JP4955146B2 - 熱可塑性成分および超吸収性ポリマーを含む組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
関連出願
この出願は、１９９８年５月７日に出願された米国特許出願シリアル番号６０／０８４，５８２号の一部継続出願である。
【０００２】
発明の分野
本発明は、熱可塑性成分と少なくとも１種の超吸収性ポリマーを含む組成物、そのような組成物についての使用の方法、およびそのような組成物を含む製品に関する。本組成物はフィルム層に成形され得るかまたはさまざまのホットメルト接着剤応用技術を伴う製品に適用され得る。本組成物は、さまざまの最終用途、特に、使い捨ておむつ、女性用ナプキンおよび医療用衣服のような使い捨て吸収製品における使用のために有用である。
【０００３】
発明の背景
超吸収性ポリマー（superabsorbent polymer）（ＳＡＰ）とも称される水に不溶性で水に膨潤性のヒドロゲル形成性吸収性ポリマーは、水、体液（例えば、尿、血液）、工業的流体、家事流体のような多量の液体を吸収することが可能であり、さらに、穏やかな圧力の下でそのような吸収された液体を保持することが可能である。
【０００４】
例えば、ＳＡＰは、水分の貫通を遮蔽するためにさまざまのケーブルへの適用において用いられる。ケーブルの外側シースが流体の貫通を可能とするように損傷されるとき、ＳＡＰは、到来する液体を吸収し、膨潤し、更なる流体の侵入に対する物理的なバリアを形成する。微粒子ＳＡＰは、典型的には、水溶性バインダーにより適切に保持される。例えば、１９８９年６月６日にアントン（Anton）らに発行された米国特許第４，８３７，０７７号は、水溶性バインダーにより支持体に固定された大きな比率の水で膨潤するポリマー粉末を有するコーティングをその面の少なくとも１つに有する固体平坦支持体を含む水で膨潤する複合材料に関し、コーティングは、本質的に、９５重量％から５５重量％の水で膨張するポリマー粉末、５重量％から２３重量％の水溶性バインダーおよび２２重量％までの確かな量の界面活性剤で形成される。成分は液体により均質化（ホモジェナイズ）される。この参照文献は、熱可塑性物質が好ましからぬ影響、水で膨潤するポリマー粉末の一部の遮蔽、従って、水の存在下でのその膨潤する能力の制限を引き起こすことを明白に教示する。
【０００５】
ＳＡＰ材料の吸収特性は、それを、使い捨ておむつ、成人失禁パッドおよびブリーフ、および生理用ナプキンなどのような生理用品の様な吸収製品への組み込みのために特に有用にする。そのような使い捨て吸収製品の望まれる特徴は薄さである。より薄い使い捨て製品は、着用してよりかさばらず、被服の下でより良く適合し、より目立たない。更に、薄い使い捨て吸収製品はよりコンパクトであり、消費者が製品を運び、貯えることをより容易にする。包装のコンパクトさもまた、より少ない棚空間を含む、製造者および搬送者のための搬送コストの減少をもたらす。おむつの様なより薄い吸収製品を提供する能力は、多量の流体、特に尿を獲得し、貯蔵する相対的に薄い吸収性コアまたは構造を開発する能力と密接に結びついている。それゆえ、この目的を達成するために高濃度のＳＡＰポリマーを用いる方向の傾向が存在する。
【０００６】
ＳＡＰは、典型的には、流体透過性トップシートと流体不透過性バックシートとの間にサンドイッチ状態にされている吸収性コア部分に振り掛けられているかまたは偏らせられている微粒子または粉末形態で有用である。製品への微粒子ＳＡＰの組み込みは、ＳＡＰファイン（無意味なほど細かい微粒子）由来のダストを発生させる傾向がある。更に、通常の吸収製品は、吸収性ゲル化粒子が固定されず、製造プロセスおよび／または使用の間に移動または偏ることが存在しないという制限を有する。製造の間のＳＡＰ粒子の動きは、製造操作の間の吸収材料の操作上の損失並びに粒子の不適切な分布に導き得る。それらの吸収性ゲル化粒子が膨潤の間におよび後に移動するとき他の問題が発生する。最適配置に粒子を固定できないことは、元々位置する場所以外の位置へのＳＡＰ粒子の動きによる１つの領域での不十分な流体貯蔵および他の領域での過剰能力に導く。考慮されなければならないもう１つの重要な要因は、ＳＡＰの液体透過性である。流体の存在下でのＳＡＰ粒子の膨潤の結果として形成されるゲル層の流体輸送特性は極端に重要であることが発見された。「ゲルブロッキング」として知られるＳＡＰゲル層流体バリアの形成は、ケーブルにおける使用についてのような幾つかの応用については望ましいけれども、それはＳＡＰの有効性を大きく減少させるので使い捨て吸収製品におけるゲル層の形成は望ましくない。従って、適切にＳＡＰを固定し得る利点は明らかであり、それを達成する幾つかの方法が示唆されている。
【０００７】
例えば、１９８３年７月１２日にデーネル（Dehnel）に発行された米国特許第４，３９２，９０８号は、水で膨潤するポリマーの粒子が水吸収性基材に固定されている水を吸収する製品を製造するための方法に関する。その方法は、熱可塑性接着剤樹脂のコーティングを水で膨潤する粒子の表面上に形成する工程、乾燥状態の水を吸収する基材の上にまたは中に膨潤していない状態で乾燥状態のコートされた粒子を配置する工程、粒子の熱可塑性コーティングを軟化させるために熱を掛け、粒子が基材に結合することを引き起こすように粒子と基材をプレスする工程を含む。吸収性材料の粒子は、樹脂の水性ラテックスと吸収性粒子を混合し、次いで混合物を乾燥させることにより、粒子上に樹脂溶液またはラテックスをスプレーすることにより、粒子がスラリー状であるとき樹脂に粒子を加えることにより、または吸収性材料の製造の間に溶液またはラテックスとして熱可塑性樹脂を含ませることによりコートされ得る。
【０００８】
更に、ＳＡＰ粒子は、ある種の熱可塑性組成物と組み合わせられ得る。
【０００９】
１９９０年１２月１１日にドイに発行された米国特許第４，９７７，２１１号は、（Ｃ）の含有量が、成分（Ｂ）および（Ｃ）の総含有量に基づいて２０重量％から８０重量％の量である、成分（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）の総含有量に基づいて、（Ａ）５重量％から９５重量％の水を吸収する樹脂、および９５重量％から５重量％の（Ｂ）ポリオレフィン樹脂および（Ｃ）エチレン／アルファ−オレフィンコポリマーゴムを含む成形可能な水を吸収する樹脂組成物を教示する。３３重量％の酢酸ビニル含有量および３０ｇ／１０ｍｉｎのメルトインデックスを有するエチレン／酢酸ビニルコポリマーが例示される。続いて、本発明の水を吸収する樹脂組成物はその最終用途にとって適切な形態に成型される。成形された製品は、発泡または配向のような２次成形処理に供される。組成物はそれだけでフィルム、シート、繊維または他の製品に成形され得る。
【００１０】
１９９７年７月８日に公開された日本特許出願９−１７６６１８号は、重ね継ぎ構築物外壁材料のための水で膨潤するホットメルトプレシーラントに関する。その組成物は、２０重量％から５０重量％の熱可塑性エラストマー、５重量％から４０重量％の粘着付与剤、１０重量％から５０重量％の可塑剤および５重量％から３５重量％の水で膨潤する樹脂を含む。可塑剤は、パラフィンタイプのオイル、ナフテンタイプのオイル、芳香族タイプのオイル、ポリブテン液体ゴム、ポリイソブチレン液体ゴム、ポリイソプレン液体ゴムおよびその水素化生成物として記述される。
【００１１】
１９８５年１０月３日に公開された日本特許出願６０−１９５２９９は、特にエンジニアリングワークにおいて良好な操作性を有する水の漏れを防ぐための方法および水に膨潤性の組成物スチレンエラストマー、極めて水を吸収する材料および粘着付与剤を用いる構造に関する。成分の比率は、通常、５〜１００部の極めて水を吸収する樹脂および１００部のスチレンエラストマーに基づく１００から２００部の粘着付与剤である。
【００１２】
より最近では、１９９８年６月２５日に公開されたＷＯ９８／２７５５９Ａ１は、水に不溶性の成分、水に溶解性または水に分散性の成分、および水に膨潤性の成分から作られた糊付けおよびコーティングのための水に膨潤性の熱可塑性コンパウンドに関する。適切な水に溶解性または水に分散性のオリゴマー、ホモポリマーまたはコポリマーの例には、２４００ないし２０，０００の分子量範囲のポリエチレングリコール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリドン、ビニルメチルエーテルまたはビニルピロリドンのコポリマー、ポリビニルアルコール、水溶性または水分散性ポリエステルまたはコポリエステル、および水溶性または水分散性アクリレートポリマーが含まれる。
【００１３】
発明の概要
