JP7174760B2 - 吸水性シートおよびそれを含む吸収性物品 - Google Patents

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Description

本発明は、吸水性シートおよびそれを含む吸収性物品に関する。
吸水性樹脂(SAP/Super Absorbent polymer)は、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤であり、紙オムツ、生理用ナプキンや成人向け失禁用製品等の衛生材料、農園芸用の土壌保水剤、工業用の止水剤等、様々な用途に利用されている。
これら吸収性物品は一般に紙オムツ製造工場にて吸水性樹脂と繊維材料を混合して吸収性物品ごとに個々に型取りした吸収体として製造されており、目的に応じて種々の形状の吸収体(例えば、平面に見て砂時計型、キツネ型、楕円型等)に加工されている。これら吸収体の製造方法は個々に型取りするため任意の形に加工でき、吸収性物品ごとに繊維や吸水性樹脂の量も調整し易いため、現在の紙オムツの主流となっている。
しかし、近年、紙オムツの製造で、2枚のシート間に吸水性樹脂を固定化した長尺の吸水性シートを衛生材料の製造工程で裁断した吸収体(通常は幅10cm前後で長さ数10cmの長方形に裁断)を用いた紙オムツが製造されるようになってきた。紙オムツメーカーは、長尺の連続吸水性シートを購入または製造することで、紙オムツの製造工程を簡便化でき、さらにパルプを用いないことで紙オムツを薄型化することができる。吸水性シートは上下のシート(特に不織布シート)間に吸水性樹脂粒子をサンドイッチ及び固定化する構成をとり、通常長尺連続シートを製造した後に長尺連続シートを裁断して幅10cm前後で長さ数10cmの長方形とし、紙オムツに組み込む(例えば、特許文献1)。
従来の衛生材料(紙オムツ)と違って、吸水性シートによる紙オムツはその歴史が浅いこともあり、吸水性シートに適した吸水性樹脂の開発やパラメーターの提案は殆ど行われていないのが実情であり、従来の紙オムツ向けの吸水性樹脂が吸水性シートにもそのまま使用されている。
国際公開2010-143635号公報
本発明者らは、薄型であることが主流の吸水性シートならではの構造上、吸収された液体が放出されてしまう、いわゆる「逆戻り」が発生してしまうことがあることを知見した。そして、無加圧下の状況で断続的に複数回(特に、3回以上)の液の導入があって液の導入量が多くなると、その問題が顕著であることを見出した。
よって、本発明は、液の導入環境が上述のようであっても、戻り量を有意に低減することができる、新規な吸水性シートを提供することを目的とする。
第1の基材と、第2の基材と、前記第1の基材と、前記第2の基材との間に位置する吸水層と、を有する、吸水性シートであって、前記第1の基材が、吸液される液が導入される側に位置する、透水性シートであり、前記吸水層が、粒子状吸水剤と、中間シートと、を有し、前記粒子状吸水剤の重量平均粒子径が、200~600μmであり、前記粒子状吸水剤のCRCが、36g/g以上であり、前記粒子状吸水剤の前記中間シートに対する透過率が、60%以上である、吸水性シートによって、上記課題を解決する。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートの断面を表す模式図である。 GPRを測定するための装置を示す模式図である。 逆戻り量の評価に用いたサンプルを示した平面図および右側面図であり、実施例で作製した吸水性シートを液体不透過性シートで包む様子を示した図である。 逆戻り量の評価に用いた液注入筒の平面図および正面図である。 本願の実施例で用いた吸水性シートの上に液注入筒を置いた様子を示した正面図である。 図5において漏斗を使用して液注入筒から塩化ナトリウム水溶液を吸水性シートに投入している様子を示した正面図および右側面図である。 透過率測定の際に用いた装置を示す概略図である。
以下、本発明を最良の形態を示しながら説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」等)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語及び科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができる。
〔1.用語の定義〕
[1-1.吸水性シート]
本発明における「吸水性シート」とは、長尺の2枚以上の基材間に吸水性樹脂(粒子状吸水剤)と中間シートとが担持された構造物をいう。上記吸水性シートは、基材と中間シートと粒子状吸水剤との少なくともいずれかの接着に、接着剤を用いていてもよく、ホットメルト接着剤を用いていてもよい。上記吸水性シートは、粒子状吸水剤に加えて、他の成分(繊維成分、抗菌剤、消臭剤など)を含んでいてもよい。また、上記吸水性シートは、粒子状吸水剤などを挟持する2枚の基材以外にも、他のシートを含んでもよい。
通常、吸水性シートは、連続シート状、または、当該連続シートを巻き取ったロール状である。上記吸水性シートを使用する際には、連続シートを適当な形状(長方形など)に裁断した後に、使い捨てオムツなどの吸収体として使用する。一方、従来の高濃度吸水性樹脂の使い捨てオムツ(例えば、吸収体がパルプレスの使い捨てオムツ)は、使い捨てオムツ一枚ごとに、個々に型取りされた吸収体を使用する。したがって、このような吸収体は、本発明の吸水性シートとは技術の性質を異にする。
[1-2.吸水性樹脂]
本明細書において「吸水性樹脂」とは、ERT441.2-02により規定される水膨潤性(CRC)が5g/g以上であり、およびERT470.2-02により規定される水可溶成分(Ext)が50質量%以下である高分子ゲル化剤をいう。
吸水性樹脂は、好ましくは、カルボキシル基を有する不飽和単量体を架橋重合させた、親水性架橋重合体である。上記吸水性樹脂の形状は、シート状、繊維状、フィルム状、粒子状、ゲル状などである。本発明の一実施形態に係る吸水性シートは、粒子状の吸水性樹脂を用いる。
本明細書において「吸水性樹脂」とは、全量(100質量%)が当該吸水性樹脂のみである態様に限定されない。添加剤などを含んでいる吸水性樹脂組成物であってもよい。また、本明細書において「吸水性樹脂」とは、吸水性樹脂の製造工程における中間体をも包含する概念である。例えば、重合後の含水ゲル状架橋重合体、乾燥後の乾燥重合体、表面架橋前の吸水性樹脂粉末なども、「吸水性樹脂」と表記する場合がある。
このように、本明細書においては、吸水性樹脂そのものに加えて、吸水性樹脂組成物および中間体をも総称して「吸水性樹脂」と表記する場合がある。
[1-3.吸水剤、粒子状吸水剤]
本明細書において「吸水剤」とは、吸水性樹脂を主成分として含む、水性液(液)を吸収するための吸収ゲル化剤を意味する。ここで、上記水性液(液)とは水のみならず、水を含む液体であれば特に限定されない。本発明の一実施形態に係る吸水性シートが吸収する水性液は、尿、経血、汗、その他の体液である。
本明細書において「粒子状吸水剤」とは、粒子状(粉末状)の吸水剤を意味する(吸水剤中に吸水性樹脂を主成分として含むため、粒子状の吸水性樹脂に相当する)。「粒子状吸水剤」の概念には、一粒の粒子状吸水剤と、複数個の粒子状吸水剤の集合体との、いずれもが包含される。本明細書において「粒子状」とは、粒子の形態を有することを意味する。ここで、「粒子」とは、物質の比較的小さな分割体を指し、数Å~数mmの大きさを有している(「粒子」、マグローヒル科学技術用語大辞典編集委員会 編『マグローヒル科学技術用語大辞典 第3版』、日刊工業新聞社、1996年、1929頁を参照)。なお、本明細書では、「粒子状吸水剤」を単に「吸水剤」と表記することがある。本発明の吸水性シートにおいて、前記粒子状吸水剤の重量平均粒子径が、200~600μmである。ここで、粒子状吸水剤の重量平均粒子径が200μm未満であると取り扱い性が低下する虞がある。また、粒子状吸水剤の重量平均粒子径が600μm超であると吸水性シートの風合いが低下する虞がある。本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、粒子状吸水剤の重量平均粒子径が、好ましくは250~500μmであり、より好ましくは300~450μmである。また、本発明の吸水性シートにおいて、粒子状吸水剤全体の95質量%以上が850μm以下の粒子径であることが好ましく、粒子状吸水剤全体の98質量%以上が850μm以下の粒子径であることがより好ましく、粒子状吸水剤全体の実質的に100質量%が850μm以下の粒子径であることがさらに好ましい。なお、本願の実施例では、粒子状吸水剤全体の実質的に100質量%が850μm以下の粒子径である。ここで、本明細書中、重量平均粒子径の測定方法は、ERT420.2-02に規定される「PSD」の測定方法に従って得られたPSDに基づいて米国特許第7638570号に記載された「(3)Mass-Average Particle Diameter (D50) and Logarithmic Standard Deviation (σζ) of Particle Diameter Distribution」と同様の方法で算出する。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、前記粒子状吸水剤の重量平均粒子径が、400μm以下である。かかる実施形態であることによって、本発明の所期の効果を向上させることができる。
粒子状吸水剤は、重合体としての吸水性樹脂(もしくは、粒子状の吸水性樹脂、吸水性樹脂粒子とも言う)を主成分として含む。上記粒子状吸水剤は、重合体としての吸水性樹脂を、60~100質量%、好ましくは70~100質量%、より好ましくは80~100質量%、さらに好ましくは90~100質量%、特に好ましくは95~100質量%含む。上記粒子状吸水剤の残部は、水、添加剤(無機微粒子、多価金属カチオンなど)などを任意に含んでもよい。なお、本願の実施例で使用した粒子状吸水剤には、吸水性樹脂が約95~約99質量%含まれている。すなわち、粒子状吸水剤中の吸水性樹脂の上限は、例えば、100質量%、99質量%、97質量%、95質量%、または、90質量%である。そして、好ましくは、吸水性樹脂以外に0~10質量%の成分、特に水、添加剤(無機微粒子、多価金属カチオン)などをさらに含む。
なお、粒子状吸水剤の好ましい含水率は、0.2~30質量%である。上記に説明した通り、水や添加剤などの成分が吸水性樹脂と一体化している吸水性樹脂組成物、及び/又は、混合している形態の吸水性樹脂組成物も、「粒子状吸水剤」に包含される。
