專利名稱：：高吸收聚合物泡沫材料的制作方法
技術領域：
：本申請涉及高吸收聚合物泡沫材料，在受到高壓對抗時，該材料能夠吸收含水體液如尿液和月經。這類泡沫特別適合用作吸收用品中的儲存材料。
背景技術：
：高吸收性用品的開發是具有相當高的商業意義的主題。這類用品的一個特別理想的特性是干爽性。這可以通過除去穿用者皮膚附近的流體而實現。例如，干燥尿布可以穿用更舒適并不易引起皮膚問題如皮疹(尿布皮炎)。對于婦女衛生墊和棉塞、成人失禁短褲、控制出汗的墊、用于傷口的繃帶和類似物來說，也產生同樣的好處，其通常含有人類或動物所穿用的那類吸收用品。其它吸收用品包括用于構造防止泄漏、用于控制血的外科手術和用于控制水輸送到植物的園藝和農業中的物品。提供更干爽的吸收用品如尿布的能力隨具有能夠采集、分配并儲存體液如尿液的吸收芯或結構而定。這類芯可以包括兩個或多個用于具體功能而優化的組分。例如，該芯可以是一種多層的復合材料，這些層用于迅速采集流體以控制涌流或突然的排泄(insult)，將流體分配到遠離起始排泄點的區域，通過將流體不可逆地鎖定在該遠距離的位置處而儲存流體。本領域有許多儲存材料的實例，包括形成水凝膠的吸收性聚合物(下文稱為“HFAP”)。在本領域中，這些材料也稱為“水解膠體”、“超吸收劑”或超吸收性聚合物。這些材料的使用概括在“吸水的聚合物專利綜述”，Po,R.J.M.S.-Rev.Macromol.Chem.Phys.1994,C34(4),607-662。這類儲存材料通常以不同的比例與纖維織物共混而用在吸收芯中。這類HFAP的代表性的實例是輕度交聯的聚丙烯酸酯。類似于其它吸收性聚合物，這些輕度交聯的聚丙烯酸酯包含許多連接到聚合物主鏈上的陰離子(帶電的)羧基。正是這些羧基使得聚合物能夠通過滲透力吸收含水體液。流體儲存也可以基于毛細力。在各種日常現象中毛細力很顯著，正如紙巾吸收溢出的流體所說明的那樣。本領域有許多由纖維狀集合體所形成的毛細吸收劑的實例。另一種毛細吸收劑是水蘚(sphagnummoss)，正如1997年6月18日授予Chauvette等人的EP779,066所述。毛細吸收劑在流體吸收和芯吸速率，即將含水的體液移動到遠離初始接觸點的能力方面可提供優良的性能。的確，上述的雙層芯吸收結構使用纖維基質作為主要的毛細傳輸工具，將初始采集的含水體液移動通過吸收芯，使其能被位于吸收芯各層或各區中的HFAP吸收和保留。但是，當用作儲存元件時，這類構造在壓力下可能會失敗，導致流體擠出或放出。現以發現，將吸收性泡沫用在吸收用品如尿布中是非常理想的。如果制備合適，開孔的親水性聚合物泡沫可以提供用于高性能吸收芯中所需的有用的毛細流體采集、傳輸和/或儲存。含有這類泡沫的吸收用品可以在使用期間提供理想的濕態完整性、持續的合身性、使形狀的變化最小化(如溶脹、隆起)并提供皮膚干爽性。通過使用具有差異毛細壓力的多層泡沫從而使大部分流體終止在最遠離穿用者皮膚的層中而實現該干爽性。在US5,563,129(下文將描述)中描述了這些設計的實例。已有由高內相乳液(此后稱作“HIPE”)制備最有用的用于吸收產品如尿布的吸收泡沫。參見例如，US5,260,345(DesMarais等)，1993年11月9日授權和US5,268,224(DesMarsis等)，1993年12月7日授權，US5,387,207(Dyer等)，1995年2月7日授權，US5,652,194(Dyer等)，1997年7月29日授權，US5,563,179(Stone等)，1996年10月8日授權，和US5,563,129(上文)及US5,560,222(DesMarais等)，1997年7月22日授權，將每篇專利的公開內容引入作為參考。這些吸收性HIPE泡沫通常提供所希望的流體處理性能，包括(a)相對更好的芯吸和流體分配特性，以便輸送吸收的尿或其它體液，使其遠離初始的接收區，并進入泡沫結構中未使用的平衡區，以便容納隨后流出的涌流，和(b)在負荷下，即在壓力下，較高的儲存容量和較高的流體容量。這些衍生于HIPE的吸收泡沫也是足夠柔韌和柔軟的以給這些吸收用品的穿用者提供高度的舒適感，且其可以制造得相對較薄直到隨后被吸收的體液潤濕。在這些衍生于HIPE的泡沫在適當設計的吸收用品中非常有效的同時，還存在與吸收產品設計中進一步的進展相關的進一步的改進的機會。在一設計實例中，將整個儲存元件放置在遠離襠區并且其位置比襠區更高(參照站立的穿用者)。在尿布中，這類設計使在穿用者的敏感的襠區內儲存的流體量最小化。這不僅保持了尿布的起始舒適的形狀，而且使襠區比所需的更薄。可能最重要的是，該設計可以保持襠區更為干爽使皮膚更健康，因為尿液通過儲存芯從該位置處基本上除去。該設計需要儲存芯內有能夠排出采集層的水分、然后通過毛細作用芯吸所吸收的流體至排放區上方某個明顯的高度。典型的分配材料在1998年3月13日提交的DesMarais等人的共同待審的美國專利申請流水號…、題目為“分配含水流體的吸收材料”(P&G案號7051)中，有更詳細的描述。然后，將儲存元件集中在相比于襠區更接近于穿用者的腰部位置。因此，產品設計包含能夠接受流體涌流的相對開口的采集元件、分配層和能夠從分配層除去流體的儲存層，所述分配層具有充分的毛細壓力以便在下一個流體涌流可能出現前，從采集部件基本上除去流體，然后將流體芯吸至所需的高度。(所述部件通常理解為“層”，但原則上可以包括與產品的功能相一致的任何形狀。)根據產品及其芯的尺寸和穿用者相對于地面的位置，該實例中所需的絕對高度可以變化。通常，對于嬰兒(其很少處于直立狀態)來說，該高度為約12厘米，對學走路的更大的嬰兒來說，該高度通常為約15至20厘米以及對于成人來說，該高度可達25厘米。儲存元件必須能夠至少克服這些高度所產生的靜水壓力而吸引流體。但是，另外，儲存元件必須克服對著其放置的采集層或分配層的解吸壓力。參見1998年3月13日提交的DesMarais等人的共同待審的美國專利申請流水號…、題目為“分配含水流體的吸收材料”(P＆G案號7051)，其目的在于改進的流體分配材料。對于任何一種能夠芯吸20厘米流體的材料來說，該解吸壓力大于20厘米。該解吸壓力可以是吸收壓力的兩倍或兩倍以上。盡管具體實例將會變化，但經驗表明，儲存元件通常必須能夠克服總壓力(解吸加上重力)采集標稱表面張力的含水流體，所述總壓力至少為約40厘米，優選至少為約50厘米，更優選至少約為60厘米，最優選至少約70厘米。在那些其中襠區只含有流體采集和/或分配材料(即，沒有真正的儲存材料)的吸收用品中，最終達到的襠區的干爽程度是采集和/或分配部件的解吸壓力、儲存部件相對于采集部件的高度以及儲存元件的吸收壓力和容量的函數。能夠提供產生高度干爽性所必需的毛細壓力的儲存元件通常可以描述為“高吸收”元件。儲存元件的總容量也是非常重要的。盡管可以將許多材料如纖維網密實化以克服約40至70厘米的總壓力采集流體，但這類部件的容量或空隙率較差，通常在40厘米總壓力下小于2至3克/克。密實化還減少0厘米下的容量。另外，由于差的機械強度，這類網往往在壓力(靜水壓力和機械壓力)下塌陷，進一步減少了其有效容量。甚至在受到相當于大于約30-40厘米靜水壓力的壓力時，本領域描述的用作儲存部件的吸收泡沫往往會塌陷。(靜水壓力等同于機械壓力，其中1psi(7kPa)機械壓力相當于70厘米靜水壓力)。同時，該塌陷實質上減少了(通常在約5至8倍之間)這些泡沫的有效容量。盡管該減少的容量原則上可以通過使用更多的吸收材料而克服，但從成本和薄度方面考慮，這通常是不實際的。儲存材料的第三個重要的參數是在吸收含水流體、與流體接觸時迅速膨脹之前保持薄形的能力。此特征在上文的USP5,387,207中作了詳細描述。這提供了一種相對薄的直到在其穿用周期結束時其被流體飽和時為止的產品。