JP2000508719A - 吸収性セルロース材料およびその製造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セルロース繊維のシートが破砕されて毛羽にされる方法であって、破砕の前に、改良された収着能力を生じさせるために、繊維が水の存在下で少なくとも約５０ｍ²／ｇの比表面積を有する疎水性物質により処理される方法；この方法で得られる毛羽；このような毛羽を含む吸収性製品；繊維を含む吸収性材料の収着能力を改良するための前記種類の物質の使用方法；繊維が、破砕の前に、改良された収着能力となるよう水の存在下で前記種類の物質で処理される、このような繊維のシートの破砕により得られる吸収性材料の製造方法；およびこの方法から得られる吸収性材料。

Description

【発明の詳細な説明】 吸収性セルロース材料およびその製造 技術分野 本発明は、改良された収着能力を有する毛羽（フラッフ）(fluff)の製造方法 、およびこのような方法で得られる毛羽に関する。本発明はまた、繊維を含む吸 収性材料の収着能力を改善する為のセルロース繊維の処理に５０ｍ²／ｇ以上の 比表面積を有する疎水性材料を使用することにも関する。更に、本発明はパルプ シートを破砕(shredding)または毛羽立たせる(fluffing)により得られるセルロ ース繊維を含む吸収性材料の製造方法に関し、このような構造は改善された収着 能力を有する。 本文脈では「収着能力」の概念は、吸収性材料が尿、血液および月経液のよう な体液を含む水または水溶液のような液体を吸収する速度、または吸収性材料の 液体保持力、またはこれらの両方の特徴を指す。この収着の機構は吸着または吸 収、またはこれらの結びついたものであってよい。 背景技術 パルプおよび紙の製造、第２巻、第２８０〜２８１頁、製紙産業共同テキスト 委員会、１９８７（Pulp and Paper Manufacture，Vol.2，page 280-281，Joint Textbook Committee of Paper Industry，1987）（これを参考文献として本明 細書に加える）に記載されているように、毛羽という用語は、家庭用品若しくは 衛生用品分野での乾式成形された不織布ウェブまたはパッド用途向けの、乾燥パ ルプから機械的方法により分離された繊維に適用される。この参考文献から明ら かなように、毛羽の液体吸収速度および液体保持能力の両方は、これらの分野で 用いられるとき重要である。これは生理用品（例えば生理用ナプキン、パンティ ーライナー、タンポン等）、子供用おむつ、包帯、成人用失禁用品、等のような 吸収性製品に関してとくに有効であり、良好な液体吸収力および液体保持能力は このような製品の機能にとって明らかに欠くことのできないものである。しかし ながら、使用時には、この種の製品は常に使用者の体重や動きにより加えら れる圧力にさらされており、従って液体保持能力は、吸収した液体を圧力下でも 保持できるだけ十分高いことが重要である。更に、使用者に良好な快適さを与え るため、製品は乾いた感覚を与えなければならず、このことは製品から使用者の 皮膚へのいかなる再湿潤も避けるべきであることを意味し、このことは液体保持 能力に関する要求を更に高めている。従来、「超吸収体」として知られ、水と接 触するとヒドロゲルを生成するある種のポリマー材料が、このような製品の収着 力を高めるために用いられてきた。しかしながら、製品のこの能力は高められた が、液体は超吸収体粒子に結びつくので、毛羽自体を形成するセルロース繊維の 収着能力は、実際このような超吸取体の使用によっては高められない。 発明の開示 本発明により解決されるべき課題は、このように改良された収着能力を有する 毛羽の製造方法を提供することである。この問題は添付の請求項で明らかにされ る方法により解決される。 なぜ記載するような種類の疎水性物質が、改良された収着特性を負わせるのか という理由はこれまではっきり確立されてない。 本方法ではセルロース繊維のシートが毛羽に破砕され、本文脈においては、「 シート」はシートまたはウェブを意味する。