JP3264897B2 - 超吸収性ポリマー含有体及びその製造方法 - Google Patents

超吸収性ポリマー含有体及びその製造方法

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JP3264897B2 JP01003799A JP1003799A JP3264897B2 JP 3264897 B2 JP3264897 B2 JP 3264897B2 JP 01003799 A JP01003799 A JP 01003799A JP 1003799 A JP1003799 A JP 1003799A JP 3264897 B2 JP3264897 B2 JP 3264897B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超吸収性ポリマー
含有体、その製造方法、及びオムツ、生理用ナプキン、
タンポン及びその他の衛生用品の製造のためのその使用
に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば幼児用オムツ、成人用オムツ及び
婦人用衛生製品に使用される吸収構造体は、吸収可能な
体液の量を増大させ、オムツ等を薄く設計し、また吸収
により形成されるゲル状の超吸収体に体液を化学的に結
合するために、いわゆる超吸収体を含むことが好まし
い。それによって漏れが防止される。
【０００３】近年、吸収構造体中における超吸収性ポリ
マー（ＳＡＰ）の含有量はますます増大している。吸収
性物品は、その厚さの減少に対するニーズがある一方
で、機械的荷重がかかっても（身体への着用、運動、圧
迫の際に）放出が生じないように、体液を結合しなけれ
ばならない。この場合、ＳＡＰでは液体は毛管によって
ではなく化学的に結合されるから、こうした吸収性物品
へのＳＡＰの導入は効果的である。この場合、吸収性物
品中の繊維又は繊維材料は、ＳＡＰへの迅速な液体輸送
の役割を負い、ＳＡＰ自体には液体吸収機能（貯蔵機
能）が割り当てられる。オムツ、生理用ナプキン等にお
いては、特別の構造上の処置、即ち薄い不透液性媒体
（フィルム）による背面の被覆と、例えば薄い親水性の
若しくは親水化した不織布又は真空膨張され三次元細孔
を有するフィルムによる身体に面する側の開放構造被覆
の使用、或いは漏れ防止バリア用のレッグカフス部材の
使用や弾性部材の取り付けにによって、漏れの問題をほ
とんど防止し、肌を乾燥させておくことができる。しか
し、ＳＡＰは圧力負荷も可能な極めて高い吸収能という
利点の一方で、ゲルによるブロッキング及び流体輸送の
遅滞という欠点を有する。ゲル化に対する耐性を高め、
又はＳＡＰ粒子にコア／外皮構造を付与する（その場合
コアは外皮以上に架橋結合されている）公知の処置は、
流体吸収能の低下を招く。
【０００４】ＳＡＰ（超吸収性ポリマー）には種々の実
施形態、例えば100％ＳＡＰからなるホモフィルファイ
バ、非吸収性熱可塑性プラスチックのコアとＳＡＰパウ
ダー又は粉末からなる外皮を有する二成分繊維等が知ら
れている。
【０００５】ＳＡＰ繊維又は部分的にＳＡＰを含有する
繊維は、他の繊維と混合し、公知の乾式繊維配列法で流
体吸収性不織布に加工可能である。このようなＳＡＰ繊
維又は部分的にＳＡＰを含有する繊維は加工が簡単であ
り、使用にはそれが好都合であるが、パウダー、粉末又
はその他の粒子と比較すると価格が比較的高い欠点があ
る。例えばポリアクリル酸（又はそのナトリウム塩）を
ベースとするＳＡＰステープルファイバは、粉末状のＳ
ＡＰと比較して価格が約３倍である。従ってこのような
繊維は、特に衛生用には大規模な普及が行われなかっ
た。外皮だけがＳＡＰからなる二成分繊維は、価格の点
から見てさらに不利である。外皮成分は全繊維の３分の
１から最大でも２分の１を占めるに過ぎない。このため
