JPH02160843A - シート状成形セルローススポンジの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、ビスコースに補強繊維と結晶芒晶を添加した
混合物を、シート状に成形した後、凝固、再生して得ら
れるシート状成形セルローススポンジ及びその製造方法
に関するものである。

（従来技術及びその問題点） セルローススポンジを製造するために、ビスコースに補
強繊維と結晶芒硝を混合し、得られたビスコース混合物
を成形し、加熱凝固させた後、酸処理を行ってビスコー
スをセルロースへ再生スる方法は知られている。このよ
うにして得られるセルローススポンジは、セルロースを
スポンジのマトリックスとすることから、非常に親水性
が高く、その特性を生かして自動車や食器類等の洗浄具
として多用されている。

ところで、シート状スポンジを製造するには、一般には
、ビスコースに補強繊維と結晶芒硝を添加混合し、この
混合物を成形缶に充填した後、加熱凝固させ、再生し、
゛得られたブロック状のスポンジをシート状に裁断する
方法が行われている。

しかし、この方法では、いったんブロック状スポンジを
製造した後、これをシート状に裁断することから、シー
ト状スポンジの製造方法としては生産性に劣るという問
題がある。

一方、シート状スポンジを得るために、ビスコースと補
強繊維と結晶芒硝との混合物をシート状に成形し、これ
を加熱凝固させ、再生する方法も知られている（特公昭
３９−２６２８５３号、同４０−５０９９号、同４０−
１５７８７号等）ａこの方法は、シート状または布状の
スポンジを連続的に製造し得ることから、前記方法に比
べて生産性にすぐれており、また、安価であることから
、その用途も衛生材料をはじめとして拡大している。

しかしながら、このようにして得られるシート状スポン
ジ（本明細書ではシート状成形スポンジという）は、前
記したブロック状スポンジの裁断により得られるシート
状スポンジに比較して、吸液能及び湿潤回復性に劣り、
生理ナプキン等の液体吸収性物品用の吸収シートとして
利用するには未だその性能が不十分であるという問題点
があった。

（発明の課題） 本発明は、吸液能及び湿潤回復性に改良されたシート状
成形セルローススポンジ及びその製造方法を提供するこ
とをその課題とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた
結果、補強繊維として繊度１〜１２デニールの再生セル
ロース繊維を用いるとともに、ビスコースの混合物をシ
ート状に成形する際に、あらかじめビスコースにより再
生セルロース繊維を膨潤させ、かつその繊維にビスコー
スを浸透させることによってその課題を解決し得ること
を見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明によれば、補強繊維を含有する厚さ３
０ｍｍ以下のシート状成形セルローススポンジにおいて
、該補強繊維として繊度１−１２デニールの再生セルロ
ース繊維を用い、該再生セルロース繊維はスポンジのマ
トリックスを形成する再生セルロースと一体的に接合し
ていることを特徴とするシート状成形セルローススポン
ジが提供される。

また、本発明によれば、アルカリ濃度が３〜１０重量％
のビスコースに、補強ｖＪｉ維として繊度１〜１２デニ
ールの再生セルロース繊維を添加し、１０分間以上の時
間をかけて混合して、再生セルロース繊維を膨潤させる
とともに再生セルロース繊維へのビスコースの浸透を行
わせた後、結晶芒硝を添加混合し、得られた混合物を厚
さ３抛ｍ以下のシート状に成形し、凝固、再生すること
を特徴とするシート状成形セルローススポンジの製造方
法が提供される。

本発明で用いる補強繊維は、再生セルロース繊維（以下
、単にセルロース繊維とも言う）からなる。

セルロース繊維としては従来公知の各種のものが使用さ
れる。このようなものとしては５例えば、レギュラータ
イプ、強力タイプ、ハイウェットモジュラスタイプ、ポ
リノジックタイプ、高伸度タイプ、高捲縮タイプ、扁平
タイプ、中空タイプ等があり、また、ステープルでもフ
ィラメントであってもよい。好ましくは繊維の断面形状
や吸水膨潤特性からレギュラータイプのものが使用され
る６本発明で用いるセルロース繊維の繊度は、１〜１２
テニールに規定するのが重要である。セルロース繊維の
繊度が１デニールより小さいと、セルローススポンジの
製造において、ビスコースとの混合中に膨潤からゲル化
に進み易く、またシート成形後の加熱凝固工程で繊維が
劣化し、補強効果が失われて吸液能や湿潤回復性が損わ
れる。一方、繊度が１２デニールより大きくなると、得
られるスポンジの弾力性及び湿潤回復性が損われる。セ
ルロース繊維の好ましい繊度は、３〜８デニールである
。

