JP2005523776A - 可塑化された高吸水性ポリマーシートおよび衛生用品におけるその使用 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は高吸収性ポリマーおよび可塑剤を約60〜100%含有する吸収シート材料、その製造方法、および該吸収シート材料を有する吸収製品に関する。該吸収シートは少なくとも1種の中和されていない酸性吸水性樹脂、少なくとも1種の中和されていない塩基性吸水性樹脂および可塑剤成分を含有する。吸収シート材料は吸収製品の容易な製造のために優れた可とう性および構造的インテグリティを有する。該吸収シート材料および該シートを有する製品は、大量の水性媒体を迅速に吸収し、かつ吸収した媒体の保持が優れている。
吸水性樹脂はサニタリー用品、衛生用品、ふき取りクロス、保水剤、脱水剤、スラッジ凝集剤、使い捨てタオルおよびバスマット、使い捨てドアマット、増粘剤、ペット用の使い捨てごみマット、結露防止剤、および種々の化学薬品のための放出制御剤において広く使用されている。吸水性樹脂は置換された、および非置換の天然および合成ポリマー、たとえばデンプンアクリロニトリルグラフトポリマーの加水分解物、カルボキシメチルセルロース、架橋したポリアクリレート、スルホン化されたポリスチレン、加水分解されたポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドンおよびポリアクリロニトリルを含む種々の化学的形状で得られる。
簡潔にいえば本発明は中和されていない酸性の吸水性樹脂、中和されていない塩基性の吸水性樹脂および可塑剤を含有する混合物から製造される吸収シート材料に関する。該吸収シート材料は、有利には連続的に製造することができ、酸性および塩基性の吸水性樹脂および可塑剤を約60〜100質量%含有するシートが得られる。中和されていない酸性および塩基性の吸水性樹脂は、本発明によるシート材料中で分離した酸性および塩基性の樹脂粒子として、または酸性および塩基性の樹脂の両方を1つの粒子中に含有する多成分粒子として存在していてよい。
図1は、第二の樹脂の連続層中に分散した第一の樹脂のミクロドメインを含有する吸水性粒子の略図であり;
図2は、粒子全体に第一の樹脂のミクロドメインおよび第二の樹脂のミクロドメインを有する吸水性粒子の略図であり;
図3および4は、SAPとして本発明の吸収シートを100質量%含有するコアを有する吸収製品の断面図であり;
図5および6は、それぞれの本発明のシート材料に対する第二、第三および第四の衝突(insult)に関する再湿潤速度(g)およびアクィジション速度(ml/sec)対ゲル床透過率(GBP)をプロットしたものであり;かつ
図7は、コア密度(g/cc)および剛性(mNm)対プロピレングリコール濃度をプロットしたものである。
本発明によれば、(a)SAP成分および(b)可塑剤成分、および所望の任意の成分を含有する混合物から、有利には連続的に吸収シート材料を製造する。SAP成分は中和されていない酸性の吸水性樹脂および中和されていない塩基性の吸水性樹脂を含有する。酸性および塩基性の樹脂は、それぞれの樹脂の分離した粒子として、またはそれぞれの粒子が酸性の吸水性樹脂の少なくとも1つのミクロドメインおよび塩基性の吸水性樹脂の少なくとも1つのミクロドメインを有する多成分SAP粒子としてシート材料に組み込むことができる。可塑剤成分は酸性および塩基性の吸水性樹脂の一方または両方を可塑化することができる材料である。有利には可塑剤成分は吸収シートを製造するために使用される加熱圧縮条件下で非揮発性である。
本発明は、中和されていない酸性の吸水性樹脂と、中和されていない塩基性の吸水性樹脂とを含有するSAP成分を含有する吸収シートに関する。ここで使用される「中和されていない」という用語は、0〜50%中和された吸水性樹脂として定義されている。本発明の重要な特徴によれば、SAP成分のSAP粒子は約10〜約810μmの粒径および約400μmより小さい平均粒径を有する。
本発明の吸収シート材料は可塑剤成分を含有していてもよい。可塑剤成分はシート中に、SAP100質量部に対して約0.1〜約200質量部の量で存在している。有利な実施態様ではシート材料は約1〜約100質量部、およびさらに有利には約2〜約50質量部の可塑剤成分を、SAP成分100質量部に対して含有する。本発明の完全な利点を達成するために、該シート材料はSAP成分100質量部あたり、可塑剤成分を約3〜約50質量部、およびさらに有利には約5〜約25質量部含有する。可塑剤成分がSAP成分100質量部あたり、200質量部より大量に存在している場合には吸収シートの厚さを制御することが困難であり、かつシートは吸収製品において効率よく使用するためには厚すぎることが判明した。