吸収能はそれに応じて低下し、吸収効果に関連して繊維
コストは一層不利に働く。
【０００６】ＳＡＰと他の繊維との混合物からは、公知
の乾式固化法、例えば機械的ニードルパンチ法、平面又
はエンボスカレンダ掛けによって、不織布を形成するこ
とができる。他の粒子形態のＳＡＰと比較して、こうし
た不織布ではＳＡＰ粒子の流出の危険が明らかに減少す
る。ＳＡＰパウダーの打ち込みは、密な平面構成物例え
ばティッシュペーパに散布するか、又は連続気泡のかさ
高な繊維構造に散布することによって行われる。パウダ
ー又はその他の形状の非繊維状ＳＡＰ粒子をゆるく配列
するのは不利である。しかしながらこの構造では、使用
中に粒子の位置が変化するという不都合がある。開放構
造の表面及び／又は開放した端部があるならば、最悪の
場合は粒子が吸収性物品からこぼれ出ることがある。
【０００７】そこで吸収性構造、例えば平面構成物中又
は平面構成物表面の繊維へのＳＡＰ粒子の固定のため
に、多数の解決策が提案されている。例えば吸収性物品
の表面又は中へのＳＡＰ粒子の局在化のために、ＳＡＰ
パウダーの適用前において平面構成物に対して施され
る、様々な湿式前処理法、或いは乾式即ち熱固定法が提
案されている。
【０００８】EP-A-0719531には、ＳＡＰの担体を水分／
水で前処理することが記載されている。ＳＡＰ粒子を適
用し又は打ち込んだ後、ＳＡＰの水溶性成分（固有成
分）が結合のために活性化される。乾燥の後、ＳＡＰ粒
子は吸収層の繊維に固着される。
【０００９】ＳＡＰをティッシュペーパに散布し、続い
て第２のティッシュペーパで覆い、次いで平滑なロール
の間でプレスして１枚の積層物に圧縮成形する方法が米
国特許第3070095号に記載されている。しかしこの方法
では、ごく少量のＳＡＰしか適用できず、またＳＡＰと
繊維が混和していないので、ごく弱く結合されるに過ぎ
ないという欠点がある。そのため極めて僅かな機械的負
荷でも、ＳＡＰパウダーがこぼれ出る。さらにこのよう
な積層物では、ゲルによるブロッキングの傾向が極めて
大きい。それは衛生用にとって気掛かりな性質である。
【００１０】WO90/11181及びWO91/10413では、水の代わ
りに水性ポリマー分散液で繊維を予め与湿することが提
案されている。次いで乾燥した後、分散液の合成ポリマ
ーの結合力が、ＳＡＰ粒子の固有の結合力と共に効果を
表わす。
【００１１】上記全ての場合について、ＳＡＰ粒子は繊
維に対し、平面構成物の中又は表面で結合される。しか
しＳＡＰに一旦結合された水を放出させるのは非常に簡
単とはいかないので、乾燥は面倒であり手数のかかるプ
ロセスである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなＳＡＰ固
定法の大きな欠点は、結合が乾燥状態でしか保証されな
いことである。流体吸収後にゲル又はヒドロゲルが形成
されると、たちまち結合力がゼロ又はほとんどゼロに低
下する。
【００１３】担体としての不織布へのＳＡＰパウダーの
乾式固定法が、EP-A-0720488に記載されている。単一成
分（ホモフィルファイバ）又は高融点のコアと低融点／
軟化点の外皮を有する二成分繊維からなる結合繊維が提
案されている。結合繊維の表面融解によってＳＡＰが繊
維に結合されるが、この場合もＳＡＰに流体が負荷され
た後、結合力はほとんど失われる。
【００１４】繊維に超吸収体被覆を備える解決策も提案
されている。米国特許第4721647号に記載された方法に
よれば、水に溶解したモノマー、例えばアクリル酸、メ
タクリル酸又はビニルスルホン酸を滴状で吸収性物品の
繊維に適用し、そこで開始剤及び架橋剤の存在下で架橋
結合して、ＳＡＰの繊維被覆を作る。この着想によれ
ば、ＳＡＰは繊維を強固に取り囲み、膨潤してヒドロゲ
ルの状態になっても繊維に固着していることになる。
