JP6185140B2 - 不織布基材 - Google Patents
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Description
本明細書において、次の用語は、次の意味を有する。
「吸収性物品」という用語は、身体から排出される種々の滲出液(例えば、尿、BM、経血)を吸収し、収容するための、着用者の身体又は身体の生得の開口部に対面する又は近接して配置される、幼児、子供、若しくは成人用おむつ又は尿失禁製品、トレーニングパンツ、生理用ナプキン、タンポン等の使い捨て型装置を指す。特定の吸収性物品は、トップシート即ち液体透過性層、バックシート即ち液体不透過性層、及びトップシートとバックシートとの中間に少なくとも部分的に位置する吸収性コアを含んでいてもよい。物品はまた、捕捉システム(1つ又は複数の層からなっていてもよい)、及び典型的にその他の構成要素を含んでいてもよい。本開示の例示の吸収性物品は、以下の記載並びにテープおむつ及び生理用ナプキンの形態の図面において更に記載される。この説明におけるいかなるものも、図示されて説明される実施例の吸収性物品に基づいて請求項の範囲を限定するように考慮されるものではない。したがって、本開示は、任意の好適な形態の吸収性物品(例えば、トレーニングパンツ、成人用失禁製品、生理用ナプキン等)に適用される。疑義を回避するために、吸収性物品は拭取り用品を含まない。拭取り用品は以下に定義され、これらも本開示の範囲内である。
溶融材料及び典型的には熱可塑性プラスチックの連続的及び非連続的繊維紡糸技術は、一般に、メルトスピニング又はスパンメルト技術と称される。スパンメルト技術は、メルトブロー法及びスパンボンドプロセスの両方を含むことがある。スパンボンドプロセスは、溶融ポリマーを供給し、続いて紡糸口金として知られるプレートの多数の開口部を通り、圧力下で金型を介して押し出される工程を含む。得られた連続的な繊維は急冷されて、例えば、スロット延伸システム、繊細化ガン、又は延伸ロール(ゴデット)などの多くの方法のいずれかによって延伸される。スパンレイド又はスパンボンドプロセスにおいて、連続繊維は、弛緩ウェブとして、小孔表面、例えば、金網コンベヤベルト等の移動する小孔表面上に収集される。多層不織布基材を形成するために、2つ以上の紡糸口金が一列で使用される場合、続く不織布層は、前に形成された不織布層の最外表面上に集められる。スパンレイド又はスパンボンド不織布基材は多構成要素(例えば、コア及びシース、あるいはセグメントパイ(segmented pie)又は海島型)、多構成成分(即ち、1構成要素中に複数の化学物質の混合物)であってもよく、また、球状若しくは円形の他に、例えばトリローバル(三葉)、楕円形、若しくは中空等の他の多種多様な断面を有していてもよい。このような幅広い範囲のスパンレイド層又は布を製造する例は、Hartmannらへの米国特許第3,502,763号、Dorschnerらへの同第3,692,618号、Kinneyへの同第3,338,992号、Balkへの同第4,820,142号、Geusらへの同第5,460,500号、Geusらへの同第6,932,590号、Pikeらへの同第5,382,400号、Allenらへの同第7,320,581号、及びAllenへの同第7,476,350号に記載されている。
溶融材料の繊維紡糸技術から製造された不織布基材に加えて、不織布基材は、予備形成された繊維(天然繊維を含む)から、例えば乾式又は湿式技術等のその他の手段によって製造されてもよい。乾式技術にはカーディング及びエアレイイングが含まれる。これらの技術は、例えば乾式とメルトスパン等、多層機能性不織布基材を形成するために互いに組み合わせてもよい。
不織布基材は、熱的、機械的、又は化学的方法によって結合(連結)されてもよい。セルロース系材料からなる不織布基材では、不織布基材は水素結合されてもよい。結合は、典型的には成形工程に沿って行われるが、同様にオフラインで行われてもよい。熱的結合は、平坦及び/又は型付きロールによるカレンダー結合、並びに平ベルト及び/又はドラム表面によるスルーエア結合(thru-air bonding)を含む。機械的接合はニードルパンチ(needlepunching)、スティッチボンド(stitchbonding)、及び水流交絡(hydroentangling)(スパンレーシング(spunlacing)でも知られる)を含む。化学的結合は、噴霧、印刷、発泡又は飽和による繊維への接着剤、ラテックス、及び/又は溶剤の塗布を含み、その後に乾燥させて、十分な一体性を有する有用な不織布基材を製造する。印刷又は塗布等のその他の後工程もまた、次いで行ってもよい。その後、不織布基材はロール状に巻かれ、細長く切り/巻戻し、パッケージし、更なる処理のために出荷され、及び/又は最終製品に変換される。
