与阳离子氨基-表氯醇加合物表面交联的粘连吸湿性颗粒的多孔的吸湿性的宏观结构

本发明涉及一种多孔的吸湿性宏观结构，这种结构与水或身体排出物（如尿）一类的液体接触时会膨胀，同时吸入这些液体，故可利用制作有吸湿能力的物品，如尿布、成人失禁垫、卫生巾等。本发明特别涉及一种由粘连的吸湿性颗粒组成的多孔的宏观结构，所述吸湿性颗粒是用阳离子的，最好是聚合的，氨基-表氯醇加合物进行表面交联的。

颗粒状的吸湿性聚合成分可以吸收大量诸如水、身体排出物（如尿）一类的液体，并在中等压力下仍能保持这些吸入液。这样的聚合成分的吸湿特性使它特别适合于制造吸水物品，如尿布。例如：可参见1972年6月13日公开的美国专利3，669，103（Harper等）和1972年6月20日公开的美国专利3，770，731（Harmon），它们公开了吸湿性物品中的颗粒状的吸湿性聚合成分（能常称作“水凝胶”、“超级吸湿物”或“水胶质材料”）的这一用途。

然而，常规的颗粒状吸湿性聚合成分有其局限性，它的颗粒没有被固定，在加工和/或使用过程中这些颗粒容易移动。这种移动在制造过程中会导致材料损失，也使得这些颗粒不能被均匀地掺入到将要用到这些颗粒的结构中去。在使用过程中，如果这些颗粒状材料在膨胀时或膨胀后移动，还会出现更为严重的问题。由于颗粒间缺少固定的毛细管或液体传输通道，这种移动会使液体流经材料时的阻力增高。这种现象是习惯上所指的“凝胶阻塞”的一种形式。

克服这一与吸湿物品中吸湿性颗粒在使用过程中移动有关的性能上的局限性的一种方法是，将这种颗粒状的吸湿性聚合成分掺入到吸湿物品的各个分层中，即分层吸湿结构。由于颗粒被封装在吸湿品的层与层之间，颗粒在吸湿结构中的总的移动减少。然而，当与液体接触时，分层中的颗粒通常会彼此间相对自由地移动，导致原有的颗粒间毛细管通道的破坏。

尝试过的另一种解决办法是用大量液态多羟基化合物作为粘合剂，将这些颗粒状的吸湿性聚合成分固定住，使这些颗粒彼此不分开或固定在一个衬底上。作为例子，可参见1983年10月18日公开的美国专利刊4，410，571（Korpman）。尽管这种方法确实在一定程度上限制了颗粒在膨胀前和膨胀过程中的移动，但当液体过多时，这些颗粒最终还是会彼此分开，又导致原有的颗粒间毛细管通道的破坏。

为克服吸湿性颗粒移动这一问题尝试过的另一种方法是先将一种线性吸湿的聚合物溶液挤压成形，然后把它交联起来，产生一种超级吸湿薄膜。作为例子，可以参见1989年8月29日公开的美国专刊4，861，539（Allen等）（用乙二醇或丙三醇一类的多羟基公合物交联）以及1978年2月28日公开的美国专利4，076，673（Burkholder）（用聚氨-聚酰胺表氯醇加合物如kymene交联）。尽管这些超级吸湿薄膜可以吸引大量液体，但由于它们基本上没有孔隙，即缺少内部的毛细管通道，它们的液体传输性能受到了限制。的确，由于缺少内部的毛细管通道，这种超级吸湿薄膜特别容易凝胶阻塞。

一种比较新的克服吸湿性颗粒移动这一问题的方法是将这些颗粒制成聚集的宏观结构形式，最有代表性的如由粘连吸湿颗粒制成的薄膜。参见1992年4月7日公开的美国专利5，102，597（Roe等人）。先将这些吸湿颗粒与含有非离子交联剂，水及诸如异丙醇一类亲水有机溶剂的溶液混合，制备出这些聚集体宏观结构。这些非离子交联剂包括多元醇（如甘油）、聚氮丙啶化合物如（2.2-二羟基甲基丁醇-三[3-（1-氮丙啶）丙酸酯]），卤代环氧化合物（如表氯醇）、聚醛化合物（如戊二醛）、聚胺化合物（如乙烯胺）以及聚异氰酸酯化合物（如2，4-甲苯二异氰酸酯），最好选择甘油（丙三醇）]。参见Roe等人的说明书第11栏第22-54行。

用于制造这些聚集体宏观结构的颗粒状吸水聚合成分通常含有多羧基，并且一般是由聚丙烯酸酯一类的多羧基化合物衍生而来。用丙三醇作交联剂时，丙三醇的羟基通常与吸水颗粒中的聚合物的羧基发生酯化反应。由丙三醇形成的交联酯键不仅出现在吸湿颗粒表面，而且出现在吸湿颗粒的内部。其原因在于丙三醇是一非离子型的比较小的分子，可以渗透到吸湿颗粒的内部。由此引起的内部交联导致了该聚集体宏观结构之粘连颗粒的吸水性降低。

并且，丙三醇的羟基与这种吸湿颗粒中的聚合物之羧基之间的交联反应相当慢。经丙三醇处理的吸湿颗粒的确一般要在200℃下放置50分钟。由此产生的粘连吸湿颗粒薄片相当脆，难以处理，尤其是在制造最终所需要的吸湿结构时更难处理。因此，需要用诸如水与乙醇的混合物之类的增塑剂对这些脆性薄片进行处理，使它们变柔软些，从而在制造吸湿颗粒时易于处理。

据此，为了制造这种粘连吸湿颗粒的聚集体宏观结构，就需要用到具有以下特性的交联剂：（1）能与吸湿颗粒中的聚合物的羧基快速反应，并且反应主要发生在颗粒表面，以便尽可能减少对吸水性的影响;（2）改善聚集体宏观结构的吸水性和机械（拉伸）特性;（3）制备出这种聚集体宏观结构的柔软性薄片，这种薄片很容易被制成用于制造尿布、成人失禁垫、卫生巾等物的人吸水性结构;（4）可以不用异丙醇一类的有机溶剂。

本发明涉及一种含有颗粒间彼此粘连的聚集体的改进型多孔的吸湿性宏观结构。这些聚集体包括大量彼此间以表面相互粘结的前体吸湿颗粒，这些颗粒有一种带有阴离子官能团、本质上水不溶性的吸湿性凝胶状聚合材料。这些聚集体还包括一种阳离子的（最好是聚合的）氨基-表氯醇加合物，这些加合物在前体颗粒的表面与所述吸湿性聚合物材料起反应，并且其数量足以引起有效的表面交联。这些聚集体的相邻前体颗粒间还有许多孔，这些孔由一些彼此相互联通的通道彼此联接起来，形成一种可渗液的宏观结构，该宏观结构的外围干燥容积大于0.008mm³。

本发明还涉及一种先制备大量所述前体吸湿性颗粒，再用足够量的阳离子（最好是聚合的）氨基-表氯醇加合物对这些颗粒进行处理，从而制造这种多孔的吸湿性宏观结构的方法。其中处理过的前体颗粒又经物理性缔合形成聚集体，而加合物则与前体颗粒的吸湿性聚合材料发生反应以引起有效的表面交联。制成的多孔吸湿性宏观结构可以单独或与其它吸湿性材料联合用于用为包括尿布、成人失禁垫、卫生巾等在内的许多吸湿性物品的吸湿结构。

本发明的多孔吸湿性宏观结构及其制造方法较之原有的用非离子交联剂（特别是丙三醇）制造的多孔吸湿性宏观结构有许多显著的优点。本发明用阳离子（最好是聚合的）氨基-表氯醇作交联剂，减少或消除了颗粒内部的交联，从而加快了处理效率，增强了颗粒的明显能力。其原因在于，这些加合物（尤其是聚合树脂类）是一些较大的阳离子型分子，它们不能渗透到吸湿颗粒内部。另外，据信这些加合物的阳离子官能团（如azetedinium）既便在室温下（如18℃-25℃）也能快速地与含有吸湿颗粒的聚合材料的阴离子（如羧基）官能团发生反应。因此，只需要很低水平的交联剂，如只需要吸湿颗粒重量的1%的交联剂，而若用丙三醇作交联剂，一般需4%。

使用这些阳离子（最好是聚合的）氨基-表氯醇加合物比起用丙三醇作交联剂制造多孔吸湿性宏观结构还有别的明显优点。本发明的多孔吸湿性宏观结构具有更强的吸湿能力和更好的机械（拉伸）特性。与用丙三醇交联的吸湿性宏观结构不同，根据本发明实质上只需经过一个处理步骤，就能制成柔软的吸湿性宏观结构，而无需进一步用增塑剂（如加入水与丙三醇的混合物）进行处理。而且，根据本发明制造吸湿性宏观结构不需使用异丙醇一类的有机溶剂。

图1是根据本发明的一种多孔吸湿性宏观结构之一个截面的显微照片（放大34.9倍）。

图2是图1所示宏观结构的一个被放大的部分（放大75倍）。

图3是图2所示宏观结构的一个进一步被放大的部分（放大200倍）。

图4是图3所示宏观结构的一个再放大的部分（放大400倍）。

图5是根据本发明的一种一次性使用尿布实施例的透视图，尿布的顶片部分已被除去以便更清楚地显示位于其下方的尿布吸湿芯（根据本发明的一种吸湿层的实施例），其中的吸湿层含有根据本发明的一种多孔吸湿性宏观结构;

图6是将图5所示尿布吸湿芯沿图8中的6-6线截开所得的横截面图;

图7是根据本发明的一种一次性使用尿布实施例的透视图，其中尿布的顶片部分已被除去，以便更清楚地显示另一种可供选择的双层吸湿芯实施例;

图8是一种尿布结构的几个部件散开的示意图，其中一个部件是一个可用其它形式替换的双层吸湿芯，其吸湿结构呈多个窄带的形式;

图9是用于制造本发明的片状的湿性宏观结构的一种装置的简化透视图。

A.多孔吸收宏观结构

本发明的多孔吸湿性宏观结构是一种能够吸收大量诸如水和/或身体排出物（如尿或月经）等液体并在中等的压力下仍能保存这些液体的结构。由于这些前体颗粒的颗粒状本性，该宏观结构的相邻前体颗粒间有很多孔。这些孔由互相联通的通道彼此联接起来，使得该宏观结构可以渗液（即具有毛细传输通道）。

由于这些前体颗粒之间所形成的粘连，总的聚集体宏观结构在结构上更加完整，液体吸收和扩散速率加快，凝胶阻塞特性降低。业已发现，当与液体接触时，既便在一定范围的压力下，该宏观结构也能向各方向上均匀膨胀，将这些液体吸收在前体颗粒之间，再使它们渗入颗粒之中。这一宏观结构在各个方向上均匀膨胀使得前体颗粒和孔在膨胀时也能保持彼此间的几何与空间关系。这样，由于这些前体颗粒彼此不分离，整个宏观结构处于相对地“液态平衡”，从而减少了凝胶阻塞现象的发生，并且在膨胀时能保持和扩充毛细通道，使这一宏观结构能源源不断地吸入并传输它所负载的液体，甚至过量的液体。

在本发明中，“宏观结构”这个词指的是这样一种结构，当充分干燥时，它的外围体积（即外围干体积）是至少0.008mm³，较为可取的是至是10mm³，更为可取的是于少100mm³，最佳干体积至少是500mm³。本发明的宏观结构典型地具有外围干体积必须大于约500mm³。在本发明的一些较为可取的实施例中，这一宏观结构的干体积大约在1000mm³至100，000mm³范围内。

尽管本发明的宏观结构可以有多种形状和尺寸，但一般是将它们做成片形、膜形、圆柱形、方块形、球形、丝形、线形或其它形状。一般情况下该宏观结构的厚度或径向尺寸为0.2mm至10mm。在用于吸湿性产品时，该宏观结构最好是薄片形的。此处所用的“薄片”这个词意指厚度至少为0.2mm的宏观结构。这些薄片的厚度最好在0.5mm至10mm，一般为1mm至3mm。

