由可膨脹性吸收材料制成的用于吸收水性體液的帶裂隙吸收部件的制作方法

專利名稱：由可膨脹性吸收材料制成的用于吸收水性體液的帶裂隙吸收部件的制作方法
本申請涉及柔韌的、帶微孔的吸收性材料，該材料具有液體吸收和保留特性，尤其適合于吸收水性體液，如尿液、血液、月經、創傷性液體等。本申請尤其涉及在由吸收性開孔的聚合物泡沫材料形成的吸收部件中使用帶有裂隙的區域，當吸收性泡沫材料吸收了這些水性體液時，這種材料有可能在該吸收部件的平面內在至少一個方向上膨脹。
開發具有高度吸收性的材料以用于一次性尿布、成人尿失禁用尿墊和三角褲、經期用品如衛生巾、一次性醫用品如繃帶和敷料，在商業上有很大的利潤，這類產品的理想特征是其厚度要薄。例如，薄的尿布穿起來不壅腫，在衣服內較合身，而且不會引起注意。薄的產品包裝時也較易壓縮，便于消費者攜帶和儲存。在包裝上的壓縮也使得生產廠家和分銷商降低了分銷成本，包括減少了存儲中每件吸收性產品所需的貨架空間。
是否能夠提供較薄的吸收性產品如尿布一直是取決于開發相對薄的吸收性芯件或構件的能力，這種芯件或構件能夠攝取和儲存大量排出的體液，特別是尿液。在這方面，使用經常被稱作是“水凝膠”、“超吸收劑”或“水膠體”材料的某些特定吸收性聚合物向來尤為重要。參見，例如，美國專利3,699,103(Harper等人)，1972年6月13日公開，和美國專利3,770,731(Harmon)，1972年6月20日公開，在這些專利中公開了將這種特定吸收性聚合物用于吸收性產品。的確，在這種利用了特定吸收性聚合物吸收大量排出體液的較薄吸收芯件開發之后，特別是當與纖維基材結合使用時，才產生了較薄型的尿布。參見，例如，1987年6月16日公開的美國專利4,673,402(Weisman等)和1990年6月19日公開的美國專利4,9 35,022(Lash等人)，該專利公開了包括一種纖維基材和特定吸收性聚合物的雙層芯結構，適用于加工成壓縮的、非壅腫薄型尿布。
這些特定吸收性聚合物具有保留大量水性體液如尿液的能力。有代表性的這些特定吸收性聚合物是輕度交聯的聚丙烯酸酯。象許多其他的吸收性聚合物，這些輕度交聯的聚丙烯酸酯含有連接到聚合物主鏈上的大量陰離子(帶電荷)羧基。由于滲透壓的作用，正是這些帶電荷的羧基使得該聚合物能夠吸收水性體液。
除了滲透壓之外，基于毛細力所產生的吸收性在許多吸收性產品(包括尿布)中也是很重要的。毛吸力在各種日常現象中是顯而易見的，例如，紙巾可以吸收溢出的液體。毛細吸收體可以在液體攝取和毛細吸收速度(wicking)方面提供良好的性能，即能夠將水性液體從開始接觸點移走。的確，上述的雙層芯吸收結構使用了纖維基材作為基本的毛細輸送載體，以輸送開始攝取的水性體液至整個吸收芯，以便被該芯的各區或層內的特定吸收性聚合物所吸收和保留。
其他能夠提供毛細液體輸送能力的吸收性材料是開孔聚合物泡沫。如果恰當制備，開孔式聚合物泡沫能夠提供用于高效吸收性芯所需的毛細液體攝取、輸送和儲存特性，以用于吸收性產品，如尿布。含有這些泡沫的吸收性產品具有理想的整體吸濕性(wetintegrity)，在整個穿戴期間感覺舒適，并且在使用過程中不會變形。另外，含有這些泡沫結構的吸收性產品易于大規模生產。例如，吸收性尿布芯可以從連續的泡沫條上簡單地切下，并且可以被設計成比含有特定聚合物的充氣纖維吸收芯具有更大的完整性和統一性。這些泡沫也可以被制成任何所需的形狀，或甚至制成整體尿布。
文獻和商業實踐中隨處可見關于為不同目的而吸收不同液體的各種類型聚合物泡沫的描述。的確，以往已經介紹了利用某些類型的聚合物泡沫材料作為吸收性產品如尿布和經期用品的成份。參見，例如，1977年6月14日公開的美國專利4,029,1000(Karami)，該專利公開了一種能保持形狀的尿布，它在吸收墊組體的分叉區使用了一種泡沫成份，以提供較高的濕彈性。某些類型的聚合物泡沫材料也一直被認為適用于吸收產品，以達到實際吸收、毛細吸收和/或保留水性體液的目的。參見，例如1971年2月6日公開的美國專利3,563,243(Lindquist)(用于尿布等的吸收墊，其中基本的吸收劑是親水的聚氨酯泡沫片)；1985年11月19日公開的美國專利4,554,297(Dabi)(可用于尿布或經期用品體液吸收的多孔聚合物)；1988年4月26日公開的美國專利4,740,528(Garvey等人)(其中某些海綿狀吸收劑是由某些類型的毛細吸收性好的交聯的聚氨酯泡沫制備的吸收性組合結構如尿布、婦女保健用品等)。1992年9月15日公開的美國專利No.5,147,345(Young等人)，描述了適用于由這些聚合物泡沫材料制成的吸收性部件的各種可能吸收性產品的結構，在本文中被引用作為參考。
盡管各種聚合物泡沫材料一直被建議用作吸收性產品，但是，已開發出了具有下列理想特征的吸收性開孔聚合物泡沫(a)在吸收體液方面比吸收性產品中的其他組份表現出相對更大的親合性，結果使得該泡沫材料能從這些其他組份中吸取(分離)液體，并將液體保存在該泡沫結構當中；(b)相對好的毛細吸收和液體分散特性，以便于該泡沫將所吸收的尿液或其他體液從開始浸濕區移開并輸送到泡沫結構的未使用的平衡部分，從而能夠再吸收后繼噴出的液體；和(c)在負載即壓力下，具有相對高的液體容量的相對大的儲存能力。
如前所述，為了制備相對薄的吸收性產品，如尿布，一般需要一種較薄的吸收芯。然而，提供一種直到在被水性體液濕透前都保持相對薄的形狀的吸收性聚合物泡沫材料并不是輕而易舉的事。該吸收性泡沫材料在一般存儲過程中和被濕透之前需要保持相對較薄。這種相對薄的聚合物泡沫材料如果被用于高性能吸收芯結構必須還具有上述所需的吸收特性。制備具有足夠柔軟的和韌性的相對薄的聚合物泡沫以滿足穿戴者的舒適性，也不是一件簡單的任務。
已經開發出了相對薄的，塌癟的(即未膨脹的)聚合物材料，當其與水性體液接觸時，它可以膨脹并吸收這些液體。這些吸收性聚合物泡沫材料包括一種親水的、柔韌的、由互相連接在一起的開孔所構成的非離子聚合物泡沫結構。這些塌癟的聚合物泡沫材料在一般運輸、儲存和使用狀態中保持相對薄，直到最終被水性體液濕透才膨脹開。由于其優越的吸收性能，包括毛細液體輸送能力，這些塌癟的聚合物泡沫材料尤其適用于高性能吸收芯，以用于吸收性產品中，如一次性尿布、成人尿失禁用尿墊或三角褲、經期用品如衛生巾、一次性醫用品如繃帶和敷料等。這些塌癟聚合物泡沫材料在共同申請的申請未決的美國專利申請系列號07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)中進行了描述，該公開內容被引用作為參考。
盡管這種聚合物泡沫材料表現出了優越的儲存能力，并且具有在濕透之前較薄的特性，但是與其他材料相比它們攝取液體速度較幔。結果是突然噴出的液體會從這種吸收性部件的表面流走，相比較起來幾乎沒有液體被實際吸收和儲存。這樣又會導致在該產品的吸收能力被完全利用之前出現過早的產品泄漏。另外，使用相對厚的片材或增加聚合物泡沫材料層數來增加儲存能力，結果造成吸收性產品壅腫，并沒有改進攝取速度。
因此，希望能夠制備一種吸收性部件，該部件(1)具有足夠或特別優越的攝取特性，從而對于吸收性產品如一次性尿布、成人尿失禁用尿墊或三角褲、經期用品如衛生巾、一次性醫用品如繃帶和敷料等中所用的高性能吸收芯來說是理想的；(2)具有足夠的韌性和柔軟性，以便為穿戴該吸收產品的顧客提供好的舒適感；(3)利用機械特性與材料特性的結合產生突出的動力學結構；和(4)能夠以相對合理或低的成本進行商業規模生產。
本發明涉及在由吸收性材料形成的吸收部件中使用帶裂隙的區域，當該吸收材料吸收了水性體液時能夠在吸收部件平面內的至少一個方向上膨脹。特別是，本發明涉及由相對薄的、塌癟的(即未膨脹的)聚合物泡沫材料形成的吸收性部件中使用這些帶裂隙的區域，當它們吸收了水性體液時能在吸收性部件平面內在至少一個方向上膨脹。這些吸收聚合物泡沫材料優選包含一種親水的、柔韌的、由相連接的開孔組成的聚合物泡沫結構，該結構當接觸到含水體液時在所有方向上向外膨脹并吸收這些液體。重要的是，這些泡沫材料的膨脹過程是可逆的，當液體由于蒸發或遷移到其他吸收部件而離開該吸收部件時，該泡沫材料至少部分地塌癟，并且能夠吸收接著可能排出的液體。
與該吸收性部件的無裂隙區相比，由于裂隙邊緣所提供的表面積的增加，使得裂隙區攝取液體的速度更快。當材料膨脹時，裂隙區的表面積迅速增加，而這種表面積的增加導致攝取速度的進一步增加。攝取更多的液體引起進一步的膨脹，并且增加表面積等，直到沒有更多的液體導入或直到泡沫材料達到其完全膨脹狀態(不管哪種情況先發生)。
除了增加攝取速度和增加柔韌性外，攝取液體的裂隙區結合無裂隙和/或相對較干燥的周圍區域以及泡沫材料的平面伸展特性，使得該吸收部件對各種液體負荷狀態作出動態響應，產生有益的結構特性。
在一種結構中，聚合物泡沫吸收部件的沉積區有多個裂隙以形成一個裂隙區，而吸收部件的周邊仍為無裂隙區。在穿戴者使用過程中，該無裂隙的周邊區域還提供了該吸收部件更大的結構整體性。當液體通過裂隙區導入到吸收部件時，該裂隙區比周圍無裂隙區以更快的速度和更大的程度膨脹，該裂隙區受到其邊緣的較慢膨脹的無裂隙區的限制，這樣在吸收部件平面上的繼續膨脹迫使它在吸收部件平面的外邊變形和彎曲，形成至少一種園丘形結構。
這種園丘形結構的效果是引起裂隙敞開，裂隙表面積成角度地和/或轉移性地移位，至少部分地暴露出裂隙表面積，為之后排出的液體提供增加的表面積。園丘的作用還可以在吸收部件下產生一空閑空間，液體通過敞開的裂隙可到達該空間。此空間為攝取和分離多余的液體提供臨時的應急儲存能力，直至液體被該吸收部件吸收和存儲。
另一種結構中，將上述的吸收部件用于在一多層結構中與一種無裂隙聚合物泡沫吸收部件進行液體傳遞。當液體進入有裂隙層的沉積區時，裂隙層的作用如前所述。然后無裂隙層開始從有裂隙層攝取液體，當無裂隙層在吸收部件的平面上膨脹的同時，裂隙層開始復原到其塌癟狀態。由于兩層之間的約束力防止了它們之間的相對滑動(只要層與層直接接觸或由一個防止相對運動的中間部件相連)，膨脹的無裂隙層可在該裂隙層塌癟或分離液體到無裂隙層時引起有裂隙層上的裂隙保持敞開和/或進一步敞開。裂隙之間的獨立泡沫材料條在平面方向上的收縮會使這種效果加強。
與只是敞開的相對比，該裂隙表面還具有一種優越的漏斗樣形狀(與它們平常的直邊、平行取向相比)，由于對流過來的液體暴露了增加的表面積，使這種形狀增強了吸收部件對進一步排出液體的快速攝取能力。這種漏斗樣形狀是由于當裂隙層被保持與無裂隙層接觸使得與無裂隙層相接觸的裂隙層表面受到限止時，而裂隙層的自由表面收縮所產生的，這樣在裂隙層內與吸收部件平面的法向方向上產生了應力差。
在另一種結構中，可以將聚合物泡沫吸收部件粘結在硬基質上而進行泡沫脫水處理產生上述的漏斗樣裂隙效果，或經過其他方法在將泡沫材料干燥并準備加入到吸收性產品中時，將裂隙制成漏斗樣形狀。這樣生產的吸收部件可以和已經預先形成了一種開放結構的裂隙一起加工到吸收性產品中，為快速攝取液體提供了增加的表面積。在攝取液體時，該裂隙表面互相接近，并且當裂隙間的泡沫材料回到其膨脹狀態時該表面變得更為平行。這種預先形成的漏斗樣裂隙取向還特別適用于對濕的或稀的糞便的容納和脫水，以及適用于攝取較高粘性的液體和/或那些具有較高濃度的特定物質如血液、月經、或創傷液體。
附圖簡要說明參照下面的詳細描述及附圖，可以更好地理解本發明

圖1是本發明的一種代表性吸收聚合物泡沫在塌癟狀態下斷面側視顯微照片(放大1500倍)。
圖2是本發明的一種代表性吸收聚合物泡沫在膨脹狀態下斷面的顯微照片(放大1000倍)。
圖3是根據本發明一種由含有優選輔助乳化劑系統的HIPE乳液制備的吸收性聚合物泡沫的斷面顯微照片(放大1000倍)。
