JP2011067989A - 通気性、水解性及び不透水性を有するシート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】通気性及び水解性を有する基材の層と、疎水性微粒子の層とを含む、通気性、水解性及び不透水性を有するシートであって、上記疎水性微粒子の層は、上記基材の層の上に配置され、そして上記疎水性微粒子の層の、上記基材の層と接していない側の表面が、上記疎水性微粒子が積層することにより形成された微細な凹凸構造を有していることを特徴とするシート。
【選択図】図3
Description
しかし、特許文献1に開示されている吸収性物品は、水溶性樹脂層と撥水層とが水溶性樹脂層を内側にして積層されているため、水溶性樹脂層がバリアー層となり、通気性及び透湿性がほとんど発現せず、非常にムレやすい。また、水溶性樹脂層により吸収性物品の剛性が高くなるので、風合いがよくない。
さらに、特許文献1の吸収性物品は、水溶性樹脂膜に硬化型離型剤をコーティングし硬化させることにより製造されているため、水溶性樹脂膜貼り合せ工程、離型剤コーティング工程、離型剤硬化工程等が必要であり、生産効率が悪く、コストがかかる。
[態様1]
通気性及び水解性を有する基材の層と、疎水性微粒子の層とを含む、通気性、水解性及び不透水性を有するシートであって、
上記疎水性微粒子の層は、上記基材の層の上に配置され、そして
上記疎水性微粒子の層の、上記基材の層と接していない側の表面が、上記疎水性微粒子が積層することにより形成された微細な凹凸構造を有している、
ことを特徴とするシート。
[態様2]
上記疎水性微粒子の平均粒径が、1〜100nmである、態様1に記載のシート。
上記疎水性微粒子の坪量が、0.1〜3g/m2である、態様1又は2に記載のシート。
[態様4]
上記疎水性微粒子の層側の水接触角が150°以上である、態様1〜3のいずれか一つに記載のシート。
[態様5]
疎水性微粒子の層側からの耐水圧が30mm以上である、態様1〜4のいずれか一つに記載のシート。
シェイクフラスコ法試験後の分散率(%)が、60質量%以上である、態様1〜5のいずれか一つに記載のシート。
[態様7]
通気抵抗値が、0.5kPa・s/m以下である、態様1〜6のいずれか一つに記載のシート。
[態様8]
上記シートの通気抵抗値が、上記基材の通気抵抗値の1.3倍以下の値である、態様1〜7のいずれか一つに記載のシート。
上記疎水性微粒子が、無機系微粒子である、態様1〜8のいずれか一つに記載のシート。
[態様10]
上記疎水性微粒子が、シリカ微粒子である、態様1〜9のいずれか一つに記載のシート。
通気性及び水解性を有する基材に、疎水性微粒子含有溶液をコーティングするステップ、そして
コーティングされた基材を乾燥するステップ、
を含む、通気性及び水解性を有する基材の層と、疎水性微粒子の層とを含む、通気性、水解性及び不透水性を有するシートの製造方法であって、
上記疎水性微粒子の層は、上記基材の層の上に配置され、そして
上記疎水性微粒子の層の、上記基材の層と接していない側の表面が、上記疎水性微粒子が積層することにより形成された微細な凹凸構造を有している、
製造方法。
また、本発明のシートは、上述の不透水性を有する一方で、水中で揉まれると疎水性微粒子の層が簡易に脱離するので水解性をも有する。
また、疎水性微粒子が水解性を有する基材の表面に分子間力により付着することにより撥水効果を発揮する本発明のシートは、トイレ等に流すと、水流の力により疎水性微粒子の一部が基材から容易に脱落し、水解性を有する基材本来の吸水挙動を示して水中に速やかに沈降するので、浄化槽中での沈降性に優れる。
さらに、本発明のシートは、基材に疎水性微粒子含有溶液をコーティングすることにより簡易に製造することができるので、生産効率性が高い。
<<通気性、水解性及び不透水性を有するシート>>
[通気性及び水解性を有する基材]
本明細書において、「通気性」とは、空気及び湿気の通りやすさを意味する。上記通気性としては、例えば、KES法F8−AP1に従う通気抵抗値により評価することができる。
本明細書において、「水解性」とは、水洗トイレに流した場合に、水流により崩壊する性質を意味する。上記基材としては、シェイクフラスコ法に従った場合に、原形を留めない状態まで分散するものが好ましい。
