JP5133748B2 - 粉体含有シート - Google Patents
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例えば、消臭性能を有する粉体や、空気中の酸素と反応して発熱する被酸化性金属粉体を、繊維状物に担持させた機能性の粉体含有シートを製造する技術が知られている(特許文献1、2参照)。
しかし、厚みのある高坪量の繊維シートの場合には、使用する粉体を高い割合で繊維状物に定着させることができるが、厚みの薄い低坪量の繊維シートを製造する場合には、網を通って抜ける粉体が増加し、定着率が十分とは言えなかった。
即ち、粉体及び繊維状物を含む低坪量の粉体含有シートにおいては、粉体の担持量を容易に高めることができると共に製造も容易な粉体含有シートは未だ提供されていなかった。
本実施形態の粉体含有シートは、粉体、繊維状物及び特定の高分子化合物を含んでおり、湿式抄造により形成されたものである。また、粉体として、消臭性能を有する粉体を含んでいる。
架橋性ビニルモノマーは、ビニル基を二つ以上有するモノマーである。架橋性ビニルモノマーとしては、例えば、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート等が挙げられ、ジビニルベンゼンが好ましい。モノマー成分中の架橋性ビニルモノマーの割合が大きいほど、BET比表面積の大きい消臭粒子が得られる。従って、全モノマー成分中における架橋性ビニルモノマーの割合は、5重量%以上が好ましく、20重量%以上がより好ましく、50重量%以上が更に好ましい。該割合の上限は、98重量%以下が好ましく、90重量%以下がより好ましい。
ハイシリカゼオライトに関しては、特開2007−44401号公報に記載されている。
ハイシリカゼオライトは、SiO2/Al2O3のモル比が30〜900、好ましくは100〜700、更に好ましくは200〜600のものである。金属置換カンクリナイト様鉱物としては、以下の組成式(1)で表されるものを用いることが好ましい。
sM(1)xOy・tM(2)2O・Al2O3・uSiO2・vRmQn・wH2O(1)
式中、M(1)は抗菌性を有する金属を表し、M(2)はNa、K及びHからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、RはNa、K、Ca及びMgからなる群より選ばれる1種以上の元素を表し、QはCO3、SO4、NO3、OH及びClからなる群より選ばれる1種以上の原子団を表し、sは0<s≦3、tは0≦t≦3(但し、s+t=0.5〜3である)、uは0.5≦u≦6、vは0<v≦2、wはw≧0、xは1≦x≦2、yは1≦y≦3、mは1≦m≦2、nは1≦n≦3を満たす。
各種の繊維の中でも、粉体の定着性、得られる粉体含有シートの柔軟性、液の透過・吸収性、製造コスト等の点から、針葉樹晒しクラフトパルプ(以下、NBKPともいう)、広葉樹晒しクラフトパルプ(以下、LBKPともいう)、古紙パルプ等の木材パルプ、HBAやマーセル化パルプ、架橋パルプなどの嵩高性の化学処理パルプ、コットンが好ましい。各種の繊維は、一種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。例えば、木材パルプを用いる場合、レーヨン、リヨセル、テンセル、ポリビニルアルコール等の親水性繊維や少量の熱可塑性繊維を混合しても良い。木材パルプは、使用する繊維状物中の80重量%以上を占めることが好ましく、90重量%以上を占めることがより好ましい。
なお、粉体含有シートが、経血や軟便のような、高粘性の液の透過を必要とする場合は、木材パルプとして、NBKPまたはLBKPと、HBAやマーセル化パルプ、架橋パルプなどの嵩高性の化学処理パルプを混合して用いることが好ましい。この場合、NBKPまたはLBKP/化学処理パルプの比率は、重量比で10/90〜60/40であって、また、排泄液の透過性の観点から、よりろ水度を高くする、すなわち、ろ水度は500〜900ml、更に600〜800mlであることが好ましい。
