JP5252683B2 - 吸収性複合体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
近年、意匠性の問題、流通の問題、ゴミ問題等から衛生材料に対して薄型化、軽量化という要求が強まっている。これに対応するため現在の衛生材料において一般的に行われている方法としては、繊維などの衛生材料中の吸水性樹脂支持担体を減らし、大量の吸水性樹脂を使用するという方法がある。このように親水性繊維の比率を低め、吸水性樹脂を増加させた衛生材料は単純に液体を貯蔵するという観点からは好ましい方向であるが、実際のおむつの使用状況における液体の分配・拡散を考えた場合にはむしろ問題が生じてくる。すなわち多量の吸水性樹脂は吸収により柔らかいゲル状となり、いわゆるゲルブロッキングという液の拡散を大きく妨げる現象をひき起こしてしまう。ゲルブロッキングが起きると、樹脂の性能を発揮することができないため、吸収能力が小さくなってしまうだけでなく、吸水速度も遅くなる。
基材と吸水性樹脂粒子とから構成されている吸収性複合体であって、以下の条件(1)〜(4)を満たす吸収性複合体:
(1)前記基材と吸水性樹脂の合計重量に対する吸水性樹脂の重量比率が65〜99重量%である、
(2)前記基材と直接接着している吸水性樹脂粒子が全吸水性樹脂粒子の50重量%以上である、
(3)前記吸水性樹脂粒子の平均吸収倍率が、50g/g以上である、
(4)前記吸水性樹脂中の残存モノマーが、200ppm以下である。
(1)前記回転ドラムの表面上に多数のくぼみを有する、
(2)前記各くぼみの底部には前記回転ドラム内部から気体の噴き出しが可能な通気口を有する。
1.本発明の吸収性複合体の構造・性能の概要
本発明において、吸水性樹脂と基材を組み合わせたものを吸収性複合体と呼ぶ。この際、吸水性樹脂粒子の50重量%以上が基材と直接接着して、樹脂粒子の位置変化が少ない複合体である。したがって、基材とはシート形状が維持できるものである。この吸収性複合体にパルプ等の短繊維やその他シート状材料を混合して吸収体としての性能を調整することは好ましいことである。
本発明においては、吸収性複合体の使用時において、全吸水性樹脂粒子の60重量%以上が基材に接着していることが好ましく、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上、最も好ましくは99%重量以上である。
本発明において、基材と吸水性樹脂粒子が接着しているとは、基材に吸水性樹脂粒子が固定化されていて、実質的に基材と吸水性樹脂粒子の位置関係が変化しないことをいう。具体的には、吸収性複合体の端を手で持ち固定し、接着粒子が存在する面を下にして、20cmの幅で1秒間に2往復の速さで1分間振って、脱離しない粒子を接着しているとする。
接着している粒子の割合は、接着している粒子をピンセット等で無理やり引き剥がし重量の測定をすることで求められる。
そして、本発明においては、吸収性複合体の使用時において、全吸水性樹脂粒子の50重量%以上が基材に直接接着している。好ましくは60重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上、最も好ましくは99%重量以上が直接接着していることである
直接接着している粒子の割合は、接着剤を溶解する溶剤に吸収性複合体を1時間浸漬した後になお接着している吸水性樹脂粒子の量を測定することで求められる。
中でも、吸水性樹脂中に繊維が入り込んだ形態での接着が好ましい。具体的には、全吸水性樹脂粒子の50重量%以上が、吸水性樹脂中に繊維を取り込んだ形態で接着していることが好ましい。好ましくは60重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上の粒子がこの形態で接着していることである。
しかし、接着剤を利用した接着をしないことが、液体吸収時の膨潤規制を防ぐ観点から好ましい。接着剤を使用すると、吸水性樹脂の膨潤を阻害する可能性があるため好ましくない。接着剤とは、例えば熱可塑性の繊維やポリマー、エマルジョンバインダー、ホットメルト接着剤などがある。
本発明における吸水性樹脂の重量比率とは、基材と吸水性樹脂の合計重量に対する吸水性樹脂の重量の割合を示したもので、具体的には(式1)のように決定される。
(式1)
樹脂の重量比率(重量%)=A/B×100
ただし、吸収性複合体中の吸水性樹脂重量をA(g)、基材と吸水性樹脂の合計重量をB(g)とする。
本発明における粒径550〜2100μmの吸水性樹脂粒子(すなわち、大粒)の樹脂面積充填率は、吸水性樹脂粒子が液体を吸収した時に粒子同士の接触しやすさを表す指標となる。本発明において大粒の樹脂面積充填率は以下のように測定する。
光学顕微鏡、または電子顕微鏡により吸収性複合体の表面の写真を測定する。この時、吸水性樹脂と基材が区別でき、1枚の写真中に粒径550〜2100μmの吸水性樹脂粒子(すなわち、大粒)が10個以上入る状態で撮影できるように測定条件、倍率を選択する。写真を拡大コピーし、吸水性樹脂粒子部分と基材部分とを切り取り分け、該吸水性樹脂粒子粒子部分の中から大粒を選別する。ここで、選別方法として、以下の方法を用いる。
写真の倍率、拡大コピーの倍率から計算して、複合体上で1辺500μm相当である正方形の紙を用意する。同様に1辺2500μm相当である正方形の紙を用意する。吸水性樹脂粒子のコピーを、これら正方形の紙に重ね合わせた時、500μmの正方形の内部に完全に入るもの、および、2500μmの正方形から一部でもはみ出る粒子を取り除き、これを大粒とする。
以上のようにして選別した大粒に相当する部分のコピーの切り抜き、および、拡大コピー全体の重量を測定して以下の(式2)に従って大粒の樹脂面積充填率を計算する。吸収性複合体の任意の点を5点以上撮影し、その平均値を面積充填率とする。吸水性樹脂粒子を基材の両面に接着させる場合においては、それぞれの面において別々に測定する。
(式2)
樹脂面積充填率(%)=大粒相当部分の重量/全体の重量×100
本発明における総表面積係数とは、吸収性複合体の単位面積あたりの吸水性樹脂粒子の表面積を表す指標である。総表面積係数が大きいほど、吸収性複合体の吸収速度が速くなるため好ましい。
Crは粒子径がr(cm)である吸水性樹脂粒子のかさ比重(g/cm2)
Sは吸収性複合体の面積(cm2)
吸水性樹脂粒子の粒子径とかさ比重は、吸収性複合体から吸水性樹脂粒子を取り出し(接着した粒子については引き剥がし)回収して測定するが、その際、繊維等が吸水性樹脂粒子表面についている場合は、繊維を取り除いて測定する。吸水性樹脂粒子中に繊維が浸入している場合は、粒子表面の繊維を切り取り測定する。吸水性樹脂粒子表面に接着剤などが塗布されている場合は、吸水性樹脂が吸収することのできない溶剤を用いて、接着剤を除去する。
ここで、吸水性樹脂粒子の粒子径は、目の開きが106μm、212μm、300μm、425μm、500μm、600μm、710μm、850μm、1000μm、1180μm、1400μm、1700μm、2500μmの篩を使用して篩い分けすることによって求める。本発明においては、通過することのできた篩の目の開きと通過することのできない篩の目の開きの中間の値を粒子径とする。なお、106μmの篩を通過したものについては、53μmとし、2500μmの篩の上に残ったものについては、2700μmとする。この操作により、53μm、159μm、256μm、362.5μm、462.5μm、550μm、655μm、780μm、925μm、1090μm、1290μm、1550μm、1850μm、2100μm、2700μmの粒径へと分類される。
また、吸水性樹脂粒子のかさ比重は、2cm3のメスフラスコを使用して2cm3分の吸水性樹脂を測り取り、その重量を計量し、重量を2で割ることによって求める。測定は5回行い、平均値をとる。かさ比重は、篩い分け後のそれぞれの粒径において測定する。
(吸水性樹脂)
まず、本発明において吸水性樹脂粒子を構成する吸水性樹脂について説明する。
本発明において、吸水性樹脂は、吸水性樹脂の重量に対する残存モノマー濃度が200ppm以下であることが好ましく、より好ましくは100ppm下、さらに好ましくは50ppm以下、最も好ましくは10ppm以下である。残存モノマーが多いと、液吸収時の溶出成分が多く性能的に好ましくない。
吸水性樹脂を、樹脂重量の250倍の0.9%生理食塩水に加え、常温で撹拌しながら6時間程度抽出した後に濾過をする。濾液を、液体クロマトグラフィー法を用いて定量する。
吸収性能、コストなどの観点から、通常衛生材料用途に使用されているポリアクリル酸塩共重合体やポリアクリル酸部分中和物架橋体が好ましい。
ポリアクリル酸架橋体では、ポリマー分子鎖中における繰り返し単位の好ましくは50mol%以上がカルボキシル基含有単位である。より好ましくは80mol%以上、さらに好ましくは90mol%以上である。繰り返し単位のうちのカルボキシル基含有単位が50mol%以下では吸収性能の低下が見られるため好ましくない。
ポリマー分子鎖中のカルボキシル基は部分中和されていることが好ましく、塩としては、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属、アンモニア等の含窒素塩基性物が挙げられる。カルボキシル基の50%以上が中和されていることが好ましく、70%以上が中和されていることがさらに好ましい。塩の種類としては、アンモニアを含む少なくとも1種類以上で部分中和されることが好ましく、アンモニア単独で部分中和されることが最も好ましい。吸収性能の観点から、ポリマー分子鎖中におけるカルボキシル基中和塩のうち50mol%以上がアンモニウム塩であることが好ましく、より好ましくは70mol%以上、さらに好ましくは90mol%以上、最も好ましくは全てアンモニウム塩で中和される。アンモニウム塩の割合が高いと、吸収倍率、基材との接着性の点において好ましい。なお、吸水性樹脂中のアンモニウム塩の割合は、吸水性樹脂中の全窒素原子量を求めることで計算することができる。吸水性樹脂中の全窒素原子量はケルダール法により求めることができる。
縮合型架橋剤としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、(ポリ)グリセリンポリグリシジルエーテル、ジグリセリンポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル化合物;(ポリ)グリセリン、(ポリ)エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、ポリオキシエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの多価アルコール類;エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、ポリエチレンイミン、ヘキサメチレンジアミンなどの多価アミン類;亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどの多価イオンなどが挙げられ、これら架橋剤は2種以上用いてもよい。
上記加熱処理は、通常の乾燥機や加熱炉を使用することができ、例えば、溝型混合乾燥機、ロータリー乾燥機、ディスク乾燥機、流動層乾燥機、気流型乾燥機、赤外線乾燥機等が挙げられる。
上記無機粉末としては、例えば、水および親水性有機溶媒に対して不活性な各種無機化合物の微粒子、粘土鉱物の微粒子等が挙げられる。特に無機粉末としては、水に対して適度な親和性を有し、かつ、水に不溶或いは難溶のものが好ましく、例えば、二酸化珪素や酸化チタン等の金属酸化物、天然ゼオライトや合成ゼオライト等の珪酸(塩)、カオリン、タルク、クレー、ベントナイト等が挙げられる。
上記無機粉末の使用量は、通常は吸水性樹脂100重量部に対して0.001〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。吸水性樹脂と無機粉末の混合方法に特に制限はなく、ドライブレンド法、湿式混合法等で行われる。
吸水性樹脂粒子の形状はどのような形状でもよく、吸収性組成物に広く用いられている球形粒子状、不定形粒子状、粒子凝集粒状、短繊維状、長繊維状、シート状などが挙げられる。不定形破砕状、粒子凝集体状(例えば葡萄の房状)、鱗片状、顆粒状でもよい。粒子凝集粒状、球形粒子状、不定形粒子状が好ましい。