粒子状吸水剤の主成分となる吸水性樹脂の例としては、ポリアクリル酸(塩)系樹脂、ポリスルホン酸(塩)系樹脂、無水マレイン酸(塩)系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエチレンオキシド系樹脂、ポリアスパラギン酸(塩)系樹脂、ポリグルタミン酸(塩)系樹脂、ポリアルギン酸(塩)系樹脂、デンプン系樹脂、セルロース系樹脂が挙げられる。このうち、好ましくは、ポリアクリル酸(塩)系樹脂が吸水性樹脂として使用される。
[1-4.ポリアクリル酸(塩)]
本明細書において「ポリアクリル酸(塩)」とは、ポリアクリル酸および/またはその塩を指す。上記ポリアクリル酸(塩)は、主成分として、アクリル酸および/またはその塩(以下、「アクリル酸(塩)」と称する)の繰り返し単位を含み、任意成分としてグラフト成分をさらに含む、重合体である。上記ポリアクリル酸(塩)は、アクリル酸(塩)の重合、ポリアクリルアミドやポリアクリニトリルなどの加水分解、などによって得られる。好ましくは、上記ポリアクリル酸(塩)は、アクリル酸(塩)の重合によって得られる。
ここで、「主成分として含む」とは、ポリアクリル酸(塩)を重合する際のアクリル酸(塩)の使用量が、重合に用いられる単量体(ただし、内部架橋剤を除く)全体に対して、通常50~100モル%、好ましくは70~100モル%、より好ましくは90~100モル%、さらに好ましくは実質的に100モル%であることをいう。
[1-5.EDANAおよびERT]
「EDANA」は、欧州不織布工業会(European Disposables and Nonwovens Associations)の略称である。「ERT」は、EDANAが制定している、欧州標準(実質的な世界標準)の吸水性樹脂の測定法(EDANA Recommended Test Methods)の略称である。本明細書では、特に断りのない限り、2002年版のERTに準拠して、吸水性樹脂の物性を測定する。
[1-6.その他]
本明細書において、範囲を示す「X~Y」は「X以上、Y以下」を意味する。
本明細書において、特に注釈のない限り、質量の単位である「t(トン)」は「メートルトン(Metric ton)」を意味する。「ppm」は、「質量ppm」を意味する。「質量」と「重量」、「質量部」と「重量部」、「質量%」と「重量%」、「質量ppm」と「重量ppm」は、それぞれ同じ意味として扱う。
本明細書において、「~酸(塩)」は「~酸および/またはその塩」を意味する。「(メタ)アクリル」は「アクリルおよび/またはメタクリル」を意味する。
本明細書においては、体積の単位「リットル」を「l」または「L」と表記する場合がある。「質量%」を「wt%」と表記することがある。微量成分の測定を行う場合において、検出限界以下をN.D.(Non Detected)と表記する。
〔2.吸水性シート〕
本発明の吸水性シートは、第1の基材と、第2の基材と、前記第1の基材および前記第2の基材の間に位置する吸水層と、を有する、吸水性シートであって、前記第1の基材が、吸液される液が導入される側に位置する、透水性シートであり、前記吸水層が、粒子状吸水剤と、中間シートと、を有し、前記粒子状吸水剤の重量平均粒子径が、200~600μmであり、前記粒子状吸水剤のCRCが、36g/g以上であり、前記粒子状吸水剤の前記中間シートに対する透過率が、60質量%以上である、吸水性シートである。以下、透過率について、質量%を単に%とする。かかる構成によって、無加圧下の状況で断続的に複数回(特に、3回以上)の液の導入があって液の導入量が多くなっても、戻り量を有意に低減することができる。特に、かかる構成であることによって、本願の実施例における特定条件での戻り量の測定(本明細書中、「特定戻り量評価」とも称する)において非常に優れた結果を得ることができる。つまり、断続的に複数回(特に、3回以上)の液の導入があると、通常の構成であれば、液量が設定の吸収量以上となって過剰な「戻り」が発生してしまう。これに対し、本発明では、粒子状吸水剤の中間シートに対する透過率が60%以上である。かような透過率を実現できる粒子状吸水剤と中間シートとの組み合わせによれば、中間シートが、吸水性シート中に存在する粒子状吸水剤を捕捉し易くなる。中間シートが粒子状吸水剤を多く捕捉することによって粒子状吸水剤が吸水性シート中に拡散することになり吸水性シート中に存在する粒子状吸水剤同士の隙間が空き易くなる。仮に透過率が60%未満であると、中間シートと基材との間に存在している粒子状吸水剤が中間シートに捕捉され難く、粒子状吸水剤が中間シートと基材との間に存在する確率が上がり、粒子状吸水剤が中間シートと基材との間に密に存在することになる。そうすると、吸水した粒子状吸水剤間でゲルブロッキング現象を起こし、液拡散性が低下し、過剰な「戻り量」が発生してしまう。本発明では、透過率が60%以上であるので、中間シートと基材との間に存在している粒子状吸水剤が中間シート中まで広く拡散することによって粒子状吸水剤同士の隙間が空き易くなり、粒子状吸水剤の性能を最大限に発揮することもできるし、吸水性シートとしても吸水を行える面積をより広く活用することができるという技術的効果を有する。そのため、「特定戻り量評価」を優れたものとすることができる。また、CRC36g/g以上であると一般的に液の拡散性が低下し易い傾向があるが、本発明は透過率が60%以上であるので、液の拡散性を維持したまま、吸水量が大きいとの利点を活かしつつ、本発明の所期の課題を解決することができる。なお、本明細書中に記載したメカニズム等が本願の請求の範囲の技術的範囲を限定することはない。ここで、一般条件での戻り量を抑制しようと設計された吸水性シートや吸収性物品が、本願の「特定戻り量評価」において必ずしも優れた結果にならないことを付言しておく。また、本発明の一実施形態に係る吸水性シートは、例えば、走ることを覚え始めの、膀胱がまだまだ小さな乳児が昼間等の活動的に動き回っている時間帯に使用する吸収性物品(例えば、おむつ)として好適であるが、無論使用形態がこれに限定されるわけではない。ここで空隙率を高くしさえすれば透過率を60%以上にせしめることができるようにも考えられる。しかしながら、仮に高い空隙率を有する中間シートが粒子状吸水剤を多く透過させることができるとは限らない。透過率が60%以上になるように実現させる方法としては後述もするが、(中間シートの構成部材が繊維であれば)繊維径を制御したり、(中間シートが不織布であれば)複数枚の不織布を重ねあわせたりする方法が好適と考えられる。つまり、中間シートを構成する部材の性質、その表面状態、網目構造の複雑さ、繊維径、繊維間の融着状態、目付、厚み等を適宜調整することにより透過率60%以上を実現することができる。本発明を実施しようとする者は、例えば、中間シートとしてエアースルー不織布を用いるのであればエアースルー不織布の熱処理条件や繊維径及び密度を変更することによって透過率を調整することができる。中間シートとして別の種類のものを使用する場合であっても上述のような透過率の調整に関係する因子を適宜変更することによって透過率60%以上を実現することができる。
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
図1は、本発明の一実施形態に係る吸水性シート40の、断面を表す模式図である。第1の基材11は、吸液される液が導入される側に位置する。すなわち、少なくとも第1の基材は、液体の排出側(例えば紙オムツでは肌側)に配置される。第1の基材11と第2の基材13との間に吸水層12が配置される。なお、図1では、前記第2の基材13が、吸液される液が導入される側と吸水層12を挟んで反対側にのみ位置しているが、例えば、前記第2の基材13の面積を前記第1の基材11よりも大きく設計し、前記第1の基材11を包み込むように折り重ねてもよい。そうすることで、粒子状吸水剤14a、14bの脱落を抑制することができる。図1の吸水性シート40では、第1の基材11の第2の基材13に対向する面側に局在している第1の粒子状吸水剤14aと、第2の基材13の第1の基材11に対向する面側に局在している第2の粒子状吸水剤14bと、が中間シート16を挟むように局在化しているが、粒子状吸水剤14aと、粒子状吸水剤14bとが均一化されていてもよい。吸水層12は、粒子状吸水剤14と、中間シート16とを有する。この中間シート16は粒子状吸水剤14の透過率が60%以上であるため、粒子状吸水剤14aと、粒子状吸水剤14bを捕捉し易い構造を有している。そのため、中間シート16内には、粒子状吸水剤14aと、粒子状吸水剤14bが多く存在することになる。つまり、粒子状吸水剤14aと、粒子状吸水剤14bが中間シート16にも多く拡散して吸水性シート中で存在することによって本発明の所期の効果を奏する。本発明の好ましい形態では、粒子状吸水剤14aと、粒子状吸水剤14bが局在した状態をなるべく維持しながら、中間シート16に拡散する。
上述のとおり、図1の形態においては、吸水層12は、第1の基材11に固着している粒子状吸水剤14aおよび第2の基材に固着している粒子状吸水剤14bを有するが、一部の粒子状吸水剤14a、14bは各シートから脱離しうる。したがって、吸水「層」とは、シートのような連続体だけを指すのではなく、第1の基材11および第2の基材13間に一定の厚さをもって存在するものであればいずれの形態であってもよい。各基材に粒子状吸水剤を固着させる方法としては、例えば、接着剤を使用すればよい。接着剤を用いて吸水性シートを製造する方法については、〔3.〕にて詳述する。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートは、従来型の吸収性物品に用いられる吸収体よりも、薄型化が可能である。上記吸水性シートを、使い捨てオムツに使用する場合、その厚さは、例えば40%RH~50%RHにおいて、好ましくは15mm以下、より好ましくは10mm以下、さらにより好ましくは7mm以下、特に好ましくは5mm以下、最も好ましくは4mm以下である。一方、厚さの下限は、吸水性シートの強度および粒子状吸水剤の直径を鑑みると、0.2mm以上、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは0.5mm以上である。本願の実施例で使用した吸水性シートの厚みは、下記の条件で、3mm~5mmであった。
なお、吸水性シートの厚みは、ダイヤルシックネスゲージ 大型タイプ(厚み測定器)(株式会社 尾崎製作所製、型番:J-B、測定子:アンビル上下φ50mm)を用いて測定する。測定箇所は、長手方向に吸収体を3等分割し、それぞれの中央部(吸収体の端から対角線を引きその交点に位置する点)とした。例えば、長手方向が36cm、幅方向が10cmの吸水性シートの場合、測定位置は長手方向36cmの長さに対して、長手方向左端から6cmかつ幅方向が両端から5cmの点(左とする)、長手方向左端から18cmかつ幅方向が両端から5cmの点(中央とする)、長手方向左端から30cmかつ幅方向が両端から5cmの点(右とする)、の3点が測定箇所に該当する。測定点数は、各箇所について2回測定し、厚みの測定値は、合計6点の平均値とする。具体的な手順としては、吸水性シートの測定箇所に皺や歪みが生じないよう、厚みが一定の板の上に平らに貼り付け、その板を厚み測定器の下部測定子の上にセットする。次に、厚み測定器の上部測定子を吸水性シートから2~3mmの高さ位置まで近づけた後、ハンドルからゆっくりと手を離し、吸水性シートと板を合わせた厚みを測定する。吸水性シートの厚みは、式:T1=T2-T0(T0:板の厚み(mm)、T1:吸水性シートの厚み(mm)、T2:吸水性シートおよび板の厚み(mm))によって定まる。