本発明者は、水溶性または分散性ポリマーの含有は流体獲得の速度を不利に減少させることを発見した。水溶性／分散性ポリマーは、流体の吸収についてＳＡＰと競合すると推量される。そのような事例において、水溶性または分散性成分は、ＳＡＰにより吸収されることが意図される流体の粘性を高くする溶液または分散液を形成する。粘性を与えられた流体は、高粘度化の前の流体の速度よりもはるかに遅い速度でＳＡＰにより吸収される傾向があり、従って、吸収の速度を封じる。
【００１４】
驚くべきことに、本出願人は、小さな粒子サイズのＳＡＰについての流体獲得速度および全吸収能力は、ある種の熱可塑性組成物と混合することによりそこなわれないことを発見した。更に、多くの事例において、熱可塑性成分の存在は、実際に、特に意図されないゲルブロッキングを減少させることについてＳＡＰの性能を高める。
【００１５】
本発明は、「熱可塑性成分」ともまた称される熱可塑性組成物および少なくとも１種の超吸収性ポリマーを含む組成物である。熱可塑性成分は十分に極性があり、同時に、相対的に低い粘着強度のものである。粘着強度は、ポリマーのメルトインデックスまたは熱可塑性ポリマーおよび他の成分の混合物の溶融粘度に対応する。
【００１６】
１つの態様において、本発明は、少なくとも１種の熱可塑性ポリマーおよび少なくとも１種の極性官能基を有する水に不溶性の希釈剤を含む熱可塑性成分および少なくとも１種の超吸収性ポリマーを含む熱可塑性組成物である。熱可塑性成分は好ましくは水に不溶性である。希釈剤は、好ましくは、組成物の全重量の１０重量％から３０重量％の範囲の濃度で用いられる可塑剤である。
【００１７】
もう１つの態様において、本発明は、エチレンのすくなくとも１種のインターポリマー（共重合体）を含む熱可塑性成分を含む熱可塑性組成物である。そのインターポリマーは、約５００ｇ／１０ｍｉｎを超える、好ましくは約８００ｇ／１０ｍｉｎ以上の、より好ましくは約１０００ｇ／１０ｍｉｎ以上のメルトインデックスを有する。更に、エチレンのインターポリマーは、好ましくは、２５重量％を超える、そして好ましくは約２８重量％以上のコモノマー含量を有する。コモノマーは、好ましくは、酢酸ビニル、メタクリレート、ｎ−ブチルアクリレートおよびそれらの混合物である。更に、組成物は、好ましくは、２０００を超える分子量（Ｍｗ）を有する水溶性／分散性ポリマーを有さない。
【００１８】
もう１つの態様において、本発明は、１７７℃で約３０，０００ｃＰｓ未満の粘度を有する約２５重量％から約５０重量％の熱可塑性成分および５０重量％から約７５重量％の超吸収性ポリマーを含む熱可塑性組成物である。
【００１９】
熱可塑性成分は、その全体について、単独の熱可塑性ポリマーまたは熱可塑性ポリマーのブレンドであり得る。代わりに、熱可塑性成分は、可塑剤、粘着付与剤およびワックスのような少なくとも１種のホットメルト接着剤成分と組み合わせの少なくとも１種の熱可塑性ポリマーを含み得る。熱可塑性成分は好ましくは約４０重量％から約７０重量％の範囲の量で存在し、一方、超吸収性ポリマーは好ましくは約３０重量％から約６０重量％の範囲の量で存在する。更に、熱可塑性成分は、好ましくは、ブロックコポリマー、アモルファスポリオレフィン、結晶性ポリオレフィン、エチレンのインターポリマーおよびそれらの混合物を含む少なくとも１種の熱可塑性ポリマーを含む。
【００２０】
組成物は、好ましくは、特に約２００ミクロン未満の粒子サイズを有するＳＡＰを用いるときＳＡＰポリマーのみの速度以上の速度でゲル化する。組成物は、有利には、ロッド、ストランドまたは繊維として押し出しされ、並びに基材上にフィルム層に形成されるいずれか公知のホットメルト応用技術により製品に適用され得るものであり、従って巻回された良好な形態でＳＡＰを提供する。
【００２１】
もう１つの態様において、本発明は、本発明の熱可塑性混合物を含む基材上に配置されるフィルム層である。フィルム層は、少なくとも１種の熱可塑性ポリマーと少なくとも１種の超吸収性ポリマーを含む本発明の組成物の溶融混合物を提供し、基材上に前記溶融混合物から実質的に連続のフィルムを形成することにより形成され得る。
【００２２】
もう１つの態様において、本発明は、
ａ）熱可塑性組成物および少なくとも１種の超吸収性ポリマーを含む溶融混合物を提供する工程、および
ｂ）基材に前記混合物を適用する工程
を具備する基材に超吸収性ポリマーを適用する方法である。
【００２３】
発明の詳細な説明
「熱可塑性組成物」および「熱可塑性成分」という術語は、加熱されたとき軟化または溶融（ｆｕｓｉｎｇ）し、冷却されたとき再び硬化することが可逆的に可能である組成物を称する。
【００２４】
ここで用いられる「溶融（ｍｏｌｔｅｎ）」という術語は、熱により達せられる物体の流動可能または液化された状態を称する。
【００２５】
ここで用いられる「水応答性」および「水感受性」という術語は、水性環境において溶解性または分散性である成分を称する。水性環境には、中性、塩基性、酸性およびイオン性水溶液が含まれる。
【００２６】
ここで用いられる「水感受性」という術語は、１．０重量％未満、好ましくは０．５重量％未満の濃度で水に溶解性である成分を称する。
【００２７】
本発明は、熱可塑性組成物と少なくとも１種の超吸収性ポリマー（ＳＡＰ）を含む組成物である。熱可塑性成分はＳＡＰ含有組成物の熱可塑性を提供し、一方、ＳＡＰポリマーは組成物の流体吸収能力を提供する。熱可塑性は、ホットメルト接着剤について用いられるもののようなさまざまの応用技術を可能とする。熱可塑性成分はまた、ゲルブロッキングの問題を解決する。ゲルブロッキングは、ＳＡＰ粒子が流体を吸収し、ゲル層に膨潤する現象である。ゲル層はバリアを作り出し、ゲル化していないＳＡＰ粒子への流体の移動を妨げる。熱可塑性成分は互いから個々の小さな粒子サイズＳＡＰ粒子を分離する手段を提供するので、それぞれのＳＡＰ粒子は流体を吸収し、個別に膨潤し、本質的に隣接するＳＡＰ粒子により影響を受けない。したがってゲルブロッキングは減少し、ＳＡＰの吸収の速度は増加する。
【００２８】
熱可塑性成分は十分に極性であり、同時に比較的小さな粘着強度のものである。それらの特性の両方は、用いられる成分の選択により寄与される。熱可塑性成分は、少なくとも１種の熱可塑性ポリマーおよび極性官能基を有するすくなくとも１種の水に不溶性の希釈剤または約５００ｇ／１０ｍｉｎを超えるメルトインデックスおよび２５重量％を超えるコモノマー含有量を有するすくなくとも１種のエチレンのインターポリマー、または少なくとも５０重量％の超吸収性ポリマーと組み合わせで３５０°Ｆ（１７７℃）で約３０，０００ｃＰｓ未満の粘度を有する熱可塑性組成物を含む。熱可塑性成分は、混合物の中で連続相を形成するのに十分な濃度で存在する。従って、熱可塑性成分の濃度は、用いられる超吸収性ポリマーの濃度と粒子サイズに依存する。一般的に、熱可塑性成分は、約２０重量％から約８０重量％、好ましくは約３０重量％から約７０重量％、最も好ましくは約４０重量％から約６０重量％を含む。
【００２９】
熱可塑性組成物は、その全体について、単一の熱可塑性ポリマー、熱可塑性ポリマーの混合物を含み、または代わりに、熱可塑性組成物は、粘着性樹脂および可塑剤のような他の熱可塑性希釈剤と組み合わせの少なくとも１種の熱可塑性ポリマーを含むホットメルト接着剤であり得る。本発明はまた、熱可塑性組成物が、全体として、少なくとも１種の熱可塑性粘着付与剤、可塑剤、ワックスおよびそれらの混合物で構成されることも考慮する。しかしながら、ほとんどの場合において、熱可塑性ポリマーは、所望の特性、特に強度を与えるために必要である。熱可塑性ポリマーのみが幾つかの応用のための十分な接着特性を示し得る。しかしながら、好ましくは、熱可塑性ポリマーは、意図される用途における使用のために接着特性を改良するために粘着付与剤および可塑剤と組み合わせられる。組成物が微粒子形態でないＳＡＰを提供し、並びにＳＡＰを適切に固定する二重の目的を果たすこの態様は特に有用である。ホットメルト接着剤を含むＳＡＰもまた少なくとも１つの他の基材層に少なくとも１つの基材層を結合させる機能を果たし得る。
【００３０】
本発明の熱可塑性成分は、典型的には、組成物の全重量について、約１０重量％から約６０重量％の範囲の量で、好ましくは約１５重量％から約５０重量％の範囲の量で、より好ましくは約２０重量％から約５０重量％の範囲の量で存在する少なくとも１種の熱可塑性ポリマーを含む。
【００３１】
