JP6961829B2 - 天然繊維を含むトップシート - Google Patents
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Description
本発明で使用する場合、用語「吸収性物品」は、身体から排泄された種々の液状排泄物を吸収し収容するために、着用者の身体に直接当たるように、あるいは近接するように配置される、おむつ、パンツ又は婦人衛生用生理用ナプキンなどの使い捨ての製品を指す。典型的には、これらの吸収性物品は、トップシート、バックシート、及び吸収性コア、並びに、所望により捕捉層、及び/又は分配層及びその他の部材を含み、吸収性コアは、通常、バックシートと捕捉システム又はトップシートとの間に配置される。本発明の吸収性物品は、おむつ又はパンツであってもよい。
トップシートは、概して液体透過性であり、身体から排泄される流体を受容し、流体を捕捉システム、分配システム、及び/又は吸収性コアに向かって方向付ける際に役立つように構成されている。トップシートの重要な特性の1つは、吸収性物品によって流体を吸収することができる前に、トップシート上に流体が溜まるのを低減させる能力である。
第1の層は、天然繊維を含み、織布ウェブ又は不織布ウェブであってもよい。第1の層は、合成繊維を更に含んでもよい。
図1aを参照すると、トップシート24は、少なくとも第1の層1を含む。
本発明のトップシートは、流出試験方法に従って40%未満の流出量を有する。好ましくは、トップシートは、流出試験方法に従って20%未満の流出量を有する。より好ましくは、トップシートは、流出試験方法に従って15%未満の流出量を有する。
図2によると、第1の層1は、複数の突出部9を含み得る。第1の層1は、複数の孔5を含む。第1の層1は、孔5の大部分の間にランド領域8を含む。ランド領域は、実質的に平坦な領域であり得る。好ましくは、ランド領域8は、平坦な領域である。
トップシートは、第1の層と向かい合う関係にある第2の層を有し得る。第1の層は、上記のように第1の層に対応し、第1の層について上述した全ての態様は、第1及び第2の層を含むトップシート内の第1の層に等しく適用可能である。
図5を参照すると、トップシートは、三次元の第1の層1及び平坦な第2の層2を含み得る。第1の層は、第1の表面3及び第2の表面4を含み得る。第2の層は、第1の表面10及び第2の表面11を含み得る。
図6を参照すると、トップシート24は、上記のような第1の層1と、向かい合う関係の上記のような第2の層2と、を含む積層体であり得る。言い換えると、第1の層1及び第2の層2は、積層体を形成するように接合される。
当該技術分野において既知の複数の異なる方法を使用して、本開示の有孔不織布、即ち、有孔トップシートを作成し、孔を有する三次元不織布材料を作成することができる。これらの方法は、参照により本明細書に組み込まれる、2017年9月14日公開のProcter and Gamble Companyにより出願された国際出願第2017/156200号に説明されている。
本発明のトップシートが使用され得る典型的な使い捨て吸収性物品は、着用者の身体に接して又はその近位に配置されて、身体から排出された様々な排泄物を吸収して収容する、おむつ20の形態で図12〜図16に表される。
接触角試験方法:
1cm×2cmの矩形状の試験片を使い捨て吸収性製品のトップシートから切り出し、試験片の表面に触れないように、又は材料の構造を乱さないように注意する。試験片は、物品の縦方向中心線と位置合わせされた長さ(2cm)を有する。試験片を、鉗子を用いて縁部から優しく取り扱い、両面テープを用いてSEM試験片ホルダー上に皮膚に面する面を上にして平らに装着する。小型の家庭用エアブラシ装置を用いて生成した微細なミストの水滴を試験片に噴霧する。液滴を生成するために使用される水は、少なくとも18MΩ−cmの抵抗率を有する蒸留脱イオン水である。エアブラシは、液滴が各々約2pLの体積を有するように調整される。約0.5mgの水滴を、均等にかつ緩やかに試験片上に付着させる。水滴を塗布した直後に、装着した試験片を液体窒素中にくぐらせて凍結させる。凍結後、試料を−150℃のCryo−SEMプレップチャンバに移し、Au/Pdでコーティングして、−150℃のCryo−SEMチャンバ内に移す。Hitachi S−4700 Cry−SEM又は同等の機器を用いて、繊維上の液滴の高分解能画像を得る。液滴は無作為に選択されるが、繊維表面から延びる液滴の投影がほぼ最大となるように、顕微鏡内で配向されている場合にのみ、液滴が撮像されるのに適している。図17の線3700によって示されるように、撮られた画像から、液滴と繊維との間の接触角を直接決定する。
