JP5162134B2 - 機能性材料の製造方法、機能性材料、シート状構造体、及び衛生製品 - Google Patents

機能性材料の製造方法、機能性材料、シート状構造体、及び衛生製品 Download PDF

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Description

本発明は、保湿成分、抗菌成分、吸湿成分、消臭成分、芳香成分、抗炎症成分などの機能成分を包含し、機能成分を放出する機能性材料、この機能性材料を用いたシート構造体及び機能性材料の製造方法に関する。また、このシート状構造体を用いた使い捨ておむつ、生理用ナプキン、パンティライナー、尿取りパッドなどの吸収性製品、創傷保護シート、対人用ワイプスとして使用される衛生製品に関する。
近年、インテリジェント材料が注目されている。インテリジェント材料とは、温度、ｐＨ及び体液等の外部刺激に応答することで、機能を発現する材料である。代表的なインテリジェント材料として、ドラッグデリバリシステム、自己修復材料などが挙げられる。不織布などのシート状構造体のインテリジェント機能化を試みる場合、インテリジェント材料をシート状構造体へ塗工する方法等が用いられている。
例えば、シート状構造体のインテリジェント機能化を行う方法としては、機能成分を内包した多孔質性マイクロカプセルの塗工や機能成分を包含したフィルムの貼り合わせが有効である。シート状構造体を外部刺激に応答するインテリジェント機能化することにより、必要なときに最大限の機能を発揮するとともに、機能成分をシート材料使用時まで保護することが可能な機能材料とすることができる。インテリジェント材料をはじめとする機能材料と不織布等シート状構造体との複合化は、現在のところ、バインダを用いて塗工する方法が一般的である。
しかしながら、バインダを使用した塗工方法では、バインダがその機能材料、マイクロカプセル及びフィルムの表面を覆ってしまい、外部刺激に応答するというインテリジェント材料特有の機能が失われてしまう。したがって、バインダを使用した塗工方法は、機能成分を包含した機能性材料と不織布等のシート状構造体との複合化には適していない。
特許第２７２８２９８号公報 特許第２７２８２９９号公報 特許第２８６２２７５号公報 特許第２９４０９３０号公報
ところで、特許第２７２８２９８号公報、特許第２７２８２９９号公報、特許第２８６２２７５号公報、及び特許第２９４０９３０号公報には、可溶性アルギン酸塩を水溶液中でカルシウムイオン等の２価金属塩と反応させることにより、容易にゲル化する性質を利用し、含水アルギン酸フィルムを製造する方法について記載されている。この含水アルギン酸フィルムは、医薬品、化粧品等の外用剤に応用でき、その用途に応じて保湿剤や殺菌剤等の機能成分を含有させることが可能である。
しかしながら、上記特許文献１−４に記載された製造方法により得られるフィルムは、含水フィルムであるため、常に肌に接触した状態で使用する衛材用品に用いた場合、汗などの体液に接触しなくても、外部圧力を加えただけで機能成分を放出することになり、機能成分の放出に体液応答性を付与することはできない。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、優れた体液応答性を有する機能性材料の製造方法、機能性材料、シート状構造体、及び衛生製品を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意検討の結果、多価金属塩水溶液を塗布した基材に機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を接触させ、乾燥させることにより、体液応答性を著しく向上させることができることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明に係る機能性材料の製造方法は、基材に多価金属陽イオン水溶液を塗布する塗布工程と、上記多価金属陽イオン水溶液を塗布した基材に機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を接触させ、当該多価金属陽イオンと当該ポリアニオンとを結合させることにより、上記機能成分を含有する不溶性化合物を生成する生成工程と、上記生成工程にて生成された不溶性化合物を含む基材を乾燥させる乾燥工程とを有し、上記ポリアニオン水溶液はナトリウムイオンを含有し、上記多価金属陽イオン水溶液はカルシウムイオンを含有し、上記ポリアニオン水溶液の濃度は、０．０５〜０．２重量％であり、上記多価金属陽イオン水溶液の濃度は、０．２５〜０．５重量％であり、上記ポリアニオン水溶液に含有されるナトリウムイオンと、上記多価金属陽イオン水溶液に含有されるカルシウムイオンとのモル比は、１：５〜１０であることを特徴としている。