【００１５】しかしながら、水溶性の前段階、又はオレ
フィン不飽和モノマーを経由する上述のすべてのＳＡＰ
適用法は、ＳＡＰ適用前の状態と比較して吸収性物品を
構成する不織布の顕著な硬化を生じ、また場所によって
はＳＡＰパウダーの散布の場合より適用量が著しく低く
なる。
【００１６】本発明の課題は、公知の構造の欠点を回避
し、不織布の硬化及び使用時のゲルブロッキングを回避
し、吸収された液体をよく保持するＳＡＰ含有吸収性構
造を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明によ
れば、ポリマー繊維と、これに結合した超吸収性ポリマ
ーとからなる超吸収性ポリマー含有体であって、超吸収
性ポリマーの少なくとも一部が微孔性連続気泡発泡体で
ある超吸収性ポリマー含有体によって解決される。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明に基づくＳＡＰ含有体によ
れば、ＳＡＰは特殊な微孔性連続気泡構造を有し、この
構造で吸収性物品に分配され、それによって上述の欠点
が取り除かれ、又は少なくとも低減される。
【００１９】この構造は、ＳＡＰ粒子の微孔性スポンジ
構造とも呼ぶことができる。ここで粒子とは、吸収性物
品の中又は表面などに適用され付加配分された、ＳＡＰ
のあらゆる種類の形態を総称するものである。例えば微
孔性ＳＡＰは吸収性物品を構成するポリマー繊維の周り
に均一に絡みつき、繊維上に真珠状の被覆を形成する。
或いは繊維の周囲及び繊維の間でまったく不均一な分布
を有し、及び／又は繊維の交差点にあって、繊維に対す
る結合剤の機能を受け持つことができる。ポリマー繊維
からなる吸収性物品が製造の前段階で、特にＳＡＰの打
ち込みの前にすでに十分な一体性を有するなら、それ以
上に一体性を高めることは望ましいとはいえ不可欠な事
項ではない。ＳＡＰ適用の前の吸収性物品の前段階のも
のとしては、公知のウェブ作成法と公知の結合法により
製造され、最終用途のために十分な一体性を有する不織
布がある。
【００２０】他方、遊離した未結合の繊維からなるフリ
ース又はゆるいシートを使用し、これにＳＡＰを適用す
ることができる。このようなフリース又はシートは支え
なしで輸送又はその他の取り扱いを行ったり、再加工し
たりすることはできない。この場合本発明によれば、微
孔性発泡体又は微孔性ＳＡＰ粒子の全部又は一部が、主
として吸収性物品の一体性のための結合剤の役割を担
う。
【００２１】ＳＡＰ粒子の発泡体構造は連続気泡構造、
又は主として連続気泡構造である。連続気泡とは、ＳＡ
Ｐ中の気孔がほぼ100％、互いに連絡していることを意
味する。吸収性物品のＳＡＰ粒子内の微小通路が連続し
ているので、液体は在来のＳＡＰ成形体の場合よりも急
速に、中心部へと輸送される。微孔性ＳＡＰ構造の親水
性が大きいため、気孔の大きさが微小であっても、水性
媒体は粒子の中心部へと極めて急速に輸送される。気孔
の大きさは好ましくは0.2から100μm、より好ましくは
0.5から50μmの範囲にある。
【００２２】ＳＡＰと水の界面張力をさらに引き下げる
湿潤剤又はその他の界面活性剤をＳＡＰに適用又は統合
することができる。それによってミクロ領域即ちＳＡＰ
内でも、マクロ領域即ち吸収性物品の全域でも、液体輸
送がさらに速められる。
【００２３】本発明による超吸収性ポリマー含有体は、
直接に使用するか、又は多層複合構造を有する吸収性物
品の構成部分であることができる。このような多層複合
構造の物品は、例えば幼児用オムツ、成人用オムツ及び
生理用ナプキン等の婦人用衛生製品に使用される。これ
らでは、表面のトップシートと底面の不透液フィルムの
間に吸収性心材を配置することが知られている。体液を
自発的に吸収し、時間的にずらして心材へ転送し、そし
て主として心材のＳＡＰに、部分的には繊維間の毛管的
