包含具有非共价键合表面涂层的超吸收聚合物颗粒的吸收制品

发明领域

本发明涉及用来接收和保留如尿液等身体排泄物的吸收制品。这样的制品包括如婴儿尿布、训练裤、成人失禁制品和妇女护理制品等一次性卫生制品。为了提供具有更薄和更干燥吸收芯的吸收制品，唯一的可能是开发能够采集和存储液体的新的高吸收凝胶材料。第二个方面是保持这种高超吸收聚合物浓度的制品在该制品的整个使用周期内(从干燥到完全吸满)的舒适和性能，尤其是通过改进芯承受所述制品在使用过程中所遭受的力的能力。这种保持完整性的能力也经常被称为芯的‘润湿完整性’。

高吸收凝胶材料的开发和改进到目前为止主要集中在将这些材料应用于吸收芯的流体存储区。与此相反，本发明的高吸收凝胶材料尤其适用于吸收芯的流体采集区。

开发和改进高吸收凝胶材料到目前为止主要集中在将这些材料应用于吸收芯的流体存储区。与此相反，本发明的高吸收凝胶材料尤其适用于吸收芯的流体采集区。

发明背景

用于接收和保留身体排泄物(例如尿液或粪便)的吸收制品如一次性尿布、训练裤、成人失禁制品是本领域所熟知的，并且在改进它们性能方面已经做了相当多的工作。这样的改进通常针对此类制品的主要功能即保留体液，但也通过提高穿着者的舒适性使与穿着此类制品有关的负面影响降到最低。

许多改进与吸收制品的“吸收芯”有关。在吸收芯中，废物被制品采集(获得)，然后从采集的位置导出(分配)，然后存储(保留)。

沿用已久的方法是通过减小吸收芯的厚度来减小制品的厚度，有助于改进舒适性。然而，这一直是如何使液体处理性能和厚度之间平衡的问题。同样认为，一定量的成垫材料对于舒适的尿布是必需的。最终技术人员认为，减少或甚至移除通常用于吸收芯的纤维材料到由现代超吸收颗粒材料实现大部分或甚至全部原先由纤维基质提供的液体采集和分配功能的程度是不可能的。即使存在着干燥时可能提供所有这些有益方面的结构，但完全难以想象其会组成一种吸收芯，使得即使在已经吸收了第一次涌出的液体之后还会保持液体处理和舒适的性能。

特别薄的吸收芯的开发具有有益的方面，它使这种开发具有一定的商业利益。例如，较薄的尿布不只是穿着时不臃肿、更适应身体、在衣服下更贴身，同时它们在包装中也更紧密，使消费者更容易携带和存放这些尿布。包装的紧密也导致生产商和营销商的经销费用降低，包括每个尿布单元在商店中所需的货架空间较小。

如前所述，提供较薄吸收制品如尿布的能力取决于开发可采集和存储大量排出体液、特别是尿液的相对较薄吸收芯的能力。在这点上，使用通常称作“水凝胶”、“超吸收剂”或“水胶体”吸收聚合物已变得尤其重要。例如，参见1972年6月13目公布的美国专利3,699,103(Harper等人)和1972年6月20日公布的美国专利3,770,731(Harmon)，它们公开了此类吸收聚合物(下文中称为以下任一种：水凝胶形成吸收聚合物、超吸收剂、超吸收聚合物(SAP)、吸收凝胶材料(AGM))的使用。当然，典型地当与纤维基质共同使用时，开发较薄的尿布是较薄吸收芯的直接结果，所述吸收芯利用了这些SAP可吸收大量排出体液的能力。例如，参见1987年6月16日公布的美国专利4,673,402(Weisman等人)和1990年6月19日公布的美国专利4,935,022(Lash等人)，它们公开了包括用于形成薄型、紧密、不臃肿尿布的纤维基质和SAP的双层芯结构。

SAP通常通过不饱和羧酸或者其衍生物最初聚合而成，如丙烯酸、丙烯酸的碱金属盐(例如钠盐和/或钾盐)或铵盐、烷基丙烯酸盐等等。通过将含羧基基团的聚合物链与常规的双官能或多官能单体材料(如天冬酰胺，正亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或者三烯丙基胺)微弱且均匀交联，使这些聚合物具有水不溶性和吸水膨胀性。这些微弱交联的吸收聚合物还包括多个连接到聚合物主链上的阴离子(带电的)羧基基团。正是这些带电的羧基基团使聚合物能够因渗透力而吸收体液，因此形成水凝胺。

通常需要增加SAP颗粒的硬度。典型地，这通过表面交联来完成，其中暴露于SAP颗粒表面上的羧基基团互相额外交联。增加硬度的其它方法包括给SAP颗粒涂上涂层。例如，已知这种涂层来自于WO 97/12575，其公开了包含吸收胶凝颗粒和共价键合到该吸收胶凝颗粒上的多阳离子聚合物的吸收材料。欧洲专利申请EP 493 011 A2提到了一种吸收材料，其包含表面上具有酸性基团的吸水树脂颗粒、纤维素纤维和重均分子量为2,000或更高的阳离子高分子化合物。此外，WO 03/043670公开了具有外壳的超吸收颗粒，所述外壳包含通过加入交联剂而交联并且通过施加包含阳离子聚合物和交联剂的涂层溶液而粘附到水凝胶形成聚合物上的阳离子聚合物。

