JPH10168230A - 複合体組成物およびその製造方法 - Google Patents
複合体組成物およびその製造方法Info
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- JPH10168230A JPH10168230A JP8333520A JP33352096A JPH10168230A JP H10168230 A JPH10168230 A JP H10168230A JP 8333520 A JP8333520 A JP 8333520A JP 33352096 A JP33352096 A JP 33352096A JP H10168230 A JPH10168230 A JP H10168230A
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Abstract
とくに湿潤条件では取扱い性が悪い。またパルプと、い
わゆる高分子吸収体(SAP)との組合せからなる吸収
体においては、SAPの比率が高くなるほど、水の吸収
の際に、SAPの特性に基づくゲルブロッキング現象が
起り、吸水能力が十分に発揮されず、さらに素材のコス
ト、および設備投資額等の面でも問題が多い。 【解決手段】 セルローズあるいはセルローズ誘導体か
ら得られる水和性を有するミクロフィブリルにより、水
膨潤性固状体または高分子吸収体を被覆し、もしくは互
いに結合させて、複合体組成物およびこの複合体組成物
を用いたシート状複合体を構成する。。
Description
体、とくに粉末状からペレット状に至る種々のサイズお
よび形態の粒子の保存性や取扱い性を向上させた、新た
な形態の複合体組成物に関する。さらに本発明は、この
複合体組成物からなる、あるいはこれを使用して構成さ
れた、従来の吸収体とはまったく形態を異にする新規な
高吸水性複合体組成物、ならびにこの高吸水性複合体組
成物を主たる吸収体とする高吸水性複合体に関する。こ
の高吸水性複合体は、通常の高吸水体と同様に、幼児用
および成人用オムツ、女性用生理用品、あるいはメディ
カル用の血液吸収体等の吸収体製品に広く用いることが
でき、いわゆる高吸水性高分子を利用した、パルプレス
の薄型複合体として有用である。また本発明は、このよ
うな複合体組成物を製造する方法にも関する。
を吸収する吸収体主成分としては、従来よりフラッフ状
木材パルプと、いわゆる高分子吸収体(以下「SAP」
と略称する)との組合せから成り立っている。しかし近
年、物流の効率化、小売店頭での棚効率の向上のため、
さらには省資源化のために、従来の比較的嵩張る吸収体
製品に対して、薄物化、コンパクト化への社会的要請が
大となっている。
APとパルプの組合せにおいては、パルプに対して2〜
10倍ほど高い吸水能力を持つSAPの比率を上げ、パ
ルプの比率を下げれば、薄く、コンパクトになり、究極
的にはSAP100%の構造をとれば、最大限に薄層、
コンパクト化を追求できるはずである。
の比率が高くなるほど、水の吸収の際に、SAPの特性
に基づくいわゆる「ゲルブロッキング現象」が起り、吸
収体製品が計算通りの効率では機能しなくなるため、現
状ではSAP/パルプ=1/1前後の構成が限界とされ
ており、SAP/パルプ=3以上、あるいは、さらにS
AP比率を上げてSAP100%に近いパルプレスの構
造をとることは、極めて難しい技術課題となっている。
ここで、「パルプレス」という用語は、この分野で一般
的に適用されている概念にしたがって、SAPに対する
パルプの比が1前後よりも小さいものを総称するものと
して使用される。
ら種々の挑戦がなさている。たとえば、直接紡糸やアク
リル酸系繊維の部分加水分解等により、繊維状、ウエブ
状のSAPシートをつくる方法、あるいはアクリル等の
モノマーをウエブに含浸させて、それを紫外線あるいは
エレクトロンビーム等で重合させて、ウエブ状の吸水性
ポリマーをつくる、あるいはセルロース等の不織布をカ
ルボキシメチル化したのち更に部分架橋してシート状の
吸水性ポリマーをつくる、等の様々な試みがなされてい
る。
な設備投資額等により、工業的、経済的に成功した例は
報告されていない。
分として、その2次構造化を果たすためには、第一には
水分に安定であると同時に、SAPの吸収性を阻害しな
いような結合剤の存在が必要であり、第二には物理的サ
ポートや、拡散の媒体になるような基材の存在が必要で
あり、第三にはその基材上に結合剤とSAPをどのよう
に分布させるかが重要になる。
てその分布状態の最適化を試み、本発明を完成するに至
ったものである。
ーズ誘導体から得られる水和性を有するミクロフィブリ
ル、および水膨潤性固状体を主成分とし、前記水膨潤性
