JP3969464B2

JP3969464B2 - 吸水性シートの製造方法

Info

Publication number: JP3969464B2
Application number: JP31291297A
Authority: JP
Inventors: 至弘吉村; 久夫石川
Original assignee: Japan Absorbent Technology Institute; Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: Japan Absorbent Technology Institute; New Oji Paper Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JPH11128825A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、紙おむつ、生理用品、衣料用、建材用、食品包装用その他に使用される吸水シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在市販されている使い捨て紙おむつ、生理用ナプキン等の吸収体として、そのほとんどが綿状パルプおよび紙等の親水性繊維と吸水性樹脂の複合体が使用されている。これら吸収性複合体に要求される機能として、吸収容量、保形性が挙げられるが、最近では薄型軽量のものが求められてきており、これに満足して答えられる吸収性複合体の製造は困難となっている。
薄型にする技術として、特開平４−１１９１５６号には、吸水性樹脂と親水性繊維を混合して乾式抄紙する技術が記載されている。しかし、その方法で得られるシートは密度が０．１〜０．５と嵩高であり、薄型化という点では満足の行くものではない。
【０００３】
また、必ずしも薄型という目的ではないが、吸水性樹脂繊維を不織布シートにする方法が特開平７−３６９２号で提案されているが、吸水性樹脂は吸水するとゲル化するので湿潤時に極端にシート強度は低下し、シート形状を保持することが難しく単独で使用するのは難しい。また繊維状化したものも繊維としては強度が弱く脆いため使用が困難である。
【０００４】
他に、粉末状の吸水性樹脂を吸収紙や不織布などの支持体によりサンドイッチ構造にして固定させる方法があるが、この方法は吸水性樹脂が支持体の間で圧着されているため、吸水性樹脂の吸収膨潤力を減殺し、本来の吸収力を十分発揮できない欠点を有する。
【０００５】
さらに、繊維間に均一に分散された吸水性樹脂と繊維集合体との混合体であって、該混合体が多数個に分割されていてカールした繊維が毛房状に絡んだ棒状塊からなる吸収性シート（特公平１−２６７３６号公報）が開示されているが、その製造物は吸収能力、吸収速度にも優れているが、カールした繊維を使用していることから、嵩高であり、素材的に薄型のものをつくるのは困難である。
【０００６】
特開平４−１６３３９７号には、吸水性樹脂のエマルジョンを紙等に塗工または含浸する方法、および、重合体エマルジョンを塗工・含浸してから化学的な処理を施す方法が記載されている。しかし、この方法は、シートを形成した後に化学的な処理をするという繁雑な工程を必要とするという欠点がある。
特開平５−３４６５２４号には、有機溶剤にバインダー樹脂を溶解し、これに粉末状の吸水性樹脂を分散させた液を不織布に塗布・乾燥する方法が記載されているが、この方法では、バインダー樹脂により吸水性樹脂の表面が覆われ、吸水能力が十分には発揮されず特殊な用途に限定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、シート強度が強く、吸水性樹脂とシートとの接着力が強く、薄型で吸収能力、吸収速度にも優れた吸水性シートの製造方法を提案することを課題とし、更に、安価で大量生産可能な吸水性シートの製造方法を提案することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は下記の（１）〜（２）の構成を採用する。
（１）吸水性樹脂と、セルロース繊維を微細化した保水値が３００％以上である微細繊維とが、有機溶剤を主体とする溶液に分散された塗料を、親水性繊維または表面を親水化処理された繊維の編布、織布または不織布である基材に塗工し、乾燥後に吸水性シートをマシンの走行方向及び／または横方向に延伸し、吸水性シートの塗工層にひび割れ模様をつけすることを特徴とする吸水性シートの製造方法。
（２）塗工がダイコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、スプレーコーターから選択された装置によることを特徴とする上記（１）に記載の吸水性シートの製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する吸水性樹脂の形態は粒子状または繊維状である。即ち、本発明では、粒子状または繊維状の吸水性樹脂を有機溶剤を主体とする溶液に分散して塗料を作製し、その塗料を基材シートに塗工する。
有機溶剤を主体とする溶液とは、有機溶剤のみからなる溶液、または、有機溶剤６０重量％以上で水４０重量％以下の混合溶液である。有機溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等の低級アルコール、エチレングリコール等の二級アルコール類、アセトン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸メチルなどのエステル類など、吸水性樹脂を膨潤させない溶剤である。
また、有機溶剤と水を混合して使用する場合、水と分離せずに混合可能な溶媒を選択する必要がある。
また、２種以上の有機溶剤を混合することも差し支えない。
【００１０】
本発明に使用する吸水性樹脂としては、一般に吸水性を有するものであれば何でも良く、例えば、澱粉−ポリアクリロニトリルグラフト重合物の加水分解物、澱粉−アクリル酸共重合物、カルボキシメチルセルロース架橋重合物、ポリアクリル酸ソーダ架橋物、セルロース−ポリアクリロニトリル共重合物の加水分解物、メタクリル酸メチル−酢酸ビニル共重合物の加水分解物、ポリビニルアルコール架橋重合物、ポリアクリロニトリル架橋体の加水分解物、ポリエチレンオキサイド架橋重合物、ポリアクリルアミド架橋重合物、アクリルアミド−アクリル酸架橋共重合物、スルホアルキル（メタ）アクリレート−アクリル酸架橋共重合物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体中和物の架橋物などが挙げられる。
これらの吸水性樹脂はその１種を単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、吸水性樹脂は粉粒状であっても繊維状であっても良く、その大きさは特に限定されるものではないが、粉粒状の場合は３０μ〜１０００μ程度が好ましく、さらに好ましくは５０μ〜３００μである。繊維状の場合には直径１０μ以下、長さ１ｍｍ以下のものが好ましく、このようにサイズが小さい程、塗工した場合の均一性及び吸水性能を向上させる。