該“薄直到潤濕”(“thin-until-wet”)的性能隨泡沫內所產生的毛細壓力的平衡和泡沫強度而定，如前面的USP5,387,207所述。儲存元件的一個重要特性是在其本身內芯吸流體的能力。其中采集或分配部件和儲存元件的重疊只是部分的，為成為有效的，儲存部件本身必須能夠通過其自身芯吸流體。最后，理想的是，儲存元件必須充分堅韌以經受住使用和生產過程，充分柔韌以舒適且適合于采用大規模生產所用的商業上可行的方法生產。因此，人們希望能夠制造一種開孔的吸收聚合物泡沫材料，該材料(1)在相對高的高度下對含水流體呈現出相對高的容量；(2)在被這些體液潤濕之前的正常的儲存和使用期間可以相對較薄和重量輕；(3)能夠在其本身內芯吸流體；(4)在壓力負荷下具有充分的回彈性、堅韌性和強度以吸收和保持這些體液；以及(5)可以在不犧牲這些所需的吸收性和機械性能至不可接受的程度下經濟地生產出來。發明概述本發明涉及高吸收儲存材料，特別是高吸收可塌陷的聚合物泡沫材料。在與含水流體(特別是含水體液如尿液)接觸時，這些材料可以膨脹并吸收這些流體，即使在受到明顯的靜水壓力的對抗時。這些吸收性聚合物泡沫包含互連的開孔的聚合物泡沫結構。在一個方面，泡沫對抗50厘米的靜水壓頭可以吸收至少約25克/克。即，在50厘米下，該泡沫的垂直芯吸吸收容量至少約25克/克。垂直芯吸吸收容量是在給定的高度下在垂直懸掛在測試流體的容器上方的泡沫條內的部分的容量。這是根據下面的測試方法部分中所述的方法測定的。在另一方面，本發明的泡沫具有90％下的垂直懸掛吸收高度(“VHSH”)為至少約60厘米。(在90％下泡沫的VHSH是在垂直懸掛的泡沫條內的高度，在該高度下泡沫包含在高度為0厘米下測定的其容量的90％。這是根據下面的測試方法部分中所述的方法測定的。)泡沫進一步能夠在其自身內芯吸流體以有效使用其整個容積。該泡沫結構進一步是薄直到潤濕時、柔韌的、堅韌的且可以通過工業方法生產。本發明還涉及得到這些高吸收吸收泡沫的方法，其是通過聚合特定類型的油包水乳液或具有油相和水相的HIPE得到的。該方法包括下列步驟A)在不大于6000秒-1的剪切速率下，由下列物質形成油包水乳液1)一油相，包含a)85至98％重量的能形成Tg為35℃或更低的共聚物的單體組份，該單體組份包含ⅰ)45至70％重量的至少一種基本上不溶于水的能形成Tg為25℃或更低的無規非晶聚合物的單官能單體；ⅱ)10至30％重量的至少一種基本上不溶于水的能提供與苯乙烯所提供的韌度相等的韌度的單官能共聚單體；ⅲ)5至25％重量的基本上不溶于水的第一多官能交聯劑，該交聯劑選自下列物質組成的組二乙烯基苯，三乙烯基苯，二乙烯基甲苯，二乙烯基二甲苯，二乙烯基萘，二乙烯基烷基苯，二乙烯基菲，二乙烯基聯苯，二乙烯基二苯基甲烷，二乙烯基芐基，二乙烯基苯基醚，二乙烯基二苯基硫醚，二乙烯基呋喃，二乙烯基硫醚，二乙烯基砜，四[2-乙氧基丙烯酰氧基]硅烷及其混合物；和ⅳ)0至15％重量的基本上不溶于水的第二多官能交聯劑，該交聯劑選自由下列物質組成的組多官能丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及其混合物；和b)2至約15％重量的一乳化劑組份，該乳化劑組分能溶于油相且適于用于形成穩定的油包水乳液，所述乳化劑組份包括至少40％重量乳化組份的第一乳化劑，該第一乳化劑選自由下列物質組成的組支化C16-C22脂肪酸的雙甘油單酯，線性不飽和C16-C22脂肪酸的雙甘油單酯和線性飽和C12-C14脂肪酸的雙甘油單酯；支化C16-C24脂肪酸的脫水山梨醇單酯，線性不飽和C16-C22脂肪酸的脫水山梨醇單酯，線性飽和C12-C14脂肪酸的脫水山梨醇單酯；支化C16-C24醇的二甘油單脂族醚，線性不飽和C16-C22醇的二甘油單脂族醚，線性飽和C12-C14醇的二甘油單脂族醚，及其混合物；2)一水相，包含(a)0.2至20％重量一溶于水的電解質；和(b)一有效量的聚合引發劑；3)水相與油相的重量比在30∶1至100∶1的范圍內；和B)在油包水乳液的油相中聚合單體組份以形成聚合物泡沫材料。可以隨后將聚合物泡沫脫水至形成塌陷的聚合物泡沫材料的程度，該泡沫材料在與含水流體接觸時將會再膨脹。本發明的方法使得能夠從由HIPE形成這些強度更大、更加均勻的泡沫。該新方法需要乳液混合方法的改變，下文將詳細描述。附圖簡述附圖中圖1所示為含有吸收芯的尿布的分解圖，所述吸收芯含有本發明的高毛細吸入能力的儲存元件。附圖中圖2a所示為如圖1所示的尿布中所含的另一典型的多層芯的分解圖。附圖中圖2b所示為如圖1所示的尿布中所含的另一典型的多層芯的分解圖。附圖中圖3所示為本發明的高吸收聚合物泡沫的顯微照片(放大500倍)。該泡沫是根據下文的實施例2制備的。附圖中圖4所示為圖3的泡沫的顯微照片(放大1000倍)。附圖中圖5所示為本發明的三種泡沫和一種現有技術的衍生于HIPE的泡沫的垂直懸掛吸收高度曲線圖。發明詳述Ⅰ高吸收的聚合物泡沫A．垂直芯吸吸收容量和垂直懸掛吸收高度在一個方面，本發明的高吸收材料包含在50厘米的靜水壓力下垂直芯吸吸收容量至少約25克/克的聚合物泡沫結構。優選的泡沫在50厘米的靜水壓力下垂直芯吸吸收容量至少約27克/克、更優選的至少約30克/克。聚合物泡沫通常在50厘米的靜水壓力下的垂直芯吸吸收容量為約25-90克/克、更通常至少約27-70克/克、最通常至少約30-60克/克。在另一方面，本發明的高吸收泡沫的平衡90％VHSH至少約60厘米、優選至少約70厘米且更優選至少約80厘米。優選，泡沫具有的90％VHSH為約60-80厘米、更優選約70-90厘米、進一步優選約80-90厘米。盡管不是必要條件，但特定泡沫具有所述的垂直芯吸吸收容量和90％VHSH性能兩者。高吸收、高容量的儲存泡沫的開發需要五個主要特征。首先，吸收泡沫必須具有充分的開孔空隙率(呈其膨脹狀態)以便吸收大量的含水流體(基于克/克)。其次，吸收泡沫必須具有高的每單位容積表面積，高吸收來自于該特征。第三，吸收泡沫必須是基本上親水性的(具有下文將描述的高附著張力)。第四，吸收泡沫在干燥時必須是薄的，在與含水體液如尿液接觸時迅速膨脹。第五，吸收泡沫必須具有充分的強度以抵抗在靜水壓力和機械壓力的結合壓力作用下的塌陷而繼續發揮作用。獲得具有這些性能的泡沫需要在泡沫內開發一組新的性能以及獲得泡沫的方法。這些性能包括控制泡孔大小的均勻性和高的壓縮強度。就前者而言，本發明提供的吸收泡沫具有相當高的均勻程度的泡孔大小。泡孔是泡沫內的主要重復元素，且其特征在于單元的邊緣之間的最大尺寸的直徑。不受理論的束縛，據信需要該高度的均勻性以獲得實現其功能所需的性能。具有相對差的泡孔大小均勻性的泡沫呈現出一毛細壓力分布，其可導致部分泡沫不能競爭流體。通過下文將描述的改進的加工技術已經獲得比現有技術中所描述的泡沫的更大的泡孔大小均勻性。本發明還提供了具有高的壓縮強度的泡沫。壓縮強度對實現吸收產品內的全部功能是重要的。施加到吸收泡沫上的負荷有兩個來源。首先，穿用者可能會通過運動或與表面的接觸施加負荷，該負荷可擠出泡沫中的流體。其次，通過將儲存元件分布在相對高于排泄區的高度處(對于站立的穿用者而言)而施加的毛細壓力也施加了相似的負荷。這些負荷可以導致吸收泡沫過早地塌陷，這固有地將其有效容量減少了顯著量，通常約4至8倍。B．泡沫的一般特征用于吸收用品和結構中的根據本發明的聚合物泡沫是相對開孔的。這意味著泡沫的各個泡孔(cell)完全地、不受阻礙地與相鄰泡孔相通。這些基本上是開孔結構的泡沫結構中的泡孔具有泡孔間的開孔或“窗戶”，這些開孔大到足以允許流體容易地從泡沫結構中的一個泡孔轉移到另一個泡孔中去。這些基本上開孔的泡沫結構一般都具有網狀特征，各個獨立的泡孔被許多相互連接的三維支化網所限定。構成這些支化網的聚合材料纖維絲可以被稱為“柱架”(struts)。