JP6112638B2 - 吸水性ポリマー組成物 - Google Patents
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Description
また本発明は、前記吸水性ポリマー組成物を含む吸収性物品である。
また本発明は、疎水性抗菌剤を無機微粒子の表面に付着させて抗菌性微粒子を得る第1の工程と、この抗菌性微粒子を吸水性ポリマーの表面に付着させて吸水性ポリマー組成物を得る第2の工程とを有する、吸水性ポリマー組成物の製造方法である。
〔1-Hydroxy-4-methyl-6-(2,4,4-trimethyl-pentyl)-2(1H)-pyridone; combination with 2-aminoethanol(1:1)〕(CAS登録番号68890−66−4)、別名ピロクトンエタノールアミン(Piroctone ethanolamine)が挙げられる。下記式(I)で表される物質としては、クラリアント社により商品名オクトピロックスとして販売されている抗菌剤を用いることができる。
X線光電子分光分析(略称XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)又はESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, エスカ) により、吸水性ポリマーの表面を面分析し、Si−O結合及びN−O結合が検出される領域とされない領域の面積を計測する。Si−O結合は、シリカ微粒子由来のものであり、N−O結合は、疎水性抗菌剤由来のものである。吸水性ポリマーの表面において、Si−O結合及びN−O結合が検出される領域は、疎水性抗菌剤が付着しているシリカ微粒子で覆われており、吸水性ポリマー表面が露出していない領域であり、N−O結合が検出されない領域は、疎水性抗菌剤が付着しておらず吸水性ポリマー表面が露出している領域である。また、Si−O結合及びN−O結合が検出される領域では、N−O結合のピークシフトが見られる。これは、シリカ微粒子表面に疎水性抗菌剤が付着しているために起きる現象であることより、疎水性抗菌剤が付着したシリカ微粒子の存在が確認できる。これらの領域の面積から次式によって、吸水性ポリマー表面露出度を算出する。
吸収性ポリマー露出度(%)=(吸水性ポリマー露出面積/(吸収性ポリマー露出面積+吸水性ポリマー比露出面積))×100
このA法は、無機微粒子がシリカ微粒子の場合に限定される方法ではなく、どの無機微粒子であってもその組成が変わるだけで、同様に測定できる。また、疎水性抗菌剤がオクトピロックスの場合は、その構造よりN−O結合部分が無機微粒子表面に付着するためピークシフトが発生する。従ってサニゾールPの場合は、P−O結合になり、他の疎水性抗菌剤の場合は、その構造から無機微粒子表面と付着する結合部分でピークシフトが起きる。
光学顕微鏡を用いた簡易的な測定法により吸水性ポリマー表面が露出していることを確認する。光学顕微鏡により本発明の吸水性ポリマー組成物(表面に抗菌性微粒子が付着した吸水性ポリマー)の表面を観察すると、抗菌性微粒子、即ち、表面に抗菌剤が付着した無機微粒子の二次粒子は、無機微粒子と抗菌剤との屈折率の違いに起因して該抗菌性微粒子の反射光が増加することにより表面形状が明瞭に観察されなくなるため、吸水性ポリマー組成物における抗菌性微粒子の付着領域は、ぼやけて白く発光しているように観察される。従って、光学顕微鏡による観察画像をカメラで撮影し、その写真より、ぼやけていない領域(吸水性ポリマー表面が露出している領域)とぼやけている領域(吸水性ポリマー表面が露出していない領域)とが確認できれば、吸水性ポリマー表面に露出部分があると判断できる。
加圧下通液時間は、特開2003−235889号公報に記載されている測定方法及び測定装置を利用して測定される。具体的には以下の手順で2.0kPaでの加圧下通液時間を測定する。下記測定は23±2℃、相対湿度50±5%で行い、測定の前に試料を同環境で24時間以上保存した上で測定する。100mLのガラスビーカーに、測定試料である吸水性ポリマー組成物0.32±0.005gを膨潤するに十分な量の生理食塩水(0.9重量%塩化ナトリウム水)、例えば吸水性ポリマー組成物の飽和吸収量の5倍以上の生理食塩水に浸して30分間放置する。別途、垂直に立てた円筒(内径25.4mm)の開口部の下端に、金網(目開き150μm、株式会社三商販売のバイオカラム焼結ステンレスフィルター30SUS)と、コック(内径2mm)付き細管(内径4mm、長さ8cm)とが備えられた濾過円筒管を用意し、コックを閉鎖した状態で該円筒管内に、膨潤した測定試料を含む前記ビーカーの内容物全てを投入する。次いで、目開きが150μmで直径が25mmである金網を先端に備えた直径2mmの円柱棒を濾過円筒管内に挿入して、該金網と測定試料とが接するようにし、更に測定試料に2.0kPaの荷重が加わるようおもりを載せる。この状態で1分間放置した後、コックを開いて液を流し、濾過円筒管内の液面が60mLの目盛り線から40mLの目盛り線に達する(つまり20mLの液が通過する)までの時間(秒)を計測する。測定は5回行い(n=5)、上下各1点の値を削除し、残る3点の平均値を2.0kPaでの加圧下通液時間とする。尚、加圧下通液時間のさらに詳細な測定方法は、特開2003−235889号公報の段落〔0008〕及び段落〔0009〕に記載されており、また測定装置は、同公報の図1及び図2に記載されている。