如图1至4所示，本发明的多孔吸湿性宏观结构由颗粒间彼此粘连的聚集体构成。这些颗粒间粘连的聚集体通常由8个或更多曾经独立的前体颗粒组成。一般由100，000或更多个单独的本发明中的前体颗粒形成这种颗粒间粘连的聚集体，以获得较佳的外围干体积。这些单独的前体颗粒可以包括小颗粒体，粉未状体，球状体，絮状体，丝状体，聚集体或团聚体。

从图1和图2还可以特别看到，这些单独的前体颗粒可以有多种形状，如立方形，杆形，多面体形，球形，圆形，多角形，不规则形，任意尺寸的不规则形（如碾、磨过程产生的粉末状产品）或者具有很大的最大尺寸/最小尺寸比的形状如线状、片状或丝状。

如在图3和图4特别显示出的那样，由本发明的宏观结构构成的颗粒间相互粘连的了聚集体实质上是通过把相邻颗粒联结或粘结起来形成的。其粘结剂主要是存在于这些颗粒表面的聚合物材料。在按照后面将要叙述的方法对这些前体颗粒进行处理及物理性缔合后，存在于这些颗粒表面的聚合物材料有了足够的可塑性和粘结力（即是粘性的），通常作为颗粒间独立的联接部分将相邻颗粒粘结在一起。随后氨基-表氯醇加合物与这些颗粒的聚合物材料之间的交联反应将这一粘结结构固定，从而将聚集体中的颗粒紧密地粘结在一起。

B.吸收性前体颗粒

本发明的宏观结构是由可以吸收大量液体的聚合物材料形成的。（这些聚合物材料通常被称作“水凝胶”，“水胶质”或“超级吸收物”材料）该宏观结构最好由基本上不溶于水的吸湿性水凝胶状的聚合物材料构成。这种独特的聚合物材料将在本文有关前体颗粒形成的段落中讨论。

尽管这些前体颗粒的对尺寸可以在很大范围内选择，最好还是采用专门的尺寸分布及大小。为了达到本发明的目的，对于那些不具有象纤维那样很大的最大尺寸/最小尺寸比的前体颗粒（例如小颗粒体、絮状体或粉状体），颗粒尺寸被定义为用尺寸筛析法所测定的前体颗粒的尺寸。例如，用常有600μm孔的标准^＃30筛来筛选，认为保留在筛上的前体颗粒的尺寸大于600μm;同样，通过了有600μm孔的标准^＃30目筛又保留在有500μm孔的35目筛的前体颗粒的尺寸介于500μm与600μm之间，而通过了有500μm孔的35目筛的前体颗粒的尺寸小于500μm。在本发明的较佳实施例中，前体颗粒的尺寸范围一般在1μm至2000μm之间，较理想的尺寸介于20μm至1000μm之间。

为一进一步达到本发明的目的，前体颗粒的总平均尺寸对于确定总的宏观结构的性能和特点是至关重要的。将从前体颗粒中选定的样品的总平均尺寸定义为总体样品的平均颗粒尺寸。确定样品的总平均颗粒尺寸的方法将在后面的“测试方法”部分描述。前体颗粒的总平均颗粒尺寸的尺寸范围一般将在约20μm至约1500μm之间，较理想的范围是约50μm至约1000μm。在本发明的较佳实施例中，前体颗粒的总平均尺寸小于约1000μm，约600μm以下更加理想，约500μm以下最为合适。在本发明的一些特别理想的实施例中，前体颗粒的总平均尺寸相当小（即前体颗粒很细微）。在这些实施例中，前体颗粒的总平均尺寸小于约300μm，更好的小于180μm。在一个示范性的实施例中，至少95%（重量百分比）的前体颗粒的颗粒尺寸介于约150μm至300μm之间。在一个可替换实施例中，至少95%（重量百分比）的前体颗粒的颗粒尺寸介于约90μm至180μm之间。颗粒尺寸的分布范围最好窄一些，因为这种情况下的压缩后空隙比例要高于具有同样的总平均颗粒尺寸但尺寸分布范围较宽的情况，因而可以得到孔隙率更高的宏观结构。

通常把象丝状体那样具有较大的最大尺寸/最小尺寸比的材料的最大尺寸定义为该材料的颗粒尺寸。例如，如果将吸湿性聚合纤维（即超级吸湿纤维）用于本发明的宏观结构，那么就用该纤维的长度来定义这种“颗粒尺寸”（也可以确定纤维的纤度和/或直径）。在本发明的示范性实施例当中，纤维的长度大于约5mm，较理想的长度介于约10mm至约100mm之间，更理想的介于约10mm至约50mm之间。

前体颗粒由带有阴离子官能团（如磺酸基，更典型的如羧基），基本上不溶于水的吸收性的凝胶状聚合物材料组成。此处所指的适合于用作前颗粒的聚合物材料的实例包括那些聚合的含不饱和酸的单体制备出来的材料。例如：这些单体包括含有至少一个碳碳烯属双键的烯属不饱和酸及酐。更具体地说，这些单体可以从烯属不饱和羧酸及酸酐，烯属不饱和磺酸，以及它们的混合物中选取。

在制备此处所说的前体颗粒时，一般还可以用少量某些非酸单体。这些非酸单体可以包括含酸单体以及一点都不含羧基或磺酸基的单体的可在水中溶解或分散的酯。例如：可以选择的非酸单体包括含有以下类型的官能团的单体，这些官能团包括羧酸或磺酸酯、羟基、酰氨基、氨基、氰基及季铵盐基。这些非酸单体是众所周知的材料，并且在如下文献中详尽地描述过，这些文献包括：1978年2月28日公开的美国专利4，076，663（Masuda等），1977年12月13日公开的美国专利4，062，817（Westerman），这两篇文献都被引用作为参考文献。

烯属不饱和羧酸及羧酸酐单体包括以下列化合物为代表的丙烯酸类，这些化合物包括：丙烯酸本身、异丁烯酸、乙基丙烯酸、α-氯丙烯酸、α-腈基丙烯酸、β-异丁烯酸（巴豆酸）、α-苯基丙烯酸、β-丙烯酰氧基丙酸、山梨酸、α-氯山梨酸、当归酸、肉桂酸、P-氯肉桂酸、β-sterylacrylic        acid，衣康酸、柠康酸、中康酸、戊烯二酸、乌头酸、马来酸、富马酸、三羧基乙烯和富马酸酐。

烯属不饱和磺酸单体包括脂族或芳香族乙烯基磺酸，如乙烯基磺酸、烯丙基磺酸、乙烯基甲苯磺酸和苯乙烯磺酸;丙烯磺酸和异丁烯磺酸;如磺乙基丙烯酸酯，磺乙基异丁烯酸酯，磺丙基丙烯酸酯，磺丙基异丁烯酸酯，2-羟基-3-异丁烯酰氧丙基磺酸和2-丙烯酰胺-2-异丁烷磺酸。

用于本发明的较佳的聚合物材料含有羧基。这些聚合物包括：水解的淀粉一丙烯腈接枝共聚物，部分中和的淀粉一丙烯腈接枝共聚物;淀粉一丙烯酸接枝共聚物;部分中和的淀粉一丙烯酸接枝共聚物;皂化的乙烯基乙酸酯一丙烯酸酯共聚物;水解的丙烯腈或丙烯酰胺共聚物，任何上述共聚物的轻微网状交联的聚合物;部分中和的聚丙烯酸，以及部分中和的聚丙烯酸的轻微网状交联的聚合物。这些聚合物可以单独合使用，也可以以两种或多种不同聚合物的混合物形式使用。美国专利3，661，875，美国专利4，076，663，美国专利4，093，776，美国专利，4，666，983及美国专利4，734，478都公开了这些聚合物的实例。

用于制造这些前体颗粒的聚合物材料最好是部分中和的聚丙烯酸及其淀粉衍生物的轻微网状交联聚合物。前体颗粒中所含的中和的轻微网状交联的聚丙烯酸（例如聚丙烯酸钠/丙烯酸）的量最好在约50%到约95%之间。约75%左右更理想。

如上所述，前体颗粒最好是由轻微网状交联的聚合物制成。网状交联的作用是用于制造基本上不溶于水的前体颗粒的聚合物材料并在一定程度上决定前体颗粒及最终得到的宏观结构的吸收能力以及它们所含的可以萃取的聚合物成分的特征。本文上面已经提到过的美国专利4，076，663详尽地描述了网状交联聚合物的过程以及典型的网状交联剂。

单个的前体颗粒可以以任何一种简便的方式制成。1988年4月19日公开的美国专利Re32，649（Brandt等），1987年5月19日公开的美国专利4，666，983（Tsubakimoto等），以及1986年11月25日公开的美国专利4，625，001（Tsubakimoto等）描述了制造这些单体的前体颗粒的几种典型的较为可取的方法。这些文献都被引用作为参考文献。

形成这些前体颗粒的较好的方法是那些与水溶液或其它溶液的聚合反应方法有关的方法。正如上面提到过的美国专利Re32，649所描述的，水溶液聚合反应涉及到应用一种水质反应混合物，这种混合物在完成聚合反应以形成前体颗粒的过程中起作用。这种水质反应混合物还要经过充分的聚合调节以便可以从中产生一种基本上不溶于水的轻微网状交联的聚合物材料。然后将所形成的大块的聚合物材料粉碎成众多单独的前体颗粒。

更确切地说，制造单个的前体颗粒的水溶液聚合反应方法包括制备一种水质反应混合物，在这种混合物中可以进行聚合反应以形成所需的前体颗粒。这种反应混合物的成分之一是含有酸基的单体材料，它将形成将要制成的前体颗粒的“骨架”。这种反应混合物一般将包括100份（按重量计）单体材料。这一水质反应混合物的另一成分是一种网状交联剂。上面提到过的美国专利Re.32，649，美国专利4，666，983以及美国专利4，625，001比较详细地描述了用于形成前体颗粒的网状交联剂。网状交联剂在水质反应混合物中的一般含量为该水质混合物中单体的总摩尔数的0.001%至约5%（100份重量的单体材料含有约0.01份重量至约20分重量）。这一水质反应混合物的一种任选成分含有一种自由基引发剂，它包括一些过氧化合物，如过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化辛酰、过氧化苯甲酰、过氧化氢、氢过氧化枯烯、过二邻苯二甲酸叔丁酯、过苯甲酸、叔丁酯、过乙酸钠、过碳酸钠以及类似物。这种水质反应混合物的其它任选成分含有各种非酸性的共聚用单体材料，包括含有必不可少的不饱和酸官能团的酯单体或其它毫无羧酸或磺酸官能团的共聚用单体。

这一水质反应混合物要承受如下那样的聚合工艺条件，这种工艺条件足以在该混合物中产生基本上不溶于水的吸收性水凝胶状轻微网状交联的聚合物材料。上面提到的三个专利也比较详细地描述了这一聚合工艺条件。这种聚合工艺条件一般要包括加热（热激活技术）至一个聚合温度，即约0℃至约100℃，较佳的为约5℃至约40℃。维持水质反应混合物的聚合条件还可以包括别的步骤，如对这一反应混合物或其中的某一部分进行任意一种惯用形式的聚合激活照射、放射性的、电子的、紫外线的或电磁的照射或辐射都是可以选择的常规聚合技术。

在水质反应混合物中形成的聚合材料的酸性官能团最好也加以中和。可以用任何一种传统的方法进行中和反应，使得用于形成聚合材料的全部单体中的约25%摩尔以上，更理想的是约50%摩尔以上是用于形成盐的阳离子中和的含有酸性基团的单体。正如上面提到的美国专利Re.32，649所述，这些可形成盐的阳离子包括碱金属、铵、取代胺和胺等。

尽管用水溶液聚合方法制造前体颗粒是一种较好的方法，也可以用多相聚合处理技术完成这一聚合过程，如逆向乳剂聚合法或逆向悬浮聚合法。在逆向乳剂聚合法和逆向悬浮聚合法中，上面描述过的水质反应混合物以微小液滴的形式悬浮在一种与水不溶混的惰性有机溶剂（如环己烷）的介质中。最后形成的前体颗粒一般是球形的。1982年7月20日公开的美国专利4，340，706（Obaysashi等），1985年3月19日公开的美国专利4，506，052（Flesher等）以及1988年4月5日公开的美国专利4，735，987（Morita等）详尽地描述了逆向悬浮聚合法，这几篇专利已被引用作为参考文献。