800mLの蒸留水が入っている1000mLのフラスコ内に、10cm×10cmの正方形の試料を入れ、振とう速度240rpmで、30分間シェーカー(IWAKI社製 SHKV−200)を振とうし、振とう後の試料の状態を目視で評価する。
さらに、上記基材としては、本発明の通気性、水解性及び不透水性を有するシートの水解性を考慮すると、シェイクフラスコ法試験後の分散率が、約60質量%以上であることが好ましく、約80質量%以上であることがより好ましく、そして約90質量%以上であることが最も好ましい。
シェイクフラスコ法試験後のサンプルを、2メッシュ(線径:1.5mm、目開き:11.2mm、空間率:77.8%)の金網にて濾し取り、試験前のシート乾燥質量をAとし、そして金網上に残ったシート繊維の乾燥質量をBとして、以下の式:
分散率(%)=100×(A−B)/A
に基づいて計算する。
上記不織布の製法は特に制限されず、例えば、特開平9−228214号公報又は特開2003−119654号公報に記載されるような、高圧水流処理を伴う湿式抄紙機を用いた方法、又は円網抄紙機若しくは円網フォーマー抄紙機を用いた方法により製造することができる。
本明細書において、疎水性微粒子は、当該疎水性微粒子が積層することにより形成された微細な凹凸構造を有する疎水性微粒子の層が、後述の撥水性の要件を満たす微粒子を意味する。上記疎水性微粒子としては、特に制限されず、例えば、無機系微粒子、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、窒化ホウ素、SnO2、シリカ、Cr2O3、Al2O3、Fe2O3、SiC、酸化セリウム等が挙げられる。上記疎水性微粒子としては、その表面の特性、例えば、極性が特に重要であり、疎水性微粒子の層が後述の撥水性を満たすように、必要に応じて、表面処理、表面修飾が施されたものであってもよい。
なお、本明細書において、「平均粒径」は、電子顕微鏡により撮影した画像から、約300個の粒子をランダムにピックアップし、その粒径を測定し、相加平均により求めた値を意味する。
cosθr=rcosθ (1)
が成立する。
式(1)において、1<rであることから、90°<θの場合には、rが大きくなるほどθrはより大きくなる、すなわち、液体の接触角がより大きくなる。
なお、θ<90°の場合には、rが大きくなるほど、θrは小さくなる、すなわち、液体の接触角はより小さくなる。
より大きな表面積を有する微細な凹凸構造としては、例えば、フラクタル構造、例えば、微細突起状のフラクタル構造が挙げられる。
本発明の通気性、水解性及び不透水性を有するシートにおいて、上記基材の層は、約10〜約100g/m2の坪量を有することが好ましい。坪量が約10g/m2未満の場合には、シート自体の強度が弱くコーティングが難しくなる傾向にあり、一方、坪量が約100g/m2を超えると、密度が高くなり、通気性及び水解性に劣る傾向にある。
上記疎水性微粒子の層の高さは、約1μm以下であることが好ましい。
さらに、本発明のシートの通気抵抗値は、上述の基材の通気抵抗値の約1.3倍以下の値であることが好ましく、約1.1倍以下の値であることがさらに好ましい。
例えば、上述の基材の通気抵抗値の1.3倍以下の値とは、上述の基材の通気抵抗値が0.1kPa・s/mである場合、0.13kPa・s/m以下の通気抵抗値を意味する。
上記不透水性は、撥水性及び/又は耐水性により評価することができる。なお、上記撥水性及び耐水性は、原則として、本発明のシートの、疎水性微粒子の層側から試験した場合の値である。
水接触角は、例えば、協和界面科学(株)製 自動接触角計 CA−V型により測定することができる。
上記耐水性は、JIS L1092 耐水度試験A法(低水圧法)に準じて耐水圧を測定することにより評価することができ、そして耐水圧は、約30mm以上であることが好ましく、約50mm以上であることがより好ましく、そして約70mm以上であることがさらに好ましい。
(1)通気性及び水解性を有する基材の表面に疎水性微粒子をコーティングする等により、疎水性微粒子が、当該疎水性微粒子が積層することにより形成された微細な凹凸構造、例えば、フラクタル構造を有する表面を形成する。
(2)疎水性微粒子の層の表面が微細な凹凸構造を形成することにより、本発明のシートに撥水性(水接触角が90°以上)、超撥水性(水接触角が150°以上)等が付与され、そして本発明のシートが不透水性を示す。さらに、上記疎水性微粒子は上記基材の層の上に配置されているので、上記基材は目詰まりせず、本発明のシートの通気性は妨げられない。
