JP4970058B2 - 透水性付与剤およびそれが付着した透水性繊維 - Google Patents
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Description
本発明は、詳しくは、繊維製品のうちでも紙おむつ、合成ナプキン等のトップシートに用いられる不織布用繊維に好適な透水性付与剤と、この透水性付与剤が付着した透水性繊維に関する。本発明は、さらに詳しくは、単に透水性の付与だけではなく、表面シートを通して一旦吸収された尿や体液等が再び表面シートから逆流して着用者に付着すること、いわゆる「液戻り」現象を防止するとともに、表面シートの液吸収特性や耐久透水性を改善する透水性付与剤と、この透水性付与剤が付着した透水性繊維に関する。
本発明の透水性付与剤において、以下に示す要件(1)〜(6)をさらに満足すると好ましい。
(2)成分(b)において、ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸多価アルコールエステルが炭素数6〜22のヒドロキシ脂肪酸と多価アルコールとのエステルのアルキレンオキシド付加物であり、ジカルボン酸の炭素数が2〜10であり、脂肪酸の炭素数が10〜22であること
(4)成分(d)が炭素数6〜22のアルキル基を有し、カリウム塩、ナトリウム塩、炭素数1〜9のアルキルアミン塩およびアンモニウム塩から選ばれた少なくとも1種の塩であること
(5)成分(e)が下記一般式(1)で表現される化合物であること
本発明にかかる透水性繊維は、繊維本体とこれに付着した上記透水性付与剤とから構成される透水性繊維であって、前記透水性付与剤の付着割合が前記透水性繊維に対して0.1〜2重量%である。
成分(a):ポリオキシアルキレン基とアシル基とを有した(ポリ)アミンのカチオン化物(透水性付与剤全体の10〜40重量%)
成分(c):ジアルキルスルホサクシネート塩(透水性付与剤全体の1〜40重量%)
成分(e):トリアルキルグリシン誘導体および(アルキルアミド基含有アルキル)ジアルキルグリシン誘導体から選ばれた少なくとも1種のグリシン誘導体(透水性付与剤全体の10〜40重量%)
以下、各成分を詳しく説明する。
〔成分(a)〕
(ポリ)アミンは、遊離のアミノ基を2つ以上有するポリアミン類(ジアミン類、トリアミン類、テトラミン類等)であってもよく、遊離のアミノ基を1つ有するモノアミン類であってもよい。
ポリオキシアルキレン基としては、たとえば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、ポリオキシエチレンオキシプロピレン基、ポリオキシブチレン基等を挙げることができ、ポリオキシエチレン基、ポリオキシエチレンオキシプロピレン基が好ましい。ポリオキシアルキレン基が2種以上のオキシアルキレン基から構成される場合、ポリオキシアルキレン基はブロック状に付加した基であってもよく、ランダム状に付加した基であってもよい。
アシル基は、(ポリ)アミン中の窒素原子と直接結合して、アミド基を形成している。アシル基は、後述の原料ポリアミンに含まれるアミノ基の少なくとも1つと結合することによって、アミド基を形成していると表現することもできる。
(ポリ)アミンに含まれるアシル基の数については、特に限定はないが、好ましくは1〜3である。アシル基の数が3を超える場合は、透水性付与剤の水溶性が低下することがある。
(ポリ)アミンは、たとえば、上記飽和または不飽和の脂肪酸と、原料ポリアミンとの反応で得られるモノアルキルアミド(ポリ)アミンまたはジアルキルアミド(ポリ)アミン等を、アルキレンオキシドと反応させて得ることができる。
アルキレンオキシドとしては、たとえば、以下の成分(b)の説明で例示するアルキレンオキシドを挙げることができる。アルキレンオキシドは2種以上を併用してもよい。その場合は、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの組合せが好ましく、プロピレンオキシドよりもエチレンオキシドのモル数が大きいとさらに好ましい。
成分(a)である(ポリ)アミンのカチオン化物は、たとえば、以下の一般式(2)で表現することもできる。
