包含具有双峰粒度分布的超吸收材料的合成物及其制造方法技术

一种含有超吸收材料的吸收合成物，超吸收材料为具有双峰粒度分布的超吸收颗粒的形式。在吸收物结构中使用具有双峰粒度分布的超吸收材料导致吸收合成物的增强的流体分布和流体吸入。该吸收制品可使用在成一次性个人护理制品。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含有超吸收材料的合成物。更具体地讲，涉及含有超吸收材料的合成物，该合成物具有双峰粒度分布，其呈现改善的流体吸入和分布特性。
技术介绍
在一次性吸收个人护理用品中使用遇水可膨胀的，通常不溶于水的吸收材料是公知的，该吸收材料公知为超吸收物。这种吸收材料通常用于吸收制品例如尿布，训练裤，成人失禁用品，和女性护理用品，以增加这种产品的吸收量，同时减少它们的总体积。这种吸收材料通常表现为一种混合在纤维基体中的超吸收颗粒(SAP)的合成物，例如在木浆绒毛的基体中。木浆绒毛的基体通常具有每克绒毛约6克液体的吸收量。超吸收材料(SAM)通常具有每克SAM至少约10克液体的吸收量，希望是每克SAM约20克液体的吸收量，并且通常每克SAM至多约40克液体的吸收量。显然，个人护理用品中采用这种吸收材料可减少总体积，同时增加这种产品的吸收量。 由于超吸收物的存在，吸收材料内的毛细作用驱动的流体分布典型地受阻。通过优化各种超吸收物的物理和功能属性，可增强流体分布；然而，这种改变传统上降低了吸收芯的压力驱动(强制流动)流体吸入性能。 不同的超吸收粒度已用来增强不同合成物的性能属性，例如合成物的吸入和分布。大颗粒一直用来在膨胀以提高流体吸入率时形成较大空隙；但是，这些颗粒对流体分布起副作用。较小的颗粒一直用来在膨胀以改善毛细作用和流体分布率时形成较小的空隙。但是，这两种措施都不能改善吸入或分布特性的其中之一，同时也不会对其它特性起副作用。 本领域需要一种合成材料，该材料包括超吸收材料，其中合成材料改善了吸入性能，并且，还改善了分布性能。
技术实现思路
本专利技术涉及含有超吸收材料(SAM)的吸收合成物，其中超吸收材料(SAM)包含具有双峰粒度分布的超吸收颗粒。双峰粒度分布包括从约850至约1800微米的物质平均粒度(或中值粒度)的大颗粒，和从约50至约200微米的物质平均粒度(或中值粒度)的小颗粒。本专利技术的吸收结构中的超吸收颗粒的双峰粒度分布能增强毛细作用驱动的流体分布，以及改进的吸收芯的流体吸入。 更特别地，本专利技术的吸收合成物包含超吸收颗粒，该超吸收颗粒具有约60至约1750微米的总物质平均粒度。大颗粒与小颗粒的质量比从约90∶10至约50∶50，并且吸收合成物可包括按重量计算从约20％至约100％的超吸收材料。 本专利技术还涉及包括超吸收材料的吸收合成物，该超吸收材料具有双峰粒度分布，其中合成物具有少于约100秒的第三液体污物吸入时间。 本专利技术进一步涉及包括超吸收材料的吸收合成物，该超吸收材料均匀地分布在吸收合成物内。该吸收合成物具有少于约100秒的第三次液体污损吸入时间。以及具有少于约600秒的第三间歇垂直芯吸获取时间。 吸收合成物在一次性个人护理用品中特别有用，该一次性个人护理用品例如是尿布，训练裤，女用垫，裤衬垫，失禁用品，还用于个人健康用品，例如绷带和输送系统。 附图说明 图1是说明本专利技术中所用的超吸收材料的质量分率与粒度的关系图；以及。 图2是流体添加装置的透视图。 具体实施方式 当前在尿布的吸收芯中所用的SAM的水平(约40％)下，超吸收材料(SAM)在其膨胀时所占用的体积变得显著地大于纤维材料所占用的体积。尽管纤维继续在后续的流体污损时的毛细作用驱动的流体运动中起重要作用，调节膨胀了的超吸收颗粒的填密率以使毛细作用驱动最大，这可导致显著改善流体芯吸作用。如这里所用的，术语“填密率”是指合成物的固体体积与总体积之比。 通过提供一种吸收合成物，本专利技术实现了上述需要，该合成物已增强了吸收芯的流体吸入性能，并且改善了毛细作用驱动的流体分布。在吸收合成物内均匀分布超吸收材料是优选的。