また、本発明に係る機能性材料の製造方法は、基材に機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を塗布する塗布工程と、上記ポリアニオン水溶液を塗布した基材に多価金属陽イオン水溶液を接触させ、当該多価金属陽イオンと当該ポリアニオンとを結合させることにより、上記機能成分を含有する不溶性化合物を生成する生成工程と、上記生成工程にて生成された不溶性化合物を含む基材を乾燥させる乾燥工程とを有し、上記ポリアニオン水溶液はナトリウムイオンを含有し、上記多価金属陽イオン水溶液はカルシウムイオンを含有し、上記ポリアニオン水溶液の濃度は、０．０５〜０．２重量％であり、上記多価金属陽イオン水溶液の濃度は、０．２５〜０．５重量％であり、上記ポリアニオン水溶液に含有されるナトリウムイオンと、上記多価金属陽イオン水溶液に含有されるカルシウムイオンとのモル比は、１：５〜１０であることを特徴としている。
また、本発明に係る機能性材料は、多価金属陽イオン水溶液を塗布した基材に機能成分を含有させたポリアニオン水溶液が接触されて、当該多価金属陽イオンに当該ポリアニオンが結合されることにより生成された不溶性化合物を含む上記基材が、乾燥されてなり、上記ポリアニオン水溶液はナトリウムイオンを含有し、上記多価金属陽イオン水溶液はカルシウムイオンを含有し、上記ポリアニオン水溶液の濃度は、０．０５〜０．２重量％であり、上記多価金属陽イオン水溶液の濃度は、０．２５〜０．５重量％であり、上記ポリアニオン水溶液に含有されるナトリウムイオンと、上記多価金属陽イオン水溶液に含有されるカルシウムイオンとのモル比は、１：５〜１０であることを特徴としている。
また、本発明に係る機能性材料は、機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を塗布した基材に多価金属陽イオン水溶液が接触されて、当該多価金属陽イオンに当該ポリアニオンが結合されることにより生成された不溶性化合物を含む上記基材が、乾燥されてなり、上記ポリアニオン水溶液はナトリウムイオンを含有し、上記多価金属陽イオン水溶液はカルシウムイオンを含有し、上記ポリアニオン水溶液の濃度は、０．０５〜０．２重量％であり、上記多価金属陽イオン水溶液の濃度は、０．２５〜０．５重量％であり、上記ポリアニオン水溶液に含有されるナトリウムイオンと、上記多価金属陽イオン水溶液に含有されるカルシウムイオンとのモル比は、１：５〜１０であることを特徴としている。
また、本発明に係るシート状構造体は、上述の機能性材料を用いることを特徴とする。
また、本発明に係る衛生製品は、上述の機能性材料を用いることを特徴とする。
本発明によれば、多価金属塩水溶液を塗布した基材に機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を接触させた後、乾燥させるか、又は機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を塗布した基材に多価金属塩水溶液を接触させた後、乾燥させることにより、多価金属陽イオンとポリアニオンとが結合して生成した機能成分を含有する不溶性化合物が乾燥するため、優れた体液応答性を有する機能性材料を得ることができる。
以下、図面を参照しながら、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明する。本実施の形態では、多価金属塩水溶液を塗布したシート状構造体（以下、単に「シート」という。）に機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を接触させた後、乾燥させるか、又は機能成分を塗布させたポリアニオン水溶液を塗布したシートに多価金属塩水溶液を接触させた後、乾燥させる。すなわち、ポリアニオンが多価金属イオン水溶液の陽イオンとイオン交換することによりゲルが形成するポリイオンコンプレックス法を利用し、さらに、形成したゲルを乾燥させることにより、本発明に係る機能性材料を製造する。
すなわち、本実施の形態における機能性材料の製造方法では、まず、基材のシートに多価金属陽イオンを含む水溶液を塗布する。次に、このシートを機能成分を含有したポリアニオン水溶液に接触させた後、所定時間乾燥させる。この結果、シート表面上に所望の成分を含む不溶性化合物を形成及び定着させたシートを得る。ここで、多価金属陽イオンは、体液中の所定の陽イオンとイオン交換し、上記不溶性化合物を再溶解することが可能なものである。
本実施の形態で用いるシートは、例えば、紙、フィルム、布、不織布等が挙げられる。その他、疎水性繊維、親水性繊維などで形成されたポイントボンド、エアスルー、スパンボンド、サーマルボンド、スパンレース不織布、伸縮不織布、水解性不織布、水解紙、水崩壊性フィルム等も使用でき、特に、強度が高く、加工性に優れたサーマルボンド不織布が好ましい。
本実施の形態で用いる伸縮性不織布は、捲縮を有する繊維により構成されてその変形により伸縮性を有するもの、伸長性を有する不織ウェブ層、繊維ウェブ層又はフィルム層を積層したもの、ウェブ構成の全部もしくは一部をエラストマー材料により構成された繊維を積層したものの内、何れのものであってもよい。なお、伸長性を有する不織ウェブとは、例えばステープルをカード処理したウェブや延伸−配向されたスパンボンドウェブ層等をいう。また、繊維ウェブとは、ポリウレタン系、スチレンブロックコポリマー系、オレフィン系、ポリエステル系等のエラストマーにより構成されたものをいう。
