JPH05200068A - 吸収複合材料およびそれを含む吸収性物品 - Google Patents

吸収複合材料およびそれを含む吸収性物品

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JPH05200068A
JPH05200068A JP4241547A JP24154792A JPH05200068A JP H05200068 A JPH05200068 A JP H05200068A JP 4241547 A JP4241547 A JP 4241547A JP 24154792 A JP24154792 A JP 24154792A JP H05200068 A JPH05200068 A JP H05200068A
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ロイ ケレンバーガー スタンリー
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キン ジアン
Wen-Huey Shih-Schroeder
ヒューイ シー シュローダー ウェン
Krzysztof Andrzej Szymonski
アンドレジー シモンスキー クリジストフ
Chuan-Ling Tsai
リン ツァイ チュアン
Sandra Marie Yarbrough
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的高濃度の超吸収性材料を有する使い捨
ておむつにおける漏れを減らすこと。 【構成】 本発明では、吸収容量、負荷時の変形に対す
る抵抗、力を受けているときの超吸収性材料の液体吸収
能力、尿排出領域から超吸収性材料が液体を吸い上げる
能力をパラメーターとして採用する。これらのパラメー
ターを用いてどの超吸収性材料が適当かを判断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は使い捨ておむつに関する
ものである。
【0002】
【従来の技術および解決しようとする課題】使い捨てお
むつの製造において、おむつの性能特性を改良しようと
絶えず努力がなされている。おむつの構造は多くの構成
材料を持つが、多くの場合、おむつの使用中の性能はお
むつ内に含まれる吸収材料の特性に直接結び付いてい
る。従って、おむつ製造業者は、おむつの漏れ傾向を減
少させるため、使用中の吸収性の改良法を発見する努力
を行なっている。
【0003】この目標達成の一つの方法は超吸収性材料
を多量に使用することであった。市販のおむつのデザイ
ンの最近の傾向として、おむつをより薄くするために超
吸収性材料をより多量に使用し、繊維を減らしている。
同様なことが文献において、例えばイスクラ(Iskr
a)に付与された米国特許第5,021,050号にお
いて、繊維の圧縮複合構造と、繊維の重量を基準として
少なくとも約400重量パーセントの超吸収性材料を有
することが開示されている。しかし、超吸収性材料をよ
り多量に添加することにより全体の吸収能力が増したに
もかかわらず、そのようなおむつは使用中にしばしば過
度の漏れを被る。従って、全体の吸収能力は、超吸収性
材料を選択し、使用中により漏れの少ないおむつや他の
吸収性物品をデザインする際に考慮すべき要因の一つに
すぎない。
【0004】従って、高荷重下の吸収複合材料内で使用
する際に不適格な量の漏れを引き起こさない超吸収性材
料の必要性がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】これまでに発見されてい
るところでは、超吸収性材料の配合率の高いおむつ(以
下に定義するように約30重量パーセントもしくはそれ
以上)においては、超吸収性材料はある特性を有するこ
とが望まれる。この特性は以前は認識されておらず、ま
た、吸収複合材料の中で毛羽と超吸収性材料の総合重量
を基準として約20重量パーセント未満の超吸収性材料
を含む従来のおむつに使用される超吸収性材料としては
必要のないものであった。考慮すべき超吸収性材料の特
性は、全吸収容量(以後「吸収容量」または「AC」と
呼ぶ)、超吸収性材料が部分的に含浸された後の負荷時
の変形に対する抵抗(以後「負荷時の変形」または「D
UL」と呼ぶ)、超吸収性材料が0.57ポンド/平方
インチ(39,500ダイン/平方センチメートル)の
負荷の下で0.9重量%のNaCl水溶液を吸収する能
力(以後「負荷時の吸収性」または「AUL」と呼
ぶ)、および、超吸収性材料の尿の吸収部分からの液体
吸い上げ能力である。
【0006】超吸収性材料の尿の吸収部分から液体を吸
い上げる能力を向上するためには二つの方法がある。そ
の一つは、超吸収性材料が傾斜したくぼみの中を液体を
吸い上げる距離(以下「吸い上げ指数」または「WI」
と呼ぶ)である。本発明に適した超吸収性材料は液体を
吸い上げる最小能力を有していることが必要である。吸
い上げ指数は本発明に用いる超吸収性材料に特有の最小
受容能力を設定するのに有効であり、それ単独で考える
場合には、この最小受容能力特性に適合する超吸収性材
料の相対能力を予測できるほどには正確でなくてもよ
い。ただし、超吸収性材料の他の特性、例えば、負荷時
の変形あるいは負荷時の吸収性とともに考える場合に
は、本発明の超吸収性材料の能力を予測することは有益
である。
【0007】超吸収性材料の尿の吸収部分から液体を吸
い上げる能力を向上するための二つ目の方法は、液体が
吸い上げられる距離のみだけでなく、吸い上げられる液
体の量も考慮することである。この距離及び量の測定は
超吸収性材料が比較的乾燥している場合(最初の放尿時
のような場合)のみならず、超吸収性材料が部分的に含
浸された後においても行われる。超吸収性材料が部分的
に膨張した後に距離および量の測定を行うことは、最初
の放尿時以降の放尿に対する超吸収性材料の反応を近似
するものである。以下に詳述するように、吸い上げパラ
メーター(以下「WP」と呼ぶことがある)は、様々な
レベルの含浸時における超吸収性材料の距離的および量
的な吸い上げ能力を測定し、向上させるための基準であ
る。吸い上げパラメーターだけで本発明の複合物におけ
る超吸収性材料の相対能力を予測することができる。
【0008】吸収容量、負荷時の変形、負荷時の吸収
性、吸い上げ指数、および、吸い上げパラメーターにつ
いて以下に詳述する。
【0009】特定の理論に依るものではないが、超吸収
性材料の負荷時の変形、負荷時の吸収性、吸い上げ指数
および吸い上げパラメーター特性は、吸収複合材料内の
超吸収性粒子の高濃度により生じる粒子間の相互作用の
数がより多いため、高荷重を受けた超吸収性複合材料の
性能にとっては重要である。大きく変形した超吸収性粒
子は、当初は粒子間に存在していた吸い上げ溝をブロッ
クしやすい傾向がある。従って、変形に対する抵抗は従
来の吸収複合材料よりもこのような高荷重を受けている
超吸収性複合材料の場合にはるかに重要になる。
【0010】同様に、負荷時には液体を吸収することが
できない粒子は、使用時には、乾燥状態から膨張して、
当初粒子間に存在し、及び/又は、新しい吸い上げ溝を
形成する吸い上げ溝を維持することができない。このた
め、負荷時の吸収性を高くすることは、そのような大き
な負荷を受けている超吸収性材料においては、従来の吸
収性複合物の場合よりも一層重要である。このように、
負荷時の変形値は、超吸収性材料が膨張した後にこの超
吸収性材料が吸い上げ溝を維持する能力を評価する基準
となるものであり、負荷時の吸収性は、超吸収性材料が
膨張しているときに、この超吸収性材料が吸い上げ溝を
維持し、及び/又は新しく形成する能力を評価する基準
となる。
【0011】上述した特性を考慮すれば、上述した他の
特性が十分に高ければ、比較的低い全吸収容量を有し、
しかも使用中における適切な性能を持つことが可能であ
る。このことについては、実験例に関連して詳述する。
しかし、本発明に含まれない他の多くの要因も、製品設
計、装着、製品の使用条件などの製品性能に大きな影響
を与える。
【0012】従って、本発明の特徴は、マトリクスの繊
維と超吸収性材料の総合重量を基準として少なくとも約
30重量パーセントの超吸収性材料を有する、繊維と超
吸収性材料のマトリクスからなる吸収複合材料にあり、
前記超吸収性材料は約0.60ミリメートルあるいはそ
れ以下の負荷時変形と、約10センチメートルあるいは
それ以上の吸い上げ指数を有する。1グラム当たり約2
8グラムあるいはそれ以上の吸収容量が望ましい。
【0013】本発明の別の特徴は、液体透過性の表材
料、液体不透過性の裏材料、表材料と裏材料の間に挟ま
れた吸収複合材料からなる吸収性物品にあり、前記吸収
複合材料は、マトリクスの繊維と超吸収性材料の総合重
量を基準として少なくとも約30重量パーセントの超吸
収性材料を有する、繊維と超吸収性材料のマトリクスか
らなり、前記超吸収性材料は約0.60ミリメートルか
それ以下の負荷時変形と約10センチメートルかそれ以
上の吸い上げ指数を有する。1グラム当たり約28グラ
ムかそれ以上の吸収容量が望ましい。吸収性物品はま
た、移行層、脚部弾性材、腰弾性材、テープなどの本技
術分野において公知の多数の他の部品を備えていても良
い。
【0014】また、本発明の特徴は、マトリクスの繊維
と超吸収性材料の総合重量を基準として少なくとも約3
0重量パーセントの超吸収性材料を有する、繊維と超吸
