TW457102B - Absorbent structure having improved absorption properties - Google Patents

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經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 457102 A7 __B7 五、發明説明（彳） ~' ~~ 技術領域 本發明提及在能吸收製品中之吸收結構，如同在尿 布、紙尿褲、失禁護片、衛生棉或其類，該結構包括混 合一如纖維及/或泡棉之多孔材料及超強吸收材料。本= 明亦提及包含該吸收結構之吸收製品。 發明背景 對上述種類之吸收製品而言，基本重要地為其有能力 快速地接收且吸收大量液體。更重要地為液體可再由變 濕區域分配到吸收結構的其他部份，所以製品的總吸收 能力可以應用。 再基本地為亦當吸收結構受到外在載負的時候，亦能 保存液體，例如當使用者正在移動、坐下或躺下的時候。 尤其對尿布及失禁護片之一個問題，當其為意欲接收 且吸收較大量的液體時，其冒著在其總吸收能力完全利 用之前滲漏之風險。此滲漏之理由為吸收結構、尤其在 重複濕化下’其能力減少而無法快速地接收且吸收大量 液體。 此種類吸收製品包含液體可透過表層、液體無法滲透 底層及置放介於其中之吸收結構，該吸收結構包括位於 鄰接液態可透過表層之液體獲得層，及一及多液體儲存 及液體分佈層》 當製品為受到外在載負時’為了要獲得高吸收能力及 高液體保持能力，其時常包含所謂超強吸收體。超強吸 收體為交聯聚合物，具能力吸收液體數量為幾次、10次 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（2丨0X297公釐)---- (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 丨裝·

、1T 457102 Α7 Β7 經濟部中央樣率局頁工消費合作衽印裝 五、發明説明（ 或更多次其自身重量。其再具能力當受到外在載負時， 能保持住吸收液體。其已經得到吸收製品中廣泛使用， 在其中通常為微粒形式，例如顆粒、小粒'片或纖維且 其為與其他吸收材料混合❹層堆積，通常為纖維質纖 維。 超強吸收體之效率為依靠許多因素，例如何處及如何 混合超強吸收體進入吸收結構之内、超強吸收體粒子具 有什麼實際形狀’及超強吸收體的性質’例如吸收率、 膠化強度及液體保持能力β 在重複濕化，即第二及第三次濕化情況時’吸收劑結 構作用令人不滿意的重要理由，為超強吸收材料在超強 吸收體粒子已經吸收變大時，難以維持其結構及形狀。 超強吸收粒子之緊密及形狀在如受到外在載負時可能變 弱β事實是在文到外在載負時及第一及第二次變濕後， 超強吸收體難以維特其結構及形，一種通常稱作凝膠結 塊的現象<凝膠結塊表示超強吸收體當變濕時形成凝 膠，其阻礙多孔纖維結構中之孔隙且因此破壞液體由濕 化區域傳送到吸收結構其他部分。此導致吸收結構的總 吸收能力不能最佳地利用，且亦導致增加滲漏的風險β 當吸收結構中超強吸收材料量高的時候，凝膠結塊的 問題增加了。為了要製成製品為自在且穿著舒適，無論 如何希望製品為薄的。為了要維持高液體吸收能力，該 薄製品通常具較大量的超強吸收材料。 為了改良超強吸收體的能力以維持其結構，即使在受 ΙΊ n I~ --i n n n 1 i n I--Ί— —Ί I I —I n I .— f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁j

