專利名稱：可沖棄組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可以投入傳統(tǒng)的廁所里沖掉予以處置的產(chǎn)品。更具體說，本發(fā)明包括可沖棄的個人衛(wèi)生用品以及可沖棄的醫(yī)療、手術(shù)及醫(yī)院用品，這類用品在人體排出的流體存在下是可逆地不溶于水的，從而保持其完整性，但當(dāng)存在正常自來水時它們便解體并散開。
背景技術(shù)：
即棄產(chǎn)品使現(xiàn)代的生活方式發(fā)生了變革，給社會帶來極大方便。這類制品通常比較便宜、衛(wèi)生且用起來便捷、省時。然而，隨著填埋和焚燒加重城市煙霧及污染，對這些制品的用后處置日益成為問題。因此，迫切需要一類不必傾倒或焚燒就能處置掉的用即棄產(chǎn)品。一種理想的處置選擇是利用城市污水處理及私人住宅化糞系統(tǒng)。適合通過沖入傳統(tǒng)廁所繼而排入污水系統(tǒng)的產(chǎn)品被稱做“可沖棄”?？蓻_棄產(chǎn)品的一個本質(zhì)性特征是，就其預(yù)期用途而言它們必須具有足夠的濕強度，而一旦與水接觸便喪失結(jié)構(gòu)整體性。對于與身體排出流體，尤其是尿相接觸的產(chǎn)品要達(dá)到這雙重標(biāo)準(zhǔn)是特別困難的，原因如表1所示，排出流體與一般自來水相近似。
表1參數(shù) 嬰兒尿 自來水pH5.8-8.5 5.0-10.5鈣4-182ppm 0-145ppm鎂6-333ppm 0-120ppm鈉12-6,200ppm 1-198ppm氯190-10,320mmp0-540ppm硫酸鹽23-3,514ppm 0-572ppm尿與一般自來水的一個顯著差異在于溫度。用即棄尿布包圍的區(qū)域內(nèi)皮膚溫度示于表2(摘自W.E.Jordan及T.L Blaney著“影響嬰兒尿布皮炎的因素”，發(fā)表于<新生兒皮膚>，編輯H.Maibach及E.K.Boisits，Marcel Dekker公司，紐約，1982。
表2尿布范圍內(nèi)的皮膚溫度(用即棄尿布)皮膚溫度a部位 (°F) (℃)尿布浸濕區(qū)恥骨區(qū)95.335.2擦爛區(qū)97.936.6臀部 89.431.9一般外露皮膚腹部 95.535.3大腿外側(cè) 90.632.6a調(diào)查依據(jù)＝25個嬰兒抽水馬桶水溫開始時取決于自來水溫度，隨著時間推移便逐漸接近室溫(20℃～25℃)。自來水的溫度受其地下水和地表水水源溫度的影響，也受周圍室溫的影響。抽水馬桶水排入下水系統(tǒng)之后，隨著其流入地下，水溫下降。
美國淺層地下水的一般溫度低的約為3℃，高的達(dá)25℃。具體地區(qū)的淺層地下水溫度主要決定于該地區(qū)的年平均氣溫。在較深的地方，地球內(nèi)熱控制著溫度，平均來說，該溫度每自地表深入50～100英尺約增加1°F。30～60英尺深處的一般地下水溫全年變化很少超過1度左右，而在較深處則實際上保持不變。最低地下水溫度(3℃)位于明尼蘇達(dá)北部，而最高溫度(25℃)位于佛羅里達(dá)的最南端。在美國東部，地下水溫從北向南顯示出或多或少有規(guī)律地升高。表3顯示，溫度為某特定范圍的淺層地下水所占美國面積的百分比。
表3高于溫度(°F) (℃) ％面積7725.0 0.17222.2 3.26719.4 146216.7 275713.9 405211.1 59478.379425.695372.8100地表水的溫度(湖泊、河流、水庫)隨地理位置和季節(jié)而變化。7～8月份，最高地表水溫度(32℃)在亞利桑納州西南部以及佛羅里達(dá)州的最南端。表4顯示，美國7～8月份地表水溫度在特定范圍內(nèi)所占國土面積百分比。
表4溫度 美國地表水溫在標(biāo)出溫度(°F) (℃) 以上的地區(qū)占全國百分?jǐn)?shù)9032 18529 38027 247524 457021 696518 926016 995010 100由此表數(shù)據(jù)可見，只有不到全國面積3％的地區(qū)且一年不到2個月，地表水溫在29℃以上。
為生產(chǎn)在身體排出流體存在下保持整體性和濕強度，而又能通過沖入傳統(tǒng)廁所予以處置的可沖棄纖維、織物、薄膜及粘合劑，曾作過許多嘗試。生產(chǎn)可沖棄產(chǎn)品的一種辦法是限制產(chǎn)品的尺寸以便使其易于通過下水管，而不造成阻礙或堵塞。這類產(chǎn)品濕強度高，故沖水期間不解體。這類制品的例子包括揩布，例如嬰兒揩布。但這種達(dá)到可沖棄性的辦法存在只限于尺寸小產(chǎn)品的缺陷。目前，有許多可沖棄產(chǎn)品就局限于這類小物件。
另一種生產(chǎn)可沖棄產(chǎn)品的辦法是制造一種一般不溶于水，然而在堿或酸水溶液存在下發(fā)生解體的產(chǎn)品。為最終使用者提供了堿性或酸性物質(zhì)，用來加入準(zhǔn)備投入此產(chǎn)品的水中。這種辦法使得可以通過下水系統(tǒng)處置尺寸比揩布大得多的產(chǎn)品，但其缺點是要求用戶完成將溶解用化學(xué)品加入水中的步驟。另一個缺點是，經(jīng)意或不經(jīng)意地將此種產(chǎn)品未加溶解化學(xué)品便棄入傳統(tǒng)廁所之中時會引起下水管系統(tǒng)的嚴(yán)重堵塞故障。不過這后一個缺點可以這樣來克服，將溶解用酸或堿包括在產(chǎn)品中，但使用期間與可溶材料隔開。溶解用化學(xué)品僅當(dāng)沖水期間遇到水之后再被釋放出來。
與此類似，另一種生產(chǎn)可沖棄產(chǎn)品，尤其揩布，的辦法包括用pH敏感凝膠聚合物制作產(chǎn)品并將產(chǎn)品在單獨的酸性pH值溶液中貯存。當(dāng)揩布被置于大量中性pH水中時，由于pH的變動它便解體了。這種變動pH以獲得可沖棄性的辦法的缺點是某些酸性聚合物當(dāng)處于pH7～8的微堿條件下便失去濕強度。由于尿的pH值可高達(dá)8.5，故這種可沖棄材料不能很好地適用于，例如尿布或失禁墊。
另一種生產(chǎn)可沖棄產(chǎn)品的辦法是將水溶性材料與不溶于水的材料結(jié)合起來制成一種混合材料產(chǎn)品。一旦與水接觸，水溶性材料溶解了，從而降低了制品的結(jié)構(gòu)完整性，并導(dǎo)致其解體，于是它便能容易地通過下水管系統(tǒng)。一種類似的方法是，將不溶于水的材料與水溶性材料摻混在一起，以便不溶于水的材料阻滯水溶性材料與水的接觸。
還有一種生產(chǎn)可沖棄產(chǎn)品的辦法是選用易受特定酶催化作用攻擊的材料制作產(chǎn)品，催化的結(jié)果將材料的結(jié)構(gòu)整體性破壞。在這種情況下，可以將酶單獨加入處置水中。這類系統(tǒng)存在許多與上面關(guān)于可酸或堿處理材料相同的缺陷。進(jìn)一步的生產(chǎn)可沖棄產(chǎn)品的辦法是采用聚乙烯醇或者其中一種聚合物是聚乙烯醇的共聚物，該成分在水溶液形式硼酸鹽離子存在下生成凝膠，而當(dāng)有大量過量水的存在下由于硼酸鹽離子從聚合物中擴散出去和硼酸鹽離子濃度的降低，聚合物便解體了。這類可沖棄產(chǎn)品的一個主要缺點在于，它們必須是預(yù)潤濕的，因此也局限于諸如預(yù)潤濕揩布之類的產(chǎn)品。此外，要求的高濃度硼酸，雖然適合于僅僅暫時與皮膚接觸的產(chǎn)品，但如果用于，例如尿布或失禁墊之類準(zhǔn)備較長一段時間穿戴在身上時，可能在長時間接觸皮膚之后引起刺激。加之，這類聚合物當(dāng)干燥時不適合于如尿布和失禁墊這類產(chǎn)品，因為尿中的鹽濃度往往過低，不足以保證產(chǎn)品使用期間的不溶性。用這種材料制作的產(chǎn)品當(dāng)沒有外加鹽條件下使用時會發(fā)生溶解。
曾采用膠體硫酸纖維素(酯)作為粘結(jié)劑制作揩布。膠體硫酸纖維素在鉀離子存在下生成水凝膠。當(dāng)揩布浸沒在水中時，水凝膠便瓦解，于是揩布便分散于水中。