固状体が相互に、前記ミクロフィブリルの絡合構造によ
る結合および水素結合により拘束された構造を有してい
ることを特徴とする複合体組成物が提供される。
たとえば粉末状、粒子状、ペレット状、シート状もしく
は任意の形状の三次元構造物等の形態に成形することが
可能であるが、不織布のような任意のシート状支持体を
ベースとしてその上にシート状に成形することもでき
る。
造する方法を提供する。この方法は、水膨潤性固状体の
膨潤を抑制し、かつセルローズあるいはセルローズ誘導
体から得られる水和性を有するミクロフィブリルを水和
分散できる、水相溶性のある有機溶媒と水との混合溶媒
からなる分散媒体中に、前記水膨潤性固状体および前記
ミクロフィブリルを分散させ、得られた分散液から前記
水膨潤性固状体および前記ミクロフィブリルを前記混合
溶媒から分離し、ついで脱溶媒したのち乾燥させること
からなる。
には、水膨潤性を有する固状体と、これを被覆するミク
ロフィブリルとの複合体である。水膨潤性を有する固状
体としては、種々の多糖類、凝集剤、あるいは高分子吸
収体(SAP)等がある。中でもSAPは、そのきわめ
て大きい吸水性から、取扱いや保存が容易でないが、本
発明にしたがってミクロフィブリルで被覆することによ
り、このような問題が解消される。またSAP粒子を相
互にミクロフィブリルで結合した構造は、ミクロフィブ
リルが各SAP粒子を所定の位置に拘束するとともに、
その周囲に適当な空間を確保するため、きわめて厚さの
薄いシート状の吸収体を構成する。
にとって本発明の複合体組成物を説明する。
にはカルギキンメチルセルローズ、ポリアクリル酸及び
その塩類、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリルアミ
ド等の水膨潤性ポリマーを部分架橋したもの、あるいは
イソブチレンとマレイン酸との共重合体等である。また
生物分解性のあるポリアスパラギン酸のアミノ酸架橋
物、あるいはAlcaligenes Latusから
の培養生成物である微生物起源高吸水性ポリマー等も含
まれる。SAP製品としては、粒子状、顆粒状、フィル
ム状、そして不織布状のさまざまな形態を持ったものが
開発されているが、これらは全て本発明で使用可能であ
り、中でも本発明で望ましいものは、分散媒体中で均一
に分散可能な粒状、顆粒状、フレーク状、ペレット状の
もので、ここではこれらを総称して粒子状と称すること
にする。
位置に拘束するネットワーク構造は、いわゆるミクロフ
ィブリルによって構成される。このミクロフィブリル
は、一般的には平均直径が2.0μm〜0.01μm、
平均で0.1もしくはそれ以下の極めて細い繊維状物
で、SAPが水を吸収したときにその膨潤によって直ち
に構造が崩壊するのを防止することができる耐水性をも
ち、しかも水の浸透性、SAPの膨潤性を阻害しないよ
うな性質を持つ。ここで特記すべきことは、ミクロフィ
ブリルは、ソルベーション(束縛水)として水と結合す
る、極めて強固な水和性を有するということで、この水
和性により、含水媒体中に分散されると水和して、大き
な粘性を示し、安定に分散状態を保持する性質を示す。
なお、本発明において、「ミクロフィブリル」という用
語は、強い水和性を示す繊維状物を総称するもとのして
使用され、場合によっては平均直径が2.0μmを超え
るものも使用可能であり、また、いわゆるフィブリルと
ミクロフィブリルとの混合体であってもよい。
−MFC)の濃度と、その粘度との関係を示す一例であ
る。図1から、低濃度でも高い粘度特性をもっているこ
とがわかる。またこのミクロフィブリルの分散液は構造
粘性を示し、シェアをかけることによって流動配向を示
し、粘度が下がるが、シェアを下げるとともに復元す
る。従って、このミクロフィブリルの分散媒体中に粒子
状SAPを添加分散すると、低シェアの分散状態では、
ミクロフィブリルのネットワーク構造の中にSAP粒子
が安定に取り込まれて、高濃度のSAPを安定に分散す
ることができる。またポンプ等で搬送する場合には、粘
度が下がって輸送しやすくなり、シート成形後、分散媒
体が除去され乾燥状態に至ると、ミクロフィブリル相互
が自己接合してプラスター状になってSAP粒子を安定
に結合、固定することができる。
媒体中にSAPを分散すると、高濃度のSAPを安定に
分散することができ、分散媒体が除去される過程では、
強固に自己接合してプラスター状になってネットワーク
構造を形成し、SAP粒子を包み込んで機械的に包囲す
ると同時に、ミクロフィブリル相互がイオン的な水素結
合効果により結合し、SAP粒子を確実に保持する。
セルローズ誘導体をミクロフィブリル化処理することに
より得られる。たとえば木材パルプを磨砕および高度叩