圖4是本發明第一實施例的吸收部件的平面俯視圖。
圖5是圖4的吸收部件沿5-5線斷開的垂直剖面圖。
圖6是圖4的吸收部件片段垂直剖面圖，表示了一個獨立的裂隙。
圖7和8是圖4的吸收部件在部分浸濕的狀態下的剖面圖(分別沿Y和X方向觀看)。
圖9是圖4的吸收部件在部分浸濕狀態下的透視圖。
圖10是圖9的部分浸濕吸收部件沿10-10線斷開的剖面圖。
圖11是本發明第二個實施例中的多層吸收部件的透視圖。
圖12和13是圖11的吸收部件在部分浸濕狀態下分別沿12-12和13-13線斷開的剖面圖。
圖14是本發明第三個實施例中的吸收部件的平面俯視圖。
圖15是圖14吸收部件類似于圖5剖面圖。
圖16是圖14吸收部件的片斷平面俯視圖，代表了一個裂隙在其預制狀態下的放大圖。
圖17和18圖示說明了形成本發明吸收部件裂隙區的兩種可能的方法。
盡管本發明的原則適用于任何吸收材料形成的所述吸收部件，該吸收材料具有相互連接的開放空間網絡，它能在吸收部件內輸送水性體液，并且在攝取這種液體時膨脹，但是目前用于本發明的優選材料是聚合物泡沫材料。
本發明所說的聚合物泡沫類型的特征是下述方法形成的結構，即將相對無單體液體以液滴或“氣泡”形式分散在一種可聚合的含單體的液體中，然后在包圍液滴的含單體液體中，使單體進行聚合。所生成的聚合分散體可以呈聚集了多個孔的孔狀固態結構，這些孔的外周或壁含有固態的聚合物。這些孔本身含有相對無單體的液體，這些液體在聚合之前已在液體分散系中形成液滴。
包括由油包水乳液制備的泡沫在內的聚合物泡沫的特征可以是相對封孔的或相對開孔的，這取決于這些孔的壁或外周(即孔窗)是否充滿或缺乏聚合物材料和/或充滿或缺乏的程度。適用于本發明吸收產品和結構的聚合泡沫材料是那些相對開孔的材料，其中泡沫的各單個孔之間絕大部分沒有被孔壁的聚合物材料全部彼此分開。因此，這些基本上開孔式泡沫結構中的孔具有孔間開口或“窗口”，這些口的大小足以允許在該泡沫結構中將存在的液體從一個孔轉移到另一個孔。
在適用于本發明的基本開孔式結構類型中，該泡沫一般具有網狀特性，單個的孔被多個互相連接的、三維分枝的網所包圍。形成開孔式泡沫結構分枝網的線狀聚合物材料可以被稱作“支架”。具有典型的支架型結構的開孔式泡沫可通過圖2所示的顯微照片舉例說明。在本發明中，如果泡沫結構中至少有80％至少1微米大小的孔可以與至少一個相鄰孔進行液體轉移，這種泡沫材料則是“開孔的”。或者，如果泡沫中所測定的孔體積至少是理論孔體積(例如由制備泡沫材料的乳液中水油重量之比所確定的體積)的80％，該泡沫材料可以被認為基本上開孔的。
除了是開孔的之外，用于本發明的聚合物材料還具有親水性。本發明的泡沫必須是有足夠的親水性，以允許該泡沫吸收如下文所述量的水性體液。正如下文涉及到的優選泡沫類型和泡沫制備方法時所討論的，可以借助聚合之后留在泡沫結構中的殘留親水劑使本發明的泡沫結構內表面具有親水性，或者通過選擇可改變形成該泡沫結構材料表面能的聚合后泡沫處理方法來獲得親水性。
可以參照這些泡沫與可吸收的測試液體接觸時所表現出的“粘合張力”來定量聚合物泡沫結構如用于本發明的那些結構的“親水”程度。
粘合張力由下式所定義AT＝γCOSθ其中AT是以達因/厘米單位表示的粘合張力；γ是以達因/厘米單位表示的由該泡沫材料所吸收的測試液體的表面張力；θ是指在該聚合物泡沫表面與測試液體接觸點的該泡沫表面與該測試液相切的矢量之間的夾角的度數，即接觸角度數。
對于任何給出的親水性泡沫材料，可通過一種實驗方法測定該泡沫所表現出的粘合張力，該方法是測定一種已知尺寸和毛細吸收特定表面積的泡沫樣本對測試液體(如合成尿液或丙醇)攝取的重量。這種方法在共同申請人申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)的測試方法部分中有更為詳細地描述，其公開內容在本文被引用作為參考。在本發明用作吸收劑的泡沫一般是那些已賦予親水特性的泡沫，它們的親水程度是用具有65±5達因/厘米表面張力的合成尿液的毛細吸收攝取測定，大約15至大約65達因/厘米，更優選為大約20至65達因/厘米的粘合張力。
用于本發明的聚合物泡沫材料的性質、特色和/或特征在一定程度上是相關和互相依賴的，但基本上可分為如下幾類(I)與其塌癟狀態尤其相關的特征；(II)與其膨脹狀態特別相關的特征；(III)與其塌癟或膨脹狀態等同相關的那些特征；和(IV)那些與水性體液接觸時所表現出的吸收性特別相關的特性。
在下面相應依次標注的章節I-IV中，更為詳細地解釋了上述的性質、特色和/或特征。第V部分介紹了這些吸收部件中裂隙區所提供的性質和特征，而第VI部分介紹了制備目前優選類型聚合物泡沫材料實用的方法。最后，是實施例，介紹了已發現特別實用于本發明的特定聚合物泡沫材料。
下面部分特別涉及當前優選的各種聚合物泡沫材料，但是針對特定材料所描述的原理也適用于具有類似膨脹特征的其他各種泡沫材料和其他吸收材料。
I、塌癟狀態。
適用于本發明的聚合物泡沫材料一般是通過如下文所述的使HIPE型乳液聚合而制備的。這些是具有相對少量的油相和相對大量的水相的油包水型乳液。因此，在聚合之后，所生的泡沫含有大量的水。可以通過壓力從泡沫中除去水份，和/或通過熱干燥如在干燥箱中加熱，或通過真空脫水與壓力一起來減少水份。擠壓和/或干燥之后，該聚合物泡沫材料處于三維塌癟(或未膨脹)狀態。
圖1的顯微照片表示的是通過擠壓而除去水份的有代表性的塌癟HIPE泡沫的多孔結構。如圖1所示，泡沫的多孔結構是扭曲的，特別是與圖2所示的HIPE泡沫結構相比而言。(圖2所示的泡沫結構是處于膨脹狀態的結構)。再如圖1中所示，泡沫結構中的空間或孔(黑色區域)已變平或伸長。在該泡沫結構的相鄰支架之間也沒有或很少接觸。
在擠壓和/或干燥之后，塌癟的聚合物泡沫材料能夠再膨脹，特別是在被水性體液浸濕時。(參見圖2，表示了用于本發明的在膨脹狀態下的典型HIPE泡沫結構。)令人驚奇的是，這些聚合物泡沫材料在相當長的一段時間內，如至少一直到1年內，可以保持其塌癟狀態或未膨脹狀態。這些聚合物泡沫材料保持其塌癟/未膨脹狀態的能力被認為是由于毛細力，特別是泡沫結構內產生的毛細壓力所至。在本文中，“毛細壓力”是指由于泡沫孔內較窄范圍中液面彎曲而產生的液/氣界面的壓力差。[參見Chatterjee，“Absorbe-ncy，”Textile Science and Technology，Vol.7，1985，P.36.]。對于濕性液體而言，與大氣壓相比這基本上是一種壓力下降。
在擠壓和/或干燥之后，用于本發明的聚合物泡沫材料具有殘余的水份，這包括其中結合的吸濕性的水合鹽(如下文所述)相連的結合水、以及泡沫內吸收的游離水。人們相信正是這些殘余的水(在水合鹽的輔助下)給制得的塌癟泡沫結構帶來了毛細壓力。用于本發明的塌癟聚合物泡沫材料在72°F(22℃)和50％相對濕度的環境條件下存放時具有該泡沫重量至少4％，通常是4至30％的殘余水量。用于本發明的優選塌癟聚合物泡沫材料具有該泡沫重量的約5至15％的殘余水量。
在其塌癟狀態下，該泡沫結構內所產生的毛細壓力至少等于由該壓縮的聚合物的彈性回復或模量所產生的力。換句話說，保持塌癟的泡沫材料相對較薄所必需的毛細壓力是由該壓縮的聚合物泡沫“回彈”時所產生的平衡力所確定的。該聚合物泡沫的彈性恢復趨勢可由應力-應變實驗測定，在該實驗中將膨脹的泡沫壓縮到其原來膨脹厚度的大約25％，然后保持這種壓縮狀態直至測定出平衡或松馳應力值。或者，通過對塌癟狀態的聚合物泡沫在接觸到水性液體(如水)時的測定來確定平衡松馳應力值。這第二種形式的松弛應力值在下文中被稱作是泡沫的“膨脹壓”。在共同申請的未決的美國專利申請系統號No.07/989,270(Dyer等，1992年12月11日申請)的測試方法部分對測定泡沫膨脹壓的方法有詳細的描述，該專利的公開內容被引用作為參考。
用于本發明的聚合物泡沫膨脹壓大約是30千帕(KPa)或更小，典型的大約是7至20KPa，也即膨脹壓是在相對窄的范圍內。這意味著用于本發明的典型聚合物泡沫的彈性恢復趨勢是相對恒定的。因此，提供給本發明所用的塌癟的未膨脹的聚合物泡沫材料所必需的毛細壓力也通常在一個恒定范圍內。
為了本發明的目的，已發現每泡沫體積的比表面積特別適用于實驗性定義用于本發明的保持塌癟狀態的泡沫結構。對每泡沫體積比表面積的更為詳細的討論參見于共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)，該專利的公開內容被引用作為參考。在本文中，“每泡沫體積的比表面積”是指該泡沫結構的毛細吸收比表面積乘以泡沫密度。這種每泡沫體積的比表面積值的特征是“實驗性”的，其含義是指該值來源于(a)在干燥泡沫結構的浸濕過程中測定的毛細吸收比表面積，和(b)在浸濕到飽和狀態之后膨脹泡沫結構的密度，而不是直接測量干燥的塌癟的泡沫結構。即使這樣，已發現每泡沫體積的某些最小比表面積值是與泡沫保持塌癟狀態的能力相關的。已根據經驗發現用于本發明的聚合物泡沫具有的每泡沫體積的比表面積值至少為大約0.025m2/cc，優選至少0.05m2/cc，最優選至少約0.07m2/cc時，可以保持在塌癟狀態。
在下文更為詳細地討論了與該聚合泡沫的毛細壓力和/或膨脹壓相關的毛細吸收比表面積、泡沫密度和孔的尺寸等因素。
A)毛細吸收比表面積毛細吸收比表面積一般是指對每單位質量的疏松泡沫材料(聚合物結構材料加上固體殘余材料)的聚合物網狀態結構(形成一特定泡沫)測試液體可接觸表面積的測定。通過泡沫中的孔單元的尺寸和聚合物的密度來確定毛細吸收比表面積。因此毛細吸收比表面積是對由泡沫網所提供的參與吸收的固體表面總量的計量方式。
毛細吸收比表面積與泡沫結構中是否產生足夠的毛細壓以保持其在被水性體液浸濕之前處于塌癟狀態特別相關。正如在上述的共同申請未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)中所較為詳細討論的(該專利的公開內容被引用作為參考)，泡沫結構中產生的毛細壓力與毛細吸收比表面積成正比。假設其他因素如泡沫密度和液體的粘合張力是恒定的，隨著毛細吸收比表面積的增加(或減少)泡沫結構中毛細壓力也成比例地增加(或減少)。
在本發明中，通過測量已知質量和尺寸的泡沫樣本中對低表面張力液體(如乙醇)的毛細攝取量來測定毛細吸收比表面積。在共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)中的測試方法部分詳細描述了通過毛細吸收方法測定泡沫比表面積的方法，該專利的公開內容被引用作為參考。也可以使用任何合理的測定毛細吸收比表面積的其他方法。
用于本發明的塌癟的開孔的吸收性聚合物泡沫是那些具有至少大約0.3m2/g毛細吸收比表面積的泡沫。典型的是，毛細吸收比表面積在大約0.7至8m2/g范圍內，優選在大約1至大約7m2/g，最佳在大約1.5至6m2/g范圍內。對于下文所定義的孔體積來說，具有這些毛細吸收比表面積值的親水泡沫一般具有特別理想均衡的對水性體液(如尿液)的吸收能力、液體保留和液體輸送或分布特性。另外，具有這些毛細吸收比表面積的泡沫可以產生足夠的毛細壓力以保持泡沫在被水性體液浸濕之前一直處于塌癟狀態。
B)泡沫密度本文中以每立方厘米泡沫體積在空氣中的泡沫克數表示的泡沫密度是以干基定義的。因此吸收的水性液體的量如殘留在泡沫中的鹽和液體，在計算和表達泡沫密度時忽略不計，這些殘留的鹽和液體如在HIPE乳液聚合反應、洗滌和/或親水化之后所留下的。但是，本文所定義的泡沫密度的確包括其他殘余物質如存在于已聚合的泡沫中的乳化劑。這些殘余物質實際上會明顯增加該泡沫物質的質量。