457 102 A7 ~~- __________- B7 五、發明説明（3 ) 到外在载負時及在多次濕化後，超強吸收材料時常以二 個步驟交聯。第一次交聯為所謂内部交聯，且在網路形 態下由共聚合化丙烯酸及至少一雙官能基劑達成。 用在超強吸收聚合物之共聚合化交聯劑通常包含雙官 能基物質例如二丙烯酸酯，及三官能基物質之烯丙基甲 基丙晞酸酯例如1，1，1·三羥甲基丙烷三丙烯酸酯及三烯丙 基胺或四官能基物質例如四烯丙基氧乙烷。 當受到外在載負時及在幾次濕化之後，第二交聯亦為 所謂表面交聯，且導致超強吸收體比較容易維持其最初 的形狀。超強吸收體之表面交聯劑為通常由叛基之酯化 作用製成。表面交聯劑之一例為聚羥物質。另外例為有 機碳酸酯、較優水性溶液中碳酸乙二醇。第三例為使用 二縮水甘油化合物，尤其是乙二醇-二縮水甘油醇 (EDGE) » 其亦習知經由如美國專利4,〇43,952以表面交聯基於陰 離子多電解質及多價金屬離子’例如鋁。表面交聯用離 子鍵發生。其指明研究中之超強吸收體具於水性介質中 改良可分散性。其並無提到在吸收製品中吸收能力上的 效應。 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 由歐洲專利號ΕΡ-Β-0 248 963，其習知以表面交聯陰離 子特徵超強吸收體及聚四級胺以增加超強吸收體的吸收 能力。同樣地此處表面交聯用離子鍵方式發生。 本發明目的及最重要的特徵 本發明目的為提供上述種類吸收製品中的吸收結構， -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 規格（21〇>< 297公釐> 457102 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印" 五、發明説明（ 而且其含有大量超強吸收材料， 竹該吸收結構在重複濕化 時對於液體獲得能力及分佈能力 把力上具改艮性質。此依本 發明己達到之事實為基於乾燥 孔竦情況下結構之總重量為 準，吸收結構包含至少50%重量屮拥改成⑴ 主I比超強吸收材料，在至少 其中一個區域内分佈超強吸收好拉 仪材枓，琢超強吸收材料為 經由離予鍵交聯。 超強吸收材料亦可由其他交聯劑方式進行共價交聯。 超強吸收材料較優包含具陰離子官能基之聚合物，例 如具有羧基官能基聚丙晞酸酯之交聯聚合物。 超強吸收材料較優為由陽離子交聯，其由離子鍵的方 式鍵結至超強吸收材料陰離子官能基。依照—實例，陽 離子交聯劑包含多價金屬離子，例如鋁、鲒、鉻、鈦或 鋅。依照較優實例，離子的交聯劑是以鋁酸離子離子 Al(OH)4-製成。 超強吸收材料可以是由離子交聯劑表面交聯或實質上 均勻交聯其上。 依照一實例，基於乾燥情況下結構總重量為準，吸收 結構在其至少一個分佈有超強吸收體材料之區域含有至 少70%重量比超強吸收材料。 本發明再提及吸收製品，如同尿布、紙尿褲、失禁護 片、衛生棉或其類，其包含液體可透過表層、液體無法 渗透底層及置放介於其中之吸收結構，其中吸收結構為 上述類型者。 圖面簡述 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I-------" * 裝------- 訂--------^線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾窣局貝工消費合作杜印裝 457102 A7 一 — B7 五、發明説明（5 ) ~~ --— 本發明將於下參照附圖更詳細地描述。 圖u及b表示以圖形型式對由變滴區域不同距離上吸 收製品吸收能力利用度的—個比較，而且其中製品包含 不同超強吸收體量分別為50及7〇重量0/〇。 圖2a及b以柱狀圖型式表示在第一、第二及第三次濕化 情況下吸收製品义獲得時間，其中吸收製品包含不同超 強吸收體量分別為50及7〇重量％。 圖3a及b以圖形型式表示吸收製品在第一、第二及第三 次濕化情況後之重濕量，其中吸收製品包含不同超強吸 收體量分別為50及70重量〇/0。 圖4a及b以柱狀圖型式表示吸收製品在第一、第二、第 三及第四次濕化情況下某一載負時瞬間獲得時間，其中 吸收製品包含不同超強吸收體量分別為5〇及7〇重量0/〇。 