解することにより、図2に示すような過程を経て得られ
る。このミクロフィブリルは、MFC(ミクロフィブリ
レイテッドセルローズ)と呼ばれ、よりミクロフィブリ
ル化の進んだものは、S−MFC(スーパーミクロフィ
ブリレイテッドセルローズ)と呼ばれる。
謝によって得ることもできる。一般的には、Acetobacto
r Xylinum等の、いわゆる酢酸菌を適当な炭素源を含む
培地で撹拌培養して粗ミクロフィブリルを生成させ、つ
いで精製することにより得られる。このミクロフィブリ
ルは、BC(バクテリアルセルローズ)と呼ばれる。
ニア溶液、アミンオキサイド溶液、セルローズザンテー
ト水溶液、あるいはジアセチルセルローズのアセトン溶
液等を剪断応力下で凝固させて得られる、いわゆるフィ
ブリル状物をさらに離解して得られるミクロフィブリル
状の素材もまた使用することが可能である。
は、特公昭48−6641号公報、特公昭50−387
20号公報等に記載され、また商品名「セルクリーム」
(旭化成(株)製)、商品名「セリッシュ」(ダイセル
化学工業(株)製)等として市販されているが、とくに
本発明に適するものは、S−MFCおよびBCである。
よびSAPからなる高吸水性複合体組成物を製造する方
法について説明する。
複合体組成物の製造に当たり、ミクロフィブリルの分散
媒体中でのSAPの分散挙動および脱溶媒後のミクロフ
ィブリルの挙動を巧みに利用している。すなわち本発明
の高吸水性複合体組成物は、ミクロフィブリルが安定水
和分散する、水相溶性のある有機溶媒と水との混合溶媒
からなる分散媒体中に、前記高分子吸収体粒子および前
記ミクロフィブリルを分散させ、得られた分散液から前
記高分子吸収体および前記ミクロフィブリルを前記混合
溶媒から分離し、ついで脱溶媒したのち乾燥させること
によって得ることができる。この結果として、SAPが
90%以上含有するような典型的なパルプレスの高吸水
性シート状複合体を得ることができるのである。
るためには、比較的高濃度のミクロフィブリルの水分散
液を調製してこれを母液とする。この母液としては、高
濃度になるほど製造装置はコンパクトになるが、一方、
高粘度になるために取り扱いが難しくなるので、10%
以下、好ましくは5%〜1%の水分散液が用いられる。
このミクロフィブリルの母液を有機溶媒と水との混合溶
媒に加えて、所定のミクロフィブリル濃度とそれに伴う
粘度を持ったミクロフィブリル分散液を調製する。SA
Pの混合添加手段としては、上述のミクロフィブリル分
散液の中に粒状SAPを分散させる方法が一般的であ
る。
性のあるものでSAPをあまり膨潤させないものであれ
ば原則使用可能で、例えばメチルアルコール、エチルア
ルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジオキサン、アセトン、テ
トラヒドロフラン、グリセリン、ネオペンチルグリコー
ル、ペンタエリスリトール、ジメチルスルホキサイド等
から選ばれる。
クロフィブリルおよびSAPを分散させることにより、
ミクロフィブリルのネットワーク構造が形成されてSA
P粒子を組み込み、安定分散状態を確保し、その後に混
合溶媒が除去されたときは、ミクロフィブリルの持つ物
理的な絡合構造と、ミクロフィブリル同士の安定な水素
結合の形成により、3次元的な構造が形成されるものと
推定される。
リルのネットワーク構造化を可能にし、かつSAPの吸
水をできるだけ抑制する範囲に設定される。有機溶媒と
してメチルアルコール、エチルアルコールおよびアセト
ンを用いた場合について、各有機溶媒の濃度とSAPの
吸水率との関係を測定した結果を図3のグラフに示す。
図3から、エチルアルコールおよびアセトンの場合に
は、その濃度が50%以下になるとSAPの吸水率が急
激に増加していることが分かる。メチルアルコールの場
合には、60%以下になるとSAP中の吸水率が急上昇
するので、有機溶媒が多い方が扱いやすい。一方、ミク
ロフィブリルを水和させて、安定分散させるためには、
混合溶媒中の水の含有量は多い方が有利である。したが
って有機溶媒/水の混合比は、90/10〜40/60
の範囲が適当である。なおこの比率は、使用される有機
溶媒と、用いるSAPの性質により多少変化する。
リルとの共存分散状態における、SAPとミクロフィブ
リルの各分散濃度と、SAPとミクロフィブリルの濃度
比についてより詳しく説明する。SAPの濃度は、系の
搬送方法によっても異なるが、取り扱いの容易さから、
60%以下、好ましくは50%〜5%の範囲から選択さ
れる。ミクロフィブリル濃度は、SAPの結合力と分散
安定性に影響される。良好な分散安定性を保つためには
0.2%以上が必要であり、好ましくは0.3%〜1.