【００１１】
本発明で使用する微細繊維とは、セルロース繊維を微細化したものである。
その例として、例えばパルプをサンドグラインダー処理したもの（特開平４−１８１８６号公報）、また高圧均質化装置により微細繊維化（特公昭６０−１９９２１号公報）したもの、コロイドミルにより微細繊維化（特公平４−５８９４８号公報）したもの等が知られている。また微生物が作製するバクテリアセルロースも使用可能である。
【００１２】
微細繊維の微細化の度合いは、保水値を指標とすることができる。本発明に使用する微細繊維としては、微細化の度合いが小さいと吸水性樹脂と基材および吸水性樹脂同士の結合力が弱く、基材から吸水性樹脂がとれてきてしまい、吸水性シートとして使用できないことがわかった。このため使用できる微細繊維の保水値としては３００％以上、好ましくは３５０％以上のものを使用すると吸水性樹脂同士、吸水性樹脂と基材との結合の優れた吸水性シートが得られることがわかった。
保水値は、ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩＮｏ．２６−７８に準じて測定したものである。微細繊維を固形分濃度６〜９％の範囲に調製し、試料を絶乾重量で約０．７ｇとなるように採取し、Ｇ３のガラスフィルターを有する遠心管に入れ、遠心脱水処理を行い、湿潤重量と乾燥重量から下記式によって保水値を算出した。
保水値（％）＝｛（Ｗ−Ｄ）／Ｄ｝×１００
但し、Ｗは遠心脱水後の試料湿潤重量（ｇ）、Ｄはその試料の乾燥重量（ｇ）である。
【００１３】
また、微細繊維と吸水性樹脂との配合比も吸水性樹脂同士、吸水性樹脂と基材との結合性に影響し、微細繊維の配合量は吸水性樹脂に対し０.３％以上、１０％以下、好ましくは０.５％以上７％以下、更に好ましくは０.５％以上５％以下である。配合比は塗工量によっても影響し、塗工量が多いほど微細繊維の配合量も多くする必要があるが、配合量が吸水性樹脂に対し１５％を超えると吸水性シートが硬くなり、また吸水性能も低下するため好ましくない。
【００１４】
基材に塗布する塗料組成については、塗料に配合する吸水性樹脂と微細繊維を合わせたものを固形分とすると、固形分と有機溶剤を主体とする溶液の配合比は、固形分濃度として５〜４５重量％が適しており、更に１５〜３５重量％が好ましい。固形分濃度が５重量％未満であると乾燥に負担がかかるため好ましくなく、また固形分濃度を上げすぎると塗料の流動性が悪くなる。また、塗料の粘度の値としては１００〜１００００ｃｐｓ、好ましくは１５０〜５０００ｃｐｓである。粘度を調整するために酢酸ビニルポリマーのような粘度の高い薬品を配合しても良い。粘度の値は、Ｂ型粘度計にて＃４ローター、ローター回転数１２ｒｐｍで測定したものである。
吸水性シートの用途によっては、塗料に柔軟化剤、かぶれ防止剤、脱臭剤、抗菌剤等の添加剤を加えても良い。
【００１５】
本発明の塗料を基材に塗布する方法としては、例えば、ブレードコーター、エアドクターコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、バーコーター、ダイコーター、カーテンコーター、グラビアコーター、スプレーコーター、ナイフコーター、サイズプレスコーター、ゲートロールコーターなどの一般の塗工装置が使用できるが、中でもダイコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、スプレーコーターなどの方式が好ましい。
ダイ方式では、Ｔ型ダイでもコートハンガー型ダイでもよく、ダイの形状は塗料が均一に流出するものであればどのような型でも良い。またダイのリップの一部を塞ぐことによりストライプ形状のもの、間欠的に塗料の送りをＯＮ、ＯＦＦして横縞形状の吸水性シートにしてもよい。
ここで言うナイフコーターとは一般のナイフコーターのように紙の表面にナイフやブレードを付けるものとは少し異なるが、基材に接している液だまりから液がナイフ（平板）との間隙を通って一定の厚さに塗布されるものである。
スプレーコーターでは、ノズルでの詰まりの点から二液型のノズルの方が好ましが、特に型を限定するものではない。
これらの塗工法により基材上に一層または多層に分けて塗工してもよい。
【００１６】
本発明に使用する基材とは、編布、織布及び不織布状などのあらゆる形態のものを含み、その素材は天然繊維たとえば綿、ジュート、木材パルプ、絹、キチンなど；半合成繊維たとえばビスコース、レーヨン、アセテート、トリアセテートなど；合成繊維たとえばナイロン、アクリル、ポリエステル、ポリプロピレンなど、およびこれらの繊維の混合体があげられる。またはそれらの組み合わせによる基材等何れでも良い。
基材の繊維と塗工された微細繊維の結合が必要であることから、基材の繊維の親水性が弱いときには繊維表面の親水化処理を行なうことが望ましい。
【００１７】
吸水性シートにひび割れをつける方法としては、乾燥後に吸水性シートをマシンの走行方向及び／または横方向に延伸する方法が例示される。
乾燥後に延伸することにより、吸水性樹脂間の結合強度がそれほど強くないため簡単にひび割れ模様をつけることができる。
延伸は、例えば、高分子フィルムをマシンの走行方向及び／または横方向に延伸配する装置を使用すればよい。また、延伸装置を塗工装置の中に組み込むんでも良いし、一旦吸水性シートとして巻き取った後に別工程で吸水性シートを延伸してもよい。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、実施例中の％または部数は、ことわりのない限り重量％、重量部数を示す。
【００１９】
＜参考例１＞
エタノール２２２部：水７６部（８０：２０）の溶液に吸水性樹脂サンウェッブＩＭ−１０００（三洋化成工業（株）製）１００部、バインダーとして、パルプをサンドグラインダー処理にて作製した保水値５５０％の微細繊維３部配合した塗料をカウレス分散機にて混合分散して調製した。坪量４０ｇ／ｍ²のレーヨン不織布を基材にして、これに井上金属（株）製ダイコーターを用い、ダイの塗出口のスリット幅２．５ｍｍ、塗工速度１０ｍ／分、塗工幅５００ｍｍで上記塗料を塗工し、塗工量３１５ｇ／ｍ²の吸水性シートを得た。塗工の操業性は基材の切れや塗工不良等もなく、安定して塗工できた。また塗工量制御はダイヘッドとバッキングロールの間のクリアランスを調節するか、塗料の塗出量や塗料の固形分濃度を調節することによって行なった。
【００２０】
得られた吸水性シートから４００ｍｍ×１５０ｍｍの大きさのサンプルを取り、吸水性樹脂と基材との接着強度、また１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさにサンプルを取り水の吸収速度を測定し、結果を表１に示した。また、測定方法については以下に説明する。
【００２１】
＜吸水性樹脂と基材との接着強度の測定＞
吸水性樹脂の接着の強さとしてセロテープを塗工面に貼り付け、はがした後のセロテープの接着面に付着した吸水性樹脂がセロテープ接着面全体の面積のどれだけを占めているかを５段階で判断した。