ただし、、大粒として使用する吸水性樹脂については、水溶液重合法で重合された後、破砕工程を含む製法で不定形の粒状とされた樹脂および/または逆相懸濁重合法で製造された粒子凝集体であることが好ましい。球状の粒子の場合は、基材の複合化効果に伴う吸収速度向上が生じても、その超低比表面積により衛生材料として満足される吸収速度を示しがたいからである。
次に、基材上へ接着する前の吸水性樹脂粒子は、その表面近傍の塩濃度(以下、「表面塩濃度」という。)が、50mol%以上であることが好ましく、より好ましくは60mol%以上、さらに好ましくは70mol%、最も好ましくは80mol%以上である。基材上へ接着する前の表面塩濃度が低すぎると、粒子の接着性が低下する。
次に、基材上へ接着する前の吸水性樹脂粒子は、表面強度が0.1〜5.5Nであることが好ましく、より好ましくは0.1〜5N、さらに好ましくは0.2〜4N、最も好ましくは0.2〜3Nである。表面強度とは、粒子表面の変形しやすさを表すパラメータである。特定倍率に吸収して膨潤した吸水性樹脂粒子を容器に入れて荷重をかけていくと、容器内で隙間をあけて充填されていた吸水性樹脂粒子の隙間を埋めるようにゲルが移動、変形していく。表面強度は、吸収した吸水性樹脂粒子が実体積になった時の弾性率であるので、ゲル粒子間の相互作用の大きさや表面の変形しやすさを意味する。表面強度が大きいということは、吸水性樹脂粒子が変形しにくいことを表す。変形しにくいということは、吸水性樹脂粒子が吸収して膨潤するのに対し負の力が強いということになり、ひいては吸収容量を下げてしまうことになる。また、表面が変形しにくいと、樹脂と基材との接着面が小さくなり複合体からの粒子の脱離が起こりやすく好ましくない。本発明の吸水性樹脂粒子の表面強度は、以下のように求める。
装置:島津オートグラフAG−1
試料:吸水性樹脂粒子0.10gを精秤し、底面に75μmの孔径のナイロンシートを貼り付けた内径20.5mm、高さ50mmの円筒容器の底に均一に入れた。50φのシャーレを用意し、0.90gの生理食塩水をいれ、吸水性樹脂粒子の入った円筒容器を静置し、1時間吸収膨潤させた。
測定:1kNのロードセルを使用し、直径19.7mmの円柱軸をとりつけた。測定レンジは0.2kNと設定し、ロードセルに荷重がかからない高さにあわせ、そこから降下速度0.6mm/分という一定の速度で下がるように設定する。ロードセルに加わる圧力を経時的に記録した。ここで、表面強度とは実体積になった時点における荷重(N)を表す。吸水性樹脂粒子の実体積は、生理食塩水の比重1.010g/cm3と吸水性樹脂粒子の比重を利用して計算した。
次に、本発明において、複合体中の吸水性樹脂粒子の平均吸収倍率は50g/g以上である必要がある。より好ましくは60g/g以上であり、70g/g以上がさらに好ましい。
また、本発明における吸水性樹脂粒子は、0.8psiにおける吸水性樹脂の荷重下加圧下吸収倍率が、好ましくは20g/g以上であり、より好ましくは25g/g以上、30g/g以上が最も好ましく。吸水性樹脂粒子の吸収倍率が高いほど、使用する吸水性樹脂粒子の量を減らすことができるため好ましい。
吸水性樹脂粒子0.05gを不織布製のティーバッグ式袋(60×40mm)に均一に入れ、23℃の0.9%生理食塩水中に浸漬する。180分後にバッグを取り出し、ティーバッグの角を固定し斜めの状態で10分間吊るして水切り後、重量を測定する。吸水性樹脂粒子を用いずに同様の操作を行い、重量を測定しブランクとする。(式4)に従って吸収倍率を算出する。測定は3回行い、平均値を吸収倍率とする。
(式4)
吸水性樹脂粒子の吸収倍率(g/g)={(吸収後のティーバッグの重量)−(吸収後のブランクのティーバッグの重量)−(吸水性樹脂粒子の重量)}/(吸水性樹脂粒子の重量)
(式5)
吸水性樹脂粒子の荷重下の吸収倍率(g/g)=(吸収後の装置の重量(g)−吸収前の装置の重量(g))/(吸水性樹脂粒子の重量)
吸収倍率が70g/g以上、0.8psi荷重下における吸収倍率が20g/g以上である吸水性樹脂粒子から構成される引張破断強度が0.6(N/20mm)以上である吸収性複合体は、加圧下、無加圧下共に優れた吸収特性を示すため紙オムツ等の衛生材料用途に好ましい。この時、吸収性複合体は吸水性樹脂粒子と紙および/または布から構成されていることが好ましく、吸水性樹脂粒子同士がブロッキングしないように吸水性樹脂粒子同士が離れた状態にあることがさらに好ましく、90%重量以上の吸水性樹脂粒子が紙および/または布に接着されていることが最も好ましい。無加圧の吸収倍率が70g/g以上、0.8psi荷重下における吸収倍率が20g/g以上である吸水性樹脂粒子は、以下のような方法で得ることができる。70%以上がアクリル酸であり、さらにカルボキシル基のうち50%以上がアンモニウム塩として中和されており、合計で70%以上が中和されている不飽和カルボン酸単量体を重合することで得ることができる。この際、架橋剤として働く1分子中に不飽和基を2個以上もつ化合物を全単量体成分に対して0.0005〜0.1モル%含んだ単量体を使用する。カルボキシル基を反応しうる官能基を2個以上もった化合物0.1〜3重量部を重合前、または、重合後のいずれかの工程中に使用しても構わない。レドックス系開始剤を用いてラジカル重合を行い、ラジカル重合開始剤として、不飽和単量体の量に対して0.005〜0.5モル%使用する。還元剤は単量体1モルに対して0.0001〜1gとする。必要に応じて、以下の(式6)を満たすような加熱条件で加熱を行う。この加熱は、吸水性樹脂粒子単独で行われるよりも、吸収性複合体を製造するときに同時に行われることが好ましい。
(式6)
Y=−1.6X+345
ただし、Yは加熱時間(分)、Xは加熱温度(℃)
このような方法で得られる吸水性樹脂粒子は、ブロッキングを起こしやすいため、過去に行われているような吸水性樹脂粒子同士が密着するような評価法を適用すると、特に吸水速度や加圧下の吸収性能においては劣った結果となる。しかしながら、吸収性複合体中の樹脂粒子の状態を想定した前述の本発明中の測定方法においては、吸水性樹脂粒子の性能を発揮できるため、無加圧においても加圧下においても吸水速度においても優れた吸収能力を示す。
次に、本発明に使用する吸水性樹脂粒子の重量平均粒子径は好ましくは100〜2700μmであり、より好ましくは100〜2100μm、さらに好ましくは200〜2100μm、最も好ましくは200〜1400μmである。平均粒子径が小さすぎると、吸水性能の点で好ましくない。また、大きすぎると、総表面積係数を所定の範囲にすることが困難となる。
本発明の吸収性複合体中には大粒が使用されることが好ましい。大粒の粒径は、550〜2100μである。吸収性複合体の面積当たりの吸収倍率を高めるためには、より大きな粒子を使用することが好まれるが、粒径が大きすぎると吸収速度の著しく低速となり、また、衛生材料用の吸収体の中に使用する場合、粒子の突き出しによる肌に対する痛さ等が問題となる。したがって、大粒の好ましい粒径としては655〜1850μm、より好ましくは780〜1550μm、さらに好ましくは925〜1290μmである。
本発明において基材とは、シート形状を保てる素材のことをいう。
(素材)
本発明においては、基材はシート状であればどのような素材でも構わないが、好ましくは紙および/または布である。紙とは、JISP0001で定義される広義の意味での紙のことを指し、布とはJISL0206で定義されるシート状繊維製品の総称である。布はシートを形成する手段によって織物、編物、組み物、レース、網、不織布に分類されるが、本発明に使用する布は、織物、編物、不織布が好ましく、より好ましくは不織布である。紙および/または布は、パルプなどの短繊維などと異なり形態安定性に優れているため好ましい。不織布とは、JIS L 0222により定義される。
親水性の基材のなかでも、特にセルロース系の基材が好ましい。本発明におけるセルロース系基材とは、セルロースを主原料とした布および/または紙のことを表し、この中でもセルロース系繊維からなる布および/または紙、特に、セルロース不織布が好ましい。セルロースは、例えばエステル化やエーテル化などの処理により誘導体化されたものを使用しても構わない。また、他の繊維と混ぜたものでもよい。セルロースとしては、綿、麻などの天然繊維、レーヨン、ポリノジック、リヨセル、キュプラなどの再生繊維などがある。繊維としては再生繊維の方が好ましく、一年草である綿実を再生繊維化した繊維がさらに好ましい。
基材の形状は特に限定されず、厚さは好ましくは0.001mm〜1cm、より好ましくは0.01mm〜5mmであり、さらに好ましくは0.05mm〜3mmであり、最も好ましくは0.1mm〜1mmである。重量は好ましくは0.1g/m2〜1kg/m2、より好ましくは0.5g/m2〜500kg/m2であり、さらに好ましくは1g/m2〜100g/m2である。薄すぎるもの、軽すぎるものについては、強度の点から好ましくない。
本発明においては、生理食塩水後の引張破断強度が、好ましくは0.6N/20mm以上であり、より好ましくは0.6〜5000N/20mmであり、さらに好ましくは0.7〜500N/20mmであり、0.85〜100N/20mmであることがさらに好ましく、1〜100N/20mmであることが最も好ましい。
試料:15cm×2cmの長方形型基材(方向を変えて何種類か用意する)
装置:引張試験機(島津のオートグラフ)
方法:1Lビーカーに0.9%生理食塩水を700g取り、基材を10分間浸漬させる。基材を引き上げ、キムタオル上に1分間放置し、間隔が10cmとなるように両端から2.5cmの部分をセットし、10mm/分のスピードで破断するまで引っ張り続ける。この時の力を記録し、最大値を強度N/20mmとする。方向があるものについては、方向を変えて何点か測定する。
基材の親水性、通液性を表す指標として、吸収倍率と吸収速度がある。これについて次に説明する。
本発明において基材の吸収倍率とは、基材が0.9%生理食塩水を60分間で吸収して何倍の重量になるかを測定したものであり、具体的には以下のような方法で測定する。
基材を直径59.5mmの円形に切り取り、重量を記録した後、円周部分から1cmのところに針金を通す。1Lのビーカーに23℃の生理食塩水を500g以上用意しておき、基材を針金ごと生理食塩水に漬け込む。60分後、基材を針金ごと生理食塩水から取り出し、基材が他のものと触れないようにして10分間吊り下げる。10分後針金を抜いて含水基材と付着水の総重量を計測する。
(式7)
基材の吸収倍率(g/g)=吸収後の重量(g)/吸収前の重量(g)
本発明においては、基材の吸収倍率は6g/g以上200g/g以下であることが好ましく、より好ましくは8g/g以上100g/g以下、さらに好ましくは10g/g以上50g/g以下であり、最も好ましくは12g/g以上30g/gである。
吸収性複合体においては、吸水性樹脂粒子よりも繊維の方が吸収速度が速いため、吸収初期には基材が、後期には吸水性樹脂粒子が吸収することとなる。基材の吸収倍率が高いほど初期の液体吸収速度が速くなるため好ましい。通常、基材の吸収は毛細管現象によるもので、荷重がかかった時には液体が戻ってしまうこともあるし、使用中の蒸れの原因となる可能性もある。そこで、樹脂粒子が基材の繊維を取り込んだ形で接着させると、基材から吸水性樹脂が液体を奪い取る形で吸収する。このため、荷重によって液体が戻ったり、使用中に蒸れたりすることは少ない。
基材の吸収速度は、0.35mg/秒以上100mg/秒以下であることが好ましく、より好ましくは0.45mg/秒以上50mg/秒以下、さらに好ましくは0.55mg/秒以上30mg/以下、最も好ましくは0.65mg/秒以上10mg/秒以下である。
試料:10cm×2cmの長方形型基材
縦横方向があるものについては、方向を変えて2点以上用意する
装置:電子天秤、直径90mmのシャーレ
方法:電子天秤上にシャーレをおき、基材をシャーレの10cm上から垂直に吊り下げる。シャーレを電子天秤から取り、他の天秤で0.9%の生理食塩水60gを量り取る。基材の下部を手でもち、生理食塩水にふれないようにしてシャーレを電子天秤上に再度設置し、天秤の値を0点に設定する。基材を静かに生理食塩水に漬け込み、電子天秤の値を経時的に記録する。時間(秒)と電子天秤の値の絶対値(mg)をグラフにプロットし、120秒後から240秒後までの間の傾き(mg/秒)を吸収速度とする。基材で方向があるものについては、方向を変えて何点か測定を行い、一番早い値を吸収速度とする。
基材に方向が存在すると、方向ごとに強度と伸びが変化する。前述のとおり、本発明においては、強度が最大である方向を縦方向とし、それに対して垂直の方向を横方向とする。