種々の実施形態において、不織布構造の合成繊維は、例えば、PET、PTT、PBT、及びポリ乳酸(PLA)を含むポリエステル、及びアルキド樹脂、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、及びポリブチレン(PB)を含むポリオレフィン、エチレン及びプロピレン由来のオレフィンコポリマー、熱可塑性ポリウレタン(TPU)及びスチレンブロックコポリマー(種々のタイプのKratonによる線状及び放射状ジブロックコポリマー及びトリブロックコポリマー)を含むエラストマーポリマー、ポリスチレン、ポリアミド、PHA(ポリヒドロキシアルカノエート)及び、例えば、PHB(ポリヒドロキシブチレート)、並びに熱可塑性デンプンを含むデンプン系組成物から作製されてもよい。繊維の成分は、例えばPLA又は「バイオPE」などの植物体といった生物源に由来してもよい。上述のポリマーは、ホモポリマー、コポリマー、ブレンド、及びそれらのアロイとして使用してもよい。種々の実施形態では、不織布構造の天然繊維は、これらに限定されないが、軟材(針葉樹由来)からの消化セルロース繊維、レーヨン及び綿を含む、硬材(落葉樹に由来)又は綿、エスパルト草、バガス、ケンプ、亜麻、黄麻、ケナフ、サイザル、及びその他の木質性(lignaceous)及びセルロース繊維源からの繊維からなっていてもよい。繊維は、色、強度、経時安定性、臭気制御、又はその他の目的のためのその他の成分、例えば光沢を低下させて不透明度を改良する二酸化チタンを含んでいてもよい。
液体の表面張力
液体の表面張力は、空気−液体界面で白金ウィルヘルミープレートに及ぼされる力を測定することによって決定される。Kruss張力計K11又は同等物を使用する(Kruss USA(www.kruss.de)から入手可能)。試験は、23±2℃、及び50±5%の相対湿度の実験室環境において実施される。試験液体を製造業者所定の容器内に設置し、表面張力を器具及びそのソフトウェアで記録する。
9.00cm2、即ち、1.0センチの幅に9.0センチの長さの大きな不織布基材のピースを使用する。サンプルは、拭取り用品又は吸収性物品などの消費者製品、あるいはその包装材料から切り取られてもよい。サンプルは乾燥していなければならず、糊又は埃などのその他の材料を含まない状態でなければならない。サンプルを、23℃(±2℃)、約50%(±5%)の相対湿度で、2時間、平衡状態に達するまで調整する。切断された不織布基材の断片の質量が、0.0001gまでの精度の秤で測定される。結果として得られた質量を試料面積で割って、g/m2(gsm)単位の結果を得る。少なくとも、20個の同一の消費者製品又はその包装材料から得られる20個の試料について、同様の手順を繰り返す。消費者製品又はその包装材料が十分に大きければ、それぞれから2つ以上の試料を取得してもよい。サンプルの一例は、吸収性物品のトップシートの一部である。局部坪量変動試験が行われる場合、平均坪量を計算及び記録するために、これらの同じサンプル及びデータが使用される。
走査型電子顕微鏡(SEM)及び画像分析ソフトウェアを使用して、不織布基材のサンプルにおける繊維の直径が判定される。繊維が測定のために適切に拡大されるように、500〜10,000倍の倍率を選択する。電子ビームにおける繊維の帯電及び振動を避けるために、サンプルを金又はパラジウム化合物でスパッタする。手作業で繊維直径を測定する。マウス及びカーソルツールを用いて、無作為に選択された繊維の縁部を探し、その後、その幅(すなわち、その点において繊維方向に対して垂直に)にわたって繊維の他方の縁部まで測定する。非円形繊維については、断面積を画像解析ソフトウェアを使用して測定する。次に、有効直径を、測定面積が円のものであったかのように直径を計算することで計算する。目盛り付きの較正された画像分析ツールは、マイクロメートル(μm)単位の実際の読取値を得るためにスケーリングを提供する。