収性材料のマトリクスからなる吸収複合材料にあり、前
記超吸収性材料は約700またはそれ以上の吸い上げパ
ラメーターを有している。
【0015】また、本発明のさらに他の特徴は、液体透
過性の表材料、液体不透過性の裏材料、表材料と裏材料
の間に挟まれた吸収複合材料からなる吸収性物品にあ
り、前記吸収複合材料は、マトリクスの繊維と超吸収性
材料の総合重量を基準として少なくとも約30重量パー
セントの超吸収性材料を有する、繊維と超吸収性材料の
マトリクスからなり、前記超吸収性材料は約700また
はそれ以上の吸い上げパラメーターを有している。本吸
収性物品は、また、移行層、脚部弾性材、腰弾性材、テ
ープなどの本技術分野において公知の多数の他の部品を
備えていても良い。
【0016】また、本発明の特徴は、マトリクスの繊維
と超吸収性材料の総合重量を基準として少なくとも約3
0重量パーセントの超吸収性材料を有する、繊維と超吸
収性材料のマトリクスからなる吸収複合材料にあり、前
記超吸収性材料は約13またはそれ以上の負荷時の吸収
性を有している。
【0017】また、本発明のさらに他の特徴は、液体透
過性の表材料、液体不透過性の裏材料、表材料と裏材料
の間に挟まれた吸収複合材料からなる吸収性物品にあ
り、前記吸収複合材料は、マトリクスの繊維と超吸収性
材料の総合重量を基準として少なくとも約30重量パー
セントの超吸収性材料を有する、繊維と超吸収性材料の
マトリクスからなり、前記超吸収性材料は約13または
それ以上の負荷時の吸収性を有している。本吸収性物品
は、また、移行層、脚部弾性材、腰弾性材、テープなど
の本技術分野において公知の多数の他の部品を備えてい
ても良い。
【0018】本発明は主として使い捨ておむつに関して
説明されるが、吸収複合材料を持つ他の製品、特にトレ
ーニング・パンツ、失禁用衣料品、ベッド・パッドなど
の多量の液体を急激にあびる製品にも応用可能である。
【0019】本発明において、負荷時の変形は約0.6
ミリメートルかそれ以下であり、約0.5ミリメートル
かそれ以下が望ましく、約0.4ミリメートルかそれ以
下がより望ましく、約0.3ミリメートルかそれ以下が
さらに望ましい。適切な範囲は約0.3から約0.6ミ
リメートルかそれ以下である。吸い上げ指数は約10セ
ンチメートルかそれ以上であり、約12センチメートル
かそれ以上が望ましく、約15センチメートルかそれ以
上がさらに望ましく、約18センチメートルかそれ以上
が最も望ましい。適切な範囲は約12から約19センチ
メートルかそれ以上である。吸収容量は1グラム当たり
約28グラムかそれ以上が望ましく、1グラム当たり約
32グラムかそれ以上がさらに望ましく、1グラム当た
り約36グラムかそれ以上がより望ましく、1グラム当
たり約40グラムかそれ以上が最も望ましい。適切な範
囲は1グラム当たり約28から約41グラムかそれ以上
である。
【0020】吸い上げパラメーターは約700かそれ以
上であり、好ましくは約800かそれ以上であり、より
好ましくは約850かそれ以上であり、最も好ましくは
約900かそれ以上である。
【0021】負荷時の吸収性は約13かそれ以上であ
り、好ましくは約17かそれ以上であり、より好ましく
は約20かそれ以上であり、最も好ましくは約25かそ
れ以上である。適切な範囲は約13から約25かそれ以
上である。
【0022】吸収複合材料中の超吸収性材料の量は約3
0重量パーセントかそれ以上であり、約40重量パーセ
ントかそれ以上が望ましく、約50か60重量パーセン
トかそれ以上がさらに望ましい。本発明の吸収複合材料
の一実施例は、おむつに使用する際、約50重量パーセ
ントの超吸収性材料を含む。そのようなおむつは出願中
の米国特許出願シリアル番号07/757,760号に
開示されており、これはW.D.ハンソン(Hanso
n)他の名で、「液体の急速な吸収性能を備えた薄型吸
収性物品」という名称で本件出願と米国で同一日付で出
願されている。本明細書はこの出願を参照し、本明細書
の一部をなすものとする。ただし、超吸収性材料の量は
約30、40、50重量パーセントから約60、70、
80、90重量パーセントまで可能であり、超吸収性材
料が繊維またはフィラメントの形であれば、100重量
パーセントでもよい。吸収複合材料中の超吸収性材料の
分布は、吸収複合材料中で層状にするか、かわりに不均
等に配置することなどにより、均一でも不均一でもよ
い。
【0023】本明細書において、「超吸収性材料」は、
自重の少なくとも10倍、望ましくは15倍の身体滲出
物か、蒸留水中の塩化ナトリウムの0.9重量パーセン
ト溶液などの適切な水溶液を吸収またはゲル化できるい
かなる材料でもよい。そのような材料には、ポリ(アク
リル酸)と、ポリ(メタクリル酸)と、アクリルアシド
含有アクリルおよびメタクリル酸、ビニルアルコール、
アクリル酸エステル、ビニルピロリドン、ビニルスルホ
ン酸、ビニルアセテート、ビニルモルホリノン(mor
pholinone)、ビニルエーテルのコポリマー
と、加水分解されたアクリロニトリル・グラフト・スタ
ーチと、アクリル酸グラフト・スターチと、エチレン、
イソブチレン、スチレン、ビニルエーテル含有無水マレ
イン酸コポリマーと、カルボキシメチル・スターチ、カ
ルボキシメチル・セルロース、メチルセルロース、ヒド
ロキシプロピル・セルロースなどの多糖と、ポリ(アク
リルアミド)と、ポリ(ビニルピロリドン)と、ポリ
(ビニルモルホリノン)と、ポリ(ビニルピリジン)
と、以上のいずれかのコポリマーとその混合物その他
の、アルカリ金属塩であるヒドロゲル形成ポリマーなど
があるが、それらには限定されない。ヒドロゲル形成ポ
リマーはわずかに架橋されて大体において水不溶性であ
ることが望ましい。架橋は、たとえば放射線照射や、共
有、イオン化、ファンデルワールス引力、水素結合の相
互作用により達成可能である。望ましい超吸収性材料は
わずかに架橋されたヒドロコロイドである。超吸収性材
料は、粒子、繊維、二成分繊維、フィラメント、フレー
ク、球などを含め、吸収構造か複合材料中で使用するの
に適していれば、どのような形状でもよい。
【0024】本発明の吸収複合材料に有用な繊維は微粉
砕された木材パルプ(毛羽)のエアレイド・バットの形
が望ましく、その構成はおむつの製造分野において良く
知られているものである。微粉砕された木材パルプが望
ましいが、コットンリンターなどの他のセルロース系繊
維も使用可能である。合成繊維として適当なものには、
ポリエチレンやポリプロピレンやポリエステル繊維、ま
た、ポリエステルやポリアミドや2成分繊維のコポリマ
ーなどがあるが、これらには限定されない。天然繊維と
合成繊維の混合物も使用できる。吸収複合材料のマトリ
クスの形成に使用される繊維は全体的に親水性である
か、適切な表面処理により親水性にされる。望ましい木
材パルプの毛羽は、さらした北部か南部の軟材のクラフ
トパルプを繊維に分解することにより製造されるが、硬
木パルプや硬木・軟材パルプの混合物も使用可能であ
る。例として、硬木・軟材パルプの混合物は軟材パルプ
対硬木パルプの重量比が約1:3から約20:1でよ
い。
【0025】本発明の吸収複合材料は、繊維と、繊維間
のスペースおよび/または繊維孔の間に、もしくは、繊
維シートの間に、または、繊維シート上に分散した超吸
収性材料との多孔性のマトリクスからなる。本明細書に
おいて用いる「繊維のマトリクス」という語は超吸収性
材料を含むあらゆる繊維性構造を指す。例えば、上述し
たエアレイド・バットの他に、超吸収性材料をその上に
有している繊維ウェブや、超吸収性材料がその間に含ま
れている繊維シートなどがあるが、これらには限定され
ない。粒子状超吸収性材料は市販されているため、粒子
状超吸収性材料が望ましいが、超吸収性材料は連続また
は不連続の繊維の形でもよい。吸収複合材料の形成は市
販されているおむつの製造に現在使用されている方法を
含めて数通りにも可能である。吸収複合材料を形成する
方法の適切な例がブライソン(Bryson)他に付与
された米国特許第4,927,582号に開示されてい
る。
【0026】吸収複合材料中の超吸収性材料は比較的高
い割合で存在するので、本発明の吸収複合材料は比較的
薄く、しかも適格に機能することが可能である。利点と
して、本発明の吸収複合材料は約0.2インチ未満、望
ましくは約0.15インチ未満の平均的厚さを有し得
る。ここで使用しているように、平均的厚さは1平方イ
ンチ当たり0.2ポンドの荷重をかけて測定した、統計
的に有意な数の厚さの測定値の平均である。厚さの測定
の回数は吸収複合材料の大きさ及び均一性に依存する
が、吸収複合材料全体の平均的厚さを表わすのに十分な
回数でなければならない。
【0027】
【実施例】本発明の超吸収性材料の負荷時の変形と吸い
上げ指数を決定するために、以下に説明するように、お
むつの使用状態に近似させるために、吸収される液体と
して人工尿を使用した。ここで参照した人工尿の組成
は、1.0グラムのメチルパラベン、0.68グラムの
第一カリウムホスフェート(KH2 PO4 )、0.31
グラムの第一燐酸カルシウム一価水和物(CaH4 (P
4 22 O)、0.48グラムの硫酸マグネシウム
七価水和物(MgSO4 7H2 O)、1.33グラムの
硫酸カリウム(K2 SO4 )、1.24グラムの第三燐
酸ナトリウム一二価水和物(Na3 PO4 12H
2 O)、4.44グラムの塩化ナトリウム(NaC
l)、3.16グラムの塩化カリウム(KCl)、8.
