JP4767672B2 - 親水性部と疎水性部を有する成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特定の組成物からなる成形体を用い、親水性が不要の部位を加熱することを特徴とする親水性と疎水性の部分を有する成形体の製造方法に関する。

種々の材料を目的に応じて構成して親水性部と疎水性部を有する物品を製造することは広く行われており、特に、衛生材料においては、吸水性の樹脂からなる吸液素材を適当な親水性の素材を用い工夫された形で覆うことにより形成された衛生用品の使用感が変化し、加えて吸収素材の性能を十分に発揮できるかどうかにも影響を与えることから種々の構成が提案されている（特許文献１、２）。

重ね合わせの形によって衛生用品としての性能が異なるため親水性の素材と疎水性の素材を適当な形状にした後に組合せるとか、組合せて成形した後に不要な部分を裁断するなどして衛生用品とすることが行われている。組合せによっては無駄になる部分が多くなり、さらには異質な素材を接着する必要もあり操作が複雑であり結果として無駄が多くコストもかかるものとなっている。さらには、親水性部と疎水性部を有する成形体を製造する方法として、親水化したシートで成形した後、疎水性が必要な場所に疎水剤を塗布する方法なども知られているが（特許文献３）、この方法も、疎水剤をシルクスクリーン印刷方式等で塗布し、加圧して浸透させ、乾燥する等、煩雑な操作が必要であり、生産性に劣る。

一方、界面活性剤としてポリオキシエチレンアルキルエーテルが一般的に知られている。更に、このような化合物は塗布型親水剤の脱落の問題を解決できる親水剤としても知られており、これとポリオレフィンを含む溶融フレンドからなる湿潤性ポリオレフィン繊維およびこの繊維から製造された不織布が開示されている（特許文献４）。
特表２００１−５１１３９４号公報 特表２００２−５２２１３２号公報 特開２０００−３４６７７号公報 特表２００４−５２３６６６号公報

本発明の目的は、操作が簡単で、無駄のない親水性部と疎水性部を有する成形体の製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決する為に、鋭意検討し特定の組成物からなる親水性の成形体を用い、加熱操作を組合せることで極めて簡便に優れた性能を有する親水性部と疎水性部を有する成形体とすることができることを見出し本発明を完成した。

すなわち、本発明は、少なくとも疎水性の熱可塑性樹脂１００質量部に対し親水性のブロックと疎水性のブロックを有する共重合体０．０１質量部以上を加熱溶融混合した組成物を成形してなる親水性の成形体の親水性が不要な部分を親水性を失う温度以上に加熱することを特徴とする親水性部と疎水性部を有する成形体の製造方法である。

本発明の親水性部と疎水性部を有する成形体の製造方法は簡便であり、無駄なく、優れた性能の成形体を作ることが可能であり工業的に極めて価値がある。

疎水性の熱可塑性樹脂としては、多くのものが市場で入手でき親水性のブロックと疎水性のブロックを有する共重合体と加熱溶融混合して組成物とすることができるものであればどのようなものであってもよく、特に成形体とした時短時間で親水性を発揮できるような樹脂であるのが好ましい。具体的には、市場で入手できるポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、ポリイミドなどが例示できる。特に、ポリオレフィンは安価で成形性に優れ、疎水性、親水性が容易に発現するので好ましい。

成形体としては、押出し成形することで得られるシートとかフイルムあるいは発泡体、さらには射出成形して得られる射出成形体であっても良い。特に、シート、フイルム中でも不織布が親水性部と疎水性部を有する成形体とすることが容易であり好ましい態様として例示できる。

不織布に用いる熱可塑性樹脂としては、ポリエステルあるいはポリオレフィンが好ましく開示でき、ポリオレフィンとしても安価なエチレン、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテンなどの重合体あるいは相互の共重合体あるいは他の重合性のモノマーとの共重合体を用いるのが一般的であるが不織布とすることが出来る限りどのようなものであっても良い。熱可塑性樹脂には通常用いられる酸化防止剤、塩酸キャッチャーなどの種々の安定剤、帯電防止剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、染料、顔料、天然油、合成油、ワックス、充填剤等を添加したものであっても良い。ここで成形体を構成する組成物として重要なのは、親水性のブロックと疎水性のブロックを有する共重合体を用いることであり、その量比としては上記熱可塑性樹脂１００質量部に対して０．０１質量部以上であるのが好ましい。上限としては用途に応じて適宜定めればよく、特定されないが、コスト、成形体の物性などから１００質量部程度とするのが好ましい。より好ましくは、熱可塑性樹脂１００質量部に対して１〜１０質量部である。

