(57)【要約】【課題】高い吸水性能と高い自由水吸水性能を併せ持つ吸水性繊維含有吸水シートを提供すること。【解決手段】吸水性繊維を２０〜１００重量％含有したシートであって、エンボス加工によりシート化し、該シート中のバインダーが１５重量％未満である吸水シート。【効果】吸水、膨潤時の吸水シートの３次元方向への広がりを抑制する力が低下し高い吸水性能と高い自由水吸水性能を併せ持ち、しかも取扱性の良好な吸水性繊維含有吸水シートを提供することができる。【選択図】無し【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸水性繊維を２０〜１００重量％含有したシートであって、エンボス加工によりシート化し、該シート中のバインダーが１５重量％未満であることを特徴とする吸水シート
【請求項２】
バインダーを含まないことを特徴とする請求項１記載の吸水シート
【請求項３】
解繊ウェブを実質的に交絡させることなく、エンボス加工によりシート化したことを特徴とする請求項１又は２記載の吸水シート
【請求項４】
吸水性能が５０倍以上、かつ自由水吸水性能が２５倍以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸水シート
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は吸水性繊維を含有する吸水シートに関するものであり、農園芸、衛生材料、土木、食品、医療等の様々な分野に応用展開が可能である。
【背景技術】
【０００２】
農園芸、衛生材料、土木、食品、医療等の分野では以前より接触した水を大量に吸水する、あるいは大量に吸水した水を徐々に放出する吸水シートが求められていた。このような要求に対して自重の数十〜数百倍もの水を吸水、膨潤する吸水性繊維を単独あるいは他の汎用繊維と混合してシート化した吸水シートが提案されてきた。これらの吸水シートは吸水前、あるいは吸水後の形態安定性を考慮してシート化する際に解繊ウェブの繊維間を過剰にバインダーで接着する、あるいは過剰に交絡させる手法を用いている。例えば、バインダーを利用して繊維間を接着させる方法としては、解繊ウェブ中に予めバインダーとなる熱融着繊維を混合しておいて、ウェブを乾熱ローラーに通して繊維間を接着させる方法（例えば、特許文献１参照）が知られている。また、繊維間を交絡させる方法としては、解繊ウェブをニードルパンチあるいはウォーターパンチする方法が一般的に知られている。しかしながらこれらの吸水シートは実際に吸水シートが吸水、膨潤する際に吸水シートが３次元方向へ広がろうとする力が接着あるいは交絡により抑制され吸水性繊維が本来有する吸水性能より低い吸水性能しか得られない。さらに狭い空間が膨潤した繊維で満たされるためシート内に取り込める自由水が非常に少なくなるといった問題を有している。
【０００３】
ここで言う自由水とは、吸水シートを１０ｃｍ×１０ｃｍサイズにカットし、８０℃の真空乾燥機中で恒量になるまで乾燥した後、１１ｃｍ×１７ｃｍサイズのトレイに入れた３００ｍｌの純水に１０分間浸した後、１ｃｍ目開きの金網の上に載せて１０分間水切り後重量を測定（Ａ１ｇ）し、その後さらに遠心脱水（１６０Ｇ×５分、ただしＧは重力加速度）して調整した試料の重量を測定（Ａ２ｇ）したときに（Ａ１―Ａ２）で算出される水のことを指す。
【０００４】
また、水不透過性材料内に吸水性材料として吸水性繊維の適量が内封された切り花用給水材が提案されている（特許文献２参照）。かかる吸水性繊維の形態として、綿状、フェルト状などの繊維が緩く絡み合った状態で提供されるのが良いとし、綿状の形態のものについて実施例を挙げ、吸水性材料として有効であることを示している。しかしながら、化学繊維をフェルト状にする方法としては、クリンプを有する短繊維をニードルパンチ等で絡み合わせてフェルト状とする方法が一般的であり、綿状と同程度の絡み合いでフェルト状とする方法、あるいはそのような具体的なフェルト状物については開示されていない。
【特許文献１】特開平６―３１６８５０号公報
【特許文献２】特開平１１−１６５７６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その課題は高い吸水性能と高い自由水吸水性能を併せ持つ吸水性繊維含有吸水シートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の構成を有するものである。
