JP4111936B2 - 吸収性製品中の臭気の低減 - Google Patents

Description

臭気は吸収性衣類の例えばおむつ、成人用失禁用製品及び女性用衛生製品の場合に常に問題とされてきた。このような製品によって生成する臭気のうちの１種は硫化水素である。

硫化水素は通常非常に少量存在し、通常は識別可能ではないが、時折検出できる。このような臭気が検出可能である場合、子供の場合には親にとってまたは成人の場合には使用者にとって厄介である。

本発明の目的は、吸収性製品から硫化水素臭気を低減または除去することにある。
こうした臭気は、おむつまたはパッドのコア中に存在する場合に液相中の臭気を除くように見える特定の金属酸化物及び特定のゼオライトである粒子材料によって除去できることが見い出された。

粒子材料（酸化物及びゼオライト）を吸収性製品のコア中のパルプ繊維に付着させることが好ましい。これは、材料の粒子をパルプ繊維に付着させる歩留まり向上剤によって付着する。有効であると考えられる粒子材料は、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化銅、酸化マグネシウム、二酸化マンガン、酸化マンガン及び特定のゼオライトである。

本材料は、吸収性製品から硫化水素臭気を大きく低減し、事実上除くはずである。

繊維化済み木材パルプを用いる吸収性衛生製品は、長年にわたって利用されてきた。しかしながら、この目的で使用されるトン数は、まず乳幼児用、その後失禁のある成人用の使い捨ておむつが出現するまでは比較的にわずかだった。こうした製品の出現及びその世界的な使用は、需要の爆発的な増加を引き起こした。製紙工場を出る基本的な製品は、ごく通常“フラッフパルプ”と呼ばれる。米国においてはこれはごく典型的に、比較的に厚く高坪量のシートに製造される完全漂白サザンパインクラフト法パルプである。製品を再度巻き取って、顧客への出荷のための連続ロールにする。シート化製品をその後再度加工して個別の繊維にする予定なので、低いシート強度が望ましく、典型的にはシート化の前にはほとんどまたは全くリファイニングを使用しない。表面均一性及び形成に対する要件は同様に中程度である。

湿式抄造とは、従来の製紙手法によって水中の懸濁液からシートまたはウェブを製造することを意味する。
本発明のパルプ製品は、書簡、書籍、雑誌または同様の紙用の製品と明確に区別される。こうしたものは通常、比較的に高度にリファイニングされてウェブ強度が発達し、通常坪量約１００g/m²未満を有する。幾つかの特殊紙の例えば表紙の用紙はかなりより高い坪量を有することがある。良好な強度は不可欠である。紙を通常サイジングして、インキホールドアウト及び他の印刷特性を改良する。本発明の製品はサイジングされておらず、紙に不可欠であると考えられる強度特性の例えば引張強さ、破裂強さ、及び引裂強さは一般にはるかにより低い。

本発明の製品の坪量は約２５０g/m²もの低さとしてよく、好ましくは少なくとも約５５０g/m²である。繊維はごく通常リファイニングされていないかまたは軽くリファイニングされるのみであろうが、本発明はこのように限定されるものではない。高表面積の製品が望ましい場合、繊維は通常かなりリファイニングされよう。填料を、パルプの絶乾重量の約１〜２０％の範囲にわたる量で本発明において使用する。製品の坪量がより高い程、その強度がより低く、これがサイジングされていないという事実は、同様の量の填料を含むかもしれない通常の紙とこの製品とを明確に区別するようなものである。

本発明のセルロースパルプを、従来のクラフト法、亜硫酸法、ケミサーモメカニカル法または他の周知の方法を使用して製造してよい。完成紙料を様々なセルロース含有原料から得ることができる。ごく通常こうしたものは落葉性広葉樹材；通常針葉樹材と呼ばれる針葉樹種；またはこうした材料の混合物であろう。好ましいパルプは、通常吸収性フラッフとして最終用途向けであると思われる漂白針葉樹材クラフトパルプである。いわゆる“溶解パルプ”を使用してよいが、こうしたものは、その低い収率及び結果として起きるはるかに大きなコストが理由となって好ましくない。

