CN1252829A - 混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物以及含相对高浓度这些组合物的吸收性部件 - Google Patents

混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物以及含相对高浓度这些组合物的吸收性部件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了含有至少一种阳离子离子交换可形成水凝胶的聚合物和至少一种阴离子离子交换可形成水凝胶的聚合物的组合物,其中相对于为其中和形式的可形成水凝胶的聚合物的可比的混合物,该组合物具有改进的吸收特性。本发明还公开了相对于现有的混合床组合物,承压下吸收性能值PUP提高的混合床离子交换组合物,该组合物消除了这些现有体系会遇到的有害的凝胶阻塞。本发明还公开了用于持留体液如尿液的吸收部件,该部件具有至少一个含有混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物组合物的区域,该吸收性聚合物组合物的浓度为约60重量%至100重量%。

Description

混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物 以及含相对高浓度这些组合物的吸收性部件
技术领域
本申请涉及吸收体液如尿液和月经液的吸收性部件。具体地，本申请涉及混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，以及具有至少一个含相对高浓度这些组合物的区域的吸收性部件。
发明背景
用作一次性尿布、成人失禁用垫片和应急用品、以及月经用品如卫生巾的高吸收性部件的发展，是商业利益关注的主要主题。这些制品的一个极为需要的特征是其薄的程度。例如，较薄的尿布穿着上更不占体积，在衣服下感觉更舒适，并且更不易觉察。同时它们在包装上更紧凑，对于消费者来说这使得尿布更容易携带和储存。对于生产商和分销商来说，包装上紧凑还可以降低分销成本，包括每一个尿布单元在商店中所需的储放空间更小。
提供较薄吸收制品如尿布的能力，以发展相对较薄的吸收芯或吸收结构的能力为条件，所述相对较薄的吸收芯或吸收结构可接受或储存大量排出的体液，特别是尿液。在这方面，通常称为“水凝胶”、“超强吸收剂”或“水解胶体”的某些吸收性聚合物的使用是特别重要的。例如参见1972.6.13出版的U.S.P.3699103(Harper等)和1972.6.20出版的U.S.P.3770731(Harmon等)，它们公开了这种吸收性聚合物(以下称为“可形成水凝胶的吸收性聚合物”)在吸收制品中的应用。实际上，较薄尿布的发展是利用这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的较薄吸收芯的直接结果，典型地，当与纤维基质结合使用时，这些可形成水凝胶的吸收性聚合物可吸收大量的排出体液。例如参见1987.6.16出版的U.S.P.4673402(Weisman等)，1990.6.19出版的U.S.P.4935022(Lash等)，这些文献公开了含有纤维基质和可形成水凝胶的吸收性聚合物的双层芯结构，它们适用于制作较薄的、紧凑的、不占体积的尿布。
这些可形成水凝胶的吸收性聚合物通常由引发聚合不饱和羧酸或其衍生物，如丙烯酸、丙烯酸的碱金属(如钠和/或钾)盐或铵盐、丙烯酸烷基酯等得到。通过使用常用的二或多官能单体，如N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三烯丙胺，轻微地交联含羧基的聚合物链，这些聚合物可呈现不溶于水，但水可溶胀的性质。这些轻微交联的吸收性聚合物仍含有多个连接于聚合物主链上的阴离子(带电荷的)羧基。正是这些带电荷的羧基可使聚合物利用渗透力的作用吸收体液，由此可形成水凝胶。
这些可形成水凝胶的吸收性聚合物通常还可由引发聚合不饱和胺或其衍生物，如二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯的盐酸化物、丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯的盐酸化物、甲基丙烯酰胺基-丙基三甲基氢氧化铵等得到。通过使用常用的二或多官能单体，如N，N′-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯或三烯丙基胺，轻微地交联聚合物链，这些聚合物可呈现不溶于水，但水可溶胀的性质。这些轻微交联的吸收性聚合物仍含有多个连接于聚合物主链上的阳离子(带电荷的)胺基。正是这些带电荷的胺基可使聚合物利用渗透力的作用吸收体液，由此可形成水凝胶。
交联程度不仅决定了这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的水不溶性，而且在构成这些聚合物的其它两个特性方面是重要的因素：它们的吸收能力和凝胶强度。吸收能力或“凝胶体积”是一定量可形成水凝胶的聚合物吸收水或体液量的量度。凝胶强度是指由这些聚合物形成的水凝胶在施加外力下变形或“流动”的倾向。在吸收结构和制品如一次性尿布中用作吸收剂的可形成水凝胶的聚合物，需要具有足够高的凝胶体积以及足够高的凝胶强度。凝胶体积需要足够地高使可形成水凝胶的聚合物能够吸收在吸收制品的使用过程中所遇到的大量含水体液。凝胶强度需要达到这样的程度，即形成的水凝胶不会变形，不会填充吸收结构或制品中的毛细管空间至不可接受的程度，由此抑制了结构/制品的吸收能力，以及在整个结构/制品中流体的分布。例如参见1987.3.31出版的U.S.P.4654039(Brandt等)(以US32649再出版专利再出版于1988.4.19)，以及1989.5.30出版的U.S.P.4834735(Alemany等)。
典型地，这些可形成水凝胶的聚合物是轻微交联的聚电解质，主要由于渗透驱动力的作用，它们在含水电解质溶液中溶胀。可形成水凝胶的聚合物溶胀的渗透驱动力主要来自聚电解质的反离子，基于电中性条件，这些反离子从聚电解质上离解出来，但仍保持在溶胀的聚合物内。含有未中和形式的弱酸或弱碱聚电解质(例如羧酸或单/二/三胺官能团)的可形成水凝胶的聚合物，仅微溶于尿溶液中。这些弱酸或弱碱可形成水凝胶的聚合物必须至少部分地用碱或酸分别中和，以生成大量浓度的离解反离子。若不中和至例如～70％，这些弱酸或弱碱可形成水凝胶的聚合物，不会溶胀至其最大的潜在吸收容积或凝胶体积。相反，含有强酸或强碱官能团(例如磺酸或季铵盐氢氧化物)的可形成水凝胶聚合物的吸收能力，对它们中和程度的敏感性要低得多。然而使用这些未中和形式的强酸或强碱可形成水凝胶的聚合物，具有使尿溶液的pH值分别移至不可接受的低或高值的可能性。
即使在中和后，溶胀的渗透驱动力以及由此带来的聚电解质可形成水凝胶聚合物的吸收能力或凝胶体积，也会被通常存在于尿液中的高浓度溶解的电解质所大大降低。这种溶解的电解质的浓度，以重量％NaCl表示，可以高达0.9重量％(生理盐水)或更高。降低尿液中溶解的电解质的浓度(例如通过用蒸馏水稀释)，可以大大地提高聚电解质可形成水凝胶的聚合物的吸收能力，这是公知的。因此例如，当使用Jayco合成尿液测定部分中和的聚丙烯酸钠可形成水凝胶聚合物的凝胶体积时，Jayco用蒸馏水稀释10倍的稀释液可导致凝胶体积大约3倍的增加。
可以用混合床离子交换树脂和溶液“反应”来降低溶解的电解质在水溶液中的浓度，这是公知的。(商业上通常使用离子交换柱对水进行去离子处理。)通过下述两种作用的结合使电解质浓度降低，(i)用阳离子交换树脂中的H+交换水溶液中溶解的阳离子(例如Na+)，和(ii)用阴离子交换树脂中的OH-交换水溶液中溶解的阴离子(例如Cl-)。树脂中的H+和OH-在溶液中结合形成H2O。正是H+和OH-形成H2O的反应驱使溶液中溶解的阴离子和阳离子转移到它们各自的树脂上，结果降低了溶液中电解质的浓度。通常，混合床树脂中含有大体相等当量的阴离子交换和阳离子交换官能团。期望阴离子和阳离子树脂粒子紧密地混合在一起，和/或具有高的表面积，以缩短扩散距离并提高离子交换速率。
已经使用离子交换树脂来提高含可形成水凝胶的聚合物的吸收制品的吸收能力。例如参见1989.4.4授予Wong的U.S.P.4818598。然而，并入大量几乎无或无吸收能力的离子交换树脂，通常将吸收制品的体积增加至不可接受的程度。
在降低溶液电解质浓度方面，(i)一种以其酸形式的、阴离子可形成水凝胶的聚合物与(ii)一种以其碱形式的、阳离子可形成水凝胶的聚合物的混合物，潜在地可用作混合床离子交换体系，这是公知的。而且，若在混合床离子交换体系中的阴离子可形成水凝胶的聚合物为弱酸，并且起始时呈非中和形式时，那么由例如Na+交换H+的结果导致阴离子可形成水凝胶的聚合物由其非中和形式转变为中和形式。由此，由于在混合床离子交换体系中离子交换的结果，弱酸阴离子可形成水凝胶的聚合物的溶胀渗透驱动力(以及由此所带来的可形成水凝胶的聚合物的吸收能力)增加了。类似地，若在混合床离子交换体系中的阳离子可形成水凝胶的聚合物为弱碱，并且起始时呈非中和形式时，那么由例如Cl-交换OH-(或者添加HCl至中性胺基团)的结果导致阳离子可形成水凝胶的聚合物由其非中和形式转变为中和形式。由此，由于在混合床离子交换体系中离子交换的结果，弱碱阳离子可形成水凝胶的聚合物的溶胀渗透驱动力也增加了。不论在混合床离子交换体系中可形成水凝胶的聚合物为弱酸/强酸或弱碱/强碱，电解质水溶液与混合床离子交换体系反应的结果导致电解质浓度至少某种程度上的降低，而这又导致溶胀渗透驱动力的至少某种程度上的增加。(i)电解质浓度的降低和(ii)由溶胀较小的形式转变(若必需的话)为溶胀较大的形式，这两方面影响相结合所带来的结果是，其中阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物均以其非中和形式起始的、混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物体系，与其中每一均以其中和形式起始的、可比的阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的混合物相比，前者具有提供增加的溶胀渗透驱动力的潜力。使用混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物以提高吸收能力方面的报道，已公开于PCT申请WO96/17681(Palumbo；1996.6.13出版)，WO96/15162(Fornasari等；1996.5.23出版)，以及U.S.5274018(Tanaka；1993.12.28出版)。
混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物体系可潜在地降低电解质浓度的程度取决于(i)阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的离子交换能力毫当量/克；(ii)阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的pKa和pKb(由此也就是反应的程度)；(iii)水溶液中电解质的浓度毫当量/升；以及(iv)电解质水溶液与离子交换可形成水凝胶的聚合物的升/克比。对于给定的混合床离子交换能力、pKa和pKb、以及电解质浓度，通过将与离子交换可形成水凝胶的聚合物相接触的总溶液体积最小化，可使电解质浓度的降低达到最大化。在吸收结构(例如可形成水凝胶的聚合物与纤维的混合物)中，仅有一部分总的流体被可形成水凝胶的聚合物吸收。剩余的流体被其它组分吸收(例如由纤维结构形成的孔隙中)。然而，即使该流体不被可形成水凝胶的聚合物吸收，该流体中的电解质也会扩散入可形成水凝胶的聚合物内，因此将聚合物内的电解质浓度提高至大于无外部流体存在的水平。如果目的是使用混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物体系以提高吸收能力，那么随着可形成水凝胶的聚合物在吸收结构中百分含量的降低，离子交换的潜在优势降低。相反，降低纤维(或者是其它可吸收流体的非可形成水凝胶的聚合物组分)的量，则使额外溶液的量最小化，由此也使必须被交换以达到电解质浓度的给定降低量的额外的盐的量最小化。因此总的来说，当吸收结构中并入混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物体系时，与低浓度相比当其以高浓度并入时，从离子交换的角度，可以获得更大程度的利益。
先有技术中的吸收结构通常含有相对少量(例如小于约50重量％)的这些可形成水凝胶的吸收性聚合物。例如参见1989.5.30出版的U.S.P.4834735(Alemany等)(优选在纤维基质中约9～50％的可形成水凝胶的吸收性聚合物)。这有几个原因。用于先有技术的吸收结构中的可形成水凝胶的吸收性聚合物，通常其吸收速率不能使其迅速吸收体液，特别是在“喷涌”状态下的体液。这时必须使用纤维，典型地是木浆纤维，作为持留排出体液的临时储存器，直至被可形成水凝胶的吸收性聚合物吸收。
更重要的是，许多已知的可形成水凝胶的吸收性聚合物具有凝胶阻塞现象。当可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子被润湿并且粒子溶胀，抑制了流体向吸收结构的其它区域转移时，即发生“凝胶阻塞”。因此，吸收部件的这些其它区域的润湿通过非常缓慢的扩散过程进行。实际上，这意味着吸收结构对流体的收集大大低于流体排出的速率，特别是在喷涌状态下。吸收制品的渗漏可在吸收部件中的可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子完全饱和前即发生，或在流体可扩散或由毛细管效应穿过“阻塞”粒子进入吸收部件的其它部分前即发生。若可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子不具有足够的凝胶强度，并且一旦粒子被吸收的流体溶胀后即变形或扩展，则凝胶阻塞便成为一特别尖锐的问题。参见1989.5.30出版的U.S.P.4834735(Alemany等)。
典型地，这种凝胶阻塞现象使得必须使用其中分散有可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子的纤维基质。这种纤维基质使可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子相互分离。这种纤维基质还可提供一种毛细管结构，使得流体能够到达位于远离流体起始排出位置的可形成水凝胶的吸收性聚合物。参见1989.5.30出版的U.S.P.4834735(Alemany等)。然而，为防止凝胶阻塞或使其最小化而以相对低的浓度将可形成水凝胶的吸收性聚合物分散在纤维基质中，会降低较薄吸收结构的总的流体储存容量。使用较低浓度的这些可形成水凝胶的吸收性聚合物，某种程度上限制了这些材料的真正优势，也就是它们的每给定体积吸收并持留大量体液的能力。
除提高凝胶强度外，还可控制这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的其它物理和化学特性，以降低凝胶阻塞。特性之一是用于纤维基质中的可形成水凝胶的吸收性聚合物的粒径，特别是粒径分布。例如，将具有一种粒径分布使得粒子的重量中值粒径大于或等于约400微米的、可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子，与亲水性纤维材料混合，以使凝胶阻塞最小化，并且有助于在吸收结构内保持开口毛细管结构，以提高流体离开起始排出区域至吸收结构的其它部分的平面输送能力。此外，还可控制可形成水凝胶的吸收性聚合物的粒径分布，以提高吸收能力以及用于吸收结构中的粒子的效率。参见1991.9.10出版的U.S.P.5047023(Berg)。然而，即使调节粒径分布，其本身也不会导致吸收结构可具有相对高浓度的这些可形成水凝胶的吸收性聚合物。参见U.S.P.5047023，supra(基于成本/性能考虑，最佳的纤维粒子比为约75∶25至90∶10)。
已关注的这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的另一特性是存在于聚合物自身内的可萃取物的量。参见1987.3.31出版的U.S.P.4654039(Brandt等)(以U.S.再审定专利32649再出版于1988.4.19)。许多这些可形成水凝胶的吸收性聚合物中含有大量可萃取的聚合物材料。在这些体液保持与可形成水凝胶的吸收性聚合物相接触的时间段内，这些可萃取的聚合物可被体液(如尿液)从最终的水凝胶中沥滤出来。据信，以这种方式被体液萃取的聚合物可改变体液的化学和物理特性至这样的程度，即体液被更慢地吸收并且更不利于被吸收制品内的水凝胶所持留。
为使凝胶阻塞最小化，人们已关注的另一特性是提高这些可形成水凝胶的吸收性聚合物形成毛细管的能力。特别是，已有人建议这些可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子应被制成粒子间交联的聚集体大结构，特别是以片状或带状形式。参见1992.4.7出版的U.S.P.5102597(Roe等)；1992.6.23出版的U.S.P.5124188(Roe等)；1992.9.22出版的U.S.P.5149344(Lahrman等)。由于吸收性聚合物仍保持粒状性质，这些大结构在邻近的相互连接的粒子间可提供孔隙，使得大结构呈可渗透流体性(即具有毛细管输送通道)。由于在粒子间形成粒子间交联键，因此所得的大结构同时具有改进的结构整体性，提高的流体收集性和分布速率，以及最小的凝胶阻塞特性。
作为凝胶阻塞的一种量度，本领域已公知一段时间的另一特性是这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的“需用可润湿性”(Demand Wettability)或“重量吸收性”(Gravimetric Absorbence)。例如参见1996.10.8出版的U.S.P.5562646(Goldman等)，和1997.2.4出版的U.S.P.5599335(Goldman等)，以上文献中需用可润湿性/重量吸收性称为承压下性能(PUP)。在一PUP试验中，在机械限制压力下，将100％浓度的起始干燥的AGM放置在活塞/圆筒仪器上(其中圆筒的底部是溶液可渗透的，但对于AGM却是不能渗透的)，在零流体静力吸力和高机械压力下，在需用吸收性条件下使其吸收合成尿液。“PUP”能力定义为可形成水凝胶的吸收性聚合物的0.032g/cm2的层状物，每克所吸收的Jayco合成尿液的克数(g/g)，同时其限定条件是在5KPa(约0.7磅/平方英寸)的受压下，时间为1小时。若1小时后其吸收量至少为约23克/克，则可形成水凝胶的聚合物被认为具有理想的PUP性能。当其以高浓度用于吸收结构中时，对于可形成水凝胶的聚合物来说，高PUP能力是非常重要的一种性能。
尽管使混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物在吸收结构中的浓度最大化，提高了溶胀的渗透驱动力，但这种渗透驱动力的提高并不能导致预期的就PUP能力而言的吸收性能的改进。据信，现今混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物在高浓度下性能不好，至少部分原因在于混合床体系中的聚合物组成，以及它们的混合物在高浓度和高限定压力下使用时未被最优化。结果，现今的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物在限定压力下倾向于形成凝胶阻塞，在PUP吸收条件下吸收速率较慢，在一段合理的时间后其PUP吸收能力较低。结果是，混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物的PUP吸收性能，并不明显地高于可比的阳离子和阴离子可形成水凝胶的聚合物的混合物的吸收性能，这种情况下聚合物在PUP测试之前被中和；或者不明显地高于阴离子或阳离子可形成水凝胶的聚合物自身的吸收性能，这种情况下聚合物在PUP测试之前被中和。(同时它们的盐水流动传递性值(SFC)较低，水凝胶层的孔隙度值(PHL)较低，并且离子交换速率慢-见下面的叙述。)如果在吸收制品如尿布中以高浓度使用可形成水凝胶的聚合物是很重要的话，那么现今高浓度下的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物的性能不利之处，是特别值得研究的。
对于具有相对高浓度这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的吸收结构来说，这些吸收性聚合物的其它特性也很重要。现已发现，当这些吸收性聚合物在体液存在下溶胀时，形成的水凝胶层的开放程度或孔隙度与这些吸收性聚合物收集并输送流体的能力有关，特别是当吸收性聚合物以高浓度存在于吸收结构中时。孔隙是指未被固体材料占据的那部分体积。对于完全由可形成水凝胶的吸收性聚合物形成的水凝胶层来说，孔隙是指该层未被水凝胶占据的那部分体积。对于含有水凝胶以及其它组分的吸收结构来说，孔隙是指未被水凝胶或其它固体组分(例如纤维)占据的那部分体积(也称作空隙体积)。
由可形成水凝胶的吸收性聚合物形成的水凝胶层的开放程度或孔隙度，可以以水凝胶层的孔隙度的形式定义(例如参见U.S.P.5562646)。具有非常高开放程度的材料的一个很好的例子为木浆纤维的气流法纤维网。例如当在限定压力0.3磅/平方英寸下，用体液润湿木浆纤维的气流法纤维网(例如密度为0.15g/cc)时，其开放度分数估计为0.8～0.9。
现已发现，当这些吸收性聚合物以高浓度存在时，为得到实质性的有益性能，可形成水凝胶的吸收性聚合物的PHL值不一定要接近木浆纤维的气流法纤维网的值。这些有益之处包括(1)在最终的收集和分配体液的水凝胶层中增加的空隙体积；和(2)在需用润湿性/重量吸收条件下(即为储存流体)，吸收性聚合物吸收的提高的总量。增加的孔隙度还具有其它性能上的有益之处，例如：(3)收集和分配体液的最终水凝胶层的改进的渗透性；(4)所得水凝胶层的改进的毛细管性能，如逆着重力压力向上对流体的毛细管作用，或者远离收集层对流体进行分配；和(5)所得水凝胶层的改进的溶胀速率性能，以使流体更快地储存。若PHL值至少为约0.15，则认为可形成水凝胶的聚合物具有较理想的PHL性能。
高浓度下的这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的另一个重要性能是其渗透性/流动传递性。渗透性/流动传递性可以其盐水流动传递值(SFC)定义。SFC量度的是材料传递盐水流体的能力，例如由溶胀的可形成水凝胶的吸收性聚合物形成的水凝胶层传递体液的能力。典型地，木浆纤维的气流法纤维网(例如其密度为0.15g/cc)的SFC值为约200×10-7cm3sec/g。因此，非常希望能够使用SFC值更接近于木浆纤维的气流法纤维网的可形成水凝胶的吸收性聚合物。若可形成水凝胶的聚合物的SFC值至少为约30×10-7cm3sec/g，则认为它具有所需的渗透性能。
为充分利用由这些吸收性聚合物形成的水凝胶层的孔隙度特性和渗透性能，另一个必须考虑的因素是在含有这些聚合物的吸收部件的一个或多个区域的润湿整体性。对于具有相对高孔隙度和SFC值的可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，聚合物存在的区域具有良好的润湿整体性是非常重要的。“良好的润湿整体性”是指，在具有高浓度的可形成水凝胶的吸收性聚合物的吸收部件中的一个或多个区域，在干燥、部分润湿、和/或润湿的状态下，具有足够的整体性，以使由于体液存在而溶胀所形成的水凝胶的物理性能的连续性(以及由此进入和经过连续的空隙/毛细管收集和传递流体的能力)，即使在处于正常使用条件下，不会被实质性地破坏或改变。在正常使用过程中，典型地，吸收制品中的吸收芯要承受不同强度和方向的拉伸力和扭曲力的作用。这些拉伸力和扭曲力包括在两腿分开处区域的聚拢作用，当使用者佩戴吸收制品行走、下蹲和俯身等时的拉伸和扭曲力。若润湿整体性不够，则潜在地，这些拉伸和扭曲力作用可导致水凝胶的物理性能连续性的实质性改变和/或破坏，以致于进入和经过连续的空隙和毛细管收集和传递流体的能力下降，例如水凝胶层可被部分地分离，完全分离，引入了裂缝，使某些区域明显变薄，和/或破裂成多个相当小的部分。这种改变可削弱或完全抵销掉可形成水凝胶的吸收性聚合物在孔隙度和渗透性/流动传递性上的任何有利之处。
因此，希望相对于每一均以其中和形式的、可形成水凝胶的聚合物构成组分的可比的混合物，能够提供在合理的时间段内、在PUP吸收条件下，可吸收更多量的尿液电解质溶液的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物。同时也希望能够提供在合理的时间段内、在PUP吸收条件下，可吸收大量尿液电解质溶液的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物。还希望能够提供含有高浓度混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物的吸收结构，相对于每一均以其中和形式的、可形成水凝胶的聚合物构成组分的可比的混合物，该混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物，在合理的时间段内、在PUP吸收条件下，可吸收更多量的尿液电解质溶液。同时还希望提供具有高SFC值和PHL值的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物。
发明概述