１.吸水性繊維を２０〜１００重量％含有したシートであって、エンボス加工によりシート化し、該シート中のバインダーが１５重量％未満であることを特徴とする吸水シート
２.バインダーを含まないことを特徴とする１記載の吸水シート
３.解繊ウェブを実質的に交絡させることなく、エンボス加工によりシート化したことを特徴とする１又は２記載の吸水シート
４．吸水性能が５０倍以上、かつ自由水吸水性能が２５倍以上であることを特徴とする１〜３のいずれかに記載の吸水シート
【発明の効果】
【０００７】
上記手段を採用することにより、吸水、膨潤時の吸水シートの３次元方向への広がりを抑制する力が低下し高いシートの吸水性能と高い自由水吸水性能を併せ持ち、しかも取扱性の良好な吸水性繊維含有吸水シートを提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態について詳細に説明する。本発明の吸水性繊維とは該吸水性繊維を純水に浸した際に繊維表面あるいは繊維内部あるいは繊維全体が吸水、膨潤する繊維のことをいう。その繊維の吸水性能は吸水性繊維の自重に対して１０倍以上、好ましくは３０倍以上、より好ましくは８０倍以上の重量の水を吸水するものが好適に用いられる。繊維の吸水性能を満たしていれば吸水性繊維にはなんら限定はないが、具体的にはアクリロニトリル系繊維の表面を加水分解することで表面に塩型カルボキシル基を有する吸水層、中心部にＰＡＮ繊維部を残した芯鞘構造を有する吸水性繊維やポリアクリル酸系架橋体繊維、無水マレイン酸系架橋体繊維、ポリビニルアルコール系架橋体繊維、アルギン酸系架橋体繊維等を挙げることができる。
【０００９】
本発明で用いる吸水性繊維の吸水性能の測定方法は、試料約０．５ｇを２５℃の純水３００ｍｌ中に３０分間浸漬した後、遠心脱水（１６０Ｇ×５分、ただしＧは重力加速度）して調整した試料の重量を測定(Ｙ1ｇ)し、次に該試料を80℃の真空乾燥機中で恒量になるまで乾燥した繊維の重量を測定（Ｙ2ｇ）し、次式によって算出したものである。
繊維の吸水性能（倍）=(Ｙ1―Ｙ2)/Ｙ2
【００１０】
本発明の吸水シートの吸水性繊維含有量は２０〜１００重量％の範囲であることが必要である。吸水性繊維が２０重量％以下の場合では、当然、吸水性繊維により吸水できる水量そのものが少なくなるが、それに加えて吸水性繊維は吸水、膨潤時にエンボス加工によりシート化したシート内の繊維間の距離を広げ、これにより生じた空間に水を取り込む作用もあるが、２０重量％以下では吸水シートが３次元方向へ広がる力も低下してしまい、自由水吸水量も低下してしまう。
【００１１】
吸水性繊維と他の繊維を混ぜる場合に用いる繊維は、吸水シートの加工工程で加えられる温度でメルトしないものであれば特に限定はないが、コスト面から考えてポリエステル、ナイロン、アクリル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ビニロン、コットン、レーヨン、羊毛、ガラス繊維等の汎用繊維を用いるのが好ましい。
【００１２】
本発明の吸水シートはエンボス加工によりシート化することが必要である。エンボス加工は、模様を彫刻したローラーあるいは平板でプレシートウェブを加熱加圧して、凹凸模様を与える加工方法である。エンボス加工を利用する目的は、シート化する場合に一般的に利用される繊維間を接着させるあるいは交絡させるといった手段を用いることなく高密度なシートを得ることが可能で、その結果、吸水、膨潤時の３次元方向へのシートの広がりを抑制する力がほとんど働かないことにある。これにより吸水性繊維の吸水性能が十分に発揮でき、またシートが広がったことでできた空間に大量の自由水を取り込むことが可能となる。
【００１３】
従って本発明吸水シートの最良の実施形態は、バインダーを使用せずカード機によって解繊されたウェブを実質的に交絡させることなくエンボス加工によりシート化したものである。ここで「実質的に交絡させることなく」とは、繊維間の絡み具合に関して解繊ウェブに積極的に交絡を与えるニードルパンチ等の操作を施さないことを意味する。
【００１４】
本発明の最良の実施形態は上述の通りであるが、エンボス加工でシート化した時の物理的取扱性を改善する目的で、補足的に繊維間を接着あるいは交絡させる手法を利用することもできる。ただし接着あるいは交絡が強い場合は、シートとしての取扱を考えた場合の物理的特性が良好となるが、一方で吸水性繊維が膨潤しシートが３次元方向へ広がろうとする力を抑制するので接着あるいは交絡させる場合にはその程度が重要となる。具体的にはバインダーを用いるのであれば、バインダーの含有率は１５重量％未満、好ましくは５重量％未満に設定する必要がある。