56グラムの尿素(CO(NH2 2 )、1.0グラム
のGermall−115防腐剤(イリノイ州シカゴ市
サンテル(Santell)化学会社が市販しているも
の)、0.1グラムのプルロニック10R8界面活性剤
(BASF−Wyandotte社が市販している非イ
オン系界面活性剤)を含む。この成分は900ミリリッ
トルの蒸留水に上述の順番に添加し、それぞれ次の成分
を添加する前に溶解させる。溶液は最終的に1リットル
に希釈し、1センチメートル当たり54−58ダインの
範囲の表面張力を持つ。
【0028】図を参照しながら本発明をより詳細に説明
する。前述のように、負荷時の変形は本発明のさまざま
な面において重要な要因である。負荷時の変形は要する
に、調整された荷重のもとでの圧縮変形に抵抗するゲル
化した超吸収性材料の能力の尺度である。簡潔に言え
ば、試験では、すべて通常条件のもとで、一定量の人工
尿を含む不完全な含浸状態の超吸収性材料に軽い荷重を
かけて超吸収性材料を圧縮し、次に重くした荷重のもと
でサンプル(超吸収性材料)の変形を測定する。図1乃
至図4を参照しながら、試験装置と手順を詳しく説明す
る。
【0029】図1は試験中の試験装置の斜視図である。
プラットホーム3を上げ下げする調整可能なノブ2を備
えた実験用ジャッキ1を示してある。実験用スタンド4
は改良した厚み計(以下に説明する)のプローブ6に接
続された懸垂スプリング5を支持している。厚み計のハ
ウジング7は実験用スタンド4にしっかり取り付けら
れ、支持されている。プローブは厚み計のハウジングの
中を伸びており、厚み計はプローブのいかなる動きも探
知する。プラスチックのサンプルカップ8、シリンダー
状の脚10を持つプラスチックの重量カップ9、ガラス
スライド11も示してある。
【0030】改良した厚み計は、荷重をかけたサンプル
の変形を測定するのに使用するが、ミツトヨディジマテ
ィック(Digimatic)指示器、IDCシリーズ
543、モデル543−180で、0〜0.5インチの
範囲と0.00005インチの精度を備えている(日本
〒108東京都港区芝5丁目31−19ミツトヨ社)。
ミツトヨ製の厚み計はハウジング内でプローブに接続し
ているスプリングを備えている。このスプリングを除去
して自由落下型プローブを形成する。このプローブは約
27グラムの下向きの力を持つ。さらに、ハウジングの
上端に取り付けられたプローブの上端のキャップも除去
して、プローブを懸垂スプリング5(イリノイ州シカゴ
市マクマスターカー(McMaster−Carr)配
給会社製、品番号9640K41)に接続できるように
する。懸垂スプリング5はプローブの下降力を押しとど
めるか、下降力を約1グラム±0.5グラムに減ずるの
に役立つ。プローブの上端にワイヤーフックを接着して
懸垂スプリングに接続することができる。プローブの下
端にも延長ニードル(ミツトヨ社製品番号13127
9)を取り付け、プローブがサンプルカップに挿入でき
るようにする。
【0031】図2はサンプルカップ8の断面図であり、
試験する超吸収粒子21がサンプルカップ8に入れられ
ている。サンプルカップ8はプラスチックのシリンダー
で、内径1インチ、外径1.25インチである。カップ
の底は150ミクロンの開口部を持つ100メッシュの
金属スクリーン22をシリンダーの端に付着(接着)す
ることにより形成される。篩にかけて300から600
ミクロンの大きさの粒子にした0.1600グラム(±
0.0005グラム)の超吸収性材料のサンプルを、サ
ンプルカップに入れ、スクリーンの底に均等に散布す
る。(繊維性の超吸収性材料は篩にかける必要はな
い。)次いで、サンプルをプラスチックのスペーサーデ
ィスク23(直径0.990−0.995インチ)で覆
い、サンプルが試験中に乱れないようにする。
【0032】それからサンプルカップ8をゆっくり下げ
て、図3の断面図に示したように、4.00グラムの人
工尿32を含むプラスチックのリザーバカップ31の中
に入れるが、このとき漏れる空気で超吸収性材料を粉砕
しないように注意する。リザーバカップの内径は1.2
5インチをわずかに越える程度にして、人工尿がサンプ
ルのカップとリザーバカップの間から逃げるのを防ぐの
に十分な滑り嵌めをサンプルのカップとリザーバカップ
の間に形成するようにする。サンプルカップをリザーバ
カップの底に下ろして、人工尿がゆっくりスクリーンを
通して上昇し、超吸収性材料と均等に接触するようにす
る。サンプルカップをリザーバカップの中に30分間留
めて、人工尿がすべてサンプルに吸収されるようにす
る。
【0033】図4の断面図に示したように、サンプルカ
ップをリザーバカップから取り出し、実験用ジャッキの
プラットホーム3に載せる。シリンダー状の脚10を持
つプラスチックの重量カップ9を使用して既知の荷重を
サンプルにかける。シリンダー状の脚は外径0.990
−0.995インチである。脚の下部は中実である。重
量カップにはガラススライド11も取り付けられてお
り、これが重量カップの開いた上端を架橋し、厚み計の
プローブ6を取り付ける平らな表面を形成する。重量カ
ップの総合全重量は、脚とガラススライド、サンプルカ
ップのスペーサーディスクを含め、100グラムであ
る。全重量が100グラムに満たなければ、鉛のショッ
トを重量カップの中に入れ、総合重量を100グラムの
レベルにまで上げることができる。
【0034】サンプルを試験するときには、重量カップ
の脚をサンプルのカップの中に入れ、プラットホームを
上げて厚み計のプローブがガラススライドに接触するよ
うにし、次に、もう少し上げてプローブが以後の試験に
おいて初期の位置に戻るだけの遊びを持つようにする。
大半の材料に対して、プローブを通常の静止点から約3
ミリメートル上に上げることが必要である。このときの
サンプルにかける荷重は1平方インチ当たり0.3ポン
ドである。厚み計をゼロにセットして、200グラムの
鉛のショット41か他の適当な重りを重量カップに加
え、荷重を300グラムすなわち1平方インチ当たり
0.9ポンドまで上げる。零点からのプローブの下向き
の移動距離は、変化率が2分後に0.006ミリメート
ル未満になった後に読み取られ、ミリメートルで表わす
が、これがサンプルの負荷時の変形である。通常10分
から20分以内に読み取ることができる。
【0035】吸い上げ指数は、超吸収性材料が繊維性の
網状構造の助けなしで液体を吸い上げる能力の尺度であ
る。この特性は、多量の超吸収性材料と比較的少量の毛
羽を含む吸収複合材料にとって特に重要になりうる。簡
単に言うと、この吸い上げ指数の試験は、標準状態にお
いて、ある量の超吸収性材料を傾斜したトラフ内の連続
した粒子の台へ散布し、その超吸収粒子の連続した台の
底を人工尿に接触させ、60分後に人工尿が吸い上げら
れた距離を測定することにより行なわれる。図5および
図6を参照して、吸い上げ指数を決定する装置と方法を
さらに説明する。
【0036】図5は吸い上げ指数の測定を行う装置の斜
視図である。硬質金属(非常に低炭素の表面とグレード
2Bの仕上げを持つ18ゲージ304ステンレス鋼)製
で、6つのトラフ溝52を持つトラフ・シート51が示
されている。各トラフ溝52は90°のサイド・アング
ルを持ち、少なくとも長さ20センチメートルでなけれ
ばならない。各トラフ溝のピーク間の幅は5.5センチ
メートルである。各トラフの深さは4センチメートルで
ある。トラフ・シート51は100メッシュのステンレ
ス鋼のスクリーン53(150ミクロンの開口部を持
つ)で一端が密閉されており、スクリーン53はトラフ
・シート51にはんだ付けされて試験中の超吸収性材料
を保持しているが、人工尿は透過できるようになってい
る。トラフの長さは密閉されたスクリーン53の端で0
センチメートルから始まって0.5センチメートル単位
で増加している。トラフ・シートに取り付けた横木54
は、適当なクランプか他の接着手段を備えた実験用スタ
ンド55を使ってトラフ・シートを支持している。液体
リザーバ槽56は、側面の高さが3インチ、長さが約1
2インチ、幅が約18インチで、トラフ・シート51の
スクリーン53を付けた端を密閉するのに十分な大きな
を持ち、以下に説明する試験を実行するのに十分な量の
人工尿57を含む。実験用ジャッキ58はトラフ・シー
ト51の下のリザーバ槽56を上げ下げして液体のレベ
ルを調節する手段を形成する。トラフ溝の中に20セン
チメートルの長さに均等に散布された超吸収性材料の6
つの別々の粒子台59も示されている。
【0037】図6は試験中の所定の位置にある、図5の
装置の側面図である。両方向の矢印で示したように水平
面から20°の角度の実験用スタンド55により支持さ
れたトラフ・シート51が示されている。実験用ジャッ
キ58はリザーバ槽56を所定の位置に支持し、各トラ
