JP4065330B2 - 吸収性組成物 - Google Patents
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Description
発明の背景
発明の分野
本発明は、酸性物質と塩基性物質の各々を含み、所望の吸収性を示す吸収性組成物に関する。詳細には、本発明は、外圧下に大量の液体をゆっくり吸収する能力を有する吸収性組成物に関する。本発明の吸収性組成物は、体液を吸収するのに使用する使い捨て吸収性用品のような使い捨て吸収性用品において有用である。
関連技術の説明
超吸収剤（superabsorbents）として一般に知られている水膨潤性で概して水不溶性の吸収性材料を使い捨て吸収性介護用品において使用することは、公知である。そのような吸収性材料は、オムツ、トレーニングパンツ、成人の失禁用品および女性ケア用品において、そのような用品の全体的嵩を押えながらその吸収能力を高めるために一般に用いられている。そのような吸収性材料は、木材パルプ毛羽マトリックスのような繊維性マトリックス中の吸収性用品において一般に存在する。木材パルプ毛羽マトリックスは、毛羽1g当り液体約6gの吸収力を一般に有している。超吸収性材料は、水中でその重量の少なくとも約10倍、好ましくは約20倍、多くの場合100倍までの吸収力を一般に有する。明らかに、介護（パーソナルケア）用品にそのような吸収性材料を介在させることにより、そのような用品の吸収力を増大させながら全体の嵩を押えることができる。
多種の材料が、介護用品における吸収性材料としての用途において開示されている。そのような材料には、寒天、ペクチン、ガム質、カルボキシアルキルスターチおよびカルボキシアルキルセルロースのような天然系材料、並びにポリアクリレート類、ポリアクリルアミド類およびヒドロキシ化ポリアクリロニトリルのような合成材料がある。天然系吸収性材料は、介護用品での使用は公知であるけれども、そのような用品において広汎には使用されていない。天然系吸収性材料は、その吸収特性がポリアクリル酸ナトリウムのような合成吸収性材料に比し一般に劣るので、介護用品においては広汎に使用されていない。特に、多くの天然系材料は、液体で膨潤したときに軟質でゲル状の塊状物を形成しがちである。吸収性用品で用いるとき、そのような軟質ゲル状の塊状物は、その吸収性材料を介在させた繊維状マトリックス内での液体の移送を妨げる傾向を有する。この現象は、ゲルブロッキング（gel-blocking）として知られている。一度ゲルブロッキングが生じると、介護用品は、その後の液体の襲撃（insult）を吸収できず、漏れがちとなる。さらに、多くの天然系材料は、特に外圧を受けたときに貧弱な吸収特性を示す。
これに対して、合成吸収性材料は、多くの場合、一般的に剛性の非粘着特性を維持しながら大量の液体を吸収し得る。従って、合成吸収性材料は、ゲルブロッキングの可能性を最小にしながら吸収性用品中に介在させ得る。
現在入手し得る超吸収性材料の１つの特性は、そのような材料に接触して来る液体を典型的に極めて迅速に吸収するということである。そのような液体の迅速吸収性は多くの用途において望まれ得るものであるけれども、それが望まれない用途も存在する。例えば、極めて局所的な場所のみで液体の襲撃をうける吸収性構造体においては、液体を吸収性構造体の容量全体に亘って分布させて吸収性構造体全体の吸収力を利用することが一般に望まれ得る。しかしながら、局所的な襲撃位置近くにある超吸収性材料が液体を極めて急速に吸収するならば、そのような材料は、膨潤して吸収性構造体の残り全体に亘っての液体の流れを妨害して、恐らくその局所的襲撃位置の領域において吸収性構造体からの液体の漏れを生じ得る。そのように、局所的襲撃位置においては液体を実際にゆっくりした速度で吸収する超吸収性材料を使用すること望まれ得る。それによって、液体を先ず吸収性構造体全体に亘って分布させ、その後、ゆっくりした吸収性の超吸収性材料により吸収させることが可能となるであろう。
比較的急速吸収性である超吸収性材料の液体吸収速度を低下させる幾つかの方法が公知である。例えば、急速吸収性超吸収性材料を非吸収性および／または疎水性の材料でコーティングすることは可能である。そのようなコーティング材料は、下地の超吸収性材料をあらゆる液体から一時的に遮断し、それによって超吸収性材料による液体の吸収を遅延させる傾向を有する。しかしながら、そのようなコーティング材料は、多くの場合、超吸収性材料の全体的液体容量を低下させ、超吸収性材料製造のコストと複雑性を増大させ、さらに、超吸収性材料の他の液体操作特性にマイナスの影響を与え得る。
従って、本発明の目的は、比較的ゆっくりした速度で液体を吸収するが、市販の合成超吸収性材料に比しておよそ同じ最終能力を有する吸収性組成物を提供することである。
また、本発明の目的は、天然系材料から製造できる吸収性組成物を提供することであり、そのような天然系材料は、吸収性組成物の全体的製造コストを低減させ得ると共に、吸収性組成物に生分解性または堆肥化可能性のような追加の有益な特性を与える。
さらに、本発明の目的は、簡単に且つ最少の材料と添加剤とで製造して全体的製造コストを低減させると共に、そのような添加剤が吸収性組成物の全体的吸収特性に及ぼし得る潜在的有害作用を低減できる吸収性組成物を提供することである。
また、本発明の目的は、新規な用途において使用できるような特異な性質を示す吸収性組成物に関する。
発明の要約
１つの局面においては、本発明は、比較的ゆっくりした速度で液体を吸収するが、吸収性組成物が外圧下に液体を吸収するときでさえも依然として比較的大量の液体を吸収し得る吸収性組成物に関する。
本発明の１つの実施態様は、a)約2〜約12のpKaを有する酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)塩基性物質との混合物を含む吸収性組成物であって、吸収性組成物1g当り少なくとも約15gの自由膨潤値（Free Swell value）と少なくとも約5分の自由膨潤容量値60％到達時間（Time to Reach 60 Percent of Free Swell Capacity value）を示すような吸収性組成物に関する。
本発明のもう１つの実施態様は、a)約2〜約12のpKbを有する塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)酸性物質との混合物を含む吸収性組成物であって、吸収性組成物1g当り少なくとも約15gの自由膨潤値と少なくとも約5分の自由膨潤容量値60％到達時間を示すような吸収性組成物に関する。
もう1つの局面においては、本発明は、所望の吸収特性を示す吸収性組成物の製造方法に関する。
本発明の1つの実施態様においては、吸収性組成物の製造方法は、a)約2〜約12のpKaを有する酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)塩基性物質とを一緒に混合物することを含み、得られた吸収性組成物は、吸収性組成物1g当り少なくとも約15gの自由膨潤値と少なくとも約5分の自由膨潤容量値60％到達時間を示す。
本発明のもう1つの実施態様においては、吸収性組成物の製造方法は、a)約2〜約12のpKbを有する塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)酸性物質とを一緒に混合物することを含み、得られた吸収性組成物は、吸収性組成物1g当り少なくとも約15gの自由膨潤値と少なくとも約5分の自由膨潤容量値60％到達時間を示す。
もう1つの局面においては、本発明は、所望の吸収特性を示す本発明の吸収性組成物を含む使い捨て吸収性用品に関する。
本発明の1つの実施態様においては、使い捨て吸収性用品は、液体透過性トップシート、このトップシートに結合させたバックシート、およびトップシートとバックシート間に置いた吸収性構造体を含み、この吸収性構造体は本発明の吸収性組成物を含む。
【図面の簡単な説明】
図1は、吸収性組成物の自由膨潤値と負荷下の吸収値を測定するのに用いる装置の一例である。
好ましい実施態様の詳細な説明
今回、比較的高い総液体吸収力と比較的ゆっくりした液体吸収速度を示す吸収性組成物を製造できることを見出した。本発明によれば、その吸収性組成物は、酸性物質と塩基性物質を一緒に混合することのよって製造でき、酸性物質と塩基性物質の各々は特定の性質を有し、得られた吸収性組成物は、酸性物質または塩基性物質単独で示す性質に比し、改良された総液体吸収性およびゆっくりした液体吸収速度のようなその吸収特性において顕著な予期外の改良を示す。
本発明の吸収性組成物は、2種の本質的であるが異なる物質を一般に含む。第1の物質は、水膨潤性、水不溶性ポリマーである。本発明の吸収性組成物において用いるとき、水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物にその液体吸収力を高度に付与することが条件である。そのように、水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物に所望量の液体吸収力を与えるのに有効でなければならない。
本明細書で用いるとき、“水膨潤性、水不溶性”なる用語は、過剰の水に暴露させたとき、その均衡容量までは膨潤するが液中には溶解しない物質を称することを意味する。そのように、水膨潤性、水不溶性物質は、水の吸収中、高度に膨張した状態にあるがその本来の存在性即ち物理的構造を一般に保持し、それによって近隣粒子による流動および融合に耐えるに十分な物理的一体性を有しなければならない。
本明細書で用いるとき、ある物質が過剰の水に実質的に溶解して溶液を生成し、それによってその元の典型的な粒状形を喪失し水溶液全体に亘って本質的分子状に分散するようになったときには、その物質は水溶性であるとみなすであろう。一般的には、水溶性物質は実質的度合の架橋を含まない；架橋は、物質を水不溶性にするからである。
本発明の吸収性組成物に所望量の液体吸収力を付与するのに有効である水膨潤性、水不溶性ポリマーの１つの特性は、その分子量である。一般に、高分子量を有する水膨潤性、水不溶性ポリマーの方が、低分子量を有する水膨潤性、水不溶性ポリマーに比し、高い液体吸収力を有する。
本発明の吸収性組成物において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーは、広範囲の分子量を一般に有する。比較的高分子量を有する水膨潤性、水不溶性ポリマーが、多くの場合、本発明での使用において有利である。それにもかかわらず、広範囲の分子量が本発明において一般に適している。本発明での使用に適している水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約100,000以上、より有利には約200,000以上、適切には約500,000以上、より適切には約1,000,000で約10,000,000までの重量平均分子量を有するであろう。ポリマーの分子量測定方法は、当該技術において一般に周知である。
場合によっては、ポリマーの分子量を、25℃の1.0重量％水溶液での粘度として表すのが好都合である。本発明での使用に適するポリマーは、適切には約100センチポイズ（100mPa.s）〜約80,000センチポイズ（80,000mPa.s）、より適切には約500センチポイズ（500mPa.s）〜約80,000センチポイズ（80,000mPa.s）、最適には約1,000センチポイズ（1,000mPa.s）〜約80,000センチポイズ（80,000mPa.s）の25℃、1.0重量％水溶液での粘度を有する。
本発明において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーは、一般に架橋させる。架橋の量は、ポリマーを水不溶性にするのに十分な最低量より上でまたポリマーを十分に水膨潤性にするような最大量より下の量であって得られた水膨潤性、水不溶性ポリマーが所望量の液体を吸収するような量であるべきである。
ポリマーの架橋は、２つの異なる架橋剤のいずれかにより一般に行い得る。第1のタイプの架橋剤は、重合性架橋剤である。適切な重合性架橋剤は、ポリマーを調製するのに用いるモノマーまたはモノマー混合物と一般に反応性であり、即ち、モノマーと反応し得る少なくとも２つの官能基を一般に含む。適切な重合性架橋剤の例には、フリーラジカル重合用のN,N'-メチレン ビスーアクリルアミドのようなエチレン系不飽和モノマー類、および重縮合用のポリアミン類またはポリオール類がある。
第2のタイプの架橋剤は、潜在性架橋剤である。潜在性架橋剤は、一般に、全体的な重合過程には関与しないが、その代り、適当な架橋条件を与えた後の時点でポリマーと反応する。適切な後処理条件には、約60℃以上の温度のような加熱処理、紫外線への暴露、マイクロ波への暴露、水蒸気または高湿度処理、高圧処理、または有機溶媒による処理がある。
本発明での使用に適する潜在性架橋剤は、一般に水溶性である。適切な潜在性架橋剤は、ポリマー上の任意のカルボキシル基、カルボン酸基、アミノ基またはヒドロキシ基と反応し得る少なくとも２つの官能基または官能性を有する有機化合物である。適切な潜在性架橋剤には、限定するものではないが、ジアミン類、ポリアミン類、ジオール類、ポリオール類、ポリカルボン酸類およびポリオキサイド類がある。もう1種の適切な潜在性架橋剤は、Al3+、Fe3+、Ce3+、Ce4+、Ti4+、Zr4+、およびCr3+のような3価以上の金属イオンを含む。
ポリマーがカチオン性ポリマーである場合、適切な架橋剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースまたはポリフォスフェートのようなポリアニオン性物質である。
本発明の吸収性組成物において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本質的に酸性または塩基性のいずれかである。本明細書で用いるとき、“酸性”物質とは、電子受容体として作用し得る物質を称するものとする。一般に、本発明の吸収性組成物において有用な酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本質的に弱酸性である。そのように、本発明の吸収性組成物において有用な酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKaを有する。場合によっては、ポリマーを調製するのに用いるモノマーまたはモノマー混合物のpHを測定するのが好都合である。モノマーまたはモノマー混合物のpHとそのようなモノマーまたはモノマー混合物から調製したポリマーのpHとは同一であり得ないけれども、そのようなpH値は実質的に同じであるべきである。そのように、本発明の吸収性組成物において有用な酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKaを有するモノマー類から調製する。ポリマーを2種以上のモノマーから調製する場合、使用する各モノマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKaを有するべきであるが、実質的でない量の約2未満または約12より大きいpKaを有するモノマー類も、そのようなモノマー類が本発明において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーの所望の特性にマイナスの影響を及ぼさない限り、使用してもよい。