有典型的柱架型結構的開孔泡沫以舉例方式示于圖3和圖4的顯微照片中。對本發明的任何目的來說，如果泡沫結構中至少80％的泡孔(大小至少1μm)與至少一個相鄰的泡孔是液體相通的話，那么，該泡沫材料就是“開孔的”。除了是開孔的外，這些聚合物泡沫是充分親水的以允許泡沫吸收下面將定義的量的含水流體。通過在聚合后留在泡沫結構中的殘余親水性表面活性劑或通過選擇的聚合后泡沫處理方法(如下所述)，使泡沫結構的內表面成為親水性的。這些聚合物泡沫結構的親水程度可以通過與可吸收的測試流體接觸時呈現出的“粘合張力”值定量表示。這些泡沫所呈現的粘合張力利用一種方法可以實驗性地確定，該方法是測量已知尺寸和毛細吸入比表面積的樣品吸收測試流體如合成尿的重量來進行的。這種方法在上文的US5,387,207的試驗方法部分作了更詳細的描述。用作本發明的吸收劑的泡沫一般是粘合張力值為約15至約65達因/厘米，更優選約20至約65達因/厘米(通過毛細吸收表面張力為65±5達因/厘米的合成尿來測定)的那些泡沫。本發明的聚合物泡沫可以以塌陷的(即未膨脹的)聚合物泡沫的形式制備出來，在與含水流體接觸時，這些聚合物泡沫膨脹并吸收這些流體。這些塌陷的聚合物泡沫通常通過壓縮力從聚合物的HIPE泡沫中擠出水和/或加熱干燥和/或真空脫水。在壓縮、和/或加熱干燥和/或真空脫水后，聚合物泡沫呈塌陷的或未膨脹的狀態。USP5,652,194(上文所述)中描述了用于制備這些“薄直到潤濕”的吸收泡沫的方法。在壓縮、和/或加熱干燥和/或真空脫水后，當被含水流體潤濕時，塌陷的聚合物泡沫可以重新膨脹。令人驚奇的是，當在這類產品在儲存、運輸、陳列和使用前的典型條件下儲存時，這些聚合物泡沫長時間地保持在該塌陷的或未膨脹的狀態。在壓縮、和/或加熱干燥和/或真空脫水至可實用的程度后，這些聚合物泡沫含有殘留的水，包括與摻入聚合物泡沫中的吸收性的水合鹽相關的水合水和泡沫內所吸收的游離水。據信，該殘留的水(由水合的鹽所協助)對所得的塌陷泡沫結構施加毛細壓力。這些泡沫的一個重要參數是其玻璃化轉變溫度(Tg)。Tg代表聚合物玻璃態和橡膠態之間的轉變中間點。具有比使用溫度高的Tg的泡沫強度非常高，但也非常剛硬且潛在地易于破裂。在塌陷狀態下長期儲存后，用溫度比聚合物的Tg低的含水流體潤濕時，這類泡沫恢復到膨脹狀態通常也需要較長的時間。理想的機械性能，特別是強度和回彈性的組合，通常需要相當精細地選擇單體類型和用量范圍來達到這些所希望的性能。對本發明的泡沫而言，優選的是，聚合物的Tg比使用溫度至少低約10℃。因此，應盡可能多地選擇單體，使所產生的相應的均聚物具有較低的Tg。Tg是由動態力學分析(DMA)測量得到的損耗角正切值(tan[δ])-溫度曲線衍生而來，這一點在1997年5月27日授予Dyer等人的USP5,633,291的測試方法部分作了描述，將該專利引入本文作為參考。C．高吸入泡沫結構的性質1．毛細吸入比表面積和毛細吸收壓力高的表面積和粘合張力對獲得高的吸入是重要的。通常，“毛細吸入比表面積(CSSSA)”是測試液體可以接近的每單位質量的本體泡沫材料(聚合物結構材料加上固體殘留材料)形成特定的泡沫聚合物網絡的表面積的量度。CSSSA通過泡沫內的泡孔單元的尺寸和聚合物的密度來確定，因此其是定量化泡沫網絡所提供的固體表面的總量到這類表面參與吸收性的程度的方法。對于本發明來說，通過測定已知質量和尺寸的泡沫樣品內所出現的低表面張力的液體(如乙醇)的毛細吸收量來測定CSSSA。使用上文所述的USP5,387,207中所述的技術來測量CSSSA和粘合張力。也可以使用用于測定CSSSA或粘合張力的任何合理的可供選擇的方法。用作吸收劑的本發明的膨脹的聚合物泡沫是那些CSSSA至少為約0.1米2/毫升的泡沫。CSSSA的范圍通常為約0.1-0.6米2/毫升、優選約0.15-0.55米2/毫升、最優選約0.18-0.50米2/毫升。具有這種CSSSA的泡沫可以產生充分的毛細壓力以將泡沫保持在塌陷的、未膨脹的狀態直到被這類含水流體潤濕時為止，所述泡沫也可以產生相當高的毛細壓力。毛細吸收壓是密度(空隙率或容量)、CSSSA和粘合張力的影響相結合的一個有用的量度。(參見P.K.Chatterjee和H.V.Nguyen的“Absorbency”(吸收性)，TextileScienceandTechnology(紡織科技)，第7卷，P.K.Chatterjee編輯；Elsevier:Amsterdam,1985；第二章。)對本發明的目的而言，所說的毛細吸收壓是指在31℃平衡條件下垂直芯吸的流體負荷是自由吸收容量的50％時的靜壓頭。靜壓頭是由高度為h的流體(如合成尿)柱來表示的。為了在吸收用品中特別適用于吸收含水流體，本發明優選的吸收泡沫通常具有的毛細吸收壓至少約為45厘米、更優選至少約55厘米、進一步優選至少約65厘米。本發明的泡沫通常具有的毛細吸收壓至為約45-150厘米、更優選至少約55-120厘米、進一步優選至少約65-90厘米。以前在文獻中公開的泡沫在這些壓力下將塌陷，并損失其大部分的有效容量。為了測量泡沫的毛細吸收壓力的目的，申請人使用了得自Brugeni,A.A.；Kapur,C.,TextileResearchJournal(紡織研究雜志)1967,356-366的改進方法。該方法在下文的測試方法部分作了詳細描述。2．自由吸收容量本發明的吸收泡沫的另一個重要性能是其自由吸收容量。“自由吸收容量”是給定泡沫樣品的每單位質量固體樣品材料(在無負荷下或0厘米高度下)吸收進其泡孔結構中的試驗流體(合成尿)的總量。為了在吸收用品中特別適用于吸收含水流體，本發明的吸收泡沫應具有的自由吸收容量為每克干泡沫材料約30-100毫升、優選約30-75毫升、最優選約30-65毫升的合成尿。測量泡沫的自由吸收容量的方法在USP5,563,179(上文)中作了描述。3．膨脹因子在暴露于含水流體時，本發明的塌陷的泡沫膨脹并吸收流體。為了本發明的目的，用于壓縮脫水的泡沫的膨脹厚度與塌陷厚度之間的關系可以由下列等式經驗地預測Th膨脹的=Th塌陷的×((0.133×W∶O比例)±2)其中Th膨脹的是泡沫呈其膨脹狀態時的厚度；Th塌陷的是泡沫呈其塌陷狀態時的厚度；W∶O比例是用于制備泡沫的HIPE的水與油的比例。因此，由水與油的比例為60∶1的乳液制備的典型泡沫具有的預測的膨脹因子為8.0(范圍為6-10)，即，泡沫的膨脹厚度是塌陷厚度的8倍。用于測量膨脹因子的方法在后面的測試方法作了描述。這些泡沫的“膨脹因子”至少約4倍，即泡沫呈其膨脹狀態時的厚度至少是泡沫呈其塌陷狀態時的厚度的約4倍。塌陷的泡沫優選具有的膨脹因子的范圍為約4倍至15倍、更優選約5倍至10倍。4．耐壓縮變形本發明的吸收性聚合物泡沫的一個相關的特征是其處于膨脹狀態時的強度由其抵抗壓縮變形(RTCD)所泱定。此處的泡沫所顯示的RTCD是聚合物模量，及密度和泡沫網絡結構的函數。而聚合物的模量是由下列因素泱定a)聚合物組成；b)泡沫的聚合條件(例如，所得到的聚合反應，尤其是交聯的完全性)；和c)聚合物被殘余材料，如加工后殘留在泡沫結構中的乳化劑增塑的程度。為了用作高吸入儲存元件，本發明的泡沫必須適當地抵抗這些吸收材料在吸收和保留流體時所遇到的壓力所引起的的形變或壓縮。就RTCD而論，當位于高于排泄區的高度時，不具有充分的泡沫強度的泡沫不能夠采集和儲存可接受量的來自分配材料的體液。在由包含泡沫的吸收用品的使用者的運動和活動所引起的壓縮應力作用下，這類強度弱的泡沫也將容易釋放出這類流體。本發明的聚合物泡沫所呈現出來的RTCD可以通過測量在一定的限定壓力下將飽和泡沫樣品保持一定的溫度和時間所產生的應變量來定量。進行此特定類型的測試的方法在USP5,563,179(上文)中作了詳細描述。