然而，SAP的开发和改进到目前为止主要集中在将SAP用于吸收芯中流体的最终存储。因此，需要尤其适于吸收芯的流体采集区中流体采集和分配的SAP。通过用SAP代替现有技术吸收芯流体采集区中使用的纤维，有可能进一步减小吸收芯的臃肿感和厚度。

开发用于流体采集区的SAP的一个问题是对这些SAP的物理和化学性质的要求与用于流体存储区的要求截然不同。例如，需要流体采集区中的SAP能够借助毛细管压迅速采集并将流体暂时保留在SAP颗粒之间的空隙中，尤其是“涌出”的情况下。关键问题主要不是具有高容量的SAP，而重要的是由SAP形成的水凝胶床具有高孔隙率和渗透率以便能够在膨胀的SAP之间提供足够的空隙。

也需要具有用于吸收芯，尤其是流体采集区内的SAP颗粒，所述SAP颗粒具有高的自由膨胀速率(FSR)。FSR与SAP颗粒的表面积有关，从而与它们的粒度、颗粒形状和颗粒的形貌(例如多孔SAP颗粒与非多孔SAP颗粒)有关。具有高表面积的SAP颗粒典型地也具有高FSR，这意味着它们能够迅速吸收液体。迅速吸收液体的能力对于在吸收芯流体采集区内产生足够的空隙体积尤其重要。尤其需要具有用于流体采集区的SAP颗粒，所述SAP颗粒在第一次液体涌出后已被高度浸润。

此外，需要能够提供一种包括采集区的吸收芯，所述采集区包含相对较高浓度的具有相对高孔隙率和高渗透率的SAP颗粒，并且在一种基质中，所述吸收芯提供足够的润湿完整性，使得即使受到正常的使用力时，它采集和传输流体的能力也未大量降低或减小。

还高度需要能够在这些吸收芯、尤其是流体采集区内使用SAP，当因体液而膨胀时所述流体采集区持续具有良好的润湿完整性和高孔隙率，使得每单位重量吸收聚合物的空隙体积相对较高，并优选接近于气流成网纤维网的空隙体积，如已用于现有技术吸收制品的流体采集区内的气流成网纤维网。

因此，本发明的一个目标是提供具有改进贴合性的吸收制品，尤其是通过降低其厚度来提供，而且吸收流体时也具有良好的流体处理性能，尤其是通过使用干燥时和逐渐被液体浸润期间具有特别合适的流体分配性能的材料来提供。

本发明的另一个目标是使用超吸收聚合物颗粒来达到这个目标。

发明概述

本发明涉及吸收制品，所述吸收制品包括液体基本可透过的顶片、液体基本不可透过的底片和顶片与底片之间的吸收芯。顶片和底片至少部分接合在一起。所述吸收芯包括至少一个流体采集区和至少一个流体存储区，所述流体采集区或所述存储区中的至少一个包含超吸收聚合物颗粒，其特征在于：

所述超吸收聚合物颗粒基本上未共价表面交联，和

所述超吸收聚合物颗粒进一步表面涂敷有阳离子聚合物，其中相对于所述阳离子聚合物的总重量，所述阳离子聚合物具有1mol/kg至25mol/kg的可质子化的阳离子基团，并且其中所述阳离子聚合物基本上未共价键合至所述超吸收聚合物颗粒上。

附图简述

虽然本说明书已指出并清楚地要求保护本发明的权利要求书结束，据信由以下附图结合随附说明可更好地理解本发明，其中同一组件用相同的参考序号表示。

图1为一次性尿布的顶部平面视图，其中上层被部分切掉。

图2为图1所示的一次性尿布的剖面图。

发明详述

本文所用的吸收制品是指吸收和容纳液体的装置，更具体地讲，是指与穿着者的身体紧贴或邻近放置，用于吸收和容纳由身体排放的各种排泄物的装置。吸收制品包括但不限于尿布、成人失禁短内裤、尿布固定器和衬垫、卫生巾，等等。优选地，本发明的吸收制品为一次性吸收制品。

本发明优选的吸收制品是尿布。本文所用的“尿布”是指通常由婴儿和失禁者在下体周围穿着的吸收制品。

本文所用术语“一次性的”用来描述一般不打算被洗涤，换句话讲一般不打算恢复或重新使用的制品，即物品在使用一次后即丢弃，且优选地，可重复利用、可堆肥处理或以与环境相融合的方式进行处理。

“设置”是指一个元件在特定地点或位置与其它元件作为一体结构或者作为接合到另一个元件上的单独元件形成(接合和定位)。

本文所用术语“吸收芯”指的是吸收制品的一个组件，其主要决定着制品的流体处理性质，包括采集、传输、分布和存储体液。同样，吸收芯典型地不包括吸收制品的顶片或底片。

本发明的吸收芯包括至少一个流体采集区和至少一个流体存储区。流体采集区和流体存储区可以是吸收芯的一部分或组成部分。

吸收芯可包括两层或多层，其中流体采集区可包括至少一层，流体存储区可包括至少一层。

当吸收制品使用时，流体采集区朝向穿着者，而流体存储区朝向衣服。

本文所用术语“包括”指的是例如各种组件、区、层、级等等可根据本发明结合采用。因此，术语“包括”包括更加限制性的术语“由...制成”和“由...组成”，这些后面的更加限制性的术语具有本领域所理解的标准含义。