有効孔寸法、パーセント有効面積、及び孔間距離の測定値を、フラットベッドスキャナを用いて得た孔試験片画像から得る。スキャナは解像度6400dpi及び8ビットグレースケールの反射モードで走査可能である(好適なスキャナはEpson America Inc.(Long Beach CA)のEpson Perfection V750 Pro又はその等価物である)。スキャナは、画像解析プログラムを実行するコンピュータと連動する(好適なプログラムは、National Institute of Health(USA)のImageJ v.1.47、又はその等価物である)。試験片画像は、取得されたNIST認定定規の画像に対して距離較正される。孔試験片は、画像を取得する前に黒色ガラスタイル(HunterLab、Reston、VAから入手可能なP/N 11−0050−30、又は等価物)の裏地を貼られる。次いで、結果的に得られたグレースケール画像が、閾値階調値を介して2値画像に変換され、試験片材料領域からの開口孔領域の分離を可能にし、画像解析プログラムを使用してこれらの領域を解析した。全ての試験は、約23±2℃及び約50±2%の相対湿度に維持された調湿室内で行われる。
試験片を得るために、吸収性物品が、平面構成の固い平坦面にテープで貼り付けられる。存在するあらゆる脚部の弾性体は、物品の平らな配置を容易にするために切断され得る。物品の吸収性コアの上に位置する領域の外側境界は、有孔層上で識別され、マークされる。有孔層の試験片は、かみそり刃を用いて物品の外周の周囲を切断することによって、物品の下層から取り出される。有孔層試験片は、孔の歪みを回避するように、縦及び横方向の伸長が維持されるように丁寧に取り出される。必要であれば、低温スプレー(Cyto−Freeze(Control Company(Houston TX)、又は等価物など)を使用して、試験片を下層から取り除いてもよい。5つの実質的に同様の物品から得られた5つの複製試験片を分析のために調製する。有孔基材の原材料を、吸収性物品上で用いる場合と同じ加工条件下で及び同じ程度に延伸又は活性化させることによって、試験用に調製する。試料は、試験前に、約23℃±2℃及び相対湿度約50%±2%で2時間にわたって調湿される。
定規が、スキャナガラスの側面に平行に配向されるようにスキャナベッド上に配置される。定規の画像(較正画像)は、6400dpi(約252画素/mm)の解像度及び8ビットグレースケールの反射モードで取得される。較正画像は、非圧縮のTIFF書式ファイルとして保存される。較正画像を取得した後、定規がスキャナガラスから除去され、全ての試験片が同じ走査条件下で走査される。有孔試験片は、試験片の外向きの表面がスキャナのガラス面に向いている状態で、スキャナベッドの中央に平らに寝かせて配置される。試験片の角及び縁は、取り外し前の物品に対するように、その元の縦方向及び横方向の伸張が復元されるように固設される。試験片は、有孔試験片層の機械方向(MD)及び横断方向(CD)がスキャナのガラス表面の側面と平行かつ垂直に位置合わせされ、結果的に得られた試験片画像が頂部から底部まで垂直に通るMDを有するように配向される。黒色ガラスタイルが試験片の頂部上に配置され、スキャナ蓋が閉じられ、試験片全体の走査画像が取得される。画像は、圧縮前のTIFF書式ファイルとして保存される。残りの4つの複製試験片が走査され、同様の様式で保存される。解析前に、全ての試験片画像が、物品の吸収性コアの上に位置していた有孔領域内に含まれる最大矩形視野に切り出される。