本発明の吸収シート材料は任意の成分を合計で0〜約40質量%、および有利には0〜約30質量%含有していてもよい。本発明の完全な利点を達成するために、該シート材料は任意の成分を合計で0〜約20質量%含有する。個々の任意の成分はシート材料の0〜約25質量%存在していてよい。
プロピレングリコール0.3gおよび脱イオン水0.03gを含有する溶液を多成分高吸収性粒子3gに噴霧した。粒子はSAF粒子とよばれ、かつPAA(DN=0)55質量%およびPVAm(100%中和されていない)45質量%を含有している。SAF粒子は約38〜約355μmの粒径分布を有していた。噴霧したSAP粒子を15000ポンド(約385psi)で5分間、Carver 12インチ×12インチの加熱プレートを使用して50℃で圧縮した。次いで得られるシートを60℃で1時間加熱した。冷却後、該シートは可とう性を維持しており、かつ該シートを破損することなく切断することができた。これらの条件下で、多成分高吸収性粒子はプロピレングリコールにより表面架橋していなかった。
本発明の可とう性吸収シート材料を3種類製造した。
本発明の吸収シートを含有する吸収コアは著しく負荷されたコア(たとえばSAP−可塑剤60〜95質量%)からフラフを含有しないコア(つまりSAP−可塑剤100%)までの範囲であってよい。フラフを含有しないコアは一般に(a)ウィキング層、たとえば組織、および(b)吸収シートの、交互の層から構成される。さらに、より早いアクィジション速度を得るために、通例の高吸収性ポリマーの層の表面層またはアクィジション層を使用することができる。
7ml/secの流速を生じるように構成された100mlの分液漏斗または該分液漏斗に相当するもの;円形の重り3.642kg(0.7psi)、直径10cm、重りの中心を通過する2.38cmのIDパースペクス線量管;
VWR Scientific、9cmの濾紙またはこれに相当するもの;
2.5kgの円形のおもり(0.7psi)、直径8cm;
デジタルタイマー;
電子はかり(精度0.01グラム);
ストップウォッチ。
1.製造
(a)試験すべき衛生用品、たとえばおむつの重さ(g)の記録、
(b)たとえば弾性材料の除去および/または製品の端部のベンチトップへのテープ接着によるベンチトップへの衛生用品の平坦な設置、
(c)衝突箇所に配置されたパースペクス線量管の開放による衛生用品上への3.64kgの円形の重りの設置(つまり中心から前方へ向かって5cm)。
(a)0.9%NaCl溶液(つまり脱イオン水または蒸留水中、塩化ナトリウム0.9質量%)100mlを分液漏斗に秤量する。NaCl溶液を流速7ml/secで重りのパースペクス管へ排出し、かつ直ちにタイマーを開始する。全てのNaCl溶液がパースペクス管の底で衛生用品の表面から完全に消えたらタイマーを停止する。この時間を初期アクィジション時間(sec)として記録する。
(i)10枚の濾紙のパイルを秤量し、この値を記録する(乾燥質量)、
(ii)該濾紙を衛生用品の衝突箇所に設置する。タイマーを2分に設定する。2.5kgのおもりを濾紙上に設置し、かつ直ちにタイマーを開始する、
(iii)2分経過後に、重りを除去し、かつ濾紙を再度秤量する(湿潤質量)。濾紙の乾燥質量を湿潤質量からマイナスし、これが再湿潤値である。この値を初期再湿潤値(g)として記録する。
(a)3.64kgの重りをふたたび、衛生用品の前回と同じ位置に設置する。NaCl溶液50mlを使用して工程2aを(第二のアクィジション時間として吸収時間を記録する)、および20枚の濾紙を用いて工程2b(i)〜(iii)を繰り返す(第二の再湿潤としての再湿潤を記録する)。
(a)重りをふたたびおむつの前回と同じ位置に設置する。NaCl溶液50mlを使用して工程2a(第三のアクィジション時間としての吸収時間を記録する)を、および30枚の濾紙を用い工程2b(i)〜(iii)を繰り返す(第三またはその後の再湿潤としての再湿潤値を記録する)。