以下で「パルプシート」と呼ぶ、シ ートの形成は公知技術のこのような形成の方法のどれかひとつ、例えば従来の紙 の製造と類似の湿式法、または気流乾燥法により行うことができ、この両方法と も、パルプおよび紙の製造、第１巻、第７５３〜７５７頁、製紙産業職業教育委 員会の共同実行委員会、１９６９（Pulp and Paper Manufacture，Vol 1，page 753-757，Joint Executive Committee of Vocational Education Committees of the Paper Industry，1969）に記載されており、これを参考文献として本明細 書に加える。 発明を実施するための最良の形態 繊維を疎水性物質で「処理する」とは、物質の粒子を繊維の近くに持ってくる か、繊維と接触させることを意味し、好ましくは、粒子は少なくとも約１分、好 適には少なくとも約３０秒、そして特別に少なくとも約５秒、繊維の近くに置く か、接触させたままとする。この処理は、繊維間相互の分離から始まりそしてパ ルプシートの乾燥破砕で終了する工程中のどの点でも行える。しかしながら、望 ましくは、この処理は繊維の乾燥物質含量が少なくとも約２５％、好ましくは少 なくとも約３５％、そして最も好ましくは少なくとも約５０％のときに行われる 。 疎水性物質の粒子の比表面積は、以下に述べるように修正されたＤＩＮ６６１ ３１標準法に従って決定され、少なくとも約５０ｍ²／ｇ、好ましくは少なくと も約１００ｍ²／ｇ、最も好ましくは少なくとも約１０００ｍ²／ｇである。 疎水性物質は実質的に水に不溶の物質であればどのような物質でも良く、上述 した比表面積を有している限りは、好ましくは約１ｇ／水１００ｇ以下、好適に は約０．１ｇ／水１００ｇ以下の溶解度を持っていれば良い。有用な疎水性物質 の典型例は活性炭、疎水性ゼオライト、そしてポリテトラフルオロエチレン（す なわちテフロン（商標））である。この物質は好ましくは多孔質である。特に好 ましい疎水性物質の実施態様において疎水性物質は、以下に記載する残留ブタノ ール試験により決定される残留ブタノール約０．９９重量％以下、好ましくは約 ０．９０重量％以下、好適には約０．７０重量％以下の疎水性を有する活性炭ま たはゼオライトである。特に好ましいゼオライトは、５以上のＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ₃ モル比を有するものである。 疎水性物質は、濡れた状態はもちろん乾燥した状態で繊維にもたらされてもよ いが、この物質は、通常、分散液またはスラリーとして水性の混合物に含まれる ことが好ましい。この混合物は好ましくは形成されたパルプシートに、噴霧する ことにより都合よく加えられる。添加する物質の量は好適には、約０．１〜１０ ｋｇ／乾燥パルプ１メートルトン、好ましくは約０．５〜５ｋｇ／乾燥パルプ１ メートルトンである。任意にこの処理は繊維が水溶液中で懸濁状態のとき、例え ばシートを形成する以前のパルプ製造プロセスの原料で行われ、原料中の物質の 量は好ましくは約０．１〜１０ｋｇ／乾燥パルプ１メートルトン、好適には約０ ．５〜５ｋｇ／乾燥パルプ１メートルトンである。 この処理は、要望される効果を与えるのに足りるだけ長く十分な量の物質粒子 が繊維と接触状態を保っていること、または繊維の近くに保たれていることを確 実とするため、保持剤の存在下で行なってもよい。好ましい保持剤の典型的なも のは、澱粉、セルロース誘導体、キサンタンガムおよびグアールガムのような多 糖類、およびポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリアミドアミン（ＰＡＡ）、ポ リジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ｐｏｌｙＤＡＤＭＡＣ）、ポリエ チレンイミン（ＰＥＩ）並びにポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）のような合成 的に生産されたホモポリマー、またはこれらのコポリマーである。 