セルロース繊維の長さは、特に制約されないが、繊維の
分散性、スポンジの強さ、シート状に成形する際の繊維
配向性等に影響を与えるので、スポンジの用途を考えて
適当に選定すればよい、一般には、セルロース繊維の長
さは、５〜１５ｍａ＋の範囲にするのがよい。また、本
発明では、前記セルロース繊維には、必要に応じ１本発
明の目的を阻害しない範囲で他の補強繊維、例えば、ラ
ミー麻、綿、パルプ等の天然繊維や、ポリエステル、ポ
リアミド等の合成繊維を添加してもよい。

本発明のセルローススポンジを製造するには、ビスコー
スに対し、セルロース繊維からなる補強繊維、慣用の結
晶芒硝を添加混合して、得られた混合物をシート状に成
形し、これを加熱′ｍ固させた後、酸性水溶液と接触さ
せてセルロースを再生し、次いで、水洗乾燥する。

前記原料ビスコース中のセルロース濃度は特に限定され
ないが、通常、８〜１０重ｉ％に規定するのが好ましい
。ビスコース中のアルカリ濃度の規定は重要で、本発明
では３〜１０重量％に規定するのがよい、３重量％より
低いアルカリ濃度では、セルロースザンテートの溶解が
不充分になるとともに、セルロース繊維の膨潤が不十分
になり、ビスコースがセルロース繊維内部に浸透しない
、一方、１０重量２より高いアルカリ濃度では、セルロ
ース繊維は、膨潤したのち、ゲル化を生じるようになり
、さらに後続の加熱凝固工程において凝固速度も遅くな
るとともに、セルロース繊維の劣化によりその補強効果
が失われる。原料ビスコースの粘度は、特に制約されな
いが、２０〜１００ボイズに規定するのがよい。２０ポ
イズより低い粘度では、得られるシート状成形スポンジ
は、その強度は弱く、また湿潤時は柔軟性に富むものの
、乾燥するともろくなる傾向を示す。一方、ｌＯＯボイ
ズより高い粘度では、セルロース繊維をビスコースに混
合分散させる時のセルロース繊維の混合分散性が悪くな
り、またビスコースのセルロース内部への浸透も悪くな
り、さらに、得られるスポンジは一般に硬いものとなる
。

ビスコースに加えるセルロース繊維の量は、般に、スポ
ンジ中のその割合が２０〜５０重景％となるような割合
量である。即ち、ビスコース中のセルロースとセルロー
ス繊維との合計量に対して、２０〜５０重量％である。

２０重′Ｍ％より低い添加量では、得られるスポンジは
、乾燥時の収縮が大きく、スポンジの弾力性や柔軟性に
欠けるようになる。また、５０重量２より高い添加量で
は、吸液能及び湿潤回復性が低下するようになる。従っ
て、本発明では、セルロース繊維の添加量は、３０〜４
０重量％の範囲に規定するのが好ましい。

本発明においては、ビスコースに対し、セルロース繊維
を添加混合した後、結晶芒硝を添加混合する。この場合
、ビスコースとセルロース繊維との混合時間は、セルロ
ース繊維が膨潤し、ビスコースがその繊維に十分浸透す
るような時間が採用され、本発明の場合、一般に、１０
分間以上の時間が採用される。１０分間より短い混合時
間では、ビスコースによるセルロース繊維の膨潤及び浸
透が充分に行われなくなり、セルロース繊維とセルロー
スとの接合が不十分になるため、得られるスポンジの強
度が弱くなり、また吸液能も劣ったものになる。