任何能夠確定每單位體積泡沫結構的固體泡沫物質質量的適宜的比重測定方法都可以用來測定泡沫密度。例如，在共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請，該專利的公開內容被引用作為參考。)中的測試方法部分更為詳細地描述了一種ASTM比重測定方法，這是一種可以用來測定密度的方法。對于那些泡沫樣本的制備方法(干燥、老化、預先撓曲等)能無意中改變所測得的密度值的情況，則也可以使用其他的密度測定方法。這些其他方法，例如，可包括一種在泡沫物質中被吸收的測試液體的比重密度測定方法。這種密度測定方法適用于表征密度非常低的泡沫，例如本文所說的干燥密度接近于泡沫孔體積倒數的泡沫。[參見Chetterjee，“Absorbencyc，”Textile Scienceand Technology，Vol.7，1985，P.41]如同毛細吸收比表面積一樣，下文所述的泡沫密度范圍規定為包括一切的，即該范圍規定為包括由任何合理的實驗測定方法所測定的密度值。
適用于本發明的塌癟吸收聚合物泡沫具有干基重密度值的范圍是大約0.05至大約0.4g/cm3，優選大約0.07至0.25g/cm3，最優選是0.1至0.2g/cm3。可以通過控制，特別是，HIPE乳液中水與油的比例將泡沫物質密度調整到前面所述的范圍內。
C)孔徑適用于定義本發明所用的優選塌癟聚合物泡沫材料的另一個特征是孔徑。泡沫孔，特別是通過包圍在相對無單體的水相液滴周圍的含單體的油相聚合而形成的孔，其形狀經常是基本呈球形。因此，這種基本球形孔的大小或“直徑”是用來表征一般泡沫及表征適用于本發明某些優選吸收泡沫結構的另一個共同使用的參數。盡管某一給定的聚合物泡沫樣本的孔不必要具有大至相同的孔徑，但平均孔大小，即平均直徑，經常是特定的。
有一些方法可以用來測定泡沫的平均孔徑。這些方法包括現有技術中熟知的水銀孔隙測定法。但是，用于測定泡沫中孔徑的最適用的方法是一種以泡沫樣本的掃描電子顯微照片為基礎的簡單測定方法。例如，圖2表示了適用于本發明的在膨脹狀態下的典型HIPE泡沫結構。把代表20微米尺寸的標度重疊在該顯微照片上。可以用這個標度通過成像分析方法測定平均孔徑。泡沫樣本顯微照片的成像分析實際上是用來測定本文泡沫結構平均孔徑的常用分析工具。這種方法在1988年11月29日公開的美國專利4,788,225(Edwards等人)中進行了更為詳細地描述，本文引用作為參考。
本文所說的孔徑測定是以膨脹狀態下泡沫的數均孔徑為基礎的，如圖2所示。根據本發明適用于作為吸收水性體液吸收劑的泡沫所具有優選數均孔徑是大約50微米或更小，一般在5至大約50微米的范圍內。更優選的是，數均孔徑在大約5至大約40微米的范圍內，最優選的是在大約5至35微米范圍內。
II、膨脹狀態A)在合成尿液飽和狀態下的密度適用于本發明的在其膨脹狀態下的吸收泡沫的一個特別重要的特性是水性體液飽和狀態下的密度相對于塌癟狀態下該吸收泡沫的干基重密度。當被水性體液飽和時，該膨脹泡沫的密度，相對于其塌癟(壓縮)狀態的干基重密度而言，提供了對該膨脹狀態泡沫相對厚度的測定方法。這提供了當膨脹時和當用水性體液飽和時該泡沫有多薄這樣一個特別相對的測量值。
為了本發明目的，在用表面張力為65±5達因/厘米的合成尿液在88°F(31.1℃)下飽和泡沫達到無吸收能力時測定其膨脹狀態下該吸收泡沫的密度。可以用在共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)，的試驗方法部分中更為詳細描述的方法，來測定用合成尿液飽和的膨脹狀態下的泡沫密度，該專利的公開內容本文引用作為參考。在膨脹、飽和狀態下測定的泡沫密度相對于其塌癟狀態下該泡沫的干基密度用百分比來表示。為了本發明的目的，用合成尿液飽和到其無吸收能力的適用于本發明的在其膨脹狀態下的泡沫密度范圍可以是大約其塌癟狀態干基密度的10％至50％，優選范圍是大約10至30％，最優選是大約15至25％。
B)孔體積孔體積是指對每單位質量的形成該泡沫結構的固體材料(聚合物結構加上任何殘余固體物)中孔狀泡沫結構開口或小孔的體積測量。孔體積是影響本文所述的該吸收泡沫，特別是在膨脹狀態下的一些表面和機械特性的重要因素。這些表面和機械特征包括泡沫對水性體液的吸收能力、泡沫的柔韌性以及泡沫壓縮變形性。
可以用任何能夠給出準確表示該結構中實際孔體積的合適實驗方法來測定孔體積。這些實驗方法一般包括測量可以引入該泡沫結構中的測試液體的體積和/或質量，而這就代表了該泡沫中開孔所占有的體積。鑒于這個原因，本文中泡沫的孔體積參數也可以稱之為“有效孔體積”。
實驗測定有效孔體積的一種慣用方式是向該泡沫結構中導入一種低表面張力、非聚合物溶脹性液體如2-丙醇。用2-丙醇測定有效孔體積的方法參見共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)的試驗方法部分，該專利的公開內容本文引用作為參考。應當明白，也可以使用其他的測試液體和方法來測定有效孔體積。
適用于本發明的泡沫材料一般具有大約12至大約100ml/g的孔體積，更優選的是大約20至大約70ml/g，最佳是大約25至大約50ml/g。
C)抗壓縮變形性適用于本發明的聚合物泡沫的一個重要機械特性是由其抗壓縮變形性所確定的處于膨脹狀態下該吸收泡沫的強度。本文中泡沫所表現出的抗壓縮變形性是該泡沫網絡的聚合物彈性模數和密度的函數。聚合物彈性模數又由下面的因素確定a)聚合物組成；b)聚合物泡沫由加工后留在該泡沫結構中的殘余物質(如乳化劑)所增塑的程度；和c)泡沫聚合時的條件。
作為吸收性產品，如尿布中適用的吸收結構，吸收泡沫材料必須具有適宜的抵抗由這些吸收材料在吸收和保留液體時所遇壓力產生的變形或壓縮。不具有以抗壓縮變形性所表示的足夠大泡沫強度的泡沫，在非負載條件下能夠攝取和儲存可接受量的體液，但是在含有此泡沫的吸收物品的穿戴者運動或活動時產生的壓力下十分容易排出這些液體。
可以通過測定將飽和泡沫材料樣本置于一定限制壓下達一段具體時間時產生的應變量來定量測定用于本發明的聚合物泡沫所表現出的抗壓縮變形性。為了本發明目的，可以在一個標準尺寸(0.25厘米厚和橫切園面積為6.5平方厘米的圓柱體)的泡沫樣本上進行這種測定。用表面張力為65±5達因/厘米的合成尿液飽和這種樣本，然后在88°F(31.1℃)溫度下置于5.1KPa的限制壓下15分鐘。以樣本壓縮厚度代表的飽和及全膨脹樣本厚度的百分數表示這種實驗中產生的應變量。在共同申請的未決的美國專利系列申請No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)的實驗方法部分中更為詳細描述了進行這種定量表示抗壓縮變形性的特殊類型實驗的方法，該專利的公開內容本文引用作為參考。
適用于本發明的吸收泡沫是那些能夠表現出下述抗壓縮變形性的泡沫，即用表面張力為65±5達因/厘米的合成尿液飽和泡沫到無吸收能力時，在5.1KPa限制壓下產生大約2至80％該泡沫結構壓縮的典型應變量。在這種條件下產生的應變量優選范圍是大約5至大約40％，最優選是大約5至大約25％。對于本發明的優選HIPE泡沫，可以通過適當選擇單體、共聚用單體和交聯劑類型及濃度，結合選擇適當的乳液制備和乳液聚合條件及方法，將抗壓縮變形性調節至前面所述的應變量值范圍內。因此，用這種具有足夠大彈性模數可提供足夠抗壓縮變形性的材料，盡管這些泡沫密度較低、骨架非常纖細，仍可以形成這些優選的泡沫。
D)壓縮變形恢復率壓縮變形恢復率是指一塊泡沫材料在制造、儲存或使用過程中所遇到力的作用下產生的變形或壓縮之后，恢復到其原始尺寸的趨勢或傾向。為了本發明目的，本文中的優選吸收泡沫從壓縮變形的恢復是對處于膨脹狀態并含有吸收的體液的泡沫進行測定的。因此，從壓縮變形的恢復是用合成尿液飽和的膨脹泡沫來測定的。
測定壓縮變形恢復率的合適方法參見共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)的實驗方法部分，該專利的公開內容本文引用作為參考。這種方法一般包括用合成尿液飽和到無吸收能力的標準大小泡沫樣本的壓縮和釋壓。將樣本保持50％壓縮狀態一段特定時間，然后釋壓。在現有游離液體存在下，壓力取消之后一分鐘時間內樣本恢復到其厚度的程度作為對該樣本壓縮變形恢復(回彈)傾向的測量。
優選的適用于本發明的吸收泡沫在浸濕一分鐘分一般表現出至少75％膨脹厚度的恢復。更優選的是，這些優選泡沫材料當浸濕時表現出至少80％的從壓縮變形的恢復。
III、塌癟或膨脹狀態A)柔韌性適用于本發明的吸收泡沫應當具有足夠柔韌性以便將其用于制備成適合穿戴者身體形狀的吸收物品中。本文所述具有柔韌性的吸收泡沫的特征是，這些泡沫可以在這些吸收產品使用所必需的程度上進行變形或彎曲，而對其結構整體性沒有明顯損失或沒有明顯喪失其吸收特性。
用于本發明的優選吸收泡沫還應當具有足夠的柔韌性以抵抗含有這種泡沫材料的吸收產品在制備、加工、包裝、運輸和儲存過程中所遇到的壓縮或變形力。例如一次性尿布，一般是以折疊狀態包裝和銷售的，其中的尿布芯在縱向和橫向都是折疊的。一次性尿布一般也是以折疊尿布的堆積包裝形式銷售的，這堆積包裝被存放于其周圍包裝之中和擠壓之下。因此，在加工和銷售過程中所遇到的施加在本文所述的泡沫吸收劑上的壓縮和變形力甚至比在使用過程中施加在泡沫材料上的力更大。
IV、液體處理和吸收特性具有如上所述的適當聚合物組份和結構特征以及機械特征的吸收泡沫一般表現出特別理想和適用的液體處理和吸收特性。這種液體處和吸收特性又是本發明優選泡沫材料所帶來的，它使得這些泡沫特別適合于用來設計成攝取和保留水性體液的吸收產品中的吸收結構。
與實現合適的吸收泡沫最相關的液體處理和吸收特性是A)該泡沫的自由吸收能力；B)液體通過該泡沫結構的垂直毛細吸收速度，和C)泡沫在特定參考毛細吸收高度下的吸收能力。下面對這些特性的每一種進行更為詳細地描述。
A)自由吸收能力自由吸收能力是指給定泡沫樣本中每單位質量的固體材料所能吸收到泡沫樣本多孔結構中的測試液體(合成尿液)總量。為了本發明目的，這種自由吸收能力的測定是在平衡狀態下計算的，即，在泡沫樣本已被允許在所需的任何一段時間內吸收和/或保留所有它能吸收和/或保住的液體，以用測試液體形成完全飽和泡沫樣本之后計算的。特別適用于作為吸收產品如尿布中的吸收結構的泡沫料至少要達到最低自由吸收能力。
使用共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)實驗方法部分中所詳細描述的方法(該專利的公開內容本文引用作為參考)，通過重量分析技術可測定任何給定泡沫樣本的自由吸收能力。在這種技術中，將特定已知尺寸和重量的泡沫樣本置于一盤測試液體(合成尿液)中，使其吸收測試液以達到平衡。在從該液體中取出飽和樣本后，計算每克泡沫所吸收液體的量，即測定的自由吸收能力。在本發明的吸收樣品中，為了特別適用于吸收尿液，該吸收泡沫應當具有至少每克干泡沫材料大約12，優選至少大約20毫升合成尿液的自由吸收能力。
B)垂直毛細吸收性能適用于本發明的吸收泡沫的另一個液體處理屬性涉及其通過泡沫結構快速轉移或“毛細吸收”可獲得量的體液。垂直毛細吸收，即在與重力相反的方向上的液體毛細吸收是本發明吸收泡沫材料特別理想的性能屬性。這是因為這類材料在用于吸收產品中時，常常是以將待吸收的液體在產品中從產品吸收芯內相對低的位置遷移到相對高位置的方式使用。
垂直毛細吸收性能與在泡沫中遷移液體并在泡沫結構中保留該液體的毛細吸收驅動力的大小有關。與垂直毛細吸收傾向相關的泡沫特征參數表征了本發明優選泡沫在吸收產品中作為吸收結構的表現的好壞。對于適用于本發明的泡沫吸收劑來說，可以通過參考垂直毛細吸收速度試驗和垂直吸收能力試驗來定量計算液體毛細吸收趨勢。