また、本実施の形態で用いる水解性不織布、水解紙、水崩壊性フィルムとは、水洗トイレット内や浄化槽内で多量の水が与えられた際に短時間でシートをばらばらに分散でき、浄化槽又は下水の終末処理場内に生息する微生物に対して有害物質を放出せず、繊維状物の場合は繊維長が２０ｎｍ以下であり、水溶物質の場合は急激にＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand）を上昇させないものすべてをいう。
なお、本実施の形態では、基材としてシートを用いるが、基材の形状は例えば球状等であってもよい。
本実施の形態で用いる多価金属陽イオンを含む水溶液の溶質としては、例えば、カルシウムイオン、銅イオン、鉄イオン、アルミニウムイオン、銀イオン等を含む物質が挙げられる。具体例として、塩化カルシウム、乳酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、硝酸カルシウム、酢酸銅、硫酸銅、硫酸鉄、塩化鉄、硝酸鉄、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、硝酸銀等が挙げられる。
本実施の形態において、多価金属陽イオンとゲル形成能を有するポリアニオン溶液としては、例えば、アルギン酸ナトリウム、ジェランガム、カラギーナン、ヒアルロン酸等が挙げられる。これらの物質は、極めて高粘性のコロイド物質で親水性が強く、冷水、温水のいずれにも良く溶解する。
ポリアニオン溶液濃度は、膜形成能、溶解性、粘度から考慮して、０．０５重量％乃至０．２重量％の何れの濃度とするのが好ましい。０．２重量％を超えると、膜は形成するが、体液に応答しても膜が再溶解しないため不適当である。また、０．０５重量％未満では、膜は形成しないため不適当である。
このポリアニオン溶液濃度に見合う多価金属陽イオン濃度は、０．２５重量％乃至０．５重量％の何れの濃度とするのが好ましい。０．５重量％を超えると、体液に応答して再溶解することが容易な機能性膜の調製が困難である。また、０．２５重量％未満では、アルギン酸ゲル膜が形成しないため不適である。
本実施の形態で用いる機能成分としては、保湿剤、抗菌剤、消臭剤、芳香剤、抗炎症剤等が挙げられる。
ここで、保湿剤としては、例えば、エラグ酸、加水分解コラーゲン、ソルビトール、トレハロース、ヒアルロン酸ナトリウム、マルチトール、マンニトールシルクフィブロイン、シルクセリシン、海草エキス等が挙げられる。
また、抗菌剤としては、無機系では、銀系、亜鉛系、銅系が挙げられ、有機系では、イソチオシアン酸アリル類、カテキン類等が挙げられる。これらの抗菌剤は、細菌、真菌に対して優れた抗菌効果を発揮し、特に銀系は、少量で高い抗菌効果を発揮する点で、より好ましい。
また、消臭剤としては、例えば、緑茶、竹エキス、タンニン、アビエチン酸抽出物、シルクパウダー、柿抽出物、フラボノイド、カテキン等が挙げられる。
また、芳香剤としては、各種の天然芳香成分又は合成芳香成分から選択される１種以上の芳香成分を含有するものであればよく、特に限定されない。具体的には、ヒノキ、ヒバ等の樹木系、レモン、ベルガモット等の柑橘系、ストロベリー、ラズベリー等の果実系、ジャスミン、ラベンダー、ローズ等の草花系、ペパーミント、スペアミント等のミント系、さらには、い草等の芳香を発散するものが挙げられる。このような芳香剤は、植物の根、茎、枝、表皮、花びら、種子、果実等から水蒸気蒸留や圧搾法、冷浸法、パーコレーション法、溶剤抽出法等により抽出された精油であってもよく、また、精油から単離された、又は合成されたモノテルペン炭化水素類、セスキテルペン炭化水素類、モノテルペンアルコール類、セスキテルペンアルコール類、フェノール類、アルデヒド類、ケトン類、エステル類、ラクトン類、酸化物類、含窒素化合物類等の芳香成分を調合したものであってもよい。
また、抗炎症剤としては、例えば、ボタン、オオゴン、オトギリソウ、カモミール、モモノハ、ビワノハ、ヨモギ、シソ等のエキスが挙げられる。
上述した製造方法により製造された機能性材料は、多価金属陽イオンとポリアニオンとが結合した、機能成分を含有する不溶性化合物が定着している。これにより、優れた体液応答性を示す。例えば、体液中のナトリウムイオンに応答性を有する機能性材料では、多価金属陽イオンとしてカルシウムイオンと、ポリアニオンとしてアルギン酸のカルボキシル基が結合してアルギン酸カルシウムが定着している。ここで、体液とは、人、動物、貝類、植物等から得られる液体を指す。より具体的には、ナトリウムイオンとカルシウムイオンとがイオン交換してアルギン酸ナトリウムのカルボキシル基とカルシウムイオンとが静電相互作用で結合することにより、架橋構造を有する不溶性のアルギン酸カルシウムを形成し、シート表面上にゲル膜が形成される。この際、架橋構造内部には、機能成分が保持されている。上記静電相互作用により形成されたアルギン酸カルシウムの架橋反応を以下の化学式（１）に示す。
Figure 0005162134