約2未満のpKaを示す、強酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの使用は、所望のゆっくりした速度の液体吸収性を一般に示さない吸収性組成物を生ずることが判明した。約12よりも大きいpKaを示す、弱酸性過ぎる水膨潤性、水不溶性ポリマーの使用は、所望の液体吸収力を一般に示さない吸収性組成物生ずることが判明した。酸のpKaは、酸の解離度、換言すれば、酸の強度を表し、本明細書においては、その水膨潤性、水不溶性ポリマーを使用する特定の温度下のような条件下で測定するものとする。適切には、pKaは約25℃で測定する。一般に、弱酸であるほど、pKa値は高い。多くの酸における種々の温度でのpKa値は、周知であり、the CRC Handbook of Chemistry & Physics, 75th Edition, edited by David R. Lide, CRC Press（1994）におけるように、任意の多くの入手し得る文献において見出し得る。
適切な弱酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、弱酸として作用し得る官能基を含む。そのような官能基には、限定するものではないが、カルボキシル基、硫酸基、亜硫酸基およびリン酸基がある。適切には、官能基はカルボキシル基である。一般に、官能基は、架橋させたベースポリマーに結合させる。適切なベースポリマーには、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルモルフォリン、およびこれらのコポリマーがある。天然系ポリサッカライドポリマーも使用でき、それには、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン、アルギン酸塩、カラギーナン、アクリルグラフト化スターチ、アクリルグラフト化セルロース、およびこれらのコポリマーがある。ポリアスパラギン酸およびポリグルタミン酸のような合成ポリペプチドも使用できる。
酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、遊離酸の形で存在する必要がある。一般に、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には少なくとも約50モル％、より有利には少なくとも約70モル％、適切には少なくとも約80モル％、より適切には少なくとも約90モル％、最適には実質的に約100モル％の遊離酸形の酸官能基を含むことが望ましい。また、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物において使用するとき、実質的に中和すべきでない。一般に、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約50モル％未満、より有利には約30モル％未満、適切には約20モル％未満、より適切には約10モル％未満、最適には実質的に約0モル％の酸官能基中和度を有することが望ましい。
本明細書で用いるとき、“塩基性”物質とは、電子供与体として作用し得る物質を称するものとする。一般に、本発明の吸収性組成物において有用な塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本質的に弱塩基性である。そのように、本発明の吸収性組成物において有用な塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKbを有する。場合によっては、ポリマーを調製するのに用いるモノマーまたはモノマー混合物のpHを測定するのが好都合である。モノマーまたはモノマー混合物のpHとそのようなモノマーまたはモノマー混合物から調製したポリマーのpHとは同一で
あり得ないけれども、そのようなpH値は実質的に同じであるべきである。そのように、本発明の吸収性組成物において有用な塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKbを有するモノマー類から調製する。ポリマーを2種以上のモノマーから調製する場合、使用する各モノマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKbを有するべきであるが、実質的でない量の約2未満または約12より大きいpKbを有するモノマー類も、そのようなモノマー類が本発明において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーの所望の特性にマイナスの影響を及ぼさない限り、使用してもよい。
約2未満のpKbを示す、強塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの使用は、所望のゆっくりした速度の液体吸収性を一般に示さない吸収性組成物を生ずることが判明した。約12よりも大きいpKbを示す、弱塩基性過ぎる塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの使用は、所望の液体吸収力を一般に示さない吸収性組成物生ずることが判明した。塩基のpKbは、塩基の解離度、換言すれば、塩基の強度を表し、本明細書においては、その水膨潤性、水不溶性ポリマーを使用する特定の温度下のような条件下で測定するものとする。適切には、pKbは約25℃で測定する。一般に、弱塩基であるほど、pKb値は高い。塩基における種々の温度でのpKb値は、周知であり、the CRC Handbook of Chemistry & Physics, 75th Edition, edited by David R. Lide, CRC Press（1994）におけるように、任意の多くの入手し得る文献において見出し得る。
適切な弱塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、弱塩基として作用し得る官能基を含む。そのような官能基には、限定するものではないが、第２級または第3級アミノ基、イミノ基、イミド基およびアミド基がある。適切には、その官能基はアミノ基である。一般に、官能基は、架橋ベースポリマーに結合させる。適切なベースポリマーには、ポリアミン類、ポリエチレニミン、ポリアクリルアミド、ポリ第4級アンモニウムおよびこれらのコポリマーがある。天然系ポリサッカライドも使用し得、例としては、キチンおよびキトサンがある。ポリアスパラギン、ポリグルタミン、ポリリシンおよびポリアルギニンのような合成ポリペプチドも使用できる。
塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、遊離塩基の形で存在する必要がある。一般に、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には少なくとも約50モル％、より有利には少なくとも約70モル％、適切には少なくとも約80モル％、より適切には少なくとも約90モル％、最適には実質的に約100モル％の遊離塩基形の塩基性官能基を含むことが望ましい。また、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物において使用するとき、実質的に中和すべきでない。一般に、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約50モル％未満、より有利には約30モル％未満、適切には約20モル％未満、より適切には約10モル％未満、最適には実質的に約0モル％の塩基性官能基中和度を有することが望ましい。
酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物において種々の形状で一般に使用し得る。酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーがとり得る形状の例には、粒子、フレーク、繊維、フィルムおよび不織布構造体がある。本発明の吸収性組成物を吸収性使い捨て用品において使用する場合、酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、独立した粒子、繊維またはフレークの形状であることが一般に望ましい。粒子形である場合、その粒子は、有利には約50〜約2,000μmの範囲内、適切には約100〜約1,000μmμお範囲内、より適切には約300〜約600μmの範囲内の最大断面寸法を有することが一般に望ましい。
市販の超吸収剤は、一般に、実質的に中和形、即ち塩形である。何故ならば、一般に、比較的高い液体吸収力を有するためには、水膨潤性、水不溶性ポリマーは高分子電解質でなければならないからである。しかしながら、前述したように、本発明において有用な酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、それぞれ、実質的に遊離酸または遊離塩基形にある。さらにまた、本発明において有用であるそのような水膨潤性、水不溶性ポリマーのそれぞれの酸または塩基官能性は、本質的に比較的弱いので、そのような弱酸または弱塩基官能性は、水または塩化ナトリウム水溶液のような液体中に入れたとき、容易に解離しない。従って、そのような遊離酸または遊離塩基形の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、それぞれ、自ずから、比較的高い液体吸収力を一般に有していない。
しかしながら、本発明において、そのような実質的に遊離酸または遊離塩基形の酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーを、それぞれ、塩基性の第2物質または酸性の第2物質と混合した場合、得られる吸収性組成物が比較的高い液体吸収力と比較的ゆっくりした液体吸収速度の両方を示すことを見出した。これは、その混合物を水溶液に入れたとき、それぞれ実質的に遊離酸または遊離塩基形にある酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが、それぞれ、塩基性第2物質または酸性第2物質と反応し、化学平衡により、酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーを、それぞれ、その遊離酸または遊離塩基形からそれぞれの塩形に好ましく転化させるからであると信じている。そのようにして、転化した水膨潤性、水不溶性ポリマーを含む混合物は、今や、比較的高い液体吸収力を示す。しかしながら、水膨潤性、水不溶性ポリマーの遊離酸または遊離塩基形からそれぞれの塩形への転化は、比較的ゆっくりしたイオン化およびポリマー中へのイオン拡散過程であるので、水膨潤性、水不溶性ポリマーは、比較的ゆっくりした液体吸収速度も示す。しかも、塩化ナトリウム水溶液のような電解質含有溶液中での水膨潤性、水不溶性ポリマーの遊離酸または遊離塩基形からそれぞれの塩形への転化は、電解質含有溶液に対して実質的な脱塩作用を有し、それによって、塩有害作用を軽減することによって水膨潤性、水不溶性ポリマーを含む混合物の液体吸収性能を改善する。
上記に対し、分子構造内に酸官能基と塩基官能基の両方を含む単一の材料またはポリマーは、上述の所望の吸収特性を示さないことを見出した。これは、単一分子構造内のそのような酸官能基と塩基官能基は、典型的に相互に反応して過架橋したポリマー構造体を生ずるからであると信じている。そのように、酸性モノマーと塩基性モノマーとからコポリマーを調製することによって或いは水溶性の酸性物質と塩基性物質の水溶液におけるような分子レベル分散液を調製することによっては、そのような共重合または分子レベル分散中に酸性物質と塩基性物質とが典型的に互いに反応して架橋するので、本発明の吸収性組成物を調製することは一般にできない。
本発明の1つの実施態様においては、本発明の吸収性組成物は、実質的に遊離酸形である弱酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性第2物質とを含む。適切な塩基性第2物質の例には、限定するものではないが、ポリアミン類、ポリイミン類、ポリアミド類、ポリ第4級アンモニウム類、キチン類、キトサン類、ポリアスパラギン類、ポリグルタミン類、ポリリシン類、およびポリアルギニン類のような高分子塩基性物質；有機塩類、脂肪族または芳香族のアミン類、イミン類およびアミド類のような有意塩基性物質；酸化アルミニウムのような金属酸化物のような無機塩基類；水酸化バリウムのような水酸化物；炭酸カルシウムのような塩類；およびこれらの混合物がある。塩基性第2物質は、一般に、強塩基または弱塩基のいずれかであり得る。しかしながら、塩基性第2物質の塩基強度は、本発明の吸収性組成物の液体吸収速度に影響を与えることを見出した。一般に、比較的強塩基性の第2物質を含む吸収性組成物は、比較的弱塩基性の第2物質を含む吸収性組成物に比し、比較的速い液体吸収速度を示す。
本発明の１つの有利な実施態様においては、塩基性第2物質は、適切には水膨潤性、水不溶性ポリマーでもあり得る。そのような実施態様においては、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの両方を用いて本発明の吸収性組成物の全体的液体吸収特性に寄与させ、それによって、水膨潤性、水不溶性ポリマーでない塩基性第2物質を用いたときに比較して、本発明の吸収性組成物の全体的に高い液体吸収力を向上させることができる。しかしながら、塩基性第2物質が水膨潤性、水不溶性ポリマーである場合、そのような塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマー第2物質は、約2〜約12、有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKbを有することが一般に望ましい。約２未満のpKbを示す塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマー第2物質の使用は、所望のゆっくりした液体吸収速度を一般に示さない吸収性組成物を生ずることを見出した。
本発明のもう1つの実施態様においては、本発明の吸収性組成物は、実質的に遊離塩基形である弱塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと酸性第2物質とを含む。適切な酸性第2物質の例には、限定するものではないが、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸、ポリアスパラギン酸およびポリグルタミン酸のような高分子酸性物質；脂肪族または芳香族の酸類のような有機賛成物質；酸化アルミニウムのような金属酸化物のような無機酸類；および塩化鉄のような塩類がある。酸性第2物質は、一般に、強酸または弱酸のいずれかであり得る。しかしながら、酸性第2物質の酸強度は、本発明の吸収性組成物の液体吸収速度に影響を与えることを見出した。一般に、比較的強酸性の第2物質を含む吸収性組成物は、比較的弱酸性の第2物質を含む吸収性組成物に比し、比較的速い液体吸収速度を示す。