熱可塑性成分全体として単一の熱可塑性ポリマーのみを用いる態様については、熱可塑性ポリマーは、典型的には、十分に極性であるか、および／または極性希釈剤と組み合わせられるかのいずれかであろう。熱可塑性成分全体として熱可塑性ポリマーのブレンドを用いる場合においては、ブレンドは、同じ所望の特性を示すであろう。一部の態様については、良好な加工処理性を維持する一方で混合物の粘着強度を高めるために相対的に大きな粘度の熱可塑性ポリマーが相対的に小さな粘度の熱可塑性成分と組み合わせられる。この態様については、相対的に大きな粘度のポリマーは、一般的に、約４００ｇ／１０ｍｉｎ以下、好ましくは約２００ｇ／１０ｍｉｎｎ以下、より好ましくは約１００ｇ／１０ｍｉｎ以下、および最も好ましくは約５０ｇ／１０ｍｉｎ未満のメルトインデックス（ＭＩ）を有する。所望の極性または溶融粘度プロフィールを達成するために、それらの相対的に大きな粘度のポリマーは、組成物の全重量について、典型的には、約４０重量％未満、好ましくは約５重量％から約３０重量％、およびより好ましくは約１０重量％から約２５重量％の量で、最少濃度でのみ用いられ得る。
【００３２】
従って、広範な熱可塑性ポリマーが本発明における使用にとって適切である。そのような熱可塑性ポリマーは好ましくは水に感受性である。本発明における使用にとって典型的なポリマーには、スチレンブロックコポリマー、均質および実質的に直鎖のエチレン／アルファ−オレフィンインターポリマーを含むアモルファスおよび結晶性ポリオレフィン、エチレン・酢酸ビニル（ＥＶＡ）、エチレン・メチルアクリレート（ＥＭＡ）およびエチレン・ｎ−ブチルアクリレート（ＥｎＢａ）のようなエチレンのインターポリマーおよびそれらの混合物が含まれる。
【００３３】
Ａ−Ｂ−Ａトリブロック構造、Ａ−Ｂジブロック構造、（Ａ−Ｂ）n ラジアルブロックコポリマー構造、並びに、その分岐およびグラフト化バージョンを含む広範なブロックコポリマーが本発明において有用であり、そこでは、Ａブロックはエラストマー性でないポリマーブロックであり、典型的にはポリスチレンを含み、Ｂブロックは、不飽和共役ジエンまたはその水素化バージョンである。一般的に、Ｂブロックは、典型的には、イソプレン、ブタジエン、エチレン／ブチレン（水素化されたブタジエン）、エチレン／プロピレン（水素化されたイソプレン）およびそれらの混合物である。商業的な態様には、テキサス州ヒューストンのシェル・ケミカル・カンパニーから入手可能なクレイトン（Kraton；登録商標）ＤおよびＧシリーズブロックコポリマー、テキサス州ヒューストンのエニケム（EniChem）から入手可能なユーロプレン（登録商標）ゾルＴブロックコポリマー、テキサス州ヒューストンのエクソン（デクスコ（Dexco））から入手可能なベクター（登録商標）ブロックコポリマー並びに他のものが含まれる。ブロックコポリマー系組成物は、少なくとも１種の粘着付与性樹脂および可塑化油と組み合わせで相対的に小さなメルトインデックス（５０ｇ／１０ｍｉｎ未満）のブロックコポリマーを一般的に用いる感圧接着剤への応用のために特に有用である。
【００３４】
アモルファスポリオレフィンまたはアモルファスポリアルファオレフィン（ＡＰＡＯ）は、ホモポリマー、コポリマーおよびＣ2 〜Ｃ8 アルファオレフィンのターポリマーである。それらの材料は、典型的には、比較的広い分子量分布となるチーグラー・ナッタ触媒を用いる方法により重合される。商業的に入手可能なアモルファスポリアルファオレフィンには、テキサス州ダラスのレキセン（Rexene）から入手可能なレクスタック（Rextac；登録商標）およびレクスフレックス（REXFlex）プロピレン系ホモポリマー、エチレン・プロピレンコポリマーおよびブテン・プロピレンコポリマーならびにニュージャージー州ピスカタウエイのヒュルズから入手可能なベストプラスト（Vestoplast；登録商標）アルファ−オレフィンコポリマーが含まれる。
【００３５】
メタロセンポリオレフィンは、単一部位またはメタロセン触媒を用いて調製される均質に直鎖かつ実質的に直鎖のエチレンポリマーである。均質エチレンポリマーは、狭い分子量分布および均一の短鎖分岐分布を有するものとして特徴決定される。実質的に直鎖のエチレンポリマーの場合においては、そのような均質のエチレンポリマーは更に長鎖分岐を有するものとして特徴決定される。実質的に直鎖のエチレンポリマーは、アフィニティ（登録商標）ポリオレフィンプラストマーとしてザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから商業的に入手可能であり、それは、ダウズ・インサイト（Dow's Insite；登録商標）テクノロジーを用いて製造され、一方、均質直鎖エチレンポリマーは、商品名エグザクト（Exact；登録商標）の下でエクソン・ケミカル・カンパニーから入手可能である。約.８５５から約．８８５の範囲の相対的に小さな密度および例えば、約５０ｇ／１０ｍｉｎ未満の相対的に小さなメルトインデックスを有する均質で直鎖かつ実質的に直鎖のエチレンポリマーは、特に水への暴露の際に膨潤するエラストマー性繊維、フィルムおよび接着剤組成物を作るために最も好ましい。
【００３６】
「インターポリマー」という術語は、ここでは、コポリマー、ターポリマーまたはより高次の多元ポリマーを示すために用いられる。すなわち、少なくとも１つの他のコモノマーが、インターポリマーを作るためにエチレンと重合される。エチレンのインターポリマーは、酸部分が４炭素原子までを有する飽和カルボン酸のビニルエステル、３から５炭素原子の不飽和モノまたはジカルボン酸、不飽和酸の塩、１から８炭素原子を有するアルコールから誘導される不飽和酸のエステル、およびそれらの混合物からなる群より選択される少なくとも１種のコモノマーを有するポリマーである。
【００３７】
もしコンパウンド化されていないものが用いられるならば、エチレン対不飽和カルボキシルコモノマーの重量比は好ましくは約３：１、より好ましくは２：１より大きい。従って、コモノマー濃度は、エチレンインターポリマーの全重量について、好ましくは３０重量％、より好ましくは３３重量％および最も好ましくは３５重量％を超える。エチレンのインターポリマーのメルトインデックスは、約５０から約２０００、好ましくは約１００から１５００、より好ましくは約２００から１２００および最も好ましくは約４００から１２００ｇ／分の範囲にあり得る。コンパウンド化されていないあまりに低いメルトインデックスを有するポリマーを用いるとき、ポリマーの強度はＳＡＰ粒子の膨潤を圧迫する傾向がある。しかしながら、すでに記載されたように、低いメルトインデックスのエチレンのインターポリマーの不利益は、希釈剤でポリマーを製剤化することにより克服され得る。
【００３８】
適切なエチレン／不飽和カルボン酸、塩およびエステルインターポリマーには、エチレン／酢酸ビニル（ＥＶＡ）エチレン／アクリル酸（ＥＥＡ）およびそのイオノマー、エチレン／メタクリル酸およびそのイオノマー、エチレン／メチルアクリレート（ＥＭＡ）、エチレン／エチルアクリレート、エチレン／ｎ−ブチルアクリレート（ＥｎＢＡ）、並びに２以上のコモノマーを含むそのさまざまの誘導体が含まれる。
【００３９】
用いられ得る他の適切な熱可塑性ポリマーには、ポリラクチド、カプロラクトンポリマー、およびポリ（ヒドロキシ−ブチレート／ヒドロキシバレレート）、ある種のポリビニルアルコール、イーストマン・コポリエステル１４７６６（イーストマン）のような生分解性コポリエステル、ヒュールズ由来のダイナポール（Dynapol）またはダイナコール（Dynacoll）ポリマーのような直鎖飽和ポリエステル、それぞれ、アトケム（PeBax）またはヘキスト・セラニーズ（Rite-flex）から入手可能なポリ（エチレンオキシド）ポリエーテルアミドおよびポリエステルエーテルブロックコポリマー、およびユニオン・キャンプ（Unirez）またはヒュールズ（Vestamelt）またはＥＭＳ−ケミー（Griltex）から入手可能なものの様なポリアミドポリマーが含まれる。
【００４０】
代わりに、組成物が所望の獲得速度を示すように全体としての熱可塑性成分の水感受性が十分に減少するように、粘着付与剤、可塑剤およびワックスのような極性希釈剤とポリマーが組み合わせられるならば、水溶性または水分散性ポリマーが用いられ得る。この様式で用いられ得る典型的な水溶性または水分散性ポリマーには、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第３，８８２，０９０号において記載されるものの様な水溶性ポリアミド、グローセラン（Ｇｒｏｈｓｅｒａｎ）Ｌ−３０１およびグローセランＬ−３０２として日本合成から入手可能なポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）のようなアモルファス水感受性熱可塑性ポリマー、ＢＡＳＦおよびＩＳＰから入手可能なポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ＩＳＰから入手可能なポリビニルピロリドン／酢酸ビニルコポリマー（ＰＶＰ／ＶＡ）、商品名ＰＥＯＸの下でダウからおよび商品名アクアゾル（Aquazol）の下でＰＣＩインコーポレーテッドから入手可能なポリエーテルオキサゾリン、商品名アモボンド（Amobond）の下でアモコ・ケミカルＣｏ．から入手可能なポリビニルメチルエーテル、直鎖ポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、水分散性コポリエステル（イーストマンＡＱ）が含まれる。
