包含具有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物的吸收性制品的制作方法
【專利說明】包含具有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物的吸 收性制品 發(fā)明領域
[0001] 本發(fā)明涉及吸收性制品，其具有頂片、底片和設置在頂片和底片之間的吸收芯，該 吸收芯包含吸收水、含水液體和血液的微粒超吸收性聚合物組合物，本發(fā)明還涉及制備微 粒超吸收性聚合物組合物的方法。特別地，本發(fā)明涉及具有高滲透性和改善的處理后的微 粒超吸收性聚合物組合物的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物。本發(fā)明還涉及改善包括 滲透性的微粒超吸收性聚合物組合物的性質的穩(wěn)定性。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 超吸收性聚合物通常指吸水可溶脹的水不溶性的聚合物或材料，其能夠在含有 〇. 9重量百分比的溶于水中的氯化鈉的水溶液中吸收其自身重量的至少約10倍，并且高達 其自身重量的約30倍或更多。超吸收性聚合物的例子可以包括交聯(lián)的部分中和的丙烯酸 酯聚合物，和由聚合形成超吸收性水凝膠，和根據(jù)超吸收性聚合物的常規(guī)定義在一定的壓 力下能夠保留含水液體的微粒超吸收性聚合物組合物的形成。
[0004] 所述超吸收性聚合物水凝膠能夠形成顆粒，通常被稱為微粒超吸收性聚合物，其 中所述微粒超吸收性聚合物可采用表面交聯(lián)進行表面處理，并且在表面交聯(lián)之后進行其它 表面處理和后處理以形成微粒超吸收性聚合物組合物?？s寫SAP可以用于代替超吸收性 聚合物，超吸收性聚合物組合物，微粒超吸收性聚合物組合物，或其變形。商用微粒超吸收 性聚合物組合物被廣泛應用于各種個人護理產(chǎn)品，例如嬰兒尿布，兒童訓練褲，成人失禁產(chǎn) 品，女性護理產(chǎn)品等。通常，這些微粒超吸收性聚合物組合物具有至少每克聚合物25克0. 9 重量百分比氯化鈉水溶液的離心保留容量（CRC)。微粒超吸收性聚合物組合物也被設計成 快速吸收身體流體，這需要高的凝膠床滲透率（GBP)。在制造和轉換過程中，商用微粒超吸 收性聚合物組合物經(jīng)過了明顯的處理，導致所述初始凝膠床滲透率缺乏穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定 性的缺乏或者包括凝膠床的滲透率在內的各種性能值的降低可能是吸收性制品過早滲漏 和皮膚潮濕的問題的一個原因。
[0005] 因此，存在對能夠承受吸收性產(chǎn)品的制造和轉換過程而不會導致性能顯著降低的 含有微粒超吸收性聚合物組合物的吸收芯和吸收性制品的需求或期望。
[0006] 發(fā)明概沐
[0007] 本發(fā)明涉及一種吸收性制品，其具有頂片、底片和設置于所述頂片和所述底片之 間的吸收芯。所述吸收芯包含具有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物，所述具有 改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物包含微粒超吸收性聚合物和基于所述微粒超 吸收性聚合物組合物重量的0.0 lwt%至約5wt%的中和的鋁鹽，所述中和的鋁鹽以具有 約5. 5至約8的pH值的中和的鋁鹽水溶液的形式施加到所述微粒超吸收性聚合物的表 面；其中所述微粒超吸收性聚合物組合物具有每克微粒超吸收性聚合物組合物約25克至 約40克的0. 9重量百分比的氯化鈉水溶液的離心保留容量和在所述微粒超吸收性聚合物 組合物進行處理測試之前的約20x10 8Cm2至約200x10 8Cm2的初始自由溶脹凝膠床滲透率 (FSGBP);以及約I. 30mm2/N至約4mm2/N的壓縮率。
[0008] 此外，本發(fā)明還涉及包含具有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物的吸收 芯，其包含：
[0009] a)約55wt%至約85wt%的含可聚合的不飽和酸基團的單體，其選自丙稀酸、甲基 丙烯酸、或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其混合物；
[0010] b)將a)中的含可聚合的不飽和酸基團的單體中和至約50mol%至約80mol%的約 14wt%至約45wt%的堿，其選自氫氧化鈉或氫氧化鉀；
