JP2016516564A - 多孔質吸収性構造を形成するための組成物 - Google Patents

Abstract

吸収性粒子および、約１０００ｐｐｍ未満の残留モノエチレン性不飽和モノマーを有する超吸収性ポリマー材料を含む多孔質吸収性構造が開示されており、超吸収性ポリマー材料は吸収性粒子を実質的にコーティングし、粒子を多孔質ネットワーク内に結合して多孔質吸収性構造を形成する。【選択図】図３

Description

本発明は、一般的に多孔質吸収性材料の分野に関し、より具体的には、さまざまな表面上にスプレーする場合がある多孔質吸収性粒子構造に関連する。

良好な衛生状態は世界的なニーズであり、使い捨ての吸収性物品を使用することは、このニーズを満たすための簡単でより衛生的な方法であることがよくある。「吸収性物品」という用語は、液体を吸収および収容できる装置を一般的に指す。例えば、パーソナルケア吸収性物品は、体から排出されるさまざまな液体を吸収および収容するために、皮膚に対してまたはその近くに配置される装置を指す。「使い捨て」という用語は本書では、単一使用後に、吸収性物品として洗濯またはその他の方法で復元または再使用することが意図されていない吸収性物品を記述するために使用される。このような使い捨て吸収性物品の例には、パーソナルケア吸収性物品、健康／医療吸収性物品、および家庭／産業用吸収性物品が含まれるがこれに限定されない。

吸収性物品の入手可能性は、一部の吸収性物品が必要とする複雑で高額な製造のために、一部の分野では限定されることがある。必要な材料が地方で入手できないこともある。従来的な使い捨て吸収性物品は、トップシート、バックシート、およびその間に位置付けられた吸収性コアを含むことができる。

使い捨て衣類の代替的形成方法も知られている。例えば、浸漬およびスプレーで形成される衣類が当技術分野で知られている。米国特許第６，９８７，２１０号（Ｇｉｌｏｈ）は、フォームを弾性液体透過性材料中に浸漬することによって形成される場合がある使い捨ての保護下着を開示している。吸収性パッドを、浸漬形成衣類の股部分に取り付ける場合がある。綿またはその他の繊維を衣類の内部に取り付けてもよいように、衣類に接着剤をスプレーする場合がある。別の例では、米国特許第８，１２４，５４９号（Ｔｏｒｒｅｓ）は、組成物を支持面上にスプレーすることによって布を形成するための組成物を開示している。組成物は、繊維、結合剤および希釈剤を含む。組成物は、人に直接スプレーして、シャツまたはドレスを形成する場合がある。一部の実施形態では、結果として得られる衣類が特定の形状を有するように、組成物は人の上に位置付けられたワイヤーフレームの上にスプレーされる場合がある。しかし、Ｔｏｒｒｅｓの特許に開示された組成物は、最も一般的に入手可能な吸収性物品の代替品または交換品として機能するには吸収性が十分でない。

消費者のニーズを満たす完全性、被覆率および吸収能力を有する、吸収性で、かつ世界中の全ての地域で簡単に製造できる物品に対するニーズがまだ存在する。

本発明は、多孔質吸収性構造および多孔質吸収性構造の形成方法を対象とする。一つの実施形態では、多孔質吸収性構造の形成方法は、約１０，０００ｃｐｓ未満の粘度を有する超吸収性ポリマー材料を提供するステップを含む場合がある。

有機吸収性粒子を含むがこれに限定されない吸収性粒子を、超吸収性ポリマー材料に加えて混合物を形成する場合がある。混合物は、超吸収性ポリマーと吸収性粒子との重量比率が、３：１より大きい場合があり、一部の実施形態では約３．５：１より大きく約６：１未満である場合がある。本発明の特定の実施形態は、長さの幅に対する平均比率が約５未満、好ましくは約３未満である吸収性粒子を含む場合がある。吸収性粒子は、約２０マイクロメートルより大きく、約１００マイクロメートル未満の平均長さを有する場合がある。

超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子の混合物は、フォームの上にスプレーされ、混合物が乾燥されてフォームの形状に実質的に適合する多孔質吸収性構造を生成する。一部の実施形態では、フォームは人の体の少なくとも一部分である場合がある。しかし、フォームは、不織布材料、織物材料、紙、フィルムまたはそれらの組み合わせでもあってもよい。多孔質吸収性構造の形成方法には、フォームから多孔質吸収性構造を取り外すステップも含む場合がある。