在本发明的较佳实例中，用于形成粘连颗粒聚集体的前体颗粒基本上是干的。此处用的“基本上是干的”这个词组指的是前体颗粒中含有一定量的液体，一般是水或其它溶液，其含量小于前体颗粒重量的50%，较好的是小于前体颗粒重量的20%，最理想的是小于前体颗粒重量的约10%。总的说来，前体颗粒中的含液量约为前体颗粒重量的约0.01%至约5%。可以用任何一种常规方法（如加热）对单个的前体颗粒进行干燥。还有一种方法是，在用水质反应混合物形成前体颗粒后，可以通过共沸蒸馏将水从该反应混合物中去除。还可以用甲醇一类的脱水溶剂对含有聚合物的水质反应混合物进行处理。还可以将这些干燥过程联合运用。然后可以将经过脱水的整块聚合物材料进行粉碎以形成基本上不溶于水的吸湿性水凝胶状聚合材料的基本上干燥的前体颗粒。

本发明优选的前体颗粒是些显示出很强的吸湿能力的前体颗粒，以至于由这样的前体颗粒形成的最终的宏观结构也会有很强的吸湿能力。吸湿能力指的是给特定的聚合物材料吸收与它接触的液体的能力。吸湿能力随着所吸收的液体以及该液体与聚合材料接触的方式不同可以有很大变化。为了达到本发明目的，在后面的“测试方法”部分规定的方法中，用任一给定的聚合材料所吸收的合成尿（后面将解释）的量（以每克聚合物材料中合成尿的克数来表示）来定义该材料的“吸收能力”。本发明优选的前体颗粒的“吸收能力”至少为20克合成尿/克聚合物材料，更理想的是每克聚合物材料25克合成尿。一般说来，本发明中前体颗粒的聚合物材料之“吸收能力”介于每克聚合物材料20克至70克合成尿之间。由吸收能力较强的前体颗粒制造出来的宏观结构在吸湿产品、吸湿层、吸湿物中特别有用，因为从定义上讲，由这些前体颗粒形成的最终的宏观结构可以较理想地保持大量由人体排出的液体，如尿。

尽管最好所有的前体颗粒都由具有同样属性的同种聚合物形成，但不一定非得这样。例如，某些前体颗粒可以含有一种淀粉一丙烯酸接枝共聚物而另一些前体颗粒可以含有部分中和的聚丙烯酸的轻微网状交联聚合物。进一步说来，前体颗粒可以有不同的尺寸，形状，吸收能力或者任何其它属性或特点。在本发明的一个较佳实施例中，前体颗粒主要含有部分中和的聚丙烯酸的轻微网状交联聚合物，各个前体颗粒具有相似的属性。

C.阳离子氨基-表氯醇加合物

由本发明的多孔宏观结构构成的颗粒间粘连聚集体的一个关键成份是表氯醇与某种类型的单胺或聚合胺的加合物。这些氨基-表氯醇加合物与吸湿性颗粒的聚合材料，尤其是这些聚合物材料的阴离子（如羧基）官能团起反应，形成一种共价酯键。换句话说，该氨基-表氯醇加合物的作用是将这些吸湿性前体颗粒中的聚合材料进行交联。（含有经氨基-表氯醇加合物有效交联过的聚合物材料的那部分前体颗粒在存在水质体液的情况下，所产生的膨胀比没有交联的那部分颗粒要小。）

据信，这些反应的氨基-表氯醇加合物主要是在吸湿性前体颗粒的表面提供交联。其原因在于这些加合物，尤其是这些加合物的聚合树脂变形体是一些较大阴离子型分子。因此，它们不能渗透到吸湿颗粒内部，因而也就只能在聚合物材料的表面与之发生反应。还据信，既便在室温（即18°至25°）下，这些加合物的，尤其是它们的聚合树脂变形体的阳离子官能团（如azetedinium基）也能与吸湿性颗粒的聚合物材料的阴离子（如羧基）官能团快速反应。其结果是，只需要很少量（比如象前体颗粒重量的1%那样少）的这些氨基-表氯醇加合物来提供吸湿性前体颗粒中聚合物材料的有效表面交联。

本文中使用的“阳离子氨基-表氯醇加合物”指的是表氯醇与一种单胺或聚合胺反应的产物，因而所得到的反应物含有至少两个阳离子官能团。这些加合物可以是单体化合物的形式（如表氯醇与乙二胺的反应物），也可以是聚合物形式（如表氯醇与聚酰胺-多胺或聚乙二胺的反应产物）。这些阳离子氨基-表氯醇的聚合的变形体一般被称作“树酯”。

可以与表氯醇发生反应以形成本发明中可以使用的加合物的一类氨基化合物包括结构中含有伯氨基或仲氨基的单胺，二胺、三胺或及高级胺。有代表性的这类有用的二胺包括双-2-氨基乙基醚，N，N-二甲基乙二胺，哌嗪，以及乙二胺。有代表性的这类有用三胺包括N-氨基乙基哌嗪，二亚烷基三胺如二亚乙基三胺和二亚丙基三胺。

这些胺材料与表氯醇起反应，形成在本发明中用作交联剂的阳离子氨基-表氯醇加合物。1982年1月12日公开的美国专利4，310，593（Gross），以及文献Ross        et        al，J.Organic        Chemistry，Vol.29，pp.824-826（1964）”对这些加合物的制备方法以及这些加合物本身都作了比较完整的描述。这两篇文献都被引用作为参考文献。

除了单胺外，象聚乙烯亚胺一类的聚合胺也能当作氨基化合物使用，可以与表氯醇发生反应以形成本发明中可以使用的较好的阳离子聚合加合物树脂的一种特别需要的氨基化合物，包括某种由聚亚烷基多胺和饱和的C₃-C₁₀二元羧酸衍生出来的聚酰胺-多胺。这类表氯醇/聚酰胺-多胺加合物是水溶性的热固性阳离子聚合物，它在本领域中作为纸产品用的湿强树脂而被公知。

在制备于形成这种较高档阳离子聚合树脂的聚酰胺-多胺过程中，双羧酸首先与聚亚烷基多胺发生反应，这一反应最好在水溶剂中进行，并需要一定的反应条件，以便可以产生出一种含有重复基团-NH（CnH2nHN）x-CORCO-水溶性长链聚酰胺。所述基团中的n与x各为2或更大，R是双羧酸的C₁至C₈亚烷基。

包括聚亚乙基多胺，聚亚丙基多胺，聚亚丁基多胺等在内的多种聚亚烷基多胺都可被用于制备聚酰胺-多胺，其中聚亚乙基多胺这一类比较经济实惠。更准确地说，本发明优选的用于制造阳离子聚合树脂的聚亚烷基多胺是含有两个伯氨基团和至少一个仲氨基团的多胺，其中的氮原子被-C_nH_2n-基团联接在一起，此处的n是一个大于1的小整数，并且分子中这样的基团个数为2个至8个，较优选的是2至4个。氮原子可以与基团-C_nH_2n-中的相邻碳原子相连，也可以与分隔较远的碳原子相连，但不与同一个碳原子相连。也考虑过使用象二亚乙基三胺，三亚乙四胺，四亚乙基五胺，二亚丙基三胺及其类似物，以其较为纯净的状态得到这些多胺。在上述所有的多胺中，最佳选择是含有2至4个亚乙基，两个伯氨基，一至三个仲氨基的聚亚乙基多胺。

本发明中也考虑过使用含有至少三个氨基且其中至少一个是叔氨基的多胺前体材料。这一类中比较合适的多胺包括甲基双（3-氨基丙基）胺，甲基双（2-氨基乙基）胺，N-（2-氨基乙基）哌嗪，4，7-二甲基三亚乙基四胺等。

可与上述多胺起反应生在用于本发明的最佳阳离子聚合树脂聚酰胺-多胺前体的二羧酸包括饱和的脂族C₃-C₁₀二羧酸。

更优选的是那些含有3至8个碳原子的双羧酸，如丙二酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸等，以及二甘醇酸。在这些当中，二甘醇酸和饱和脂肪二羧酸的分子中含有4至6个碳原子，换句话说，琥珀酸、戊二酸和己二酸是最优选的。可以将两种或多种这类二羧酸混合使用，也可以将一种或多种这类二羧酸与壬二酸、癸二酸一类饱和的更高级的脂族二羧酸混合使用，只要产生出的长链聚酰胺-多胺是水溶性的或至少是在水中可扩散的就行。

由上述多胺和二羧酸制备出来的聚酰胺-多胺材料与表氯醇发生反应，形成阳离子聚合的氨基-表氯醇树脂，该树脂被本发明优选为交联剂。1960年2月23日公开的美国专利2，926，116（Keim），1960年2月23日公开的美国专利2，926，154（Keim）以及1967年7月25日公开的美国专利3，332，901（Krim）详尽地描述了这些材料的制备过程，这几篇专利都已被引用作为参考文献。

在本发明中优选为交联剂的阳离子聚酰胺-多胺-表氯醇树脂已由Hercules公司以商品名Kymene进行商品销售。特别有用有的有Kymene557H，Kymene557LX以及Kymene557Plus它们是聚酰胺-多胺的表氯醇加合物，所述聚酰胺-多胺是二亚乙基三胺与己二酸的反应产物。它们通常以阳离子树脂材料的水溶液形式被销售，溶液中含约10%至约33%（按重量）这种有效树脂。

D.颗粒内粘连聚集体和宏观结构的制备

在制备含有本发明的多孔吸湿性宏观结构的颗粒间粘连聚集体过程中，用足量的阳离子氨基-表氯醇加合物与颗粒表面的聚合材料起反应，这样处理吸湿性前体颗粒可以引起有效的交联，即颗粒的交联表面在遇到水质体液时所产生的膨胀比未交联部分要小。要使加合物“足量”，取决于几个因素，包括所处理的特定的前体颗粒，所用的特定的氨基-表氯醇加合物，形成颗粒间粘连的聚集体所需的特定的效果，以及其它类似因素。当使用单体的氨基-表氯醇加合物时如哌嗪-表氯醇加合物的用量为：每100份（按重量）吸湿性前体颗粒用约0.1至约3份（按重量），较好地为约0.5至约1.5份（按重量），最好为约0.8至约1.2份（按重量）单体。当使用的是较为可取的聚合的氨基-表氯醇树脂（例如Kymene557H，557LX或Plus）时，树脂的用量为每100份（按重量）吸湿性前体颗粒用约0.1至约5份（按重量）较好的为0.5至约2.5份（按重量），最好为1至2份（按重量）树脂。

除了吸湿性前体颗粒和阳离子氨基-表氯醇加合物外，还可以使用其它的成分或试剂来辅助制备这种颗粒间粘连的聚集体。例如，一般将水与加合物共同使用，以形成它们的水处理溶液。水促进加合物在前体颗粒表面均匀扩散并导致加合物渗入这些颗粒的表面区域。水还加强了所处理的前体颗粒之间的物理缔合，使得出的颗粒间粘连的交联聚集体具有更强的整体性。在本发明中，水的用量为，每100份（重量）前体颗粒于少约25份（重量）（即，0至约25份），较好地为约3至约15份（重量），最好为约5至约10份（重量）的水。实际用水量可根据所用的加合物类型，用于形成前体颗粒的聚合材料类型，这些前体颗粒的颗粒尺寸，加入的其它任意成分（如丙三醇）以及其它类似因素而变化。

尽管不是绝对必须，但通常还是可以用一些有机溶剂来促进氨基-表氯醇加合物均匀地扩散到前体颗粒的表面。这些有机溶剂一般是亲水的，并可包括甲醇和乙醇一类的低醇;N，N-二甲基甲酰胺和N，N-、二乙基甲酰胺一类的酰胺;以及二甲基亚砜一类的亚砜。如果选用一种亲水溶剂，每100份（重量）前体颗粒要用少于20份这种亲水溶剂（即0至约20份〈重量〉），较好在为用约5至约15份（重量），更理想的是用约8至约12份（重量）这种亲水溶剂，这种亲水溶剂的实际用量可根据所使用的加合物，用于形成前体颗粒的聚合材料，这些前体颗粒的颗粒体积等因素来改变。