フ溝内部の超吸収サンプルがリザーバ槽から液体を吸い
上げられるようにする。
【0038】吸い上げ指数の測定を実行するために、ト
ラフ・シートが水平面から20°の角度で液体リザーバ
槽の上に支持される。トラフ・シートのスクリーンを付
けた端は最下端に位置し、横に水平である。試験開始前
にはトラフ・シートの底(スクリーンを付けた端)はリ
ザーバ槽の底の約2〜3インチ上にあることが必要であ
り、リザーバ槽は水平でなければならない。超吸収性材
料の個々のサンプル(各1.00グラム±0.005グ
ラムで、300〜600ミクロンの粒子の大きさに篩っ
てある)は0から20センチメートルの目盛りの間で個
々のトラフ溝に均等に散布し、均等に分布するようにす
る。(20センチメートルを超える吸い上げ指数を持つ
サンプルに対しては、粒子台をそれに比例して大きなサ
ンプルを使って20センチメートルを超える距離に散布
するようにする。)5/16インチの幅のへらの平らに
した端を使って各超吸収粒子の台をならして、トラフ溝
内部でより均等に散布させる。人工尿はFD&Cの青染
料#1で着色し、表面張力が1センチメートル当たり5
4−58ダインの目標範囲を超えないようにして、測定
値を読み取りやすくしてあるが、この人工尿をリザーバ
槽に注入し、トラフ溝が湿潤しないようにする。約2セ
ンチメートルのリザーバ槽の液体レベルが6つのサンプ
ルを同時に試験するのに適していることがわかってい
る。目で見てほぼ液体がトラフ溝のすべてに同時に接触
するレベルまでリザーバ槽を注意深く上げる。このとき
20°の角度を保ちながら実験支持スタンドのサイド・
アーム・クランプの1つを上げ下げして、トラフ・シー
トを液体に対して調節することができる。リザーバ槽を
さらに上げて液体のレベルがトラフの底の約0.5セン
チメートル上にあるようにして、液体が超吸収粒子の台
に絶えず接触するようにする。液体がステンレス鋼のス
クリーンを湿潤するとすぐに、試験の計時を開始する。
60分後、液体が吸い上げられた距離を観察する。これ
が吸い上げ指数であり、単位はセンチメートルであり、
0.5センチメートルの単位まで数値を丸めて表す。
【0039】ここで使用したように、吸収容量は所定の
制御条件のもとで遠心分離にかけた後に保持された超吸
収性材料の吸収能力の尺度である。これは0.200グ
ラムの試験するサンプルの材料(5重量パーセント未満
の水分率)を透水性バッグに入れて測定する。このバッ
グはサンプルを含み、試験溶液(0.9パーセントのN
aCl溶液)が自由にサンプルに吸収されるようになっ
ている。ヒートシール可能なティーバッグ材料(グレー
ド542、ウィスコンシン州ニーナ市キンバリークラー
ク(Kimberly−Clark)社が市販している
もの)は大半の適用例に対してうまく作用する。このバ
ッグは5インチ×3インチのバッグ材料のサンプルを半
分に折り、開いた端の2つをヒートシールして2.5×
3インチの長方形のパウチを作ることにより形成され
る。ヒートシールは材料の端の約0.25インチ内側にす
べきである。サンプルをこのパウチに入れた後、パウチ
の残りの開いた端もヒートシールする。基準例として、
サンプルのバッグとともに、試験するために空のバッグ
も作る。各超吸収性材料に対し3つのサンプルのバッグ
を試験する。
【0040】シールされたバッグは1/4インチの開口
部を持つTeflon(登録商標)コートした2つのフ
ァイバーグラススクリーン(ニューヨーク州ピーターズ
バーグ市タコニック(Taconic)プラスチックス
社)の間に置き、華氏73.4度±2度で0.9パーセ
ントのNaCl溶液の槽に浸し、バッグが完全に湿潤す
るまでスクリーンを下ろしておく。湿潤後、サンプルを
溶液中に30分間留め、30分後、サンプルを溶液から
取り出し、非吸収性の平らな表面に一時的に置く。そし
て、サンプルに350グラム重の力をかけることができ
る適切な遠心機のバスケットに湿潤したバッグを入れ
る。(適切な遠心機はクレイ・アガムズ・ダイナッグII
(Clay Adams Dynac II)、モデル#
0103であって、集水バスケット、ディジタル回転数
ゲージ、平らなバッグのサンプルを支持し、排水するよ
うにされた機械排水バスケットを備えている。)サンプ
ルは遠心機内で反対位置に置き、回転中にバスケットの
バランスがとれるようにする。バッグは1600rpm
の目標速度で遠心分離されるが、1500〜1900r
pmの範囲内で3分間行なう(目標グラム重は35
0)。バッグを取り出し重量を測定するが、まず空のバ
ッグ(基準例)の重量を測定し、次に超吸収性材料を含
むバッグを測定する。バッグ材料のみに保持された液体
を考慮したときの、超吸収性材料に吸収され、保持され
た液体の量が超吸収性材料の吸収容量であり、超吸収性
材料1グラム当たりの液体のグラム数として表わされ
る。
【0041】吸い上げパラメーターは、超吸収性材料が
繊維網状体を用いずに多量の液体を吸い上げる能力の指
標である。この吸い上げパラメーターは、超吸収性材料
が液体を吸い上げられる距離と、吸い上げられる液体の
量とによって決められる。この特性は、多量の超吸収性
材料と比較的少量の毛羽を含む吸収複合材料にとって特
に重要になりうる。簡単に言うと、この吸い上げパラメ
ーターの試験は、標準状態において、試験すべき超吸収
性材料を粒子の連続した台に形成することにより行われ
る。この粒子は予め、塩化ナトリウムの0.9重量%の
水溶液に部分的に溶解させておいてもよい。次いで、粒
子の連続台を上昇させて傾斜させ、超吸収性材料の連続
台の底部が塩化ナトリウムの0.9重量%の水溶液に接
触するようにする。粒子台により運ばれた液体の距離お
よび量は2時間にわたって測定される。
【0042】図7を参照して、吸い上げパラメーターを
測定する装置および方法を説明する。
【0043】図7は吸い上げパラメーターを測定する装
置の分解斜視図である。図7に示す試験用コンテナ60
は保持部材61と、試験用チェンバー62と、カバー6
3とを備えている。試験用チェンバー62は、幅が1イ
ンチ、長さが14インチ、深さが1.5インチ(全て内
側寸法)の矩形状チェンバーである。試験用チェンバー
62は、「Lucite(登録商標)」(厚さ0.25
インチ)の名称で市販されているアクリル樹脂などのよ
うな透明材料から形成されている。試験用チェンバー6
2の上部64は開口している。試験用チェンバー62の
底部65は100メッシュの金属スクリーンからなる。
この金属スクリーンは試験用チェンバー62の側部と端
部を形成する部分に接着されている。試験用チェンバー
62の長手方向の一端部66はLucite材料(ある
いは、他の適当な材料)の片から形成されており、この
Lucite材料は、試験用チェンバー62が幅1イン
チ、深さ0.375インチの開口67を形成するような
寸法を有している。開口67は100メッシュのスクリ
ーン68で覆われている。メッシュスクリーン68は開
口67の周囲において、試験用チェンバー62を形成し
ているLucite材料に接着されている。底部65と
スクリーン68はそれらの接合点で接着されており、あ
るいは、単一の一体品として形成されている。
【0044】保持部材61は、長手方向の両端部70,
71と、横方向の側部72,73と、底部74とを有し
ている。保持部材61はLucite材料(厚さ0.2
5インチ)などの透明アクリル樹脂から形成されてい
る。保持部材61の長手方向両端部70,71と横方向
側部72,73と底部74は上部開口75を形成してい
る。試験用チェンバー62を厚さ0.25インチのLu
cite材料から形成する場合には、保持部材61は、
幅1.5インチ、長さ14.5インチ、深さ1.0イン
チ(全て内側寸法)のチェンバーを形成するように、寸
法が決められる。すなわち、保持部材61の内側寸法
は、試験用チェンバー62が保持部材61の内側を通
り、そこに嵌合するように定められる。
【0045】保持部材61は直径0.125インチの開
口を形成しており、この開口を通して供給チューブ76
(開口は直径0.1875インチ)が保持部材61の内
部と連通している。保持部材61は、さらに、ネジ78
を含むネジ孔77を有している。ネジ78は、ネジ78
の一端がネジ孔77を通り抜け、試験用チェンバー62
に接触することができるように形成されている(試験用
チェンバー62が保持部材61の内部にある場合)。保
持部材61の側部73には透明プラスチックの定規79
が取り付けられており、距離測定(これについては後述
する)が容易に行えるようにしている。
【0046】カバー63も同様にLuciteなどの透
明アクリル樹脂から形成されており、試験用チェンバー
62が保持部材61の内部にあるときに保持部材61の
上部開口75を覆うような寸法を有している。カバー6
3は、幅が1.5インチ、長さが14.5インチ、深さ