還有一些其他的人曾嘗試生產(chǎn)可沖棄產(chǎn)品，其中非織造布是采用鹽敏感粘結(jié)劑粘合的。例如，某些丙烯酸共聚物在高濃度鈣離子存在下會發(fā)生沉淀。然而，鈣敏水溶性粘結(jié)劑的問題在于，沿整個美國一般自來水中鈣離子濃度變化極大。結(jié)果，用這種粘合劑制成的可沖棄產(chǎn)品實際上在高含鈣水的地區(qū)卻可能不可沖棄。洛杉磯市區(qū)水源的水分析結(jié)果證實了可能出現(xiàn)的這種大范圍波動?？蓞⒁姡?amp;lt;1982～1983大都市水源分析)。例如，一處水源的含鈣為83mg/L，而另一處水源卻只有16mg/L的鈣。對于其他離子也發(fā)現(xiàn)了類似的波動，正如采用比電導(dǎo)測定所證明的，其變化范圍為252μmho/cm～1106μmho/cm。
不但不同地區(qū)的普通自來水的離子及pH特性變化極大，而且身體排出流體，特別是尿的鹽濃度在一天中不同時間及不同條件下波動也很大。飲食攝入方面的組成差異能導(dǎo)致排尿中電解質(zhì)成分的巨大波動。例如，母乳喂養(yǎng)嬰兒尿中鈉、鉀、氯化物、磷酸鹽及尿素的濃度比配方喂養(yǎng)的嬰兒來得低。而且，攝入的量也影響尿電解質(zhì)組成，因為尿鹽類含量減少，就攝入了較多的流體。鹽含量一晝間變化可在24小時平均濃度的±40％上下波動。由于這種波動的結(jié)果，先有技術(shù)可沖棄組合物往往不能適應(yīng)全部可沖棄產(chǎn)品的要求，尤其是尿布和失禁用品。
在先有技術(shù)中，通常向包圍聚合物材料的局部外環(huán)境中加入有沉淀作用的鹽。一個例子是個人護(hù)理預(yù)浸濕揩布，其中沉淀鹽以溶解狀態(tài)包以圍著揩布。但是，當(dāng)可沖棄產(chǎn)品以干態(tài)提供使用時，例如可沖棄尿布，這種將鹽引入可沖棄產(chǎn)品的方法就不可能了。替代地，鹽或其他添加劑可以涂布在可沖棄材料的外表面。后一種方法能防止當(dāng)有少量水，例如汗水，存在時鹽或其他添加劑被很快沖掉，然而這只能提供可沖棄產(chǎn)品在接觸人體流體或排出物之后一段有限的功能時間，除非提供大量的鹽或添加劑對抗這種效應(yīng)。而為保持使用期間結(jié)構(gòu)整體性需要的高鹽或添加劑濃度又會引起對此可沖棄制品穿戴者不良的刺激。
需要的可沖棄產(chǎn)品對其預(yù)期用途而言應(yīng)具有足夠的濕強度，它含有聚合物，此聚合物被制作成當(dāng)存在人體排出流體時為可逆地不溶解，但在一般自來水中卻能溶解，因而可沖入傳統(tǒng)廁所里。
發(fā)明概要因此，本發(fā)明的一個目的是提供能被沖入傳統(tǒng)廁所里的可沖棄產(chǎn)品。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供不需加入有溶解作用的化學(xué)品就能被沖入傳統(tǒng)廁所里的可沖棄產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一個目的是提供一類可沖棄產(chǎn)品，它們在人體排出的流體存在下為可逆地不溶于水，但在一般自來水的存在下為可溶于水的。
本發(fā)明又一個目的是提供一類可沖棄產(chǎn)品，它們在一般自來水里溶解或解體并分散，不論這些自來水中的含鹽量隨地理位置變化的情況如何。
本發(fā)明的再一個目的是提供就其預(yù)期用途而言有足夠濕強度的可沖棄產(chǎn)品。
本發(fā)明更進(jìn)一步的目的是提供可沖棄粘結(jié)劑、可沖棄纖維、可沖棄布、可沖棄薄膜、可沖棄彈性體紗線、可沖棄帶、可沖棄粘合劑及可沖棄泡沫。
本發(fā)明還有一個目的是提供可沖棄個人衛(wèi)生用品、可沖棄醫(yī)療、醫(yī)院、手術(shù)用品、用即棄家用揩布及用即棄包裝材料。
本發(fā)明包括一類可沖棄產(chǎn)品，它們在人體流體存在及25℃以上的溫度下就其預(yù)期用途，尤其是長期使用而言具有足夠的濕強度，然而在一般自來水的存在下就會解體并分散。更具體地說，本發(fā)明的可沖棄產(chǎn)品含有一種或多種溫度敏感聚合物，它們在一定的條件下為可逆地不溶于水。溫度敏感聚合物可以同鹽類結(jié)合，于是鹽被摻合到聚合物本體中去，起到調(diào)整所得的組合物在水中能溶解的溫度的作用。鹽的陰離子對組合物變成水溶性的溫度有影響。一些常見陰離子的效力如下PO43-＞SO43-＞CO32-＞Cl-＞Br-。
合企望的實施方案包括聚乙烯基甲基醚、聚乙基噁唑啉、聚乙烯基吡咯烷酮、羥丙基纖維素及水解百分率約75％以下的聚乙烯醇，結(jié)合了鹽的陰離子，例如磷酸氫二鈉或選自硫酸鹽、檸檬酸鹽、磷酸鹽及鉻酸鹽等其他鹽類，其數(shù)量應(yīng)足以使聚合材料在25℃以上的人體流體中為不溶的，而在一般自來水中為可溶的。
設(shè)想過，可以生產(chǎn)出含這類可逆不溶性材料的可沖棄個人衛(wèi)生用品、醫(yī)療、醫(yī)院、手術(shù)用品、用即棄家用揩布及用即棄包裝材料。
附圖簡述

圖1展示了在羥丙基纖維素和磷酸氫鹽離子可沖棄組合物中隨溫度變化的溶解性、尿及水的內(nèi)生鹽濃度以及該組合物中外加鹽濃度之間的相互關(guān)系。
圖2是各種聚甲基丙烯酸類聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖3是各種Acrysol ASE95聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖4是各種聚乙烯醇聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖5是各種聚乙烯醇KH-17聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖6是各種聚乙基噁唑啉聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖7是各種聚乙烯基甲基醚聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖8是各種含磷酸鈉的聚乙烯基甲基醚聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖9是各種聚乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯E335聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖10是各種聚乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯E535聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖11是各種羥丙基纖維素聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖12是含各種不同添加劑的各種羥丙基纖維素聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖13是含不同鹽的各種羥丙基纖維素聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖14是各種甲基纖維素聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖15是含鹽的各種甲基纖維素聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖16是各種聚氧化乙烯聚合物制劑的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
圖17是氧化乙烯-氧化丙烯共聚物的儲能模量(G’)數(shù)值隨溫度變化的曲線。
本發(fā)明詳述本發(fā)明的可沖棄組合物及制品就其預(yù)期用途而言具有足夠的濕強度，而且在人體排出流體存在下為可逆地不溶于水，而在一般自來水存在下為可溶的。本發(fā)明可沖棄制品的優(yōu)點在于，它們不局限于小尺寸制品，而且它們不含高濃度的硼酸鹽或其他當(dāng)緊貼身體時對皮膚有刺激的添加劑。