吸水性シートにさらに通液性、拡散性、柔軟性などを付与するために、吸水性シートの表面に適宜エンボス加工を施してもよい。エンボス加工を施す領域は、吸水性シート表面の全面でもよく、一部でもよい。連続したエンボス加工領域を、吸水性シートの長手方向に設けることにより、液を長手方向に容易に拡散させることができる。また、粒子状吸水剤は吸水性シートの全面に散布されていてもよく、一部に粒子状吸水剤の非存在領域が設けられていてもよい。粒子状吸水剤の非存在領域を設ける場合は、吸水性シートの長手方向に、チャネル状(筋状)に設けることが好ましい。このように、エンボス加工領域および/または粒子状吸水剤の不存在領域を、長手方向に連続して設けることにより、当該領域が、大量の液を流すための通路(液体搬送通路)の役割を果たす。エンボス加工領域および/または粒子状吸水剤の不存在領域は直線状に設けても、曲線状に設けても、波型に設けてもよい。
以下、吸水性シートを構成する各部材について詳細に説明する。
[2-1.第1の基材、第2の基材および中間シート]
第1の基材は、吸液される液が導入される側に位置する、透水性シートである。なお、吸液される液とは水に限らず、尿、血液、汗、糞、廃液、湿気、蒸気、氷、水と有機溶媒及び/または無機溶媒との混合物、雨水、地下水等であってもよく、水を含んでいれば特に制限されるものではない。好ましくは、尿、経血、汗、その他の体液を挙げることができる。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける、粒子状吸水剤の中間シートに対する透過率の下限は、60%以上であれば特に制限はないが、好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上、さらに好ましくは75%以上、よりさらに好ましくは80%以上であり、よりさらに好ましくは85%以上であり、よりさらに好ましくは87%以上であり、よりさらに好ましくは89%以上であり、よりさらに好ましくは90%以上であり、よりさらに好ましくは91%以上であり、よりさらに好ましくは92%以上であり、よりさらに好ましくは93%以上であり、よりさらに好ましくは94%以上であり、よりさらに好ましくは95%以上である。かような下限を有することによって、粒子状吸水剤の捕捉率が高まり本発明の所期の効果を発揮し易くなる。また、本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける粒子状吸水剤の中間シートに対する透過率の上限は、理論上は100%であるが、99.9%以下であることが好ましく、99.5%以下であることがより好ましく、99%以下であることがさらに好ましく、98%以下であることがよりさらに好ましく、97%未満であることがよりさらに好ましい。かような透過率を有することによって中間シートは粒子状吸水剤を多く捕捉することができる。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける中間シートの空隙率は、好ましくは80~99.9%であり、より好ましくは85~99.9%であり、さらに好ましくは90~99.9%、特に好ましくは98.0(もしくは98.1)~99.9%、最も好ましくは98.2(98.3、もしくは98.4)~99.5(もしくは、99.0)%である。なお、上述のように、中間シートを構成する部材の性質、その表面状態、網目構造の複雑さ、繊維径、繊維間の融着状態、目付、厚み等によって透過率60%以上を実現することができるため、空隙率と、透過率とに直接的な関係性はない。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートに用いられる第1の基材、第2の基材および中間シートの材質は、それぞれ独立して、不織布が好ましい。不織布の素材は、特に限定されないが、液体浸透性、柔軟性、および吸水性シートの強度の観点からは、ポリオレフィン繊維(ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)など)、ポリエステル繊維(ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)など)、ポリアミド繊維(ナイロンなど)、レーヨン繊維、パルプ(セルロース)繊維などが、好ましい。また、その他の合成繊維の不織布、合成繊維と綿、絹、麻、パルプ(セルロース)繊維などとを混合して製造した不織布も、同様に好ましい。上記に説明した不織布は、上述の繊維を1種類のみ含んでいる不織布でも、2種以上の繊維を組み合わせた不織布でもよい。第1の基材、第2の基材に用いられる不織布は、エアレイド法で作成されたものであることが好ましい。また、パルプ(セルロース)繊維であることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、中間シート用に用いる不織布は、エアースルー不織布が好ましい。また、中間シート用に用いる不織布は、嵩高いものが好ましく、具体的には、無荷重下の厚みは、1.3mm以上が好ましく、1.5mm以上がより好ましく、1.7mm以上がさらに好ましく、1.9mm以上がよりさらに好ましく、2.1mm以上がよりさらに好ましく、2.3mm以上がよりさらに好ましく、2.5mm以上がよりさらに好ましい。上記に説明した不織布は、吸水性シートの厚みを増大させない程度に、少量のパルプ繊維を含んでもよい。
中間シート用に用いる不織布の厚みの上限も特に制限はないが、例えば、無荷重下の厚みが、4.9mm以下であることが好ましく、4.8mm以下であることがより好ましく、4.7mm以下であることがさらに好ましく、4.6mm以下であることがよりさらに好ましく、4.0mm未満であることが特に好ましい。本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、中間シートの目付量は、中間シート1枚当たり好ましくは30~60g/m、より好ましくは40~59g/m、さらに好ましくは42~55g/mである。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、前記中間シートの厚みが、前記第1の基材および前記第2の基材のいずれか一方の厚みより厚い。より好適には、中間シートの厚みが、第1の基材および第2の基材の双方の厚みより厚い。かかる実施形態によって吸液初期の保水に寄与し漏れの低減に資するし、第1の基材、第2の基材を薄く設計することができ、吸水性シートの全体的な厚みを薄くすることができる。前記第1の基材および前記第2の基材の厚みの相加平均に対する、中間シートの厚みの比率は、1.5~100が好ましく、2~80がより好ましく、3~50がさらに好ましく、よりさらに好ましく3.2~10である。
上述したように、本発明の一実施形態に係る吸水性シートに用いられる不織布は、透水性を高めるために親水性不織布であることが好ましいが、親水化剤(界面活性剤など)を用いて、不織布または不織布の材料である繊維を親水化してもよい。
親水化剤の例としては、アニオン系界面活性剤(脂肪族スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩など)、カチオン系界面活性剤(第4級アンモニウム塩など)、ノニオン系界面活性剤(ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステルなど)、シリコーン系界面活性剤(ポリオキシアルキレン変性シリコーンなど)、ポリエステル系、ポリアミド系、アクリル系、ウレタン系の樹脂を含むステイン・リリース剤などが用いられる。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートに使用される第1の基材は、吸液される液が導入される側に位置するため、透水性シートであるが、第2の基材および中間シートも、透水性を有する透水性シートであることが好ましく、それぞれ同じ種類でもよく、異なった種類でもよい。透水性シートにおける透水性は、透水数(JIS A1218:2009)が1×10-5cm/sec以上であることが好ましい。該透水係数は、より好ましくは1×10-4cm/sec以上、さらに好ましくは1×10-3cm/sec以上、よりさらに好ましくは1×10-2cm/sec以上、よりさらに好ましくは1×10-1cm/sec以上である。本発明の一実施形態に係る吸水性シートは、親水性不織布であることが好ましい。親水性不織布であることによって、本発明の所期の効果を効率的に奏することができる。
第1の基材および第2の基材の厚さは吸水性シートとして強度を有する範囲で薄いほどよく、基材1枚当たり、それぞれ独立して、0.01~2mm、さらには0.02~1mm、0.03~0.9mm、0.05~0.8mmの範囲で適宜選択される。第1の基材および第2の基材の目付量は、それぞれ独立して、基材1枚当たり好ましくは5~300g/m、より好ましくは8~200g/m、さらに好ましくは10~100g/m、よりさらに好ましくは11~50g/mである。
[2-2.吸水層]
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける吸水層は、粒子状吸水剤と、中間シートとを含む。前記吸水層が、中間シートを有することによって、第1の粒子状吸水剤と、第2の粒子状吸水剤とを、より効率的にそれぞれ第1の基材、第2の基材に局在させ易くなる利点もある。また、中間シートが空気層のようなものを構成することで、万一吸水性シートから逆戻りがあっても肌がそれを感じなくなる利点もある。中間シートの説明については上述のとおりなのでここでは説明を省略する。なお、第1の粒子状吸水剤と第2の粒子状吸水剤の局在は、以下の〔3.〕に記載のように例えば接着剤を適宜利用することによっても実現することができる。
(粒子状吸水剤)
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける吸水層は、第1の粒子状吸水剤と、第2の粒子状吸水剤を含む。なお、別途記載のない限り、単に、粒子状吸水剤と称するとき、第1の粒子状吸水剤と、第2の粒子状吸水剤との混合物、あるいは、第1の粒子状吸水剤、第2の粒子状吸水剤の少なくとも一方を意味する。また、第1の粒子状吸水剤および/または第2の粒子状吸水剤が複数種類の粒子状吸水剤の混合物である場合は、以下の記載は、当該混合物の物性に関する説明である。