親水性のブロックとしては、ポリアルキレングリコール特にポリメチレンオキサイドまたはポリエチレンオキサイドまたはそれらの共重合体のように重合体として親水性のもの、あるいは−OH基、−CONH2、−COOH基などの親水性の基を高密度で有する分子鎖であり、上記のような基を有する親水性の単量体の重合体、具体的にはビニルアルコールの重合体あるいはその共重合体、アクリルアミドの重合体あるいはその共重合体、アクリル酸の重合体あるいはその共重合体などが開示できる。特にポリエチレングリコールまたはその共重合体が好ましく例示される。

疎水性のブロックとしては、ポリメチレン、ポリオレフィン、ポリスチレンなどの炭化水素化合物鎖が好ましく利用できる。親水性のブロックと疎水性のブロックの結合方法としては、炭化水素鎖の少なくとも一方の末端にOH基を有する化合物とポリアルキレンオキサイドをエーテル結合で結合する方法あるいは末端にエポキシ基を有するポリオレフィンとアルキレンオキサイドを共重合する方法あるいは、末端にビニル基を有するポリオレフィンと親水性の単量体を共重合する方法などが開示できるが発明の趣旨から明らかなように特定の製造法によらない。最も好ましい態様としては、分岐があっても良いポリメチレン鎖にポリエチレングルコール鎖がエーテル結合で結合しさらに末端はOHであるものを用いるのが好ましい。

ここで、親水性のブロックと疎水性のブロックの好ましい割合については、混合する熱可塑性樹脂の種類、或いは各ブロックの分子量などにより異なり特定されないが、両者の割合としては分子量比で２：９８〜９８：２、好ましくは５：９５〜９５：５程度とするのが一般的である。

両者の混合方法については特に制限はなく予め熱可塑性樹脂と親水性のブロックと疎水性のブロックを有する共重合体を上記量比で溶融混合して得た組成物を成形して成形物とする他に、両者を単に混合したものあるいは親水性のブロックと疎水性のブロックを有する共重合体のマスターバッチと熱可塑性樹脂を混合したものから直接成形して成形物とすることもできる。特に、親水性のブロックと疎水性のブロックを有する共重合体のマスターバッチを用いて成形する方法が好ましい。混合に際して他の親水性の化合物を併用することも可能であり用途によっては好ましい場合もある。

好ましい態様である不織布とする方法としては、短繊維乾式法、短繊維湿式法、メルトブローン法、スパンボンド法、フラッシュ法、スパンレース法（最新の紡糸技術１１７頁、繊維学会編、（株）高分子刊行会、１９９２年）などが開示できる。熱可塑性樹脂としてはそれぞれの製造方法に好ましいメルトフローレートを選択することが好ましく、例えばポリオレフィンの場合にはスパンボンド法では２３０℃のメルトフローレートが１〜２００ｇ／１０ｍｉｎ、特に１０〜１００ｇ／１０ｍｉｎであるのが好ましい。メルトブローン法では１０ｇ／１０ｍｉｎ以上、特に２０〜１０００ｇ／１０ｍｉｎであるのが好ましい。

不織布の繊維の径としては、０．１〜１００μｍ程度のものを用いるのが一般的であり比較的細いもの（例えば１０μｍ以下のもの）と比較的太いもの（例えば１０μｍより太いもの）を混合してあるいは積重ねて用いても良い。長さとしても特に制限はなく通常１cm程度から数十ｃｍ以上のものを用いるのが一般的である。
ここで不織布としての目付けは、特に限定はないがポリオレフィンを用いる場合には１〜１０００ｇ／ｍ^２とするのが一般的である。