再湿潤の測定は3gより大きい再湿潤値が得られるまで実施した。再湿潤の測定は無荷重下でのアクィジション時間(ストライク・スルー)試験と関連させて実施した。合計した全質量(g1)から、最後の再湿潤マイナス過剰の3gの量を減じ、次いで試験したコア中のSAPの全質量で割った(g3)。組織および不織布繊維による吸収は無視された。
上記のシート2に関する計算例:
合計された全質量(グラム)=合計された全体積(ml)=g1=210、
最終的な再湿潤(グラム)=g2=4、
コア中のSAPのグラム=g3=9、
SAP利用率=(210−(4−3))/9=23.2g/g。
21cm×12cmの長方形の型を、その上に樹脂接着した不織布15gsmの21cm×12cmのシートが重ねられた21cm×12cmの組織のシート上に設置した。食塩入れを使用して、多成分高吸収性ポリマー粒子(PVAm50質量%/PAA50質量%、いずれもDN=0および粒径範囲38〜355μm)3グラムを該組織および不織布繊維上に均一に分散させた。次いでプロピレングリコール0.3グラム(SAP粒子の質量に対して10質量部)をSAP粒子上に噴霧した。該プロセスを不織布繊維の不存在下に繰り返し、かつついで不織布繊維のシートを用いてもう1回繰り返した。組織の最後の層をSAP成分−可塑剤成分の混合物の上部に配置した。次いでこの積層体をCarver Press中、圧力15000ポンド(12cm×12cmの積層体上で約385psi)および50℃で5分間で圧縮した。それぞれのシートは可とう性であり、かつそれぞれのシートは以下の表にまとめられるような性能を示した。
平均組織厚さ=0.09mm。
平均樹脂接着不織布シート厚さ=0.21mm。
コア密度=質量(12cm×21cm×(厚さ/10)
SAP密度の計算(SAP/可塑剤):
SAP密度=(質量−組織の質量−不織布の質量/(12cm×21cm×(厚さ−組織の厚さ)/10)。
26psi、コア質量=12.315g、および厚さ=1.275mmの場合、
コア密度=12.315/(12×21×(1.275/10))=0.383g/cc。
Claims (27)
- (a)次のもの
(i)中和されていない酸性の吸水性樹脂少なくとも1種および
(ii)中和されてない塩基性の吸水性樹脂少なくとも1種
を含有する高吸収性ポリマー成分、および
(b)高吸収性ポリマー成分100質量部に対して可塑化成分を約0.1〜約200質量部の量での可塑化成分
を含有し、その際、シートが(a)および(b)を約60〜100質量%含有する、フレキシブルな吸収シート。 - 高吸収性ポリマー成分が酸性樹脂の分離した粒子および塩基性樹脂の分離した粒子を含有する、請求項1記載のシート。
- 高吸収性ポリマー成分が多成分の高吸収性ポリマー粒子を含有し、その際、それぞれの粒子は塩基性樹脂のミクロドメイン少なくとも1つと接触しているか、または近接している酸性樹脂のミクロドメイン少なくとも1つを有する、請求項1または2記載のシート。
- 高吸収性ポリマー成分が、約10〜約810μmの粒径分布を有する粒子を含有する、請求項1から3までのいずれか1項記載のシート。
- 高吸収性ポリマー成分が、約30〜約375μmの粒径分布を有する粒子を含有する、請求項1から4までのいずれか1項記載のシート。
- 高吸収性ポリマー成分が約400μmより小さい質量平均粒径を有する粒子を含有する、請求項1から5までのいずれか1項記載のシート。
- 酸性の吸水性樹脂が、ポリアクリル酸、加水分解されたデンプン−アクリロニトリルグラフトコポリマー、デンプン−アクリル酸グラフトコポリマー、けん化されたビニルアセテート−アクリルエステルコポリマー、加水分解されたアクリロニトリルポリマー、加水分解されたアクリルアミドコポリマー、エチレン−無水マレイン酸コポリマー、イソブチレン−無水マレイン酸コポリマー、ポリ(ビニルホスホン酸)、ポリ(ビニルスルホン酸)、ポリ(ビニルリン酸)、ポリ(ビニル硫酸)、スルホン化ポリスチレン、ポリ(アスパラギン酸)、ポリ(乳酸)およびこれらの混合物からなる群から選択されている、請求項1から6までのいずれか1項記載のシート。
- 塩基性の吸水性樹脂が、ポリ(ビニルアミン)、ポリ(ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド)、N−(ジアルキルアミノ(メタ)アクリルアミド)のエステル類似体から製造されるポリマー、ポリエチレンイミン、ポリ(ビニルグアニジン)、ポリ(アリルグアニジン)、ポリ(アリルアミン)、ポリ(ジメチルジアルキルアンモニウムヒドロキシド)、グアニジン−変性ポリスチレン、四級化ポリスチレン、四級化ポリ(メタ)アクリルアミドまたはこれらのエステル類似体、ポリ(ビニルアルコール−コ−ビニルアミン)およびこれらの混合物からなる群から選択されている、請求項1から7までのいずれか1項記載のシート。