成分(a)の配合比率は、透水性付与剤全体の10〜40重量%が好ましく、15〜35重量%がさらに好ましい。成分(a)の配合比率が10重量%未満では、耐久透水性が低下するとともに液戻り量も増加することがある。一方、成分(a)の配合比率が40重量%超であると、製品粘度および溶液粘度が高くなり作業性が低下することがある。
〔成分(b)〕
ポリヒドロキシエステルは、構造上、ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸と多価アルコールとのエステルであり、多価アルコールの水酸基のうち、2個以上(好ましくは全部)の水酸基がエステル化されている。したがって、ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸多価アルコールエステルは、複数の水酸基を有するエステルである。
ポリヒドロキシエステルとしては、たとえば、炭素数6〜22のヒドロキシ脂肪酸と多価アルコールとのエステル化物のアルキレンオキシド付加物を挙げることができる。ヒドロキシ脂肪酸の炭素数が6未満であると、親水性が強くなり、一方、22を超えると疎水性が強くなる。いずれの場合も他の成分との相溶性が悪くなるため、十分な耐久透水性を得られないことがある。
多価アルコールとしては、たとえば、エチレングリコール、グリセリン、ソルビタン、トリメチロールプロパン等が挙げられ、グリセリンが好ましい。アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等の炭素数2〜4のアルキレンオキシドが挙げられる。
ポリヒドロキシエステルは、たとえば、多価アルコールとヒドロキシ脂肪酸(ヒドロキシモノカルボン酸)を通常の条件でエステル化してエステル化物を得て、次いでこのエステル化物にアルキレンオキシドを付加反応させることによって製造できる。ポリヒドロキシエステルは、エステル化物として、ひまし油などの天然から得られる油脂やこれに水素を添加した硬化ひまし油を用い、さらにアルキレンオキシドを付加反応させることによって、好適に製造できる。
成分(b)のエステルは、縮合物の少なくとも1つの水酸基が脂肪酸で封鎖されたエステルである。上記縮合物Aにおいて、Xは1個以上の水酸基を有しているから、縮合物Aは2個以上の水酸基を有している。成分(b)のエステルでは、その水酸基の少なくとも1つが脂肪酸で封鎖されている。
縮合物の少なくとも1つの水酸基を封鎖する脂肪酸の炭素数については、10〜22が好ましく、12〜22がさらに好ましい。脂肪酸の炭素数が10未満であると親水性が強くなり、一方、22を超えると疎水性が強くなる。このように、親水性と疎水性とがアンバランスであると、十分な耐久透水性を得ることができないことがある。このような脂肪酸としては、たとえば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、イコサン酸、ベヘン酸等が挙げられる。縮合物と脂肪酸とのエステルを製造する場合、それぞれの原料比率(モル比)は、好ましくは1:0.2〜1:1のモル比で反応されるが、さらに好ましくは1:0.4〜1:0.8のモル比である。エステル化の反応条件については特に限定はない。
アルコキシル化リシノレイン型化合物としては、ひまし油などの天然から得られる油脂やこれに水素を添加した硬化ひまし油等が挙げられる。
成分(b)のエステルは、縮合物Aを主成分として含む多数の成分の混合物であることが多い。縮合物Aは、たとえば、以下の一般式(3)で表現することができる。
上記一般式(3)において、R8やR9を含有するヒドロキシ脂肪酸としては、リシノール酸、12−ヒドロキシステアリン酸、サリチル酸等を挙げることができ、リシノール酸、12−ヒドロキシステアリン酸が好ましい。
上記一般式(3)において、R5を含有する多価アルコールとしては、エチレングリコール、グリセリン、ソルビタン、トリメチロールプロパン等を挙げることができ、グリセリンが好ましい。
成分(b)の配合比率は、透水性付与剤全体の10〜40重量%が好ましく、10〜30重量%がさらに好ましい。成分(b)の配合比率が10重量%未満では、耐久透水性が低下することがある。一方、成分(b)の配合比率が40重量%超であると、カードの通過性低下し、作業性が低下することがある。
