JP2012239620A

JP2012239620A - 吸収材

Info

Publication number: JP2012239620A
Application number: JP2011112088A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Imai; 貴宏今井; Haru Ri; 春李; Masao Tamada; 正男玉田; Noriaki Seko; 典明瀬古
Original assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd; Japan Atomic Energy Agency
Current assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd; Japan Atomic Energy Agency
Priority date: 2011-05-19
Filing date: 2011-05-19
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】吸水性樹脂を用いた吸収材において、陽イオンの影響による液体の吸水能の低下を効果的に抑制する。
【解決手段】吸収材は、吸水性樹脂１ｇに対して陽イオン交換体を０．５〜３０ｇ含むものであり、その一形態は、吸水性樹脂と陽イオン交換体とを混合したものであり、他の一形態は、吸水性樹脂の層と陽イオン交換体の層とを積層したものである。陽イオン交換体は、ポリマー繊維を用いて形成された繊維基材に対し、放射線グラフト重合法により機能性官能基としてのＨ型またはナトリウム型の陽イオン交換基を導入したものである。この吸収材は、そのままで、或いは、液体透過性の素材で包装した吸収体として、液体透過性シートと液体不透過性シートとの間に配置され、紙おむつや生理用ナプキンなどの吸収性物品として用いられる。
【選択図】なし

Description

本発明は、吸収材、特に、吸水性樹脂を用いた吸収材に関する。

紙おむつや生理用ナプキン等の衛生材料をはじめとする各種の液体を吸水するための吸収性物品において用いられる吸収材は、吸水性樹脂を用いることで液体の吸水量が高められている。ここで用いられる吸水性樹脂は、アクリル酸塩重合体の架橋物や澱粉−アクリル酸塩グラフト共重合体の加水分解生成物の架橋物などを代表的なものとして挙げることができるが、いずれの種類のものについても、吸水する液体の種類にかかわらず、陽イオン、特に、カルシウムイオン、マグネシウムイオンまたは鉄イオンの存在下において液体の吸水量が低下するという不具合がある。

そこで、吸水性樹脂を用いた吸収材においては、陽イオンの影響を抑制するための改良が試みられている。例えば、特許文献１には、吸水性樹脂に対し、分子構造中にカルボキシル基やスルホン基などの陽イオンを吸着する官能基を有する有機物からなるイオン捕捉物質を組合わせた体液吸収物品が記載されている。

しかし、特許文献１に記載の体液吸収物品は、吸水性樹脂のゲル化物によるベト付き等の不快感を抑えることを目的としたものであることから、吸水性能の向上（液体の吸水量の増加）が図られない。

特開平６−２６１９２４号公報（特許請求の範囲および段落０００５、０００６および００１７等）

本発明の目的は、吸水性樹脂を用いた吸収材において、陽イオンの影響による液体の吸水能の低下を効果的に抑制することにある。

本発明は、吸収材に関するものであり、この吸収材は、吸水性樹脂と放射線グラフト重合法により得られる陽イオン交換体とを含むものである。

この吸収材は、通常、吸水性樹脂１ｇに対して陽イオン交換体を０．５〜３０ｇ含む。

本発明の一形態に係る吸収材は、吸水性樹脂と陽イオン交換体とが混合されたものである。また、本発明の他の一形態に係る吸収材は、吸水性樹脂の層と陽イオン交換体の層とが積層されたものである。

本発明において用いられる陽イオン交換体は、通常、綿状または不織布状である。

他の観点に係る本発明は、吸収体に関するものであり、この吸収体は、本発明の吸収材を液体透過性の素材で包装したものである。

さらに他の観点に係る本発明は、吸収性物品に関するものであり、液体透過性シートと、液体不透過性シートと、液体透過性シートと液体不透過性シートとの間に配置された本発明の吸収材または吸収体とを備えている。

本発明の吸収材および吸収体は、吸水性樹脂に対して放射線グラフト重合法により得られる陽イオン交換体を組合わせたものであるため、陽イオンを含む液体の吸水能を高めることができる。