如前面所述，在制备本发明的粘连颗粒聚集体时，并不是非得用亲水性有机溶剂。实际上，最好避免使用这类有机溶剂。因为一般先要将这些溶剂从聚集体中除去，才能使聚集体适合于按其设计使用。去除有机溶剂常常需要增加大量精力和工序，增加额外的开支。某些亲水性溶剂，如异丙醇或t-丁醇，可能导致氨基-表氯醇加合物从溶剂中沉淀出来，因而不合乎需要。实际上，一般用于制备本发明的粘连颗粒聚集体的溶剂仅仅是甲醇和乙醇一类的低醇，去除它们不需增加大量精力和工序，它们也不会使得氨基-表氯醇加合物从水溶液中沉淀出来。

其它任选成分也可与阳离子氨基-表氯醇加合物，尤其是它的水处理溶液一起使用。处理液最好含有包括增塑剂的阳离子氨基-表氯醇加合物，尤其是如后面所述的，将处理过的前体颗粒放在室温下保存时，如果不加增塑剂，处理过的前体颗粒在形成颗粒间粘连的聚集体时，可能会比较脆，因而更难加工，尤其在制造最终所需的吸湿性结构时更是如此。在处理液中加入增塑剂可以确保所产生的颗粒间粘连聚集体（当在室温下固化）形成具有一定韧性的多孔吸湿性宏观结构，特别是形成由颗粒间粘连的聚集体制成的韧性的多孔吸湿薄片。这种韧性的薄片在制成最终所需的吸湿结构时比较容易加工。

合适的增塑剂包括水，它可单独或与下列其它成分联合使用，这些成分是：丙三醇、丙二醇（即1.2-丙二醇）、1.3-丙二醇、乙二醇、山梨醇、蔗糖、聚合溶液如聚乙烯醇、聚乙烯醇的酯前体或聚乙二醇，或它们的混合物。据信，增塑剂中的这些其它成分（如丙三醇）起湿润剂、辅增塑剂或两者兼而有之的作用，而水则是主要增塑剂，用于本发明的较理想的增塑剂是一种丙三醇与水的混合物，尤其是将其作为阳离子氨基-表氯醇加合物水处理溶液的一个部分时，更为理想，其中丙三醇与水的重量比介于约0.5∶1至约2∶1之间，最好是在约0.8∶1至约1.7∶1之间。

增塑剂的实际用量可根据所选用的特定增塑剂，用于形成前体颗粒的聚合材料类型以及所要求达到的由增塑剂产生的特定韧性效果而改变。一般说来，每100份（重量）前体颗粒所用增塑剂的量为约5至约100份（重量），优选的为约5至约60份（重量），更优选的为约10至约30份（重量），最优选的为约15至约20份（重量）。

在本发明的方法中，可以采用各种技术用阳离子氨基表氯醇（通常是它的水溶液）对吸湿性前体颗粒进行处理。所说的各种技术包括任何一种将溶液施加于材料的方法，如涂敷、撒布、浇注、滴注、喷涂、喷洒、冷凝或浸泡，可通过这些方法;用阳离子氨基-表氯醇加合物或其溶液来处理吸湿性前体颗粒。此处用“施加”这个词，意思是至少有某些将要粘连在一起的前体颗粒的至少一部分表面区域上具有有效剂量的加合物，以引起表面交联。换句话说，阳离子加合物可以被施加到某些前体颗粒，所有前体颗粒，某些或所有前体颗粒的一部分表面，或者某些或部分前体颗粒的整个表面上。较理想的情况是，将加合物涂敷到大多数（最好是所有的）吸湿性前体颗粒的整个表面上，以增加这些前体颗粒的颗粒间粘连效果、强度和密度，以及所需要的这些前体颗粒表面的聚合材料的表面交联。

在本发明的这个方法的一个实施例中，在将处理液施加到前体颗粒上以后，用任何一种混合或分层技术，将处理过的前体颗粒混合在一起或分层装在一起，以确保能用处理液充分涂敷前体颗粒。由于用处理液充分涂敷了前体颗粒，前体颗粒间的粘结效果、强度和密度增加，由阳离子加合物与形成前体颗粒的聚合物材料反应引起的表面交联也增加。可以用各种技术和装置完成混合，这些装置包括本领域中公知的各种混合机或捏合机。

在施加处理液之前、之中或之后，将前体颗粒物理地缔合在一起以形成一种聚集体宏观结构。此处用“物理地缔合”，意思是将这些前体颗粒汇集在一起，使它们以任何一种方式或空间关系保持彼此相连，互为对方的一个组成部分，以形成一个单独的整体（一种聚集体宏结构）。

最好将一种缔合剂施加到前体颗粒上使它们物理地缔合在一起，并使这些前体颗粒至少在有缔合剂的颗粒表面上物理地相接触。当将这些前体颗粒汇集在一起时，好的缔合剂可以使这些前体颗粒的聚合材料通过流体表面张力作用和/或由向外膨胀引起的聚合链缠结而粘结在一起。在本发明中有用的缔合剂包括亲水性有机溶剂，典型的如甲醇或乙醇一类分子重量轻的醇、水、亲水性有机溶剂与水的某种混合物，前述的阳离子氨基-表氯醇加合物，或者它们的混合物。较理想的缔合剂有水、甲醇、乙醇，阳离子聚合氨基-表氯醇树酯如Kymene557H或557LX或Plus，或者它们的混合物。典型的缔合剂由含有阳离子氨基-表氯醇加合物的混合物组成。因此，施加加合物这一步骤与与施加缔合剂这一步骤同时进行。

可以采用任何一种用于将溶液施加到材料上的技术或装置将缔合剂施加到前体颗粒上，包括将缔合剂涂敷、撒布、浇注、滴注、喷涂、喷洒、冷凝或浸泡到前体颗粒上。缔合剂被施加到至少某些将要粘连在一起的前体颗粒的至少一部分表面上。较理想的情况是，将缔合剂涂敷到大多数（最好是所有的）前体颗粒的整个表面上，通常采用任何一种混合/喷雾技术及其装置将缔合剂与前体颗粒混合，或喷洒到前体颗粒上，以确保用缔合剂充分涂敷这些前体颗粒。

在将缔合剂施加到前体颗粒上后，前体颗粒可以以多种不同方式物理地缔合在一起。例如，可单纯用缔合剂将颗粒保持在一起。也可通过引力的作用，例如通过将前体颗粒分层，保证前体颗粒间的接触。还可以将前体颗粒放在一个具有固定容积的容器中，以保证前体颗粒间的接触。

还可以通过物理性地约束前体颗粒的方法将前体颗粒物理性地缔合在一起，使它们彼此接触。例如，可将前体颗粒紧紧地塞入一个具有固定容积的容器中，使它们彼此之间物理性地接触。相间地，或与以上步骤结合起来，重力（例如叠置成层）可以用来物理性地使前体颗粒缔合。还可以通过静电吸引或通过引入一种粘结剂（如水溶性粘结剂一类的粘结材料）使前体颗粒粘在一起，将它们物理性地缔合焉，还可以将前体颗粒附着在一个第三层（一个衬底）上，使它们通过该衬底彼此相连。

在形成本发明的宏观结构的一个可供选择的方法中，前体颗粒的聚集体被加工成各种几何、空间形状和密度，以便能形成具有确定的形状、尺寸和/或密度的聚集体。可以用本领域中公知的任何一种常规的成型技术将聚集体加工成型，将聚集体加工成型的较好的方法包括铸塑法、模塑法或者模压法。铸塑和模塑技术一般包括将前体颗粒置入一个准备好的模腔中，然后向聚集体施加压力（压缩），使聚集体的形状与模腔的形状一致。可在本发明中使用的特定的模塑技术包括压模、注模、挤压或层压等。例如，可以将众多前体颗粒装入一个具有一固定容积模腔的容器中，再向该聚集体加压，使其具有与模腔一致的形状，因而最后形成的宏观结构也具有同样的形状。成型技术涉及对聚集体进行各种加工，以改善其形状，和/或尺寸，和/或密度。可用于本发明的特定的成型技术包括滚压、锻压、挤压、旋压、铸塑或冲压等加工。例如，可让由前体颗粒和至少是阳离子氨基-表氯醇加合的组成的聚集体混合物在一对模压辊之间通过，以形成一种聚集体薄片。也可通过挤压，使聚集体混合物穿过一个小孔，形成与该小孔形状一致的聚集体。还可将聚集体混合物铸塑在一个表面上，形成一种具有所需形状或表面结构的聚集体。也可以任选或联合使用上述所有技术，将聚集体加工成型。可以使用本技术领域公知的任何合适装置进行这些加工，在加工过程中，材料或这些装置的部件可以是热的和/或冷的。

在本发明的方法的一个实施例中，由前体颗粒，阳离子氨基-表氯醇加合物、水、湿润剂/辅增塑剂（任选）及一种亲水性有机溶剂组成的聚集体混合物被加至一种常规挤压装置的装料箱中。一个挤压装置的实例载于文献[Principles        of        Polymer        Materials，Second        Edition，（Mc        Graw        Hill        Book        Company，1982）]的第331页，图12-14中，该出版物已被引用作为参考文献。通过挤压，使聚集体混合物穿过挤压装置的小孔进入一对已被驱动的压缩辊，这些辊子之间具有固定（但可变）的间隙，因而将聚集体压成薄片形。再将该薄片处理成特定的长度，以提供具有特定的设计尺寸、形状和/或密度的宏观结构。

在将本发明的聚集体宏观结构制成特定形状，尤其是薄片时，要仔细控制密度。如果这一成型的聚集体宏观结构密度太高，则易发生凝胶阻塞。反之，如果密度太低，成形的聚集体宏观结构就会抗拉强度偏低，整体性不够。本发明的成型的聚集体宏观结构的密度一般为约0.7至1.3g/cc，较理想的为约0.8至1.1g/cc，最理想的为约0.9至1.0g/cc。

一篇申请号为_，题为“Method        and        Apparatus        for        Making        Cohesive        Sheets        from        Particulate        Absorbent        Polymeric        Composition”，案例号为4732，申请日为_，由Michael        S.Kolodesh等提出的美国申请描述了连续地将本发明的聚集体宏观结构制成薄片形的一种优选的方法及装置，这篇文献已被引用作为参考文献。参考图9（它显示了连续制造聚集体薄片的装置301）可以最清楚地理解这一方法。装置301具有支承其各个部件的框架302。装置301包括一个支承件，如图9中所示的移动传送带303，它沿箭头310所指示的方向移动。传送带303先从一个第一喷涂器304a下方经过。经过了第一喷涂器304a的下方后，传送带303又从至少一个部件下通过，该部件连续不断地将预定数量的前体颗粒分层放在传送带上。图9中的进料器305a至305e表明了这一点。传送带303还要经过至少一个部件下方，该部件将预定数量的处理液喷涂到传送带上的前体颗粒层上。图9中的喷涂器304b至304f表明了这上点。装置301在进料器305和喷涂器304的下行方向上还有一对非平面的要对的加压器。在图9中的加压器被示为一对压缩辊306。图9还示出了装置301的其它几个部分：切割及运送传输带307，刀及砧孔辊308，以及一个薄片收集器309。

传送带303可以是一种水平带状传送带，具有较好的防粘特性（如聚氨酯），一般常用于食品工业。传送带的宽度可根据所需的薄片尺寸确定。传送带通常是沿箭头310所指方向，从放置第一喷洒器304a的点311，向放置刀及砧轧辊308的点312移动。传送带303一般被做成循环传送带形式，如图9所示。

传送带303首先从一个第一喷涂器304a的下方通过，预定数量的处理液在该处被喷至传送带上，覆盖传送带上一预定区域。这个第一喷涂器确保第一层前体颗粒的底部处在处理液中。并且，这一湿的传送带表面可以防止不断送入的前体颗粒跳离它们应处在的位置。然而，初级喷涂这一步骤并不是非有不可，尤其是在要放置到传送带上的颗粒层比较薄，或者传送带以较小的速度移动时，更不一定需要这一步了。