本發(fā)明可沖棄制品可以完全由可沖棄成分制成，或者也可以由可沖棄與不可沖棄材料的混合物構(gòu)成。在前一種情況下，整個制品溶解、解體或分散于一般自來水中，然而在后一種情況下，在一般自來水存在下，可沖棄成分溶解、解體或分散，同時可沖棄制品則分裂成足以被沖掉而不造成堵塞的小碎片。
定義“可沖棄”一詞在本文中指的是可以被沖入傳統(tǒng)的廁所，并且排入市政污水或住宅化糞系統(tǒng)，而不會造成廁所或污水系統(tǒng)內(nèi)的阻塞或堵死。本文采用的“可沖棄制(產(chǎn))品”一詞包括但不限于，可沖棄嬰兒尿布、可沖棄兒童護(hù)理用品，例如兒童運動褲；可沖棄成人護(hù)理用品，例如成人尿布及成人失禁墊；可沖棄婦女衛(wèi)生用品；可沖棄揩布；可沖棄醫(yī)療及手術(shù)護(hù)理用品，例如醫(yī)用揩布、檢查床罩以及傷口敷料；可沖棄布；可沖棄帶；可沖棄泡沫；可沖棄薄膜；可沖棄粘合劑；可沖棄彈性體紗線；可沖棄家用揩布以及可沖棄包裝材料。
本文采用的“可逆地不溶于水”一詞指的是，一種物質(zhì)，在至多約300ml的較少量人體排出流體的存在下為不溶于水的，而在較大量一般自來水，例如存在于標(biāo)準(zhǔn)抽水馬桶中那樣體積的水，的存在下又是可溶于水的。許多情況下自來水的體積可以被認(rèn)為基本上是無限的，因為一旦可沖棄制品被排入下水管系統(tǒng)，它就將暴露于一股連續(xù)的水流了?！安蝗苡谒币辉~意思是，可沖棄聚合物及包含可沖棄聚合物的本發(fā)明制品在人體排出流體的存在下不溶解或不解體，而且是不可溶解或不可分散的?！翱扇苡谒币辉~意思是，可沖棄聚合物及包含可沖棄聚合物的本發(fā)明制品確實能溶解或解體，而且可溶解或可分散于水中。
本文采用的“熱可逆”或“溫度敏感”這類詞指的是，本發(fā)明可沖棄聚合物及包含該可沖棄聚合物的制品其溶解性與溫度有關(guān)，且任選地與可沖棄聚合物配方中的鹽濃度有關(guān)。更具體說，“熱可逆”及“溫度敏感”二詞指的是，一類聚合物或聚合物組合物，在23℃或23℃以下為可溶于水的，而在25℃或25℃以上則不可溶于水?！盁峥赡妗奔啊皽囟让舾小倍~還指的是，一類聚合物及聚合物組合物，當(dāng)與溫度為25℃～37℃的尿接觸時其儲能模量(G’)的數(shù)值大于約2×105達(dá)因/cm2，而當(dāng)與23℃以下溫度的水接觸時其G’值小于約5×103達(dá)因/cm2。
本文所用的“粘結(jié)劑”一詞涵蓋本領(lǐng)域所接受的該詞用法，而且意思指，例如將非織造聚合物或纖維粘結(jié)在一起構(gòu)成非織造布的材料。粘結(jié)劑也起粘合劑的功能。本文所用“不溶化鹽”一詞指的是一類鹽或添加劑，當(dāng)按適當(dāng)數(shù)量與聚合物材料結(jié)合時構(gòu)成一種溫度敏感組合物，該組合物在人體排出流體的存在下為可逆地不溶于水的?！安蝗芑}”當(dāng)暴露于一般自來水時便從聚合物材料中溶解或擴散出去，從而使聚合物材料變成可溶于水的了。
最后，當(dāng)鹽與聚合物結(jié)合生成按照本發(fā)明的可沖棄組合物時，這里描述鹽濃度所用的“大約或近似”一詞包括最多高于所給濃度20％的濃度，或者低到比所給濃度低20％的濃度。本文中當(dāng)提到溫度時所用的“大約或近似”一詞包括在所給溫度的2°范圍內(nèi)的溫度。本文在提到聚合物水解百分率時所用“大約或近似”一詞包括所給水解百分率的3％范圍以內(nèi)的水解百分率。
認(rèn)識到由于人體排出流體，尤其是尿與一般自來水之間的上述近似性造成的生產(chǎn)可沖棄制品的困難，進(jìn)行了一些研究和試驗以便找出能用來構(gòu)成可沖棄制品原理的一般自來水及人體排出流體之間不同的參數(shù)和條件。于是探索了存在于人體排出流體中卻不存在于一般自來水中、使聚合物不可溶或保持聚合物不溶解性的條件。譬如這些條件是，磷酸氫鹽離子及尿素的濃度，其相當(dāng)高的含量僅存在于尿中。尿與一般自來水之間有明顯差異的另一個物理參數(shù)是溫度。一般自來水與嬰兒尿之間的上述主要區(qū)別的例子示于表5。
表5一般自來水與嬰兒尿之間的差異參數(shù)嬰兒尿 自來水磷酸氫鹽離子82-7,361ppm0ppm尿素400-28,6990ppm 0ppm溫度＞34℃ ＜25℃如同在發(fā)明背景中討論的，不超過美國領(lǐng)土3％的地表水7～8月份平均溫度在29℃以上。但是，室內(nèi)廁所水溫度會低于29℃，因為地下水比這涼又加上空調(diào)的作用。另外，當(dāng)廁所水被沖入下水系統(tǒng)及地下管路時會變得更涼一些。
已發(fā)現(xiàn)，使用時靠嬰兒皮膚的尿布襯里溫度為29℃～33℃。當(dāng)尿剛離開人體時其溫度為體溫，即37℃，但隨后到了襯里部位時就變冷到30℃～33℃。尿布或其他用即棄吸收制品的外部溫度接近于環(huán)境溫度，就室內(nèi)而言通常為大約25℃。
尿與自來水之間的這種溫度差異提供了利用溫敏、熱可逆聚合物設(shè)計一種可沖棄尿布產(chǎn)品的機會。本發(fā)明的一個方面是可沖棄制品，它含有在人體排出流體存在及近似體溫下為不可溶但在冷水中變得可溶的成分。在一個具體實施方案中，此可沖棄制品當(dāng)存在人體排出流體并高于或近似于25℃時為不可溶或不可分散的，但當(dāng)?shù)陀诨蚪朴?3℃時為可溶或可分散于水中的。在本發(fā)明的一個方面，可沖棄制品中包含的可沖棄聚合物或組合物，當(dāng)與溫度為25℃～37℃的尿接觸時其儲能模量(G’)值大于約2×105達(dá)因/cm2，當(dāng)與23℃以下溫度的水接觸時其G’值小于約5×103達(dá)因/cm2。
具有接近25℃的水中“下部臨界會溶溫度”(LCST)或濁點的聚合物為潛在的合適材料。濁點較高的聚合物，如果其濁點能通過加入鹽或與其他成分共聚生成具有符合要求的LCST的聚合物組合物則也是合適的。
表現(xiàn)出這種行為的聚合物及其共聚物的例子，包括但不限于，聚甲基丙烯酸；聚乙烯基吡咯烷酮；聚乙烯基甲基醚；聚乙烯醇；聚氧化乙烯；羥丙基纖維素；羥丙基甲基纖維素；甲基纖維素；乙基羥乙基纖維素；異丙基纖維素；甲基醚淀粉；聚(N-異丙基丙烯酰胺)；聚(N-乙烯基己內(nèi)酰胺)；聚乙基噁唑啉；聚(2-異丙基-2-噁唑啉)；聚乙烯基甲基噁唑烷酮；聚乙烯基甲基噁唑烷二酮；聚(2，4-二甲基-6-三嗪基乙烯)；以及氧化乙烯-氧化丙烯共聚物。
合意的LCST可以通過采用共聚技術(shù)生產(chǎn)出具有合適相轉(zhuǎn)變溫度的共聚物達(dá)到。共聚使得可以把各種不同聚合物的有利性能經(jīng)挑選加以融合。例如，用共聚來控制可沖棄聚合物的水溶性和濕強度。再有，生產(chǎn)出一種具有改進(jìn)熱塑性能的共聚物，以利于熔融加工。
例如，這種共聚物包含第一共聚單體，它熱可逆地不溶于水，以及第二共聚單體，它在任何溫度下都不溶于水。第一共聚單體的例子包括但不限于，聚甲基丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙基噁唑啉、聚氧化乙烯以及聚乙烯基甲基醚。第二共聚單體的例子包括但不限于，乙烯、丙烯、丁烯、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯、苯乙烯等。
此外，氧化乙烯與氧化丙烯或氧化丁烯的共聚物也是合適的，同樣合適的還有N-正丁基丙烯酰胺以及N-叔丁基丙烯酰胺與丙烯酰胺及N-異丙基丙烯酰胺的共聚物。
其他的化學(xué)結(jié)構(gòu)共聚物及混合物對于熟悉本領(lǐng)域的人在讀過本公開之后將變得顯而易見，這類顯而易見的變動方案均被視為屬于所附權(quán)利要求的范圍。
另外，為克服先有技術(shù)在如下方面遇到的困難(1)通過向懸浮著制品的溶液中加鹽來制造可沖棄制品以及(2)在制品的外表面涂覆高濃度的鹽，發(fā)現(xiàn)鹽或其他添加劑可以直接加入或摻合到聚合物材料本體當(dāng)中，以有效地調(diào)節(jié)聚合物成分可逆地不溶于水的性質(zhì)并從而制成本發(fā)明可沖棄組合物。加入的鹽與聚合物材料共混或摻合制成符合要求的溫敏、可逆不溶組合物，其中鹽沿著制成組合物的本體均勻分布而不是僅僅存在于聚合物材料的外表面。