【００２２】
＜水の吸収速度の測定＞
吸水性シートのサンプルを１００ｍｍ×１００ｍｍの大きさに取り、真中に直径２５ｍｍの穴の開いた重量６６０ｇ、大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍの金属板を吸水性シートにのせ、水５０ｃｃを金属板の穴に添加し水が吸収されるまでの時間を測定する。これを３０分毎に３回くりかえし測定を行った。
【００２３】
＜参考例２＞
プロパノール４６５部：水２００部（７０：３０）の溶液に吸水性樹脂サンウェッブＩＭ−１０００（三洋化成工業（株）製）１００部、バインダーとして、パルプをサンドグラインダー処理にて作製した保水値３４０％の微細繊維８部配合した塗料をカウレス分散機にて混合分散して調製した。坪量４０ｇ／ｍ²のレーヨン不織布を基材にして、リスタガンＭＧ−６Ｂ（岩田塗装機工業製）スプレーガンを使用し、塗料ノズル口径１５ｍｍ、空気ノズル径２．５ｍｍ、コンプレッサー圧５ｋｇ／ｃｍ²にて基材からの距離５０ｃｍで噴霧し塗工量１７０ｇ／ｍ²の吸収性シートを得た。参考例１に比べ吸水性樹脂表面は多少凹凸があるが基材と吸水性樹脂との接着力も良好なシートが得られた。得られた吸水性シートからサンプルを取り、吸水性樹脂の接着強度、水の吸収速度の測定を行った。結果を表１に示した。
【００２４】
＜参考例３＞
メタノール２６３部：水１４１部（６５：３５）の溶液に吸水性樹脂サンウェッブＩＭ−１０００（三洋化成工業（株）製）１００部、バインダーとして、パルプをサンドグラインダー処理にて作製した保水値６７０％の微細繊維１部配合した塗料をカウレス分散機にて混合分散して調製した。基材との間隙が２ｍｍのアプリケーターバーを使用して坪量５０ｇ／ｍ²のレーヨン、パルプ混合不織布の基材に調製した塗料を塗工し塗工量２１０ｇ／ｍ²の吸水性シートを得た。得られた吸水性シートからサンプルを取り、吸水性樹脂の接着強度、水の吸収速度の測定を行った。結果を表１に示した。
【００２５】
＜実施例１＞
参考例１で作製した吸水性シートを高分子フィルム加工用二軸延伸試験装置（東洋精機（株）製）を用い、延伸速度０．３ｍ／分で横と縦方向に引張り力をかけ、延伸倍率１．２倍の吸水性シートを得た。吸水性シートの塗工部分にはランダムなひび割れが出来ていた。得られた吸水性シートからサンプルを取り、吸水性樹脂の接着強度、水の吸収速度の測定を行った。結果を表１に示した。ひび割れを施しても基材と吸水性樹脂との結合が強固く基材から脱離することはなかった。ひび割れ部が水の道となり吸水速度が向上した。
【００２６】
＜比較例１＞
参考例１の塗料のうちバインダーの微細繊維に保水値２８０％のものを使用した以外、参考例１と同じ条件で塗工し塗工量２９５ｇ／ｍ²の吸水性シートを得た。得られた吸水性シートからサンプルを取り、吸水性樹脂の接着強度、水の吸収速度の測定を行った。結果を表１に示した。吸水性シートは、基材と吸水性樹脂との接着が弱く、基材から剥離してしまう状態であった。
【００２７】
【表１】