図１（Ａ）は、上記架橋反応により形成されるアルギン酸カルシウムゲル膜の断面の模式図である。アルギン酸カルシウムゲル膜は、アルギン酸アニオンからなるゲル膜が積層されることによって構成される。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）を部分的に拡大した断面の模式図であり、シート１１に含浸されたカルシウムイオンとゲル膜１２中のアルギン酸アニオンとが、静電相互作用により架橋される。このゲル膜１２を乾燥させることにより、汗や尿等の体液に接触した際に、保持された機能成分が膜から放出するアルギン酸カルシウム膜が形成される。このような機能性材料に汗や尿等のナトリウムイオンを含む水溶液が接触すると、不溶性のアルギン酸カルシウムが、カルシウムイオンとナトリウムイオンとのイオン交換により水溶性のアルギン酸ナトリウムとなり再溶解する。この際、架橋構造が崩れることにより内部に保持されていた機能成分が放出される。
このような機能性材料を適用した衛生製品としては、例えば、使い捨ておむつ、生理用ナプキン、パンティライナー、尿取りパッドなどの吸収性製品、創傷保護シート、対人用ワイプス等が挙げられる。
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。なお本分野の研究常識に照らし、本発明が以下に示す実施例で用いる実験条件の末節に限定されないのは明らかである。
〔実施例１〕
実施例１では、まず、ポリプロピレンを主体繊維とし、厚さ２．０ｍｍ、目付２９ｇ／ｍ２、素材幅３５０ｍｍのエアスルー方式サーマルボンド不織布（ユニ・チャーム（株）製）を０．２５重量％塩化カルシウム（和光純薬工業（株）製）水溶液に１秒間浸漬した。次に、この合繊不織布を０．５重量％エラグ酸（和光純薬工業（株）製）を含有した０．０５重量％アルギン酸ナトリウム（和光純薬工業（株）製）水溶液に約５分間浸漬した。その後、乾燥機にて３０分間１０５℃で乾燥させ、機能性フィルムを得た。
〔実施例２〕
実施例２では、塩化カルシウム水溶液の濃度を０．５重量％とする以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例３〕
実施例３では、０．５重量％エラグ酸を含有したアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度を０．１重量％とする以外は、実施例１と同様に行った。
〔実施例４〕
実施例４では、塩化カルシウム水溶液の濃度を０．５重量％とし、０．５重量％のエラグ酸を含有したアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度を０．１重量％とする以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例１〕
比較例１では、０．５重量％のエラグ酸を含有したアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度を０．５重量％とする以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例２〕
比較例２では、０．５重量％のエラグ酸を含有したアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度を０．５重量％とする以外は、実施例２と同様に行った。
〔比較例３〕
比較例３では、塩化カルシウム水溶液を添加しない以外は、実施例３と同様に行った。
〔比較例４〕
比較例４では、塩化カルシウム水溶液の濃度を１重量％とする以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例５〕
比較例５では、塩化カルシウム水溶液の濃度を１重量％とする以外は、実施例３と同様に行った。
〔比較例６〕
比較例６では、０．５重量％エラグ酸を含有したアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度を０．２重量％とする以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例７〕
比較例７では、塩化カルシウム水溶液の濃度を０．５重量％とし、０．５重量％のエラグ酸を含有したアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度を０．２重量％とする以外は、実施例１と同様に行った。
〔比較例８〕
比較例８では、塩化カルシウム水溶液の濃度を１．０重量％とし、０．５重量％のエラグ酸を含有したアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度を０．２重量％とする以外は、実施例１と同様に行った。
〔機能評価１〕
上述の実施例１〜４及び比較例１〜８によって作製された機能性シートの機能評価を以下のように行った。