歩留まり向上剤は主として電荷調節剤である。これは陰イオン性または非イオン性としてよいが、はるかにより通常陽イオン性材料である。その使用の仕方に依存して、歩留まり向上剤は、繊維を陽イオン性にするか若しくはより陰イオン性でなくすることによって、または填料を陽イオン性にするか若しくはより陰イオン性でなくすることによって働くことができ、従って填料粒子と繊維との間に静電引力が存在する。より一般に、歩留まり向上剤は、高分子電解質として働く超高分子量陽イオン性水溶性ポリマーである。そのようなものとして、これは填料粒子を繊維に結合するブリッジとして働く。典型的に、これは、ポリアクリルアミド、ポリアミン、ポリエチレンイミン、ポリアミドアミン、またはポリエチレンオキシドである。

顧客のプラントで、ハンマミルのような装置にロールを連続的に供給して、できる限り適度に個別の繊維にする。繊維化済み製品は一般にセルロース“フラッフ”と呼ばれる。これを次に連続的にエアレイドして、所定の製品中に含ませるためにパッドにする。Mesekに付与された米国特許第3,975,222号は、このような方法の模範例である。

繊維を、使い捨ておむつ、使い捨て失禁用製品または女性用衛生製品のコアへと形成する。こうした製品は通常、最上部シート（これを通って尿または月経流体が流れる）、コア材料、及び流体不浸透性背面シートを有しよう。コア材料は１つ以上の層を有してよい。これは、捕捉層、分配層及び貯留層を有することができる。層は様々な量及びタイプの繊維を有してよい。層の各々は、他の材料の例えば架橋セルロース系繊維及び高吸収性粒子と共に個別化パルプ繊維を有しよう。米国特許第6,436,418号は、特定の特徴を有する使い捨ておむつを説明している。

ヒトの尿中にＨ₂Ｓが形成されるためには、硫黄は幾つかの形態で存在しなければならない。ヒトの尿中に存在する幾つかの可能な硫黄化合物のうちの１種はＬ−システインである。この分子はまた、ダイマー形態シスチンとして天然に存在する。幾つかの出典によれば、ヒトの尿中のシスチンは２４時間の期間にわたって０〜１３０ミクロモルの量で見い出すことができる。シスチンの分子量は２４０なので、１３０ミクロモルは１０＾−６×１３０×２４０＝０．０３gとなる。平均的なヒトは約１〜１．５リットルの尿／日を生じ、従ってヒトの尿中のシスチンの典型的な最大濃度は、約１リットル中０．０３g（１３０ミクロモル）または〜０．０００１３モル濃度である。

本願発明者らの実験室試験におけるＨ₂Ｓの生成及び検出を確実にするために、本願発明者らは、Ｌ−システイン濃度０．０５モル（（０．０５／（０．０００１３×２）、ヒトの尿中の最大濃度の約２００倍）または０．１モルのシステイン（ヒトの尿中の最大濃度の約４００倍）を選択した。係数の２は、ダイマーシスチンからシステインへの転換を説明することに注意されたい。こうした試験は、尿の典型的な条件を表すことを意味するのではなく、Ｈ₂Ｓの生成及び検出を確実にし、臭気を低減または除去するために使用する材料の有効性を確定することを意味する。材料がこうした条件下で機能すれば、通常の条件下で機能すると思われる。

システインは、細菌の影響下で適切な酵素によってＨ₂Ｓを生じ得る。１つのこのような酵素はシスタチオニンリアーゼであり、その機能は補酵素ピリドキサール５’−リン酸によって助けられる。Ｈ₂Ｓの形成についてこのように考察した点を２つの実験において試験した。純システインの実験室試料は、貯蔵容器のガスヘッドスペース中のＨ₂Ｓのレベルと平衡して存在することに注意されたい。

