JP2004255203A - 吸収剤物品用の軟質の強力な吸収材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上表面及び下表面を有する吸収材料であって、
a)約40重量%から約90重量%までのセルロース繊維、及び
b)約10重量%から約60重量%までの超吸収ポリマーを含み、
該材料は対になったロール間で高温度で共に圧縮されていて、約10重量%未満の水分、約0.25g/ccより大きい密度、約3700未満のガーレイ剛性(mg)対密度(g/cc)の比及び約12ニュートンより大きいパッド保全性を有する吸収材料。
【選択図】図1
Description
この出願は1997年10月10日に出願された米国特許出願第08/948,987号(これ自体は1997年1月17日に出願された米国特許出願第08/784,536号の一部継続出願である)の一部継続出願である。両方の出願の開示が参考として本明細書に含まれる。
個々の吸収剤物品の設計は使用に応じて変化するが、このような物品に共通のある種の部材または部品がある。吸収剤物品は液体透過性トップシートまたは表層を含み、その表層は体表面と接触するように設計される。表層は体から物品のコアーへの液体の妨げられない移動を可能にする材料からつくられる。表層は液体それ自体を吸収すべきではなく、こうして、乾燥したままであるべきである。物品は物品の外表面に配置された液体不透過性バックシートまたは裏層を更に含み、その層は物品からの液体の漏出を防止するように設計される。
液体は表層とコアーの間に配置された移動または獲得層により吸収剤コアーの異なる部分に分配し得る。着用者の体表面へのこのような獲得層の接近のために、獲得層は多量の液体を保持する材料から形成されるべきではない。獲得層の目的はこの層中の液体の広がりを最小にしながら吸収剤コアーへの液体の迅速な移動及び分配を与えることである。
吸収剤コアー中の超吸収剤の分布は一様であってもよく、また非一様であってもよい。例えば、裏層(着用者から最も離れている)に近位の吸収剤コアーのその部分は表層または獲得層に近位のコアーの部分よりも高レベルの超吸収剤を含むように配合し得る。更に別の例として、液体侵入の部位に最も近いコアーのその部分(例えば、獲得ゾーン)は液体をコアーの周囲の部分(例えば、貯蔵ゾーン)に輸送(吸上)するように配合し得る。
それ故、使い捨て吸収剤物品中の吸収剤コアーとしての使用に必要とされる吸収性、強度及び軟らかさの要件を満足し、かつパルプ製造業者及び吸収剤物品の製造業者の両方に時間及びコストの節減を同時に与える材料に対する絶え間ない要望が当業界にある。
更に別の実施態様において、吸収材料は約40重量%から約90重量%までのセルロース繊維及び約10重量%から約60重量%までの超吸収材料、約10重量%未満の水分、約0.25g/ccより大きい密度、約3700未満のガーレイ剛性(mg)対密度(g/cc)の比、約25.0より大きいパッド保全性(ニュートン)対密度(g/cc)の比及び吸収材料1グラム当り少なくとも7グラムの5インチにおける45°吸い上げ分布を含む。
全ての実施態様について、セルロース繊維の少なくとも一部が約65%未満の相対結晶性を有することが好ましい。
本発明の材料は少なくとも約6000エルグ/gの標準化乾燥力エネルギー、少なくとも約3000エルグ/gの標準化吸上エネルギーまたは少なくとも約6000エルグ/gの標準化乾燥力エネルギー及び少なくとも約3000エルグ/gの標準化吸上エネルギーの両方を有する。
セルロース繊維の少なくとも一部は約75、50、25または10未満のカッパー値を有するパルプから得られる。カッパー値が5または2.5未満であることが更に好ましい。
一つの好ましい実施態様において、材料中のセルロース繊維の少なくとも一部がパルプの懸濁液を約5分から約60分までの範囲の時間の期間にわたって約15℃から約60℃までの温度で前記溶液の約2重量%から約25重量%までのアルカリ金属塩濃度を有するアルカリ金属塩水溶液で処理する工程を含む方法によりつくられる。別の実施態様において、セルロース繊維の少なくとも一部がフラッシュ乾燥された。
吸収材料は約0.7 g-1より大きい柔軟性、約6,000エルグ/gより大きい標準化乾燥力エネルギー及び約3,000エルグ/gより大きい標準化吸上エネルギーを有することが最も好ましい。
本発明の特に好ましい吸収材料は約0.35g/ccから約0.45g/ccまでの密度、約200g/m2から約500g/m2までの基本重量、約0.9g-1より大きい柔軟性、約6000エルグ/gより大きい標準化乾燥力エネルギー及び約3,000エルグ/gより大きい標準化吸上エネルギーを有する。