【００４１】
本発明の組成物の熱可塑性成分は、好ましくは更に、全組成物について約５０重量％まで、好ましくは約１０重量％から約４０重量％の量で少なくとも１種の付加的な成分を含む。好ましい熱可塑性成分には、可塑剤、粘着付与剤、ワックスおよび抗酸化剤および顔料のような添加剤を含むホットメルト接着剤組成物において通常用いられるものが含まれる。一般的に、熱可塑性成分のタイプは、全体としての熱可塑性成分の十分な相容性を保証するように選択される。好ましい態様において、本発明の組成物の熱可塑性成分は、極性官能基を有する少なくとも１種の希釈剤を含む。希釈剤は、好ましくは、３０００未満および好ましくは２０００未満の分子量（Ｍｗ）を有する可塑剤またはワックスである。希釈剤は好ましくは水感受性であるが、成分の欠如下でも同じ成分を含む比較組成物に対して熱可塑性組成物の表面張力および／または接触角を減少させるのに十分極性である。極性希釈剤には、分子当たり少なくとも１つの極性官能基を有する可塑剤およびワックスが含まれる。極性官能基は、末端基であり得るかまたは、分子の中央の１以上の単位に結合し得る。極性官能基には、アルコール、エーテル、エステル、エポキシ、カルボン酸、アミン、アミド、アルデヒド、ケトン、イミドオキシム、スルホン酸、およびスルホンアミド基が含まれる。極性希釈剤は、ＳＡＰを可塑化し得ると思われる。従って、極性可塑剤のみとＳＡＰを組み合わせることは吸収速度を増加させ得る。しかしながら、ポリマーの欠如下では、可塑剤のみでは典型的には、ＳＡＰをその中に分散させる連続熱可塑性相を与え得ないであろう。好ましくは、希釈剤は、全組成物の約５重量％から約３０重量％の範囲の量、より好ましくは、約１０重量％から約２０重量％の範囲の量で用いられる。
【００４２】
典型的な極性可塑剤には、ジオクチルフタレートおよびブチルベンジルフタレートのようなフタレート可塑剤（例えば、モンサント由来のサンティサイザー（Santicizer）１６０）、ヒュルズ由来のダイナコール７２０のような液体ポリエステルおよびＣＰ．ホール（Ｈａｌｌ）から入手可能な液体ポリマー性可塑剤、１，４−シクロヘキサンジメタノールジベンゾエート（例えば、ベルシコール由来のベンゾフレッツ（Benzoflez）３５２）、ジエチレングリコール／ジプロピレングリコールジベンゾエート（例えば、ベルシコール由来のベンゾフレッツ５０）、およびエステル化された水酸基のモル画分が０．５から０．９５の範囲にあるジエチレングリコールジベンゾエート（例えば、これもまたベルシコール由来のベンゾフレックス２−４５ハイ・ヒドロキシ）、のようなベンゾエート可塑剤、ｔ−ブチルジフェニルホスフェート（モンサント由来のサンティサイザー１５４）のような亜リン酸可塑剤、水素化ロジンのメチルエステル（例えば、ハーキュレス由来のハーコイン（Hercoyn）Ｄ）のような約６０℃未満のリング・アンド・ボール軟化点を有する液体ロジン誘導体、並びに脂肪酸のグリセロールエステルのような植物油および動物油およびその重合性生成物が含まれる。好ましい可塑剤には、シトロフレックス（Citroflex；登録商標）２、Ａ−２、４、Ａ−４、Ａ−６、およびＢ−６のようなクエン酸のエステル、ブチルベンジルフタレート、トルエンスルホンアミド、１，４−シクロヘキサンジメタノールジベンゾエート、ジエチレングリコール／ジプロピレングリコールジベンゾエート、およびエステル化された水酸基のモル画分が０．５から０．９５の範囲にあるジエチレングリコールジベンゾエートのようなベンゾエート可塑剤が含まれる。
【００４３】
更に、その存在がＳＡＰの吸収の速度を妨げないならば、水溶性または水分散性可塑剤もまた用いられ得る。適切な例には、約２０００未満、好ましくは１０００未満の分子量を有するポリエチレングリコール、パイカル（Pycal）９４を含むポリエチレングリコールの誘導体、ＩＣＩから入手可能なＰＥＧのフェニルエーテル、エトキシル化ビスフェノールＡ（例えば、ＰＰＧインダストリーズ由来のマコール（Macol）２０６ＥＭ）およびジオニルフェノールエトキシレート（例えば、ハンツマン（Huntsman）・ケミカルＣｏｒｐ．由来のスルホニックＤＮＰ）が含まれる。
【００４４】
典型的な極性ワックスには、１２−ヒドロキシステアラミド、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル１２−ヒドロキシステアラミド（カスケム（CasChem）由来のパリシン（Paricin）２２０および２８５）、ステアラミド（ウィトコ（Witco）由来のケムアミド（Kemamide）Ｓ）、グリセリンモノステアレート、ソルビタンモノステアレート、および１２−ヒドロキシステアリン酸が含まれる。また、上記との組み合わせで有用なものは、Ｎ，Ｎ’−エチレンビスステアラミド（ウィトコ由来のケムアミドＷ−４０）、水素化されたひまし油（キャスターワックス）、酸化された合成ワックスのようなより極性でないワックス、および酸化ポリエチレンワックス（ペトロライト（Petrolite）Ｅ−１０４０）のような官能基を付されたワックスである。
【００４５】
用いられ得る他の有用な可塑剤には、炭化水素油、ポリブテン、液体粘着付与剤および液体エラストマーが含まれる。可塑化油は主に、芳香族含有量が小さく、特性としてパラフィン性またはナフテン性である炭化水素油である。可塑化油は好ましくは、揮発性が小さく、透明であり、可能な限り着色および臭気が小さい。本発明における可塑剤の使用はまた、オレフィンオリゴマー、低分子量ポリマー、植物油およびその誘導体、および同様の可塑化液体の使用をも考慮させる。
【００４６】
ワックスは通常、約２重量％から約２５重量％、好ましくは約１０重量％から約２０重量％の範囲の濃度で粘度を減少させ、並びに遮蔽抵抗を増加させるために用いられる。ワックスは、組成物の表面で流体不透過性バリア層を作り出すかまたはＳＡＰを包む熱可塑性成分の冷却の間に表面にブルームする傾向があり、従って、ＳＡＰが流体を吸収得る能力を封鎖するのでより大きな濃度のワックスは典型的には回避される。好ましい極性ワックスに加えて、他の有用なワックスには、パラフィンワックス、微小結晶性ワックス、フィッシャー−トロプシュ、ポリエチレンおよびポリエチレンの副生成物が含まれる。
【００４７】
本明細書で用いられる「粘着付与剤」という術語は、ホットメルト接着剤組成物に粘着性を与えるのに有用である下記の組成物のいずれかを意味する。ＡＳＴＭ Ｄ−１８７８−６１Ｔは、粘着性を「別表面と接触して即座に測定可能な強度の結合を形成することを可能とする材料の特性」として定義する。
【００４８】
本発明の組成物は、約５０重量％までの粘着付与性樹脂を含み得る。粘着付与性樹脂は、好ましくは、組成物の全重量について約５重量％から約４０重量％、より好ましくは約１０重量％から約２０重量％の範囲の濃度で用いられる。
【００４９】
粘着付与性樹脂は、ウッドロジン、トール油、ガムロジン並びにロジンエステルを含むロジン誘導体、天然および合成テルペンおよびその誘導体のような再生可能資源から誘導される樹脂を含む。脂肪族、芳香族、または脂肪族芳香族混合石油系粘着付与剤もまた本発明において有用である。有用な炭化水素樹脂の典型例には、アルファメチルスチレン樹脂、分岐鎖および非分岐鎖Ｃ₅ 樹脂、Ｃ₉ 樹脂およびＣ₁₀樹脂並びにそのスチレン性および水素化修飾物が含まれる。粘着付与性樹脂は、３７℃で液体であることから約１３５℃のリング・アンド・ボール軟化点を有するまでの範囲にある。
【００５０】
当該技術において公知であるように、さまざまの他の成分が熱可塑性組成物の粘着性、色、臭気などを改善するために加えられ得る。ヒンダードフェノリックス（例えば、イルガノックス（Irganox；登録商標）１０１０、イルガノックス（登録商標）１０７６）のような抗酸化剤、亜リン酸（例えば、イルガフォス（Irgafos；登録商標）１６８）、抗ブロック添加剤、顔料およびフィラーを含む添加剤もまた製剤組成に含まれ得る。
【００５１】
親水性フィラーは添加剤の好ましいクラスであり、それは、表面特性を変化させ、および／または吸収の速度を増加させるのに有用である。親水性フィラーには、炭酸カルシウム、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースおよびデンプンまたはセルロースエステル、特に酢酸セルロースが含まれる。