「CRC」(ERT441.2-02)
「CRC」は、Centrifuge Retention Capacity(遠心分離機保持容量)の略称であり、粒子状吸水剤の無加圧下吸水倍率(「吸水倍率」と称する場合もある)を意味する。具体的には、粒子状吸水剤0.2gを不織布製の袋に入れた後、大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液中に30分間浸漬して自由膨潤させ、その後、遠心分離機(250G)で水切りした後の吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける前記第2の粒子状吸水剤のCRCは、30~50g/gであることが好ましく、36~45g/gであることがより好ましく、37~44g/gであることがさらに好ましい。かような実施形態であることによって、特定戻り量評価において優れた結果となる。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける前記第1の粒子状吸水剤のCRCは、30~50g/gであることが好ましく、31~48g/gであることがより好ましく、32~45g/gであることがさらに好ましい。かような実施形態であることによって、特定戻り量評価において優れた結果となる。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、前記第1の粒子状吸水剤のCRCに対する、前記第2の粒子状吸水剤のCRCは、1超2以下が好ましく、1.03~1.5がより好ましく、1.05~1.4がさらに好ましい。このように下層(第2の粒子状吸水剤の層)のCRCが、上層(第1の粒子状吸水剤の層)のCRCより高く設定されることによって、特定戻り量評価をより優れたものとすることができるが、本発明はかかる実施形態に限定されない。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける粒子状吸水剤のCRC(前記第1の粒子状吸水剤と前記第2の粒子状吸水剤との混合物のCRC)の下限は、36g/g以上である。CRC36g/g未満であると吸水量が不十分で特定戻り量評価において優れた結果とすることができない虞がある。一方、CRC36g/g以上であると一般的に液の拡散性が低下し易い傾向にあるが、本発明は透過率が60%以上であるので、液の拡散性を維持したまま、吸水量が大きいとの利点を活かしつつ、本発明の所期の課題を解決することができる。本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける粒子状吸水剤のCRC(前記第1の粒子状吸水剤と前記第2の粒子状吸水剤との混合物のCRC)の下限は、好ましくは36.1g/g以上であり、より好ましくは36.2g/g以上であり、さらに好ましくは36.3g/g以上であり、よりさらに好ましくは36.4g/g以上である。かような実施形態であることによって、特定戻り量評価において優れた結果となる。上限は、50g/g以下であることが好ましく、48g/g以下であることがより好ましく、45g/g以下であることがさらに好ましい。
「AAP」(ERT442.2-02)
「AAP」は、Absorption Against Pressureの略称であり、粒子状吸水剤の加圧下吸水倍率を意味する。具体的には、粒子状吸水剤0.9gを大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液に対して、1時間、2.06kPa(21g/cm、0.3psi)荷重下で膨潤させた後の吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。また、ERT442.2-02には、Absorption Under Pressure(AUP)と表記されているが、実質的に同一内容である。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける前記第2の粒子状吸水剤のAAP2.1kPaは、18~40g/gであることが好ましく、23~33g/gであることがより好ましく、24~32g/gであることがさらに好ましく、25~29g/gであることがよりさらに好ましい。かような実施形態であることによって、特定戻り量評価において優れた結果となる。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける前記第1の粒子状吸水剤のAAP2.1kPaは、18~40g/gであることが好ましく、23~33g/gであることがより好ましく、24~32g/gであることがさらに好ましい。かような実施形態であることによって、特定戻り量評価において優れた結果となる。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける粒子状吸水剤のAAP2.1kPa(前記第1の粒子状吸水剤と前記第2の粒子状吸水剤との混合物のAAP2.1kPa)の下限は、18g/g以上であることが好ましく、20g/g以上であることがより好ましく、25g/g以上であることがさらに好ましい。かような実施形態であることによって、特定戻り量評価において優れた結果となる。上限は、40g/g以下であることが好ましく、38g/g以下であることがより好ましく、35g/g以下であることがさらに好ましい。
「GPR」
ゲル透過速度(Gel Permeation Rate:GPR)
本明細書において、粒子状吸水剤の「通液性」とは、荷重下において膨潤ゲル粒子間を通過する液体の流れ性のことを言う。この指標として、ゲル透過速度(GPR)が用いられる。本発明の一実施形態に係る吸水性シートに含まれている粒子状吸水剤(第1の粒子状吸水剤および第2の粒子状吸水剤)のゲル透過速度(GPR)は、米国特許第5849405号明細書記載の食塩水流れ誘導性(SFC)試験を参考に、測定条件を変更し、以下の手順で行う。
測定のための装置として、図2に示す装置400を用いる。装置400は、大きく分けて、容器410とタンク420とから構成されている。容器410にはセル411(内径6cm)が設けられており、セル411の内部に膨潤ゲル414(粒子状吸水剤を吸水させたもの)を収納、および液体423を導入できる。また、セル411にピストン412を嵌合させることにより、膨潤ゲル414に対して圧力を負荷することができる。セル411の底面およびピストン412の底面には、金網413a、413b(No.400ステンレス製金網、目開き38μm)が張られており、膨潤ゲル414(および粒子状吸水剤)が通過できないようになっている。ここで、液体423は、0.90質量%塩化ナトリウム水溶液を用いる。タンク420は、内部に液体423を蓄えている。液体423は、コック付きL字管422を通じてセル411に導入される。また、タンク420にはガラス管421が挿入されており、ガラス管421の内部は空気で満たされている。これによって、ガラス管421の下端とセル411内の液面を同じとすることができる。すなわち、タンク420内の液体423の液面がガラス管421の下端よりも上部にある間は、セル411内の液面を一定に保持することが可能となる。今回の測定では、タンク420内の液体423の下部液面(すなわち、ガラス管421の下端)と、膨潤ゲル414の底面との高低差を、4cmとした。つまり、装置400によれば、セル411に一定の静水圧の液体423を導入することができる。ピストン412には孔415が空けられているので、液体423は孔415を流通し、さらに膨潤ゲル414層も流通して、セル411の外部へと流出する。容器410は、液体423の通過を妨げないステンレス製の金網431の上に載せられている。そのため、セル411から流出した液体423は、最終的に捕集容器432に集められる。そして、捕集容器432に集められた液体423の量は、上皿天秤433によって秤量できる。
具体的なゲル透過速度(GPR)の測定方法は以下の通りである。なお、以下の操作は室温(20~25℃)にて行う。
(1)セル411に、粒子状吸水剤(0.900g)を均一に入れる。
(2)上記粒子状吸水剤を、無加圧下にて、液体(0.00から0.90質量%の(本願では0.9質量%)塩化ナトリウム水溶液)を60分間吸水させ、膨潤ゲル414とする。
(3)膨潤ゲル414の上にピストンを載置して、0.3psi(2.07kPa)の加圧状態にする。
(4)静水圧を3923dyne/cmの一定値に保ちながら、液体423をセル411に導入し、膨潤ゲル414層を通液させる。
(5)膨潤ゲル414層を通液する液体423の量を、5秒間隔で3分間記録する。すなわち、膨潤ゲル414層を通過する液体423の流速を測定する。測定には、上皿天秤433およびコンピュータ(図示せず)を使用する。
(6)液体423の流通を開始してから1分後~3分後の流速を平均し、ゲル透過速度(GPR)[g/min]を算出する。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、前記第1の粒子状吸水剤のGPRが、5g/min以上であることが好ましく、35g/min以上であることがより好ましく、55g/min以上であることがさらに好ましく、75g/min以上であることがよりさらに好ましく、95g/min以上であることがよりさらに好ましく、112g/min以上であることがよりさらに好ましい。かような実施形態であることによって、吸液される液が第1の基材側より導入された後、第2の粒子状吸水剤へと送られ易くなり、第2の粒子状吸水剤を有効に利用させることができ、特定戻り量評価において優れた結果となる。本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、前記第1の粒子状吸水剤のGPRの上限にも特に制限はないが、液漏れ防止の観点から、500g/min以下、400g/min以下、または300g/min以下であることが好ましく、120g/min以下であることも好ましい。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、前記第2の粒子状吸水剤のGPRが、1g/min以上であることが好ましく、3g/min以上であることがより好ましく、5g/min以上であることがさらに好ましく、10g/min以上であることがよりさらに好ましく、35g/min以上であっても、45g/min以上であってもよい。かような下限を有することによってゲルブロッキングを抑制し、拡散性を高め、液が吸収体に吸収されやすくなる。本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、前記第1の粒子状吸水剤のGPRの上限にも特に制限はないが、液漏れ防止の観点から、300g/min以下、200g/min以下、または100g/min以下である。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける粒子状吸水剤のGPR(前記第1の粒子状吸水剤と前記第2の粒子状吸水剤との混合物のGPR)は、100g/min以下であることが好ましく、98g/min以下であることがより好ましく、95g/min以下であることがさらに好ましい。また、本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、粒子状吸水剤のGPRの下限は、1g/min以上であることが好ましく、3g/min以上であることがより好ましく、5g/min以上であることがさらに好ましく、10g/min以上であることがよりさらに好ましく、30g/min以上であることがよりさらに好ましく、50g/min以上であることがよりさらに好ましく、70g/min以上であることがよりさらに好ましい。かような実施形態であることによって、液漏れを抑制し、それによって特定戻り量評価を優れたものとすることができる。また、本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、前記粒子状吸水剤のGPRが、70g/min以上であり、かつ、透過率が92%以上である。