- 可塑剤成分がアルコール、グリコール、トリオール、ポリヒドロキシ化合物、アミンアルコール、アミド、スルホキシド、グリコールエーテル、グリコールエステル、非プロトン性溶剤およびこれらの混合物からなる群から選択されている、請求項1から8までのいずれか1項記載のシート
- 可塑剤成分がグリセロール;プロピレングリコール;エチレングリコール;ヘキシレングリコール;1,3−ブチレングリコール;ジエチレングリコール;トリエチレングリコール;1,3−プロパンジオール;ペンタエリトリトール;1,4−ブタンジオール;ジアセトンアルコール;水;トリメチロールプロパン;トリメチロールエタン;ネオペンチルグリコール;シクロヘキサンジメタノール;イソプロピリデンビス(p−フェニレンオキシプロパノール−2);ポリエチレングリコール(MW500未満);ポリプロピレングリコール(MW500未満);ポリブチレングリコール(MW500未満);メタノール;エタノール;ブタノール;モノアセチン、ジアセチンおよびトリアセチン;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールおよびトリプロピレングリコールのモノメチル、エチル、ブチルおよびフェニルエーテル、たとえばプロピレングリコールのモノメチルエーテルまたはエチレングリコールのモノエチルエーテル;ジメチルホルムアミド;ジエチルホルムアミド;N−メチルピロリドン;ジメチルスルホキシド;トリエタノールアミン;ジエタノールアミン;テトラヒドロフラン;エチレンカーボネート;イソホロン;ジオキサン;ヘキサメチルリンアミド;ソルビトール;ソルビタン脂肪酸エステル;水性スクロース;式:
- SAP成分を内部で可塑化する、請求項1から10までのいずれか1項記載のシート材料。
- 酸性の吸水性樹脂がポリ(アクリル酸)を含有し、塩基性の吸水性樹脂がポリ(ビニルアミン)、ポリエチレンイミンまたはこれらの混合物を含有し、かつ可塑剤がプロピレングリコール、グリセロール、水およびこれらの混合物を含有する、請求項1から11までのいずれか1項記載のシート材料。
- 任意の成分1種以上を合計で40質量%まで含有する、請求項1から12までのいずれか1項記載のシート。
- 任意の成分が通常の高吸収性ポリマー、非吸収性充填剤、不織布繊維、浸透促進剤、顔料、およびこれらの混合物からなる群から選択されている、請求項1から13までのいずれか1項記載のシート。
- 約6mNmより小さい剛性を有する、請求項1から14までのいずれか1項記載のシート材料。
- 約0.3〜約0.9g/ccの密度を有する、請求項1から15までのいずれか1項記載のシート材料。
- シートがエンボス加工されているか、またはニードルパンチ加工されている、請求項1から16までのいずれか1項記載のシート材料。
- 請求項1から17までのいずれか1項記載のシートを有する吸収製品。
- 製品がおむつまたは生理用品である、請求項18記載の製品。
- コアを有し、該コアが請求項1から17までのいずれか1項記載の吸収シートを少なくとも1つ有するおむつ。
- コアが請求項1から17までのいずれか1項記載の吸収シートを2〜5つ有する、請求項20記載のおむつ。
- 隣接するシートの少なくとも1つが該シート間に配置されたウィキング層を有する、請求項21記載のおむつ。
- さらにコアの第一の表面と接触しているトップシート、およびコアの第二の表面と接触しているバックシートを有し、前記第二のコア表面が前記第一のコア表面に対向している、請求項20から22までのいずれか1項記載のおむつ。
- さらにトップシートとコアとの間に配置されたアクィジション層を有する、請求項20から23までのいずれか1項記載のおむつ。
- おむつがアクィジション層を有していない、請求項20から23までのいずれか1項記載のおむつ。
- シートがセルロース繊維を有していない、請求項20から25までのいずれか1項記載のおむつ。
- シートの少なくとも1つがさらに不織布繊維を25質量%まで含有する、請求項20から26までのいずれか1項記載のおむつ。
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