(4)本発明のシートは、疎水性微粒子の層がある程度崩壊した時点で、水解性基材の性質を示すようになり、そして水解する。
図1は、通気性及び水解性を有する基材に、疎水性微粒子含有溶液を片面コーティングすることにより、本発明のシートを製造する装置の例を示す図である。図1では、基材3を、疎水性微粒子分散液槽1から定量ポンプ2により運ばれてきた疎水性微粒子分散液で、グラビアコーター4により片面コーティングし、コーティングされた基材を乾燥部5で乾燥し、次いで形成されたシートを巻取部6で巻取る。
コーティング部13としては、例えば、スプレーコーター、ディップニップコーター等を挙げることができる。
NBKP70質量%と、レーヨン繊維(ダイワボウ製、コロナ、1.1dt×7mm)30質量%との比率で配合された基材原料スラリーを、図3に示す湿式抄紙システムのウェブ形成部8に導入して、ウェブを形成した。形成したウェブをウェブ形成用ワイヤーに載せ、高圧水流処理部10に通し、ウェブの上面から以下の条件の高圧水流処理を施しつつ、ワイヤーの下面から吸引排水した。高圧水流処理されたウェブを、プレス脱水及び乾燥し、坪量が40g/m2の処理ウェブ1を得た。処理ウェブ1に疎水性ナノシリカのパラフィン分散液(日華化学製、アデッソWR−1)をグラビアコーティングし、そして熱風乾燥器(100℃)で乾燥して、疎水性ナノシリカの坪量が0.5g/m2のシート1を得た。上記ナノシリカの平均粒径は、約40nmであった。
噴射ノズル条件:ノズル孔径、95μ、間隔 0.5mmピッチ
ウェブ形成用ワイヤー:日本フィルコン(株)製 LL−70E(二重織)
疎水性ナノシリカのパラフィン分散液(日華化学製、アデッソWR−1)を、乾燥後の坪量が1.0g/m2となるようにコーティングした以外は、製造例1に従って、シート2を得た。
[製造例3]
疎水性ナノシリカのパラフィン分散液(日華化学製、アデッソWR−1)を、乾燥後の坪量が2.0g/m2となるようにコーティングした以外は、製造例1に従って、シート3を得た。
疎水性ナノシリカのパラフィン分散液(日華化学製、アデッソWR−1)を、乾燥後の坪量が3.0g/m2となるようにコーティングした以外は、製造例1に従って、シート4を得た。
[製造例5]
NBKPが100質量%である基材原料スラリーから、円網抄紙機により、ウェブ5(クレープ率:7%、坪量:15g/m2)を得た。ウェブ5に疎水性ナノシリカ(日華化学製:アデッソWR−1)をグラビアコーティングし、そして熱風乾燥器(100℃)で乾燥して、疎水性ナノシリカの坪量が1.0g/m2のシート5を得た。
レーヨン繊維1.1dt×7mm(ダイワボウ製、コロナ、1.1dt×7mm)50質量%と、PET繊維(クラレ社製、0.4dt×10mm)50質量%との比率で配合された基材原料スラリーを用い、そして疎水性ナノシリカのパラフィン分散液(日華化学製、アデッソWR−1)を、乾燥後の坪量が1.0g/m2となるようにグラビアコーティングした以外は、製造例1と同様にして、処理ウェブ6(坪量:40.0g/m2)を得て、その後シート6を得た。
製造例1において製造された処理ウェブ1を、シート7として用いた。
[比較製造例2]
製造例5において製造されたウェブ5を、シート8として用いた。
[比較製造例3]
製造例6において製造された処理ウェブ6を、シート9として用いた。
製造例5で製造されたウェブ5(坪量:15g/m2)の片面に、Tダイを用いてポリビニルアルコール(PVA)樹脂をラミネートコーティング(坪量:17g/m2)し、その上にシリコーン(株式会社ティーアンドケイ東華社製、UV反応性シリコーンA・B)をグラビアコーティングし、シリコーンコーティング面に紫外線を照射してUV硬化させ、そして熱風乾燥し、シート10を得た。シリコーンの坪量は、1.0g/m2であった。
NBKP69.7質量%と、レーヨン繊維(ダイワボウ製、コロナ、1.1dt×7mm)30質量%と、サイズ剤(スチレンメタクリル酸エステル共重合体、荒川化学工業(株)製、サイズパインW360)0.3質量%(固形分)との比率で配合された基材原料スラリーを用いた以外は、製造例1と同様に処理して、坪量が40.0g/m2の処理ウェブ11を製造し、シート11とした。
シート1〜11の、通気性、水解性及び不透水性を、下記試験方法により評価した。結果を表1に示す。
JIS L1096剛軟性A法に準じて測定した。本発明のシートのMD及びCD方向の値を、それぞれ、5回測定し、計10回の相加平均値をカンチレバーの値とした。