本発明の１つの有利な実施態様においては、酸性第2物質は、適切には水膨潤性、水不溶性ポリマーでもあり得る。そのような実施態様においては、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの両方を用いて本発明の吸収性組成物の全体的液体吸収特性に寄与させ、それによって、水膨潤性、水不溶性ポリマーでない酸性第2物質を用いたときに比較して、本発明の吸収性組成物の全体的に高い液体吸収力を向上させることができる。しかしながら、酸性第2物質が水膨潤性、水不溶性ポリマーである場合、そのような酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマー第2物質は、約2〜約12、有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKaを有することが一般に望ましい。約２未満のpKaを示す酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマー第2物質の使用は、所望のゆっくりした液体吸収速度を一般に示さない吸収性組成物を生ずることを見出した。
塩基性または酸性第2物質は、本発明の吸収性組成物において、種々の形状で一般に使用し得る。塩基性または酸性第2物質が取り得る形状の例には、粒子、フレーク、繊維、フィルムおよび不織布構造体がある。本発明の吸収性組成物を吸収性使い捨て用品において用いる場合、塩基性または酸性第2物質は、独立の粒子、繊維またはフレークの形であるのが一般に望ましい。粒子形である場合、その粒子は、有利には約50〜約2,000μmの範囲内、適切には約100〜約1,000μmμお範囲内、より適切には約300〜約600μmの範囲内の最大断面寸法を有することが一般に望ましい。本発明の吸収性組成物は、2成分繊維の形でもよく、その場合、１つの成分が上記のポリマーであり、もう1つの成分が上記第2成分である。そのような2成分繊維は、並行した2成分繊維または鞘・芯型2成分繊維であり得る。そのような2成分繊維は、同時押出法のような公知の方法によって製造し得る。
一般に、実質的に遊離酸または遊離塩基形の酸性または塩基性の水膨潤性、水
不溶性ポリマーは、それぞれ、塩基性第2物質または酸性第2物質と、所望の吸収特性を有する本発明の吸収性組成物を生成するに十分な酸官能性対塩基性官能性のモル比で、本発明の吸収性組成物中に混合する。酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマー対塩基性第2物質または酸性第2物質のそれぞれのモル比は、有利には約10：1〜約1：10、適切には約4：1〜約1：4、より適切には約2：1〜約1：2、最適には約1：1である。
本発明の吸収性組成物は、適切には、本明細書では自由膨潤（FS）と称する液体吸収能力を有する。自由膨潤値を測定する方法は、実施例に関連して後述する。後述のようにして測定し本明細書で報告する自由膨潤値は、1グラムの物質が約0.01ポンド／平方インチ（psi）（0.703g/cm2）の無視し得る荷重下に約10分以内で吸収し得る、0.9重量％塩化ナトリウム含有水溶液のグラム量で表す。一般的に、本発明の吸収性組成物は、約0.01psi（0.703g/cm2）の荷重下で少なくとも約15g/g、有利には少なくとも約20g/g、適切には少なくとも約25g/g、約200g/gまでの初期自由膨潤値を有することが望ましい。本明細書で使用するとき、“初期自由膨潤値”なる用語は、１つの材料を、製造後約1日以内で、約24℃および相対湿度約30〜約60％のような周囲条件下で測定したときの当該材料が示す自由膨潤値を示すものとする。
本発明の吸収性組成物は、適切には、本明細書においては“荷重下での吸収性［Absorbency Under Load（AUL）］”と称せられる、外圧または荷重下にありながら液体を吸収する能力も有する。荷重下にありながら概して高液体吸収能力を有するポリアクリル酸ナトリウムのような合成高分子材料は、吸収性用品中に介在させたときにゲルブロッキングの発現を最少にすることを見出した。荷重下での吸収性を測定する方法は、実施例に関連して後述する。後述のようにして測定し、本明細書で報告する荷重下での吸収性値は、1グラムの物質が約0.3psi（21.1g/cm2）の荷重下に約10分以内で吸収し得る、0.9重量％塩化ナトリウム含有水溶液のグラム量で表す。一般に、本発明の吸収性組成物は、約0.3psi（21.1g/cm2）の荷重下で少なくとも約15g/g、有利には少なくとも約20g/g、適切には少なくとも約25g/g、約200g/gまでの初期荷重下での吸収性値を有することが望ましい。本明細書で使用するとき、“初期荷重下での吸収性値”なる用語は、１つの材料を、製造後約1日以内で、約24℃および相対湿度約30〜約60％のような周囲条件下で測定したときの当該材料が示す荷重下での吸収性値を示すものとする。
本発明の吸収性組成物は、適切には、比較的ゆっくり液体を吸収する能力を有する。本明細書で使用するとき、本発明のまたは本発明のものでない任意の吸収性組成物が液体を吸収する速度の定量化は、自由膨潤容量値60％到達時間として表す。自由膨潤容量値60％到達時間を測定する方法は、実施例に関連して後述する。後述のようにして測定し本明細書において報告する自由膨潤容量値60％到達時間は、ある吸収性組成物がその総吸収容量の約60％を吸収するのに要する時間（分）を、当該吸収性組成物の自由膨潤値で表したものとする。一般に、本の吸収性組成物は、少なくとも約5分、有利には約5〜約300分、より有利には約10〜約200分、適切には約20〜約100分、より適切には約30〜約60分の自由膨潤容量値60％到達時間を有することが望ましい。
本発明の吸収性組成物は、適切には、外圧または荷重下にありながら比較的ゆっくり液体を吸収する能力を有する。本明細書で使用するとき、本発明のまたは本発明のものでない任意の吸収性組成物が外圧または荷重下にありながら液体を吸収する速度の定量化は、荷重下での吸収容量値60％到達時間として表す。荷重下での吸収容量値60％到達時間を測定する方法は、実施例に関連して後述する。後述のようにして測定し本明細書において報告する荷重下での吸収容量値60％到達時間は、ある吸収性組成物が外圧または荷重下にその総吸収容量の約60％を吸収するのに要する時間（分）を、当該吸収性組成物の荷重下での吸収値により表したものとする。一般に、本の吸収性組成物は、少なくとも約5分、有利には約5〜約300分、より有利には約10〜約200分、適切には約20〜約100分、より適切には約30〜約60分の荷重下での吸容量値60％到達時間を有することが望ましい。
本発明の吸収性組成物は、簡単な方法で製造し得ることを見出した。一般に、本発明の吸収性組成物を製造する方法は、実質的に遊離酸または遊離塩基形にある酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーを、それぞれ、塩基性第2物質または酸性第2物質と一緒に混合する工程を含む。そのように、本発明の1つの実施態様においては、本発明の吸収性組成物は、実質的に遊離酸形の酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性第2物質とを一緒に混合することによって調製する。本発明のもう1つの実施態様においては、本発明の吸収性組成物は、実質的に遊離塩基形の塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと酸性第2物質とを一緒に混合することによって調製する。
そのような混合物は、実質的に遊離酸または遊離塩基形にある酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性第2物質または酸性第2物質とを、それぞれ、効果的に一緒に混合するのに十分である条件下で一般に調製すべきである。そのような混合物は、有利には、かき混ぜ、攪拌またはブレンドにより上記のポリマーと第2物質を効果的に混合し、本質的に均一な混合物として調製する。そのようなかき混ぜ、攪拌またはブレンドを行う装置は、当該技術において周知であり、簡単なブレンダーまたはミキサーがある。
本発明の吸収性組成物の主要成分についてこれまで説明してきたが、本発明の吸収性組成物は、それらの成分に限定されず、所望の吸収特性を有する本発明の吸収性組成物に悪影響を与えない他の成分も含み得る。追加の成分として使用し得る材料の例には、限定するものでないが、顔料、酸化防止剤、安定剤、界面活性剤、ワックス、流動促進剤、固形溶媒、粒状物、および本発明の吸収性組成物の加工性を向上させるための添加物質がある。
本発明の吸収性組成物は、オムツ、トレーニングパンツ、ベビーふき取り用品、婦人ケア用品、成人失禁用品；および手当て用品、手術用キャップまたは手術用掛け布のような医療用品を含む介護用品のような使い捨て吸収性用品における用途に適している。本発明の吸収性組成物を使い捨て吸収性用品において使用する場合、本発明の吸収性組成物は、一般的に中性または僅かに酸性の特性を有することが典型的に望ましい。そのような特定の用途においては、酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマー対塩基性または酸性第2物質のモル比はおよそ1：1であることが一般に望ましい。
本発明の1つの実施態様においては、使い捨て吸収性用品が提供され、この使い捨て吸収性用品は、液体透過性のトップシート、このトップシートに結合させたバックシート、これらトップシートとバックシート間に置いた吸収性構造体を含み、この吸収性構造体が本発明の吸収性組成物を含み、本発明の吸収性組成物が所望の吸収特性を示す。
使い捨て吸収性用品は、本発明の局面すべてに従えば、複数の体液突発に対する使用に一般に供する。従って、本発明の使い捨て吸収性用品は、本発明の吸収性用品および構造体が使用中に曝される量の複数の体液襲撃を吸収し得ることが望ましい。体液襲撃は、時間間隔をおいて一般に相互に別々に起こる。
当業者なら、上記のトップシートおよびバックシートとしての使用に適する材料は認識していることである。トップシートとしての使用に適する材料の例は、平方メートル当り約15〜約25gの基本重量を有するポリプロピレンまたはポリエチレン不織布のような液体透過性材料である。バックシートとしての使用に適する材料の例は、ポリオレフィンフィルムのような液体不透過性材料、および微孔質ポリオレフィンフィルムのような水蒸気透過性材料である。
本発明の吸収性組成物は、繊維状マトリックスに関連する吸収性構造体中に典型的に存在する。繊維状マトリックスは、例えば、粉砕木材パルプ毛羽のバット、ティッシュ層、水分吸取り型（hydroentangled）パルプシートまたは機械軟質化パルプシートの形をとり得る。適切には、繊維状マトリックスは、その構造内または構造上に、本発明の吸収性組成物を拘束または内包するように形成させる。本発明の吸収性組成物は、繊維状マトリックスの一般形状の形成中または形成後に、繊維状マトリックス中または上に介在させ得る。本発明において有用な繊維状マトリックスは、エア堆積法または湿式堆積法により、或いは当業者に公知である本質的に任意の他の繊維状マトリックス製造方法により形成させ得る。
本発明の吸収性組成物は、本発明の吸収性構造体または用品中に、これら吸収性構造体または用品を所望量の液体を吸収できるようにするのに効果的な量で典型的に存在する。本発明の吸収性組成物は、吸収性構造体中に、本発明の吸収性組成物と吸収性構造体の基体の総重量基準で、有利には約1〜約99重量％の量、適切には約5〜約95重量％の量、より適切には約10〜約90重量％の量で存在する。
試験方法
自由膨潤容量および自由膨潤容量60％到達時間
自由膨潤容量（FS）は、1gの材料が約0.01psi（0.703g/m2）のような無視し得る荷重下または抑制力下に１０分以内で吸収できる、0.9重量％塩化ナトリウム含有水溶液のグラム量を測定する試験である。
図１に関連して、自由膨潤および荷重下での吸収性を測定する装置および方法を説明する。測定装置の試験位置での透視図を示す。実験用ジャッキ１は、プラットフォーム3を上下させるための調整可能なノブ2を有する。実験用スタンド4は、改造厚さメーターのプローブ6に連結したスプリング5を支持しており、プローブ6は、メーターのハウジング7を通って、スタンド４によりしっかり支持されている。試験すべき超吸収性材料サンプルを収容するプラスチックサンプルカップ8は、液体透過性底を有し、吸収される塩溶液を収容するペトリ皿9内にある。荷重下での吸収性を測定する場合のみ、重し10が、超吸収性材料サンプル（図示せず）の上に乗っているスペーサーディスク（図示せず）上に乗っている。
サンプルカップは、１インチ（2.54cm）の内径と1.25インチ（3.175cm）の外径を有するプラスチックシリンダーからなる。サンプルカップ底は、150μの開口を有する100メッシュ金属スクリーンをシリンダー末端部に、この金属スクリーンをシリンダープラスチックの融点以上の温度に加熱し、プラスチックシリンダーをホットスクリーンに押し付けてプラスチックを溶融させスクリーンをプラスチックシリンダーに接着させることによって結合させることにより形成させる。
塩溶液吸収中のサンプルの膨張を測定するのに用いる改造厚さメーターは、0〜0.5インチ（0〜1.27cm）の測定範囲と0.00005インチ（0.0635mm）の精度とを有するミツトヨ ダイジマチック（Mitutoyo Dijimatic）インジケーターIDCシリーズ543、モデル543-180（Mitutoyo Corporation, 31-19, Shiba 5-Choume, Minato-ku, Tokyo 108, Japan）である。Mitutoyo社から供給されたとき、この厚さメーターは、メーターハウジング内のプローブに接続したスプリングを含んでいる。このスプリングを取外して、約27gの下向き力を有する自由落下性プローブを備える。さらに、メーターハウジングの上部に位置するプローブ頂部のキャップも取除き、懸垂スプリング５（McMaster-Carr Supply Co., Chicago,Illinois, Item No. 9640k41から入手し得る）へのプローブの接続を可能にする。このスプリングは、プローブの下向き力に対抗するかあるいはその力を約1g±0.5gに減じるように作動する。懸垂スプリングの接続用にワイヤーホックをプローブ頂部に取り付けてもよい。プローブの底部先端に延長針（Mitutoyo社、パーツNo. 131279）も取り付けて、プローブをサンプルカップ内に挿入できるようにする。