縦方向と横方向の引張破断強度の比は好ましくは1.2:1以上であり、より好ましくは1.5:1以上、さらに好ましくは2:1以上であり、10:1以下である。
縦方向と横方向の引張破断伸びの比は好ましくは好ましくは1:1.2以上であり、より好ましくは1:1.5以上、さらに好ましくは1:2以上であり、1:10以下である。基材の伸びと強度は、生理食塩水吸収後の基材の強度と同様の方法で、生理食塩水に浸さず乾燥状態において引っ張り試験を行うことで求めることができる。基材が破断するまで引っ張りの試験を行い、最大の強度を示した時の力を基材の強度とし、その時に伸びた距離を伸びとする。
本発明における基材は、接触角が130度以下である不織布が好ましい。
本発明中における接触角とは室温で粘度74cpの44%ポリアクリル酸アンモニウム水溶液を基材へ接触させ、10秒後になす角として定義される。測定は、FACE(協和界面科学株式会社)製の接触角計(CA−X150型)を用いて測定する。液は和光純薬の44%ポリアクリル酸アンモニウム水溶液(70〜110cp)を水で粘度調整して使用する。粘度は回転円盤粘度計を用いて測定する。
接触角は130度以下であることが好ましく、より好ましくは120度以下であり、さらに好ましくは110度以下であり、最も好ましくは100度以下である。接触角が小さいほど、基材と水、基材と吸水性樹脂の親和性が高くなり、吸収性や接着性の点で好ましい。
本発明における吸収性複合体は、吸水性樹脂粒子と基材を原料とし、基材に吸水性樹脂粒子を接着させる工程を含む製法で製造されることが好ましい。
接着方法は特に限定されず、前述の条件を満たすような接着方法を行えばよい。
接着方法としては、基材に吸水性樹脂をからませる方法や、接着剤を使用する方法などが挙げられるが、好ましい方法は、吸水性樹脂100重量部に対して10〜3000重量部の水を吸水性樹脂および/または基材に吸収させ、その後、吸水性樹脂と基材が接触した状態で、脱水する方法である。水の量は吸水性樹脂粒子100重量部に対して、20〜2000重量部であることが好ましく、50〜1000重量部であることがさらに好ましい。この方法で接着を行うと、不純物となる接着剤も使用する必要がないため好ましい。また、この方法で接着を行うと、吸水性樹脂中に繊維の一部が取り込まれるため、吸収速度や吸収倍率の点で好ましい。水の量が多いほど接着性が高くなり好ましいが、あまりにも多すぎると乾燥に時間がかかりすぎるため非効率的である。
以下に、本発明の吸収性複合体の好ましい製造方法の一例を説明する。
図1は、本発明の吸収性複合体を製造するための好ましい製造装置の説明図である。原反ロール(a)から送り出された基材は、水噴霧機(b)等の装置を用いて含水状態の基材(c)にし、その後、ドラム上のくぼみ部分に樹脂粒子供給部(d1)により供給された樹脂粒子(f)が置かれた樹脂粒子接着用回転ドラム(e1)より、含水した基材へ樹脂粒子が吹き付けられ、基材の片面に樹脂粒子を接着させ、その後、粒子が接着されていない面上へもドラム上のくぼみ部分に樹脂粒子供給部(d2)により供給された樹脂粒子(f)が置かれた樹脂粒子接着用回転ドラム(e2)より、樹脂粒子が吹き付けられ、さらに、吸収性複合体の吸収性能を調整するための小粒径の樹脂粒子を小粒径樹脂粒子供給部(i)より均一に散布し、両面に樹脂粒子が付着された基材が乾燥部(g)を通り乾燥され、強固に樹脂粒子が接着された複合体が製造される。
上記好ましい製造方法において、その吸水性樹脂粒子を基材へ配置する樹脂粒子接着用回転ドラムの構造が重要な点である。ドラム表面には、任意に決められた部位に吸水性樹脂粒子が挿入可能な多数のくぼみが存在する。このくぼみの配置は、設置される吸水性樹脂粒子が互い接触する確率を少なくするように配置されていること好ましい。吸収性複合体の吸収性能を向上させるためには、最適なくぼみの配置が存在する。すなわち、吸水性樹脂粒子が吸収により膨潤できるように近傍樹脂粒子との間隔が空いており、かつ、より多くの吸水性樹脂粒子が基材上に載せられている状態である。
ドラムによって大粒子径の大粒を配置した後に、総表面積係数等を調整するために種々の粒子径の吸水性樹脂を散布することが好ましい。散布は片面のみでも構わないし、布を逆にして両面に散布することも好ましい。脱離を減らすために、この樹脂散布前に、基材に再び水を散布しておくことは好ましい。この樹脂散布方法は特に限定されないが、なるべく均一にコントロールできる方法が好ましい。
(吸収倍率)
本発明において、吸収性複合体の吸収倍率は、0.9%生理食塩水を自由吸収させた時、3時間後に吸収された量とする。具体的には、直径59.5mmの円状の吸収性複合吸収体を作製し、前述の基材の吸収倍率と同様の方法を用いて測定する。ただし、接着されていない吸水性樹脂粒子を含んでいる場合や、脱離がおきた場合においては、濾過を行って吸水性樹脂粒子を回収し、キムワイプ上で10秒以上静置して水切りを行い、その重量も加えて計算することにする。また、50重量%近くの吸水性樹脂粒子が固定されていない吸収性複合体の場合は、吸水性樹脂粒子の吸収倍率の測定方法に準じて、T−Bagに吸収性複合体を入れて測定する。
吸収性複合体の吸収倍率は、好ましくは40g/g以上であり、より好ましくは45g/g以上、さらに好ましくは50g/g以上である。
吸収性複合体の吸収性能の指標として、面積あたりの吸収量が重要となる。面積あたりの吸収量は、前述の測定結果から(式8)に従って計算することができる。
(式8)
面積あたりの吸収量(g/cm2)=((吸収後の全重量(g)−吸収性複合体の重量(g))/吸収性複合体の面積(cm2)
面積あたりの吸収量は、多い方が好ましく、0.4g/cm2以上あることが好ましく、より好ましくは0.7g/cm2以上、さらに好ましくは1g/cm2以上である。
本発明の吸収性複合体の加圧下吸収倍率は、荷重のかかった状態において0.9%生理食塩水を吸収させた時、3時間後に吸収された量で表される。具体的には、直径59.5mmの円状の吸収性複合体を用いて以下のように測定する。
先ず測定装置について、図2を参照しながら、以下に簡単に説明する。図2に示すように、測定装置は、天秤1と、この天秤1上に載置された所定容量の容器2と、外気吸入パイプ3と、導管4と、ガラスフィルタ6と、このガラスフィルタ6上に載置された測定部5とからなっている。上記の容器2は、その頂部に開口部2aを、その側面部に開口部2bをそれぞれ有しており、開口部2aに外気吸入パイプ3が嵌入される一方、開口部2bに導管4が取り付けられている。また、容器2には、所定量の生理食塩水12が入っている。外気吸入パイプ3の下端部は、生理食塩水12中に没している。上記のガラスフィルタ6は、直径70mmに形成されている。そして、容器2およびガラスフィルタ6は、導管4によって互いに連通している。また、ガラスフィルタ6は、外気吸入パイプ3の下端と同じ高さになるように調節する。図3に示すように、上記の測定部5は、濾紙7と、支持円筒9重り11とを有している。濾紙7はアドバンテックNo2、直径60mmのものを使用する。そして、測定部5は、ガラスフィルタ6上に、濾紙7、支持円筒9がこの順に載置されると共に、支持円筒9内部、重り11が載置されてなっている。支持円筒9は、内径60mmに形成されている。重り11は、吸収性複合体13に対して、0.8psiの荷重を均一に加えることができるように、その重量が調整されている。上記構成の測定装置を用いて吸収性複合体の加圧下吸収倍率を測定した。測定方法について以下に説明する。先ず、容器2に所定量の生理食塩水12を入れる、容器2に外気吸入パイプ3を嵌入する、等の所定の準備動作を行った。次に、ガラスフィルタ6上に濾紙7を載置した。一方、これら載置動作に並行して、支持円筒9内部に吸収性複合体13を配置し、この吸収性複合体13の上に重り11を載置した。次いで、上記支持円筒9を、その中心部がガラスフィルタ6の中心部に一致するようにして載置した。そして、支持円筒9を載置した時点から、10秒毎に吸収性複合体13が吸収した生理食塩水12の重量W(g)を、天秤1を用いて測定した。吸収性複合体の加圧下吸収倍率は(式9)に従って求める。
(式9)
吸収性複合体の加圧下吸収倍率(g/g)=重量W(g)/吸収性複合体の重量(g)
1分後吸収倍率は、初期の液体の吸収速度を表す。紙オムツなどの衛生材料用途においては、瞬時に体液を吸収することが求められるため、1分後吸収倍率が大きいほど好ましい。1分後吸収倍率は(式10)に従って求められる。具体的には以下の方法で測定する。
吸収性複合体を縦2cm、横7cmに切り取り、重量を測定する。1000ccのガラス製ビーカーに生理食塩水を700cc入れておく。まず、縦80cm、横70cmのT−Bagの重量を測定し、T−Bagのみの状態で1分間吸水させて遠心分離を行い、その後重量を測定する。この重量を、吸水前のT−Bagの重量で割ることにより、T−Bagの1分後吸収倍率を求める。同じ大きさのT−Bagの重量を測定し、T−Bagに吸収性複合体を入れる。T−Bagを液から素早く引き出すために、ひものついたクリップを用意し、T−Bagにとりつけ、布が折れたり絡んだりしないように丁寧に素早く液へ漬け込む。漬け込んでから1分経過後に、ひもをもって速やかに引き上げる。その後クリップをはずし、150Gで3分間遠心分離を行い、重量を測定する。総重量からT−Bagの吸水分を引き、吸水前の吸収性複合体重量で割ることにより1分後吸収倍率を求める。吸収性複合体の引き上げから遠心分離の開始までは15秒以内とする。
(式10)
1分後の吸収倍率(g−生食/g)=(遠心後の重量(g)−T−Bagの重量(g)*T−Bagの1分後の吸収倍率)/吸収性複合体の重量(g)
吸収性複合体の剛軟性は、JIS規格L1096記載の剛軟性D法(ハートループ法)によって行う。表と裏とで粒子の粒径や分布が異なる場合は、異なった値となるが、本発明においては、柔らかい方、つまり値が大きいほうを剛軟性とする。剛軟性は90mm以下であることが好ましく、85mm以下であることがさらに好ましい。
本発明の吸収性複合体の好ましい使用法として、体液吸収物品の構成要素としての使用が挙げられる。以下に体液吸収物品の構成要素として使用される場合について説明する。
本発明の体液吸収物品とは、透液性シート、不透液性シートとその間に介在する吸収性複合体から構成される体液吸収物品であり、体液を吸収する能力をもつ物品全てを指す。本発明において吸収する体液は特に限定されず、例としては尿、経血、母乳、軟便等が挙げられる。物品の形状も特に限定されないが、パッド状やテープタイプ、パンツ型などが好ましく使用される。具体的な例の一つとしては、おむつや生理用ナプキン、尿取りパッド、母乳パッド等が挙げられる。
ここで使用される部材には、例えばパルプなど繊維状のものや、吸水性樹脂など粒子状のものや、ティッシュ、布、紙などシート状のものなどが挙げられる。これらの部材が本発明の吸収性複合体と接着されていても構わない。接着法としては、接着剤を使用して接着されていても構わないし、本発明の吸収性複合体中の吸水性樹脂粒子と直接接着していても構わない。体液吸収性物品においては、透液性シート、不透液性シート、吸収性複合体の他に、例えば、体に固定するためのテープやゴム、横からの漏れを防止するためのギャザーなどがあることは好ましい。
本発明の吸収性複合体を体液吸収性物品の構成要素として使用する場合は、吸収性複合体の端部分を折り返して端部分からの体液の漏れ出しを防止することは好ましい。この場合の端部分とは、シート状吸収性複合体の外周部から15cm以内のことを指す。折り返しが存在する部分は、外周部から15cm以内の部分であれば特に限定はされないが、12cm以内であることが好ましく、8cm以内であることがより好ましく、5cm以内であることがさらに好ましく、3cm以内であることが最も好ましい。本発明において、吸収性複合体が折り返されているとは、吸収性複合体を過剰な力がかからない程度に伸ばした状態で板に画鋲を用いて貼り付けたときに、吸収性複合体平面から外れている部分が存在することをいう。
折り返し部分は1箇所でも構わないし、複数箇所でも構わない。また、折り返し部分は連続していてもよいし、間隔をあけて折り返し部分を複数つくってもよい。
折り返しの幅は、どのような長さでも構わないが、折り返されて重なる部分の幅が0.1〜100mmであることが好ましく、1〜70mmであることがより好ましく、5〜40mmであることがさらに好ましく、5〜20mmであることが最も好ましい。幅が小さすぎると漏れを防止する効果が少なくなるし、あまりに大きすぎても効果に差が出ない。