選択された実施形態では、超吸収性ポリマー材料は、アクリル酸であってもよい残留モノエチレン性不飽和モノマーが約１０００ｐｐｍ未満である。

特定の実施形態の多孔質吸収性構造は、約１０，０００ｃｐｓ未満の粘度を有する超吸収性ポリマー材料を提供し、吸収性粒子を超吸収性ポリマー材料中に加えて混合物を形成するプロセスによって形成される場合があるが、混合物内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率は３：１より大きく約６：１未満である。混合物を、フォームに塗布して乾燥し、フォームの形状に実質的に適合する多孔質吸収性構造を生成する場合がある。

多孔質吸収性構造は、吸収性粒子および、図に示されるように吸収性粒子を実質的にコーティングして吸収性粒子を多孔質吸収性ネットワーク内に結合する超吸収性ポリマー材料を含む場合がある。多孔質吸収性構造内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率は、１：１より大きい場合があり、また１．１：１より大きい場合もあり、一部の実施形態では１．５：１未満である場合がある。このような多孔質吸収性構造は、少なくとも約１０％、および特定の実施形態では少なくとも約２５％のピーク伸長を有する場合がある。多孔質吸収性構造は、少なくとも約１５０ｇ／ｃｍのピークエネルギーを有する場合があり、および一部の実施形態では少なくとも約２５０ｇ／ｃｍのピークエネルギーも有する場合がある。

本発明は、多孔質吸収性構造が、不織布材料などの材料に取り付けられた時、吸収性布巾として使用するのにも適している。超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子の混合物は、スプレーする、注ぐ、またはその他の塗布方法で不織布材料に直接塗布して、不織布材料の吸収性を増加させる場合がある。

吸収性物品は、人に固定されるように適合された外側カバーを使用して形成される場合があり、外側カバーは内側を有する。吸収性粒子および超吸収性ポリマー材料を含む多孔質吸収性構造は、外側カバーの内側に塗布される場合がある。代替的に、超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子の混合物を、外側カバーの内側にスプレーすることができ、多孔質吸収性構造は、多項質吸収性構造のフォームの役割を果たす場合がある外側カバー上に直接形成される。

多孔質吸収性構造中の超吸収性ポリマー材料は、吸収性粒子を実質的にコーティングして粒子を多孔質ネットワーク内に連結する場合がある。選択された実施形態では、多孔質吸収性構造内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率は、０．８：１より大きく、１．４：１未満である。

本発明は、図面に示された特定の実施形態を参照することによって、以下にさらに詳細に説明される。

図１は、本発明の多孔質吸収性構造の実施形態の断面図である。 図２は、本発明の多孔質吸収性構造の実施形態の拡大断面図である。 図３は、本発明の多孔質吸収性構造の実施形態の拡大図である。 図４は、本発明の多孔質吸収性構造の上面の図である。 図５は、本発明の多孔質吸収性構造の上面の拡大図である。

ここで、本発明の実施形態を詳細に参照するが、その１つ以上の例を図に示す。それぞれの例は、本発明の説明の目的で提供されており、本発明の限定を意味するものでない。例えば、１つの実施形態の一部として図示または記述された特徴は、別の実施形態と共に使用して、またさらなる実施形態を生じる場合がある。本発明は、本明細書に記述された実施形態に対する改造および変形を含むことが意図されている。

本発明は、多孔質吸収性構造および多孔質吸収性構造の形成方法を対象とする。本発明の多孔質吸収性構造の実施形態が、図１〜５に写真で示されている。本発明による多孔質吸収性構造は、超吸収性ポリマー材料または組成物で実質的にコーティングされた吸収性粒子を含む。超吸収性ポリマー材料は、吸収性粒子を多孔質吸収性ネットワーク内に連結もする。このような実施形態では、多孔質吸収性構造内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率は、１：１より大きく、約１．５：１未満である場合がある。好適な実施形態では、多孔質吸収性構造内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率は、１．１：１である。本書で使用される場合、「超吸収性」という用語は、最も好適な条件下、０．９重量％の塩化ナトリウム溶液中で、その重量の少なくとも約１０倍またはその重量の少なくとも約１５倍を吸収する能力を有する水膨潤性、水不溶性の有機または無機材料を指す。超吸収性材料は、天然、合成、および改質天然ポリマーおよび材料とすることができる。さらに、超吸収性材料は、シリカゲルなどの無機材料、または架橋ポリマーなどの有機化合物とすることができる。超吸収性ポリマー材料は、粒子を実質的にカバーし、それらを一緒に結合する。本発明の選択された実施形態は、超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との混合物を含み、これは一般的に入手可能な低コストハンドスプレーボトルを使用して塗布することができる。