試験を実施するためには、吸収性材料（300〜600μの粒度に典型的に篩がけされている）の0.160gサンプルを、サンプルカップ中に入れる。次いで、サンプルを、重量4.4gで約0.995インチ（2.53cm）の直径を有するプラスチックスペーサーディスクで覆う。このスペーサーディスクは、試験中にサンプルが拡散するのを防止すると共に、サンプル全体に荷重を均一に掛けるように働く。次いで、材料サンプルとスペーサーディスクを含むサンプルカップを秤量して、その乾燥重量を得る。サンプルカップをプラットフォーム上のペトリ皿に入れ、実験用ジャッキを、プラスチックスペーサーディスクの上面がプローブ先端に接触するまで上げる。メーターをゼロにする。十分量（50〜100ml）の塩溶液をペトリ皿に入れて試験を開始する。サンプルが塩溶液を吸収するときの膨張サンプルによりプラスチックスペーサーディスクが押し上げられる距離をプローブにより測定する。この距離にサンプルカップの内側断面積を乗じた値が吸収に基づくサンプルの膨張容量の尺度である。塩溶液の密度とサンプル重量の因数分解により、吸収された塩溶液量は容易に算出できる。約10分後に吸収された塩溶液の重量が、吸収材1g当りの吸収塩溶液グラム量として表した自由膨潤値である。所望ならば、この改造厚さメーターの示度をコンピュター（Mitutoyo Digimatic Miniprocessor DP-2 DX）に連続入力し、計算させて自由膨潤値を得ることもできる。クロスチェックとして、サンプルにより吸収された溶液量である試験前後のサンプルカップ間の重量差を測定することによっても、自由膨潤を測定できる。
コンピューターによる自由膨潤値の連続モニターによって、自由膨潤容量60％到達時間は容易に測定し得る。
荷重下での吸収容量および荷重下での吸収容量60％到達時間
荷重下での吸収性（AUL）は、１gの材料が約0.3psi（21.1g/m2）の荷重下または抑制力下に１０分以内で吸収できる、0.9重量％塩化ナトリウム含有水溶液のグラム量を測定する試験である。吸収性組成物の荷重下での吸収性値を測定する手順は、100gの重しをプラスチックスペーサーディスク上に置き、それによって塩溶液を吸収するときの吸収性組成物上に約0.3psi（21.1g/m2）の荷重を掛ける以外は、上記の自由膨潤値を測定する手順と本質的に同じである。コンピューターによる荷重下での吸収性値の連続モニターによって、荷重下での吸収容量60％到達時間は容易に測定し得る。
実施例
以下の実施例での使用のために、下記のサンプル材料を準備した。これらサンプルの内容と特性は、表1に要約している。
a.市販のポリアクリレート超吸収剤（サンプル1）
対照材料として、IM 3900と表示される市販のポリアクリレート超吸収剤をHoechst Celanese社から入手した。この超吸収剤は、約70モル％の中和度を有する。
b.ポリアクリル酸ゲル（サンプル2〜サンプル5）
175gの蒸留水、27gのアクリル酸、0.065gの過硫酸カリウム（K2S2O8）、および0.108gのN,N'-メチレンビスアクリルアミド（いずれも、Aldrich Chemical社から入手可能）を500mlフラスコに入れ、室温で混合して完全溶解溶液を調製した。次いで、フラスコを60℃の水浴中に少なくとも3時間浸した。フラスコを連続振盪させた。生成したポリアクリル酸ゲルをカットし、80℃で10時間、換気炉内で乾燥させた。得られた完全乾燥ポリマーを、Warring社からの市販ブレンダー（Model 34BL97）で粒状物に粉砕し、種々の粒度範囲に篩い分けした。
c.異なる中和度を有するポリアクリル酸ゲル（サンプル6〜サンプル8）
上記bに記載した粒状ポリアクリル酸ゲルを、300〜600μのポリアクリル酸ゲルと0.1重量％水酸化ナトリウム水溶液と混合することによって中和した。中和度は、ポリマーゲル対水酸化ナトリウム溶液の比により調整した。膨潤ゲルを、周囲条件（23℃、30％相対湿度）で少なくとも3日間吸収性試験前に乾燥させた。
d.異なる分子量を有するポリアクリル酸（サンプル9〜サンプル11）
3種の分子量の線状ポリアクリル酸プレポリマーを、Polysciencse社から購入した。各ポリアクリル酸の重量平均分子量は、それぞれ、60,000、240,000および4,000,000である。ポリアクリル酸各々をKitchAid社製のミキサー（Model K45SS）中で溶解して2％水溶液とし、3％のポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイドコポリマー（ポリアクリル酸の乾燥重量基準）を溶液中に加えた。ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイドコポリマーは、Polysciences社から入手したものであり、分子量約3,000とエチレンオキサイド対プロピレンオキサイドのモル比約0.8：1を有する。溶液をを少なくとも30分間攪拌し、次いで60℃の炉内で乾燥させた。乾燥ポリマーを粉砕し、300〜600μ粒子に篩い分けし、200℃で約20分間加熱し、吸収速度と吸収性の評価に供した。
e.キトサン（サンプル12）
Vanson社から入手し得るキトサンフレーク20gをKitchAid社製のミキサー（Model K45SS）中で1重量％の酢酸溶液1000gと混合した。次いで、溶液を60℃で少なくとも20時間乾燥させて、300〜600μ範囲の粒度を有する粒子に粉砕した。得られたキトサンアセテート粒子を、1重量％の水酸化ナトリウム溶液中に、キトサンアセテート1g対水酸化ナトリウム100gの比で懸濁させた。電磁攪拌機を用いての連続攪拌下に、キトサンアセテートを少なくとも5時間以内でキトサンに転化させた。次いで、この処理したキトサン粒子を、蒸留水を用いてキトサン対水1：1000の割合で4回洗浄して残留水酸化ナトリウムを完全に除去した。洗浄キトサンを80℃で乾燥させた。
f.ポリアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸（サンプル13）
10gのアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸モノマーを40gの蒸留水中に100mlの三角フラスコ内で溶解させた。この溶液に、0.5gのメチレンビスアクリルアミドを架橋剤として加え、溶解させた。得られた溶液を窒素で15分間掃気し、三角フラスコに栓をし、60℃に維持した水浴中に入れた。0.04gの過硫酸カリウムと0.015gの亜硫酸水素ナトリウムを反応混合物に加えることにより、重合を開始させた。重合は60℃で12時間続行し、次いで得られたゲルを約1インチの立方体に切断し、蒸留水中で洗浄した。洗浄ゲルを50℃で一夜乾燥させ、Warring社製の市販ブレンダー（Model 34BL97）を用いて粉砕した。粉砕後のポリマーを篩がけし、300〜600μの粒度範囲の粒子を吸収性測定用に集めた。
g.ポリジアリルジメチルアンモニウムヒドロキシド（サンプル14）
約0.21gのメチレンビスアクリルアミドを、架橋剤として、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドモノマーの60重量％水溶液37ml中に100mlの三角フラスコ内で溶解させた。得られた溶液を窒素で15分間掃気し、三角フラスコに栓をし、60℃の水浴中に入れた。0.04gの過硫酸カリウムと0.015gの亜硫酸水素ナトリウムを反応混合物に加えることにより、重合を開始させた。重合は60℃で12時間続行し、次いで得られたゲルを小片（約1インチの立方体）に切断した。このゲル小片を、2重量％の水酸化ナトリウム溶液で、ポリマー中のすべてのクロライドイオンがヒドロオキサイドイオンに置換わるまで洗浄した。置換わりの完了は、酸性化硝酸銀による処理後の溶出液のクロライドイオン検出試験を行うことによって確認した。クロライドイオンの不存在をヒドロオキサイド形への置換わり完了の指標とした。得られたゲルを、蒸留水で、洗浄後の蒸留水のpHが洗浄に用いた蒸留水と同じになるまで十分に洗浄した。洗浄ゲルを50℃で一夜乾燥させ、Warring社製の市販ブレンダー（Model 34BL97）を用いて粉砕した。粉砕後のポリマーを篩がけし、300〜600μの粒度範囲の粒子を吸収性測定用に集めた。
実施例1
各々300〜600μ範囲の粒度を有するポリアクリル酸ゲル、キトサン、ポリアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、またはポリジアリルジメチルアンモニウムヒドロキシドの各々約0.16gを、別々に秤量し、試験用シリンダーに入れ、各々の吸収速度と総吸収性を試験した。また、各々２つのポリマーのモル比1：1を有する種々のポリマー混合物の0.16gを、秤量し、試験用シリンダーに入れ、各混合物の吸収速度と総吸収性を試験した。試験結果は、表2に示す。サンプル３のpKa値は、アクリル酸のpKaを示す。サンプル13のpKa値は、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸のpKaを示す。サンプル14のpKbは、ジアリルメチルアンモニウムクロライドのpKbを示す。
実施例2
ポリアクリル酸ゲル、キトサン、市販のポリアクリレートゲル、またはポリアクリル酸（異なる粒度分布を有する）とキトサンの各混合物の各々約0.16gを、秤量し、試験用シリンダーに入れて、各々の吸収速度と総吸収性を試験した。表3に、得られた結果を要約する。
実施例3
水不溶性ポリマーゲルまたは水溶性物質のいずれかを塩基性第2物質として選択して、酸性ポリアクリル酸ゲルと混合し、各々の吸収速度と総吸収性を評価した。表4に、得られた結果を列挙する。使用した水酸化ナトリウム（NaOH）は、0.9重量％塩化ナトリウム溶液中に前もって溶解させる。NaHCO3またはクエン酸Naは、酸性ポリアクリル酸ゲルと直接混合する。クエン酸Naは、クエン酸のトリナトリウム塩である。サンプル３のpKa値は、アクリル酸のpKaを示す。サンプル14のpKa値は、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドのをpKb示す。
実施例4
酸性ポリマーゲル対塩基性第2ポリマーの比を変え、相応する各混合物の吸収性試験を評価した。結果を表5に示す。
実施例5
異なる分子量を有する線状ポリアクリル酸から調製した各ポリアクリル酸ゲルを塩基性キトサン材料と1：1のモル比で混合した。そのような各混合物の液体吸収速度と総吸収値を評価した。結果は、表6に示す。
実施例６
0〜30％範囲の異なる中和度を有する各ポリアクリル酸ゲルを塩基性キトサン材料と混合し、吸収性試験に供した。結果は、表７に要約する。表７において、D.N.は、モル％での中和度である。
実施例７
ポリアクリル酸／キトサン混合物を、荷重下での吸収性（AUL）値について評価した。結果は、表８に示す。
本発明を上述の特定の実施態様に関連して説明してきたが、多くの変形と修正は、当業者にとって明白である。従って、上述の特定の実施例は、請求の範囲に記載した本発明の範囲を何ら限定するものではない。
発明の分野
本発明は、酸性物質と塩基性物質の各々を含み、所望の吸収性を示す吸収性組成物に関する。詳細には、本発明は、外圧下に大量の液体をゆっくり吸収する能力を有する吸収性組成物に関する。本発明の吸収性組成物は、体液を吸収するのに使用する使い捨て吸収性用品のような使い捨て吸収性用品において有用である。
関連技術の説明
超吸収剤（superabsorbents）として一般に知られている水膨潤性で概して水不溶性の吸収性材料を使い捨て吸収性介護用品において使用することは、公知である。そのような吸収性材料は、オムツ、トレーニングパンツ、成人の失禁用品および女性ケア用品において、そのような用品の全体的嵩を押えながらその吸収能力を高めるために一般に用いられている。そのような吸収性材料は、木材パルプ毛羽マトリックスのような繊維性マトリックス中の吸収性用品において一般に存在する。木材パルプ毛羽マトリックスは、毛羽1g当り液体約6gの吸収力を一般に有している。超吸収性材料は、水中でその重量の少なくとも約10倍、好ましくは約20倍、多くの場合100倍までの吸収力を一般に有する。明らかに、介護（パーソナルケア）用品にそのような吸収性材料を介在させることにより、そのような用品の吸収力を増大させながら全体の嵩を押えることができる。
多種の材料が、介護用品における吸収性材料としての用途において開示されている。そのような材料には、寒天、ペクチン、ガム質、カルボキシアルキルスターチおよびカルボキシアルキルセルロースのような天然系材料、並びにポリアクリレート類、ポリアクリルアミド類およびヒドロキシ化ポリアクリロニトリルのような合成材料がある。天然系吸収性材料は、介護用品での使用は公知であるけれども、そのような用品において広汎には使用されていない。天然系吸収性材料は、その吸収特性がポリアクリル酸ナトリウムのような合成吸収性材料に比し一般に劣るので、介護用品においては広汎に使用されていない。特に、多くの天然系材料は、液体で膨潤したときに軟質でゲル状の塊状物を形成しがちである。吸収性用品で用いるとき、そのような軟質ゲル状の塊状物は、その吸収性材料を介在させた繊維状マトリックス内での液体の移送を妨げる傾向を有する。この現象は、ゲルブロッキング（gel-blocking）として知られている。一度ゲルブロッキングが生じると、介護用品は、その後の液体の襲撃（insult）を吸収できず、漏れがちとなる。さらに、多くの天然系材料は、特に外圧を受けたときに貧弱な吸収特性を示す。
これに対して、合成吸収性材料は、多くの場合、一般的に剛性の非粘着特性を維持しながら大量の液体を吸収し得る。従って、合成吸収性材料は、ゲルブロッキングの可能性を最小にしながら吸収性用品中に介在させ得る。
現在入手し得る超吸収性材料の１つの特性は、そのような材料に接触して来る液体を典型的に極めて迅速に吸収するということである。そのような液体の迅速吸収性は多くの用途において望まれ得るものであるけれども、それが望まれない用途も存在する。例えば、極めて局所的な場所のみで液体の襲撃をうける吸収性構造体においては、液体を吸収性構造体の容量全体に亘って分布させて吸収性構造体全体の吸収力を利用することが一般に望まれ得る。しかしながら、局所的な襲撃位置近くにある超吸収性材料が液体を極めて急速に吸収するならば、そのような材料は、膨潤して吸収性構造体の残り全体に亘っての液体の流れを妨害して、恐らくその局所的襲撃位置の領域において吸収性構造体からの液体の漏れを生じ得る。そのように、局所的襲撃位置においては液体を実際にゆっくりした速度で吸収する超吸収性材料を使用すること望まれ得る。それによって、液体を先ず吸収性構造体全体に亘って分布させ、その後、ゆっくりした吸収性の超吸収性材料により吸収させることが可能となるであろう。
比較的急速吸収性である超吸収性材料の液体吸収速度を低下させる幾つかの方法が公知である。例えば、急速吸収性超吸収性材料を非吸収性および／または疎水性の材料でコーティングすることは可能である。そのようなコーティング材料は、下地の超吸収性材料をあらゆる液体から一時的に遮断し、それによって超吸収性材料による液体の吸収を遅延させる傾向を有する。しかしながら、そのようなコーティング材料は、多くの場合、超吸収性材料の全体的液体容量を低下させ、超吸収性材料製造のコストと複雑性を増大させ、さらに、超吸収性材料の他の液体操作特性にマイナスの影響を与え得る。