空間に最終的に貯蔵する別の層を、心材とトップシート
の間に差し込むことができる。この中間層によりゲルブ
ロッキングを十分に回避することができる。
【００２４】また本発明は、 １）透液性トップシート ２）本発明による超吸収性ポリマー含有体の扁平な層、
及び ３）不透液層 をこの順で含む、上記のような多層体に関する。
【００２５】本発明の超吸収性ポリマー含有体は、任意
のあらゆる形状をとることができる。しかしオムツ、生
理用ナプキン又はパンティ挿入物等に使用する場合は、
扁平な形状であることが好ましい。またタンポンの形で
使用する場合は、例えば円筒形又は類似の形状であるこ
とができる。
【００２６】本発明に基づく超吸収性ポリマー含有体に
おいて、ＳＡＰは少なくとも一部が微孔性連続気泡構造
の発泡体をなす。その際さらに、発泡体でない別のＳＡ
Ｐ粒子が併存することも可能である。しかし殆どのＳＡ
Ｐ、又は全部のＳＡＰが微孔性連続気泡構造の発泡体で
あることが好ましい。
【００２７】吸収性物品への本発明の超吸収性ポリマー
含有体、即ちスポンジ状微孔性ＳＡＰの分布は、全断面
にわたって一様に配分することができる。また片側にＳ
ＡＰが全くないように、分布を一部にだけ制限すること
もできる。さらに分布勾配が一方の表面から他方の表面
へと面に対して垂直に変化するように、片側の濃度を他
方より高くすることもできる。この場合、連続気泡構造
のＳＡＰ粒子の濃度が高い側は、心部又は背面の不透液
フィルム被覆に面していることが好ましい。
【００２８】本発明の別の実施態様では、前述のような
微孔性連続気泡構造を有するＳＡＰに対し、全く無気孔
のＳＡＰ粒子を内蔵及び／又は付加し、又は他の任意の
方法で微孔性構造の中又は表面に配分することができ
る。ＳＡＰを急速に膨潤させること、即ち流体吸収を著
しく速めることがあまり重要でなく、応用技術的理由か
ら吸収性物品の単位容積当りの超吸収性物質の量を全体
として増加することが望ましい場合には、この構造が好
都合である。
【００２９】本発明の超吸収性ポリマー含有体は、ＳＡ
Ｐのミクロ領域への著しく速められた流体吸収能に加え
て、さらに極度の軟らかさ、しなやかさ及び変形能を特
徴とする。特にオムツのような物品では、体液の排出が
行われた後の漏れを防止するために、これらの性質が特
に評価される。このような物品をさらに弾性体等と組み
合わせることによって、柔軟性の乏しい、硬く結合され
た物品の場合よりも体形への順応がより良好に行われ
る。
【００３０】ＳＡＰは、原則としてそれ自身の乾燥重量
の少なくとも20倍の液体を吸収し、その際にヒドロゲル
を形成しないようなポリマーからなることができる。こ
うした超吸収性ポリマーは、親水性に改質した炭化水素
ポリマー、ビニルアルコール／酢酸ビニル共重合体、ポ
リ（メタ）アクリル酸、シアノエチル化又は部分的にホ
ルミル化したポリビニルアルコール、ポリ（Ｎ-ビニル-
2-オキサゾリドン）、ポリペプチド、（メタ）アクリレ
ート共重合体及びＮ-アルキル（メタ）アクリルアミド
誘導体から選択することが好ましい。このようなポリマ
ーは、ポリアクリル酸塩、又はアクリル酸とＳＡＰの性
質に否定的影響のない共重合比で共重合される単量体、
例えばマレイン酸、イタコン酸、アクリルアミド、2-メ
チルプロパンスルホン酸、2-メタクリルエタンスルホン
酸、2-ヒドロキシエチルメタクリレート又はスチロール
スルホン酸によって得られる共重合体を含むことができ
る。
【００３１】本発明による超吸収性ポリマー含有体の下
記の製造方法は、架橋可能な反応性の基を有する水溶性
ポリマー又はプレポリマー物質の使用を必要とする。適
当な架橋剤でたやすく反応させることができる代表的な
官能基は、ヒドロキシル基、アミノ基及びカルボキシル
基である。水溶性ポリマーは架橋結合によって水溶性を
失い、水に不溶だが膨潤可能な状態に移行する。