在本专利技术的一个实施例中，使用SAM会导致本专利技术的吸收合成物的特性改善，该SAM在吸收芯内具有超吸收物粒度的双峰分布。 下面的术语用来描述本专利技术的吸收合成物。下面给出了每个术语的一般定义。 这里所用的，术语“双峰”是指对于超吸收材料在其质量分率相对粒度的曲线中有两个截然不同的峰。图1表示用于几个SAM的包含质量分率相对粒度的曲线图。 这里所用的，术语“超吸收材料”是指遇水可膨胀的，不溶于水的有机或无机材料，在最有利的条件下，该材料在包含重量百分比为0.9％的氯化钠的水溶液中能吸收超过其重量15倍的液体。 这里所用的，关于超吸收材料的术语“均匀分布”是指吸收合成物在其全部三维方向上具有同等量的超吸收材料。 最好，本专利技术的吸收合成物包括超吸收材料，该材料与包含一种或多种类型的纤维材料的纤维基体结合。下面讨论吸收合成物的成分。 超吸收材料适于用作本专利技术的超吸收材料的材料可包括天然材料，例如琼脂，果胶，瓜尔胶等；还可包括合成材料，例如人造水凝胶聚合物。该水凝胶聚合物包括，但不局限于，聚丙烯酸，聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，乙烯顺丁烯二酐共聚物，聚乙烯醚，羟丙酯纤维素(HYDROXYPROPYLCELLULOSE)，聚乙烯吗啉(POLYVINYLMORPHOLINONE)的碱金属盐；和乙烯磺酸，聚丙烯酸酯，聚丙烯酰胺，聚乙烯吡咯烷(POLYVINYLPYRRIDINE)等的聚合物和共聚物，等等。其它合适的聚合物包括水解丙烯腈接枝淀粉，丙烯酸接枝淀粉，和异丁烯顺丁烯二酐共聚物以及它们的混合物。水凝胶聚合物最好轻微交联，以使材料基本上不溶于水。交联可以，例如，被辐射或被共价键，离子键，范德瓦尔斯键，或氢键结合。超吸收材料可采取任何适合用于吸收合成物中的形式，该吸收合成物包括颗粒，薄片，球等。 尽管在广泛范围的各种超吸收材料是公知的，本专利技术涉及，在某一方面，超吸收材料的合适选择，以允许改善的吸收合成物和一次性吸收衣着的形成。本专利技术涉及一种方法，该方法可获得吸收合成物的最佳性能，这由于这样的发现，即具有特定的双峰粒度分布的超吸收材料提供了结合毛细作用驱动的流体分布和吸入性能的意想不到的改进。更特别的是，本专利技术的吸收合成物最好包含具有双峰粒度分布的超吸收材料，其中超吸收材料包含有从约850至约1800微米的物质平均粒度(或中值粒度)的大颗粒，和从约50至约200微米大物质平均粒度(或中值粒度)的小颗粒。最好，超吸收材料包含有从约1000至约1600微米的物质平均粒度的大颗粒，和从约65至约150微米大物质平均粒度的小颗粒。 本专利技术的其它有利特征是在本专利技术的吸收合成物内的大颗粒的物质平均粒度和小颗粒的物质平均粒度之差。最好，大颗粒的物质平均粒度与小颗粒的物质平均粒度之比从约4∶1至约36∶1。更好，大颗粒的物质平均粒度与小颗粒的物质平均粒度之比从约6∶1至约25∶1。 在本专利技术的一个实施例中，吸收合成物包括具有双峰粒度分布的超吸收材料，其中超吸收材料包括具有小于约1200微米的物质平均粒度的大颗粒，和具有小于约150微米的物质平均粒度的小颗粒，其中大颗粒的物质平均粒度和小颗粒的物质平均粒度之差(DL/S)大于约500微米。在又一实施例中，吸收合成物包含具有双峰粒度分布的超吸收材料，其中包括具有小于约1100微米的物质平均粒度的大颗粒，和具有小于约100微米的物质平均粒度的小颗粒，其中大颗粒的物质平均粒度和小颗粒的物质平均粒度之差(DL/S)大于约900微米。 尽管未受到任何特定理论的限定，相信本专利技术提出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸收合成物，它包括超吸收材料，其中，所述超吸收材料包含具有双峰粒度分布的超吸收颗粒，其中大颗粒具有从约８５０至约１８００微米的物质平均粒度，而小颗粒具有从约５０至约２００微米的物质平均粒度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2001-10-9 09/974,164的范围。 