なお、前記混合時間は、ビスコースに繊維を添加混合し
てから結晶芒硝を添加するまでのビスコースと繊維との
平均接触時間を意味する。

本発明において、結晶芒硝は、前記のようにして得られ
たセルロース繊維とビスコースとの混合物に添加混合さ
れる。結晶芒硝の混合時温度は５〜１５℃である。この
結晶芒硝はスポンジの気泡構造を形成する手段であり、
その平均粒径は０．６〜５ｍｍ程度である。結晶芒硝の
添加量は、目的とするスポンジの密度に応じて適宜法め
る。その添加割合が多ければ、スポンジの密度は低下し
、柔軟性は向上はるが強度は低下する。一方、その添加
割合が少なければ、スポンジの密度は高くなり、強度は
大きくなるが、柔軟性が低下する。一般には、結晶芒硝
の添加量は、ビスコース中のセルロースとセルロース繊
維との合計量に対し、２５〜６５倍重量である。スポン
ジの柔軟性は結晶芒硝の粒径によって大きく変化するの
で、その粒径はスポンジの使用目的に応じて適宜決定す
る。ビスコースに添加した結晶芒晶は、後続の凝固、再
生工程や、水洗工程でスポンジから溶出除去される。

ビスコースとセルロース繊維と結晶芒硝との混合物のシ
ート状物への成形は、押出成形により行うことができる
。シート状に成形されたビスコース混合物は、これを凝
固浴中で加熱凝固させる。

加熱温度は５９０〜１００℃の温度が一般に採用される
。

この場合、加熱処理時間を短縮するために、ビスコース
混合物の加熱処理に際し、あらかじめ硫酸又は硫酸／硫
酸亜鉛処理することもできる。シート状に成形し、加熱
凝固されたビスコース混合物は、常法により、酸再生、
中和した後、水洗し、脱水及び乾燥してシート状のスポ
ンジとされる。

本発明で製造する成形スポンジの厚さは、３０ｍｍ以下
、好ましくは０．５〜１０ｍｍである。このシート状成
形スポンジは、そのまま、あるいは圧縮して製品とされ
る。また、厚手のシート状成形スポンジは、これを薄い
シート状に裁断し、そのままあるいは圧縮して製品とす
ることができる。

本発明のビスコーススポンジを製造する場合、ビスコー
スに対しては、必要に応じ、さらに、着色剤、脱臭剤、
抗菌剤、殺菌剤等の他の補助成分を添加することができ
る。

本発明においては、セルロース繊維の分散や、ビスコー
スのセルロース繊維への浸透を助長するために各種界面
活性剤を分散剤として添加することができる。また、シ
ート状成形スポンジの性能向上や柔軟性向上のためにポ
リオール化合物や、化学修飾セルロース、尿素等を改良
剤として添加することができる。分散剤として用いる界
面活性剤の添加量は、ビスコースに対し０．１〜２重量
石の範囲にするのが好ましい。ポリオール化合物等の改
良剤の添加量は、ビスコースに対し１〜１０重量２の範
囲にするのが好ましい。

前記界面活性剤としては、例えば、炭素数１４のα−オ
レフィンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウ
ム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウ
ム（エチレンオキシド付加モル数３）等の水溶性の陰イ
オン性界面活性剤や、トウィーン（Ｔｗｅｅｎ）８０、
炭素数１２のジェタノールアマイド、ポリオキシエチレ
ンラウリルエーテル（エチレンオキシド付加モル数８）
等のＩ化ＢＩＯ以上の非イオン性界面活性剤が挙げられ
る。

また、ポリオール化合物としては、例えば、グリセリン
の他、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール等のポリアルキレングリコールが挙げられる。ポリ
オール化合物の平均分子量は、９０−１００００、好ま
しくは６００〜６０００の範囲である。

（発明の効果） 再生セルロース繊維は、他の繊維に比べて結晶化度が低
い（レギュラータイプで約３５％）ことと、セルロース
か・ら形成されていることと相まって、水を吸収し、膨
潤しやすい。例えば、レギュラータイプのセルロース繊
維の膨潤率は繊維直径で４５〜５５％、体積で１１０〜
１３０％にも達する。本発明では、このようなセルロー
ス繊維を補強繊維として用いたことにより、厚さ３０Ｉ
ＩＩＩ１１以下というシート状成形品でありながら、従
来のあらかじめ形成したブロック状成形スポンジをシー
ト状に裁断したスポンジと同様に高い吸液能と湿潤回復
性を有するとともに、柔軟性も良好でかつ強度的にもす
ぐれたシート状成形セルローススポンジの開発に成功し
たものである。