〔成分(c)〕
ジアルキルエステルを構成するアルキル基について、成分(c)が、炭素数6〜18のアルキル基を有すると好ましく、炭素数8〜18のアルキル基を有するとさらに好ましい。アルキル基の炭素数が6未満ではカード通過性が低下することがある。一方、アルキル基の炭素数が18超であると、初期透水性が低下することがある。
成分(c)の配合比率は、透水性付与剤全体の1〜40重量%が好ましく、1〜20重量%がさらに好ましい。成分(c)の配合比率が1重量%未満では、透水性付与剤が付着した繊維に液体が速やかに浸透しなくなることがある。一方、成分(c)の配合比率が40重量%超であると、カード通過性が低下することがある。
〔成分(d)〕
アルキルホスフェート塩を構成するアルキル基について、成分(d)が、炭素数6〜22のアルキル基を有すると好ましく、炭素数8〜18のアルキル基を有するとさらに好ましい。アルキル基の炭素数が6未満ではカード工程通過性が低下することがある。一方、アルキル基の炭素数が22超であると、初期透水性および耐久透水性がともに低下することがある。なお、アルキル基の炭素数は分布があっても良く、2種類以上のアルキルホスフェート塩の混合物でも良い。
成分(d)の配合比率は、透水性付与剤全体の10〜60重量%が好ましく、15〜55重量%がさらに好ましい。成分(d)の配合比率が10重量%未満ではカード通過性が低下することがある。一方、成分(d)の配合比率が60重量%超であると、耐久透水性が低下することがある。
〔成分(e)〕
成分(e)は、トリアルキルグリシン誘導体および(アルキルアミド基含有アルキル)ジアルキルグリシン誘導体から選ばれた少なくとも1種のグリシン誘導体である。成分(e)は、耐久透水性を高める成分である。
(アルキルアミド基含有アルキル)ジアルキルグリシン誘導体としては、たとえば、上記一般式(1)で表現される化合物(1)を挙げることができ、そのうちでもb=1である化合物(1)を代表例として挙げることができる。一般式(1)中の2つのアルキル基R2、R3がメチル基やエチル基等の低級アルキル基であり、アルキルアミド基含有アルキルのR1が、炭素数7以上の長鎖アルキル基である(アルキルアミド基含有アルキル)ジアルキルグリシン誘導体が好ましい。このような(アルキルアミド基含有アルキル)ジアルキルグリシン誘導体としては、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン、ラウリン酸アミドプロピルベタイン、ステアリン酸アミドエチルベタイン等を挙げることができる。
〔成分(f)〕
成分(f)は、ポリオキシアルキレン変性シリコーンである。成分(f)は、高い耐久透水性とカード通過性を繊維に付与する成分である。
成分(f)としては、たとえば、下記の一般式(4)で表される化合物(4)を挙げることができる。
化合物(4)中のポリオキシアルキレン基としては、たとえば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、ポリオキシブチレン基、これらの基を構成する単量体から2種以上を選び重合して得られる基等を挙げることができる。ポリオキシアルキレン(基)全体のうちポリオキシエチレン(基)が占める割合が20重量%以上であることが好ましく、20重量%未満では透水性が低下することがある。
成分(f)の配合比率は、透水性付与剤全体の1〜20重量%が好ましく、5〜15重量%がさらに好ましい。成分(f)の配合比率が1重量%未満では十分な耐久透水性が得られないことがある。一方、成分(f)の配合比率が20重量%超であると、耐久透水性は向上するものの、液戻り量が多くなると共に、製綿工程や不織布製造工程において、スカム発生が多くなることがある。
〔透水性付与剤に含まれるその他の成分〕
本発明の透水性付与剤は、後述するとおり、繊維本体に付着させることによって、透水性繊維が得られる。また、本発明の透水性付与剤は繊維に含有させ、繊維の内部添加剤として使用してもよい。その場合は、繊維を構成するポリマーに対し、その重量の2〜30重量%、好ましくは3〜15重量%添加される。透水性付与剤の添加量が2重量%未満では透水性能が不足し、一方、透水性付与剤の添加量が30重量%を超えると、繊維強度が低下し、生産性が大幅に低下することがある。