本发明涉及可用于提供吸收失禁制品如婴儿尿布或成人失禁制品的吸收芯，所述制品优选包括顶片、底片和夹在所述顶片和所述底片之间的吸收芯。

本发明的吸收芯尤其适用于收集体液如尿液。这些吸收芯包含超吸收聚合物(SAP)，其为颗粒状(SAP颗粒)。

优选地，SAP颗粒存在于吸收芯流体采集区内的浓度按所述流体采集区重量计为至少50％，更优选浓度为按重量计至少60％。

SAP颗粒可以为多种形状。术语“颗粒”指的是颗粒、纤维、薄片、球体、粉末、小板和SAP领域的技术人员已知的其他形状和形态。例如，颗粒可以是颗粒或小珠状，其粒度为约10μm至约1000μm，优选约100μm至约1000μm，甚至更优选约150μm至约850μm，最优选约150μm至约500μm。在另一个实施方案中，SAP可以是纤维状，即细长的针状SAP颗粒。在那些实施方案中，SAP纤维具有较小的尺寸(即纤维的直径)，小于约1mm，通常小于约500μm，优选小于250μm下至50μm。纤维的长度优选为约3mm至约100mm。纤维也可以是可用于织造的长丝。

本发明优选的SAP是球状的颗粒。如本发明所述，并且与纤维相反，“球状颗粒”具有最长和最小尺寸，并且颗粒的最长和最小颗粒尺寸之比在1至5的范围内，其中值1等于完美的球状颗粒，而值5将考虑到与这种球状颗粒有一些偏差。

可用于本发明的SAP包括多种能够吸收大量流体的水不溶性但吸水膨胀的聚合物。这些聚合物材料通常已为本领域所知并且包括在一次性吸收制品技术领域内已使用或认为有用的所有那些熟知的聚合物。尤其是，在本发明的范围内，可使用公开于EP-A-752 892中的SAP或者公开于1998年纽约Wiley VCH出版、F.L.Buchholz和A.T.Graham所著的名称为“Modern Super Absorbent Technology”的教科书中的那些SAP。

用于制作SAP颗粒的优选聚合物材料为部分中和的聚丙烯酸及其淀粉衍生物的微弱网状交联聚合物。优选地，SAP颗粒包含按重量计25％至95％，更优选按重量计50％至80％的中和、微弱网状交联的聚丙烯酸。网状交联致使聚合物基本上为水不溶性的，并且部分地确定水凝胶成形吸收聚合物的吸收能力和可萃取的聚合物含量的特性。网状交联这些聚合物的方法以及典型的网状交联剂被描述于美国专利4,076,663或上面引用的参考文献中。

尽管SAP优选为一种类型(即，同种的)，在本发明中可采用聚合物的混合物。SAP也可包含低含量的一种或多种添加剂的混合物，例如二氧化硅粉末、表面活性剂、胶、粘合剂等等。此外，SAP可包括一种粒度梯度，或者可包括一定范围的粒度。

很多已知的SAP显示具有凝胶结块。当SAP颗粒被润湿时出现“凝胶结块”，并且颗粒膨胀以至于抑制流体传输到吸收结构的其它区或区域。因此，吸收芯这些其它区域的润湿借助于一个非常慢的扩散过程发生。实际上，这意味着用吸收结构采集流体要比流体排出的速率慢得多，尤其是在涌出的情况下。在吸收芯中的SAP颗粒接近于完全浸透之前很久或者在流体扩散或芯吸通过“结块”颗粒进入吸收芯的其它部位之前吸收制品就会发生渗漏。一旦颗粒由于吸收流体而膨胀，如果SAP颗粒的凝胶强度不够大并且在应力下变形或延展，则凝胶结块会成为一个特别尖锐的问题。参见1989年5月30日的美国专利4,834,735(Alemany等人)。凝胶结块问题在本发明中尤其关键，因为SAP颗粒优选应用于流体采集区。在流体采集区中，SAP颗粒的主要任务不是存储液体-这是大多数现有技术在吸收制品中使用SAP颗粒的情况-而主要任务是保证流体可足够迅速地通过流体采集区，并暂时存储无法被流体存储区迅速吸收的液体。

减小凝胶结块的一种常用方法是将颗粒制得更硬，这使SAP颗粒能够保持它们的原样，从而在颗粒之间产生或保持空隙空间。增大硬度的熟知方法是共价交联暴露在SAP颗粒表面上的羧基基团。这种方法通常被称为表面交联。

术语“表面”描述颗粒朝外的边界。对于多孔SAP颗粒，暴露的内表面也可属于表面。术语“表面交联的SAP颗粒”是指具有位于颗粒表面附近的分子链的SAP颗粒，该颗粒表面由被称为表面交联剂的化合物所交联。表面交联剂被施加到颗粒表面。在表面交联的SAP颗粒中，SAP颗粒表面附近的交联程度通常比SAP颗粒内部的交联程度高。

现有技术中已知的表面交联剂为例如能够在SAP的聚合物链之间建立额外交联的二官能剂或多官能剂。表面交联剂包括，例如二元醇或多元醇，或它们的衍生物，所述衍生物能够形成二元醇或多元醇。交联是基于聚合物所含官能团之间的反应，例如羧基(聚合物所含的)和羟基(表面交联剂所含的)之间的酯化反应。

令人惊讶的是，已发现本发明的SAP颗粒不需要表面交联。表5显示了阳离子涂层和表面交联对SAP颗粒渗透率影响的对比。可以看出，与由表面交联提供的SAP颗粒相比，具有阳离子涂层的SAP颗粒使渗透率的提高更为显著。因此，具有阳离子涂层的SAP颗粒尤其适用于渗透率非常重要的流体采集区。