実施例１
１タイプのおむつ構成の２つの２．５gの試料を７５mlのジャー中に入れ、０．１Mシステインを含む合成尿またはシステインの単純な０．１M溶液の４０mlで飽和させた。この手順を、第２のタイプのおむつ構成の２．５gの試料で繰り返した。ジャーを密閉し（ゴムセプタムで蓋をした）、暗オーブン中で４〜６時間インキュベートした。冷却後、ヘッドスペースガスの０．５mlの試料を気密シリンジを使用してジャーから引き出し、炎光光度検出器（ＦＰＤ）を有するガスクロマトグラフ（ＧＣ）中に注入した。硫化水素を定性的に検出し、ppm単位で報告した。結果を表１に報告する。こうしたＨ₂Ｓレベルは、高システイン濃度でのこの試験におけるシステイン自体からのバックグラウンドＨ₂Ｓの生成を表す。

実施例２
実施例１の場合の手順を繰り返したが、この場合には、多数の黄色ブドウ球菌、大腸菌及びカンディディア・アルビカンス（Candidia albicans）を含む０．１mlの細菌スラリーを接種済みで０．１Mシステインを含む合成尿のみを使用した。試験は様々なpHレベルで実行した。結果を表２に報告する。

こうした実施例から、尿は細菌の影響下で多量の硫化水素を生じ得ることが分かる。細菌を用いたインキュベーション期間の後、Ｈ₂Ｓレベルは、実施例１に見られるバックグラウンドレベルよりも大きく増大することに注意されたい。
実施例３
この実施例は、残りの実施例において使用するシステイン試験溶液及び試験手順を説明する。

７．５ミリリットル（ml）のＬ−システイン溶液（水性、０．０５モル（M））を、１２５mlのジャー中で７．５mlのピリドキサール５’−リン酸（“Ｐ５Ｐ”、水性、０．０２ミリモル（mM））及び５mlの２−アミノ−２−（ヒドロキシメチル）−１，３−プロパンジオール−エチレンジアミン四酢酸（ＴＲＩＳ−ＥＤＴＡ）緩衝溶液（水性、０．１MのＴＲＩＳ及び０．０１MのＥＤＴＡ）と組み合わせた。ジャーを密閉し（ゴムセプタムで蓋をした）、暗オーブン中、３０℃で４時間置いた。ジャーを１０分間室温に冷却し、ガスの０．５mlの試料を気密シリンジを用いて引き出し、炎光光度検出器（ＦＰＤ）を有するガスクロマトグラフ（ＧＣ）中に注入した。Ｈ₂Ｓを定性的に検出し、ppm単位で報告した。多くの場合、これは装置の限界未満なので、Ｈ₂Ｓは検出されなかった（ＮＤ）。

通常無菌の尿は、排尿の最中に皮膚と接触した時に細菌に感染する。こうした細菌は，システインからＨ₂Ｓを生じることができる酵素を含むと考えられている。
実験室での便宜上、土壌を使用して、生物、従って酵素を容易に供給する源を提供し、そのようなものとして、ヒトの皮膚表面に見い出される条件の大まかな複製を提供した。

本願発明者らは、本願発明者らのＨ₂Ｓ生成試験溶液の“接種”のための生きている細菌の適切な広域スペクトル源として、活性有機質表土（軽く木の茂った区域のリーフリター層のすぐ下から採取した）を選択した。システイン溶液を土壌と共にインキュベートした後に、Ｈ₂Ｓが容易に生じる。再度、こうした試験において生じるＨ₂Ｓの量は、吸収性製品において生じると予想される量よりもはるかに大きい。試験溶液において生成するＨ₂Ｓの量を百万分率（ppm）単位で測定し、ヒトの鼻はＨ₂Ｓを１０億分の１（ppb）レベルで検出することができる。臭気のある典型的なおむつにおいて、Ｈ₂Ｓレベルはppbの範囲内であると仮定すると、本明細書において説明する技術がＨ₂Ｓのこうしたppmレベルを制御することができる場合、吸収性製品中の量は通常の条件下で制御することができる。