較正画像ファイルが画像解析プログラム内で開かれ、直線距離較正は、撮像された定規を使用して実施される。この距離較正スケールが、解析前に全ての後続の試験片画像に適用される。試験片画像は、画像解析プログラム内にあり、距離スケールは、距離較正を使用して設定される。次に、8ビットグレースケール画像が、次の手段で2値画像(孔領域に対応する「ゼロ」又は「黒」を用いて)に変換される。階調(GL)値のヒストグラム(0〜255の範囲であり、1つのビンが階調iごとの傾向Piを含む)がちょうど2つの極大値を有する場合、閾値階調値tは、Pt−1>Pt及びPt≦Pt+1である値として定義される。ヒストグラムが2つよりも多い極大値を有する場合、ヒストグラムは、サイズ3の窓付き算術平均を使用して反復的に平滑化され、この平滑化は、ちょうど2つの極大値が存在するまで反復的に実施される。閾値階調値tは、Pt−1>Pt及びPt≦Pt+1である値として定義される。この手順は、開口穴の暗画素ピークと試験片材料のより明るい画像ピークとの間に位置する最小母集団の階調(GL)値を識別する。ヒストグラムがゼロ又は1つの極大値のいずれかを含有する場合、方法は、更に続行することができず、出力パラメータは、定義されない。
較正画像(定規を含む)ファイルが画像解析プログラム内で開かれる。元画像の解像度が、双三次補間法を使用して、6400dpi〜640dpi(約25.2画素/mm)にサイズ変更される。直線距離較正が、撮像された定規を使用して実施される。この距離較正スケールが、解析前に全ての後続の試験片画像に適用される。1つの試験片画像が選択され、画像解析プログラム内で開かれる。元の画像の解像度は、双三次補間法を使用して6400dpi〜640dpi(約25.2画素/mm)にサイズ変更され、距離スケールが、較正画像を使用して確立された直線距離較正に従って設定される。次に、8ビットグレースケール画像が、次の手段で2値画像(孔領域に対応する「ゼロ」又は「黒」を用いて)に変換される。階調(GL)値のヒストグラム(0〜255の範囲であり、1つのビンが階調iごとの傾向Piを含む)がちょうど2つの極大値を有する場合、閾値階調値tは、Pt−1>Pt及びPt≦Pt+1である値として定義される。ヒストグラムが2つよりも多い極大値を有する場合、ヒストグラムは、サイズ3の窓付き算術平均を使用して反復的に平滑化され、この平滑化は、ちょうど2つの極大値が存在するまで反復的に実施される。閾値階調値tは、Pt−1>Pt及びPt≦Pt+1である値として定義される。この手順は、開口穴の暗画素ピークと試験片材料のより明るい画素ピークとの間に位置する最小母集団の階調(GL)値を識別する。ヒストグラムがゼロ又は1つの極大値のいずれかを含有する場合、方法は、更に続行することができず、出力パラメータは、定義されない。次に、2つのモルフォロジー演算が2値画像上で実施される。まず、クロージング(黒色孔領域画素に接触している任意の白色背景画素を黒色孔領域画素に変換し、それによって、孔領域の外周の周囲に画素の層を追加する膨張処理、続いて、白色背景画素に接触している任意の黒色孔領域画素を除去し、それによって、孔領域の外周の周囲の画素の層を除去する収縮処理、繰り返し=1、画素数=1)が実施され、開口穴内の散在繊維を取り除く。続いて、オープニング(収縮処理、続いて、膨張処理、繰り返し=1、画素数=1)が実施され、孤立した黒色画素を取り除く。画像の縁は、収縮工程の間にパッドされて、黒色の境界線の画素が処理中に維持されることを確保する。最後に、黒色孔領域内に包囲された残る全ての空隙が埋められる。
孔間の平均値、標準偏差、中央値、及び最大距離は、孔寸法測定のために解析された各試験片の2値画像を更に解析することによって測定される。各画像について、ボロノイ操作が、サイズ変更され空間的に較正された2値画像(上記のもの)に対して実施される。ボロノイ操作は、領域又は「セル」が2つの最も近いパターンの孔の境界線と等しい距離を有する画素の線を境界とする画像を生成し、これらの境界線の画素値が2値画像のユークリッド距離マップ(EDM)から出力され、全ての他の画素値がゼロである。(EDMは、2値画像中の各孔間画素が、最も近いパターンの孔からの画素の距離と等しい値と置換される、変換された画像である。)ボロノイ変換された画像内に存在する非ゼロ距離値(即ち、境界線に沿ったユークリッド距離値)の統計解析が実施される。画像について結果的に得られた平均値、標準偏差、中央値及び最大孔間距離が計算され、次いで、孔特徴間の完全距離を反映するために2の倍数で乗算される。これらの統計的指標は、0.01mm単位まで報告される。この手順は、全ての試験片画像について繰り返される。標準偏差を平均値で除算して100%で乗算することによる孔間距離のパーセント相対標準偏差(RSD)。