0%である。
する混合溶媒は、前述のように良好な分散安定性を示
し、長時間静置した後にも、相分離を起こし難い。実験
の結果によれば、ミクロフィブリル濃度が高くなるにし
たがって分散安定性が良好になり、0.3%では1時間
経過するまで相分離は起こらず、0.5%では65時間
後にも相分離は認められなかった。この良好な分散安定
性は、塗布時の操作を容易にするばかりでなく、SAP
粒子をミクロフィブリルが万遍なく包囲して安定に分散
できることを実証するものであり、この形状が、本発明
の複合体組成物の優れた吸水性の基幹をなすものである
と推測される。
(MFC/SAP×100(%))は、その値が大きく
なると強度が上がるが、紙状になって固くなってくるの
で、20%以下が望ましい。また0.3%以下では十分
な結合力が得にくい。この結合力の評価は、表面強度の
測定法に用いられるセロテープ法を援用して行うことが
でき、その結果からみるより好適な範囲は5%〜0.5
%である。
して、他の成分の添加の可否について説明する。本発明
の主目的は、如何にSAPを高濃度の状態で取り扱うか
にある。ミクロフィブリルとSAPの結合効率を考える
と、SAPとミクロフィブリルの2成分系で望ましい
が、より系の粘度安定性をさらに高めるための増粘剤と
してのCMC等の添加や、過乾燥による硬化を防ぐため
可塑剤としてのポリエチレングリコールやグリセリンの
添加も場合によっては必要になる。また上記分散系の中
に木材パルプスラリーや合成繊維の分散スラリーを添加
することも可能であるが、これらの添加は分散の安定性
を阻害し、ミクロフィブリルのSAP粒子の結合効率も
低下させることになるので、必要最小限度に留めるべき
である。
びSAPを分散させた分散液から複合体組成物を形成す
る方法について図面を参照して説明する。いわゆるスラ
リー状の上記分散液から複合体組成物を形成する方法と
しては、たとえば、図4の概念図に示すように、スラ
リーから溶媒を分離して得られるブロック状物を乾燥
後、粉砕して粒子状にすれば、SAPの粒子表面がミク
ロフィブリルで被覆された、図5(a)に示すような球
状の、あるいは図5(b)に示すようなフレーク状の粒
状体が得られ、スラリーをたとえばネットで作った型
に注いで固液分離したのち乾燥すれば、用いた型に応じ
てペレット状、棒状、筒状、波板状等の3次元構造の形
状賦形複合体が得られ、また連続的に薄膜を形成し、
乾燥すればシート状複合体が得られる。このようにして
得られた複合体組成物は、水分含有によって可撓性を示
すようになるため、シート状の複合体をたとえばエアレ
イド法によって繊維類とともにマット状に成形し、これ
に湿分を与えてプレス、乾燥することにより、シート状
に再成形することも可能である。
接シートに成形する方法について詳しく説明する。前述
のようなミクロフィブリルのネットワーク構造は、その
内部にSAPを安定かつ強固に保持した状態を保ちなが
ら、極めて薄い層に成形することを可能にする。すなわ
ち、ミクロフィブリルおよびSAPを分散媒体に分散さ
せた分散液を、適当な平面上に流延し、ミクロフィブリ
ルおよびSAPのみからなるシート状の高吸水性複合体
組成物を形成することができる。この形態の高吸水性複
合体組成物層10を図6(a)に示す。図6(a)にお
いて、符号11はミクロフィブリル、12はSAP粒子
をそれぞれ示す。なお実際には、70倍の顕微鏡写真か
らスケッチした図6(b)に示すように、各SAP粒子
は、微細なミクロフィブリルによって完全に包み込まれ
ているとともに、隣接するSAP粒子との間でミクロフ
ィブリルで絡合された、ミクロフィブリルのネットワー
ク構造に取り込まれている。
上に流延した場合には、分散液の乾燥後に、シート状支
持体と複合体組成物層とからなる高吸水性複合シート材
料が得られる。とくにシート状支持体として多孔質な不
織布を使用した場合には、その多孔質度に応じて分散液
の一部が不織布の繊維間の空間に入り込み、分散液の乾
燥後に、図7(a)および顕微鏡写真からスケッチした
図7(b)に示すように、不織布13と複合体組成物層
10とが両者の接合面で絡み合った構造の複合シートと
なる。この不織布の好ましくは多孔質度は、見掛比重で
示すと0.2g/cm3以下、さらに好ましくは0.0
1〜0.1である。なお、この場合の不織布の構成素材
としては、液の浸透性の問題から、コットン、レーヨ
ン、木材パルプ等の親水性素材、あるいはポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成繊維を親水
性化処理した素材を用いることが望ましい。特にミクロ
フィブリルがS−MFC、BCの場合には、物理的な交
絡に加えて、水素結合性が極めて強いため、セルロース
系の基材を用いると、乾燥時にはさらに強く安定結合す
る。また湿潤時には極めて良好な浸透性も示す。支持体
となる不織布の形状としては、多孔質なカード乾式、ス
パンボンド等の不織布類に加えて、表面起毛不織布、ポ
ンディングの弱いカードウエブ、あるいは開繊トウなど
のシート状素材も使用可能である。
において、不織布13と対向して、高吸水性複合体組成
物層10に接するように別のシート材料14を接合する
こともできる。この別のシート材料14として、液体不
