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発明の名称 吸収性シート
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−61171(P2007−61171A)
公開日 平成19年3月15日(2007.3.15)
出願番号 特願2005−247672(P2005−247672)
出願日 平成17年8月29日(2005.8.29)
代理人 【識別番号】100076532
【弁理士】
【氏名又は名称】羽鳥 修
発明者 安田 宙夫 / 木村 真由美 / 山本 耕裕
要約 課題
ゲルブロッキングが起こりづらく、また液の通過速度が高い吸収性シートを提供すること。

解決手段
吸収性シート10は繊維材料11及び高吸収性ポリマーの粒子12を含む。粒子12は、繊維材料11に保持された状態でシート10の厚み方向にわたり分散配置されていると共にシート10の表面には実質的に露出していない。粒子12のうち少なくとも一部の粒子においては、その周囲に、粒子12が吸液することによって起こる膨潤に起因する体積の増加分を吸収するに足る大きさの空隙13が形成されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
繊維材料及び高吸収性ポリマーの粒子を含む吸収性シートであって、
該高吸収性ポリマーの粒子は、該繊維材料に保持された状態で該吸収性シートの厚み方向にわたり分散配置されていると共に、該吸収性シートの表面には実質的に露出しておらず、
該高吸収性ポリマーの粒子のうち少なくとも一部の粒子においては、その周囲に、該粒子が吸液することによって起こる膨潤に起因する体積の増加分を吸収するに足る大きさの空隙が形成されている吸収性シート。
【請求項2】
前記高吸収性ポリマーの粒子が粒度分布を有しており、粒径250μm以上の粒子が重量基準で40%以上を占めている請求項1記載の吸収性シート。
【請求項3】
前記吸収性シートの厚み方向にわたり分散配置されている前記高吸収性ポリマーの粒子が、該吸収性シートの一面側から他面側に向かってその粒径が漸減しており、粒径の大きな粒子ほど、その周囲に前記空隙が形成されている請求項2記載の吸収性シート。
【請求項4】
前記高吸収性ポリマーの粒子が不定形の形状を有している請求項1ないし3の何れかに記載の吸収性シート。
【請求項5】
前記高吸収性ポリマーの粒子は、該粒子が吸水することによって発現する粘着性によって、前記繊維材料と接着している請求項1ないし4の何れかに記載の吸収性シート。
【請求項6】
嵩高性のセルロース繊維が40〜95重量%含まれている請求項1ないし5の何れかに記載の吸収性シート。
【請求項7】
厚みが0.4〜2mmである請求項1ないし6の何れかに記載の吸収性シート。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、種々の液体の吸収に好適に用いられる吸収性シートに関する。
【背景技術】
【0002】
本発明者らは先に、1枚の紙の内部に高吸収性ポリマーの粒子が分散配置されている吸収性シートを提案した(特許文献1参照)。この吸収性シートの構造は図5に示すようなものであり、高吸収性ポリマーの粒子は、吸収性シートを構成する親水性繊維に接着し固定化されている。この吸収性シートにおいては、高吸収性ポリマーの粒子をシート内に確実に固定できるので、高吸収性ポリマーの粒子の脱落がほとんどないという利点がある。また高吸収性ポリマーの粒子がゲルブロッキングし難いので、液体の吸収速度や液体の固定性に優れるものである。
【0003】
前記の吸収性シートは、湿式抄造された湿潤繊維ウエブ上に高吸収性ポリマーの粒子を散布し、その上に乾燥状態の紙を重ね合わせ、そしてこれらを乾燥・一体化させることで得られる。湿潤繊維ウエブは繊維の自由度が高い状態になっているので、該湿潤繊維ウエブ上に高吸収性ポリマーの粒子を散布することで、該粒子は繊維間に形成される空間内に三次元的に埋没される。
【0004】
しかし、湿潤繊維ウエブにおける繊維の自由度が余りにも高すぎると、該繊維間に形成される空間内に高吸収性ポリマーの粒子が埋没するときに、粒子の表面に繊維が多量に付着しやすくなる。このことは、高吸収性ポリマーの粒子の固定化の観点からは有利に働くが、ゲルブロッキングの防止や液体の通過速度を高める観点からは更に改良の余地があるものである。
【0005】
【特許文献1】特開平8−246395号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って本発明の目的は、従来の吸収性シートよりも各種性能が一層向上した吸収性シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、繊維材料及び高吸収性ポリマーの粒子を含む吸収性シートであって、