本発明の吸収性物品は、本発明の吸収材または吸収体を用いたものであるため、陽イオンを含む液体を効果的に吸水することができる。

本発明の吸収材は、尿や血液等の水性液体をはじめとする各種の液体を吸水するためのものであり、吸水性樹脂と陽イオン交換体とを含むものである。

ここで用いられる吸水性樹脂は、各種のものであって特に限定されるものではなく、例えば、アクリル酸塩重合体の架橋物、澱粉−アクリル酸塩グラフト共重合体の加水分解生成物の架橋物、ビニルアルコール−アクリル酸塩共重合体の架橋物、無水マレイン酸グラフトポリビニルアルコールの架橋物、架橋イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリアクリル酸部分中和物架橋体および酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物等が挙げられる。このうち、大量の液体を吸水することができ、多少の荷重をかけても吸水した液体を分子内に安定に保持可能なアクリル酸塩重合体の架橋物を用いるのが好ましい。

吸水性樹脂は一般に粉末状や顆粒状のものが好ましく、このような吸水性樹脂は、代表的な製造方法である逆相懸濁重合法や水溶液重合法等の他、各種の重合方法で製造したものを必要に応じて粉砕、造粒または分級等することで調製することができる。

一方、陽イオン交換体は、放射線グラフト重合法により得られるものである。このような陽イオン交換体は、通常、ポリマー繊維（合成樹脂繊維）を用いて形成された繊維基材に対し、放射線グラフト重合法により機能性官能基としての陽イオン交換基を導入したものであり、例えば、次の特許文献２〜５および非特許文献１、２等の文献において知られたものである。

特開２００７−９２２６９号公報特開２００７−２１７８６１号公報特開２００８−２２９５８６号公報特開２００９−９１７０７号公報 I. Ishigaki et al. Radiat. Phys. Chem. Vol.18，No.5-6, pp.899-905, 1981 T.Takeda et al. Radiation Physics and Chemistry 79 (2010) 223-226

ここで、ポリマー繊維としては、例えば、ポリオレフィン樹脂繊維、ポリアミド樹脂繊維および綿繊維を用いることができる。ポリオレフィン樹脂繊維としては、プロピレン、エチレン、ブテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１および４−メチルペンテン−１などのα−オレフィンの単独重合体並びにこれらα−オレフィンの２種類以上の共重合体樹脂（例えば、エチレン／プロピレン共重合体樹脂）を挙げることができる。エチレンの単独重合体であるポリエチレン樹脂は、高密度ポリエチレン樹脂、中密度ポリエチレン樹脂または低密度ポリエチレン樹脂のいずれであってもよく、また、酢酸ビニル等のビニル基を含む他のモノマーとの共重合体であってもよい。一方、ポリアミド樹脂としては、例えば、ポリアミド３（ナイロン３）、ポリアミド４（ナイロン４）、ポリアミド６（ナイロン６）、ポリアミド６−６（ナイロン６−６）およびポリアミド１２（ナイロン１２）などを挙げることができる。

ポリマー繊維を用いて形成された繊維基材は、通常、綿状、織布状または不織布状のものであり、各種の方法により製造されたものを用いることができる。特に、綿状または不織布状の繊維基材を用いるのが好ましい。

放射線グラフト重合法により繊維基材に対して導入される陽イオン交換基は、フェノール性ヒドロキシ基、カルボキシル基およびスルホン基などのＨ型イオン交換基の他、スルホン酸ナトリウム基などのナトリウム型イオン交換基であってもよい。

イオン交換基は、通常、繊維基材に対して陽イオン交換基を有するモノマーを放射線グラフト重合する方法（方法Ａ）、繊維基材に対してビニル基を有するモノマーを放射線グラフト重合し、導入されたグラフト鎖に対して陽イオン交換基をさらに導入する方法（方法Ｂ）、および、繊維基材に対してビニル基を有するモノマーと陽イオン交換基を有するモノマーとの共重合体を放射線グラフト重合により導入する方法（方法Ｃ）などにより繊維基材に対して導入することができる。