疎水性抗菌剤を無機微粒子の表面に付着させて抗菌性微粒子を得る第1の工程と、この抗菌性微粒子を吸水性ポリマーの表面に付着させて吸水性ポリマー組成物を得る第2の工程とを有する、吸水性ポリマー組成物の製造方法。
前記第1の工程は、前記疎水性抗菌剤を溶媒に溶解させて抗菌剤溶液を得、該抗菌剤溶液と前記無機微粒子とを混合した後、その混合物を乾燥させて溶媒を除去することにより前記抗菌性微粒子を得る前記<1>に記載の吸水性ポリマー組成物の製造方法。
<3>
前記第1の工程において、前記抗菌剤溶液と混合させた前記無機微粒子の50質量%以上に前記疎水性抗菌剤を付着させる前記<2>に記載の吸水性ポリマー組成物の製造方法。
<4>
前記第1の工程によって前記無機微粒子よりも粒子径の大きい前記抗菌性微粒子を得、前記第2の工程の前に、該抗菌性微粒子を粉砕して粒子径を調整する前記<1>又は<2>に記載の吸水性ポリマー組成物の製造方法。
<5>
前記第2の工程において、前記抗菌性微粒子の前記吸水性ポリマー表面への付着は、両者の乾式混合によって実施される前記<1>〜<4>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物の製造方法。
<6>
前記無機微粒子は、シリカ微粒子、酸化ジルコニア、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化亜鉛及び金からなる群から選択される1種又は2種以上である前記<1>〜<5>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物の製造方法。
<7>
前記無機微粒子はシリカ微粒子である前記<1>〜<5>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物の製造方法。
<8>
前記<1>〜<7>の何れか一項に記載の製造方法によって製造された吸水性ポリマー組成物。
疎水性抗菌剤を無機微粒子の表面に付着させて抗菌性微粒子を得、この抗菌性微粒子が吸水性ポリマーの表面に付着している吸水性ポリマー組成物。
前記抗菌性微粒子は、前記疎水性抗菌剤を溶媒に溶解させて抗菌剤溶液を得、該抗菌剤溶液と前記無機微粒子とを混合した後、その混合物を乾燥させて溶媒を除去することにより得られたものである前記<9>に記載の吸水性ポリマー組成物。
<11>
前記抗菌性微粒子は、前記疎水性抗菌剤を前記無機微粒子の表面に付着している粒子の粉砕物である前記<9>又は<10>に記載の吸水性ポリマー組成物。
<12>
前記抗菌性微粒子の前記吸水性ポリマー表面への付着は、両者の乾式混合によって実施される前記<9>〜<11>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<13>
前記無機微粒子は、シリカ微粒子、酸化ジルコニア、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化亜鉛及び金からなる群から選択される1種又は2種以上である前記<9>〜<12>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<14>
前記無機微粒子はシリカ微粒子である前記<9>〜<12>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
無機微粒子の表面に疎水性抗菌剤が付着している抗菌性微粒子と、吸水性ポリマーとを含み、該抗菌性微粒子が該吸水性ポリマーの表面に付着している吸水性ポリマー組成物。
前記吸水性ポリマーの表面の一部が露出している前記<8>〜<15>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<17>
前記疎水性抗菌剤は、ヒドロキサム酸誘導体である前記<8>〜<16>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<18>
前記疎水性抗菌剤は、環状ヒドロキサム酸誘導体である前記<8>〜<17>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<19>
前記疎水性抗菌剤は、ピロクトンである前記<8>〜<18>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<20>
前記疎水性抗菌剤は、炭素数1〜18の長鎖アルキル基を有する四級アンモニウム化合物である前記<8>〜<16>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<21>
前記疎水性抗菌剤は、ベンザルコニウムである前記<8>〜<16>及び<20>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<22>
前記疎水性抗菌剤は、前記式(I)で表される物質であるピロクトンエタノールアミン、セチルリン酸ベンザルコニウム、トリクロサン又はジンクピリチオンである前記<8>〜<21>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<23>
前記無機微粒子は、シリカ微粒子、酸化ジルコニア、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化亜鉛及び金からなる群から選択される1種又は2種以上である前記<8>〜<22>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<24>
