(57)【要約】【課題】高吸水性ポリマーが吸水し膨潤しても、高い通気性を有している吸水性構造物の提供。【解決手段】吸水性構造物１が熱可塑性合成繊維４の集合体と、セルロース系繊維７と、高吸水性ポリマー６と、これらを被覆する透水性シート２３とを含む。集合体は、弾性的に圧縮可能なハニカム構造物であって多数の透孔２７を有し、圧縮された状態にある。吸水性構造物１が吸水すると、高吸水性ポリマー６が膨潤軟化して、集合体は圧縮前の透孔２７を復元させるように膨らむ。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並行する上面と下面とを有しパネル状を呈する熱可塑性合成繊維の集合体に吸水性材料としてセルロース系繊維と吸水して膨潤する高吸水性ポリマーとが含まれ、前記上下面の少なくとも一方が透水性シートで被覆されている吸水性構造物において、
前記集合体は、前記上下面の広がる方向へ互いに並行して延びるとともに前記集合体における熱可塑性合成繊維どうしの間隙よりも径が大きい多数の透孔を有している前記上下面方向へ弾性的に圧縮可能なハニカム構造物であって、前記透孔が扁平となるように前記上下面方向へ圧縮された状態にあり、前記高吸水性ポリマーが吸水して膨潤すると、圧縮されていた前記集合体が前記透孔を復元させるように前記上下面方向ヘ弾性的に膨らむことが可能に形成されていることを特徴とする前記吸水性構造物。
【請求項２】
前記高吸水性ポリマーが粒子状および繊維状いずれかのものである請求項１記載の吸水性構造物。
【請求項３】
前記集合体は、前記透孔が延びる方向に３〜３０ｍｍの幅を有するハニカム構造薄片の複数をそれらの幅方向において重ね合わせたものである請求項１または２記載の吸水性構造物。
【請求項４】
前記薄片どうしの間において互いの前記透孔が少なくとも部分的につながり合っている請求項３記載の吸水性構造物。
【請求項５】
前記熱可塑性合成繊維が捲縮したものである請求項１〜４のいずれかに記載の吸水性構造物。
【請求項６】
前記集合体と前記セルロース系繊維と前記高吸水性ポリマーとのそれぞれが５〜８０重量％，５〜６０重量％，１０〜８０重量％の範囲にある請求項１〜５のいずれかに記載の吸水性構造物。
【請求項７】
前記透孔の形状がほぼ矩形であり、前記矩形における一つの対角線の方向が前記上下面方向にほぼ一致している請求項１〜６のいずれかに記載の吸水性構造物。
【請求項８】
前記集合体は、前記上下面方向に少なくとも２つの前記透孔が並んでいるものである請求項１〜７のいずれかに記載の吸水性構造物。
【請求項９】
互いに並行する上面と下面とを有しパネル状を呈する熱可塑性合成繊維集合体に吸水性材料としてセルロース系繊維と吸水して膨潤する高吸水性ポリマーとが含まれ、前記上下面の少なくとも一方が透水性シートで被覆されてなる吸水性構造物の製造方法において、
前記集合体は、前記上下面の広がる方向へ互いに並行して延びるとともに前記集合体における繊維どうしの間隙よりも径が大きい多数の透孔を有している前記上下面方向へ弾性的に圧縮可能なハニカム構造物であって、前記吸水性材料の湿潤状態下に前記透孔が扁平となるように前記上下面方向へ圧縮してから前記吸水性材料を乾燥させて前記集合体を圧縮状態に保ち、かつ前記圧縮の前後いずれかにおいて前記上下面の少なくとも一方を前記透水性シートで被覆することを特徴とする前記製造方法。
【請求項１０】
前記高吸水性ポリマーが粒子状および繊維状いずれかのものである請求項９記載の製造方法。
【請求項１１】
前記熱可塑性合成繊維とセルロース系繊維と高吸水性ポリマーとを混合して成形用の型内に供給し、前記型内で加熱下に前記熱可塑性合成繊維どうしを融着させて前記集合体を得る請求項９または１０記載の製造方法。
【請求項１２】