本发明涉及适用于存留体液如尿液的吸收材料和吸收部件。一方面，本发明涉及一种阳离子交换可形成水凝胶的聚合物与阴离子交换可形成水凝胶的聚合物的混合物(这里称作混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物)，其中相对于每一均以其中和形式的、阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物构成组分的可比的混合物，该混合物在合理的时间段内、在PUP吸收条件下，可吸收更多量的尿液电解质溶液。本发明还涉及至少一个区域含有这种混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的吸收部件，其中离子交换可形成水凝胶的聚合物的浓度为约60～100重量％。
另一方面，本发明涉及在限定压力0.7磅/平方英寸(5kPa)下，225分钟承压下吸收能力值(PUP)至少为约25g/g的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物。本发明还进一步涉及至少一个区域含有这种混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的吸收部件，其中离子交换可形成水凝胶的聚合物的浓度为约60～100重量％。
附图说明
图1为显示按照本发明的吸收芯的吸收制品的截面图。
图2为显示按照本发明的另一吸收芯的吸收制品的截面图。
图3为显示按照本发明的另一吸收芯的吸收制品的截面图。
图4为显示按照本发明的另一吸收芯的吸收制品的截面图。
图5为一吸收制品的截面图，显示的是图4所示的一个可选择的吸收芯。
图6为一吸收制品的截面图，显示的是图4和图5所示的另一可选择的吸收芯。
图7为可形成水凝胶的吸收性聚合物的盐水流动传递值(SFC)的测试装置的示意图。
图8为图7所示的活塞/圆筒装配的局部放大图。
图9为图8所示的活塞/圆筒装配的活塞头底部的平面图。
图10为可形成水凝胶的吸收性聚合物的承压下吸收性能(PUP)的测试装置的示意图。
图11为图10所示的活塞/圆筒装配的局部放大图。
图12为用于测定可形成水凝胶的吸收性聚合物的孔隙度的活塞/圆筒装配的局部图。
图13为图12所示的活塞/圆筒装配的活塞头底部的平面图。
发明详述
A.定义
这里所用的术语“体液”包括尿液、月经液和阴道排出物。
这里所用的术语“Z-尺寸”是指垂直于部件、芯或制品的长度和宽度的尺寸。Z-尺寸通常对应于部件、芯或制品的厚度。
这里所用的术语“X-Y尺寸”是指垂直于部件、芯或制品的厚度的平面。X-Y尺寸通常对应于部件、芯或制品的长度和宽度。
这里所用的术语“吸收芯”是指吸收制品的主要负责制品的流体处理性能，包括收集、转递、分布和储存体液的部分。因此典型地，吸收芯不包括吸收制品的顶片和底片。
这里所用的术语“吸收部件”典型地是指提供一种或多种流体处理性能，如流体收集、流体分布、流体传递和流体储存等的吸收芯的部分。吸收部件可包括整个的吸收芯或仅仅吸收芯的一部分，即吸收芯可含有一个或多个吸收部件。
这里所用的术语“区域”或“区”是指吸收部件的某一部分。
这里所用的术语“层”是指主要尺寸为X-Y，即沿着其长度和宽度的吸收部件。应当理解的是，术语“层”不一定仅限制于材料的单一层或片。因此层可包括几片或所需类型材料的网的层压物或结合物。因此术语“层”包括几层和呈层状的。
本发明中还应当理解的是，术语“上层”是指最靠近于吸收制品使用者的吸收部件，如层，并且典型地，它们朝向吸收制品的顶片；相反，术语“下层”是指最远离吸收制品使用者的吸收部件，并且典型地，它们朝向底片。
这里所用的术语“含有”是指按照本发明可共同使用的各种组分、部件、步骤等。因此术语“含有”包含限制性更强的术语“基本上由……组成”和“由……组成”，后者在本领域是具有其标准含义的限制性更强的术语。
除非另加说明，这里所用的所有的百分数、比值和比例均以重量计。
B.材料和吸收部件组分
1.混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物
a.化学组成
(1)阳离子聚合物
适用作阳离子聚合物的可形成水凝胶的吸收性聚合物包括许多不溶于水但水可溶胀的、可吸收大量流体的聚合物。阳离子类型的聚合物可具有多个阳离子官能团，如N-烷基胺，N，N′-二烷基胺，N，N′，N″-三烷基胺，N，N′，N″，N-四烷基胺基团。适用于此的聚合物的例子包括那些由可聚合的不饱和含阳离子的单体制得的聚合物。因此，这些单体包括含至少一个碳碳烯属双键的烯属不饱和胺和取代胺。更具体地，这些单体可选自烯属不饱和烷基胺，二烷基胺，三烷基胺和四烷基氢氧化铵，如乙烯基胺，烯丙基胺，4-氨基丁烯，5-氨基戊烯及其N-烷基、二烷基和三烷基衍生物，含有烷基胺、二烷基胺、三烷基胺、四烷基氢氧化铵基团的丙烯酸和甲基丙烯酸酯和酰胺，如(甲基)丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯，N，N-二甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸N，N，N-三甲氨基乙酯，N，N，N-三甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺等，及其混合物。阳离子类型的聚合物还包括基于N，N-二烷基，N，N-二烯丙基铵盐，如二甲基二烯丙基铵盐的聚电解质(例如参见1996.6.13出版的Palumbo的PCT公开号WO96/17681，和1996.5.23出版的Fornasari的PCT公开号WO96/15162，上述文献在此引为参考)。
阳离子类型的聚合物还包括轻微网状交联的阴离子和非离子基础聚合物，其中阳离子官能团共价连接于这些阴离子和非离子聚合物上。适宜的基础聚合物的例子包括聚丙烯酰胺，聚(甲基)丙烯酸，聚乙烯醇，乙烯马来酸酐共聚物，异丁烯马来酸酐共聚物，聚乙烯基醚，聚乙烯基磺酸，聚乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯基吗啉，和水解的丙烯腈接枝淀粉。阳离子类型的聚合物还可包括聚亚乙基亚胺及其衍生物(例如烷基衍生物)。阳离子类型的聚合物还可包括基于多糖的聚电解质，如氨乙基淀粉，氨乙基纤维素，二甲氨基乙基淀粉，二甲氨基乙基纤维素，三甲基乙基氢氧化铵淀粉，三甲基乙基氢氧化铵纤维素等，以及基于多氨基酸的聚电解质，如聚丝氨酸，聚赖氨酸等，以及其它不是由可聚合的不饱和单体制得的聚电解质。例如参见1996.5.23出版的Fornasari等的PCT公开号WO96/15154，这里将其引为参考。
在制备可形成水凝胶的吸收性聚合物中，还可包括一些非碱性单体，通常其使用量较少。
尽管优选一种类型的阳离子可形成水凝胶的吸收性聚合物(即均一的)，但本发明中也可使用阳离子聚合物的混合物。
当其自身用于吸收用途中时，阳离子可形成水凝胶的聚合物起始时有约50～95％是中和的。当用作混合床离子交换组合物的一部分时，阳离子可形成水凝胶的吸收性聚合物起始时有约50～100％，优选约80～100％，更优选约90～100％是非中和的碱性形式。当用作混合床离子交换组合物的一部分时，作为盐降低离子交换过程的结果，阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物至少部分地被转变成其中和形式。离子交换的结果是，所得的阳离子聚合物优选至少50％，更优选至少75％，再进一步更优选至少90％被转变成其中和形式。
为使混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的离子交换能力最大化，希望阳离子可形成水凝胶的聚合物具有较高的每克阴离子交换能力。因此优选的是，阳离子可形成水凝胶的聚合物的阴离子交换能力至少为约4毫当量/克，更优选至少为约6毫当量/克，进一步更优选至少为约10毫当量/克，再进一步更优选至少为约15毫当量/克，最优选至少为约20毫当量/克。
(2)阴离子聚合物
典型地，适用作阴离子聚合物的可形成水凝胶的吸收性聚合物具有多个阴离子官能团，如磺酸，更典型地为羧酸基团。适用于此的聚合物的例子包括那些由可聚合的不饱和含酸的单体制得的聚合物。因此这些单体包括含至少一个碳碳烯属不饱和双键的烯属不饱和酸和酸酐。更具体地，这些单体可选自烯属不饱和羧酸和酸酐，烯属不饱和磺酸，及其混合物。阴离子类型的聚合物还可包括基于多糖的聚电解质，如羧甲基淀粉和羧甲基纤维素，以及基于聚氨基酸的聚电解质，如聚天冬氨酸和其它不是由可聚合的不饱和单体制得的聚电解质。对于聚氨基酸可形成水凝胶的聚合物的描述，例如可参见1993.9.21出版并授予Donachy等的U.S.P.5247068，这里将其引为参考。
在制备阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物时，还可包括通常为少量的一些非酸单体。这些非酸单体可包括例如，水溶性或水可分散的含酸的酯单体，以及根本不含羧酸或磺酸基团的单体。因此，任选的非酸单体可包括含下述类型官能团的单体：羧酸或磺酸酯，羟基，酰胺基，氨基，氰基，季铵盐基团，芳基(例如苯基，如那些衍生自苯乙烯单体的)和二烯如丁二烯和异戊二烯。这些非酸单体是公知的物质，并详细地描述于例如，1978.2.28出版的U.S.P.4076663(Masuda等)，和1977.12.13出版的U.S.P.4062817(Westerman)，这里将其引为参考。
烯属不饱和羧酸和羧酸酐单体包括丙烯酸类单体，如丙烯酸本身，甲基丙烯酸，乙基丙烯酸，α-氯代丙烯酸，α-氰基丙烯酸，β-甲基丙烯酸(丁烯酸)，α-苯基丙烯酸，β-丙烯酰氧基丙酸，山梨酸，α-氯代山梨酸，当归酸，肉桂酸，对氯肉桂酸，β-硬脂基丙烯酸，衣康酸，柠康酸(citroconic acid)，中康酸，戊烯二酸，乌头酸，马来酸，富马酸，三羧基乙烯和马来酸酐。
烯属不饱和磺酸单体包括脂族或芳族乙烯基磺酸，如乙烯基磺酸，烯丙基磺酸，乙烯基甲苯磺酸和苯乙烯磺酸；丙烯酸和甲基丙烯酸磺酸，如丙烯酸磺基乙酯，甲基丙烯酸磺基乙酯，丙烯酸磺基丙酯，甲基丙烯酸磺基丙酯，2-羟基-3-甲基丙烯酰氧基丙基磺酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。
优选使用的阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物含有羧基。这些聚合物包括水解的淀粉-丙烯腈接枝共聚物，部分中和的水解淀粉-丙烯腈接枝共聚物，淀粉-丙烯酸接枝共聚物，部分中和的淀粉-丙烯酸接枝共聚物，皂化的醋酸乙烯-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聚合物，聚丙烯酸，和聚丙烯酸的轻微网状交联聚合物。这些聚合物可单独使用，或以两种或多种不同聚合物的混合物形式使用。这些聚合物材料的例子公开于U.S.P.3661875，4076663，4093776，4666983和4734478中。
用于制备阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物的最优选的聚合物为聚丙烯酸和其淀粉衍生物的轻微网状交联聚合物。网状交联使得聚合物基本上为不溶于水的，并且部分地决定了可形成水凝胶的吸收性聚合物的吸收能力和可萃取聚合物含量特性。这些聚合物的网状交联方法以及典型的网状交联剂详细地公开于U.S.P.4076663中。
尽管优选一种类型的阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物(即均一的)，但本发明中也可使用阴离子聚合物的混合物。例如，本发明中可使用淀粉-丙烯酸接枝共聚物和聚丙烯酸的轻微网状交联聚合物的混合物。
当其自身用于吸收应用中时，阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物起始时有约50～95％，优选约75％是中和的。因此优选的轻微网状交联的聚丙烯酸可形成水凝胶的聚合物优选约25％是非中和的丙烯酸形式，约75％是中和的丙烯酸盐(例如丙烯酸钠)形式。当用作混合床离子交换组合物的一部分时，阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物起始时有约50～100％，优选约80～100％，更优选约90～100％是非中和的酸形式。因此，最优选轻微网状交联的聚丙烯酸可形成水凝胶的聚合物起始时有约90～100％是非中和的丙烯酸形式。当用作混合床离子交换组合物的一部分时，由于离子交换的结果，阴离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物至少部分地被转变为其中和形式。由于离子交换，优选地，所得的阴离子聚合物至少50％，更优选至少75％，进一步更优选至少90％被转变为其中和形式。
为使混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的离子交换能力最大化，希望阴离子的阳离子交换可形成水凝胶的聚合物具有较高的每克阳离子交换能力。因此优选阴离子的离子交换可形成水凝胶的聚合物的阳离子交换能力至少为约4毫当量/克，更优选约8毫当量/克，进一步更优选至少约10毫当量/克，最优选至少约13毫当量/克。
(3)组合物和通常的材料性能
为使混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的离子交换能力最大化，希望混合床组合物含有近似相等量的阴离子交换和阳离子交换能力。然而，也希望一定程度上阴离子或阳离子交换可形成水凝胶的聚合物的量多一些，目的是例如补偿pK的差异，补偿中和的差异，改变离子交换掉的尿液的pH值(例如使其酸化)等。混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的近似的混合床离子交换能力，可从构成的阴离子和阳离子离子交换可形成水凝胶的聚合物的比重和离子交换能力来计算。因此例如，离子交换组合物中含有近似相等量的阳离子交换能力为约4.8毫当量/克的强酸阴离子可形成水凝胶的聚合物，和阴离子交换能力为约7.0毫当量/克的强碱阳离子可形成水凝胶的聚合物，那么该组合物将含有约0.65份阴离子可形成水凝胶的聚合物和约0.35份阳离子可形成水凝胶的聚合物，并且其混合床离子交换能力为约3.1毫当量/克。优选混合床可形成水凝胶的聚合物组合物的混合床离子交换能力至少为约2毫当量/克，更优选至少为约4毫当量/克，进一步更优选至少为约6毫当量/克，最优选至少为约7毫当量/克。
优选地，用于本发明的中和形式的阳离子和阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物，每一均具有相对较高的PUP、SFC和PHL值。0.7磅/平方英寸压力下60分钟的PUP吸收能力优选至少为约23g/g，更优选至少为约25g/g，最优选至少为约30g/g。SFC值优选至少为约30×10-7m3sec/g，更优选至少为约50×10-7cm3sec/g，最优选至少为约100×10-7cm3sec/g。PHL值优选至少为约0.15，更优选至少为约0.20，最优选至少为约0.25。
在混合床可形成水凝胶的聚合物组合物中，一种类型的可形成水凝胶的聚合物的交联密度可高于另一种类型的可形成水凝胶的聚合物，目的是例如有利地影响混合物的凝胶性能(例如PUP、SFC、PHL)。
每一用于本发明的阳离子和阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物，其尺寸、形状和/或形态可在很大的范围内变化。这些聚合物可以是最大尺寸与最小尺寸的比不是很大的粒子形式(例如颗粒、粉末、粒子间聚集物、粒子间交联的聚集物等)，也可以是纤维、片材、膜、泡沫、箔片等形式。可形成水凝胶的吸收性聚合物还可含有少量的一种或多种添加剂的混合物，这些添加剂例如为粉末二氧化硅，表面活性剂，胶和粘合剂等。该混合物中的各组分可以某一形式被物理地和/或化学地连接起来，以使可形成水凝胶的聚合物组分和非可形成水凝胶的聚合物的添加剂不会轻易地物理分离。
可形成水凝胶的聚合物可以是实质上非多孔性的(即无内孔隙)，或者具有实质上的内孔隙。
对于上述的粒子，粒子尺寸定义为由筛网尺寸分析确定的尺寸。因此例如，仍然滞留于710微米开孔的U.S.A.标准测试筛网(例如US系列间隔筛网指定的No.25筛网)上的粒子，被认为其尺寸大于710微米；可通过710微米开孔的筛网但仍滞留于500微米开孔筛网(例如US系列间隔筛网指定的No.35筛网)上的粒子，被认为其尺寸为500～710微米之间；可通过500微米开孔筛网的粒子，被认为其尺寸小于500微米。可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子的给定样品的质量中值粒子尺寸定义为以质量为基础将样品分成两半的粒子尺寸，即一半重量的该样品的粒子尺寸小于质量中值尺寸，而一半重量的该样品的粒子尺寸大于质量中值尺寸。当50％质量值并不对应于U.S.A.标准测试筛网的尺寸开孔时，典型地是使用标准粒子-尺寸作图法(其中在概率格纸上，以滞留或通过给定筛孔的粒子样品的积分重量百分数对筛孔作图)来确定质量中值粒子尺寸。这些确定可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子的尺寸方法，详细公开于1991.10.29出版的U.S.P.5061259(Goldman等)中，这里将其引为参考。
对于用于本发明中的可形成水凝胶的聚合物粒子，通常粒子尺寸范围为约1～2000微米，优选约20～1000微米。质量中值粒子尺寸通常为约20～1500微米，更优选约50～1000微米，进一步更优选约100～800微米。
在这样的尺寸范围内，根据吸收动力学上快或慢的需要，可优选选择或大或小的粒子。例如对于非多孔性粒子，溶胀速率通常将随着粒子尺寸的增加而降低。也可以优选选择或大或小的粒子，或者是从本体聚合物上切下或大或小粒子的较窄尺寸的切块(部分)，目的是提高孔隙度(即提高PHL值)，提高凝胶层的渗透性(即提高盐水流动传递性(SFC值))，改进毛细管性能等。对于某些可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子来说，现已发现，通常含有在上述限定尺寸范围内的较大尺寸的粒子的较窄尺寸范围的切块，具有较高的SFC值，而不会明显降低可形成水凝胶的吸收性聚合物的其它性能，如PHL，承压下的吸收能力(PUP)，和可萃取的聚合物的含量。因此例如，可以有益地使用质量中值尺寸在约500～710微米范围的切块，其中仅有最小质量部分的粒子的尺寸或者大于约710微米，或者小于约500微米。或者是可以使用较宽尺寸的切块，其中粒子尺寸范围通常为约300～800微米。
在这样的尺寸范围内，希望选择具有内孔隙的粒子，内孔隙可以通过体液对可形成水凝胶的聚合物的更快速溶胀作出贡献。在可形成水凝胶的聚合物内的内孔隙，还有益于所得水凝胶层的PHL值。与由水凝胶层中的溶胀的可形成水凝胶的聚合物粒子间的空隙所引起的PHL值构成上的改变相比，上述内孔隙对总的PHL值所引起的改变，对基于PHL的某些流体处理能力(例如SFC)的影响较小。
高浓度吸收芯中的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，不能依靠溶液流动、搅拌等来促进粒子间的离子传递并加速离子交换的速率。因此希望具有适合于促进快速离子交换动力学的粒子形态。所需的形态包括高表面积纤维和高表面积(例如小和/或多孔)粒子的混合床聚集体。所需的形态还包括(i)在较小的不连续区域内含有例如阳离子可形成水凝胶的聚合物的、例如阴离子可形成水凝胶的聚合物粒子，(ii)含有阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的两个连续区域的粒子，和(iii)覆盖或涂敷有例如阳离子可形成水凝胶的聚合物表面层的、例如阴离子可形成水凝胶的聚合物粒子。混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的其它所需的“速率”性能还包括，非常快的自由溶胀速率，以及PUP测试条件和压力下的非常快的吸收速率。
当结合使用强和弱离子交换可形成水凝胶的聚合物时，某些类型的形状、聚集状态、成层的结构和微区结构等，对于降低pH的极端值是有利的。因此例如，其中强碱阴离子交换可形成水凝胶的聚合物完全被弱酸阳离子交换可形成水凝胶的聚合物所包封的成层的或微区结构，可以确保快速中和并由此限制了游离的OH-扩散至粒子的外部。
b.物理性能
(1)承压下的吸收性能(PUP)
用于本发明的混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物的一个必要特性是其在高限定压力下的需用吸收能力。这种需用吸收能力以混合床离子交换组合物的承压下吸收性能(PUP)的形式定义。PUP吸收性能量度的是混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物的高定量区或层，在使用压力下吸收体液的能力。一方面，本发明涉及可形成水凝胶的聚合物的混合床的应用，与当每一均以其中和形式使用的阳离子和阴离子聚合物的可比的混合物相比，该可形成水凝胶的聚合物的混合床对于尿液电解质溶液具有改进的吸收性能。当PUP在限定压力至少为约0.3磅/平方英寸，优选0.7磅/平方英寸，更优选1.4磅/平方英寸下测定时，相对于非中和形式的聚合物构成组分的可比的混合物，优选地，可形成水凝胶的聚合物的混合床具有改进的PUP吸收能力。优选相对较高的PUP吸收值应在小于，优选明显小于含有混合床离子交换组合物的制品的使用时间内(例如过夜)达到。基于这种考虑，当PUP吸收能力在225分钟时间段内，优选60分钟的时间段内，更优选5分钟的时间段内测定时，可形成水凝胶的聚合物的混合床将具有改进的吸收性能。本发明改进的可形成水凝胶的聚合物离子交换组合物的混合床，与可比的每一为其中和形式的、构成组分阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物相比，将可以多吸收至少约20％，优选至少约50％，更优选至少约100％的合成尿液。优选地，本发明改进的可形成水凝胶的聚合物离子交换组合物的混合床，与为其中和形式的、或者阴离子或者阳离子可形成水凝胶的聚合物构成组分相比，将可以多吸收至少约20％，优选至少约50％，更优选至少约100％的合成尿液。
另一方面，本发明涉及在限定压力0.7磅/平方英寸下，225分钟后(优选60分钟后)PUP吸收值至少为25g/g，优选至少40g/g，更优选至少50g/g的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物。优选地，在限定压力为1.4磅/平方英寸下，225分钟后(优选60分钟后)混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的PUP吸收值至少为20g/g，优选至少30g/g，更优选至少40g/g。典型地，在限定压力0.3磅/平方英寸下，225分钟后(优选60分钟后)混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的PUP吸收值至少为30g/g，优选至少45g/g，更优选至少60g/g。当可形成水凝胶的吸收性聚合物以高浓度并入吸收部件时，聚合物需要在使用压力下在一段合理的时间内可以吸收大量的体液。否则的话，吸收部件将不能有效地吸收流体，例如通过从提供暂时性持留该流体能力的收集部件中分配流体。当这种情况发生时，据信吸收芯将不能留有足够的暂时持留能力以容纳随后的体液涌流，并且将过早地泄漏。而且，为使最小重量和厚度的吸收芯具有较高的储存能力，混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物需要具有相对较高的PUP吸收能力。同时也需要具有相对较高PUP吸收能力的可形成水凝胶的聚合物，以提供经济的吸收芯。
作用于可形成水凝胶的吸收性聚合物上的使用压力包括机械压力(例如由使用者的体重和行动所施加的压力，夹持力等)和毛细管压力(例如在被可形成水凝胶的吸收性聚合物吸收前，由暂时持留流体的吸收芯中的收集部件所产生)。据信，当混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物在使用条件下吸收体液时，约0.7磅/平方英寸(5kPa)的总压力是作用其上的这些压力总和的大体反映。然而，当可形成水凝胶的吸收性聚合物在使用条件下吸收体液时，也可以经历更高和更低的压力(例如其范围为约0.3～1.4磅/平方英寸)。因此希望在约0.3～1.4磅/平方英寸的压力范围内，本发明的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物具有较高的PUP吸收能力。
对于混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物来说，离子交换动力学速率可影响PUP吸收速率。在PUP实验中，与阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物构成组分的可比的混合物(其中可形成水凝胶的聚合物为其中和形式)相比，这有时可导致混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的PUP吸收速率较慢。“可比的混合物”是指阴离子和阳离子水凝胶聚合物的重量比近似相等的混合物。因此，与1996.10.8出版的U.S.P.5562646(Goldman等)所公开的用于PUP测试的60分钟相比，可以合理地使PUP吸收的时间某种程度上长一些。对于混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物来说，合理的时间可以长至约225分钟。因此希望本发明的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，对于约225分钟的测试时间，优选对于约60分钟的测试时间，更优选对于约5分钟的测试时间，具有较高的PUP吸收能力。