図１〜５に示された特定の実施形態は、超吸収性ポリマー材料の微粉化セルロース粒子から形成される。混合物は、流出物または人の体の一部の上に直接スプレーされる場合があり、乾燥すると多孔質吸収性組成物になる。多孔質吸収性組成物が流出物または滲出液を吸収したら、必要に応じてそれを除去および交換することができる。例えば、混合物は創傷に直接塗布してもよい。混合物が多孔質吸収性構造へと乾燥して入ると、これは創傷の浸出液を吸収する。多孔質吸収性構造はその完全性を保持し、周囲の組織を損傷することなく創傷から除去される場合がある。本発明の多孔質吸収性構造は、その形状およびスプレーされたフォームへの付着を維持するために十分な完全性を有する。

代替的に、混合物は、吸収特性を有することも有しないこともある、一般的に入手可能な低コストの基質上にスプレーされる場合がある。混合物は、吸収性衣類またはワイプなどの物品として使用される場合がある。多孔質吸収性材料が浸出液を吸収した後、多孔質吸収性材料は基質から容易に除去することができ、基質は追加的混合物の塗布後に再使用することができる。

このような多孔質吸収性構造の形成方法には、選択された実施形態では、一般的に入手可能な低コストの従来的ハンドスプレー器またはスプレーボトルを通して超吸収性ポリマー材料を送達できる粘度を有する超吸収性ポリマー材料を提供することが含まれる。一部の実施形態では、超吸収性ポリマー材料の粘度は、約１０，０００ｃＰ未満かつ約５００ｃＰより大きい。他の実施形態では、超吸収性ポリマー材料の粘度は、好ましくは約２，０００ｃＰ未満で、より好ましくは約１，０００ｃＰ未満である。一部の実施形態では、超吸収性ポリマー材料の粘度は、５００ｃＰより大きく、他の実施形態では６５０ｃＰより大きい。超吸収性ポリマー材料の粘度は、米国特許第７，３１２，２８６号に説明された試験手順に従って、１６時間の時点で測定された。そこに説明されたように、超吸収性ポリマー材料の粘度は、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ ＤＶＩＩ＋プログラム可能粘度計（米国マサチューセッツ州ミドルボロのＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社から入手可能）を使用して測定される。超吸収性ポリマー材料の約２００〜２５０ｍｌを２５オンスのプラスチックカップに取る。粘度計は、最初に望ましいスピンドルで一般的にゼロ合わせされる。超吸収性ポリマー材料については、スピンドル番号３が使用される。粘度は、２０ＲＰＭで、および摂氏２２±１度の温度で測定される。

本発明の使用に適した超吸収性ポリマー材料は、米国特許第６，８４９，６８５号（Ｓｏｅｒｅｎｓら）、同第７，３１２，２８６号（Ｌａｎｇら）、および米国特許第７，３３５，７１３号（Ｌａｎｇら）に超吸収性結合剤ポリマー溶液として記述されており、これらの参照文献のそれぞれは参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。それに記載された超吸収性結合剤ポリマー溶液は、塗布後の、水分誘発架橋が可能である。大部分の超吸収性ポリマーは、ポリマーを補強するために内部架橋剤の追加が必要であるが、本発明に使用される超吸収性ポリマー材料は、有機モノマーが内部架橋剤としての役割を果たすので、架橋剤の追加を必要としない。内部架橋剤は、水溶性前駆体ポリマーを基質の上にコーティングし、次に水を除去して潜在性架橋剤を活性化することによって、超吸収性ポリマー材料を形成することを可能にする。

米国特許第６，７３７，４９１号でＳｏｅｒｅｎｓらは、本発明の超吸収性ポリマー材料として使用される場合がある吸収性結合剤組成物を記述している。Ｓｏｅｒｅｎｓらの特許に開示されている吸収性結合剤組成物は、モノエチレン性不飽和ポリマーおよび、吸収性物品の製造での使用に特に適したアルコキシシラン官能性を含むアクリレートまたはメタクリレートエステルである。またＳｏｅｒｅｎｓらの特許に記述されているのは、モノマー溶液を調製するステップ、モノマー溶液を開始剤系に加えるステップ、およびアルコールベースの水溶性結合剤組成物と報告されている開始剤系内で重合開始剤を活性化するステップを含む、吸収性結合剤組成物の作成方法である。本書で使用される場合「モノマー」は、モノマー、オリゴマー、ポリマー、そしてモノマー、オリゴマーおよび／またはポリマーの混合物、ならびにモノエチレン性不飽和カルボン酸、スルホン酸もしくはリン酸またはその塩と共重合する能力を有するその他任意の反応性化学種を含む。トリアルコキシシラン官能基を含むエチレン性不飽和モノマーは、本発明のために適切であり望ましい。望ましいエチレン性不飽和モノマーには、アルコキシシラン官能性を含むアクリレートまたはメタクリレートエステルなど、アクリレートおよびメタクリレートが含まれる。