【００５２】
界面活性剤は、熱可塑性成分の表面張力および／または接触角を減少させるもう１つの好ましい添加剤である。界面活性剤は、熱可塑性成分の全重量について、約０．５重量％から約２５重量％、および好ましくは、約５重量％から約１５重量％の範囲の量で有用である。適切な界面活性剤には、ノニオン性、アニオン性およびシリコーン界面活性剤が含まれる。典型的なノニオン性界面活性剤は、（ｉ）イリノイ州ガーニーのＰＰＧインダストリーズから入手可能な商品名マコール（Macol）ＤＮＰ−１０の下で販売されているものである、ジノニルフェノールの１０モルエトキシレート、オクチルフェノールの１０モルエトキシレートであるユニオンカーバイドから入手可能なトライトンＸ−１００のようなＣ₁ 〜Ｃ₁₈、好ましくはＣ₈ 〜Ｃ₉ アルキルまたはジアルキルフェノールのエトキシレート、（ｉｉ）ハンツマン・ケミカルＣｏ．から入手可能なドデカノールの８モルエトキシレートである商品名スルホニック（Surfonic）Ｌ−１２−８の下で販売されるもの、およびオクラホマ州ツルサ（Tulsa）のペトロライト（Petrolite）・スペシャルティ・ポリマーズ・グループから入手可能な３８モルエトキシレート結晶性界面活性剤であるユニソックス（Unithox）４８０のようなアルキルＣ₈ 〜Ｃ₆₀モノアルコールのエトキシレート、および（ｉｉｉ）ＢＡＳＦから入手可能な２００から３０００のＭｎを有するエチレンオキサイド／プロピレンオキサイドブロックコポリマーである商品名プルロニック（Pluronic）の下で販売されるもののようなプロピレンオキサイドポリマーのエトキシレート、およびベルシコール・ケミカルからＸＰ１０１０として商業的に入手可能な約３当量の安息香酸と４当量のジエチレングリコールを縮合させる生成物のような安息香酸と１０００Ｍｎ未満を有する親水性ジまたはモノオールの部分的縮合により生成するベンゾエートである。好ましいノニオン性界面活性剤混合物は、（デラウエア州ウィルミントンの）ＩＣＩサーファクタンツから入手可能なアトマー（Atmer）６８５である。
【００５３】
適切なアニオン性界面活性剤は、ＰＰＧインダストリーズから入手可能なアベネル（Avenel）Ｓ３０のような（ＣＨ₃ −（ＣＨ₂ ）_11-14−（Ｏ−ＣＨ₂ ＣＨ₂ ）₃ −ＳＯ₃ ^-Ｎａ⁺ であるＣ₈ 〜Ｃ₆₀アルキルエトキシレートスルホネート、ローヌ・プーランから入手可能なロダポン（Rhodapon）ＵＢ（Ｃ₁₂−ＳＯ₃ ^- −Ｎａ⁺ ）のようなアルキルＣ₈ 〜Ｃ₆₀スルホネート、および商品名カルソフト（Calsoft）の下で販売されるもののようなアルキル／アロマティックスルホネートである。
【００５４】
適切なシリコーン界面活性剤は、コネチカット州ダンバリーのＯＳｉスペシャルティーズから入手可能な商品名シルウエット（Silwet）Ｌ−７７、Ｌ−７６０５、およびＬ−７５００の下で販売されるものおよびダウ・コーニング由来の製品１９３のような５００から１０，０００、好ましくは６００から６０００の数平均分子量を有するポリジメチルシロキサンのエトキシレートまたはプロポキシレートである。
【００５５】
好ましい界面活性剤は小さな分子量のものである。というのは、それは接着剤の製剤において大きな相容性を有するからである。許容可能な最大分子量は、界面活性剤のタイプおよび接着剤組成の他の成分に依存する。
【００５６】
熱可塑性成分は、１７７℃で約３０，０００ｃＰｓ未満、好ましくは約２０，０００ｃＰｓ未満、より好ましくは約１０，０００ｃＰｓ未満、さらにより好ましくは約５，０００ｃＰｓ未満のブルックフィールド溶融粘度を有することを特徴とする。この粘度拘束は下限を有する必要がない。しかしながら、使用が考慮される熱可塑性組成物の大半は、一般的に、１００℃で少なくとも約５０ｃＰｓ、典型的には少なくとも約１００ｃＰｓ、および好ましくは少なくとも約２００ｃＰｓの粘度を有する。粘度は、そのような組成物について意図される適用技術に対して重要であるのみならず、ＳＡＰの有効性に対してもまた重要である。本出願人は驚くべきことに、比較的小さな粘度の熱可塑性組成物はＳＡＰ粒子の膨潤をはるかに少ない程度に拘束し、従って、高粘度系組成物についてＳＡＰの吸収を改善させることを発見した。
【００５７】
本発明の熱可塑性組成物は、熱可塑性成分と混合されるすくなくとも１種のＳＡＰポリマーを含む。超吸収性ポリマーは、約５重量％から約７０重量％、好ましくは約３５重量％から約６０重量％、より好ましくは約４０重量％から約６０重量％の範囲、および最も好ましくは約５０重量％から約６０重量％の範囲の量で組成物中に存在する。本出願人は、特に小さな粒子サイズのＳＡＰと組み合わせで３０重量％を超える濃度でＳＡＰを用いることにより、ＳＡＰのマトリックスが熱可塑性成分と共に形成されることを見出した。本出願人は、このＳＡＰマトリックスの形成は、熱可塑性成分の存在により影響を受けないＳＡＰの吸収速度にとって必須であると考える。
【００５８】
水に不溶性の吸収性ヒドロゲル形成ポリマー（ＷＡＨＰ）、「ヒドロゲル形成」ポリマー、および「ヒドロコロイド」ともまた称される超吸収性ポリマー（ＳＡＰ）は公知であり、カルボキシメチルデンプン、カルボキシメチルセルロース、およびヒドロキシプロピルセルロースのような多糖類、ポリビニルアルコール、およびポリビニルエーテルのようなノニオン性タイプ、ポリビニルピリジン、ポリビニルモルホリニオン、およびＮ，Ｎ−ジメチルアミノエチルまたはＮ，Ｎ−ジエチルアミノプロピルアクリレートおよびメタクリレートおよびそのそれぞれの第４級塩のようなカチオン性タイプを含む。典型的には、本発明において有用なＷＡＨＰは、スルホン酸、より典型的にはカルボキシ基のような複数のアニオン性官能基を有する。ここでの使用にとって適切なポリマーの例には、重合性の、不飽和の、酸含有モノマーから調製されるものが含まれる。そのようなモノマーには、少なくとも１つの炭素間のオレフィン二重結合を含むオレフィン性不飽和酸および無水物が含まれる。より具体的には、それらのモノマーは、オレフィン性不飽和カルボン酸および酸無水物、オレフィン性不飽和スルホン酸およびその混合物から選択され得る。
【００５９】
一部の酸でないモノマーもまた好ましくは少量でここでのＳＡＰの調製において含まれ得る。そのような酸でないモノマーには、例えば、酸含有モノマーの水溶性または水分散性エステル、並びにカルボン酸またはスルホン酸を全く含まないモノマーが含まれ得る。任意の酸でないモノマーには、従って、以下のタイプの官能基を含むモノマーが含まれる、すなわち、カルボン酸またはスルホン酸エステル、水酸基、アミド基、アミノ基、ニトリル基、第４級アンモニウム塩基、およびアリール基（例えば、スチレンモノマーに由来するものの様なフェニル基）である。それらの酸でないモノマーは周知の材料であり、例えば、１９７８年２月２８日に発行された米国特許第４，０７６，６６３号（マスダら）および１９７７年１２月１３日に発行された米国特許第４，０６２，８１７号（ウエスターマン（Westerman））において極めて詳細に記載されている。
【００６０】
オレフィン性不飽和カルボン酸およびカルボン酸無水物モノマーには、アクリル酸それ自体を典型とするアクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロロアクリル酸、シアノアクリル酸、メチルアクリル酸（クロトン酸）、フェニルアクリル酸、アクリトキシプロピオン酸、ソルビン酸、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、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が含まれる。
【００６１】
オレフィン性不飽和スルホン酸モノマーには、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およびスチレンスルホン酸のような脂肪族または芳香族ビニルスルホン酸、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−メタクリロ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のようなアクリルおよびメタクリルスルホン酸が含まれる。
【００６２】