従って、本発明の目的は、比較的ゆっくりした速度で液体を吸収するが、市販の合成超吸収性材料に比しておよそ同じ最終能力を有する吸収性組成物を提供することである。
また、本発明の目的は、天然系材料から製造できる吸収性組成物を提供することであり、そのような天然系材料は、吸収性組成物の全体的製造コストを低減させ得ると共に、吸収性組成物に生分解性または堆肥化可能性のような追加の有益な特性を与える。
さらに、本発明の目的は、簡単に且つ最少の材料と添加剤とで製造して全体的製造コストを低減させると共に、そのような添加剤が吸収性組成物の全体的吸収特性に及ぼし得る潜在的有害作用を低減できる吸収性組成物を提供することである。
また、本発明の目的は、新規な用途において使用できるような特異な性質を示す吸収性組成物に関する。
発明の要約
１つの局面においては、本発明は、比較的ゆっくりした速度で液体を吸収するが、吸収性組成物が外圧下に液体を吸収するときでさえも依然として比較的大量の液体を吸収し得る吸収性組成物に関する。
本発明の１つの実施態様は、a)約2〜約12のpKaを有する酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)塩基性物質との混合物を含む吸収性組成物であって、吸収性組成物1g当り少なくとも約15gの自由膨潤値（Free Swell value）と少なくとも約5分の自由膨潤容量値60％到達時間（Time to Reach 60 Percent of Free Swell Capacity value）を示すような吸収性組成物に関する。
本発明のもう１つの実施態様は、a)約2〜約12のpKbを有する塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)酸性物質との混合物を含む吸収性組成物であって、吸収性組成物1g当り少なくとも約15gの自由膨潤値と少なくとも約5分の自由膨潤容量値60％到達時間を示すような吸収性組成物に関する。
もう1つの局面においては、本発明は、所望の吸収特性を示す吸収性組成物の製造方法に関する。
本発明の1つの実施態様においては、吸収性組成物の製造方法は、a)約2〜約12のpKaを有する酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)塩基性物質とを一緒に混合物することを含み、得られた吸収性組成物は、吸収性組成物1g当り少なくとも約15gの自由膨潤値と少なくとも約5分の自由膨潤容量値60％到達時間を示す。
本発明のもう1つの実施態様においては、吸収性組成物の製造方法は、a)約2〜約12のpKbを有する塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)酸性物質とを一緒に混合物することを含み、得られた吸収性組成物は、吸収性組成物1g当り少なくとも約15gの自由膨潤値と少なくとも約5分の自由膨潤容量値60％到達時間を示す。
もう1つの局面においては、本発明は、所望の吸収特性を示す本発明の吸収性組成物を含む使い捨て吸収性用品に関する。
本発明の1つの実施態様においては、使い捨て吸収性用品は、液体透過性トップシート、このトップシートに結合させたバックシート、およびトップシートとバックシート間に置いた吸収性構造体を含み、この吸収性構造体は本発明の吸収性組成物を含む。
【図面の簡単な説明】
図1は、吸収性組成物の自由膨潤値と負荷下の吸収値を測定するのに用いる装置の一例である。
好ましい実施態様の詳細な説明
今回、比較的高い総液体吸収力と比較的ゆっくりした液体吸収速度を示す吸収性組成物を製造できることを見出した。本発明によれば、その吸収性組成物は、酸性物質と塩基性物質を一緒に混合することのよって製造でき、酸性物質と塩基性物質の各々は特定の性質を有し、得られた吸収性組成物は、酸性物質または塩基性物質単独で示す性質に比し、改良された総液体吸収性およびゆっくりした液体吸収速度のようなその吸収特性において顕著な予期外の改良を示す。
本発明の吸収性組成物は、2種の本質的であるが異なる物質を一般に含む。第1の物質は、水膨潤性、水不溶性ポリマーである。本発明の吸収性組成物において用いるとき、水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物にその液体吸収力を高度に付与することが条件である。そのように、水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物に所望量の液体吸収力を与えるのに有効でなければならない。
本明細書で用いるとき、“水膨潤性、水不溶性”なる用語は、過剰の水に暴露させたとき、その均衡容量までは膨潤するが液中には溶解しない物質を称することを意味する。そのように、水膨潤性、水不溶性物質は、水の吸収中、高度に膨張した状態にあるがその本来の存在性即ち物理的構造を一般に保持し、それによって近隣粒子による流動および融合に耐えるに十分な物理的一体性を有しなければならない。
本明細書で用いるとき、ある物質が過剰の水に実質的に溶解して溶液を生成し、それによってその元の典型的な粒状形を喪失し水溶液全体に亘って本質的分子状に分散するようになったときには、その物質は水溶性であるとみなすであろう。一般的には、水溶性物質は実質的度合の架橋を含まない；架橋は、物質を水不溶性にするからである。
本発明の吸収性組成物に所望量の液体吸収力を付与するのに有効である水膨潤性、水不溶性ポリマーの１つの特性は、その分子量である。一般に、高分子量を有する水膨潤性、水不溶性ポリマーの方が、低分子量を有する水膨潤性、水不溶性ポリマーに比し、高い液体吸収力を有する。
本発明の吸収性組成物において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーは、広範囲の分子量を一般に有する。比較的高分子量を有する水膨潤性、水不溶性ポリマーが、多くの場合、本発明での使用において有利である。それにもかかわらず、広範囲の分子量が本発明において一般に適している。本発明での使用に適している水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約100,000以上、より有利には約200,000以上、適切には約500,000以上、より適切には約1,000,000で約10,000,000までの重量平均分子量を有するであろう。ポリマーの分子量測定方法は、当該技術において一般に周知である。
場合によっては、ポリマーの分子量を、25℃の1.0重量％水溶液での粘度として表すのが好都合である。本発明での使用に適するポリマーは、適切には約100センチポイズ（100mPa.s）〜約80,000センチポイズ（80,000mPa.s）、より適切には約500センチポイズ（500mPa.s）〜約80,000センチポイズ（80,000mPa.s）、最適には約1,000センチポイズ（1,000mPa.s）〜約80,000センチポイズ（80,000mPa.s）の25℃、1.0重量％水溶液での粘度を有する。
本発明において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーは、一般に架橋させる。架橋の量は、ポリマーを水不溶性にするのに十分な最低量より上でまたポリマーを十分に水膨潤性にするような最大量より下の量であって得られた水膨潤性、水不溶性ポリマーが所望量の液体を吸収するような量であるべきである。
ポリマーの架橋は、２つの異なる架橋剤のいずれかにより一般に行い得る。第1のタイプの架橋剤は、重合性架橋剤である。適切な重合性架橋剤は、ポリマーを調製するのに用いるモノマーまたはモノマー混合物と一般に反応性であり、即ち、モノマーと反応し得る少なくとも２つの官能基を一般に含む。適切な重合性架橋剤の例には、フリーラジカル重合用のN,N'-メチレン ビスーアクリルアミドのようなエチレン系不飽和モノマー類、および重縮合用のポリアミン類またはポリオール類がある。
第2のタイプの架橋剤は、潜在性架橋剤である。潜在性架橋剤は、一般に、全体的な重合過程には関与しないが、その代り、適当な架橋条件を与えた後の時点でポリマーと反応する。適切な後処理条件には、約60℃以上の温度のような加熱処理、紫外線への暴露、マイクロ波への暴露、水蒸気または高湿度処理、高圧処理、または有機溶媒による処理がある。
本発明での使用に適する潜在性架橋剤は、一般に水溶性である。適切な潜在性架橋剤は、ポリマー上の任意のカルボキシル基、カルボン酸基、アミノ基またはヒドロキシ基と反応し得る少なくとも２つの官能基または官能性を有する有機化合物である。適切な潜在性架橋剤には、限定するものではないが、ジアミン類、ポリアミン類、ジオール類、ポリオール類、ポリカルボン酸類およびポリオキサイド類がある。もう1種の適切な潜在性架橋剤は、Al3+、Fe3+、Ce3+、Ce4+、Ti4+、Zr4+、およびCr3+のような3価以上の金属イオンを含む。
ポリマーがカチオン性ポリマーである場合、適切な架橋剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースまたはポリフォスフェートのようなポリアニオン性物質である。
本発明の吸収性組成物において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本質的に酸性または塩基性のいずれかである。本明細書で用いるとき、“酸性”物質とは、電子受容体として作用し得る物質を称するものとする。一般に、本発明の吸収性組成物において有用な酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本質的に弱酸性である。そのように、本発明の吸収性組成物において有用な酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKaを有する。場合によっては、ポリマーを調製するのに用いるモノマーまたはモノマー混合物のpHを測定するのが好都合である。モノマーまたはモノマー混合物のpHとそのようなモノマーまたはモノマー混合物から調製したポリマーのpHとは同一であり得ないけれども、そのようなpH値は実質的に同じであるべきである。そのように、本発明の吸収性組成物において有用な酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKaを有するモノマー類から調製する。ポリマーを2種以上のモノマーから調製する場合、使用する各モノマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKaを有するべきであるが、実質的でない量の約2未満または約12より大きいpKaを有するモノマー類も、そのようなモノマー類が本発明において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーの所望の特性にマイナスの影響を及ぼさない限り、使用してもよい。
約2未満のpKaを示す、強酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの使用は、所望のゆっくりした速度の液体吸収性を一般に示さない吸収性組成物を生ずることが判明した。約12よりも大きいpKaを示す、弱酸性過ぎる水膨潤性、水不溶性ポリマーの使用は、所望の液体吸収力を一般に示さない吸収性組成物生ずることが判明した。酸のpKaは、酸の解離度、換言すれば、酸の強度を表し、本明細書においては、その水膨潤性、水不溶性ポリマーを使用する特定の温度下のような条件下で測定するものとする。適切には、pKaは約25℃で測定する。一般に、弱酸であるほど、pKa値は高い。多くの酸における種々の温度でのpKa値は、周知であり、the CRC Handbook of Chemistry & Physics, 75th Edition, edited by David R. Lide, CRC Press（1994）におけるように、任意の多くの入手し得る文献において見出し得る。
適切な弱酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、弱酸として作用し得る官能基を含む。そのような官能基には、限定するものではないが、カルボキシル基、硫酸基、亜硫酸基およびリン酸基がある。適切には、官能基はカルボキシル基である。一般に、官能基は、架橋させたベースポリマーに結合させる。適切なベースポリマーには、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルモルフォリン、およびこれらのコポリマーがある。天然系ポリサッカライドポリマーも使用でき、それには、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン、アルギン酸塩、カラギーナン、アクリルグラフト化スターチ、アクリルグラフト化セルロース、およびこれらのコポリマーがある。ポリアスパラギン酸およびポリグルタミン酸のような合成ポリペプチドも使用できる。
酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、遊離酸の形で存在する必要がある。一般に、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には少なくとも約50モル％、より有利には少なくとも約70モル％、適切には少なくとも約80モル％、より適切には少なくとも約90モル％、最適には実質的に約100モル％の遊離酸形の酸官能基を含むことが望ましい。また、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物において使用するとき、実質的に中和すべきでない。一般に、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約50モル％未満、より有利には約30モル％未満、適切には約20モル％未満、より適切には約10モル％未満、最適には実質的に約0モル％の酸官能基中和度を有することが望ましい。
本明細書で用いるとき、“塩基性”物質とは、電子供与体として作用し得る物質を称するものとする。一般に、本発明の吸収性組成物において有用な塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本質的に弱塩基性である。そのように、本発明の吸収性組成物において有用な塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKbを有する。場合によっては、ポリマーを調製するのに用いるモノマーまたはモノマー混合物のpHを測定するのが好都合である。モノマーまたはモノマー混合物のpHとそのようなモノマーまたはモノマー混合物から調製したポリマーのpHとは同一で
あり得ないけれども、そのようなpH値は実質的に同じであるべきである。そのように、本発明の吸収性組成物において有用な塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKbを有するモノマー類から調製する。ポリマーを2種以上のモノマーから調製する場合、使用する各モノマーは、有利には約2〜約12、より有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKbを有するべきであるが、実質的でない量の約2未満または約12より大きいpKbを有するモノマー類も、そのようなモノマー類が本発明において有用な水膨潤性、水不溶性ポリマーの所望の特性にマイナスの影響を及ぼさない限り、使用してもよい。