「劣化可溶分」
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける、粒子状吸水剤の上限は、特に制限はないが、長時間使用時の液漏れの観点から、それぞれ独立して、50%未満であることが好ましく、25%以下であることがより好ましく、15%以下であることがさらに好ましい。下限としては、特に制限はないが、長時間使用時の液漏れの観点から、例えば、1%以上、3%以上、5%以上程度である。なお、劣化可溶分の測定方法は、以下のとおりである。
予め調製した生理食塩水に、0.05質量%となるようにL-アスコルビン酸を添加し、劣化試験液を作成する。具体的には、999.5gの生理食塩水に0.50gのL-アスコルビン酸を溶解して、劣化試験液を調製した。劣化試験液25mlを250ml容量のガラス製ビーカー容器に加え、そこに粒子状吸水剤1.0gを添加することにより膨潤ゲルを形成させる。ラップで容器に蓋をして密閉し、膨潤ゲルを37℃の雰囲気下(楠本化成社製、ETAC商標、HISPECシリーズ、HT320使用、37℃設定・風速可変器目盛30設定)に16時間静置した。16時間後、175mlの生理食塩水と長さ30mmで太さ8mmの円筒型攪拌子を投入し、劣化させた後、10分間500rpmで攪拌して含水ゲルから抽出する。
この抽出液を濾紙(ADVANTEC東洋株式会社、品名:(JIS P 3801、No.2)、厚さ0.26mm、保留粒子径5μm)を用いて濾過することにより得られる濾液を20.0gはかり取り、さらに生理食塩水30gを加え、測定溶液とする。
測定方法は、生理食塩水を、0.1NのNaOH水溶液を用いてpH10まで滴定を行い、その後、0.1NのHCl水溶液を用いてpH2.7まで滴定し、空滴定量([bNaOH]ml、[bHCl]ml)を得た。同様の滴定操作を測定溶液についても行うことにより滴定量([NaOH]ml、[HCl]ml)を求める。例えば既知量のアクリル酸とそのナトリウム塩とからなる粒子状吸水剤の場合、そのモノマーの平均分子量と上記操作により得られた滴定量とをもとに、粒子状吸水剤中の可溶分を以下の計算式:
劣化可溶分(質量%)=0.1×(平均分子量)×200×100×([HCl]-[bHCl])/1000/1.0/20.0により算出することができる。未知量の場合は滴定により求めた中和率を用いてモノマーの平均分子量を算出する。
「表面張力」
表面張力とは、固体や液体の表面積を増加させるのに必要な仕事(自由エネルギー)を単位面積当たりで表したものである。本願でいう表面張力は、粒子状吸水剤を0.90質量%塩化ナトリウム水溶液中に分散させた際の、水溶液の表面張力をいう。なお、吸水剤の表面張力は、以下の手順により測定する。即ち、十分に洗浄された100mlのビーカーに20℃に調整された生理食塩水50mlを入れ、まず、生理食塩水の表面張力を、表面張力計(KRUSS社製のK11自動表面張力計)を用いて測定する。次に、20℃に調整した表面張力測定後の生理食塩水を含んだビーカーに、十分に洗浄された25mm長のフッ素樹脂製回転子、及び粒子状吸水剤0.5gを投入し、500rpmの条件で4分間攪拌する。4分後、攪拌を止め、含水した粒子状吸水剤が沈降した後に、上澄み液の表面張力を再度同様の操作を行い測定する。なお、本発明では白金プレートを用いるプレート法を採用し、プレートは各測定前に十分脱イオン水にて洗浄し、かつ、ガスバーナーで加熱洗浄して使用する。本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、前記粒子状吸水剤の表面張力が、以下順に、57N/m以上、65mN/m以上、66mN/m以上、67mN/m以上、69mN/m以上、70mN/m以上、71mN/m以上が好ましく、最も好ましくは72mN/m以上である。粒子状吸水剤の吸水性シートへの適用では従来の紙オムツよりも表面張力の影響が表れやすく、表面張力が上記の条件を満たすことにより、紙オムツでの戻り量が低減させることができる。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、粒子状吸水剤の表面張力の上限には特に制限はないが、73mN/m以下である。
「粒子形状」
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、粒子形状として不定形破砕状のものを含むことが好ましい。ここで、不定形破砕状とは、形状が一定でない破砕状の粒子である。逆相懸濁重合や気相重合で得られた球状粒子に比べて不定形破砕状では基材へ固定を容易にすることができる。本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、好ましくは水溶液重合における粉砕物である。一方、粉砕工程を経ない場合、代表的には逆相懸濁重合や重合モノマーを噴霧し重合するような液滴重合等によって得られる球状の粒子または球状粒子の造粒物は、不定形破砕状ではない。本発明の実施形態において、粒子状吸水剤の形状が不定形破砕状であると、平均真円度の高いもの(例えば、球形のもの)と比べて吸水性シートの形状保持がなされやすい。本発明の実施形態において、粒子状吸水剤の平均真円度は、0.70以下であることが好ましく、0.60以下であることがより好ましく、0.55以下であることがさらに好ましい。
平均真円度の算出方法は以下のとおりである。ランダムに100個以上の粒子状吸水剤を選択し、各粒子状吸水剤を電子顕微鏡(株式会社キーエンス社製 VE-9800)(倍率50倍)で撮影して粒子状吸水剤の画像を取得し、付属の画像解析ソフトを用いて粒子ごとに周囲長および面積を算出した。以下の式:
Figure 0007174760000001
で各粒子の真円度を求め、得られた値の平均値を平均真円度として算出する。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける、吸水性シート単位体積当たりの粒子状吸水剤の含有量の下限は、好ましい順に、50mg/cm以上、51mg/cm以上、52mg/cm以上、53mg/cm以上、54mg/cm以上、55mg/cm以上、57mg/cm以上、59mg/cm以上、60mg/cm以上である。また、本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける、吸水性シート単位体積当たりの粒子状吸水剤の含有量の上限としても特に制限はないが、現実的に、600mg/cm以下であり、500mg/cm以下が好ましく、400mg/cm以下がより好ましく、300mg/cm以下がさらに好ましく、150mg/cm以下がよりさらに好ましい。粒子状吸水剤の含有量を上記の範囲とすることにより、上記吸水性シートは本発明の効果を効率的に発揮する。本願の実施例で使用した吸水性シートの吸水性シート単位体積当たりの粒子状吸水剤の含有量は、50mg/cm以上であった。
粒子状吸水剤の製造方法は、所望の物性を有する吸水剤の製造方法であれば、特に限定されず、例えば、実施例に記載の公報等を参酌して適宜製造することができる。
また、本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおける、前記第2の粒子状吸水剤の含有重量に対する前記第1の粒子状吸水剤の含有重量は、1.0以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましく、0.4以下であることがさらに好ましい。第2の粒子状吸水剤の含有量を第1の粒子状吸水剤の含有量と同じとする、好ましくは多くすることによって、いわゆるタンクのような作用機能があると考えられる第2の粒子状吸水剤が有効に機能して特定戻り量評価が優れた結果となる。
本発明の一実施形態は、第1の基材と、第2の基材と、前記第1の基材と、前記第2の基材との間に位置する吸水層と、有する、吸水性シートであって、前記第1の基材が、吸液される液が導入される側に位置する、透水性シートであり、前記吸水層が、粒子状吸水剤と、中間シートと、を有し、前記粒子状吸水剤の重量平均粒子径が、200~600μmであり、不織布透過指数(NPI)が60以上である、吸水性シートである。かかる実施形態によれば、無加圧下の状況で断続的に複数回(特に、3回以上)の液の導入があって液の導入量が多くなっても、戻り量を有意に低減することができる、吸水性シートを提供することができる。
本発明の一実施形態において、不織布透過指数(NPI)の下限は、特に制限はないが、好ましくは70以上、より好ましくは80以上、さらに好ましくは90以上である。かような下限を有することによって本発明の所期の効果が効率的に奏される。本発明の一実施形態において、不織布透過指数(NPI)の上限は、特に制限はないが、好ましくは120以下、より好ましくは110以下、さらに好ましくは100以下である。
なお、本願明細書に記載の不織布透過指数(NPI)は、以下の式:
Figure 0007174760000002
で示される。ここで、Aは、X線CTで測定された中間シート(例えば、不織布)の比表面積(mm-1)であり、Bが、中間シート(例えば、不織布)の厚み(mm)であり、Cが、中間シート(例えば、不織布)の目付(g/m)であり、Dが、粒子状吸水剤の平均粒子径(μm)(D50)である。
ここで、中間シートの比表面積は、以下に記すとおりX線CTで撮影した画像を、解析ソフトで解析して求めた。
<X線CTによる撮影>
中間シートを縦10mm、横10mmの正方形に切り取ったもの(厚みはそのまま)を、株式会社島津製作所製マイクロフォーカスX線CTシステム inspeXio SMX-100CTにより測定を行った。測定条件を以下に記す。