本発明における使用のための他のＳＡＰはカルボキシ基を含む。それらのポリマーには、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、部分的に中和されて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、部分的に中和されたデンプン・アクリル酸グラフトコポリマー、鹸化された酢酸ビニル・アクリルエステルコポリマー、加水分解されたアクリロニトリルまたはアクリルアミドコポリマー、前述のコポリマーのいずれかの僅かに網状構造に架橋されたポリマー、部分的に中和されたポリアクリル酸、および部分的に中和されたポリアクリル酸の僅かに網状構造に架橋されたポリマーが含まれる。それらのポリマーは、単独でかまたは２以上の異なるポリマーの混合物の形態でかのいずれかで用いられ得る。それらのポリマー材料の例は、１９７８年２月２８日に発行された米国特許第４，０７６，６６３号（マスダら）、１９７８年６月６日に発行された米国特許第４，０９３，７７６号（アオキら）、１９８７年５月１９日に発行された米国特許第４，６６６，９８３号（ツバキモトら）および１９８８年３月２９日に発行された米国特許第４，７３４，４７８号（ツバキモトら）において開示されている。
【００６３】
ＳＡＰを作る上で用いられるポリマー材料は、部分的に中和されたポリアクリル酸の僅かに網状構造に架橋されたポリマーおよびそのデンプン誘導体である。さらにより好ましくは、ＳＡＰは、約５０％から約９５％、より好ましくは約７５％の中和された、僅かに網状構造に架橋されたポリアクリル酸（すなわち、ポリ（アクリル酸ナトリウム／アクリル酸））を含む。網状構造の架橋は、ポリマーを実質的に水に不溶性にし、部分的には、ＳＡＰの吸収能力および抽出可能なポリマー含有量特性を決定する。それらのポリマーの網状構造架橋のための方法および典型的な網状構造架橋剤は、１９７８年２月２８日に発行された米国特許第４，０７６，６６３号（マスダら）において極めて詳細に記載されている。
【００６４】
ＳＡＰは、好ましくは、１つのタイプのものである（すなわち、均質）けれども、ポリマーの混合物もまた本発明において用いられ得る。例えば、デンプン・アクリル酸グラフトコポリマーと部分的に中和されたポリアクリル酸の僅かに網状構造に架橋されたポリマーの混合物が本発明において用いられ得る。
【００６５】
本発明において用いられる吸収性ゲル化粒子は、広い範囲にわたって変化するサイズ、形態および／またはモルフォロジーを有し得る。吸収性ゲル化粒子は、最大寸法対最小寸法の大きな比を有し得るし（例えば、顆粒、フレーク、粉砕物、粒子間凝集物、粒子間架橋凝集物など）、繊維、発泡体などの形態で存在し得る。
【００６６】
粒子サイズは、ふるいサイズ分析により決定される寸法として定義される。従って、例えば、７１０ミクロン開口を用いる米国標準試験ふるい（例えば、第２５番Ｕ．Ｓ．シリーズ交互ふるい規格（No. 25 U.S. Series Alternate Sieve Designation））の上に残る粒子は７１０ミクロンを超えるサイズを有するものとみなされ、７１０ミクロン開口を有するふるいを通過し、５００ミクロン開口を有するふるい（例えば、第３５番Ｕ．Ｓ．シリーズ交互ふるい規格）の上に残る粒子は５００ないし７１０ミクロンの粒子サイズを有するものとみなされ、５００ミクロン開口を有するふるいを通過する粒子は５００未満のサイズを有するものとみなされる。
【００６７】
本発明において用いられるＳＡＰの粒子については、粒子サイズは約１０から約１０００ミクロンの範囲にある。特に３０重量％を超える、好ましくは約４０重量％を超える濃度で小さな粒子サイズは、熱可塑性成分の中のＳＡＰマトリックスを作り出すために特に有用であることが見出された。最小粒子サイズもまた、均質の混合を得るために、並びにホットメルト接着剤適用設備を用いての比較的大きな粒子の加工処理に関連する摩耗およびノズルの詰まりの問題を減少させるために有益である。それらの理由のために、ＳＡＰの粒子サイズは、好ましくは、約５００ミクロン未満、より好ましくは約３００ミクロン未満、およびより好ましくは約２００ミクロン未満である。しかしながら、より大きな粒子サイズもまた、特にＳＡＰ粒子が熱可塑性成分の厚さ以上である応用において、またはエクストルーダーが組成物を混合および／または適用するために用いられるとき用いられ得る。
【００６８】
本発明の組成物は、好ましくは、まずすべての熱可塑性プラスチック成分を溶融し、混合することにより熱可塑性成分を調製し、次いで、溶融熱可塑性成分にＳＡＰを加えることにより作られる。ＳＡＰ含有熱可塑性組成物は、続く再溶融および適用のためにペレット化され、ピローされ、または型またはドラムに投じられるなどされ得る。代わりに、すべての成分は、エクストルーダーに適切な速度で同時に供給され得る。エクストルーダーの場合には、コンパウンド化およびＳＡＰ含有組成物の適用は単一プロセスで達成され得る。
【００６９】
発泡の場合には、まず化学的発泡剤でＳＡＰ粒子をコートすることが好ましい。コートされたＳＡＰ粒子は、熟成していない意図されない発泡を回避するために化学的発泡剤の活性化温度未満の温度で熱可塑性成分と混合される。次いで、組成物は、フィルムに形成されるかまたは、化学的発泡剤を活性化するのに十分な温度または条件で基材上にコートされる。化学的発泡剤は、ボイドの中に位置するＳＡＰ粒子と熱可塑性成分を有する気体性キャビティまたはボイドを作り出すと思われる。好ましくは、十分な量のコートされたＳＡＰは、開放セル発泡体構造が作り出されるように用いられる。
【００７０】
別態様において、ＳＡＰ粒子は、微粒子形態の熱可塑性成分によりコートされ得る。コートされたＳＡＰ粒子は次いで、製品の中または基材上に配置され得、次いで、適切にＳＡＰ粒子を粘着させるように熱活性化され得る。
【００７１】
固体粒子のコーティングは多数の方式でなされる。スプレー乾燥および小球化の両方は、粒子のコーティングにとって廉価な方法である。それらの両方のプロセスにおいて、コートされる粒子は、溶融物または溶液に、コーティングがなされる噴霧化の間に加えられる。アベカ（Aveka）Ｉｎｃ．（ミネソタ州ウッドベリー）により入手可能なマグネティカリー・アシステッド・インパクト・コーティング（ＭＡＩＣ）と呼ばれるもう１つの適切な方法は、強打プロセスにより粒子を粒子上にコートする。大きな粒子コア上の小さなコーティング粒子を小さな振動磁石のアセンブリに加えることにより、小さな粒子はコア粒子上に容易にコートされる。好ましい方法は、参照により本明細書に組み込まれている１９９７年１１月１８日に発行された米国特許第５，６８８，４４９号において記載されている、バインダーをＳＡＰ粒子にコートし、粉末をバインダーでコートされた粒子に接触させる２段階の方法である。
【００７２】
熱可塑性成分とＳＡＰの混合物の粘度は、３５０°Ｆ（１７７℃）で約２００，０００ｃＰｓ未満、好ましくは約１００，０００未満、より好ましくは５０，０００未満であり、最も好ましくは、熱可塑性成分のみについてすでに記載されたのと同じ溶融粘度特性を示す。
【００７３】
本発明の熱可塑性組成物は、超吸収性ポリマーのみの速度以上の速度でゲル化する。好ましくは、組成物は、３時間未満に、好ましくは２時間未満に、より好ましくは１時間未満に、さらにより好ましくは３０分未満に、そして最も好ましくは約１５分未満にゲル化する。更に、小さな粒子サイズのＳＡＰについては、本発明の組成物の全吸収能力は、超吸収性ポリマーのみの吸収能力以上である。
【００７４】
本発明の組成物は、スロットコーティング、スパイラルスプレー、スクリーン印刷、発泡、彫刻されたローラーまたは溶融ブロー接着剤適用技術のようないずれかのホットメルト応用技術により適用され得る。この方式で適用されるとき、本発明の熱可塑性組成物は、コーティング、繊維、不織ウエブ、または少なくとも１種の基材上のフィルム層として、または製品の一部として存在し得る。好ましくは、ＳＡＰの吸収の速度を向上させるために、適用条件は、組成物の表面積を最大化するために選ばれる。本発明の組成物はまたフィルム層に形成され得る。もし連続フィルム層が所望されるならば、参照により組み込まれる１９９８年１０月２７日に発行された米国特許第５，８２７，２５２号において記載されている非接触スロットコーティング応用技術を用いることが好ましい。
【００７５】
本発明のＳＡＰ含有熱可塑性組成物は、さまざまの最終用途、特に使い捨ておむつ、女性用ナプキンおよび医療用衣服のような使い捨て吸収製品並びに光学ケーブル用途のための水分バリヤおよび保湿性を改善することを目的としたさまざまの農業への適用のような超吸収性ポリマーを用いるものにとって有用である。本発明の組成物は、更に、水分および流体を吸収するための食品および医薬のための包装用途において、結露の防止および防水のための建設材料について有用性を有する。従って、熱可塑性組成物は、いずれか適切な方法、特に、上記ホットメルト接着剤応用技術を用いてさまざまの基材に適用され得る。ＳＡＰが通常適用される基材には、おむつバックシートおよびテープの裏打ちとして用いられるもののようなさまざまのフィルム材料、木材パルプ、紙、ティッシュおよびタオル、不織布のような吸収剤、およびシース形成材料およびジャケット形成材料のようなさまざまのケーブル成分が含まれる。