據(jù)此，在一個實施方案中，可以用一種可沖棄粘結(jié)劑將包含賦予聚合物可逆不溶性、作為其一體成分的鹽或添加劑的可沖棄聚合物，粘結(jié)成一種可沖棄非織造布。當(dāng)存在較少體積的人體排出流體，例如大約300ml以下的尿時，此可沖棄聚合物維持不溶解，但一經(jīng)接觸較大體積的一般自來水，鹽或添加劑便從聚合物上溶解或擴散進(jìn)入水中，從而使聚合變得可溶了。由于與水接觸，可沖棄制品便離析了，使得制品能被沖入或處置于市政或私人下水系統(tǒng)中而不會堵塞廁所或下水系統(tǒng)。
此外，可沖棄薄膜、可沖棄泡沫、可沖棄粘合劑以及可沖棄彈性體紗線都可以按本領(lǐng)域已知的方法用已經(jīng)加入了不溶化鹽的可沖棄聚合物材料制作。這些薄膜、泡沫、粘合劑以及紗線會類似地在水的存在下從材料中溶解或擴散出去。在本發(fā)明的另一方面，可沖棄聚合物或纖維可以借不可沖棄粘結(jié)劑粘合在一起，或者換一種方式，可沖棄制品可以借可沖棄粘結(jié)劑或粘合劑將不可沖棄材料結(jié)合在一起而制成。在本發(fā)明的又一方面，同樣的可沖棄聚合物或纖維或粘結(jié)劑可以含有一種至多種不可沖棄成分，以及可沖棄成分。當(dāng)存在諸如不足約300ml尿的較少體積人體排出物時，可沖棄材料保持為不溶解。但是當(dāng)可沖棄制品接觸較大體積的一般自來水時，可沖棄材料便溶解或解體，造成可沖棄制品離析成小的不溶性碎片，這些碎片本身的尺寸小到為可沖棄的。
本發(fā)明的再一個方面是一種可沖棄制品，它含有的成分中有的是在25℃～大約體溫以及人體排出流體存在的條件下為不可溶的，但在冷水中變成可溶的了。外加鹽濃度、溫度及聚合物溶解性之間的一般關(guān)系示于圖1，其中縱軸反映的是特定鹽濃度，在這種情況下是磷酸氫鹽離子，而垂直的雙箭頭線代表不同條件下鹽濃度的變化。對尿來說，內(nèi)生鹽濃度足以保證聚合物在體溫附近為不溶解的。而額外的鹽被加入制作可沖棄制品的可沖棄粘結(jié)劑中。這就保證制品穿戴期間當(dāng)存在人體排出流體時制品能維持其結(jié)構(gòu)整體性和濕強度。用后，當(dāng)制品被投入一般自來水中時鹽便從粘結(jié)劑中擴散出來，正如雙箭頭垂直線表明的，于是便使之在一般自來水溫度下可溶了。
在理想的實施方案中，可沖棄制品在約25℃以上的溫度以及人體排出流體的存在下為不可溶的，但在低于大約23℃的溫度下為可溶的。然而，找到符合上述標(biāo)準(zhǔn)的可沖棄材料是不容易辦到的。例如，一種溫度依賴可逆水溶聚合物，Klucel-一種羥丙基纖維素，由Aqualon公司(Wilmington，Delaware)提供，不沉淀，故可溶于尿中，如表8所示。
表8不同尿鹽對羥丙基纖維素溫度依賴溶解性的影響鹽 25℃相變臨界鹽濃度(wt％)尿中鹽濃度(wt％)磷酸氫二鈉2＜0.74硫酸鈉5＜0.35碳酸鈉5 0氯化鈉10 ＜1氯化鈣50 ＜0.018在某些情況下特定可沖棄材料變得不溶解的臨界相變溫度可以通過向材料中加入鹽來調(diào)整。例如，提高鹽濃度使羥丙基纖維素沉淀的溫度降低，如表9所示。
表9羥丙基纖維素沉淀溫度隨鹽濃度的變化濃度(wt％)沉淀溫度(℃)NaCl0％ 41℃1％ 38℃5％ 30℃10％ 室溫Na2HPO40.5％36℃1.2％30℃2％ 室溫對于另一種溫敏可逆不溶聚合物，聚乙烯醇來說，聚合物水解度是關(guān)鍵的。水解是例如聚合物上醋酯側(cè)鏈被水解變成羥基的一種過程。在水解百分率與聚合物產(chǎn)生相變的溫度之間存在著一種反向的關(guān)系。例如，水解度為80.3％的聚乙烯醇的凝膠點為49.7℃，而水解度為71.6％時其凝膠點為31.7℃。據(jù)此，本發(fā)明含聚乙烯醇聚合物的組合物采用水解百分率約75％以下的聚乙烯醇聚合物。理想的可沖棄組合物含有水解度小于75％的聚乙烯醇以及選自硫酸鹽、檸檬酸鹽、磷酸鹽及鉻酸鹽的鹽。
其他理想的實施方案包括(1)含聚乙基噁唑啉及選自磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽及鹵化物之類的鹽的可沖棄組合物，(2)含聚乙烯基吡咯烷酮共聚物以及無機鹽的可沖棄組合物，具體說其中的鹽是硫酸銨，以及(3)含羥丙基纖維素及無機鹽的可沖棄組合物，其中組合物在約25℃以上的人體排出流體存在下為可逆地不溶于水，而在低于約23℃溫度的一般自來水存在下則為可溶或可分散的。更理想的實施方案是，其中可沖棄組合物當(dāng)接觸25℃～37℃尿時其儲能模量(G’)值大于約2×105達(dá)因/cm2，且當(dāng)接觸23℃以下溫度的水時G’值小于約5×103達(dá)因/cm2。
用可沖棄溫敏聚合物制作的本發(fā)明可沖棄制品可以完全用溫敏可沖棄材料制成，也可以既含有可沖棄也含有不可沖棄材料。另外，可沖棄制品還可以通過將不同種類的可沖棄材料混合來制作。
曾采用兩種不同的方法來測定產(chǎn)品使用中的濕強度及在抽水馬桶里的可分散性。
可分散性采用“搖動試驗”評估聚合物試樣的可分散性。將聚合物溶液施于濕法鋪網(wǎng)布上(如實例3所述)。將2×2(英寸)聚合物試樣浸泡在盛有100ml水的125ml Erlenmeyer燒瓶中并放在手動搖動器(型號75)，制造廠Burrell公司，Pittsburgh，PA。將試樣置于最大擋處搖動最長達(dá)30分鐘。定期地觀察燒瓶里的試樣分散的情況。試驗后，根據(jù)目測估計散開度對試樣進(jìn)行考核。當(dāng)試樣散成5片以上或全部溶解時則認(rèn)為試樣通過了搖動試驗。
抗張強度讓實例3所述的濕法成網(wǎng)非織造布吸飽可沖棄粘結(jié)劑溶液并將處理過的纖網(wǎng)放在90℃下干燥。通過讓試樣浸在含0.9％NaCl及30ppmCaCl2的溶液中達(dá)30分鐘考驗可沖棄組合物的濕抗張強度。每個試樣濕抗張強度的測定是采用抗張強度測定裝置，例如Sintex提供的儀器進(jìn)行的。在室溫下測試僅僅是因為該儀器不具備高溫下測定抗張強度的條件。
模量可沖棄聚合物的濕強度還通過測定聚合物儲能模量進(jìn)行了度量。測定了聚合物動態(tài)機械響應(yīng)隨溫度的變化，采用的設(shè)備為RheometricsDynamic Spectrometer 2(RDSII)(流變動態(tài)譜儀)，制造廠Rheometrics公司，Piscataway，New Jersey。將試樣放在一對直徑25mm的齒面平行板之間，二板間距離為約2mm。記錄了儲能模量(G’)、損耗模量(G”)以及二者之比(G”/G’)或稱tgδ。儲能模量是重要的，因為G’與聚合物在特定溫度及溶液環(huán)境下的剛性有關(guān)。
大多數(shù)濕強度試驗是采用這種方法完成的，因為它在試驗期間能控制溫度。還有，此法提供了恒定含水及含鹽條件下溫度對聚合物試樣影響的直接度量。
曾發(fā)現(xiàn)，若一種聚合物試樣當(dāng)與尿環(huán)境接觸時其G’值大于2×105達(dá)因/cm2，則能夠提供作為尿布襯里使用時的足夠濕強度。另一方面，若聚合物試樣在自來水中的G’值小于5×103達(dá)因/cm2則被認(rèn)為能夠被分散于抽水馬桶中。
下面，給出一系列旨在說明本發(fā)明的實例。實例12、13及17～29屬預(yù)測性的。
實例1聚甲基丙烯酸及其共聚物聚甲基丙烯酸(PMA)在水中的濃溶液形成熱可逆凝膠。當(dāng)濃PMA溶液加溫時它便象清蛋白似地凝聚，經(jīng)充分的時間之后，出現(xiàn)相分離-在濃凝膠上方形成了稀溶膠。此相分離完全是可逆地。
還有，其中存在著一個依賴于聚合物聚合度(DP)的臨界濃度范圍(CCR)。對于DP＝3500而言，CCR約為7％w/w(水中)。低于CCR時，溶液沒有可檢測到的剛性，但高于CCR時，在約7％～8％w/w(水中)的濃度范圍內(nèi)剛性急劇上升。在CCR之內(nèi)，剛性隨溫度從30.0℃到47.5℃不斷增加。與聚甲基丙烯酸相反，聚丙烯酸不表現(xiàn)出類似的熱可逆凝膠化行為，盡管二者之間的差異只是一個連在羧酸基團(tuán)上的甲基。