・画像横サイズ(pixel):512
・画像縦サイズ(pixel):512
・X線管電圧(kV):40
・X線管電流(μA):50
・インチサイズ(inch):4.0
・X線フィルタ:なし
・SDD(X線源の焦点とX線検出器の距離)(mm):500
・SRD(X線源の焦点と測定試料の回転中心の距離)(mm):40
・走査モード 1:CBCT
・走査モード 2:ノーマル走査
・走査角度:フル走査
・ビュー数:1200
・アベレージ数:5
・スムージング:YZ
・スライス厚(mm):0.012
・スライス間距離(mm):0.010
・スケーリング数:50
・BHCデータ:なし
・精細モード:あり
・FOV XY(最大撮影領域 XY)(mm):5.0
・FOV Z(最大撮影領域 Z)(mm):1.5
・ボクセルサイズ(mm/voxel):0.010。
<比表面積の計算>
X線CTの撮影データを、ラトックシステムエンジニアリング株式会社製解析ソフト TRI/3D-PRT-LRGを用いて以下の手順で解析を行った。
1.メニューから、粒子計測>3D粒子>粒子分離>巨大粒子分離を選択する。EVパネル、BCパネル、EVCパネル、巨大粒子分離パネルが表示される。
2.EVCパネルのBinarizeタブでL-Wを選択し、L値を変化させて円形の計測対象領域を選択する。「Execute」を押し、すべてのスライス画像にこの処理を適用する(全体として円柱状の測定領域が選択される)。巨大粒子分離パネルの「ROI OK」を押す。
3.EVCパネルのBinarizeタブでL-Wを選択し、L値を37580に設定することにより、繊維のみを選択する。「Execute」を押す。BCパネルのbDを選択し、「保管」を押す。
4.EVCパネルの3DタブでLabelingタブを選択し、「体積」を選択し、MAXを実行する(この作業により、3DLabel Count =1と表示される)。
5.メニューから、粒子計測>3D粒子中Void>分離後計測を選択する。分離後計測パネルが表示される。エッジ粒子除去のチェックを外す、計測項目の表面積計算にチェックを入れる、Void計算を選択、計算ROI指定でBinary 5chを選択し、「登録OK」を押してデータを保存するフォルダを選択する。「最新登録データ実行」を押し、計算処理を行う。
6.計算結果から、比表面積を下式により計算した。
比表面積(mm-1)= 粒子総表面積(mm)/(粒子総体積(mm
なお、計算ソフトの構成上、「粒子」との表現がされているが、実際は繊維の測定結果であり、計測・計算上の問題はない。
本発明の一実施形態において、吸水性シートは、不織布透過指数(NPI)が60以上であり、かつ、吸水性シートにおける吸水層に含まれる粒子状吸水剤のCRCが、34g/g以上であることが好ましく、36g/g以上であることがより好ましい。なお、本願明細書に記載されている粒子状吸水剤に関する物性等(例えば、CRC、AAP2.1kPa、GPR、重量平均分子量、表面張力)を含む説明は、当該実施形態における粒子状吸水剤に対しても適用でき、これらは本実施形態に対する補正の根拠に使用することができる。
〔3.吸水性シートの製造方法〕
本発明の一実施形態に係る吸水性シートの製造方法は、(1)第1の基材に第1の粒子状吸水剤を散布する工程と、(2)第2の基材に第2の粒子状吸水剤を散布する工程と、および、(3)中間シートに、第1の粒子状吸水剤および/または第2の粒子状吸水剤を散布する工程、の少なくとも1つを含む。より具体的な製造方法の一例として、下記(a)~(d)の製造方法が挙げられる。
(a)第1の基材の上に、第1の粒子状吸水剤(および、好ましくは接着剤)を均一に散布する。その上に中間シートを重ねて、圧着する。さらに、上記中間シートの第1の粒子状吸水剤に面していない側の表面に、第2の粒子状吸水剤(および、好ましくは接着剤)を均一に散布する。その上に中間シートを重ねて、(好ましくはホットメルトが溶融する加熱条件下、またはホットメルトが溶融している状態下で)圧着する。
(b)中間シートの上に、第2の粒子状吸水剤を均一に散布する。また、第2の基材の上に接着剤を散布する。そして、上記中間シートの第2の粒子状吸水剤を散布した面と、上記第2の基材の接着剤を散布した面とを圧着する。次に、圧着後の中間シートにおいて、上記第2の粒子状吸水剤を散布した面と反対側の面に、第1の粒子状吸水剤を均一に散布する。また、第1の基材の上に接着剤を散布する。そして、上記中間シートの第1の粒子状吸水剤を散布した面と、上記第1の基材の接着剤を散布した面を圧着する。上記圧着は、ホットメルトが溶融する加熱条件下、またはホットメルトが溶融している状態下で行うことが好ましい。
(c)第2の基材の上に接着剤を散布する。次に、その上に第2の粒子状吸水剤を均一に散布する。次に、その上に中間シートを載せて圧着する。次に、上記中間シートの第2の粒子状吸水剤と面していない方の面に、接着剤を散布する。次に、その上に第1の粒子状吸水剤を均一に散布する。次に、その上に第1の基材を載せて圧着する。上記圧着はホットメルトが溶融する加熱条件下、またはホットメルトが溶融している状態下で行うことが好ましい。
(d)第2の基材の上に接着剤を散布する。次に、その上に第2の粒子状吸水剤を均一に散布する。次に、その上に中間シートを載せて圧着する。次に、上記中間シートの第2の粒子状吸水剤と面していない方の面に、第1の粒子状吸水剤を均一に散布する。また、第1の基材の上に接着剤を散布する。そして、上記中間シートの第1の粒子状吸水剤を散布した面と、上記第1の基材の接着剤を散布した面を圧着する。上記圧着はホットメルトが溶融する加熱条件下、またはホットメルトが溶融している状態下で行うことが好ましい。
以上に説明した以外の工程として、吸水性シートの触感を改善し、液体吸収性能を向上させる目的で、吸水性シートにエンボス加工を施してもよい。エンボス加工は、第1の基材および第2の基材を圧着する際に同時に施してもよいし、シート製造後に施してもよい。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートの製造方法においては、添加剤(消臭剤、繊維、抗菌剤、ゲル安定剤など)を適宜配合してもよい。添加剤の配合量は、粒子状吸水剤の質量に対して好ましくは0~50質量%であり、より好ましくは0~10質量%である。上記製造方法においては、予め添加剤を混合した粒子状吸水剤を用いてもよいし、製造工程の途中で添加剤を添加してもよい。
製造される吸水性シートの寸法は、適宜設計されうる。通常は、横幅が10cm~10m、長さが数10m~数1000m(連続シートまたはロールの状態において)である。製造された吸水性シートは、目的(使用される吸収体の大きさ)に応じて裁断して用いられる。
上記に例示した以外にも、吸水性シートの製造方法は、例えば以下の特許文献に開示されている:国際公開第2012/174026号、国際公開第2013/078109号、国際公開第2015/041784号、国際公開第2011/117187号、国際公開第2012/001117号、国際公開第2012/024445号、国際公開第2010/004894号、国際公開第2010/004895号、国際公開第2010/076857号、国際公開第2010/082373号、国際公開第2010/113754号、国際公開第2010/143635号、国際公開第2011/043256号、国際公開第2011/086841号、国際公開第2011/086842号、国際公開第2011/086843号、国際公開第2011/086844号、国際公開第2011/117997号、国際公開第2011/118409号、国際公開第2011/136087号、国際公開第2012/043546号、国際公開第2013/099634号、国際公開第2013/099635号、特開2010-115406号、特開2002-345883号、特開平6-315501号、特開平6-190003号、特開平6-190002号、特開平6-190001号、特開平2-252558号、特開平2-252560号、特開平2-252561号。これらの文献に開示されている吸水性シートの製造方法も、適宜参照される。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートにおいて、基材同士、または基材と粒子状吸水剤とを固着させる方法としては、(i)接着剤を使用し、必要に応じ圧着によってもよく、(ii)水、水溶性高分子、溶媒に溶解または分散した各種バインダーによってもよく、(iii)基材自体の材質の融点で基材同士をヒートシールさせてもよい。好ましくは、接着剤を使用して固着される。
使用される接着剤は溶液型でもよいが、溶媒除去の手間や残存する溶媒の問題、生産性の問題から、高い生産性と残存溶媒の問題がないホットメルト接着剤が好ましい。本発明でホットメルト接着剤は、予め基材または粒子状吸水剤の表面に含有されていてもよく、別途、ホットメルト接着剤を吸水性シートの製造工程で使用してもよい。ホットメルト接着剤の形態や融点は適宜選択でき、粒子状でもよく、繊維状でよく、ネット状でもよく、フィルム状でもよく、また、加熱によって溶融させた液状でもよい。ホットメルト接着剤の溶融温度または軟化点は50~200℃、60~180℃が好ましい。粒子状の接着剤を使用する場合、その粒子径は上記粒子状吸水剤の平均粒子径の0.01~2倍、0.02~1倍、0.05~0.5倍程度の粒子状接着剤が使用される。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートの製造においてホットメルト接着剤を使用する方法には、以下の例が挙げられる。基材(例えば不織布)の上に粒子状吸水剤とホットメルト接着剤との混合物とを均一に散布し、さらにもう1枚の基材を積層してから、ホットメルト接着剤の溶融温度付近で加熱圧着することにより、吸水性シートを製造することができる。
本発明に使用するホットメルト接着剤としては、適宜選択できるが、好ましくは、エチレン-酢酸ビニル共重合体接着剤、スチレン系エラストマー接着剤、ポリオレフィン系接着剤及びポリエステル系接着剤等から選ばれる1種以上が適宜使用できる。
具体的に、ポリオレフィン系接着剤として、ポリエチレン、ポリプロピレン、アタクチックポリプロピレンが挙げられ、スチレン系エラストマー接着剤としてはスチレン-イソプレンブロック共重合体(SIS)、スチレン-ブタジエンブロック共重合体(SBS)、スチレン-イソブチレンブロック共重合体(SIBS)、スチレン-エチレン-ブチレン-スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等が挙げられ、共重合ポリオレフィン等、ポリエステル系接着剤としてポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、共重合ポリエステル等が挙げられ、エチレン-酢酸ビニル共重合体接着剤として、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)接着剤;エチレン-アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン-アクリル酸ブチル共重合体(EBA)等が挙げられる。