透過性のシート材料を使用すれば、図8の複合シート
は、単独で、トップシート、吸収体およびバックシート
からなる吸収体製品の機能を持たせることもできる。
体の全表面にわたって高吸水性複合体組成物層を設ける
こともできるが、所望のパターンで部分的に設けること
もできる。たとえば図9に示すように、シート状支持体
14の一方の表面のみに、所定の幅の帯状の形態で複数
の複合体組成物層10を所定間隔で設け、隣接する複合
体組成物層10の間で山折りと谷折りに折り畳んだ、断
面ジグザグ状とすることができる。このような構成の複
合シートは、平坦なものと比較して、単位面積当たりに
存在する複合体組成物層10の容積が大きくなるので、
より大きい吸収能力を発揮する。あるいは図10に示す
ように、ジグザグ状の山を一方向に大きく倒した場合に
は、単位面積当たりに存在する複合体組成物層10の容
積をさらに大きくすることができる。また図11に示す
ように、平坦な中央部を挟んでその両側に、互いに反対
方向に傾斜した山部を設けることもできる。
が吸収体製品として使用される際に吸収による膨潤を容
易に行わせるための、自由で充分なスペースを提供する
ことにもなる。
高吸水性複合シート材料の一例を示す部分斜視図であ
る。この高吸水性複合シート材料は、弾性体からなるシ
ート状支持体13の一方の表面に、所定の間隔で相互に
平行に延びる帯状に、高吸水性複合体層10を配置し、
その上に波形の液体透過性不織布14を配置して、この
不織布14の各谷部において、不織布14とシート状支
持体13とを結合部5において結合した構造を有し、し
たがって各高吸水性複合体層10は、シート状支持体1
3と不織布14との間に形成されたチャンネル16内に
収容されている。
は、たとえば生理用ナプキンあるいはオムツのような吸
収体製品において、高吸水性複合体層10の長さ方向と
直行する方向に大きい伸縮性をもち、かつ優れた吸水性
をもつシート材料として有利に使用することができる。
この場合、不織布14が身体に接する側として使用さ
れ、液体は、まず不織布14により吸収、拡散され、つ
いで高吸水性複合体層10に吸収される。吸水量が増大
するにしたがって高吸水性複合体層10の体積が膨張す
るが、これはシート状支持体13と不織布14との間に
形成されたチャンネル16内に位置しているので、自由
な膨張が許容される。
料の応用例を示す。図13において、符号21で示す液
体不透過性シートは、液体不透過性で、適度な柔軟性を
有するもので、この液体不透過性シート21に、高吸水
性複合シート材料22が重ね合わされている。そしてこ
の両者は、所定の間隔で配置された互いに平行に線状も
しくは帯状に延びる多数の結合部23において相互に結
合されている。結合部23は、液体不透過性シート21
と高吸水性複合シート材料22とを、所定の幅で通常の
手段、たとえばヒートシール、高周波接合等で熱融着す
ることにより形成されている。
において、高吸水性複合シート材料22の長さは、液体
不透過性シート21の長さよりも長く、したがって各結
合部23,23間では、高吸水性複合シート材料22の
たるみにより、液体不透過性シート21との間にチャン
ネル24が形成されている。
あるいはP.E.のようなポリオレフィン系のスパンボ
ンドあるいは乾式不織布のようなシート状支持体13の
一方の表面に、複合体組成物層10を支持させた、図7
に示した構造のもので、この複合体組成物層10が液体
不透過性シート21と対面する側に置かれている。
多量の液体を吸収した状態でも、安定してシート状の形
態を維持する自己保形性にきわめて優れている。
のに適した装置について図面を参照して説明する。
を貯留するタンク、32はミクロフィブリル母液を貯留
するタンク、33はアセトンを貯留するタンク、34は
SAPを貯留するタンクをそれぞれ示す。タンク32か
ら取出されたミクロフィブリル水分散母液は、撹拌器を
備えた混合器35に導入され、タンク31から取出され
た水で混合器35内で希釈されたのち、ポンプの作用
で、つぎの撹拌器を備えた混合器36に導入される。こ
の混合器36には、タンク33から取出されたアセトン
が導入されており、この混合物が、ポンプの作用で、つ
ぎの撹拌器を備えた混合器37に導入される。混合器3
7には、タンク34から粒状SAPが導入されており、
ここでミクロフィブリル、有機溶媒、水およびSAPの
混合分散液が形成される。
体13は、ロール38から巻き出されたのち、成形部4
0に導かれる。この成形部40は、ベルトコンベア41
と、このベルトコンベアのベルト上に位置するノズル4
2を備え、このノズル42に、前記の混合器37から混
合溶媒がポンプの作用で供給されるようになっている。
シート状支持体13は、ベルトコンベア41に導かれて
所定の速度で走行する間に、その表面上にノズル42か
らの混合分散液が塗布される。ノズル42としては、シ
ート状支持体13上に設けられるべき複合体組成物層の
パターンに応じて適当な形状のものが設けられる。
なるロールプレス43が設けられており、混合溶媒が塗
布されたシート状支持体13をプレスすることにより、
混合溶媒に含有されている溶媒をスクイーズし、分離さ
れた溶媒は、ポンプの作用で混合器36に戻される。
のち、次の乾燥部50に送られる。この乾燥部50には
熱風が供給され、1対の多孔ロール51,52を備え、