したがって、いくつかの繊維は、SEMを使用して不織布基材のサンプル全体にわたって無作為に選択される。不織布基材から少なくとも2つの試料が、このように切断及び試験される。統計学的分析のために、そのような測定を少なくとも100回行い、次いで全てのデータを記録する。記録したデータを使用して繊維直径の平均(平均値)、繊維直径の標準偏差、及び繊維直径の中央値を計算する。別の有用な統計値は、ある特定の上限未満の繊維の集団の量の算出である。この統計値を決定するために、繊維直径のいくつの結果が上限未満であるかを計数するようにソフトウェアをプログラミングし、かつその計数値(データの総数で割り、100%を乗じた値)を、例えば、直径1マイクロメートル未満の百分率又は%サブマイクロメートル等の上限未満の百分率として、百分率で報告する。
デニール単位の繊維直径=断面積(m2単位)×密度(kg/m3単位)×9000m×1000g/kg。
低表面張力流体裏抜け時間試験を用いて、規定の速度で排出される低表面張力流体の所定量が、参照吸収性パッド上に設置される不織布基材のサンプルに完全に浸透する時間を決定する。既定値として、これは、試験流体の表面張力の理由から、32mN/m低表面張力流体裏抜け試験とも呼ばれており、それぞれの試験を、単に相互の上に置かれた不織布基材サンプルの2つの層上で行う。
この試験は、例えば、尿と便通の組み合わせ又は軟便等の、低表面張力流体に対してバリアを設ける意図を有して、不織布基材の低表面張力流体裏抜け時間性能(秒単位)を特徴付けるように設計される。
Lister裏抜け試験機:この試験機は、EDANA ERT 153.0−02の6章に記載されるものと同様であり、以下の例外を有する:裏抜けプレートは、10.0mmの長さ及び1.2mmのスロット幅を有する細いスロットを備え、60°の角度の付いた3つのスロットの星型開口部を有する。開口2000は図36に図示される。この機器は、Lenzing Instruments(オーストリア)及びW.Fritz Metzger Corp(米国)から入手可能である。ユニットは、100秒後にタイムアウトしないように設定される必要がある。
−表面張力が本明細書に記載の液体試験の表面張力に従って32mN/m+/−1mN/mであることを確認する。さもなければ、試験流体を再作製する。
−0.9%のNaCl水性電極すすぎ液体を調製する。
−以下のように5層を32mN/m試験流体で試験することによって、参照吸収性パッドの裏抜け目標(3.3+/−0.5秒)が満たされていることを確認する。
−裏抜け試験装置のベースプレート上に5プライの基準吸収性パッドを綺麗に積み重ねる。
−裏抜けプレートを5プライの上に設置し、プレートの中心が紙の中心上にあることを確認する。分配漏斗の下でこのアセンブリを中央に置く。
−裏抜け試験装置の上部のアセンブリが予め設定された停止点まで下げられていることを確認する。
−電極がタイマーに接続されていることを確認する。
−裏抜け試験装置を「オン」にし、タイマーをゼロにする。
−5mLの固定容積ピペット及び先端部を用いて、5mLの32mN/m試験流体を漏斗に分配する。
−(例えば、ユニットのボタンを押すことによって)漏斗のマグネチックバルブを開放して、5mLの試験流体を排出する。流体の最初の流れは、電気回路を完成させ、タイマーを起動する。流体が参照吸収性パッドに浸透し、かつ裏抜けプレートの電極のレベル未満に減少したときに、タイマーは停止する。
−電子タイマーに示される時間を記録する。
−試験アセンブリを除去し、使用した参照吸収性パッドを廃棄する。電極を0.9%のNaCl水溶液ですすいで、それらを次の試験のために「準備」する。電極の上の凹所及び裏抜けプレートの裏を乾燥させ、かつ分配器の出口オリフィス及び濾紙が置かれる下部プレート又はテーブル表面を拭き取る。
−参照吸収性パッドの裏抜け目標が満たされていることを確認するために、この試験手順を最低3回繰り返す。目標が満たされていない場合、基準吸収性パッドのスペックから外れている可能性があり、使用しない。
−参照吸収性パッド性能が検証された後に、不織布基材サンプルを試験し得る。