該高吸収性ポリマーの粒子は、該繊維材料に保持された状態で該吸収性シートの厚み方向にわたり分散配置されていると共に、該吸収性シートの表面には実質的に露出しておらず、
該高吸収性ポリマーの粒子のうち少なくとも一部の粒子においては、その周囲に、該粒子が吸液することによって起こる膨潤に起因する体積の増加分を吸収するに足る大きさの空隙が形成されている吸収性シートを提供することにより前記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明の吸収性シートによれば、高吸収性ポリマーの粒子の周囲に空隙が形成されているので、該空隙が膨潤した粒子の体積増加分を吸収し、ゲルブロッキングの発生を効果的に防止する。また該空隙によって、液体の通過速度が高くなる。特に液体を繰り返し吸収した後であっても、液体の高い通過速度が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図1には、本発明の吸収性シートの一実施形態の断面構造が模式的に示されている。吸収性シート10は、一面10A及び他面10Bを有する薄型のシートである。吸収性シート10は、一面10A及び他面10Bのどちら側からでも液の吸収が可能になっている。つまり、吸収性シート10は、一面10A及び他面10Bの何れもが液の吸収面になっている。
【0010】
吸収性シート10は、繊維材料11及び高吸収性ポリマーの粒子12(以下、ポリマー粒子ともいう)を構成素材としている。なお、図1においては、一面10A側と、他面10B側とで、繊維材料11の密度に大きな差があるように描かれているが、これは本発明の理解の助けとすべく強調して描かれたものであり、実際の吸収性シートにおいては、繊維材料11の密度にここまでの差はない。
【0011】
図1から明らかなように、ポリマー粒子12は、吸収性シート10の一面10A及び他面10Bの何れにも実質的に存在していない。実質的に存在していないとは、吸収性シート10の表面にポリマー粒子12を意図的に存在させることを含まないことを意味し、吸収性シート10の製造工程において、不可避的にシート10の表面に微量のポリマー粒子12が存在することは許容される。
【0012】
ポリマー粒子12は、繊維材料11に保持された状態で、吸収性シート10の厚み方向の内部に埋没担持されている。ポリマー粒子12は、吸収性シート10の厚み方向にわたり分散配置されている。つまりポリマー粒子12は、吸収性シート10の内部において三次元的に分布している。ポリマー粒子12は、絡み合いや、ポリマー粒子12が吸水することによって発現する粘着性によって、繊維材料11に保持されている。ポリマー粒子12がこのような保持状態になっていることで、ポリマー粒子12はシート10の内部に確実に固定され、その脱落が効果的に防止される。従って本実施形態の吸収性シート10は、多量のポリマー粒子12を含むことができる。例えば本実施形態の吸収性シート10は、その全体の重量に対して15〜70重量%、特に25〜65重量%という高い割合でポリマー粒子12を含み得る。また前記の保持状態は、シート10の表面から吸収された液の透過性が向上し、スムーズにポリマー粒子12に到達することにも寄与している。
【0013】
本実施形態の吸収性シート10は、特に、ポリマー粒子12の内の少なくとも一部の粒子の周囲に、空隙13が形成されていることによって特徴付けられる。この空隙13は、ポリマー粒子12が吸液することによって起こる膨潤に起因する体積の増加分を吸収するに足る大きさ(ボリューム)になっている。空隙13が周囲に存在するポリマー粒子12においては、該粒子12の表面における繊維材料11の付着が少なくなっている。換言すれば、空隙13が周囲に存在するポリマー粒子12においては、該粒子12の周囲における繊維材料11の存在量が少なく、吸収性シート10における他の部位に比較して見掛け密度が低い状態になっている。
【0014】
ポリマー粒子12の周囲に空隙13が形成されていることによって、ポリマー粒子12が吸液して膨潤しその体積が増加しても、該空隙がその体積の増加分を吸収できるので、ポリマー粒子12のゲルブロッキング、即ち膨潤阻害が効果的に防止される。また空隙13が存在することで、ポリマー粒子12の周囲には、繊維材料11による目の粗いネットワークを形成される。この目の粗いネットワーク構造は、吸収性物品10の厚み方向における液の迅速な通過の点から有利に働く。特に、本実施形態の吸収性シート10は、液を繰り返し吸収した後であっても、ゲルブロッキングが起こりにくく、液の高い通過速度が維持される。
【0015】
