JPS60227755A - 遅延膨潤性吸収体 - Google Patents

遅延膨潤性吸収体

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JPS60227755A
JPS60227755A JP60001985A JP198585A JPS60227755A JP S60227755 A JPS60227755 A JP S60227755A JP 60001985 A JP60001985 A JP 60001985A JP 198585 A JP198585 A JP 198585A JP S60227755 A JPS60227755 A JP S60227755A
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JP60001985A
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ジエラード　マーチン　アバーソン
ジエラード　ジヨセフ　フランシス　リング
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Kimberly Clark Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水膨潤性ヒドロゲルから成る吸収体の最近１０
年間においては、水中、または血液、尿その他の身体排
出物等の水溶液中において、自己の重量の数倍に及ぶ液
体を吸収することのできる一連の吸収材が開発されてい
る。
これらの材料は通常、超吸収材、またはヒドロリ°ルと
呼ばれており、単独重合すると水溶性ポリマーとなる幾
つかの単量体を重合させて作られるのが゛バ通である。
このような重合体の水吸収性を失うことなく、これを水
不溶性にするには、通常、この重合体を共有結合的また
はイオン的に交差結合させて、その水中または含水液体
中における膨潤性を維持したままで、ある程度の水不溶
性を賦与している。
−ａに、超吸収材は、所謂「ゲルブロッキング」の現象
を起し易い。以下に詳述するように、この「ゲルブロッ
キング」と言う言葉は、この超吸収材中の最初に水性液
体に接着した部分によって、残余の乾燥部分のその後の
液体膨潤性が制限される現象を意味している。すなわち
、最初に水性液体に接触した部分が膨潤すなわちゲル化
して、この超吸収材中の残余の乾燥部分に、この液体が
近接し難くするのである。この結果、この超吸収材の一
部分だけが、吸収材として有効に働らき、このため吸収
能率が低下して、コストが上昇することになる。
米国特許第４，０４３，９５２号の開示した方法では、
陰イオン性高分子電解質から成る水吸収性組成物の水分
散性すなわち濡れ性を、この電解質を表面処理して、こ
の表面をイオン的に錯体化することによって改善してい
る。この特許によると、「この表面のイオン的錯体化に
よって、水性液体が、この吸収材組成物内部に滲み通る
のを妨げる表面ゲルの形成が抑制されるものと思われる
。」しかし、この超吸収性イオン性高分子電解質の全体
が水性液体に接触して、このゲルの水吸収性の全部が発
揮されない場合には、上記の表面処理だりでは、ゲルブ
ロッキングの問題は解決されない。
また、Ｇａｎｓｌａｗ等による米国特許第４．０９０，
０１３号では、水膨潤性水不溶性吸収材が開示されてお
り、この吸収材は水溶性陰イオン性高分子電解質と多価
金属陽イオンとの錯体から成っている。この組成物は、
ｐＨ値が高くなると非錯体化し、次いでｐＨ値が低くな
ると再び錯体化すると言う特性を持っている。すなわら
、この材料は低ｐＨ値で水を吸収して膨潤すると、その
原状前を維持するゲルとして働くが、ｐＨ値が約８．５
以上になると水溶性になる。この特徴は、高ｐｎ値の液
体として押出された後に、ｐＨ値が低下すると交差結合
材料と成るような材料を作る場合の手段として利用され
る。
しかし、これらの開示によっても、ゲルブロッキングを
起さないヒドロゲル材料に対する要望が残されており、
更にまた、水が浸透して来ても、直ちには膨潤しないよ
うな膨潤性ヒドロゲル材料に対する要望も今迄の処、応
えられていない。
本発明の目的は、陰イオン性高分子電解質から成る改良
されたヒドロゲル材料を提供することにある。
本発明の次なる目的は、改良された液体吸収性パッドを
作り出すことにある。
本発明の更にその上の目的は、ゲルブロッキングを起さ
ないような優れたヒドロゲルを作り出すことにある。
本発明の上記、その他の目的は、原子価２以上の多価金
属陽イオンと可逆的に交差結合した陰イオン性高分子電
解質ヒドロゲルを形成することによって達成される。こ
のヒドロゲルは水溶性陽イオン除去剤の作用を受けると
、水の吸収が遅延され、このため、上記陽イオンが上記
の除去剤と錯体となって、このゲルが膨潤する以前に上
記の可逆的交差結合した材料中に水を通させることにな
る。
この可逆的交差結合ヒドロゲルは、繊維質材料や上記の
水溶性陽イオン除去剤と組合わせてパッドを作るような