[0011] c)基于a)的重量的約0. 00Iwt %至約5. Owt %的內交聯(lián)劑，其中所述組分a)、b) 和c)聚合成水凝膠，所述水凝膠經(jīng)微粒化形成具有表面的微粒超吸收性聚合物；
[0012] d)基于所述微粒超吸收性組合物重量的約0.0 Olwt%至約5. Owt%的施加至所述 微粒超吸收性聚合物的表面的表面交聯(lián)劑；
[0013] e)基于所述微粒超吸收性組合物重量的0.OOlwt%至約5.Owt%的中和的鋁鹽， 所述中和的鋁鹽以具有約5. 5至約8的pH值的中和的鋁鹽水溶液的形式被施加至所述微 粒超吸收性聚合物的表面；
[0014] 其中所述微粒超吸收性聚合物組合物具有每克微粒超吸收性聚合物組合物約25 克至約40克的0. 9重量百分比氯化鈉水溶液的離心保留容量和在所述微粒超吸收性聚合 物組合物進行處理測試之前的約20x10 8Cm2至約200x10 8Cm2的初始自由溶脹凝膠床滲透 率（FSGBP);并且在所述微粒超吸收性聚合物組合物進行處理測試之后，已處理的微粒超 吸收性聚合物組合物具有約0. 60至約0. 99的滲透穩(wěn)定性指數(shù)。
[0015] 基于上文注意到，本發(fā)明的特征和優(yōu)勢在于提供一種包含具有改善的穩(wěn)定性的微 粒超吸收性聚合物組合物的吸收性制品，和提高微粒超吸收性聚合物組合物的改善的穩(wěn)定 性的方法。本發(fā)明的眾多其它特征和優(yōu)勢將在以下的描述中體現(xiàn)。
[0016] 附圖簡沐
[0017]圖1代表性示出了處于拉伸和平鋪狀態(tài)的吸收性制品的部分切掉的俯視圖，其中 所述制品的接觸穿戴者皮膚的表面朝向觀察者；
[0018] 圖2為在所述自由溶脹凝膠床滲透率測試中使用的測試裝置的側視圖；
[0019] 圖3為在圖2中示出的在所述自由溶脹凝膠床滲透率測試裝置中使用的缸/杯組 件的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0020] 圖4為在圖2中示出的在所述自由溶脹凝膠床滲透率測試裝置中使用的柱塞的俯 視圖；和
[0021] 圖5為用于負載下的吸收性測試的測試裝置的側視圖。
[0022] 宙義
[0023] 在本說明書的上下文中，以下的每個術語或短語將包含以下的一種或多種含義。
[0024] 應當注意，當在本發(fā)明中使用時，術語"包括（comprises) "、"包括（comprising) " 和源自詞根術語"包括（comprise) "的其它派生詞的意圖是作為開放性術語，其指明存在任 何所述的特征、元件、整數(shù)、步驟或組件，并且不意欲排除存在或添加一個或多個其它特征、 元件、整數(shù)、步驟、部件或其群組。
[0025] 如本文所使用的，修飾本發(fā)明的組合物中的組分的數(shù)量或者在本發(fā)明的方法中使 用的術語"約"是指可例如通過在現(xiàn)實世界中用于制備濃縮物或使用溶液的典型測量或液 體處理過程，通過這些過程中不經(jīng)意的誤差，通過用于在制備組合物或者實施方法的組分 的制備、來源、或者純度方面的差異等發(fā)生的在數(shù)值數(shù)量中的變化。術語約還涵蓋由于由特 定初始混合物獲得的組合物的不同平衡條件導致的量的差異。不論是否被術語"約"修飾， 權利要求都包含所述數(shù)量的等同值。
[0026] 本文中使用的術語"離心保留容量（CRC) "是指所述微粒超吸收性聚合物在已飽和 且已經(jīng)在受控條件下經(jīng)過離心處理后在其中保留液體的能力，并且可以被表述為通過本文 描述的離心保留容量測試所測量的每克重量的樣品所保留的液體的克數(shù)（g/g)。
[0027] 本文中所使用的術語"壓縮率"是指響應于在本文公開的壓縮率測試中描述的壓 力變化，所述微粒超吸收性聚合物組合物的相對體積變化的測量值。
[0028] 本文所使用的術語"交聯(lián)的（crosslinked) "、"交聯(lián)（crosslink) "、"交聯(lián)劑 (crosslinker) "或"交聯(lián)（crosslinking) "是指有效地使通常的水溶性材料基本上不溶于 水但可溶脹的任何方式。這種交聯(lián)方式可包括，例如，物理纏繞、晶疇、共價鍵、離子配位和 締合、親水締合如氫鍵、疏水締合或范德華力。
[0029] 本文所使用的術語"內交聯(lián)劑"或"單體交聯(lián)劑"是指在單體溶液中使用交聯(lián)劑以 形成聚合物。