本発明の空隙13が形成されていることや、空隙13の大きさは、例えば吸収性シート10の縦断面を顕微鏡観察することによって確認できる。空隙13の大きさは、吸収性シート10の製造方法、ポリマー粒子12の粒径、繊維材料11の種類や繊維長などに依存するが、吸収性シート10の縦断面を顕微鏡で拡大して観察されるポリマー粒子間に、繊維が存在しないか、繊維が存在しても、他の繊維密度より観察画像から明らかに疎であるか、実質存在しないに等しい程度の繊維が疎な部位であって、該部位の断面膜厚方向距離の最大値が、隣接する任意のポリマー粒子直径の25%以上の厚さを有するときは、当該空間部分は本実施形態における空隙13であると言うことができる。
【0016】
本実施形態の吸収性シート10においては、すべてのポリマー粒子12の周囲に空隙13が形成されていることを要せず、個数基準で40〜95%、特に60〜95%のポリマー粒子12の周囲に空隙13が形成されていれば、所望の効果が奏される。空隙13の測定は、吸収性シート10の縦断面を顕微鏡で拡大して観察される。以下に一測定例を示すが、かかる例に測定が限定されるわけではない。
【0017】
はじめに、測定する吸収性シートを、鋭利なかみそりで1cm×1cmの大きさ切り出して、SEM用アルミ製試料台に断面方向が観察できるよう固定する。つぎに、100倍に拡大したSEM画像から、ポリマーに隣接する繊維密度が疎であり、空隙と思われる箇所を8箇所抽出して写真撮影を行なう。得られた写真から、定規を当てて目視にて繊維疎部位の長さ(空隙)を測定する。SEMにかえて、光学顕微鏡で測定してもかまわない。
【0018】
図2には前記の方法で観察された本発明の吸収性シートの一例の顕微鏡写真が示されている。同図中矢印で示す範囲が空隙である。図3は比較の吸収性シート(図5に示す吸収性シート)である。この吸収性シートには空隙が認められない。
【0019】
ポリマー粒子12は、その粒径が一定ではなく粒度分布を有していることが好ましい。つまり、粒径の小さなものから大きなものまでを含んでいることが好ましい。これにより、大きな粒子による、粒子12の周囲における空隙13の形成を容易することができ、小さな粒子による下層シートへの入り込みに起因する収性の向上が図る。特に、粒径250μm以上の粒子が、重量基準で40%以上、特に60%以上を占めていると、粒子12の周囲に空隙13を一層容易に形成することができる。ポリマー粒子12の粒径とは、該粒子12が球形である場合には球の直径のことであり、該粒子12が不定形である場合には篩を用いて粒子を分級操作したときに通過できる最大の篩の目の開きのことである。このような粒度分布を測定(以後、分級操作とする)するための操作は次の通りである。TOKYO SCREEN CO., LTD.製の篩であって、目の開きが106μm、150μm、500μmのものを使用する。先ず106μm以下、106〜150μm以下、150μm〜500μm、500μm以上の粒子に分類する(分級操作1)。次に、空間形成に関与する粒子径を明確にする目的で、目の開き250μm、355μmの篩を使用し、150μm〜500μmについては、更に3つに分類する(分級操作2)。ポリマー粒子12の粒度分布の幅は、おおよその分布を計測する分級操作1の場合には、50〜500μm程度の幅であれば良く、分級操作2のように空間形成に係わる粒子径を明確にするような場合には、30〜150μm、特に50〜100μmであることが好ましい。
【0020】
ポリマー粒子12の粒度分布は前述の通りであるが、該粒子12の平均粒径は150〜500μm、特に250〜350μmであることが、粒子12の周囲に空隙13を容易に形成し得る点から好ましい。ここでいう平均粒径とは、前述の方法で測定された粒度分布をもとに、2つのメッシュ径の平均値と、その間に存在したポリマーの重量分率とを乗じて算出された値をいう。例えば、メッシュ径150μmと250μmの間の平均値は200μmであり、これに分級後のポリマーの重量分率を乗ずる。また、106μmの平均値は53μmとし、500μm以上は、その重量分率が5%未満となるまで分級し、5%未満となったポリマーは計算に入れない。
【0021】
ポリマー粒子12が粒度分布を有する場合、該粒子12は、吸収性シート10の一面10Aから他面10Bに向かって(或いは、逆に他面10Bから一面10Aに向かって)、その粒径が漸減していることが好ましい。しかも、粒径の大きなポリマー粒子12ほど、その周囲に空隙13が形成されていることが好ましい。逆に、粒径の小さなポリマー粒子12ほど、その表面における繊維材料11の付着量が多くなっている。図1においては、吸収性シート10の一面10Aから他面10Bに向かって、ポリマー粒子12の粒径が漸減している。ポリマー粒子12がこのような分散配置形態をしていることで、該粒子12のゲルブロッキングが一層効果的に防止され、また液の通過速度が一層高くなる。
【0022】