【００３２】このような水溶性ポリマーは、例えばヒド
ロキシアルキル化でんぷん、ヒドロキシアルキル化グア
ール、ヒドロキシアルキル化デキストラン、ビニルアル
コール／酢酸ビニル共重合体、ポリメタクリル酸、アク
リレート又はメタクリレート共重合体、例えばヒドロキ
シプロピルアクリレート／アクリルアミド共重合体、ヒ
ドロキシエチルアクリレート／ジアセトンアクリルアミ
ド共重合体及びヒドロキシプロピルアクリレート／ヒド
ロキシエチルアクリレート共重合体である。
【００３３】好ましくはＳＡＰは、ヒドロキシプロピル
デキストラン、ヒドロキシプロピルグアール、ヒドロキ
シプロピルでんぷん、ヒドロキシプロピルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース又はエチルヒドロキシエチ
ルセルロースから選択される。
【００３４】適当なポリペプチドは、例えばポリ（Ｌ-
プロリン）及びポリ（バリン-プロリン-リシン-Ｘ-グリ
シン）であり、ここでＸは任意のアミノ酸である。
【００３５】特に優先的に使用されるのは、ヒドロキシ
プロピルセルロース又はヒドロキシエチルセルロースで
あり、さらに特にはヒドロキシプロピルセルロースであ
る。完成したＳＡＰ含有体では、ＳＡＰは架橋結合され
ている。適当な架橋剤はアセトアルデヒド、ホルムアル
デヒド、グルタルアルデヒド、ジグリシジルエーテル、
ジビニルスルホン、ジイソシアナート、ジメチル尿素、
エピクロルヒドリン、シュウ酸、塩化ホスホリル、トリ
メタ燐酸塩、トリメチロールメラミン、ポリアクロレイ
ン様の化合物である。好適なのはホルムアルデヒド、グ
ルタルアルデヒド、ジビニルスルホン及びエピクロルヒ
ドリンである。
【００３６】本発明によれば、ポリマー繊維としてはす
べての適当なポリマー繊維を使用することができる。適
当な繊維の例はポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊
維、ポリエチレンテレフタレート繊維、及びオムツ及び
類似の物品の製造に通常使用されるその他の繊維であ
る。
【００３７】本発明に基づくＳＡＰ含有体は、 ａ）架橋可能な超吸収性ポリマー材料を溶剤と混合して
相分離可能な超吸収性ポリマー溶液を形成し、ポリマー
繊維にこの溶液を含浸させ、 ｂ）超吸収性ポリマー溶液を、ポリマー繊維を含むポリ
マー濃厚相とポリマー希薄相へと相分離し、 ｃ）相分離に際してポリマー繊維を含むポリマー濃厚相
の超吸収性ポリマー材料を架橋し、微孔性連続気泡発泡
体を繊維に結合させ、 ｄ）超吸収性ポリマーの微孔性連続気泡構造を維持しつ
つ、生成された超吸収性ポリマーを乾燥することによっ
て製造できる。
【００３８】ポリマー繊維を含まない場合について、Ｓ
ＡＰ発泡体のこのような製造方法が、例えばWO95/31500
に記載されている。本発明の製造方法では、この文献に
記載されたプロセスに従うことが好ましい。
【００３９】相分離は、場合によっては水蒸気雰囲気下
で98℃以下の温度に加熱するか、又はＳＡＰに対する揮
発性の非溶剤を添加して得ることが好ましい。
【００４０】本方法では、架橋結合の開始、及び場合に
よっては相分離加速剤の添加により、架橋結合可能なポ
リマーの溶液を移動して相分離を行うものである。一方
の相ではポリマーが減少し、他方の相ではポリマーが濃
厚になる。ポリマー濃厚相では凝結によって微孔性発泡
体が形成されるまで、架橋結合が続行される。最後に乾
燥を行う。本方法のプロセスは好ましくは、予め作成し
た密閉モールド型で、気孔形成段階まで進行する。乾燥
のためには、型から湿潤状態のスポンジ状のＳＡＰ発泡
体を取り出す。
【００４１】本発明に基づく好適な方法では、架橋剤を
混合した架橋結合可能なポリマー水溶液を遊離フリース
又は予め結合した繊維シート等に適用し、これを水蒸気