SAP颗粒基本未表面交联的事实使得可能去除表面交联的工序，该工序通常是相对费时和耗能的步骤。这就得到了一种经济的整体制造方法，而由该方法提供的SAP颗粒同时显示具有比表面交联提供的SAP颗粒更优秀的性能。本发明的SAP颗粒基本未表面交联，优选SAP颗粒未表面交联。

如本发明所述，SAP颗粒表面涂敷有阳离子聚合物。相对于所述阳离子聚合物的总重量，阳离子聚合物含有1mol/kg至25mol/kg的可质子化的阳离子基团。此外，阳离子聚合物基本上未共价键合至超吸收颗粒上。优选阳离子聚合物含有3mol/kg至22mol/kg可质子化的阳离子基团，更优选3mol/kg至17mol/kg可质子化的阳离子基团，甚至更优选4mol/kg至14mol/kg可质子化的阳离子基团，最优选4mol/kg至12mol/kg可质子化的阳离子基团。

然而，优选阳离子聚合物为含1mol/kg至25mol/kg(基于所述含氮聚合物的重量)可质子化氮原子的含氮聚合物(N-聚合物)。更优选含氮阳离子聚合物含有3mol/kg至22mol/kg可质子化的氮原子，还更优选3mol/kg至17mol/kg可质子化的氮原子，甚至更优选4mol/kg至14mol/kg可质子化的氮原子，最优选4mol/kg至12mol/kg可质子化的氮原子。

在本发明的一个优选实施方案中，含氮阳离子聚合物为聚乙烯亚胺(PEI)。

在本发明的另一个优选实施方案中，含氮阳离子聚合物为部分水解的聚合物。如果部分水解的含氮阳离子聚合物被用于表面涂层，此聚合物优选水解程度在30％至80％范围内，更优选在40％至70％范围内，最优选在40％至60％范围内。水解程度主要影响阳离子聚合物的总电荷，因为只有涂层聚合物所包含的水解基团是带正电荷的。

关于部分水解或至少可水解的聚乙烯基酰胺的详细描述和如何制备它们可见DE 31,28,478。尤其优选的是由N-乙烯基-甲酰胺均聚物(PVFA)所提供的含氮阳离子聚合物。PVFA至少部分水解成聚乙烯胺(PVAm)，优选水解程度为约30mol％至约80mol％。部分水解的聚乙烯基甲酰胺的溶液已有商业产品，例如以商品名称Lupamin^TM和Luredur^TM购自BASF-AG的Ludwigshafen。在本发明的一个特定实施方案中，涂层是部分水解的N-乙烯基-烷基酰胺聚合物或部分水解的N-乙烯基-烷基-酰亚胺聚合物，更优选地是N-乙烯基-甲酰胺的部分水解聚合物。

如本发明所述，优选含伯胺、仲胺和叔胺的含氮阳离子聚合物。

添加在SAP颗粒上的阳离子聚合物的量优选按所述SAP颗粒的重量计小于10％，更优选介于0.05％至5％之间，甚至更优选按无阳离子聚合物的SAP颗粒(未涂敷的SAP颗粒)重量计0.1％至1.0％。

不受理论约束，据信阳离子聚合物借助离子键、范德华力和氢键粘附在SAP颗粒的表面上。

优选本发明阳离子聚合物的重均分子量在约10,000至约1,000,000的范围内，更优选在约10,000至约800,000的范围内，甚至更优选在约50,000至约750,000的范围内。

SAP颗粒的物理属性

1.渗透率

渗透率(也称为液体流动传导性)是本发明已涂敷SAP颗粒的重要性质。SAP颗粒的渗透率根据测定SFC(盐水流动传导性)方法的改造来测定。SFC是材料传输盐水能力的量度，例如由膨胀的SAP形成的水凝胶层在使用压力下传输体液的能力。测定SFC的方法描述于EP-B-0 752892，第224段及后面的内容。

为了测定由本发明SAP颗粒形成的水凝胶层的渗透率，0.9％盐水溶液(9.00g NaCl于1升去离子水中)代替人造尿液(称为Jayco SyUrine或Jayco人造尿液，购自Jayco Pharmaceuticals，Company Hill，Pennsylvania，USA)，被用于SAP颗粒的60分钟预膨胀和液体流动测量过程中。在形成高渗透率水凝胶层的SAP情况下(即，快速的液体流速)，正如本发明SAP颗粒的情况，尤其必要的是增加SAP颗粒形成的水凝胶层的厚度，以便在整个测量过程中保持连接到圆筒底部筛网上的流体高度为5.0cm。对此而言，需要根据SAP颗粒的容量(圆筒离心保留容量)来控制干SAP颗粒的起始样品量，调节由SAP颗粒形成的膨胀水凝胶层的高度介于10mm和20mm之间。在预膨胀和流动测量过程中，应用2.1kPa(0.3psi)的围压。

-测量空样品夹持器组件的厚度，精确至0.01mm：h₀

-称量如上文所提及的适当量的干SAP颗粒，精确至0.001g

-转移全部样品，并将SAP颗粒均匀分布在样品夹持器底部的整个区域内。

-测量空样品夹持器组件和干SAP颗粒的厚度，精确至0.01mm：h₁

-将样品夹持器组件放在滤纸(例如Schleicher & Schuell，No.596，90mm直径或相当)，浸在装有0.9％盐水溶液的大皮氏培养皿中，其中液体高度为至少3.0cm，预膨胀60分钟。