上述の参考文献に開示された超吸収性結合剤ポリマー組成物は、少なくとも１５質量％のモノエチレン性不飽和カルボン酸、スルホン酸もしくはリン酸の反応生成物またはその塩、水に曝されるとシラノール官能基を形成しこれが縮合して架橋ポリマーを形成するアルコキシシラン官能性を含むアクリレートもしくはメタクリレートエステル、共重合性親水性グリコール含有エステルモノマー、および／または可塑剤である。

モノエチレン性不飽和モノマーは好ましいアクリル酸である。その他の適切なモノマーとしては、カルボン酸基含有モノマー（例えば、モノエチレン性不飽和モノまたはポリカルボン酸［（メタ）アクリル酸など（アクリル酸またはメタクリル酸を意味し、同様の表記法が以下に使用される）］、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、ソルビン酸、イタコン酸、および桂皮酸）、無水カルボン酸基含有モノマー（例えば、モノエチレン性無水不飽和ポリカルボン酸（無水マレイン酸など））、カルボン酸塩含有モノマー（例えば、モノエチレン性不飽和モノまたはポリカルボン酸の水溶性塩［アルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩など］（（メタ）アクリル酸ナトリウム、トリメチルアミン（メタ）アクリル酸、トリエタノールアミン（メタ）アクリル酸など）、マレイン酸ナトリウム、メチルアミンマレイン酸、スルホン酸基含有モノマー（例えば、脂肪族または芳香族ビニルスルホン酸（ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸など）、（メタ）アクリルスルホン酸［スルホプロピル（メタ）アクリル酸、２−ヒドロキシ−３−（メタ）アクリロキシプロピルスルホン酸など］）など）、スルホン酸塩基含有モノマー（例えば、上述のスルホン酸基含有モノマーのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩）、および／またはアミド基含有モノマー（ビニルホルムアミド、（メタ）アクリルアミド、Ｎ−アルキル（メタ）アクリルアミド［Ｎ−メチルアクリルアミド、Ｎ−ヘキシルアクリルアミドなど］、Ｎ，Ｎ−ジアルキル（メタ）アクリルアミド［Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジ−ｎ−プロピルアクリルアミド］、Ｎ−ヒドロキシアルキル（メタ）アクリルアミド［Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミドなど］、Ｎ，Ｎ−ジヒドロキシアルキル（メタ）アクリルアミド［Ｎ，Ｎ−ジヒドロキシエチル（メタ）アクリルアミドなど］、ビニルラクタム［Ｎ−ビニルピロリドンなど］）が挙げられる。

好ましくは、超吸収性結合剤ポリマー組成物の重量に対するモノエチレン性不飽和カルボン酸、スルホン酸もしくはリン酸またはその塩の量は、重量で約１５％〜約９９．９％の範囲である場合がある。酸基は望ましくは、少なくとも約２５モル％の程度まで中和され、言い換えると、酸基はナトリウム、カリウムまたはアンモニウム塩として存在することが望ましい。中和の程度は少なくとも約５０モル％であることが好ましい。

水溶性ポリマーの調製における問題の一つは、ポリマー中に残る残存モノエチレン性不飽和モノマー含有量である。個人衛生での用途のためには、超吸収性ポリマー組成物の残存モノエチレン性不飽和モノマー含有量が約１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、さらにより好ましくは１００ｐｐｍ未満であることが必要である。米国特許第７，３１２，２８６号は、残存モノエチレン性不飽和モノマー含有量が少なくとも１０００ｐｐｍ未満になるように、吸収性結合剤組成物が製造される場合がある少なくとも一つの方法を開示している。残存モノエチレン性不飽和モノマーの分析は、米国特許第７，３１２，２８６号に開示されている残存モノエチレン性不飽和モノマー試験に従って決定される。さらに具体的には、残存モノエチレン性不飽和モノマー分析は、ポリマー溶液または超吸収性組成物から得られた固体フィルムを使用して実行される。この試験の説明の例として、モノエチレン性不飽和モノマーはアクリル酸である。高性能液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）およびＳＰＤ−ＩＯＡｖｐ Ｓｈｉｍａｄｚｕ ＵＶ検出器（米国メリーランド州コロンビアに営業所を有するＳｈｉｍａｄｚｕ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓから入手可能）を使用して、残存アクリル酸モノマー含有量を決定する。残存アクリル酸モノマーを決定するために、約０．５グラムの硬化フィルムを１００ｍｌの０．９％ＮａＣｌ溶液中、長さ３．５ｃｍ幅×０．５ｃｍの磁石攪拌バーを使用して、５００ｒｐｍの回転数で１６時間攪拌する。混合物をろ過し、次にろ液をＮｕｃｌｅｏｓｉｌ Ｃ８ １００Ａ逆相カラム（米国カリフォルニア州オンタリオに事務所がある企業、Ｃｏｌｕｍｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから入手可能）に通してアクリル酸モノマーを分離する。アクリル酸モノマーは、約１０ｐｐｍの検出限界で特定の時間に溶出する。次に、クロマトグラムから計算された、結果として得られる溶出物のピーク面積を使用して、フィルム中の残存アクリル酸モノマーの量を計算する。最初に、純粋なアクリル酸流出物の応答面積をその既知量（ｐｐｍ）に対してプロットして較正曲線を作成した。相関係数が０．９９６を超える線形曲線が得られた。