従来、低坪量の粉体含有シートを湿式抄造により製造しようとする場合、抄造に用いるスラリー組成物中の繊維の濃度、例えば、丸網抄紙機においては、抄紙機のバット(抄き槽)に供給される繊維の濃度を、0.05〜1重量%程度と低くして抄いており、そのため、網を通って抜ける粉体が多く、粉体の定着率が不十分であった。抄造に用いるスラリー組成物中に高分子化合物を含有させることで、粉体の定着率を高めることができるが、従来用いられている高分子化合物では、低坪量の粉体含有シートに担持させる粉体の量を経済性や実用性を損なうことなく効率良く高めることが困難であった。本発明者らは、平均分子量1000万以上の中アニオン性の高分子化合物を用いることにより、粉体含有シートの低坪量性を維持しつつ、粉体の担持量を容易にコントロールできることを見出した(特に担持量の増大)。
中アニオン性のアクリル系ポリアクリルアミド高分子化合物の中でも、アクリルアミド−アクリル酸共重合体でポリアクリル酸ナトリウムを用いる事が繊維状物の定着性向上及安全性、コストの面から好ましい。
〔コロイド当量値の測定方法〕
50ppm水溶液(純水で希釈)に希釈したアニオン性高分子化合物を100mlメスシリンダーに採取して200mlビーカーに移す。回転子を入れて攪拌しながら2N水酸化ナトリウム溶液(和光純薬工業(株)製)0.5mlをホールピペットで加えた後、N/200メチルグリコールキトサン溶液(和光純薬工業(株)製)5mlをホールピペットで加える。トルイジンブルー指示薬(和光純薬工業(株)製)を2〜3滴入れ、N/400ポリビニルアルコール硫酸カリウム溶液(和光純薬工業(株)製)で滴定する。青色が赤紫色に変わり数秒経っても赤紫色が消えない点を終点とする。同様に純水にて空試験を行う(ブランク)。
コロイド当量値(meq/g)=〔アニオン性高分子化合物の測定値(ml)−空試験の滴定量(ml)〕/2
中アニオン性高分子化合物としては上述のものの中でも、平均分子量が1000万以上であり、好ましくは1300万〜2100万、より好ましくは1500万〜1900万であるものが好ましい。
中アニオン性高分子化合物は、一種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
〔アニオン性高分子化合物の平均分子量の測定方法〕
アニオン性高分子化合物を1N塩化ナトリウム溶液で0.1%溶液に調整した溶液を、メートルグラスを用いて20mlとり、B型粘度計のBLアダプターを入れて粘度を測定する。粘度計の回転数は60rpmで3分後の粘度を読み取る。なお、調整および測定に用いる溶液の温度は25℃のものを用いる。
粘度測定値から(1)式を用いて固有粘度を求める。求めた固有粘度から(2)式を用いてアニオン性高分子化合物の平均分子量を算出する。
固有粘度η(m・Pa・s)=3.83×粘度測定値+0.64(1)
平均分子量MW={η÷(3.73×10-4)}1.515 (2)
坪量を50g/m2未満とすることで、柔軟性、吸収性物品用途であれば液体透過性に富む粉体含有シートが得られる。
柔軟性、液体透過性の何れか一以上の向上等の観点から、粉体含有シートの坪量は、5g/m2以上が好ましく、50g/m2以下がより好ましい。また、粉体含有シートは、シートの強度の観点から、坪量が8g/m2以上、特に10g/m2以上であることが好ましい。
また、乾燥紙力増強剤としては、カチオン化でんぷん、カチオン性ポリアクリルアミド、アニオン性ポリアクリルアミド、ジアルデヒドでんぷん、植物ガム等を用いることができる。
湿潤紙力剤を配合することで、粉体含有シートに高い湿潤強度を付与することができる。湿潤強度を高めることは、粉体含有シートを例えば使い捨ておむつ等の吸収性物品の構成材料として用いる場合に、尿等によって該粉体含有シートが濡れても破断しづらくなるという観点から有利である。従って、本発明の粉体含有シートを加工機に組み込んで製品を製造する場合にもトラブルが一層発生しづらくなる。