喷涂器304a（也包括喷涂器304b至304f）必须喷出大体上均匀的雾状喷液，同时还应有较低的冲击力以防前体颗粒被吹走。业已发现有一套6218-1/4        JAU型的气动喷涂器的性能较好，可从Spraying        System        Co.Wheaton，IL60188买到。

然后传送带303又从进料器305a的下方经过，预定数量的干的前体颗粒在该处被分层装到传送带的固定区域上。将要分层装到传送器303上的前体颗粒的数量要根据多种因素来决定，包括，但不限于所要求最后生产出的薄片密度，分层装入步骤进行的次数，所用的前体颗粒的尺寸以及所要求的最后生产出的薄片的宽度。所述的预定量最低限度应是以使每层以一个颗粒厚度基本上覆盖传送器的预定区域。

进料器305a（也包括进料器305b至305e）应能够将前体颗粒分布成为较薄的但足够宽的一层。传送器上颗粒层薄一些能确保所有颗粒都被下一个喷射步骤喷上，层宽一些能增加产量。业已显示出振动进料器适合于将干的前体颗粒分层装到运送器上。一个较为合适的振动进料器的例子是一种2106E-003S4型的超级进料器，可由Solids        Flow        Control，P.O.Box410767，14201-A        South        Lakes        Drive，Charlotte        N.C.28241-0767处购买到。这种进料器有一个重量反馈控制系统用于控制精度。

然后传送带303从第二喷涂器304b的下方经过。用预定数量的与第一喷涂器304a所用处理液一样的处理液喷涂运送带上带有第一层前体颗粒的预定区域。总的说来，处理液的预定量与该层的前体颗粒量有关。层中的颗粒量越大，处理基本上是所有这些前体颗粒所需的处理液越多。

然后，可以根据所需的最终产出的薄片的密度决定重复进行测量和喷涂的次数（即用305b至305e进料器和304c至304f喷涂器）。如上所述，如果测量和喷涂步骤将要重复多次，而初级喷涂完成时，第一层颗粒就要经历两次喷涂。因此，第一次喷涂步骤和第一次分层放置后的喷涂步骤各自所需要的处理液的量只相当于处理传送带303上的第一层颗粒所需要的处理液总量的一半。另外几个喷涂器304c至304f将喷涂正常量的处理液，即用量为初级喷涂或第一次分层铺设后的喷涂所需量的两倍。

在所有的分层铺设和喷涂步骤完成之后，处理好的前体颗粒一般都疏松地粘结在一起，形成坯料。然后传送带303移走该坯料，将其传送给一对彼此相对的加压器。图9显示出的加压器采取的是压缩辊306的形式。然而，本领域的技术人员不难理解，可以采用间歇传送的方法，并用相对的板或压板压缩坯料。

压缩辊306可以有一个非平面的粗糙表面。当坯料通过压缩辊306时，坯料上的压力致使其膨胀。辊子306的粗糙表面减少了辊子和与之接触的坯料之间的滑动效应。这同时也减少了坯料沿机器走向310和与机器走向垂直的方向膨胀。不希望发生沿机器走向方向的膨胀，因为为了同机器走向方向的膨胀相适应，压缩辊306的速度就需加快。用辊子306压缩，便将由随意涂敷的前体颗粒层和喷涂出来的处理液组成的坯料密压成为薄片。

压缩辊306可以是圆柱形的不锈钢辊，该辊经等离子体涂料喷涂，因而表面粗糙，并且在压缩后能容易释放坯料。合适的涂料包括934号和936号涂料，可从Plasma        Coatings，lnc.，Waterbury，CT        06702购买。压缩辊之间的间隙决定加到坯料上的压缩量。

装置301可以有一在压缩前切去坯料边缘毛边的纵切机。坯料边缘的密度不象坯料其余部分那样均匀，并且由于传送带在与机器走向垂直的方向上有所移动。处理液和颗粒在边缘上不易铺设均匀，因此，有必要将边缘去除。纵切机可以是一种通用的环形刀，贴着输送传送带一类的硬表面工作，如图中的307。

坯料通过压缩辊306后，形成了一个薄片，该薄片被收集到收集器309上。收集器309可以是缠绕卷辊形式的，它将薄片卷起来，形成一个所需形状的滚筒。得到所需形状的滚筒后，装置301还可有一个第二切割器来切该薄片。该第二切割器可以取刀砧轧机308的形式。

在施加阳离子氨基-表氯醇之同时或之后，前体颗粒实际上缔合在了一起，形成一种聚集体，该聚集体已经定型。加合物与前体颗粒的聚集体材料起反应，同时前体颗粒保持物理性缔合，以便在聚集体宏观结构的前体颗粒间产生有效的表面交联。由于本发明使用的氨基-表氯醇加合物的阳离子官能团比较有活性，加合物与前体颗粒之间的交联应可在较低的温度下发生。事实上，这种交联反应（处理）可以在室温下发生。当含有加合物的处理液还含有增塑剂（如水和丙三醇的混合物）时，这种室温处理特别有用，由于增塑剂有挥发性，如果在明显高于室温的温度下处理，增塑剂会挥发掉，因而还需要一个使所得到的颗粒间粘连的聚集体增塑的附加步骤，这类室温处理一般是在18℃至35℃温度下持续12至48小时。较理想的情况是，该室温处理在18℃至25℃温度下持续24至48小时实现。

尽管阳离子氨基-表氯醇加合物与前体颗粒的聚合材料之间的交联反应可以在室温下发生，但为了加速反应，也可在一较高的温度下进行这种处理。较高温度处理一般涉及对处理过并缔合了的前体颗粒进行加热，使得加合物与前体颗粒的聚合材料之间的交联反应在一很短的时间，如几分钟内发生。这一加热步骤可以通过使用多种常规的加热装置来实现，包括本领域公知的炉子和烘箱。

总的说来，加热处理可以在一高于50℃的温度下持续一段足以完成加合物与前体颗粒之间的交联反应的时间实现。用于加热处理的特定温度和时间要根据所采用的特定的加合物及前体颗粒中存在的特定的聚合材料来决定。如果处理温度太低，或处理时间太短，反应不能充分启动，使宏观结构没有充分的整体性，且吸湿性差。如果处理温度太高，前体颗粒的吸湿性就会降低，或者依赖地所采用的特定聚合材料的这些前体颗粒的网状交联会降至很低，使产生的宏观结构吸收大量液体的性能下降。另外，如果处理时间和温度不合适，所产生的聚集体的可蒸馏得出的程度可能比较大，增加了发生这一特定形式的凝胶阻塞的机会。因此，热处理一般是在约50℃至约205℃温度范围内持续约1至约20分钟实现。较理想的情况是，热处理在约180℃至200℃温度范围内持续约5至约15分钟实现。所采用的实际时间和温度可取决于用于制造前体颗粒的特定聚合材料，所用的特定加合物，涉及的宏观结构的厚度或尺寸等因素。

阳离子氨基表氯醇加合物与前体颗粒的聚合物材料之间的交联反应非常之迅速，即使在室温下，在没有引发剂和/或催化剂的情况下。然而，与所述的氨基表氯醇加合物的反应能力相关的一个重要因素是含有加合物的处理溶液的PH值。处理溶液的PH值一般为约4到约9，优选值为大约4至约6。维持在这些范围的PH值的处理溶液保证了氨基表氯醇加合物即使在室温下也能迅速反应。

在处理步骤中，需要保持被处理的前体颗粒之间的物理缔合，以便在交联时相邻的前体颗粒能粘接在一起。如果在交联反应过程中有足够的外力或应力分离被处理的前体颗粒，则前体颗粒就不能充分粘连。因而会从整体上导致聚集体的结构整体性很差。前体颗粒的物理缔合一般是通过保证在处理步骤所带来的分离外力或应力最小而得以维持的。

如前面所提到的，用于制造本发明的宏观结构的本发明方法的步骤不必按任何特定的次序进行，可同时进行。例如，阳离子氨基表氯醇加合物可与前体颗粒物理缔合同时加以应用，形成一选定的形状，达到一定的密度，然后，或在以上步骤完成之后立即进行，或在聚集体形成一段时间后，这种加合物与前体颗粒的聚合物材料进行反应，以便同时使前体颗粒进行表面交联，并形成宏观结构聚集体。一般用加合物溶液，水，湿润剂和/或辅增塑剂（如甘油），和一种亲水的有机溶剂（如甲醇）与前体颗粒混合或喷洒在前体颗粒上，以形成粘在一起的聚集体。加合物、水、湿润剂/辅增塑剂和亲水的有机溶剂对前体颗粒起联结剂作用，加合物也可起交联剂作用。这个粘连聚集体（即缔合的前体颗粒和水质的混合物）接着通过前面描述过的热压和压模综合技术大体上被成形为一个压实的薄片。之后，通过在室温下的处理或热处理，加合物与聚合物材料反应，同时导致前体颗粒表面交联和形成一个粘性的颗粒间相互粘接的聚集体宏观结构。

在某些情况下，特别是如果处理的前体颗粒已受到热处理，所生成的宏观结构可能韧性不够强并因此容易碎裂。在这些情况下，通过用增塑剂对其进行处理，可以使宏观结构更具韧性。合适的增塑剂包括水。可以单独使用水，或与前述的湿润剂/辅增塑料（最好是甘油）组合起来使用。增塑剂可以以几种不同的方式应用于宏观结构，包括用增塑剂喷涂、涂敷、喷洒、浸泡宏观结构，或将增塑剂倾倒在宏观结构上。此外，当增塑剂只用水时，可将宏观结构放在高湿环境（即相对湿度大于70%）。可根据所使用的具体的增塑剂和所要达到的效果选择应用于宏观结构上的增塑剂量。一般每100份重量的宏观结构，应用的增塑剂约5份重量到100份重量，优选值约为5到约60份重量。一种特别优选的增塑剂由甘油和水的混合物制成，其重量比为甘油比水约0.5∶1至约2∶1，优选值约为约0.8∶1到约1.7∶1。

如图1至4所示，特别如图3和4所示，用本发明的方法制成的宏观结构在其前体颗粒之间有很多孔（显微照片的暗区）。这些孔就是相邻前体颗粒之间的微小缝隙，能让液体流入到宏观结构的内部。因为即使在压缩的情况下，前体颗粒也没有被“安装”或装填得足够紧，以便消除这些孔隙，所以在宏观结构内形成很多小孔。（前体颗粒的装填系数小于1）。这些孔通常小于组成的前体颗粒，在前体颗粒间形成毛细管作用，将液体传送到宏观结构的内部。

通过孔间的互相连接的通道，这些孔相互连接。通过毛细作用力（即形成毛细通道），这些通道将接触宏观结构的液体传输到宏观结构的其它部位，以使整个宏观结构容量都能用于吸收这些液体。进而，当宏观结构膨胀时，这些孔和连接通道可使液体通过宏观结构流到远离最初液体接触点的前体颗粒层上，或者使液体流到与宏观结构接触的其它结构上。因此，由于这些孔和连接通道，宏观结构才能是被认为是液体可渗透的。

对于给定前体颗粒的尺寸分布，孔隙份额（即宏观结构的孔和通道的总体积）有一个最小值。通常前体颗粒的尺寸分布越小，则孔隙份额越高。因此，为提高在压缩状态下的宏观结构的孔隙份额，前体颗粒最好应具有相对小的颗粒尺寸分布。

在液体浇注在宏观结构上或与宏观结构接触时，本发明的宏观结构的另一特性是它们通常各向同性地膨胀，即使在适度的限制压力下也是如此。各向同性膨胀在此指的是当宏观结构被湿润时，它在各个方向的膨胀相同。各向同性膨胀是本发明的宏观结构的一个重要优点，因为在使用过程中，如果不被放大的话，即使在膨胀时，前体颗粒和孔隙仍能保持它们相对的几何空间关系，使得毛细通道得以保持。（在膨胀时，孔隙和前体颗粒变得更大）因而，宏观结构可以吸入和/或通过其自身传输超量的液体而不出现凝胶阻塞现象。