約2未満のpKbを示す、強塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの使用は、所望のゆっくりした速度の液体吸収性を一般に示さない吸収性組成物を生ずることが判明した。約12よりも大きいpKbを示す、弱塩基性過ぎる塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの使用は、所望の液体吸収力を一般に示さない吸収性組成物生ずることが判明した。塩基のpKbは、塩基の解離度、換言すれば、塩基の強度を表し、本明細書においては、その水膨潤性、水不溶性ポリマーを使用する特定の温度下のような条件下で測定するものとする。適切には、pKbは約25℃で測定する。一般に、弱塩基であるほど、pKb値は高い。塩基における種々の温度でのpKb値は、周知であり、the CRC Handbook of Chemistry & Physics, 75th Edition, edited by David R. Lide, CRC Press（1994）におけるように、任意の多くの入手し得る文献において見出し得る。
適切な弱塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、弱塩基として作用し得る官能基を含む。そのような官能基には、限定するものではないが、第２級または第3級アミノ基、イミノ基、イミド基およびアミド基がある。適切には、その官能基はアミノ基である。一般に、官能基は、架橋ベースポリマーに結合させる。適切なベースポリマーには、ポリアミン類、ポリエチレニミン、ポリアクリルアミド、ポリ第4級アンモニウムおよびこれらのコポリマーがある。天然系ポリサッカライドも使用し得、例としては、キチンおよびキトサンがある。ポリアスパラギン、ポリグルタミン、ポリリシンおよびポリアルギニンのような合成ポリペプチドも使用できる。
塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、遊離塩基の形で存在する必要がある。一般に、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には少なくとも約50モル％、より有利には少なくとも約70モル％、適切には少なくとも約80モル％、より適切には少なくとも約90モル％、最適には実質的に約100モル％の遊離塩基形の塩基性官能基を含むことが望ましい。また、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物において使用するとき、実質的に中和すべきでない。一般に、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、有利には約50モル％未満、より有利には約30モル％未満、適切には約20モル％未満、より適切には約10モル％未満、最適には実質的に約0モル％の塩基性官能基中和度を有することが望ましい。
酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、本発明の吸収性組成物において種々の形状で一般に使用し得る。酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーがとり得る形状の例には、粒子、フレーク、繊維、フィルムおよび不織布構造体がある。本発明の吸収性組成物を吸収性使い捨て用品において使用する場合、酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、独立した粒子、繊維またはフレークの形状であることが一般に望ましい。粒子形である場合、その粒子は、有利には約50〜約2,000μmの範囲内、適切には約100〜約1,000μmμお範囲内、より適切には約300〜約600μmの範囲内の最大断面寸法を有することが一般に望ましい。
市販の超吸収剤は、一般に、実質的に中和形、即ち塩形である。何故ならば、一般に、比較的高い液体吸収力を有するためには、水膨潤性、水不溶性ポリマーは高分子電解質でなければならないからである。しかしながら、前述したように、本発明において有用な酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、それぞれ、実質的に遊離酸または遊離塩基形にある。さらにまた、本発明において有用であるそのような水膨潤性、水不溶性ポリマーのそれぞれの酸または塩基官能性は、本質的に比較的弱いので、そのような弱酸または弱塩基官能性は、水または塩化ナトリウム水溶液のような液体中に入れたとき、容易に解離しない。従って、そのような遊離酸または遊離塩基形の水膨潤性、水不溶性ポリマーは、それぞれ、自ずから、比較的高い液体吸収力を一般に有していない。
しかしながら、本発明において、そのような実質的に遊離酸または遊離塩基形の酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーを、それぞれ、塩基性の第2物質または酸性の第2物質と混合した場合、得られる吸収性組成物が比較的高い液体吸収力と比較的ゆっくりした液体吸収速度の両方を示すことを見出した。これは、その混合物を水溶液に入れたとき、それぞれ実質的に遊離酸または遊離塩基形にある酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが、それぞれ、塩基性第2物質または酸性第2物質と反応し、化学平衡により、酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーを、それぞれ、その遊離酸または遊離塩基形からそれぞれの塩形に好ましく転化させるからであると信じている。そのようにして、転化した水膨潤性、水不溶性ポリマーを含む混合物は、今や、比較的高い液体吸収力を示す。しかしながら、水膨潤性、水不溶性ポリマーの遊離酸または遊離塩基形からそれぞれの塩形への転化は、比較的ゆっくりしたイオン化およびポリマー中へのイオン拡散過程であるので、水膨潤性、水不溶性ポリマーは、比較的ゆっくりした液体吸収速度も示す。しかも、塩化ナトリウム水溶液のような電解質含有溶液中での水膨潤性、水不溶性ポリマーの遊離酸または遊離塩基形からそれぞれの塩形への転化は、電解質含有溶液に対して実質的な脱塩作用を有し、それによって、塩有害作用を軽減することによって水膨潤性、水不溶性ポリマーを含む混合物の液体吸収性能を改善する。
上記に対し、分子構造内に酸官能基と塩基官能基の両方を含む単一の材料またはポリマーは、上述の所望の吸収特性を示さないことを見出した。これは、単一分子構造内のそのような酸官能基と塩基官能基は、典型的に相互に反応して過架橋したポリマー構造体を生ずるからであると信じている。そのように、酸性モノマーと塩基性モノマーとからコポリマーを調製することによって或いは水溶性の酸性物質と塩基性物質の水溶液におけるような分子レベル分散液を調製することによっては、そのような共重合または分子レベル分散中に酸性物質と塩基性物質とが典型的に互いに反応して架橋するので、本発明の吸収性組成物を調製することは一般にできない。
本発明の1つの実施態様においては、本発明の吸収性組成物は、実質的に遊離酸形である弱酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性第2物質とを含む。適切な塩基性第2物質の例には、限定するものではないが、ポリアミン類、ポリイミン類、ポリアミド類、ポリ第4級アンモニウム類、キチン類、キトサン類、ポリアスパラギン類、ポリグルタミン類、ポリリシン類、およびポリアルギニン類のような高分子塩基性物質；有機塩類、脂肪族または芳香族のアミン類、イミン類およびアミド類のような有意塩基性物質；酸化アルミニウムのような金属酸化物のような無機塩基類；水酸化バリウムのような水酸化物；炭酸カルシウムのような塩類；およびこれらの混合物がある。塩基性第2物質は、一般に、強塩基または弱塩基のいずれかであり得る。しかしながら、塩基性第2物質の塩基強度は、本発明の吸収性組成物の液体吸収速度に影響を与えることを見出した。一般に、比較的強塩基性の第2物質を含む吸収性組成物は、比較的弱塩基性の第2物質を含む吸収性組成物に比し、比較的速い液体吸収速度を示す。
本発明の１つの有利な実施態様においては、塩基性第2物質は、適切には水膨潤性、水不溶性ポリマーでもあり得る。そのような実施態様においては、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの両方を用いて本発明の吸収性組成物の全体的液体吸収特性に寄与させ、それによって、水膨潤性、水不溶性ポリマーでない塩基性第2物質を用いたときに比較して、本発明の吸収性組成物の全体的に高い液体吸収力を向上させることができる。しかしながら、塩基性第2物質が水膨潤性、水不溶性ポリマーである場合、そのような塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマー第2物質は、約2〜約12、有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKbを有することが一般に望ましい。約２未満のpKbを示す塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマー第2物質の使用は、所望のゆっくりした液体吸収速度を一般に示さない吸収性組成物を生ずることを見出した。
本発明のもう1つの実施態様においては、本発明の吸収性組成物は、実質的に遊離塩基形である弱塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと酸性第2物質とを含む。適切な酸性第2物質の例には、限定するものではないが、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸、ポリアスパラギン酸およびポリグルタミン酸のような高分子酸性物質；脂肪族または芳香族の酸類のような有機賛成物質；酸化アルミニウムのような金属酸化物のような無機酸類；および塩化鉄のような塩類がある。酸性第2物質は、一般に、強酸または弱酸のいずれかであり得る。しかしながら、酸性第2物質の酸強度は、本発明の吸収性組成物の液体吸収速度に影響を与えることを見出した。一般に、比較的強酸性の第2物質を含む吸収性組成物は、比較的弱酸性の第2物質を含む吸収性組成物に比し、比較的速い液体吸収速度を示す。
本発明の１つの有利な実施態様においては、酸性第2物質は、適切には水膨潤性、水不溶性ポリマーでもあり得る。そのような実施態様においては、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーの両方を用いて本発明の吸収性組成物の全体的液体吸収特性に寄与させ、それによって、水膨潤性、水不溶性ポリマーでない酸性第2物質を用いたときに比較して、本発明の吸収性組成物の全体的に高い液体吸収力を向上させることができる。しかしながら、酸性第2物質が水膨潤性、水不溶性ポリマーである場合、そのような酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマー第2物質は、約2〜約12、有利には約2〜約10、適切には約3〜約6のpKaを有することが一般に望ましい。約２未満のpKaを示す酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマー第2物質の使用は、所望のゆっくりした液体吸収速度を一般に示さない吸収性組成物を生ずることを見出した。
塩基性または酸性第2物質は、本発明の吸収性組成物において、種々の形状で一般に使用し得る。塩基性または酸性第2物質が取り得る形状の例には、粒子、フレーク、繊維、フィルムおよび不織布構造体がある。本発明の吸収性組成物を吸収性使い捨て用品において用いる場合、塩基性または酸性第2物質は、独立の粒子、繊維またはフレークの形であるのが一般に望ましい。粒子形である場合、その粒子は、有利には約50〜約2,000μmの範囲内、適切には約100〜約1,000μmμお範囲内、より適切には約300〜約600μmの範囲内の最大断面寸法を有することが一般に望ましい。本発明の吸収性組成物は、2成分繊維の形でもよく、その場合、１つの成分が上記のポリマーであり、もう1つの成分が上記第2成分である。そのような2成分繊維は、並行した2成分繊維または鞘・芯型2成分繊維であり得る。そのような2成分繊維は、同時押出法のような公知の方法によって製造し得る。
一般に、実質的に遊離酸または遊離塩基形の酸性または塩基性の水膨潤性、水
不溶性ポリマーは、それぞれ、塩基性第2物質または酸性第2物質と、所望の吸収特性を有する本発明の吸収性組成物を生成するに十分な酸官能性対塩基性官能性のモル比で、本発明の吸収性組成物中に混合する。酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマー対塩基性第2物質または酸性第2物質のそれぞれのモル比は、有利には約10：1〜約1：10、適切には約4：1〜約1：4、より適切には約2：1〜約1：2、最適には約1：1である。
本発明の吸収性組成物は、適切には、本明細書では自由膨潤（FS）と称する液体吸収能力を有する。自由膨潤値を測定する方法は、実施例に関連して後述する。後述のようにして測定し本明細書で報告する自由膨潤値は、1グラムの物質が約0.01ポンド／平方インチ（psi）（0.703g/cm2）の無視し得る荷重下に約10分以内で吸収し得る、0.9重量％塩化ナトリウム含有水溶液のグラム量で表す。一般的に、本発明の吸収性組成物は、約0.01psi（0.703g/cm2）の荷重下で少なくとも約15g/g、有利には少なくとも約20g/g、適切には少なくとも約25g/g、約200g/gまでの初期自由膨潤値を有することが望ましい。本明細書で使用するとき、“初期自由膨潤値”なる用語は、１つの材料を、製造後約1日以内で、約24℃および相対湿度約30〜約60％のような周囲条件下で測定したときの当該材料が示す自由膨潤値を示すものとする。
本発明の吸収性組成物は、適切には、本明細書においては“荷重下での吸収性［Absorbency Under Load（AUL）］”と称せられる、外圧または荷重下にありながら液体を吸収する能力も有する。荷重下にありながら概して高液体吸収能力を有するポリアクリル酸ナトリウムのような合成高分子材料は、吸収性用品中に介在させたときにゲルブロッキングの発現を最少にすることを見出した。荷重下での吸収性を測定する方法は、実施例に関連して後述する。後述のようにして測定し、本明細書で報告する荷重下での吸収性値は、1グラムの物質が約0.3psi（21.1g/cm2）の荷重下に約10分以内で吸収し得る、0.9重量％塩化ナトリウム含有水溶液のグラム量で表す。一般に、本発明の吸収性組成物は、約0.3psi（21.1g/cm2）の荷重下で少なくとも約15g/g、有利には少なくとも約20g/g、適切には少なくとも約25g/g、約200g/gまでの初期荷重下での吸収性値を有することが望ましい。本明細書で使用するとき、“初期荷重下での吸収性値”なる用語は、１つの材料を、製造後約1日以内で、約24℃および相対湿度約30〜約60％のような周囲条件下で測定したときの当該材料が示す荷重下での吸収性値を示すものとする。