[0030] 本文所使用的術語"干微粒超吸收性聚合物組合物"是指具有少于約20%水分的 超吸收性聚合物組合物。
[0031] 術語"凝膠滲透率"是指作為整體的顆粒群體的性質，其與粒度分布、顆粒形狀、顆 粒間開孔的連通性、溶脹凝膠的剪切模量和表面改性有關。在實際情況下，所述超吸收性聚 合物組合物的凝膠滲透率是液體流過溶脹的顆粒群體快慢的量度。低凝膠滲透率表示液體 不能容易地流過所述超吸收性聚合物組合物，這通常被稱為凝膠堵塞，任何液體的強制流 動（如在尿布的使用過程中第二次施加尿液）必須采用另外的通道（如尿布滲漏）。
[0032] 當與術語"超吸收性聚合物"連用時，術語"顆粒（particle) "，"微粒 (particulate) "等是指離散單元的形式。所述單元可包括片、纖維、團聚體、顆粒、粉末、球 體、粉狀材料等，以及其組合。顆?？梢跃哂腥我馄谕男螤睿缌⒎襟w的、棒狀多面體 的、球形的或半球形的、圓形的或半圓形的、有角的、不規(guī)則的等等。
[0033] 術語"微粒超吸收性聚合物"和"微粒超吸收性聚合物組合物"指離散形式的超吸 收性聚合物和超吸收性聚合物組合物的形式。其中，所述"微粒超吸收性聚合物"和"微粒 超吸收性聚合物組合物"可具有小于1000ym，或者約150ym至約850ym的粒徑。
[0034] 當在本文中使用時，術語"滲透率"應指多孔結構，在本申請中為交聯(lián)的聚合物的 有效連通性的測量值，并且可以用微粒超吸收性聚合物組合物的空隙率和連通程度來限 定。
[0035] 當在本文使用時，術語"滲透穩(wěn)定性指數(shù)"應指所述微粒超吸收性聚合物在進行受 控條件下的處理測試之后維持原始滲透率的能力。它是指如本文公開的處理測試中的描 述，處理過的樣品的滲透率與原始樣品的滲透率之比。
[0036] 術語"聚合物"包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、無規(guī)則和交替共聚 物、三元共聚物等，及其共混物和改性物。此外，除非另有具體的限定，術語"聚合物"應包 括所述材料的所有可能的構型異構體。這些構型包括但不限于等規(guī)立構的，間規(guī)立構的和 無規(guī)立構的對稱性。
[0037] 本文所使用的術語"聚烯烴"通常包括但不限于如下材料：例如聚乙烯、聚丙烯、聚 異丁烯、聚苯乙烯、乙烯醋酸乙烯酯共聚物等，均聚物、共聚物、三元共聚物等和其共混物和 改性物。術語"聚烯烴"應包括其所有可能的結構，包括但不限于等規(guī)立構的，間規(guī)立構的 和隨機的對稱性。共聚物包括無規(guī)立構的和嵌段共聚物。
[0038] 本文所使用的術語"超吸收性聚合物"是指包括超吸收性聚合物和超吸收性聚合 物組合物的吸水可溶脹的水不溶性的有機或無機材料。在最有利的條件下，在包含〇. 9重 量百分比的氯化鈉的水溶液中，所述超吸收性聚合物和超吸收性聚合物組合物能夠吸收至 少約10倍其重量，或至少約15倍其重量，或至少約25倍其重量。
[0039] 本文所使用的術語"超吸收性聚合物組合物"是指包含根據(jù)本發(fā)明的表面添加劑 的超吸收性聚合物。
[0040] 本文所使用的術語"表面交聯(lián)"是指在所述超吸收性聚合物顆粒的表面附近的功 能交聯(lián)的水平，該水平通常高于所述超吸收性聚合物顆粒內部的功能交聯(lián)的水平。如本文 所使用的，"表面"描述了所述顆粒外面的邊界。
[0041] 本文所使用的術語"熱塑性"描述了這樣的材料，其在受熱時軟化并且其在冷卻至 室溫時基本上恢復到未軟化的狀態(tài)。
[0042] 除非本文另有說明，在本文中使用的并且涉及干微粒超吸收性聚合物組合物的成 分的術語" ％重量"或" ％ wt"應被理解為是基于干超吸收性聚合物組合物的重量。
[0043] 當在本文中使用時，術語"含水量"應指通過含水量測試測量的微粒超吸收性聚合 物組合物中所含有的水的量。
[0044] 在本說明書的剩余部分中，這些術語可以使用另外的語言定義。
[0045] 發(fā)明詳沐
[0046] 當為了說明目的描述一個和/或多個實施方案的典型方面時，本詳細說明和附圖 不應當被認為是對本發(fā)明的范圍的限制。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本 領域技術人員可以想到各種不同的修改、改進和替代物。借助于假設性示例性例子，本說 明書公開的范圍1至5應當被認為是支持權利要求的下述范圍中的任一個：1_5、1-4、1-3、 1 _2、2_5、2_4、2_3、3_5、3 _4 和 4_5〇