各種の用途に使う事ができる。このバンドが水性液体で
濡らされると、陽イオン除去剤がヒドロゲルと交差結合
している金属陽イオンを除去して、このヒドロゲルが水
性液体によって十分に浸透されるまでは膨潤させないた
めに、このバンドの水性溶液の吸収が遅延される。
本発明のある好ましい実施態様においては、米国特許第
４，１５５，８８８号におけると同様にこの陰イオン性
高分子電解質は澱粉から作られている。すなわち、澱粉
、水、遊離基創始剤およびエチレン状不飽和単量体を反
応させ、次いでこの反応生成物を塩化マグネシウムで処
理して、その吸収性が殆んど或は全（無（なるまで、マ
グネシウムイオンと交差結合させて作られている。この
交差結合陽イオンの好ましい除去剤としては、六メタ燐
酸塩がある。
本発明には先行技術に勝る多くの利点がある。
すなわち、本発明によって、超吸収性材料に膨潤やゲル
ブロッキングが起る前に、水性溶液がこの材料に吸収さ
れて、その粒子または層中に浸透することができるよう
になり、従って、この材料の有効吸収性が大きく増大さ
れることになる。本発明に従って作られたパッドは、こ
のパッドに対する水性液体の流速が速い場合にも、また
遅い場合にも有効に働くものである。更にまた、イオン
と可逆的に交差結合したこのヒドロゲルは、その中に陽
イオン除去剤が存在していなければ、殆んど吸収性を示
さない状態のまま、貯蔵したり、輸送したりすることが
できるため、その貯蔵や取扱いが容易である。その上、
この吸収材°料が高度に交差結合しているため、その製
造中の吸水量が少く従って、除去すべき水量も少くなり
、これによってその製造コストが安価となる。水性液体
に接触しても、これによって大きく膨潤するまでに可成
りの時間を要する、本発明の水膨潤／吸収性ヒドロゲル
の上記その他の利点は、以下の記述によって、更に明か
に成るであろう。
本発明による吸収性組織は、原子価２以上の多価金属陽
イオンと可逆的に交差結合している陰イオン性高分子電
解質から成っている。更にまた、本発明では、多価金属
陽イオンと可逆的に交差している、この陰イオン性高分
子電解質を、この交差結合陽イオンの除去剤と＆ＪＪ合
わセている。ごの除去剤の役目は、交差結合剤に作用し
て、これと共に錯体を形成し、これによって、この結合
剤を除去して、上記高分子電解質ヒドロゲルの水吸収性
を回復することにある。
本発明による材料の膨潤遅延は、次のようにして起る。
すなわち、先ず水性液体がこの吸収性組織と接触する。
この組織中の陰イオン↑す１高分７−′ｉｌｔ解質は多
価金属陽イオンと交差結合し７ているため、膨潤は起ら
すに、この水性液体はこの吸収材中に浸透することがで
きる。次に、この水性液体は、水溶性の陽イオン除去剤
を溶解し７、次いで、この溶解した陽イオン除去剤は、
陰イオン性高分子電解質と交差結合している多価金属陽
イオン除去し、これによって、交差結合を解かれた陰イ
オン性高分子電解質が水性液体を吸収して膨潤するよう
になる。すなわち、陰イオン性高分子電解質と交差結合
している多価陽イオン錯体化剤によって除去されると、
この電解質が膨潤することができるようになる。
ここで言う陰イオン性高分子電解質ヒドロゲルは通常、
次のように定義されている。すなわち、陰イオン性高分
子電解質ヒドロゲルはその成分高分子の単位単量体が可
イオン化基を持っているような重合体の事であり、この
陰イオン性基としては、カーホキシル基、スルホン酸基
等がある。
本発明の吸収剤製造に使われる陰イオン性高分子電解質
には次の３種類がある。（１１水溶性陰イオン性高分子
電解質、この種類は業界既知の水溶性水性コロイド材料
であって、液体と接触するとその粘度が上昇するが、こ
の液体量が過剰になると、その粘度が低下する類のもの
である。（２）一般に、一種類またはこれ以上の単量体
から成る水膨潤不溶性共有交差結合陰イオン性高分子電
解質であって、単独重合体の場合には水溶性となり、共
有交差結合体の場合には、ある程度の水不溶性を示すも
の、この類の陰イオン性高分子電解質は一般に、これか
ら生じたヒドロゲルの重合体組織が水性液体には不溶で
あるが、その構造中の水性液量が増大すると膨潤して柔
軟になる程度に交差結合していると言う特徴を持ってい
る（この種の陰イオン性高分子電解質は、米国特許第３
，６２８，５３４号、同第３，６６９．１０３号および
同３，６７０，７３１号中で開示されている）。および
（３）水溶性陰イオン高分子電解質と原子価３以上の多
価金属陽イオンとの水膨潤不溶性イオン質錯体類、この
種のイオン性錯体組成物が共有交差結合組成物より優れ
ている利点は、旧著の組成物が高ｐｉｔ値では非錯体化
し、ｐＨ４ｐが下ると再び錯体化すると言う点である。
上記３種類の吸水性陰イオン質高分子電解質ヒドロゲル
は何れも本発明用として適しており、これらを使って、
ケルブロッキングの問題を緩和する材料を作ることがで
きる。
本発明においては、上記の陰イオン性高分子電解質を更
に、２価以上の原子価を有する多価金属陽イオンと可逆
的に交差結合させる。この交差結合の程度は、米国特許