更に、本発明は本発明の吸収材料を含む吸収剤物品を提供する。吸収剤物品はおむつ、女性用衛生製品または失禁装置であることが好ましい。
一つの局面において、本発明は約40重量%から約100重量%までのセルロース繊維及び約0重量%から約60重量%までの超吸収材料を含む吸収材料を提供する。吸収材料は約10重量%未満の水分を有する。本明細書に使用される“重量%”という用語は周囲条件下で測定して最終材料の重量当りの物質の重量を意味する。例えば、10重量%の超吸収材料は吸収材料の100g/m2基本重量当りの10g/m2の超吸収材料を意味する。
木材パルプを本発明の吸収材料中の使用に特に適するようにする木材パルプの或る種のその他の特性がある。殆どの木材パルプ中のセルロースは高い相対結晶性(約65%より大きい)を有する。本発明の材料中の、約65%未満の相対結晶性を有する木材パルプの使用が好ましい。相対結晶性が約50%未満であることが更に好ましい。相対結晶性が約40%未満であることが最も好ましい。同様に、増大する繊維カール値を有するパルプが好ましい。
簡単に言えば、苛性アルカリ処理は典型的には約60℃未満の温度、好ましくは50℃未満の温度、更に好ましくは約10℃〜40℃の温度で行われる。好ましいアルカリ金属塩溶液は新たに補給された、またはパルプ化操作もしくは製紙操作における副生物溶液、例えば、半アルカリ性白液、酸化された白液等としての水酸化ナトリウム溶液である。その他のアルカリ金属、例えば、水酸化アンモニウム及び水酸化カリウム等が使用し得る。しかしながら、コストの観点から、好ましい塩は水酸化ナトリウムである。アルカリ金属塩の濃度は典型的にはその溶液の約2重量%から約25重量%まで、好ましくは約6重量%から約18重量%までの範囲である。高速の速い吸収用途のためのパルプは約10重量%から約18重量%までのアルカリ金属塩濃度で処理されることが好ましい。
好ましい実施態様によれば、その材料は約40重量%から約100重量%までのセルロース繊維、更に好ましくは約60重量%から約80重量%までのセルロース繊維を含む。このような材料は好ましくは約0重量%から約60重量%までの超吸収材料、更に好ましくは約20重量%から約40重量%までの超吸収材料を含む。
ガーレイ剛性は吸収材料の剛性を測定する。ガーレイ剛性の値が大きい程、その材料は硬質であり、可撓性ではない。グラムの逆数(g-1)として表されるガーレイ剛性の逆数は、こうして吸収材料の軟らかさ、曲げ特性及び可撓性の目安である。“柔軟性”という用語は本明細書で軟らかさ、可撓性及び曲げ特性のこれらの特性を記載するのに使用される。柔軟性はガーレイ剛性の逆数として定義され、表され、単位g-1を有する。
本発明の吸収材料はその柔軟性に鑑みて強い。パッド保全性は吸収材料強度の公知の測定である。本発明の材料は広範囲の密度にわたって強度(高いパッド保全性)を示す(以下の実施例を参照のこと)。0.25〜0.50g/ccの範囲内の所定の密度について、本発明の材料は試験した市販の材料よりもかなり大きい(約2〜3倍)パッド保全性を有する。
吸上は液体を液体侵入の位置から離れて誘導し、その液体を材料中に分配する吸収材料の能力である。本発明の吸収材料は市販の吸収剤物品(例えば、フッギーズ(登録商標)おむつまたはパンパース(登録商標)おむつ)からの吸収剤コアーと比較した時に驚くほど優れた吸上特性を有する。以下の実施例に詳しく記載されるように、本発明の二つの実施態様の吸上特性は液体侵入の位置から6インチ上にかなりの量の液体を吸い上げた。400g/m2基本重量、20重量%の超吸収材料では、5インチにおける45°吸上分布は材料1グラム当り約8グラムの液体であった。その同じ材料は液体約1.7グラムの7インチにおける吸上分布を有していた。同様の吸上特性が本発明の600 g/m2基本重量、40重量%の吸収材料で見られた。対照的に、フッギーズ(登録商標)またはパンパース(登録商標)おむつからの吸収剤コアーは同様の基本重量及び超吸収剤含量で材料1グラム当り1グラム未満の液体の6インチにおける吸上分布を有していた。市販のおむつコアーのいずれもが6インチを超えて実質的な量の液体を分配しなかった。
標準化乾燥力エネルギーが本発明の吸収材料だけでなく、幾つかの市販の材料について測定された。データは本発明の吸収材料が少なくとも6,000エルグ/gの標準化乾燥力エネルギーを有することを示す。標準化乾燥力エネルギーは約7,000、8,000、9,000または10,000エルグ/gより大きいことが好ましい。本発明の材料は約6,000エルグ/gから約16,000エルグ/gまでの標準化乾燥力エネルギーを有することが最も好ましい。