シート状支持体13およびこれに塗布された混合溶媒
は、この多孔ロール51,21の周面に沿って搬送され
る間に乾燥される。
ロール61,62からなる圧縮部60で圧縮され、シー
ト状支持体13上に複合体組成物層が設けられた製品が
得られる。
ルセルローズからミクロフィブリルを製造する工程を組
み合わせたものである。この工程においては、タンク3
1aにアセテートドープ、タンク32aに凝固液、タン
ク33aにアセトンがそれぞれ収容され、タンク31
a、32aから取出されたアセテートドープおよび凝固
液が、アスピレータ式等の適当なフィブリル化装置39
に送られ、ここでフィブリル化が行われる。フィブリル
は、混合器35aで開繊され、より細かいミクロフィブ
リル状となってスラリー化されたのち、混合器36a
で、タンク33aからのアセトンと混合され、ついで次
段のタンク(図示せず)でSAPと混合される。以下の
工程は、図14に示した工程と同様である。
て、シート状支持体13に混合分散液を塗布する別の装
置の例を図16に示す。図16において、符号44は、
混合分散液を収容する上面解放の槽を示し、この槽44
内に、周面の一部が混合分散液中に浸漬された状態で、
水平な軸を中心として回転可能な浸漬ロール45が配置
されている。また1対のロール46および47が、それ
ぞれ浸漬ロール45と平行な軸を中心として回転可能に
設けられている。一方のロール46は、浸漬ロール45
の周面に圧接されているとともに、たとえば図17に示
すように、多数のリング状の溝46aを周面に有してお
り、平坦な表面をもつ他方のロール47との間のニップ
に、混合分散液を塗布すべきシート状支持体13が通過
するようになされている。
その中を移動する浸漬ロール45の周面に自身の粘性で
付着し、ついで溝付きのロール46を介してシート状支
持体13に転写される。したがってシート状支持体13
の表面には、図18に示すように、相互に平行な多数の
帯状に混合分散液層48が形成されることになる。なお
ロール46に形成される凹凸のパターンは任意に設定す
ることができ、このパターンに対応したパターンでシー
ト状支持体13に混合分散液を塗布することが可能であ
る。
組み入れた吸収体製品の特徴、性能についても要約説明
しておく。本発明の高吸水性複合体組成物を吸収体製品
に用いると、まず第一に、使用前でも使用時でも、非吸
水状態では極めて薄くコンパクトな構造を持ち、SAP
粒子が強固に固定、安定化されているため、たとえ折り
曲げや伸縮が働いても、SAP粒子が移動することはな
く、SAPの脱落、構造の破壊も起こりにくい。
パルプレス構造にもかかわらず、ミクロフィブリルの親
水性とその物性形態の故に、吸収速度が早くしかもブロ
ッキングを起こさないことである。
クによりゆるやかに膨潤ポリマーを把持し、脱落を防ぐ
ことである。
発明の吸収体は過剰の水に接した場合、静置状態では安
定であるが、シェアをかけると直ちに離解する性質があ
るので、フラッシャブルな商品設計に適している。また
セルローズミクロフィブリルはセルラーゼ活性が極めて
高く、土中埋没により短期間で構造がバラバラになる。
もしSAPとして生分解のあるアミノ酸系吸水性ポリマ
ー等を組合せれば、理想的な環境適応型の吸収体の設計
が可能になる。
分散体を母液として、これにエチルアルコールとイオン
交換水を加えて、エチルアルコール/水が70/30、
S−MFC濃度がそれぞれ0.2%、0.5%、1%の
3水準のミクロフィブリル分散液を用意した。
製 上記3水準のミクロフィブリル分散液50ccに、SA
P(三洋化成(株)製、商品名「IM−6700」)の
60〜100メッシュ区分け品を10g添加して、スラ
リー状のミクロフィブリル/SAP分散液を調製した。
アスピレーター減圧により脱溶媒したのち、PP不織布
上に拡げて、50℃で減圧乾燥を行った。
れをメッシュの細かい金巾に包んで木槌で叩いて粉砕
し、メッシュ区分40〜60の部分を区分して吸水性テ
ストを行った。
と、その表面がミクロフィブリルで覆われた、図5
(a)および図5(b)のような構造を持っていた。
ド、ゲルブロックの状態、吸水量、保水量を調べた。吸
水スピードは、20ccの初期吸収時間を測定し、また
吸水量および保水量については、過剰の生理食塩水中で
30分間吸収処理後の状態で、JIS K-7223に準じて測定
した。得られた結果は下表のとおりであった。
って、吸水性および保水性はほとんど変化しない。一
方、実験No.1からNo.3とS−MFCの濃度が上
がるにつれて、SAPの結合強度は増大するが、硬化す
るために取り扱いが難しくなり、また吸水スピードも低
下するので、これらの性能が重要な用途においては、S
APに対するミクロフィブリルの添加比率(%)は5%
以下が好ましい。
交換水にミキサーを用いて約2時間撹拌溶解して、固形
分濃度1.2%の母液を調製する。 ・BCのエチルアルコール/水混合溶媒分散液の調製 所定量の母液をとり、それにエチルアルコール、イオン
交換水を加えて、0.02%〜0.80%のBC分散液
を調製した。
製 0.02%〜0.8%のBC分散液50ccにSAP
(三菱化学DIAWETUS−45)を5g添加してB
C/SAP分散液を調製した。この分散液はBC濃度が