吸収性粒子を超吸収性ポリマー材料に加えて混合物を形成するが、これはまだ実質的に架橋されていないが、架橋が起こると多孔質吸収性構造を生じる。本書で使用される場合、「吸収性粒子」という用語は、液体を吸収および包含することができる粒子を一般的に指す。

吸収性粒子は、有機であってもまたは無機であってもよい。適切な有機吸収性粒子としては、セルロース、米、小麦粉、テフ、ソラマメ、アーモンドナッツ粉、ケナフおよびコーンスターチが挙げられるがこれに限定されない。適切な無機粒子としては、アリゾナ砂、軽石、珪藻土およびチョークが挙げられるがこれに限定されない。

本発明で使用する吸収性粒子の選択において、超吸収性ポリマー材料の架橋が、結果として得られる材料がもろすぎて吸収性材料としての完全性および機能を適正に維持できなくなるほど高いレベルに増加しないように注意しなければならない。

吸収性粒子のサイズは、混合物の送達方法を妨げることなく、粒子が多孔質吸収性材料に十分な吸収性付加できるように選択されることが好ましい。例えば、特定の繊維は典型的なハンドスプレー器を詰まらせることがある。長さの幅に対する平均比率が約５未満の粒子が好ましい。より好ましいものは、長さの幅に対する平均比率が約３未満の吸収性粒子である。多くの好適な実施形態では、吸収性粒子は、約２０マイクロメートルより長く、約８０マイクロメートル未満の平均長さを有する。

超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率が約３：１より大きく、一部の実施形態では３．５：１以上になるように、吸収性粒子を超吸収性ポリマー材料（「ＳＲ１７１７」または「Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｂｉｎｄｅｒ Ａ」の名称でＥｖｏｎｉｃｋ Ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ， ＬＬＣから入手可能なポリアクリル酸ナトリウムの水溶液で、これは米国特許第７，３１２，２８６号に従って製造される）に付加してもよい。選択された実施形態では、混合物内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率は、約６：１未満である。特定の実施形態では、吸収性粒子が超吸収性ポリマー材料に加えられて混合物を形成するが、混合物内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率は３：１より大きく、約６：１未満である。これらの範囲内の比率は、適切な完全性および吸収性を有する多孔質吸収性構造の形成を可能にする。

吸収性粒子が超吸収性ポリマー材料に分散され、望ましい重量比率が得られるまで混合した後、その他の添加物を混合物に追加する場合がある。例えば、グリセロールを超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子の混合物に追加して、多孔質吸収性材料の柔軟性および伸長を増加させる場合がある。他の添加物を利用して、多孔質吸収性材料の柔軟性および完全性、並びに他の特性を増加させる場合がある。例えば、一部の実施形態は、分子量８０００のポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）を約１５％の重量％の量で含む場合がある。

混合物は、望ましいフォームの上に注ぐかまたはスプレーしてもよい。一部の場合、混合物は、吸収性特性を必要とするエリアに直接塗布してもよい。例えば、混合物は、創傷に、または吸収性が必要な人の別のエリアに直接スプレーしてもよい。このような例では、フォームは人ということになる。本発明で有用な他のフォームとしては、紙、フィルム、織物材料、不織布材料およびそれらの組み合わせが挙げられる。例えば、混合物を不織布材料に塗布して、その吸収性を増加させ、それによって複合材料が、皮膚を含むがこれに限定されない任意の数多くの表面に対する布巾として使用できるようにする場合がある。「不織布」または「不織布ウェブ」は、介在するが、編んだ繊維のような識別可能な様式ではない、個別の繊維またはフィラメントの構造を有する、材料およびウェブ、または材料を指す。不織布織物またはウェブは、例えば、メルトブロー工程、スパンボンド工程、エアレイ工程、およびボンデッドカーデッドウェブ（bonded carded web）工程など、数多くのプロセスから形成されている。特定の実施形態では、硬質フォームを使用して多孔質吸収性構造を形成し、その後多孔質吸収性構造をフォームから取り外して、単独でまたは吸収性物品の一部として使用する場合がある。