まず、調製されたシート（１ｃｍ×１ｃｍ）を０．６５重量％塩化ナトリウム（和光純薬工業（株）製）水溶液又は純水（全自動蒸留水製造装置 ＲＦＤ２５０ＮＡ（アドバンテック東洋（株）製）にて調製）２ｍｌに３０分間浸漬し、エラグ酸の溶出試験を行った。次に、溶媒を完全に乾燥させ、残存したエラグ酸を０．０１Ｍ 水酸化ナトリウム（和光純薬工業（株）製）水溶液３ｍｌに溶解し、高速液体クロマトグラフ（（株）島津製作所製）にて測定した。なお、エラグ酸の定着量は、シート（１ｃｍ×１ｃｍ）を０．０１Ｍ ＮａＯＨ ５ｍｌに浸漬させた場合のエラグ酸の溶出量として評価した。
ここで、溶出量は以下のように算出した。
溶出率（％）＝（エラグ酸溶出量／エラグ酸定着量）×１００
実施例１〜４及び比較例１〜８における結果を以下の表１に示す。
Figure 0005162134
実施例１では、シートへのエラグ酸定着量は、３８９．７μｇ／ｃｍ２であり、シートに定着したエラグ酸溶出量は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は４３．２８μｇ／ｃｍ２であり、純水に浸漬させた場合は２．５４３μｇ／ｃｍ２であった。また、シートに定着したエラグ酸の溶出率は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は１１．１％であり、純水に浸漬させた場合は０．６５％であった。
実施例２では、シートへのエラグ酸定着量は、４１０．１μｇ／ｃｍ２であり、シートに定着したエラグ酸溶出量は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は３９７．７μｇ／ｃｍ２、純水に浸漬させた場合は５．３２０μｇ／ｃｍ２であった。また、シートに定着したエラグ酸の溶出率は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は９７．０％、純水に浸漬させた場合は１．３０％であった。
実施例３では、シートへのエラグ酸定着量は、４２０．０μｇ／ｃｍ２であり、シートに定着したエラグ酸溶出量は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は１４１．７μｇ／ｃｍ２、純水に浸漬させた場合は６．０４９μｇ／ｃｍ２であった。また、シートに定着したエラグ酸の溶出率は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は３３．７５％、純水に浸漬させた場合は１．４４％であった。
実施例４では、シートへのエラグ酸定着量は、５７４．５μｇ／ｃｍ２であり、シートに定着したエラグ酸溶出量は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は、４８３．５μｇ／ｃｍ２、純水に浸漬させた場合は０．５８３μｇ／ｃｍ２であった。また、シートに定着したエラグ酸の溶出率は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は８４．１７％、純水に浸漬させた場合は０．１０％であった。
比較例１では、アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度が０．５重量％と高いため、エラグ酸の溶出率は、低かった。
比較例２では、アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度が０．５重量％、塩化カルシウム水溶液の濃度が０．５重量％と共に高いため、エラグ酸溶出率は、低かった。
比較例３では、塩化カルシウム水溶液を添加していないことにより、エラグ酸の定着量及びエラグ酸の溶出率は、共に低かった。
比較例４では、アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度は０．０５重量％であるが、塩化カルシウム水溶液の濃度が１重量％と高いため、エラグ酸の定着量は高いものの、エラグ酸の溶出率は、低かった。
比較例５では、アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度は０．１重量％であるが、塩化カルシウム水溶液の濃度が１重量％と高いため、エラグ酸定着量は高いものの、エラグ酸の溶出率は低かった。
比較例６では、塩化カルシウムの濃度は０．２５重量％であるが、アルギン酸ナトリウム水溶液の濃度が０．２重量％と高いため、エラグ酸定着量は高いものの、エラグ酸の溶出率は低かった。
比較例７では、塩化カルシウムの濃度は０．５重量％であり、さらにアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度が０．２重量％と高いため、エラグ酸定着量は高いものの、エラグ酸の溶出率は低かった。
比較例８では、塩化カルシウムの濃度は１重量％であり、さらにアルギン酸ナトリウム水溶液の濃度が０．２重量％と高いため、エラグ酸定着量は高いものの、エラグ酸の溶出率は低かった。
次に、本発明を適用した他の実施の形態について説明する。本実施の形態は、連続的、且つ、効率的な機能性シートの製造を目的として、マルチコーター（（株）ヒラノテクシード製）を用いたプラントレベルでの実験を行うものである。なお、上述した実施の形態と同様の内容については、詳細な説明を省略する。