トップシート試験片が、吸収性物品の縦方向の中心線及び横方向の中心線の交点を中心として吸収性物品から取り出されるが、吸収性物品からトップシートを取り出す目的で、かみそり刃が、10±1cm×10±1cmの領域の外周の周囲で吸収性物品の下層からトップシートを切除するために使用される。10±1cm×10±1cmの領域が縦方向の中心線及び横方向の中心線の交点から切除されることを可能にするにはトップシートが不十分なサイズである場合、抽出され得るトップシートの最大の正方形が切除され、以後、トップシート試験片として使用される。試験片は、その縦方向及び横方向の伸張が維持されるように、慎重に取り出される。必要であれば、低温スプレー(Cyto−Freeze(Control Company,Houston TX)など)を使用して、トップシート試験片を下層から取り出すことができる。
流出量は、WSP80.9(05)の親水性不織布を試験するための基本的な方法、不織布流出量の標準試験方法に従って測定される。傾斜角度は、25°+/−1°に設定される。25±0.5gの総質量の試験液が使用される。
毛細管排出試験方法が、300mmH2Oの差圧で3つの試験片によって保持された流体(g/g)の平均量を決定するために使用される。この方法は、段階的に制御された差圧の使用、及び多孔質試験片の内外への関連する流体移動の測定を行う。差圧の300mmH2Oでの第1の排出サイクル中に各試験片によって保持された流体(g/g)が測定され、3つの同様の試験片から得られた平均値がパラメータCDP300として報告される。
均一な円筒形細孔について、細孔の半径は、方程式、差圧=(2γcosΘ)/rによる、細孔を満たす又は空にするために必要とされる差圧に関連し、
式中、γ=液体表面張力、Θ=接触角、r=細孔半径である。
トップシート試験片が、吸収性物品の縦方向及び横方向の中心線の交点を中心として吸収性物品から取り出されるが、吸収性物品からトップシートを取り出す目的で、かみそり刃が、7±1cm×7±1cmの領域の外周の周囲で吸収性物品の下層からトップシートを切除するために使用される。(7±1cm×7±1cmの領域が縦方向及び横方向の中心線の交点から切除されること可能にするにはトップシートが不十分なサイズである場合、抽出され得るトップシートの最大の正方形が切除され、以後、トップシート試験片として使用される)。試験片は、その縦方向及び横方向の伸張が維持されるように、慎重に取り出される。トップシートが2つの層で作製される場合、第1の層が、第1の層の総重量に対して少なくとも15重量%の天然繊維を含み、分離され、毛細管排出試験方法の測定に使用される。必要であれば、低温スプレー(Cyto−Freeze(Control Company,Houston TX)など)を使用して、トップシート試験片を下層から取り出すことができる。直径50mmの円形試料は、吸収性物品から取り出されたトップシート試験片から得られる。
本方法に好適な装置は、「Liquid Porosimetry:New Methodology and Applications」by B.Miller and I.Tyomkin published in The Journal of Colloid and Interface Science(1994),volume 162,pages 163−170に説明されている。更に、0mm H2O〜1200mm H2Oの差圧の試料チャンバ圧を制御することができる任意の圧力制御スキームが、この参照で説明される圧力制御サブシステムの代わりに使用されてもよい。好適な全体的な機器類及びソフトウェアの一例は、TRI/Autoporosimeter(Textile Research Institute(TRI)/Princeton Inc.of Princeton,N.J.,U.S.A.)である。TRI/オートポロシメータ(TRI/Autoporosimeter)は、多孔質材料の細孔容積分布(例えば、有効細孔半径1〜1000μmの範囲内の異なるサイズの細孔容積)を測定するための自動コンピュータ制御機器である。Automated Instrument Software Releases 2000.1若しくは2003.1/2005.1若しくは2006.2、又はData Treatment Software Release 2000.1(TRI Princeton Inc.から入手可能)などのコンピュータプログラム、及びスプレッドシートプログラムが、測定されたデータをキャプチャ及び解析するために使用され得る。