前記無機微粒子はシリカ微粒子である前記<8>〜<22>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<25>
前記無機微粒子は乾式シリカである前記<8>〜<24>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
前記疎水性抗菌剤は、25℃の水に対する溶解度が好ましくは40.0g以下、さらに好ましくは10.0g以下である前記<8>〜<25>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<27>
前記無機微粒子の平均一次粒子径は、好ましくは5nm以上、さらに好ましくは10nm以上、そして、好ましくは500nm以下、さらに好ましくは100nm以下である前記<8>〜<26>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<28>
前記吸水性ポリマーの全表面積に対する表面露出部分の面積の割合、即ち、吸水性ポリマーの全表面積に対する、何も付着していない部分の面積と前記無機微粒子の一次粒子が付着した部分の面積との合計値の割合(以下、「吸水性ポリマー表面露出度」ともいう)は、好ましくは30%以上、さらに好ましくは50%以上、そして、好ましくは90%以下、さらに好ましくは80%以下である前記<8>〜<27>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<29>
前記疎水性抗菌剤の含有量は、前記吸水性ポリマー組成物中の前記吸水性ポリマーの全質量に対して、好ましくは0.001質量%以上、さらに好ましくは0.01質量%以上、そして、好ましくは5.0質量%以下、さらに好ましくは1.0質量%以下である前記<8>〜<28>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<30>
前記無機微粒子の含有量は、前記吸水性ポリマー組成物中の前記吸水性ポリマーの全質量に対して、好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上、そして、好ましくは5.0質量%以下、さらに好ましくは3.0質量%以下である前記<8>〜<29>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<31>
前記吸水性ポリマーの平均粒子径は、好ましくは10μm以上、さらに好ましくは100μm以上、そして、好ましくは1000μm以下、さらに好ましくは800μm以下である前記<8>〜<30>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<32>
2.0kPaでの加圧下通液時間は、好ましくは70秒以下、更に好ましくは60秒以下である前記<8>〜<31>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
<33>
前記<8>〜<32>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物を含む吸収性物品。
<34>
前記<8>〜<32>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物の抗菌剤としての使用。
<35>
前記<8>〜<32>の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物の吸収体としての使用。
疎水性抗菌剤として、前記式(I)で表される物質であるクラリアント社製の商品名オクトピロックス(ピロクトンエタノールアミン)を用い、エタノール10質量部に対してオクトピロックス1質量部を溶解させて抗菌剤溶液を調製した。この抗菌剤溶液を、無機微粒子であるシリカ微粒子としての乾式シリカ(日本エアロジル株式会社製、商品名「アエロジル200」、平均一次粒子径12nm、BET比表面積平均200m2/g)に、シリカ10質量部に対して該抗菌剤溶液10質量部となるように滴下して混合し、その混合物を常温で乾燥させて、シリカ微粒子の表面に疎水性抗菌剤が付着している、抗菌性微粒子を得た。そして、吸水性ポリマー粒子(日本触媒株式会社製、商品名「アクアリックCA」、平均粒子径300μm)とこの抗菌性微粒子とを、前者100質量部に対して後者1質量部の割合で混合して、実施例1の吸水性ポリマー組成物を製造した。
疎水性抗菌剤としてセチルリン酸ベンザルコニウムを用いた。具体的には、市販の抗菌剤(花王株式会社製、商品名「サニゾールP」)を乾燥機で乾燥させることにより、その溶媒成分である水及びエタノールを蒸発させて、純度100%のセチルリン酸ベンザルコニウムを得、これを疎水性抗菌剤として用いた。エタノール10質量部に対して、純度100%のセチルリン酸ベンザルコニウムを3.6質量部溶解させて抗菌剤溶液を調製した。この抗菌剤溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例2の吸水性ポリマー組成物を製造した。
無機微粒子として酸化ジルコニウム(和光純薬工業株式会社製、平均一次粒子径10nm)を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例3の吸水性ポリマー組成物を製造した。