1)垂直毛細吸收速度垂直毛細吸收速度是在37℃進行試驗時測定的一種彩色測試液體(如合成尿液)從一儲液池通過一特定尺寸的測試泡沫條毛細吸收5厘米垂直距離所需的時間。對這種垂直毛細吸收速度測試試驗的更詳細描述參見共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)的試驗方法部分，該專利的公開內容本文引用作參考。為了特別適合于吸收尿液用的吸收產品，泡沫吸收劑在毛細吸收合成尿液(65±5達因/厘米)時毛細吸收5厘米的垂直毛細吸收速度優選是不超過30分鐘。更優選的是，用于本發明的優選泡沫吸收劑在吸收合成尿液時毛細吸收5厘米的垂直毛細吸收速度不超過5分鐘。
2)垂直毛細吸收能力垂直毛細吸收能力試驗是與垂直毛細吸收速度試驗一起進行的。垂直毛細吸收能力是指使用垂直毛細吸收速度試驗中所用相同標準尺寸泡沫樣本測定每克吸收泡沫毛細吸收每一英寸(2.54cm)垂直段所吸收的測試液體量。這種測定一般是在使樣本垂直吸收測試液體至平衡狀態(如約18小時后)后進行的。如同垂直毛細吸收速度試驗一樣，對垂直毛細吸收吸收能力試驗更為詳細地描述參見共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)的試驗方法部分，該專利的公開內容本文引用作為參考。
為了特別適用于吸收尿液的吸收產品，本發明所用的優選吸收泡沫一般具有的垂直毛細吸收能力是，在11.4cm(4.5英寸)的垂直毛細吸收高度時該泡沫試條毛細吸收至少其自由吸收能力大約50％，最優選為約75％。
V、裂隙區本發明特別重要的是在聚合物泡沫吸收部件中包含裂隙區。
本發明改進的聚合物泡沫材料吸收部件含有多個裂隙，形成一個裂隙區，該裂隙至少部分穿過該吸收部件的厚度。在優選結構中，如在圖4中所示的一次性尿布中，裂隙區基本上位于典型的沉積(叉口)區，而無裂隙的泡沫材料仍圍繞在此區域周圍。可以在泡沫材料處于干燥、塌癟狀態或者在脫水之前仍然處于膨脹狀態時形成裂隙，并且該裂隙優選為全部穿過該材料厚度。該裂隙區的大小可以根據需要而不同，盡管圖4所示的另一種“磚砌式”樣式的裂隙是優選的，但是該裂隙可以是任何所需的類型。
裂隙的取向在吸收部件中液體的遷移方面起著一定的作用。圖4所示的本發明優選類型保持了一個相對直接的液體流向通道，液體可以從沉積區沿X方向流向吸收部件的兩個末端區，并且更加促進了液體的均勻分布和更好地利用了該泡沫材料的儲存能力。相反，當裂隙的取向更多在Y方向時會為液體沿X方向流動提供一個更為曲折的液體通道，因為當裂隙表面相互移動時該液體必須繞過每個裂隙的末端流動。
圖4表示了一種由基本上無水份的、塌癟狀態的聚合物泡沫材料形成的吸收部件10，該部件帶有本發明的裂隙區20。該裂隙區優選包括多個單獨的裂隙30，并且優選至少部分被無裂隙邊緣區40所包圍。末端區50和60也優選是無裂隙區。當吸收部件10位于吸收產品中并被穿戴者穿戴時，該裂隙區20優選基本上限制在典型的液體沉積區，但是那些至少部分裂隙區在典型的沉積區之外或部分沉積區仍然是非裂隙形態，也屬于本發明的范圍之內。
在圖4中還表示了坐標系由吸收部件10所定義，適用于一次性尿布或成人尿失禁用產品。所示的X方向是縱向方向，它從末端區50(接近穿戴者的前腰部)通過兩腿之間到達末端區60(接近穿戴者的后腰部)。所示的Y方向是指橫向，它在穿戴者兩腿之間從一個側邊40向另一個側邊展開。Z方向是與X和Y方向都正交的方向，一般分別與吸收部件10的上表面11和下表面12垂直。
正如圖5更為清楚地表示，每個單獨裂隙30形成兩個裂隙表面31和32。圖5是沿圖4的5-5線的橫切面圖。在一個優選結構中，裂隙30一般沿分別與其上表面11和下表面12垂直的方向完全伸展通過吸收部件10。對于如圖4所示的一般是平面的吸收部件來說，裂隙表面31和32一般呈長方形，該長方形的兩端是該裂隙的兩個末端，兩面分別是該吸收部件10的上表面11和下表面12。圖6是一個吸收部件中單個裂隙附近區域的片段切面剖視圖，表示了分別被裂隙末端33和34以及上表面11和下表面12所包圍的裂隙表面31。
當吸收部件處于塌癟、相對無水分狀態時，每個單獨裂隙的裂隙表面互相非常接近，并且一般互相排在一條線上，由于在裂隙形成過程中優選的是不從吸收部件中去除任何材料，在不向吸收部件施加任何力的情況下，該裂隙表面基本上在它們全部表面，都通常互相接觸。
這種吸收部件的沉積區在使用時一般是在穿戴者的褲叉區。由于吸收部件周邊的一般輪廓在其未折疊和未變形狀態時設計成至少部分適應一般穿戴者的解剖學特征，因此在特定位置使用裂隙能使吸收部件更適合于穿戴者在這些區域的解剖學特征，特別在穿戴者運動時。這結果是更加舒適，以及通過盡可能減少穿戴時的縫隙而減少泄漏的可能。
使用裂隙使吸收部件改善了柔韌性的同時，這些裂隙也增加了該吸收部件的有效表面積。每個裂隙的表面積都有助于表面積的增加，特別是由于吸收部件在Z方向上膨脹時引起裂隙表面積高度的增加。這又增加了吸收部件攝取和儲存液體的速度。這種攝取速度的增加只是一個程度的問題，并且在很大程度上取決于該吸收部件所用的材料及其他吸收成份(即纖維素纖維、吸收凝膠材料等)，特別是那些在最初攝取液體時起作用的因素。攝取速度在很大程度上還取決于當穿戴者在實際穿戴條件下穿戴時，施加在該吸收部件上的限制壓(即外壓)。隨著表面積增加，會攝取更多的液體，這會引起更大膨脹等等，直至該泡沫材料的全部儲存能力被利用。
在基本無水份狀態下，該泡沫的開孔結構是處于塌癟狀態的，而當注入液體時，該多孔結構恢復到其膨脹狀態，在其內部空閑空間儲存相對大量的液體。這種膨脹特性與液體的攝取直接相關，因此，攝取液體快的區域比攝取液體幔的區域膨脹更快。
除了攝取速度加快、增加了柔韌性之外，裂隙區與非裂隙區和/或相對較干燥的周邊區域的結合可使吸收部件動態地響應各種液體負荷條件。因此，用于本發明的優選聚合物泡沫吸收部件在平面方向的膨脹特性，結合使用裂隙區產生的進一步加強吸收部件的液體攝取能力的動態結構構型，產生了一種意想不到的額外效果。
圖7、8和9表示的是圖4吸收部件在部分液體負載狀態下的情況。當液體進入沉積區時，裂隙區在所有三個主方向上比周圍的非裂隙區更迅速和更大程度地膨脹。尤為重要的是優選的泡沫材料能夠在吸收部件平面的至少一個方向上膨脹，而在本例子中是在吸收部件平面的所有方向上膨脹，并且也沿法線方向膨脹。上表面11和下表面12在優選構型中基本是平行的，并且處于這樣的狀況使得可以通過參照由其中任一表面所定義的總平面來定義平面方向。但是，如果兩個表面基本上不平行，為了本發明目的，可以通過建立該兩個相應表面的總平面的中間的平面來定義該平面方向。一旦通過任一方法建立了平面方向，也就相應地定義了與該平面方向垂直的法線萬向。
該裂隙區的邊緣受到膨脹較幔的非裂隙區的限制，因此該裂隙區的繼續膨脹迫使它變形并從吸收部件的平面上隆起，形成一個或多個圓丘形結構。這種圓丘效應使得該裂隙敞開，該裂隙表面成角度和/或平移移位，進一步暴露出該裂隙表面，為進一步的排出液體提供了增加的表面積。圓丘效應也增加了該吸收部件下的空閑空間，液體通過敞開的裂隙到達該空間。這種空間為攝取和分離過多的液體提供了暫時的應急能力，直到該液體被該吸收部件吸收和儲存。
在本文中，所述的裂隙表面“成角度”移位，這種現象是指該裂隙表面從其一般平行初始取向旋轉成一種基本不平行取向，產生大致近似于漏斗樣“V”或杯形。這種漏斗形狀使每個裂隙表面形成一個向上凸出的暴露表面，增加了液體攝取能力。由裂隙表面形成的這種形狀增加了該裂隙防止液體流過吸收部件表面的有效性，該裂隙邊緣從而減慢液體的流動并讓該泡沫材料攝取該液體。
類似的，通過使用術語“平移”移位描述的現象是任何單獨裂隙的兩個裂隙表面的相對運動，從其起始排列(其中它們的頂邊一般是共同伸展而底邊一般也是共同伸展)，移動成其中一個裂隙的一個頂邊比另一個頂邊稍高而一個裂隙的一個底邊比另一個底邊稍高的排列。這樣產生了大致可描述為“柳編織物”型的排列，使每個裂隙表面形成一個側凸出暴露表面，這又加強了液體攝取能力。
在液體遷移到該吸收部件的周圍區域時，和在這些相對干燥區傾向于從該裂隙和起始濕潤區吸收液體時，圓丘和裂隙移位趨向于消失，因為周圍區域的膨脹接近了裂隙區的膨脹。實際上，一旦整個吸收部件的含濕量相對均勻，盡管是在所有方向上膨脹，該吸收部件一般恢復到圖4所示的構型。
根據本發明的吸收部件實際上可以具有一個以上的裂隙區，或基本上其整個表面帶有裂隙。在這種情況下，利用這些裂隙可以帶來其他有益的性能，如改善的柔韌性。
另外，根據裂隙的排列情況，甚至在一個裂隙區內可以產一種以上的扭變或圓丘樣結構(如圖9所示，其中表示了兩種這樣的結構)，這樣使得該吸收部件具有一種波浪形狀，能夠更充分地暴露裂隙表面。
就具有這種動態結構的聚合物泡沫材料而言其關鍵的特征是這種泡沫能夠在該吸收部件平面內的至少一個方向上膨脹。這可以用術語膨脹勢(expansion potential)來描述，其含義是當負載了液體時塌癟的聚合物泡沫材料具有膨脹超過其塌癟狀態尺寸的某一百分比的潛力。用于本發明的這種優選類型的吸收材料在全部負載液體狀態下，如果只是在X-Y平面內的一個方向上有膨脹勢，則其膨脹勢為至少大約5％，如果在X-Y平面內的兩個或兩個以上方向有膨脹勢，則膨脹勢至少大約3％。這些材料優選在Z方向上具有至少200％的膨脹勢。更優選的是這些材料當全部負載液體時在X-Y平面內的一些方向上具有至少大約10％的膨脹勢而在Z方向上具有至少大約300％的膨脹勢。當前優選的HIPE聚合物泡沫在全部負載液體時在X方向上(制造過程中的機器方向)膨脹大約12％，在Y方向上(制造過程中的橫向方向)膨脹大約15％，而在Z(厚度)方向上膨脹大約500％。
圖10是圖9的吸收部件部分吸收液體狀態下的垂直剖面視圖。圖10的視點基本上與圖7相同，即將圖9的一個圓丘樣結構沿10-10線斷開(但不橫切任何單個的裂隙)。這個圖清楚地表示了在該液體攝取區的該裂隙區內出現的泡沫材料膨脹和隆起。正是由于圖10所示的膨脹和隆起產生了本發明裂隙表面的敞開和移位。
一般來講，在與該裂隙方向平行的方向上的膨脹勢主要作用是產生平移移位現象，其次可能產生成角度移位，而在與該裂隙方向垂直方向上的膨脹勢主要作用是產生成角度移位現象，然后其次會產生某些平移移位現象。在本發明優選的泡沫材料中，在所有方向上的膨脹勢，特別是在與裂隙方向平行和垂直的兩個方向上的膨脹勢，在吸收水性體液過程中發生膨脹的區域中能產生裂隙表面的成角度和平移兩種移位。這兩種成角度和平移移位的結合在攝取速度方面提供了一最佳構型，因為這樣可以最大限度地提高表面不規則性和攝取表面積。
就攝取速度而言，本發明吸收部件所表現出的變形量也在很大程度上取決于象裂隙長度、裂隙型式、裂隙排列密度、薄片厚度以及該泡沫材料本身的膨脹特性和攝取速度等因素。液體沉積區域以及無裂隙邊緣的存在與否也會影響所表現的變形量。
圖11表示的是根據本發明的多層帶裂隙吸收部件的實例，其中至少有一層包括一個帶裂隙區的聚合物泡沫材料層。這個例子中上層110帶有如上所述的裂隙和非裂隙區。較低層中至少有一個，此例中是120和130層，優選不具有裂隙區，以便在該上層裂隙區的下面提供一個連續表面，并增加該吸收部件的全部結構整體性。盡管圖11表示的是具有基本相同尺寸和形狀的三層結構，但是也可以是多于或少于三層，以及這些層可以是不同大小和/或形狀。
在多層結構中，上面的裂隙層在初始攝取液體時表現基本如上所述。在帶有相鄰多層聚合物泡沫材料的多層結構中，一旦上層攝取液體，上層和相鄰層互相作用產生一個獨特的優良的結構構型。在只有一層是泡沫材料而其他層不具有這些膨脹特性的多層結構中，該泡沫層的作用基本上類似于如上所述的單層的作用。