在下述测试方法部分给出了这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的PUP吸收能力值的测定方法。
(2)水凝胶区或层的孔隙度
用于本发明中的混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物的另一重要特性是，聚合物在限定压力下在体液中溶胀时所形成的水凝胶区或层的开放程度或孔隙度。据信，当可形成水凝胶的吸收性聚合物以高浓度存在于吸收部件中，然后在使用压力下溶胀形成水凝胶时，水凝胶的边界互相接触，在该高浓度区内的隙间空隙通常被水凝胶束缚起来。当这种情形发生时，据信该区域的开孔性能或孔隙度通常反映了由可形成水凝胶的吸收性聚合物单独形成的水凝胶区或层的孔隙度。这里所用的术语“孔隙度”是指未被固体物占据的体积分数(无量纲)。参见J.M.Coulson等，ChemicalEngineering Vol.2，3rd Edition，Pergamon Press，1978，P126。对于完全由可形成水凝胶的吸收性聚合物形成的水凝胶区或层，孔隙度是指未被水凝胶占据的区/层的体积分数。对于含水凝胶以及其它组分的一个吸收部件的区，孔隙度是未被水凝胶或其它固体组分(例如纤维)占据的该区的体积分数(也称作空隙体积，它包括溶胀的可形成水凝胶的聚合物间的隙间体积加上在溶胀的可形成水凝胶的聚合物内的任何体积(即内孔隙))。吸收区的孔隙度等于该区域内的空隙体积与该区域的总体积的比。
孔隙度以可形成水凝胶的吸收性聚合物的水凝胶层的孔隙度(PHL)值的形式定义。PHL量度的是形成的水凝胶区或层保持开孔以能够在使用压力下收集并分配体液的能力。而且人们还相信，将这些溶胀的高浓度区的孔隙度提高至更高的水平，对于吸收部件和吸收芯来说可以提供更好的吸收和流体处理能力，由此可减少泄漏的发生率，特别是在高流体负载下。希望的是，在水凝胶区或层内空隙所占据的每克孔隙值，接近甚至超过常用的收集/分配材料如木浆纤维内所含的每克孔隙值。(较高的PHL值同时也反映了形成的水凝胶在正常使用条件下收集体液的能力。)
水凝胶区或层的孔隙度很重要的另一个原因是其对需用润湿性或重量吸收能力(即PUP吸收能力)的影响。通常，在限定压力下由更高的孔隙度所产生的额外空隙体积，将直接导致更高的PUP吸收值。通过它对含在水凝胶层内空隙中所含的流体的化学组成的影响，也可导致更高的PUP吸收值。因此例如，水凝胶层内空隙体积的增加可降低盐的浓度(即稀释，包括来自于体液和/或可形成水凝胶的吸收性聚合物的简单的盐，以及来自于可形成水凝胶的聚合物的聚合的盐(例如可萃取的聚合物))，这些盐倾向于从溶胀的可形成水凝胶的吸收性聚合物中排出并浓缩于水凝胶区或层内的空隙中。浓缩于这些空隙内的盐可抑制可形成水凝胶的吸收性聚合物的溶胀，并由此降低了PUP吸收能力。提高孔隙度可降低这些被排出的盐的浓度，并由此提高PUP吸收能力。
水凝胶区或层的孔隙度很重要的另一个原因是其对水凝胶区/层渗透性(即SFC值)的影响。高孔隙度是高渗透性的一个重要的贡献因素。相反，孔隙度相对较低的水凝胶区或层很少有可能具有非常高的渗透性。
水凝胶区或层的孔隙度很重要的另一个原因是其对毛细管性能的影响。希望的是，具有良好毛细管性能(例如将流体毛细提升至较高的高度，远离共面收集层中分配流体等)的水凝胶层或区所需的高比表面积伴随有高孔隙度，以得到或保持可接受的较快的毛细速率。
水凝胶区或层的孔隙度之所以重要的另一个原因是其对溶胀速率性能的影响。理想的是，非约束的可形成水凝胶的吸收性聚合物在体液中快速溶胀所需的高表面积(例如内表面积)伴随有在限定压力下形成的水凝胶区或层中的高孔隙度(对于具有内表面积的可形成水凝胶的聚合物来说，包括内孔隙度)。这种高孔隙度的理想的结果是，对于在水凝胶层内的可形成水凝胶的聚合物来说，其在限定压力下可获得的溶胀速率接近可形成水凝胶的吸收性聚合物在非约束状态下在过量体液中溶胀时的溶胀速率。
也可用混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物的增加的溶胀渗透驱动力来提高PHL值。因此例如，可足够地提高混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物中，阴离子和/或阳离子可形成水凝胶的聚合物构成组分的交联程度，优选表面交联程度，以使混合床组合物的PUP吸收能力，保持与各自为其中和形式的阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的可比的混合物大约相等，其中后者的交联程度未提高。例如，交联程度提高的结果是，混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物可具有近似相等的PUP值，但与各自为其中和形式的阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的可比的混合物相比，却具有更高的PHL值，其中后者的交联程度未提高。
相对于各自为其中和形式的阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物构成组分的可比的混合物，用于本发明中的混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物的PHL值，优选至少增加约0.05，更优选至少增加约0.1，其中前者的交联程度是这样的，即中和混合物的PUP吸收能力(0.7磅/平方英寸，经过225分钟)近似等于离子交换混合物的。
用于本发明中的混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物，优选其PHL值至少为约0.15，更优选至少为约0.18，进一步更优选至少为约0.20，最优选至少为约0.25。在下面的测试方法部分提供这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的PHL值的测定方法。
(3)盐水流动传递性(SFC)
用于本发明中的混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物的另一个重要特性是，当它们被体液溶胀形成水凝胶区或层时，它们的渗透性或流动传递性。这种渗透性或流动传递性以可形成水凝胶的吸收性聚合物的盐水流动传递性(SFC)值的形式来定义。SFC量度的是形成的水凝胶区或层在使用压力下传送或分配体液的能力。据信，当可形成水凝胶的吸收性聚合物以高浓度存在于吸收部件中，然后在使用压力下溶胀形成水凝胶时，其渗透性或流动传递性通常反映的是由可形成水凝胶的吸收性聚合物单独形成的水凝胶区或层的渗透性或流动传递性。而且人们还相信，将溶胀的高浓度区的渗透性提高至接近甚至超过常用的收集/分散材料，如木浆纤维的水平，对于吸收部件和吸收芯来说可以提供更好的流体处理能力，由此可减少泄漏的发生率，特别是在高流体负载下。(较高的SFC值还反映了形成的水凝胶在正常使用条件下收集体液的能力。)
混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物的增加的溶胀渗透驱动力也可用于提高SFC值。因此例如，可足够地提高混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物中，阴离子和/或阳离子可形成水凝胶的聚合物构成组分的交联程度，优选表面交联程度，以使混合床组合物的PUP吸收能力，保持与各自为其中和形式的阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的可比的混合物大约相等，其中后者的交联程度未提高。例如，交联程度提高的结果是，混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物可具有近似相等的PUP值，但与各自为其中和形式的阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的可比的混合物相比，却具有更高的SFC值，其中后者的交联程度未提高。
相对于各自为其中和形式的构成组分阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的可比的混合物，用于本发明中的混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物的SFC值优选至少增加约50％，更优选至少增加约100％，其中前者的交联程度是这样的，即中和混合物的PUP吸收能力(0.7磅/平方英寸，经过225分钟)近似等于离子交换混合物的。
用于本发明中的混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物的SFC值优选至少为约30×10-7cm3sec/g，更优选至少为约100×10-7cm3sec/g，最优选至少为约300×10-7cm3sec/g。在下面的测试方法部分提供这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的SFC值的测定方法。
(4)可萃取的聚合物
用于本发明中的阴离子和阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物的另一个重要特性是，中和后存在于其中的可萃取的聚合物含量。参见1987.3.31出版的U.S.P.4654039(Brandt等)(以Re.32649再出版于1988.4.19)。许多可形成水凝胶的吸收性聚合物含有大量的可萃取的聚合物。这些可萃取的聚合物可在体液保持与可形成水凝胶的吸收性聚合物相接触的时间段内，由体液(例如尿液)从所得的水凝胶中沥滤出来。据信这些萃取的聚合物可改变体液的化学特性(如渗透性)和物理特性(如粘度)至这样的程度，以致于体液被更慢地吸收并且更不容易被水凝胶所持留。同时这种被聚合物污染的流体更不容易通过吸收部件传送。这种情形可导致体液从吸收制品中不期望地和过早地泄漏。因此希望使用可萃取的聚合物含量较低的可形成水凝胶的吸收性聚合物。
据信，随着(a)吸收部件中聚合物量的增加；(b)其它吸收组分(如纤维)量的减少；和/或(c)吸收部件中聚合物的局部浓度的提高，对溶胀的可形成水凝胶的吸收性聚合物吸收/持留体液的有效性，或对体液在含有溶胀聚合物的吸收部件区域中的流畅传递不产生不利影响的重要性便特别地显现出来。因此例如，据信，吸收部件中可形成水凝胶的吸收性聚合物的局部浓度较高时，在隙间区内(即水凝胶外)便有较少体积的流体稀释可萃取的聚合物，由此倾向于增加其在这些隙间区中的浓度。这更加剧了在这些隙间区内可萃取的聚合物对吸收的体液的影响。
高含量的可萃取聚合物对可形成水凝胶的吸收性聚合物吸收/持留流体，以及流体在所得水凝胶区或层内的隙间区的传递的不利影响，还可以以PUP吸收能力和SFC值的形式得到鉴别。因此例如，对于具有高可萃取聚合物含量的可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，其PUP吸收值随着时间的延长而降低(例如在225分钟时的值低于60分钟时的值)也就很正常了。这种随时间推移对流体的吸收/持留性能的下降，据信至少部分地是由于存在较高含量的可萃取的聚合物改变了隙间流体的化学性能所致。对于可萃取的聚合物含量较高的可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，以下情况也属正常，即它的SFC值起始时较低，随着时间的延长而提高至大于可比的可萃取聚合物含量较低的可形成水凝胶的吸收性聚合物。对于可萃取的聚合物材料含量较高的吸收性聚合物来说，起始时它的SFC值较低，据信至少部分地是由于隙间流体的高起始粘度所致。
因此，对于用于本发明的阴离子和阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，优选在中和至约75％后的可萃取聚合物的含量为总聚合物量的约15％或更低，更优选约10％或更低，最优选约7％或更低。中和后在这些阴离子和阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物中的可萃取聚合物的含量的测定方法，在下述的测试方法部分中给出。
(5)凝胶体积
对于用于本发明中的阴离子和阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，另一个重要的特征是其中和后的凝胶体积。这里所用的可形成水凝胶的吸收性聚合物的“凝胶体积”，定义作当其在过量的Jayco合成尿液中溶胀并中和至约75％时，它的自由溶胀吸收能力。它度量的是聚合物在使用条件下的最大吸收能力，其中作用在聚合物上的压力相对较低。这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的凝胶体积的测定方法，在下述的测试方法部分中给出。
阴离子和阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物优选在中和后具有相对高的凝胶体积。这使得聚合物在作用于聚合物上的压力较低的使用条件下可吸收更大量的体液。优选本发明的可形成水凝胶的吸收性聚合物的凝胶体积至少为约20g/g，更优选至少为约25g/g，最优选至少为约30g/g。典型地，这些凝胶体积的范围为约20～100g/g，更典型地为约25～80g/g，最典型地为约30～70g/g。
(6)凝胶强度
用于本发明中的阴离子和阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物的另一个重要的特征是其中和后的凝胶强度。这里所用的“凝胶强度”是指由吸收性聚合物形成的水凝胶在使用应力下变形或“流动”的倾向。凝胶强度需要达到这样的程度，即水凝胶不变形，并且不会填充吸收部件中水凝胶和其它组分间的空隙至不可接受的程度。通常，凝胶强度提高将会导致由可形成水凝胶的吸收性聚合物形成的水凝胶区或层的渗透性和孔隙度的提高。本发明的阴离子和阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物在中和后的凝胶强度的测定方法，在下述的测试方法部分中给出。
尽管使凝胶强度最大化，不如其它性能如PHL、PUP吸收能力和SFC那样重要，但对于本发明的阴离子和阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，优选其在中和后具有相对高的凝胶强度。这增加了形成的水凝胶在使用压力下抵抗变形的能力。对于本发明的阴离子和阳离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物，优选其在中和后的凝胶强度至少为约10000达因/厘米2，更优选至少为约20000达因/厘米2，最优选至少为约40000达因/厘米2。
c.制备方法
可以任何常规的方式形成基础的可形成水凝胶的吸收性聚合物。制备这些聚合物的典型的并优选的方法公开于1988.4.19出版的U.S.再出版专利32649(Brandt等)，1987.5.19出版的U.S.P.4666983(Tsubakimoto等)，和1986.11.25出版的U.S.P.4625001(Tsubakimoto等)，所有这些专利这里均引为参考。
形成基础的可形成水凝胶的吸收性聚合物的优选方法为包括水溶液或其它溶液聚合的方法。按照上述参考的U.S.P.再出版32649所公开的水溶液聚合法，包括使用一种含水反应混合物进行聚合。然后使含水反应混合物处于聚合条件下，该条件足以在混合物中制备实质上不溶于水的、轻微网状交联的聚合物。然后可将形成的本体聚合物磨成粉状或切碎成粒子。
更具体地，制备可形成水凝胶的吸收性聚合物的水溶液聚合法包括制备在其中进行聚合的含水反应混合物。这种反应混合物的一种组分是将形成要制得的可形成水凝胶的吸收性聚合物的“主链”的单体。反应混合物通常含有约100重量份单体。含水反应混合物的另一组分包括一种网状交联剂。用于制备按照本发明的可形成水凝胶的吸收性聚合物的交联剂详细地公开于上述参考的U.S.P.再出版32649，U.S.P.4666983和U.S.P.4625001中。基于存在于含水混合物中的单体的总摩尔数，通常含水反应混合物中网状交联剂的存在量为约0.001～5摩尔％(基于100重量份单体，约为0.01～20重量份)。含水反应混合物的另一任选组分包括自由基引发剂，例如过氧化合物，如过硫酸钠，过硫酸钾和过硫酸铵，过氧化辛酰，过氧化苯甲酰，过氧化氢，异丙苯过氧化氢，二过苯二甲酸叔丁酯，过氧化苯甲酸叔丁酯，过乙酸钠，过碳酸钠等。含水反应混合物的其它任选组分包括各种共聚单体，包括含不饱和酸性官能团单体的酯或其它根本不含羧酸或磺酸或胺官能团的共聚单体。
使含水反应混合物处于聚合条件下，该条件足以在混合物中制备实质上不溶于水但水可溶胀的、可形成水凝胶的吸收性轻微网状交联的聚合物。聚合条件同样更具体地公开于上述三篇参考专利中。这种聚合条件通常包括加热(热活化工艺)至约0～100℃，更优选约5～40℃的聚合温度。含水反应混合物要保持的聚合条件还可包括，例如使反应混合物或其部分处于任何常规的聚合活化辐射条件下。放射性的、电子的、紫外线或电磁辐射是通常可选的聚合工艺。
在含水反应混合物中形成的可形成水凝胶的吸收性聚合物的官能团，或者不中和，或者被部分或完全中和。中和可在聚合之前或之后以任何常规的方式进行，中和的结果是用于形成聚合物的总单体的至少约25摩尔％，更优选至少约50摩尔％被中和。用可形成盐的阳离子中和阴离子可形成水凝胶的聚合物。如上述参考U.S.P.再出版32649所详述的，这种可形成盐的阳离子包括例如碱金属，氨，取代的氨和胺类。阳离子可形成水凝胶的吸收性聚合物典型地是用强一元酸如HCl来中和。对于某些聚合反应，由于反应机理的原因，可优选以中和的或非中和的形式聚合单体，尽管所需的产物分别为非中和的或中和的。
尽管优选使用水溶液聚合法制备可形成水凝胶的吸收性聚合物的粒状形式，但也可以使用多相聚合加工工艺，如反相乳液聚合或反相悬浮液聚合法进行聚合。在反相乳液聚合或反相悬浮液聚合法中，如前所述的含水反应混合物以细小液滴的形式悬浮于与水不混溶的惰性有机溶剂如环己烷基质中。所得的可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子通常为球形的。反相悬浮聚合法详细地公开于1982.7.20出版的U.S.P.4340706(Obaysashi等)，1985.3.19出版的U.S.P.4506052(Flesher等)，1988.4.5出版的U.S.P.4735987(Morita等)中，所有这些专利均被引为参考。
对于得到具有相对较高PHL、PUP吸收能力和SFC值的可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，起始形成聚合物的表面交联是优选的方法。与具有可比的“功能”交联水平、但却无表面交联的相比，通常表面交联的可形成水凝胶的吸收性聚合物具有更高的PHL、PUP吸收能力和SFC值。不受任何理论的限制，据信表面交联提高了可形成水凝胶的吸收性聚合物表面抵抗变形的能力，因此当所得的水凝胶在外界压力下变形时，降低了邻近的聚合物表面间的接触程度。通过表面交联将PHL、PUP吸收能力和SFC值提高的程度，取决于内交联和表面交联的相对水平和分布，以及表面交联化学性质和过程的特性。
功能交联是弹性活性的，并可使溶胀的可形成水凝胶的吸收性聚合物的模量增加。假定交联程度是唯一重要的变量，那么凝胶体积通常是可形成水凝胶的吸收性聚合物中“功能”交联总水平的合理量度。通常凝胶体积与交联程度呈反幂规律。其它确定功能交联总水平的方式包括测定由溶胀聚合物形成的所得水凝胶的剪切和弹性模量。
表面交联的可形成水凝胶的吸收性聚合物在表面附近比在内部具有更高的交联度。这里所用的“表面”是指粒子、纤维等的朝外的边缘。对于多孔的可形成水凝胶的吸收性聚合物(例如多孔粒子等)，还包括暴露的内边缘。在表面处的更高的交联度是指可形成水凝胶的吸收性聚合物在表面附近的功能交联程度通常高于在内部聚合物的功能交联程度。
从表面至内部交联的递变程度可在深度和断面上变化。因此，例如，表面交联的深度可以浅一些，相对较快地转变至低交联度。或者是例如，表面交联的深度可以占可形成水凝胶的吸收性聚合物整个尺寸的很大一部分，而交联程度的递变缓慢一些。
在给定的可形成水凝胶的吸收性聚合物内，取决于尺寸、形状、孔隙度及功能考虑，表面交联的程度和梯度可以变化。对于粒状可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，表面交联可随粒子尺寸、孔隙度等变化。根据可形成水凝胶的吸收性聚合物内的表面∶体积比的变化(例如在小和大粒子间)，总的交联度在整个材料内变化是正常的(例如对于较小的粒子交联度较大)。
表面交联通常在可形成水凝胶的吸收性聚合物的最终边缘实质上建立之后(例如通过研磨、挤出、发泡等)完成。然而，也可以在最终边缘形成的同时进行表面交联。而且，甚至在引入表面交联之后，还可以发生某些额外的边缘变化。
在本领域中已公开了许多引入表面交联的方法。对于阴离子可形成水凝胶的聚合物来说，这些方法包括：(i)将可与可形成水凝胶的吸收性聚合物内存在的官能团反应的二或多官能团试剂(例如甘油，1，3-二氧杂环戊烷-2-酮，多价金属离子，多季铵盐)施用于可形成水凝胶的吸收性聚合物的表面；(ii)将能够与其它外加试剂和可形成水凝胶的吸收性聚合物内可能存在的官能团反应以增加表面交联度的二或多官能团试剂，用于表面(例如添加单体和交联剂并引发第二聚合反应)；(iii)不另外加入多官能团试剂，但在主要的聚合过程中或之后，在可形成水凝胶的吸收性聚合物内存在的组分间引发其它的反应，以在表面或接近表面处产生更高的交联度(例如，加热以引发存在的聚合物的羧酸和/或羟基基团间形成酸酐和或酯的交联，以及其中交联剂固有地以高含量存在于接近表面处的悬浮聚合过程)；和(iv)向表面处加入其它物质以引发更高的交联度，或者是降低所得水凝胶的表面变形。也可以同时或顺序地结合使用这些表面交联法。除交联剂外，也可以向表面处加入其它组分，以有助于/控制交联的分布(例如，使表面交联剂分散或渗透)。
对于阳离子可形成水凝胶的聚合物，表面交联方法包括，(i)将能够与可形成水凝胶的吸收性聚合物内存在的官能团反应的二或多官能团试剂(例如二/多卤代烷，二/多环氧化物，二/多酰氯，二/多甲苯磺酰基链烷)，应用于可形成水凝胶的吸收性聚合物的表面；(ii)将能够与其它外加试剂和可形成水凝胶的吸收性聚合物内可能存在的官能团反应以增加表面交联度的二或多官能团试剂应用于表面(例如添加单体和交联剂并引发第二聚合反应)；(iii)不另外加入多官能团试剂，但在主要的聚合过程中或之后，在可形成水凝胶的吸收性聚合物内存在的组分间引发其它的反应，以在表面或接近表面处产生更高的交联度(例如其中交联剂固有地以高含量存在于接近表面处的悬浮液聚合过程)；和(iv)向表面处加入其它物质以引发更高的交联度，或者是降低所得水凝胶的表面变形。
进行本发明的可形成水凝胶的吸收性聚合物的表面交联的适宜的一般方法，公开于1985.9.17出版的U.S.P.4541871(Obayashi)；1992.10.1出版的PCT申请WO92/16565(Stanley)，1990.8.9出版的PCT申请WO90/08789(Tai)；1993.3.18出版的PCT申请WO93/05080(Stanley)；1989.4.25出版的U.S.P.4824901(Alexander)；1989.1.17出版的U.S.P.4789861(Johnson)；1986.5.6出版的U.S.P.4587308(Makita)；1988.3.29出版的U.S.P.4734478(Tsubakimoto)；1992.11.17出版的U.S.P.5164459(Kimura等)；1991.8.29出版的德国专利申请4020780(Dahmen)；1992.10.21出版的欧洲专利申请509708(Gartner)；所有这些这里均被引为参考。
可使用标准的中和方法将非中和的离子交换形式的可形成水凝胶的吸收性聚合物转变为其部分中和形式的。例如，可以向非中和的阴离子或阳离子可形成水凝胶的聚合物中分别加入足以部分中和至例如约75％的化学计量的NaOH或HCl水溶液，然后通过干燥除去加入的水。类似地，可使用标准方法将中和形式的可形成水凝胶的吸收性聚合物转变为其非中和的离子交换形式。例如，可分别将略微化学计量过量的HCl或NaOH水溶液，加入到部分中和的阴离子或阳离子可形成水凝胶的聚合物的含水悬浮液中，然后通过溶剂交换除去过量的试剂和水，随后干燥除去残余的溶剂。对于表面交联的可形成水凝胶的聚合物来说，典型地，这些转变过程可在表面交联之前或之后进行。对于表面交联对pH或暴露于过量水溶液和/或溶剂特别敏感的可形成水凝胶来说，可优选在表面交联前完成任何必需的转变过程。
典型地，按照本发明制备的可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子是基本上干燥的。这里使用的术语“基本上干燥”是指粒子含有流体，典型地为水或其它溶液成分，基于粒子的重量，流体含量小于约50％，优选小于约20％，更优选小于约10％。通常，可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子的流体含量范围为粒子重量的约0.01～5％。单个的粒子可通过任何常用的方法如加热进行干燥。或者是，当使用含水反应混合物制备粒子时，通过共沸蒸馏可将水从反应混合物中除去。也可以用脱水溶剂如甲醇处理含聚合物的含水反应混合物。也可以结合使用这些干燥方法。然后可将脱水的聚合物料切碎或粉碎制得可形成水凝胶的吸收性聚合物的基本上干燥粒子。
d.具体实施例
实施例1
离子交换和中和的可形成水凝胶的吸收性聚合物的制备