が0.5625インチの内部チェンバーを形成してい
る。
【0047】試験対象である多量の超吸収性材料を篩に
かけて、300〜600ミクロンの粒子サイズを有する
サンプルを形成する。篩にかけた超吸収性材料の3グラ
ムを、試験用チェンバー62の底部65を形成するメッ
シュスクリーン上に均一に分布させる。超吸収性材料を
予め塩化ナトリウムの0.9重量%水溶液中で部分的に
膨張させる前処理がなされている場合には、所望の程度
の前処理を行うのに必要な塩化ナトリウム水溶液の量が
保持部材61の底部に、あるいは、カバー63により形
成されるチェンバーの内部に入れられる。この時点で、
供給用チューブ76を保持部材61の内部と連通させて
いる開口が塞がれ、塩化ナトリウム溶液が保持部材61
から出ないようにされ、保持部材61は水平になる。次
いで、試験対象の超吸収性材料を含む試験用チェンバー
62を注意深く保持部材61まで下降させ、30分間に
わたって液体をその内部に吸収させる。前処理した、部
分的に膨張させた超吸収性材料の厚さはできる限り均一
に保つことが望ましい。
【0048】次いで、試験用コンテナ60を傾斜ベース
80の上に載せる。この傾斜ベース80は、保持部材6
1の底部74が水平に対して20度の傾斜角をなすよう
に形成されている。次いで、傾斜ベース80を電子バラ
ンス(スケール)81の上に載せる。液体用リザーバは
ゴムストッパー83と吸引チューブ84を有する吸引ボ
トル82を備えている。吸引ボトル82は供給用チュー
ブ76を介して保持部材61と連結されている。供給用
チューブ76は、実験用スタンド86に取り付けられて
いるクランプ85により支持されており、試験中におけ
る電子バランス81に対する供給用チューブ76の運動
による影響を最小にしている。吸引ボトル82は実験用
ジャッキ87の上に載っている。吸引ボトル82は塩化
ナトリウムの0.9重量%水溶液で満たされている。吸
引ボトル82中のナトリウム溶液はFD&C青染料N
o.1で着色されており、測定値の読み取りが容易にな
るようにされている。
【0049】試験開始の際には、傾斜ベース80の上に
載せられている保持部材61から試験用チェンバー62
とカバー63を取り除く。吸引用ボトル82を実験用ジ
ャッキ87上で上昇させ、吸引ボトル82に含まれてい
るナトリウム溶液が保持部材61の下端(約0.25イ
ンチ)を満たし、その最も深い地点において0.25イ
ンチの深さになるようにする。この時点では、試験用チ
ェンバー62は保持部材61の中に位置しているが、ネ
ジ78によって保持部材61の内部にあるナトリウム溶
液とは接触しなくなっている。詳細に言うと、ネジ78
はネジ孔77を通り過ぎて、試験用チェンバー62の側
部に接触している。ネジ78により及ぼされる力によっ
て試験用チェンバー62が保持部材61に対して押圧さ
れ、試験用チェンバー62が保持部材61の中に完全に
入らないようにしている。次いで、カバー63を保持部
材61の上に置く。次いで、電子バランス81の値をゼ
ロにし、ネジ78からの力を解除することによって、ス
クリーン68の底部端部をナトリウム溶液の中に下降さ
せる。スクリーン68と底部65との接合点と、ほぼそ
こに位置している超吸収性材料とがナトリウム溶液と接
触する。ネジ78は底部65が保持部材61の底部に接
触しないように用いられている。このように、ナトリウ
ム溶液は試験用チェンバー62と保持部材61との間の
境界面では吸い上げられない。ナトリウム溶液は一定の
静水ヘッドで吸引ボトル82から保持部材61の下端へ
送られる。電子バランー81により計測される、時間の
関数としてのナトリウム溶液のセンチメートルの増加と
重量の増加は2時間にわたって記録される。
【0050】前述したように、試験対象の超吸収性材料
は、試験によっては、塩化ナトリウムの0.9重量%中
において部分的に膨張させるという前処理を行うことが
ある。前処理は、超吸収性材料1グラム当たりのナトリ
ウムのグラム数をベースとして、超吸収性材料に対して
用いられたナトリウム溶液(0.9重量%)の重量を問
題とする。試験された各超吸収性材料について、上述し
た試験を次の前処理(部分的膨張)レベル(超吸収性材
料にもともと含まれている水分は含まない。一般的に
は、約10重量%未満)で繰り返す:0グラム/グラ
ム、10グラム/グラム、15グラム/グラム、20グ
ラム/グラム、25グラム/グラム、30グラム/グラ
ム。吸い上げパラメーターは次式に従って計算される。
【0051】WP=Σ〔(WDi ×WCi 1/2 +(W
i+1 ×WCi+1)1/2 〕×(Si+1 −Si )/2 (i
=0〜i=nまで積分) ここで、WPは吸い上げパラメーター、nは前処理レベ
ルの数(上述の試験方法では6である)、WDは吸い上
げ距離(単位はセンチメートル)である。吸い上げ距離
とは、2時間の最後の方で、試験用チェンバー62内の
超吸収性材料に沿って吸引ボトル82からさらに吸い上
げられた青色ナトリウム溶液の距離である。WCは吸い
上げ容量(単位はグラム)である。吸い上げ容量とは、
2時間の最後の方で、超吸収性材料により吸引され、移
動し、吸収された液体の量であって電子バランス81に
より計測された量である。Sはサンプルの前処理レベル
であって、単位はグラム/グラムである。
【0052】超吸収性材料に対する試験結果は次の通り
である。 前処理〔g/g〕 WD〔cm〕 WC〔g〕 0 20 74.9 10 25.2 65.3 15 26.5 57.8 20 28.0 48.1 25 24.5 44.0 30 20.0 26.5
【0053】吸い上げパラメーターを計算すると1,0
99になる。
【0054】負荷時の吸収性(AUL)は、超吸収性材
料が負荷を受けているときに、液体を吸収する能力の指
標である。この試験は図8を参照すると最もよく理解で
きる。図8は超吸収性材料のAULを測定するときに用
いる装置の断面図である。図8に示すように、要求吸収
性試験機(DAT)100が用いられる。要求吸収試験
機100はM/K Systems社が市販しているG
ATS(重力吸収性試験装置)や、Lichstein
がINDA技術シンポジウム議事録(1974年3月)
129〜142頁に記載しているシステムに類似したも
のである。AUL試験機106で覆われた2.5センチ
メートルの領域内に形成されたポート104を有する多
孔性プレート102が用いられる。電子バランス108
を用いて、試験液体(塩化ナトリウムを0.9重量%含
む水溶液)の超吸収性材料110内部への流れを測定す
る。超吸収性材料110を内部に含むAUL試験機10
6は、偏心していないようにわずかに機械加工された、
内径1インチ(2.54センチメートル)の熱可塑性チ
ューブ112からできている。100メッシュスティン
レス鋼のワイヤー地114がチューブ112の底部に接
着されている。あるいは、ワイヤー地114を赤くなる
まで炎で熱し、その後、ワイヤー地114が冷却するま
でチューブ112をワイヤー地114に押しつけ続けて
もよい。チューブ112の底部が平らで滑らかであるこ
とが維持されるように、かつ、チューブ112の内部が
歪まないように注意しなければならない。4.4グラム
のピストン116を1インチの中実材料(例えば、プレ
クシガラス)からつくり、それがチューブ112に曲が
ることなく嵌合するように機械加工を行う。200グラ
ムの重り118(外径0.98インチ)を用いて、超吸
収性材料110に39,500ダイン/平方センチメー
トル(約0.57ポンド/平方インチ)の負荷をかけ
る。少なくとも約300グラム/平方メートル(0.1
6グラム)の超吸収性材料の層に相当するサンプルを用
いて負荷時の吸収性の試験が行われる。このサンプル
は、予め米国標準#30メッシュでスクリーンされ、米
国標準#50メッシュ上に残った超吸収性材料から取ら
れたものである。このため、この超吸収性材料は300
〜600ミクロンの粒子サイズを有している。この粒子
は手で予めふるっておいてもよいし、あるいは、例えば
Ro−Tap機械式振動篩モデルB(W.S.Tyle
r,Inc社が市販しているもの)を用いて自動的にふ
るっておいてもよい。
【0055】試験は、直径3センチメートルのGF/A
ガラスフィルター紙120を多孔性プレート102(フ
ィルター紙120はチューブ112の内径よりも大き
く、かつ、チューブ112の外径よりも小さくなるよう
に形成されている)の上に良好な接触を確保できるよう
に置き、試験機100のポート104上の蒸気を除去
し、飽和が起こるようにすることから始まる。所望の量
の超吸収性材料110(0.16グラム)を計量紙の上
に取り、チューブ112の底部のワイヤー地114の上
に置く。チューブ112を振動させ、ワイヤー地114
上の超吸収性材料110が水平になるようにする。超吸