第４，０４３，９５２号で開示されているような、超吸
収性陰イオン性高分子電解質に対して、従来行われてい
た結合の程度より、高く、かつ均一に行われており、か
つ、この交差結合は可逆的なものである。事実、この可
逆的交差結合の程度は、この電解質の膨潤性が実質的に
低下または消滅して、陰イオン性高分子電解質と交差結
合している多価金属陽イオンが除去されるまで行われる
。上記の交差結合の程度は、先行技術による超吸収材に
対して通常行われるものよりも、逼かに高いものである
。
上記のような高度の交差結合は、多くの方法によって行
うことができる。しかし、基本的には、この陰イオン性
高分子電解質中に、２価またはその他の多価陽イオンを
導入して、この電解質を可逆的に交差結合させるのであ
る。これを行うのはこの高分子電解質の製造中であって
もよいが、また、既製の高分子電解質を多価金属陽イオ
ンの水溶液で処理して行ってもよい。
交差結合の強化程度、従って膨潤性の低下程度は、この
陰イオン性高分子電解質の塩保持価（Ｓ　ＲＶ）を測定
して調べることができる。ＳＲＶ測定の手順は下記の通
りである。先ず、約０．１２ｇの陰イオン性高分子電解
質（オーブン中での乾燥品基準）を３０ｍ４の０．９ｗ
ｔ％塩化ナトリウム溶液中に加え、この混合物を静かに
振りながら１０分間浸漬する。次いで、膨潤した高分子
電解質（ヒドロゲル）と過剰の水とから成るこのスラリ
ーを、この過剰水をヒドロゲルから分離することのでき
る濾過用遠心分離機のカップ中に流し込む。次にこのカ
ップを１，０００ｇ　（但し、このｇは静止した物体に
働（重力に等しい重力加速度の単位とする）の力の下で
、１０分間遠心力にかける。この遠心分離後に濾紙上に
残った水膨潤ヒドロゲルを秤量した後、これをオーブン
中１０５℃で乾燥し、その後再び秤量する。オーブン中
乾燥物１ｇ当りの重量損失で示される、この吸収水重量
がＳＲＶ　（塩保持価）である。すなわち、ＳＲＶは、
加えられた遠心力以上の力の下でオーブン乾燥した超吸
収材１ｇによって保持される水のグラム数である。例え
ば、遠心分離した材料４．０ｇを１０５°Ｃで乾燥し、
これを再秤量した時の重量が０、１２　ｇであれば、吸
収されていた水の重量は４、０　ｇ　−０，１２ｇ　＝
　３．８８　ｇであり、オーブン乾燥材料１ｇ当りの水
量は次の式で計算することができる；５ＲＶ＝３．８８
１０．１２＝３２．３ｇ／ｇこの超吸収材のイオン性交
差結合は、塩化ナトリウムによる浸漬中に２価以上の多
価陽イオンの各種濃度の溶液を加えて行うことができ、
この陽イオン濃度が高い程、交差結合の程度が高くなる
。
この現象の例として、殆んど交差結合していない陰イオ
ン性高分子電解質（超吸収材）であるＮａｔｉｏｎａｌ
　５ｔａｒｃｈ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐ
ｏｒａｔｉｏｎ製Ｐｅｒｍａｓｏｒｂ　−１０に塩化カ
ルシウムを添加してＣａイオンによる交差結合を上記の
ようにして行った場合の結果を下記第１表に示す。
ｌ劃、Ｃａ゛及＆つｍａｓｏｒｂ−−１−ＯＱＪ５＜ｐ
　ｇｐｉｆ。
＋＋ ０．９％ＮａＣ７！：容液中のＣａ　モノｌ、［−ΣＲ
−Ｖ　−０、ＯＯ５２５，４９ ０、００６１８，０６ ０，０１１１２，２１ ０、０２７２，６３ ０，０４５＋、５０ ０．０６３　１．２７ ０．０９０　１．２３ ずなわち、塩化ナトリウム溶液中のＣａ“濃度が増大す
るにつれて、この陰イオン性高分子電解質の交差結合の
程度も増大し、従ってＳＲＶは低下する。ＳＲＶが低い
ことは、Ｃａ″＋と交差結合した超吸収材によって保持
される水分子の数が、交差結合していないものによる保
持水分子数より少いこと、すなわち、この材料の水吸収
性が低下していることを意味している。
交差結合用金属イオンの選択基準は、（１）陰イオン性
高分子電解質の持つ電荷と反対の電荷を持つもの、すな
わち、陽イオンであること、（２）本来多価イオン、す
なわち、２価以上の原子価を持つものであること、およ
び、（３）陰イオン性高分子電解質と可逆的に交差結合
することができて、陽イオン錯化剤によって除去されて
この高分子電解質を元の吸収状態に戻すことの出来るも
のであること、の３条件である。
従って、この条件に叶う陽イオンは何れもこの目的に使
うことができ、その代表としてマグネシウムおよびバリ
ウムイオンがあるが、交差結合を効果的に行うことがで
き、安全であり、かつ、錯化剤と容易に結合することが
できると言う点で特にカルシウムイオンが好ましい。
各種の陰イオン性高分子電解質、ヒドロゲルまたは超吸
収性材料（ＳＡＭ）のイオン性膨潤能力の強さは異って
いる。異った超吸収性材料（ＳＡＭｓ）のイオン的膨潤
度を比較する便利な方法として、この両者を、カルシウ
ム等の多価金属陽イオンと最大限度にまで交差結合させ
、この時の非交差結金時のＳＲＶと交差結合時のＳＲＶ
との比を１００分率で示すと、この値がイオン性交差結
合によって調節することのできる膨潤度を表わすことに
なる。すなわち、 （交差結合時のＳＲＶ／非交差結合時の金時Ｖ）　Ｘ　