使用される湿潤液体は、脱気された0.9%のNaCl溶液である。液密度は、1.01g/cm3であり、表面張力γは、72.3±1mN/mとされ、接触角cosΘ=0.37である。1.2μmの特徴的細孔径を有する90mm直径の混合セルロース−エステルフィルタ膜(例えば、Millipore Corporation of Bedford,MA,Catalogue #RAWP09025)が、試料チャンバの多孔質フリット(Mott Corp.,Farmington,CT製の直径90mm、厚さ6.4mmのMonelプレート又は等価物)に取り付けられる。
上記のように、3つの試験片の各々に関して、300mmH2Oの差圧でのその第1の排出サイクル中に各試験片によって保持された毛細管流体(g)が、空のチャンバの任意の影響について補正され、次いで、試験片の乾燥質量によって除算されて、g/gの単位の乾燥試料質量によって正規化された、排出された毛細管流体に達する。3つの試料から排出された、正規化された毛細管流体の3つの値の算術平均が、g/gのパラメータCDP300(30cm水柱での排出取り込み)として報告される。
以下の実施例は全て、第2の層に適用された、疎水性ホットメルト接着剤を用いて接着された、第1の層及び第2の層の2つの層を含むトップシートである。第1の層は、三次元層であるが、第2の層は、平坦である。第1の層の孔は、第2の層の孔と位置合わせされる。各実施例のトップシートは、上記のプロセスに従って形成される(図7〜図11参照)。疎水性界面活性剤を使用するあらゆる実施例について、疎水性界面活性剤は、同じである。
ランド領域上の第1の表面ランド領域接触角、孔上の孔接触角、流出量、CDP300、孔の幅、長さ、外周及び面積が、本明細書に開示される対応する試験方法に従って測定される。
**)この値について、上記試験方法から逸脱して、5液滴のみを測定し、そのうち3つを孔の頂部、2つを底部で測定した。
***)この値について、上記試験方法から逸脱して、5液滴のみを測定した。
Claims (17)
- 少なくとも第1の層(1)を有する、吸収性物品に使用するためのトップシート(24)であって、前記第1の層が、第1の表面及び対向する第2の表面を有し、前記第1の層の総重量に対して少なくとも15重量%の天然繊維を含み、
前記第1の層(1)が、複数の孔(5)を有し、前記第1の層(1)が、前記孔(5)の大部分の間にランド領域(8)を含み、
前記孔(5)の前記大部分の間の前記第1の層(1)の前記第1の表面の前記ランド領域(8)上の第1の表面ランド領域接触角が、接触角試験方法に従って70°超であり、 前記トップシートが、流出試験方法に従って40%未満の流出量を有し、
前記孔の前記大部分の孔接触角が、前記接触角試験方法に従って70°以下であり、前記第1の表面ランド領域接触角が、前記孔接触角よりも少なくとも10°高い、トップシート(24)。 - 前記複数の孔が、前記第1の層内に均一に分布している、請求項1に記載のトップシート(24)。
- コンディショニングプロセス後の前記第1の層(1)の前記第1の表面の前記ランド領域(8)上の第1の表面ランド領域コンディショニング後接触角が、コンディショニング後接触角試験方法に従って50°超である、請求項1又は2に記載のトップシート(24)。
- 前記トップシートの前記第1の層(1)の前記孔(5)が、少なくとも4%の親水性開口領域を有する、請求項3に記載のトップシート(24)。
- 前記トップシートが、毛細管排出試験方法に従って、30cm水柱で2g/g未満の排出取り込みを有する、請求項4に記載のトップシート(24)。
- 前記孔(5)の前記大部分の幅が、孔寸法試験方法に従って、1.5mm未満、又は1.2mm未満、又は1mm未満、又は0.8mm未満である、請求項4又は5に記載のトップシート(24)。