由Chemdal Corporation of Palantine，Illinois(ASAP 2300；批号426152)制得具有相对较高PUP吸收值(0.7磅/平方英寸；60分钟)的、表面交联的、部分中和的、阴离子聚丙烯酸钠可形成水凝胶的聚合物。用U.S.A.系列标准50目筛对样品进行筛选，除去直径大于约300微米的粒子(样品1-1)。通过将聚合物悬浮于含46.5g浓HCl(Baker；36.5-38％HCl)的约900ml蒸馏并去离子的水中，使约50g筛选的可形成水凝胶的聚合物转变为酸性形式。将悬浮体搅拌约1.5小时后，使可形成水凝胶的聚合物静置沉降，并通过滗析除去上层清液。用额外的蒸馏并去离子的水替换滗去的溶液，将悬浮体再搅拌30分钟，使可形成水凝胶的聚合物静置，并通过滗析除去上层清液。重复这种交换过程(约8次)，直至上层清液的pH值达到5～6。滗析掉上层清液后，将水合的可形成水凝胶的聚合物顺序地用异丙醇(VWR；试剂级)进行三次交换，用丙酮(VWR；试剂级)进行三次交换，用无水醚(EM Science；试剂级)进行一次交换。将产物转移至Teflon片上，并使其干燥过夜。用刮铲轻轻地人工搅动后，将产物冷冻干燥约96小时，以除去任何残余的溶剂。经U.S.A.20目筛筛选后，得到约30g酸性形式的、阴离子聚丙烯酸、离子交换可形成水凝胶的聚合物(样品1-2)。
用下述方法制备交联的、部分中和的、阳离子甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯·HCl可形成水凝胶的聚合物。在1升夹套树脂釜上装配机械搅拌器，浸入式温度计，喷入氮气用的多孔玻璃气体分散管，冷凝器和控温用的循环水浴。在一分开的烧杯中向大约40ml蒸馏并去离子的水中加入45.0g甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEM；Aldrich 98％)，并在冰浴中冷却。在另一分开的烧杯中向大约40ml蒸馏并去离子的水中加入24ml浓HCl，并在冰浴中冷却。将HCl溶液缓慢地加入到DMAEM溶液中以将单体转化为其HCl盐。将中和的单体溶液转移至保持温度22℃的树脂釜中。在一管形瓶中，在少量蒸馏并去离子的水中溶解0.62g N，N-亚甲基双丙烯酰胺(Baker；电泳级)交联剂；然后将该溶液加入到树脂釜中。搅拌下用氮气净化所得的溶液约1小时。在另一管形瓶中，在少量蒸馏并去离子的水中溶解0.010g过硫酸钾(Aldrich；99+％)和0.014g偏亚硫酸氢钠(Aldrich；97+％)引发剂。水的总量为90ml。将气体分散管升至溶液面以上，提高搅拌速率至足以产生轻微的旋涡，并顺序地以滴加的方式在约5分钟内加入过硫酸钾和偏亚硫酸氢钠溶液。约35分钟后，旋涡消失并观察到温度的略微升高。将搅拌器升高至溶液以外并将水浴温度提高至约50℃，并在平衡下过夜。从树脂釜中取出凝胶产物，切成小片，并将其转移至配有冷凝器、Dean Stark汽水阀、浸入式温度计和机械搅拌器，含有约1升环己烷(EM Science；Omnisolve)的2升树脂釜中。搅拌的同时将温度升至回流温度，并将水通过共沸蒸馏除去。蒸馏持续进行直至没有水被除去，并将温度升至约80℃。过滤产物以除去环己烷，用Wiley Mill进行研磨，并用U.S.A.20目筛筛选。将筛选的产物在室温下真空干燥过夜。得到约54g交联的部分中和的、阳离子甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯·HCl可形成水凝胶的聚合物产物(样品1-3)。
将约35g部分中和的产物悬浮在大约1500ml已加入约15.9g 50％氢氧化钠(Baker；分析级)的蒸馏并去离子的水中。搅拌悬浮液约1.5小时后，使可形成水凝胶的聚合物静置沉降，并通过滗析除去上层清液。用额外的蒸馏并去离子的水替换滗去的溶液，将悬浮体再搅拌30分钟，使可形成水凝胶的聚合物静置沉降，并通过滗析除去上层清液。重复这种交换过程(约8次)，直至上层清液的pH值达到6～7。滗析掉上层清液后，将水合的可形成水凝胶的聚合物顺序地用异丙醇(VWR；试剂级)进行三次交换，用丙酮(VWR；试剂级)进行三次交换，用无水醚(EM Science；试剂级)进行两次交换。将产物转移至Teflon片上，并使其干燥过夜。用研杵轻轻地搅动后，将产物冷冻干燥约96小时，以除去任何残余的溶剂。经U.S.A.20目筛筛选后，得到约22g碱性形式的、阳离子甲基丙烯酸N，N-二甲氨基乙酯、离子交换可形成水凝胶的聚合物(样品1-4)。
通过在105℃下干燥3小时的重量损失确定上述中和的离子交换可形成水凝胶的聚合物的水分含量。在限定压力0.3磅/平方英寸和0.7磅/平方英寸下，测试时间60分钟和225分钟，测定PUP吸收值。分别用化学计量的1N NaOH(Baker，分析级)和1N HCl(Baker，分析级)就地中和后，测定酸性形式的阴离子可形成水凝胶的聚合物和碱性形式的阳离子可形成水凝胶的聚合物的可萃取物含量。对于聚合物本身，和分别用化学计量的1NNaOH(Baker，分析级)和1N HCl(Baker，分析级)就地中和后的聚合物，测定酸性形式的阴离子可形成水凝胶的聚合物和碱性形式的阳离子可形成水凝胶的聚合物的凝胶体积。为了与可比的中和的可形成水凝胶的聚合物所测定的凝胶体积进行比较，采用就地中和将得到的非中和的离子交换可形成水凝胶的聚合物的凝胶体积值也进行重量校正至“基于中和的”。这些测试结果(以基于干重表示)列于表1-1和表1-2中。
根据样品1-1的凝胶体积值与样品1-2就地中和后的重量校正凝胶体积值的比较，可以得出结论，阴离子可形成水凝胶的聚合物由其中和形式转变为其酸形式，使可形成水凝胶的聚合物的基本性能仅产生很小很小的改变。因此，除中和程度外，样品1-1和1-2是可比的材料。同样，根据样品1-3的凝胶体积值与样品1-4就地中和后的重量校正凝胶体积值的比较，可以得出结论，阳离子可形成水凝胶的聚合物由其中和形式转变为其碱形式，使可形成水凝胶的聚合物的基本性能仅产生很小很小的改变。因此，除中和程度外，样品1-3和1-4是可比的材料。
                    表1-1：实施例1样品的性能
    样品 水分含量(重量％)   凝胶体积(g/g) 可萃取的聚合物含量(重量％)
 1-1(阴离子；中和形式)     5.5     42.6     7.2
 1-2(阴离子；酸性形式)     4.7     5.7(a)     1.1
 1-3(阳离子；中和形式)     1.3     15.4     ＜5
 1-4(阳离子；碱性形式)     0.5     6.0(b)     ＜5
a)就地中和约75％后，凝胶体积为53.9g/g。这相当于重量校正的值约44g/g。
b)就地中和约100％后，凝胶体积为16.3g/g。这相当于重量校正的值约13g/g。
                      表1-2：实施例1样品(b)的PUP吸收值
    样品 0.3磅/平方英寸(60分钟) 0.3磅/平方英寸(225分钟) 0.7磅/平方英寸(60分钟) 0.7磅/平方英寸(225分钟)
1-1(阴离子；中和形式)     38.2     (a)     31.9     (a)
1-2(阴离子；酸性形式)     8.2     (a)     6.9     (a)
1-3(阳离子；中和形式)     11.1     14.9     10.2     13.7
1-4(阳离子；碱性形式)     5.5     6.0     5.4     5.8
a)该样品225分钟的PUP吸收值与其60分钟的值大约相等。
b)对所有的值均作水分校正，并且表示的单位为g/g。
实施例2
混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的PUP吸收性能
基于其单体的分子量，聚丙烯酸可形成水凝胶的聚合物的、作水分校正的阳离子交换能力估计为约13.9毫当量/克。基于其单体的分子量，聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯可形成水凝胶的聚合物作水分校正的阴离子交换能力估计为约6.4毫当量/克。基于这些阳离子交换和阴离子交换能力值，含聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯可形成水凝胶的聚合物、具有近似等当量阳离子交换和阴离子交换能力的混合床离子交换组合物，其阴离子∶阳离子聚合物的重量比为约0.31∶0.69，并且其混合床离子交换能力为约4.4毫当量/克。
通过混合等分部分的两个样品(样品2-1)制备总重量为约0.9g的离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其重量比为0.31份样品1-2∶0.69份样品1-4。混合后，将离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物转移至PUP圆筒内，测定其PUP吸收值。同样通过混合等分部分的两个样品(样品2-2)制备可比的、样品1-1与1-3的重量比为0.31∶0.69的混合物，其中阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物为其中和形式。混合后，将该可比的、中和的可形成水凝胶的聚合物的混合物转移至PUP圆筒内，测定其PUP吸收值。测定PUP吸收值时，限定压力为0.3、0.7和1.4磅/平方英寸，测定时间为60分钟和225分钟。表2-1给出了测定的作水分校正的PUP吸收值。
在225分钟下的PUP吸收值的对比说明，相对于每一为其中和形式的阴离子和阳离子可形成水凝胶的聚合物的可比的混合物，在限定压力0.7和1.4磅/平方英寸下，离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的PUP吸收值提高了50％以上。在限定压力0.3磅/平方英寸下，PUP吸收值提高40％以上。
               表2-1：混合床离子交换组合物的PUP吸收值
样品 0.3磅/平方英寸(60分钟) 0.3磅/平方英寸(225分钟) 0.7磅/平方英寸(60分钟) 0.7磅/平方英寸(225分钟) 1.4磅/平方英寸(60分钟) 1.4磅/平方英寸(225分钟)
  2-1   25.0   32.8   19.0   29.7   15.1   22.4
  2-2   22.8   23.1   17.8   19.2   9.5   13.9
2.纤维材料
本发明的吸收部件可含有纤维材料以形成纤维网或纤维基质。适用于本发明的纤维包括天然存在的纤维(改性的或未改性的)以及合成制得的纤维。适宜的未改性/改性天然纤维的例子包括棉花，西班牙草，蔗渣，抢麻，亚麻，丝，羊毛，木浆，化学改性的木浆，黄麻，人造丝，乙基纤维素和乙酸纤维素。适宜的合成纤维可由下述物质制得，例如聚氯乙烯，聚氟乙烯，聚四氟乙烯，聚偏氯乙烯，聚丙烯酸类如ORLON，聚醋酸乙烯酯，聚乙基醋酸乙烯酯，不溶的或可溶的聚乙烯醇，聚烯烃如聚乙烯(例如PULPEX)和聚丙烯，聚酰胺如尼龙，聚酯如DACRON或KODEL，聚氨酯，聚苯乙烯等。所用的纤维可仅含有天然纤维，或仅含有合成纤维，或任何天然纤维和合成纤维的相容组合。
用于本发明中的纤维可以是亲水性的，疏水性的，或亲水性和疏水性纤维的结合。这里所用的术语“亲水性”是指纤维或纤维的表面可以被沉积在这些纤维上的含水流体(例如含水的体液)所润湿。典型地，亲水性和润湿性是以流体和所涉及的固体的接触角和表面张力定义的。这在由Robert F.Gould编辑的、题目为Contact Angle，Wettability and Adhesion(版权1964)的美国化学学会出版物中有更详细的描述。当流体与纤维或其表面间的接触角小于90°，或者当流体倾向于自发地在纤维表面铺展开，这两种情况通常是同时存在的，这时称纤维或纤维表面被流体润湿(即亲水性的)。相反，若接触角大于90°，或者流体不能自发地在纤维表面铺展开，这时认为纤维或其表面是疏水性的。
亲水性或疏水性纤维的具体选择将取决于最终吸收部件所需的流体处理能力和其它特性。例如，对于要用来完全或部分代替疏水性无纺布顶片的吸收部件来说，至少一个吸收部件，典型地为靠近吸收制品使用者的部件，希望含有疏水性纤维。当含有疏水性纤维的部件靠近吸收制品如婴儿导尿裤的“可透气的”、但某种程度上可渗透流体的底片时，在至少一个吸收部件中使用疏水性纤维也是有益的；含有疏水性纤维的部件具有不渗透流体的阻挡层。
对于按照本发明的许多吸收部件，优选使用亲水性纤维。当希望吸收部件可有效地收集排出的体液，然后将收集的体液迅速地转移并分散至吸收部件或吸收芯其它更远的区域时，尤其如此。对于那些含有可形成水凝胶的吸收性聚合物的吸收部件来说，特别希望使用亲水性纤维。
用于本发明的适宜的亲水性纤维包括纤维素纤维，改性的纤维素纤维，人造丝，聚酯纤维如聚对苯二甲酸乙二醇酯(例如DACRON)，亲水性尼龙(HYDROFIL)等。还可以通过使疏水性纤维亲水性化得到适宜的亲水性纤维，例如表面处理的或二氧化硅处理的衍生自下述物质的热塑性纤维，这些物质例如为聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯，聚丙烯酸类，聚酰胺，聚苯乙烯，聚氨酯等。出于可获得性和成本上的原因，优选用于本发明的为纤维素纤维，特别是木浆纤维。
适宜的木浆纤维可由公知的化学方法，如Kraft和亚硫酸盐法制得。特别优选由南方软木制得这些木浆纤维，因为它们具有良好的吸收特性。这些木浆纤维还可以由机械法获得，如磨木，均浆机械法，热机械法，化学机械法和化学-热机械制浆法。可以使用再生或二次木浆纤维，以及漂白的和非漂白的木浆纤维。
用于本发明，特别是可提供流体收集和分散性能的吸收部件的较希望的亲水性纤维源，是化学硬化的纤维素纤维。这里所用的术语“化学硬化的纤维素纤维”，是指已通过化学方式硬化以提高纤维在干燥和含水条件下的硬度的纤维素纤维。这些方式包括添加例如涂敷和/或浸渍纤维的化学硬化剂。这些方式还包括通过改变化学结构，例如通过使聚合物链交联来硬化纤维。
涂敷或浸渍纤维素纤维的聚合物硬化剂包括：具有含氮基团(例如氨基)的阳离子改性的淀粉，例如可由National Starch and Chemical Corp.，Bridgewater，NJ，USA获得的那些；胶乳；湿强树脂，例如聚酰胺-表氯醇树脂(例如Kymene557H，Hercules，Inc.Wilmington，Delaware，USA)，在例如1971.1.19出版的U.S.P.3556932(Coscia等)中所公开的聚丙烯酰胺树脂；由American Cyanamid Co.，Stamford，CT，USA市售、商品名为Parez631NC的、可买到的聚丙烯酰胺；脲醛和三聚氰胺甲醛树脂，以及聚亚乙基亚胺树脂。关于用于造纸工业并且通常可用于此的湿强树脂的一般性论述，见TAPPI专著系列No.29，“Wet strength in Paper and Paperboard”，TechnicalAssociation of the Pulp and Paper Industry(New York，1965)。
这些纤维还可以通过化学反应来硬化。例如，可以在纤维上施用交联剂，在施用后使这些纤维化学形成纤维内的交联键。这些交联键可提高纤维的硬度。尽管优选使用纤维内的交联键以化学硬化纤维，但这并不意味着排除使用其它类型的化学硬化纤维的反应。
通过交联键以单个形式硬化的纤维(即单个的硬化纤维，以及它们的制备方法)公开于，例如1965.12.21出版的U.S.P.3224926(Bernardin)；1969.4.22出版的U.S.P.3440135(Chung)；1976.1.13出版的U.S.P.3932209(Chatterjee)；和1977.7.12出版的U.S.P.4035147(Sangenis等)。更优选的硬化纤维公开于1989.4.18出版的U.S.P.4822453(Dean等)；1989.12.19出版的U.S.P.4888093(Dean等)；1990.2.6出版的U.S.P.4898642(Moore等)；和1992.8.11出版的U.S.P.5137537(Herrow等)，所有上述这些这里均引为参考。
对于更优选的硬化纤维，化学处理包括用交联剂的纤维内交联，同时这些纤维处于相对脱水、分离(即单个的)、捻结、卷曲的状态。典型地，适宜的化学硬化剂为单体交联剂，包括但不限于C2～C8二元醛，具有酸官能团的C2～C8一元醛，特别是C2～C9多元羧酸。这些化合物可与一个单独的纤维素链，或在一个单根纤维中的靠近分布的多个纤维素链上的至少两个羟基反应。这些交联剂的具体例子包括但不限于，戊二醛，乙二醛，甲醛，乙醛酸，氧联二琥珀酸和柠檬酸。在这些条件下交联的结果是形成硬化的纤维，并且这些纤维在用于这里的热粘接吸收结构中倾向于保持其捻结的、卷曲的构型。在上述引为参考的专利中公开了这些纤维及其制备方法。
优选的呈捻结和卷曲的硬化纤维，可以通过参考纤维“捻度数”和纤维“卷曲系数”来量化。这里所用术语“捻度数”是指在一定长度的纤维内存在的捻转结点的个数。捻度数用来量度纤维绕其长轴旋转的程度。术语“捻转结点”是指纤维绕其长轴基本上轴向旋转180°，其中当在显微镜下用透射光观察时，相对于纤维的其它部分，纤维的一部分(即结点)显得较暗。由于上述旋转的原因，捻转结点在透射光经过另一纤维壁的位置处显得较暗。结点间的距离对应于轴向旋转180°。一定长度纤维内的捻转结点的个数(即捻度数)直接说明纤维捻转的程度，这是纤维的一个物理参数。U.S.P.4898642中公开了捻转结点和总的捻度数的测定方法。
优选的硬化纤维的平均干燥纤维捻度数应至少为约2.7，优选至少为约4.5捻转结点/毫米。而且，这些纤维的平均湿纤维捻度数应优选至少为约1.8，更优选至少为约3.0，并且优选小于平均干燥纤维捻度数至少约0.5捻转结点/毫米。更优选的是，平均干燥纤维捻度数应至少为约5.5捻转结点/毫米，平均湿纤维捻度数应至少为约4.0捻转结点/毫米，并且应小于平均干燥纤维捻度数至少约1.0捻转结点/毫米。最优选的是，平均干燥纤维捻度数应至少为约6.5捻转结点/毫米，平均湿纤维捻度数应至少为约5.0捻转结点/毫米，并且小于平均干燥纤维捻度数至少约1.0捻转结点/毫米。
除捻转外，这些优选的硬化纤维还呈卷曲的状态。纤维卷曲可被描述为由于纤维内扭结、捻转和/或弯曲而导致的纤维缩短的分数。出于本发明的目的，纤维卷曲以二维平面的形式来测定。纤维卷曲的程度可参考纤维卷曲系数来量化。二维量度纤维卷曲的纤维卷曲系数，是通过在二维平面内观察纤维来测定的。为测定卷曲系数，需要测定包围纤维的二维长方形的长边，即纤维的投影长度LR，和纤维的实际长度LA。然后可由下述方程计算纤维的卷曲系数：
              卷曲系数＝(LA/LR)-1
U.S.P.4898642公开了可用来测定LR和LA的图象分析法。优选地，硬化纤维的卷曲系数至少为约0.30，更优选至少为约0.50。
相对于未硬化的纤维素纤维，这些化学硬化的纤维素纤维具有某些可使得它们特别适用于本发明的某些吸收部件的性能。除亲水性外，这些硬化的纤维具有独特的硬度和回弹性的结合。这使得由这些纤维制得的热粘接的吸收结构保持高吸收性能并且具有高回弹性以及对润湿的膨胀响应。特别地，在使用过程中正常遇到的流体和压缩力存在下，这些硬化纤维的回弹性使得吸收部件可更好地保持其毛细结构，并由此更有利于抵抗塌陷。
3.热塑性材料
在按照本发明的热粘接吸收部件的情况下，除纤维外吸收部件还可含有热塑性材料。在熔融时，典型地由于纤维间的毛细梯度，至少一部分这种热塑性材料迁移至纤维间的交叉点。这些交叉点便成为热塑性材料的粘接点。当冷却时，在这些交叉点处的热塑性材料便固化，形成了将每一层中的纤维基质或纤维网连接在一起的粘接点。
在其各种不同的效果中，在这些纤维交叉点处的粘结提高了所得热粘接部件的总压缩模量和强度。在化学硬化的纤维素纤维的情形下，热塑性材料的熔融和迁移还具有这样的效果，即增加了所得网的平均孔径，同时保持了最初形成的网的密度和定量。这可以改善热粘接的部件在处理第一次排出物时的流体收集性能，这是由于改善了流体渗透性，并且在随后排出物的处理上也可改善流体收集性能，这是由于下述两种性能的结合，即硬化的纤维在润湿时保持其硬度的能力以及热塑性材料在润湿和润湿压缩时在纤维交叉点处保持粘接的能力。在网络中，热粘接的硬化纤维网保持了其初始时的总体积，但随着起初被热塑性材料占据的体积区域变得开放，由此增加了平均纤维间的毛细管孔径。
用于本发明中的热塑性材料可以是任何形式的，包括颗粒、纤维，或颗粒和纤维的结合。热塑性纤维是特别优选的形式，因为它们可以形成大量纤维间的连接点。适宜的热塑性材料可由任何热塑性聚合物制得，这些热塑性聚合物的熔融温度应不会严重损害主要构成每一层的网或基质的纤维。优选地，这些热塑性材料的熔点应小于约190℃，优选在约75℃和175℃之间。在任何情况下，这种热塑性材料的熔点应不低于热粘接的吸收结构用于吸收制品时可能的储存温度。典型地，热塑性材料的熔点应不低于约50℃。
热塑性材料，特别是热塑性纤维，可以由许多热塑性聚合物制得，这些聚合物包括聚烯烃，如聚乙烯(例如PULPEX)和聚丙烯，聚酯，共聚酯，聚醋酸乙烯酯，聚醋酸乙基乙烯酯，聚氯乙烯，聚偏氯乙烯，聚丙烯酸类，聚酰胺，共聚酰胺，聚苯乙烯，聚氨酯，和上述的任何共聚物如氯乙烯/醋酸乙烯酯等。一种优选的热塑性粘合纤维为PLEXAFIL聚乙烯微纤维(由DuPont生产)，它也可以以20％这种纤维与80％纤维素纤维的共混物的形式获得，出售时的商品名为KITTYHAWK(由Weyerhaeuser Co.生产)。根据所得热粘接的吸收部件的所需特性，适宜的热塑性材料包括已被制成亲水性的疏水性纤维，如表面活性剂处理的或二氧化硅处理的衍生自例如聚烯烃，如聚乙烯或聚丙烯，聚丙烯酸类，聚酰胺，聚苯乙烯，聚氨酯等的热塑性纤维。通过用表面活性剂，如非离子或阴离子表面活性剂处理，可以使疏水性热塑性纤维的表面呈亲水性，例如用表面活性剂喷淋纤维，将纤维浸渍到表面活性剂中，或者在制备热塑性纤维时作为聚合物熔体的一部分加入表面活性剂。在熔融和再固化时，表面活性剂将倾向于保留在热塑性纤维的表面处。适宜的表面活性剂包括非离子表面活性剂，如由ICIAmericas，Inc.of Wilmington，Delaware生产的Brij76，以及由GlycoChemical，Inc.of Greenwich，Connecticut销售的、以商标Pegosperse出售的各种表面活性剂。除非离子表面活性剂外，还可以使用阴离子表面活性剂。这些表面活性剂可以用于热塑性纤维上，其用量例如为约0.2～1g/平方厘米热塑性纤维。
适宜的热塑性纤维可由单一的聚合物制得(单组分纤维)，或可由多于一种的聚合物制得(例如二组分纤维)。这里所用的“二组分纤维”是指这样的一种热塑性纤维，它含有由一种聚合物制得的芯纤维，该芯纤维被包埋在由另一种不同的聚合物制得的热塑性护套内。构成护套的聚合物通常具有不同的熔融温度，典型地，它的熔融温度低于构成芯的聚合物的熔融温度。结果，由于护套聚合物的熔融，这些二组分纤维具有热粘接性，同时又保持了芯聚合物所需的强度特性。
用于本发明的适宜的二组分纤维可包括具有下述聚合物组合的护套/芯纤维：聚乙烯/聚丙烯，聚醋酸乙基乙烯酯/聚丙烯，聚乙烯/聚酯，聚丙烯/聚酯，共聚酯/聚酯等。特别适用于此的二组分热塑性纤维具有聚丙烯或聚酯芯，和较低熔融温度的共聚酯、聚醋酸乙基乙烯酯或聚乙烯护套(例如DANAKLON、CELBOND或CHISSO二组分纤维)。这些二组分纤维可以是同心的或偏心的。这里所用的术语“同心”和“偏心”，是指从二组分纤维的截面上看，护套的厚度是均匀的还是非均匀的。在较低纤维厚度下，偏心的二组分纤维在提供更高的压缩强度上是所需的。适用于此的二组分纤维可以是非卷曲的(即非弯曲的)或卷曲的(即弯曲的)。可以通过典型织物处理方式使二组分纤维卷曲，如通过填塞箱卷曲法或齿轮卷曲法达到主要是二维或“平面”卷曲。
在热塑性纤维的情形下，纤维的长度可根据具体的熔点和这些纤维所需的其它性能而变化。典型地，这些热塑性纤维的长度为约0.3～7.5cm，优选约0.4～3.0cm，最优选约0.6～1.2cm。还可以通过改变纤维的直径(厚度)来调节这些热塑性纤维的性能，包括熔点。典型地，这些热塑性纤维的直径以旦(克/9000米)或者分特(克/10000米)的形式来定义。适宜的二组分热塑性纤维具有的分特范围为约1.0～20，优选约1.4～10，最优选约1.7～3.3。
这些热塑性材料，特别是热塑性纤维的压缩模量也是很重要的。热塑性纤维的压缩模量不仅受它们的长度和直径的影响，而且受制得它们的聚合物或多种聚合物的组成和性能，以及纤维的形状和构型(例如同心的或偏心的，卷曲的或非卷曲的)等因素的影响。在制备吸收芯的过程中，可用这些热塑性纤维压缩模量的不同来改变各个吸收部件的性能，特别是密度特性。
4.其它组分和材料
为了(i)补充总的离子交换能力和/或(ii)抵销由于用量或pK′s等因素造成的阴离子交换与阳离子交换能力间的不平衡，可以向吸收部件或含有吸收部件的吸收制品中，以离子交换纤维、离子交换膜、特别是离子交换树脂、纤维上的离子交换涂层、膜上的离子交换涂层等形式，补充入其它的离子交换能力。上述离子交换组分还可以被吸收部件或吸收制品中的一种或多种存在的组分所取代。因此例如，吸收部件中常用的木浆纤维可以被离子交换纤维所代替。参见例如1989.4.4授予Wong的U.S.P.4818598，这里将其引为参考。
可存在于吸收网中的其它任选组分公开于例如1996.10.8授予Goldman等的U.S.P.5562646中的其它组分和材料部分，这里将其引为参考。
C.含有可形成水凝胶的吸收性聚合物的吸收部件
1.浓度、定量和流体处理能力