前記集合体は、前記上下面方向に少なくとも２つの前記透孔が並んでいるものである請求項９〜１１のいずれかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、使い捨ておむつや生理用ナプキン、吸水性を必要とする使い捨てワイプス等に使用することができる吸水性構造物およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許４，５００，３１５号公報には、使い捨ての極薄吸収製品なるものが開示されている。この製品は、第１層と、第２層と、これら両層間に介在する中間層とからなる。第１層は合成繊維ウエブとこのウエブ間に混在する多数の高吸水性ポリマー粒子とからなる。第２層は、セルロース繊維等が互いに交絡して塊状を呈している層であって、液の拡散性がよい。中間層も、セルロース繊維等が互いに交絡して塊状を呈している層で、その一部分は第１層へ進入して高吸水性ポリマー粒子と密着している。この製品は、厚さ方向に圧縮されている状態にあるもので、圧縮前の厚さの１／２以下の厚さを有し、吸水すると圧縮前の厚さの少なくとも７５％にまで回復する。
【０００３】
特開平２−７４２５４号公報には、吸収性物品用吸収体が開示されている。この吸収体は、熱溶融性の捲縮繊維と、綿状パルプと、吸水性ポリマー粒子との混合物からなる。捲縮繊維は互いに熱融着して立体的網状構造を形成し、マット状を呈している。吸収体は、綿状パルプとポリマー粒子とが湿潤状態にあるときにこれらを捲縮繊維とともに圧縮し、その後に乾燥させて得られる。吸収体は、綿状パルプとポリマー粒子とが吸水して軟化すると、圧縮状態から解放され、圧縮前のマット状のものに復元する。復元後の吸収体は、捲縮繊維が比較的自由に変形できるようになることによって、弾性的に圧縮可能なものになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
米国特許４，５００，３１５号公報の吸収製品や特開平２−７４２５４号公報の吸収体は、ポリマー粒子が繊維どうしの間隙に充填されて保持されているもので、吸収体からのポリマー粒子の脱落を防止しようとすると、その繊維間隙をあまり大きくすることができない。そのような吸収体では、ポリマー粒子が吸水して膨潤すると、繊維間隙を塞ぎ、吸収体が著しく通気性の悪いものになることがある。
【０００５】
この発明は、吸水性材料を含む熱可塑性合成繊維集合体が圧縮状態にある吸水性構造物において、その構造物に含まれる高吸水性ポリマーが吸水して膨潤しても構造物の通気性が悪くならないように改良を施すことを課題にしている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題解決のためのこの発明は、吸水性構造物に係る第１発明とその構造物の製造方法に係る第２発明とからなる。
【０００７】
前記第１発明が対象とするのは、互いに並行する上面と下面とを有しパネル状を呈する熱可塑性合成繊維の集合体に吸水性材料としてセルロース系繊維と吸水して膨潤する高吸水性ポリマーとが含まれ、前記上下面の少なくとも一方が透水性シートで被覆されている吸水性構造物である。
【０００８】
かような吸水性構造物において、前記第１発明が特徴とするところは、次のとおりである。前記集合体は、前記上下面の広がる方向へ互いに並行して延びるとともに前記集合体における熱可塑性合成繊維どうしの間隙よりも径が大きい多数の透孔を有している前記上下面方向へ弾性的に圧縮可能なハニカム構造物であって、前記透孔が扁平となるように前記上下面方向へ圧縮された状態にある。前記高吸水性ポリマーが吸水して膨潤軟化すると、圧縮されていた前記集合体が前記透孔を復元させるように前記上下面方向ヘ弾性的に膨らむことが可能に形成されている。
【０００９】
前記第１発明には、次のような好ましい実施態様がある。
（１）前記高吸水性ポリマーが粒子状および繊維状いずれかのものである。
（２）前記集合体は、前記透孔が延びる方向に３〜３０ｍｍの幅を有するハニカム構造薄片の複数をそれらの幅方向において重ね合わせたものである。