実施例４〜６の各々において、システイン溶液の量は、実施例３において使用したのと同じ量である。
実施例４
これはシステイン試験を説明する。

０．１２５gの有機質土壌を１２５mlのガラスジャー中に入れた。実施例３のシステイン／ＰＳＰ／Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ溶液を加えた。セプタムで密閉した蓋を用いた後、ジャーを穏やかに撹拌して、土壌が試験溶液によって十分に湿ることを確実にした。混合物を実施例３の条件下で処理した。実施例３の手順によってＨ₂Ｓレベルを百万分率（PPM）単位で測定した。こうしたものを３回反復した。
実施例５
実施例４を繰り返し、ただし実施例３のシステイン／ＰＳＰ／Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ溶液を加える前に、０．１２５gの酸化亜鉛（Ｊ．Ｔ．べーカー、Ｉｎｃ．製のＺｎＯ、べーカー・アナライズド（登録商標）Ａ．Ｃ．Ｓ．試薬、製品＃４３５８−０１（ZnO, Baker Analyzed（登録商標） A. C. S. reagent, Product # 4358-01 from J. T. Baker, Inc.））を有機質土壌に加えた。再度、混合物を実施例３の条件下で処理し、実施例３の手順によってＨ₂Ｓレベルを百万分率（PPM）単位で測定した。
実施例６
０．１３９gの到着したままの歩留まり向上剤であるナルコ ７１９４＋を５００mlのプラスチックねじ蓋付き容器中に入れた。１３．８gの水を加え、混合物を１５分間振とうした。さらに１２５．１gの水を歩留まり向上剤溶液に加え、混合物をさらに１５分間振とうした。これを次に使用前に５分間放置した。

７０重量％固形物のクレイスラリー（Ｊ．Ｍ ヒューバー・コーポレーション製のハイドラファイン−９０（Hydrafine-90 from J.M Huber Corporation））を１５分間振とうした。１１．４gのクレイスラリーを次に１００mlのビーカー中に入れた。２３．５mlの水を加え、混合物を１分間撹拌した。

固形物含有量２７．５重量％の２５３．５gのウェット（未乾燥）パルプ（ウェヤーハウザー・カンパニー製の漂白サザンパインクラフトパルプ、等級ＣＦ４１６）をプラスチックビーカー中に秤取した。パルプを２等分に分割し、各半分を英国式離解機中に入れた。各離解機中の体積が２リットルになるまで水を加えた。離解機を約５分間作動させた。

パルプスラリーを５ガロンバケツ中で再度合わせた。バケツ中の体積が７リットルになるまで水を加えた。高速ライトニングブランド空気動力式ミキサー（high speed Lightning brand air powered mixer）をパルプスラリー中に入れ、９００rpmで作動させて、パルプを十分に混合した。

歩留まり向上剤混合物の全てをパルプスラリーに加え、混合物を３０秒間撹拌して、歩留まり向上剤で繊維をコーティングした。
クレイスラリーを再度撹拌し、１リットルビーカー中に注いだ。５００mlの水を加えた。０．４５gの酸化亜鉛（Ｊ．Ｔ．べーカー、Ｉｎｃ．製のＺｎＯ、べーカー・アナライズド（登録商標）Ａ．Ｃ．Ｓ．試薬、製品＃４３５８−０１）もまた加えた。混合物を３０秒間撹拌した。

クレイ／ＺｎＯ混合物スラリーを、パルプ／歩留まり向上剤懸濁液に加え、３０秒間撹拌した。
得られた混合物を、水を用いて全体積３０リットルで正方形（１２インチ×１２インチ）の手すき紙用型枠中に注ぎ、手すき紙を金網スクリーン上に形成した。形成されたシートを、吸い取り紙を用いてクーチに移し、実験室用フェルト状脱水プレスにかけて厚さ１．３mmにし、電気加熱式平形手すき紙乾燥機上で１５分間各面を乾燥して恒量にした。