特に袋状に成型するときの操作のやり易さから、融点の異なる熱可塑性樹脂の混合繊維あるいは、複合繊維紡糸したものを用いることも可能である。

本発明において肝要なのは上記製法で製造した成形物から特定の用途に展開する場合に、親水性が不要な部位を加熱することにある。成形物の一部を親水性を付与し、残りを疎水性とするなどの目的に応じて疎水性とする部分を親水性を失う温度以上に加熱することである。親水性を失う温度は、熱可塑性樹脂の種類、親水性のブロックと疎水性のブロックを有する共重合体の種類により異なるが通常、６０℃以上、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００℃以上にすることで親水性から疎水性に変えることができる。温度の上限としては、成形体が使用に耐えない程度に変形あるいは、変質する温度が提示できる。

当然ながら加熱融着すればその部分は疎水性になるので親水性を残したまま接着する必要があれば接着剤を使用して低温で接着することが必要になる。なお、上記成形体は、成形直後は全体が疎水性になっていることもあるが、成形後放置することで親水性を発揮する。親水性を発揮するようになったものの必要部を加熱することで本発明の目的が達成できる。一旦、親水性を発現した成形物をさらに加熱して疎水性とすれば、疎水性部の性能は時間が経過しても変化しない。加熱方法としては、成形物の所望の部分を加熱できればよくその方法あるいは熱源としてはどのようなものであっても良い。具体的には高温に加熱した物品と接触する方法、あるいは赤外線、マイクロ波などの電磁波、この場合コヒーレント（coherent）なものであってもそうでない通常のものであっても良い、による方法、超音波などの疎密波により非接触の方法であっても良い。

本発明において、親水性を失う温度とは、少なくとも、加熱する前の親水性の成形体の親水性よりは疎水性となる温度を意味し、親水性部と疎水性部を有する成形体の疎水性部とは、少なくとも、加熱する前の親水性の成形体の親水性よりは疎水性である部分ということを意味する。疎水性部の疎水性の程度については、用途に応じて適宜適切な疎水性となるよう加熱方法、加熱条件等を選択し調整すれば良い。

本発明の製造方法は、例えばおむつなどのギャザーの部分を層状に親水性、疎水性とすることで皮膚へは優しいが、水は漏らさないなどの展開も可能である。また、加熱した不織布と加熱しない不織布を重ね合わせて用いて衛生用品とすることもできる。さらには、コーヒーとか紅茶とか緑茶などの飲料のろ過用品に適用してろ過速度の大きい部分と小さい部分を作る工夫などに適用することもできる。

さらには成形体の印刷が不要な部分を、親水性を失う温度以上に加熱することで、より鮮明な印刷が施された成形体を製造する事にも応用出来る。具体的には、親水性の成形体の印刷が不要な部分を、親水性を失う温度以上に加熱した後、該成形体の該加熱処理側面に印刷を施し、さらに印刷後、該成形体の印刷不要部分からインクを除去することにより、鮮明な印刷を施した成形体を製造する事が出来る。この場合、印刷に用いるインクとして、水性のインクを用いる事が好ましい。通常、疎水性の熱可塑性樹脂に印刷を施す場合、下地処理として印刷面にコロナ処理等の表面処理を行う事が多い。成形体がフィルム状、布状の場合には、コロナ処理を施すことにより該成形体が破断しやすくなる等、強度の低下を招く事がある。本発明を応用すれば、強度を低下させる等の問題もない。

以上のような製造法上の工夫は全て本願の範囲に含まれる。

以下に実施例を示しさらに本発明を説明する。

ポリプロピレン樹脂（三井化学(株)製Ｓ１１９、ＭＦＲ＝６０ｇ／１０分）に、親水剤としてアルキルポリオキシエチレンアルコール（ＣＨ_３ＣＨ_２(ＣＨ_２ＣＨ_２)_１３ＣＨ_２ＣＨ_２(ＯＣＨ_２ＣＨ_２)_２．５ＯＨ）を５０重量％となるように添加し、溶融混練してマスターバッチのペレットを作製した。このマスターバッチのＭＦＲは３０ｇ／１０分であった。次いでこのマスターバッチを、ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）製Ｓ１１９、ＭＦＲ＝６０ｇ／１０分）１００重量部に対して３重量部の割合で加え、押出機で溶融し、スパンボンド法により紡糸しエンボス加工して、繊度２．２デニール、目付２０ｇ／ｍ^２のスパンボンド不織布（不織布を構成する樹脂組成物のＭＦＲ＝６０ｇ／１０分）を製造した。この不織布をＪＩＳ Ｌ１０４２−１９９２に記載の低温タンブリング乾燥法により６０℃１時間の加熱処理を行い、室温下に放置した。その結果、２時間後には親水性を発現した。
ここで、親水性は、ＥＤＡＮＡ１５０ ２−９３に示される液通過速度の測定において１０秒以内で液通過が認められたものを親水性を有するものとして評価した。