實例描述 超強吸收材料定義為如該等在凝膠形態下之材料，其 可吸收許多倍（10倍或更多倍）其自身重量之可比較之體 液及試液，如合成尿液或0.9%鹽液《該材料可能例如水 凝膠-形成聚合物，其形式為聚丙烯酸、聚甲基丙締酸、 丙烯酸及甲基丙·稀酸的共聚物之鹼金屬鹽及其他單體、 丙烯酸接枝澱粉’例如羧甲基澱粉、羧甲基纖維素、黃 原烷' 藻酸酯、聚甲殼糖、果膠、瓜拉膠、及縮氨酸及 蛋白質等之聚醣類。水凝膠形成聚合物通常交聯以使其 不能溶於水的。普遍使用過交聯劑為乙二醇二甲基丙締 酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、烯丙基曱基丙烯酸酯、1，1，i _ -8- 本紙張尺度適用中囷國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐} . t J~ITI.------'.^--1 (請先閲讀背面之注意事項再填芎本頁} 457102 經濟部中央標準局員工消費合作杜印聚 A7 B7 五、發明説明（6 ) 三甲基醇丙烷三丙烯酸酯、三缔丙基胺及四烯丙基氧乙 烷’其為由共價鍵方式鍵結至聚合結構。 依照本發明超強吸收體為經由離子鍵表面交聯或均勻 交聯至多價交聯劑。此外其較優亦為由另外的交聯劑進 行共價交聯。超強吸收材料較優包含聚合物具陰離子官 能基，例如複基、磺酸酯基’硫酸酯基，磷酸酯基，酿 胺基或亞硝酸酯基’然而較優為羧基。離子交聯劑由陽 離子所組成’其由離子鍵鍵結到超強吸收材料的陰離予 官能基。陽離子較優包含例如紹、錯、絡、鈇或辞等多 價金屬離予。 較優交聯劑為鋁酸根離子Al(OH)4·，依照揭露在德國專 利申請案198-18852.8於同曰送件申請。當生產該超強吸 收體鋁酸根離子為加入至含羧基聚合物之含水凝勝，例 如水丙締酸酿’其較優為以傳統共價鍵方式交聯。凝膠 在乾燥成粉末或小粒之前為交聯以鋁酸根離子，在其中 獲得均勻離子交聯的水凝膠結構β 當超強吸收體吸收液體且泡脹時，至交聯劑之共價鍵 為連續地破裂，其導致超強吸收體因泡脹相關連而解放 其凝膠穩定性9然而其為以離予交聯劑表面交聯或均勾 交聯之超強吸收體以較佳方式泡脹後維持其凝膠穩定 性’因為離子鍵當聚合物泡脹時可再排列及再造，此為 共價键所不能做到的。 因此依照本發明之超強吸收體可為共價及離予交聯地 兩者，或只有離子地交聯。離子交聯可在超強吸收粒子 -9- 本紙涑尺度適用t國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公Ε -- ί I丨裝 · J~訂J------線--- {靖先閏讀背面之：>χ意事項再填寫本頁j 經濟部中央標準局負工消費合作衽印衮 457102 A7 ___ _B7 五、發明説明（^ ' 之表面上或均勾經過超強吸收體之全體結構。 超強吸收體包含在内之多孔結構為可選擇之種類，如 纖維質軟毛漿之纖維結構、不同種類之合成纖維、再生 纖維質纖維或其混合物^多孔結構亦可包含吸收泡棉材 料。 超強吸收體亦可與多孔結構混合，或施用至其中之 層。其亦可能在二層多孔材料之間施用一層超強吸收材 料。 吸收結構中超強吸收材料的數量，基於乾燥情況下結 構重量為準’應遠至少為50%重量比，其中至少一個區域 77佈知強吸收體材料》此表示例如雙-或多層結構具不同 量的超強吸收材料在不同層中，超強吸收材料的量應該 疋在至少其中一層上至少50 %重量比。然而超強吸收材料 的總量在整個吸收结構中能夠比5〇%重量比更低。 依照一實例，吸收結構中超強吸收材料的數量，基於 乾燥情況下結構重量為準計算，應該至少為7〇%重量比， 其中至少一個區域分佈超強吸收體材料。 超強吸收體材料實際的形狀對其在吸收結構之功能為 重要的，且較優為粉末、顆粒或小粒的型式。 在下面揭露許多測試’其係有關於吸收結構之利用 度、獲得時間及重濕性進行，該吸收結構包含紙漿纖维（化 學紙漿）及分別為50與70%重量比四種不同類型超強吸收 材料之混合物。測試吸收體具尺寸28 X 10公分，具比表重 量為300克/平方米及鬆密度3立方公分/克。