本発明の吸収性組成物は、適切には、比較的ゆっくり液体を吸収する能力を有する。本明細書で使用するとき、本発明のまたは本発明のものでない任意の吸収性組成物が液体を吸収する速度の定量化は、自由膨潤容量値60％到達時間として表す。自由膨潤容量値60％到達時間を測定する方法は、実施例に関連して後述する。後述のようにして測定し本明細書において報告する自由膨潤容量値60％到達時間は、ある吸収性組成物がその総吸収容量の約60％を吸収するのに要する時間（分）を、当該吸収性組成物の自由膨潤値で表したものとする。一般に、本の吸収性組成物は、少なくとも約5分、有利には約5〜約300分、より有利には約10〜約200分、適切には約20〜約100分、より適切には約30〜約60分の自由膨潤容量値60％到達時間を有することが望ましい。
本発明の吸収性組成物は、適切には、外圧または荷重下にありながら比較的ゆっくり液体を吸収する能力を有する。本明細書で使用するとき、本発明のまたは本発明のものでない任意の吸収性組成物が外圧または荷重下にありながら液体を吸収する速度の定量化は、荷重下での吸収容量値60％到達時間として表す。荷重下での吸収容量値60％到達時間を測定する方法は、実施例に関連して後述する。後述のようにして測定し本明細書において報告する荷重下での吸収容量値60％到達時間は、ある吸収性組成物が外圧または荷重下にその総吸収容量の約60％を吸収するのに要する時間（分）を、当該吸収性組成物の荷重下での吸収値により表したものとする。一般に、本の吸収性組成物は、少なくとも約5分、有利には約5〜約300分、より有利には約10〜約200分、適切には約20〜約100分、より適切には約30〜約60分の荷重下での吸容量値60％到達時間を有することが望ましい。
本発明の吸収性組成物は、簡単な方法で製造し得ることを見出した。一般に、本発明の吸収性組成物を製造する方法は、実質的に遊離酸または遊離塩基形にある酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーを、それぞれ、塩基性第2物質または酸性第2物質と一緒に混合する工程を含む。そのように、本発明の1つの実施態様においては、本発明の吸収性組成物は、実質的に遊離酸形の酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性第2物質とを一緒に混合することによって調製する。本発明のもう1つの実施態様においては、本発明の吸収性組成物は、実質的に遊離塩基形の塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと酸性第2物質とを一緒に混合することによって調製する。
そのような混合物は、実質的に遊離酸または遊離塩基形にある酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性第2物質または酸性第2物質とを、それぞれ、効果的に一緒に混合するのに十分である条件下で一般に調製すべきである。そのような混合物は、有利には、かき混ぜ、攪拌またはブレンドにより上記のポリマーと第2物質を効果的に混合し、本質的に均一な混合物として調製する。そのようなかき混ぜ、攪拌またはブレンドを行う装置は、当該技術において周知であり、簡単なブレンダーまたはミキサーがある。
本発明の吸収性組成物の主要成分についてこれまで説明してきたが、本発明の吸収性組成物は、それらの成分に限定されず、所望の吸収特性を有する本発明の吸収性組成物に悪影響を与えない他の成分も含み得る。追加の成分として使用し得る材料の例には、限定するものでないが、顔料、酸化防止剤、安定剤、界面活性剤、ワックス、流動促進剤、固形溶媒、粒状物、および本発明の吸収性組成物の加工性を向上させるための添加物質がある。
本発明の吸収性組成物は、オムツ、トレーニングパンツ、ベビーふき取り用品、婦人ケア用品、成人失禁用品；および手当て用品、手術用キャップまたは手術用掛け布のような医療用品を含む介護用品のような使い捨て吸収性用品における用途に適している。本発明の吸収性組成物を使い捨て吸収性用品において使用する場合、本発明の吸収性組成物は、一般的に中性または僅かに酸性の特性を有することが典型的に望ましい。そのような特定の用途においては、酸性または塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマー対塩基性または酸性第2物質のモル比はおよそ1：1であることが一般に望ましい。
本発明の1つの実施態様においては、使い捨て吸収性用品が提供され、この使い捨て吸収性用品は、液体透過性のトップシート、このトップシートに結合させたバックシート、これらトップシートとバックシート間に置いた吸収性構造体を含み、この吸収性構造体が本発明の吸収性組成物を含み、本発明の吸収性組成物が所望の吸収特性を示す。
使い捨て吸収性用品は、本発明の局面すべてに従えば、複数の体液突発に対する使用に一般に供する。従って、本発明の使い捨て吸収性用品は、本発明の吸収性用品および構造体が使用中に曝される量の複数の体液襲撃を吸収し得ることが望ましい。体液襲撃は、時間間隔をおいて一般に相互に別々に起こる。
当業者なら、上記のトップシートおよびバックシートとしての使用に適する材料は認識していることである。トップシートとしての使用に適する材料の例は、平方メートル当り約15〜約25gの基本重量を有するポリプロピレンまたはポリエチレン不織布のような液体透過性材料である。バックシートとしての使用に適する材料の例は、ポリオレフィンフィルムのような液体不透過性材料、および微孔質ポリオレフィンフィルムのような水蒸気透過性材料である。
本発明の吸収性組成物は、繊維状マトリックスに関連する吸収性構造体中に典型的に存在する。繊維状マトリックスは、例えば、粉砕木材パルプ毛羽のバット、ティッシュ層、水分吸取り型（hydroentangled）パルプシートまたは機械軟質化パルプシートの形をとり得る。適切には、繊維状マトリックスは、その構造内または構造上に、本発明の吸収性組成物を拘束または内包するように形成させる。本発明の吸収性組成物は、繊維状マトリックスの一般形状の形成中または形成後に、繊維状マトリックス中または上に介在させ得る。本発明において有用な繊維状マトリックスは、エア堆積法または湿式堆積法により、或いは当業者に公知である本質的に任意の他の繊維状マトリックス製造方法により形成させ得る。
本発明の吸収性組成物は、本発明の吸収性構造体または用品中に、これら吸収性構造体または用品を所望量の液体を吸収できるようにするのに効果的な量で典型的に存在する。本発明の吸収性組成物は、吸収性構造体中に、本発明の吸収性組成物と吸収性構造体の基体の総重量基準で、有利には約1〜約99重量％の量、適切には約5〜約95重量％の量、より適切には約10〜約90重量％の量で存在する。
試験方法
自由膨潤容量および自由膨潤容量60％到達時間
自由膨潤容量（FS）は、1gの材料が約0.01psi（0.703g/m2）のような無視し得る荷重下または抑制力下に１０分以内で吸収できる、0.9重量％塩化ナトリウム含有水溶液のグラム量を測定する試験である。
図１に関連して、自由膨潤および荷重下での吸収性を測定する装置および方法を説明する。測定装置の試験位置での透視図を示す。実験用ジャッキ１は、プラットフォーム3を上下させるための調整可能なノブ2を有する。実験用スタンド4は、改造厚さメーターのプローブ6に連結したスプリング5を支持しており、プローブ6は、メーターのハウジング7を通って、スタンド４によりしっかり支持されている。試験すべき超吸収性材料サンプルを収容するプラスチックサンプルカップ8は、液体透過性底を有し、吸収される塩溶液を収容するペトリ皿9内にある。荷重下での吸収性を測定する場合のみ、重し10が、超吸収性材料サンプル（図示せず）の上に乗っているスペーサーディスク（図示せず）上に乗っている。
サンプルカップは、１インチ（2.54cm）の内径と1.25インチ（3.175cm）の外径を有するプラスチックシリンダーからなる。サンプルカップ底は、150μの開口を有する100メッシュ金属スクリーンをシリンダー末端部に、この金属スクリーンをシリンダープラスチックの融点以上の温度に加熱し、プラスチックシリンダーをホットスクリーンに押し付けてプラスチックを溶融させスクリーンをプラスチックシリンダーに接着させることによって結合させることにより形成させる。
塩溶液吸収中のサンプルの膨張を測定するのに用いる改造厚さメーターは、0〜0.5インチ（0〜1.27cm）の測定範囲と0.00005インチ（0.0635mm）の精度とを有するミツトヨ ダイジマチック（Mitutoyo Dijimatic）インジケーターIDCシリーズ543、モデル543-180（Mitutoyo Corporation, 31-19, Shiba 5-Choume, Minato-ku, Tokyo 108, Japan）である。Mitutoyo社から供給されたとき、この厚さメーターは、メーターハウジング内のプローブに接続したスプリングを含んでいる。このスプリングを取外して、約27gの下向き力を有する自由落下性プローブを備える。さらに、メーターハウジングの上部に位置するプローブ頂部のキャップも取除き、懸垂スプリング５（McMaster-Carr Supply Co., Chicago,Illinois, Item No. 9640k41から入手し得る）へのプローブの接続を可能にする。このスプリングは、プローブの下向き力に対抗するかあるいはその力を約1g±0.5gに減じるように作動する。懸垂スプリングの接続用にワイヤーホックをプローブ頂部に取り付けてもよい。プローブの底部先端に延長針（Mitutoyo社、パーツNo. 131279）も取り付けて、プローブをサンプルカップ内に挿入できるようにする。
試験を実施するためには、吸収性材料（300〜600μの粒度に典型的に篩がけされている）の0.160gサンプルを、サンプルカップ中に入れる。次いで、サンプルを、重量4.4gで約0.995インチ（2.53cm）の直径を有するプラスチックスペーサーディスクで覆う。このスペーサーディスクは、試験中にサンプルが拡散するのを防止すると共に、サンプル全体に荷重を均一に掛けるように働く。次いで、材料サンプルとスペーサーディスクを含むサンプルカップを秤量して、その乾燥重量を得る。サンプルカップをプラットフォーム上のペトリ皿に入れ、実験用ジャッキを、プラスチックスペーサーディスクの上面がプローブ先端に接触するまで上げる。メーターをゼロにする。十分量（50〜100ml）の塩溶液をペトリ皿に入れて試験を開始する。サンプルが塩溶液を吸収するときの膨張サンプルによりプラスチックスペーサーディスクが押し上げられる距離をプローブにより測定する。この距離にサンプルカップの内側断面積を乗じた値が吸収に基づくサンプルの膨張容量の尺度である。塩溶液の密度とサンプル重量の因数分解により、吸収された塩溶液量は容易に算出できる。約10分後に吸収された塩溶液の重量が、吸収材1g当りの吸収塩溶液グラム量として表した自由膨潤値である。所望ならば、この改造厚さメーターの示度をコンピュター（Mitutoyo Digimatic Miniprocessor DP-2 DX）に連続入力し、計算させて自由膨潤値を得ることもできる。クロスチェックとして、サンプルにより吸収された溶液量である試験前後のサンプルカップ間の重量差を測定することによっても、自由膨潤を測定できる。
コンピューターによる自由膨潤値の連続モニターによって、自由膨潤容量60％到達時間は容易に測定し得る。
荷重下での吸収容量および荷重下での吸収容量60％到達時間
荷重下での吸収性（AUL）は、１gの材料が約0.3psi（21.1g/m2）の荷重下または抑制力下に１０分以内で吸収できる、0.9重量％塩化ナトリウム含有水溶液のグラム量を測定する試験である。吸収性組成物の荷重下での吸収性値を測定する手順は、100gの重しをプラスチックスペーサーディスク上に置き、それによって塩溶液を吸収するときの吸収性組成物上に約0.3psi（21.1g/m2）の荷重を掛ける以外は、上記の自由膨潤値を測定する手順と本質的に同じである。コンピューターによる荷重下での吸収性値の連続モニターによって、荷重下での吸収容量60％到達時間は容易に測定し得る。
実施例
以下の実施例での使用のために、下記のサンプル材料を準備した。これらサンプルの内容と特性は、表1に要約している。
a.市販のポリアクリレート超吸収剤（サンプル1）
対照材料として、IM 3900と表示される市販のポリアクリレート超吸収剤をHoechst Celanese社から入手した。この超吸収剤は、約70モル％の中和度を有する。
b.ポリアクリル酸ゲル（サンプル2〜サンプル5）
175gの蒸留水、27gのアクリル酸、0.065gの過硫酸カリウム（K2S2O8）、および0.108gのN,N'-メチレンビスアクリルアミド（いずれも、Aldrich Chemical社から入手可能）を500mlフラスコに入れ、室温で混合して完全溶解溶液を調製した。次いで、フラスコを60℃の水浴中に少なくとも3時間浸した。フラスコを連続振盪させた。生成したポリアクリル酸ゲルをカットし、80℃で10時間、換気炉内で乾燥させた。得られた完全乾燥ポリマーを、Warring社からの市販ブレンダー（Model 34BL97）で粒状物に粉砕し、種々の粒度範囲に篩い分けした。
c.異なる中和度を有するポリアクリル酸ゲル（サンプル6〜サンプル8）
上記bに記載した粒状ポリアクリル酸ゲルを、300〜600μのポリアクリル酸ゲルと0.1重量％水酸化ナトリウム水溶液と混合することによって中和した。中和度は、ポリマーゲル対水酸化ナトリウム溶液の比により調整した。膨潤ゲルを、周囲条件（23℃、30％相対湿度）で少なくとも3日間吸収性試験前に乾燥させた。
d.異なる分子量を有するポリアクリル酸（サンプル9〜サンプル11）
3種の分子量の線状ポリアクリル酸プレポリマーを、Polysciencse社から購入した。各ポリアクリル酸の重量平均分子量は、それぞれ、60,000、240,000および4,000,000である。ポリアクリル酸各々をKitchAid社製のミキサー（Model K45SS）中で溶解して2％水溶液とし、3％のポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイドコポリマー（ポリアクリル酸の乾燥重量基準）を溶液中に加えた。ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイドコポリマーは、Polysciences社から入手したものであり、分子量約3,000とエチレンオキサイド対プロピレンオキサイドのモル比約0.8：1を有する。溶液をを少なくとも30分間攪拌し、次いで60℃の炉内で乾燥させた。乾燥ポリマーを粉砕し、300〜600μ粒子に篩い分けし、200℃で約20分間加熱し、吸収速度と吸収性の評価に供した。
e.キトサン（サンプル12）