シート（一度に約１．５gずつ）を約３０秒間ワーリングブレンダー中で高速で繊維化することによってパルプシートをフラッフパルプに転換して、個別化パルプ繊維を製造した。２．５gの繊維を１２５mlのガラスジャー中に入れた。０．１２５グラムの有機質土壌を加えた。実施例３のシステイン／ＰＳＰ／Ｔｒｉｓ−ＥＤＴＡ溶液を加えた。セプタムで密閉した蓋を用いた後、ジャーを穏やかに撹拌して、パルプ及び土壌が試験溶液によって十分に湿ることを確実にした。混合物を実施例３の条件下で処理した。実施例３の手順によってＨ₂Ｓレベルを百万分率（PPM）単位で測定した。こうしたものを３回反復した。

実施例３〜６から得た結果を表３に示す。

酸化亜鉛単独またはクレイと組み合わせたものは、硫化水素の量を低減することが分かる。
別の試験において、歩留まり向上剤を用いてパルプ繊維に接着したクレイ−酸化亜鉛混合物は、硫化水素を平均６．１PPMから平均０．３８PPMに低減した。１０７．２５gのドライパルプにつき６．６gのクレイ及び０．６６gのＺｎＯが存在した。クレイは、Ｊ．Ｍ ヒューバー・コーポレーション製のハイドラファイン−９０であり、酸化亜鉛は、Ｊ．Ｔ．べーカー、Ｉｎｃ．製のＺｎＯ、べーカー・アナライズド（登録商標）Ａ．Ｃ．Ｓ．試薬、製品＃４３５８−０１だった。

ナノサイズの酸化物もまた試した。ナノアクティブ^TMＣａＯ、ＣａＯプラス、ＺｎＯ及びＣｕＯを各々クレイと混合した。各場合に、Ｊ．Ｍ ヒューバー・コーポレーション製の０．１２５gのハイドラファイン−９０及び０．０１２５gのナノアクティブ^TM化学薬品が存在した。ＣａＯは、硫化水素を平均２．０PPMから平均０．９１PPMに低減した。ＣａＯプラスは、硫化水素を平均２．０PPMから平均０．５５PPMに低減した。ＺｎＯ及びＣｕＯは、硫化水素を平均２．０PPMから平均０．３１PPM未満に低減した。

硫化水素を低減すると考えられている他の金属酸化物は、酸化マグネシウム、二酸化マンガン、酸化マンガン及び酸化アルミニウム（アルミニウム三水和物）である。ゼオライトはまた硫化水素の量を低減すると考えられている。

こうした材料の全ては通常のサイズまたはナノサイズを有してよい。
パルプシートの形成の前に、上記に説明した歩留まり向上剤を使用して、こうした材料をパルプ繊維に付着させる。上述の金属酸化物及びゼオライトを鉱物填料と組み合わせることができ、歩留まり向上剤を用いて混合物をパルプ繊維に付着させることができる。

適切な鉱物填料の中には、クレイ、カオリン及びベントナイトの両方；炭酸カルシウムの例えば粉砕チョーク、石灰石、または大理石または沈降炭酸カルシウム；及び合成鉱物填料の例えばアルミノケイ酸塩または沈降シリカがある。また、クレイの使用は、組み合わせて使用した場合に、ＺｎＯのためのいわゆる“微細粒子歩留まり向上剤”として働くかもしれないと考えられている。二酸化チタンは通常、明るさを改良するための顔料として使用されるが、これはまた鉱物填料として役立つことができる。タルク（ケイ酸マグネシウム）は幾つかの目的で有用かもしれない。これは、ウィッキング率及び親水性を減少する傾向があるので、おむつのような吸収性製品の液体貯留部分には通常好ましくない。しかしながら、幾つかの製品の例えば油吸収体の場合、または親水性の制御が望ましい場合、この特性は有利になり得る。特定の有機填料の例えば尿素−ホルムアルデヒドまたはポリスチレンミクロスフェアタイプもまた適切であると考えられている。“填料”という用語は、上記に言及したもの並びに一般的な製紙用の他の無機、有機、及び合成無機填料材料を含むように十分に広く解釈されるべきである。カオリンクレイは好ましい填料である。