１００％下記第２表は、いくつかの通常の陰イオン性高
分子電解質超吸収性材料のイオン性膨潤度を示している
。
上記したように、殆んど、または全熱交差結合していな
い陰イオン性高分子電解質超吸収材がイオン的に交差結
合して、その膨潤性が皆無と成らないまでも、大きく低
下されていると、この交差停台イオン性高分子電解質か
ら交差結合陽イオンを除去すれば、この高分子電解質を
元の強吸収性状態に戻すことができる。この交差結合陽
イオンをその結合位置から外すためには、この陰イオン
性高分子電解質と交差結合している多価金属陽イオンと
錯体を形成する陽イオン除去剤を導入してこの陰イオン
の結合位置の少くとも一部を解放′し、再びこの高分子
電解質が、含水液体の存在下で膨潤することができるよ
うにする。この陽イオン除去剤はこの含水液体中で高可
溶性であり、かつ、上記高分子電解質と交差結合してい
る多価陽イオンと結合して、この高分子電解質と陽イオ
ンとでできる錯体より熱力学的に安定な錯体を作るもの
でなければならない。
各種の材料が交差結合陽イオンの除去剤として作用する
ことができる。これらの材料は一般に多価金属陽イオン
と錯体を作ってこのイオンの電荷を中和し、これによっ
て当該イオンを陰イオン性高分子電解質の支配下から効
果的に離脱させて、この電解質との相互関連を解消させ
るものであり、このような材料は通常、配位子と呼ばれ
る。陽イオンと電荷中和錯体を作るには１箇の配位子で
十分なこともあれば、また、幾つかの配位子が相互に結
合してキレートを作ることもある。電荷を中和するが水
溶性化合物を形成する特殊な配位子類を金属イオン封鎖
剤と言う。金属イオン封鎖剤は水溶性であり、形成され
た錯体を陰イオン性高分子電解質超吸収月から運び去り
易く、これによって、沈澱した錯体が吸収材構造を封鎖
して液体の浸透を妨げる危険を防止することができるた
め、場合によっては、この封鎖剤が好ましいこともある
。
陽イオン除去剤として有用な化合物には蓚酸カリウム、
燐＃２−ナトリウム（Ｎ　ａ　２　ＨＰ　Ｏａ　）・・
・　（この化合物では［Ｉ　Ｐ　Ｏ，が配位子になって
いる）、有用キレートであるエチレンジアミン四酢酸２
ナトリウム塩、および本発明で有用な金属イオン封鎖剤
である六メタ燐酸（ＨＭＰ）ナトリウムが有り、更に多
くの他の組成物中にも本発明中で陽イオン錯化（除去）
剤として使えるものがある。
本発明による吸収材組織の働き方は、特殊な理論を引用
しなくても、以下の記述を読んで頂ければ容易に理解さ
れることと思や、れる。
本記述中で使われる「超吸収材」と言う言葉は、高分子
電解質中で固定された陰イオン性基によって、その強い
吸収性を持つようになった陰イオン性高分子電解質を意
味している。この固定された陰イオン性基の代表的なも
のは、イオン化中心として働くカーホキシル官能基であ
る。超吸収性の機構には、「イオン性溶媒和」と「静電
的反撥」と言う２つの物理的現象が包含されると考えら
れる。イオン性溶媒和とは、このカーホキシル基（また
は他の陰イオン性基）が水によって脱会合して正荷電陽
イオン（Ｍｏ）と負荷電官能基（例えば、−Ｃｏｏ−）
とに成ることであり、この両方の脱会合イオンは共に、
水和、ずなわち、水分子の塊りによって囲まれている。
溶媒和した陽イオンば含水液体中で非常に動き易く、従
って迅速に全水溶液中に拡散する。一方、カーホキシル
基（−ＣＯＯ−）は重合体背後に付着したままで動けな
いが、この両者は共に負荷電しているため、互に反撥し
て、この重合体を膨張させる。このポリマー膨張が進む
につれて、溶媒和するカーホキシル基の数が次第に多く
なり、各溶媒和基周囲の水分子の塊も次第に大きくなる
。
このポリマーの膨張を膨潤と言い、この吸収材の堆積が
非常に大きくなる。吸収材の吸水量が多くなるにつれて
、この陰イオン性高分子電解質超吸収材は次第にその硬
さを失って、ゲル状になり、この電解質は水中に積極的
に溶けて行き、同相から次第に液相に変って行（。若し
、共有結合が無ければ、或は、仮にこれが有っても、ポ
リマー鎖間の多価陽イオンによる交差結合が無ければ、
この電解質は完全に液相と成ることであろう。共有的交
差結合の程度は、この電解質合成時に適当に調節して、
比較的固い状態と殆んど液状との間の望ましい固さにま
でゲル化するような材料を作ることができる。事実、上
記したように、本発明で使用する陰イオン性高分子電解
質には、ポリマー鎖間には殆んど交差結合も共有結合も
無くなるような水溶性陰イオン性高分子電解質もある。
しかし、このような高分子電解質の使用は、当該組成物
を溶解してしまう量より少い、限られた量の水がこの組
成物中に導入される場合だけに限定することが好ましい
。
本発明に使用する陰イオン性高分子電解質は、原子価２
以上の多価金属陽イオンと可逆的に交差結合される。こ
の高分子電解質は一般に、本発明によって金属陽イオン
と交差結合する前には幾つかの共有またはイオン性結合
手を持っており、この交差結合後の組成物は、交差結合
によってその吸収能が大きく低下されている。その結果
、膨潤と、これに随伴するゲルブロッキングが、この高