湿潤紙力剤は、一種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の粉体含有シートは、例えば、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、吸収性パッドなどの吸収性物品の構成材料、壁紙、シーツ、押入シート、箪笥シート、下駄箱シート、マット、靴インソール、マスク、フィルター類、ラッピング食品の中敷シートなどとして使用することができる。粉体含有シートを、吸収性物品の構成材料として用いる場合には、該シートを、例えば表面シートと吸収体との間、該吸収体内、又は該吸収体と裏面シートとの間に配することができる。また、該シートで、綿状パルプや吸水性ポリマー等の吸収性素材を被覆して吸収体となし、該吸収体を吸収性物品に用いることもできる。表面シートは、吸収性物品の使用時に使用者の肌に対向する側に配されるものであり、一般に液透過性である。吸収体は、表面シートと裏面シートとの間に配されるものであり、一般に液保持性である。裏面シートは、吸収体を挟んで、表面シートと反対の側、つまり使用者の肌から遠い側に配されるものであり、一般に撥水性ないし液不透過性である。
本発明の粉体含有シートは、消臭性能を有する粉体を担持した粉体含有シート以外に、例えば、以下に示す各種機能性を有する粉体を含むものであっても良い。
例えば、被酸化性金属からなる粉体を含む発熱性能を有する粉体含有シートや、二酸化チタン、酸化亜鉛又はこれらの組み合わせ等の光触媒及びゼオライト、アルミナ、活性白土又はこれらの組み合わせ等の無機吸着剤等の粉体を用いた、光触媒機能を有する粉体含有シート、ゼオライト等の粉体を用いた、石油やアルコールの分離・分解用の粉体含有シート、マグネタイト等の磁性粉体からなる粉体を用いた粉体含有シート、酸化鉄からなる粉体を用いた、還元作用によって水素を発生する粉体含有シート、イオン交換樹脂からなる粉体を含いた、各種酵素の担体となる粉体含有シート、アパタイト等の粉体を用いた、生体複合材料用の粉体含有シート、炭酸カルシウム等の研磨剤からなる粉体を用いた、研磨機能を有する粉体含有シート等であっても良い。
その他、硫酸バリウム、酸化チタン、炭酸カルシウムなどの各種粉体を配合させることによって、隠蔽性の高いシートであってもよい。
消臭粒子(銀担持ポリマー)を、以下に示す水中油型懸濁重合法により得た。
ヘプタン296gにモノマー(ジビニルベンゼン/2−ビニルピリジン=75/25)592.7g及び2,2’―アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)(V−65B、和光純薬工業(株)製)11.0gを溶解させ、これにポリビニルアルコール(ゴーセノールEG−30、日本合成化学工業(株)製)15.6gを溶かした1600gの水溶液を加えて重合槽に仕込んだ。モノマー混合物と有機溶剤の溶解度パラメータはそれぞれ9.37、7.40であり、その差は1.97であった。ホモジナイザーを用いて、5000rpmで10分間撹拌することで乳化し、これを128rpmの撹拌条件下、60℃で6時間加熱することで重合した。これに1−ブタノールを750g加えた後、減圧乾燥を行い、水と有機溶剤を除いた。このようにして得られた粒子100gに対し、水263g、イソプロパノール23g、酢酸銀0.5g、クエン酸1.0gを加え、室温で1時間撹拌し、担持処理を行った。これを濾過し、乾燥することによって消臭粒子を得た。消臭粒子の体積平均径は23.5μmであった。得られた消臭粒子のBET比表面積は、234m2/gであった。体積平均径及びBET比表面積は次の方法で測定した。
体積平均径:消臭粒子をヘキサンに分散させた状態でコールターカウンター(Coulter Corporation製)により測定した。
BET比表面積:フローソーブ2300(島津製作所製)を用いてBET1点法により求めた。吸着ガスは、窒素30体積%、ヘリウム70体積%のガスを用いた。試料の前処理として、120℃で10分間、吸着ガスの流通を行った。その後、試料が入ったセルを液体窒素で冷却し、吸着完了後室温まで昇温し、脱離した窒素量から試料の表面積を求めた。試料の質量で除して比表面積を求めた。
上記のようにして得た消臭粒子をそれぞれ用いて、該消臭粒子を担持した粉体含有シートを製造した(実施例1,2,比較例1,2)。