對于大多數多層吸收部件來說，其中每層本身具有攝取和儲存液體的傾向，具有較低濕含量的層會從具有較高濕含量的層吸收液體(一種通常被稱作為“分配”的現象)。在一些吸收層具有大致相同吸收特性的吸收部件中，液體會通過吸收部件的這些層進行遷移，直至達到整個吸收部件液體分布大致相等。
由于最上層(或位于體液源較近的無論哪層)，一般，至少在開始，比緊接的較低層具有較高的濕含量，因此，在吸收部件內建立了一個向下的濕度梯度。這樣，緊接的較低層會傾向于通過其接觸表面從最上層吸取液體以達到層與層之間濕含量的平衡。
由于本發明優選的聚合物泡沫材料的獨特能力，攝取液體的各層泡沫材料會發生膨脹而排出液體的各層泡沫材料則會收縮。另外，聚合物泡沫材料表面在浸濕時會具有較高的摩擦系數，并且表面之間會被毛細力吸附在一起。這樣，當相鄰層的相鄰表面浸濕時，大大減少了層與層之間的相對滑動。
如圖12所示(它是圖11吸收部件的剖面視圖)，當使用多層塌癟聚合物泡沫材料時，該聚合物泡沫材料的這些特性產生一種有益的結構構型。施加在泡沫材料不同區域的力在圖12中用較小箭頭表示，如圖所示，當最上層110正在收縮并相應排出液體到下層120時，此時較低層120和130會向外(實際上是向全部三維方向)膨脹。由于如上所述摩擦/毛細吸收現象，110層的底表面與120層的上表面不會互相產生相互運動，120層的向外膨脹傾向于保持最上層110的裂隙敞開或進一步使其拉開，如圖12所示。在最上層的邊緣及裂隙之間的各單獨條狀泡沫材料的收縮可使這種效果加強。當裂隙層與無裂隙層保持接觸而使與無裂隙層接觸的裂隙層表面受到限制的同時，因裂隙層的自由表面收縮，從而在裂隙中垂直于吸收部件平面的方向上產生了一個應力差，這樣便產生了漏斗樣形狀。
的確，由于最上層110的泡沫材料相對于緊接的下層120繼續收縮時，裂隙的側壁會變得更加彎曲而形成杯狀，如圖13所示。這種杯狀結構特別有益，即裂隙表面繼續暴露于后繼排放的液體，并起一個漏斗的作用把液體導入裂隙并向下抵達下層。這種結構在容納和對濕的或稀的糞便物質的脫水過程中也有其優點，因為這類物質也可以向下被導入裂隙，而不是在吸收部件的表面讓其側面流動。
這種有利的杯樣形狀實際上可以在制備吸收部件的加工過程中形成，使得單層泡沫材料甚至在攝取液體之前即能表現出這種結構構型。圖15是類似于圖5的剖面視圖，并表示了這種預先形成的單片聚合物泡沫材料，其中已將裂隙制成敞開的杯樣構型，由數字210表示。圖14是這種吸收部件的平面視圖，而圖16是圖14吸收部件中一個片段的平面視圖，表示一個單獨裂隙在其預先形成狀態下的放大視圖。
在制備這種吸收部件時，優選在脫水處理之前將裂隙切進該泡沫材料。然后將泡沫材料脫水，優選通過空氣和/或熱干燥脫水，把下表面粘結到一個平的無孔基質上。或者，使材料脫水，在基本不含水的泡沫材料中形成裂隙，然后使該材料再水合，之后進行類似的與基質連在一起的脫水處理過程。在浸濕狀態下，由于濕泡沫的高摩擦系數和毛細吸收，下層表面在基質上不會滑動。在泡沫材料干燥和收縮過程中，下層表面由于與基質保持接觸而不能收縮，因而該表面會保持其裂隙閉合狀態。相反上層表面在失去液體的同時自由收縮，且裂隙之間的單個條狀泡沫收縮。一旦泡沫材料完全干燥，吸收部件上下表面之間產生的收縮差達到“鎖定”狀態，然后將其從基質上剝落下來用于進一步的加工。
于是，預先形成的杯樣形狀為第一次排出的液體和/或糞便的沉積物提供了預先敞開裂隙的表面，與常規裂隙吸收部件相比增加的表面積改善了攝取速度。一旦吸收部件攝取了液體，并且吸收部件內的水份分布達到均勻(在一個單層中)時，裂隙會失去其杯樣形狀，并且一般恢復到圖4所示的構型。
這些預先形成的裂隙構型特別適用于容納和對濕的或稀糞便物質脫水，以及攝取較高粘度的液體和/或那些具有較高濃度的特殊物質，如血液，月經或創傷液體。這種敞開的杯狀區域當其所含有的水份被吸收進該泡沫材料時，這種敞開的杯狀區域可以作為一種容器以攝取這類物質并保留它們。這種預先形成的裂隙還由于提供了一個帶有較大開口的表面，使液體通過上面的開口滲入其中，從而減少了液體流出該泡沫材料表面的趨勢。
在一種多層結構中，這些預先形成的裂隙還可以為接著的下一層(從上表面到下表面裂隙基本是敞開的結構中)提供直接液體通道，并且同時使暴露于即將來臨的液體表面積還保持一個相對高的程度。這樣就使得該下層比通過從最上層分配更加直接和迅速地開始攝取液體，從而進一步改善了該吸收部件的整體攝取速度。
在多層實施方案中，吸收部件的一層或幾層可以包括一些非聚合物泡沫類的材料，如一種更慣用的吸收材料。這些其他材料層可用于一層或多層帶有裂隙區的泡沫材料之上作為攝取層和/或用于這些帶裂隙的泡沫材料層之下作為儲存層。也可以將這類材料用于泡沫材料層之間。適用的這類材料包括纖維素纖維、改性的纖維素纖維、人造絲、聚酯纖維如聚對苯二甲酸乙二醇酯(DACRON)、疏水尼龍(HYDROFIL)等。也可以使用由熱粘合、氣壓纖維素纖維材料形成的吸收結構。粒狀或片狀的吸收凝膠材料與這類纖維材料同時一起使用也是理想的。在片狀吸收凝膠材料中使用裂隙對提高液體攝取也是有利的。
圖17和18示意性地說明了在聚合物泡沫材料片上形成帶裂隙區的兩種可能方法。在圖17中，使片狀泡沫材料30通過刀輥310和支承輥320。刀輥310包括一系列所要求樣式和間隔的小而鋒利的刀片，當泡沫材料在兩輪之間擠壓時，這些刀片切入泡沫材料從而形成裂隙區。圖18表示了一種沖壓操作過程，其中將帶有一系列所要求樣式和間隔的小而鋒利的刀片的沖模410與平臺420帶到一起以夾住并擠壓泡沫片400。這樣沖模上的刀片切入泡沫材料從而形成裂隙區。也可以使用其他方法，例如可以使用單個或連續刀或類似設備。
對于前面的每個實施方案來說，盡管在裂隙穿過吸收部件部分厚度時也可以獲得本發明的至少某些優點，但是當前優選的是該裂隙穿過整個吸收部件。
也可以在吸收部件中形成溝或槽而不是裂隙，但是使用裂隙當前是優選的，因為這樣可以盡可能減少在溝、槽加工過程中所伴隨的材料損失量并保留全部吸收能力。
吸收部件的整體形狀和/或尺寸可以根據特定使用需要而進行裁剪，并且也可以根據需要調整整個裂隙區的形狀和/或尺寸。
在裂隙區設計方面，還要考慮到其它方面的性能，如吸收部件的使用整體性、柔韌性和彈性/拉伸的考慮。可以對裂隙長度、排列密度及裂隙的取向所有這些特征進行調整以達到該吸收部件在攝取速度和機械性能方面的最佳整體性能。
單個和多層結構中的變形程度，以及制備預先形成敞開裂隙過程中形成杯樣形狀的量均受到裂隙長度、裂隙排列密度、片材厚度和材料特性的影響。一般來講，由于每單位面積泡沫材料的相應減少和上下表面之間張力差的減少，厚度較薄的片材被認為降低了所表現出的動態效果水平。較高的排列密度一般可認為減少了位移量和降低了所表現出的杯樣程度。較短的裂隙長度也被認為減少了位移量和降低了杯樣程度。呈較幔膨脹速度的材料一般會產生較幔的動態反應，而在結構平面中有較小膨脹勢的材料一般比具有較大膨脹勢的材料表現出更差的動態反應。
在預成形敞開構型的裂隙的操作區域，完成脫水操作的溫度也是一個重要的因素。如果在低于或者是環境溫度下完成脫水，所產生的結構一般會顯得僵硬，從而不易塌癟形成杯狀結構的預先敞開裂隙。如果是在較高溫度下完成該操作，例如100華氏度(F)，該聚合物結構通常維持更松軟和更柔順，因而更容易形成預先敞開的杯狀結構裂隙。
盡管根據本發明的吸收部件可以分開使用，即不帶有附屬結構，但是在用于吸收水性體液時這種吸收部件優選為結合使用某些吸收物品。這種情況下，吸收物品一般包括一個或多個本發明的吸收部件和某些帶有將吸收物品固定到穿戴者身上的裝置的底襯片材，以保持吸收部件的沉積區接近于水性體液源。在優選型吸收產品中，該底襯片村基本上具有液體不滲透性以防止衣物、床鋪接觸到浸濕的吸收部件。
已發現根據本發明的吸收部件特別適用于一次性產品和成人尿失禁用衣物之類型的吸收物品中。在這類情況當中，以與本發明吸收部件一起使用的目前優選吸收物品類型已在前面提到1992年9月15日出版的美國專利No.5,147,345(Young等人)當中所記載，該專利被引用作參考。
VI、塌癟聚合物泡沫材料的制備如前所述，可以使具有相對較高水相與油相之比的某些油包水乳液發生聚合反應來制備適用于本發明的塌癟聚合物泡沫材料。具有如此相對較高水與油相之比的這種類型乳液在現有技術中通常被稱為高分散相乳劑(“HIPEs”或“HIPE”乳液)。通過這種乳液的聚合反應而制備的聚合物泡沫材料本文稱之為“HIPE泡沫”。
用于形成HIPE乳液的水相與油相的相對量在眾多其他參數當中是決定所形成聚合泡沫的結構、機械和性能特性的重要因素。特別是，形成泡沫乳液中的水與油之比能影響泡沫的密度、孔徑和泡沫的毛細吸收比表面積以及形成泡沫骨架的尺寸。用于制備優選HIPE泡沫的乳液一般具有的水與油相之比的范圍是大約12∶1至大約100∶1，更優選的是大約20∶1至大約70∶1，最優選的是大約25∶1至大約50∶1。
A.油相成份HIPE乳劑的連續油相含有能聚合形成固體泡沫結構的單體。這種單體成份包括一種“玻璃狀的”單體，一種“橡膠狀”共聚用單體和一種交聯劑。選擇單官能單體和共聚用單體及多官能交聯劑的特定類型和量，對于吸收性HIPE泡沫具有適用于本發明的結構、機械和液體處理特性進行所需要的結合來說，是至關重要的。
用于HIPE乳液油相中的單體組份包括一種或多種單官能單體，它傾向于賦予產生的聚合物泡沫結構以玻璃樣特性。這種單體被稱之為“玻璃態”單體，并且為本發明目的被定義為能產生高的分子量(大于6000)均聚物的單體材料，該均聚物的玻璃化轉變溫度(Tg)在大約40℃以上。這些單官能玻璃態單體類型包括甲基丙烯酸酯基單體(如甲基丙烯酸甲酯)和苯乙烯基的單體(如苯乙烯)。優選的單官能玻璃態單體類型是苯乙烯基單體，而苯乙烯本身又是這類單體中最優選的。也可以使用取代的，例如，單取代的苯乙烯如對甲基苯乙烯。單官能玻璃態單體通常含有大約5至大約40％，更優選大約10至大約30％，再優選大約15至25％，最優選大約20％(以單體組份的重量計)。
該單體成份還包括一種或多種單官能基共聚用單體，它們傾向于賦予所得到的聚合物泡沫結構以橡膠狀特性。這類共聚用單體被稱之為“橡膠態”共聚用單體，并且為了本發明目的，被定義為能產生具有大約40℃或更低的玻璃化轉變溫度(Tg)的高分子量(大于10,000)均聚物的單體材料。這類型的單官能基橡膠態共聚用單體包括，例如，C4-C12烷基丙烯酸酯，C6-C14烷基甲基丙烯酸酯，以及這些共聚用單體的結合。在這些共聚用單體中，正丁基丙烯酸酯和2-乙基己基丙烯酸酯是最優選的。該單功能基橡膠態共聚用單體一般包括大約30至80％，更優選大約50至大約70％，最優選大約55至大約65％(以單體組份的重量計)。
鑒于由玻璃態單體和橡膠態共聚用單體形成的聚合物鏈是交聯的，該單體組份還含有一種多官能交聯劑。和單官能單體及共聚用單體一樣，選擇特定類型和量的交聯劑對于最終實現具有結構、機械和液體處理特性理想結合的優選聚合物泡沫來說是非常重要的。
根據所用單官能單體和共聚用單體的類型和量，以及進一步根據產生聚合物泡沫的所需特征，該多官能基交聯劑可選自于各種的多官能單體，優選雙官能單體。因此，交聯劑可以是二乙烯基芳香類物質，如二乙烯基苯、二乙烯基甲苯、或二烯丙基鄰苯二甲酸酯。或者，也可以使用二烯丙基脂族交聯劑，如任何多元醇的二丙烯酸或二甲基丙烯酸酯，又如1，6-己二醇及其類似物。發現適用于制備優選HIPE乳液的交聯劑是二乙烯基苯。不管什么類型的交聯劑一般在形成泡沫乳液油相中的用量是大約10至大約40％，更優選是大約15至25％，最優選是大約20％(以單體組份的重量計)。