方法Ａおよび方法Ｃにおいて用いられる、陽イオン交換基を有するモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルホン酸ナトリウム、メタリルスルホン酸ナトリウムおよびアリルスルホン酸ナトリウムを挙げることができる。方法Ｂおよび方法Ｃにおいて用いられる、ビニル基を有するモノマーとしては、例えば、アクリロニトリル、アクロレイン、ビニルピリジン、スチレン、クロロメチルスチレン、メタクリル酸グリシジル、ビニルベンジルグルシジルエーテル並びにモノ（２−メタクリロイルオキシエチル）アシッドホスフェート、ジ（２−メタクリロイルオキシエチル）アシッドホスフェート、モノ（２−アクリロイルオキシエチル）アシッドホスフェートおよびジ（２−アクリロイルオキシエチル）アシッドホスフェート等のリン酸基含有モノマーなどを挙げることができる。陽イオン交換基を有するモノマーおよびビニル基を有するモノマーは、二種類以上のものが併用されてもよい。

また、方法Ｂにおいて、陽イオン交換基を導入する方法としては、例えば、繊維基材に対して導入されたグラフト鎖に対して亜硫酸ナトリウム等のスルホン化剤を反応させることでスルホン基を導入する方法などを採用することができる。なお、方法Ａ〜Ｃにより導入されるイオン交換基がＨ型の場合、このイオン交換基は、イオン交換体を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬した後に乾燥等することで、ナトリウム型に変換することができる。

陽イオン交換体の陽イオン交換容量は、通常、１．０〜３．０ｍｅｑ／ｇが好ましく、１．２〜２．０ｍｅｑ／ｇがより好ましい。陽イオン交換容量が１．０ｍｅｑ／ｇ未満の場合、本発明の吸収材において陽イオン交換体の使用量を多く設定する必要があることから不経済であり、しかも、吸収材の単位容積当たりに含まれる吸水性樹脂の量が減少することから吸収材の吸水能が低下する可能性がある。なお、陽イオン交換容量が３．０ｍｅｑ／ｇを超える陽イオン交換体は、一般に製造が困難である。

ここで、Ｈ型陽イオン交換体の具体的な製造例を２例示す。
（アクリル酸型陽イオン交換体の製造例）
ポリエチレン不織布にガンマ線や電子線などの放射線を１６０ｋＧｙ照射した後、窒素を吹き込むことで溶存酸素を追い出したアクリル酸３２体積％、水２８体積％およびイソプロピルアルコール４０体積％の混合物に入れ、６０℃で４時間反応させる。これにより、グラフト率が６５％で官能基量が５．５ｍｍｏｌ／ｇのアクリル酸型陽イオン交換体が得られる。

（スルホン型陽イオン交換体の製造例）
ポリエチレン不織布にガンマ線や電子線などの放射線を２００ｋＧｙ照射した後、窒素を吹き込むことで溶存酸素を追い出したグリシジルメタクリレートの１０質量％ジメチルスルホキシド溶液に入れて４０℃で２時間反応させ、さらに１０質量％亜硫酸ナトリウム水溶液と８０℃で３時間反応させる。これにより、グラフト率が１５０％で官能基量が４．３ｍｍｏｌ／ｇのスルホン型陽イオン交換体が得られる。

陽イオン交換体の使用量は、通常、吸水性樹脂１ｇに対して０．５〜３０ｇに設定するのが好ましく、３〜１５ｇに設定するのがより好ましい。この使用量が０．５ｇ未満の場合は、吸収材のイオン交換能力が不足し、吸収材において陽イオンを含む液体の吸水能を高めるのが困難になる可能性がある。逆に、この使用量が３０ｇを超えると、使用量に見合う吸水能の改善効果が得られにくく、却って不経済である。

本発明の吸収材は、上述の吸水性樹脂および陽イオン交換体の他に、木材から得られる綿状パルプ、メカニカルパルプ、ケミカルパルプおよびセミケミカルパルプ等のセルロース繊維並びにレーヨンおよびアセテート等の人工セルロース繊維等の親水性繊維や、滑剤、酸化剤、還元剤、消臭剤、抗菌剤、酸化防止剤、抗カビ剤、香料および色素等の添加剤等をさらに含んでいてもよい。なお、ここで用いられる親水性繊維は、補強材として、ポリアミド、ポリエステルまたはポリオレフィン等の合成樹脂からなる繊維を含有していてもよい。

本発明の吸収材は、例えば、吸水性樹脂、当該吸水性樹脂と均一に混合可能な程度に適宜裁断または切断等した綿状、不織布状または繊維状の陽イオン交換体および必要により上述の親水性繊維や添加剤等を均一に混合した混合物である。また、吸収材は、吸水性樹脂の層と陽イオン交換体の綿状や不織布状のシート状物の層とを積層した積層体であってもよい。後者の場合、親水性繊維や添加剤等は、通常、吸水性樹脂側に混合して用いるのが好ましい。