在前体颗粒表面上交联粘连形成的标志为所产生的宏观结构是流体（即液体）稳定的。“流体稳定”在这里指的是由颗粒相互粘连而构成的宏观结构在与水质流体接触或在水质流体中膨胀（有和/或没有应力）时保持牢固的完整性（即大多数相互独立的前体颗粒保持相互粘连在一起）。尽管流体稳定性这一定义考虑到前体颗粒的大多数，最好是全体保持粘接在一起，然而它还应考虑到某些前体颗粒可以使它们自己从该宏观结构上分离出来，例如假如其他的颗粒业已相继被水凝于其上的话。

流体稳定性是本发明的宏观结构的一个重要特性，因为它可使聚集体在干燥和在膨胀状态下都能保持其相对结构，也因为它能固定组分的前体颗粒。在象吸湿部件或吸湿品这些最终产品中，流体稳定性对减少胶凝阻塞作用是有益的，因为即使在与液体接触时，前体颗粒也会保持其整体性，并且在不渗入胶凝阻塞成分的情况下，可预先使用呈聚集体形式的独立的细微颗粒，以增加所生成的宏观结构的流体吸收速率。

在聚集体宏观结构中流体稳定性可用两步过程来测量。即首先观测聚集体宏观结构在与水质流体接触时的初始动力学响应，然后观测聚集体宏观结构的充分膨胀平衡条件。基于这些指标的测定流体稳定性的试验方法在后面的试验方法部分要加以描述。

在使用时，浇注在宏观结构上的或与宏观结构相接触的液体被前体颗粒吸收，或进入小孔中并被传输到宏观结构的其它部位，在这些部位液体被其它的前体颗粒吸收或通过宏观结构被传输到相邻的其它吸收部件上。

可以用各种类型的纤维材料作为本发明宏观结构中的加强部件。任何适用于常规吸湿产品的纤维材料也适和于本发明的宏观结构。这些纤维材料的具体例子包括纤维素纤维，改进的纤维素纤维，人造纤维，聚丙烯及聚酯，纤维如聚对苯二甲酸乙二醇酯（DACRON），亲水性尼龙（HYDROFIL）等。用于本发明的其它纤维材料的例子，除了已讨论过的以外，还有亲水化的疏水性纤维，如表面活化处理或硅化处理的热塑性纤维，它们从聚烯烃类物质衍生而来，这些物质包括聚乙烯或聚丙烯，聚丙烯酸、聚酰胺、聚苯乙烯、聚氨酯等。事实上，亲水化的疏水性纤维本身并无很好的吸湿性，因而不能产生出具有足够的吸湿能力的、可以用于常规吸湿结构的坯料，它们是凭借着自己良好的灯芯特性而适用于本发明的宏观结构的。其原因在于，在本发明的宏观结构中，纤维的灯芯效应至少是与纤维材料本身的吸湿能力同等重要的，它的吸湿能力是由流体快速上升和不会有本发明的宏观结构的凝胶阻塞特性决定的。合成纤维通常可以作为该宏观结构的理想的纤维成份。最优选的是聚烯烃类纤维，其中聚乙烯纤维又最为理想。

其它可以用于本发明的合成纤维材料是经化学增强的纤维素纤维。较好的化学增强纤维素纤维是增强的、弯曲的、卷曲的纤维素纤维，可用交联剂对纤维素纤维进行内部交联得到这种产品。1989年12月19日颁布的美国专利4.888，093（Dean等），1989年12月26日颁发的美国专利4.889.595（Herron等），1989年12月26日颁发的美国专利4.889.596（Schoggen等），1989年12月26日颁发的美国专利4.889.597（Bourbon等），1990年2月6日颁发的美国专利4，898，647（Moore等）详尽描述了用作本发明的亲水性纤维材料的合适的增强的、弯曲的、卷曲的纤维素纤维。以上文献都被引用作为参考文献。

此处的“亲水性”这个词描述的是被落于其上的液体弄湿了的纤维或纤维表面（即只要水或水质体液已分布在纤维的表面就行，不再乎该纤维是否真正的吸入了这些液体或形成了凝胶）。本领域的着眼点在于把材料弄湿的情况使得可以用液体与固体的接触角度和表面张力来定义疏水性（和润湿）。由Robert.F        Gould        1984年编辑出版的《美国化学协会刊物》（American        Chemical        Society        Publication）中的一篇题为“Contact        Angle，Wettability，and        Adhesion”的文章对此作了详细的讨论。当液体与纤维或纤维表面的接触角度小于90℃时，或者当液体在纤维表面有自动漫延的倾向时，就可说纤维或纤维表面被液体弄湿了，以上两种情况通常是并存的。

可以通过将纤维掺入带阳离子氨基-表氯醇加合物的溶液中，或在加入加合物之前先与前体颗粒混合，或者将纤维材料加入到加合物/前体颗粒混合物中这几种方式将纤维材料加到宏观结构中。例如，可将纤维材料搅拌入加合物/前体颗粒混合物中。最好将纤维材料与溶液充分混合，使得纤维材料在整个宏观结构中均匀分布。而且最好在加合物与前体颗粒的聚合材料发生反应之前加入纤维。

与前体颗粒混合的纤维材料的相对数量可在很大范围内改变。较理想的情况是，每100份（重量）前体颗粒中加入约0.01至约50份（重量）纤维材料，更理想的情况是，每100份（重量）前体颗粒中加入约0.5至约5份纤维材料。

E、宏观结构的用途

所述的多孔的吸湿性宏观结构可应用于很多应用领域的很多用途。例如，这种宏观结构可用于包装箱;药物传送装置;伤口清洗器件;烧伤处理器件;离子交换柱材料;建筑材料;农业或园艺材料如种子垫或水分保持材料;也可用于工业如对罐底残渣或油进行脱水的脱水剂;防止水冷凝现象的材料、干燥剂和湿度控制材料。

本发明的多孔吸湿怀宏观结构在与一种衬底结合时十分有用。可用于本发明的衬底包括吸湿材料如纤维素纤维。也可使用其它任何人们所知的衬底如无纺布、纺织品、泡沫材料、聚丙烯酸酯纤维、多孔聚合物纤维、合成纤维、金属薄片、合成橡胶等等。所述宏观结构可直接或间接连于衬底上;也可以如本领域所公知的那样以化学或物理粘结方法连接于衬底上，包括用粘接剂或化学品，此化学品反应时可将所述宏观结构粘结在衬底上。

由于这种多孔的吸湿性宏观结构的独特的吸收特性，所以它特别适合于作为吸湿品的吸湿芯，特别是用于一次性吸湿品。如同这里所使用的那样“吸收物品”这个词指的是用于吸收和容纳身体排出物的用品或更具体地讲，指的是垫在或贴身穿在使用者的身体上用以吸收和容纳大量的身体排出物的用品。此外，“一次性”吸收和品是使用一次后就打算扔掉的吸收用品（即尽管吸收用品的某些材料或其全部能够被回收、重新使用或制成肥料，但原来的吸收用品就没有打算清洗或回收及作为吸湿品再使用的）。一个一次性吸收用品的优选实施例即在图5中所示尿布20。如这里所使用的那样，尿布是一种通常穿在婴儿或便失禁者下躯体上的穿着物。应当理解，本发明也可应用于其它吸湿品，如防便失禁三角裤、失禁垫、训练裤、插入式尿布、卫生巾、擦面纸巾、手纸等。

图5是本发明的尿布20在未收缩状态下（即去除了由松紧带造成的收缩）的透视图，为了清楚地显示尿布20的结构，已将尿片结构中某些部分剖开，并将尿布20与穿戴者接触的部分面向读者。图5所示的尿布最好包括一个可透液的顶层38，一个与顶层38相连的不可透液的底层40，一个介于顶层38与底层40之间的吸湿芯42;松紧部件44;以及带状接头系固物46。尽管已可将顶层38、底层40、吸湿芯42以及松紧部件44组合起来制成各种公知的形式，1975年1月14日颁布的美国专利3，860，003（Buell）又从总体上描述了一种更好的尿布结构，该专利已被引用作为参考文献。1989年2月28日颁布的美国专利4，808，178（Aziz等），1987年9月22日颁布的美国专利4，695，278（Lawson），1989年3月28日颁布的美国专利4816025（Foreman）也公开了另外几种较好的一次性使用尿布形式，这几篇都被引用作为参考文献。

图5所示为尿布20的优选实施例，其顶层38和底层40可以共同延伸，它们的长度和宽度尺寸通常大于吸收芯42，顶层38连结在底层上并在边缘重叠，因而形成了尿布20的边界，此边界限定了尿布的外周边。此边界构成了底边32和纵向边30。

顶层38具有韧性，感觉柔软，并对使用者皮肤无刺激。此外，顶层38具有透液能力使液体迅速透过其厚度。可用很多种材料来生产适合的顶层38，如多孔泡沫、网状泡沫、多孔塑料薄膜、天然纤维（如木材或棉纤维）合成纤维（如聚酯、聚丙烯纤维）或天然纤维和人工纤维的合成物。顶层38的优选制作材料是疏水性材料，将使用者皮肤与吸收芯42中的液体隔开。

一个极为可取的顶层38由具有纺织纤维长度的聚丙烯纤维（纤度约为1.5登尼尔）构成，例如由Hercules，Inc.of        Wilmington，Delaware销售的Hercules型151聚丙烯。如这里所用的那样，“纺织纤维长度纤维”这一词指的是那些长度至少约15.9mm（0.62英寸）的纤维。

用于制造顶层38的技术有很多种。例如，顶层38可以用纺织、无纺、纺织粘合、梳理等方法制成。一种优选的顶层是借助于为纺织领域普通技术人员公知的手段梳理和热粘合制成的。优选的顶层38其基重为每平方米约18到约25克，其在机器走向的干燥拉伸强度至少约每厘米400克，其垂直于机器走向的湿润拉伸强度至少约每厘米55克。

所述的底层40是液体不能透过的，尽管其它不透液的柔软材料也可用于制作底层，但优选的制作材料是塑料薄膜。底层40防止被吸收和容纳在吸收芯42中的排出物弄湿与尿布接触的床单和衣服等物品。尽管其它柔软的、不透液的材料也可用于制作底层，但底层40最好是用聚乙烯薄膜制成，其厚度在约0.012mm（0.5mil）到约0.051cm（2.0mils）之间。如这里所使用的那样“柔软”一词指的是所用材料柔顺性强并可迅速地适合各种形状及使用者身体轮廓。

一种合适的聚乙烯薄膜是由Monsanto化学品公司生产和以8020号薄膜为商标销售的。经压花和/或磨砂的方法处理，使底层40更象布料。在防止排出物透过底层40的同时，底层40应进一步允许蒸汽从吸收芯42中排出。

底层40的尺寸由吸收芯42尺寸决定，也取决于所选择的恰当的尿布设计。在一个优选的实施例中，底片40具有一种围绕整个尿布的周边的改进的砂漏形延伸部分，延伸超出吸收芯42一个最小距离至少为约1.3cm至约2.5cm（约0.5至约1.0英寸）。

顶层38与底层40以任何合适的方式连接在一起。如这里所使用的那样，“连接”这个词包括一些构形（凭借这些构形，通过将顶层38直接固定在底层40上的方式使顶层38与底层40直接连接）以及另外一些构形（借助这些构形，通过将顶片38连接在一个中间元件上，而这个中间元件固定到底片40上的方式使顶片38与底片40间接连接）。在一个优选的实施例中，顶片38和底片40借助于附着手段（没有示出），（例如粘合剂或本领域公知的其他附着手段）在尿布的周边彼此直接固定在一起。例如，一个均匀的连续的粘合剂层、一个成图案状的粘合剂层或分隔开的粘合剂线阵或点阵可以用来将顶片38固定在底片40上。

带状接头系固物46一般是加到尿布20的后腰带区，以便将尿布固定在使用者身上。带状接头系固物46可以是任何本领域公知的系固物，如在1974年11月19日公开的美国专利3848594（Buell）中所描述的系固带，可作为参考。这些带状系固物46或其它固定方式的通常是加在尿布20的角附近。