〔実施例1〕
針葉樹クラフトパルプに消臭粒子(銀担持ポリマー)を添加して十分混合し、スラリーを得た。パルプは叩解によってそのCSFが500mlに調整されたものを用いた。スラリー中におけるパルプ濃度は2%、消臭粒子の濃度はパルプに対して2%であった。更に、得られたスラリーの希釈を行い、希釈工程中に湿潤紙力剤(WS4024 星光PMC社製)を添加した後、高分子化合物(PAM−P、住友精化社製、中アニオン性アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、コロイド当量値 −2.2meq/g、平均分子量1700万)添加して0.15%スラリー原料を得た。湿潤紙力剤濃度はパルプに対して0.5%、高分子化合物濃度はパルプに対して0.025%であった。このスラリーを原料として丸網抄紙機を用いて抄紙を行い、粉体含有シートを得た。その坪量は30g/m2であった。粉体含有シート内の消臭粒子量は0.55g/m2、定着率は92%であった。
針葉樹クラフトパルプ90重量部と広葉樹クラフトパルプ10重量部に、消臭粒子(銀担持ポリマー)を添加して十分混合し、スラリーを得た。パルプは叩解によってそのCSFが500mlに調整されたものを用いた。スラリー中におけるパルプ濃度は2%、消臭粒子の濃度はパルプに対して7%であった。高分子化合物濃度はパルプに対して0.1%であった。このスラリーを原料として丸網抄紙機を用いて抄紙を行い以後実施例1と同様にして抄紙を行い、粉体含有シートを得た。その坪量は20g/m2であった。粉体含有シート内の消臭粒子量は1.3g/m2、定着率は93%であった。であった。
実施例2の高分子化合物に代えて、中アニオン性高分子化合物(アコフロック A125S MTアクアポリマー社製 中アニオン性アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、コロイド当量値 −3.2meq/g、平均分子量1000万)を添加して0.15%スラリー原料を得た。湿潤紙力剤濃度はパルプに対して0.5%、中アニオン性高分子化合物の濃度はパルプに対して0.1%であった。このスラリーを原料として丸網抄紙機を用いて抄紙を行い粉体含有シートを得た。その坪量は20g/m2であった。粉体含有シート内の消臭粒子量は1.13g/m2、定着率は81%であった。
実施例1の高分子化合物に代えて、弱アニオン性高分子化合物(アコフロック A95 MTアクアポリマー社製 弱アニオン性アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、コロイド当量値 −1.2meq/g、平均分子量1700万)を用いた以外は実施例1と同様にして粉体含有シートを得た。その坪量は30g/m2であった。粉体含有シート内の消臭粒子量は0.4g/m2、定着率は67%であった。
実施例2の高分子化合物に変えて、弱アニオン性高分子化合物(アコフロック A95 MTアクアポリマー社製 弱アニオン性アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、コロイド当量値 −1.2meq/g、平均分子量1700万)を用いた以外は、実施例2と同様にして粉体含有シートを得た。その坪量は20g/m2であった。粉体含有シート内の消臭粒子量は0.97g/m2、定着率は69%であった。
実施例2の高分子化合物に代えて分子量の異なる高分子化合物(DA4119 星光PMC社製 弱アニオン性アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重合体、コロイド当量値 −0.6meq/g、平均分子量200万)を用いた以外は実施例2と同様にして粉体含有シートを得た。粉体含有シート内の消臭粒子量は0.56g/m2、定着率は40%であった。
実施例2と同じ配合で坪量を50g/m2に調整した粉体含有シートを得た。粉体含有シート内の消臭粒子量は3.43g/m2、定着率は98%であった。