無機微粒子として酸化チタン(和光純薬工業株式会社製、平均一次粒子径数十nm(10nm以上100nm以下))を用いた以外は実施例1と同様にして、実施例4の吸水性ポリマー組成物を製造した。
実施例1で吸水性ポリマー組成物の原材料として用いた吸水性ポリマー粒子(アクアリックCA)をそのまま比較例1とした。
実施例1において、シリカ微粒子を使用せず、吸水性ポリマー粒子の表面にオクトピロックスを直接付着させた以外は、実施例1と同様にした。即ち、実施例1で吸水性ポリマー組成物の原材料として用いた吸水性ポリマー粒子(アクアリックCA)と、エタノール10質量部に対してオクトピロックス1質量部を溶解させて調製した抗菌剤溶液とを、前者100質量部に対して後者1質量部の割合で混合し、その混合物を常温で乾燥させて、比較例2の吸水性ポリマー組成物を製造した。
実施例1において、疎水性抗菌剤を使用しなかった以外は、実施例1と同様にした。即ち、実施例1で吸水性ポリマー組成物の原材料として用いた吸水性ポリマー粒子(アクアリックCA)と、乾式シリカとを、前者100質量部に対して後者1質量部の割合で混合して、対照例の吸水性ポリマー組成物を製造した。
実施例、比較例及び対照例の吸水性ポリマー組成物又は吸水性ポリマー粒子について、前記方法により2.0kPaでの加圧下通液時間を測定することで吸水性能を評価した。また、実施例及び比較例の吸水性ポリマー組成物又は吸水性ポリマー粒子について、下記方法により尿の変色度合いΔL*a*b*を測定することで抗菌性能を評価した。その結果を下記表1に示す。
縦20cm、横10cmの矩形形状の不織布を水で適度に湿らせ、その湿った不織布を用いて成人男性の排泄部(肛門)及びその周辺を清拭した後、その不織布を10mlの液温36℃の人尿中に浸漬し、その状態で6時間放置する。次いで、人尿中から不織布を取り出し、別途用意した150mlの人尿中に入れて撹拌しつつ、さらにXG試薬(PhytoTechnology Laboratories、LLC製、酵素検出試薬X−GLUC, MONOCYCLOHEXYL AMMONIUM SALT)200mmpを添加して、試験液を得る。評価対象物(吸水性ポリマー組成物又は吸水性ポリマー粒子)1質量部に対して、この試験液を50質量部用意し、両者を混合して室温36℃の環境下で保管する。保管開始当初は、試験液は人尿本来の色である黄色であるが、経時により試験液中の排泄部由来の菌が増殖すると、XG試薬の作用によりその菌増殖部分が緑色に変色する。保管開始から6時間経過した時点での試験液の変色部分の最表面の色を、Adobe社のPhotoshopを用いて計測する。色の規定はCIEL*a*b*に従った。対照例の吸水性ポリマー組成物、即ち、吸水性ポリマー粒子とその表面に付着した無機微粒子(シリカ微粒子)とから構成され且つ抗菌剤を含んでいない吸水性ポリマー組成物を評価対象物とした場合の変色部分の最表面の色を基準として、その基準色と、各実施例及び比較例のうちの1つを評価対象物とした場合の変色部分の最表面の色との色差ΔL*a*b*を算出し、当該実施例又は比較例の尿の変色度合いとする。尿の変色度合いΔL*a*b*の値が小さいほど、抗菌性能に優れると判断され高評価となる。
比較例2の吸水性ポリマー組成物は、吸水性ポリマー粒子の表面に疎水性抗菌剤が直接付着しているため、尿の変色度合いΔL*a*b*の値は実施例1よりも小さく高い抗菌性能を有しているものの、2.0kPaでの加圧下通液時間は比較例1に比して長く、抗菌機能の付加によって吸水性能が大幅に低下する結果となった。
以上のことから、抗菌性能及び吸水性能に優れる吸水性ポリマー組成物を得るためには、疎水性抗菌剤をシリカ微粒子(無機微粒子)の表面に付着させ、そのシリカ微粒子(抗菌性微粒子)を吸水性ポリマーの表面に付着させることが有効であることがわかる。
Claims (8)
- 無機微粒子の表面に疎水性抗菌剤が付着している抗菌性微粒子と、吸水性ポリマーとを含み、該抗菌性微粒子が該吸水性ポリマーの表面に付着しており、該疎水性抗菌剤は、25℃の純水に対する溶解度が10.0g/100g以下である吸水性ポリマー組成物。
- 前記吸水性ポリマーの表面の一部が露出している請求項1に記載の吸水性ポリマー組成物。
- 前記無機微粒子はシリカ微粒子である請求項1〜3の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
- 前記無機微粒子は乾式シリカである請求項1〜4の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物。
- 請求項1〜5の何れか一項に記載の吸水性ポリマー組成物を含む吸収性物品。
- 疎水性抗菌剤を無機微粒子の表面に付着させて抗菌性微粒子を得る第1の工程と、この抗菌性微粒子を吸水性ポリマーの表面に付着させて吸水性ポリマー組成物を得る第2の工程とを有し、
前記疎水性抗菌剤は、25℃の純水に対する溶解度が10.0g/100g以下である、吸水性ポリマー組成物の製造方法。 - 前記第1の工程は、疎水性抗菌剤を溶媒に溶解させて抗菌剤溶液を得、該抗菌剤溶液と無機微粒子とを混合した後、その混合物を乾燥させて溶媒を除去することにより前記抗菌性微粒子を得る請求項7に記載の吸水性ポリマー組成物の製造方法。
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