ポリマー粒子12の形状としては、その製造方法に応じ、例えば球形、塊状、俵状、不定形などの種々のものを用いることができる。ポリマー粒子12の周囲に空隙13を容易に形成し得る点からは、異方性のある形状のポリマー粒子12を用いることが好ましく、特に不定形の形状をしているポリマー粒子12を用いることが好ましい。この理通は次の通りである。空間形成のためにはポリマー粒子12が繊維材料11中に埋没しないことが重要である。繊維材料11は不連続な孔を有する多孔体であるため、同じ大きさで比較した場合、不定形のポリマー粒子12の方が、球形のものよりも繊維材料11に埋没しにくい。また、不定形のポリマー粒子12は、粒子同士が隣接したきも空間の確保が球形のものよりもしやすい。従って不定形の形状をしているポリマー粒子12を用いることが好ましい。
【0023】
ポリマー粒子12としては、従来公知のものを特に制限なく用いることができる。例えばデンプン、架橋カルボキシルメチル化セルロース、アクリル酸又はアクリル酸アルカリ金属塩の重合体又は共重合体等、ポリアクリル酸及びその塩並びにポリアクリル酸塩グラフト重合体が挙げられる。ポリアクリル酸塩としては、ナトリウム塩を好ましく用いることができる。また、アクリル酸にマレイン酸、 イタコン酸、アクリルアミド、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート又はスチレンスルホン酸等のコモノマーを高吸収性ポリマーの性能を低下させない範囲で共重合せしめた共重合体も好ましく使用し得る。
【0024】
ポリマー粒子12を保持する繊維材料11としては、親水性のものを用いることが、液の通過、吸収性を高める点から好ましい。そのような繊維としては、例えば針葉樹クラフトパルプや広葉樹クラフトパルプのような木材パルプ、木綿パルプ及びワラパルプ等の天然セルロース繊維、レーヨン及びキュプラ等の再生セルロース繊維、ポリビニルアルコール繊維及びポリアクリロニトリル繊維等の親水性合成繊維、並びにポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維及びポリエステル繊 維等の合成繊維を界面活性剤により親水化処理したものなどが挙げられる。しかし、それらに限定されるものではない。これらの親水性繊維は1種又は2種以上を用いることができる。
【0025】
親水性繊維のうち、好ましいものはセルロース繊維である。特に、天然セルロース繊維及び再生セルロース繊維のような嵩高性のセルロース繊維が好ましい。コストの点からは、木材パルプを用いることが好ましく、特に針葉樹クラフトパルプが好ましい。かかる嵩高性のセルロース繊維を用いることによって、ポリマー粒子12の分散性及び固定化の程度が一層向上する。更に、嵩高性のセルロース繊維を用いることによって、ポリマー粒子12を三次元的に埋没・分散、固定させやすくなる。またポリマー粒子12のゲルブロッキングの発生も抑えることができる。この観点から、吸収性シート10における嵩高性のセルロース繊維の割合は40〜95重量%、特に50〜80重量%であることが好ましい。なお嵩高性の繊維とは、繊維形状が、捻れ構造、クリンプ構造、屈曲及び/又は分岐構造等の立体構造をとるか、又は繊維断面が極太(例えば繊維粗度が0.3mg/m以上)である繊維をいう。
【0026】
嵩高性のセルロース繊維の好ましいものの例として、繊維粗度が0.3mg/m以上のセルロース繊維が挙げられる。繊維粗度が0.3mg/m以上のセルロース繊維は、嵩高な状態でセルロース繊維が集積するので、ポリマー粒子12を保持し得る嵩高なネットワーク構造が形成され易い。また、液体の移動抵抗が小さく、液体の通過速度が大きくなる。繊維粗度は、0.3〜2mg/m、特に0.32〜1mg/mであることが好ましい。
【0027】
繊維粗度とは、木材パルプのように、繊維の太さが不均一な繊維において、繊維の太さを表す尺度として用いられるものであり、例えば、繊維粗度計(FS−200、KAJANNIELECTRONICSLTD.社製)を用いて測定される。
【0028】
繊維粗度が0.3mg/m以上のセルロース繊維の例としては、針葉樹クラフトパルプ〔Federal Paper Board Co.製の「ALBACEL」(商品名)、及びPT Inti Indorayon Utama製の「INDORAYON」(商品名)〕等が挙げられる。
【0029】
嵩高性のセルロース繊維の好ましいものの他の例として、繊維断面の真円度が0.5〜1、特に好ましくは0.55〜1であるセルロース繊維が挙げられる。繊維断面の真円度が0.5〜1であるセルロース繊維は、液体の移動抵抗が小さく、液体の透過速度が大きくなる。真円度の測定方法は次の通りである。面積が変化しないように、繊維をその断面方向に垂直にスライスし、電子顕微鏡により断面写真をとる。断面写真を画像回析装置〔日本アビオニクス社製の「Avio EXCEL」(商品名)〕により解析し、測定繊維の断面積及び周長を測定する。これらの値を用い、以下に示す式を用いて真円度を算出する。真円度は、任意の繊維断面を100点測定し、その平均値とする。