本発明の一実施形態に係る吸水性シートおよび/またはその製造方法において、前記吸水性シートが、接着剤を含むことが好ましく、当該接着剤は、ホットメルト接着剤であることが好ましく、接着剤(例えばホットメルト接着剤)の使用量(含有量)は、前記第1の粒子状吸水剤および前記第2の粒子状吸水剤の合計の質量に対して、0超~3.0倍であることが好ましく、0.05~2.0倍であることがより好ましい。接着剤(特にホットメルト接着剤)の含有量が多すぎると、コスト面や吸水性シートの質量面(紙オムツの質量増)で不利となるだけでなく、粒子状吸水剤が膨潤規定を受けて吸水性シートの吸水能を低下させる可能性もある。
〔4.吸収性物品〕
本発明の一実施形態に係る吸収性物品は、〔2〕で説明されている吸水性シートを、液体透過性シートおよび液体不透過性シートによって挟持した構造を有している。よって、本発明においては、前記吸水性シートを液体透過性シートと、液体不透過性シートとで挟持することによりなり、前記液体透過性シートが、前記第1の基材側に位置し、前記液体不透過性シートが、前記第2の基材側に位置している、吸収性物品が提供される。吸収性物品の具体例としては、使い捨てオムツ、失禁パッド、生理用ナプキン、ペットシート、食品用ドリップシート、電力ケーブルの止水剤などが挙げられる。かかる構成であることによって、特定戻り量評価において優れた結果となる。
液体透過性シートおよび液体不透過性シートとしては、吸収性物品の技術分野で公知のものを、特に制限なく用いることができる。また、吸収性物品は、公知の方法によって製造することができる。
本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。また、下記実施例において、特記しない限り、操作は室温(25℃)/相対湿度40~50%RHの条件下で行われた。
<製造例>
以下の特許に記載の製造例、実施例、比較例を参考に、内部架橋剤量によって、CRCを適宜調整することで、ポリアクリル酸(塩)系樹脂の粒子状吸水剤(1)~(4)を得た。得られた粒子状吸水剤の物性を表1に示した。
国際公開第2014/034897号
国際公開第2017/170605号
国際公開第2016/204302号
国際公開第2014/054656号
国際公開第2015/152299号
国際公開第2018/062539号
国際公開第2012/043821号。
〔アクリル酸の製造例〕
市販のアクリル酸(アクリル酸ダイマー2000ppm、酢酸500ppm、プロピオン酸500ppm、p-メトキシフェノール200ppm)を、無堰多孔板50段を有する高沸点不純物分離塔の塔底に供給して、還流比を1として蒸留し、マレイン酸やアクリル酸からなる二量体(アクリル酸ダイマー)などの除去後、さらに晶析を行なうことで、アクリル酸(アクリル酸ダイマー20ppm、酢酸50ppm、プロピオン酸50ppm、フルフラール1ppm以下、プロトアネモニン1ppm以下)を得て、さらに蒸留後にp-メトキシフェノールを50ppm添加した。
〔アクリル酸ナトリム水溶液の製法〕
上記アクリル酸1390gを米国特許5210298号の実施例9に従い、48%苛性ソーダを用いて20~40℃で中和して、濃度37%で100%中和のアクリル酸ナトリウム水溶液を得た。
<粒子状吸水剤1>
上記アクリル酸の製造例で得られたアクリル酸、該アクリル酸を用いて上記アクリル酸ナトリウム水溶液の製法で得られたアクリル酸ナトリウム水溶液、および脱イオン水を混合して得られた73モル%の中和率を有するアクリル酸ナトリウムの水溶液5500g(単量体濃度39.0質量%)に、ポリエチレングリコールジアクリレート(エチレンオキシドの平均付加モル数9)4.54gを溶解し反応液とした。次いで、シグマ型羽根を2本有する内容積10Lのジャケット付きステンレス製双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器に、上記反応液を供給し、反応液を30℃に保ちながら系を窒素ガス置換し、反応液中の溶存酸素を除去した。続いて、反応液を撹拌しながら、過硫酸ナトリウムの10質量%水溶液31.65g及びL-アスコルビン酸の1質量%水溶液38.95gを添加したところ、およそ1分後に重合が開始した。重合を開始して40分後に含水ゲル状重合体を取り出した。得られた含水ゲル状重合体は約2~4mmの粒子に細分化されていた。この細分化された含水ゲル状重合体を50メッシュ(目の大きさ300μm)の金網上に広げ、175℃で65分間熱風乾燥した。次いで、乾燥物をロールミルを用いて粉砕し、さらに目開き600μmの金網で分級、調合することにより、平均粒子径380μmの不定形破砕状の吸水性樹脂(1-1)を得た。
得られた吸水性樹脂(1-1)100質量部に、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.03質量部、1,4-ブタンジオール0.3質量部、プロピレングリコール0.5質量部、水3.0質量部からなる表面架橋剤水溶液3.83質量部を噴霧混合した。上記の混合物を、パドル型混合加熱処理機を用いて、熱媒温度210℃で40分間加熱処理して表面架橋された吸水性樹脂(1-2)を得た。得られた表面架橋された吸水性樹脂(1-2)100質量部に、水1.0質量部を噴霧混合して、密閉容器内で60℃で1時間硬化させた後、目開き710μmのふるいを通過させて吸水性樹脂(1-3)を得た。吸水性樹脂(1-3)にAerosil200(親水性アモルファスシリカ、日本アエロジル社製)を0.3質量部添加して混合することにより得た吸水性樹脂を粒子状吸水剤(1)とした。
<粒子状吸水剤2>
上記粒子状吸水剤1を分級、粒度調合することにより、平均粒子径420μmの粒子状吸水剤(2)を得た。
<粒子状吸水剤3>
上記アクリル酸の製造例で得られたアクリル酸、該アクリル酸を用いて上記アクリル酸ナトリウム水溶液の製法で得られたアクリル酸ナトリウム水溶液、および脱イオン水を混合して得られた73モル%の中和率を有するアクリル酸ナトリウムの水溶液5500g(単量体濃度33.0質量%)に、ポリエチレングリコールジアクリレート(エチレンオキシドの平均付加モル数9)4.17gを溶解し反応液とした。次いで、シグマ型羽根を2本有する内容積10Lのジャケット付きステンレス製双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器に、上記反応液を供給し、反応液を30℃に保ちながら系を窒素ガス置換し、反応液中の溶存酸素を除去した。続いて、反応液を撹拌しながら、過硫酸ナトリウムの10質量%水溶液26.78g及びL-アスコルビン酸の1質量%水溶液32.96gを添加したところ、およそ1分後に重合が開始した。重合を開始して40分後、150μm以下の吸水性樹脂微粉末を181.5g添加したうえで、ニーダーのブレードを高速回転(130rpm)で10分間ゲル解砕してから含水ゲル状重合体を取り出した。得られた含水ゲル状重合体は約1~2mmの粒子に細分化されていた。この細分化された含水ゲル状重合体を50メッシュ(目の大きさ300μm)の金網上に広げ、175℃で65分間熱風乾燥した。次いで、乾燥物をロールミルを用いて粉砕し、さらに目開き600μmの金網で分級、調合することにより、平均粒子径350μmの不定形破砕状の吸水性樹脂(3-1)を得た。
得られた吸水性樹脂(3-1)100質量部に、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.03質量部、1,4-ブタンジオール0.3質量部、プロピレングリコール0.5質量部、水3.0質量部からなる表面架橋剤水溶液3.83質量部を噴霧混合した。上記の混合物を、パドル型混合加熱処理機を用いて、熱媒温度195℃で40分間加熱処理して表面架橋された吸水性樹脂(3-2)を得た。得られた表面架橋された吸水性樹脂(3-2)100質量部に、水1.0質量部を噴霧混合して、密閉容器内で60℃で1時間硬化させた後、目開き710μmのふるいを通過させて吸水性樹脂(3-3)を得た。吸水性樹脂(3-3)にAerosil200(親水性アモルファスシリカ、日本アエロジル社製)を0.3質量部添加して混合することにより得た吸水性樹脂を粒子状吸水剤(3)とした。
<粒子状吸水剤4>
上記粒子状吸水剤3を分級、粒度調合することにより、平均粒子径420μmの粒子状吸水剤(4)を得た。
<粒子状吸水剤5>
市販の使い捨て大人用オムツ尿取りパッド(ライフリー ズレずに安心紙パンツ用尿とりパッド 夜用(ユニ・チャーム製、2018年9月に購入)から、吸水性樹脂を取り出した。取出しの際には、綿状パルプなどが混じらないように、吸水性樹脂のみを取り出した。取出された吸水性樹脂は、球状粒子を造粒した粒子形状であった。この吸水性樹脂を、粒子状吸水剤(5)とした。
[市販品使い捨てオムツからの吸水性樹脂の取出し1]
市販の使い捨てオムツ(ムーニーエアフィット(Lサイズ、Lot No.201512163072)、ユニ・チャーム製、2016年5月に購入)から、吸水性樹脂を取り出した。取出しの際には、綿状パルプなどが混じらないように、吸水性樹脂のみを取り出した。取出された吸水性樹脂は、球状粒子を造粒した粒子形状であった。この吸水性樹脂を、粒子状吸水剤(T1)とした。粒子状吸水剤(T1)の物性を、表1に示した。
〔実施例〕
[実施例1]
縦10cm、横40cmに切断した、オレフィンを主成分とする、無荷重下での厚み2.6mmのエアースルー不織布(1)(中間シートに相当する)の表面に、粒子状吸水剤(3)(第2の粒子状吸水剤に相当する)を、6.0g(散布量:150g/m)均一に散布した。
次に、縦10cm、横40cmに切断した不織布(B)(パルプ繊維を主成分とする。無荷重下での厚み0.7mm。エアレイド法で作成されたもの。第2の基材に相当する。目付量:42g/m)の表面に、スチレンブタジエンゴムを含む接着剤(スプレーのり77、スリーエムジャパン株式会社製)を、0.3~0.5g均一に散布した(散布量:7.5~12.5g/m)。
次に、不織布(1)の粒子状吸水剤を散布した面と不織布(B)の接着剤を散布した面が対合するように(接触するように)重ね、加圧圧着した。
次に、上記粒子状吸水剤と面していない側の不織布(1)の表面に、粒子状吸水剤(1)(第1の粒子状吸水剤に相当する)を、6.0g(散布量:150g/m)均一に散布した。さらにその上に、スチレンブタジエンゴムを含む接着剤(スプレーのり77、スリーエムジャパン株式会社製)を0.3~0.5g均一に散布した(散布量:7.5~12.5g/m)不織布(A)(パルプ繊維を主成分とする。無荷重下での厚み0.7mm。エアレイド法で作成されたもの。第1の基材に相当する。目付量:42g/m)を、不織布(1)の粒子状吸水剤を散布した面と不織布(A)の接着剤を散布した面が対合するように(接触するように)重ね、加圧圧着した。このようにして、吸水性シート(1)を得た。