本発明においては、体液吸収物品を水平な板の上に無理な荷重がかからない程度に広げた状態で画鋲を用いて物品の四隅の4箇所以上を固定したときに、体液吸収物品の平面から外れる直前の点と、平面から最も遠い点を結んだ直線と、体液吸収物品の平面とのなす角を、折り返しの角度とする。複数回折り返されている場合は、第一回目の折り返しのみを考える。折り返しの角度を、図5、6、11中に示した。折り返し角度は0度より大きいことが好ましく、30度以上であることがより好ましく、60度以上であることがさらに好ましく、90度以上であることが最も好ましい。
透液性シートおよび/または不透液性シートと吸収性複合体の間に、接着剤が実質縦方向、すなわち、長手方向に線状に存在していることが好ましい。吸収性複合体と透液性シートおよび/または不透液性シートの間に、別のシート状物質が存在していても構わない。この場合、接着剤は、吸収性複合体上に存在していてもよいし、別のシート上に存在していてもよいし、透液性シートおよび/または不透液性シートに存在していてもよい。本発明に使用する吸収性複合体は、シート状で形態が安定しており、使用中に体液吸収物品中における吸収性複合体のずれや移動が起きにくいため、安定的に体液を拡散させ、吸収させることができる。シートを介して液体が拡散する際に、接着剤を塗布した部分が堰となり、液体の流れをコントロールすることができるため、体液吸収物品の長手方向へ優先的に拡散させることができる。通常、体液吸収物品は、長手方向、短手方向をもった形状をしており、長手方向に優先的に液体が拡散されると、吸収性複合体の利用効率が高くなるし、短手方向から液体が漏れにくくなるため好ましい。
・戻り性(リウエット性)、液拡散長の評価
十分な広さのある木の板を水平な実験台の上に設置し、その上に体液吸収物品の四隅を物品がしわがよらない程度に伸ばした状態で画鋲を用いて固定する。吸収性複合体の中心部分に直径60mm、重さ53.5gの円筒形のパイプを設置する。37℃に暖めた生理食塩水を80g量り取り、パイプを通じて7〜8ml/秒の速度で吸収性複合体の中心部分に滴下する。生理食塩水が表面シートより上面に見えなくなったことを確認し、パイプを取り除く。液滴下開始から5分後に、縦方向に拡散した長さを測りこれを液拡散長とする。
液滴下から9分後に再び円筒を設置する。液滴下から10分後に再び80gを滴下し1回目と同様の操作を繰り返す。この時の濾紙の重量増加分を2回目戻り量とする。
1回目の液滴下から19分後にパイプを設置し、1回目の液滴下から20分後に再び80gを滴下し、同様の操作を繰り返す。この時の濾紙の重量増加分を3回目戻り量とする。
十分な広さのある木の板を水平な実験台の上に設置し、その上に体液吸収物品の四隅を物品がしわがよらない程度に伸びた状態で画鋲を用いて固定する。吸収性複合体の中心部分に1ml/秒の速さで生理食塩水50ccを連続的に滴下する。滴下終了してから2分後に、液が拡散している部分の縦の長さと横の長さを測定する。式11に従って縦拡散度を計算し、式12に従って分配面積を計算する。
(式11)
縦拡散度=縦に拡散した長さ(cm)/横に拡散した長さ(cm)
(式12)
分配面積=縦に拡散した長さ(cm)×横に拡散した長さ(cm)
本発明における漏れ測定とは以下のように行う。体液吸収物品の吸収性複合体部分の中心部分にマジックで1cm程度の十字の印をつける。図14のように中心から短手方向に平行に引いた線上に、画鋲を用いて水平な板の上に固定する。この際、ギャザー等がついている場合は、ギャザーごと固定し、吸収性複合体の端部分が上から見えるように固定する。続いて図15のようにプラスチックの板を挿入し、固定した点との角度が30度になるようにテープを用いて物品を固定する。この時、吸収性複合体にしわがよらない程度に伸ばされた状態になるようにする。
(式13)
漏れ係数=漏れ滴下量(ml)/(吸収性複合体の重量(g)/吸収性複合体の面積(cm2))
吸収性複合体の重量、吸収性複合体の面積に関しては吸収性複合体全体の値を測定する。同重量、同面積の吸収性複合体においては、漏れ係数が大きいほど漏れにくいということを表す。漏れ係数は、1000以上であることが好ましく、2000以上であることがより好ましく、3000以上がさらに好ましく、4000以上であることが最も好ましい。漏れ係数のこの範囲は、先述した漏れ滴下量の好ましい範囲と同時に満たすことが好ましい。
アクリル酸は和光純薬製、試薬特級品を蒸留精製して使用した。試薬アクリル酸100gを水91.02gに溶解した。この水溶液を氷浴にて冷却し、液温30℃以下に保ちながら、25重量%のアンモニア水溶液117.94gを攪拌しながら徐々に加え40重量%のアクリル酸アンモニウム水溶液を得た(中和率100%)。
300mlセパラブルフラスコにこの40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0187g添加した。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴した。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.43g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液0.0917gとロンガリット0.0415gを添加し重合を開始した。内部温度は30℃から開始して反応開始5分で100℃まで上昇した。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱した。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させた。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて106以下、106〜212μm、212〜300μm、300〜425μm、425〜500μm、500〜600μm、600〜710μm、710〜850μm、850〜1200μm、1200〜1400μm、1400〜1700μm、1700〜2500μm、2500〜3000μm、3000μm以上に分級した。これを吸水性樹脂粒子1とした。この樹脂粒子の表面強度は0.5Nであった。全体のアンモニウム塩濃度は96%、表面の塩濃度は90%、中心部の塩濃度は97%であった。
製造例1で製造した吸水性樹脂粒子1をイナートオーブンを用いて、180℃にて10分間加熱処理を行った。これを吸水性樹脂粒子2とした。表面塩強度は2.7Nであった。全体のアンモニウム塩濃度は70%、表面の塩濃度は30%、中心部の塩濃度は95%であった。
300mlフラスコに試薬アクリル酸(和光純薬製、試薬特級品)81.73g、水185.71g、水酸化ナトリウム31.78gを氷冷しながら、液温が30℃を越えないようにゆっくり添加した(塩濃度70%)。300mlセパラブルフラスコにこの単量体溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0561g添加した。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴した。水溶液を窒素ガスでバブリングしたことにより脱酸素し、反応系中を窒素置換した。それぞれ1gの水に溶かした30重量%0.0826gとロンガリット0.0518gを添加し重合を開始した。内部温度は30℃から開始して反応開始から10分で70℃まで上昇した。最高到達温度記してから5分後に内部温度が75℃に保たれるように水浴にて3時間加熱した。所定時間経過後、セパラブルフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させた。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて106μm以下、106〜212μm、212〜300μm、300〜425μm、425〜500μm、500〜600μm、600〜710μm、710〜850μm、850〜1200μm、1200〜1400μm、1400〜1700μm、1700〜2500μm、2500〜3000μm、3000μm以上に分級した。これを吸水性樹脂粒子3とした。この樹脂の表面強度は0.9Nであった。
イソプロピルアルコール0.6g、グリセリン0.02g、水0.06gの混合液を作り、製造例3で製造した吸水性樹脂粒子2の2gに均一に散布した。これをイナートオーブンを用いて180℃にて10分間加熱を行った。これを吸水性樹脂4とした。この樹脂の表面強度5.9Nであった。
300mlフラスコに試薬アクリル酸(和光純薬製、試薬特級品)81.73g、水185.71g、水酸化ナトリウム21.8gを氷冷しながら、液温が30℃を越えないようにゆっくり添加した(塩濃度48%)。300mlセパラブルフラスコにこの単量体溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0561g添加した。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴した。水溶液を窒素ガスでバブリングしたことにより脱酸素し、反応系中を窒素置換した。それぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水0.0826gとロンガリット0.0518gを添加し重合を開始した。内部温度は30℃から開始して反応開始から10分で70℃まで上昇した。最高到達温度記してから5分後に内部温度が75℃に保たれるように水浴にて3時間加熱した。所定時間経過後、セパラブルフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させた。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて106μm以下、106〜212μm、212〜300μm、212〜300μm、300〜425μm、425〜500μm、500〜600μm、600〜710μm、710〜850μm、850〜1200μm、1200〜1400μm、1400〜1700μm、1700〜2500μm、2500〜3000μm、3000μm以上に分級した。これを吸水性樹脂粒子5とした。この樹脂の表面強度は1.1Nであった。
イソプロピルアルコール0.6g、グリセリン0.02g、水0.06gの混合液を作り、製造例5で製造した吸水性樹脂粒子5の2gに均一に散布した。これをイナートオーブンを用いて180℃にて10分間加熱を行った。これを吸水性樹脂粒子6とした。この樹脂の表面強度は6Nであった。
アクリル酸は和光純薬製、試薬特級品を蒸留精製して使用した。精製したアクリル酸753gを氷浴にて冷却し、液温30℃以下に保ち、和光純薬製、試薬特級品25重量%アンモニア水溶液625gを攪拌しながら徐々に加え66重量%のアクリル酸アンモニウム水溶液を得た(中和率100%)。ここへ水1gに溶解したN,N’−メチレンビスアクリルアミド0.0395gを添加、攪拌して溶解させた後、窒素ガスでバブリングした事により脱気した。
あらかじめ、系内を窒素雰囲気とした12Lオートクレーブにシクロヘキサン4.3L、界面活性剤としてソルビタンモノステアレート7.8785g加え、室温で攪拌し溶解させた後、反応系内部を65kPaの減圧下にて脱気を行った。減圧状態のまま内温が60℃となるまで加熱した。前述のアクリル酸アンモニウム水溶液に、水50gに過硫酸アンモニウム0.7186gを溶解させた水溶液を添加した。反応系内部温度が60℃到達後、調整したアクリル酸アンモニウム水溶液を系内へ添加し、窒素を流しながら120rpmにて攪拌し懸濁させた。その後、反応系内部を65kPa,内温60℃に保ち重合を開始、攪拌速度を120rpmに保ったまま2時間保持し重合を完結させ、含水ゲルを含んだエマルジョンを得た。反応系内部を窒素により常圧にした後、系内を密閉し内温80℃で加熱し、攪拌速度を400rpmに設定し、和光純薬製特級エタノール108.8gとグリセリン8.35gを混合した溶液を15分間かけて添加した。窒素により系内を加圧し、内温が110℃となるまで加熱した後30分間攪拌しながら保持した。その後、系内を常圧まで落圧後シクロヘキサン2Lを用い、温度40℃にて生成した含水ゲルの洗浄を計3回行った。