弹性部件松紧44被设置在靠近尿布20的边缘处，最好是沿着每一个纵向边缘30，以便弹性部件44可以将尿布20拉向并固定于使用者的腿上。此外，弹性部件44可以设置在靠近于尿布20的一个或二个端缘32处，以提供一个腰带或两个腿套。例如，在1985年5月7日公开的美国专利4515595（Kievit等人）中描述的合适的腰带，可以作为参考。此外，在1978年3月28日公开的美国专利4081301（Buell）中描述了一种方法和装置，可用于制作一种具有可收缩橡皮带的一次性尿布，可作为参考。

弹性元件44在弹性收缩状态下固定在尿布20上，以便在正常的不受约束的状态下，弹性元件44可有效地收缩并紧贴尿布20。弹性元44至少可以以两种方法在弹性收缩状态下固定，例如，在尿布20处于不收缩状态时，弹性元件44可以被拉伸和固定。另外，在尿布20处于收缩状态时（如打褶状态下）弹性元件44可以固定和连结在尿布20上，此时，弹性元件44处于松弛或未拉伸状态。

在图5所举出的实施例中，弹性元件44沿尿布20的长度方向延伸。此外，弹性元件44可延伸达到尿布20的全长度，或达到任何适合于提供弹性收缩线的长度，弹性元件44的长度取决于尿布的设计。

弹性元件44可以制成多种外形形式。例如，弹性元件44的宽度可在约0.25毫米（0.01英寸）到约25毫米（1.0英寸）或更大的范围内变化;弹性元件44可由单股的或多股并列的或多股不并列的弹性材料构成;或弹性元件44可以是长方形的或曲线形的。另外，弹性元件44可以以多种已知的方法固定在尿布上。例如，弹性元件44可以以超声粘接，加热和加压封接的方式，利用不同的粘接模式固定在尿布上，或弹性元件44被简单地粘在尿布20上。

尿布20的吸收芯42置于顶层38和底层40之间。吸收芯可用多种材料做成多种尺寸和形状（如长方形、砂漏形、不规则形的等）。吸收芯42的总吸收能力应与吸湿品或尿布的设计液体承受量相匹配。此外，根据使用者从婴儿到成年人的年龄范围吸收芯的尺寸和吸收能力应进行调节。吸收芯由本发明的多孔的吸湿性宏观结构构成。

一个尿布20的优选实施例具有一个长方形的吸收芯42。如图6所示，优选的吸收芯42由吸收部件48和一个网状封套50构成，一个具有多孔的吸收作用的宏观结构52被包在网状封套50中。宏观结构52封装在网状封套50中，以使前体颗粒移过顶层的势能降至最小，并在顶层38与宏观结构52之间形成一个附加的液体传输层，以加强对液体的吸收，并减少液体回渗。如图6所示，一个单独网状封套50借助于起褶的方式用来包住宏观结构52，形成一个第一层54和一个第二层56。通过粘接剂59（如图所示）、超声粘接或热/压粘接等任何常规方法，将网状封套50的边界58沿其轮廓封起来，形成一个袋。这种网状封套50可由无纺布网、纸网、吸收材料网如薄纸等多种材料制成。优选的网状封套50用类似于顶层38材料的无纺网制成。优选的无纺网是亲水性的，以使液体能迅速通过网装封套50。类似在1986年3月25日公开的美国专利4578068（Kramer等人）中更为全面地描述了类似的分层吸收部件（层叠），该文献被引用作为参考文献。

此外，本发明的吸收芯42可单独由一个或多个（复数个）本发明的多孔的吸湿性宏观结构组成;也可由包括本发明的宏观结构的组合层构成;或包括一个或多个本发明的宏观结构的其它任何吸收芯结构。

图7示意了另一个实施例，尿布120，它有一个双层吸收芯142，吸收芯由一个改进的砂漏形吸收部件60和一个放在吸收部件60下面（即在吸收部件60和底层40之间）的多孔的吸湿性宏观结构薄片62制成。

吸收部件60可以用来迅速收集和暂时保存被排放的液体，并通过虹吸现象将这些液体从最初的接触点传输到吸收部件60的其它部分，并传输到宏观结构薄片62。优选的吸收部件60由一个纤维材料网或层组成。如前面所提到的多种形式的纤维材料皆可用在吸收部件60中，通常最好是使用纤维素纤维，尤其是木浆纤维。吸收部件60也还可含有一定数量的粒状，有吸收能力的聚合物成份。例如，吸收部件60可含约占其重量50%的聚合物成份，在最优选的实施例中，吸收部件60含有占其重量从约0%至约8%的粒状的，有吸收能力的聚合物成份。在另一优选的实施例中，吸收部件60由前面提到过的化学增强型纤维素纤维制成。本发明所例举的实施例在1987年6月16日公开的美国专利4673402（Weisman等人）和1989年5月30日公开的美国专利4834735（Alemany等人）中都作过描述，这两篇专利都被此用作为参考文献。吸收部件具有一个储存区和一个捕获区，捕获区的平均密度和每单位面积的平均基重都低于储存区，这使得捕获区可以有效地和十分迅速地捕获被排泄的液体，这样一些吸收部件用于本发明是特别可取的。

吸收部件60可以作成任何需要的形状，如矩形的、椭园形、长方形、不规则形或砂漏形的。吸收部件60的形状确定了所做尿布120的大致形状。在图7所示的优选实施例中，吸收部件60为砂漏形。

本发明的宏观结构薄片62可不必与吸收部件60尺寸相同，其实，其上表面可以实际上大于或小于吸收部件60的上表面面积。如图7所示，宏观结构薄片62小于吸收部件60，其上表面面积约为吸收部件60上表面面积的约0.10至约1.0倍。较为可取的是宏观结构薄片62的上表面面积仅为吸收部件60的上表面面积的约0.10至约0.75倍，最为可取的是从约0.10至约0.5倍。在另外一个实施例中，吸收部件60比宏观结构薄片62小，其上表面面积为宏观结构薄片62的上表面面积的约0.25至约1.0倍，更为可取的值为从约0.3至约0.95倍。在这个可供选择的实施例中，吸收部件60最好是由如前面所描述的化学增强型纤维素纤维制成。

宏观结构薄片62最好是按照相应于尿布中的底片40和/或吸收部件60的一种特定的位置关系放置。更具体讲，宏观结构薄片62通常被定位朝向尿布前面，以便它能更有效地吸收和保存被排出的液体。

在另外一些优选的实施例中，多个宏观结构（可能是两到六个宏观结构带或薄片）代替了如图7所示单个的宏观结构薄片62。进一步讲，附加的吸收层、部件或结构也可放在吸收芯142中。例如，一个附加的吸收部件可被放置在宏观结构薄片62和底层40之间，加强吸收芯142和/或一层的存储能力，以促进液体通过宏观结构薄片62散布到吸收芯142的其他部分或宏观结构薄片62，要不然宏观结构薄片62也可被放在吸收部件60之上，以便将它定位于顶层38和吸收部件60之间。

图8给出了尿布220的一个可供选择的实施例，尿布220包括一个另外的双层吸收芯242，吸收芯242包括一个矩形的吸收部件260和位于吸收部件260和底片40之间的三个长条形的平行隔开的宏观结构条262。

吸收部件260可以迅速收集和暂时保存被排放的液体，并通过虹吸作用将这些液体从最初的接触点传输到吸收部件260的其它部分，并传输到宏观结构带262。这种吸收部件260最好是由一个纤维材料网或积层组成，最可取的是由如前面所讨论过的化学增强型纤维素纤维组成。若干个宏观结构带262一起起作用来捕获和保持被排出的液体。通过将若干宏观结构带262彼此隔开，为捕获和保持被排出的液体提供了更为有效的表面积。这是特别理想的，因为这些被隔开的宏观结构带262可以在它们的宽度方向上膨胀和伸展，然而不会影响相邻的带捕获被排出液体的能力。

在使用时，把尿布20的后腰带区放在使用者的背部，把尿布20的提携物拉向使用者的两腿之间，以便尿布20的前腰带区能穿到使用者的前部。然后最好将带状系固物46固定到尿布20的面向外部的区域。在使用时，包括有本发明的多孔吸湿性宏观结构的一次性尿布或其他吸收用品，由于该宏观结构的高度的吸收能力，会更迅速地和更有效地分散和储存液体并保持干燥。包括有本发明的宏观结构的一次性尿布也可以是比较薄的并更为柔顺。

在本发明的测试方法中使用了一种人工合成尿，在此称为“合成尿”。这种合成尿通常叫作Jayco合成尿，可从宾西法尼亚州，Camp Hill的Jayco药品公司买到。合成尿的成份是：2.0克/升的Kcl;2.0克/升的Na₃SO₄;0.85克/升的（NH₄）H₂PO₄;0.15克/升的（NH₄）₂HPO₄;0.19克/升的CaCl₂和0.23克/升的MgCl₂。用的所有化学材料都是试剂等级的。合成尿的PH值范围在6.0至6.4。

测试方法

A、前体颗粒的吸收能力

将聚合物成份放在一个“茶袋”中，在过量的合成尿中浸泡一段特定的时间，然后进行一段特定时间的离心。离心后的最终重量与初始重量之差（纯液体增量）与初始重量的比值被定义为吸收能力。

以下过程是在23℃（73°F）和相对湿度50%的标准实验室环境下进行。用一个6厘米×12厘米的切割模，将茶袋材料切下来，沿其中线对折，并用T型棒密封机将其两边密封起来，制成一个6cm×6cm见方的茶袋。所用的茶袋材料是一种级别为1234的可热封材料。由美国Connecticut州（康州），Windsor        Locks的Dexter        Corp公司的分公司C.H.Dexter提供，或使用等同物。如要保留细小的颗粒，则应使用低孔隙率的茶袋材料。0.200加减0.005克的聚合物成份在称重纸上称重后放入茶袋中，并将茶袋的顶端（开口端）密封好。一个顶端密封好的空茶袋被用作空白试验对照。在一个1000毫升的烧杯中注入大约300毫升的合成尿。将空白茶袋浸入合成尿中，水平拿着装有聚合物成份的茶袋（样品茶袋），将其内的材料均匀分布于整个茶袋。将此茶袋平放在合成尿的表面上，放置一段时间或多于一分钟，使茶袋湿润，然后将其浸入合成尿中并浸泡60分钟。在第一个样品浸入合成尿大约2分钟后，将与第一组空白袋和样品茶袋同样制备的第二组茶袋，以相同的方式浸入合成尿中并浸泡60分钟。到达规定时间后，每组茶袋都从合成尿中立即取出（用夹子取）。然后，按下面所描述的方法对样品进行离心。离心机使用的是由Pittsburgh.PA科学公司提供的型号为Fisher        No.05-100-26的Delux        Dynac        Ⅱ型离心机，或等同品。这种离心机装有可直接读数的测速器和一个电子制动器，离心机还装有一个筒形的插入篮，其外壁高大约2.5吋（6.35cm），外径8.435吋（21.425cm），内径7.935吋（20.155cm），并且有9排圆孔，每排围绕外壁圆周等间隔分布有大约106个直径为3/32吋（0.238cm）的圆孔，它还有一个篮底，围绕着篮底的圆周等间隔分布着6个直径为1/4（0.635cm）的圆形排水孔，从所述外壁的内表面到排水孔（或一个等效物）的中心的距离是1/2吋（1.27cm）。这个插入篮被安装在离心机上，以便与离心机同步旋转和制动。样品茶袋被放在离心篮中，其折叠边与离心机旋转方向相同，以获得初始离心力。空白的茶袋相应于样品茶袋放于离心机的另一侧，为保证离心机平衡第二组的样品茶袋必须与第一组的样品茶袋相对称，第二组的空白茶袋也必须与第一组的空白茶袋相对称。离心机启动并立即加速至1500rpm的稳定转速。离心机已经被稳定在1500rpm的转速，定时器一旦被设定为3分钟，3分钟后，离心机被关闭并制动。取出第一组样品茶袋和空白茶袋并分别进行称重，这个过程对第二组样品茶袋和空白茶袋进行重复。每一样品的吸收能力（ac）以如下公式计算：ac/＝离心后样品茶袋重量-离心后空白茶袋重量-干燥聚合物成份重量）除以（干燥聚合物成份重量）。这里使用的吸收能力的值为两个样品吸收能力的平均值。