超強吸收粒子 -10- ---—_____________ 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Α4規格（ =0X297公釐) ---^-----'-裝-----丨訂-------線 (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 457102 經濟部中央橾率局貝工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（8 ) 為實質上均勻地與紙漿纖維混合。 所用超強吸收體為商用超強吸收體，由克萊兒（C丨ariant GmbH)公司出品商名為沙維特（Sanwet)IM 71〇〇，且三種 不同測試物質聚丙婦酸酯依照上述均勻地以鋁酸根離子 交聯且其此外為共價交聯。測試物質名為E27 1/97， E214/97 及 E222/97，且其由由克萊兒（clariant GmbH 及

Clariant Corp.)聯鎖公司供應。 利用度 吸收體為以30。斜角放置以仿製尿布在使用時之位置。 下端為與合成尿液（反應式如下）之液浴接觸且允許其吸 收液體60分鐘。量度濕化區域之長度。測試體依相對應 於不同長度切成較小塊且稱重量β利用度為依照下式計 算： 利用度=吸收尿液重量（克）/理論上吸收能力（克） 在其中： 吸收尿液重量（克）==吸收後試樣之重量-乾燥重量； 理論吸收能力=試樣中超強吸收體之重量（克）_合成尿 液中自由泡脹能力+紙漿纖維的重量（克）_紙漿之吸收能 力。 紙漿纖維的吸收能力為測量在合成尿液裡60分鐘自由 吸收後是8克尿液/克紙漿。 超強吸收體的自由泡脹能力由下述方法測量。 結果在圖1 a及b中顯示，其中可見位於離濕化區域最遠 之部分的利用度，測試物質為清楚地較參考例優》 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210Χ297公餐） ---------" ί裝—— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) *11 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 457102 A7 ___B7 五、發明説明（9 ) 合成尿液之成分 0.66克/升鎂硫酸，4.47克/升氯化鉀，7 ·60克/升氯化鈉， 18.00克/升尿素，3.54克/升磷酸二氫鉀，0.745克/升磷酸 氫鈉’ 1_00克/升〇.卜％-英國加侖三重氫核，〇.4克/升奈可 尼（Nykockin，商品名）（色劑），其餘為去離子化水。 自由泡脹能力 製備聚酯小袋，淨尺寸為7X12公分。〇.2克超強吸收體 為稱重並且放在小袋之内，其後焊接及稱重□小袋為浸 在合成尿液中60分鐘後將其取出，讓其洩排及稱重。吸 收之前及之後的差異即可得自由泡脹能力。 獲得時間 以普來西（plexi)玻璃管（内部直徑23毫米）分成三次每 次分別加入80毫升合成尿液置放在測試物體上。加入之 間的時間間隔為1〇分鐘。直到所有液體被吸收之時間予 以測量（視覺觀察）。測量結果顯示在圖2&及b。其可看到 在第二及尤其第三次加入時之獲得時間，含有測試物質 之吸收體為較短於參照材料。 重濕性 重濕性為在每次加入後1 〇分鐘之後測量，由放置濾紙 在濕化區域且在丨5秒裝載2550克的重量。濾紙的重^在 載重之前及之後稱重，而計算重濕，性。 結果顯示在圖3a及b，其中可看到在第—次濕化情況 後，分別含有測試物質及參照材料之吸收體兩者而言， 重濕度實質上相同且很低。對於含有5〇%超強吸收體之吸 -12- 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（------ ---^-----* -裝-----1.^—.-----厂線 <請先閲讀背面之注意事項再填窍本頁) 457102 A7 (____ _____B7 五、發明説明（10 ) 收體而言（圖la) ’在第二次加入之後已經觀察到在參考物 體及測試物體之間重濕度的差別，此差別在第三次加入 之後亦保留。