収性材料110がチューブ112の壁に付着しないよう
に注意する。ピストン116と重り118を注意深く試
験対象の超吸収性材料110の上に置いた後、AUL試
験機106をガラスフィルター紙120の上にのせる。
吸い上げられた液体の量が時間の関数としてモニターさ
れ、ストリップ状チャート紙に手で記録されるか、ある
いは、データ収集すなわちパーソナルコンピュータシス
テムに直接的に記録される。
【0056】1時間後に測定した液体吸い上げ量がAU
L値であり、試験前に測定された超吸収性材料の重量の
1グラム当たりに吸収された試験液体のグラム数として
表される。試験の正確度を確かめるためチェックを行っ
てもよい。AUL試験機106を試験の前後で計量し、
その重量差が吸い上げ液体量に等しい。
【0057】〔実験例〕本発明の利点を示すため、10
グラムの毛羽と10グラムの超吸収性材料を含む吸収複
合材料を有するおむつを使用試験し、漏れが減ることの
有効性を測定した。試験用おむつの構造は前述した同一
日付で出願した出願中の米国特許出願シリアル番号07
/757,760に開示した通りであったが、サージン
グ材料は含まなかった。さらに詳細に述べると、60人
の赤ん坊(男子30名、女子30名)を募集した。赤ん
坊の世話をする者に特定の超吸収サンプルを含むおむつ
を10個与え、通常の条件のもとで2日間おむつを使用
し、おむつが漏れたか否かを報告するように指示した。
データを評価する際、便を含むおむつは考慮外とした。
各超吸収サンプルに対し、総計600のおむつを使用し
た。
【0058】さまざまなサンプルの性能評価は、同一の
使用試験における基準おむつと比較しての試験用おむつ
の漏れに基づいている。違う赤ん坊で違う時点に使用試
験を行なうと、しばしば漏れの絶対数が異なるため、基
準と比較したときの、所定の使用試験における相対的結
果が、試験中の超吸収性材料の有効性をより正確に示
す。全試験で用いた基準おむつは約12〜15重量パー
セントの超吸収性材料荷重を有する市販のおむつであっ
た(ウィスコンシン州ニーナ市キンバリー・クラーク社
製造のHUGGIES(登録商標)スーパートリム)。
「+」という性能等級は、基準と比較しての全体的漏れ
に有意差(95%信頼限界内)が観察されなかったこと
を意味する。「0」という性能等級は、基準と比較して
の全体的な漏れのパーセントに統計的に有意な差があっ
たが、差は6パーセント未満であったことを意味する。
「−」という性能等級は、基準と比較しての全体的な漏
れの量が不適格であったことを意味する(6パーセント
を超える)。
【0059】おむつの漏れ試験の結果は以下の表1に示
す。ここに示したように、使用試験を2度行なった超吸
収サンプルもある。製造業者も含めて、サンプルの種類
は以下のようである。サンプル1−架橋したポリ2プロ
ペン酸の部分ナトリウム塩(ミシガン州ミッドランド市
ダウ(Dow)化学会社、番号40453.00、ロッ
ト105)、サンプル2−スターチ・グラフトし架橋し
たポリ(アクリル酸)のナトリウム塩(バージニア州ポ
ーツマス市ホークスト、セラニーズ(Hoechst
Celanese)社、番号S−243)、サンプル3
−スターチ・グラフトし架橋したポリ(アクリル酸)の
ナトリウム塩(ホークスト・セラニーズ社、Sanyo
IM5000S)、サンプル4−スターチ・グラフト
したポリ(アクリル酸)のナトリウム塩(ホークスト・
セラニーズ社、S−241)、サンプル5−ポリアクリ
レート/ポリアルコール(ノースカロライナ州グリーン
ズボロ市ストックハウゼン(Stockhausen)
社、番号W45926)、サンプル6−スターチ・グラ
フトし架橋したポリ(アクリル酸)のナトリウム塩(ホ
ークスト・セラニーズ社、番号IM3900)、サンプ
ル7−架橋したポリ2プロペン酸の部分ナトリウム塩
(ダウ社40453.00、ロット111−2)、サン
プル8−ポリアクリレート/ポリアルコール(ストック
ハウゼン社、番号W45353)、サンプル9−ポリア
クリレート/ポリアルコール(ストックハウゼン社、F
avor SAB 835)、サンプル10−架橋した
ポリプロペン酸の部分ナトリウム塩(ダウ社、ドライテ
ック(Drytech)534)、サンプル11−スタ
ーチ・グラフトし架橋したポリ(アクリル酸)のナトリ
ウム塩(ホークスト・セラニーズ社、S−242)、サ
ンプル12−ポリアクリレート/ポリアルコール(スト
ックハウゼン社、番号W45939)、サンプル13−
スターチ・グラフトし架橋したポリ(アクリル酸)のナ
トリウム塩(ホークスト・セラニーズ社、IM1000
P)。
【0060】 表 1(1) サンプル AC DUL WI AUL WP 性能 1 29 0.42 13.0 13.2 813 + 2 41 0.38 13.0 16.6 901 + 3 35 0.38 18.0 9.4 1081 + 4 37 0.43 15.0 21.9 921 + 5 33 0.54 16.5 19.9 746 0 6 34 0.34 18.5 9.8 1099 + 7 28 0.61 12.5 17.0 834 0 8 39 0.45 12.5 14.3 843 0 9(2) 30 1.02 15.0 9.4 556 0 27 1.08 14.0 8.7 572 − 10(3) 31 0.79 13.0 10 675 − 31 0.78 8.5 9.4 663 − 11(4) 42 0.66 12.5 10.5 672 − 12 32 0.58 16.0 23.3 689 0 13(5) 51 0.29 5.5 6.4 390 −
【0061】(1)ここに掲げたデータは複数回試験の
平均値である。 (2)同一の商品名を有するが、異なるロット番号を有
する超吸収性材料を用いて2回の使用試験を行った。1
回目の使用試験では0の性能評価が得られ、2回目の使
用試験では−の性能評価が得られた。この超吸収性材料
は不適格と考えられる。 (3)同一の商品名を有するが、異なるロット番号を有
する超吸収性材料を用いて2回の使用試験を行った。双
方のサンプルとも性能評価は−であった。 (4)負荷時の変形と吸い上げ指数を測定する前に試験
用おむつから超吸収性材料を取り外した。おむつの製造
方法によっては超吸収性材料の特性を変化させることが
あるからである。吸い上げ指数と負荷時の吸収性も同様
に影響を受けることがあると考えられる。 (5)性能は同様の条件のもとで試験したが、他のサン
プルに使用した条件とは異なっていた。
【0062】表1からわかるように、高濃度の超吸収性
材料を含む複合材料における超吸収性材料の性能を評価
ないしは予測する際には、負荷時の変形と吸い上げ指数
が主要なファクターとなる。負荷時の変形が約0.6ミ
リメートルまたはそれ以下、かつ、吸い上げ指数が約1
0センチメートルまたはそれ以上の値を示す超吸収性材
料は+または0という満足できる性能評価を得ている。
負荷時の変形が約0.6ミリメートルまたはそれ以下、
かつ、吸い上げ指数が約10センチメートルまたはそれ
以上であれば、吸収容量(1グラム当たり約28グラ
ム)が最小でも適格である。
【0063】表1からわかるように、使用時の超吸収性
材料の性能を予測するのには、負荷時の変形と吸い上げ
指数だけが唯一のパラメーターではない。吸い上げパラ
メーターが約700またはそれ以上である超吸収性材料
もまた満足できる使用時性能(性能評価が+または0)
を有していることがわかる。さらに、表1からわかるこ
とは、試験を行った超吸収性材料の中で、最高の性能
(+の性能評価)を示す超吸収性材料は、満足できる性
能を示しているが、性能評価が低い(性能評価が0)超
吸収性材料よりも高い吸い上げパラメーターを有してい
ることである。このように、吸い上げパラメーターによ
って、どの超吸収性材料が満足できるレベルの性能を示
すかを予測できるばかりでなく、それらの満足できるレ
ベルの性能を示す超吸収性材料の中で、どれが最高の性
能を示すかということまでも識別できる。
【0064】同様に、試験を行った超吸収性材料の中
で、約13以上の負荷時の吸収性値を有する超吸収性材
料も満足できる性能を示すことがわかる。約13未満の
負荷時の吸収値を有する超吸収性材料は満足できる性能
を有していない。この一般原則に対する例外もある。例
えば、サンプル番号3と6である。これらのサンプルが
満足できる性能を示すのは、それらの極端に低い負荷時
の変形値、極端に高い吸い上げ指数、および、極端に高
い吸い上げパラメーターに起因するものと考えられる。
【0065】このように、本発明は、超吸収性材料の選
択方法を提供するものであり、超吸収性材料を比較的高
濃度に含む吸収複合材料の性能を向上させるのに最も適
した超吸収性材料を選択できるようにするものである。
【0066】注意すべきは、以上の実施例は、例示する