至少一个按照本发明的吸收部件将含有前述的混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物，含有或不含其它任选的组分，如纤维、热塑性材料等。含有这些吸收性聚合物的这些吸收部件在吸收芯中可用作流体储存部件。这种流体储存部件的主要功能是直接地或者从其它吸收部件处(例如流体收集/分配部件)吸收排出的体液，然后持留这些流体，即使是当其受到通常由于使用者运动而产生的压力作用时。然而应当理解的是，这种含聚合物的吸收部件还具有除流体储存外的其它功能。
按照本发明的这些吸收部件的一个重要特点是，它们包含一个或多个具有高浓度的这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的区域。为提供相对较薄的可吸收和持留大量体液的吸收制品，希望提高这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的含量，并减少其它组分，特别是纤维组分的含量。然而，为了在相对较高的浓度下使用这些可形成水凝胶的吸收性聚合物，很重要的是，这些聚合物在相对较高的限定压力下应具有相对较高的需用吸收能力(即PUP吸收值)，并且优选地应具有相对较高的孔隙度(即PHL值)，以及在压力下应具有相对较高的渗透性(即SFC值)。这就是说，当聚合物在体液存在下溶胀时，它可以提供足够的能力以收集这些排出的体液，然后通过凝胶-连续存在的流体传递区或层将这些流体传送至吸收部件和/或吸收芯的其它区域，和/或然后储存这些体液。
在量度可形成水凝胶的吸收性聚合物在一吸收部件的给定区域中的浓度时，使用可形成水凝胶的聚合物相对于可形成水凝胶的聚合物和存在于含聚合物的区域中的其它任何组分(例如纤维、热塑性材料等)的总重量的重量百分数。考虑该量度方式，在按照本发明的一个吸收部件的一个给定区域中，可形成水凝胶的吸收性聚合物的浓度范围可以为约60～100％，优选为约70～100％，更优选为约80～100％，最优选为约90～100％。
另一个重要的方面是可形成水凝胶的吸收性聚合物在吸收部件的一个给定区域中的定量。这些可形成水凝胶的吸收性聚合物的水凝胶层的孔隙度、凝胶渗透性和高需用吸收能力对在某一最小定量的聚合物下吸收部件和吸收芯的吸收性能最具有影响力。在量度吸收部件的一个给定区域内的可形成水凝胶的吸收性聚合物的定量时，使用每平方米该区域面积存在的聚合物的克数(gsm)。考虑这种量度方式，在按照本发明的一个吸收部件的一个给定区域内，可形成水凝胶的吸收性聚合物的定量至少为约10gsm，优选至少为约20gsm，更优选至少为约50gsm，最优选至少为约100gsm。典型地，这些定量值的范围为约10～1000gsm，更典型地为约50～800gsm，最典型地为约100～600gsm。
当可形成水凝胶的吸收性聚合物以足够高浓度和定量并入一吸收储存部件时，承压下由体液所带来的溶胀使在给定区域内的所得水凝胶的边界相互接触(即区域内的水凝胶变得相互连接)。在这些膨胀的/溶胀的高浓度区域内，空隙和毛细管通常被水凝胶束缚起来，由此形成了凝胶-连续的流体传递区或层。对于这些区域，据信其孔隙度和流体渗透性接近于在承压下由聚合物单独形成的可比的水凝胶层的水平。而且，使用前述的具有相对较高PHL及优选地相对较高的SFC值的可形成水凝胶的吸收性聚合物，使其分别具有较高的孔隙度及优选地较高的渗透性，以及由此所带来的这些凝胶-连续的流体传递区或层的良好的流体收集、传送和储存性能。
2.吸收部件和/或吸收芯的润湿整体性
在最初的流体收集过程中，吸收芯用在最接近涌流的附近。在超出该起始流体收集点以外，使用吸收芯可有几条途径。流体可移动穿过顶片并从很大的面积上进入芯。这是一种不希望的情形，因为该流体与皮肤接触并易于从吸收制品中泄漏。吸收制品的某些部件，例如阻挡腿箍带可以帮助解决后者的问题。而且还已使用了特殊的流体收集部件，目的是在进入吸收芯的储存区之前使流体在顶片下移动。尽管采取了这些改进流体处理能力的措施，但仍需要在芯的储存区中尽可能多地获得水平(即X-Y尺寸上)的流体移动，特别是当吸收芯变得越来越薄时更是这样。
由含有前述的相对较高孔隙度和优选地高渗透性可形成水凝胶的吸收性聚合物的吸收部件所提供的水平流体移动的进一步改进，在含有水凝胶的区域内需要一定量的物理连续性(即凝胶呈连续的流体传递区或层)，以使通过相互连接的隙间空隙和毛细管发生足够的流体移动。在当聚合物被体液溶胀时形成的凝胶呈连续的流体传递区或层中，设计成使这种连续性被破坏的机率减小或最小化的吸收部件和吸收芯，有助于实现这些高孔隙度和优选地高渗透性的可形成水凝胶的吸收性聚合物的有利之处。具有这种特性的吸收部件和/或吸收芯这里被称作具有良好的润湿整体性。“良好的润湿整体性”是指具有高浓度可形成水凝胶的吸收性聚合物的吸收部件中的区或多个区，在干燥、部分润湿、和/或润湿的状态下，具有足够的整体性，以使得在体液存在下由可形成水凝胶的吸收性聚合物的溶胀形成的凝胶呈连续的流体传递区或层的物理连续性(以及由此所带来的经连接的隙间空隙/毛细管收集并传递流体的能力)，即使是在正常使用条件下也基本上不会被破坏或改变。
在正常使用过程中，典型地，吸收制品中的吸收芯会受到不同强度和方向的拉伸和扭曲力作用。这些拉伸力和扭曲力包括在两腿分开处区域的聚拢作用，当使用者佩戴吸收制品行走、下蹲和俯身等时的拉伸和扭曲力。若润湿整体性不够，则潜在地，这些拉伸和扭曲力作用可导致水凝胶的物理性能连续性的实质性改变和/或破坏，以致于通过连续的空隙和毛细管传递流体的能力下降，例如水凝胶层可被部分地分离、完全分离、引入裂缝、使某些区域明显变薄和/或破裂成多个相当小的部分。这种改变可减少或使可形成水凝胶的吸收性聚合物在孔隙度和渗透性/流动传递性上所具有的任何有利之处最小化。
按照本发明，通过在具有高浓度的可形成水凝胶的吸收性聚合物的吸收部件中的各种设计、构型和组成等，以及吸收芯中的其它部分(例如流体收集部件)，吸收制品中的其它部分(例如顶片和/或底片)，或任何这些部分的结合，可以获得良好的润湿整体性。参见1996.10.8授予Goldman等的U.S.P.5562646。
D.吸收芯
按照本发明含有高浓度的可形成水凝胶的吸收性聚合物的吸收部件可适用于单独使用，或与多种吸收芯中的其它吸收部件结合使用。这些其它的吸收部件可以包括适用于在体液被分散到吸收芯的流体储存部件之前最初收集排出体液的部件。这些包括具有多种流体处理能力(例如流体收集和分配)或单一流体处理能力(例如流体分配)的吸收部件。这些其它的吸收部件还可含有具有前述物理性能的低浓度的可形成水凝胶的吸收性聚合物(例如在上述B(1)(b)中描述的相对高的PUP吸收能力以及优选地PHL和SFC值)，或者可含有具有不同物理性能的可形成水凝胶的吸收性聚合物(例如较低的PHL、PUP吸收能力和/或SFC值)。
按照本发明的一个适宜的吸收芯包括：(1)一种顶部组件，该组件具有：(a)一个基本上无可形成水凝胶的吸收性聚合物的收集层；和(b)主要含第一可形成水凝胶的吸收性聚合物的一个吸收性聚合物层，其中吸收性聚合物的SFC值至少为约4×10-7cm3sec/g，优选至少为约6×10-7cm3sec/g，更优选至少为约9×10-7cm3sec/g，最优选至少为约15×10-7cm3sec/g，并且其存在量至少为约20gsm；和(2)一个底部组件，该组件包括：(a)一个具有储存和再分散体液的空间的顶层，和(b)一个含有高浓度混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物的底层，该吸收性聚合物至少具有上述B(1)(b)所述的PUP吸收能力以及优选地PHL和SFC值，并且其中在顶层和底层中的混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物总量的至少约70％是在顶层和底层的总厚度的下半部。
图1显示了一个这样的吸收芯。图1是标为10的吸收制品的截面图，该吸收制品具有一个顶片12，一个底片16和一个位于顶片12和底片16之间的标为20的吸收芯。如该图所示，芯20包括一个顶部组件24和一个底部组件28。顶部组件24含有一个顶部收集/分配层32，以及含有第一可形成水凝胶的吸收性聚合物的层40，该层40通过在Z方向上具有两重折叠的薄纱层36与收集层32分隔。底部组件28含有一个顶部纤维层44，一个含有混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物的底层48，以及一个薄纱层52。层32和40可以为如图1所示的相分离的层，或者可以被混合成一个单独的层，并作为储存和再分配的部件。由图1可以明显地看出，各层不一定是共同延伸的。
顶部组件24的收集层32是吸收芯顶部的有效层，并且典型地，它基本上无可形成水凝胶的吸收性聚合物。若包括可形成水凝胶的吸收性聚合物，则其量应保持相对较低，并且优选地至少在层32的上半部分，通常是在其大部分或整个厚度上基本上无超强吸收性材料。参见1993.6.8出版的U.S.P.5217445(Young等)，和1994.11.1出版的U.S.P.5360420(Cook等)，这里将其引为参考。层32可以是泡沫或其它任何适宜的多孔或毛细材料，但通常是由纤维材料形成的。纤维材料可以是任何适宜的、当润湿时具有抗载荷能力的纤维材料，即在这样的条件下它们可以保持令人满意的空隙体积。对于层32，特别优选的纤维材料为上述B(2)所述的化学硬化的纤维，其典型用量为层32重量的50～100％。
顶部组件24的层40可以与层32的底部成一体，但优选为与其相分离的层，并且可以被用作可形成水凝胶的吸收性聚合物的密封阻挡层的薄纱或其它部分所分隔。层40可以使被层32收集的体液迅速地穿过它并分配到层40外，这是很重要的。当在使用中被吸收的体液所溶胀时，层40中的第一可形成水凝胶的吸收性聚合物的量应足以形成水凝胶层。这种第一可形成水凝胶的吸收性聚合物通常为粒状形式，并且其通常的存在量为至少为20gsm，更典型的存在量为至少约50gsm。通常层40不应太厚；通常可形成水凝胶的吸收性聚合物的量为低于约320gsm，更典型地为低于约200gsm。
底部组件28用作芯20的储存和再分配部分，并且包括一个上层，通常为纤维层，以及一个第二可形成水凝胶的吸收性聚合物层。底部组件28的上层44通常为纤维层，但也可以由泡沫或者其它适宜的毛细材料或多孔材料形成，并且可由与层32相同或不同的材料形成。
上层44可基本上或完全不含可形成水凝胶的吸收性聚合物。然而通常希望形成的上层44和底层48具有纤维基质，其中这些层中多一半的、通常至少约70％的可形成水凝胶的吸收性聚合物是在它们的下半部分。例如，约70～100％，更典型地约75～90％的第二可形成水凝胶的吸收性聚合物，是在相结合的层44和48的下半部分。可以有一些，例如至多约30％的第二可形成水凝胶的吸收性聚合物在相结合的层44和48的上半部分。
第一可形成水凝胶的吸收性聚合物，以及有时还有混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物，是以主要含吸收性聚合物的层的形式提供的。“主要”是指层40或48的至少约50％，更典型地至少约70％或约80％，是可形成水凝胶的吸收性聚合物。这些可形成水凝胶的吸收性聚合物层可以被粘合在支撑片上，或者是被支撑片支撑。层40或48内的分布可以是均匀的或可以是有变化的，例如在层内可以是条型或齿型的有型设计。例如参见出版的U.S.P.4935022(Lash等)。
层40或48可以含有与支撑片成一体的可形成水凝胶的吸收性聚合物，或者是分散在支撑片内的可形成水凝胶的吸收性聚合物，支撑片例如为基于纤维素的薄纱或其它无纺织物材料。可形成水凝胶的吸收性聚合物可以通过粘合或机械方式，如模压或压延，而与支撑片成一体。或者是，层40或48可基本上仅含有可形成水凝胶的吸收性聚合物。
在吸收芯20中可以并入其它层，并且如上所述，可并入薄纱层。例如，薄纱层可用于封装第一可形成水凝胶的吸收性聚合物和/或第二可形成水凝胶的吸收性聚合物。
按照本发明，另一适宜的吸收芯包括多层结构，优选地，这种多层结构含有：(1)一个收集层；(2)一个储存层，该吸收层含有具有如上具体描述的物理性能(包括相对较高的PUP吸收能力，和优选地PHL和SFC值)的高浓度混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物，并且它直接位于收集层的下面；以及任选的一个位于收集层和储存层之间的、可透过流体的、流体稳定的中间整体层。收集层和储存层至少含有一些对水分(如流体)不敏感的纤维，如卷曲合成纤维，它们增加了这两层的润湿整体性，并与吸收芯或吸收制品的其它部分形成了流体稳定的粘合。参见1993.11.16提出申请的U.S.申请系列No.08/153739(Dragoo等)，和1993.12.8提出申请的U.S.申请系列No.08/164049(Dragoo等)，这里将其引为参考。
在收集层中并入卷曲合成纤维改进了收集层的整体性、收集速率、吸收能力和回弹性。卷曲合成纤维既可提供改进的层内整体性，又可提供改进的层间整体性。这是由于收集层和储存层内卷曲合成纤维的咬合，以及在这些层的表面上卷曲合成纤维可以与吸收芯的流体稳定组分形成流体稳定粘合。因此吸收芯可以提供多个含流体稳定纤维的咬合基质的层，所述流体稳定纤维通过流体稳定粘合与邻近的流体稳定部分相连接。在吸收制品的顶片和底片之间，吸收芯还通过流体稳定粘合而粘合，以防止在顶片和底片之间可形成水凝胶的吸收性聚合物的塌落(换句话说，在吸收制品底盘内的塌落)。
图2中显示了这样的一个多层吸收芯。图2为标为110的吸收制品的截面图，该吸收制品具有一个顶片112，一个底片116，以及位于顶片112和底片116之间的吸收芯120。如图2所示，优选地，芯120包括一个收集/分配层(“收集层”)130，一个优选地直接在收集层130下面的储存芯层(“储存层”)132，以及一个位于收集层130和储存层132之间的中间流体稳定层(或“整体层”)134，所有这些均是流体相通的。收集层130可以为任何适宜的尺寸，并且不一定延伸至储存层132的全部长度或宽度。收集层130例如可以是条型或小片形式。在图2所示的实施方案中，收集层130为无纺织物的单一片(即网或片)。然而应当理解的是，收集层130不一定是一个单一片。
此外，在其它的实施方案中，与呈位于储存层132顶部的分离层不同，收集层130可以是包括层压的储存层132顶层的一个整体层(或部件)。基于这一点，还应当理解的是，多层吸收芯120可用作完整的芯，或者它可以作为一个或多个层用在一层状芯结构中。多层吸收芯120的结构中还可以无收集层130。
优选地，整个收集层130为亲水性的，但也可以含有疏水性的部分。收集层130可含有织物材料、无纺织物材料或任何其它适宜类型的材料。优选地，收集层130含有无纺织物材料。当收集层130含有无纺织物材料时，它可以通过多种不同的方法制备。这些方法包括但不受限于湿法成网，气流成网，熔喷，纺丝粘合，粗梳(后者包括热粘合，气流粘合，粉末粘合剂粘合，胶乳粘合，溶剂粘合或射流喷网法)。若希望使收集层中的纤维定向，则优选后者的方法(例如纺丝粘合和粗梳)，因为在这样的方法中易于使纤维在一个单一方向上定向。
在一优选的实施方案中，收集层130至少含有一些形成流体稳定粘合的纤维。这里所用的术语“流体稳定粘合”，是指不受体液存在影响的粘合。优选的形成流体稳定粘合的纤维为合成纤维，对于使收集层130具有柔软性和回弹性来说，特别优选卷曲的合成纤维。优选卷曲合成纤维还因为它们可以咬合，以使收集层130具有改进的整体性。优选地，图2所示的收集层130含有卷曲合成纤维和天然纤维或交联的纤维素纤维的混合物。
在一优选的实施方案中，收集层130含有一个混合层，该层含有约20％卷曲的疏水性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维，和约80％气流毛毡或化学硬化的纤维素纤维的均匀气流成网混合物。优选地，PET纤维每根纤维的旦数为约40，非卷曲长度为约0.5英寸(约1.3cm)，卷曲频率为约每线性英寸(2.54cm)6个卷曲，卷曲角度为约88°。
尽管在该实施方案中卷曲纤维的优选材料为PET，但是在可选择的实施方案中，它们可以是润湿硬度与PET类似的任何不吸收水的材料。用作卷曲纤维的其它适宜的材料包括但不限于，聚丙烯，尼龙，聚乙烯和二组分纤维。此外，纤维优选的旦数范围为约1.5或2dft至约30dft。纤维非卷曲长度的优选范围为约0.25英寸(约0.6cm)至约2英寸(约5cm)。优选地，卷曲频率为约5～15个卷曲每线性英寸。优选地，卷曲角度为约60°～100°。收集层中卷曲纤维的量可以为约5％～90％，并且从成本角度考虑，在一次性制品中其实际使用量优选为约10％～50％，最优选为约20％～40％。
在生产尿布的过程中，收集层130可以基本上不用压实。在可选择的实施方案中，收集层130可以通过压缩而压实至密度最大为约4.8g/立方英寸(约0.3g/cm3)或更大。
当收集层130用于某些类型的吸收制品中时，还可以有其它的一些变型。当吸收制品包括卫生巾时为优选的一个实施方案中，优选地，收集层130含有由永久性可润湿纤维构成的射流喷网法无纺织物网。优选地，收集层130为30g/码2(35g/m2)的PET射流喷网法无纺织物网。这种类型的射流喷网法非织造织物由Veratec Company of Walpole，Massachusetts生产。射流喷网法无纺织物网以这样的形式形成以致于大多数纤维在单一方向上例如在纵向取向以获得择优的毛细性能。这一优选的收集层130的纤维材料由PET树脂制得，并且涂敷有称为CELWET的专利保护的永久性可润湿涂饰剂。这些纤维可由Hoechst Celanese Corporation of Charlotte，North Carolina获得。
优选地，一任选的中间流体稳定层134位于收集层130和储存层132之间。层134主要有两个作用：用作邻近的收集层130和储存层132的支撑衬底；和(2)与收集层130和储存层132中的合成纤维形成流体稳定的粘合结构。当润湿时层134优选保持其高度整体性，应不妨碍流体从收集层130进入储存层132中的移动，并且优选地还应为柔性的，以使吸收制品的柔软性基本上不受流体稳定层134存在的影响。在一优选的实施方案中，层134为纺丝粘合的聚酯无纺织物网。
适用作流体稳定层134的商品可得的纺丝粘合的聚酯无纺织物网，是由Reemay Incorporated of Old Hickory，TN出售的称为REEMAY2055的材料。这种材料的定量为约0.55oz./yd2(约18.6g/m2)，并且由4旦每根纤维的三叶形截面形状的纤维构成。REEMAY网类似于用于由The Procter &Gamble Company of Cincinnati，Ohio生产的BOUNCE干燥器片中所用的材料。选择聚酯无纺织物网的一个关键因素是其渗透性。REEMAY网还含有纤维间空隙，其尺寸足以使收集层130中的一些纤维贯穿入储存层132，以及储存层132中的一些纤维贯穿入收集层130。
在可选择的实施方案中，层134可由其它与聚酯类似的不吸收水的材料构成。适用作层134的材料的例子包括但不限于聚丙烯，尼龙和聚乙烯。此外，在不使用合成纤维的其它实施方案中，层134可含有设置在一结构中的高湿强、低伸长(即低延伸性)的薄纱，当润湿时，该结构中的高湿强薄纱和邻近的收集层130及储存层132之间的粘合保持得仍很强。
在可选择的实施方案中，高湿强粘合剂可与任何其它类型的流体稳定层134一起使用，包括但不限于REEMAY材料。在其它可选择的实施方案中，层134可以是由另一适宜的方法制得的无纺织物材料。在另外的实施方案中，层134可以是某些类型的不同于无纺织物的材料。例如，层134可含有纱布或网状物。
而且，流体稳定层134在吸收芯内的位置在不同的实施方案中可不同。优选地，层134位于收集层130和储存层132之间。然而在其它的实施方案中，层134可靠近于多层吸收芯120的其它部件表面。而且，若多层吸收芯120的部件，如收集层和储存层包含多于一个的层，则流体稳定层134可位于构成这些部件的层之间。在其它可选择的实施方案中，层134可包含多于一个的层。在这种情况下，这些附加层可以插入吸收制品的任何部件之间。
在其它可选择的实施方案中，可以省略流体稳定层134，这种情况下收集层130和储存层132中的合成纤维可直接相互粘合。在这些后来的实施方案中，收集层130中对水分不敏感的纤维将与其它对水分不敏感的纤维、储存层132中的合成纤维粘合在一起。
优选地，储存层132位于收集层130和吸收制品的底片之间。储存层132提供吸收和容纳体液的方式，并且通常至少是轻微回弹地可压缩的(但优选地不会坍塌)，可贴合的以及对使用者的皮肤无刺激的。这一储存层132可称为一“混合”层。储存层132含有网或纤维絮垫，优选地，它们呈纤维的均匀混合物的形式。混合的储存层132由至少两组(或类型)纤维构成。这些包括第一组(或类型)纤维和第二组(或类型)纤维。第一组纤维含有低旦数、相对短的亲水性纤维。第二组纤维占储存层中纤维的约5％，优选至少约10％或20％至约90％，它们为旦数较高的、较长的、对水分不敏感的合成纤维。(储存层132中的纤维的百分数是仅仅指纤维的相对重量，而不包括任何可形成水凝胶的吸收性聚合物的重量。)可以改变两组纤维的混合比例，以得到不同类型吸收制品所需的特定性能。下面将会更详细地描述储存层132的这些部分和性能。
第一组纤维可具有不同的长度和旦数，条件是纤维的这些性能小于第二组纤维的那些相应性能。优选地，第一组纤维的长度小于或等于约1/2英寸(约1.3cm)，更优选小于或等于约1/4英寸(约0.6cm)。优选地，第一组纤维的每根纤维的旦数(或每根单纤维)小于或等于约15，更优选小于或等于约10，最优选小于或等于约2。
第一组纤维可包括天然纤维如棉花或纤维素。纤维素纤维可以是称为气流毛毡的粉碎的木浆纤维形式。第一组纤维可选择地或额外地含有合成纤维，包括但不限于PET、聚丙烯、聚乙烯、人造丝、化学热机械浆粕(或“CTMP”或“TMP”)、磨木浆或交联的纤维素纤维。第一组纤维或者固有地为亲水性的，或者可以以前述的任何方式处理它们使其成为亲水性的。
通过选择在润湿时仍可保持其大部分抗压缩性能的相对较硬的纤维，可以改进第一组纤维的性能。(也就是说，纤维应具有高压缩模量。)优选地，选择的纤维在润湿和干燥条件下为抗压缩性的，而且具有润湿和干燥回弹性(即它们往往既抗压缩，而且当压缩时又会反弹)。基于这些要求，化学硬化的纤维是特别优选的。
通常第二组纤维的长度大于第一组纤维。第二组纤维也应具有高压缩模量，并且当润湿时应保持相对高的模量。优选地，第二组纤维还应当是润湿和干燥回弹性的。适宜的包括在第二组纤维中的纤维包括但不限于，由上述适用作收集层130的纤维的那些材料构成的合成纤维。(纤维长度、旦数等可以相同，但是不一定相同。例如，在收集层中的合成纤维可具有有助于收集流体和具有更高回弹性的旦数(例如旦数约15)，在储存层中的合成纤维可具有较低的旦数，例如大约2。下面将描述储存层中的合成纤维的某些优选的纤维长度等。)
优选地，第二组纤维的非卷曲长度为大于或等于约1/4英寸(约0.6cm)，更优选大于或大于约1/2英寸(约1.3cm)。第二组纤维的旦数优选大于第一组纤维的旦数。优选地，第二组纤维每根纤维的旦数为约1.5或2至50或60，更优选为约6至40。进一步更优选地，第二组纤维的旦数为约12或15至30，最优选为约12至25。
第二组纤维为流体非敏感性的。也就是说，第二组中的纤维基本上不受水分存在的影响(因此当润湿时不会塌落)。然而，这些纤维可沿其表面传递流体。第二组中的纤维可以是亲水性的，疏水性的，或部分亲水性的和部分疏水性的。优选地，第二组中的纤维至少具有一些亲水性的组分(可以是纤维素组分)。可以许多适宜的方式使第二组中的纤维具有亲水性组分。这些方式包括但不限于，涂敷或处理这些纤维使其具有亲水性，或至少使其表面具有亲水性。
用于第二组纤维中的一种适宜类型的合成纤维为卷曲的聚酯纤维。适宜的合成纤维为以前由Eastman Kodak Textile Fibers Division Kingsport，TN可得的、称为KODEL200和400系列的PET纤维。一种适宜类型的合成粘合纤维为KODEL410纤维。一种适宜的聚酯纤维为KODEL431纤维。这些KODEL纤维的旦数为每根单丝15，长度为约0.5英寸(约1.3cm)，并且优选以卷曲频率为约5～8，优选约6，更优选约6.3个卷曲每线性英寸(即约每2.5cm)而卷曲。优选地，纤维的卷曲角度为约70°～91°，更优选为约88°。在其它所需的性能当中，卷曲使纤维具有改进的回弹性。可以用任何本领域公知的适宜方法，使纤维涂敷有亲水性或疏水性涂饰剂。
在可选择的实施方案中，可以将第一组中的天然纤维替换成非常短的、旦数低的合成纤维(具有亲水性表面)。在这样实施方案中的混合储存层132由短的、旦数低的亲水性第一组合成纤维(例如带有CELWET涂饰剂的聚酯纤维)和长的、旦数高的第二组卷曲合成纤维组成。
混合的储存层132还可含有用量如前述C(1)所述的可形成水凝胶的吸收性聚合物。优选地，将混合的储存层132压制成密度至少为约1.5g/立方英寸(约0.09g/cm3)。混合的储存层132可被压制成密度至少高达约4.0g/立方英寸(约0.25g/cm3)，以改进流体的毛细管性能(也就是将流体分配至储存层的其它部分)，同时仍保持良好的柔软性和挠性。混合的储存层132可被压制成密度高达约5.6～6.4g/立方英寸(约0.35～0.40g/cm3)。然而，这些密度较高的芯会变得相当硬。因此，若储存层132被压制成密度为约0.35～0.40g/cm3，则优选地，应在其放置使用前将其进行机械地挠曲，或者设法使其更具挠性。(为简便起见，上述的密度值不包括任何可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子的重量。因此，储存层的总密度将在很大程度上受储存层中可形成水凝胶的吸收性聚合物的量的影响，这使得想要表达储存层包括全部的总的密度范围是不实际的。)