補強繊維としては、従来、麻、綿、パルプ等の天然繊維
や、ポリエステル等の合成繊維が用いられているが、こ
れらのものはビスコース中では膨潤性に劣るため、これ
らのものを補強繊維として用いてシート状成形スポンジ
を製造しても、吸液能、湿潤回復性及び柔軟性にすぐれ
た製品を得ることはできない。すなわち、このような繊
維を結晶芒硝とともにビスコースに混合し、このビスコ
ース混合物をシート状に成形し、凝固液（沸とう水）で
処理する時には、その補強繊維が膨潤性を示さず、ビス
コースと補強繊維とが一体化した混合物を得ることがで
きないので、シート状成形物からの結晶芒硝の溶解流出
速度がビスコースの凝固速度よりもはやくなり、ビスコ
ースが結晶芒硝が流出した後に、凝固するような現象が
生じる。

その結果、得られるシート状成形スポンジは、気泡構造
が不十分となり、密度が高く、吸液能、湿潤回復性及び
柔軟性に劣ったものとなる。

これに対し１本発明の場合には、前記のように膨潤性に
すぐれたセルロース繊維を補強繊維として用いたことに
より、従来のシート状成形スポンジに見られる前記欠点
の克服された製品を得ることができる。すなわち、ビス
コース中にセルロース繊維を添加混合する時には、セル
ロース繊維をビスコース中でゲル化を生じることなく充
分に膨潤させ、かつセルロース繊維にビスコースを浸透
させることが可能になり、補強繊維として用いたセルロ
ース繊維とビスコースとが一体化した混合物を得ること
ができる。そして、このようなビスコース混合物に結晶
芒硝を添加混合し、シート状に成形する時には、凝固液
中での結晶芒硝の早期流出が防止され、気泡構造が十分
に発達し、かつセルロース繊維からなる補強繊維と、ス
ポンジマトリックスを形成する再生セルロースとが一体
的に接合したシート状成形スポンジを得ることができる
。

本発明のシート状成形セルローススポンジは、一般に、
吸液能７（ｇ／ｇ）以上及び湿潤回復率７０％以上を有
する。このような高い吸液能及び湿潤回復率は、従来の
シート状成形スポンジでは容易に達成し得ないものであ
る。また、本発明のシート状成形スポンジは低密度であ
りながら、機械的強度（破断強度）にもすぐれている。

しかも、本発明のシート状成形スポンジは、押出成形機
を用いて連続的に安価に製造することができる。

本発明のシート状成形スポンジは、生理用ナプキンや紙
おむつの液吸収体や、脱水シート等として有利に使用す
ることができる。

（実施例） 次に１本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

なお、以下において示した部及び％はいずれも重量基準
である。また、吸液能、湿潤回復率及び柔軟性は以下の
ようにして測定されたものである。

（１）吸液能（ＡＴ） スポンジシート試料を２枚重ね、これを上下金網の間に
はさみ、その上に５０ｇ／ｌｎの荷重をかけ、この状態
で２５℃の水浴中に５分間浸漬する。次に、この荷重下
において、水浴から持ち上げ、３分間水切りした後、吸
水スポンジの重量を測定し、次式で吸液能を算出する。

Ａ、ｇ’　−ｇ ＡＴ・・・吸液能 ｇ・・・吸液前のスポンジの重さ ｇ′・・・吸液後のスポンジの重さ （２）湿潤回復率（ＲＤ） このものは、乾燥したスポンジを再び湿潤させた時に、
その湿潤時の最大容積に再び回復することが容易か否か
を示すもので、以下のようにして測定される。

再生後、水洗した後の水を含む湿潤スポンジ試料を乾燥
後、２５℃の水浴中に３分間浸漬した後、無荷重でその
厚さを測定し、次式にて算出する。

ｔ′ ＲＤ＝−Ｘ１００　　（％） ＲＤ：湿潤回復率 ｔ：乾燥前の湿潤スポンジの厚さ ｔ′：乾燥スポンジを水浴中に３分間浸漬した後の湿潤
スポンジの厚さ （３）柔軟性 再生後、水洗した後の水を含むスポンジ試料を乾燥して
得られたものについて、女性５人しこよる官能テストを
行い、評価した。

Ｏ・・・非常に良い　　　○・・・良いΔ・・・普通　
　　　　　×・・・良（ない実施例１ （ビスコース原液の調製） パルプ原料として、ＬＢＳＰを用い、これを通常の方法
でアルカリ浸漬、圧搾及び粉砕し、７０℃で３時間老成
した後、パルプ重量に対して３５重量％の二硫化炭素を
用いてセルロースザンテートを得る。