【００７６】
本発明は更に、以下の発明を限定しない例により例示される。例示される全ての組成物は、別段の注意のない限り重量％で表現される。
【００７７】
例
試験方法：
１．溶融粘度は、使い捨てアルミニウム試料チャンバーの中でブルックフィールド・ラボラトリーズＤＶＩＩ＋ビスコメーターを用いて以下の手順により定量される。用いられるスピンドルは、１０から１００，０００センチポイズの範囲の粘度を測定するために適切な、ＳＣ−２７ホットメルトスピンドルである。試料はチャンバーの中に配置され、それは、今度はブルックフィールド・サーモセルに挿入され、適切にロックされる。試料チャンバーは、スピンドルが挿入され、回転しているときチャンバーが回転することを許容しないことを保証するためにブルックフィールド・サーモセルの底部に適合する底部上に刻み目を有する。試料は所望の温度に加熱され、溶融試料が同じチャンバーの頂点の約１インチ（２．５ｃｍ）下になるまで付加的な試料が加えられる。粘度計装置が下げられ、スピンドルが同じチャンバーの中に浸漬される。粘度計のブラッケットがサーモセル上に並ぶまで下降が続けられる。粘度計が回転し、３０から６０パーセントの範囲のトルク読み取り値に導く剪断速度に設定される。読み取りは、約１５分間毎分、または値が安定するまでなされ、その最終読み取り値が記録される。
【００７８】
２．全吸収量は、溶融フィルムを硬化させるかまたは熱可塑性組成物を構成するＳＡＰをフィルムに加熱プレスすることにより定量される。フィルムは次いで、１インチ（２．５４ｃｍ）正方形に切断され、計量される。フィルムの中のＳＡＰの総量は、組成物の中のＳＡＰの濃度を基準にして計算される。試料は次いで２５ｍｌカップの中に配置され、１０ｍｌの水がフィルムの頂部上に注がれる。３時間後、吸収されていない水がろ過され、計量される。吸収された水の総量ならびにＳＡＰのグラム当たり吸収された水の量（吸収された総量／ＳＡＰの総量）がレポートされる。
【００７９】
３．吸収の速度は、溶融フィルムを下降させるかまたは熱可塑性組成物を構成するＳＡＰをフィルムに加熱プレスすることにより定量される。次いで、フィルムは、１インチ（２．５４ｃｍ）正方形に切断され、計量される。フィルムの中のＳＡＰの両全体が組成物の中のＳＡＰの濃度を基準にして計算される。試料は次いで２５ｍｌカップの中に入れられ、１０ｍｌの水がフィルムの頂部上に注がれる。ストップウォッチが起動され、ゲル化が起こる時間がレポートされる。
【００８０】
４．メルト・インデックスが（「コンディションＥ」としてもまた知られる）１９０℃／２．１６ｋｇの条件のＡＳＴＭ Ｄ−１２３８にしたがってレポートされる。
【００８１】
例において用いられる成分の説明：
商品名 一般的な説明、供給元（居所）
熱可塑性ポリマー
アフィニティＥＧ８２００ ５ＭＩ、．８７０ｇ／ｃｍ3 の実質的に直鎖のエチレン／１−オクテンインターポリマー、ダウ（テキサス州フリーポート）
アフィニティＥＧ８１００ １ＭＩ、．８７０ｇ／ｃｍ3 の実質的に直鎖のエチレン／１−オクテンインターポリマー、ダウ（テキサス州フリーポート）
イーストマン・コポリエステル１４７６６ 生分解性コポリエステル、イーストマン（テネシー州キングズポート）
エコＰＬＡ ポリラクチド樹脂、カーギル（Cargill）（ミネソタ州、ミネアポリス）
ＥＶＡ２５−４００ ２５％酢酸ビニル、４００ＭＩ ＥＶＡ
ＥＶＡ２８−４００ ２８％酢酸ビニル、４００ＭＩ ＥＶＡ
ＥＶＡ２８−０５ ２８％酢酸ビニル、５ＭＩ ＥＶＡ
ＥＶＡ２８−８００ ２８％酢酸ビニル、８００ＭＩ ＥＶＡ
ＥＶＡ２８−２５００ ２８％酢酸ビニル、２５００ＭＩ ＥＶＡ
ＥＶＡ３３−４４ ３３％酢酸ビニル、４４ＭＩ ＥＶＡ
ＥＶＡ３３−４００ ３３％酢酸ビニル、４００ＭＩ ＥＶＡ
ＨＬ−６５２６ ポリアミドポリマー（Ｈ．Ｂ．フラー・カンパニー、ミネソタ州セントポール）
ＨＬ−６５８２ ポリアミドポリマー（Ｈ．Ｂ．フラー・カンパニー、ミネソタ州セントポール）
ＨＭ−１５８０ ポリアミドポリマー（Ｈ．Ｂ．フラー・カンパニー、ミネソタ州セントポール）
ＨＬ−６５９４ ポリアミドポリマー（Ｈ．Ｂ．フラー・カンパニー、ミネソタ州セントポール）
ＨＬ−６１０８ ポリアミドポリマー（Ｈ．Ｂ．フラー・カンパニー、ミネソタ州セントポール）
クレイトン（Kraton）Ｄ−１１１７ ４０％ジブロック，１７％スチレン，１０６ＭＩ、スチレン・イソプレン・スチレンブロックコポリマー（シェル）
クレイトンＧ−１６５７ ３５％ジブロック，１３％スチレン、３７０11溶液粘度スチレン・エチレン／ブチレン・スチレンブロックコポリマー（シェル）
可塑剤
ベンゾフレックス５０ ジプロピレン・ジエチレングリコールジベンゾエート、ベルシコール（イリノイ州ローズモント）
ベンゾフレックス９−８８ ジプロピレングリコールジベンゾエート、ベルシコール（イリノイ州ローズモント）
シトロフレックスＡ４スペシャル クエン酸由来のクエン酸エステル、モルフレックス（Morflex）Ｉｎｃ．（ノースカロライナ州グリーンズボロ）
エポレンＣ−３ ポリエチレンワックス、イーストマン・ケミカルＣｏ．（テネシー州キングズポート）
エポレンＣ−１６ ポリエチレンワックス、イーストマン・ケミカルＣｏ．（テネシー州キングズポート）
マイクロワックス１８０ ポリエチレンワックス
パラフリントＨ４ フィッシャー・トロプシュワックス、ムーア＆マンガー（Moore ＆ Munger）（コネチカット州シェルトン）
パラフィン１５５ １５５°融点パラフィンワックス
ペンズナップＮ−５００ ５００粘度ナフテン油
サンティサイザー１６０ １，２ベンゼンジカルボン酸，ブチルフェニルメチルエステル、ソリューションＩｎｃ．（ミズーリ州セントルイス）
ユニプレックス２１４ Ｎ−ブチルベンゼンスルホンアミド、ユニテックス（テキサス州、ヒューストン）
粘着付与剤
エスコレッツ５４００ １００℃水素化ジシクロペンタジエン樹脂（エクソン、テキサス州ヒューストン）
フォーラルＡＸ 水素化ロジン、ハーキュレス（デラウエア州ウィルミントン）
ナイレッツＶ−２０４０ １１８℃テルペンフェノール系樹脂（アリゾナ、フロリダ州パナマ・シティ）
ゾネスター１００ ９４℃ロジン系樹脂（アリゾナ、フロリダ州パナマ・シティ）
添加剤
サーファクタントＪＬ８０−Ｘ アルコールエトキシレート界面活性剤、ハンツマン（テキサス州ヒューストン）
イルガノックス１０１０ ヒンダードフェノール抗酸化剤、チバガイギー（ニューヨーク州ホーソーン）
イルガノックス１０７６ ヒンダードフェノール抗酸化剤、チバガイギー（ニューヨーク州ホーソーン）
超吸収性ポリマー
アクアパール１２５０Ｈ ポリアクリル酸ナトリウム、三菱化学（日本、東京）
カブロックＡＰ−８０ＨＳ 僅かに架橋したポリアクリル酸ナトリウム、ストックハウゼン（ノースカロライナ州グリーンズボロ）
フェーバー８００ ヒドロキシエタノールを有する２−プロペン酸ポリマーのホモポリマー、ストックハウゼン（ノースカロライナ州グリーンズボロ）
基本的な化学的性質並びに粒子サイズの差異により、商業的に入手可能なグレードのＳＡＰのゲルタイムは広く変化する。例において用いられるＳＡＰの粒子サイズ分布およびゲルタイムは、以下のＴａｂｌｅＩにおいて記載されているように特徴決定され得る。「Ｄ（１０％）、Ｄ（５０％）、およびＤ（９０％）」とは、Ｘミクロン未満の粒子のパーセンテージを称する。
【００８２】
従って、ＡＳＡＰ２０００の場合は、１０％の粒子は１２．５ミクロン未満の粒子サイズを有し、５０％の粒子は６２．９ミクロン未満の粒子サイズを有し、９０％の粒子は５６１．７ミクロン未満の粒子サイズを有する。
【００８３】
【表１】

ＳＡＰ粒子サイズ分布は極めて分散している傾向があるので、フェーバー（Favor）８００は、ボーティシブ（Vortisiv）ＲＢＦ８（オハイオ州サレムのＭＭインダストリーズ）金属ふるいと分離装置で画分に分離された。得られた３つの部分は、＞４２５ミクロンの粒子、１８０〜４２５ミクロンの粒子、および＜１８０ミクロンの粒子を有していた。
【００８４】