真円度=4π(測定繊維の断面積)/(測定繊維の断面の周長)2
【0030】
前述の通り、セルロース繊維として木材パルプを使用することが好ましいが、一般に木材パルプの断面は、脱リグニン化処理により偏平であり、その殆どの真円度は0.5未満である。このような木材パルプの真円度を0.5以上にするためには、例えば、かかる木材パルプをマーセル化処理して木材パルプの断面を膨潤させればよい。
【0031】
このように、嵩高性のセルロース繊維としては、木材パルプをマーセル化処理して得られる真円度が0.5〜1であるマーセル化パルプも好ましい。本発明において用いることのできる市販のマーセル化パルプの例としては、ITT Rayonier Inc.製の「FILTRANIER」(商品名)や同社製の「POROSANIER」(商品名)等が挙げられる。
【0032】
また、繊維粗度が0.3mg/m以上で、且つ繊維断面の真円度が0.5〜1であるセルロース繊維を用いると、嵩高なネットワーク構造が一層形成され易くなり、液体の通過速度も一層大きくなるので好ましい。
【0033】
嵩高性のセルロース繊維の好ましいものの別の例として、セルロース繊維の分子内及び/又は分子間を架橋させた架橋セルロース繊維がある。かかる架橋セルロース繊維は湿潤状態でも嵩高構造を維持し得るので好ましい。市販の架橋セルロース繊維としては、Weyerhaeuser Paper Co.製の「High Bulk Additive」等が挙げられる。
【0034】
前述した嵩高性のセルロース繊維に加えて、繊維粗度が0.3mg/m以上であるパルプ等のセルロース繊維の分子内及び/又は分子間を上述の方法で架橋した嵩高性のセルロース繊維も好ましい。また、繊維断面の真円度が0.5〜1であるパルプの分子内及び/又は分子間を架橋した嵩高性のセルロース繊維も好ましい。更に、繊維断面の真円度が0.5〜1であるマーセル化パルプの分子内及び/又は分子間を架橋した嵩高性のセルロース繊維も好ましい。一層好ましい嵩高性のセルロース繊維は、繊維粗度が0.3mg/m以上であり且つ繊維断面の真円度が0.5〜1であるパルプを架橋したものである。特に好ましい嵩高性のセルロース繊維は、繊維粗度が0.3mg/m以上であるパルプをマーセル化によって真円度を0.5〜1にした後、架橋したものである。
【0035】
繊維材料11としては、前述した嵩高性のセルロース繊維に加えて、加熱により溶融し相互に接着する繊維である熱融着性繊維を用いることも好ましい。これによって吸収性シート10に十分な湿潤強度を付与できる。熱融着性繊維としては例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリビニルアルコール等のポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、ポリエチレン−ポリプロピレン複合繊維、ポリエチレン−ポリエステル複合繊維、低融点ポリエステル−ポリエステル複合繊維、繊維表面が親水性であるポリビニルアルコール−ポリプロピレン複合繊維、並びにポリビニルアルコール−ポリエステル複合繊維等を挙げることができる。複合繊維を用いる場合には、芯鞘型複合繊維及びサイド・バイ・サイド型複合繊維の何れをも用いることができる。これらの熱溶融性繊維は、各々単独で用いることもでき、又は2種以上を混合して用いることもできる。熱溶融性繊維は、一般にその繊維長が2〜60mmであることが好ましく、繊維径は0.1〜3デニール、特に0.5〜3デニールであることが好ましい。吸収性シート10における熱溶融性繊維の割合は1〜50重量%、特に3〜30重量%であることが好ましい。
【0036】
繊維材料11の繊維長は本発明において臨界的ではなく特に制限はない。例えば、後述するように吸収性シート10を湿式抄造により製造する場合には、繊維材料11の繊維長は1〜20mmであることが好ましい。
【0037】
吸収性シート10には、更にポリアミン・エピクロルヒドリン樹脂、ジアルデヒドデンプン、カルボキシメチルセルロースなどを湿潤紙力増強剤として配合することもできる。
【0038】
本実施形態の吸収性シート10は、ポリマー粒子12の割合が高いにもかかわらず、薄型であることによっても特徴付けられる。具体的には吸収性シート10は、その坪量が50〜150g/m2、特に60〜120g/m2の範囲において、その厚みが0.4〜2mm、特に0.5〜1.5mmという薄型のものである。
【0039】