生成した含水ゲルはろ過により回収し、70℃フルバキュームにて乾燥し回収した。70℃にてイナートオーブンを用いて6時間乾燥させた。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて106μm以下、106〜212μm、212〜300μm、300〜425μm、425〜500μm、500〜600μm、600〜710μm、710〜850μm、850〜1400μm、850〜1200μm、1200〜1400μm、1400〜1700μm、1700〜2500μm、2500〜3000μm、3000μm以上に分級した。これを吸水性樹脂粒子7とした。この樹脂粒子の吸収倍率は70倍であった。この樹脂粒子の表面強度は0.4Nであった。全体のアンモニウム塩濃度は95%、表面の塩濃度は88%、中心部の塩濃度は97%であった。
製造例7で製造した吸水性樹脂粒子7をイナートオーブンを用いて、180℃にて10分間加熱処理を行った。この操作は、後の実施例で実施した基材と複合化の為の加熱処理条件と同じ条件である。その結果、吸水性樹脂の表面塩強度が2.5Nとなり、全体のアンモニウム塩濃度は70%、表面の塩濃度は32%、中心部の塩濃度は94%となった。
製造例7において、重合時の攪拌速度を120rpmから400rpmに変更した以外は、製造例7と同様の操作を行った。ここで得た吸水性樹脂粒子8とした。この樹脂粒子の吸収倍率は80倍であった。この樹脂粒子の表面強度は0.4Nであった。全体のアンモニウム塩濃度は95%、表面の塩濃度は87%、中心部の塩濃度は97%であった。
製造例8で製造した吸水性樹脂粒子8をイナートオーブンを用いて、180℃にて10分間加熱処理を行った。この操作は、後の実施例で実施した基材と複合化の為の加熱処理条件と同じ条件である。その結果、吸水性樹脂の表面塩強度が2.2Nとなり、全体のアンモニウム塩濃度は68%、表面の塩濃度は33%、中心部の塩濃度は93%となった。
アクリル酸は和光純薬製、試薬特級品を使用した。試薬アクリル酸2557.8gを水2087.3gに溶解した。この水溶液を氷浴にて冷却し、液温30℃以下に保ちながら、40.5重量%NaOH水溶液3507.0gを攪拌しながら徐々に加え40重量%のアクリル酸ナトリウム水溶液を得た。
上記で得たアクリル酸ナトリウム水溶液1733.0gを水341.5gに溶解した。このアクリル酸ナトリウム水溶液に、アクリル酸227.7gを加え、40重量%のアクリル酸ナトリウム/アクリル酸=70/30水溶液2302.2gを得た。架橋剤としてN,N’−メチレンビスアクリルアミド2.5gを加え溶解した後、窒素ガスでバブリングした事により脱気した。
あらかじめ、系内を窒素雰囲気とした12Lオートクレーブにシクロヘキサン4.3L、界面活性剤としてソルビタンモノステアレート7.8785g加え、室温で攪拌し溶解させた後、反応系内部を65kPaの減圧下にて脱気を行った。減圧状態のまま内温が60℃となるまで加熱した。前述のアクリル酸ナトリウム水溶液に、水50gに過硫酸アンモニウム0.7186gを溶解させた水溶液を添加した。反応系内部温度が60℃到達後、調整したアクリル酸ナトリウム水溶液を系内へ添加し、窒素を流しながら400rpmにて攪拌し懸濁させた。その後、反応系内部を65kPa,内温60℃に保ち重合を開始、攪拌速度を400rpmに保ったまま2時間保持し重合を完結させ、含水ゲルを含んだエマルジョンを得た。反応系内部を窒素により常圧にした後、系内を密閉し内温80℃で加熱し、攪拌速度を400rpmに設定し、和光純薬製特級エタノール108.8gとグリセリン4.2gを混合した溶液を15分間かけて添加した。窒素により系内を加圧し、内温が110℃となるまで加熱した後30分間攪拌しながら保持した。その後、系内を常圧まで落圧後シクロヘキサン2Lを用い、温度40℃にて生成した含水ゲルの洗浄を計3回行った。
生成した含水ゲルはろ過により回収し、70℃フルバキュームにて乾燥し回収した。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて106μm以下、106〜212μm、212〜300μm、300〜425μm、425〜500μm、500〜600μm、600〜710μm、710〜850μm、850〜1200μm、1200〜1400μm、1400〜1700μm、1700〜2500μm、2500〜3000μm、3000μm以上に分級した。これを吸水性樹脂粒子9とした。この樹脂粒子の吸収倍率は55倍であった。この樹脂粒子の表面強度は、1.2Nであった。
アクリル酸は和光純薬製、試薬特級品を蒸留精製して使用した。精製したアクリル酸753gを氷浴にて冷却し、液温30℃以下に保ち、和光純薬製、試薬特級品25重量%アンモニア水溶液625gを攪拌しながら徐々に加え66重量%のアクリル酸アンモニウム水溶液を得た(中和率100%)。その後、窒素ガスでバブリングした事により脱気した。
あらかじめ、系内を窒素雰囲気とした12Lオートクレーブにシクロヘキサン4.3L、界面活性剤としてソルビタンモノラウリレート7.53g加え、室温で攪拌し溶解させた後、反応系内部を30kPaの減圧下にて脱気を行った。減圧状態のまま内温が40℃となるまで加熱した。前述のアクリル酸アンモニウム水溶液に、水50gに過硫酸アンモニウム0.7699gを溶解させた水溶液を添加した。反応系内部温度が40℃到達後、調整したアクリル酸アンモニウム水溶液を系内へ添加し、窒素を流しながら400rpmにて攪拌し懸濁させた。その後、反応系内部を30kPa,内温40℃に保ち重合を開始、攪拌速度を400rpmに保ったまま2時間保持し重合を完結させ、含水ゲルを含んだエマルジョンを得た。その後、系内を常圧まで落圧後シクロヘキサン2Lを用い、温度40℃にて生成した含水ゲルの洗浄を計3回行った。
生成した含水ゲルはろ過により回収し、70℃フルバキュームにて乾燥し回収した。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて106μm以下、106〜212μm、212〜300μm、300〜425μm、425〜500μm、500〜600μm、600〜710μm、710〜850μm、850〜1200μm、1200〜1400μm、1400〜1700μm、1700〜2500μm、2500〜3000μm、3000μm以上に分級した。これを吸水性樹脂粒子10とした。この樹脂粒子の吸収倍率は80倍であった。この樹脂粒子の表面強度は0.6Nであった。全体のアンモニウム塩濃度は97%、表面の塩濃度は91%、中心部の塩濃度は98%であった。
製造例10で製造した吸水性樹脂粒子10をイナートオーブンを用いて、180℃にて10分間加熱処理を行った。この操作は、後の実施例で実施した基材と複合化の為の加熱処理条件と同じ条件である。その結果、吸水性樹脂粒子の表面塩強度が2.8Nとなり、全体のアンモニウム塩濃度は70%、表面の塩濃度は29%、中心部の塩濃度は95%となった。
アクリル酸は和光純薬製、試薬特級品を使用した。試薬アクリル酸2557.8gを水2087.3gに溶解した。この水溶液を氷浴にて冷却し、液温30℃以下に保ちながら、40.5重量%NaOH水溶液3507.0gを攪拌しながら徐々に加え40重量%のアクリル酸ナトリウム水溶液を得た。
上記で得たアクリル酸ナトリウム水溶液1733.0gを水341.5gに溶解した。このアクリル酸ナトリウム水溶液に、アクリル酸227.7gを加え、40重量%のアクリル酸ナトリウム/アクリル酸=70/30水溶液2302.2gを得た。架橋剤としてN,N’−メチレンビスアクリルアミド2.5gを加え溶解した後、窒素ガスでバブリングした事により脱気した。
あらかじめ、系内を窒素雰囲気とした12Lオートクレーブにシクロヘキサン4.3L、界面活性剤としてソルビタンモノステアレート7.8785g加え、室温で攪拌し溶解させた後、反応系内部を65kPaの減圧下にて脱気を行った。減圧状態のまま内温が60℃となるまで加熱した。前述のアクリル酸ナトリウム水溶液に、水50gに過硫酸アンモニウム0.7186gを溶解させた水溶液を添加した。反応系内部温度が60℃到達後、調整したアクリル酸ナトリウム水溶液を系内へ添加し、窒素を流しながら400rpmにて攪拌し懸濁させた。その後、反応系内部を65kPa,内温60℃に保ち重合を開始、攪拌速度を400rpmに保ったまま2時間保持し重合を完結させ、含水ゲルを含んだエマルジョンを得た。反応系内部を窒素により常圧にした後、系内を密閉し内温80℃で加熱し、攪拌速度を400rpmに設定し、和光純薬製特級エタノール108.8gを15分間かけて添加した。窒素により系内を加圧し、内温が110℃となるまで加熱した後30分間攪拌しながら保持した。その後、系内を常圧まで落圧後シクロヘキサン2Lを用い、温度40℃にて生成した含水ゲルの洗浄を計3回行った。
生成した含水ゲルはろ過により回収し、70℃フルバキュームにて乾燥し回収した。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて106μm以下、106〜212μm、212〜300μm、300〜425μm、425〜500μm、500〜600μm、600〜710μm、710〜850μm、850〜1400μm、850〜1200μm、1200〜1400μm、1400〜1700μm、1700〜2500μm、2500〜3000μm、3000μm以上に分級した。これを吸水性樹脂粒子11とした。この樹脂粒子の吸収倍率は57倍であった。この樹脂粒子の表面強度は、1.1Nであった。
旭化成せんい社製の「ベンリーゼ」(登録商標)(ベンリーゼの諸物性は表2に示す)を直径59.5mmの円形に切り取り重量を測ったところ0.0796gであった。ベンリーゼとは、セルロース100%の連続長繊維不職布である。セルロース系不職布であり、吸水特性にすぐれている。また、連続長繊維であるため、含水時の強度も十分あり、液拡散性にも優れている。
製造例1で合成した吸水性樹脂粒子1のうち、粒径850〜1200μmの成分を0.164gとり、直径59.5mmのテフロンシートの上に粒子同士が密着しないように配置した。これをテフロン(1)とした。テフロンシートをもう一枚用意し、同様のものを用意して、これをテフロン(2)とした。テフロン(1)の上にベンリーゼを静置し、霧吹きを用いて水を3ml散布した。このテフロン(1)のベンリーゼの面とテフロン(2)の粒子面が重なるように、テフロン(1)を逆さにして静置した。手で軽く抑えこんだ後に1分間放置し、イナートオーブンにて180℃10分間の加熱を行った。加熱後すぐに重量を測定したところ0.4061gであった。複合体の吸水性樹脂の重量比率を計算したと、80.4%になる。全ての吸水性樹脂粒子がベンリーゼと強固に接着しており、手でこすっても吸水性樹脂が脱離したことはなかった。接着形態を走査電子顕微鏡(JEOL製JSM−5300)で観察したと全ての粒子が、繊維を吸水性樹脂中へ取り込む形で接着していた。接合部が見えるように粒子の上面ではなく、角度をつけて側面から撮影した電子顕微鏡写真(150倍拡大)を図16に示す。この複合体を実施例1とした。
図16において、丸で囲った部分が吸水性樹脂と繊維との結合部分である。また、黒く見えるところから右上が吸水性樹脂粒子で、左下は基材の繊維部分であり、繊維が黒い部分、すなわち吸水性樹脂粒子中、に侵入して結合しているのが分かる。
製造例7で製造された樹脂粒子7の850〜1200μmを使用した以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表3に示した。
(実施例3)
製造例8で製造された樹脂粒子8の850〜1200μmを使用した以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表3に示した。
(実施例4)
製造例9で製造された樹脂粒子9の850〜1200μmを使用した以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表3に示した。
(実施例5)
製造例10で製造された樹脂粒子10の850〜1200μmを使用した以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表3に示した。
(実施例6)
製造例11で製造された樹脂粒子11の850〜1200μmを使用した以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表3に示した。
300mlフラスコに試薬アクリル酸(和光純薬製、試薬特級品)81.73g、水185.71g、水酸化ナトリウム31.78gを氷冷しながら、液温が30℃を越えないようにゆっくり添加した(塩濃度70%)。窒素ボックス中で、この単量体溶液90gを霧吹きにいれ、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0561g添加した。水溶液を窒素ガスでバブリングしたことにより脱酸素した。塩化鉄(III)・6水和物0.02