この物質は破砕後も毛羽に残るであろうが、これは本発明にとって必須である とは考えない。実際、たとえ約６５％未満、例えば３０％未満、または約１％程 の少ない、かかる処理に用いる物質が破砕後も毛羽に存在するとしても、収着効 果は未処理のパルプから生産された毛羽と比較したときかなり著しく高まる。し かしながら、ある例においては十分な量の物質を毛羽中に残しておくことは有利 であり、例えば物質が、米国特許第４，８２６，４９７号およびＷＯ９１／１１ ９７７に開示されているように、吸収性製品例えば子供用おむつおよび生理用品 に、臭いを除去する性能を提供する疎水性ゼオライトである場合である。しかし ながら、これらの文献ではゼオライトは、破砕後毛羽から離れた位置で使用され るか、または破砕後毛羽と混合されるかのどちらかであることに注目すべきであ る。 本発明はまた、本方法で得ることのできる毛羽にも関する。以下の実施例から 明らかなようにこのような毛羽は、先行技術に係るゼオライトまたは活性炭と混 合した、すなわち破砕後の、毛羽と比較したときに驚くべき良好な収着特性を示 す。この高まった効果の理由は分かってないが、しかし特別な適用方法を課した 毛羽のある特徴によることは明白である。 本発明はまた、毛羽や衛生紙、例えばソフトティッシュー、のような繊維を含 む吸収性材料の収着能力を改善する為のセルロース繊維の処理に関しての、本種 類の疎水性物質の使用法にも関する。さらに本発明はまた、毛羽立たせる前に疎 水性材料で上述したように処理されたセルロース繊維を含む吸収性材料−例えば 乾式成型された不織布またはティッシューを含む−の製造方法に関連し、本発明 はまた生理用ナプキン、パンティーライナー、タンポン、子供用おむつ、包帯、 成人用失禁用品等のような吸収性製品にも関連し、これらに本方法で得られる毛 羽を用いる。 パルプシートを構成する繊維は通常、木、慣習的にはチップ状のもの、を繊維 または繊維の束へ分解することにより得られ、本文脈では「繊維の束」の概念は 「繊維」の概念と同等とみなす。好ましいパルプは、例えば、硫酸塩および亜硫 酸塩のような化学パルプではあるが、分離された繊維は当業者に知られているい かなるパルプ製造方法、例えば機械パルプ（ＭＰ）、と石砕木パルプ（ＳＧＷ） 、加圧砕木パルプ（ＰＷＧ）、リファイナ−メカニカルパルプ（ＲＭＰ）、熱機 械パルプ（ＴＭＰ）、ケミメカニカルパルプ（ＣＭＰ）、またはケミサーモメカ ニカルパルプ（ＣＴＭＰ）の製造方法により得られる。しかしながら、セルロー ス繊維はまた、有利には綿繊維であってもよい。他のもっともな繊維の出所は、 故紙からの再生繊維である。 実施例 本発明は以下の実施例により更に詳しく説明される。特に記載されなければ以 下の部およびパーセントは重量部および重量％である。実施例において、表Ｉに よる物質を用い、物質ＡからＮはゼオライトでありそして物質Ｏは活性炭である 。 表Ｉに示されているゼオライトの疎水性は、英国特許（ＧＢ）第２，０１４， ９７０号に記載されたいわゆる残留ブタノール試験により決定する。この試験に おいて、ゼオライトは空気中で３００℃で１６時間加熱することにより活性化さ れる。次に、１０重量部のこのように活性化されたゼオライトが、１重量部の１ −ブタノールおよび１００重量部の水からなる溶液に混合される。得られたスラ リーは２５℃で１６時間ゆっくり攪拌される。最後に、溶液中の１−ブタノール の残留含量が決定されそして重量パーセントで示される。従って、低い値は高い 疎水性の程度を示す。 活性炭は、炭素をガスで処理するか、または炭素を含む材料の化学処理による 同時活性化での炭化のどちらかにより製造される多孔質炭素群の集合名であり、 活性炭のより詳細な説明は、ウルマン工業化学百科事典（（Ullmann's encyclop edia of industrial chemistry）Ｖｏｌ．Ａ５，第１２４頁以降、１９８６） 、に示されており、ここで本文献を参考文献として本明細書に加える。 比表面積はＤＩＮ６６１３１（７月、１９９３）、いわゆるＢＥＴ法、に基づ いた方法により決定され、この方法では面積は、相対圧力ｐ／ｐ₀が０．