Vanson社から入手し得るキトサンフレーク20gをKitchAid社製のミキサー（Model K45SS）中で1重量％の酢酸溶液1000gと混合した。次いで、溶液を60℃で少なくとも20時間乾燥させて、300〜600μ範囲の粒度を有する粒子に粉砕した。得られたキトサンアセテート粒子を、1重量％の水酸化ナトリウム溶液中に、キトサンアセテート1g対水酸化ナトリウム100gの比で懸濁させた。電磁攪拌機を用いての連続攪拌下に、キトサンアセテートを少なくとも5時間以内でキトサンに転化させた。次いで、この処理したキトサン粒子を、蒸留水を用いてキトサン対水1：1000の割合で4回洗浄して残留水酸化ナトリウムを完全に除去した。洗浄キトサンを80℃で乾燥させた。
f.ポリアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸（サンプル13）
10gのアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸モノマーを40gの蒸留水中に100mlの三角フラスコ内で溶解させた。この溶液に、0.5gのメチレンビスアクリルアミドを架橋剤として加え、溶解させた。得られた溶液を窒素で15分間掃気し、三角フラスコに栓をし、60℃に維持した水浴中に入れた。0.04gの過硫酸カリウムと0.015gの亜硫酸水素ナトリウムを反応混合物に加えることにより、重合を開始させた。重合は60℃で12時間続行し、次いで得られたゲルを約1インチの立方体に切断し、蒸留水中で洗浄した。洗浄ゲルを50℃で一夜乾燥させ、Warring社製の市販ブレンダー（Model 34BL97）を用いて粉砕した。粉砕後のポリマーを篩がけし、300〜600μの粒度範囲の粒子を吸収性測定用に集めた。
g.ポリジアリルジメチルアンモニウムヒドロキシド（サンプル14）
約0.21gのメチレンビスアクリルアミドを、架橋剤として、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドモノマーの60重量％水溶液37ml中に100mlの三角フラスコ内で溶解させた。得られた溶液を窒素で15分間掃気し、三角フラスコに栓をし、60℃の水浴中に入れた。0.04gの過硫酸カリウムと0.015gの亜硫酸水素ナトリウムを反応混合物に加えることにより、重合を開始させた。重合は60℃で12時間続行し、次いで得られたゲルを小片（約1インチの立方体）に切断した。このゲル小片を、2重量％の水酸化ナトリウム溶液で、ポリマー中のすべてのクロライドイオンがヒドロオキサイドイオンに置換わるまで洗浄した。置換わりの完了は、酸性化硝酸銀による処理後の溶出液のクロライドイオン検出試験を行うことによって確認した。クロライドイオンの不存在をヒドロオキサイド形への置換わり完了の指標とした。得られたゲルを、蒸留水で、洗浄後の蒸留水のpHが洗浄に用いた蒸留水と同じになるまで十分に洗浄した。洗浄ゲルを50℃で一夜乾燥させ、Warring社製の市販ブレンダー（Model 34BL97）を用いて粉砕した。粉砕後のポリマーを篩がけし、300〜600μの粒度範囲の粒子を吸収性測定用に集めた。
各々300〜600μ範囲の粒度を有するポリアクリル酸ゲル、キトサン、ポリアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、またはポリジアリルジメチルアンモニウムヒドロキシドの各々約0.16gを、別々に秤量し、試験用シリンダーに入れ、各々の吸収速度と総吸収性を試験した。また、各々２つのポリマーのモル比1：1を有する種々のポリマー混合物の0.16gを、秤量し、試験用シリンダーに入れ、各混合物の吸収速度と総吸収性を試験した。試験結果は、表2に示す。サンプル３のpKa値は、アクリル酸のpKaを示す。サンプル13のpKa値は、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸のpKaを示す。サンプル14のpKbは、ジアリルメチルアンモニウムクロライドのpKbを示す。
ポリアクリル酸ゲル、キトサン、市販のポリアクリレートゲル、またはポリアクリル酸（異なる粒度分布を有する）とキトサンの各混合物の各々約0.16gを、秤量し、試験用シリンダーに入れて、各々の吸収速度と総吸収性を試験した。表3に、得られた結果を要約する。
水不溶性ポリマーゲルまたは水溶性物質のいずれかを塩基性第2物質として選択して、酸性ポリアクリル酸ゲルと混合し、各々の吸収速度と総吸収性を評価した。表4に、得られた結果を列挙する。使用した水酸化ナトリウム（NaOH）は、0.9重量％塩化ナトリウム溶液中に前もって溶解させる。NaHCO3またはクエン酸Naは、酸性ポリアクリル酸ゲルと直接混合する。クエン酸Naは、クエン酸のトリナトリウム塩である。サンプル３のpKa値は、アクリル酸のpKaを示す。サンプル14のpKa値は、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドのをpKb示す。
酸性ポリマーゲル対塩基性第2ポリマーの比を変え、相応する各混合物の吸収性試験を評価した。結果を表5に示す。
異なる分子量を有する線状ポリアクリル酸から調製した各ポリアクリル酸ゲルを塩基性キトサン材料と1：1のモル比で混合した。そのような各混合物の液体吸収速度と総吸収値を評価した。結果は、表6に示す。
0〜30％範囲の異なる中和度を有する各ポリアクリル酸ゲルを塩基性キトサン材料と混合し、吸収性試験に供した。結果は、表７に要約する。表７において、D.N.は、モル％での中和度である。
ポリアクリル酸／キトサン混合物を、荷重下での吸収性（AUL）値について評価した。結果は、表８に示す。
Claims (34)
- a)2〜12のpKaを有する酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)塩基性物質との混合物を含む吸収性組成物であって、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが酸性官能基を含み、この酸性官能基の少なくとも50モル％が遊離酸形であることを特徴とする上記吸収性組成物。
- 酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが2〜10のpKaを有する請求項１記載の吸収性組成物。
- 酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが少なくとも70モル％の遊離酸形の酸性官能基を含む請求項１記載の吸収性組成物。
- 酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが100,000より大きい重量平均分子量を有する請求項１記載の吸収性組成物。
- 酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが200,000より大きい重量平均分子量を有する請求項４記載の吸収性組成物。
- 酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドン、ポリビニルモルフォリン、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルスターチ、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン、アルギン酸塩、カラギーナン、アクリルグラフト化スターチ、アクリルグラフト化セルロース、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、およびこれらのコポリマーからなる群から選ばれたベースポリマーから調製される請求項１記載の吸収性組成物。
- 塩基性物質が、ポリアミン類、ポリイミン類、ポリアミド類、ポリ第４級アンモニウム類、キチン、キトサン、ポリアスパラギン、ポリグルタミン、ポリリシン、ポリアルギニン、有機塩類、脂肪族アミン類、芳香族アミン類、イミン類、アミド類、金属酸化物類、水酸化物類、塩類、およびこれらの混合物からなる群から選ばれる請求項１記載の吸収性組成物。
- 塩基物質が水膨潤性、水不溶性ポリマーである請求項７記載の吸収性組成物。
- 水膨潤性、水不溶性ポリマー塩基性物質が2〜12のpKbを有する請求項８記載の吸収性組成物。
- 酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性物質が、吸収性組成物中に、10：1〜1：10のモル比で存在する請求項１記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物1g当り少なくとも15gの自由膨潤値と少なくとも５分の自由膨潤容量値60％到達時間とを示す請求項１〜10のいずれか１項記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物が少なくとも20の自由膨潤値を有する請求項11記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物が、10分〜200分の自由膨潤容量値60％到達時間を有する請求項11記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物が少なくとも15の荷重下での吸収性値を有する請求項11記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物が少なくとも５分の荷重下での吸収性値60％到達時間を有する請求項11記載の吸収性組成物。
- 水膨潤性、水不溶性ポリマーが、酸性官能基を含み、少なくとも50モル％の遊離酸形の酸性官能基を有し、100,000よりも大きい重量平均分子量を有し、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと塩基性物質は、吸収性組成物中で10：1〜1：10のモル比で存在する請求項11記載の吸収性組成物。
- a)2〜12のpKbを有する塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)酸性物質との混合物を含む吸収性組成物であって、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが塩基性官能基を含み、この塩基性官能基の少なくとも50モル％が遊離塩基形であることを特徴とする上記吸収性組成物。
- 塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが2〜10のpKbを有する請求項17記載の吸収性組成物。
- 塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが少なくとも70モル％の遊離塩基形の塩基性官能基を含む請求項17記載の吸収性組成物。
- 塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが100,000より大きい重量平均分子量を有する請求項17記載の吸収性組成物。
- 塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが200,000より大きい重量平均分子量を有する請求項20記載の吸収性組成物。
- 塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが、ポリアミン類、ポリエチレンイミン類、ポリアクリルアミド類、ポリ第４級アンモニウム、キチン、キトサン、ポリアスパラギン、ポリグルタミン、ポリリシン、ポリアルギニン、およびこれらのコポリマーからなる群から選ばれたベースポリマーから調製される請求項17記載の吸収性組成物。
- 酸性物質が、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸、ポリアスパラギン酸、ポリグルタミン酸、脂肪族酸類、芳香族酸類、金属酸化物類、塩類、およびこれらの混合物からなる群から選ばれる請求項17記載の吸収性組成物。
- 酸性物質が水膨潤性、水不溶性ポリマーである請求項23記載の吸収性組成物。
- 水膨潤性、水不溶性ポリマー酸性物質が2〜12のpKaを有する請求項24記載の吸収性組成物。
- 塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと酸性物質が、吸収性組成物中に、10：1〜1：10のモル比で存在する請求項17記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物１ｇ当り少なくとも15ｇの自由膨潤値と少なくとも５分の自由膨潤容量値60％到達時間とを示す請求項17〜26のいずれか１項記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物が少なくとも20の自由膨潤値を有する請求項27記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物が、10分〜200分の自由膨潤容量値60％到達時間を有する請求項27記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物が少なくとも15の荷重下での吸収性値を有する請求項27記載の吸収性組成物。
- 吸収性組成物が少なくとも５分の荷重下での吸収性値60％到達時間を有する請求項27記載の吸収性組成物。
- 水膨潤性、水不溶性ポリマーが、塩基性官能基を含み、少なくとも50モル％の遊離塩基形の塩基性官能基を有し、100,000よりも大きい重量平均分子量を有し、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーと酸性物質は、吸収性組成物中で10：1〜1：10のモル比で存在する請求項27記載の吸収性組成物。
- 液体透過性のトップシート、このトップシートに結合させたバックシート、およびこれらトップシートとバックシート間に位置させた吸収性構造体を含み、この吸収性構造体が、ａ）２〜１２のｐＫ a を有する酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとｂ）塩基性物質との混合物を含む吸収性組成物を含み、酸性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが酸性官能基を含み、この酸性官能基の少なくとも50モル％が遊離酸形であることを特徴とする使い捨て吸収性用品。
- 液体透過性のトップシート、このトップシートに結合させたバックシート、およびこれらトップシートとバックシート間に位置させた吸収性構造体を含み、この吸収性構造体が、a)2〜12のpKbを有する塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーとb)酸性物質との混合物を含む吸収性組成物を含み、塩基性の水膨潤性、水不溶性ポリマーが塩基性官能基を含み、この塩基性官能基の少なくとも50モル％が遊離塩基形であることを特徴とする使い捨て吸収性用品。
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