[実施例2]
実施例1において、表2に示されるよう、不織布(1)の代わりに不織布(2)(オレフィンを主成分とする、エアースルー不織布)を用いて、吸水性シート(2)を得た。
[実施例3]
実施例1において、表2に示されるよう、不織布(1)の代わりに不織布(3)(オレフィンを主成分とする、エアースルー不織布)を用いて、吸水性シート(3)を得た。
[実施例4]
実施例1において、表2に示されるよう、不織布(1)の代わりに不織布(4)(オレフィンを主成分とする、エアースルー不織布)を用いて、吸水性シート(4)を得た。
[実施例5]
実施例1において、粒子状吸水剤(1)の代わりに粒子状吸水剤(2)を、粒子状吸水剤(3)の代わりに粒子状吸収剤(4)を用いて、吸水性シート(5)を得た。
[実施例6]
実施例1において、粒子状吸水剤(3)の代わりに粒子状吸収剤(5)(オレフィンを主成分とする、エアースルー不織布)を用いて、吸水性シート(6)を得た。
[比較例1]
実施例6において、表2に示されるよう、不織布(1)の代わりに不織布(5)を用い、粒子状吸水剤(5)の代わりに粒子状吸収剤(T1)を用いて、比較吸水性シート(1)を得た。
得られた吸水性シートの吸収体評価(逆戻り量の測定)を行い、表3にその結果を示した。
〔吸収性シート評価方法等〕
<逆戻り量>
図3に示されるように縦10cm、横40cmに切断した吸水性シートを、縦14cm、横40cmの液体不透過性シートで上部に開口部ができるように包んだ。液不透過性シートで包んだ吸水性シートを平面に置き、その上に液注入筒(図4)を図5に示されるように吸水性シートの中央に置いた。この状態で、流速7ml/秒で液投入が可能な漏斗を使用して液注入筒へ23℃の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液80gを投入した(図6)。液を投入してから10分後、予め重量を測定した濾紙(型式No.2、ADVANTEC製;直径110mmの円形のもの)20枚を、吸水性シートの中央に載せ、直径100mmの円形の錘(1200g)をさらに載せて、1分間保持した。1分後、錘を除去し、濾紙の重量増分から逆戻り量1回目(g)を測定した。錘を除去してから1分後、同様の操作(液を投入してから10分後、濾紙および錘(1200g)を載せて、1分間保持した。1分後、錘を除去、逆戻り量の測定を繰り返し、逆戻り量2回目(g)、逆戻り量3回目(g)を測定した。なお、逆戻り量3回目(g)が小さければ小さいほど、優れていると評価する。各吸水性シート、各比較吸水性シートの逆戻り量を表3に示す。
<粒子状吸収剤の透過率測定方法>
目開き850μmを有するJIS標準篩(The IIDA TESTING SIEVE:内径80mm;JIS Z8801-1(2000))、またはJIS標準篩に相当する篩の中に、直径80mmに切断した不織布(1)(中間シートに相当する)を図7に示すように設置し、周囲をテープでとめた(少なくとも直径75mm以上は粒子が透過可能な面積を確保する)。またこの際、吸水性シートの形態において、不織布(A)(第1の基材)と接触する不織布(1)の面が上向となるよう、篩の中に不織布(1)を設置した。不織布(1)は後述の方法により、吸水性シートから取り出したものを使用してもよい。篩の中の不織布(1)上に粒子状吸水剤10.0gを投入し、ロータップ型ふるい振盪機(株式会社飯田製作所製ES-65型ふるい振盪機;回転数230rpm、衝撃数130rpm)を用いて、室温(20~25℃)、相対湿度50%RHの条件下で5分間振盪した。粒子状吸水剤は後述の方法により、吸水性シートから取り出したものを使用してもよい。振盪後、不織布(1)と上記JIS標準篩を通過した粒子状吸水剤の質量(W(g))を測定し、下記式(i)にしたがって、粒子状吸収剤の透過率を算出した。なお、測定は3回行い、その平均値を算出した。なお、当該振盪条件は、吸水性シートの現実的な製造条件や、製造された吸水性シートの現実的な運搬条件等を考慮して設定されたものである。ここで、粒子状吸水剤の中間シートに対する透過率が100%であると中間シートに捕捉されずに粒子状吸水剤の全てが吸水性シート中で零れ落ちるようにも思われる。しかしながら、当該振盪条件は、現実的な製造、運搬等よりも強く設定され、かつ、過度に強すぎないよう設計されているため左記のような事態は発生しない。本発明において所定の透過率を有する中間シートによれば、現実的な製造、運搬における現実的な揺れの作用で、吸水性シート中に存在する粒子状吸水剤を多く捕捉することができる。
Figure 0007174760000003
不織布(2)~不織布(5)の透過率も同様に測定した。
[吸水性シートからの粒子状吸収剤および中間シートに用いられる不織布の取出し方法]
吸水性シートから上方不織布(第1の基材に相当する)および下方の不織布(第2の基材に相当する)を剥がすことで粒子状吸収剤と中間シートを取り出した。上方及び下方の不織布や中間シートに貼着した粒子状吸収剤も全て取り出した。上方及び下方の不織布を剥がす際には、吸水性シートを冷却し、不織布や粒子状吸水剤を貼着している接着剤(ホットメルト接着剤やスプレー糊)の接着性を十分に弱めた後に剥がした。この手順を踏むことで、中間シートの繊維や構造厚みを変化させることなく取り出すことができ、正確に透過率を測定することが可能になる。吸水性シートの冷却方法は-10℃以下の恒温槽に一定時間入れる、冷却スプレーを吹きかける、液体窒素をかける等、種々手段が考えられるが、中間シートの繊維や構造、厚みを変化させることなく、かつ吸水性シートに含まれる粒子状吸水剤が吸湿しない条件で行うのであれば、特に限定されない。
また、取出した粒子状吸水剤が吸湿している場合、例えば乾燥することで、含水率を10質量%以下、好ましくは5±2質量%に調整して、上記透過率や本願で規定する諸物性を測定すればよい。含水率を調整するための乾燥条件としては、吸水性樹脂(粒子状吸水剤)の分解や変性が生じない条件ならば特に限定されないが、好ましくは減圧乾燥が良い。
Figure 0007174760000004
Figure 0007174760000005
Figure 0007174760000006
本出願は、2018年8月9日に出願された、日本特許出願 特願2018-150124号、特願2018-150125号、特願2018-150129号、2018年9月28日に出願された、特願2018-185701号に基づいており、その開示内容は、その全体が参照により本明細書に組みこまれる。
11 第1の基材、
12 吸水層、
13 第2の基材、
14 粒子状吸水剤
14a 第1の粒子状吸水剤
14b 第2の粒子状吸水剤
16 中間シート、
40 吸水性シート、
400 装置、
410 容器、
411 セル、
412 ピストン、
413a、413b 金網、
414 膨潤ゲル(粒子状吸水剤を吸水させたもの)、
415 孔、
420 タンク、
421 ガラス管、
422 コックガラス管付きL字管、
423 液体、
431 ステンレス製の金網、
432 捕集容器、
433 上皿天秤。

Claims (15)

  1. 第1の基材と、
    第2の基材と、
    前記第1の基材および前記第2の基材の間に位置する吸水層と、
    を有する、吸水性シートであって、
    前記第1の基材が、吸液される液が導入される側に位置する、透水性シートであり、
    前記吸水層が、粒子状吸水剤と、中間シートと、を有し、
    前記粒子状吸水剤の重量平均粒子径が、200~600μmであり、
    前記粒子状吸水剤のCRCが、36g/g以上であり、
    前記粒子状吸水剤の前記中間シートに対する透過率が、60質量%以上であり、
    前記粒子状吸水剤のGPRが、100g/min以下である、吸水性シート。
  2. 前記透過率が、80質量%以上である、請求項1に記載の吸水性シート。
  3. 前記透過率が、89質量%以上である、請求項2に記載の吸水性シート。
  4. 前記中間シートが、不織布である、請求項1~3のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  5. 前記中間シートの厚みが、前記第1の基材および前記第2の基材のいずれか一方の厚みより厚い、請求項1~4のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  6. 吸水性シート単位体積当たりの粒子状吸水剤の含有量が、50mg/cm以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  7. 前記粒子状吸水剤のAAP2.1kPaが20g/g以上である、請求項1~のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  8. 前記粒子状吸水剤の表面張力が、65mN/m以上である、請求項1~のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  9. 前記粒子状吸水剤の平均真円度が0.70以下である、請求項1~のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  10. 前記粒子状吸水剤の形状は、不定形破砕状のものを含む、請求項1~のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  11. 前記粒子状吸水剤の重量平均粒子径が、400μm以下である、請求項1~10のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  12. 前記粒子状吸水剤のGPRが、70g/min以上である、請求項1~11のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  13. 前記透過率が、92質量%以上である、請求項12に記載の吸水性シート。
  14. 前記吸水性シートが、接着剤を含み、
    前記接着剤の使用量が、前記粒子状吸水剤の合計の質量に対して、0.05~2.0倍である、請求項1~13のいずれか1項に記載の吸水性シート。
  15. 請求項1~14のいずれか1項に記載の吸水性シートを液体透過性シートと、液体不透過性シートとで挟持することによりなり、前記液体透過性シートが、前記第1の基材側に位置し、前記液体不透過性シートが、前記第2の基材側に位置している、吸収性物品。
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