目的のためのものであり、本発明の目的を制限するもの
ととらえるべきではなく、本発明の範囲は特許請求の範
囲の記載によって画定され、そのあらゆる等価物を含
む。
【図面の簡単な説明】
【図1】負荷時の変形を測定する装置の斜視図である。
【図2】負荷時の変形を測定するために使用するサンプ
ルのカップの断面図である。
【図3】負荷時の変形を測定する準備として部分的に含
浸されているサンプルの断面図である。
【図4】負荷時の変形を測定中の図1乃至図3に図示し
た装置の断面図である。
【図5】吸い上げ指数を決定するために使用する装置の
斜視図である。
【図6】図5の装置の側面図である。
【図7】吸い上げパラメーターを測定するために用いる
装置の分解斜視図である。
【図8】負荷時の吸収性を測定するために用いる装置の
断面図である。
【符号の説明】
1 実験用ジャッキ 2 ノブ 3 プラットホーム 4 実験用スタンド 5 スプリング 6 プローブ 7 ハウジング 8 サンプルカップ 9 重量カップ 10 脚 11 ガラススライド 21 超吸収性粒子 22 金属スクリーン 23 スペーサーディスク 31 リザーバカップ 32 人工尿 41 鉛のショット 51 トラフシート 52 トラフ溝 53 スクリーン 54 横木 55 実験用スタンド 56 液体リザーバ槽 57 人工尿 58 実験用ジャッキ 59 粒子台 60 試験用コンテナ 61 保持部材 62 試験用チェンバー 63 カバー 64 上部 66 端部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ディヴィッド ジェラード イワンスキー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54952 メナシャ デ ペレ ストリート 1204 (72)発明者 スタンリー ロイ ケレンバーガー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54911 アップルトン ウェスト リンド バーグ ストリート 306 (72)発明者 ジアン キン アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54914 アップルトン ティマーズ レー ン 835 アパートメント ビー7 (72)発明者 ウェン ヒューイ シー シュローダー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54915 アップルトン ウェスト キャピ トル ドライヴ 3120 (72)発明者 クリジストフ アンドレジー シモンスキ ー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54956 ニーナ ボナー コート 926 (72)発明者 チュアン リン ツァイ アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54915 アップルトン スプリングブルッ ク サークル 40 (72)発明者 サンドラ マリー ヤーブロー アメリカ合衆国 ウィスコンシン州 54914 アップルトン ウェスト リッジ ヴィュー ドライヴ 740 アパートメン ト 3

Claims (76)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維と超吸収性材料とのマトリクスから
    構成され、前記超吸収性材料は、前記繊維および超吸収
    性材料の総合重量の少なくとも約30重量パーセント含
    まれており、前記超吸収性材料の負荷時の変形は約0.
    60ミリメートルあるいはそれ以下であり、その吸い上
    げ指数は約10センチメートルあるいはそれ以上である
    吸収複合材料。
  2. 【請求項2】 約40重量パーセントあるいはそれ以上
    の超吸収性材料を含むことを特徴とする請求項1記載の
    吸収複合材料。
  3. 【請求項3】 約50重量パーセントあるいはそれ以上
    の超吸収性材料を含むことを特徴とする請求項1記載の
    吸収複合材料。
  4. 【請求項4】 約60重量パーセントあるいはそれ以上
    の超吸収性材料を含むことを特徴とする請求項1記載の
    吸収複合材料。
  5. 【請求項5】 約70重量パーセントあるいはそれ以上
    の超吸収性材料を含むことを特徴とする請求項1記載の
    吸収複合材料。
  6. 【請求項6】 約80重量パーセントあるいはそれ以上
    の超吸収性材料を含むことを特徴とする請求項1記載の
    吸収複合材料。
  7. 【請求項7】 約90重量パーセントあるいはそれ以上
    の超吸収性材料を含むことを特徴とする請求項1記載の
    吸収複合材料。
  8. 【請求項8】 負荷時の変形が約0.5ミリメートルあ
    るいはそれ以下であることを特徴とする請求項1記載の
    吸収複合材料。
  9. 【請求項9】 負荷時の変形が約0.4ミリメートルあ
    るいはそれ以下であることを特徴とする請求項1記載の
    吸収複合材料。
  10. 【請求項10】 負荷時の変形が約0.3ミリメートル
    あるいはそれ以下であことを特徴とするる請求項1記載
    の吸収複合材料。
  11. 【請求項11】 負荷時の変形が約0.3から約0.6
    ミリメートルであることを特徴とする請求項1記載の吸
    収複合材料。
  12. 【請求項12】 繊維と超吸収性材料とのマトリクスか
    ら構成され、前記超吸収性材料は、前記繊維および超吸
    収性材料の総合重量の少なくとも約50重量パーセント
    含まれており、前記超吸収性材料の負荷時の変形は約
    0.60ミリメートルあるいはそれ以下であり、その吸
    い上げ指数は約12センチメートルあるいはそれ以上で
    ある吸収複合材料。
  13. 【請求項13】 吸い上げ指数が約15センチメートル
    あるいはそれ以上であることを特徴とする請求項1また
    は12記載の吸収複合材料。
  14. 【請求項14】 吸い上げ指数が約18センチメートル
    あるいはそれ以上であることを特徴とする請求項1また
    は12記載の吸収複合材料。
  15. 【請求項15】 繊維と超吸収性材料とのマトリクスか
    ら構成され、前記超吸収性材料は、前記繊維および超吸
    収性材料の総合重量の少なくとも約30から約60重量
    パーセント含まれており、前記超吸収性材料の吸収能力
    は1グラム当たり約28から約41グラムであり、その
    負荷時の変形は約0.3から約0.6ミリメートルであ
    り、その吸い上げ指数は約12から約19センチメート
    ルである吸収複合材料。
  16. 【請求項16】 液体透過性の表材料と、液体不透過性
    の裏材料と、これら表材料および裏材料に挟まれた吸収
    複合材料とを有し、この吸収複合材料は、繊維と超吸収
    性材料とのマトリクスから構成され、前記超吸収性材料
    は、前記繊維および超吸収性材料の総合重量の少なくと
    も約30重量パーセント含まれており、前記超吸収性材
    料の負荷時の変形は約0.60ミリメートルあるいはそ
    れ以下であり、その吸い上げ指数は約10センチメート
    ルあるいはそれ以上である吸収性物品。
  17. 【請求項17】 吸収複合材料が約40重量パーセント
    あるいはそれ以上の超吸収性材料を含むことを特徴とす
    る請求項16記載の吸収性物品。
  18. 【請求項18】 吸収複合材料が約50重量パーセント
    あるいはそれ以上の超吸収性材料を含むことを特徴とす
    る請求項16記載の吸収性物品。
  19. 【請求項19】 吸収複合材料が約60重量パーセント
    あるいはそれ以上の超吸収性材料を含むことを特徴とす
    る請求項16記載の吸収性物品。
  20. 【請求項20】 吸収複合材料が約70重量パーセント
    あるいはそれ以上の超吸収性材料を含むことを特徴とす
    る請求項16記載の吸収性物品。
  21. 【請求項21】 吸収複合材料が約80重量パーセント
    あるいはそれ以上の超吸収性材料を含むことを特徴とす
    る請求項16記載の吸収性物品。
  22. 【請求項22】 吸収複合材料が約90重量パーセント
    あるいはそれ以上の超吸収性材料を含むことを特徴とす
    る請求項16記載の吸収性物品。
  23. 【請求項23】 超吸収性材料が約0.5ミリメートル
    あるいはそれ以下の負荷時の変形を持つことを特徴とす
    る請求項16記載の吸収性物品。
  24. 【請求項24】 超吸収性材料の負荷時の変形が約0.