図２―図４は、それぞれ本実施の形態で用いられるマルチコーター２０、含浸コーター２２、グラビアコーター２３の装置図である。
図２は、プラントレベルにおいてシートを製造するための装置であるマルチコーター２０の装置図であり、シートを連続的に繰り出す第１巻出し装置２１と、インフィード装置と、シートに塗工を施す含浸コーター２２及びグラビアコーター２３から成る塗工装置と、シートを乾燥させる乾燥装置２４と、アウトフィード装置と、塗工が完了したシートを巻取る巻取り装置２５とを有する。シートは、まず第１巻出し装置２１からインフィード装置へ移動する。次に、塗工装置を経て乾燥装置２４へと移動する。なお、塗工装置である含浸コーター２２及びグラビアコーター２３は、ロール等の部品を組み替えることで様々な塗工方式に対応させることが可能である。さらに、アウトフィード装置を経て、最終的に巻取り装置２５へと移動する。乾燥装置２４は、乾燥装置Ａ、乾燥装置Ｂ、乾燥装置Ｃの３室から構成されており、各室１．５ｍの全長４．５ｍとなっている。なお、後述する実施例７、８及び比較例１０、１１では、塗工装置と乾燥装置２４の間に、マルチコーター２０とは別途スプレー噴霧装置が設置されている。
図３は、多価金属塩水溶液を含浸方式にて塗工する際に用いる含浸コーター２２の装置図であり、含浸槽３１に多価金属塩水溶液を入れ、この含浸槽３１にシートを含浸させることにより、シートに多価金属塩水溶液を付着させる。
図４は、機能成分を含んだポリアニオン水溶液を塗工する場合に用いるグラビアコーター２３の装置図であり、液槽４３に機能成分を含んだポリアニオン水溶液を入れ、グラビアロール４１にポリアニオン水溶液を塗布した後、グラビアロール４１にシートを接触させることで、機能成分を含有したポリアニオン水溶液をシートに塗工する。
本実施の形態では、含浸コーター２２を用いて、含浸方式によりシートに多価金属塩水溶液を塗工し、再度グラビアコーター２３を用いて、グラビアロール方式によりシートに保湿剤などの機能材料を含有したポリアニオン水溶液を塗工することで機能性シートを製造する。または、グラビアコーター２３を用いて、グラビアロール方式によりシートに保湿剤などの機能材料を含有したポリアニオン水溶液を塗工した後、スプレー噴霧装置を用いて、シートに多価金属塩水溶液を噴霧することで機能性シートを製造する。
保湿剤などの機能材料を含有したポリアニオン水溶液を支持体上に塗工する塗工方式としては、グラビアロール方式以外に、含浸方式、メイヤーバ方式、ロール方式、グラビアロール方式、リバースロール方式、ブレード方式、ナイフ方式、エアナイフ方式、押し出し方式、キャスト方式、ロータリースクリーン方式等の既知の方式から任意に選択することができる。
本実施の形態においては、特に、ロータリースクリーン方式などの塗工方法により、点状にパターン塗工することで、機能成分を必要な箇所に必要な量で分布させることが可能となる。さらに、基材シート上にベタに全面塗工するよりもパターン塗工する方が、効率的でコストアップを抑え、塗工場所に応じて異種の機能成分配置が可能となるとともに、樹脂塗工からくる触感や肌触りの悪化を防止できる。また、使い捨ておむつなどの表面材として使用する場合においては、全面塗工する場合、アルギン酸樹脂が被膜化して吸湿性が悪くなるが、パターン化することにより吸収性の悪化を防止することができる。
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
〔実施例５〕
実施例５では、まず、含浸コーター２２にて、合繊不織布に０．５重量％乳酸カルシウム（関東化学（株）製）水溶液を０．７２ｇ／ｍ２となるように含浸方式で塗工した。次に、この合繊不織布に０．５重量％エラグ酸を含有した０．１重量％アルギン酸ナトリウム水溶液をグラビアコーター２３で塗工した。グラビアロールは、斜線型で線数５０、深度２００μｍのものを使用した。その後、この合繊不織布を乾燥させた。ここで、塗工速度は２．０ｍ／ｍｉｎ、図２に示す乾燥装置２４の乾燥温度は、乾燥室Ａ及び乾燥室Ｂでは９０℃、乾燥室Ｃでは１００℃とした。また、グラビアロール４１には、斜線型で線数５０、深度２００μｍのものを使用した。
なお、本実施例は、図５に示すように、エラグ酸溶出量が４８３．５μｇ／ｃｍ２と最も多く、塩化ナトリウム水溶液に対する溶出率が高く、且つ、水に対する溶出率が最も低い結果を得た実施例４の条件を参照して行った。
〔実施例６〕
実施例６では、乳酸カルシウム水溶液を０．３５ｇ／ｍ２になるよう塗工する以外は、実施例５と同様に行った。
〔実施例７〕
実施例７では、グラビアコーター２３にて、合繊不織布に０．５重量％エラグ酸を含有した０．１重量％アルギン酸ナトリウム水溶液をグラビア塗工（＃５０）した後、この合繊不織布に０．５重量％乳酸カルシウム水溶液を１．０３ｇ／ｍ２になるようスプレー噴霧装置によりスプレー噴霧し、その後、この合繊不織布を乾燥させた。なお、塗工速度は２．０ｍ／ｍｉｎ、乾燥装置２４の温度は、乾燥室Ａ及び乾燥室Ｂでは９０℃、乾燥室Ｃでは１００℃とした。
〔実施例８〕