实例在下面的实例中，吸收合成物利用下面的超吸收材料和纤维材料制成超吸收材料AFA-177-9A，AFA-177-9B，AFA-177-140和DRYTECH 2035，这可由MIDLAND，MI.的DOW CHEMICAL CO.提供。 纤维材料絮状纸浆，CR-1654，由COOSA PINES，AL.的ALLIANCE FORESTPRODUCTS提供。 实例1确定超吸收材料样本的粒度分布两个AFA-177-9A和AFA-177-9B的100G样本可由MIDLAND，MI.的DOW CHEMICAL CO.提供。每个样本的粒度分布利用上述PSD试验方法来测量。具有下列网孔大小的筛用于样本AFA-177-9A1680微米，1190微米，1000微米，和850微米。具有下列网孔大小的筛用于样本AFA-177-9B150微米，105微米，和63微米。 下面的表1和2给出了样本AFA-177-9A和AFA-177-9B的粒度分布。 表1.AFA-177-9A的粒度分布粒度(微米) 质量占总数的百分比大于1680 0.021190-1680 31.21000-1190 27.25850-1000 36.51小于850 5.03表2.AFA-177-9AB的粒度分布粒度(微米) 质量占总数的百分比大于150 1.74105-150 45.0563-105 48.97小于63 4.23从上面的表1和2可看到，样本AFA-177-9A和AFA-177-9B中的颗粒的物质平均粒度分别为约1100微米和100微米。 实例2本发明的吸收合成物的制备利用由MIDLAND，MI.的DOW CHEMICAL CO.提供超吸收材料AFA-177-140和由COOSA PINES，AL.的ALLIANCE FOREST PRODUCTS提供的纸浆纤维，CR-1654来形成吸收合成物。超吸收材料AFA-177-140具有基本上与实例1的样品AFA-177-9A和AFA-177-9B相同的化学成分。AFA-177-140超吸收材料利用本领域公知的方法磨碎，以制成两个样本，即样本1A和样本1B，它们具有与实例1所述的样品AFA-177-9A和AFA-177-9B类似的粒度分布。合成物通过传统气流成型单元形成。在合成物中，样本1A(大颗粒)与样本1B(小颗粒)的质量比如下变化50∶50，70∶30，80∶20，和90∶10。合成物具有500GSM的目标总基重，0.2G/CC的目标密度，和以质量计50％的SAP浓度。 在每GM的SAP为30GM的0.9WT％NACL溶液的饱和度水平下，确定样本1A和1B中的颗粒的物质平均粒度。而且，在饱和的超吸收颗粒床中的空隙空间和颗粒的比重利用凝胶床空隙空间试验程序试验确定。结果在下面的表3中给出。 表3理论颗粒比率计算的参数物质平均 物质平均饱 空隙@30G/G 比重干直径(微米) 和直径(微米) (N) (P)成分1 1100 3930 0.18 1.02成分2 105 375 0.07 1.02利用上述公式以及通过试验确定的下面的值N1(样本1A颗粒的系统中的空隙空间)，N2(样本1B颗粒的系统中的空隙空间)，P1(样本1A颗粒的真比重)，和P2(样本1B颗粒的真比重)，确定如下所示的理论最优大颗粒(样本1A颗粒)与小颗粒(样本1B颗粒)的比率。 1＝[(1-r1)·P1]÷[(1-r1)·P1+r1·(1-r2)·P2]＝[(1-0.18)·1.02]÷[(1-0.18)·1.02+0.18·(1-0.07)·1.02]＝0.83Φ＝1+(1-1)＝0.83+(1-0.83)＝1每个成分的理论重量百分比应为1/Φ＝成分的重量百分比样本1A(大颗粒)的重量百分比＝(1/Φ)×100＝83％样本1B(小颗粒)的重量百分比＝[(1-1)/Φ]×100＝17％由于两种成分假定为平衡时处于相同的饱和度，干重百分比与上述计算的饱和重量百分比将相同。 实例3 利用传统的粒度分布制备对比样吸收合成物除了超吸收材料具有范围在0至850微米内的粒度分布不同外，利用与实例2相同的材料制备对比吸收合成物。