本発明の吸収材は、必要に応じ、液体透過性の素材、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル若しくはポリアミド等の合成樹脂からなる不織布または多孔質シート等に包装した吸収体として用いられる。特に、混合物形態の吸収材は、このような吸収体として用いるのが好ましい。

本発明の吸収性物品は、液体が通過し得る液体透過性シート（トップシート）と、液体が通過しにくい液体不透過性シート（バックシート）との間に本発明の吸収材または吸収体を保持したものである。

ここで利用可能な液体透過性シートとしては、例えば、上述の液体透過性の素材等からなるシートが挙げられる。一方、液体不透過性シートとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルおよびポリアミド等の合成樹脂からなるフイルム並びにこれらの合成樹脂からなるフイルムと不織布との複合材料等からなるシートが挙げられる。

吸収性物品は、紙おむつや生理用ナプキン等の衛生材料、愛玩動物用のいわゆるペットシート等の日用品、各種の配管やケーブル等の止水材料および土木建築用や工業用の吸水シートまたは養生シート等として用いることができ、用途に応じて大きさや形状を任意に設定することができる。そして、吸収性物品は、使用時において、液体透過性シート側が尿や血液等の体液や浸出水などの液体の発生源側になるようにして用いられる。

本発明の吸収材、吸収体および吸収性物品は、特定の陽イオン交換体を用いたものであるため、陽イオンを含む液体、特に、カルシウムイオン、マグネシウムイオンおよび鉄イオンのうちの少なくとも一つを含む液体についても高い吸水能を示す。

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は、これら実施例等によってなんら限定されるものではない。

製造例１
倉敷繊維加工株式会社製の、厚さ３５ｍｍで秤量６５ｇ／ｍ^２の熱圧着された高密度ポリエチレン不織布（以下、ＮＦという。）を５０×１００ｍｍに切り取り、これを室温の窒素雰囲気下において２００ｋＧｙの電子ビームで照射した後、ガラスシリンダー反応装置に移した。また、ジメチルスルホキシド（関東化学株式会社品）をメタクリル酸グリシジル（関東化学株式会社品）に溶解し、ジメチルスルホキシドの１０質量％メタクリル酸グリシジル溶液（以下、ＧＭＡ溶液という。）を調製した。ＧＭＡ溶液の調製時に混入した空気は、窒素で置換した。さらに、亜硫酸ナトリウム（関東化学株式会社品）を用い、濃度が１０質量％の亜硫酸ナトリウム水溶液を調製した。

脱気したガラスシリンダー反応装置中にＧＭＡ溶液を吸引し、ガラスシリンダー反応装置を４０℃の水槽に浸してＮＦ上でのメタクリル酸グリシジルのグラフト重合を進行させた。このようにして得られたグラフト化ＮＦを８０℃の亜硫酸ナトリウム水溶液中で３時間処理し、Ｈ型の陽イオン交換体を得た。

製造例２
製造例１で得られた陽イオン交換体を質量比で１：２００（陽イオン交換体：溶液）となるように２質量％水酸化ナトリウム水溶液に２４時間浸漬した。次いで、陽イオン交換体を洗浄水のｐＨが７〜８になるまで水洗した後、室温で３日間放置することで乾燥し、ナトリウム型の陽イオン交換体を得た。

実施例１
粉末状の吸水性樹脂（住友精化株式会社の商品名「ＳＡ５０」）０．５ｇと製造例２で得られたナトリウム型の陽イオン交換体１．７ｇとをミキサーを用いて乾式混合し、吸収材を調製した。この吸収材を不織布（トーレ・アドバンスド・マテリアルズ・コリアの商品名「ＬＩＶＳＥＮ不織布ＳＭＳ１３ＨＹ」：目付け１３ｇ／ｍ^２）で包装し、吸収体を製造した。