実施例８では、０．５重量％エラグ酸を含有した０．２重量％アルギン酸ナトリウム水溶液を用いる以外は実施例７と同様に行った。
〔比較例９〕
比較例９では、乳酸カルシウム水溶液に代えて塩化カルシウム水溶液を用いる以外は実施例６と同様に行った。
〔比較例１０〕
比較例１０では、乳酸カルシウム水溶液に代えて塩化カルシウム水溶液を使用し、また、０．５重量％エラグ酸を含有した１重量％アルギン酸ナトリウム水溶液を用いる以外は実施例７と同様に行った。
〔比較例１１〕
比較例１１では、０．５重量％乳酸カルシウム水溶液に代えて１重量％塩化カルシウム水溶液を使用し、また、０．５重量％エラグ酸を含有した１重量％アルギン酸ナトリウム水溶液を用いる以外は実施例７と同様に行った。
〔機能評価２〕
上述の実施例５〜８及び比較例９〜１１によって作製された機能性シートの機能評価を以下のように行った。
まず、調製されたシート（３ｃｍ×３ｃｍ）を０．６５重量％塩化ナトリウム水溶液又は、純水３ｍｌに３０分間浸漬し、エラグ酸の溶出試験を行った。次に、溶媒を完全に乾燥させ、残存したエラグ酸を０．０１Ｍ 水酸化ナトリウム水溶液３ｍｌに溶解し、高速液体クロマトグラフで測定した。なお、エラグ酸の定着量は、シートを０．０１Ｍ 水酸化ナトリウム水溶液５ｍｌに浸漬した場合のエラグ酸の溶出量として評価した。
実施例５〜８及び比較例９〜１１における結果を以下の表２に示す。
Figure 0005162134
実施例５では、シートへのエラグ酸定着量は、０．１０２μｇ／ｃｍ２、シートに定着したエラグ酸溶出量は塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は０．０３３μｇ／ｃｍ２、純水に浸漬させた場合は０．０２７μｇ／ｃｍ２であった。また、シートに定着したエラグ酸の溶出率は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は３２．４％、純水に浸漬させた場合は２６．４％であった。
実施例６では、シートへのエラグ酸定着量は、０．１３６μｇ／ｃｍ２、シートに定着したエラグ酸溶出量は塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は０．０５１μｇ／ｃｍ２、純水に浸漬させた場合は０．０４２μｇ／ｃｍ２であった。また、シートに定着したエラグ酸の溶出率は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は３７．５％、純水に浸漬させた場合は３０．９％であった。
実施例７では、シートへのエラグ酸定着量は、０．３７０μｇ／ｃｍ２、シートに定着したエラグ酸溶出量は塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は０．０９１μｇ／ｃｍ２、純水に浸漬させた場合は０．０６２μｇ／ｃｍ２であった。また、シートに定着したエラグ酸の溶出率は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は２４．６％、純水に浸漬させた場合は１６．８％であった。
実施例８では、シートへのエラグ酸定着量が０．１９３μｇ／ｃｍ２、シートに定着したエラグ酸溶出量は塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は０．０５９μｇ／ｃｍ２、純水に浸漬させた場合は０．０３６μｇ／ｃｍ２であった。また、シートに定着したエラグ酸の溶出率は、塩化ナトリウム水溶液に浸漬させた場合は３０．６％、純水に浸漬させた場合は１８．７％であった。
比較例９では、乳酸カルシウム水溶液に代えて塩化カルシウム水溶液を使用した結果、シートへのエラグ酸の定着が起こらなかった。これは、塩化カルシウムは、乳酸カルシウムと比較してアルギン酸ナトリウムのゲル化速度が速く、液槽中でゲル化したためである。すなわち、塩化カルシウムとアルギン酸ナトリウムが、グラビアコーター２３の液槽中で反応したためである。
比較例１０では、乳化カルシウム水溶液に代えて塩化カルシウム水溶液を使用し、また、アルギン酸ナトリウムの濃度を１重量％とした結果、エラグ酸定着は僅かに確認できたが、塩化ナトリウム水溶液に対するエラグ酸溶出の選択性は低かった。
比較例１１では、塩化カルシウムの濃度を１重量％とした結果、塩化ナトリウム水溶液に対してエラグ酸が溶出しなかった。
このように、本実施の形態におけるプラントレベルでの実施例では、塩化ナトリウム水溶液に浸漬した場合、純水に浸漬した場合と比較して、エラグ酸溶出率が高かった。つまり、シート表面上に形成したアルギン酸カルシウムは、ナトリウムイオンに対して選択性を有し、体液などに含まれるナトリウムイオンとイオン交換することにより溶解して、エラグ酸が溶出したといえる。
アルギン酸ナトリウムとカルシウムイオンとの架橋反応により形成されるアルギン酸カルシウムゲル膜の断面の模式図である。 マルチコーターを示す図である。 マルチコーターにおける含浸コーターを拡大した図である。 マルチコーターにおけるグラビアコーターを拡大した図である。 機能評価１における機能性シートに関するエラグ酸溶出量の結果の図である。