【００２８】
【発明の効果】
以上の実施例により明らかなように、本発明の吸水性シートの製造方法により得られた吸水性シートは、基材から吸水性樹脂の脱離がなく、水吸収能の優れた品質を持った吸水性シートを提供するという効果を奏する。操業性に優れ、安価でかつ大量に生産が可能であり、またその製造物は吸収能力、吸収速度にも優れた性能も持ち合わせている吸水性シートであるから、生理用ナプキン、紙おむつ、失禁パッド、母乳パッド、医療用パッド、湿布剤、貼付薬等の医療用衛材分野の吸収物品における吸収体に最適である。また鮮度保持材、農園芸用保水材、建築用止水材等保水、吸水の必要な種種の用途に使用できる。

Claims

吸水性樹脂と、セルロース繊維を微細化した保水値が３００％以上である微細繊維とが、有機溶剤を主体とする溶液に分散された塗料を、親水性繊維または表面を親水化処理された繊維の編布、織布または不織布である基材に塗工し、乾燥後に吸水性シートをマシンの走行方向及び／または横方向に延伸し、吸水性シートの塗工層にひび割れ模様をつけすることを特徴とする吸水性シートの製造方法。
塗工がダイコーター、カーテンコーター、ナイフコーター、スプレーコーターから選択された装置によることを特徴とする請求項１に記載の吸水性シートの製造方法。