超吸収性ポリマー材料または組成物のみの吸収性能は、米国特許第７，３１２，２８６号に記述された遠心保持容量試験を使用して測定された時、超吸収性ポリマー材料のグラム当たり少なくとも液体１グラム、一部の実施形態では超吸収性ポリマー材料のグラム当たり少なくとも液体３グラムであるべきである。

選択された実施形態では、本発明の多孔質吸収性構造の保持容量は、米国特許第７，３１２，２８６号に記述された遠心保持容量試験を使用して測定された時、１０ｇ／ｇより大きいことが好ましく、より好ましくは１２ｇ／ｇより大きい。

多数のサンプルが形成され、これらのサンプルの試験値が表１および表２に報告されている。サンプルのそれぞれに使用された超吸収性ポリマー材料は、Ｅｖｏｎｉｋ Ｓｔｏｃｋｈａｕｓｅｎ， ＬＬＣ（米国ノースカロライナ州グリーンズボロ）から「ＳＲ１７１７」または「Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｂｉｎｄｅｒ Ａ」という名称で取得され、これは米国特許第７，３１２，２８６号に従って製造される。Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｂｉｎｄｅｒ Ａは、ポリアクリル酸ナトリウムの水溶液である。それぞれ２グラムの表に記載された物質を、７グラムのこの超吸収性ポリマー材料に加えて、３分間攪拌した。アルギン酸塩サンプルでは、２グラムのアルギン酸塩を７グラムのＡｂｓｏｒｂｅｎｔ Ｂｉｎｄｅｒ Ａに加えた。表１に記載された第一のサンプルでは、粒子またはその他の物質は超吸収性ポリマー材料に加えられなかった。混合物のそれぞれを一般的に入手可能な円形ガラス蒸発皿中に注いで取っておき、少なくとも２０分間乾燥させた。結果として得られた多孔質吸収性構造は、ガラス皿の形状に適合した。

多孔質吸収性構造の強度および靱性を測定するために、一連のサンプルを引張試験の対象とした。ＭＴＳ Ｉｎｓｉｇｈｔ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ １ｋＮ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｌｅｎｇｔｈユニットを使用し、１００Ｎヘッド（モデル８２０−１ＸＬＴＥＬ／００６０、ＭＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐ．、ミネソタ州イーデンプレーリー）で試験を実施した。サンプルは約６ｃｍの円または正方形であった。各サンプルの厚さも、デジタルキャリパーを使用して測定した。表１および表２に報告した試験値は、ピーク負荷、ピーク伸長およびピークエネルギーを含む。ピーク伸長は、材料の延性の尺度であり、引張試験で決定される。これは、破断後に測定したサンプルの長さの増加（つまり、破断後のサンプルの長さから元のサンプルの長さを差し引いたもの）を元のサンプルの長さで割ったものである。より高い伸長はより高い延性を示す。ピークエネルギーは、最大負荷点までにサンプルによって吸収されたエネルギーである。表１および表２に報告されたサンプルでは、最大負荷は破壊（サンプルが破壊前に吸収できるエネルギー）または１００Ｎより大きな量に対応した。表で報告されたピーク負荷は、試験の間にサンプルが達した最高値である。

表１に記載された超吸収性ポリマー材料サンプルは、妥当な特性バランスを示したが、本発明を達成するために必要な粒子の適切な濃度を有していなかった。アルギン酸塩粉末を含んだサンプルは、望まれるよりも低いピーク負荷を示し、材料の吸収性を強化するために必要な粒子を欠いていた。

アーモンドナッツ殻粉末は、その他の吸収性粒子よりも完全性の低い多孔質吸収性構造を形成したが、それでも満足のいくものであった。表１の多孔質吸収性構造の多くのサンプルは、粉（小麦粉（米国オハイオ州オービルのＪ．Ｍ． Ｓｍｕｃｋｅｒ Ｃｏから入手可能なＰｉｌｌｓｂｕｒｙ（登録商標）Ｂｅｓｔ Ａｌｌ−Ｐｕｒｐｏｓｅ Ｆｌｏｕｒ）、米粉、テフ粉、ならびにひよこ豆およびファバ豆粉（すべて米国オレゴン州ミルウォーキーのＢｏｂ’ｓ Ｒｅｄ Ｍｉｌｌから入手可能））、およびコーンスターチ（米国ニュージャージー州チェリーヒルのＰｉｎｎａｃｌｅ Ｆｏｏｄｓ Ｃｏｒｐ．から入手可能）で形成された。これらの粒子で作られた多孔質吸収性構造のすべては、良好な完全性を示した。ケナフ粒子で形成された多孔質吸収性構造は、特に良好な負荷特性を示したが、ピーク伸長値は要求以下であった。しかし、多孔質吸収性構造の形成時、グリセロールを粒子および超吸収性ポリマー材料に加えて、多孔質吸収性構造の伸長および柔軟性を強化する場合がある。微粉化セルロースを使用して、表１に報告されている多孔質吸収性構造を形成し、これは良好な完全性を有していた。