用作吸收劑的泡沫是那些呈現RTCD的泡沫，使得當泡沫被表面張力為65±5達因/厘米的合成尿飽和至其自由吸收容量時，5.1kPa的限定壓力使泡沫結構產生通常約20％或更低壓縮的應變。優選的是，在這類條件下所產生的應變的范圍為約1-10％、更優選約2-8％、最優選約2-5％。5．泡孔尺寸的均一性泡孔是通過聚合含單體的油相而形成的，所述油相包圍著相對無單體的水相液滴。這些泡孔通常基本上是球形的。這些球形泡孔的大小或“直徑”是一般用來表征泡沫的通常使用的參數。由于給定的聚合物泡沫用品將不必具有近似相同的大小，通常將規定平均泡孔大小，即平均泡孔直徑。有許多技術可用來測量泡沫的平均泡孔大小。一種有用的用于測量泡沫中泡孔大小的技術包括基于泡沫樣品的掃描電子顯微鏡照相的簡單測量。例如，圖3示出了根據本發明的呈其膨脹狀態的典型的HIPE泡沫結構。疊加在顯微鏡照片上的是表示50微米長的標度。這一標度通過圖像分析法可以用來測量平均泡孔大小。這里所給出的泡孔大小測量是基于如圖3所示的泡沫呈其膨脹狀態的數均泡孔大小。根據本發明的用于吸收含水體液的吸收劑的泡沫優選的數均泡孔大小為約50微米或更低，通常為約5至約25微米。6．泡沫的其它性質本文所定義的“泡沫密度”(即，在空氣中每立方厘米泡沫體積的泡沫的克數)是基于干重。在計算和表示泡沫密度時，不考慮所吸收的水溶性殘余物質的量，例如，在HIPE聚合、洗滌和或親水化后，如留在泡沫中的殘余的鹽和液體。但，泡沫密度確實包括其它水不溶性的物質如聚合的泡沫中所存在的乳化劑。事實上，這類殘余物質給泡沫材料貢獻了大量的質量。提供測定每單位體積的泡沫結構的固體泡沫材料的質量的任何適宜的重量分析方法都可以用來測量泡沫密度。例如，US5,387,207(上文描述)的試驗方法部分詳細描述的ASTM重量分析法是一種可以用來測定密度的方法。在其塌陷狀態下，用作吸收劑的本發明的聚合物泡沫具有的干燥密度值在約0.1至約0.2g/cc(克/毫升)，優選在約0.11至約0.19g/cc，最優選在約0.12至約0.17g/cc之間。在其膨脹狀態下，用作吸收劑的本發明的聚合物泡沫具有的干燥密度值在約0.010至約0.032g/cc(克/毫升)，優選在約0.013至約0.032g/cc，最優選在約0.015至約0.032g/cc之間。Ⅱ由HIPE制備聚合物泡沫A概述通過具有較高的水相與油相比率的某些油包水乳液、在本
技術領域：
通稱為“HIPEs”的聚合可以制備本發明的聚合物泡沫。從這些乳液的聚合所生成的聚合物泡沫材料此后稱為“HIPE泡沫”。該方法的概述在USP5,563,179(下文將描述)、1996年11月5日授予DesMarais的USP5,571,849和1997年7月22日授予DesMarais的USP5,560,222，將這些專利的公開內容引入本發明作為參考。在該方法中的某些至關重要的參數在下文的實施例部分中作了描述。用來形成HIPE乳液的水相和油相的相對量與許多其它參數一起，對于決定所得的聚合物泡沫的結構、機械性能和使用性能方面是重要的。具體地說，在乳液中水與油的比率可影響泡沫的密度、泡孔大小和毛細吸入比表面積及形成泡沫的柱架的尺寸。用來制備本發明的HIPE泡沫的乳液通常具有的水相與油相的體積重量比為約30∶1至100∶1，更優選約30∶1至約75∶1、最優選約30∶1至約65∶1。1．油相組份HIPE乳液的連續油相包含聚合形成固體泡沫結構的一些單體。其它的油相配料包括乳化劑、抗氧化劑、顏料等，如USP5,563,179(下文所述)所詳細描述的那樣。2．水相組份HIPE乳液的不連續水內相通常是含一種或幾種溶解組份的水溶液。在USP5,563,179(上文所述)中詳細描述了典型的鹽、引發劑和其它添加劑的實例。3．親水表面活性劑和可水合的鹽形成HIPE泡沫結構的聚合物優選基本上沒有極性官能團。這意味著聚合物泡沫是相對憎水性的。當將這些泡沫用作含水流體如尿液、血液、月經、粘液和其它身體滲出物以及潑灑的果汁、飲料和牛奶等的吸收劑時，通常需要進一步處理，以使泡沫相對更親水一些。泡沫的親水作用可以通過用親水表面活性劑以下列專利所詳細描述的方式處理HIPE泡沫來實現的，所述專利包括USP5,563,179(上文所描述)、1993年10月5日授予DesMarais的USP5,250,576和1994年3月8日授予DesMarais的USP5,292,777，將這些專利的公開內容引入本發明作為參考。其它處理方式包括對表面進行化學改性，如下文的專利所描述的那樣，所述專利包括USP4,536,521(Haq),1985年8月20日授權，Price,G.J.；Clifton,A.A.,Keen,F.的Polymer1996,37(26),5825和其中所引用的參考文獻以及1997年4月3日公開的W097/11989，將這些專利的公開內容引入本發明作為參考。B．得到HIPE泡沫的工藝條件泡沫的制備一般包括如下步驟1)生成穩定的高內相的乳液(HIPE)；2)在適于生成固體聚合泡沫結構的條件下，使這種穩定的乳液聚合/固化；3)任選洗滌該固體聚合泡沫結構，以從聚合泡沫結構中除去原來殘留的水相和如果需要，用親水性表面活性劑和/或可水合鹽處理聚合物泡沫結構，以沉積任何需要的親水性表面活性劑/可水合鹽，和4)之后使這種聚合物泡沫結構脫水。這些方法詳細描述在USP5,563,179(下文將描述)、1992年9月22日授予DesMarais的USP5,149,720中，將這些專利的公開內容引入本發明作為參考。也參見1996年9月17日提交的共同待審的美國專利申請流水號08/716,510(TA.DesMarais)(引入本發明作為參考)，其描述了具有HIPE再循環回路的改進的連續方法。已經對針式攪拌機(pinimpeller)進行了進一步的改進以使本發明泡沫的泡孔大小具有高度均勻性。一種優選的形成具有高度的泡孔均勻性的HIPE的方法包括組合和乳化必需的油相和水相的連續方法。在混合室或區(優選是圓筒)中，相結合的液流一般都經受，例如由適當的構型和尺寸的針式攪拌機所提供的低剪切攪拌。采用低剪切攪拌在HIPE內提供了高度的泡孔大小均勻性，其導致具有改進的吸入能力的泡沫。采用本發明方法中所用類型的針式攪拌機，攪拌機針尖速度(此后稱為“針尖速度”)和針尖與混合室壁間的距離(此后稱為“針-壁間距”或“間距”)對剪切速率是重要的。此處針式攪拌機的剪切速率定義為針尖速度除以針-壁間距。就本發明的目的而言，此組合是可變的，剪切速率應不大于6000sec-1(秒-1)。優選以不大于5400秒-1的速率、更優選以不大于5100秒-1的速率剪切混合的油/水相液流。所用的剪切速率通常為約3000-6000秒-1、更優選約3000-5400秒-1、最優選約3300-5100秒-1。針尖速率應在約150英寸/秒(381厘米/秒)至約600英寸/秒(1524厘米/秒)，優選約150英寸/秒(381厘米/秒)至約500英寸/秒(1270厘米/秒)，更優選在200英寸/秒(508厘米/秒)至約400英寸/秒(1016厘米/秒)。針-壁間距應在1％和6％圓筒直徑之間，優選在1％至4％圓筒直徑之間，更優選在1.5至4％圓筒直徑之間。Ⅲ．高吸入聚合物泡沫的用途本發明的高吸入聚合物泡沫在各種各樣吸收用品中特別適用作吸收結構(如吸收芯或芯的元件)的存儲部分。此處“吸收用品”是指一種消費品，它能吸收大量的尿或其它流體(即液體)，象失禁穿用者或用品使用者排泄的含水糞便物(流動的腸排泄物)。這些吸收用品的實例包括一次性尿布、大小便失禁服裝、月經用品如棉塞和衛生巾、一次性短褲、床墊等。該吸收泡沫結構特別適宜用于如尿布、大小便失禁墊或衣服、床墊、衣服的保護物等用品中。最簡單形式的本發明的吸收用品僅需包括通常是相對不透液的底片、采集材料和高吸入聚合物泡沫。將上述部件相連從而采集材料最靠近吸收用品的穿用者的流體排放區或沖擊區。接著是底片所支持的高吸入聚合物泡沫。