优选的多层吸收芯120的三个部件，即收集层130、流体稳定层134以及储存层132，优选地通过在各部件的邻近表面间使用粘合剂而将其结合在一起。图2中具体地显示了多层吸收芯120的各部件间的粘合。收集层130面向身体的一侧通过粘合剂层166与顶片112的下边(或朝向衣物的一侧)粘合。收集层130面向衣物的一侧通过粘合剂层167与流体稳定层134面向身体的一侧粘合。接下来流体稳定层134面向衣物的一侧通过粘合剂层168与储存层132面向身体的一侧粘合。多层吸收芯120还可优选地通过如图所示的粘合剂层166和169，在顶片112和底片116之间粘合。这些粘合剂层在多层吸收芯120和顶片112(如上所述)向内的表面(或者面向衣物的一侧)及底片116的面向身体的一侧之间使用。
为简单起见，粘合剂在图2中以层的形式示意性地表示。然而，粘合剂不一定仅以层的形式使用。粘合剂可以用于粘合收集层和顶片的粘合剂而描述的任何方式(例如螺旋形等)使用。此外还可以使用其它类型的粘附方式。多层吸收芯的各部件可以前面用于粘合收集层和顶片描述的任何粘附方式粘合在一起。还应当理解的是，多层吸收芯的各个不同层不一定以相同类型的粘附方式粘附。多层吸收芯的各层可以通过不同的粘附方式相互粘附，和/或若使用粘合剂，则在各层之间可使用不同类型的粘合剂施用方式/形式。在图2所示的优选实施方案中，多层吸收芯的各层可优选地通过包括几条盘绕成螺旋形的粘合剂细丝的一个开放型式的粘合剂细丝网而粘接在一起。
收集层130和储存层132中的卷曲的合成纤维，在多层吸收芯120的各部件的润湿整体性方面起者很重要的作用。优选地，收集层130和储存层132中的卷曲合成纤维应足够长，以形成这些部件中的每一个的至少一部分表面。典型地，若合成纤维的长度范围为等于它们构成的层的厚度，至至多大于或等于它们所构成的层的厚度的150％，则合成纤维的长度将足以形成给定层的至少一部分表面。
形成收集层和储存层部分表面的合成纤维(或它们的一部分)可以用粘合剂粘接到邻近层上。由于合成纤维对水分不敏感，因此它们将可以形成与顶片112的流体稳定的粘接(未显示出)。当吸收制品110被身体排出物所润湿时，这将保证这种粘接不被破坏。在收集层130朝向衣物的表面和流体稳定层134之间也将形成流体稳定的粘合(或者是若无中间的流体稳定层，则粘接到储存层132的朝向身体的表面)。在流体稳定层134的朝向衣物的表面和储存层132的朝向身体的表面之间，卷曲的合成纤维也将形成流体稳定粘合。在储存层132的朝向衣物的表面和底片116的朝向身体的表面之间，也将形成流体稳定的粘合。
顶片、流体稳定层和底片也是对流体稳定的，因为通常在润湿时它们抗拉伸，并且可作为其它层如收集层130和储存层132的支撑衬底。收集层130和储存层132易受到拉伸，并且在由于佩戴和吸收制品110承载体液所带来的应力作用下，易于被拉开。然而，收集层130和储存层132在固定的流体稳定粘接点上与这些流体稳定层粘接在一起。因此，收集层和储存层以这样一种方式有效固定到顶片、底片和中间流体稳定层上，即这种粘接使这些无纺织物层与流体稳定层连接在一起。结果，收集层和储存层可以利用邻近衬底的抗拉伸能力来抵抗层内的分离(例如由于伸长或与拉伸有关的破坏机理所导致的破坏)，层内分离的原因是由于吸收制品110的佩戴使用所引起的应力，如制品的弯曲，使用者的活动，以及制品承载体液。
因此上述的多层吸收芯的构造，提供了互锁的、抗压缩的、流体稳定的合成纤维衬底，以及互相连接的、并且在使用过程中仍保持相互连接的流体稳定部件。因此多层吸收芯120既抗压缩，又抗拉伸应力(即与应变有关的力)，以致于当它被润湿以及在穿用吸收制品时的承载下，它仍维持了其空隙体积并且可以保持其使用前的状态。
按照本发明的另一适宜的吸收芯包括一基本芯整体层，优选由熔喷法材料的连续网状物形成，这种连续网状物将芯包封起来，以使芯具有改进的整体性，特别是当润湿时。参见1995.2.7出版的U.S.P.5387208(Ashton等)，这里将其引为参考。优选连接到吸收制品底盘部件的基本芯整体层，优选直接连接到顶片上。优选地，基本芯整体层和底盘部件间的粘接是相当紧密结合在一起的，因此在使用中倾向于保持其强度，以致于吸收芯与底盘部件间的分离倾向降低。此外，吸收芯部件滑离和/或相互分离的倾向降低，特别是在润湿时。
优选地，被基本芯整体层包封的吸收芯含有多个吸收层(其中的一个吸收层含有高浓度的混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物，该吸收性聚合物至少具有上述B(1)(b)所述的PUP吸收值，以及优选地PHL值和SFC值)，以及至少一个位于一个或多个吸收层间的副芯整体层。在一特别优选的实施方案中，该吸收芯包括一个收集/分配层，一个储存层，和一个位于收集/分配层和储存层之间的薄纱层。优选地，副芯整体层位于收集/储存层和薄纱层之间。
优选地，基本和副芯整体层由热塑性材料形成，更优选地由热熔性粘合剂形成，以使芯整体层可在吸收制品的制造过程中容易地在线形成。更优选地，芯整体层由热熔弹性粘合剂形成。弹性热熔粘合剂往往是挠性的从而可以减少在制品中起连接作用的粘合剂和/或粘合粘接的破坏(相对于非弹性粘合剂)。结果，吸收芯保持在原位并且保持其整体性的趋势增加。最优选地，芯整体层由弹性热熔压敏粘合剂形成。压敏粘合剂的粘着性进一步降低了邻接于基本或副芯整体层的吸收芯组件从吸收制品的其它组件中分离出的趋势，并且在降低收集/分配层从储存层中滑移/分离出的趋势上特别有效。
这样的一个吸收芯表示于图3中。图3显示了标为210的吸收制品的截面，该吸收制品具有一个顶片212，一个底片216，以及位于顶片212和底片216之间的标为220的吸收芯。如该图所示，芯220包括一个含有高浓度混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物的储存层280，薄纱层270，以及收集/分配层250。图3中还显示出，芯220还具有一个基本芯整体层230和一个副芯整体层240。该基本芯整体层230位于底片216和储存层280之间。该副芯整体层240位于收集/分配层250和薄纱层270之间。图3还显示出，该基本芯整体层230延伸超出并包封了收集/分配层250的边缘，薄纱层270的边缘，和储存层280的边缘；以及吸收芯220的朝向衣物的表面。图3还显示了构造粘合剂层290、292、294和296。
如图3所示，副芯整体层240通过构造粘合剂层292连接到薄纱层270上。副芯整体层240邻接于收集/分配层250。依赖于副芯整体层240的材料与收集/分配层250的粘接强度，可通过优选的副芯整体层240材料的热熔性或压敏性，将副芯整体层240连接到收集/分配层250上。
图3还进一步显示出，薄纱层270通过构造粘合剂层294连接到储存层280上。基本芯整体层230邻接于储存层280。依赖于基本芯整体层230的材料与储存层280的粘接强度，可通过优选的基本芯整体层230材料的热熔性或压敏性，将基本芯整体层230连接到储存层280上。
如图3进一步所示，收集/分配层250通过构造粘合剂层290与顶片212连接。基本芯整体层230通过构造粘合剂层296与底片216连接，并通过基本芯整体层230材料的热熔或压敏性能与顶片212连接。
如图3所示，构造粘合剂层290延伸至收集/分配层250的边缘之外，并且在薄纱层270的边缘之内。构造粘合剂层290可以比薄纱层270宽，以使基本芯整体层230有效地与顶片212连接。然而出于经济上的原因，为使这种连接有效，通常使用的是相分离的构造粘合剂。如图3所示，构造粘合剂层292的延伸方式与构造粘合剂层290的相同。构造粘合剂层294延伸在储存层280的边缘之内，出于经济上的原因，优选地在吸收芯的岔口区域中，它的最大横向延伸距离至多为约储存层280的最窄宽度。如图3所示，构造粘合剂层296延伸在基本芯整体层230的边缘之内。构造粘合剂层296或者也可以延伸至基本芯整体层230的边缘之外，以使底片216与顶片212有效连接。在一优选的实施方案中，构造粘合剂层290、292、294和296施用在收集/分配层250、薄纱层270、储存层280、底片216或顶片212中至少一个的整个长度上(未显示出)。
优选地包封吸收芯220的至少一层并且被连接的基本芯整体层230，优选直接连接到吸收制品的底盘部件上(例如顶片212或底片216)。基本芯整体层230有利于提高它所包封的吸收层的整体性。因此在一优选的实施方案中，基本芯整体层230包封了吸收芯220的每一层。因此下面的描述涉及的是包封吸收芯220的每一层的基本芯整体层。然而应当理解的是，可以使用其中基本芯整体层仅包封吸收芯220的一个或一些吸收层的构型形式，来获得吸收芯整体性的改进。例如，可以通过用基本芯整体层230仅仅包封收集/分配层250，来改进收集/分配层250的整体性，以及由此所带来的包含它的吸收芯220的整体性。此外，也可以使用不包封吸收芯的任何层的基本芯整体层，来改进吸收芯的整体性。例如，基本芯整体层的表面面积可以小于吸收芯每一层的表面面积(这样如这里所述的，基本芯整体层将以不包封吸收芯的任何层的副芯整体层的形式被放置和连接)。然而据信，当基本芯整体层包封吸收芯的至少一层时，将获得改进的吸收芯整体性，因此这一实施方案是优选的。
“包封的”是指基本芯整体层230包围了或围绕了吸收芯220(或它的层)的至少一部分。在一优选的实施方案中，基本芯整体层230包封了吸收芯220边缘的至少一部分，以及吸收芯的至少一个表面。典型地，基本芯整体层230将在Y-Z方向上包封一个或多个层的边缘。
此外，基本芯整体层230还起到将吸收芯220固定在相对稳定的位置上的作用，因为吸收芯将被基本芯整体层物理地制约。据信，基本芯整体层230还有助于维持典型地连接吸收芯和吸收制品底盘部件的粘合粘接，例如当构造粘合剂用于连接这些部件时。基本芯整体层特别适用于维持典型地连接吸收芯220的纤维素纤维和聚合物底盘、更特别地是由合成聚合物材料制得的或涂敷有合成聚合物材料的底盘(以下称为“合成聚合物底盘”)的粘合剂粘接的整体性。
由于基本芯整体层230形成了相对强的粘接并且物理地制约着吸收芯220，因此基本芯整体层有利于减少相对薄弱的纤维素纤维-构造粘合剂-聚合物底盘间的粘接所遇到的应力，因此减小了后者粘接被破坏的可能性。而且，若纤维素纤维-构造粘合剂-聚合物底盘间的粘接确实被破坏了，则相对强的基本芯整体层-底盘间的粘接还是有利于将吸收芯保持在一相对稳定的位置上。因此，吸收芯从底盘部件上分离出来的可能性降低了。当吸收制品被润湿时，这一在粘接上的正面影响将特别重要。当并入到吸收芯中的纤维素纤维和可形成水凝胶的吸收性聚合物在润湿下膨胀时，由膨胀的纤维素纤维和可形成水凝胶的吸收性聚合物所施加的应力将导致纤维、可形成水凝胶的吸收性聚合物和底盘间粘接的损失(粘接破坏倾向于在纤维和/或可形成水凝胶的吸收性聚合物与构造粘合剂之间发生，而不是底盘和构造粘合剂之间发生)。
通过有效地制约吸收芯，基本芯整体层230还降低了吸收芯220中的其它层相互滑移和/或分离出的可能性。当基本芯整体层含有粘性压敏材料时，这种滑移和/或分离的倾向性将被进一步降低。据信，上述的物理制约、相对强的基本芯整体层-底盘间的粘接、和/或粘性，降低了吸收芯或其部件塌陷、破坏和/或拧成一体的可能性。结果，吸收芯被更有效地利用，从而吸收制品的吸收特性得到改进，并且减少了泄漏。
基本芯整体层230包括一连续的、可渗透流体的热塑性材料网状物。热塑性材料优选热熔粘合剂，更优选热熔压敏粘合剂。优选地，热塑性材料还呈弹性体状态。
“网状物”是指热塑性材料为相互交叉形成孔眼的线股形式。由于由熔喷法形成，优选地，单股为弯曲(波浪形)的并且基本上在相同的方向上取向，并至少带有一些交叉连接以形成线股的缠结网。“线股”是指包括纤维、线、长丝、以及其它相对于截面方向具有相对较长的纵向的形式。“可渗透流体的网”是指网状物在每单位面积上具有足够数目的足够尺寸的孔眼，以使流体经过网状物具有相对畅通的传递。因此，典型地网状物具有如上所述的定量。
“连续的”网状物是指基本上所有的线股与至少一根另外的线股相连接。典型地，线股在每一线股相互缠结的点上内聚连接。(如本领域内所理解的，内聚是指将同一材料的邻近分子聚集在一起的力。“相对内聚”的粘接据信是来自于两种或多种类似材料间，例如两种或多种合成聚合物材料间的吸引力。)
各种热塑性材料如本领域所公知的那些，可用于制备基本芯整体层230。热塑性材料的例子包括烯属不饱和单体的聚合物，如聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚氯乙烯，聚醋酸乙烯酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯酸乙酯，聚丙烯腈等；烯属不饱和单体的共聚物，如乙烯和丙烯、苯乙烯、或聚醋酸乙烯酯的共聚物；苯乙烯和马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、或丙烯腈的共聚物；甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸乙酯的共聚物等；共轭二烯的聚合物和共聚物，如聚丁二烯，聚异戊二烯，聚氯丁二烯，苯乙烯-丁二烯橡胶，乙烯-丙烯-二烯橡胶，丙烯腈-苯乙烯丁二烯橡胶等；饱和和不饱和聚酯，包括醇酸类和其它聚酯类；尼龙和其它聚酰胺；聚酯酰胺和聚氨酯；氯化聚醚；环氧聚合物；和纤维素酯，如乙酸丁酸纤维等。也可以使用热塑性材料的共混物，包括但不限于物理混合物和共聚物。特别适宜的热塑性材料包括聚乙烯，聚丙烯，聚酯，乙烯醋酸乙烯酯，及其共混物等。
也可以使用例如本领域所公知的各种热熔粘合剂。典型地，热熔粘合剂是基于一种或多种类型的热塑性材料，如上面所述的那些。因此，这里所用的热熔粘合剂可以是热塑性材料或者是含有一种热塑性材料的组合物。本领域所公知的各种热熔粘合剂均适用于此。
优选热塑性材料为弹性的。当吸收芯受到如在使用中所遇到的挠性或扭转应力作用时，弹性材料据信特别适用于维持吸收芯的整体性。更具体地，据信与非弹性的粘合剂相比，弹性粘合剂对于吸收制品各组件具有更好的粘合性，特别是在吸收制品使用中所遇到的动态条件下。“呈弹性体状态”、“弹性”等，是指材料可以伸长至至少其原始长度的两倍，并且在松弛时可以恢复至近似其原始的长度。弹性热熔粘合剂的代表性例子包括热塑性弹性体，如乙烯醋酸乙烯酯，聚氨酯，硬组分(通常是结晶性的聚烯烃，如聚丙烯或聚乙烯)与软组分(如乙丙橡胶)的聚烯烃共混物；共聚酯，如聚(对苯二甲酸乙二醇酯-共-壬二酸乙二醇酯)；以及具有热塑性端嵌段和橡胶态中间嵌段的热塑性弹性体嵌段共聚物，表示为A-B-A嵌段共聚物；结构不同的均聚物或共聚物的混合物，例如聚乙烯或聚苯乙烯与A-B-A嵌段共聚物的混合物；热塑性弹性体与低分子量树脂改性剂的混合物，例如苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物与聚苯乙烯的混合物；以及这里所述的弹性热熔压敏粘合剂。这些类型的弹性热熔粘合剂更详细地公开于1988.3.15出版的U.S.P.4731066(Korpman)，这里将其引为参考。
优选的形成基本芯整体层的热熔粘合剂为热熔压敏粘合剂。如本领域普通技术人员所理解的，热熔压敏粘合剂在使用温度下具有一定程度的表面粘性。典型地，这些粘性材料在室温下的粘度是这样的，即其粘度足够低至可以进行良好的表面接触，同时又足够高至在应力下抗分离，其典型的数量级为104～106厘泊。由于其表面粘性，这里所用压敏粘合剂倾向于增加邻接于压敏粘合剂的吸收制品各部件间，如吸收芯各层间的摩擦系数。此外，压敏粘合剂可使生产操作更具灵活性，这是因为基本芯整体层与吸收制品其它部件间的粘接，可以借助于粘合剂的压敏性能在粘合剂固化后产生。各种热熔压敏粘合剂在本领域是公知的，并且适用于此。
优选的热熔压敏粘合剂也是弹性的。在上述参考并引入本文的U.S.P.4731066中公开了弹性、热熔、压敏粘合剂，并包括基于热塑性嵌段共聚物、聚丙烯酸酯和乙烯醋酸乙烯酯共聚物的那些材料。适宜的弹性、热熔、压敏粘合剂包括基于A-B-A嵌段共聚物的粘合剂，这些粘合剂由FindleyAdhesives，Inc.，of Wauwatosa，WI具体定为H-2085和H-2031。
可使用熔喷纤维法形成基本芯整体层230。熔喷纤维法及其设备通常在本领域是公知的。通常，将热塑性材料加热至并保持在足以进行熔喷法的温度，典型地，至少使该材料处于液态或熔融态(熔融点/液化点温度)。(通常，在熔喷法中对于任何具体温度的选择取决于要加工的具体热塑性材料的降解温度。)熔融/液化材料在熔喷喷胶枪中经喷丝孔在压力下(喷枪压力)挤出。在挤出时，使熔融/液化材料在压力下进行气流处理(空气压力)，该过程使材料纤维化(形成线股)。为便于线股的形成，分别将熔喷喷胶枪和空气加热至所需的喷枪温度和空气温度。在线股形成过程中和/或其后，热塑性冷却以形成热塑性材料的稳定线股。设备的形状应使线股放置在所需的衬底上。
优选地，选择熔喷法的参数使网状物具有一定的线股取向和旦数。这些参数包括熔融/液化温度、喷枪温度、空气压力和空气温度。在一优选的实施方案中，可改变这些参数使得能够形成弯曲(波浪形)的、基本上在同一方向上取向的并带有某些交联的线股，以形成线股的缠结网。此外，通常希望形成相对较大旦数的线股，因为热塑性材料至吸收芯的润湿程度，以及由此所导致的吸收芯整体性的改进程度，均随着线股旦数的提高而提高。优选地，线股的旦数至少为约60微米，优选为约80～200微米，更优选为约90～200微米，最优选为约100～200微米。
通常，随着熔喷的热塑性材料粘度的降低，线股更加容易形成，所得线股的旦数倾向于较细。粘度还影响线股的取向，粘度降低则线股的取向变得更加无规。典型地，随着熔融/液化温度的提高，特别是喷枪温度的提高，给定材料的粘度降低。因此，应选择熔融/液化温度和喷枪温度以使粘度能够使线股按照需要形成。
典型地，熔融/液化温度为约121℃(250°F)～204℃(400°F)，优选为约149℃(300°F)～190℃(375°F)。典型地，标为H-2031和H-2085的粘合剂所保持的温度为约135℃(275°F)～204℃(400°F)，优选为约149℃(300°F)～177℃(350°F)，更优选为约165℃(330°F)。
典型地，为便于线股的形成，喷枪温度等于或高于熔融/液化温度，优选高于后者的温度。典型地，喷枪温度为约149℃(300°F)～204℃(400°F)，优选为约163℃(325°F)～190℃(375°F)，更优选约182℃(360°F)。
空气压力影响线股的取向和旦数。对于给定的材料和所设定的工艺温度(特别是喷枪和空气温度)，随着压力的提高，线股倾向于以更加无规的取向和较细的旦数形成。优选地，空气压力应至少足够高，以形成如下所述的当热塑性材料在足以处于熔融/液化状态时，可相互接触并由此可相互连接的熔融/液化热塑性材料的线股。在一优选的实施方案中，空气压力的选择应能够形成在基本上同一方向取向并带有一定交联的弯曲线股，以形成线股的缠结网。因此优选空气的压力不应高至导致无规取向线股的形成。典型地，空气压力为约4～15磅/平方英寸，优选为约6～10磅/平方英寸，更优选为约7～9磅/平方英寸，最优选为约8磅/平方英寸。
通常，空气温度的选择应保持挤出的热塑性材料处于熔融/液化状态。因此空气温度通常大于或等于喷枪温度，以抵销否则可能发生的任何冷却作用。优选地，空气温度应足够，以保证热塑性材料的单根线股在衬底上相互连接(尽管当首先被挤出时，挤出的材料不一定处于相同的熔融/液化状态，但优选地应足够的熔融/液化以使线股可以相互连接)。典型地，空气温度为约204℃(400°F)～238℃(460°F)，优选为约215℃(420°F)～227℃(440°F)，更优选为约221℃(430°F)。在冷却至足以使热塑性材料再固化的温度下，就稳定了所得的相互连接线股的网。
将热塑性材料应用到基质(例如吸收芯部件)上，以使基本上不妨碍吸收芯的吸收。因此典型地，热塑性材料网的定量为约2～8克/平方米(g/m2)，优选为约3～7g/m2，更优选为约4～6g/m2，最优选为约5g/m2。
典型地，这里所用的特定的熔喷法设备，按照要被包封的吸收芯(或者吸收芯部件)的宽度选择。通常，设备的选择应在一步中得到足以包封吸收芯的热塑性材料网的宽度。(当不想让这里所述的基本芯整体层或副芯整体层包封至少一部分吸收芯组件的边缘时，选择熔喷喷胶枪以得到小于吸收芯部件宽度的网宽度。)对于这里的吸收制品，适用的是可由J and MLaboratories of Dawsonville，GA.得到的标为AMBI-3.0-2的2模块3.0英寸宽度的熔喷喷胶枪，和标为AMBI-6.0-4的4模块6.0英寸宽度的熔喷喷胶枪。
优选地，基本芯整体层230在生产吸收制品的过程中以连续的方式(在线)通过熔喷法形成。或者是，基本芯整体层可通过上述的熔喷法或常规的方法在一中间过程中形成，之后再将其并入到吸收制品中。因此，基本芯整体层可以是含有热塑性材料线股的预先形成的、无纺的、可渗透流体的网。然而，由于使用预先形成的无纺织物增加了吸收制品的最终成本，因此这些选择不是优选的。
如上所述，优选地，基本芯整体层230的位置应包封吸收芯220。基本芯整体层还连接在吸收制品210的至少一个底盘部件上(例如顶片212和底片216)。在一优选的实施方案中，基本芯整体层230直接连接到底盘部件，优选顶片212上。基本芯整体层可通过构造粘合剂连接到底盘部件上。或者是，当使用具有热熔或压敏性能的热塑性材料时，可借助于基本芯整体层的热塑性材料的热熔或压敏性能将基本芯整体层连接到底盘部件上。
在一优选的实施方案中，基本芯整体层230通过构造粘合剂直接连接到底盘部件上。适宜的构造粘合剂包括任何在将吸收芯连接到底盘部件上的领域所公知的粘合剂材料，包括这里参考连接底片216和吸收芯220所述的那些材料。构造粘合剂可包括任何参考所述的形成基本芯整体层的热塑性材料的热熔粘合剂。
可以通过常规的方法，如这里参考连接底片和吸收芯所述的方法，将构造粘合剂施用到给定的衬底上(例如基本芯整体层，吸收芯组件或底盘部件)。优选地，以构造粘合剂的一种开放图案施用构造粘合剂。这里所用的“构造粘合剂的开放图案”是指构造粘合剂以这样一种图案存在于衬底上，它可相对无阻碍地使流体传送至和/或通过吸收芯。适宜的开放图案及其制备方法公开于U.S.P.4573986；3911173；4785996；和4842666，这里将它们引为参考。因此，构造粘合剂的开放图案可包括构造粘合剂小球的细小图案，或构造粘合剂长丝的网络图案，包括螺旋形和/或珠形。小球或长丝的直径大约等于构成吸收芯220的纤维的有效平均直径的数量级。构造粘合剂还可以通过熔喷法施用，包括所述的制备基本芯整体层的方法。
在一优选的实施方案中，吸收芯220包括位于不同吸收层之间，优选吸收芯的网或棉层之间的一个副芯整体层240。(如本领域普通技术人员所应理解的，这种吸收层类似于吸收芯，可具有一个朝向衣物的表面，一个朝向身体的表面，侧边缘和端边缘。)因此在优选的吸收制品210中的副芯整体层240，将位于基本芯整体层230和连接到基本芯整体层上的底盘部件之间。(然而，当基本芯整体层仅包封220吸收芯层的一部分时，副芯整体层240可位于未被基本芯整体层包封的吸收芯层之间。)副芯整体层240包括一个连续的热塑性材料网，参见基本芯整体层的定义。副芯整体层240连接到底盘部件上，并可直接连接至其上，例如当副芯整体层包封了位于副芯整体层和底盘之间的吸收芯层时。
副芯整体层240可以包封或不包封吸收芯220的一个或多个吸收层。如图3所示，副芯整体层240的横向宽度小于吸收芯的每一不同吸收层的横向宽度，即副芯整体层240的横向宽度小于每一收集/分配层250、薄纱层270和储存层280的横向宽度。因此，副芯整体层240分别不包封收集/分配层250、薄纱层270和储存层280的边缘。
或者是，副芯整体层240可如基本芯整体层230所述的那样包封吸收层。包封的程度可与基本芯整体层或任何其它副芯整体层的相同或不同。因此，副芯整体层可包封吸收层边缘的相对不同长度的部分，和/或不同表面，和/或一个吸收层的部分表面。
副芯整体层可由如对于基本芯整体层所述的热塑性材料和方法形成。副芯整体层可由与基本芯整体层相同的热塑性材料形成，或由不同的热塑性材料形成。为了加工方便，优选地，以与基本芯整体层相同的热塑性材料形成副芯整体层。此外，可以使用用以形成基本芯整体层的相同或不同的工艺参数形成副芯整体层。优选地，使用相同的工艺参数，以使副芯整体层的定量以及热塑性材料线股的旦数和取向，基本上与基本芯整体层的相同。
副芯整体层240可连接到一个或多个吸收芯层和/或底盘部件上。如对于基本芯整体层连接到底盘部件上所述的，可使用构造粘合剂和/或借助于副芯整体层材料的热熔和/或压敏性能来进行连接。
可以下述方式形成如图3所示的吸收制品210。在收集/分配层250的朝向衣物的表面上形成副芯整体层240。通过优选地施用于薄纱层270的朝向身体的表面上的构造粘合剂层292，将副芯整体层240连接到薄纱层270上。然后通过优选地施用于薄纱层270的朝向衣物的表面上的构造粘合剂层294，将薄纱层270朝向衣物的表面连接到储存层280上。然后将所得的层压物通过构造粘合剂层290连接到顶片212上，该粘合剂层将收集/分配层250连接到顶片212上。在储存层280朝向衣物的表面、薄纱层270的朝向衣物的一部分表面(对应于储存层280的边缘和薄纱层270的边缘之间的不同横向距离)、以及顶片212朝向衣物表面的一部分(对应于薄纱层270的边缘和基本芯整体层230的边缘之间的不同横向距离)上形成基本芯整体层230。然后通过构造粘合剂层296将底片216连接到基本芯整体层230上，并通过构造粘合剂(未显示出)连接到顶片212上。