図１〜５は、微粉化セルロースで形成された多孔質吸収性構造の図である。図１は、微粉化セルロースで形成された多孔質吸収性構造の断面の走査電子顕微鏡写真画像である。図２および図３は、断面図の部分拡大図である。図２および図３に示されるように、吸収性粒子は、吸収性粒子を互いに結合する役割も果たす超吸収性ポリマー材料で実質的にコーティングされている。多孔質吸収性構造の多孔性は、蒸発水によって作られ、これは超吸収性ポリマー材料が効率的に架橋することも可能にする。

多孔質吸収性構造が液体に接触すると、超吸収性ポリマーが最初に液体を吸収すると考えられる。吸収性粒子は一部の実施形態では、超吸収性ポリマー材料によって実質的または完全に覆われているが、吸収性粒子はそれでも、超吸収性ポリマー材料からの液体を吸収するように位置付けられているので、多孔質吸収性構造の吸収能力に寄与する。

表２に記載された粒子で形成されたサンプルは、表１に記載されたサンプルと同じ方法で形成された。アリゾナ砂（米国コロラド州ゴールデンのＣＲ Ｍｉｎｅｒａｌｓ Ｃｏ．から入手可能）および軽石（米国ニューヨーク州ニューヨークのＣｈａｒｌｅｓ Ｂ． Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃｏ．から入手可能）で形成された多孔質吸収性構造は、良好な完全性および強度を示した。これらの多孔質吸収性構造の表面は、目の細かい紙やすりに似ていた。ベントナイト粒子（米国ニュージャージー州フェアローンのＡｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓから入手可能）は、かなり高いピーク負荷値の材料を形成した。珪藻土（米国ウィスコンシン州ミルウォーキーのＡｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能）およびシリカサンプル（米国ウィスコンシン州ミルウォーキーのＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．から入手可能）で形成された構造は、完全性の欠如のために試験できなかった。この考えられる理由の一つは、これらの粒子が実施例の中で過剰な架橋能力を提供したということである。

上記のサンプルに基づくと、本発明の好適な実施形態は、少なくとも約１５０ｇ／ｃｍのピークエネルギーを有することがあり、好ましくは少なくとも約５００ｇ／ｃｍのピークエネルギーを有する場合がある。

多孔質吸収性構造は、例えば、絆創膏、トレーニングパンツ、オムツ、オムツパンツ、ワイプ、女性用衛生製品、水着、失禁製品、吸収性タオル、医療衣類を含むその他のパーソナルケアまたはヘルスケア衣類など、さまざまな吸収性製品に使用される場合がある。このような吸収性製品は、人に固定されるように適合された外側カバーを含んでもよい。外側カバーの内面上に、多孔質吸収性構造は形成されてもよく、または形成されてから塗布されてもよい。

本発明の範囲および精神から逸脱することなく、本書に記述されたディスペンサーの特徴、特にディスペンサーの機械的および制御回路の態様にさまざまな変更および変形がなされてもよいことが当業者によって理解されるべきである。本発明はこのような変形のすべてを含むことが意図されている。

特許請求の範囲に記載の数値限定に「約」が記載されているか否かにかかわらず、本発明の技術思想に鑑みて、実質的に同一の範囲を含むものである。

Claims (28)