（３）前記（２）の集合体は、前記薄片どうしの間において互いの前記透孔が少なくとも部分的につながり合っている。
（４）前記熱可塑性合成繊維が捲縮したものである。
（５）前記集合体と前記セルロース系繊維と前記高吸水性ポリマーとのそれぞれが５〜８０重量％，５〜６０重量％，１０〜８０重量％の範囲にある。
（６）前記透孔の形状がほぼ矩形であり、前記矩形における対角線の方向が前記上下面方向にほぼ一致している。
（７）前記集合体は、前記上下面方向に少なくとも二つの前記透孔が並んでいるものである。
【００１０】
前記第２発明が対象とするのは、互いに並行する上面と下面とを有しパネル状を呈する熱可塑性合成繊維集合体に吸水性材料としてセルロース系繊維と吸水して膨潤する高吸水性ポリマーとが含まれ、前記上下面の少なくとも一方が透水性シートで被覆されてなる吸水性構造物の製造方法である。
【００１１】
かかる製造方法において、前記第２発明が特徴とするところは次のとおりである。前記集合体は、前記上下面の広がる方向へ互いに並行して延びるとともに前記集合体における繊維どうしの間隙よりも径が大きい多数の透孔を有している前記上下面方向へ弾性的に圧縮可能なハニカム構造物である。かかる集合体は、前記吸水性材料の湿潤状態下に前記透孔が扁平となるように前記上下面方向へ圧縮してから前記吸水性材料を乾燥させて前記集合体を圧縮状態に保ち、かつ前記圧縮の前後いずれかにおいて前記上下面の少なくとも一方を前記透水性シートで被覆する。
【００１２】
前記第２発明には、次のような好ましい実施態様がある。
（１）前記高吸水性ポリマーが粒子状および繊維状いずれかのものである。
（２）前記熱可塑性合成繊維とセルロース系繊維と高吸水性ポリマーとを混合して成形用の型内に供給し、前記型内で加熱下に前記熱可塑性合成繊維どうしを隔着させて前記集合体を得る。
（３）前記集合体は、前記上下面方向に少なくとも２つの前記透孔が並んでいるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
添付の図面を参照して、この発明に係る吸水性構造物とその製造方法の詳細を説明すると、以下のとおりである。
【００１４】
図１に斜視図で示された吸水性構造物１は、パネル状の芯材２と、芯材２に対する被覆シート３とからなり、図ではシート３が仮想線で示されている。芯材２は、熱可塑性合成繊維４と、高吸水性ポリマー粒子６と、粉砕パルプ７とが圧縮されたもので、上面８と、下面９と、周囲の側面１１とを有する。シート３は、上面８と下面９と側面１１とを覆うことによって、芯材２の型崩れや、ポリマー粒子６と粉砕パルプ７の脱落を防止している。かようなシート３は、芯材２の少なくとも上面８を覆う部分において透水性であり、下面９および側面１１を覆う部分において透水性または不透水性である。図示例では、２枚の透水性を有する被覆シート３によって、芯材２の全体が覆われている。
【００１５】
図２の（ａ）は、吸水性構造物１を得るために使用される原料パネル２２と原料シート２３との斜視図であり、図２の（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。ただし、（ａ），（ｂ）において原料シート２３は仮想線で示されている。原料パネル２２は、ハニカム構造を有するもので、熱可塑性合成繊維４の集合体とその集合体の中に散在するポリマー粒子６と粉砕パルプ７とがハニカム構造の隔壁２６となり、多数の透孔２７を画成している。原料パネル２２は、互いに並行する上面２８と下面２９との他に側面３１を有する。上面２８と下面２９とは、水平に延びる矢印Ｘ方向へ起伏を繰り返し、その起伏のそれぞれが矢印Ｘと直交する矢印Ｙ方向へ直線的に延びている。側面３１は、原料パネル２２の厚さ方向であって矢印Ｘ，Ｙと直交している矢印Ｚ方向への起伏を繰り返す側面３１ａと、透孔２７が見える側面３１ｂとを有する。