-60分钟后，从皮氏培养皿/盐水溶液中取出样品夹持器组件，滴干过量的液体。

-测量样品夹持器组件和已膨胀SAP颗粒的厚度，精确至0.01mm：h₂

-将带样品的样品夹持器转移至支持筛网上，使200mL 0.9％盐水溶液流经样品，同时调节连接到圆筒底部上的筛网上的5.0cm流体静压头。

-对于快流速水凝胶层，开始采集渗透率数据5分钟，数据记录间隔为10秒种。

-夹住样品夹持器的外壁滴干过量液体30分钟，避免由SAP颗粒构成的水凝胶层接触任何表面使液体容易滴到贮存器中。

-测量样品夹持器组件和水凝胶层的厚度，精确至0.01mm：h₃

根据流速计算渗透率数值，该流速通过通过量-时间曲线上的斜率来确定。记录三次测量的平均值。

(渗透率)K＝{F_g×L_终}/{ρ×A×ΔP}

其中

F_g是流速，单位为[g/秒]，通过计算通过量-时间曲线上的斜率来计算，即每10秒时间间隔流经膨胀水凝胶层的液体量，

L_终是60分钟膨胀后SAP-层初始厚度，h₂-h₀，与液体流过后并滴干过量液体后凝胶层厚度，h₃-h₀的平均值，单位为[cm]。

L_终＝[(h₂-h₀)+(h₃-h₀)]/2×10

其中

ρ是NaCl溶液的密度，单位为[g/cm³](0.9％盐水溶液在20℃时的密度为1.005g/cm³)，

A是水凝胶层的面积，28.27cm²，

ΔP是静压力4920g cm/s²，和

渗透率，K，单位为[cm³s/g]。

如本文所述的表面涂敷有阳离子聚合物的SAP颗粒优选具有的测量渗透率为至少400×10^-7cm³sec/g，更优选大于800×10^-7cm³sec/g，甚至更优选大于1000×10^-7cm³sec/g，最优选大于1200×10^-7cm³sec/g。

2.圆筒离心保留容量(CCRC)

此测试用来测量当SAP颗粒经受离心力后，本文所用的SAP颗粒的盐水溶液保留容量(并且它是当同样向材料施加各种力后，使用的SAP颗粒对吸收容量保持力的指示)。

首先，如下制备盐水溶液：称量18.00g氯化钠，并加入到两升容量瓶中，用2升去离子水补足定容，并搅拌直至所有氯化钠溶解。

在一个最小5cm深且足够大以致能容纳四个离心机圆筒的平锅中，装入部分盐水溶液，使得液面最多40mm(±3mm)高。

每个SAP颗粒样品在单独的圆筒里测试，因此每个使用的圆筒在所有样品放置于其中之前称量，精确至0.01g。圆筒底部有非常细的筛网，使流体能够离开圆筒。

对于每次测量，都同时进行两个平行测试；因此总是制备两个样品，如下所示：

称量1.00g待测试的SAP颗粒，精确至0.005g(这是‘样品’)，然后将样品转移至一个空的称过重的圆筒中。(对平行样品重复此过程。)

在将样品转移至圆筒后，随即将装入样品的圆筒放入装有盐水溶液的平锅中(圆筒不应当互相靠着或靠着平锅的壁放置)。

15分钟(±30s)后，将圆筒从平锅中取出，使盐水溶液从圆筒中排干；然后再将圆筒放回平锅中45分钟。总共浸没60分钟后，将圆筒从溶液中取出，使过量水从圆筒中流出，然后将有样品的圆筒放入离心机中的圆筒座内，使得两个平行测定的样品处于相对位置。

所用离心机可以是任何配备有离心杯的离心机，所述离心杯与圆筒和圆筒底座相配，可俘获圆筒中排出的液体，并能够递送250g(±5g)的离心加速度，所述离心加速度施加于位于圆筒底座上的物质，对于264mm的内径，速度为136弧度/s(1300rpm)。合适的离心机是Heraeus Megafuge 1.0VWR#5211560。设置该离心机，以获得250g的离心加速度。对于转子直径为264mm的Heraeus Megafuge 1.0，离心机的设置为136弧度/s(1300rpm)。

样品离心3分钟(±10s)。

将圆筒从离心机中取出并称量，精确至0.01g。

对每个样品(i)，圆筒离心保留容量Wi表示成每克SAP颗粒所吸收的盐水溶液克数，计算如下：

$$ >>>w>i>>=>>>>m>CS>>->>(>>m>Cb>>+>>m>S>>)>>>>m>s>>>[>>g>g>>]>$$

其中：

m_CS：是离心后含样品的圆筒质量[g]

m_Cb：是无样品的干圆筒质量[g]

m_S：是无盐水溶液的样品质量[g]

然后，计算该样品和其平行样品的两个W_i值的平均值(精确至0.01g/g)，这就是本文所提到的CCRC。

优选本发明SAP颗粒的CCRC小于25g/g，更优选小于20g/g，还更优选小于19.5g/g，最优选小于17g/g。此外，本发明SAP颗粒的CCRC大于5g/g，更优选大于6g/g。

3.自由膨胀速率(FSR)

此方法用来测定本文所用SAP颗粒在0.9％盐水溶液中无搅拌或围压时的膨胀速率。记录吸收一定量液体所花费的时间，即记录每克SAP颗粒每秒所吸收流体(0.9％盐水)的克数，例如g/g/秒。