この不織布を２０ｃｍ×２０ｃｍに切りだし、周辺から２ｃｍの部分のみを１１０℃で３０秒間加熱した。加熱処理したシートを板の上に置き、霧吹きで１ｃｍ２当たり０．０５ｇの水を分散させた後、シートを除いて板の面を観察したところ、加熱しない部分は水が透過しており、加熱した部分は水をまったく通していないことが判った。

親水剤としてアルキルポリオキシエチレンアルコール（ＣＨ_３ＣＨ_２(ＣＨ_２ＣＨ_２)_７ＣＨ_２ＣＨ_２(ＯＣＨ_２ＣＨ_２)_３．５ＯＨ）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で不織布を得た。得られた不織布は実施例１と同様の評価で、親水性を有するものとして評価した。さらに実施例１と同様に不織布を２０ｃｍ×２０ｃｍに切りだし、周辺から２ｃｍの部分のみを１１０℃で３０秒間加熱した。この加熱後のサンプルも実施例１で得られた不織布と同じ特性を有していた。この切り出して加熱した不織布サンプルと同じ不織布サンプルを再度作製し、該サンプルの表面に、赤色水性インクを、加熱部分と加熱していない部分にまたがる様に、フレキソ印刷を施した。加熱していない部分（親水性部）では赤色が裏面まで印刷され、加熱した部分（疎水性部）ではインクがはじかれて浸透しなかった。疎水性部の表面のインクは拭き取りによりきれいに取り除かれ、親水性部と疎水性部の界面で、インクのにじみも観察されなかった。疎水性部の着色も観察されなかった。従って、印刷する際に、印刷が不要な部分を加熱し、親水性を失わせることにより、にじみのない鮮明な印刷が可能となる事が判った。

本発明の製造方法により製造される成形体は、医療用、衛生材用、包装材、産業用材料などの用途に好適に用いられ、特に不織布とするのが好適である。具体的な用途としてシーツ、ペットシート、野菜等のつゆ吸収シート、ドリップシート、ガウン、おしぼり、パップ材、作業着、ワイパー、ウェットティッシュ、ガーゼ、フキン、タオル、オシリフキ、トイレクリーナー、フローリングクリーナー、レンジクリーナー、化粧落とし、めがね拭き、飲料のろ過用品等に応用できる。特に使い捨ておむつや生理用ナプキンの部材として好ましく用いることが出来る。
また、印刷を施す際に、印刷が不要な部分を加熱し、親水性を失わせることにより事により、より鮮明な印刷が施された成形体を簡便に得ることも出来る。

Claims (7)

1. 疎水性の熱可塑性樹脂１００質量部に対しポリエチレングリコールからなる親水性のブロックとポリメチレンからなる疎水性のブロックを有する共重合体０．０１質量部以上を加熱溶融混合した組成物を成形してなる親水性の成形体の親水性が不要な部分を親水性を失う温度以上に加熱することを特徴とする親水性部と疎水性部を有する成形体の製造方法。
2. 疎水性の熱可塑性樹脂がポリオレフィンである請求項1に記載の方法。
3. 成形体が不織布である請求項１に記載の方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法で得られる親水性部と疎水性部を有する成形体の加熱処理面側に印刷を施し、さらに印刷後、該成形体の疎水性部からインクを除去することを特徴とする成形体の製造方法。
5. インクが水性のインクである請求項４に記載の方法。
6. 疎水性の熱可塑性樹脂がポリオレフィンである請求項４に記載の方法。
7. 成形体が不織布である請求項４に記載の方法。