不透液的底片可以包括任何材料如厚度為1.5密耳(0.038毫米)的聚乙烯或聚丙烯，其將有助于將流體保持在吸收用品內。更通常地，這些吸收用品也包括覆蓋吸收用品的接觸穿用者皮膚的一側的透液的頂片元件。在該構型中，用品包括吸收芯，其包括一個或多個位于頂片和底片之間的本發明的泡沫結構。透液的頂片可以包括任何基本上是多孔的并允許體液容易在其中通過并進入下層的吸收芯的材料，如聚酯、聚烯烴、人造纖維等。頂片材料優選不具有將含水流體保持在頂片和穿用者皮膚之間的接觸區域內的傾向。本發明的吸收用品實施方案的吸收芯可以只由一個或多個這些泡沫結構構成。例如，吸收芯可以包括單一的整體的泡沫片，其根據需要或需要最適配其將要使用的吸收用品的類型而進行成形。另一方面，吸收芯可以包含多個可以用粘合劑粘合在一起的泡沫片或顆粒或其可以通過包封薄紙的外覆層或通過吸收用品的底片和頂片簡單地束縛成非粘合的固定在一起的聚集體。除本發明的一個或多個吸收性泡沫結構外，本發明的吸收芯也可以包括其它如常規的元件或材料。例如，本文的吸收用品可以使用包括本文的吸收泡沫結構和常規吸收材料的顆粒或片的組合(如氣流成網的混合物)，如a)木漿或其它纖維素纖維，b)HFAP的顆粒或纖維。在包括本文所述的吸收泡沫和其它吸收材料的組合的實施方案中，吸收材料可以采用多層吸收芯構型，其中含有一個或多個本發明的泡沫結構的芯層與一個或多個其它的含有其它吸收結構或材料的獨立的芯層結合使用。例如，這些其它吸收芯結構或材料可以包括木漿或其它纖維素纖維的氣流成網的或濕法成網的網面。這些其它吸收結構也可以包括其它類型的泡沫，如用作流體采集/分配部件的吸收泡沫或甚至海綿，如上文的USP5,563,179中所公開的那些。這些其它吸收結構也可以包括如多至80％重量的通常用于將采集并存留含水流體的吸收用品中的那種類型的聚合物凝膠劑的顆粒或纖維。該類型的HFAP及其在吸收用品中的應用更詳細地在1988年4月19日再授權的US再授權專利32,649(Brandt等人)中作了描述，將該專利引入本文作為參考。這些吸收用品的實施方案采用了具有位于用品的穿用者的流體排泄區內的流體處置層的多層吸收芯。該流體處置層可以呈高度蓬松的無紡吸收泡沫或纖維狀集合體的形式。一種優選形式的流體采集/分配層含有一層改性的纖維素纖維(如硬挺的卷曲的纖維素纖維)和任選占該流體采集/分配層重量的多至10％的HFAP。這類優選的吸收用品的流體采集/分配層中所用的改性的纖維素纖維優選是已經通過化學和/或加熱處理而硬挺和卷曲的木漿纖維。這類改性的纖維素纖維于1990年6月19日授予Lash等人的USP4,935,622中所述的吸收用品中所用的類型相同，將所述專利引入本文作為參考。一個優選的實施方案提供了上層采集層、中間流體分配層和本發明的高吸入聚合物泡沫，所述中間流體分配層的類型如1998年3月13日由DesMarais等人提交的美國專利申請流水號…、題目為“用于分配含水液體的吸收材料”(P&G案號7051)所述的類型或1996年4月17日由G.Seger等人提交的共同待審的美國專利申請流水號08/633,630中所述的類型相同，將上述每個申請的公開內容引入本文作為參考。對于本發明的目的來說，多層吸收芯的“上層”是相對靠近穿用者的身體的層，如最靠近用品的頂片的層。術語“下層”意義相反，指相對遠離穿用者身體的多層吸收芯的一層，如最靠近底片的層。該流體分配層通常位于(上面的)流體處置層和(下面的)高吸入儲存層之間，并且與其流體相通。可以將本發明的吸收泡沫結構用在位于含有硬挺的卷曲的纖維素纖維的上層流體采集/分配層下面的下層流體儲存層中的吸收用品在1992年9月15日授予Yong等人的USP5,147,345中作了更詳細的描述，將所述專利引入本發明作為參考。多層吸收芯的制備也可以根據1995年8月30日提交的G.D.Lavon等人的共同待審的美國專利申請流水號08/521,556進行，將所述專利引入本文作為參考，其中流體儲存/分配層含有本發明的吸收泡沫。另一個優選的實施方案需要各種吸收芯元件的進一步分離。該優選的吸收芯包含僅圍繞穿用者襠區的收集層以控制起始的快速流體噴涌。分配層被垂直定位于收集層的前面和后面，以便芯吸流出襠區的流體，不是僅從前面到后面。儲存層被定位于收集層之上的位置(設想穿用者處于站立位置)并僅與分配材料接觸。儲存層必須能夠吸收從分配層流出的流體，克服由于重力和分配材料解吸壓形成的力。所述的產品在排泄之間的時間內從襠區排出流體，使得收集區相對干燥并準備進一步吸收流體。這進一步保持了服裝的形狀，并使得襠區相對干燥，使皮膚更健康。圖1顯示了尿布60的一個優選實施方案，其中頂片61和底片62是同時延伸的(co-extensive)，且其長度和寬度尺寸通常大于吸收芯28的長度和寬度尺寸。頂片61連接并疊加在底片62上，從而形成尿布60的周邊。周邊限定了尿布60的外周長或邊緣。頂片61是柔順的，摸上去柔軟的且對使用者皮膚無刺激的。另外，頂片61是透液的，允許體液易于透過其厚度。合適的頂片61可由廣泛范圍的材料制成，例如多孔泡沫、網狀泡沫、多孔塑料膜、天然纖維(如木纖維或棉纖維)、合成纖維(如聚酯或聚丙烯纖維)或天然纖維和合成纖維的混紡纖維。在一個實施方案中，頂片61由疏水性材料制成，使得穿用者的皮膚與吸收芯10中的流體分離。特別優選的頂片61包含具有約1.5旦的扯樣長度聚丙烯纖維，例如由Hercules,Inc.ofWilmington,Delaware銷售的Hercules型151聚丙烯。正如這里所用的，術語“扯樣長度纖維”指的是具有長度至少約為15.9mm(0.62英寸)的那些纖維。存在許多能夠用于生產頂片61的生產技術。例如，頂片61可以是紡織的、無紡的、紡粘的、粗梳的等。優選的頂片是粗梳的，由紡織領域中熟練人員公知的方法熱粘結。優選地，頂片61的重量是約18～約25g/m2，縱向的最小干燥抗拉強度至少約400g/cm，橫向濕態抗拉強度至少約55g/cm。雖然優選使頂片作為距離穿用者皮膚最近的材料，但是這不是必須的。考慮可以使用沒有頂片的合適的吸收芯構型，且仍然產生所需的結果例如舒適和吸收性以及生產的簡便性和節省材料成本。例如，吸收芯本身的體側表面可由代替單獨頂片的透液的、柔順的、柔軟的且無刺激的材料制成。這樣的吸收芯僅需要與底片一起使用，以提供吸收用品的舒適性和吸收性。底片62是不透流體的，并優選由塑料薄膜制成，雖然也可以使用其它柔軟的不透流體的材料。底片62阻止吸收芯10中吸收和含有的流出物潤濕接觸尿布60的物品例如床單和內衣。優選地，底片62是厚度為約0.012mm(0.5密爾)～約0.051cm(2.0密爾)的聚乙烯膜，雖然能夠使用其它柔軟的不透流體的材料。正如這里所用的，術語“柔軟”指的是柔順和容易與穿用者身體的大體形狀和輪廓一致的材料。合適的聚乙烯膜由MonsantoChemicalCorporation生產并以FilmNo.8020銷售。優選對底片62進行壓紋和/或消光處理以便其外觀更象織物。另外，底片62可以是“透氣的”，允許蒸汽從吸收芯28中逸出，但還防止流出物流過底片62。考慮到非常透氣但基本上不透流體的底片對于某些吸收用品來說是需要的。底片62的尺寸由吸收芯28的尺寸和選擇的精確尿布設計所泱定。在一個優選的實施方案中，底片62具有改進的沙漏型，在整個尿布周邊延伸到吸收芯28之外的最小距離至少約為1.3cm～至少約為2.5cm(約0.5～約1.0英寸)。頂片61和底片62以任何合適的方式連接在一起。如此處所用，術語“連接(ioined)”包括通過將頂片61直接固定在底片62上的方式將頂片61直接與底片62固定在一起的構型，和通過將頂片61固定在中間部件上，該中間部件又固定在底片62上的方式將頂片61間接地與底片62固定在一起的構型。