０３で の吸着等温線の一点を用いて決められ、ｐはこの方法で吸着されたガスの圧力で ありそしてｐ₀は同じガスの飽和蒸気圧である。活性炭の比表面積は約１０００ ｍ²／ｇであり、ＺＳＭ−５型およびＡ型のゼオライトは比表面積約５００ｍ²／ ｇであり、一方ゼオライトＸおよびＹはそれぞれ約８００ｍ²／ｇの比表面積を 示した。 以下の実施例において、得られた毛羽は再湿潤に関して、およびある実施例に ついては吸収速度に関してもまた試験した。吸収速度を決める為の試験方法はＳ ＣＡＮ−Ｃ ３３：８０で、この方法では５０ｍｍの直径を有する３ｇの毛羽の サンプルを垂直に置きそしてその上に５００ｇの重りを積む。サンプルは下から 水を吸収し、そして水がサンプルの上表面までしみ込むまでにかかった時間を電 気的検知器により自動的に決定する。上表面までしみ込むのに必要な時間がより 短い程、より高い毛羽の吸収速度となる。再湿潤または液体保持能力を決定する 為の試験方法では、５０ｍｍの直径を有する３ｇの毛羽のサンプルが垂直に置か れそしてその上に１ｋｇの重りを３０秒積み、そしてその後重りを取り除く。水 １０ミリリットルがサンプルに１０秒間で加えられそして液体は３０秒間サンプ ルから排水し、その後サンプルに１ｋｇの重りを４分間積む。８ｃｍ×８ｃｍの 濾紙１５枚をサンプルの上に置き、合わさったサンプルおよびシートに５ｋｇの 重りを追加の１分間積み、その後１５枚のシートの重量を測定する。シートの重 量の増加は再湿潤によるものである。従って、低い重量の増加は低い再湿潤を示 す。 実施例１〜１４ １０ｇの硫酸塩パルプを実験室パルパで５００ミリリットルの水で、１０分間 離解した(slushed)。このようにして得られる原料は、ワイヤーで成形した瀘布( screen cloth)を通して脱水され、直径２１０ｍｍを有するパルプシートを生産 する。０．２％の疎水性物質を含有する１５ｇの水溶液を、比較例である実施例 １を除き、すべての実施例でシートに噴霧した。それぞれのシートに加える疎水 性物質の量は、乾燥パルプ１メートルトン当り物質３ｋｇに相当する。このシー トを６０℃で１２０分乾燥し、次にハンマーミルで乾燥破砕して毛羽にした。毛 羽は、それぞれ３ｇの３つのサンプルに形成した。このようにして得られた毛羽 のサンプルは、約２３℃および５０％相対湿度の雰囲気条件で、再湿潤について 以下の表ＩＩに示すように試験した。 本方法に係って製造する毛羽は、明らかに未処理の毛羽より、より良好な液体 保持能力を有する。 実施例１５〜２１ 疎水性物質を、噴霧する替わりに離解中に加えたことを除いて、実施例１〜１ ４で用いた手順を繰り返した。ここで実施例１５は比較例であり、すなわち何も 疎水性物質を加えてない。得られた毛羽のサンプルは以下の表ＩＩＩに示すよう に再湿潤に関して試験された。 本方法に係って製造する毛羽は、明らかに未処理の毛羽より、より良好な液体 保持能力を有する。 実施例２２〜２６ 亜硫酸塩パルプに適用したが、実施例１〜１４に関して概説された手順を繰り 返した。実施例２２は疎水性物質を加えない比較例である。結果は以下の表ＩＶ に示す。 本方法に係って製造された毛羽は、明らかに未処理の毛羽より、より良好な液 体保持能力を有する。 実施例２７〜２９ ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）に適用したが、実施例１〜１４に関 して概説された手順を繰り返し、吸収速度もまた測定した。実施例２７は疎水性 物質を加えない比較例である。結果は以下の表Ｖに示す。 本方法に係わって製造された毛羽は、明らかに未処理の毛羽よりも早い吸収速 度およびより良好な液体保持能力を有する。 実施例３０〜３２ 木綿に適用したが、実施例１〜１４に関して概説された手順を繰り返し、吸収 速度もまた測定した。実施例３０は疎水性物質を加えてない比較例である。結果 は以下の表ＶＩに示す。 本方法に係って製造された毛羽は、明らかに未処理の毛羽より早い吸収速度お よびより良好な液体保持能力を有する。 実施例３３〜３８ 再湿潤を決定する試験方法において、血液の性質に似た、試験に適切な性質の 水溶液を用いたが、実施例１〜１４に関して概説した手順を繰り返した。