聚甲基丙烯酸和聚丙烯酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下 聚甲基丙烯酸 聚丙烯酸甲基丙烯酸的共聚物具有重要價值，因為甲基丙烯酸的均聚物在低濃度時為高度可溶于水的，故使用期間在可沖棄制品中可能變得不穩(wěn)定。通過共聚，可將溶解性小的成分引入到聚合物主鏈中，借以改變和控制其水溶解速率。共聚物的另一個優(yōu)點是出于成本的考慮和工藝靈活性。甲基丙烯酸共聚物是用乳液聚合制備的，通常以膠乳溶液的形式供應(yīng)。共聚物的再一個好處是，聚甲基丙烯酸據(jù)報導(dǎo)對人的皮膚和眼睛有刺激作用，以致限制了其在許多與皮膚接觸產(chǎn)品方面的應(yīng)用。共聚物可減少或消除當(dāng)聚甲基丙烯酸接觸到皮膚時發(fā)生的刺激作用。
由于許多商業(yè)產(chǎn)品屬專利性質(zhì)的，若不用化學(xué)分析則不容易將甲基丙烯酸共聚物與丙烯酸基聚合物區(qū)別開來的。因此，對市售含羧酸基的聚合物的模量對溫度響應(yīng)做了評估。為了比較，使用了3種市售含羧酸基聚合物，即Acrysol ASE-95、Rhoplex HA-8以及Rhoplex NW-1715，由Rohm & Haas公司(Philadelphia，PA)提供。第一種聚合物表現(xiàn)出極好的溫度響應(yīng)，而其他兩種組合物據(jù)發(fā)現(xiàn)不能滿足作為可沖棄組合物使用所要求的標(biāo)準(zhǔn)，這正如下面將更詳細(xì)討論的。
實例2從Polysciences公司(Warrington，PA)獲得分子量為約100,000的聚甲基丙烯酸(PMA)。
將18％w/w PMA與水混合制備了聚合物凝膠。其濕態(tài)儲能模量隨溫度變化的情況如下表11溫度℃ 儲能模量，達(dá)因/cm218.11.345×10318.62.207×10319.66.228×10321.17.082×10422.85.482×10524.61.952×10626.64.395×10628.77.741×10631.01.166×10733.21.646×10735.52.136×10737.82.468×107隨溫度的升高，“濕”聚合物變得硬挺起來。圖2所示的是，水合度不同的PMA的G’數(shù)值隨溫度變化的曲線。
實例3研究了一種含羧酸基共聚物-Acrysol ASE-95作為可沖棄材料成分的實用價值。Acrysol ASE-95在造紙工業(yè)中通常用作增稠劑及流變改性劑。它是一種含羧酸基的乳液共聚物，其有效固體當(dāng)量重量(恰好被40克NaOH中和的聚合物固體重量)為124。
讓一塊主要成分為60％1.5旦1/4英寸PET(滌綸)短纖維和40％Abaca漿粕共混物的濕法非織造纖網(wǎng)吸飽ASE-95溶液，然后將處理過的纖網(wǎng)放在90℃下干燥。在纖網(wǎng)中曾加入了0.125％Parez NC 631(一種增濕強化學(xué)品)以便濕法鋪網(wǎng)工藝更容易操作。這種化學(xué)品對水中或尿中濕抗張強度均無貢獻(xiàn)。其加重率為20％。測定了一塊3英寸寬試樣在0.9％NaCl/30 ppm CaCl2溶液中的濕抗張強度，結(jié)果為2.83磅(室溫條件)。該試樣通過了搖動試驗。
實例4將70％的Acrysol ASE-95與30％的Emulsion E-1847混合制備了粘結(jié)劑溶液。Emulsion E-1847是一種不含甲醛丙烯酸粘結(jié)劑，供應(yīng)形式為44％溶液，由Rohm & Haas公司提供。此粘結(jié)劑溶液按照上面實例3所述的方法被施于濕法鋪網(wǎng)布上。加重率為23％。經(jīng)測定，3英寸寬試樣在0.9％NaCl/30ppm CaCl2溶液中的室溫下濕強度為3.66磅。該試樣通過了搖動試驗。
將處理過的布在130°F進(jìn)行陳化試驗24小時。濕抗張強度提高到9.13磅。若試樣是剛浸泡后的，則試樣不能通過搖動試驗，但如果試樣提前浸泡24小時，則能通過搖動試驗。
為比較起見，用同一批濕法鋪網(wǎng)非織造布制作了另一試樣，對其用Rhoplex HA-8膠乳液(提供者Rohm & Haas公司，Philadelphia，PA)處理。HA-8是不溶于水的丙烯酸聚合物。其加重率為15.9％。測得3英寸寬試樣在0.9％NaCl/30ppm CaCl2溶液中的濕強度為6.35磅。讓處理過的布于室溫下陳化一周以上。濕強度提高到7.03磅。正如預(yù)料的，不論是新鮮的還是陳化的試樣在搖動試驗中都保持完整(即未通過)。
實例5將19％的ASE-95與水混合制備了半剛挺聚合物凝膠。測定了濕儲能模量隨溫度變化的情況，結(jié)果列于表12。
表12溫度，℃儲能模量，達(dá)因/cm219.72.545×10320.33.902×10321.35.951×10322.51.088×10423.82.055×10425.33.311×10426.85.384×10428.47.598×10430.06.822×10431.68.294×10433.41.520×10535.22.681×105圖3是一幅表示Acrysol ASE-95以及含1.25％磷酸鈉或130ppmCa2+的ASE-95的G’數(shù)值隨溫度變化的曲線圖。ASE-95由于磷酸鈉或氯化鈣的存在而提高了剛挺性。在130ppm Ca2+一點處，相當(dāng)于多數(shù)自來水的最大硬度處，儲能模量G’在室溫下是低的，表明ASE-95在自來水中是可分散的，因而也是可沖棄的。
為進(jìn)行比較，研究了兩種不同的不溶于水的聚合物Rhoplex HA-8和Rhoplex NW-1715，來源Rohm & Haas公司。RhoplexHA-8是非離子自交聯(lián)丙烯酸聚合物，其供應(yīng)形式為45.5％膠乳液。其玻璃化溫度為-10℃。Rhoplex NW-1715是不含甲醛的丙烯酸非織造粘結(jié)劑。其玻璃轉(zhuǎn)變溫度為-15℃，供應(yīng)形式為44％膠乳液。
通過把溶劑從膠乳液中蒸除獲得干聚合物試樣。3天后，將干試樣再度浸泡在蒸餾水中過夜。立即把“濕”固體從溶液中取出并放入動態(tài)流譜儀的2齒面板中間，然后測得儲能模量。
表13溫度，℃HA-8，達(dá)因/cm2NW-1715，達(dá)因/cm225.82.812×10528.72.256×10539.82.687×10542.12.023×105很清楚，兩種丙烯酸聚合物的儲能模量都隨溫度升高而降低。就溫度依賴溶解性和可分散性而言，這2種聚合沒有什么優(yōu)點。然而，這二聚合物一直被用作濕法鋪網(wǎng)布的粘結(jié)劑。處理過的布表現(xiàn)出尿布襯里使用期間充分的濕強度。
已發(fā)現(xiàn)HA-8處理過的濕法纖網(wǎng)作為尿布襯里使用時具有充分強度。因此，用HA-8作為對照物，用其濕強度性能作為用于可沖棄尿布襯里的本發(fā)明可沖棄聚合物及組合物性能要求的目標(biāo)值。
實例6聚乙烯醇某些聚乙烯醇聚合物適合用作可沖棄材料。但是該聚合物的水解度是關(guān)鍵的。水解是一種過程，利用這種過程，例如聚合物上的醋酸酯(鹽)側(cè)鏈被水解成羥基。在水中的溶解性取決于聚合度和水解度。完全水解的(98～99mol％)聚乙烯醇(PVOH)只溶解于熱水或沸水中，而對于較低水解度(87～89mol％)的試樣，在較低的溫度下PVOH變得更易溶解。對水解度低于80％的試樣，在水解百分率與發(fā)生聚合物相變的溫度之間存在一種相反的關(guān)系。
聚乙烯醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下 實例7由Nippon Syhthetic Chemical Industry公司(或一般地稱為Wippon Gohsei)，Osaka，日本，得到了一種水解度小于80％的聚乙烯醇，商品名為Gohsenol。
下表中列出了用于本發(fā)明的聚合物試樣。