雰囲気下で98℃まで徐々に加熱し、架橋結合及びそれに
伴って生ずる微孔構造の沈殿、相分離をすでに加熱期間
中に開始させ、最終温度に到達した後に同じく水蒸気雰
囲気下で反応を終了させる。その場合に好ましくは、電
解液や、超吸収性ポリマーに対する他の公知の非溶剤を
添加することによって、ＳＡＰの分離が速められる。架
橋結合構造物が完全に沈殿した後、乾燥が行われる。乾
燥を速めるために、微小気孔中の水をまず第１の水溶性
溶剤、例えばエタノールで追い出し、これをさらに第１
の溶剤と比較して沸点が遥かに低い第２の溶剤、例えば
ヘプタンで追い出すという方法で、それ自体公知の溶剤
交換を予め行うことができる。
【００４２】本発明の方法のその他のパラメータは、上
記したWO95/31500から読み取ることができる。ポリマー
溶液の加熱は下相分離温度より高い温度で行うことが好
ましい。下相分離温度及び溶液中のポリマーと架橋剤の
濃度に関する正確なデータはこの国際公開文献に見られ
る。適用される反応時間及び温度の経過のデータもWO95
/31500から読み取ることができる。
【００４３】本発明に基づくＳＡＰ含有体又はこれを含
んで構成される多層体は、オムツ、生理用ナプキン、タ
ンポン又はその他の衛生製品の製造に使用することが好
ましい。
【００４４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、超吸収性
ポリマーが結合された不織布等の坦体の硬化及び使用時
のゲルブロッキングを回避し、吸収された液体をよく保
持するＳＡＰ含有吸収性構造が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ａ６１Ｌ 15/60 Ａ６１Ｆ 13/18 ３０７Ｇ Ｂ０１Ｊ 20/26 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 A61F 13/15 - 13/84 B01J 20/00 - 20/34

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）架橋可能な超吸収性ポリマー材料を溶
    剤と混合して相分離可能な超吸収性ポリマー溶液を形成
    し、ポリマー繊維にこの溶液を含浸させ、 ｂ）超吸収性ポリマー溶液を、ポリマー繊維を含むポリ
    マー濃厚相とポリマー希薄相へと相分離し、 ｃ）相分離に際してポリマー繊維を含むポリマー濃厚相
    の超吸収性ポリマー材料を架橋し、微孔性連続気泡発泡
    体を繊維に結合させ、 ｄ）超吸収性ポリマーの微孔性連続気泡構造を維持しつ
    つ、生成された超吸収性ポリマー含有平面構造物を乾燥
    すること、 からなることを特徴とする、超吸収性ポリマー含有平面
    構成物の製造方法。
  2. 【請求項２】 相分離が、98℃以下の温度へと必要に応
    じ水蒸気雰囲気下で加熱することにより、又は超吸収性
    ポリマーに対する液状非溶剤を添加することにより行わ
    れることを特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 ポリマー繊維が予め結合した繊維シート
    として組入れられることを特徴とする請求項１又は２の
    方法。
  4. 【請求項４】 ポリマー繊維が遊離フリースとして組入
    れられることを特徴とする請求項１又は２の方法。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１の方法によ
    り製造された超吸収性ポリマー含有平面構成物のオム
    ツ、生理用ナプキン、タンポン又はその他の衛生用品と
    しての使用。
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