该对比样在这里特指对比样1。特别是，确定对比样1具有如下所述的粒度分布。 表4 对比样1的物质平均粒度分布粒度(微米) 占总数的重量百分比600-850 25300-600 5065-300 25利用由MIDLAND，MI.的DOW CHEMICAL CO.提供的50％DRYTECH2035和由COOSA PINES，AL.的ALLIANCE FOREST PRODUCTS提供的50％ALLIANCE CR-1654絮来制备第二对比合成物。将该合成物成形以便使本发明的合成物与包括用于商业产品中的典型超吸收材料的合成物对比。包含DRYTECH 2035的对比合成物下面称为对比样2。表5给出了对比样2的粒度分布。 表5 对比样2的物质平均粒度分布粒度(微米) 占总数的重量百分比600-850 20300-600 5565-300 25实例4本发明的吸收合成物和对比样的合成物的芯吸性能实例2和3的合成物的芯吸性能利用上述间歇垂直芯吸(IVW)试验评估。在第三次液体污损后，通过确定在合成物的每0.5英寸片段内的液体量，来分析每种合成物内的流体分布。在每段中的液体量除以在该样本的0-0.5英寸片段中样本的液体量。该值乘以100，以获得下表6显示的百分比。 表6 在第三次污损后的平均流体分布距离下边缘 吸收合成物在第三次污损后的平均流体分布的距离(英 (最低片段饱和度％)寸)50∶50 70∶30 80∶20 90∶10 对比样 对比样1 20-0.5 100％ 100％ 100％ 100％ 100％ 100％0.5-1.0 110％ 102％ 103％ 95％ 101％ 98％1.0-1.5 98％ 97％ 94％ 92％ 94％ 93％1.5-2.0 89％ 91％ 92％ 78％ 95％ 83％2.0-2.5 83％ 83％ 83％ 81％ 84％ 77％2.5-3.0 78％ 79％ 74％ 68％ 63％ 71％3.0-3.5 68％ 69％ 70％ 69％ 49％ 62％3.5-4.0 65％ 61％ 54％ 59％ 44％ 57％4.0-4.5 58％ 50％ 42％ 47％ 26％ 45％4.5-5.0 47％ 39％ 28％ 32％ 14％ 33％5.0-5.5 32％ 28％ 10％ 25％ 4％ 12％5.5-6.0 15％ 13％ 5％ 10％ 4％ 1％6.0-6.5 4％ 5％ 5％ 5％ 4％ 0％6.5-7.0 3％ 4％ 4％ 5％ 3％ 0％如表6中的数据可见，通过试验可知较好的流体分布和芯吸为包含双峰超吸收粒度分布的合成物。这被位于合成物的较高部分内的大量流体证实(＞5英寸)。 由合成物的较高部分中流体量增加可知，存在的双峰粒度分布增强了本发明吸收合成物的流体分布。在下面的表7和8中所示的部分双峰系统中，也发现增强了在IVW试验过程中流体获取比率。 表7 平均第三次污损获取量与时间时间间隔 在给定的时间吸收合成物平均第三次污损获取量(G)(秒)50∶50 70∶30 80∶20 90∶10 对比样1 对比样250 8.5 10.5 15.5 10.5 11.0 12.3100 12.0 15.5 18.5 12.5 14.1 15.0150 14.0 17.5 22.0 15.0 17.0 18.0200 16.0 20.5 24.5 16.5 17.7 19.6250 16.5 22.5 25.0 17.5 18.9 20.5300 17.0 23.0 18.5 20.5 19.5350 19.5 23.5 20.0 21.7 20.9400 21.0 24.0 21.5 22.7 22.1450 21.5 24.5 22.0 24.2 23.1500 21.8 25...

【专利技术属性】
技术研发人员：MJ尼迈尔，RN多奇二世，S朗加纳坦，
申请(专利权)人：金伯利克拉克环球有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]