透孔２７は、上下面２８，２９の間にあって、これらの面２８，２９が広がる方向へ互いに並行して延び、それぞれの透孔２７の端部は側面３１ｂに位置している。その側面３１ｂにおいて、透孔２７は、上下面２８，２９間、すなわち矢印Ｚ方向に少なくとも２つがほぼ並ぶように形成されている。原料パネル２２において透孔２７の断面形状に特別の規定はないが、好ましい断面形状は（ｂ）に示されるような平行四辺形であって、２つの対角線のうちの１つ３０ａが矢印Ｘ方向ヘ延び、透孔２７の１辺と１５〜４５度、より好ましくは３０〜４５度の角度Ａで交わっており、もう１つの対角線３０ｂが図の矢印Ｚ方向、すなわち上面２８と下面２９との間に延びている。かような原料パネル２２はまた、隔壁２６が矢印Ｘ方向へ延びる水平線に対して１５〜４５度の角度Ａで傾斜しているということもできる。原料パネル２２の坪量は、好ましくは３００〜３，０００ｇ／ｍ２の範囲にあり、熱可塑性合成繊維４が５〜８０重量％、高吸水性ポリマー粒子６が１０〜８０重量％、粉砕パルプ７が５〜６０重量％を占めている。
【００１６】
原料パネル２２のうちの熱可塑性合成繊維４は、互いに絡み合うことおよび／または融着することによって三次元の網状構造を有する繊維集合体となり、繊維４と４との間隙３２にはポリマー粒子６や粉砕パルプ７が散在している。かかる間隙３２は、透孔２７よりもはるかに小さく形成されている。熱可塑性合成繊維４は、好ましくは繊度１〜２０ｄｔｘのもので、水と接触しても弾性的な性質が変化しないポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル等の短繊維や長繊維、複合繊維、捲縮した複合繊維が使用される。
【００１７】
原料パネル２２における透孔２７は、側面３１ｂにおいて１０〜９０％の面積を占めるように形成され、その側面３１ｂにおける１つの透孔２７の開口面積は、繊維４と４との間隙３２を少なくとも１０個程度含み得る大きさに形成される。
【００１８】
原料シート２３は、それが透水性のものである場合にはティッシュペーパ、不織布、開孔プラスチックフィルム等によって形成され、それが不透水性のものである場合には撥水性の不織布や織布、プラスチックフィルム等によって形成される。
【００１９】
かように形成される原料パネル２２は、原料シート２３とともに、または単独で、ポリマー粒子６の含水量が５〜２０重量％になるまで散水される。ポリマー粒子６が吸水して軟化した後に、原料パネル２２は透孔２７が潰れて偏平になる程度の厚さにまで矢印Ｚ方向ヘ圧縮され、圧縮されたままの状態で乾燥される。三次元網状構造を形成している熱可塑性合成繊維４の集合体は、かような圧縮によって弾性変形し、繊維４どうしが互いに接近する。互いに接近した熱可塑性合成繊維４は、軟化してゼリー状を呈しているポリマー粒子６の粘着力や湿潤状態にある粉砕パルプ７との機械的な絡み合い等によって互いにつなぎ留められ、ポリマー粒子６や粉砕パルプ７が乾燥すると、これら熱可塑性合成繊維４やポリマー粒子６、粉砕パルプ７が一体となって固化し、圧縮されたままの状態に維持される。原料パネル２２は、圧縮前または圧縮後、より好ましくは圧縮前に原料シート２３によって被覆されるものであって、圧縮前に原料パネル２２を被覆した原料シート２３は、圧縮後に原料パネル２２と一体化する。原料シート２３と一体になった原料パネル２２は、図１の吸水性構造物１を形成する。原料パネル２２は、図示例のように透孔２７が矢印Ｘ方向とＺ方向とに規則的に並び、隔壁２６がほぼ一様な厚さに形成されていると、圧縮されたときの厚さがほぼ一様なものになり易い。透孔２７はその断面形状が矩形、より好ましくは平行四辺形であって対角線３０の１つ３０ｂが矢印Ｚ方向へ延びており、隔壁２６は矢印Ｚと斜めに交差するように延びているから、原料パネル２２がＺ方向において圧縮されたときには、隔壁２６がほぼ水平となるように倒伏して、しかる後にＺ方向ヘ圧縮される。かかる隔壁２６はＺ方向へ垂直に延びるものではないから、Ｚ方向の圧縮で座屈することがない。