次に、本実施形態の吸収性シート10の好ましい製造方法について図4を参照しながら説明する。先ず図4(a)に示すように、湿式抄造により製造された第1の紙層21を用意する。第1の紙層21は、好適には先に述べた嵩高性のセルロース繊維や熱融着性繊維を含むものである。本実施形態では、この第1の紙層21は、繊維同士の拘束が高いものでなくてはならない。繊維同士の拘束が高いことで、第1の紙層21がポリマー粒子12と接したときに、ポリマー粒子12がこの層21に埋没しづらくなり、空間形成が容易になる。例えば、バインダー等によって繊維同士が固定されてるシートは、繊維の自由度が制限されているので、繊維同士の拘束が高いものであると言える。
【0040】
用意した第1の紙層21に所定量の水を散布して湿潤状態にする。水を散布することで、第1の紙層21を構成する繊維は、水素結合が緩くなり、また絡み合いがほぐれ、繊維どうしの拘束力が弱まる。その結果、ポリマー粒子12の受け入れが可能な程度にまで繊維間距離が広がる。繊維どうしの拘束力を適度に弱める観点から、散布する水の量は、乾燥状態の第1の紙層21の重量に対して、30〜200重量%、特に60〜100重量%であることが好ましい。
【0041】
湿潤状態の第1の紙層21上に、図4(b)に示すようにポリマー粒子12を散布する。ポリマー粒子12は第1の紙層21の全面に均一に散布してもよく、或いは一方向に連続して延びる多列の筋状に散布してもよい。或いは、一方向に断続的に延びる多列の筋状に散布してもよい。散布によってポリマー粒子12は、繊維間距離が広がった繊維間の空間に埋没する。ポリマー粒子12の粒度分布に幅がある場合には、図4(c)に示すように、繊維間距離が広がった状態の第1の紙層21が、粒子12の篩の役目をして、粒径の小さなポリマー粒子12ほど深く埋没する。逆に、粒径の大きなポリマー粒子12ほど第1の紙層21の表面及びその近傍に残る。つまり、図4(c)においては、上側から下側に向けてポリマー粒子12の粒径が漸減している。この漸減は、ポリマー粒子12の形状に異方性がある場合、特にポリマー粒子12として不定形の形状のものを用いた場合に顕著となる。また、ポリマー粒子12として、粒度分布があり、且つ粒径250μm以上の粒子が重量基準で40%以上を占めているものを用いた場合にも顕著となる。
【0042】
埋没したポリマー粒子12は、第1の紙層21に含まれている水分を吸収して膨潤し、また粘着性を発現する。その粘着性によって粒子12が、第1の紙層21の構成繊維と接着する。
【0043】
ところで、先に述べた特許文献1に記載の吸収性シートの製造方法によれば、抄紙機のワイヤー上に形成された湿潤状態の繊維ウエブ(紙匹)上にポリマー粒子が散布される。ここで、該繊維ウエブにおける繊維どうしの拘束力と、前述した湿潤状態の第1の紙層21における繊維どうしの拘束力とを比較すると、一旦乾燥されて紙の形態となされている第1の紙層21における繊維どうしの拘束力が強くなっていると言える。従って、湿潤状態の第1の紙層21上に散布されたポリマー粒子12が粘着性を発現して繊維と接着するとは言っても、その接着によって第1の紙層21から繊維が引き抜かれて粒子12の表面に多量に付着する程には、第1の紙層21における繊維どうしの拘束力は弱くない。つまり、湿潤状態の第1の紙層21上に散布されたポリマー粒子12の表面に、繊維が付着する現象は起こりづらい。このことは、第1の紙層21の表面に近い場所に位置する粒径の大きなポリマー粒子12ほど顕著である。その結果、図4(c)に示すように、第1の紙層21の表面及びその近傍には、粒径の大きなポリマー粒子12が存在し、該粒子12の周囲には繊維材料があまり存在しない状態になる。
【0044】
ポリマー粒子12の散布が完了したら、図4(d)に示すように、第1の紙層21におけるポリマー粒子散布面上に、第2の紙層22を積層する。第1の紙層21と同様に、第2の紙層22も好適には先に述べた嵩高性のセルロース繊維や熱融着性繊維を含むものである。第1の紙層21と第2の紙層22との配合割合は同じであってもよく、或いは異なっていてもよい。特に第2の紙層22としては、比較的小さなポリマー粒子を保持し易くする点から、嵩高に形成された繊維シートが好ましい。
【0045】
先に述べた通り、第1の紙層21におけるポリマー粒子散布面においては、粒径の大きなポリマー粒子12が存在している。しかも該粒子12の周囲には繊維材料があまり存在していない。この状態下に、ポリマー粒子散布面上に第2の紙層22を積層すると、該粒子12があたかも柱ないしスペーサーの働きをして、第1の紙層21と第2の紙層22との間に一定の空間を作る。この状態においては、第1の紙層21と第2の紙層22とは別体の層になっており、全体として2プライ構造になっている。この後に全体を加熱乾燥し、それと共に又はその後にある程度弱くプレスすることで、ポリマーを介して第1の紙層21と第2の紙層22は一体不可分なように接合する。つまり全体として1プライ構造になる。この際、第1の紙層21の構成繊維と第2の紙層22の構成繊維との間に絡み合いや水素結合が生じて、両層が一体化する部分も存在する。このようにして目的とする吸収性シート10が得られる。両層21,22を接合する工程の間も、両層21,22間に介在する粒径の大きなポリマー粒子12は、柱ないしスペーサーの働きをしているので、該粒子12の周囲には空間が残存する。この空間が図1に示す空隙13となる。