−必要数の不織布基材試料を切り取る。ロールからサンプル採取される不織布基材について、サンプルを10cm×10cmのサイズの正方形試料に切断する。消費者製品からサンプル採取される不織布基材について、サンプルを15×15mmの正方形試料に切断する。流体は、裏抜けプレートから不織布基材試料上に流動する。不織布基材試料の縁部のみに触れる。
−裏抜け試験装置のベースプレート上に5プライの基準吸収性パッドを綺麗に積み重ねる。
−不織布基材試料を5層の濾紙の上に設置する。この試験方法では、2層の不織布基材試料を使用する。不織布基材サンプルに側面がつけられる(即ち、どの側面が特定の方向に向くかに基づいて異なる層構成を有する)場合、(吸収性製品に対して)着用者に向かう側面が、本試験において上方を向く。
−裏抜けプレートを不織布基材試料上に配置し、裏抜けプレートの中央が、不織布基材試料の中央の上に配置されていることを確認する。分配漏斗の下でこのアセンブリを中央に置く。
−裏抜け試験装置の上部のアセンブリが予め設定された停止点まで下げられていることを確認する。
−電極がタイマーに接続されていることを確認する。裏抜け試験装置を「オン」にし、タイマーをゼロにする。
−上述のように起動する。
−必要数の不織布基材試料に対してこの手順を繰り返す。最低5個のそれぞれ異なる不織布基材サンプルの試料が必要とされる。平均値は、秒単位の32mN/m低表面張力裏抜け時間である。
本開示の不織布基材の比表面積は、Micromeritic社のASAP 2420又は同等の機器を使用してクリプトンガス吸着によって、連続的飽和蒸気圧(Po)法(ASTM D−6556−10に従って)を用いてBrunauer、Emmett、及びTellerの原則及び計算に従って、自動脱気及び熱性修正を含むKr−BET気体吸収法で決定する。なお、方法が推奨するように試料は300℃で脱気するべきではなく、代わりに室温で脱気するべきである。比表面積はm2/gで報告するべきである。
各表面積測定は、本開示の不織布基材の合計1gの試料から取られる。材料を1g得るには、吸収性物品、パッケージ、又は拭取り用品が試験されているかによって、1つ以上の吸収性物品、1つ以上のパッケージ、又は1つ以上の拭取り用品から複数の試料を取ってもよい。湿式拭取り用品試料は、40℃にて2時間にわたって、又は軽い圧力下にて試料から流体が漏れなくなるまで乾燥される。試料は、(吸収性物品、パッケージ、又は拭取り用品が試験されているかによって)吸収性物品、パッケージ、又は拭取り用品から、接着剤を有さないか、実質的に接着剤を有さない領域から、ハサミを用いて切断される。次いで、接着剤が紫外線の下で光るため、紫外線蛍光分析キャビネットを試料に用いて接着剤の存在を検出する。接着剤の存在を検出するその他の方法もまた用いてもよい。試料が接着剤を有さないようにするために、接着剤の存在を示す試料の領域は試料から切除される。これによって、試料は上記の比表面積法を用いて試験可能となる。
それぞれの表面積測定は吸収性物品から得られる不織布バリアカフ(例えば、50、51)の試料から生成されて、1gの合計サンプル質量に到達する。試料は、吸収性物品に直接的に結合しない領域内(例えば、図3の領域11)のバリアカフから、ハサミを用いて切断される。次に、接着剤が紫外線の下で光るため、紫外線蛍光分析キャビネットを用いて、接着剤の存在を検出する。接着剤の存在を検出するその他の方法もまた用いてもよい。試料が接着剤を含まないように、接着剤の存在を示す試料の領域は試料から切除される。これによって、試料は上記の比表面積法を用いて試験可能となる。
1)Image Jソフトウェアなどのソフトウェアプログラムを用いて、不織布基材のSEM画像のレジェンド(legend)の長さ内のピクセルの数を、直線(即ち、長さを有して太さを有さない線)を用いて測定する。線の長さと、レジェンドに対応するミクロンの数を記録する。
2)フィブリルを選び、その自由端から繊維から延び始める端(視覚できる限り)までの長さを測定する。線の長さを記録する。
3)この長さをピクセル単位でのレジェンドの長さで割って、次にレジェンドのミクロン単位での長さで掛けることで、フィブリルの長さをミクロン単位で取得する。
繊維の質量平均直径は以下のように計算される。
サンプル中の繊維は、円形/円筒形であると仮定され、
di=サンプル中のi番目の繊維の測定された直径、
∂x=その直径が測定される繊維の極微長手方向区間、サンプル中の全ての繊維において同一、
mi=試料中のi番目の繊維の質量、
n=その直径が測定されるサンプル中の繊維の数、