表14牌號 DH，％ DP濁點，℃ 聚合物含量，％LL-0245-511045* 30KZ-0671.6 101532 20&35NK-0572-75500 39 31KH-1778.5-81.5104050 19DH水解度DP聚合度(*)不溶于水圖4表示的是不同牌號的聚乙烯醇的G’數(shù)值隨溫度變化的曲線。聚合物的含量(濃度)列于上面表14的最后一欄。牌號LL-02顯示了介于自來水(20℃)溫度和人體排出流體溫度(34℃)之間合適的溫度范圍內(nèi)優(yōu)異的溫度依賴相變。雖然LL-02不溶于水，但它在低溫水中能形成軟水凝膠并在自來水環(huán)境中是可分散的(當(dāng)聚合物濃度降至30％以下時G’值降低到5×103達(dá)因/cm2以下)。KZ-06和KH-17均表現(xiàn)出當(dāng)溶液溫度接近聚合物濁點時G’值的急劇增加。牌號NK-05未表現(xiàn)出任何溫度依賴效應(yīng)。
圖5表示磷酸鈉對試樣KH-17的G’值的影響。鹽的存在提高了聚合物剛性。表15給出聚乙烯醇KH-17試樣的聚合物含量和Na3PO4含量，試樣測試獲得的結(jié)果示于圖5。
表15聚合物含量％Na3PO4含量％19 018.50.9915.51.94本發(fā)明采用的聚乙烯醇牌號不同于先有技術(shù)所采用的(參見例如U.S.專利號3,645,928和3,692,725)。先有技術(shù)使用的PVOH是那些高水解度(＞87mol％)的。這些PVOH的濕強度隨溫度升高而降低，且變得更易溶于水。
實例8聚乙基噁唑啉聚乙基噁唑啉可溶于水，且其濁點依分子量不同介于61℃～64℃(參見例如“聚乙基噁唑啉的溶解及混溶性”，作者P.Lin、C.Clash、E.M.Pearce及T.K.Kwei和M.A.Aponte，<Journal of PolymerScience>，B部分Polymer Physics，Vol.26，第603～619頁(1988)。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下 由Polysciences公司，Warrington，PA獲得分子量為500,000的聚乙基惡唑啉。圖6顯示含有不同數(shù)量磷酸鈉的聚乙基噁唑啉的G’值隨溫度變化的曲線。溫度和鹽對儲能模量都表現(xiàn)出很強的影響。表16列出了聚乙基噁唑啉試樣的聚合物含量及Na3PO4濃度，從而得到圖6所示結(jié)果。
表16聚合物含量，％ Na3PO4含量，％24.3023.50.3723.41.05實例9聚乙烯基甲基醚聚乙烯基甲基醚(PVME或聚甲氧基乙烯)在室溫下能以各種比例溶于水，原因是水與聚合物醚鍵形成氫鍵結(jié)合。加熱PVME水溶液會使醚鍵水合作用破壞，從而降低水溶性。故而，PVME聚合物在特定溫度(即通常所謂的濁點)，33℃析出。參見例如“乙烯基醚單體及聚合物”，作者E.V.Hort和R.C.Gasman，載于<化學(xué)技術(shù)大全>，Vol.23，第937-960頁，第三版，出版John Wiley & Sons，New York，NY。PVME被廣泛地用作粘合劑。聚乙烯基甲基醚的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下 PVME的供應(yīng)形式為50％水溶液，來源Polysciences公司，Warrington，PA。圖7表示具有不同水合度PVME的G’值隨溫度變化的曲線。溫度低于37℃時，對G’值沒有影響，但在37℃附近，G’值有一急劇升高。圖8表示具有不同數(shù)量磷酸鈉的PVME的G’值隨溫度變化的曲線。鹽的存在導(dǎo)致PVME從溶液中析出從而提高濕形式PVME的剛性。表17給出了測定結(jié)果示于圖8的聚乙烯基甲基醚試樣聚合物含量及Na3PO4含量。
表17聚合物含量，％Na3PO4含量，％33 029.4 0.6929.4 0.6411.4 4.8實例10聚乙烯基吡咯烷酮共聚物聚(N-乙烯基-2-吡咯烷酮)(PVP)均聚物的理論濁點為150℃(例如見“水溶性及水敏感性-水合效應(yīng)”，作者F.Franks，載于<水溶性聚合物的化學(xué)與技術(shù)>，編輯C.A.Finch，Plenum Press，New York，(1983)，第157-178。曾報導(dǎo)過PVP與無機鹽，例如硫酸銨，之間的強相互作用。通過加入0.86摩爾硫酸銨能使PVP從水溶液中沉淀出來(例如見“電解質(zhì)對水溶性大分子物溶液行為的影響”，作者M(jìn).J.Garvey及I.D.Robb，<Journal of Chemical Society>，F(xiàn)araday Trans.I，Vol.75，第993-1000(1979))。
于是，重要的是調(diào)查PVP與溶解性較小的共聚單體，例如醋酸乙烯(VA)的共聚物。有許多種PVP/VA共聚物被用作噴發(fā)膠樹脂、片劑賦形劑以及粘合劑。譬如一種PVP/VA共聚物的市售品供應(yīng)商是International Speciality Products(前GAF Chemicals Co.)(下面簡稱ISP)，Charlotte，North Carolina。PVP/VA共聚物的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下 由ISP(上面提到的)公司獲得了48～52％聚合物溶液形式的E335和E535共聚物(以無水乙醇為溶劑)。E335含有30mol％PVP和70mol％酯酸乙烯。E535含50mol％PVP和50mol％醋酸乙烯。E335和E535兩種聚合物的干試樣均通過將溶劑蒸發(fā)而獲得。隨后將干聚合物試樣以水混合至不同的水合度供濕模量測定用。E335微溶于水，其溶解度隨PVP含量的增加而增加。
圖9表示不同水合度E335的G’值隨溫度變化的曲線。水合度較大的試樣，溫度依賴效應(yīng)較強。圖10表示混有硫酸銨的E535的G’值隨溫度變化的曲線。
實例11羥丙基纖維素羥丙基纖維素(HPC)的濁點為43℃(例如參見“非離子聚合物-水體系相圖”，作者G.Karlstrom、A.Carlsson及B.Lindman，J.Phys.Chem.，Vol.94，第5005-5015(1990))。HPC為市售品，提供者Aqualon公司，Wilmington，Pelaware，商品名Klucel。HPC的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下 其中 圖11表示有不同分子量(MW)的Klucel的G’值隨溫度變化的曲線。Klucel EF、Klucel LF及Klucel G的MW分別為80,000、95,000和370,000。MW對G’值的影響小。
圖12表示各種不同濃度的Klucel LF的G’值隨溫度變化的曲線。圖13表示磷酸鈉對Klucel LF的G’值的影響。鹽的存在致使Klucel從溶液中沉淀出來，因而它能提高聚合物的濕剛度。表18給出測試結(jié)果載于圖13的Klucel LF試樣的聚合物含量及Na3PO4含量。
表18聚合物含量，％鹽，％9.5209.9309.671.0％Na3PO49.740.88％CaCl2實例12Klucel，由Aqualon公司提供，化學(xué)名稱為纖維素2-羥丙基醚，與5％(重量)NaCl混合。聚合物和鹽可以在用以使非織造布吸飽的水溶液中混合，然后將布干燥除去水分。換一種方式，可以將聚合物和鹽混合并加熱，成為一種無水組合物，可將組合物抽絲或擠出制成可沖棄材料，例如纖維、薄膜及泡沫。此可沖棄材料在大約25℃時發(fā)生相變。
實例13Klucel，由Aqualon提供，化學(xué)名稱為纖維素2-羥丙基醚，與1.2％(重量)Na2HPO4混合。可以將聚合物與鹽在用以使無紡布吸飽的水溶液中混合，隨后將布干燥脫除水分。換一種方式，可以將聚合物和鹽混合并加熱形成無水組合物，可將組合物抽絲或擠出形成可沖棄材料，例如纖維、薄膜及泡沫。這些可沖棄材料在大約25℃時發(fā)生相變。