按照本发明的其它适宜的吸收芯可以是混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物的一个层的形式，其中吸收性聚合物包含在其它的两个纤维层之间，例如一个层压的吸收芯。可以按照类似于公开于下述文献中的方法制备适宜的层压吸收芯，这些文献为U.S.P.4260443(Lindsay等)；1984.8.21出版的U.S.P.4467012(Pedersen等)；1987.12.29出版的U.S.P.4715918(Lang)；1989.7.25出版的U.S.P.4851069(Packard等)；1990.8.21出版的U.S.P.4950264(Osborn)；1991.2.19出版的U.S.P.4994037(Bernardin)；1991.4.23出版的U.S.P.5009650(Bernardin)；1991.4.23出版的U.S.P.5009653(Osborn)；1992.7.7出版的U.S.P.5128082(Makoui)；1992.9.22出版的U.S.P.5149335(Kellenberger等)；以及1993.1.5出版的U.S.P.5176668(Bernadin)(所有这些均引为参考)，但是使用至少具有在上述B(1)(b)中所述的PUP吸收值、以及优选地PHL值和SFC值的、混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物。
按照本发明包含热粘接层的其它适宜的层压吸收芯公开于1993.10.21提出申请的U.S.申请系列号141156(Richards等)，这里将其引为参考。这些热粘接的吸收芯包括：(1)一个基本的热粘接流体分配层；(2)任选地，但优选地一个副流体分配层，该层与基本分配层为流体相联系的，并可从基本分配层中收集含水体液；(3)一个与基本或副流体分配层为流体相联系的流体储存层，该层含有至少具有在上述B(1)(b)中所述的PUP吸收值、以及优选地PHL值和SFC值的、高浓度的混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物；和(4)任选地邻接于储存层的一个“打底”层(dusting layer)。典型地，这些吸收芯与一个热粘接的收集层(称为“副顶片”)结合使用。
这些热粘接的吸收芯的一个实施方案显示于图4中。图4为特别适宜作月经垫用的、标为310的吸收制品的截面图，该吸收制品具有一个可渗透流体的主顶片312，一个不可透过流体的底片316以及一个位于顶片312和底片316之间的吸收结构，该结构包括通常称为“第二顶片”的流体收集层314，和一个标为320的吸收芯。如该图所示，吸收芯320包括三个部件：一个流体分配层324，一个流体储存层326和纤维状“打底”层328。在形成该吸收芯时，“打底”层328提供了储存层326的混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物沉积其上的起始层。然后将分配层324放置在沉积的可形成水凝胶的吸收性材料的混合床之上，由此形成层压型结构。尽管可以通过使用粘合剂将打底层328和分配层326连接起来，但典型地是通过热粘接将这两层连接在一起，因为这两层的每一层均含有一些热塑性材料，典型地为热塑性粘合剂纤维。
这种热粘接吸收芯的另一种可选择的实施方案显示于图5中。图5为特别适宜作月经垫用的、标为410的吸收制品的截面图，该吸收制品具有一个顶片412，一个底片416以及一个位于顶片412和底片416之间的标为420的吸收芯。如图5所示，吸收芯420包括四个部件：一个主流体分配层424，一个副流体分配层430，一个流体储存层426和纤维状的“打底”层428。“打底”层428也提供了储存层426的混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物的沉积点。然后将副和主分配层430和424放置在沉积的吸收性聚合物上，以形成层压型结构。典型地，这种层压物通过热粘接连接在一起。
图6显示了图4和图5所示实施方案的结合。类似于图4所示的实施方案，吸收制品510包括一个顶片512，一个底片516，和一个位于顶片512和底片516之间的吸收结构，该吸收结构包括一个副顶片514和一个吸收芯520。类似于图5所示的实施方案，图6的吸收芯520包括四个部件：一个主流体分配层524，一个副流体分配层530，一个流体储存层526和纤维状的“打底”层528。
按照本发明的其它适宜的吸收芯可由熔喷法合成纤维和共成形(coform)的混合物(即纤维素纤维和熔喷法合成纤维等的混合物)制得，例如在1992.9.22出版的U.S.P.5149335(Kellenberger等)中所公开的，这里将其引为参考。例如可形成共成形的网状物，它含有75％至少具有在上述B(1)(b)中所述的PUP吸收值、以及优选地PHL值和SFC值的、可形成水凝胶的吸收性聚合物，以及25％微细纤维化(直径小于约5微米)的熔喷法HYDROFILLCFX共聚物纤维。然后在这一熔喷法网状物的一个表面上覆盖一层HYDROFIL熔喷法网状物(参见U.S.P.5149335的实施例2和3)。然后将如此形成的吸收芯放置在两层银杏酚聚丙烯纺粘型材料之间(参见U.S.P.5149335的实施例2和3)，并将纺粘型材料围绕吸收结构的周边加热密封。
含有一层熔喷法纤维和至少具有在上述B(1)(b)中所述的PUP吸收值、以及优选地PHL值和SFC值的、可形成水凝胶的吸收性聚合物粒子的吸收芯，还可按照1984.1.31出版的U.S.P.4429001(Kolpin等)所公开的方法形成，这里将其引为参考。对于某些吸收制品，可将两个或多个分别形成的这些熔喷法纤维和吸收性聚合物粒子的层组装在一起，形成较厚的吸收芯。也可将熔喷法纤维流和吸收性聚合物粒子沉积在另一片材上，如多孔无纺织物网上，这一片材形成最终吸收制品的一部分。可向吸收芯中引入除熔喷法纤维之外的其它纤维。例如，卷曲膨化纤维可与熔喷法纤维及吸收性聚合物粒子混合，以制备更蓬松或重量轻的吸收芯。E.吸收制品
由于本发明吸收芯的独特吸收性能，它们特别适用于吸收制品，尤其是一次性吸收制品。这里所用的术语“吸收制品”是指吸收和持留体液的制品，更具体地是指紧贴或靠近佩戴者身体放置以吸收并容纳身体排出的各种流体的制品。此外，“一次性”吸收制品是指仅用一次后就要丢弃的吸收制品(即原始吸收制品整体不再以吸收制品的形式被清洗或储存或再使用，尽管吸收制品的某些材料或其全部可以再生、再使用或制成堆肥)。按照本发明的一次性吸收制品的一个优选实施方案是尿布。这里所用的术语“尿布”是指通常被婴儿或失禁者所使用的一种衣物，该衣物穿着在穿用者的下躯周围。然而应当理解的是，本发明还适用于其它吸收制品，如失禁用的针织三角裤，失禁用的垫片，长裤，尿布插入物，月经垫片，卫生巾，面巾，纸巾等。
典型地，这些吸收制品包括一个不可渗透流体的底片，一个与底片相连接或以其它方式相连的可渗透流体的顶片，以及一个位于底片和顶片之间的按照本发明的吸收芯。顶片的位置邻接于吸收芯的体表面。优选地，顶片通过例如本领域所公知的那些粘附方式连接到吸收芯和底片上。这里所用的术语“连接”包括这样的形式，即通过将一个元件直接安装在另一元件上而使该元件直接固定在另一元件上，以及下述的形式，即通过将一个元件安装在一中间部件上，该中间部件接下来安装在另一元件上，而使该元件间接地固定在另一元件上。在一优选的实施方案中，顶片和底片在其边缘直接相互连接。还可以通过直接地将顶片和底片通过粘附方式连接在吸收芯上，而使它们间接地连接在一起。
典型地，底片是不可渗透体液的且优选是由薄塑料膜制成的，尽管也可使用其它挠性的不可渗透流体的材料。这里所用的术语“挠性的”是指柔顺的且容易与人体的一般形状和轮廓相贴合。底片可防止吸收芯中吸收并存留的体液润湿与其相接触的物品，如长裤、宽松薄裤、内裤等。底片可包括织物或无纺织物材料，聚合物膜如聚乙烯或聚丙烯热塑性膜，或复合材料如渡膜的无纺织物材料。优选地，底片为厚度为约0.012mm(0.5密耳)～0.051mm(2.0密耳)的聚乙烯膜。聚乙烯膜的代表性例子是由ClopayCorporation of Cincinnati，Ohio生产的，牌号为P18-0401，以及由EthylCorporation，Visqueen Division，of Terre Haute，Indiana生产的，牌号为XP-39385。优选地，使底片压花和/或进行无光泽处理，以使其外观更象布料。而且，底片可允许蒸汽从吸收芯中逸出(即透气的)，同时仍能防止体液透过底片。
顶片是柔顺的，感觉柔软，并对使用者的皮肤不产生刺激。而且，顶片是可渗透流体的，以使流体能容易地渗透其厚度。适宜的顶片可由许多材料制成，如织物或无纺织物材料；聚合物材料，如带有孔眼的成形热塑性膜，带有孔眼的塑性膜，液压成形的热塑性膜；多孔泡沫；网状泡沫；网状热塑性膜以及热塑性稀纱布。适宜的织物和无纺织物材料可由天然纤维(例如木纤维或棉纤维)、合成纤维(例如聚合物纤维如聚酯，聚丙烯或聚乙烯纤维)、或天然或合成纤维的混合物构成。
用于本发明吸收制品的优选顶片选自高蓬松度的无纺织物顶片和带有孔眼的成形膜顶片。带有孔眼的成形膜是特别优选的顶片，因为它们可渗透体液但仍然不吸收它们，并且它们不易于使流体再流回并再次润湿使用者的皮肤。因此，与身体接触的成形膜表面仍保持干燥，所以使身体不易被弄脏，并且为使用者创造了更舒适的感觉。适宜的成形膜公开于1975.12.30出版的U.S.P.3929135(Thompson)；1982.4.13出版的U.S.P.4324246(Mullane等)；1982.8.3出版的U.S.P.4342314(Radel等)；1984.7.31出版的U.S.P.4463045(Ahr等)；以及1991.4.9出版的U.S.P.5006394(Baird)。这些专利这里均引为参考。特别优选的形成微孔眼的成形膜顶片公开于1986.9.2出版的U.S.P.4609518(Curro等)，和1986.12.16出版的U.S.P.4629643(Curro等)，这里也将其引为参考。用于本发明的月经制品的优选顶片是公开于一个或多个上述专利中的成形膜，并在卫生巾市场上由TheProcter & Gamble Company of Cincinnati，Ohio以“DRI-WEAVE”出售。
成形膜顶片的体表面可以是亲水性的，与体表面不是亲水性的相比，亲水性的体表面有助于体液更快地传送通过顶片，以减小流体从顶片上流出而不流进吸收结构不被其吸收的可能性。在一优选的实施方案中，向成形膜顶片的聚合物材料内并入表面活性剂，例如公开于1991.11.19由Aziz等提出申请的U.S.专利申请系列No.07/794745，“Absorbent Article Having ANonwoven and Apertured Film Coversheet”中，这里将其引为参考。或者是，可以通过用表面活性剂处理顶片的体表面，使其具有亲水性，例如在上述参考的U.S.4950254中所公开的，这里将其引为参考。F.测试方法1.盐水流动传递性(SFC)
本测试测定的是在限定压力下溶胀于Jayco合成尿液中的、由可形成水凝胶的吸收性聚合物、中和形式的可形成水凝胶的聚合物的混合物、或者混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物(以下称作可形成水凝胶的聚合物)形成的凝胶层的盐水流动传递性(SFC)。本测试的目的是当聚合物以高浓度存在于一吸收部件中并暴露于使用机械压力下，评价由可形成水凝胶的吸收性聚合物形成的水凝胶层收集并分配体液的能力。用Darcy’s law(达西定律)和稳态流动方法测定盐水流动传递性。(例如参见，“Absorbency”，由Chatterjee，Elsevier编辑，1985，Pages 42-43，和“Chemical Engineering”，Vol.II，Third Edition，J.M.Coulson and J.F.Richardson，Pergamon Press，1978，Pages125-127。)
对于中和形式的可形成水凝胶的聚合物，通过在Jayco合成尿液中溶胀可形成水凝胶的吸收性聚合物60分钟，形成用于SFC测试的水凝胶层。形成了水凝胶层，并在0.3磅/平方英寸(约2kPa)的机械限定压力下测定其流动传递性。用0.118M的NaCl溶液测定流动传递性。对于Jayco合成尿液的摄取量相对于时间已基本上稳定的可形成水凝胶的吸收性聚合物，发现NaCl的这一浓度在测试过程中可使水凝胶层的厚度基本上维持恒定。对于某些可形成水凝胶的吸收性聚合物，由于聚合物的溶胀、聚合物的解溶胀、和/或水凝胶层孔隙度的改变，水凝胶层厚度可发生小的改变。测试时使用4920达因/cm2(5cm 0.118M的NaCl)的恒定静水压力。对于混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，典型地，将溶胀时间延长至225分钟，以使样品有更长的时间达到平衡，并且典型地调节NaCl的浓度，以使在测试过程中水凝胶层的厚度仅发生微乎其微的变化。
通过测定作为时间函数的流经水凝胶层的溶液的量，来测定流动速率。流动速率在测试过程中可改变。流动速率改变的原因包括水凝胶层厚度改变，以及隙间流体的粘度改变，因为最初存在于隙间空隙的流体(例如它可含有溶解的可萃取的聚合物)被NaCl溶液替代了。若流动速率是时间依赖性的，则典型地通过外推测定的流动速率至零点时间得到起始流动速率，用它来计算流动传递性。由起始流动速率、水凝胶层的尺寸以及静水压力，来计算盐水流动传递性。对于流动速率基本上恒定的体系，可由盐水流动传递性和NaCl溶液的粘度来计算水凝胶层的渗透系数。
图7显示了该测试的一种适宜装置610。该装置包括一个标为612的恒定静水压头储槽，它放置在标为614的实验室支架上。储槽612有一带有标为618的带塞出口的盖616，以使另外的流体可被加入到储槽612中。一开口管620经盖616插入，以使空气进入储槽612中，目的是使流体处于恒定的静水压力下。管620底端的位置应使圆柱体634内的流体高度保持在水凝胶层668(见图8)底部之上5.0cm。
储槽612带有通常为L型的输送管622，该导管带有低于储槽中流体表面的入口622a。通过输送管622的流体输送受活栓626的控制。输送管622将流体从储槽612输送至标为628的活塞/圆柱体装置。在装置628下是一个支撑筛网(未显示出)和一个放置于实验室天平632之上的收集槽630。
参考图7，装置628基本上由圆柱体634、标为636的活塞和封盖637组成，封盖637带有为活塞636和输送管622设计的孔。如图7所示，输送管622的出口622b位于导管620的底端之下，因此也就低于圆柱体634中的流体(未显示出)表面。如图8所示，活塞636由大体呈圆柱形LEXAN轴638组成，轴638具有一钻孔沿轴的长方向向下的同轴圆柱形孔640。轴638的两端加工成端642和646。在端642上放置标为648的重物，该重物带有经其中心钻孔的圆柱形孔648a。
插在另一端646上的是大致圆形的Teflon活塞头650，活塞头650在其底部带有一环形的凹槽652。活塞头650的尺寸应使其能滑动地在圆柱体634内移动。如图9所具体显示的，活塞头650带有4个每一具有24个圆柱形孔的同轴环，分别标为654、656、658和660。由图9可以看出，同轴环654至660设定在由凹槽652限定的区域内。这些同轴环上的孔均由活塞头650的顶部钻孔至底部。每一环上的孔间隔约15°，并且与邻近环上的孔偏离约7.5°。从环654(直径为0.204英寸)至环660(直径为0.111英寸)向内，每一环上的孔直径逐渐变小。活塞头650还具有一在其中心钻孔直至轴638的底端646的圆柱形孔662。
如图8所示，一个多孔圆形玻璃圆盘664装配在凹槽652内。与圆柱体634底部相接触的是No.400目的不锈钢布筛网666，该筛网在装配前经双轴向拉伸拉紧。标为668的混合床可形成水凝胶的吸收性聚合物样品被支撑在筛网666上。
圆柱体634由一透明的LEXAN棒或类似物钻孔，其内径为6.00cm(面积为28.27cm2)，壁厚为约0.5cm，高度为约6.0cm。活塞头650由固体Teflon棒加工。它的高度为约0.625英寸，其直径略微小于圆柱体634的直径，以致于它能够以最小的壁缝隙装配于圆柱体内，但仍能够自由地滑动。凹槽652直径约为56mm，深度为4mm。位于活塞头650中央的孔662具有为轴638的底端646设计的0.625英寸的带螺纹的开孔(18个螺纹/英寸)。选择具有高渗透性的多孔玻璃圆盘664(例如Chemglass Cat No.CG-201-40，60mm直径；X-Coarse Porosity)，并将其研磨以使其能够密配在活塞头650的凹槽652内，且圆盘的底部齐平于活塞头的底部。轴638由LEXAN棒加工，其外直径为0.875英寸，内直径为0.250英寸。端646长约0.5英寸，并且进行螺纹加工以与活塞头650中的孔662匹配。端642长约1英寸，直径约0.623英寸，并且带有环形的肩部以支撑不锈钢重物648。经过轴638中的孔640的流体可直接到达多孔玻璃圆盘664。环形不锈钢重物648的内径为0.625英寸，以使其滑在轴638的端部642上，并且停靠在其中所形成的环形肩部上。多孔玻璃圆盘664、活塞636和重物648的总重量为596g，相当于在28.27cm2的面积上的压力为0.3磅/平方英寸。封盖637由LEXAN或类似物加工，其尺寸应封盖圆柱体634的顶部。它在其中央具有为活塞636的轴638设计的0.877英寸的开口，以及靠近其边缘为输送管622设计的第二开口。
圆柱体634停靠在16目硬不锈钢支撑网(未显示出)或类似物上。该支撑网具有足够的透过性，以使其不妨碍流体流进收集槽630。当盐水溶液经装置628的流动速率大于约0.02g/秒时，该支撑网通常用于支撑圆柱体634。对于小于约0.02g/秒的流动速率，优选在圆柱体634和收集槽之间存在连续的流体路径。这可以通过下述完成，即将支撑网、收集槽630和分析天平632用分析天平716、收集槽712、多孔玻璃漏斗718、以及装置710各自的连接管和的阀替换(见图10)，并将圆柱体634放置在多孔玻璃漏斗718内的多孔玻璃圆盘上。
本方法中的Jayco合成尿液是将2.0g KCl、2.0g Na2SO4、0.85gNH4H2PO4、0.15g(NH4)2HPO4、0.19g CaCl2和0.23g MgCl2的混合物用蒸馏水溶解至1.0升制得的。
0.118M NaCl溶液是将6.896g NaCl(Baker分析纯试剂或类似物)用蒸馏水溶解至1.0升制得的。
当流动速率为约0.02g/秒或更大时，典型地，使用精确至0.01g的分析天平632(例如Mettler PM4000或类似物)测定流经水凝胶层668的流体量。对于流动速率较低的渗透性较小的水凝胶层，需要更加精确的天平(例如Mettler AE200或类似物)。优选地，将天平接口到计算机上，以检测相对于时间的流体量。
测定圆柱体634中水凝胶层668的厚度，精确至约0.1mm。可使用任何具有所需的精度的方法，条件是不移动重物，并且在测试过程中水凝胶层不被额外地压缩或搅动。可以接受的是用卡钳校准规(例如Manostat 15-100-500或类似物)测定不锈钢重物648和封盖637顶部间的垂直距离，相对于该距离在圆柱体634中无水凝胶层668。还可以接受的是，使用深度规(例如Ono Sokki EG-225或类似物)测定活塞636或不锈钢重物648相对于任何固定表面的位置，与该位置相比，在圆柱体634中无水凝胶层。
在环境温度下(即20℃～25℃)进行SFC值的测定，该测定如下进行：
将0.9gm等分的可形成水凝胶的吸收性聚合物(相当于定量为0.032gm/cm2)加入到圆柱体634中，并将其均匀地分布在筛网666上。对于多数可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，典型地其水分含量小于5％。对于这些聚合物，可以基于湿重量(原重量)确定要加入的可形成水凝胶的吸收性聚合物的量。对于水分含量大于5％的可形成水凝胶的吸收性聚合物，加入的聚合物重量应作水分校正(即基于干重量，加入的聚合物应为0.9g)。应小心以防止可形成水凝胶的吸收性聚合物粘附到圆柱体壁上。将位于活塞头650的凹槽652中的活塞636(减掉重物648)和圆盘664插入到圆柱体634中，并将其放置在干燥的可形成水凝胶的吸收性聚合物668的顶部上。若需要的话，可将活塞636温和地转动以使可形成水凝胶的吸收性聚合物更加均匀地分布到筛网666上。用封盖637盖上圆柱体634，然后将重物648放置在轴638的端部642上。
将直径大于圆柱体634的多孔玻璃圆盘(粗糙或非常粗糙的)放置在一宽/浅的平底容器中，将Jacyo合成尿液加入该容器中至多孔玻璃圆盘的顶部。然后将活塞/圆柱体装置628放置在该多孔玻璃圆盘顶上。从该容器中出来的流体流经多孔玻璃圆盘并被可形成水凝胶的吸收性聚合物吸收。由于聚合物吸收流体，在圆柱体634中形成了水凝胶层。60分钟后，测定水凝胶层的厚度。在该过程中应注意水凝胶层不要流失流体或者吸入空气。
然后将活塞/圆柱体装置628转移到装置610上。将支撑筛网(未显示出)和任何其间的缝隙以及活塞/圆柱体装置628用盐水溶液进行预饱和。若用PUP装置710的多孔玻璃漏斗718支撑圆柱体634，则相对于收集槽中流体的高度，多孔玻璃漏斗的表面的高度应尽量最小化，且多孔玻璃漏斗和收集槽间的阀门应在打开的位置。(多孔玻璃漏斗的高度应足以使流经水凝胶层的流体不聚集在漏斗内。)
SFC测试是这样启动的，即经过轴638中的孔640加入NaCl溶液以从活塞头650驱赶出空气，然后转动活栓626至打开位置，以使传送管622将流体传送到圆柱体634中至高度为高于水凝胶层的底部5cm。尽管认为测试是在NaCl溶液首先加入时已经开始了(t0)，但记录的却是达到相当于5.0cm盐水溶液的稳定的静水压力，以及稳定的流动速率时的时间(ts)。(典型地，时间ts应为大约1分钟或更小。)在10分钟的时间段内，测定相对于时间的经过水凝胶层668的流体重量。该时间段过后，移动活塞/圆柱体装置，并测定水凝胶层668的厚度。通常水凝胶层厚度的改变小于约10％。
通常流动速率不一定恒定。用经过体系的流体的逐渐增加的重量(克)除以逐渐增加的时间(秒)，以g/sec为单位测定通过体系依赖时间而改变的流动速率Fs(t)。仅用在ts和10分钟之间获得的数据计算流动速率。用ts和10分钟之间的流动速率结果计算Fs(t＝0)的值，即经过水凝胶层的起始流动速率。通过外推相对于时间的Fs(t)的最小二乘法近似的结果至t＝0，计算Fs(t＝0)的值。
对于渗透性非常高(例如流动速率大于～2g/sec)的层来说，收集满10分钟的流体是不实际的。流动速率大于～2g/sec时，收集时间可与流动速率成比例地缩短。
对于某些渗透性非常低的可形成水凝胶的吸收性聚合物，水凝胶对流体的吸收与流体经过水凝胶层的输送产生竞争，这样一来或者是没有流体流经水凝胶层并进入储槽，或者是可能有流体的净吸收超出了PUP储槽。对于这些渗透性非常低的水凝胶层，可以任选地延长Jayco合成尿液的吸收时间至更长的时间(例如16小时)。
在另一分开的测试中，如上所述测定经过装置610和活塞/圆柱体装置628的流动速率(Fa)，所不同的是不存在水凝胶层。若Fa比存在水凝胶时经过体系的流动速率Fs大得多，则不需要对SFC装置和活塞/圆柱体装置的流动阻力进行校正。在这种极端情况下，Fg＝Fs，其中Fg是水凝胶层对体系的流动速率所作的贡献。然而，若不满足这一要求，则使用下述校正由Fs和Fa的值计算Fg的值：
        Fg＝(Fa×Fs)/(Fa-Fs)
用下述方程计算水凝胶层的盐水流动传递性(K)：
        K＝{Fg(t＝0)×L0}/{ρ×A×ΔP}其中Fg(t＝0)为由流动速率结果的回归分析和由于装置流动阻力而产生的任何校正所确定的流动速率，单位为g/sec，L0为水凝胶层的起始厚度，单位为cm，ρ为NaCl溶液的密度，单位为gm/cm3，A为水凝胶层的面积，单位为cm2，ΔP为静水压力，单位为达因/cm2，盐水流动传递性K的单位为cm3sec/gm。
应给出三次测定的平均值。
对于流动速率基本上恒定的水凝胶层，可用下述方程由盐水流动传递性计算出渗透系数(κ)：
       κ＝Kη其中η为NaCl溶液的粘度，单位为泊，渗透系数κ的单位为cm2。
参见授予Goldman等的U.S.P.5552646，其中的实施例解释了按照本发明是如何计算SFC的。
2.承压下的吸收能力(PUP)
本测试测定的是横向限制在活塞/圆柱体装置中，在限定压力例如0.3磅/平方英寸、0.7磅/平方英寸、1.4磅/平方英寸下，可形成水凝胶的吸收性聚合物、中和形式的可形成水凝胶的吸收性聚合物、或者混合床离子交换可形成水凝胶的吸收性聚合物组合物(以下称为可形成水凝胶的聚合物)对合成尿液的吸收值(g/g)。本测试的目的是在一段实际的时间内(例如60分钟和225分钟)，当聚合物以高定量和高浓度存在于吸收部件中并暴露于使用压力下时，评价可形成水凝胶的吸收性聚合物层吸收体液的能力。可形成水凝胶的聚合物被迫吸收尿液所承受的使用压力包括来自重量和/或使用者运动的机械压力，来自于弹性和紧固体系的机械压力，以及当它们被排出的流体浸湿时来自于邻近毛细(例如纤维)层和/或结构的静水虹吸作用。
PUP吸收值测试的测试流体是Jayco合成尿液。在需用吸收条件、在近似为0的静水压力下，该流体被可形成水凝胶的吸收性聚合物吸收。
图10显示了这一测试的适宜装置710。在这一装置的一端是带有封盖714的流体储槽712(例如陪替式培养皿)。储槽712放置在标为716的分析天平上。在装置710的另一端为标为718的多孔玻璃漏斗，标为720的活塞/圆柱体装置，该装置可配合在漏斗718内，以及标为722的圆柱形塑料多孔玻璃漏斗盖，该盖可配合在漏斗718上，并且是底部开口顶部密封的，且顶部具有一小孔。装置710带有从两个方向输送流体的体系，该体系的组成为标为724和731a的部分玻璃毛细管，标为731b的挠性塑料管(例如内径1/4英寸、外径3/8英寸的Tygon管)，活栓装置726和738，以及Teflon连接件748、750和752，以连接玻璃管724和731a以及活栓装置726和738。活栓装置726的组成为三通阀728，在主要流体系统中的玻璃毛细管730和734，再充满储槽712并向前灌注多孔玻璃漏斗718中的多孔玻璃圆盘用的部分玻璃毛细管732。类似地，活栓装置738的组成为三通阀740，在主要流体管线上的玻璃毛细管742和746，以及在体系中作为排放用的部分玻璃毛细管744。