符号の説明
１１ シート、１２ ゲル膜、２０ マルチコーター、２１ 巻出し装置、２２ 含浸コーター、２３ グラビアコーター、２４ 乾燥装置、２５ 巻取り装置、３１ 含浸槽、４１ グラビアロール、４２ バックアップロール、４３ 液槽

Claims (10)

  1. 基材に多価金属陽イオン水溶液を塗布する塗布工程と、
    上記多価金属陽イオン水溶液を塗布した基材に機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を接触させ、当該多価金属陽イオンと当該ポリアニオンとを結合させることにより、上記機能成分を含有する不溶性化合物を生成する生成工程と、
    上記生成工程にて生成された不溶性化合物を含む基材を乾燥させる乾燥工程と
    を有し、
    上記ポリアニオン水溶液はナトリウムイオンを含有し、上記多価金属陽イオン水溶液はカルシウムイオンを含有し、
    上記ポリアニオン水溶液の濃度は、０．０５〜０．２重量％であり、
    上記多価金属陽イオン水溶液の濃度は、０．２５〜０．５重量％であり、
    上記ポリアニオン水溶液に含有されるナトリウムイオンと、上記多価金属陽イオン水溶液に含有されるカルシウムイオンとのモル比は、１：５〜１０であることを特徴とする機能性材料の製造方法。
  2. 基材に機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を塗布する塗布工程と、
    上記ポリアニオン水溶液を塗布した基材に多価金属陽イオン水溶液を接触させ、当該多価金属陽イオンと当該ポリアニオンとを結合させることにより、上記機能成分を含有する不溶性化合物を生成する生成工程と、
    上記生成工程にて生成された不溶性化合物を含む基材を乾燥させる乾燥工程と
    を有し、
    上記ポリアニオン水溶液はナトリウムイオンを含有し、上記多価金属陽イオン水溶液はカルシウムイオンを含有し、
    上記ポリアニオン水溶液の濃度は、０．０５〜０．２重量％であり、
    上記多価金属陽イオン水溶液の濃度は、０．２５〜０．５重量％であり、
    上記ポリアニオン水溶液に含有されるナトリウムイオンと、上記多価金属陽イオン水溶液に含有されるカルシウムイオンとのモル比は、１：５〜１０であることを特徴とする機能性材料の製造方法。
  3. 上記多価金属陽イオン水溶液は、塩化カルシウム水溶液であり、上記ポリアニオン水溶液は、アルギン酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項１又は２記載の機能性材料の製造方法。
  4. 多価金属陽イオン水溶液を塗布した基材に機能成分を含有させたポリアニオン水溶液が接触されて当該多価金属陽イオンに当該ポリアニオンが結合されることにより生成された不溶性化合物を含む上記基材が、乾燥されてなり、
    上記ポリアニオン水溶液はナトリウムイオンを含有し、上記多価金属陽イオン水溶液はカルシウムイオンを含有し、
    上記ポリアニオン水溶液の濃度は、０．０５〜０．２重量％であり、
    上記多価金属陽イオン水溶液の濃度は、０．２５〜０．５重量％であり、
    上記ポリアニオン水溶液に含有されるナトリウムイオンと、上記多価金属陽イオン水溶液に含有されるカルシウムイオンとのモル比は、１：５〜１０であることを特徴とする機能性材料。
  5. 機能成分を含有させたポリアニオン水溶液を塗布した基材に多価金属陽イオン水溶液が接触されて、当該多価金属陽イオンに当該ポリアニオンが結合されることにより生成された不溶性化合物を含む上記基材が、乾燥されてなり、
    上記ポリアニオン水溶液はナトリウムイオンを含有し、上記多価金属陽イオン水溶液はカルシウムイオンを含有し、
    上記ポリアニオン水溶液の濃度は、０．０５〜０．２重量％であり、
    上記多価金属陽イオン水溶液の濃度は、０．２５〜０．５重量％であり、
    上記ポリアニオン水溶液に含有されるナトリウムイオンと、上記多価金属陽イオン水溶液に含有されるカルシウムイオンとのモル比は、１：５〜１０であることを特徴とする機能性材料。
  6. 上記多価金属陽イオンと、所定の陽イオンとがイオン交換し、上記不溶性化合物が再溶解することにより、上記機能成分を放出することを特徴とする請求項４又は５記載の機能性材料。
  7. 上記多価金属陽イオン水溶液は、塩化カルシウム水溶液であり、上記ポリアニオン水溶液は、アルギン酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項４又は５記載の機能性材料。
  8. 上記多価金属陽イオンは、体液中の所定の陽イオンと陽イオン交換反応することを特徴とする請求項６記載の機能性材料。
  9. 請求項４乃至８のうちいずれか１項記載の機能性材料を含んだことを特徴とするシート状構造体。
  10. 請求項４乃至８のうちいずれか１項記載の機能性材料を用いたことを特徴とする衛生製品。
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