實例14甲基纖維素甲基纖維素(MC)的濁點為49℃(例如參見“溶-凝膠轉(zhuǎn)變研究I.甲基纖維素在水中的溶膠-凝膠逆變”，作者E.Heymann，Transactionsof the Faraday Society，Vol.31，第846-864頁(1935)以及“非離子聚合物-水體系相圖”，作者G.Karlstrom、A.Carlsson及B.Lindman，<J.Phys.Chem.>，Vol.94，第5005-5015(1990))。甲基纖維素為市售品，提供者有Aqualon公司，Wilmington，Delawane。MC(甲基纖維素)的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下 其中R＝OCH3用Polysciences公司(Warrington，PA)提供的分子量為86,000的甲基纖維素來評估溫度對G’值的影響。圖14表示有不同水合度的MC的G’值隨溫度變化的曲線。甲基纖維素能吸收大量的水，每克聚合物能吸多達(dá)35克水(聚合物含量大約為3％(重量))并形成柔軟的水凝膠。當(dāng)聚合物含量超過6％(重量)時，便成為一種堅韌的凝膠。圖15表示含或不含磷酸鈉的MC的G’值隨溫度變化的曲線。
實例15聚氧化乙烯及聚氧化乙烯共聚物聚氧化乙烯的濁點為101℃。聚氧化乙烯的濁點因鹽的存在或因與聚氧化丙烯共聚而下降(例如參見“添加劑對氧化乙烯-氧化丙烯無規(guī)共聚物溶液性質(zhì)的影響”，作者A.Louai、D.Sarazin、G.Pollet、J.Francois及F.Moreaux，<Polymer>，Vol.32，第713720頁)1991(以及“聚氧化乙烯在水溶液中的某些性質(zhì)”，作者F.E.Bailey，Jr.以及R.W.Callard，<Journal of Applied Polymer Science，Vol.1，第56-62頁(1959))PEO(聚氧化乙烯)和PPO(聚氧化丙烯)的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下 其中當(dāng)R1＝R2-H時為氧化乙烯均聚物當(dāng)R1＝R2＝CH3時為氧化丙烯均聚物當(dāng)R1＝H，R2＝CH3時為共聚物。
不同分子量(MW)的PEO聚合物可由Union Carbide公司(NewYork，NY)獲得。POLYOX WSR N-10的MW為100,000。POLYOX WSR-205的MW是600,000。POLYOX WSR-301的MW為4,000,000。POLYOX Coagulant的MW是5,000,000。圖16表示不同分子量的PEO的G’值隨溫度變化的曲線。顯然可見，分子量增加，PEO的儲能模量也增加。還有，溫度對PEO的儲能模量則沒有什么影響。
PEO均聚物的溫度依賴熱可逆性可以借加入相當(dāng)數(shù)量的鹽加以調(diào)整，例如加0.3M到0.4M的磷酸鈉?；蛘撸琍EO的濁點可以借與氧化丙烯或氧化丁烯分別共聚生成名為EOPO及EOBO的共聚物來降低。EOPO及EOBO共聚物的生產(chǎn)廠家有若干個，例如Dow Chemical和Union Carbide。選擇用來測試溫度依賴熱可逆性的EOPO聚合物是一種蠟狀固體，含3份氧化乙烯和1份氧化丙烯，分子量為13,300，來源Polysciences公司，Warrington，PA。圖17表示聚合物含量為17.8％的試樣的G’值隨溫度變化的曲線。很清楚，溫度提高時試樣的G’值顯示出增大。
可沖棄組合物的濕強度通過摻入高強度聚合物而提高，例如聚烯烴或高分子量PEO與低分子量EOPO共聚物。任選地，可以加入各種不同的鹽于組合物中。低分子量EOPO共聚物構(gòu)成溫度依賴熱可逆活性成分，而同時另一種聚合物則對組合物的強度作出貢獻(xiàn)。
實例16將3磅沉淀碳酸鈣Socal 31(由Specialty Minerals公司，原Pfizer公司，設(shè)于Bethlehem，Pennsylvania獲得)與3磅聚乙烯蠟A-C16(由Allied Signal公司，Morristown，New Jersey)混煉，采用一臺實驗室規(guī)模超微磨碎機，此機提供者Standridge Color Co.ofSocial Circle，Georgia。碳酸鈣的平均粘度為0.07μm。進(jìn)一步將5磅PE蠟/碳酸鹽混合物與Aqualon公司(Wilminton，Delaware)生產(chǎn)的5磅Klucel LF混合，采用一臺涂料混合機，型號5400，生產(chǎn)者RedDevil Equipment Co.of Union(New Jersey)。最終混合物的組成為Klucel/蠟/碳酸鹽-50∶25∶25。將混合物熔紡成聚合物長絲，其工藝見諸于U.S.專利號4,340,563，該公開全文收作本文參考。
實例17提供了一種可沖棄制品，其中襯底層面對面地與吸收(材料)體的第一面疊合，而吸收體的第二面上又面對面地疊合一層貼身襯里，而且其中襯底層、吸收體及貼身襯里中之一或多層是由熱可逆可沖棄聚合物構(gòu)成，其中該聚合物當(dāng)溫度在大約25℃以上時，為不可溶或不可分散于人體排出流體中的，但在低于大約23℃時為可溶或可分散于水中的。
一種，例如U.S.專利號5,192,606所述的吸收制品，該專利全文收作本文參考，它包括一種或多種可沖棄成分。該吸收制品包括襯底層、吸收體、任選的透液性中間轉(zhuǎn)移層以及貼身襯里。襯底層一般為不透尿及其他人體排出物，并作為該吸收制品的外罩。吸收體一般地由能吸收液體的基本親水性材料組成。貼身襯里(也稱作面層)是包括將與制品穿戴者皮膚接觸的制品表面的透液層。
實例18提供了如實例17所述部分可沖棄吸收制品。此可沖棄吸收制品包括可沖棄吸收體。吸收體可以由漿粕及甲基纖維素的混合物制成。
實例19提供了如實例17所述部分可沖棄吸收制品。此可沖棄吸收制品包括可沖棄襯底層。此襯底層是采用含1％碳酸鈣或磷酸鈣的羥丙基纖維素流延膜組合物制作的。
實例20提供了一種如實例17所述的全可沖棄吸收制品。此可沖棄制品可以以整個制品形式?jīng)_入抽水馬桶里。不必讓制品所有的組成部分在沖水前離析或分散，因為制品在沖下去之后將在市政或私人下水系統(tǒng)內(nèi)繼續(xù)分散開來。
實例21制作了一種如Meyer等人的U.S.專利號4,798,603所描述的吸收制品，該專利全文收作本文參考文獻(xiàn)，在該制品中，吸收制品的一個或多個部件是可沖棄部件。此可沖棄部件可按照上述實例來制作。這種吸收制品包括夾于面層(貼身襯里)和親水吸收體之間的透液性輸送層，其平均有效孔隙尺寸小于面層的孔隙尺寸，另外還有襯底層。
實例22提供了一種，例如U.S.專利號5,192,606所述、具備一個或多個可沖棄部件的吸收制品。此吸收制品包括襯底層、吸收體和透液性中間轉(zhuǎn)移層以及貼身襯里。該吸收制品也包括兩個連在轉(zhuǎn)移層本側(cè)表面的擋液片。適合的擋液片的構(gòu)造和布置，例如見諸于K.Enloe的U.S.專利號4,704,116，1987年11月3日頒發(fā)。這些可沖棄部件可以被取出并沖入抽水馬桶中?？蓻_棄部件可包括但不限于，貼身襯里、轉(zhuǎn)移層及擋液片。這些可沖棄部件可用如上述實例中所述非織造布來制作。
實例23提供了如實例22中所描述的部分可沖棄吸收制品。此實例22中所述可沖棄部件是用可沖棄非織造布制作的。
實例24提供了如實例22描述的部分可沖棄吸收制品。此可沖棄吸收制品包括可沖棄吸收體。此吸收體是用漿粕和甲基纖維素的混合物制作的。
實例25可以提供如實例22描述的完全可沖棄吸收制品。此可沖棄制品可以整個地經(jīng)抽水馬桶沖掉。抽水之前，不必將制品的所有部件都弄碎。
實例26提供了，例如U.S.專利號4,938,757和U.S.專利號4,940,464所描述的部分可沖棄、用即棄運動褲或失禁穿戴物，此兩篇專利全文收為本文參考文獻(xiàn)?？蓻_棄運動褲包括吸收(材料)組件，該組件包括不透液外罩、透液襯里以及夾于中間的吸收介質(zhì)。一對松緊側(cè)片連接在吸收組件上從而形成了腰部開口及一對腿部開口。此襯里可以是可沖棄的，且可以采用如實例4描述的材料制作。