在優選的實施方案中，頂片61和底片62通過連接方式(未示出)例如粘結劑或本領域已知的任何其它連接方式，頂片61和底片62沿其周邊相互直接連接起來。例如，一個均勻連續的粘合劑層、一個粘合劑構圖層或粘合劑的分離的線或點的排列能夠被用于將頂片61固定到底片62上。通常將帶狀緊固件(tapetabfastners)65施加到尿布60的腰帶區63處，以提供將尿布固定在穿用者身上的緊固方式。所述帶狀緊固件65僅是代表性的。帶狀緊固件可以是本領域公知的那些，例如引入本文供參考的1974年11月19日授權的美國專利US3,848,594(Buell)中公開的緊固帶。這些帶狀緊固件或其它尿布緊固裝置通常在接近尿布60的邊角處施用。彈性部件69鄰近尿布60的周邊布置，優選沿著每一縱向邊緣64，使得彈性部件拉住并將尿布60固定于穿用者的腿部。另外，可以鄰近尿布60的一個或兩個腰帶區63布置彈性部件67以提供腰帶以及腿箍(或者而不是腿箍)。例如，合適的腰帶公開于引入本文供參考的1985年5月7日授權的美國專利US4,515,595(Kievit等)中。另外，適合于生產具有彈性可收縮彈性部件的一次性尿布的方法和設備描述于引入本文供參考的1978年3月28日授權的美國專利US4,081,301(Buell)中。彈性部件在彈性可收縮狀態下被固定在尿布60上，使得在正常未受限制的構型中，彈性部件有效收縮或聚集尿布60。彈性部件能夠以至少兩種方式固定在彈性可收縮狀態下。例如，在尿布60處于非收縮狀態下時，彈性部件可以被伸展和固定。或者，在彈性部件處于其未松弛或未伸展狀態下時，尿布60可以例如通過打褶而收縮，且彈性部件固定并連接到尿布60上。彈性部件可沿著尿布60的部分長度延伸。另外，彈性部件可延伸到尿布60的整個長度，或延伸到適于提供彈性可收縮線的任意其它長度。彈性部件的長度由尿布設計所決定。在使用中，通過將腰帶區定位在穿用者的后背下面，并將尿布60的其余部分拉在穿用者的腿間，使得其它腰帶區定位于穿用者的前面，來將尿布60施用于穿用者。然后，優選將帶狀65或其它緊固件固定在尿布60的面朝外的區域上。在使用中，引入了本發明流體吸收部件中的一次性尿布或其它吸收用品趨于更快速和有效地分配和儲存流體并由于流體吸收部件的高吸收容量而保持干爽。引入了本發明流體吸收部件的一次性尿布也可以是更薄和更柔軟的。當用作一次性尿布60中的吸收芯時，本發明芯28的優選實施方案是將其定位，使得收集條52與頂片61流體交換，并用于快速收集身體排出物并將其分配至吸收分配條51中。通過提供界面粘結和阻止頂片分離阻礙流體流動，吸收條52與頂片61的粘結可增強流體交換。本發明的分配材料51在芯28的x和y方向上移動流體，接著被通常表示為10的含有本發明的高吸收泡沫的流體儲存部件解吸。雖然部件52和51通常表示為成直線和具有相同尺寸，但是可以使用其它形狀和尺寸關系的部件。正如所示，通常成直線的部件具有相應于適用于一次性尿布的襠區66寬度的寬度53。同樣，可變化各個芯部件的長度，以適合于各個穿用者尺寸。如圖1中所示，儲存部件10能夠包含兩個單獨的含有本發明的泡沫的儲存部件20和30，使得沒有定位于尿布的流體排出區的吸收儲存部件。因為這樣的吸收芯10在芯的中央(對應于芯的襠區或流體排出區)具有很少或沒有流體儲存材料(應該認識到，分配材料51可具有非常大的儲存容量并含有流體，至少直到它被更高吸收性的儲存材料所解吸)，含有此類芯的用品可提供改進的適體性和穿用者的舒適性，當用品干燥和在其接收了一些體液負載時都是如此。參見例如由G.Young等在1997年3月27日申請的共同未決美國專利申請系列號08/825,072、由G.LaVon等在1997年3月27日申請的共同未決美國專利申請系列號08/825,071和由Young等在1997年3月27日申請的共同未決美國專利申請系列號08/826,208。圖2a描述了具有兩個獨立元件20和30的吸收芯28的分解圖，每一個都由含有本發明的高吸收性泡沫的吸收儲存材料組成，其中這些儲存元件會解吸分配材料51。前片20通常對應于穿用在穿用者前面的一次性尿布部分。同樣地，后片30對應于穿用在穿用者后面的一次性尿布的部分。在吸收芯包含單獨流體儲存元件(類似于圖1和圖2a中的元件20和30)的可選擇的設計中，分配層可定位在收集層和儲存元件的下面。即，參照圖1，分配材料51會定位于收集材料52和儲存元件20和30的下面。或者，儲存元件10可以是本發明的吸收儲存材料的單一層(即圖1中的破折線70表示儲存部件10包括在用品的流體排出區中)。吸收芯28的如此的實施方案在圖2b中有述。在一個實施方案中，吸收條52可以是流體處理層，以高度蓬松的無紡織物的形式定位于用品穿用者的流體排出區，但是優選以包含改進纖維素纖維例如硬挺卷曲纖維素纖維的層的流體收集形式，其量任選多達該聚合物膠凝劑的該流體收集/分配層重量的約10％。用于此類優選的吸收用品的流體收集層52中的改進纖維素纖維優選是木漿纖維，其已通過化學和/或熱處理方法進行硬挺和卷曲。此類改進的纖維素纖維與引入本文供參考的1990年6月19日授權的美國專利US4,935,622(Lash等)中使用的類型相同。優選的實施方案是其中流體儲存層51如下面文件所述的那些，所述文件包括共同待審美國申請，順序號，由T.A.DesMarais等在1998年3月13日申請，標題是“ABSORBENTMATERIALFORDISTRIBUTINGAQUEOUSLIQUIDS”(用于分配含水流體的吸收材料)(P&G案號7051)；1996年4月17日由G.Seger等提交的共同待審美國專利申請系列號08/633,630，這里每篇均引作參考。該流體分配層通常定位于(上面的)流體處理和(下面的)更高吸收性儲存層之間，并在其中進行流體交換。如這里所用，“一次性”吸收用品是打算在一次使用后丟棄的那些(即整個原始吸收用品不是用來被清洗或以其它方式被再恢復或再用作吸收用品，雖然某些材料或所有吸收用品可被再回收、再回用或制成堆肥)。如這里所用，術語“尿布，，指的是通常由嬰兒或失禁者穿用在穿用者下軀周圍的服裝。然而，應該理解的是，本發明也適用于其它吸收用品，例如失禁三角褲、失禁墊、訓練褲、尿布襯墊、月經墊、衛生巾、棉塞、繃帶、面巾紙、紙巾等。可以采用本發明的吸收泡沫結構的另一種類型的吸收材料包括適配型(form-fitting)產品如訓練褲。這類適配型用品通常包括制作成呈三角褲或短褲形式的框架(chassis)的無紡、柔軟底物。然后，本發明的吸收泡沫結構可以固定在所述框架的襠區以用作吸收“芯”。該吸收芯通常用包封薄紙或其它透液的無紡材料在外部包裹起來。從而，這類芯包裹物用作適配型吸收用品的“頂片”。形成適配型用品的框架的柔軟底物可以包括布或紙張或其它種類的無紡底物或成形薄膜，且可以被彈性化或以其它方式可拉伸。這類訓練褲用品的腿帶或腰帶能夠以常規的方式彈性化以改進用品的適配性。通過處理或涂敷其一個表面或通過用另一相對不透液的底物層覆蓋該柔軟底物，使這類底物通常相對不透液或至少不易透液，借此使整個框架相對不透液。在這種情況下，框架本身用作適配型用品的“底片”。這種類型的典型的訓練褲產品在1986年10月28日授權的US4,619,649(Roberts)中作了描述，將該專利引入本文作為參考。Ⅳ．測試方法A．毛細吸收壓毛細吸收等溫曲線是使用US5387207(Dyer等，1995年2月7日授權，此處引入作為參考)的測試方法部分所述的垂直芯吸吸收容量試驗得出的，只是是在31℃而不是在37℃進行。曲線是以每段的吸收容量作為芯吸高度的函數作圖，使用水池頂部到每段的中點的距離作為高度h。毛細吸收壓被看作是吸收容量為材料的自由吸收容量(即，在0厘米高度時的容量)的一半的材料的高度。B．