對於含有70%超強吸收體（圖3b)之吸收體而 s ’重濕度在第二次加入之後亦為相同的’但是在第三 次加入之後’測試物體和參照物體之間的差別為顯著 的，以此方式測試物體相較於參照物體而言，具非常地 低的重濕性。 在某壓力下即時獲得時間 測試吸收體甜著在普來西（pi exi)玻璃盤下，其具有圓形 開口。由圓形開口經由溝槽及石盤分四次加入每一次8 0 毫升合成尿液。加入之間的時間間隔為〖0分鐘。直到吸 收所有液體之時間為量測過（視覺觀察）。結果顯示在圖4a 及b。測試物質（E-222/97)在所有加入時的獲得時間當與 參照物質（IM 7 100)比較為較低。在第三及第四次加入時 差別為最大。有關於50和70%重量比超強吸收體亦得到相 似的結果。 經濟部中央標隼局負工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 除了已顯示含有離子交聯超強吸收體之吸收結構的改 良吸收性質之優點之外，後者更具有進一步的重要優 點，如以致其具方比較能抵抗當如在尿布機器中操作超 強吸收粒子時可能發生機械應力的能力。超強吸收體粒 子只共價表面交聯且其中表面層由於機械應力損害時， 將會解放許多凝膠之穩定性。超強吸收顆粒為均勻性或 只有在表面上離子性交聯，即使在機械損害部分表面層 之後將實質上維特其凝膠穩定性。只有離子性表面交聯 -13- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） 457102 A7 B7 五、發明説明（H ) 之超強吸收顆粒中，離子交聯鍵可重分佈在顆粒表面， 而且以此方式修復表面層之可能損害。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 h 之吸收結構，該製品如尿布、紙尿禪、 /-V包棉、/生棉或其類，該結構包括混合-如纖維及 '泡棉《多孔材料及超強吸收材料， 其特徵為： 一及收結構基於乾燥情況下結構總重量為準，在其至少 分佈有超強吸收體材料之區域含有至少5〇%重量比 超強吸收材料，該超強吸收材料係以離予鍵之方式交聯 且具粉末'顆粒或小粒的形式。 根據申清專利範圍第丨項之吸收結構’其中該超強吸收 材料亦經共價交聯。 3·根據中請專利範圍s 1項之吸收結構，其中該超強吸收 材料包含具陰離予官能基之聚合物。 4. 根據申清專利範圍第3項之吸收結構’其中該超強吸收 ‘材料為具羧基官能基聚丙烯酸酯之交聯聚合物。 5. 根據申請專利範圍第1項之吸收結構，其中該超強吸收 材料為由陽離子交聯，該陽離子經由離子鍵而键結至超 強吸收材料的陰離子官能基。 6·根據申請專利範圍第5項之吸收結構，其中該陽離子交 聯劑包含一多偾金屬離子。 7·根據申請專利範圍第6項之吸收結構，其中該金屬離子 為銘、锆、絡、鈇或鋅。 8，根據申請專利範圍第6項之吸收結構，其中該交聯劑為 鋁酸根離子Al(OH)4、 9.根據申請專利範圍第1項之吸收結構，其中該超強吸收 15 本紙張尺度逋用中國國家樣率（CNS )八4洗格（210X297公釐） ----------^------，.訂-------線. (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 1〇::藉由離子交聯劑而進行表面交聯。 ==範:第1項之吸收結構…該超強吸收 竹貫質上與孩離子交聯劑均勻交聯。 範圍第1項之吸收結構，其中該吸收結構 結構總重量為準計算，在其至少-個分 佈有超強吸收體材料之區域 吸收材料。 针（匚或。有至少70重量％該超強 I據申請專利範園第1至H谓任-項之吸收結構，其 =於製造如尿布:紙尿褲、失禁護片、衛生棉或其^ '《及收物件’ M物件包括液體可透過表層、液體透 不過厫層及介於其中之吸收結構。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -裝 -Η* 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 準 標 家 固 固 中 用 適 度 尺 張 紙 本 S N