【0046】
重ね合わされた両層21,22を乾燥する条件としては、温度100〜180℃、特に105〜150℃であることが好ましい。プレスの条件としては、圧着一体化する最低限の圧力があればよく、低圧力であるほど空間が確保されるので好ましい。
【0047】
ここで、吸収性シート10における液の吸収機構を分かり易くするため、モデルを使って説明する。様々な粒径を有するポリマー粒子1は、第1の紙層21上に残る比較的大きなポリマー粒子と、第1の紙層21内に入り込む比較的小さなポリマー粒子に分離する。この分離は、第1の紙層21の繊維間の間隔によって決定される。従って第1の紙層21を選択することにより、任意の粒径のポリマー粒子を第1の紙層21上に残すことができる。第1の紙層21上に残るポリマー粒子の量は、液の吸収性を低下させる要因であるゲルブロッキングを防止する観点から決定され、それに基づきポリマーの散布量が決定される。ポリマー粒子間の間隔は、対象とする液体によって異なる。例えば尿や汗のような比較的多く吸収可能な体液の場合は、150〜300倍程度体積が膨潤することを考慮してポリマー散布が行われる。経血や血液のような体液の場合は、5〜50倍程度体積が膨潤することを考慮してポリマー散布が行われる。この場合、ある均一な粒子径rよりなる球状ポリマー粒子が、格子状に均一に第1の紙層21上に並べられ、球状ポリマー粒子の膨潤倍率が30倍(擬似血液想定)の場合、格子状に並べられた球状ポリマー粒子の中心間距離は、30の三乗根×rだけ離間していれば良い。実際には、このように理想的にポリマー粒子を配置することは非常に困難である。特開平8−246395号に記載の吸収性シートの製法では、湿式抄造された湿潤繊維ウエブ上にポリマーを散布するのでポリマーが膨潤し、膨潤時にポリマーがなるべく近接しないように移動が起こるので、前述したゲルブロッキングが起こらず、また吸収性シート形成後は乾燥されることで、ポリマー粒子の周囲に空間が形成される。また、下層シートに微小な窪みパターンを形成し、ポリマーが分散・固定されないように形成しておくことも好ましい。
【0048】
吸収性シート10の別の好ましい製造方法として、以下に述べる方法を採用することもできる。先ず第1の紙層を用意する。第1の紙層としては、先に述べた製造方法と同様のものを用いることができる。この紙層上にポリマー粒子を散布する。ポリマー粒子の散布面上に、第2の紙層を積層する。第2の紙層としては、先に述べた製造方法と同様のものを用いることができる。積層に先立ち、第2の紙層を含水させて湿潤状態にしておく、湿潤状態の第2の紙層を、ポリマー粒子が散布された第1の紙層におけるポリマー散布面に積層し、両層21,22を加熱乾燥し、それと共に又はその後にプレスすることで、目的とする吸収性シート10が得られる。
【0049】
吸収性シート10の更に別の好ましい製造方法として、以下に述べる方法を採用することもできる。先ず第1の紙層を用意する。第1の紙層としては、先に述べた製造方法と同様のものを用いることができる。第1の紙層の一面を、例えば、爪上の針のような突起物をもったローラーで起毛させる(毛羽立たせる)。他の方法では、ニードルパンチ法のように針状物を突き刺し・引き抜くことで起毛させる。この起毛面にポリマー粒子を散布する。ポリマー粒子の散布面上に、第2の紙層を積層する。第2の紙層としては、先に述べた製造方法と同様のものを用いることができる。次いで、所定量の水を散布する。或いは、第2の紙層の積層前に、ポリマー粒子が散布された第1の紙層に水を散布し、その後に第2の紙層を積層してもよい。重ね合わされた両層21,22を加熱乾燥し、それと共に又はその後にプレスすることで、目的とする吸収性シート10が得られる。
【0050】
このようにして得られた吸収性シート10は、薄型で且つ高吸収容量であることから、生理用ナプキン、使い捨ておむつ、ハイジーンパッド、メディカル用パッド、母乳シートなどの各種衛生製品における吸収体、ドリップシート、キッチン用吸収シート、家庭用清掃シート及びペット用アンダーシート等として特に好適に用いられる。吸収性シート10は、そのどちらの面を液の吸収面として用いてもよいが、シート10の一面から他面に向かってポリマー粒子12の粒径が漸減している場合には、粒子12の粒径の大きい側の面を吸収面として用いると、ポリマー粒子12のゲルブロッキングが一層起こりづらくなり、また液の通過速度が一層高くなる。
【0051】