油相中的另一個基本成份是讓其形成穩定HIPE乳液的乳化劑。這些乳化劑是那些在形成乳液的油相中可溶的乳化劑。使用的乳化劑通常是非離子型的，并包括脫水山梨醇脂肪酸酯、聚脂肪酸甘油酯、和它們的組合。優選的乳化劑包括脫水山梨醇月桂酸酯(如SPANR20)，脫水山梨醇油酸酯(如SPANR80)，脫水山梨醇月桂酸酯與脫水山梨醇棕櫚酸酯(如SPANR40)以大約1∶1至大約3∶1重量比的組合物，以及特別是脫水山梨醇月桂酸酯與后面所述的某些聚脂肪酸甘油酯的組合物。
用來形成HIPE乳液的油相一般包括大約67至大約98％(重量)的單體成份和大約2至33％(重量)的乳化劑成份。優選地，該油相包括大約80至大約95％(重量)的單體成份和大約5至大約20％(重量)的乳化劑成份。
除了單體和乳化劑成分之外，該油相還可以含有其他可選擇的成份。一種這樣的選擇性油相成份是后面所述一般類型的油溶性聚合反應引發劑。另一種可能的油相中的選擇性成份是單體和乳化劑的基本水不溶性溶劑。當然，這種類型的溶劑必須是不能夠溶解形成的聚合物泡沫。使用這種溶劑并不是優選的，但是如果使用了這種溶劑，它一般的含量不超過油相重量的大約10％。
B.水相組份HIPE乳液的非連續分散相是水相，它一般是一種含有一種或幾種已溶解組份的水溶液。水相的一種基本溶解組份是水溶性電解質。HIPE乳液水相中的溶解的電解質的作用是盡可能地減少那些基本上油溶的單體和交聯劑也溶于水相的趨勢。這又可以認為在該乳液聚合過程中最大程度地減少聚合物材料對油/水界面處水相液滴所形成的小孔窗口的填充程度。因此，認為電解質的存在以及產生的水相離子強度能夠決定所形成的優選聚合物泡沫是否是開孔的以及開孔的程度。
可以使用能夠提供離子種類以賦予水相離子強度的任何電解質。優選的電解質是一價、二價、或三價無機鹽，如水溶性鹵化物，例如，堿金屬和堿土金屬的鹽酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽。舉例包括氯化鈉、氯化鈣、硫酸鈉和硫酸鎂。氯化鈣對于用于本發明優選的泡沫材料來說是最優選的。一般電解質在HIPE乳液水相中的使用濃度范圍是大約0.2至大約20％(以水相重量計)。更優選的是，電解質占水相的大約1至大約10％(以水相重量計)。
HIPE乳液也可以通常含有一種聚合反應引發劑。這種引發劑組份一般是被加到HIPE乳液的水相中，并且可以是任何慣用的水溶性自由基引發劑。這類物質包括過氧化合物，如過硫酸鈉、過硫鉀鉀和過硫酸銨，過氧化氫，過乙酸鈉，過碳酸鈉等。也可以使用慣用的氧化還原引發劑系統。可以通過將前面所述過氧化化合物與還原劑如亞硫酸氫鈉、L-抗壞血酸或鐵鹽化合而形成這種系統。
這種引發劑物質最高可占油相中可聚合單體總摩爾數的百分之五摩爾。更優選的是，該引發劑占油相中可聚合單體總摩爾數的0.001至0.5％摩爾。當用于水相中時，可以通過將引發劑加到水相中以形成大約0.02％至大約0.4％，更優選大約0.1％至大約0.2％(以水相重量計)的引發劑濃度。
C.親水劑和能水合的鹽形成本發明優選塌癟吸收泡沫結構的交聯聚合物材料優選是在其聚合物結構上基本沒有極性官能團。因此，在緊接聚合步驟之后，形成這種優選吸收泡沫的泡沫結構表面的聚合物材料一般具有相對的疏水特性。因此，優選的剛聚合得的泡沫需要進一步處理以賦予該泡沫結構表面相對高的親水性，以使這些泡沫能用作水性體液的吸收劑。如果必要的話一般可以通過后面更為詳細描述的方法，用一種親水劑處理該聚合的HIPE泡沫結構來實現泡沫表面的親水處理。
親水劑是任何能夠增加聚合物表面在對接觸到或沉積在其上面水份的潤濕性的材料。親水劑在現有技術中是熟知的，并且包括表面活性劑材料，優選是非離子型的。親水劑一般是以液體形式使用，并且能夠溶于或分散于HIPE泡沫表面上所用的親水溶液中。在這種方法中，可以將適量的親水劑吸收到優選的HIPE泡沫結構的聚合物表面上使得這種表面基本上是親水的，但不改變該泡沫所希望的柔韌性及壓縮變形特征。在用親水劑處理后的優選泡沫中，親水劑結合到泡沫結構當中，使得留在泡沫結構中該親水劑的殘余量大約0.5％至大約20％，優選是大約5至大約12％(以該泡沫重量計)。
一種合適的親水劑是非刺激性的油溶性表面活性劑。這類表面活性劑可包括所有那些前面已介紹的用作HIPE乳液油相中的乳化劑如脫水山梨醇月桂酸酯(例如SPANR20)，和脫水山梨醇月桂酸酯與后面將要介紹的某些聚甘油脂肪酸酯的組合物。這種親水性表面活性劑可以在HIPE乳液形成和聚合反應過程中結合到該泡沫中去，或者通過用溶于或分散于合適載體或溶劑中的表面活性劑溶液或懸浮液處理聚合物泡沫而將其結合進去。
需要結合到HIPE泡沫結構中的另一種物質是能水合的、優選是收濕的或易潮解的、水溶性無機鹽。這類鹽包括，例如，毒理學上可接受的堿土金屬鹽。對于這類物質及其與作為泡沫親水劑的油溶性表面活性劑結合使用的更為詳細描述參見1993年3月4日出版的PCT公開申請號WO 93/04113。該申請的申請人是P&G公司，并且該申請的公開說明書被引用作為參考。這類的優選鹽包括鈣的鹵化物如氯化鈣，如前所述，它還可以作為電解質加到制備該聚合物泡沫所用的HIPE乳液的水相中。
可以通過用這類鹽的水溶液處理該泡沫，很容易地將能水合的無機鹽結合到本發明的聚合物泡沫中。一般可以在從剛聚合的泡沫中除去殘余水相的過程完成之后，或作為該過程的一部分，使用能水合的無機鹽溶液處理該泡沫。優選使用這種溶液接觸泡沫，來沉積殘余量至少大約為0.1％(以該泡沫重量計)至少的能水合的無機鹽，如氯化鈣，而典型的殘余量是至少大約0.1至大約8％、優選是3至6％，以該泡沫重量計。
對相對疏水性的優選泡沫結構用親水劑(有或沒有能水合的鹽)聚合處理應通常達到足以賦予本發明優選HIPE泡沫以合適親水能力的必要程度。但是，有些優選HIPE乳液型的泡沫在制備時就有適當的親水性，并已結合進去足夠量的能水合的鹽，因此不需要再用親水劑或能水合的鹽進行額外的處理。特別是，這些優選的HIPE泡沫可以是下面這種泡沫，即，用脫水山梨醇脂肪酸酯如脫水山梨醇月桂酸酯(例如SPAN 20)，或脫水山梨醇月桂酸酯與后面將要描述的某些聚甘油脂肪酸酯的組合物，作為乳化劑加到油相中，并且用氯化鈣作為電解質加到HIPE乳液的水相中制成的泡沫。在該情況下，含有殘余乳化劑的內聚合泡沫表面有合適的親水性，并且即使在將聚合物泡沫脫水之后，該殘余的水相液也含有或沉積足夠量的氯化鈣。
D.獲得HIPE泡沫的加工條件制備適用于本發明的優選泡沫的步驟通常包括1)形成穩定的高分散相乳液(HIPE)；2)在適合形成固體聚合物泡沫結構的條件下聚合/固化這種穩定的乳液；3)沖洗固體聚合物泡沫結構以從聚合物泡沫結構中除去初始的殘余水相，如果需要，再用親水劑和/或能水合的鹽處理聚合物泡沫結構以沉積任何需要的親水劑/能水合的鹽，和4)然后將這些聚合物泡沫結構脫水(優選包括在Z方向上壓縮)達到必需的程度，以提供適用于作為水性體液吸收劑的塌癟、未膨脹聚合物泡沫材料。
為了一致地獲得適用于本發明的相對薄的、塌癟的聚合物泡沫材料，已發現以減少或最大限度地減少HIPE乳液中水滴聚結的方式進行乳液形成和聚合步驟是尤為重要的。HIPE乳液不總是穩定，特別是在較高溫度條件下進行聚合反應和固化時。在HIPE乳液穩定性降低時，存在于其中的水滴會聚結在一起，凝聚成非常大的水滴。的確，在乳液的聚合和固化過程中，泡沫結構的固化和水滴聚結之間基本存在著一種競爭。必須找到一種合適的平衡以減少水滴的聚結，而又在合理的時間內完成泡沫結構的聚合和固化。(盡管在保留的水滴尺寸非常小的情況下某些聚結是可以接受的，但是這些在形成的泡沫中的不均勻的孔徑會對該泡沫的液體輸送特性產生不利地影響，特別對它的毛細吸收速度。)減少HIPE乳液中水滴的聚結可在聚合和固化之后形成的泡沫結構中形成較小的平均孔徑。相信這種在聚合物泡沫材料中形成的較小平均孔徑是其后連續形成適用于本發明的優選的相對薄的、塌癟聚合物泡沫材料的關鍵歷程。(也認為在形成的泡沫中的均勻小孔徑也可以產生良好的吸收性，特別是液體轉輸(例如毛細吸收)特征)。在減少HIPE乳液中水滴聚結的條件下制備時，聚合物泡沫材料的數均孔徑是大約50微米或更少，典型的是大約5至大約50微米范圍內，優選是在大約5至大約40微米，最優選是在大約5至大約35微米范圍內。在下文敘述的為獲得塌癟聚合物泡沫而進行的乳液制備和聚合/固化步驟過程中將更加詳細地討論連續減少HIPE乳液中水滴聚結的技術1、HIPE乳液的形成按照前面所述的特定重量比將油相組份與水相組份結合形成HIPE乳液。該油相含有如前面指定的基本成份，如必要的單體、共聚用單體、交聯劑和乳化劑，并且可含有可選擇性組份，如溶劑和聚合反應引發劑。所用的水相含有如前面指定的作為基本成份的電解質并且還可含有可選擇性組份，如水溶性乳化劑、和/或聚合物引發劑。
可通過將由油相和水相結合的這些結合相剪切攪拌形成HIPE乳液。一般剪切攪拌必須達到由結合的油相和水相形成穩定的乳液所必需的程度和時間。這個過程可以是分批進行，也可以連續進行，一般是在適于形成下述乳液的條件下進行，即該乳液中水相液滴的分散程度要達到形成的聚合物泡沫所必需的孔體積和其它結構特征的程度。油相和水相結合的乳化過程常常涉及使用混合或攪拌設備，如一種針形高速攪拌機。
在本發明中可用的一種優選形成HIPE乳液的方法是使所必需要的油相和水相結合和乳化的連續方法。在這種方法中，形成一種含有油相的液流，并且其流速大約0.08至大約1.5ml/秒的范圍內。同時，形成一種含有水相的液流，其流速在大約4至大約50ml/秒范圍內。在上述流速范圍內，在接近達到并維持如前面指定的必需的水與油相的重量比的情況下，使這兩種液流在一個適合的混合室或區域中結合。
在混合室或區中，一般要對結合液流進行剪切攪拌，例如，用一種合適的結構和尺寸的針式高速攪拌機進行攪拌。攪拌一般地要達到大約1000至大約2500秒-1的程度。在混合室的停留時間通常是大約5至大約30秒。一旦形成乳液，即將液體狀的穩定HIPE乳液從混合室或區中以大約4至大約52ml/秒的流速抽出。對于這種通過連續過程形成HIPE乳液的優選方法的更詳細描述參見美國專利5,149,720(Des Marais等人)，該專利1992年9月22日公開，本文引用作為參考文獻。
為了一致性地減少HIPE乳液中水滴的聚結，特別優選在油相中使用特定類型的乳化劑系統，特別是在HIPE乳液聚合和固化的溫度高于大約50℃時。這些優選的乳化劑系統包括脫水山梨醇月桂酸酯(例如SPANR20)，和作為輔助乳化劑的特定聚甘油脂肪酸酯(PGFs)的組合物。脫水山梨醇月桂酸酯與PGE的重量比通常是在大經10∶1至大約1∶10的范圍內，優選的此重量比是在大約4∶1至大約1∶1的范圍內。
特別適用于作為脫水山梨醇月桂酸酯的輔助乳化劑的PGFs通常是由具有高含量線性的(即無環的)雙甘油，低含量的三——或更高級聚甘油以及低含量的環狀雙甘油特征的聚甘油制備的。合適的聚甘油反應劑(重量)通常含有的線性雙甘油量是至少大約60％(典型的是在大約60％至大約90％范圍內)，含有的三——或更高級聚甘油的量不超過大約40％(典型的是在大約10至40％的范圍內)，和含有環狀雙甘油的量是不超過10％(典型的是在0至大約10％范圍內)。優選的是，這些聚甘油含有大約60至大約80％的線性雙甘油、大約20至大約40％的三——或更高級聚甘油、和不超過大約10％的環狀雙甘油。(一種測定聚甘油分布的方法參見共同申請的未決的美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)的PGE分析方法部分，該專利的公開內容本文引用作為參考)。