2gを水100gに溶解させた溶液を1ml、30重量%の過酸化水素水1ml、L−アスコルビン酸0.12gを水1mlに溶解させた液を、素早く加え攪拌し、旭化成せんい社製のスパンボンドエルタスクリンプ(登録商標)PC8020に噴霧した。ホットプレートを使用し、不織布ごと60℃まで加熱し1時間重合した後、温度を120℃まで上昇させ30分間ホールドし、重合を完結させた。100℃で真空乾燥を行い、残存モノマーを測定したと1000ppm以上であった。
実施例1と同様の方法で、製造例2の吸水性樹脂粒子2を用いて複合体を作製した。粒子径は850〜1200μmのものを使用した。表面近傍のアンモニウム塩濃度が30%と低いため、35%程度の樹脂粒子しか接着しなかった。面積充填率は、加熱直後に樹脂が剥がれる前に測定した。接着している割合が低いため、安定的に性能を発揮させることが難しい。評価結果を表3に示した。
実施例1と同様の方法で、製造例6の吸水性樹脂粒子6を用いて複合体を作製した。粒子径は850〜1200μmのものを使用した。表面強度が6Nと高く、25%程度の樹脂しか接着しなかった。面積充填率は、加熱直後に樹脂が剥がれる前に測定した。評価結果を表3に示した。
(比較例4)
水を加えない以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製したが、接着しなかった。
水を15gとした以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。10分では水分が残っていたため、さらに10分加熱を行った。
(実施例8)
乾燥条件を60℃、5時間とした以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。
(実施例9)
乾燥条件を370℃とした以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。加熱時間が少しでも長すぎるとこげてしまうため、数秒ごとに乾燥状態をチェックし、乾燥した時点で加熱終了とした。
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の500〜600μmを使用し吸収性複合体中の樹脂の重量比率が67.6%となるようにした以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表4に示した。
(実施例11)
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の710〜850μmを使用し吸収性複合体中の樹脂の重量比率が72.6%となるようにした以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表4に示した。
(実施例12)
使用した基材をレーヨンスパンレースに変更し(レーヨンスパンレースの諸物性は表2に示す)、吸収性複合体中の樹脂の重量比率が81.5%にした以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表4に示した。
(実施例13)
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の1700〜2500μmを使用し吸収性複合体中の樹脂の重量比率が89.2%となるようにした以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表4に示した。
(実施例14)
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の710〜850μmを使用し吸収性複合体中の樹脂の重量比率が72.8%となるようにした以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表4に示した。
(実施例15)
吸収性複合体中の樹脂の重量比率が66.6%となるようにした以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表4に示した。
(実施例16)
吸収性複合体中の樹脂の重量比率が71.6%となるようにした以外は、実施例8と同様の実験を実施した。評価結果を表4に示した。
(実施例17)
製造例7で製造された吸水性樹脂粒子7の850〜1200μmを使用し、吸収性複合体中の樹脂の重量比率が80.0%となるようにし、基材としてレーヨンスパンレースを使用した以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表4に示した。
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の300〜425μmを使用し、吸収性複合体中の樹脂の重量比率が64%となるようにした以外は、実施例1と同様の実験を実施した。評価結果を表4に示した。
実施例10〜17と比較例5の吸収性複合体の諸物性を表4に示す。
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の粒子径850〜1200μmのものを50重量%、粒子径100〜300μmのものを50重量%混合したものを使用した以外は、実施例1と同様の方法を用いて実施例18を製造した。98%の粒子が接着しており、接着形態は全て繊維を吸水性樹脂中に取り込む形であった。
(実施例19)
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の粒子径850〜1200μmのものを30%、粒子径100〜300μmのものを70%混合したものを使用した以外は実施例1と同様の方法を用いて実施例19を製造した。98%の粒子が接着しており、接着形態は全て繊維を吸水性樹脂中に取り込む形であった。
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の粒子径850〜1200μmのものを30%、粒子径3000μm以上のものを20%、粒子径100〜300μmのものを50%混合したものを使用した以外は実施例1と同様の方法を用いて実施例20を製造した。98%の粒子が接着しており、接着形態は全て繊維を吸水性樹脂中に取り込む形であった。
(実施例21)
製造例3で製造された吸水性樹脂粒子3の粒子径850〜1200μmのものを使用した以外は、実施例1と同様の方法で実験を実施した。これを実施例21とした。全ての吸水性樹脂はベンリーゼと強固に接着しており、接着形態は繊維を吸水性樹脂中に取り込む形であった。製造例1の吸水性樹脂粒子1に比べると、樹脂粒子としての吸収量が少ないため、複合体としても吸収量が若干低下した。
実施例1と同様の方法で、製造例4の吸水性樹脂粒子4を用いて複合体を作製した。粒子径は850〜1200μmのものを使用した。これを実施例22とした。表面強度が高いため、接着性が若干弱く、接着している粒子の割合は67%であった。
(実施例23)
ベンリーゼのかわりにナイロン製の旭化成せんい社製「スパンボンド」(登録商標)(諸物性は表2に示す)を使用した以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。粒子径は850〜1200μmのものを使用した。接着している粒子の割合は92%であった。これを実施例23とした。
ベンリーゼのかわりに王子キノクロス社製の「王子キノクロスKS−40」(登録商標)(諸物性は表2に示す)を使用した以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。王子キノクロスは乾式パルプ不織布である。粒子径は850〜1200μmのものを使用した。これを実施例24とした。全ての吸水性樹脂粒子が吸水性樹脂中に繊維を取り込む形で接着していた。パルプの強度が弱いため、粒子をピンセットでつかむとパルプの繊維ごと簡単に脱離した。
(実施例25)
ベンリーゼのかわりにPET製の旭化成せんい社製「スパンボンド」(登録商標)(諸物性は表2に示す)を使用した以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。粒子径は850〜1200μmのものを使用した。これを実施例25とした。接着力は弱く接着している粒子の割合は62%であった。
ベンリーゼのかわりにポリプロピレン製の旭化成せんい社製「スパンボンドエルタス」(登録商標)P03020(諸物性は表2に示す)を使用した以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。粒子径は850〜1200μmのものを使用した。これを実施例26とした。接着力は弱く接着している粒子の割合は51%であった。
(実施例27)
ベンリーゼのかわりに株式会社トーヨ社製トイレットペーパー「ピアソン」シングルを使用した以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。粒子径は850〜1200μmのものを使用した。これを実施例27とした。含水時強度が弱いため、ハンドリング中に切れやすかった。
(実施例27−2)
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の粒子径850〜1200μmを用い、樹脂比率を94%とした以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。これを実施例27−2とした。95%の吸水性樹脂粒子が接着していた。吸収後粒子同士は密着された状態になっており、また、一部粒子同士が重なって接着されたため、吸収後に脱離した粒子があった。
旭化成ライフ&リビング社製「サランラップ」に水をかけて透液性をみたところ、完全に止水された。完全不透液性フィルムを使用したと、衛生材料用途においては片面にしか使用できないため好ましくない。
P&G社製の「パンパースコットンケア」(登録商標)Mサイズの吸収体部分から、パルプと吸水性樹脂の混合物を取り出した。これを比較例7とした。パルプと吸水性樹脂は接着しておらず、またパルプも綿状で形を保つことができなかった。本発明の方法では、樹脂の重量比率は測定できなかった。基材がないため、面積充填率は測定はできなかった。
(比較例8)
リブドゥ社製の「リフレ安心パッド」(登録商標)の150cc用から、トップシートとバックシートを分離し、吸収体部分のみを取り出した。これの中心部分を直径59.5mmに切り取った。吸水性樹脂と基材は、接着剤により接着しており、基材に直接接着していなかった。これを比較例8とした。
アクリル酸は和光純薬製、試薬特級品を蒸留精製して使用した。試薬アクリル酸100gを水91.02gに溶解した。この水溶液を氷浴にて冷却し、液温30℃以下に保ちながら、25重量%のアンモニア水溶液117.94gを攪拌しながら徐々に加え40重量%のアクリル酸アンモニウム水溶液を得た。
簡易の窒素ボックスを用意し、以下の操作は全て窒素置換した窒素ボックス中で行った。300mlフラスコにこの40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0187g添加した。水溶液を窒素ガスでバブリングしたことにより脱気した。このとき、内温は20℃であった。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.43g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液0.0917gとロンガリット0.0415gを添加し重合を開始した。内部温度が20℃から上昇しはじめたら、バット中に用意してあるベンリーゼ3gに反応溶液を50g注いだ。このまま3時間放置し、窒素ボックス中から取り出した。その後、100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させた。これを比較例9とした。この吸収性複合体は、硬く切ったり曲げたりするのが困難であった。この複合体の吸収倍率はそのまま測定したことが困難であるため、吸水性樹脂粒子と同様に粉砕を行い106〜850μmに篩分けした後に測定を行った。粒子状になってしまったため、樹脂の重量比率、面積充填率は測定できなかった。