表２の例１〜５は、指示された濃度と粒子サイズのフェーバー８００超吸収性ポリマーと組み合わせで８０ｇのユニプレックス（Uniplex）２１４、３０４ｇのＥＶＡ２８−８００、３６ｇのサーファクタントＪＬ−８０Ｘおよび４ｇのイルガノックス１０７６を含む熱可塑性接着剤組成物を用いる。例１から例４を比較することにより、吸収速度の関数としてＳＡＰ濃度を増加させることの効果が例示される。例１と例４の両方は、同じ粒子サイズのＳＡＰ、＞４２５ミクロンを含む。しかしながら、４０重量％ＳＡＰを含む組成物は、３０重量％のみを用いる組成物より２．５倍速くゲル化した。例２〜４は、ＳＡＰの粒子サイズについてのみ異なる４０重量％の同じＳＡＰを用いる。それらの例は、ゲル化の最大速度が最小粒子サイズで達成されることを例証する。＜１８０ミクロン粒子サイズＳＡＰを用いる試料は、１８０〜４２５ミクロンＳＡＰを用いる試料より４倍速く流体を吸収した。
【００８５】
【表２】

表３から表１３は、さまざまの水に感受性でない熱可塑性ポリマーを用いる本発明の組成物を例示する。表３の例１０および表１３の例６９および７０は、実質的に直鎖のエチレンインターポリマーを用いる。表３および表４の例９および１２〜１４並びに全体としての表５から表１０は、極性コモノマーを含むエチレンインターポリマーを用いる。表３の例７、８および１１および表１３の例７１は、熱可塑性成分が生分解性熱可塑性材料に基づく組成物を描写する。
【００８６】
例７では１００秒で１０ｍｌの水を吸収することが見出され、一方、例８は、１９０秒のより遅い吸収速度を示すことが見出された。加えて、例８は、ブロックコポリマーを含むことにより極めて可撓性であることが注意された。
【００８７】
表４は、本発明のさまざまの組成物についての吸収の速度並びに商業的に入手可能な比較例を例示する。赤外線分析並びに溶媒抽出および遠心分離分析技術によれば、比較例Ａは、約３３．８重量％の３３％酢酸ビニル／４４ＭＩ ＥＶＡ、約４７．３重量％の高分子量（約１０，０００）ポリエチレングリコール、および約１８．９重量％のポリアクリル酸のナトリウム塩を含むと思われ、一方、比較例Ｂは、約４２．６重量％の２８％酢酸ビニル／４００ＭＩ ＥＶＡ、約２６．８重量％ポリオキシエチレンステアレート、約２９．５重量％のポリアクリル酸、および約１．１重量％のワックスを含むと思われる。比較例Ｃは、ドイらの米国特許第４，９７７，２１１号にしたがって作られた組成物を表す。具体的には、４５重量％のＬＶ−７８０エチレン・酢酸ビニルが、１５重量％のＵＳＲ Ｅ Ｐ０２Ｐポリエチレンおよび４０重量％のアクアパール１２５０Ｈと組み合わせられた。比較的ゆっくりとした吸収速度は、熱可塑性成分の強い粘着強度に起因すると思われる。
【００８８】
表５および表６の本発明のＥＶＡ系組成物のＥＶＡ含有量は、２０重量％から約７０重量％で変化する。ゲル化の速度は、３０重量％を超えるＳＡＰ濃度で劇的に増加する。さらに、表５の例１５〜１６を比較することにより、可塑剤の添加は獲得の速度を更に増加させる傾向があることが明らかである。出願人は、この効果は、可塑剤により与えられる増加した極性および／または希釈の結果としての熱可塑性成分の粘着強度の更なる減少に起因すると思う。
【００８９】
表１の熱可塑性成分と組み合わせられていない超吸収性ポリマーカブロック８
０ＨＳのみの０．１５ｇ試料は、ゲル化するのに２５分かかる。しかしながら、ほぼ同じ量のＳＡＰを含む例１４〜１５の全ては、約３分から約１３分のゲル化の速度の範囲で有意に速くゲル化する（例１３は対照例である）。出願人は、熱可塑性成分は個々のＳＡＰ粒子を互いに分離すると考える。従って、それぞれのＳＡＰ粒子は、本質的に周囲のＳＡＰ粒子により影響されずに流体を吸収し、個別に膨潤し得る。従って、ゲル化したＳＡＰ粒子がバリアを作り出し、ゲル化していないＳＡＰ粒子に対する流体の移動を妨げる現象であるゲルブロッキングは減少し、ゲル化の速度は増加する。
【００９０】
表７は、ゲル化の速度に対する極性コモノマー含有量とメルトインデックスの影響を例証する。例２７（対照例）、２８および３０により例示されるように、コモノマー含有量は、２５重量％から２８重量％にそして３３重量％に増加し、ゲル化の速度は、２４時間から、約３０分に、そして約１５分に速くなる。従って、２５重量％を超える極性コモノマー含有量が好ましく、２８重量％を超えることが最も好ましい。更に、例２９および３１〜３４により例示されるように、メルトインデックスが増加するとき、ゲル化速度は遅くなる。しかしながら、エチレンインターポリマーのメルトインデックスに関係なく、それらすべての例は、比較例ＡからＣより実質的に速いゲル化速度を示す。出願人は、相対的に小さな濃度のＳＡＰは、小さなＳＡＰ含有組成と比較して大きなＳＡＰ含有組成のゲル加速度を表す表４の例２１から２４にかんがみて比較例の減少したゲル化速度を引き起こすと考える。
【００９１】
表８は、ワックスを含む本発明の組成物を例示する。例３３に比較して、可塑剤の一部は、同様のゲル化速度となるワックスと置換され得る。パラフィン１５５およびマイクロワックス１８０の使用は、より速いゲル化速度となる。しかしながら、例４４により表されるように、この加速された速度は、極性可塑剤とワックスの組み合わせを用いることによってのみ達成され得る。というのは、ワックスのみではより遅いゲル化速度となるからである。
【００９２】
表９〜表１０の例４５から４９は、粘着付与剤を含む本発明の組成物を例示する。例３３と比較して、可塑剤の一部を粘着付与剤と置換することにより、組成物は匹敵するゲル化速度を示す。表９〜表１０の例５０から５６並びに表３の例９と１２は、界面活性剤を含む本発明の組成物を例示する。例３７もまた４．５重量％のサーファクタントＪＬ８０−Ｘを含む。粘着剤の場合におけるように、極性可塑剤の一部は、匹敵し、一部の事例においては加速されるゲル化速度をもたらす界面活性剤と置換され得る。
【００９３】
表１１〜１２は、熱可塑性成分としての極性可塑剤と組み合わせの、水に感受性のないポリアミドを含む組成物を例示する。ポリアミドを用いることは、熱抵抗を増加させ、並びにＳＡＰの濃度を増加させるために有益である。例６８は７０重量％ＳＡＰを用いるが、可撓性を維持する。
【００９４】
表１３は、熱可塑性成分がエラストマー特性に寄与する本発明の組成物を描写する。例６９および７０は、実質的に直鎖のエチレン／アルファ−オレフィンインターポリマーを用い、一方、例７１および７２は、飽和ブロックコポリマーを用いる。具体的には、プレブレンドＡは、７重量％クレイトンＧ−１６５１、１７重量％クレイトンＧ−１６５０、７５．２５重量％ケイドール（Kaydol）鉱油および０．２５重量％イルガノックス１０１０を含む。それらの組成物は、有利には、可撓性ウエブを形成するようにスプレーされ得るか、または可撓性フィルムを形成するようにスロットコーティングされ得る。ＳＡＰの濃度に応じて水に暴露されるときフィルムは寸法で数倍に膨張する。驚くべきことに、フィルムは膨潤後もその一体性を維持する。
【００９５】
【表３】

【表４】

【表５】

【表６】

【表７】

【表８】

【表９】

【表１０】

【表１１】

【表１２】

【表１３】

Claims (6)

1. スチレンブロックコポリマー、アモルファスポリオレフィン、結晶性ポリオレフィン、メタロセンポリオレフィン、エチレンアルファ−オレフィンインターポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−メチルアクリレートコポリマー、エチレンエチルアクリレートコポリマー、エチレンｎ−ブチルアクリレートコポリマー、ポリラクチド、カプロラクトンポリマー、ポリ（ヒドロキシ−ブチレート）、ポリ（ヒドロキシバレレート）、ポリビニルアルコール、コポリエステル、直鎖ポリエステル、ポリ（エチレンオキシド）ポリエーテルアミドブロックコポリマー、ポリエステルエーテルブロックコポリマー、ポリアミドポリマー、ポリビニルピロリドン／酢酸ビニルコポリマー、ポリエーテルオキサゾリン、ポリビニルメチルエーテル及びポリアクリルアミドのうちの少なくとも１種の熱可塑性ポリマーおよび極性官能性を有する少なくとも１種の水不感受性希釈剤を含み、１７７℃で３００００ｃＰｓ未満の粘度を有する熱可塑性成分、並びに少なくとも１種の超吸収性ポリマーを含む、熱可塑性組成物。
2. 希釈剤が、可塑剤およびワックスの少なくとも一方である請求項１に記載の熱可塑性組成物。
3. 前記希釈剤が、５ｗｔ％ないし３０ｗｔ％の範囲内の量で存在する請求項１に記載の熱可塑性組成物。
4. 熱可塑性成分が、
   ａ）少なくとも１種の水不溶性ポリマー、
   ｂ）極性官能性を有する可塑剤、および
   ｃ）粘着性付与剤、ワックス、非極性可塑剤、又はそれらの混合物
   からなる請求項１に記載の熱可塑性組成物。
5. 超吸収性ポリマーが、３０ｗｔ％から６０ｗｔ％までの範囲の量で存在する請求項１に記載の熱可塑性組成物。
6. 界面活性剤をさらに含む請求項１に記載の熱可塑性組成物。