特別適用于作為脫水山梨醇月桂酸酯的輔助乳化劑的PGEs也可以從脂肪酸反應劑制備，該反應劑的特征是脂肪酸組成為含有高含量的結合C12和C14飽和脂肪酸、和低含量的其他脂肪酸。合適的脂肪酸反應劑具有的脂肪酸組合物是，組合的C12和C14飽和脂肪酸含量是至少大約40％(典型的是大約40至85％的范圍)，C16飽和脂肪酸的含量不超過大約25％(典型范圍是大約5至大約25％)，組合的C18或更高級飽和脂肪酸的含量是不超過大約10％(典型的范圍是大約2至大約10％)，組合的C10或更低級的脂肪酸含量不超過大約10％(典型的范圍是大約0.3至大約10％)，余量的其他脂肪酸基本上是C18的單不飽和脂肪酸。優選的，這些脂肪酸反應劑的脂肪酸組合物是至少大約65％的組合C12和C14飽和脂肪酸(通常在大約65至大約75％之間)，不超過大約15％的C16飽和脂肪酸(通常范圍在大約10至大約15％之間)，不超過大約4％的組合C18或更高級的飽和脂肪酸(典型范圍是大約2至大約40％)，和不超過大約3％的C10或更低級的脂肪酸(通常在大約0.3至大約3％之間)。(一種測定脂肪酸組成的方法參見共同申請的未決美國專利申請系列號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)的PGE分析方法部分，該專利的公開內容本文引用作為參考)。
適用于作為脫水山梨醇月桂酸酯的輔助乳化劑的PGEs通常也具有的特征是產生最小的油/水界面張力(IFT)，其中油相含有用于HIPE乳液的單體，而水相含有氯化鈣。適當的PGE輔助乳化劑通常產生的最小油/水IFT是至少大約0.06達因/厘米，典型范圍是大約0.06至大約1.0達因/厘米。特別優選的PGE帶來最小的油/水IFT是至少大約0.09達因/厘米，典型范圍是大約0.09至大約0.3達因/厘米(一種測定這些PGEs的IFT的方法參見共同申請的未決美國專利申請系統號No.07/989,270(Dyer等人，1992年12月11日申請)的PGE分析方法部分，該專利的公開內容本文引用作為參考)。
可以通過現有技術熟知的方法制備用來作為脫水山梨醇單月桂酸酯的輔助乳化劑的PGEs。例如，參見美國專利3,637,774(Baba-yan等人)，1992年1月25公開，和McIntyre，“Polyglycerol Este-rs，”J.Am.Oil Chem.Soc.，Vol.56,No.11(1979),PP.835A-840A，本文引用該文獻作為參考，該文獻描述了聚甘油的制備并將其轉化成PGEs的方法。通常是用脂肪酸酯化聚甘油來制備PGEs。混合商業來源的或用已知方法(如在美國專利3,637,774中所述的方法)合成的聚甘油可制備恰當的聚甘油組合物。可以把脂肪酸和/或從商業來源的脂肪酸混合物混合制備合適的脂肪酸組合物。在制備用作輔助乳化劑的PGEs過程中，聚甘油與脂肪酸的重量比一般地大約50∶50至70∶30，優選約60∶40至約70∶30之間。
制備合適的PCE輔助乳化劑的通常反應條件是在0.1-0.2％氫氧化鈉作為酯化反應催化劑存在下用脂肪酸酯化聚甘油。在大氣壓下大約210°～220℃開始反應，并且進行機械攪拌和氮氣噴射。在反應進行過程中，游離脂肪酸減少，真空度逐漸增加到大約8mmHg。當游離脂肪酸含量降到低于約0.5％時，用磷酸溶液中和催化劑，并將反應混合物迅速冷卻至約60℃。然后使這種粗制的反應混合物沉淀或進行其他的慣用純化步驟(例如，減少未反應的聚甘油含量)以生產所需要的PGEs。
2、HIPE乳液的聚合/固化一般將形成的HIPE浮液收集到或注入合適的反應容器、罐或區域中進行聚合反應或固化。在本發明的一個實施方案中，該反應器皿包括一種由聚乙烯制成的槽中，在聚合反應/固化達到所需程度之后可以很容易把最終將聚合/固化的固體泡沫材料從該槽中取出以進行進一步地加工。通常優選的是將HIPE乳液注入該容器時的溫度與其聚合/固化的溫度相同。
HIPE乳液所經受的聚合反應/固化條件非常依賴于組成乳液油相和水相的單體及其他組份，特別是所用的乳化劑系統，以及所用的聚合反應引發劑的類型和劑量。盡管如此，聚合反應/固化的條件常常是將HIPE乳液保持在高于30℃的較高溫度下，更優選是高于35℃下，約4至24小時，更優選的約4至約18小時。
在減少HIPE乳液中水滴的聚結過程中，特別優選的是在相對較低的溫度下進行聚合反應/固化，尤其是在制備HIPE乳液過程中沒有使用脫水山梨醇月桂酸酯和PGE輔助乳化劑的優選組合物的情況下。在這種情況下，合適的較低的聚合反應/固化溫度范圍是在約30℃至約50℃，優選在約35℃至約45℃，最優選是在約40℃。如果聚合反應/固化是在遠高于50℃的溫度下進行，那么作用于乳液上的熱應力會引起已存在的水滴凝聚和聚結，從而在產生的聚合物泡沫中形成非常大的孔，特別是在制備HIPE乳液過程中沒有使用脫水山梨醇月桂酸酯和PGE輔助乳化劑的優選組合物的情況下。這樣可導致聚合物泡沫在脫水之后不能保持塌癟、非膨脹狀態。
當HIPE乳液在一種反應容器，如槽中，聚合/固化時通常可獲得大塊固體聚合物泡沫。將這種大塊的聚合HIPE泡沫通常切成或分割成片狀。片狀的聚合HIPE泡沫在下一步的處理/沖洗和脫水步驟以及制備用于吸收產品中的HIPE泡沫過程中更易于加工。通常地是把大塊的聚合HIPE泡沫進行切割/切片提供大約0.08至大約2.5厘米的厚度。在進一步的脫水過程中，這樣可通常形成具有大約0.008至大約1.25cm厚度的塌癟HIPE泡沫。
3、處理/沖洗HIPE泡沫所形成的固體聚合HIPE泡沫一般是一種柔韌的、開孔的多孔結構，其多孔結構中充滿了制備HIPE乳液時所用的殘余水相物質，這些殘余水相物質一般包括一種電解質水溶液、殘留的乳化劑和聚合反應引發劑，在進一步處理和使用泡沫之前須將這些殘余水相物質從泡沫結構中至少部分除去。可以通過壓縮泡沫結構以擠壓出殘余的液體和/或通過用水或其他水性沖洗液沖洗來除去初始的水相物質。常常使用幾次壓縮和沖洗步驟，例如2至4次循環。
在將初始水相物質從泡沫結構中除去到所需程度時，如果需要處理該HIPE泡沫結構，如通過一種合適的親水劑和/或能水合的鹽的水溶液連續沖洗該HIPE泡沫。能使用的親水劑和能水合的鹽前面已進行了介紹，并且包括脫水山梨醇月桂酯(例如SPAN 20)和氯化鈣。如前所述，如果必要的話，可以用親水劑/能水合的鹽溶液繼續處理該HIPE泡沫，直至結合了所需量的親水劑/能水合的鹽，和直至泡沫對任何選擇的測試液表現出所需的粘合張力值。4、泡沫脫水在對HIPE泡沫進行處理/沖洗達到賦予最終干燥泡沫合適的親水性和可選擇地結合足夠量的能水合鹽優選是氯化鈣的必要程度之后，一般就對泡沫脫水。脫水的方式可以是通過壓縮泡沫(優選在Z方向上)以擠壓出殘余的水份，使泡沫或其中的水份經受高溫，例如經受大約60℃至大約200℃的熱干燥，或經受微波處理、通過真空脫水或者結合使用壓縮和熱干燥/微波/真空脫水技術。對HIPE泡的脫水處理步驟一般進行到該HIPE泡沫隨時可以使用和實際干燥為至。這種壓縮脫水的泡沫常常具有以干基重量計大約50至大約500％，更優選大約50至大約200％的水(濕氣)含量。接下來，將壓縮泡沫熱干燥(例如加熱)到濕含量以干基重量計是大約5至大約40％，更優選是大約5至大約15％。所形成的壓縮/干燥泡沫呈一種塌癟的非膨脹狀態。
實施例下面的實施例敘述了適用于本發明吸收部件的優選類型塌癟HIPE吸收泡沫的制備以及這些塌癟泡沫的特征，其中實施例IIA是優選的材料。
實施例I本實施例描述了本發明范圍之內的塌癟HIPE泡沫的制備。
乳液制備將無水氯化鈣(36.32kg)和過硫酸鉀(568克)溶于378升水中。這樣提供了水相液流以用于形成HIPE乳液的連續過程中。
向含有苯乙烯(1600克)，55％二乙烯基苯工業級(1600克)，和2-乙基己基丙烯酸酯(4800克)的單體組合物中加入脫水山梨醇月桂酸酯(960克的SPANR20)。混合之后，使這種組合物靜置過夜。抽取上層清液并用此作為形成HIPE乳液的連續方法中的油相。(大約除去75克的粘性殘渣。)在水相溫度48-50℃和油相溫度22℃下，將分開的油相和水相液流引入一動力混合設備中。在動力混合設備中通過針式高速攪拌機充分攪拌該混合液流。在這級操作時，合適的針式高速攪拌機包括一個長約21.6cm、直徑約1.6cm的圓柱軸。該圓柱軸帶有4排針，2排有17個針，另2排有16個針，每個針的直徑是0.5cm，從軸中心向外伸出1.6cm的長度。該針式高速攪拌機安裝在一介圓柱形的軸筒中，形成了一個動力混合設備，該針與軸筒壁之間有0.8毫米的空隙。
在動力混合設備的下游安裝一個螺旋靜態混合器以便在動力混合器中提供一個背應壓力，并使最終形成乳液的成份的混合得以改善。這種靜態混合器是14英寸(35.6cm)長，外直徑是0.5英寸(1.3cm)。該靜態混合器是TAH Industies Model 070-821，并經切去2.4英寸(61cm)而進行改進的。
以2份水比1份油的比例將油相和水相加入到組合混合設備中。在向該動力混合設備裝料的整個過程中，該裝置是開口的以便空氣排出。在加料過程中流速分別是油相1.127克/秒和水相2.19cm3/秒。
一旦該設備加完料，在動力混合器中開始攪拌，攪拌機的轉速是1800 RPM。在130秒的時間內使水相的流速穩定地增加到35.56cm3/秒。此時由動力和靜態混合器產生的背應壓是7.5 PSI(51.75KPa)。然后使攪拌機的速度在60秒的時間內穩定地減少到1200 RPM的速度。背應壓降至4.5 PSI(31.05KPa)。此時，攪拌機的速度持續增加到1800 RPM。之后保持該系統的背應壓力恒定在4.5 PSI(31.05KPa)。
乳液的聚合反應將此時從靜態混合器中流出的所形成的乳液收集在橡膠經濟冷凍食品儲存盒(Model 3500)中。這些盒子是由食品級的聚乙烯制成的，名義上的大小是18″×26″×9″(45.7cm×66cm×22.9cm)。這些盒子的實際內容量是15″×23″×9″(38.1cm×58.4cm×22.9cm)。這些盒子已用一種溶液的膜進行了預處理，該溶液含有一種20％的SPANR20溶液，將其溶于相等重量的二甲苯和2-丙醇溶劑的混合物中。將溶劑混合物蒸發只剩下SPANR20。每個盒子中收集47升的乳液。
將裝有乳液的盒子存放在溫度維持在65℃的室內18小時以便使盒子內的乳液發生聚合反應，從而形成聚合物泡沫。
泡沫沖洗和脫水在固化完成之后，從固化盒中取出濕的已固化泡沫。此時的泡沫含有大約30-40倍聚合物質重量(30-40X)的殘余水相，該水相含有溶解的乳化劑、電解質和引發劑。用一種尖銳的往復式刀鋸將泡沫切割成厚度為0.350英寸(0.89cm)的片狀。然后將這些片材經一系列3個夾輥的壓縮，使泡沫的殘余水相含量逐漸減少至聚合材料的重量大約6倍(6X)。此時，在60℃下用1％CaCl2溶液再飽和該片材，并在一夾輥中擠壓成水相含量大約10X。在60℃用1％CaCl2溶液再飽和，然后再在壓料輥中擠壓成水相含量為大約10X。
將含有大約10倍量的基本上是1％CaCl2溶液的泡沫片材通過最后一個裝有真空口的夾輥。最后的夾輥將CaCl2溶液含量減少至大約倍5聚合物的重量(5X)。在最后的夾輥壓縮之后泡沫仍保持大約0.080英寸(0.2cm)的厚度。然后使泡沫在大約60℃的空氣循環干燥箱中干燥大約3小時。這種干燥可使濕含量降低到大約聚合物材料重量的5-7％。此時，泡沫片材的厚度為大約0.075英寸(0.19cm)，并且很容易被覆蓋(drapeable)。該泡沫還含有大約11％(重量)的殘余脫水山梨醇月桂酸酯乳化劑和大約5％(重量)(無水基礎)的殘余水合氯化鈣。在塌癟狀態，泡沫的密度是大約0.17克/厘米3。當在Jayco合成尿液中膨脹時，其自由吸收能力大約是30.2ml/克。膨脹泡沫具有約2.24m2/g的毛細吸收比表面積，約31ml/g的孔體積，約15微米的數均孔徑，約35達因/厘米粘合張力，和垂直毛細吸收能力為大約26.7ml/g，或大約占其自由吸收能力的88％。