【００２０】
図３は、吸水後における吸水性構造物１の斜視図である。ただし、被覆シート３の図示が省かれ、芯材２のみが示されている。吸水性構造物１は、被覆シート３を通って浸入する水をポリマー粒子６と粉砕パルプ７とによって吸収することができる。ポリマー粒子６は、吸水によって膨潤するとともに軟化し、粉砕パルプ７もまた吸水によって軟化し、これらポリマー粒子６や粉砕パルプ７を介して互いにつなぎ留められ、動きが拘束されていた圧縮状態の熱可塑性合成繊維４は、その拘束から解放される。圧縮状態の芯材２において弾性的に変形していた繊維４は、圧縮前の状態に復元するように動くことが可能になり、繊維４と４との間隙３２にあって吸水して膨潤するポリマー粒子６は、その間隙３２が圧縮前の状態にまで広がることを促進する。それと同時に、透孔２７が偏平となるように変形していた隔壁２６も、原料パネル２２における形状を復元するように弾性的に動く。隔壁２６と２６とが交差する部位とその近傍とに多くのポリマー粒子６があると、それらの粒子６は、吸水して膨潤するときに、水平に倒伏していた隔壁２６が起立して矢印Ｚと斜めに交差するように延びることを促進する。隔壁２６がそのように斜めに延びようとする芯材２は、上下面２８，２９方向、すなわちＺ方向へ膨らんで図３の状態となり、熱可塑性合成繊維４の集合体が図２に示されているハニカム構造を復元する。
【００２１】
かかる吸水性構造物１では、吸水前後の厚さの変化量がポリマー粒子６の膨潤によってもたらされる変化量と、ハニカム構造の復元によってもたらされる変化量とによって定まる。図３の芯材２には、図２の原料パネル２２を形成していた隔壁２６と、透孔２７とが再び現われる。この芯材２では、ポリマー粒子６が膨潤して大きくなり、一部のものは隔壁２６から外へ出て透孔２７の内側において膨潤している。ただし、透孔２７はポリマー粒子６の膨潤によって塞がれるということがないように、大きな断面積を有している。吸水してハニカム構造が復元した図３の吸水性構造物１では、多数の透孔２７が互いに並行して上下面２８，２９の広がる方向へ延びているから、芯材２における熱可塑性合成繊維４と４との間隙３２が膨潤したポリマー粒子６によってうめられても、高い通気性を得ることができる。また、吸水性構造物１における初期の吸水でポリマー粒子６どうしがたとえゲルブロックを形成しても、その後に吸水性構造物１に浸入する水は、透孔２７を通って芯材２の下方向や横方向へ流れて芯材２に広く行き渡り、芯材２の隅々においてもポリマー粒子６に吸収される。それゆえに、芯材２ではポリマー粒子６を無駄なく使用するということが可能になる。図３の状態にある吸水性構造物１は、その厚さ方向において、隔壁２６そのものが繊維４どうしの間隙３２を縮小させるように弾性的に圧縮可能である他に、構造物１の全体が透孔２７を扁平に変形させるように弾性的に圧縮可能である。
【００２２】
図４は、吸水性構造物１を得るための図２とは異なる態様の原料パネル２２と原料シート２３との斜視図であって、原料シート２３が仮想線で示されている。この場合の原料パネル２２では、図２の原料パネル２２と同じ組成と構造とを有するハニカム構造薄片４１が複数枚使用されている。薄片４１のそれぞれは、隔壁２６と、その隔壁２６によって画成される多数の透孔２７とを有し、好ましくは透孔２７が延びる方向に５〜５０ｍｍの幅ｗを有する。隣り合う薄片４１どうしは、透孔２７が互いに一致する状態、または一方の薄片４１の隔壁２６がもう一方の薄片４１の透孔２７を少なくとも部分的に塞ぐ状態で隔壁２６どうしが密着または接合し、薄片４１どうしの間において互いの透孔２７が少なくとも部分的につながあり合っている。原料パネル２２と原料シート２３とは、図２のそれと同様に圧縮されて吸水性構造物１となる。