低い場合にはSAPの沈殿を生ずるが、濃度が高くなる
と安定化する。系の条件を合わせるために撹拌子で撹拌
しつつ、系の安定を維持した。
下記の通りである。
径11cm)に濾紙、基材不織布(二村化学製TCF4
03、見掛比重0.07g/cm3)を重ね、その基材
不織布上に20ccの粘稠な分散液を素早く注ぎ、減圧
により脱溶媒したのち、熱風乾燥させて複合シートとし
た。
によって示された方法に従って行った結果、下表のよう
な結果が得られた。
つれて表面強度が急激に増加することがわかった。しか
しそれによってシートの剛軟度も大きくなる。従って用
途に応じて添加量を適切に選択する必要がある。
に測定し、付着させたSAP+BC(バインダー)量は
基材の重量を差し引いて算出し、m2当りの量で表示し
た。 見掛比重(g/cm3):厚さ及び基材と付着させたS
AP+BCの重量から算出した。 剛柔性(mm) :110mm×20mmのサンプル
を、図19,図20に示す方法で測 定した。サンプルSの一端をステンレス製のメジャーM
の先端に直角に置き、自重で垂れ下った位置(αmm)
のメジャーの目盛を読み取って剛柔性とした。SAPの結合安定性の評価 (セロテープによる180゜
ピリングテスト) サンプルに15mm巾のニチバン製のセロテープをはり
接着面を15mm×10mmとし、上から軽くフランネ
ルで押さえて後、1kg/cm2の荷重を10分間かけ
る。除重後手でサンプルから180゜ピリングの状態で
セロテープをはがし、セロテープに付着しているSAP
の付着状態をSAPの付着面積(%)を測定してMF
(ミクロファイバー)の結合安定度を評価した。判定の
基準を図21に示す。複合体の吸水量、保水量の評価 上記複合体について、充分な量の生理食塩水に30分間
浸漬後、JIS K-7223に準じて吸水量、保水量を測定し、
その値をSAP含有量に換算したところ、下表のような
結果が得られた。
置を用いて、高吸水性複合体組成物を製造した。使用材
料は下記の通りである。 (1)ミクロフィブリル:S−MFC(特種製紙社製) (2)SAP :1M−4000(ヘキストセラニーズ社製) (3)混合溶媒 :アセトン/水系 (4)塗工成分組成 : 成分 重量構成比 S−MFC 0.4 SAP 30.0 アセトン 48.8 水 20.8 (5)シート状支持体 2層構成スルエアーサーマルボンドウエブ40g/m2、目掛比重0.06の 不織布で下記の構成を持ったものを用いた。
させながら、その上層表面上に上記(4)の成分の混合
分散液を巾5mmの間隔をおきながら約10mm巾で連
続塗工した。その後、ロールで圧縮して溶媒を除去した
後、熱風乾燥した。
下記のような特性を持っていた。
いて測定した。その結果、SAP1g当たり40.2g
の保水量を示し、Blankとほぼ同等な数値を示し
た。
ツをブランクとし、このオムツからティッシュを含む吸
収体部分を取り除き、代わりに本発明の高吸水性複合体
組成物を備えた吸収体を組み込んでサンプルを作成し
た。
の手順で作成された。まず上記の実施例3で得られた複
合シートを図22に示す形状および寸法で切り取った。
一方、約90g/cm2のティッシュ付きパルプマット
を準備し、これに家庭用アイロン用のハンドスプレーに
より2〜3g/cm2になるように水滴を吹き付け、そ
の上に、上記の寸法に切り取った吸収体を重ね合わせ、
140〜150℃のアイロンで加圧プレスしした。
について、吸収量、保水量およびリウェットを測定し
た。吸収量および保水量は、JIS K-7223 に基づいて測
定した。またリウェットは、サンプルに生理食塩水12
0ccを5分間隔で3回注ぎ、1回目、2回目、3回目
の各々について、12.5kg/吸収体面積の加圧下で
リウェット量を測定することにより行われた。
お測定値は、5サンプルの平均値で示す。
成された吸収体を組み込んだサンプルは、市販のオムツ
と比較して、重量が約70%、厚みは1/2以下である
にもかかわらず、吸収性能は同等もしくはそれ以上であ
ることが分かる。
体組成物は、水膨潤性固状体を種々の形態、たとえば粉
末状、粒子状、ペレット状、シート状もしくは任意の形
状の三次元構造物等の形態に成形することが可能であ
り、その取扱い性を向上させるとともに、利用の範囲を
拡大する。また特に、大量生産により容易に安価に入手
できる粒子状のSAPを利用し、これをミクロフィブリ
ルのネットワーク構造で安定に保持した場合には、粒子
状のままで使用することはもちろん、任意の形態の吸収
体を容易に構成することが可能になる。とくにシート状
に構成した場合には、きわめて大きい吸水容量を有しな
がら、その厚さを薄くすることができ、幼児用および成
人用オムツ、生理用ナプキン等の吸収体製品全体の厚さ
を極限まで減少させることができる。また複合体組成物
を、別のシート状支持体に支持させた場合には、優れた
吸収性を有するシート材料として、広範な用途に利用可
能である。
を示すグラフ。
示す説明図。
の関係を示すグラフ。
形成する概念を示す説明図。
の形態を示す断面図で、(a)は粒子状のもの、(b)
はフレーク状のものを示す。
からなるシート材料を示し、(a)は概略的縦断面図、
(b)はその顕微鏡写真をスケッチした説明図。
からなる他のシート材料を示し、(a)は概略的縦断面
図、(b)はその顕微鏡写真をスケッチした説明図。