- 前記第1の層(1)の前記孔(5)の少なくとも20%が、親水性である、請求項6に記載のトップシート(24)。
- 前記第1の層(1)の孔(5)の前記大部分が、前記第2の表面上の前記ランド領域(8)から離れて外向きに延在する側壁を含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載のトップシート(24)。
- 前記孔(5)の前記側壁は、前記孔の直径が、前記第1の層(1)の前記第2の表面上の前記ランド領域(8)に近位の前記孔の上部(6)において、前記第1の層(1)の前記第2の表面上の前記ランド領域(8)から離れて外向きに延在する前記孔の底部(7)における前記孔の直径よりも大きいように、テーパ状である、請求項8に記載のトップシート(24)。
- 前記第1の層(1)が、前記第1の表面上の前記ランド領域(8)から離れて外向きに延在する複数の突出部(9)を含み、前記複数の突出部(9)が、前記第1の層に三次元形状を付与し、前記孔(5)が、前記突出部の前記大部分の間に位置する、請求項1〜9のいずれか一項に記載のトップシート(24)。
- 前記トップシート(24)が、第1の表面及び対向する第2の表面を有する第2の層(2)を更に有し、前記第2の層(2)が、複数の孔(5)及び前記孔(5)の前記大部分の間にランド領域(8)を有し、前記第2の層の前記第1の表面が、前記第1の層(1)の前記第2の表面と向かい合う関係にあり、それにより、前記第2の層(2)の前記孔(5)が、前記第1の層(1)の前記孔(5)と位置合わせされ、前記第1の層(1)及び前記第2の層(2)が、前記第1及び第2の層(1、2)の前記ランド領域(8)内で互いに接触及び接合され、
前記第1の層(1)の前記孔(5)が、前記第2の層(2)の前記孔(5)を少なくとも部分的に貫通し、
前記第2の層が、合成繊維、天然繊維、及び/又はこれらの組み合わせを含み、前記合成繊維が、単一成分繊維、多成分繊維、及びこれらの組み合わせである、請求項10に記載のトップシート(24)。 - 前記第2の層(2)が、突出部を有しておらず、前記第1の層の前記突出部(9)と一致する前記第2の層(2)の前記領域が平坦であり、前記孔(5)の前記大部分の間の前記第2の層の第2の表面(2)の第2の表面ランド領域接触角が、前記接触角試験方法に従って70°以下である、請求項11に記載のトップシート(24)。
- 前記第1の層(1)が、ホットメルト接着剤によって結合領域内で前記第2の層(2)に取り付けられ、前記ホットメルト接着剤が、親水性である、請求項11又は12に記載のトップシート(24)。
- 前記第1の層(1)が、キャリアウェブと、ウェブであって、前記ウェブの少なくとも50重量%の天然繊維を含む、ウェブと、からなるスパンレース不織布層であり、前記ウェブの一部が、前記キャリアウェブに入る天然繊維を含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載のトップシート(24)。
- 前記天然繊維が、綿繊維である、請求項1〜14のいずれか1項に記載のトップシート(24)。
- 吸収性物品(20)であって、縦方向中心線(80)と、前記縦方向中心線に垂直な横断中心線(90)と、
請求項1〜15のいずれか一項に記載のトップシートと、
バックシートと、
前記バックシートと前記トップシートとの中間に少なくとも部分的に位置付けられた吸収性コアと、を含み、
前記トップシートの前記第1の層の前記第1の表面が、前記物品の使用中に着用者の皮膚に向かって面し、前記第1の層の前記第2の表面が、前記吸収性コアに向かって面している、吸収性物品(20)。 - 請求項1〜15のいずれか一項に記載のトップシート(24)であって、前記第1の層が、前記第1の層の総重量に対して少なくとも80重量%の天然繊維を含み、前記第1の層が、合成繊維、天然繊維及び/又はこれらの組み合わせからなる群から選択される5重量%〜40%重量%の親水性繊維と、前記第1の層の総重量に対して60重量%〜95重量%の疎水性天然繊維と、を含むトップシート。
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