既存の材料をほぐし、またはそれ以外にオンラインで加工する製造業者の必要は、全製造方法がかなり複雑であることを意味する。更に、製造業者はこのような加工工程を行うのに必要とされる装置を購入し、管理し、操作する必要がある。全製造コストがこうして増大される。
本発明の材料はブレンドされたセルロース繊維及び超吸収材料の単層として形成でき、または複数の層としてエアーレイし得る。別の実施態様において、材料は二つの層として形成される。層の夫々がセルロース繊維及び超吸収材料を含むことができるが、超吸収材料を唯一の層に制限することが可能である。本発明の好ましい材料は3層または4層としてエアーレイされる。これらの層は下層、一つまたは二つの中間層及び上層を含む。3層材料及び4層材料の好ましい実施態様が以下に示される。超吸収材料はこれらの層のいずれか、または全部に含まれてもよい。夫々の層中の超吸収材料の濃度(重量%)は特別な超吸収材料の性質によって変化し得る。5層以上の材料がまた本発明により意図されている。
多層として調製された場合であっても、形成された材料の最終厚さが低い。厚さは約0.5mmから約2.5mmまで変化し得る。好ましい実施態様において、厚さは約1.0mmから約2.0mmまで、更に好ましくは約1.25mmから約1.75mmまでである。
一実施態様において、女性用衛生製品用の材料は3層:約25g/m2の基本重量を有するパルプの下層(超吸収材料を含まない);約150g/m2の基本重量を有し、約10g/m2から約30g/m2までの超吸収剤及び約120g/m2から約140g/m2までのパルプを含む中間層;及び約25g/m2の基本重量を有するパルプの上層(超吸収剤を含まない)としてエアーレイされる。その材料の合計基本重量に対し、超吸収材料のレベルは約5重量%から約15重量%(g/m2材料当りの超吸収材料のg/m2)までの範囲である。超吸収剤のレベルはその材料の約7.5重量%から約12.5重量%までであることが好ましい。その材料は約10重量%の超吸収材料を含むことが最も好ましい。こうして、その材料の中間層は約15g/m2から約25g/m2までの超吸収剤及び約125g/m2から約135g/m2までのパルプ、更に好ましくは約20g/m2の超吸収剤及び約130g/m2のパルプを含むことが好ましい。パルプ及び超吸収剤を含む中間層は均一ブレンドまたは不均一ブレンド(超吸収剤のレベルが下層に接近するにつれて変化する)としてレイダウンし得る。
本発明の吸収材料は単一構造または多プライ構造として吸収剤に混入し得る。折りたたみを使用して多プライ構造を形成する手段が当業界で公知である。例えば、当業者は本発明の吸収材料を吸収剤物品に混入する前にそれを“C”、“G”または“Z”折りたたみすることができる。
以下の実施例は本発明の好ましい実施態様を説明し、明細書及び請求の範囲を何ら限定しない。
400g/m2基本重量、0.40g/cc密度、40重量%の本発明の超吸収材料(C11,C12及びC13)並びに市販のフッギーズ(登録商標)おむつ及びパンパース(登録商標)おむつからの吸収剤コアー、及びバックアイ(Buckeye)アブソーバント プロダクツ(デルタ、ブリティッシュコロンビア、カナダ)(ゾルブ(Zorb) コア サーマル ボンド プロダクト コード 44500)及びコンサート(Concert) ファブリケーション LTEE(サーソー、ケベック、カナダ)(コンサート プロダクト コード 280)からの市販のロール商品を使用して、追加の研究を行った。これらの研究の結果が以下の表3に要約される。
表5中のデータは、本吸収材料が超吸収材料グラニュールの100%を保持し、一方、フッギーズ(登録商標)製品及びパンパース(登録商標)製品からの市販のコアーがコアー中に含まれた合計の超吸収材料の約16.6重量%及び29.5重量%を失ったことを示す。
〔(y1)(x2-x1)+0.5(y2-y1)(x2-x1)+(y2)(x3-x2)+0.5(y3-y2)(x3-x2)+...+(yn)(xn-xn-1)
+0.5(yn-yn-1)(xn-xn-1)〕(式中、Xiはi番目のインチの距離であり、Yiはi番目のインチの吸収性である)
本発明の種々の吸収材料、並びに市販の吸収材料(上記実施例6を参照のこと)を試験して負の静水圧勾配に対し液体を吸収するそれらの能力を測定した。その材料のこの吸収能(本明細書中、標準化乾燥力エネルギーと称される)を測定するのに使用した手段を、公知の乾燥力試験(文献、Burgeniら, Textile Research Journal, 37 1967 362)を使用して得た。静水圧ヘッド(張力)を変えて吸収性を測定する。乾燥力エネルギーを吸収性データから誘導する。