分子電解質の吸収性低下によって大きく阻害または防止
されるため、水性液体がこの交差結合陰イオン性高分子
電解質中に浸透することができるようになる。しかし、
この吸収材組織中に、第２の成分として、含水液体中で
可溶であり、かつ、この液体の存在下で、当該高分子電
解質と交差結合している多価金属陽イオンと反応するこ
とのできる陽イオン除去剤が入って来ると、この除去剤
が該含水液体中に溶解して、この交差結合陰イオン性高
分子電解質から多価金属陽イオンを除去して、このイオ
ンと錯体を作り、これによって、このイオンの電荷を中
和し、かつ、本発明によるヒドロゲル中の交差結合因子
としての金属陽イオンを効果的に除去することになる。
このようになると、この陰イオン性高分子電解質中の結
合を解かれた各負電荷は相互に反撥して、結合を解かれ
なかった残余の疎らに散在する交差結合が許容する程度
まで膨張し、これによって、この高分子電解質が水分子
を吸収し続り一ζ遂に膨張したゲルになる、と言う膨潤
過程を進むことになる。しかし、陰イオン性高分子電解
質の膨潤開始には時間的遅延が有るため、この液体は該
電解質全体に互って浸透することができるようになって
いる。
本発明の作業を第１図中で図解しである。第１図Ａで見
るように、高分子電解質ヒドロゲル材は２価のカルシウ
ム陽イオンと交差結合している。
陽イオン除去剤が、このカルシウムと交差結合している
ヒドロゲルに接触して、このカルシウムと錯体を形成し
、第１図Ｂで見るように、このカルシウムをヒドロゲル
ポリマーから離脱する。第１図Ｃでは、多価陽イオンが
除去されると共に、交差結合による拘束が無くなるため
、ポリマーは自由に膨張して水を吸収している。
説明のために記述する下記の諸例は、本発明の本質を更
に詳細に説明することになろう。なお、この諸例中では
、上記の陽イオン除去剤を、一般に１陽イオン錯体化剤
Ｊ　（ＯＣＡ）と呼んでいる。
実施例１〜６ 以下の諸例１〜６では、陽イオン錯体化剤が交差結合陰
イオン性高分子電解質（超吸収性材）、５ｔａｓｏｒｂ
　−３７２の膨潤性を回復する能力を説明。
している。但し、この諸例中では、この陽イオン錯体化
剤と高分子電解質の交差結合陽イオンとの反応によって
生じたが、沈澱してしまった金属陽イオン錯体の重量が
保存されていて、超吸収性材の見かけの乾燥重量を大き
くしているため、吸収能力回復の程度を確かめることが
稍困難になっている。この結果、吸収水量の乾燥ポリマ
ー（超吸収性材）質量に対する比率が、陽イオン錯体化
剤の質量をも数値中に包含したことによって、低下され
ているため、見掛けのＳＲ’Ｖ（塩保持価）が低すぎる
ことになっている。
この問題の１つの解決方法は、沈澱を生ずることの無い
金属イオン封鎖剤を使用することであるが、この場合に
おいても、吸収水の見掛けの過剰重量を補正して、吸収
水と乾燥ポリマー（超吸収性材）との正しい比率を算出
する必要がある。
下記の第３表には、六メタ燐酸ナトリウム（ＨＭＰ）を
使って、指示されているようにＣａ４４またはＭｇ”と
交差結合した５ｔａｓｏｒｂ　−３７２を再膨潤させた
時の結果を示しである。この表で見るように、この超吸
収性材（ＳＡＭ）のＳＲＶ測定値は、非交差結合ＳＡＭ
の相互値の約１／３に過ぎないが、目視した処では、何
れのＳＡＭも明かに再膨潤していた。下記の方法によっ
て、溶液中のＨＭ　Ｐ　’ｊｌ量を補正すると、見掛け
の観察に相当するＳＲＶの補正値が得られる。
使用再膨潤剤：六メタ燐酸ナトリウム（ＨＭＰ）使用超
吸収性剤（ＳＡＭ）　：５ｔａｓｏｒｂ　−３７２Ｓｔ
ａｓｏｒｂ　−３７２の原交差結合５ＲＶ＝３９．５ｇ
（水）／ｇ　（ＳＡＭ） （ＳＲＶ）ｆｆｌ：？ｌ！Ｉ定ＳＲＶ値、（ＳＲ，Ｖ）
　ｃ　：補正ＳＲＶ値、 ＳＲＶ補正の誘導： （ＳＲＶ）、−膨潤後のＳＲＶ測定値、（ＳＲＶ）ｃ−
補正ＳＲＶ値、Ｘ＝ＳＡＭ中の水の重量、Ｐ＝ＳＡＭ　
（Ｓｔａｓｏｒｂ　−３７２）の重量、Ａ−溶液中ＨＭ
Ｐの重量分率−０，０６７、（ＳＲＶ）、＝Ｘ／　（Ｐ
−１−ＡＸ）、１／　（ＳＲＶ）　、、、＝　（Ｐ／Ｘ
）＋Ａ、（Ｓ　ＲＶ　）　ｃ　＝　Ｘ　／　Ｐ、］／　
（ＳＲＶ）　ｃ＝　１／　（ＳＲＶ）　ｌｌ−Δ犬扇誇
１ユニー１μ 人体用衛生製品は通常、衣料状の機具から成っており、
主として尿、軽水等の人体排出物を吸取って保持する用
に供するものである。この種の製品の主要吸収材は、主
として、液体保持用毛細管の網目構造を有する、繊維素
等の繊維質材料である。この製品中で超吸収性材を使用
すると、これが完全な飽和点に達するまでに保持するこ
とのできる液量を大きく増大することができる。以下の
諸侯では、本発明による組成物を、このような衛生製品
で使った場合の記録が示されている。
この諸侯中では、塩水の代りにヘパリン処理生血を使い
、人体軽水の模造物として、生血を使用した。この生血
は台２図にしめした装置を使い、下記の手順に従って、
注入ポンプによって３ｇ／ｈｒの流速で繊維網状組織中
に注入された。
繊維質網状組織の吸収能力は前記のＳＶＣと同じ物理単
位、すなわち、乾燥吸収材単位重量当りの保持液量によ