1. 多孔質吸収性構造の形成方法であって、
   約１０，０００ｃｐｓ未満の粘度を有する超吸収性ポリマー材料を提供するステップと、
   吸収性粒子を前記超吸収性ポリマー材料に加えて、超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率が３：１より大きくなるような混合物を形成するステップと、
   超吸収性ポリマー材料および吸収性粒子の前記混合物をフォームにスプレーするステップと、
   前記混合物を乾燥し、前記フォームの形状に実質的に適合する多孔質吸収性構造を生成するステップと、を含む方法。
2. 前記超吸収性ポリマー材料が、約１０００ｐｐｍ未満の残留モノエチレン性不飽和モノマーを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記フォームが人の体の少なくとも一部である、請求項１に記載の方法。
4. 前記フォームが、不織布材料、織物材料、紙、フィルム、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
5. 前記多孔質吸収性構造を前記フォームから取り外すステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記モノエチレン性不飽和モノマーがアクリル酸である、請求項１に記載の方法。
7. 前記吸収性粒子が有機粒子である、請求項１に記載の方法。
8. 前記吸収性粒子の長さの幅に対する平均比率が約５未満である、請求項１に記載の方法。
9. 前記混合物を乾燥するステップが、前記混合物を乾燥して、前記超吸収性ポリマー材料に架橋を誘導し、前記フォームの前記形状に実質的に適合する多孔質吸収性構造を生成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記吸収性粒子が２０マイクロメートルより大きな平均長さを有する、請求項１に記載の方法。
11. 前記混合物内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率が、約６：１未満である、請求項１に記載の方法。
12. 前記混合物内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率が、３．５：１より大きい、請求項１１に記載の方法。
13. 吸収性粒子を前記超吸収性ポリマー材料に加えるステップが、前記超吸収性ポリマー材料が前記吸収性粒子を実質的にコーティングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
14. 多孔質吸収性構造であって、
    約１０，０００ｃｐｓ未満の粘度を有する超吸収性ポリマー材料を提供するステップと、
    吸収性粒子を前記超吸収性ポリマー材料に加えて混合物を形成するステップであって、前記混合物内の超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との重量比率が３：１より大きく、約６：１未満であるステップと、
    超吸収性ポリマー材料と吸収性粒子との前記混合物をフォームに塗布するステップと、
    前記混合物を乾燥し、前記フォームの形状に実質的に適合する多孔質吸収性構造を生成するステップと、を含む方法によって形成される多孔質吸収性構造。
15. 前記超吸収性ポリマー材料が、約１０００ｐｐｍ未満の残留モノエチレン性不飽和モノマーを有する、請求項１４に記載の多孔質吸収性構造。
16. 前記フォームが人の体の少なくとも一部である、請求項１４に記載の多孔質吸収性構造。
17. 前記フォームが、不織布材料、織物材料、紙、フィルム、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１４に記載の多孔質吸収性構造。
18. 前記多孔質吸収性構造を前記フォームから取り外すステップをさらに含む、請求項１４に記載の多孔質吸収性構造。
19. 多孔質吸収性構造であって、
    吸収性粒子と、
    前記吸収性粒子を実質的にコーティングし、前記吸収性粒子を多孔質吸収ネットワーク内に連結している超吸収性ポリマー材料と、を含み、
    前記多孔質吸収性構造内の前記超吸収性ポリマー材料と前記吸収性粒子との重量比率が、１：１より大きく、１．５：１未満である多項質吸収性構造。
20. 前記超吸収性ポリマー材料が、約１０００ｐｐｍ未満の残留モノエチレン性不飽和モノマーを有する、請求項１９に記載の多孔質吸収性構造。
21. 前記超吸収性ポリマー材料と前記吸収性粒子との前記重量比率が、１．１：１である、請求項１９に記載の多項質吸収性構造。
22. 前記多孔質吸収性構造が少なくとも約１０％のピーク伸長を有する、請求項１９に記載の多孔質吸収性構造。
23. 前記多孔質吸収性構造が少なくとも約１５０ｇ／ｃｍのピークエネルギーを有する、請求項１９に記載の多孔質吸収性構造。
24. さらに不織布材料を含む請求項１９に記載の多孔質吸収性構造。
25. 前記不織布材料および多孔質吸収性構造が布巾を形成する、請求項２４に記載の多孔質吸収性構造。
26. 吸収性物品であって、
    人に固定されるように適合された外側カバーであって、前記外側カバーが内側を有する、外側カバーと、
    多孔質吸収性構造であって、
    吸収性粒子と、
    前記吸収性粒子を実質的にコーティングし、前記粒子を多孔質ネットワーク内に結合して前記外側カバーの前記内側上に位置付けられた吸収性コアを形成する超吸収性ポリマー材料であって、前記多孔質吸収性構造内の前記超吸収性ポリマー材料と前記吸収性粒子との重量比率が０．８：１より大きく１．４：１未満である超吸収性ポリマー材料を含む多孔質吸収性構造とを含む吸収性物品。
27. 前記超吸収性ポリマー材料が、約１０００ｐｐｍ未満の残留モノエチレン性不飽和モノマーを有する、請求項２６に記載の吸収性物品。
28. 前記多孔質吸収性構造が少なくとも約１０％のピーク伸長を有する、請求項２６に記載の吸収性物品。