垂直懸掛吸收高度(VHSH)和垂直芯吸容量垂直懸掛吸收高度(VHSH)試驗是通過挑選寬度通常為約1厘米的長度合適的(通常至少60厘米)泡沫條進行的。將該條懸掛在溫度恒定在31℃的室中，采用夾子懸掛該條。將條的底部浸沒在也保持在31℃的測試流體中。測試流體優選是如1997年2月4日授予Goldman等人的USP5,599,335中所述的合成尿，將該專利的公開內容引入本文作為參考。隨著時間推移，測試流體將沿著條向上芯吸并到達一平衡點，在該平衡點處不再發生進一步的芯吸作用。可以對測試流體進行染色以便于平衡點的確定。必須小心以防止樣品的蒸發，如將其裝在玻璃管內，在該玻璃管內玻璃不接觸樣品，并將樣品管適當地加蓋。對于本發明的材料來說，需要到達平衡的時間可以變化，時間范圍為約24至96小時或更長。當在1小時期間觀察不到芯吸流體高度的明顯變化，則認為已經到達平衡。小心地從測試室中取出測試條以避免擠出其中所含的流體。將該條切割成長度為2.5厘米的小段，對每段進行稱重。為了方便起見，可以將完全膨脹高度的約50％之下的起始段切割成長度為2英寸(5.1厘米)的小段。將這些重量除以泡沫的干重以計算出不同泡沫高度處的容量(克/克)。通過將容量對小段取自的高度進行作圖，可以得到如圖5所示的圖。在X％下的高度是在泡沫內保持0厘米容量(或FAC)的X％時的高度(厘米)。重要的典型值是在90％下的VHSH。原則上，X可以是任何值。根據發明人的經驗，在X=90％處得到最具有再現性的VHSH測量值。對本領域普通技術人員來說，該單一點的值并不能完全表達容量對高度圖中所得到的曲線的形狀。但是，該單一點用作本發明泡沫的實際的比較點。通過VHSH試驗可以確定不同吸入高度處的垂直芯吸吸收容量。參見，USP5,387,207的測試部分所述的對垂直芯吸吸收容量試驗的描述。(如上所述，唯一的改變是試驗是在31℃而不是37℃進行。)V．具體實施例這些實施例說明了根據本發明的塌陷的高吸入HIPE泡沫的具體制備方法。在下面的表1中概括了這些制備的泡沫的物理性質。另外，在圖3中圖示了這些泡沫的垂直芯吸容量。現有技術的泡沫，在表1中稱為“比較例”的相應的數據也示在表1和圖3的圖片中。正如所看出的那樣，在相對高的高度下(如50厘米)，本發明的泡沫比現有技術的衍生于HIPE的泡沫具有明顯大的吸收容量。本發明的泡沫也比現有技術的泡沫具有明顯高的90％VHSH值。實施例1由HIPE制備泡沫A)HIPE的制備將無水的氯化鈣(36.32kg)和過硫酸鉀(189g)溶于378升水中。這為生成HIPE乳液的連續法提供了所使用的水相液流。向包含2640g蒸餾的二乙烯基苯(42.4％二乙烯基苯和57.6％乙基苯乙烯)，4400g丙烯酸2-乙基己酯和960g己二醇二丙烯酸酯的單體混合物中加入480g二甘油單油酸酯乳化劑、80g二牛脂二甲基甲酯硫酸銨和20gTinuvin765。二甘油單油酸酯乳化劑(Grindsted的產品；Brabrand,Denmark)包含約81％的二甘油單油酸酯，1％其它二甘油單酯，3％多元醇和15％其它多甘油酯，該乳化劑賦予最小油/水界面張力值為約2.7達因/厘米，其油/水臨界凝聚濃度為約2.8wt.％。混合后，將該混合物靜置過夜。沒有形成可見的殘渣，取出所有的混合物用于形成HIPE乳液的連續方法的油相。將油相(25℃)和水相(53～55℃)兩獨立液流送入動態攪拌器中。用針式高速攪拌機使組合物流在動態混合裝置中實現徹底混合。該針式高速攪拌機包括一長約36.5cm直徑約2.9cm的圓柱形軸。軸上有6排針，3排有33根針，3排有34根針，每一級的三根針的每一個彼此之間以120°的角分布，下一級與其相鄰級以60°的角分布，每級之間相隔0.03毫米，每根直徑均為0.5cm，從軸的中心軸向外伸出的長度為1.5厘米。針式高速攪拌機安裝在一圓柱形套筒上形成動態攪拌裝置，針與圓柱套筒壁之間有1.5mm的間隙。取出一小部分排出動態混合裝置的流出物進入循環區，如共同待審美國申請順序號08/716,510(1996年9月17日由DesMarais提交，此處引入作為參考)的圖1所示。循環區的Waukesha泵將這一小部分返回到油相和水相液流進入動態混合區的入口點。一靜態混合器(TAHIndustries型號100-812)具有12個元件，外徑為1英寸(2.5厘米)。在靜態混合器的下游安裝一軟管以方便乳液輸送到用于固化的裝置。任選地，采用一附加的靜態混合器以提供附加的背壓使軟管保持充滿。該任選的靜態混合器可以是1英寸(2.5厘米)的管，12元件混和器(McMaster-Carr型號3529K53)。往組合的混合循環裝置中按4份水1份油的比率裝入油相和水相。給動態混合裝置通風以在完全裝滿裝置時排出空氣。裝料期間的流動速率為7.57克/秒油相和30.3毫升/秒水相。一旦裝滿裝置，動態混合器開始攪拌，攪拌器轉動速率為1750RPM(轉/分)，且以30毫升/秒的速率開始循環。然后，水相流動速率在約1分鐘內平穩增加到151.3毫升/秒，而油相流動速率在約3分鐘內減少到3.03克/秒。循環速率在后一時間段內平穩增加到約150毫升/秒。此時動態區和靜態混合器產生的背壓為約19.9PSI(137kPa)，這代表體系的總壓力降。然后Waukesha泵(型號30)的速率平穩降低以產生約75毫升/秒的循環速率。B)HIPE的聚合此時由靜態混合器流出的HIPE收集在直徑40英寸(102cm)高12.5英寸(31.8cm)的圓形聚乙烯槽中，其具有可拆除的側面，就象煎餅中所用的彈簧型鍋那樣。將一底部直徑為12.5英寸(31.8厘米)的管狀聚乙烯襯墊牢固安裝在底部中心，其高度為12.5英寸(31.8厘米)。將裝有HIPE的槽保存在65℃的房間內18小時以進行聚合壁并形成泡沫。C)泡沫的洗滌和脫水從固化槽中取出固化的HIPE泡沫。此時的泡沫含有聚合單體重量的約48-52倍(48-52X)的殘留水相，其中該水相含有溶解的乳化劑、電解質、引發劑殘渣和引發劑。用鋒利的往復式鋸片將泡沫切成片，片的厚度為0.185英寸(4.7毫米)。然后將這些片在串聯的2個裝有真空的多孔壓輥之間壓縮，將泡沫中的殘余水相含量逐漸減少到聚合物質重量的約6倍(6X)。此時，然后將片用1.5％的CaCl2水溶液在60℃再飽和；并在串聯的3個裝有真空的多孔壓輥之間壓縮到水相含量為約4X。泡沫的CaCl2含量在8至10％之間。在最終壓輥后泡沫保持壓縮在約0.021英寸(0.053厘米)的厚度。然后，將泡沫在空氣中干燥約16小時。這種干燥將水分含量減少到聚合物質重量的約9-17％。此時，泡沫片是易下垂的，且是“干后薄形的”(“thin-after-drying”)。實施例2由HIPE制備泡沫A)HIPE的制備根據實施例1制備用于形成HIPE乳液的連續法中所使用的水相和油相液流。將油相(25℃)和水相(53～55℃)兩獨立液流送入實施例1所述的動態攪拌裝置中。一旦裝滿裝置，動態混合器開始攪拌，攪拌器轉動速率為1750RPM(轉/分)，且以30毫升/秒的速率開始循環。然后，水相流動速率在約1分鐘內平穩增加到151.3毫升/秒，而油相流動速率在約3分鐘內減少到3.03克/秒。循環速率在后一時間段內平穩增加到約150毫升/秒。此時動態區和靜態混合器產生的背壓為約19.7PSI(136kPa)，這代表體系的總壓力降。然后Waukesha泵的速率平穩降低以產生約75毫升/秒的循環速率。B)HIPE的聚合/固化如實施例1所述，收集此時從靜態混和器流出的HIPE，并將其固化成聚合物泡沫。C)泡沫的洗滌和脫水從固化槽中取出固化的HIPE泡沫。此時的泡沫含有聚合單體重量的約43-47倍(43-47X)的殘留水相，其中該水相含有溶解的乳化劑、電解質、引發劑殘渣和引發劑。用鋒利的往復式鋸片將泡沫切成片，片的厚度為0.185英寸(4.7毫米)。然后將這些片在串聯的2個裝有真空的多孔壓輥之間壓縮，將泡沫中的殘余水相含量逐漸減少到聚合物質重量的約6倍(6X)。