って測定する。しかし、繊維質綱状組織には、これら補
助変数の解釈を不明確にするような幾何学的拘束条件が
ある。すなわち、ＳＲＶの測定に当っては、吸収材に対
して過剰量の液体が存在するのに、繊維質網状組織の測
定では、液体に対して過剰量の吸収材が存在している。
過剰な液体は容易に除かれるが、過剰な吸収材を完全に
除去することはできない。しかし、液体が浸み込んだ材
料だけを考慮すれば、過剰な吸収材は実質的には除去さ
れるごとになるが、これを行・）ためには、製品中に含
まれる吸収材の乾燥秤量を知る必要がある。
実験上の基準として、このセルローズ繊維質網状組織（
５，１ｃｒｎ平方の材料）の秤量を、以下の全実験中を
通して、３２２　ｇ／ｍ２の一定量に保持して、交差結
合超吸収性材（ＳＡＭ）と、この繊維質網状組織中に加
えた陽イオン錯体化剤（ＣＣＡ）との量を変えて行った
。これによって、吸収能力変数は、繊維質網状組織の単
位面積当りの生血量に相当するＣｔ（生血ｇ数／Ｉｇ繊
維）となる。
実験に使った試験装置（第２図）には流速可変注入ポン
プ、および試料えの温度と圧力を一定に保つ装置とを備
えた。試験に使った流体は、赤血球百分率（ヘマトクリ
ート）を２０ｖｏｉ２％に調整したヘパリン（血液凝固
防止剤）処理生血であった。この血液は磁力攪拌機１２
と注入器１３とを通して、上記ポンプによって、吸入管
１４中に供給された。吸入管１４は缶状の熱交換器１５
に通じており、この熱交換器は、その一部を断面として
示されているように、支持ブロック１３上に戴っており
、このブロックはまた、試験される５、１ｃｍ平方の試
料１９の上に戴っている。人工結腸袋１７が試料の下に
敷かれていて、支持台１Ｂ上に戴っている。この結腸袋
は、人工結腸製吸入管２１とポンプＰを通して、恒温浴
２３に液体によって連結されている。図で見るように、
このポンプＰはまた、温度を調節された水流を、水吸入
管２０を通して、熱交換器１５に供給している。また、
直立パイプ２２が圧力管２４を通して、人工結腸袋１７
に連結しており、さらに、恒温浴２３と協力して、温度
と圧力とを調節している。試験試料１９は、恒温浴２３
から管２０を通して、熱交換器１５中に入る恒温液流（
および熱交換器缶内から排出管１６を通して出る液流）
と、人工結腸袋１７中に管２１を通して流れる液流とに
よって、人工温度に近い３７℃の恒温に維持される。
圧力は水柱７５ｃｍに維持され、調整生血の流速は３　
ｍ　１２　／　ｈ　ｒに１２０分間保持される。吸収能
力変数Ｇ、の値は試験終了後に計算された。
下記の台４表は、この一連の試験データを纏めたもので
ある。このデータを２因子交互作用として線形回帰法に
よって、統計学的に解析した。その結果、次の予想式が
得られたが、この各係数が各因子または相互作用の大き
さを表示するものである。
Ｇｔ　−３，８＋０．４（ｃｃ八）＋　２．０　（ＳＡ
Ｍ）＋１　９．１　（ＯＣＡ）（ＳＡＭ）・・・・＋１
１ また、下記の第５表は、第４表のデータについての回帰
要約を示すものであり、この表から、交互作用係数が最
大値（１９，１＞を示し、最も重要であることが明らか
である。この事は、この組織が２成分系として働いてい
ることを示している。
また、交差結合したＳＡＭが繊維質網状組織中を通る時
に血液状液体中に溶けた陽イオン錯体化剤の作用を受け
て再膨潤することが示されている。
再膨潤を調べる今１つの方法は、ＳＡＭ？！度について
の式（１１の導関数を見る方法である。すなわち、ｄＧ
ｒ　＝２．０＋１９．１　（ＯＣＡ）　・　・　・　・
　・（２）式（２）は、陽イオン錯体化剤が存在すると
、繊維質網状組織と交差結合ＳＡＭとの複合材料の吸収
力が、ＳＡＭの濃度如何に関らずに陽イオン錯体化剤の
濃度に比例して増大することを示している。
上に示したデータから、超吸収性材は多価金属陽イオン
の導入によって交差結合し、次いでその水吸収性が陽イ
オン除去剤によって増大することができることがわかる
。再膨潤剤の溶解作用による交差結合超吸収性材の膨潤
反応には時間的なずれが伴うことが直感されるが、この
時間ずれとその効用の実際を説明するために、次の諸侯
３７〜６８を以下に記述する。
実施例３７〜６８ 以下の諸侯は、セルローズ繊維と、交差結合超吸収性材
との複合材料中に起る再膨潤の時間的ずれを、陽イオン
錯体化剤の存在または不在下における液体流速の変化に
対する反応を調べて、説明するものである。この一連の
実験では、２段階の陽イオン錯体化剤濃度と、２段階の
液体流速と採用した２因子設計による試験を行った。ま
た、陽イオン錯体化剤としては、ＨＭＰを使い、対照試
料として、非交差結合超吸収性材を、本試験試料と同一
の条件下で比較試験した。下記第６表は、この一連の実
験で得られたデータを示すものである。
非交差結合超吸収性材についてのデータの解析では、液
体流速や陽イオン錯体化剤濃度を変えても、Ｇ、の値に
は統計学的な変化が無いことが示された。この統計学的
解析の結果を第７表に示す。
交差結合ＳＡＭでは、上記と全く異った結果が得られた