〔透水性繊維〕
透水性付与剤の付着割合は、前記透水性繊維に対して0.1〜2重量%であり、好ましくは0.3〜1重量%である。透水性繊維に対する透水性付与剤の付着割合が0.1重量%未満では、液戻り量が多く、透水耐久性が低下することがある。一方、透水性付与剤の付着割合が2重量%を超えると、繊維をカード処理する時に巻付きが多くなって生産性が大幅に低下し、不織布等の繊維製品が透水後にベトツキが大きくなることがある。
本発明の透水性付与剤は、そのまま希釈等せずに繊維本体に付着させてもよく、水等で1〜30重量%濃度に希釈してエマルジョンとして繊維本体に付着させてもよく、低粘度の炭化水素化合物等に1〜30重量%濃度に希釈して繊維本体に付着させてもよい。
〔透水性繊維の物性〕
本発明の透水性繊維は、液戻りしにくいという優れた物性を有している。透水性繊維の液戻り量は、通常1.2g以下、好ましくは1.0g以下、さらに好ましくは0.8g以下、より好ましくは0.6g以下、特に好ましくは0.4g以下、最も好ましくは0.2g以下である。液戻り量の測定方法については、実施例で詳細に説明する。
本発明の透水性付与剤を繊維本体に付着させることによって、上記物性が得られる。
(実施例1〜7および比較例1〜9)
〔評価方法〕
カード試験機を用いて30℃×70%RHの条件で混打綿工程で得られた試料短繊維40gをカーディングした後にシリンダーを観察し、以下の基準で評価する。なお、5が最も良い評価である。
5…巻付きなし、4…シリンダー面の1/10に巻付きあり、3…シリンダー面の1/5に巻付きあり、2…シリンダー面の1/3に巻付きあり、1…全面に巻付きあり
カード試験機を用いて20℃×45%RHの条件で混打綿工程で得られた試料短繊維40gをウェブとし、ウェブに発生した静電気の電圧を測定し、以下の基準で評価する。なお、5が最も良い評価であり、100V未満であれば実用に供し得る。
5…50V未満、4…0.5〜1.0KV、3…1.0〜1.5KV、
2…1.5〜2.0KV、1…2.0KVより大
不織布を濾紙(東洋濾紙、No.5)の上に重ね、不織布表面から10mmの高さに設置したビューレットより1滴(約0.05ml)の生理食塩水を滴下して、不織布表面から水滴が消失するまでの時間を測定する。不織布表面の20箇所でこの測定を行って5秒未満の個数を表示する。この個数が18個以上であれば初期透水性は良好である。
不織布(10cm×10cm)を市販の紙おむつに重ね、その上に内径60mmの円筒を置き、生理食塩水80mlを円筒内に注入して不織布を通して紙おむつに吸収させる。注水後3分間放置した後に、不織布を2枚の濾紙(東洋濾紙、No.5)の間に挟み、その上に板(10cm×10cm)と重り(合計3.5Kg)を乗せて3分間放置して脱水し、その後さらに5分間風乾する。風乾後の試料不織布に上記円筒内で生理食塩水が通過した箇所について、不織布の初期透水性の試験方法によって、生理食塩水の消失時間を20箇所で測定し、消失時間5秒未満の個数を表示する。この個数が18個以上であれば耐久透水性は良好である。試験に供した不織布について、同様の作業を繰り返して行う。この繰り返し試験では回数を重ねても生理食塩水の消失個数(消失時間5秒未満となる箇所の個数)が多い方が良い。
上記の不織布(10cm×10cm)を40℃×70%RHの環境試験器に30日放置する。この不織布を30日後に環境試験器から取り出して、上記に示した不織布の初期透水性および耐久透水性試験を行う。環境試験器投入前後の初期透水性および耐久透水性の差が小さいほど、耐久透水性の経日変化が小さいとする。この経日変化が小さい方が良い。
市販の紙おむつの上に不織布(10cm×10cm)を置き、さらにその上に内径60mmの円筒を置き、生理食塩水100mlを円筒内に注入して不織布を通して紙おむつに吸収させる。生理食塩水が全て紙おむつに吸収されたら円筒を取り除き、予め秤量した濾紙(東洋濾紙、No.5)を20枚重ね、これに5Kgの荷重を乗せる。5分間放置後、濾紙の重さを計り、重量増加分を測定して液戻り量(g)とする。1.2g以下を許容範囲としているが、1.0g以下が望ましい。