カンチレバーの値は、80mm以下であることが好ましい。値が大きくなると、剛性が高くなり、例えば、吸収物品に用いられた場合に、着用者が違和感を覚えやすい。
なお、本明細書において、「MD」は、製造時の機械方向(Machine Direction)を意味し、そして「CD」は、機械方向と直角に交差する方向(Cross Machine Direction)を意味する。
シェイクフラスコ法を用い、目視及び分散率の値により評価した。
シェイクフラスコ法の手順は、上述の通りである。
目視評価の判断基準は、以下の通りである。
○:シートが、原形を留めない状態まで分散している。
△:シートは、一部原形を留めるが、大部分が分散している。
×:シートが、原形を留めている。
分散率の値は、3回の測定の相加平均値である。
KES F8−AP1に従って通気抵抗値の測定を行い、5回の測定の相加平均値を通気抵抗値とした。
[水接触角]
水接触角の測定には、協和界面科学(株)製 自動接触角計 CA−V型を用いた。水接触角は、疎水性微粒子の層の、前記基材の層と接していない側の表面を5回測定し、その相加平均値を用いた。
JIS L1092に準じて測定を行い、10回の測定の相加平均値を耐水圧の値とした。
[2枚重ね耐水圧]
サンプルを2枚重ねにした以外は、JIS L1092に準じて測定を行い、10回の測定の相加平均値を2枚重ね耐水圧の値とした。
さらに、実施例1〜4のシートは、サイズ剤を用いた比較例5のシートと比較して、不透水性が同等以上であり、且つ水解性が高い。
2 定量ポンプ
3 基材
4 グラビアコーター
5 乾燥部
6 巻取部
7 ディップニップコーター
8 ウェブ形成部
9 ウェブ
10 高圧水流処理部
11 処理ウェブ
12 1次乾燥部
13 コーティング部
14 2次乾燥部
Claims (11)
- 通気性及び水解性を有する基材の層と、疎水性微粒子の層とを含む、通気性、水解性及び不透水性を有するシートであって、
前記疎水性微粒子の層は、前記基材の層の上に配置され、そして
前記疎水性微粒子の層の、前記基材の層と接していない側の表面が、前記疎水性微粒子が積層することにより形成された微細な凹凸構造を有している、
ことを特徴とするシート。 - 前記疎水性微粒子の平均粒径が、1〜100nmである、請求項1に記載のシート。
- 前記疎水性微粒子の坪量が、0.1〜3g/m2である、請求項1又は2に記載のシート。
- 前記疎水性微粒子の層側の水接触角が150°以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のシート。
- 疎水性微粒子の層側からの耐水圧が30mm以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のシート。
- シェイクフラスコ法試験後の分散率(%)が、60質量%以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシート。
- 通気抵抗値が、0.5kPa・s/m以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載のシート。
- 前記シートの通気抵抗値が、前記基材の通気抵抗値の1.3倍以下の値である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のシート。
- 前記疎水性微粒子が、無機系微粒子である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のシート。
- 前記疎水性微粒子が、シリカ微粒子である、請求項1〜9のいずれか一項に記載のシート。
- 通気性及び水解性を有する基材に、疎水性微粒子含有溶液をコーティングするステップ、そして
コーティングされた基材を乾燥するステップ、
を含む、通気性及び水解性を有する基材の層と、疎水性微粒子の層とを含む、通気性、水解性及び不透水性を有するシートの製造方法であって、
前記疎水性微粒子の層は、前記基材の層の上に配置され、そして
前記疎水性微粒子の層の、前記基材の層と接していない側の表面が、前記疎水性微粒子が積層することにより形成された微細な凹凸構造を有している、
製造方法。
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