将9.0克NaCl加入到1000ml蒸馏去离子水中来制备盐水溶液，搅拌此溶液直至所有NaCl都溶解。

称量计算出的(参见以下公式)样品量(精确至0.0001g)，然后均匀地放在25mL烧杯的底部；然后迅速将20g盐水溶液(也处于23℃)加入有样品的烧杯中，启动定时器。测定加入的盐水溶液的准确重量，精确至0.01g：w液

w_干＝干重[g]＝20[g]/(0.75×CCRC[g/g])

当最后一部分未分配的流体表面接触膨胀样品时，例如由流体表面的光反射来判断，记录时间ts。

测试再重复两次，得到3个值。

然后计算每个样品的自由膨胀速率，然后可将其平均，得到如本文所述的自由膨胀速率。

FSR＝w_夜/(w_干×t_s)

优选地，本发明SAP颗粒的FSR为至少0.1g/g/秒，更优选至少0.3g/g/秒，甚至更优选至少0.5g/g/秒，最优选至少0.7g/g/秒。

4.采集测试

流体采集测试提供了一种将液体引入模拟应用条件的吸收制品的方法。该制品将用泵(型号7520-00 Cole Parmer Instruments Co.，Chicago，USA)以15mL^s-1的速度加载每次涌出量为75mL的0.9％盐水溶液。用定时器记录吸收盐水溶液的时间。以精确5分钟的涌出间隔，每5分钟重复该涌出，直到4次涌出。

将包含芯和包括顶片和底片的测试样品平放在有机玻璃框内的泡沫平台上(参见欧洲专利EP 0 631 768 B1或美国专利6,083,210内测试设备的详细组件)。所述芯的最终存储容量为约300mL至约400mL。如果要评估容量显著不同的产品(如可设想为成人失禁产品)，具体地讲每次涌出的流体体积设置应适当调节至制品总设计容量的约20％，并且应当记录与标准测试方法的差别。

底片的外表面朝向泡沫平台。将基本在其中央具有直径5cm开口的有机玻璃板放在样品顶部。确定样品的方向，使得顶片直接位于有机玻璃板的开口下面。将板上的开口(＝盐水溶液的加入点)放置在离整个芯的前边缘约10cm，并且大约位于芯侧向两侧之间的中间。盐水溶液通过装在并粘在开口内的圆筒引入样品中。电极在吸收结构表面以上约1mm至2mm，并且还连接至定时器。将负载放在板的顶部以模拟，例如婴儿的体重。将一个9kg的砝码放在面积为744.6cm²(51cm×14.6cm)的板的顶部。

将盐水溶液引入圆筒内。它在吸收结构顶部升高，从而接通电极之间的电路。这使定时器启动。当吸收结构吸收了涌出物，电极之间电接触断开时，定时器停止并记录。

采集速度定义成每单位时间(s)吸收的涌出物体积(mL)。计算引入样品内的每次涌出的采集速度。

第4次涌出的优选采集速度为至少0.7mL/s，更优选至少0.8mL/s。

5.用0.9％NaCl溶液中的甲苯胺蓝使SAP颗粒着色

使用以下方法，可能测定在将阳离子聚合物涂层涂敷于SAP颗粒之前，涂敷有阳离子聚合物的SAP颗粒是否表面交联。

着色溶液(20PPM甲苯胺蓝O于0.9％NaCl中)：

将20mg甲苯胺蓝O[CAS：540-23-8]溶解于250ml 0.9％(w/w)NaCl溶液中将该混合物置于超声浴中1小时，用纸滤器过滤，然后用0.9％NaCl溶液补足至1000ml。

着色步骤：

将涂敷有阳离子聚合物的30mg至50mg SAP颗粒样品放入40mL螺口玻璃小瓶中，然后加入30mL上述着色溶液。将小瓶封上，让SAP颗粒在轻轻振荡(例如，在滚筒研磨机上轻轻旋转或缓慢滚动小瓶)中于20℃至25℃膨胀并平衡18小时。

在显微镜评价法中，将已膨胀、已着色的SAP颗粒样品转移到白色瓷皿中，并倒上制备其的溶液(或放入1cm玻璃或石英比色皿中，同时比色皿的塞子与此溶液接触)。

可使用立体显微镜(例如，Olympus Stereomicroscope SZH10(7至70x)，配有圆形照明(例如，Intralux UX 6000-1，Volpi AG，CH 8952 Schlieren，Switzerland)和任选相机(例如，Olympus ColorView 12)，来评价已膨胀、已着色的SAP颗粒。

作为对比样品，将涂敷有阳离子聚合物的非表面交联SAP颗粒和涂敷有阳离子聚合物的表面交联SAP颗粒都用所述着色方法进行着色。

评价：表面交联的SAP颗粒对比非表面交联的SAP颗粒：

涂敷有阳离子聚合物的已膨胀和已着色的非表面交联SAP颗粒在单个凝胶颗粒上显示出一致、均匀的着色和基本平坦的表面。

另一方面，涂敷有阳离子聚合物的已膨胀和已着色的表面交联SAP颗粒显示出特征表面图案，如薄片状表面或断裂的外壳。这种图案无法在非表面交联的SAP颗粒样品上观察到。

制造SAP的方法

如上所述，可用本领域已知的任何常规方法加工基体SAP。生产这些聚合物的典型的和优选的方法被描述于长长的文献清单中，包括很多专利申请文献，特别是由F.L.Buchholz和A.T.Graham所著的教科书“ModemSuper Absorbent Technology”，美国再公布专利32,649，美国专利4,666,983，美国专利4,625,001，美国专利4,340,706，美国专利4,506,052，美国专利4,735,987，美国专利4,541,871，PCT申请WO92/16565，PCT申请WO90/08789，PCT申请WO93/05080；美国专利4,824,901；美国专利4,789,861，美国专利4,587,308，美国专利4,734,478；美国专利5,164,459；德国专利申请4,020,780(Dahmen)和公布的欧洲专利申请509,708。