此時，然后將片用1.5％的CaCl2水溶液在60℃再飽和；并在串聯的3個裝有真空的多孔壓輥之間壓縮到水相含量為約4X。泡沫的CaCl2含量在8至10％之間。在最終壓輥后泡沫保持壓縮在約0.028英寸(0.071厘米)的厚度。然后，將泡沫在空氣中干燥約16小時。這種干燥將水分含量減少到聚合物質重量的約9-17％。此時，泡沫片是易下垂的，且是“干后薄形的”(“thin-after-drying”)。實施例3由HIPE制備泡沫A)HIPE的制備根據實施例1制備用于形成HIPE乳液的連續法中所使用的水相和油相液流。將油相(25℃)和水相(53～55℃)兩獨立液流送入實施例1所述的動態攪拌裝置中。一旦裝滿裝置，動態混合器開始攪拌，攪拌器轉動速率為1750RPM(轉/分)，且以30毫升/秒的速率開始循環。然后，水相流動速率在約1分鐘內平穩增加到151.3毫升/秒，而油相流動速率在約3分鐘內減少到3.78克/秒。循環速率在后一時間段內平穩增加到約150毫升/秒。此時動態區和靜態混合器產生的背壓為約18.7PSI(129kPa)，這代表體系的總壓力降。然后Waukesha泵的速率平穩降低以產生約75毫升/秒的循環速率。B)HIPE的聚合/固化如實施例1所述，收集此時從靜態混和器流出的HIPE，并將其固化成聚合物泡沫。C)泡沫的洗滌和脫水從固化槽中取出固化的HIPE泡沫。此時的泡沫含有聚合單體重量的約38-42倍(38-42X)的殘留水相，其中該水相含有溶解的乳化劑、電解質、引發劑殘渣和引發劑。用鋒利的往復式鋸片將泡沫切成片，片的厚度為0.185英寸(4.7毫米)。然后將這些片在串聯的2個裝有真空的多孔壓輥之間壓縮，將泡沫中的殘余水相含量逐漸減少到聚合物質重量的約6倍(6X)。此時，然后將片用1.5％的CaCl2水溶液在60℃再飽和；并在串聯的3個裝有真空的多孔壓輥之間壓縮到水相含量為約4X。泡沫的CaCl2含量在8至10％之間。在最終壓輥后泡沫保持壓縮在約0.028英寸(0.071厘米)的厚度。然后，將泡沫在空氣中干燥約16小時。這種干燥將水分含量減少到聚合物質重量的約9-17％。此時，泡沫片是易下垂的，且是“干后薄形的”(“thin-after-drying”)。表1<tablesid="table1"num="001"><table>水∶油的比例(毫升/克)毛細吸收壓力(厘米)50厘米處的容量(克/克)平衡90％VHSH(克/克)實施例150∶1624560厘米實施例245∶1743870厘米實施例340∶185**3580厘米比較例*60∶14022***36厘米</table></tables>*該泡沫基本上如USP5,650,222的實施例2的泡沫的制備方法相同，不同的是，對油相進行改變使其組分與上述實施例1-3中的所述相同。**投影值***在41厘米處的值，合理的投影是在50厘米處20克/克。權利要求1．一種具有互連開孔的可塌陷的聚合物泡沫結構，在與含水流體接觸時，該聚合物泡沫結構可以膨脹并吸收流體，所述聚合物泡沫結構在50厘米的靜水壓頭下的垂直芯吸吸收容量至少為25克/克。2．權利要求1的可塌陷的聚合物泡沫結構，在50厘米的靜水壓頭下，其垂直芯吸吸收容量至少為25克/克、優選至少為30克/克。3．一種具有互連開孔的可塌陷的聚合物泡沫結構，在與含水流體接觸時，該聚合物泡沫結構可以膨脹并吸收流體，所述聚合物泡沫結構的平衡90％垂直懸掛吸收高度(VHSH)為至少60厘米。4．權利要求3的可塌陷的聚合物泡沫結構，其具有的平衡90％垂直懸掛吸收高度(VHSH)為至少70厘米、優選至少80厘米。5．權利要求1-4中任一項的可塌陷的聚合物泡沫結構，其具有的毛細吸收壓力為至少45厘米、優選至少55厘米。6．權利要求1-5中任一項的可塌陷的聚合物泡沫結構，在限定壓力為5.1kPa下測量的耐壓縮形變為20％或更低。7．權利要求1-6中任一項的可塌陷的聚合物泡沫結構，其具有的膨脹厚度與塌陷厚度的比例為至少4∶1。8．權利要求1、2、5、6或7的可塌陷的聚合物泡沫結構，其特征在于聚合物泡沫結構具有的平衡90％垂直懸掛吸收高度(VHSH)為至少60厘米。9．一種制備具有互連開孔的可塌陷的聚合物泡沫結構的方法，在與含水流體接觸時，該聚合物泡沫結構可以膨脹并吸收流體，該方法包括下列步驟A)在不大于6000秒-1的剪切速率下，由下列物質形成油包水乳液1)一油相，包含a)85至98％重量的能形成Tg為35℃或更低的共聚物的單體組份，該單體組份包含ⅰ)45至70％重量的至少一種基本上不溶于水的能形成Tg為25℃或更低的無規非晶聚合物的單官能單體；ⅱ)10至30％重量的至少一種基本上不溶于水的能提供與苯乙烯所提供的韌度相等的單官能共聚單體；ⅲ)5至25％重量的基本上不溶于水的第一多官能交聯劑，該交聯劑選自二乙烯基苯，三乙烯基苯，二乙烯基甲苯，二乙烯基二甲苯，二乙烯基萘，二乙烯基烷基苯，二乙烯基菲，二乙烯基聯苯，二乙烯基二苯基甲烷，二乙烯基芐基，二乙烯基苯基醚，二乙烯基二苯基硫醚，二乙烯基呋喃，二乙烯基硫醚，二乙烯基砜，四[2-乙氧基丙烯酰氧基]硅烷及其混合物；和ⅳ)0至15％重量的基本上不溶于水的第二多官能交聯劑，該交聯劑選自多官能的丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺及其混合物；和b)2至15％重量的一乳化劑組份，該乳化劑組分能溶于油相且能夠形成穩定的油包水乳液，所述乳化劑組份包含至少40％重量乳化組份的第一乳化劑，該第一乳化劑選自由下列物質組成的組支化C16-C22脂肪酸的雙甘油單酯，線性不飽和C16-C22脂肪酸的雙甘油單酯和線性飽和C12-C14脂肪酸的雙甘油單酯；支化C16-C24脂肪酸的脫水山梨醇單酯，線性不飽和C16-C22脂肪酸的脫水山梨醇單酯，線性飽和C12-C14脂肪酸的脫水山梨醇單酯；支化C16-C24醇的二甘油單脂族醚，線性不飽和C16-C22醇的二甘油單脂族醚，線性飽和C12-C14醇的二甘油單脂族醚，及其混合物；和2)一水相，包含一種水溶液含有(a)0.2至20％重量的可溶于水的電解質；和(b)有效量的聚合引發劑；3)水相與油相的重量比在30∶1至100∶1的范圍內；和B)在油包水乳液的油相中聚合單體組份以形成聚合物泡沫材料。10．權利要求9的方法，其特征在于該油包水乳液在不大于5400秒-1的剪切速率下、優選在不大于4800秒-1的剪切速率下形成。11．一種特別適合于吸收和保留含水體液的吸收用品，所述用品包括Ⅰ)一底片；和Ⅱ)一與所述底片相連接的吸收芯，所述吸收芯置于所述底片和用品的使用者的流體排放區域之間，所述吸收芯包含權利要求1-9中任一項的泡沫結構。12．一種用于吸收失禁者排泄的含水體液的尿布，所述尿布包括Ⅰ)一相對不透液的底片；Ⅱ)一相對透液的頂片；和Ⅲ)一位于底片和頂片之間的吸收芯，該吸收芯包含具有互連開孔的可塌陷的聚合物泡沫結構，在與含水體液接觸時，該聚合物泡沫結構膨脹并吸收含水體液，該聚合物泡沫結構具有的平衡90％垂直懸掛吸收高度(VHSH)為至少60厘米。全文摘要本發明公開了適合吸收和儲存體液如尿、月經和類似物的聚合物泡沫結構。這些儲存液體的結構是高吸收可塌陷的聚合物泡沫材料。在與含水流體接觸時,這些塌陷的泡沫可以膨脹并吸收這些流體,即使在受到明顯的靜水壓力的對抗時。這些吸收性聚合物泡沫包括互連的開孔泡沫。在一個方面,泡沫克服50厘米的靜水壓頭可以吸收至少約25克/克。在另一方面,本發明的泡沫具有90%下的垂直懸掛吸收高度為至少約60厘米。文檔編號A61F13/49GK1299292SQ99805873公開日2001年6月13日申請日期1999年3月12日優先權日1998年3月13日發明者托馬斯·A·德斯馬雷斯申請人:寶潔公司