実施例２
製造例２で得られたナトリウム型の陽イオン交換体の使用量を３．４ｇに変更した以外は実施例１と同様に操作し、吸収体を製造した。

実施例３
製造例２で得られたナトリウム型の陽イオン交換体の使用量を６．８ｇに変更した以外は実施例１と同様に操作し、吸収体を製造した

実施例４
粉末状の吸水性樹脂（住友精化株式会社の商品名「ＳＡ５０」）０．５ｇと製造例１で得られたＨ型の陽イオン交換体１．７ｇとをミキサーを用いて乾式混合し、吸収材を調製した。この吸収材を実施例１で用いたものと同じ不織布で包装し、吸収体を製造した。

比較例１
粉末状の吸水性樹脂（住友精化株式会社の商品名「ＳＡ５０」）０．５ｇのみを実施例１で用いたものと同じ不織布で包装し、吸収体を製造した。

参考例１
製造例２で得られたナトリウム型の陽イオン交換体１．７ｇのみを実施例１で用いたものと同じ不織布で包装し、吸収体を製造した。

参考例２
製造例２で得られたナトリウム型の陽イオン交換体の使用量を３．４ｇに変更した点を除き、参考例１と同様の吸収体を製造した。

参考例３
製造例２で得られたナトリウム型の陽イオン交換体の使用量を６．８ｇに変更した点を除き、参考例１と同様の吸収体を製造した。

参考例４
製造例１で得られたＨ型の陽イオン交換体１．７ｇのみを実施例１で用いたものと同じ不織布で包装し、吸収体を製造した。

参考例５
実施例１で用いた包装用の不織布のみを吸収体とした。

評価
人工尿（ＮａＣｌ濃度０．９質量％、ＭｇＣｌ_２濃度０．０６質量％、ＣａＣｌ_２濃度０．０３質量％）を調製し、その１００ｇに実施例１〜４および比較例１の吸収体をそれぞれ投入して１０分間撹拌した。その後、人工尿をろ過して吸収体を分離し、この吸収体を１０分間静置した後に質量（Ａ）を測定した。参考例１〜５の吸収体について同様の操作をし、質量（Ｂ）を測定した。

実施例１の吸収体については、質量（Ａ）から参考例１の吸収体の質量（Ｂ）を差し引いた値を吸水性樹脂の質量０．５ｇで割ることにより吸水能（ｇ／ｇ）を算出した。実施例２の吸収体については、質量（Ａ）から参考例２の吸収体の質量（Ｂ）を差し引いた値を吸水性樹脂の質量０．５ｇで割ることにより吸水能（ｇ／ｇ）を算出した。実施例３の吸収体については、質量（Ａ）から参考例３の吸収体の質量（Ｂ）を差し引いた値を吸水性樹脂の質量０．５ｇで割ることにより吸水能（ｇ／ｇ）を算出した。実施例４の吸収体については、質量（Ａ）から参考例４の吸収体の質量（Ｂ）を差し引いた値を吸水性樹脂の質量０．５ｇで割ることにより吸水能（ｇ／ｇ）を算出した。比較例１の吸収体については、質量（Ａ）から参考例５の吸収体の質量（Ｂ）を差し引いた値を吸水性樹脂の質量０．５ｇで割ることにより吸水能（ｇ／ｇ）を算出した。結果を表１に示す。

表１によると、実施例１〜４は、比較例１に比べて人工尿に対する吸水能が向上している。

Claims

吸水性樹脂と、放射線グラフト重合法により得られる陽イオン交換体とを含む吸収材。
前記吸水性樹脂１ｇに対して前記陽イオン交換体を０．５〜３０ｇ含む、請求項１に記載の吸収材。
前記吸水性樹脂と前記陽イオン交換体とが混合されている、請求項１または２に記載の吸収材。
前記吸水性樹脂の層と前記陽イオン交換体の層とが積層されている、請求項１または２に記載の吸収材。
前記陽イオン交換体が綿状または不織布状である、請求項１から４のいずれかに記載の吸収材。
請求項１から５のいずれかに記載の吸収材を液体透過性の素材で包装した吸収体。
液体透過性シートと、
液体不透過性シートと、
前記液体透過性シートと前記液体不透過性シートとの間に配置された請求項１から５のいずれかに記載の吸収材と、
を備えた吸収性物品。
液体透過性シートと、
液体不透過性シートと、
前記液体透過性シートと前記液体不透過性シートとの間に配置された請求項６に記載の吸収体と、
を備えた吸収性物品。