實例27提供了一種如U.S.專利號4,676,773和U.S.專利號5,002,526所描述的可沖棄上塞器，這兩篇專利的全文均收為本文的參考文獻(xiàn)。上塞器的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造是一對伸縮套管，外管上裝著塞子的吸收性材料(塞子的“小拭子”)，而內(nèi)管則作為將小拭子送到位的推桿。上塞器被模塑成包括一只握持環(huán)和一個朝前的花瓣形端部，它起著當(dāng)小拭子處于外管內(nèi)部時保護(hù)小拭子的作用?？蓻_棄上塞器是通過將乙烯-甲基丙烯酸共聚物、磷酸鈣鹽、顏料、增塑劑以及諸如聚乙烯的增強物質(zhì)的混合物注塑而制成的。
實例28提供一種如U.S.專利號4,944,735及U.S.專利號5,032,121所描述的可沖棄衛(wèi)生餐巾，這兩篇專利的全文均收作本文的參考文獻(xiàn)。此衛(wèi)生餐巾由吸收體、挨著吸收體的，例如面對面疊放在吸收體上面的不透流體面罩以及不透流體的阻隔層。面罩與阻隔層被封合在一起將吸收體包在里面。此衛(wèi)生餐巾進(jìn)一步包括一對裝在面層與阻隔層之間的彈性件。面罩因采用前面實例所述非織造布制作，故為可沖棄的。阻隔層可以通過采用含聚乙基噁唑啉、鹽、聚乙烯、增塑劑及顏料的混合物流延膜作成可沖棄的。
實例29可以提供，例如U.S.專利號4,347,092所述可沖棄褲子襯里，該專利全文收作本文的參考文獻(xiàn)。此褲子襯里包括吸收體、可透流體的蒙面以及不透流體的阻隔層。蒙面可以通過采用上面實例中描述的非織造布作成可沖棄的。阻隔層可以通過采用含聚乙基噁唑啉、鹽、聚乙烯、增塑劑及顏料的混合物流延膜制成可沖棄的。
讀過上面的實施方案，上面描述的發(fā)明將獲得更充分的理解。應(yīng)當(dāng)意識到，以上公開的實施方案不過是示范性的，目的不在于界定本發(fā)明的范圍。相反，除此而外的實施方案對于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員在讀過本發(fā)明的公開之后將變得一目了然，而所有這些顯然的變換方案均被認(rèn)為屬于附錄的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1·一種可沖棄組合物，包括一種熱可逆聚合物，組合了一種能改變使該聚合物呈可溶狀態(tài)的溫度的鹽，其中鹽是被摻合到聚合物本體中去的，而且鹽的加入量足夠使聚合物在大約25℃以上溫度的人體排出液的存在下變成可逆地不溶于水，但在大約23℃以下溫度的正常自來水的存在下變成可溶或可分散的。
2·權(quán)利要求1的可沖棄組合物，其中該組合物當(dāng)接觸到25℃～37℃溫度的尿時其儲能模量值(G’)大于約2×105達(dá)因/cm2，而當(dāng)接觸到溫度低于23℃的水時其G’值小于約5×103達(dá)因/cm2。
3·權(quán)利要求1的可沖棄組合物，其中熱可逆聚合物選自下列物質(zhì)聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙基噁唑啉、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯共聚物、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基醚淀粉、聚(N-異丙基丙烯酰胺)、聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺、聚乙烯基甲基噁唑烷酮、聚乙烯基甲基噁唑烷二酮、聚(2-異丙基-2-噁唑啉)、聚(2，4-二甲基-6-三嗪基乙烯)、聚氧化乙烯以及氧化乙烯/氧化丙烯共聚物。
4·權(quán)利要求1的可沖棄組合物，其中該可沖棄組合物包含水解度小于75％的聚乙烯醇以及選自硫酸鹽、檸檬酸鹽、磷酸鹽和鉻酸鹽的一種鹽。
5·權(quán)利要求1的可沖棄組合物，其中該可沖棄組合物包含聚乙基噁唑啉以及選自磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽以及鹵化物鹽的一種鹽。
6·權(quán)利要求1的可沖棄組合物，其中該可沖棄組合物包含聚乙烯基吡咯烷酮共聚物和一種無機鹽。
7·權(quán)利要求6的可沖棄組合物，其中該無機鹽是硫酸銨。
8·權(quán)利要求1的可沖棄組合物，其中該可沖棄組合物包含羥丙基纖維素和一種無機鹽。
9·一種可沖棄制品，包括權(quán)利要求1的可沖棄組合物，其中該制品選自嬰兒護(hù)理產(chǎn)品、兒童護(hù)理產(chǎn)品、成人護(hù)理產(chǎn)品、婦女護(hù)理產(chǎn)品、濕揩布、醫(yī)療護(hù)理產(chǎn)品、外科手術(shù)護(hù)理產(chǎn)品、包裝材料及家用揩布。
10·權(quán)利要求9的可沖棄制品，其中該可沖棄制品包含面對面疊合在吸收體第一面的襯底層，此吸收體第二面疊合在貼身襯里上，其中襯底層、吸收體及貼身襯里之一或多個由權(quán)利要求1的可沖棄組合物構(gòu)成。
11·權(quán)利要求9的可沖棄制品，其中該可沖棄組合物當(dāng)接觸到溫度為25℃～37℃的尿時，儲能模量(G’)數(shù)值大于約2×105達(dá)因/cm2，而當(dāng)接觸到溫度低于23℃的水時，儲能模量G’值小于約5×103達(dá)因/cm2。
12·權(quán)利要求9的可沖棄制品，其中所述熱可逆聚合物選自下列物質(zhì)聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙基噁唑啉、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯共聚物、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、乙基羥乙基纖維素、甲基醚淀粉、聚(N-異丙基丙烯酰胺)、聚N-乙烯基己內(nèi)酰胺、聚乙烯基甲基噁唑烷酮、聚乙烯基甲基噁唑烷二酮、聚(2-異丙基-2-噁唑啉)、聚(2，4-二甲基-6-三嗪基乙烯)、聚氧化乙烯以及氧化乙烯/氧化丙烯共聚物。
13·權(quán)利要求9的可沖棄制品，其中該可沖棄組合物包含水解度小于75％的聚乙烯醇和選自硫酸鹽、檸檬酸鹽、磷酸鹽、及鉻酸鹽的一種鹽。
14·權(quán)利要求9的可沖棄制品，其中該可沖棄組合物包含聚乙基噁唑啉以及選自磷酸鹽、硫酸鹽、碳酸鹽和鹵化物鹽的一種鹽。
15·權(quán)利要求9的可沖棄制品，其中該可沖棄組合物包含聚乙烯基吡咯烷酮共聚物及一種無機鹽。
16·權(quán)利要求15的可沖棄制品，其中該無機鹽是硫酸銨。
17·權(quán)利要求9的可沖棄制品，其中該可沖棄組合物包含羥丙基纖維素及一種無機鹽。
18·一種可沖棄制品，包括面對面疊合在吸收體第一面上的襯底層，該吸收體第二面面對面疊合在貼身襯里上，其中襯底層、吸收體及貼身襯里之一或多個由熱可逆聚合物構(gòu)成。
19·權(quán)利要求18的可沖棄制品，其中該熱可逆聚合物當(dāng)接觸到溫度為25℃～37℃的尿時儲能模量(G’)數(shù)值大于約2×105達(dá)因/cm2，而當(dāng)接觸到溫度低于23℃的水時G’值小于約5×103達(dá)因/cm2。
20·權(quán)利要求18的可沖棄制品，其中該熱可逆聚合物選自下列物質(zhì)聚甲基丙烯酸共聚物、聚乙烯醇、聚乙基噁唑啉、聚乙烯基甲基醚、聚乙烯基吡咯烷酮/醋酸乙烯共聚物及甲基纖維素。
全文摘要
本發(fā)明包括可沖棄組合物及可沖棄產(chǎn)品，例如可沖棄個人衛(wèi)生制品、可沖棄醫(yī)療、醫(yī)院及外科手術(shù)用品以及可沖棄家用揩布及包裝材料，它們在人體排出流體的存在下對其預(yù)期用途而所言具有足夠的濕抗張強度，尤其對其長時間使用而言，但當(dāng)在一般自來水存在下便解體并分散，故可以放入傳統(tǒng)廁所里沖掉，并排入市政或私人下水系統(tǒng)，不會將廁所堵塞或堵死并可以排入市政或私人下水系統(tǒng)來處置。
文檔編號A61L15/62GK1142777SQ94195001
公開日1997年2月12日 申請日期1994年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月16日
發(fā)明者R·S·C·揚 申請人:金伯利-克拉克公司