成分a:ポリオキシエチレンベヘン酸ジエチレントリアミンのエピクロルヒドリンを反応させたカチオン化物(ポリオキシエチレン基の付加モル数:15)
成分b:ポリオキシエチレンカスターワックスのマレイン酸とステアリン酸とのエステル(ポリオキシエチレン基の付加モル数:20)
成分c:ジオクチルスルホサクシネートNa塩
成分d:ステアリルホスフェートK塩
成分e:ジメチルオクタデシルグリシンヒドロキサイド
成分f2:ポリオキシエチレン/ポリオキシプロピレン変性シリコーン(Si含有率:35%、POE含有率:60%、分子量:7000)
成分f3:ポリオキシエチレン/ポリオキシプロピレン変性シリコーン(Si含有率:65%、POE含有率:100%、分子量:10000)
成分f4:ポリオキシエチレン/ポリオキシプロピレン変性シリコーン(Si含有率:70%、POE含有率:80%、分子量:55000)
なお、POE含有率は、ポリオキシアルキレン中のポリオキシエチレンの含有率(重量%)を示す。
表3で使用した成分a〜成分e、成分f3および成分f4は、表1で使用した成分と同じ成分である。
成分f1:ポリオキシエチレン/ポリオキシプロピレン変性シリコーン(Si含有率:15%、POE含有率:50%、分子量:2000)
成分g:ポリオキシエチレンベヘン酸ジエタノールアミド(ポリオキシエチレン基の付加モル数:15)
成分h:ステアリン酸ジエタノールアミドとエピクロルヒドリンを反応させたカチオン化物
成分i:ラウリルホスフェートK塩
Claims (8)
- ポリオキシアルキレン基とアシル基とを有した(ポリ)アミンのカチオン化物(a)と、
ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸多価アルコールエステルとジカルボン酸との縮合物の少なくとも1つの水酸基を脂肪酸で封鎖したエステル(b)と、
ジアルキルスルホサクシネート塩(c)と、
アルキルホスフェート塩(d)と、
トリアルキルグリシン誘導体および(アルキルアミド基含有アルキル)ジアルキルグリシン誘導体から選ばれた少なくとも1種のグリシン誘導体(e)と、
ポリオキシアルキレン変性シリコーン(f)とを含む透水性付与剤であって、
前記透水性付与剤全体に占める各成分の配合割合について、成分(a)が10〜40重量%、成分(b)が10〜40重量%、成分(c)が1〜40重量%、成分(d)が10〜60重量%、成分(e)が10〜40重量%、成分(f)が1〜20重量%であることをそれぞれ満たす、
透水性付与剤。 - 成分(a)において、ポリオキシアルキレン基が付加モル数2〜20のポリオキシエチレン基であり、アシル基の炭素数が16〜28であり、(ポリ)アミンがポリエチレンポリアミンに由来する、請求項1に記載の透水性付与剤。
- 成分(b)において、ポリオキシアルキレン基含有ヒドロキシ脂肪酸多価アルコールエステルが炭素数6〜22のヒドロキシ脂肪酸と多価アルコールとのエステルのアルキレンオキシド付加物であり、ジカルボン酸の炭素数が2〜10であり、脂肪酸の炭素数が10〜22である、請求項1または2に記載の透水性付与剤。
- 成分(c)が炭素数6〜18のアルキル基を有し、ナトリウム塩および/またはカリウム塩である、請求項1〜3のいずれかに記載の透水性付与剤。
- 成分(d)が炭素数6〜22のアルキル基を有し、カリウム塩、ナトリウム塩、炭素数1〜9のアルキルアミン塩およびアンモニウム塩から選ばれた少なくとも1種の塩である、請求項1〜4のいずれかに記載の透水性付与剤。
- 成分(f)の重量平均分子量が1,000〜100,000であり、ポリオキシアルキレン全体のうちポリオキシエチレンが占める割合が20重量%以上である、請求項1〜6のいずれかに記載の透水性付与剤。
- 繊維本体とこれに付着した透水性付与剤とから構成される透水性繊維であって、
前記透水性付与剤が、請求項1〜7のいずれかに記載の透水性付与剤であり、その付着割合が前記透水性繊維に対して0.1〜2重量%である、
透水性繊維。
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