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されず、当業者の技術常識の範囲内において種々の改変が可能である。
【実施例】
【0052】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲はかかる実施例に制限されるものではない。特に断らない限り「部」及び「%」はそれぞれ「重量部」及び「重量%」を意味する。
【0053】
〔実施例1〕
図4に示す製造方法に従い、図1に示す吸収性シートを製造した。先ず、繊維粗度0.32mg/m、繊維断面の真円度が0.30の架橋処理パルプ〔Weyerhauser Paper製の「High Bulk AdditiveHBA−S」(商品名)〕を水中に分散した。パルプの乾燥重量100部に対し、紙力補強剤〔ポリアミドエピクロルヒドリン樹脂、商品名;カイメンWS−570、会社名;日本PMC(株)〕を樹脂成分で1部を水中に分散混合し、所定の濃度とした後、この分散混合液を用いて乾燥坪量が50g/m2の第1の紙層を形成した。
【0054】
第1の紙層に対して、該紙層の乾燥重量の100%の水を散布して湿潤させた。湿潤した第1の紙層上にポリマー粒子〔日本触媒 アクアリックW4〕をほぼ均一に散布した。散布坪量は30g/m2であった。ポリマー粒子は、その粒度分布が106〜500μmであり、粒径250μm以上の粒子が全体の57%(重量基準)を占めていた。ポリマー粒子の平均粒径は260μmであった。ポリマー粒子の形状は不定形であった。
【0055】
第1の紙層におけるポリマー粒子の散布面上に第2の紙層を積層した。第2の紙層は、第1の紙層と同坪量で且つ同配合のものであった。重ね合わされた両層を130℃に加熱して乾燥させた。これと同時に比較的低圧力でプレスし、両層を一体不可分なように接合した。これにより1プライ構造を有する吸収性シートを得た。厚みは0.65mmであった。このシートの縦断面を電子顕微鏡観察した結果、図1に示す構造を有していることが確認された。
【0056】
〔実施例2〕
ポリマー粒子として、その粒度分布の幅が106〜500μmであり、粒径250μm以上の粒子が全体の84%(重量基準)を占めるものを用いた。ポリマー粒子の平均粒径は320μmであった。ポリマー粒子の形状は不定形であった。これら以外は実施例1と同様にして吸収性シートを得た。厚みは0.72mmであった。このシートの縦断面を電子顕微鏡観察した結果、図1に示す構造を有していることが確認された。
【0057】
〔比較例1〕
実施例1における第1の紙層の製造において、抄紙機のワイヤー上に形成された繊維ウエブ(紙匹)上にポリマー粒子を散布した。繊維ウエブは、その乾燥状態での重量に対して100部の水を含んでいた。この繊維ウエブにおけるポリマー散布面上に、第2の紙層を積層した。第2の紙層は実施例1で用いたものと同じものである。これら以外は実施例1と同様にして吸収性シートを得た。厚みは0.53mmであった。このシートの縦断面を電子顕微鏡観察した結果、ポリマー粒子の表面に多数の繊維が付着しており、空隙は観察されなかった。
【0058】
〔評価〕
実施例及び比較例で得られたシートについて、液の吸収速度を以下の方法で測定した。その結果を表1に示す。吸収性シートを15cm角に切り出した。直径1cmの孔をあけた10cm角の透明なアクリル板を、吸収性シートの上に載せた。アクリル板の孔の周囲に重りを乗せ、吸収性シート10に全体として5g/cm2の荷重をかけた。この状態下に、アクリル板の孔を通して生理食塩水3mlを注入した。生理食塩水の吸収に要する時間を測定し吸収速度とした。吸収速度の測定は2回行った。2回目の注入(再吸収速度)は1回目の測定から1分後に行った。
【0059】
【表1】


【0060】
表1に示す結果から明らかなように、実施例の吸収性シートは、繰り返し液を吸収しても吸収速度が低下していないことが判る。このことはポリマー粒子のゲルブロッキングが起こっていないことを意味している。一方、比較例の吸収性シートは、繰り返し液を吸収すると吸収速度が低下した。このことはポリマー粒子のゲルブロッキングが起こっていることを意味している。
【図面の簡単な説明】
【0061】
【図1】本発明の吸収性シートの一実施形態の断面構造を示す模式図である。
【図2】本発明の吸収性シートの断面の状態を示す顕微鏡写真である。
【図3】比較の吸収性シートの断面の状態を示す顕微鏡写真である。
【図4】図1に示す吸収性シートの好適な製造方法を示す工程図である。
【図5】従来の吸収性シートの断面構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【0062】
10 吸収性シート
11 繊維材料
12 ポリマー粒子
13 空隙




 

 


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