ρ=サンプル中の繊維の密度、サンプル中の全ての繊維において同一、
Vi=試料中のi番目の繊維の体積。
重量減少試験は、本開示の不織布基材におけるエステル脂質(例えば、GTS)の量を測定するために使用される。最も幅の狭いサンプル寸法が1mm以下である不織布基材の1つ以上のサンプルを、還流フラスコシステムを使用して、アセトン100gに対して不織布基材サンプル1gの比率で、アセトンに入れる。まず、サンプルを還流フラスコに入れる前に量り、次にサンプルとアセトンの混合物を20時間にわたって60℃に加熱する。次にサンプルを除去して60分間空気乾燥し、サンプルの最終重量を測定する。サンプルにおけるエステル脂質の重量割合を計算する式は以下のとおりである:
重量%エステル脂質=([サンプルの初期質量−サンプルの最終質量]/[サンプルの初期質量])×100%。
Claims (14)
- 繊維の層を含む不織布基材であって、当該不織布基材は、0.5m2/g〜5m2/gの範囲の比表面積を有し、
複数の前記繊維の各々は、当該繊維の表面から外側へと延伸するフィブリルを含み、
前記フィブリルは、グリセロールトリステアラートを含み、
前記複数の前記繊維は、ポリオレフィンと、当該組成物の重量に対して11%〜35%の前記グリセロールトリステアラートと、を含む組成物から形成されている、不織布基材。 - 前記比表面積は、0.6m2/g〜4m2/gの範囲にある、請求項1に記載の不織布基材。
- 前記比表面積は、1.15m2/g〜5m2/gの範囲にある、請求項1に記載の不織布基材。
- 当該不織布基材は、低表面張力流体裏抜け時間の坪量に対する比を0.37s/gsm〜5.0s/gsmの範囲で有している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の不織布基材。
- 前記繊維の層は、スパンボンド繊維を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の不織布基材。
- 前記繊維の層は、メルトブローン繊維を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の不織布基材。
- 前記繊維の層は、微細繊維を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の不織布基材。
- 当該不織布基材は、複数の前記繊維の表面から外側に延伸するフィブリルを成長させることによって、雰囲気条件下での所定の時間期間のポスト不織布基材形成の後、比表面積が少なくとも10%増加し、
前記フィブリルの各々は、グリセロールトリステアラートを含み、
前記所定の時間期間は、24時間を超えており、
前記繊維は、ポリオレフィンと、当該組成物の重量に対して11%〜35%の前記グリセロールトリステアラートと、を含む組成物から、直接的に製造されている、請求項1〜7のいずれか一項に記載の不織布基材。 - 前記繊維の少なくともいくつかは、8μmを超える質量平均繊維直径と、少なくとも1.6m2/gの比表面積と、を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の不織布基材。
- 前記繊維の少なくともいくつかは、10μmを超える質量平均繊維直径と、少なくとも1.2m2/gの比表面積と、を有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の不織布基材。
- 前記繊維の少なくともいくつかは、12μmを超える質量平均繊維直径と、少なくとも0.8m2/gの比表面積と、を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の不織布基材。
- 請求項1〜11のいずれか一項の不織布基材と、
液体不透過性材料と、
液体透過性材料と、
バリアレッグカフと、を含む、吸収性物品。 - 前記不織布基材は、前記液体不透過性材料の一部を形成し、
前記液体不透過性材料は、フィルムを含まない、請求項12に記載の吸収性物品。 - 前記不織布基材は、前記バリアレッグカフの一部を形成し、
前記バリアレッグカフは、フィルムを含まない、請求項12又は13に記載の吸収性物品。
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