サンプルの吸収性を種々の負の静水圧、即ち、負の静水頭で測定する。負の静水圧はサンプルに吸引力を加える。吸収材料は液体を吸収するために負の吸引力に打ち勝つのに十分な正の力を有する必要がある。正の力は繊維マトリックスの毛細管圧力及び超吸収剤ポリマーの浸透圧から生じる。吸収材料が液体を吸収するにつれて、正の圧力が低下する。吸引力に釣り合うのに必要な正の力が不充分である時点に到達される。この時点が平衡吸収性と称され、吸収の停止に相当する。静水圧を35cmから1cmの水まで5cmの増分で系統的に低下し、夫々の静水張力値における平衡吸収性を測定する。約1cmの水の静水張力値で、繊維ネットワークを試験液で完全に飽和し、超吸収材料ポリマーを十分に水和する。この時点が最大吸収に相当する。
X線回折(XRD)は結晶性材料の原子構造及び分子構造を測定するのに使用される技術である。XRD分析について、サンプルがX線ビーム(典型的にはCuKaX線)で衝撃される。結晶面及び結晶面中の個々の原子がX線ビームを散乱し、回折する。夫々の結晶物質が実質的に化合物の結晶構造の“フィンガープリント”である特異な回折パターンを生じる。回折パターンはフィルムストリップ上で、またはコンピュータ処理されたスペクトルとして再現される。比較がJCPDS(粉末回折標準に関するジョイント委員会)ファイルの如きデータベースからの基準パターンについて行われて化合物を同定する。
上記研究の結果が図9に示され、下記の表11に要約される。
2 フォーミングヘッド
3 フォーミングワイヤ
4 加熱カレンダー
5 ロール
Claims (21)
- 上表面及び下表面を有する吸収材料であって、
a)約40重量%から約90重量%までのセルロース繊維、及び
b)約10重量%から約60重量%までの超吸収ポリマーを含み、
該材料は対になったロール間で高温度で共に圧縮されていて、約10重量%未満の水分、約0.25g/ccより大きい密度、約3700未満のガーレイ剛性(mg)対密度(g/cc)の比及び約12ニュートンより大きいパッド保全性を有する吸収材料。 - 約60重量%から約80重量%のセルロース繊維を含む請求項1記載の材料。
- 約20重量%から約40重量%までの超吸収ポリマーを含む請求項1記載の材料。
- 約0.30g/ccから約0.45g/ccまでの密度を有する請求項1記載の材料。
- 約3200未満のガーレイ剛性(mg)対密度(g/cc)の比を有する請求項1記載の材料。
- 約3000未満のガーレイ剛性(mg)対密度(g/cc)の比を有する請求項1記載の材料。
- 約25.0より大きいパッド保全性(ニュートン)対密度(g/cc)の比を有する請求項1記載の材料。
- 約50g/m2から約700g/m2までの基本重量を有する請求項1記載の材料。
- 約200g/m2から約400g/m2までの基本重量を有する請求項1記載の材料。
- 複数の層としてエアーレイされている請求項1記載の材料。
- 3層、4層又は5層としてエアーレイされている請求項10記載の材料。
- 少なくとも1層が超吸収材料のないパルプを含む、請求項10記載の材料。
- 吸収材料1グラム当り約7グラムから約8グラムの生理食塩水の127mm(5インチ)における45°吸い上げ分布を有する、請求項1記載の材料。
- 約0.5mmから約2.5mmまでの厚さを有する請求項1記載の材料。
- 約1.0mmから約2.0mmまでの厚さを有する請求項1記載の材料。
- 約1.25mmから約1.75mmまでの厚さを有する請求項1記載の材料。
- 該材料をRo-Tapシーブシェーカーで10分間振とうした後に、超吸収ポリマーの約90重量%より多くを保持する、請求項1記載の材料。
- 該材料をRo-Tapシーブシェーカーで10分間振とうした後に、超吸収ポリマーの約95重量%より多くを保持する、請求項1記載の材料。
- 該温度を少なくとも約100℃まで上げる請求項1記載の材料。
- 該材料の上表面が実質的に超吸収ポリマーを含まない請求項1記載の材料。
- 上表面及び下表面を有する吸収材料であって、
a)約40重量%から約90重量%までのセルロース繊維、及び
b)約10重量%から約60重量%までの超吸収ポリマーを含み、
該材料は対になったロール間で高温度で共に圧縮されていて、約10重量%未満の水分、約0.25g/ccより大きい密度、約3700未満のガーレイ剛性(mg)対密度(g/cc)の比、約25.0より大きいパッド保全性(ニュートン)対密度(g/cc)の比、及び吸収材料1グラム当り少なくとも生理食塩水5グラムの5インチにおける45°吸い上げ分布を有する材料。
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