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の粒子径850〜1200μmを用い、樹脂の重量比率を25%とした以外は実施例1と同様の方法で複合体を作製した。これを比較例10とした。全ての吸水性樹脂粒子が接着していた。
(比較例12)
製造例1で製造された吸水性樹脂粒子1の粒子径850〜1200μmを用い、樹脂比率を55%にした以外が、実施例1と同様の方法で、複合体を作製した。これを比較例12とした。すべての吸水性樹脂粒子が接着していた。
粒子を分級した篩として106μm、212μm、300μm、425μm、500μm、600μm、710μm、850μm、1000μm、1180μm、1400μm、2000μm、2500μmの篩を用いて分級した以外は製造例1と同じ方法で、吸水性樹脂粒子12を得た。
(製造例13)
粒子を分級した篩として106μm、212μm、300μm、425μm、500μm、600μm、710μm、850μm、1000μm、1180μm、1400μm、2000μm、2500μmの篩を用いて分級した以外は製造例3と同じ方法で、吸水性樹脂粒子13を得た。
旭化成せんい社製の「ベンリーゼ」登録商標を繊維の縦方向に27cm、横方向に8cmに切り取った。ベンリーゼとは、セルロース100%の連続長繊維不織布である。セルロース系不織布であり、吸水特性にすぐれている。また、連続長繊維であるため、含水時の強度も十分あり、液拡散性にも優れている。テフロン(登録商標)のシートを同じように縦27cm、横8cmに切り取り、中に縦25cm、横6cmの線を引いた。これを2枚用意した。1枚のシートの線の内側に製造例12の吸水性樹脂粒子12の1000μmの篩の上に残った樹脂粒子1.5gを1180μmの篩を使用しながら均一に散布した。さらに212μmの篩に残った樹脂粒子1.5gを300μmの篩を使用して均一に散布した。もう一枚のシートに、1000μmの篩の上に残った樹脂粒子1.5gを同様に散布した。霧吹きを使用して、ベンリーゼに1.2gの水を散布し、用意したシート上に置き、両面に樹脂を接着させる。樹脂のない部分に錘をおいて固定し、ベンリーゼの縮みを抑えながら、イナートオーブンを使用して180℃10分間の乾燥を行った。これを実施例28とした。
実施例28と同様の方法で、吸水性樹脂粒子12の粒子径と使用量を変えて複合体を製造した。
500μmの篩に残った樹脂粒子を1.5gずつ両面に使用したものを実施例29とした。
850μmの篩に残った樹脂粒子を1.5gずつ両面に使用し、さらに片面のみに212μmの篩に残った樹脂粒子を1.5g使用したものを実施例30とした。
710μmの篩に残った樹脂粒子を1.05gずつ両面に使用し、さらに、片面のみに300μmの篩に残った樹脂粒子を2.4g使用したものを実施例31とした。
710μmの篩に残った樹脂粒子を1.05gずつ両面に使用し、さらに、300μmの篩に残った樹脂粒子を0.975gずつ両面に使用したものを実施例32とした。
実施例28と同様の方法で、製造例13の吸水性樹脂粒子13を用いて複合体を作製した。これを実施例33とした。製造例12の吸水性樹脂に比べると、アンモニウム塩ではないため、樹脂粒子としての吸収量が少ないため、複合体として吸収量が若干低下した。また、表面塩濃度がアンモニウム塩より若干低いため、製造後に脱離した粒子があった。
(実施例34)
ベンリーゼのかわりにナイロン製の旭化成せんい社製「スパンボンド」登録商標を使用した以外は実施例28と同様の方法で複合体を作製した。これを実施例34とした。
ベンリーゼのかわりに王子キノクロス社製の「王子キノクロスKS−40」登録商標を使用した以外は実施例28と同様の方法で複合体を作製した。王子キノクロスは乾式パルプ不織布である。これを実施例35とした。パルプの強度が弱いため、粒子をピンセットでつかむとパルプの繊維ごと簡単に脱離した程度の接着強度であった。
(実施例36)
ベンリーゼのかわりにPET製の旭化成せんい社製「スパンボンド」(登録商標)を使用した以外は実施例28と同様の方法で複合体を作製した。これを実施例36とした。接着力が若干弱かった。
製造例7の樹脂粒子7を使用し、使用した粒子径と量を変更した以外は、実施例28と同様の方法で、複合体を製造した。
1400μmの篩を通過し、850μmの篩に残った樹脂粒子を1.5gずつ両面に使用し、さらに片面のみに300μmの篩を通過し、212μmの篩に残った樹脂粒子を1.5g使用したものを実施例37とした。
(実施例38)
製造例8の樹脂粒子8を使用し、使用した粒子径を変更した以外は、実施例28と同様の方法で、複合体を製造した。
1400μmの篩を通過し、850μmの篩に残った樹脂粒子を1.5gずつ両面に使用し、さらに片面のみに300μmの篩を通過し、212μmの篩に残った樹脂粒子を1.5g使用したものを実施例38とした。
製造例7と製造例8の樹脂粒子7、8を使用し、使用した粒子径を変更した以外は、実施例28と同様の方法で、複合体を製造した。
製造例7で製造された樹脂粒子7のうち、1400μmの篩を通過し、850μmの篩に残った樹脂粒子を1.5gずつ両面に使用し、さらに片面のみに製造例8で製造された樹脂粒子8のうち、300μmの篩を通過し、212μmの篩に残った樹脂粒子を1.5g使用したものを実施例39とした。
図17に示した設備を設置した。(a)は原反ロール(基材)であり、旭化成せんい社製の「ベンリーゼ」登録商標の巾500mmのもの使用した。この布目付けを測定したと28g/m2であった。(b)は水噴霧機であり、スプレーノズルにガスと水のラインを接続したものを使用した。水の噴霧は、スプレーノズルにかけるガスの圧力と水の圧力を調整し、噴霧した水の量を調整した。(d1)として吸水性樹脂粒子ホッパー(供給部)を設けた。ドラム(e1)上部にホッパー(d1)からドラムくぼみ以外に付着した吸水性樹脂粒子を吹き飛ばすためのガス噴出し機(i1)を設置した。ドラムと粒子が接触した前に、ドラム表面を乾燥させるために乾燥温風吹き出し機(j1)を設置した。(e1)のドラムは、ドラム径が500mm、ドラム巾500mmである。ドラム表面のくぼみの構造を図18、図19に示した。図18には、ドラム表面を上から見た場合のくぼみの位置関係を示しており、隣接するくぼみの中心間の間隔は、全てほぼ3.1mmとなるようにくぼみを配置した。図19には、くぼみを深さ方向を横から見た断面図を示しており、ドラム表面側の開口部の円の直径が1.5mmであり、そこから内部方向に向かうに従い穴の直径が小さくなり深さ0.8mmのところで、直径が0.7mmまで絞られ、その部位より深いところ直径0.7mmを維持した穴がドラム内部の空洞まで続いている穴構造のものを使用した。
ドラム(e1)内部は、仕切り板(o1)により、減圧空間(q1)と常圧空間に分けられている。布と接触した部位では、ガス噴出し機(m1)を固定し、このガス噴出し機から噴出されるガスで、ガス噴出し機(m1)の前を通過した穴中の粒子を布へ噴出すシステムを採用した。ドラム(e1)内には、もう一つのガス噴出し機(n1)を設置し、布上へ噴出せなかった粒子を残留樹脂受け容器(p1)へ噴出した。
ドラム(e2)内部も、仕切り板(o2)により、減圧空間(q2)と常圧空間に分けられている。布と接触した部位では、ガス噴出し機(m2)を固定し、このガス噴出し機から噴出されるガスで、ガス噴出し機(m2)の前を通過した穴中の粒子を布へ噴出すシステムを採用した。ドラム(e2)内には、もう一つのガス噴出し機(n2)を設置し、ガス噴出し機(m2)で布上へ噴出せなかった残留樹脂を再度布へ噴出す方式とした。
使用した吸水性樹脂粒子としては、製造例1で示した製法で製造した粒径850〜1200μmものを使用した。この樹脂粒子をホッパー(d1)ホッパー(d2)それぞれに、1kgずつ入れた。運転中にホッパー中の樹脂量はおよそ300g程度になった時点で、ホッパーに樹脂を足し、ホッパー中の樹脂量が1kgなるようにした。この操作を繰り返し、運転中にホッパー中の樹脂が無くなることを防いだ。減圧空間(q1)、(q2)を700〜750mmHgの間に維持できるように軸付近から減圧した。ガス噴出し機(i1)、(i2)より空気を噴出し、くぼみ以外に付着した樹脂のほとんどをホッパー方向へ返すように空気噴出し量を調整した。乾燥温風噴出し機(j1)、(j2)より乾燥温風を噴出し濡れたドラム表面が乾燥できるようにした。ガス噴出し機(m1)、(m2)、(n1)、(n2)よりガスを噴出した。乾燥機内(g)内に180℃の窒素ガスを50m3/hrの速度で、乾燥機出口から入り口の方向に流した。水噴霧機の水の噴霧量は、ベンリーゼの移動速度が0.2m/分の時に、ベンリーゼの含水量が20g−水/m2となるように調整した。
ドラム(e1)、(e2)とベルトコンベア(k)を移動した布がスムーズに流れるように回転させ、布の移動速度をおよそ0.3m/分となるように調整して運転を開始した。
運転中は、複合体ロール(h)は、ベルトコンベア(k)から複合体ロール(h)間にほぼ一定のたわみとなる手動で回転させた。
運転開始から20分後から60分後の間に装置から出てきた布を取り出し種々の評価を実施した。
実施例40で製造された吸収性複合体の一部を10cm四方で切り出し、光学顕微鏡で不織布中の繊維と吸水性樹脂の接着方式を観察した結果、樹脂中に繊維が貫通した状態であった。
実施例40で製造された吸収性複合体の一部を長さ50cmずつに分割し、10枚の長さ50cmの吸収性複合体を取り出し、樹脂含有率を測定した結果、82〜86重量%の間にあった。すなわち、製造された吸収性複合体は、樹脂重量比率にばらつきの少ないものであった。その吸収性複合体を長さ50cmずつに分割し、その分割品の内、任意の10枚を取り出し、樹脂含有率を測定した結果、70重量%〜90重量%の間で大きくばらついて、安定した樹脂重量比率の布とはならなかった。吸収性複合体の樹脂重量比率は、以下の実施例42と同様の方法で算出した。
実施例40で製造された吸収性複合体の一部を長さ50cm分切り出し、高さ1mの程度のところに固定した棒に吊るし、該棒を速度15cm/秒、ふり幅30cmで、上下に60秒間振った結果、吸収性複合体中の樹脂重量比率は84重量%であり、5粒の粒子しか落下しなかった。
実施例40で製造された吸収性複合体の無加圧下吸収量は、61g/gであった。また、面積吸収倍率は1g/cm2であった。
吸水性樹脂粒子を製造例3のものに変更し、実施例40と同様に運転を行った。
(製造された吸収性複合体の評価、吸収性複合体の面積充填率)
実施例41で製造された吸収性複合体の片面当たりの面積充填率は、15.5%であった。
(製造された吸収性複合体の評価、吸水性樹脂と布の接着)
実施例41で製造された吸収性複合体の一部を長さ50cm分切り出し、高さ1mの程度のところに固定した棒に吊るし、該棒を速度15cm/秒、ふり幅30cmで、上下に60秒間振った結果、吸収性複合体中の樹脂重量比率は85重量%であり、20粒の粒子しか落下しなかった。
水噴霧機の水噴出し量を少なくし、水噴霧機通過後のベンリーゼの含水率0.3重量%となるように調整した以外は、実施例40と同様に塗工機を運転した。
運転開始から20分後から60分後の間に装置からできた布を取り出した。その吸収性複合体の長さ50cm分を切り出し、高さ1mの程度のところに固定した棒に吊るし、該棒を速度30cm/秒、ふり幅30cmで、60回を振った結果、吸収性複合体中の樹脂の重量比率は30重量%以下であり、低含水率の布では、ほとんど樹脂粒子が接着しなかった。吸収性複合体中の樹脂量は、吸収性複合体の全重量から、該吸収性複合体中の布の重量を引いた重量とした。吸収性複合体の布の重量は、使用前の乾燥状態の布の面積当たりの重量(目付け(g/m2))を予め測定し、今回切り出した50cm長さの片の面積を0.25m2とし、測定した目付けに0.25m2を乗じた重量を吸収性複合体中の布重量(g)とした。吸収性複合体中の樹脂の重量比率は、前記方法で計算された吸収性複合体中の樹脂重量を吸収性複合体の全量に割った百分率の値である。
使用した吸水性樹脂粒子1kgを10Lのテフロン製の容器に入れ、激しく撹拌しながら2kgの水を一度に投入した。投入した水のほぼ全量が吸水性樹脂粒子に吸収されたら撹拌を止め、これを吸水性樹脂として使用した以外は、実施例40と同様に塗工機を運転した。運転開始から20分後から60分後の間に装置からできた布を取り出した。その吸収性複合体を長さ50cmずつに分割し、その分割品の内、任意の10枚を取り出し、樹脂の重量比率を測定した結果、70重量%〜90重量%の間で大きくばらついて、安定した樹脂の重量比率の布とはならなかった。吸収性複合体の樹脂の重量比率は、実施例42と同様の方法で算出した。