シート材料の概略的縦断面図。
シート材料の縦断面図。
物シート材料の縦断面図。
物シート材料の縦断面図。
物シート材料の縦断面図。
物シート材料の縦断面図。
ト材料を製造する装置の概略的縦断面図。
図。
置を示す概略的縦断面図。
面図。
塗布されたシート状支持体の横断面図。
図。
ト図。
に用意された複合吸収体シートを示す平面図。
Claims (21)
- 【請求項1】 セルローズあるいはセルローズ誘導体か
ら得られる水和性を有するミクロフィブリル、および水
膨潤性固状体を主成分とし、前記水膨潤性固状体の表面
の少なくとも一部が前記ミクロフィブリルにより被覆さ
れていることを特徴とする複合体組成物。 - 【請求項2】 セルローズあるいはセルローズ誘導体か
ら得られる水和性を有するミクロフィブリル、および水
膨潤性固状体粒子を主成分とし、前記水膨潤性固状体粒
子が相互に前記ミクロフィブリルにより結合されている
ことを特徴とする複合体組成物。 - 【請求項3】 前記水膨潤性固状体が高分子吸収体であ
る請求項1または2に記載の複合体組成物。 - 【請求項4】 前記ミクロフィブリルが、木材パルプを
磨砕および高度叩解して得られたものである請求項1〜
3のいずれか1項に記載の複合体組成物。 - 【請求項5】 前記ミクロフィブリルが、微生物の代謝
によって得られたものである請求項1〜3のいずれか1
項に記載の複合体組成物。 - 【請求項6】 前記ミクロフィブリルが、ジアセチルセ
ルローズをミクロフィブリル化することによって得られ
たものである請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合
体組成物。 - 【請求項7】 前記高分子吸収体に対する前記ミクロフ
ィブリルの割合が、重量比で0.5〜20/100であ
る請求項3〜6のいずれか1項に記載の複合体組成物。 - 【請求項8】 セルローズあるいはセルローズ誘導体か
ら得られる水和性を有するミクロフィブリル、および高
分子吸収体粒子を主成分とし、前記高分子吸収体粒子が
相互に、前記ミクロフィブリルにより結合された構造を
有している複合体組成物と、この複合体組成物を支持す
るシート状支持体とを備えていることを特徴とする高吸
水性シート材料。 - 【請求項9】 前記シート状支持体上に前記複合体組成
物が所定のパターンにしたがって部分的に接合されてい
る請求項8に記載の高吸水性シート材料。 - 【請求項10】 前記シート状支持体が、見掛比重0.
2以下の多孔質不織布である請求項8または9に記載の
高吸水性シート材料。 - 【請求項11】 前記シート状支持体が親水性の不織布
である請求項8または9に記載の高吸水性シート材料。 - 【請求項12】 前記複合体組成物の少なくとも一部
が、前記不織布にその厚さ方向の一部で絡合し、これに
より前記不織布のみの層と、前記複合体組成物と前記不
織布とが絡合して共存する層とが形成されている請求項
10または11に記載の高吸水性シート材料。 - 【請求項13】 前記不織布と対向して、前記複合体組
成物に接するように別のシート材料が接合されている請
求項10〜12のいずれか1項に記載の高吸水性シート
材料。 - 【請求項14】 吸収体として、請求項3〜13のいず
れか1項に記載された高吸水性シート材料を備えている
吸収体製品。 - 【請求項15】 水膨潤性固状体の膨潤を抑制し、かつ
セルローズあるいはセルローズ誘導体から得られる水和
性を有するミクロフィブリルを水和分散できる、水相溶
性のある有機溶媒と水との混合溶媒からなる分散媒体中
に、前記水膨潤性固状体および前記ミクロフィブリルを
分散させ、得られた分散液から前記水膨潤性固状体およ
び前記ミクロフィブリルを前記混合溶媒から分離し、つ
いで脱溶媒したのち乾燥させることを特徴とする複合体
組成物の製造方法。 - 【請求項16】 前記水膨潤性固状体が高分子吸収体で
ある請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 前記有機溶媒が、メチルアルコール、
エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレン
グリコール、プロピレングリコール、ジオキサン、およ
びアセトンからなる群から選択される請求項15または
16に記載の方法。 - 【請求項18】 前記分散媒体の有機溶媒/水の比が、
90/10〜40/60の範囲である請求項17に記載
の方法。 - 【請求項19】 前記分散媒体中における前記ミクロフ
ィブリルの分散濃度が0.1〜5重量%、前記高分子吸
収体の分散濃度が5〜50重量%である請求項16〜1
8のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項20】 前記分散液をシート状支持体上に塗布
し、ついで脱溶媒したのち乾燥させ、これにより前記シ
ート状支持体上に高分子吸収体とミクロフィブリルとの
高吸水性複合体を形成させる請求項16〜19のいずれ
か1項に記載の方法。 - 【請求項21】 前記シート状支持体が、親水性の多孔
性不織布である請求項16〜20のいずれか1項に記載
の方法。
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