[0047] 根據(jù)本發(fā)明，一種吸收性制品具有頂片、底片和設置在該頂片和底片之間的吸收 芯，其中，所述吸收芯包含能夠采用本文所述方法獲得的具有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收 性聚合物組合物。這些具有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物已改善了所述微粒 超吸收性聚合物組合物的抗處理性能，并且相比于目前可商購的微粒超吸收性聚合物組合 物降低了功能損失。
[0048] 在另一實施方案中，本發(fā)明涉及一種用于吸收性制品的吸收芯，該吸收芯包含具 有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物，所述具有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性 聚合物組合物包含微粒超吸收性聚合物以及以pH值為約5. 5至約8的中和的鋁鹽水溶 液形式施加至所述微粒超吸收性聚合物表面的基于該微粒超吸收性聚合物組合物重量 的0.0 lwt%至約5wt%的中和的鋁鹽；其中，所述微粒超吸收性聚合物組合物具有每克微 粒超吸收性聚合物組合物約25克至約40克的0. 9重量百分比的氯化鈉水溶液的離心保 留容量和在已處理的微粒超吸收性聚合物組合物進行處理測試之前的約20x10 8Cm2至約 200x10 km2的初始自由溶脹凝膠床滲透率（FSGBP);以及約I. 30mm 2/N至約4mm2/N的壓縮 率。
[0049] 此外，本發(fā)明涉及一種用于吸收性制品的吸收芯，所述吸收芯包含具有改善的穩(wěn) 定性的微粒超吸收性聚合物組合物，所述具有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物 包含：
[0050] a)約55wt%至約85wt%的含可聚合的不飽和酸基團的單體，其選自丙稀酸、甲基 丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或其混合物；
[0051] b)將包含a)中的含可聚合的不飽和酸基團的單體中和至約50至約80mol%的約 14wt%至約45wt%的堿，所述堿選自氫氧化鈉或氫氧化鉀；
[0052]c)基于a)的重量的約0.OOlwt%至約5.Owt%的內交聯(lián)劑，其中，組分a)、b)和 c)被聚合成水凝膠，所述水凝膠被微?；癁榫哂斜砻娴奈⒘３招跃酆衔?；
[0053] d)被施加至所述微粒超吸收性聚合物的表面的、基于微粒超吸收性組合物重量的 約0?OOlwt%至約5.Owt%的表面交聯(lián)劑；
[0054] e)基于微粒超吸收性組合物重量的約0.OOlwt%至約5.Owt%的中和的鋁鹽，所 述中和的鋁鹽以pH值為約5. 5至約8的中和的鋁鹽水溶液形式被施加至所述微粒超吸收 性聚合物的表面；
[0055] 其中，所述微粒超吸收性聚合物組合物具有每克微粒超吸收性聚合物組合物約25 克至約40克的0. 9重量百分比的氯化鈉水溶液的離心保留容量和在已處理的微粒超吸收 性聚合物組合物進行處理測試之前的約20x10 8Cm2至約200x10 8Cm2的初始自由溶脹凝膠 床滲透率（FSGBP);并且在所述已處理的微粒超吸收性聚合物組合物進行所述處理測試之 后，所述已處理的微粒超吸收性聚合物組合物的滲透穩(wěn)定性指數(shù)為約0. 60至約0. 99。
[0056] 在另一實施方案中，所述吸收芯用于吸收性制品，其中，所述吸收芯包含通過包括 以下步驟的方法制備的具有改善的穩(wěn)定性的微粒超吸收性聚合物組合物：
[0057] a)提供微粒超吸收性聚合物；
[0058] b)制備pH值為約5. 5至約8的水溶液形式的中和的鋁鹽；以及
[0059] c)將所述中和的鋁鹽水溶液施加至所述微粒超吸收性聚合物的表面；以及
[0060] 其中，所述微粒超吸收性聚合物組合物具有約50%至約80%的中和度；并且所述 微粒超吸收性聚合物組合物具有每克微粒超吸收性聚合物組合物約25克至約40克的0. 9 重量百分比的氯化鈉水溶液的離心保留容量和在已處理的微粒超吸收性聚合物組合物進 行處理測試之前的約20x10 sCiii2至約200x10 km2的自由溶脹凝膠床滲透率（FSGBP);以及 約I. 30mm2/N至約4mm2/N的壓縮率。
[0061] 合適的超吸收性聚合物可選自合成的、天然的、可生物降解的