この溶 液は１０ｇ／リットルのＮａＣｌ、８０ｇ／リットルのグリセロール、４ｇ／リ ットルのＮａＨＣＯ₃を含有し、溶液の粘度はカルボキシメチルセルロース（Ｃ ＭＣ）を添加することにより約１２ｃＰに調節し、そして表面張力は非イオン性 の界面活性剤を添加することにより約５０ｍＮ／ｍに調節した。実施例３３は疎 水性材料を加えてない比較例である。結果は以下の表ＶＩＩに示す。 このように、血液に関してもまた本方法に係って製造する毛羽は、処理されて ない毛羽より、より良好な液体保持能力を有する。実施例３９ 物質Ｆを硫酸塩パルプへ、原料へ直接またはパルプシートに噴霧して、加えた 。処理されたパルプは次に破砕して毛羽にし、そして毛羽中の物質Ｆの残留含有 量を決定した。更に、先行技術に係る比較試験を行った。この試験では乾燥物質 Ｆを、乾燥破砕した硫酸塩パルプ（すなわち毛羽）へ加えた。これらの３つの毛 羽を再湿潤に関して試験した。結果は以下の表ＶＩＩＩに示す。 得られた３つの毛羽製品は同じ量の物質Ｆを含有していたが、本方法に係って 製造した毛羽は明らかに良い再湿潤特性を有していた事実により証明されるよう に、これらの性能はこのように明白に異なる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ， ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 マルムボルグ ケアスティン スウェーデン国、エス―440 74 ヒャル テビー、エルジーエイチ 36、オーヴァー ガードスヴァゲン 97

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． セルロース繊維のシートが破砕されて毛羽にされる、改良された収着能 力を有する毛羽の製造方法において、シートを破砕する前に水の存在下で少なく とも約５０ｍ²／ｇの比表面積を有する疎水性物質で繊維を処理することを特徴 とする、改良された収着能力を有する毛羽の製造方法。 ２． 前記処理の前に、前記繊維が少なくとも約２０％の乾燥分含量を有する ことを特徴とする請求項１に記載された方法。 ３． 前記物質が、残留ブタノール試験により決定される残留ブタノール約０ ．９９重量％以下の疎水性を有する活性炭またはゼオライトであることを特徴と する請求項１または２に記載された方法。 ４． 前記繊維が、前記物質および水を含む混合物を噴霧されるか又はシャワ ーされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載された方法。 ５． 前記繊維が、シート成形の前に、処理中水溶液中で懸濁していることを 特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載された方法。 ６． 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法により得られる毛羽。 ７． 請求項６に記載された毛羽を含む吸収性製品。 ８． 前記繊維を含む吸収性材料の収着力を改善するため、セルロース繊維の 処理で５０ｍ²／ｇ以上の比表面積を有する疎水性物質を使用する方法。 ９． 前記疎水性物質が、残留ブタノール試験により決定する残留ブタノール 約０．９９重量％以下の疎水性を有する活性炭またはゼオライトであることを特 徴とする請求項８に記載された使用方法。 １０． その構造が改良された収着力を有する、セルロース繊維のシートを破 砕することにより得られる、セルロース繊維を含む吸収性材料の製造方法におい て、シートを破砕する前に、セルロース繊維を水の存在下で少なくとも５０ｍ² ／ｇの比表面積を有する疎水性物質で処理することを特徴とするセルロース繊維 を含む吸収性材料の製造方法。 １１． 請求項１０に記載された方法により得られる吸収性材料。 １２． 前記材料が乾式成形された不織布またはティッシューであることを特 徴とする請求項１１に記載された吸収性材料。 １３． 前記材料が毛羽であることを特徴とする請求項１１に記載された吸収 性材料。