【００２３】
薄片４１を図４のように使用すれば、大きな吸水性構造物１を製作することが容易になる。また、この吸水性構造物１が吸水して膨らむと、図４に示されているように上面２８には透孔２７の一部分４２がのぞき、膨らんだ後に構造物１に浸入した水がその一部分４２を通って構造物１の下方へ流れることが可能となり、構造物１の下方に位置するポリマー粒子６と水との接触が容易になる。
【００２４】
図５は、図２，４に示されている原料パネル２２を得るときに使用する成形用の型５０の部分破断斜視図である。型５０は、箱型の容器５１と、容器５１の内側で起立している多数の角型ピン５２とを有する。容器５１には、熱可塑性合成繊維４と、高吸水性ポリマー粒子６と、粉砕パルプ７とが所要の割合で空気流の作用下に混合されながら供給される。次に、容器５１を加熱するかまたはこれら繊維等の混合物に熱風を吹きつけて、熱可塑性合成繊維４どうしを互いに交点において融着させ、三次元網状構造の繊維集合体を形成させると同時に、その構造の中にポリマー粒子６と粉砕パルプ７とを取り込む。成形型５０から取り出した熱可塑性合成繊維４の集合体は、ピン５２の形状に倣って透孔２７が形成された図２の原料パネル２２となる。原料パネル２２をこのようにして得る工程では、熱可塑性合成繊維４として５〜５０ｍｍ、より好ましくは５〜３０ｍｍの長さのものを使用すると、繊維４の配向が少なくて、繊維４とポリマー粒子６や粉砕パルプ７との混合が比較的均一な原料パネル２２を得ることができる。
【００２５】
この発明において、高吸水性ポリマー粒子６は、繊維状の高吸水性ポリマーに代えることができる。また、原料パネル２２を被覆するための原料シート２３としてティッシュペーパを使用し、そのティッシュペーパの上からさらに不織布や開孔プラスチックフィルムで原料パネル２２を覆うこともできる。原料パネル２２の上面２８および／または下面２９は、図示例の如き起伏を有することなく平坦であってもよい。この発明の吸水性構造物１は、これをそのままウェットワイプス等の吸水性材料として使用することができる他に、使い捨ておむつや生理用ナプキン等の体液処理用の使い捨て着用物品における吸水性材料またはその吸水性材料の一部分として使用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明に係る吸水性構造物は、ハニカム構造を形成していて高吸水性ポリマーを含む繊維集合体が弾性的に圧縮された状態にあり、吸水すると高吸水性ポリマーが膨潤軟化するとともにハニカム構造が復元するから、この吸水性構造物は吸水後にも通気性と弾性的な圧縮性とを有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】吸水性構造物の斜視図。
【図２】（ａ）は原料パネルと原料シートとの斜視図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図。
【図３】吸水後の吸水性構造物の斜視図。
【図４】原料パネルの一態様を示す図２と同様な図面。
【図５】原料パネルを成形するための型の部分破断斜視図。
【符号の説明】
１　　　吸水性構造物
３　　　被覆シート
４　　　熱可塑性合成繊維
６　　　高吸水性ポリマー
７　　　セルロース系繊維（粉砕パルプ）
８　　　上面
９　　　下面
２２　　　集合体（原料パネル）
２３　　　透水性シート（原料シート）
２７　　　透孔
２８　　　上面
２９　　　下面
３０ｂ　　　対角線
３２　　　間隙
４１　　　薄片
５０　　　型
Ｚ　　　上下面方向（厚さ方向）
【図１】
2004025604.tif 000003
【図２】
2004025604.tif 000004
【図３】
2004025604.tif 000005
【図４】
2004025604.tif 000006
【図５】
2004025604.tif 000007