    4ミリメートルあるいはそれ以下であることを特徴とす
    る請求項16記載の吸収性物品。
  25. 【請求項25】 超吸収性材料の負荷時の変形が約0.
    3ミリメートルあるいはそれ以下であることを特徴とす
    る請求項16記載の吸収性物品。
  26. 【請求項26】 超吸収性材料の負荷時の変形が約0.
    3から約0.6ミリメートルであることを特徴とする請
    求項16記載の吸収性物品。
  27. 【請求項27】 液体透過性の表材料と、液体不透過性
    の裏材料と、これら表材料および裏材料に挟まれた吸収
    複合材料とを有し、この吸収複合材料は、繊維と超吸収
    性材料とのマトリクスから構成され、前記超吸収性材料
    は、前記繊維および超吸収性材料の総合重量の少なくと
    も約50重量パーセント含まれており、前記超吸収性材
    料の負荷時の変形は約0.60ミリメートルあるいはそ
    れ以下であり、その吸い上げ指数は約12センチメート
    ルあるいはそれ以上である吸収性物品。
  28. 【請求項28】 吸い上げ指数が約15センチメートル
    あるいはそれ以上であることを特徴とする請求項16ま
    たは27記載の吸収性物品。
  29. 【請求項29】 吸い上げ指数が約18センチメートル
    あるいはそれ以上であることを特徴とする請求項16ま
    たは27記載の吸収性物品。
  30. 【請求項30】 液体透過性の表材料と、液体不透過性
    の裏材料と、これら表材料および裏材料に挟まれた吸収
    複合材料とを有し、この吸収複合材料は、繊維と超吸収
    性材料とのマトリクスから構成され、前記超吸収性材料
    は、前記繊維および超吸収性材料の総合重量の約30か
    ら約60重量パーセント含まれており、前記超吸収性材
    料の吸収能力は1グラム当たり約28から約41グラム
    であり、その負荷時の変形は約0.3から約0.6ミリ
    メートルであり、その吸い上げ指数は約12から約19
    センチメートルであることを特徴とする吸収性物品。
  31. 【請求項31】 使い捨ておむつであることを特徴とす
    る請求項16、2730、46または67記載の吸収性
    物品。
  32. 【請求項32】 トレーニング・パンツであることを特
    徴とする請求項16、27、30、46または67記載
    の吸収性物品。
  33. 【請求項33】 失禁用衣料品であることを特徴とする
    請求項16、27、30、46または67記載の吸収性
    物品。
  34. 【請求項34】 ベッド・パッドであることを特徴とす
    る請求項16、27、30、46または67記載の吸収
    性物品。
  35. 【請求項35】 繊維と超吸収性材料とのマトリックス
    から構成され、前記超吸収性材料は、前記繊維および超
    吸収性材料の総合重量の少なくとも約30重量パーセン
    ト含まれており、前記超吸収性材料の荷重変形は約0.6
    0ミリメートルあるいはそれ以下であり、その吸い上げ
    指数は約700またはそれ以上の吸い上げパラーメター
    を有する吸収複合材料。
  36. 【請求項36】 約40重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項35に記載の吸
    収複合材料。
  37. 【請求項37】 約50重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項35に記載の吸
    収複合材料。
  38. 【請求項38】 約60重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項35に記載の吸
    収複合材料。
  39. 【請求項39】 約70重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項35に記載の吸
    収複合材料。
  40. 【請求項40】 約80重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項35に記載の吸
    収複合材料。
  41. 【請求項41】 約90重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項35に記載の吸
    収複合材料。
  42. 【請求項42】 約800またはそれ以上の吸い上げパ
    ラメーターを有することを特徴とする請求項35に記載
    の吸収複合材料。
  43. 【請求項43】 約850またはそれ以上の吸い上げパ
    ラメーターを有することを特徴とする請求項35に記載
    の吸収複合材料。
  44. 【請求項44】 約900またはそれ以上の吸い上げパ
    ラメーターを有することを特徴とする請求項35に記載
    の吸収複合材料。
  45. 【請求項45】 約800またはそれ以上の吸い上げパ
    ラメーターを有することを特徴とする請求項37に記載
    の吸収複合材料。
  46. 【請求項46】 液体透過性の表材料と、液体不透過性
    の裏材料と、これら表材料および裏材料の間に挟まれた
    吸収複合材料とを有し、この吸収複合材料は、繊維と超
    吸収性材料とのマトリックスから構成され、前記超吸収
    性材料は、前記繊維および超吸収性材料の総合重量の少
    なくとも約30重量パーセント含まれており、前記超吸
    収性材料の吸い上げパラメーターは約700またはそれ
    以上である吸収性物品。
  47. 【請求項47】 前記吸収複合材料は約40重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項46に記載の吸収性物品。
  48. 【請求項48】 前記吸収複合材料は約50重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項46に記載の吸収性物品。
  49. 【請求項49】 前記吸収複合材料は約60重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項46に記載の吸収性物品。
  50. 【請求項50】 前記吸収複合材料は約70重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項46に記載の吸収性物品。
  51. 【請求項51】 前記吸収複合材料は約80重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項46に記載の吸収性物品。
  52. 【請求項52】 前記吸収複合材料は約90重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項46に記載の吸収性物品。
  53. 【請求項53】 前記超吸収性材料は約800またはそ
    れ以上の吸い上げパラメーターを有することを特徴とす
    る請求項46に記載の吸収性物品。
  54. 【請求項54】 前記超吸収性材料は約850またはそ
    れ以上の吸い上げパラメーターを有することを特徴とす
    る請求項46に記載の吸収性物品。
  55. 【請求項55】 前記超吸収性材料は約900またはそ
    れ以上の吸い上げパラメーターを有することを特徴とす
    る請求項46に記載の吸収性物品。
  56. 【請求項56】 前記超吸収性材料は約800またはそ
    れ以上の吸い上げパラメーターを有することを特徴とす
    る請求項48に記載の吸収性物品。
  57. 【請求項57】 繊維と超吸収性材料とのマトリックス
    から構成され、前記超吸収性材料は、前記繊維および超
    吸収性材料の総合重量の少なくとも約30重量パーセン
    ト含まれており、前記超吸収性材料は約13またはそれ
    以上の負荷時の吸収性を有していることを特徴とする吸
    収複合材料。
  58. 【請求項58】 約40重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項57に記載の吸
    収複合材料。
  59. 【請求項59】 約50重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項57に記載の吸
    収複合材料。
  60. 【請求項60】 約60重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項57に記載の吸
    収複合材料。
  61. 【請求項61】 約70重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項57に記載の吸
    収複合材料。
  62. 【請求項62】 約80重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項57に記載の吸
    収複合材料。
  63. 【請求項63】 約90重量%またはそれ以上の超吸収
    性材料を有することを特徴とする請求項57に記載の吸
    収複合材料。
  64. 【請求項64】 約17またはそれ以上の負荷時の吸収
    性を有することを特徴とする請求項57に記載の吸収複
    合材料。
  65. 【請求項65】 約20またはそれ以上の負荷時の吸収
    性を有することを特徴とする請求項57に記載の吸収複
    合材料。
  66. 【請求項66】 約25またはそれ以上の負荷時の吸収
    性を有することを特徴とする請求項57に記載の吸収複
    合材料。
  67. 【請求項67】 液体透過性の表材料と、液体不透過性
    の裏材料と、これら表材料および裏材料の間に挟まれた
    吸収複合材料とを有し、この吸収複合材料は、繊維と超
    吸収性材料とのマトリックスから構成され、前記超吸収
    性材料は、前記繊維および超吸収性材料の総合重量の少
    なくとも約30重量パーセント含まれており、前記超吸
    収性材料の負荷時の吸収性は約13またはそれ以上であ
    る吸収性物品。
  68. 【請求項68】 前記吸収複合材料は約40重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項67に記載の吸収性物品。
  69. 【請求項69】 前記吸収複合材料は約50重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項67に記載の吸収性物品。
  70. 【請求項70】 前記吸収複合材料は約60重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項67に記載の吸収性物品。
  71. 【請求項71】 前記吸収複合材料は約70重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項67に記載の吸収性物品。
  72. 【請求項72】 前記吸収複合材料は約80重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項67に記載の吸収性物品。
  73. 【請求項73】 前記吸収複合材料は約90重量%また
    はそれ以上の超吸収性材料を有することを特徴とする請
    求項67に記載の吸収性物品。
  74. 【請求項74】 前記超吸収性材料は約17またはそれ
    以上の負荷時の吸収性を有することを特徴とする請求項
    67に記載の吸収性物品。
  75. 【請求項75】 前記超吸収性材料は約20またはそれ
    以上の負荷時の吸収性を有することを特徴とする請求項
    67に記載の吸収性物品。
  76. 【請求項76】 前記超吸収性材料は約25またはそれ
    以上の負荷時の吸収性を有することを特徴とする請求項
    67に記載の吸収性物品。
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