このセルロースザンテートを苛性ソーダ水溶液に溶解し
、セルロース濃度９％及びアルカリ（ＮａＯｌｌ）ｆｉ
度６％のビスコースを得る。このビスコースを２０℃で
１５時間熟成してビスコース原液とした。

（ビスコース混合物の調製） ビスコース原液１００部に補強繊維４部を加え、必要に
応じて、分散剤（炭素数１４のα−オレフィンスルホン
酸ナトリウム塩）０．７部及び改良剤（分子量約１ｏｏ
ｏのポリエチレングリコール）２部を加え、混合時間１
０分及び混合温度１０〜１３℃で混合した後、粒径１〜
２ｍｍの結晶芒硝６５０部を添加し、１０分間混練して
成形用のビスコース混合物を調製した。

（スポンジの製造） ビスコース混合物を押出成形機のホッパーに供給すると
ともに、そのダイスから、押出速度約０．８ｍ／分で、
厚さ５ｍｍ、幅１５０１のシート状に連続的に押出し、
得られた押出成形物を４０メツシユのステンレス金網で
受けた。この場合、押出成形機は、ホッパー、シリンダ
ー、ダイス及びローターポンプ（ロータ径２０ｍｍ）か
らなるもので、そのホッパー、シリンダー及びダイスに
は冷却用ジャケットを設け、１３℃の冷却水を通してビ
スコース混合物を冷却した。

このようにして金網上に得たシート状押出成形物の上に
、同じ＜４０メツシユのステンレす金網をかぶせ、沸と
う水浴中に投入して凝固させた。この時の浴比は１０倍
とし、また、凝固時間は６０分とした。次いで、常法に
より、酸再生処理した後、中和、水洗及び脱水処理を施
し、さらに８０℃で含水率が１０％以下になるまで乾燥
し、シート状成形スポンジを得た。

前記のようにして得た厚さ５ｍｍの各乾燥スポンジシー
トをプレスロールで厚さ０．５ｍｍに圧縮した後、中心
部より、縦１００ｍｍ、横５０＠ｍの方形体に切断し、
これを前記した各測定用試料として用いた。

その結果を表−１に示す。

表−１に示した結果かられかるように、本発明のシート
状成形スポンジは、セルロース繊維を補強繊維として用
いたことにより、シート状成形スポンジであっても、吸
液能、湿潤回復率及び柔軟性においてすぐれたものであ
ることがわかる。また、分散剤及び改良剤を併用するこ
とにより、その性能はさらに向上する。

実施例２ 実施例１において、ビスコース原液としてアルカリ濃度
を種々変化させたもの（分散剤及び改良剤は不使用）を
用いるとともに、補強繊維として、繊度５デニール及び
繊維長１０ｍｍのセルロース繊維を用いた以外は同様に
して、厚さ５ＩＩＩＩのシート状成形スポンジを製造し
た。このスポンジの性能を、使用したビスコース原液の
アルカリ濃度及び粘度（２０℃）とともに、表−２に示
す。

表−２ ０比較例を示す。

実施例３ 実施例１において、アルカリ濃度を６％に調整し、必要
に応じて分散剤（炭素数１４のα−オレフィンスルホン
酸ナトリウム塩）を添加したビスコース原液を用いると
ともに、補強繊維として繊度５デニール、繊維長１０ｍ
ｍのセルロース繊維を用い、ビスコース原液と補強繊維
との混合時間を変化させた以外は同様にして厚さ５ｍｍ
のシート状成形スポンジを製造した。得られたスポンジ
の性能を混合時間との関連において表−３に示す。

表−３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）補強繊維を含有する厚さ３０ｍｍ以下のシート状
   成形セルローススポンジにおいて、該補強繊維として繊
   度１〜１２デニールの再生セルロース繊維を用い、該再
   生セルロース繊維はスポンジのマトリックスを形成する
   再生セルロースと一体的に接合していることを特徴とす
   るシート状成形セルローススポンジ。
2. （２）アルカリ濃度が３〜１０重量％のビスコースに、
   補強繊維として繊度１〜１２デニールの再生セルロース
   繊維を添加し、１０分間以上の時間をかけて混合して、
   再生セルロース繊維を膨潤させるとともに再生セルロー
   ス繊維へのビスコースの浸透を行わせた後、結晶芒硝を
   添加混合し、得られた混合物を厚さ３０ｍｍ以下のシー
   ト状に成形し、凝固、再生することを特徴とするシート
   状成形セルローススポンジの製造方法。