参考图11，装置720的组成为圆柱体754，标为756的类似杯状的活塞，可配合在活塞756内的重物758。与圆柱体754底端相接触的是No.400目的不锈钢布筛网759，该筛网在放置前经双轴向拉伸拉紧。该筛网在放置前经双轴拉伸拉紧。标为760的可形成水凝胶的吸收性聚合物放置在筛网759上。圆柱体754由一透明的LEXAN棒或类似物钻孔，其内径为6.00cm(面积为28.27cm2)，壁厚为约5mm，高度为约5cm。活塞756为Teflon杯形，并被加工成在高精度范围内配合入圆柱体754内。圆柱形不锈钢重物758加工成紧密地配合在活塞756内，并在顶部配有一把手(未显示出)以便于移动。对于限定压力为0.7磅/平方英寸，活塞756和重物758的总重量为1390g，这相当于对于28.27cm2的面积压力为0.7磅/平方英寸。
装置710的各组件的尺寸应使合成尿液经过它的流动速率在10cm静水压头下，至少为0.01/cm2/sec，其中流动速率由多孔玻璃漏斗718的面积校正。对流动速率特别有影向的因素为在多孔玻璃漏斗718内的多孔玻璃圆盘的透过性，玻璃管724、730、734、742、746和731a的内径，以及活栓阀728和740。
储槽712放置在精度至少为0.01g、漂移小于0.1g/hr的分析天平上。优选地，将天平用软件接口到计算机上，这样可以(i)从PUP测试开始可以监测在预定时间间隔内的天平重量变化，和(ii)根据天平的灵敏度，在0.01～0.05g重量改变下，设定自动起始。进入储槽712的毛细管724应不接触它的底部或者封盖714。储槽712中流体的体积(未显示出)应足以使在测试过程中空气不导入毛细管724中。在测试起始时，储槽712中的流体水平面应在多孔玻璃漏斗718中的多孔玻璃圆盘的上表面之下大约2mm。通过将一小滴流体放置在多孔玻璃圆盘上，监测其缓慢流回到储槽712中的重量，可证实这一点。当活塞/圆柱体装置720放置于漏斗718内时，这一高度应不明显改变。储槽应具有足够大的直径(例如～14cm)，以使放出～40ml时流体高度的变化小于3mm。
测试前，用Jayco合成尿液充满装置。向前灌注多孔玻璃漏斗718中的多孔玻璃圆盘，以使其被新鲜的合成尿液充满。尽可能程度地从多孔玻璃圆盘的底部表面和连接漏斗和储槽的体系中除去空气泡。通过顺序操作三通活栓进行下述过程：
1.从多孔玻璃漏斗718中除去(例如倾倒)多孔玻璃圆盘顶部表面上的过量流体。
2.调节储槽712中的溶液高度/重量至适当的水平/值。
3.相对于储槽712，将多孔玻璃漏斗放置在合适的高度上。
4.然后用多孔玻璃漏斗封盖722将多孔玻璃漏斗718盖上。
5.使活栓装置726和738的阀728和740处于打开连接的位置，使储槽712和多孔玻璃漏斗718平衡。
6.然后关闭阀728和740。
7.然后转动阀740使漏斗打开至排放管744。
8.使体系在该位置平衡5分钟。
9.然后转动阀740至关闭位置。
步骤7-9通过将其暴露于～5cm的较小静水虹吸作用下，暂时性地“干燥”了多孔玻璃漏斗718的表面。若管744的开口端向下延伸至低于多孔玻璃漏斗718中的多孔玻璃圆盘的水平面～5cm并且充满合成尿液时，施加这种虹吸作用。典型地，～0.2g流体在这一过程中被排放出体系。当活塞/圆柱体装置720位于多孔玻璃漏斗718之内时，这一过程防止了合成尿液的过早吸收。无活塞/圆柱体装置720下，通过进行15分钟的PUP测试(见下述)，可测定在该过程中排出多孔玻璃漏斗的流体量(称为多孔玻璃漏斗校正重量)。实质上所有通过该过程从多孔玻璃漏斗排出的流体在测试启动时被漏斗又非常快地再次吸收了。因此必须从在PUP测试过程中由储槽中排出的流体重量中减去这部分校正重量(见下述)。
将0.9g可形成水凝胶的吸收性聚合物760(相当于定量为0.032g/cm2)加入到圆柱体754中，并将其均匀地分布在筛网759上。对于多数可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，典型地其水分含量小于5％。对于这些聚合物，可以基于湿重量(原重量)确定加入的可形成水凝胶的吸收性聚合物的量。对于水分含量大于5％的可形成水凝胶的吸收性聚合物，加入的聚合物重量应作水分校正(即基于干重量，加入的聚合物应为0.9g)。应小心以防止可形成水凝胶的吸收性聚合物760粘附到圆柱体754内壁上。将活塞756滑入圆柱体754内并将其放置于可形成水凝胶的吸收性聚合物760的顶部。轻轻地转动活塞以有助于分配可形成水凝胶的吸收性聚合物。将活塞/圆柱体装置720放置在漏斗718的多孔玻璃部分的顶上，将重物758滑落到活塞756内，然后将漏斗718的顶部用多孔玻璃漏斗封盖722盖上。检查天平读数稳定后，打开阀728和740以连接漏斗718和储槽712，由此启动测试。自动启动后，由于漏斗718开始再次吸收流体，因此数据采集立即开始。
在225分钟的时间段内，记录作为时间函数的数据。
通过测定3小时@105℃后的重量损失％，分开测定可形成水凝胶的吸收性聚合物的水分含量。用测定的水分含量计算用于PUP测试中的可形成水凝胶的吸收性聚合物的干重。
PUP吸收值(gm/gm；t)＝[Wr(t＝0)-Wr(t)-Wfc]/{Whfap；干重}其中Wr(t＝0)为储槽712在开始之前的重量克数，Wr(t)为储槽712在经过t时刻时(例如60分钟或225分钟)的重量克数，Wfc为多孔玻璃漏斗的校正重量克数(分开测定)，Whfap；干重为可形成水凝胶的吸收性聚合物的干重。
3.水凝胶层的孔隙度(PHL)
本测试测定的是由在限定压力下在Jayco合成尿液中溶胀的可形成水凝胶的吸收性聚合物、中和形式的可形成水凝胶的聚合物的混合物、或混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物(以下称为可形成水凝胶的聚合物)形成的水凝胶层的孔隙度(PHL)。本测试的目的是评估当聚合物以高浓度存在于吸收部件中并暴露于使用机械压力下时，由可形成水凝胶的吸收性聚合物形成的水凝胶层保持多孔性的能力。PHL是未被水凝胶占据的该层的体积分数。使用排出体积法测定限定压力下的PHL。
使用改进形式的用于SFC方法中的活塞/圆柱体装置测定PHL。在SFC方法中使用的0.118M的NaCl溶液在PHL测试中通过下述来改进，即以足够的量溶解高分子量的Blue Dextran聚合物，使得所得溶液在聚合物的最大吸收约617nm处具有约0.8个吸收单位的光学吸收。Blue Dextran聚合物的分子量足够高，以致于该聚合物从水凝胶中排出。形成水凝胶层，并在机械限定压力0.3磅/平方英寸(约2kPa)下测定孔隙度。
通过在PHL活塞/圆柱体装置中用Jayco合成尿液溶胀约0.9g可形成水凝胶的吸收性聚合物约60分钟，来形成PHL测试用的水凝胶层。在该段时间的终点，测定水凝胶层的厚度。然后用含Blue Dextran的0.118M的NaCl溶液(SBDS)交换在水凝胶层空隙内所含的流体，方法是在低静水压力下使过量的SBDS(光学吸收等于Ai)流经水凝胶层。对于Jayco摄取量随时间基本上不变的可形成水凝胶的吸收性聚合物，现已发现SBDS的NaCl浓度可在该交换步骤中维持水凝胶层的厚度基本上恒定。对于某些可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，由于聚合物溶胀或解溶胀，厚度可发生小的变化。SBDS持续流经水凝胶层，直至交换完成。然后停止SBDS的流动，可排掉任何在水凝胶层之上或之下的过量SBDS，或者以其它方式除去。水凝胶层内的空隙保持被SBDS完全饱和。然后测定水凝胶层的厚度(tf)，并乘以圆柱体的面积(Ac)，得到水凝胶层的体积(Vhgl)。然后用过量的0.118M的NaCl溶液(SS)冲洗含在水凝胶层空隙内的SBDS，并定量地收集。持续用SS进行冲洗，直至实质上所有的Blue Dextran从水凝胶层中萃取出。通过测定其体积或其重量而测定收集到的含萃取出的Blue Dextran的溶液体积(Vf)，并测定其光学吸收(Af)。由测定的Vf、Ai和Af值确定水凝胶层内的空隙体积(Vv)。用Vv除以Vhgl确定水凝胶层的孔隙度。
该测试用的适宜的活塞/圆柱体装置显示于图12中，该装置类似于图8所示的活塞/圆柱体装置。参考图12，装置828的基本组成为圆柱体834，活塞836，带有为活塞836和溶液输送/除去(未显示出)设计的孔的封盖837。如图12所示，活塞836由大致圆柱形LEXAN轴838组成，该轴具有向下沿轴的长方向钻孔的同轴圆柱形孔840。轴838的两端加工成带有端部842和846。标为848的重物放置在端部842上，该重物具有经其中央钻孔的圆柱形孔848a。
在另一端846上插入的为大致圆形的活塞头850。活塞头850的尺寸应可在圆柱体834内滑动。如图13具体所示，活塞头850具有内和外同心环，它们分别含有7个和14个约0.375英寸的圆柱形孔，通常用箭头860和854表示。这些同心环的孔从活塞头850的顶部钻孔至底部。活塞头850还具有在其中央钻孔的圆柱形孔862以接触轴838的端部846。
与圆柱体834底部相接触的是No.400目的不锈钢布筛网866，该筛网在放置前经双轴拉伸拉紧。与活塞头850的底部相接触的是No.400目的不锈钢布筛网864，该筛网在放置前经双轴向拉伸拉紧。标为868的可形成水凝胶的吸收性聚合物样品被支撑在筛网866上。
圆柱体834由一透明的LEXAN棒或类似物钻孔，其内径为6.00cm(面积为28.27cm2)，壁厚为约0.5cm，高度为约6.0cm。活塞头850由LEXAN棒加工。它的高度为约0.625英寸，其直径是这样的，即它能够以最小的壁缝隙配合于圆柱体内，但仍能够自由地滑动。位于活塞头850中央的孔862具有为轴838的底端846设计的0.625英寸的带螺纹的开孔(18个螺纹/英寸)。轴838由LEXAN棒加工，其外直径为0.875英寸，内直径为0.250英寸。端846长约0.5英寸，并且进行螺纹加工以与活塞头850中的孔862匹配。端842长约1英寸，直径约0.623英寸，并且带有环形的肩部以支撑不锈钢重物848。经过轴838中的孔840的流体可直接到达筛网864。环形不锈钢重物848的内径为0.625英寸，以使滑落在轴838的端部842上，并且位于其中所形成的环形肩部上。活塞836和重物848的总重量为约596g，相当于在28.27cm2的面积上的压力为0.3磅/平方英寸。封盖837由LEXAN或类似物加工，其尺寸应盖住圆柱体834的顶部。它在其中央具有为活塞836的轴838设计的0.877英寸的开口，以及靠近其边缘为溶液输送/除去设计的第二开口。
当溶液流经活塞/圆柱体装置时，通常圆柱体834位于16目硬不锈钢支撑筛网(未显示出)或类似物上。
使用可在617nm处测定光学吸收的、精度至少为0.001个吸收单位的分光光度计(例如Bausch & Lomb Spectronic 21或类似物)测定光学吸收。相对于0.118M的NaCl参比溶液，光学吸收的测量精度至少为0.001个吸收单位。
测试中使用平均分子量为约2000000的Blue Dextran聚合物(Sigma，cat.no.D5376或类似物)。
通过用去离子水溶解6.896g NaCl(Baker分析纯试剂或类似物)制备0.118M的NaCl溶液(SS)。在该NaCl溶液中溶解足够量的Blue Dextran，以使得到的光学吸收为约0.8个吸收单位(典型地为约0.1重量％)。相对于0.118M的NaCl参比溶液，测定该盐水Blue Dextran溶液(SBDS)的光学吸收(Ai)。
测定圆柱体834中的水凝胶层868的厚度，至精度至少为约0.1mm。可使用任何具有所需的精度的方法，条件是不移动重物，并且在测试过程中水凝胶层不被额外地压缩或搅动。可以接受的是用卡钳校准规(例如Manostat 15-100-500或类似物)测定不锈钢重物848和封盖837顶部间的垂直距离，相对于该距离在圆柱体834中无水凝胶层。还可以接受的是，使用深度规(例如Ono Sokki EG-225或类似物)测定活塞836或不锈钢重物848相对于任何固定表面的位置，与该位置相比，在圆柱体834中无水凝胶层。
使用精度至少为0.001g的分析天平(例如Mettler AE200)测定可形成水凝胶的聚合物的重量。
PHL测试在室温下(即20℃～25℃)进行，并如下进行：
将0.9gm等分的可形成水凝胶的吸收性聚合物(相当于定量为0.032gm/cm2)加入到圆柱体834中，并将其均匀地分布在筛网866上。对于多数可形成水凝胶的吸收性聚合物来说，典型地其水分含量小于5％。对于这些聚合物，可以基于湿重量(原重量)确定加入的可形成水凝胶的吸收性聚合物的量。对于水分含量大于5％的可形成水凝胶的吸收性聚合物，加入的聚合物重量应作水分校正(即基于干重量，加入的聚合物应为0.9g)。应小心以防止可形成水凝胶的吸收性聚合物粘附到圆柱体壁上。将活塞836(减掉重物848)插入到圆柱体834中，并将其放置在干燥的可形成水凝胶的吸收性聚合物868的顶部上。若需要的话，可将活塞836温和地转动以使可形成水凝胶的吸收性聚合物更加均匀地分布到筛网866上。用封盖837盖上圆柱体834，然后将重物放置在轴838的端部842上。
将直径大于圆柱体834直径的多孔玻璃圆盘(粗糙或非常粗糙的)放置在一宽/浅的平底容器中，将Jayco合成尿液加入该容器中至多孔玻璃圆盘的顶部。然后将活塞/圆柱体装置828放置在该多孔玻璃圆盘顶上。从该容器中出来的Jayco合成尿液流经多孔玻璃圆盘并被可形成水凝胶的吸收性聚合物868吸收。由于聚合物吸收流体，在圆柱体834中形成了水凝胶层。60分钟后，测定水凝胶层的厚度。在该过程中应注意水凝胶层不要流失流体或者吸入空气。
然后将活塞/圆柱体装置828放置在16目硬不锈钢支撑筛网上。然后经圆柱形封盖837中的流体输送孔(未显示出)将SBDS加入到圆柱体834中，并使其流经活塞头850和水凝胶层868，并经圆柱形筛网866排出圆柱体。向圆柱体中输送SBDS并保持SBDS恒定但静水压力较低(例如至多约5cm水柱)的适宜装置为图7所示的恒定静水压头输送装置(参考数612至626)。定时对经圆柱形筛网866排出的溶液进行取样，并测定其光学吸收。SBDS的流动持续进行，直至含在水凝胶层868内的空隙中的起始溶液被SBDS交换基本上完全，这可由流出溶液的光学吸收近似等于SBDS的光学吸收(例如在0.001个吸收单位以内)显示出。典型地，用于该步骤中的SBDS的总体积大约为10*Vhgl。然后停止加入SBDS，在活塞头850之上以及活塞头850中的圆柱形孔854和860内的过量SBDS，经水凝胶层868使其排出，并经圆柱形筛网866排出圆柱体834。然后再测定水凝胶层的厚度(tf)。然后以其它方式除去(例如使用一次性移液吸管)不能自发排出的、仍残留在在活塞头850之上、活塞头850中的圆柱形孔854和860内和圆柱形筛网866之下的基本上所有的任何残留溶液，同时使对水凝胶层的任何搅动最小化。从几何角度(即，用充满SBDS的、活塞头850和圆柱体834的内壁间的缝隙的区域分数(Fa)，乘以计算出的活塞头和圆柱体壁之间的体积(Vg))估算出残留在活塞头850和圆柱体834之间的缝隙中的任何残留的SBDS的体积(Vr)。水凝胶层868内的空隙应保持完全被SBDS所饱和。若需要的话，将活塞/圆柱体装置828重新放置在16目硬不锈钢支撑筛网上。然后经圆柱形封盖837中的溶液输送/移出孔(未显示出)将SS加入到圆柱体834中，并使其流经活塞头850和水凝胶层868。定量收集该步骤中经圆柱形筛网866排出圆柱体834的溶液。向圆柱体中输送SS并保持SS的恒定但静水压力较低(例如至多约5cm水柱)的适宜装置为图7所示的恒定静水压头输送装置(参考数612至626)。任选地，可以在SS交换步骤之前(不除去可形成水凝胶的聚合物或SBDS)除去重物848、圆柱形封盖837和活塞836，以便于接近并除去含在水凝胶层内的空隙中的Blue Dextran。定时对经圆柱形筛网866排出的溶液进行取样，并测定其光学吸收。SS的加入持续进行，直至含在水凝胶层868内的空隙中的Blue Dextran的冲洗基本上完全，这可由流出溶液的光学吸收近似等于0(例如小于约0.001个吸收单位)显示出。典型地，用于该步骤中的SS的总体积大约为10*Vhgl。在该步骤中应避免使用过量的SS，因为它可导致Blue Dextran的过渡稀释。通过进行重量测定或进行体积测定来测定在该步骤中收集到的溶液的体积(Vf)。混合后，测定该最终溶液的光学吸收(Af)。
对于渗透性非常高的水凝胶层，典型地，在SBDS和SS冲洗步骤中使用较低的静水压力，或者其它以滴加的方式(例如通过使用移液吸管)加入溶液，以控制流动速率和能够进行定时取样。
对于某些可形成水凝胶的吸收性聚合物(例如渗透性极低的那些)，1小时后水凝胶对Jayco溶液的吸收也不会稳定，因此在溶液交换步骤过程中还会吸收额外的流体。对于这些可形成水凝胶的吸收性聚合物，可以任选地延长Jayco溶液的吸收至更长的时间(例如16小时)。对于渗透性非常低的水凝胶层，溶液交换步骤也需要更长的时间。
若由于SBDS交换步骤所导致的水凝胶层厚度的改变超过约10％，则需要适当地调节该溶液中NaCl的浓度以减小厚度改变的程度。这对于离子交换影响溶解的电解质的隙间浓度的混合床离子交换水凝胶组合物来说，可能是特别必要的。
用于本方法中的尺寸排出(size-exclusion)聚合物不应被水凝胶明显地吸附。因此，对于例如阳离子聚合物、含阳离子聚合物的中和形式的可形成水凝胶的聚合物的混合物、以及混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，必须使用其它的尺寸排出聚合物(例如高分子量的Dextran)和/或使用其它的方法(例如色谱法)，来测定尺寸排出聚合物的相对溶液浓度。
用下述式子计算Vv和PHL：
Vv＝Vf *Af/Ai-Vr
PHL＝Vv/Vhgl
应至少记录两次测定的平均值。
参见授予Goldman等的U.S.P.5552646，其中的实施例解释了按照本发明是如何计算PHL的。
4.凝胶体积
对于多数阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物，可通过1988.4.19再出版的U.S.再出版专利32649(Brandt等)所公开的方法测定凝胶体积，但是使用Jayco合成尿液。基于干重计算凝胶体积。通过在105℃，对可形成水凝胶的吸收性聚合物进行3小时的烘箱干燥，确定用于凝胶体积计算的干重。
对于将Blue Dextran吸附到形成的水凝胶表面的可形成水凝胶的吸收性聚合物(例如阳离子可形成水凝胶的聚合物)，可以使用另外一种方法测定凝胶体积。对于这些可形成水凝胶的聚合物，使用吸附容量测试法(Absorptive Capacity test)，但在计算中使用可形成水凝胶的聚合物的干重，而不是其原重量。参见1992.6.23出版的U.S.P.5124188(Roe等)的27-28栏(这里将其引为参考)对吸收容量测试法的描述。
对于以其未中和形式的可形成水凝胶的聚合物，就地中和以改进上述方法以测定中和后可形成水凝胶的聚合物的凝胶体积是可能的。在这些改进的方法中，向Jayco合成尿液中加入化学计量的、足以至少部分中和可形成水凝胶的聚合物(例如从大约75％至100％)的NaOH或HCl(例如1.0MBaker分析纯试剂)。温和地搅拌以便于中和。对于Blue Dextran方法，应使加入的体积最小化，需要类似地处理测定溶液和参考溶液，由于溶液体积的改变，需要适当地校正测得的光学吸收值。5.凝胶强度
用引为参考的U.S.再出版专利32649所公开的凝胶强度/剪切模量测定法，测定形成的水凝胶的凝胶强度或剪切模量，但这些方法有下述改进：(i)在Jayco合成尿液中溶胀可形成水凝胶的吸收性聚合物，(ii)使用具有平行板构型的振动流变仪，其中间距设定为1.0mm，(iii)对于上述的平行板构型，修正计算剪切模量的公式，(iv)应变幅度小于约0.3％，和(v)若需要的话，研磨可形成水凝胶的聚合物(例如使其可通过No.45 U.S.A.标准测试筛(350微米开孔))，以使形成的水凝胶在振动流变仪的板之间以高填充系数堆积。对于未中和形式的可形成水凝胶的聚合物，向Jayco合成尿液中加入化学计量的、足以至少部分中和可形成水凝胶的聚合物(例如从大约75％至100％)的NaOH或HCl(例如1.0M Baker分析纯试剂)。6.可萃取物
按照1988.4.19再出版的Brandt等的U.S.再审定专利32649所公开的可萃取聚合物含量的测定-基于羧酸的可形成水凝胶的聚合物法(这里将其引为参考)，测定基于羧酸的可形成水凝胶的聚合物中可萃取聚合物的百分含量，但是使用0.9％的盐水溶液，经Whatman 0.7微米GF/F微细纤维过滤器(例如Catalog #825-125)或类似物过滤上清液，并基于干重计算可萃取的聚合物。还应当说明的是，U.S.再审定专利32649中，Va应指碱的体积，Vb应指酸的体积。
通过名为“可萃取聚合物含量的测定-含有磺酸的可形成水凝胶的聚合物”蒸馏水/重量法，测定基于非羧酸的可形成水凝胶的聚合物中(例如弱碱和强碱阳离子可形成水凝胶的吸收性聚合物，和强酸阴离子可形成水凝胶的吸收性聚合物)可萃取聚合物的百分含量，该方法公开于参考的U.S.再审定专利32649中，但是基于干重计算可萃取的聚合物。
对于非中和的可形成水凝胶的聚合物，例如用于混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物中的那些，使用就地中和将非中和的可形成水凝胶的聚合物转变为其部分中和的形式。在该方法中，向0.9％的盐水溶液中加入化学计量的、足以至少部分中和可形成水凝胶的聚合物(例如从大约75％至100％)的NaOH或HCl(例如1.0M Baker分析纯试剂)。

Claims (15)

1.含有一种或多种阳离子离子交换可形成水凝胶的聚合物和一种或多种阴离子离子交换可形成水凝胶的聚合物的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，相对于每一至少70％中和的阳离子和阴离子可形成水凝胶的聚合物构成成分的可比的混合物，该混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物具有改进的承压下吸收性能(PUP)。
2.权利要求1的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，与每一至少70％中和的阳离子和阴离子可形成水凝胶的聚合物构成成分的可比的混合物相比，其PUP吸收值至少提高20％，优选至少提高50％，更优选至少提高100％。
3.权利要求1或2的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，PUP吸收值是在225分钟后测定的。
4.权利要求1或2的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，PUP吸收值是在60分钟后测定的。
5.权利要求1或2的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，PUP吸收值是在限定压力0.7磅/平方英寸下测定的。
6.权利要求1或2的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，PUP吸收值是在1.4磅/平方英寸的限定压力下测定的。
7.含有一种或多种阳离子离子交换可形成水凝胶的聚合物和一种或多种阴离子离子交换可形成水凝胶的聚合物的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，该组合物或者(i)在限定压力0.7磅/平方英寸下，其225分钟的PUP吸收值至少为25g/g，优选至少28g/g，更优选至少33g/g；或者(ii)在限定压力0.7磅/平方英寸下，其60分钟的PUP吸收值至少为25g/g，优选至少28g/g。
8.含有一种或多种阳离子离子交换可形成水凝胶的聚合物和一种或多种阴离子离子交换可形成水凝胶的聚合物的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，在限定压力1.4磅/平方英寸下，该组合物225分钟的PUP吸收值至少为20g/g，优选至少23g/g，更优选至少26g/g。
9.权利要求1至8任一项的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，阳离子离子交换可形成水凝胶的聚合物的阴离子交换容量至少为6毫当量/g，优选至少10毫当量/g，更优选至少15毫当量/g。
10.权利要求1至9任一项的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，阳离子离子交换可形成水凝胶的聚合物选自聚二甲基二烯丙基氢氧化铵，聚丙烯酸二甲氨基乙酯，聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯，及其衍生物和其混合物。
11.权利要求1至10任一项的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物，其特征在于，阴离子离子交换可形成水凝胶的聚合物选自聚丙烯酸，聚马来酸酐共聚物，及其衍生物和其混合物。
12.一种存留含水体液的吸收部件，包括至少一个含有权利要求1至11任一项的混合床离子交换可形成水凝胶的聚合物组合物的区域。
13.权利要求12的吸收部件，其特征在于，所述区域含有60％～100％的所述组合物，优选含有70％～100％的所述组合物，更优选含有80％～100％的所述组合物。
14.一种包括一可渗透流体的顶片、一底片、和一位于该顶片和该底片之间的吸收芯的吸收制品，其特征在于，该吸收芯含有权利要求13或14的吸收部件。
15.权利要求14的吸收制品，该制品为尿布。
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