。すなわち、Ｇｆと上記の、２つの実験因子、液体流速
（Ｆ　Ｒ）と陽イオン錯体化剤濃度（ＣＣＡ）との間に
は、次のような明確な関係が有ることがわかった。
Ｇｔ　＝３．７＋　９．５（ＣＣＡ）＋　０．２（ＰＲ
）−１，４（ＣＣ＾）　（ＦＲ）・・（３）この結果の
統計学的解析結果は第８表に示されている。式（３）と
式（１）とは、同一条件（ＦＲ＝３ｇ／ｈ　ｒ、　ＳＡ
Ｍ＝０．１８６　ｇ／　Ｉ　ｇ繊維）では実質的に同一
であり、両式とも再膨潤剤濃度の変化によるＧｆの直線
的増大を示しているＣＧ、−４，３＋４．５　（ＣＣＡ
）　）。液体流速に関しては、式（３）は流速だけでは
、大きな影響を及ぼさないことを示しているが、流速（
ＦＲ）と陽イオン錯体化剤（ＯＣＡ）との相互作用が強
いことが見られる。
第３図は弐（３）をグラフで表わしたものであり、陽イ
オン錯体化剤の各段階濃度について、液体流速（Ｆ　Ｒ
）にたいするＧｆの値をプロットしである。Ｇ、の値が
高流速になると低下していること１よ、再膨潤遅延が起
っていることを示している。
このような事が起っているのは、交差結合ＳＡＭの初期
の吸収率が非常に低いためである。こめ繊維質網状組織
中の液体は、主としてこの繊維だけによって分散されて
いる。従って、Ｇｆの値は、ＳＡＭを含まない網状組織
について得られる低い値に近いものになる（Ｇｒ＝３．
７）。この交差結合ＳＡＭが、溶解している陽イオン錯
体化剤の作用によって再膨潤するにつれて、ＳＡＭの吸
収率が増大し、この繊維とＳＡＭとの複合材中に流入す
る液量が多くなるにつれて、Ｇ、の値もまた増大するこ
とになる。最終的に得られるＧｆの値は、繊維だけの時
の低い値と、非交差結合ＳＡＭだけの時の高い値（Ｐｅ
ｒｍａｓｏｒｂ　１０のＧｆ−６，２）との中間値とな
る。しかし、交差結合ＳＡＭの再膨潤は、陽イオン錯体
化剤の溶解量が多くなると増大するため、液体流速が高
くなるにつれて、再膨潤以前の繊維組織だけによって分
散される液量が多くなる。従って、液流速の増大につれ
て、Ｇ。
値が低下することは、ＳＡＭの膨潤が遅延していること
を示している。
このような様式で作用する材料が苛酷な操業条件（高い
液体流速）を克服するのに有用であるのは、ゲルブロッ
キングの現象を少くするからである。使用材料がゲルブ
ロッキングを起すと、この材料の液体吸収率が低下して
、ＳＡＭだけの時の吸収率に落もてしまって、その使用
価値が低下するため、この効果は本発明の組成物および
製品の有益な特性である。すなわち、本発明による組成
物を含有する製品を使うと、ゲルブロッキングを防ぐこ
とができる。
上に述べた線側から、陰イオン性高分子電解質を交差結
合させると、これに時間ずれ（遅延）膨潤性を賦与する
ことができることがわかる。これによって作られた物質
の組成物は、それ自身の重量の数十倍に及ぶ水または含
水液体を吸収すると言う、通常の超吸収性材料の優れた
性状に加えて、この吸収（膨潤）開始を遅延させて、そ
の組織に液体を浸透させ、これによってゲルブロッキン
グを防止することができると言う著しい特性を持ってい
る。
用　途 本発明の組成物は、多量の水または含水液体を吸収する
必要のある各種の製品用として使われる。
この例としては、使い捨ておむつ、外科手当用のパッド
やシート、紙タオル、衛生ナプキンや病院用ヘンドパソ
ドや吸収性傷手当て材等の衛生用製品等がある。本発明
による組成物が効果的に吸収する代表的な液体は、尿、
血液その他の人体からの含水排出物等の含水液体と水で
ある。
本発明の組成物は、第４および第５図に示すような傷手
当て材として使うことができる。第４図は、全体として
４０で示された傷手当て用包帯の図であり、この包帯に
は、パッド４６の無菌性を保持するための保護用フラッ
プ４２．４４が備えられている。このバンド４６は、第
５図で見るように、その表面５０上に接着性層を有する
基体４８上に戴っており、多孔質の表面層５２、その直
下の吸収性多孔質非職材料層５４および、この層の下の
第２の多孔質材料層５６から成っている。
本発明によるヒドロゲルは普通はこの層５６中で使われ
るが、本発明で得られる浸透性を利用するため、このゲ
ル形成性材料を両方の層５４および５６に使うこともで
きる。
第６図の吸収材パッド７０は、幾つかの層６４．６６．
６８から成っており、これらの各層は、この複合パッド
製造時に、各シート上に、本発明の超吸収性材から成る
部分６２を重ねて作ったものである。
第７図に示したタンポン７１では、多孔質の各層７０に
よって軽水がタンポン中に流入し、この中の、本発明に
よる超吸収材から成る吸収層７２によって吸収されるよ
うになっている。
第８図に示すパッド８０は、粗い織物８２に包まれた表
面層を備えており、その中には、本発明の超吸収性材を
含む非職材料７６から成る内側層が包含されている。
上記の各側は本発明に従って作られた製品の代表的なも
のであるが、本発明の超吸収性材料が、おむつや衛生ナ
プキン等の、水性物質吸収用の他の製品中にも組込むこ
とができることは、当業技術者には容易に考えられるこ
とであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図Ａ、ＢおよびＣは本発明による陽イオン除去工程
を図示したものである。 第２図は、実施例中の各実験を行うための試験装置の透
視図であり、第３図は、本発明による材料の増強された
吸収性を示すグラフである。 第４図は、本発明を利用して作られた包帯の透視図であ
り、第５図は第４図の包帯の５−５線による切断面図で
ある。 第６図は、本発明の吸収材を内包する部分を有するパッ
ドを示す。 第７図は本発明の材料を利用したタンポンを示し、第８
図は内部の繊維質層中に本発明の吸収材を含有している
パッドを示している。 ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　３ ＦＩＧ、５ 昭和　年　月　日 １．事件の表示　昭和６０年特許順第１９８５号２、発
明の名称　遅延膨潤性吸収体 ３、補正をする者 事件との関係　出　願　人　− 名　称　キンバリー　クラーク　コーポレーション４、
代理人 である。′を［第１図は本発明による陽イオン除去工程
の全体を示す図であり、第１図中の第１Ａ図、第１Ｂ図
および第１Ｃ図はその陽イオン除去工程の各段階を示す
図である。」と１正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１１原子価２以上の多価金属陽イオンに可逆的に交差
    結合した陰イオン性高分子電解質と、陽イオン除去剤と
    から成り、含水液体に接触すると遅延膨潤性を示すこと
    を特徴とする水膨潤性水吸収体。 （２）前記の陽イオン除去剤が、配位子を含むことを特
    徴とする前記第（１）項による水吸収体。 （３）前記の陽イオン除去剤が、燐酸二ナトリウム、エ
    チレンジアミン四酢酸の二ナトリウム塩、六メタ燐酸ナ
    トリウム及び上記諸塩の混合物から本質的に成る群から
    選ばれたものであることを特徴とする前記第（１１項に
    よる水吸収体。 （４）前記の陰イオン性高分子電解質が、前記の金属陽
    イオンの他に、他の手段によって部分的に交差結合して
    いることを特徴とする前記第ｔｉｔ項による水吸収体。 （５）　前記第（１）項による水吸収体を含水液体に接
    触させることによる、含水液体の吸収方法。 （６）原子価２以上の多価金属陽イオンと可逆的に交差
    結合した陰イオン性高分子電解質と、陽イオン除去剤と
    から成り、がっ、含水液体に接触すると遅延膨潤性を示
    す水膨潤／吸収体を含有する多孔質支持構造物から成る
    製品。 （７）前記の陽イオン除去剤が配位子奪合むことを特徴
    とする前記第（６）項による製品。 （８）前記の陽イオン除去剤が、本質的に燐酸二ナトリ
    ウム、エチレンジアミン四酢酸の二ナトリウム塩、六メ
    タ燐酸ナトリウムおよび上記諸塩の混合物から本質的に
    成る群から選ばれたものであることを特徴とする前記第
    （６）項による製品。 （９）前記の陰イオン性高分子電解質が、前記の金属陽
    イオンの他に、他の手段によって部分的に交差結合して
    いることを特徴とする前記第（６）項による製品。 ＱＯＩ　前記の多孔質支持構造物が繊維質マントである
    ことを特徴とする前記第（６）項による製品。 ＯＩ）多価陽イオンと可逆的に交差結合して、自己の超
    吸収性が大きく低下されている陰イオン性高分子電解質
    の製造方法であって、不完全交差結合した陰イオン性高
    分子電解質を作る工程、上記高分子電解質を多価金属陽
    イオンの塩の水溶液に接触させる工程、および含有水分
    を除去して、上記の可逆的に交差結合した高分子電解質
    を回収する工程から成ることを特徴とする製造方法。 Ｕ　前記の陰イオン性高分子電解質が前記金属陽イオン
    と可逆的に交差結合する前に、他の手段によって、部分
    的に交差結合していることを特徴とする前記第０υ項に
    よる製造方法。 α湧　前記の陽イオンがマグネシウム、バリウムまたは
    この２つの混合物であることを特徴とする前記第００項
    による製造方法。 Ｏａ　前記の陽イオンがカルシラｌ、であることを特徴
    とする前記第００項による製造方法。 （１５）原子価２以上の多価金属陽イオンと可逆的に交
    差結合している陰イオン性高分子電解質を含有している
    水吸収性材料。 ０［ｉｌ　前記の陰イオン性高分子電解質が上記の金属
    陽イオンと交差結合している上に、他の手段によって部
    分的に交差結合していることを特徴とする前記第α９項
    による水吸収性材料。 Ｑη　前記の陽イオンがマグネシウム、バリウムまたは
    この両者の混合物であることを特徴とする前記第０９項
    による水吸収性材料。 ａψ　前記の陽イオンがカルシウムを包含することを特
    徴とする前記第０９項による水吸収性材料。
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