實施例II下面的實施例介紹了使用脫水山梨醇月桂酸酯(SPANR20)和聚甘油脂肪酸酯(PGE)或脫水山梨醇棕櫚酸酯(SPANR40)輔助乳化劑系統制備HIPE泡沫的過程實施例IIA將無水氯化鈣(36.32公斤)和過硫酸鉀(568克)溶于378升水中。這提供了用于形成HIPE乳液的水相液體流。
向含有苯乙烯(1600克)、二乙烯基苯(55％工業級，1600克)、和2-乙烯己基丙烯酸酯(4800克)的單體混合物中加入脫水山梨醇月桂酸酯(960克的SPANR20)。向另一半量的相同單體混合物中加入能產生最小油/水IFT為0.09達因/厘米的PGE乳化劑(480克)。可以以64∶36的重量比用脂肪酸酯化聚甘油而獲得PGE，反應條件是用氫氧化鈉作為催化劑、210℃下機械攪拌、氮氣噴射、和逐漸增加真空度，接著進一步用磷酸中和，冷卻至大約60℃，并沉淀以減少未反應的聚甘油。制備PGE所用的聚甘油和脂肪酸組成列表如下聚甘油 ％(重量)線性雙甘油63.5三甘油或更高級甘油36.0環狀雙甘油 0.4脂肪酸 ％(重量)C8 -
C10C12 31.7C14 37.2C16 11.5C180 3.2C18113.8C182 1.5混合之后，使每一批油相靜置過液。從每批中抽取上層清液，并以2份含SPANR20的油相與1份含PGE的油相混合。(大約從每批中除去75克的粘性殘渣)。
在水相溫度43℃至45℃和油相溫度22℃下，將分開的油相和水相液流加料到針式攪拌動力混合器中。這種針式攪拌機具有一個長約21.6cm直徑約1.9cm的圓柱形軸。軸上固定有4排針，2排有17個針，另2排有16個針，每個針的直徑是0.5cm，并且從軸的中心向外伸出1.6cm。將針式攪拌機安裝在一個軸筒中，針與此內壁之間有0.8毫升的間隙。
在動力混合器的下游安裝一個螺旋靜態混合器(14英寸長，外徑為1/2英寸，TAH Industies Model(070-821，經切下2.4英寸而進行了改進)以便在動力混合器中提供背應壓力，并且提供均勻的HIPE乳液。以2份水比1份油的比率將油相和水相加入到組合的動力和靜態混合設備中。在裝料完成以前，該裝置是開口的，以便讓空氣排出。加料過程中油相流速是3.0克/秒而水相流速是4.5毫升/秒。
一旦該設備裝料后，即開始攪拌，攪拌機的轉速是1100 RPM。然后在120秒的時間內使水相流速均勻地上升到46.5毫升/秒和使油相的流速均勻地降至1.77克/秒。由動力和靜態混合器產生的背應壓力此時是4.9psi。在30秒的時間內，攪拌機的速度降至1000RPM。當背應壓力降至大約3psi時，使攪拌機的速度持續增加至1800 RPM，而逆向壓力增加至5.5psi。然后將水相和油相的流速分別調整至47.8毫升/秒和1.66克/秒將HIPE乳液收集到模子中(帶一中心芯的圓槽)。用一層含有20％SPANR20的二甲苯溶液膜對模子進行預處理，該溶液已經沉淀過液以除去不溶性成份。將模子預先熱處理以促進二甲苯的蒸發，只留下SPANR20。將已加料的模子保持在65℃的室內18小時以進行固化。在泡沫固化之后，將其切成所需的厚度，如實施例1所示。然后用1％氯化鈣溶液沖洗固化的泡沫網狀結構。在干燥之前殘留在泡沫中的溶液量是泡沫重量的5倍。
圖3表示的是使用如本實施例所述的用SPANR20/PGE輔助乳化劑體系制備的具有代表性的HIPE乳液聚合物泡沫的顯微照片(放大1000倍)。圖3所示的是其膨脹狀態下的泡沫結構。圖中可以看出，這種泡沫結構具有尺寸相對均勻的相對小的孔，即泡沫結構是相對均勻的。這證實了在HIPE乳液固化過程中減少了水滴的聚結。
實施例IIB按照實施例IIA制備含有氯化鈣/過硫酸鉀的水相和含有SPANR20的油相單體混合物。向單體混合物中加入脫水山梨醇月桂酸酯(480克的SPANR20)和脫水山梨醇月桂酸酯(240克)與脫水山梨醇棕櫚酸酯(240克的SPANR40)的混合物。混合之后，使油相靜置過液，抽取上層清液用于形成HIPE乳液。
然后按照實施例IIA所示的將水相(48℃-50℃)和油相加料到組合動力和靜態混合設備中。以2份水比1份油的比例把油相和水相裝填到組合設備中，同時，使設備有通風口以允許空氣排出，直至裝料完成。在填料過程中，油相流速是3.0克/秒而水相流速是6毫升/秒。
一旦設備加料完畢，就開始攪拌，攪拌機的轉速是1800 RPM。然后在60秒的時間內使水相流速均勻地上升至42.3毫升/秒和使油相流速均勻地降至1.5克/秒。背應壓力是4.5psi。將HIPE乳液收集到模子中(帶中心芯的圓槽)，并保持在65℃的室內18小時以使其固化，如實施例IIA所示，在泡沫固化之后，將其按實施例1所示切成所需的厚度。用1％氯化鈣溶液沖洗固化的泡沫網狀結構。在干燥之前保留在泡沫中的殘余溶液是泡沫重量的5倍。
盡管舉例說明和敘述了本發明的特定實施方案，但對于本領域中的熟練技術人員來說在不脫離本發明精神和范圍的情況下可對本發明進行的各種其他改變和改進，這是顯而易見的。因此，在本發明范圍之內的這些變化和改進都被包括在所附的權利要求書中。
權利要求
1.一種吸收部件，具有一個外周區和一個與所述外周區鄰近的沉積區，沉積區的側面被所述的外周區所圍繞，其特征在于所說的吸收部件包括(a)至少一層吸收材料，該材料在接觸到水性體液時，會發生膨脹并吸收所說的含水體液，所說的吸收材料包括一種親水的柔韌結構，具有互相連接的開放空間，所說的至少一層具有上表面和下表面，所說的上表面和下表面規定了一個平面方向和與所說平面垂直的垂直方向，所說的吸收材料在所說平面方向的至少一個方向上可以膨脹；和(b)至少一個裂隙區，該裂隙區包括至少一個裂隙，該裂隙至少部分伸展通過該至少一層，所說的至少一個裂隙包括至少兩個裂隙表面，當所說的含水體液被引入所說沉積區時該兩個裂隙表面之間可以互相移位；由此，當所說的含水體液被引入所說沉積區時，至少一部分所說的一個裂隙區比所說的至少一層周圍區更快和更大程度地膨脹，至少一部分所說的至少一個裂隙區在所說的垂直方向上變形和隆起，從而引起所說的至少一個裂隙敞開并向所說的含水體液暴露出所說的至少兩個裂隙表面以更快地攝取。
2.一種多層吸收部件，具有一個外周區和一個與所述外周區鄰近的沉積區，并且沉積區的側面被所述的外周區所圍繞，其特征在于所說的吸收部件包括(a)至少兩層吸收材料，該材料在接觸到含水體液時，會發生膨脹并吸收所說的含水體液，所說的吸收材料包括一種親水的柔韌結構，具有互相連接的開放空間，所說至少兩層的每一層具有上表面和下表面，所說的上表面和下表面規定了一個平面方向和與所說平面方向垂直的垂直方向，所說的吸收材料在所說平面方向的至少一個方向上可以膨脹；和(b)至少一個裂隙區，該裂隙區包括至少一個裂隙，該裂隙至少部分伸展通過所說的至少兩層中的至少一層，所說的至少一個裂隙包括至少兩個裂隙表面，當所說的含水體液被引入所說沉積區時該兩個裂隙表面之間可以互移位；由此，當所說的含水體液被引入所說沉積區時，至少一部分所說的一個裂隙區比所說的至少兩層中的至少一層的周圍區更快和更大程度地膨脹，至少一部分所說的至少一個裂隙區在所說的垂直方向上變形和隆起，從而引起所說的至少一個裂隙敞開并向所說的含水體液暴露出所說的至少兩個裂隙表面以更快地攝取。
3.一種吸收部件，具有一個外周區和一個與所述外周區鄰近的沉積區，沉積區的側面被所述的外周區所圍繞，其特征在于所說的吸收部件包括(a)至少一層吸收材料，該材料在接觸到含水體液時，會發生膨脹并吸收所說的含水體液，所說的吸收材料包括一種親水的柔韌結構，具有互相連接的開放空間，所說的至少一層具有上表面和下表面，所說的上表面和下表面規定了一個平面方向和與所說平面方向垂直的垂直方向，所說的吸收材料在所說平面方向的至少一個方向上可以膨脹；和(b)至少一個裂隙區，該裂隙區包括至少一個裂隙，該裂隙至少部分伸展通過該至少一層，所說的至少一個裂隙包括至少兩個裂隙表面，當所說的含水體液被引入所說的沉積區時該兩個裂隙表面之間可以互相移位；在引入含水體液之前所說的至少兩個裂隙表面具有一個初始取向，其中所說的至少兩個裂隙表面基本上是不平行的，并且在引入所說含水體液時其中所說的至少兩個裂隙表面發生移位，使得所說至少兩個裂隙表面形成基本上更平行的取向；當所說的含水體液被引入所說沉積區時，所說的至少一個裂隙形成一個敞開的接收通道，以更快地攝取所說的含水體液，并且在攝取所說的含水體液時所說至少兩個裂隙表面互相朝對方移動，并返回到一個更平行的取向，從而至少部分關閉所說的至少一個裂隙。
4.根據權利要求1至3中任何一項的吸收部件，其進一步特征在于所說的吸收部件包括一個無裂隙區，該無裂隙區至少部分地從側面包圍所說的至少一個裂隙區，并從所說的至少一個裂隙區向外伸展。
5.根據權利要求1至4中任何一項的吸收部件，其進一步特征在于所說的吸收材料包括一種塌癟的聚合物泡沫材料，其進一步特征還在于所說的聚合物泡沫材料包括一種親水的柔韌結構，具有互相連接的開孔。
6.權利要求5的吸收部件，其進一步特征在于所說的聚合物泡沫材料在所說平面方向的至少一個方向上具有至少5％的膨脹勢。
7.權利要求5的吸收部件，其進一步特征在于所說的聚合物泡沫材料在所說平面方向上的至少兩個互相垂直的方向上具有至少3％的膨脹勢。
8.權利要求5的吸收部件，其進一步特征在于所說的聚合物泡沫材料在與所說至少一個裂隙方向平行的方向上具有膨脹勢，并且優選在與所說至少一個裂隙方向垂直的方向上也具有膨脹勢。
9.權利要求5的吸收部件，其進一步特征在于所說的聚合物泡沫材料具有(a)每泡沫體積至少大約0.025平方米/毫升的比表面積；(b)其中結合了至少大約0.1％(重量)毒理上可接收的收濕的水合鹽；(c)在其塌癟狀態下大約30kPa或更少的膨脹壓；和(d)當用表面張力為65±5達因/厘米的合成尿液在88°F(31.1℃)下飽和到其自由吸收能力時，其膨脹狀態下的密度是其塌癟狀態下干基密度的大約10％至50％。
10.一種特別適用于吸收和保留含水體液的吸收物品，其特征在于所說的吸收物品包括(a)一種底襯片材；和(b)一種與所說底襯片材結合在一起的吸收部件，所說的吸收部件位于所說的底襯片材與該物品穿戴者體液排出區之間，所說的吸收部件包括權利要求1的吸收部件。
全文摘要
本申請涉及使用在用這些液體濕透之前都保持相對薄的吸收材料形成的吸收部件中使用帶有裂隙的區域。合適的材料包括當前優選的各種聚合物泡沫材料。本發明公開了帶有裂隙區的單層和多層吸收部件，以及使用預先形成的杯狀裂隙以增強初始液體的攝取。這些裂隙區結合平面膨脹特性使得該吸收部件能夠對各種液體負載條件產生動態反應以產生有用的結構特征。這些裂隙區，結合吸收部件在吸收部件平面內的至少一個方向上的膨脹勢，能引起該裂隙區從該吸收部件的平面向外隆起和/或變形，從而使得該裂隙表面互相之間成角度和/或平移移位。這樣可以更加充分地將裂隙表面暴露于引入的液體以改善攝取能力。使用預先形成的杯狀裂隙可使吸收部件能夠更快地攝取和吸收水性體液，并且特別適用于容納和脫出那些濕的或稀便類物質以及較高粘度的液體和/或那些具有較高濃度的特殊物質如血液、月經、或創傷體液的水分。
文檔編號A61F13/53GK1129395SQ94193140
公開日1996年8月21日 申請日期1994年5月26日 優先權日1993年6月25日
發明者加里·D·拉沃恩, 杰勒德·A·揚, 格雷戈里·W·泰勒, 唐納德·C·羅, 威廉·S·安德斯 申請人:普羅克特和甘保爾公司