B、液体稳定性

本方法的目的是测定一个暴露于合成尿中的聚集体的稳定性。

将宏观结构样品置于一个浅盘中，把超量的合成尿加在这些宏观结构上。观察宏观结构的膨胀直至其达到平衡状态。在观察宏观结构膨胀过程中，会发现细小的宏观结构颗粒从主聚集体上脱落，象薄层一样的粒脱离主聚集体漂浮起来，或在颗粒从主聚集体上脱离和漂浮起来的同时，颗粒在X-Y两维平面上脱离膨胀。如果有大量颗粒成分从主聚集体上脱落下来，这个宏观结构就被认为是不稳定的。应该观测宏观结构的无向性膨胀，如果经过测试过程后，聚集体能保持相对稳定，并保持前体颗粒与孔隙的相对的几何空间关系，则这个宏观结构被认为是稳定的。优选的液体稳定宏观结构在其膨胀状态下可以拿起来，而不破碎。

C、前体颗粒尺寸和总平均颗粒尺寸

通过让样品通过规格范围从标准20目筛（850μm）到标准400目筛（38μm）的19个一套的筛进行筛分来测定10克前体颗粒的松散样的按重量百分比计的颗粒尺寸分布。这套筛子是如可从The        Gilson        Company，Inc        of        Worthington，Ohio获得的那样的标准筛。由于所用设备不能同时放置全部19个筛，所以该测试要在三组筛上同时进行。第一组含有20目、25目、30目、35目、40目、45目和50目筛子，加上筛子底盘;第二组含有60目、70目、80目、100目、120目和140目筛子，加上筛子底盘;第三组包括170目、200目、230目、270目、325目和400目筛子，加上筛子底盘。对留在所有这些筛子上的前体颗粒进行称重，以测定按重量成分比计的颗粒尺寸分布。

将第一组筛子安装在摇动器上，并把10克加减0.00克的样品放在20目筛子上。所使用的摇动器是由the        Gilson        Company，Inc.Worthington，Ohio提供的SS-5型3英寸震荡式筛子摇动器。这组筛子以大约每分钟2100振的速度（仪器盘上的第“6”档）被摇动3分钟，然后取下筛子底盘将这套筛子放在一旁以便接下去进行称重。用一个软刷子把留在筛子底盘上的样品移至称重纸上。将第二组筛子装在摇动器上，然后将称重纸上的样品移至60目筛子上，第二组筛子以每分钟2100振的速度被摇动大约3分钟，然后将留在筛子底盘上的样品移到称重纸上而这套筛子放在一旁，将第3组筛子安装在摇动器上并将称重纸上的样品移至170目筛子上。第3组筛子以每分钟2100振的速度被摇动约3分钟用一个软刷子将每个筛子上的东西移至一个称过皮重的称重纸上。样品在一个标准三量程称重器上称重并记录在特定筛子上的样品重量。用新鲜的称重纸对每个样品，每个筛子以及对每个在第三套筛子被振动后留在筛底盘中的样品重复这个步骤。然后对另外两个10克样品重复这个方法。每个筛的三个样品的平均重量确定为每个筛子规格的以重量百分比计的平均颗粒尺寸分布。

10克松散材料样品的总平均微粒尺寸按以下公式计算：

maps＝ (∑（Di×Mi）)/(∑Mi)

其中maps为总平均颗粒尺寸;Mi是在特定的筛子上的颗粒重量;Di为特定筛子的尺寸参数。筛子的尺寸参数Di根据紧随其下的最高等级的筛子的尺寸（微米值）而确定。例如，一个标准50目筛子的尺寸参数为355微米，这个值对应于标准45号筛（相邻的最高目筛子）的筛孔尺寸。在此所称的总体平均颗粒尺寸为为三个样本的总平均微粒尺寸的平均值。

前体颗粒举例

一个有外罩的容积为10升的双搅拌臂不锈钢搅拌器，其开口尺寸为220mm×240mm，深240mm，它具有两个旋转直径为120mm的西哥玛（∑）形的叶片。将此搅拌器用盖子密封。制备一种水质单体溶液，其单体成分占总重量37%。单体中含有75%摩尔的丙烯酸钠和25%摩尔的丙烯酸。将5500克水质单体溶液充入搅拌器容器内，然后用氮气吹扫以清除被截留的空气。然后，两个∑形叶片以46rpm的转速旋转，同时用35℃的水对外罩进行水浴加热。把2.8克过硫酸钠和0.14克L-抗坏血酸加入其内作为聚合引发剂，加入引发剂约4分钟后聚合作用开始进行。加入引发剂15分钟后，反应系统中达到82℃的峰值温度，在不断搅拌过程中，水合的聚合物凝胶被分为大约5mm大小的颗粒。在聚合作用开始后60分钟后，将搅拌器的盖子取下，并将其内的材料取出。

将所合成的水合的水质的聚合物凝胶平铺在标准50目金属网上并用150℃的热空气对其进行90分钟的烘干。将烘干的颗粒在一个锤式的磨碎机中磨碎，然后放在标准20目的筛子（850微米）上筛分，取得那些能通过标准20目筛子的颗粒。这些颗粒的群体平均颗粒尺寸为405微米。

根据本发明的宏观结构的制备工艺的具体说明

例1：

将100份与前体颗粒例子一样的前体颗粒放入5夸脱的立式厨房型混合器中。这些前体颗粒可以通过标准50目筛子（300微米）而被标准100目筛子（150微米）阻挡。按4.3份Kymene        Plus（30%活性树脂胶），2.6份水和10.0份甲醇的比例制备一种水质处理溶液，用一种流行的喷涂器（由Yonkers.NY的Precision        Valve公司提供）将这种处理溶液喷在前体颗粒上。处理溶液被喷在原始颗粒上的同时，混合器在慢速运转，大约有4分钟时间，即直到将所有的溶液喷到颗粒上。喷涂后，潮湿的前体颗粒混合物按一设定的高速度被混合约2至5分钟。在高速混合过程中，甲醇挥发，处理的前体颗粒混合物粘度增加，结果它们将粘合在一起。将这些有粘性的处理过的前体颗粒混合物送入一个挤压/压塑设备中，螺旋挤出机螺杆8英寸（20.3cm）长，并有5条螺纹，每条螺纹1.5英寸（3.8cm）长。螺旋挤出机螺杆的外径为1.75英寸（4.45cm），其螺-壳距为0.20英寸（0.51cm）。设备工作时螺旋挤出机螺杆转速为47rpm，混合物在两个经平滑处理过的钢压缩辊（轧辊）中被压至一定的（但可调整）的厚度。压缩辊直径为8.975英寸（22.8cm），并以5.4rpm转速旋转。两压缩辊间的距离为0.015英寸（0.38mm），然后将压成的聚集体薄片分割成大约12至15英寸（30至40cm）长，将制成的聚集体薄片放在200℃的强制空气对流烘箱加热约10分钟，以便Kymene        Plus与前体颗粒表面上的聚合物材料反应，形成有效的交联。经烘箱处理的薄片厚度（用卡尺量的）约0.031英寸（0.8mm），宽度约1.95英寸（4.95cm），将一种包含65份甘油和35份蒸馏水的增塑剂溶液以每1.0克经烘箱处理过的薄片喷0.9克增塑剂的比例喷到经烘箱处理过的薄片上。大约在经增塑剂溶液处理1/2小时后，薄片会具有足够的柔顺性和可以被拿起来的抗拉伸强度。

例2：

在这个例子中使用了根据前体颗粒实例所制备的并具有例1中所述的颗粒尺寸特性的100份前体颗粒，还使用了按6.0份Kymene        Plus（30%活性树脂胶），3.5份水和8.5份甘油的比例配制的水质处理液。

将一个往复移动平台或往复输送装置与一对喷涂处理液的喷涂器和一个浇注前体颗粒的振动进料器相配合使用，将喷涂器和进料器放置在平台往复移动的表面的上方。当这个平台的表面移动到喷涂器下方时，处理液将按事先确定的图样喷在台面（或微粒层）上，当该平台进一步沿同一方向移动到进料器之下时，事先确定好数量的前体颗粒由进料器被投洒在平台表面上或被投洒在前一层已处理过的颗粒上。在颗粒已被投洒下而形成一个层之后，移动台的表面将向反方向移动，以便能够重复后续的处理液喷涂/颗粒层投洒。

开始，将事先确定量的处理液喷在移动台的表面上，在移动台表面被第一次喷上处理液之后，进料器投洒五层（每层颗粒为0.2克/平方英寸）前体颗粒。每层前体颗粒投洒后，将预定量的处理液喷涂到每层之上。最初喷在移动台表面的处理液量，与喷在第一前体颗粒层的量相同，大约为0.018克/平方英寸。喷涂其它4个前体颗粒层的处理液的量，大约为0.036克/平方英寸。实际上，每一前体颗粒层都用相同量的溶液处理。

在前体颗粒叠层和用处理喷涂后，形成了一种相当粘的薄片。然后将这个粘性的薄片用传送带送至压缩单元。该压缩单元具有两个包有钢的压轧辊（轧辊），其中有一个固定的（但可调整的）缝隙。压轧辊直径约8英寸（20cm），以20rpm的转速旋转。压轧辊之间的缝隙为0.035-0.040英寸（0.9-1.0mm）。制好的聚集体片（密度为0.9-1.0g/cc）放在塑料袋中，置于室温室内（约65°-72°F，18.3℃-22.2℃）约24小时，在这个室温处理过程中，Kymene        Plus与前体颗粒表面的聚合物材料反应，形成有效的交联。经室温处理后的薄片厚度约为0.050-0.060英寸（1.3-1.5mm）（用卡尺量的），宽度约为4英寸（10cm）。这些室温处理后的薄片具有充分的柔顺性和抗拉伸强度，可被加工而不会破碎也不会被撕裂。

例3：

在此例中，使用了图9所示的设备301。所用的前体颗粒是根据所述前体颗粒实例制造的，其尺寸在150-250μm之间，一种水质处理液是用由5.0份Kymene        Plus（30%活性树脂胶）、7.1份水和12.7份甘油组成的混合物制备的。进料器305为超级进料器型210SE-00354振动进料器，可从Solids        Flow        Control，of        Charlotte        N.C.买到。喷涂器304为由在Wheaton，IL.的喷涂器系统公司提供的6218-1/4JAU型的雾化空气驱动喷管式喷涂器。对于头两次喷涂，喷涂器304a和304b以39.8克/分钟的速度将处理液喷除在传送带303上。对于以后的喷涂，喷涂器304c至304f以79.6克/分钟的速度将处理液喷涂在传送带303上。传送带303是由聚氨基甲酸酯制成的移动式传送带，其运动速度为27英尺/分钟。加压器是一对轧辊306，直径为8寸（20cm），宽12英寸（30.5cm）。上辊和下辊涂有934号等离子涂料，该涂料可由Plasma        Coatings，Inc.，of        Waterbury，CT买到。

这个例子按以下步骤进行：

第一步：首先，按每平方英寸传送带面积约0.025克的溶液的量用处理溶液喷涂传送带预先确定的区域。

第二步：在传送带的同一预定区域按每平方英寸面积0.2克的量基本连续地铺撒一层前体颗粒。

第三步：按大体相当于每平方英寸传送带面积0.025克溶液的量用处理溶液喷涂传送带预定区域上的第一前体颗粒层。

第四步：在传送带的同一预定区域按每平方英寸面积0.2g的量基本上连续地铺撒一层前体颗粒。

第五步：按大体相当于每平方英寸传送带面积0.050克溶液的量用处理溶液喷涂传送带预定区域上的第二前体颗粒层。

第六步：再依次重复第四步和第五步三次以上，得到：（a）经初级喷涂和五次层洒后喷涂，传送带上每平方英寸的处理液总量为0.25克;（b）五次层洒后，传送带上每平方英寸的前体颗粒总量为1克。至此，一个坯料形成了。

第七步：使坯料通过压缩辊，两压缩辊之间的间隙为0.035英寸（0.9mm）。这制出密度为0.995g/cc的薄片。

第八步：通过将薄片放在塑料袋内并在环境温度（72°F，22.2℃）下放置48小时，对该薄片进行固化。

制成的薄片具有良好的柔顺性，不易发生凝胶阻塞，并且湿性整体性好。