パルプと共に単独で使用される場合、金属酸化物またはゼオライトの量はパルプの絶乾重量の０．００５重量％〜１重量％の範囲にわたると思われる。填料と共に使用した場合、金属酸化物またはゼオライトの量は填料の重量の０．５重量％〜５０重量％の範囲にわたると思われる。両方の場合に、歩留まり向上剤を使用して材料をパルプ繊維に付着させると思われる。

当業者であれば、実施例において提案されていない製品及びその製造方法の多くの変形例が可能であることは理解できよう。従って、こうした変形例が請求の範囲内に包含される場合、これは本発明の範囲及び精神内に含まれるはずであるというのが本願発明者らの意図するところである。

Claims (15)

1. 陽イオン性歩留まり向上剤によって付着した粒子材料を有するパルプ繊維であって、該粒子材料は該パルプ繊維を囲繞する環境中に存在する硫化水素の量を低減することができ、前記粒子材料は前記パルプ繊維の絶乾重量の０．００５重量％〜１重量％の範囲にわたる量で存在し、前記歩留まり向上剤が電荷調節剤である、パルプ繊維。
2. 前記粒子材料は、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化第二銅、酸化マグネシウム、二酸化マンガン、酸化マンガン及び酸化アルミニウムからなる群から選択される、請求項１に記載のパルプ繊維。
3. 前記粒子材料はゼオライトである、請求項１に記載のパルプ繊維。
4. 前記繊維はパルプシートの形態で存在する、請求項１に記載のパルプ繊維。
5. 前記パルプシートはウェットレイドされる、請求項４に記載のパルプ繊維。
6. 前記パルプシートは坪量少なくとも２５０ｇ／ｍ^２を有する、請求項５に記載のパルプ繊維。
7. 前記繊維は吸収性製品中に存在する、請求項１に記載のパルプ繊維。
8. 陽イオン性歩留まり向上剤によってパルプ繊維に付着した粒子材料及び填料材料を有する該パルプ繊維であって、該粒子材料は前記パルプ繊維を囲繞する環境中に存在する硫化水素の量を低減することができ、前記粒子材料及び前記填料は異なり、前記歩留まり向上剤が電荷調節剤である、パルプ繊維。
9. 前記填料材料は前記繊維の絶乾重量の１〜２０重量％の量存在する、請求項８に記載のパルプ繊維。
10. 前記粒子材料は前記填料材料の重量の０．５〜５０重量％の量存在する、請求項９に記載のパルプ繊維。
11. 前記繊維はパルプシートの形態で存在する、請求項８に記載のパルプ繊維。
12. 前記パルプシートはウェットレイドされる、請求項１１に記載のパルプ繊維。
13. 前記パルプシートは坪量少なくとも２５０ｇ／ｍ^２を有する、請求項１２に記載のパルプ繊維。
14. 前記繊維は吸収性製品中に存在する、請求項８に記載のパルプ繊維。
15. ウェットレイドセルロースパルプ製品の製造方法であって、
    セルロース繊維を希薄な水性懸濁液中でスラリーにすること、ここで、このセルロース繊維は表面を有し、陽イオン性歩留まり向上剤によって、填料材料、粒子材料及びセルロースの合わせた重量を基準として少なくとも１％の微細に分割した非セルロース系填料材料とパルプ繊維を囲繞する材料中に存在する硫化水素の量を低減することができる粒子材料とで前記繊維表面がコーティングされる、ここで、前記歩留まり向上剤が電荷調節剤である、と、
    前記繊維をシートへと形成することと、
    該シートを乾燥することと、
    を含む方法。