使用したドラム表面のくぼみの外径を4mmとしたドラムをドラム(e1)、(e2)として使用した以外は、実施例40と同様に塗工機を運転した。運転開始から20分後から60分後の間に装置からできた布を取り出し種々の評価を実施した。その吸収性複合体を長さ50cmずつに分割し、その分割品の内、任意の10枚を取り出し、樹脂重量比率を測定した結果、92重量%〜75重量%の間で大きくばらついて、安定した樹脂重量比率の布とならなかった。吸収性複合体の樹脂重量比率は、実施例42と同様の方法で算出した。
使用したドラム表面のくぼみの深さを0.8mmから4mmに変更したドラムをドラム(e1)、(e2)として使用した以外は、実施例40と同様に塗工機を運転した。運転開始から20分後から60分後の間に装置からできた布を取り出し種々の評価を実施した。その吸収性複合体を長さ50cmずつに分割し、その分割品の内、任意の10枚を取り出し、樹脂含有率を測定した結果、92重量%〜75重量%の間で大きくばらついて、安定した樹脂重量比率の布とならなかった。吸収性複合体の樹脂重量比率は、実施例42と同様の方法で算出した。
使用した布をPETの不織布とした以外は、実施例40と同様に塗工機を運転した。運転開始から20分後から60分後の間に装置からできた布を取り出した。その吸収性複合体の長さ50cm分を切り出し、高さ1mの程度のところに固定した棒に吊るし、該棒を速度15cm/秒、ふり幅30cmで、上下に60秒間振った結果、吸収性複合体中の樹脂重量比率は30重量%以下であり、PETの不織布では、ほとんど樹脂粒子が接着しなかった。吸収性複合体の樹脂重量比率は、実施例42と同様の方法で算出した。
使用した布をPPの不織布とした以外は、実施例40と同様に塗工機を運転した。運転開始から20分後から60分後の間に装置からできた布を取り出した。その吸収性複合体の長さ50cm分を切り出し、高さ1mの程度のところに固定した棒に吊るし、該棒を速度30cm/秒、ふり幅30cmで、60回を振った結果、吸収性複合体中の樹脂含有率は30重量%以下であり、PPの不織布では、ほとんど樹脂が接着しなかった。吸収性複合体の樹脂重量比率は、実施例42と同様の方法で算出した。
ベンリーゼを繊維の縦方向に37cm、横方向に21cmに切り取った。テフロン(登録商標)のシートを同じように縦37cm、横21cmに切り取り、中に縦35cm、横19cmの線を引く。これを2枚用意した。1枚のシートの線の内側に製造例1の粒径1000〜1180μmの樹脂粒子6.6gを大粒として取り出し1180μmの篩を使用しながら均一に散布した。さらに製造例1の粒径212〜300μmの樹脂6.65gを小粒として使用し取り出し300μmの篩を使用して均一に散布した。もう一枚のシートに、1000〜1180μmの樹脂粒子6.7gを同様に散布した。霧吹きを使用して、ベンリーゼに8gの水を散布し、樹脂粒子の上に置き押さえつける。さらにベンリーゼに2gの水を散布し、裏面に樹脂粒子を接着させる。樹脂のない部分に錘をおいて固定し、3gの水を散布した後に、ベンリーゼの縮みを抑えながら、イナートオーブンを使用して180℃10分間の乾燥を行った。
ユニチャーム社製「ムーニーのびーるフィットMサイズ」(登録商標)を用意し、ドライヤーの熱によりホットメルト接着剤を溶かすことで、トップシートとバックシートのみを回収した。製造した吸収性複合体を縦33cm、横17cmに切り取り、この間にはさみこみ、吸収性複合体とは接触していないトップシートとバックシートの端の部分をGE東芝シリコーン株式会社製の接着剤、非腐食速乾性接着シール材TSE397にて接着したことにより、体液吸収物品を作製した。これを実施例48とした。
ユニチャーム社製「ムーニーのびーるフィットMサイズ」(登録商標)の吸収体部分を分解し、パルプと吸水性樹脂粒子を同時に篩振套機にかけた。しばらくしたと、パルプが凝集してきたため、ピンセットでつまんで回収した。この作業を繰り返し、吸水性樹脂粒子とパルプを完全に分離させた。実施例48と同様の操作で吸収性複合体を作製し、この上にパルプを篩を通して3g散布した。これを実施例48と同様にトップシートとバックシートの間に挿入し、体液吸収物品を作製した。パルプ層をつくることによって、触感が向上した。
使用した大粒の粒径を1000〜1180μmから500〜600μmに変更し、小粒は使用しない以外は、実施例48と同様の方法で体液吸収物品を作製した。これを実施例50とした。
(実施例51)
使用した大粒の粒径を710〜850μmとし使用量を片面あたり4.65gとし、小粒の粒径300〜425μmとし使用量を10gとした以外は実施例48と同様の方法で体液吸収物品を作製した。これを実施例51とした。
(実施例52)
製造例3の樹脂を使用した以外は、実施例48と同様に体液吸収物品を作製した。これを実施例52とした。
図22のように吸収性複合体と不透水性シートとを、日本NSC社製撥水製ホットメルト接着剤、ME117を使用して接着させる以外は、実施例48と同様の方法で体液吸収物品を作製した。これを実施例53とした。なお、接着剤は図22に示すように吸収性複合体の縦と横方向に塗布した。物品中で、吸収性複合体がずれたりしたことがなく、安定している。
(実施例54)
粒径710〜850μmの樹脂粒子を大粒として取り出し両面に6.1gずつ使用し、212〜300μmの樹脂粒子を小粒として取り出し4g使用した以外は実施例48と同様の方法で体液吸収物品を作製した。これを実施例54とした。
ユニチャーム株式会社製ムーニーのびーるフィット(登録商標)のMサイズを比較例13とした。吸収体はパルプと吸水性樹脂の混合物であり、厚みがあり、吸収能力も低い。
(比較例14)
P&G株式会社製パンパースコットンケア(登録商標)のMサイズを比較例14とした。吸収態はパルプと吸水性樹脂の混合物であり、厚みがあり、吸収能力も低い。
以下の変更点以外は、実施例48と同じ方法で体液吸収物品を作成しこれを実施例55とした。
ベンリーゼ及び、テフロンシートの横幅をそれぞれ縦37cm、横25cmに切り取った。テフロンシートの内側に引く線を縦35cm、横23cmとした。大粒を表裏それぞれ8.0g、8.1g、小粒を8g散布した。
製造した複合体を縦33cm、横21cmに切り取り、トップシートとバックシートの間に入れるときに、図23で示す状態になるように折り込んで挿入した。
使用した大粒の粒径を500〜600μmに変更し、小粒を使用しなかった以外は、実施例55と同様にして体液吸収物品を作成した。これを実施例56とした。
(実施例57)
日本NSC社製撥水製ホットメルト接着剤、ME117を接着剤として使用した以外は、実施例55と同じ方法で体液吸収物品を作成した。
吸収性複合体と透水性シート、不透水性シートをそれぞれ図24のようなパターンで接着させた以外は、実施例48と同じ方法で体液吸収物品を作成した。これを実施例58とした。
(実施例59)
日本NSC社製撥水製ホットメルト接着剤、ME117を接着剤として使用した以外は、実施例58と同様の方法で体液吸収性物品を作成した。これを実施例59とした。
(実施例60)
吸収性複合体と透水性シート、不透水性シートをそれぞれ図24のようなパターンで接着させた以外は、実施例50と同じ方法で体液吸収物品を作成した。これを実施例60とした。
Claims (23)
- 基材と吸水性樹脂粒子とから構成されている吸収性複合体であって、以下の条件(1)〜(5)を満たす吸収性複合体:
(1)前記基材と吸水性樹脂の合計重量に対する吸水性樹脂の重量比率が65〜94重量%である、
(2)前記基材と直接接着している吸水性樹脂粒子が全吸水性樹脂粒子の50重量%以上であり、かつ吸水性樹脂中に繊維を取り込んだ形態で接着している、
(3)基材の吸収速度が0.35mg/秒以上である、
(4)前記吸水性樹脂粒子の平均吸収倍率が、50g/g以上である、
(5)前記吸水性樹脂中の残存モノマーが、200ppm以下である。 - 前記基材の少なくとも片面において、粒径550μm〜2100μmの吸水性樹脂粒子の樹脂面積充填率が、1〜30%である請求項1に記載の吸収性複合体。
- 総表面積係数が0.3〜3である請求項1または2に記載の吸収性複合体。
- 前記粒径550μm〜2100μmの吸水性樹脂粒子の基材に接着させた後の表面の塩濃度が、中心部の塩濃度より10mol%以上低い請求項1〜3のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記粒径550μm〜2100μmの吸水性樹脂粒子が、表面架橋されている請求項1〜4のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記吸水性樹脂粒子の粒径分布が、下記の条件(1)、(2)を満足する請求項1〜5のいずれかに記載の吸収性複合体:
(1)目の開きが300μmの篩を通過する粒子が全吸水性樹脂の重量に対して10〜50重量%
(2)目の開きが3000μmの篩を通過できない粒子が全吸水性樹脂の重量に対して10重量%以下 - 前記吸水性樹脂粒子が、水溶液重合法で重合された後、破砕によって製造された不定形の樹脂粒子および/または逆相懸濁重合法で製造された樹脂粒子である請求項1〜6のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記吸水性樹脂粒子の基材に接着させる前の表面強度が、0.1〜5.5Nである請求項1〜7のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記吸水性樹脂粒子の加圧下吸収倍率が、20g/g以上である請求項1〜8のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記吸水性樹脂粒子を構成する吸水性樹脂が、側鎖にカルボン酸基を有した樹脂であり、基材に接着させる前の該吸水性樹脂中の酸基のうち50%以上がアンモニウム塩の形で中和されている請求項1〜9のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記吸水性樹脂粒子を構成する吸水性樹脂が、ポリアクリル酸塩を主とした共重合体である請求項1〜10のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記基材の溶液粘度74cpsのポリアクリル酸アンモニウム水溶液の接触角が、130度以下である請求項1〜11のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記基材の生理食塩水を吸収させた後の引張破断強度が、縦方向と横方向いずれも0.6N/20mm以上である請求項1〜12のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記基材が、布および/または紙である請求項1〜13のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記基材が、下記の条件(1)、(2)を満足するものである請求項1〜14のいずれかに記載の吸収性複合体;
(1)縦方向と横方向の引張破断伸びの比率が1:1.2〜1:10、
(2)縦方向と横方向の引張破断強度の比率が1.2:1〜10:1 - 前記基材の吸収倍率が、6g/g以上である請求項1〜15のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記基材が、セルロース系繊維からなる布および/または紙である請求項1〜16のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記基材が、セルロース系不織布である請求項17に記載の吸収性複合体。
- 端部分が折り返されて固定されている請求項1〜18のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 長手方向に接着剤を線状に塗布した請求項1〜19のいずれかに記載の吸収性複合体。
- 前記接着剤がホットメルト接着剤である請求項20に記載の吸収性複合体。
- 透液性シート、不透液性シートおよび両者の間に請求項1〜21のいずれかに記載の吸収性複合体を有することを特徴とする体液吸収物品。
- 透液性シート、不透液性シートおよび両者の間に、さらに、パルプを有することを特徴とする請求項22に記載の体液吸収物品。
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