形成基体SAP颗粒的优选方法是与含水溶液聚合反应方法有关的那些方法。然后使单体的含水反应混合物处于聚合条件，该条件足以在混合物中制备基本上水不溶性的微弱网状交联的聚合物。然后将所形成的聚合物块研磨成粉或切碎，形成个体颗粒。

最后，SAP颗粒用如本发明所述的阳离子聚合物涂敷(但未共价键合)。通过将含阳离子聚合物的溶液简单地喷涂到搅拌器中的SAP颗粒上可将阳离子聚合物施加到SAP颗粒上。可供选择地，包含阳离子聚合物的溶液可与SAP颗粒混合。优选地，阳离子聚合物以水溶液的形式提供。可供选择地，阳离子聚合物以有机溶液的形式提供。

可按常规方式使用本领域常用的其它化合物，例如用于pH缓冲或中和的盐和降尘化合物、或其它反应和加工助剂。

当将阳离子聚合物(优选地N-聚合物)施加到SAP颗粒上时，涂层材料未共价键合到SAP颗粒上很重要。已惊讶地发现，在根据本发明涂敷优选的N-聚合物时，将阳离子聚合物键合到超吸收颗粒上既无必要也无好处。为确保这样，混合步骤的温度是获得未键合涂层的关键特性，所述涂层一方面非常坚固但足够有效地保持由这种SAP制成的吸收芯的润湿完整性。用阳离子聚合物涂敷SAP颗粒的工序优选在120℃以下的温度，更优选100℃以下的温度进行。测定阳离子聚合物是否共价键合到SAP颗粒上的方法描述于美国专利6,011,196，第17和18专栏。此测试方法可应用于本发明的SAP颗粒。

甚至有可能将阳离子聚合物引入到已包含非涂敷SAP颗粒的吸收结构中。

此外，如本发明所述，在将阳离子聚合物涂敷在SAP颗粒上时或之后，阳离子聚合物优选地基本不互相交联。因此，SAP颗粒上的涂层优选不包含互相共价键合的阳离子聚合物，但包含单个阳离子聚合物。因此，如本发明所述涂敷SAP颗粒的阳离子聚合物优选既不共价键合到SAP颗粒上，而且也不互相共价键合。

包含SAP颗粒的吸收芯

如本发明所述，用于一次性吸收制品的吸收芯包含具有阳离子聚合物涂层的前述SAP颗粒，并且有或无其它任选组分如纤维、热塑性材料、泡沫、稀松布等。这些吸收芯的主要功能是吸收排放的体液，然后保留这些流体(即使当受到由于由此制成的吸收制品的穿着者的运动所正常遇到的压力和张力和扭矩时)。

总的来说，如本发明所述的吸收芯包含一个或多个区域。通常，为了提供相对薄的吸收制品，需要如本发明所述采用高SAP颗粒浓度来减小其它组分，特别是纤维组分的含量。

测量吸收芯给定区域内SAP颗粒的浓度时，使用按重量计SAP颗粒相对于SAP与存在于包含该聚合物的同一区域内的任何其它组分(例如，纤维、热塑性材料等)总重量的百分比。

吸收芯的流体存储区可包括其它SAP颗粒(单独或与本发明的涂敷SAP颗粒共同存在)，其不满足本发明SAP颗粒的上述物理标准。

另外，吸收芯或其的一部分(如流体采集区或流体存储区或这些区域的一部分)可完全或部分包裹在薄纸、非织造材料或任何其它合适的基质中以使其组件成为一个整体。在一个优选的实施方案中，所述芯部包裹材料包括顶层和底层，这些层沿其边缘被密封在一起，例如通过粘合剂。顶层和底层可以由非织造材料提供。顶层和底层可由两个或多个单独的材料片来提供，或可供选择地，它们可由一体的材料片来提供。这样一体的材料片可围绕存储层进行包裹，例如以C型折叠进行包裹。

流体采集区

本发明尿布的一个关键部分是流体采集区，其包含本发明的SAP颗粒。此流体采集区用来迅速采集和暂时保留排出的体液。根据穿着者的位置，排出体液的一部分可渗入采集区，并被最接近排出区域内的流体存储区吸收。然而，因为流体经常以涌出状排出，所以在此区域内的流体存储区吸收流体的速度慢于流体被排出的速度。因此，其流体采集区也有利于流体从最初的流体接触点传输至吸收芯的其它部分。在本发明的上下文中，应当指出术语“流体”包括，但不限于液体、尿液、月经、汗液和水基体液。

流体采集区的流体处理功能特别重要。流体采集区必须具有足够的暂时快速吸收体液“涌出”的能力，和足够的流体保留能力以控制在重力影响下采集的流体，而不显示具有过量的流体保留能力，使得流体难以从流体采集区向流体存储区释放。