粉体(消臭粒子)に金属が含まれる場合は、消臭粒子に含まれる金属(Ag、Si、Al、Zn等)の量をICP発光分析装置で測定して消臭粒子の量を求める。ICP発光分析装置での測定は、粉体含有シートを湿式分解した後、金属の量を測定して消臭粒子の定着率を求めたが、消臭粒子が燃焼しても残量する粒子を消臭抗菌シート添加している場合は灰分の金属の量を蛍光X線装置で測定して定着率を求めることも可能である。また、消臭粒子が活性炭等の金属を含まない場合は、ヨウ素吸着能から定着率を測定することも出来る。
実施例及び比較例で得られた各粉体含有シートについて、MD150mm、CD30mmの大きさの試験片を用意する。この試験片で直径45mmの円筒をつくり、重なり部において端部より約10mmの個所2ヵ所をステープルで止める。測定は、(株)オリエント社製テンシロン万能試験機(RTA100)を用い、円筒を圧縮速度100mm/分で圧縮したときに示す最大荷重をバルクソフトネスとする。各試験片についてn=3の平均値を表1に示す。
実施例1〜3及び比較例1〜3で得られた各粉体含有シート(消臭抗菌紙)を用いて、図1に示す構造の吸収性物品(軽失禁パッド)を作製した。
具体的には、2gのパルプ繊維の集合体に、高吸収性ポリマーを2g散布及び担持させて吸収性コア1を得た。この吸収性コア1を、粉体含有シート2で包んで吸収体3を形成した。そして、吸収体3を、表面シート4(芯がポリプロピレン、鞘が高密度ポリエチレン、芯/鞘=50/50重量%である複合繊維であって、繊維径2.2dtexである繊維を用いて作成したエアスルー不織布:25g/m2、繊維表面は界面活性剤で処理されている)と、裏面シート5(透湿フィルム:20g/m2。炭酸カルシウムと直鎖状低密度ポリエチレンを均一混合した後、溶融状態で押し出しフィルム化した後、延伸したもの。)とで挟み込んで、長さ190mm幅80mmの吸収性物品を得た。
なお、比較例4の粉体含有シートは、バルクソフトネスが高く吸収性物品用としては硬く適さない材料であるため、吸収性物品は作成しなかった。
成人男性5名各100mlの尿を混合して500mlの人尿を調整する。前述のようにして得られた各吸収性物品に人尿30gを吸収させ、容積1.2リットルの密閉容器(タイトボックスNo.3:蝶プラ工業株式会社製)中に素早く入れて気密状態にした。60分後に該容器の蓋を開け、容器中の臭いを5名のモニターに評価させた。その評価基準は以下の通りである。5人の評価の平均を算出し、その値を臭気強度の官能値とした。官能値は、その値が小さいほど臭気が弱いことを意味する。なお、使用した人尿は、実施例及び比較例で全て同じものを用いた。評価結果を下記表2に示す。
3.0;尿特有の匂いを強く感じる
2.0;尿特有の匂いを感じる
1.0;匂いを感じるが、尿臭の匂いとは感じられない
0.0;匂いがしない
2 粉体含有シート
3 吸収体
4 表面シート
5 裏面シート
Claims (5)
- 消臭性能を有する粉体、繊維状物及び平均分子量1000万以上の中アニオン性高分子化合物を含み、坪量が50g/m2未満であり、
消臭性能を有する前記粉体が、(a)抗菌性を有する金属を含むカンクリナイト様鉱物、及び、(b)架橋性ビニルモノマー及びヘテロ芳香環を有するビニルモノマーを含むモノマー成分を共重合して得られる消臭粒子
から選ばれる一種又は2種以上であり、
前記中アニオン性高分子化合物の平均分子量が3000万以下であり、
前記中オニオン性高分子化合物は、コロイド当量値(meq/g)が−2.0〜−5.0である、粉体含有シート。 - 消臭性能を有する前記粉体が、(b)架橋性ビニルモノマー及びヘテロ芳香環を有するビニルモノマーを含むモノマー成分を共重合して得られる消臭粒子である、請求項1記載の粉体含有シート。
- 前記中アニオン性高分子化合物が、アクリル系高分子化合物である請求項1又は2記載の粉体含有シート。
- 前記粉体含有シート中の前記粉体の含有率が0.1以上50重量%未満である請求項1〜3の何れか1項記載の粉体含有シート。
- 前記繊維状物のカナダ標準ろ水度(JIS P8121)が300ml以上である請求項1〜4の何れか1項記載の粉体含有シート。
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