为了采集、暂时保留和传输流体，膨胀的SAP颗粒必须特别可用于提供空隙以使流体能够在膨胀的SAP颗粒之间流动。这与大多数现有技术SAP颗粒的通常用法相反，通常用法主要设计成用于流体存储区，因此主要必须能够吸收和存储大量的液体。

流体采集区可由几种不同的材料构成，这些材料包括但不限于：a)包括聚酯、聚丙烯或聚乙烯的合成纤维、包括棉花或纤维素的天然纤维、这些纤维的共混物或任何等效材料或材料组合的非织造材料或织造材料组件，和b)压缩的再生纤维质海绵。用于流体采集区的尤其优选的材料是本发明的SAP颗粒。通过应用本发明的SAP颗粒，流体采集区保持满意的薄度，直到它暴露于含水液体中，这时它迅速膨胀以吸收液体。

优选确定流体采集区的位置，使得它与顶片进行流体传输，并且用来从穿着者的身体中迅速采集和分隔身体排泄物。连接流体采集区和顶片可通过提供界面间的粘结和防止顶片分离阻碍流体流，来增强流体传输。

合适的吸收芯包括一个组件，其具有(a)至少一个流体采集区，包含相对高浓度的如本发明所述的SAP颗粒，优选按所述流体采集区的重量计至少50％。

在一个实施方案中，流体采集区只包括一层。在此实施方案中，此层优选包含本发明的SAP颗粒，其浓度为按此层重量计至少50％，更优选按重量计至少60％。

在另一个实施方案中，流体采集区包括至少两层。在此实施方案中，至少一层包含本发明的SAP颗粒，其浓度为按至少一层的重量计至少70％，更优选按重量计至少80％。

在本发明的一个优选实施方案中，流体采集区包括一个朝向穿着者的上部采集层和一个下部采集层。在一个优选的实施方案中，上部采集层包含非织造织物，而下部采集层优选包含本发明的SAP颗粒。采集层优选地与存储层直接或间接接触。

优选下层包含本发明SAP颗粒的浓度为按此下层的重量计至少70％，更优选按重量计至少80％，还更优选按重量计至少90％。

吸收制品

图1为如本发明所述的吸收制品的一个优选实施方案的尿布20的平面视图。所述尿布以其平展未收缩状态(即，无弹性引起的收缩)示出。结构的一些部分被剖开以更清楚地显示尿布20的基本结构。尿布20接触穿着者的部分面向观察者。图1中尿布20的基底22包括尿布20的主体。基底22包括一个外覆盖件，该外覆盖件包括一个液体可透过的顶片24和/或一个液体不可透过的底片26。基底22还可以包括封装在顶片24和底片26之间的吸收芯28的大部分或全部。基底22优选还包括侧片30、带弹性构件33的腿箍32和腰部组件34。腿箍32和腰部组件34典型地包括弹性构件。尿布的一个端部被设置为尿布20的前腰区36。对应的端部被设置为尿布20的后腰区38。尿布的中间部分被设置为裆区37，裆区在前后腰区之间纵向伸展。裆区37是当尿布20被穿用时，通常位于穿着者大腿之间的尿布部分。

腰区36和38可包括扣紧系统，该扣紧系统包括优选连接到后腰区38的扣紧构件40和连接到前腰区36的着陆区42。

尿布20具有纵向轴线100和横向轴线110。尿布20的周边被尿布20的外边缘限定，其中纵向边缘44通常平行于尿布20的纵向轴线100延伸，并且端边46通常平行于尿布20的横向轴线110延伸。

该尿布还可包括本领域已知的其他部件，这些部件包括前耳片和后耳片、腰部覆盖片、弹性部件等，以提供较好的贴合性、容纳性和美观特性。

吸收芯28可包含任何吸收材料，该材料通常是可压缩的、适形的、对穿着者的皮肤无刺激，并且能够吸收和保留液体，例如尿液和其它的某些身体排泄物。吸收芯28可包括多种液体吸收材料，这些材料通常用于一次性尿布和其它吸收制品，例如一般称为透气毡的粉碎木浆。其它合适吸收材料的实施例包括绉纱纤维素填料；熔喷聚合物，包括共成型的；化学硬化、改性或交联的纤维素纤维；薄纸，包括薄纸包装材料和薄纸层压材料；吸收泡沫；吸收海绵；吸收胶凝材料；或其他任何已知的吸收材料或材料组合。吸收芯还可包括少量(典型地少于10％)的非液体吸收材料，例如粘合剂、蜡、油以及类似材料。此外，本发明的SAP颗粒可被用作吸收材料。

本发明的吸收芯包含相对高的SAP颗粒浓度。因此，吸收芯包含少量甚至不包含纤维基质，所述纤维基质能够将SAP颗粒挡在纤维基质内，从而使SAP颗粒保持在吸收芯中。因此，顶片和底片优选接合在一起(例如，通过粘合剂、缝纫、针刺法、超声粘合、应用热和/或压力或本领域已知的任何其它方法)，至少在那些SAP颗粒最有可能从吸收组件中泄漏的区域。相应的区域可能根据吸收制品所选择的构型而变化。

图2显示在横向轴线110所取的图1的剖面图。图2图示说明吸收芯所包括的不同区域的优选实施方案。在图2中，流体采集区50包括上部采集层52和下部采集层54，而流体采集区下面的流体存储区包括存储层60，该存储层被上部芯部包裹物层56和下部芯部包裹物层58包裹。