【００１５】
本発明に採用し得るバインダーは特に限定はないが、一般的に使用されているカゼイン、アルギン酸ナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、アクリル系エマルジョン、ブタジエン・アクリル系エマルジョン、ブタジエン・スチレン系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、塩化ビニル系エマルジョン、塩化ビニリデン系エマルジョンを用いることができる。バインダーの付与方法としては公知の乾式、湿式法が適用可能であるが、吸水性繊維を使用するため乾式法を採用するのが好ましい。また本発明に用いるバインダー繊維は特に限定はないが一般的に使用されているポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等の単一成分型やポリエチレン/ポリプロピレン、ポリエステル/ポリエチレン、ポリエステル/ポリプロピレン、ナイロン６/ナイロン６６等の複合成分型を用いることができる。
【００１６】
本発明でウェブ内の繊維を補足的に交絡させる方法を採用する場合、ニードルパンチ、ウォーターパンチ、ステッチボンド等公知の方法を用いることができるが、ニードルパンチ法が最も好ましい。ニードルパンチによる繊維の交絡は極力弱くした状態でエンボス加工することが好ましい。具体的には、ニードルパンチ製造工程のプレパンチ機のみを使用することが好ましい。プレパンチ機の種類、使用するニードル、運転条件等様々であるが、針数５００〜２０００本/ｍ２、針深度３〜５ｍｍ、単位面積あたりのパンチ数３０〜６０回/ｃｍ２に設定するのが好ましい。上記ニードルパンチ条件の範囲であれば、吸水、膨潤時にシートが３次元方向へある程度自由に広がることが可能となる。
【００１７】
これまで述べた吸水シートの製法によれば、吸水性繊維自体が吸水する吸水量と吸水シートが３次元方向へ広がることによってできる空間に取り込める吸水量の両者を高めることが可能であり、吸水シートの吸水性能が５０倍以上、かつ自由水吸水性能が２５倍以上である吸水シートを製造することが可能となる。多くの用途で高いシートの吸水性能が要求されていることはもちろんであるが、一旦吸水した水を適度に放出するような用途に使用する場合には、この自由水吸水性能が重要となるケースがある。例えば、切り花用給水材、気化熱を利用した冷却シート等がこれに該当する。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例のみに限定されるものではない。実施例中の部および百分率は、断りのない限り重量基準で示す。
【００１９】
吸水シートの吸水性能、自由水吸水性能は下記測定方法にて測定した。シートを１０ｃｍ×１０ｃｍサイズにカットし、８０℃の真空乾燥機中で恒量になるまで乾燥した後、重量を測定（Ｗ１ｇ）する。続いて１１ｃｍ×１７ｃｍサイズのトレイに入れた３００ｍｌの純水に１０分間浸した後、１ｃｍ目開きの金網の上に載せて１０分間水切り後重量を測定（Ｗ２ｇ）し、その後さらに遠心脱水（１６０Ｇ×５分、ただしＧは重力加速度）して調整した試料の重量を測定（Ｗ３ｇ）し、次式によってシートの吸水性能、自由水吸水性能を算出する。
シートの吸水性能（倍）＝（Ｗ２―Ｗ１）/Ｗ１
自由水吸水性能（倍）＝（Ｗ２―Ｗ３）/Ｗ１
【００２０】
吸水性繊維として東洋紡績（株）製のランシールＦを使用した。ランシールＦはアクリル繊維表面を加水分解することで表面に塩型カルボキシル基を有する吸水層、中心部にＰＡＮ繊維部を残した芯鞘構造を有する吸水性繊維である。ランシールＦの繊維の吸水性能は150倍である。繊度５．６ｄｔｅｘ、繊維長は５１ｍｍである。
【００２１】
バインダー繊維としてはチッソ（株）製のＥＳとユニチカ（株）製のメルティ３３００の２種類を使用した。ＥＳは芯部がポリプロピレン、鞘部がポリエチレンの２層構造でポリエチレンの融点が１３０℃のものを使用した。メルティ３３００はポリエステル単一成分のバインダー繊維で融点は１３０℃のものを使用した。
【００２２】
実施例１
ランシールＦ/ＥＳ＝９５/５で調製した原料綿をカード機にて混合、解繊した後、実質的に交絡させることなく１５０℃のロールエンボスに通過させた結果、目付２２０[ｇ/ｍ２]の取扱性良好な吸水シートを得ることが出来た。この吸水シートの吸水性能と自由水吸水性能の評価結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
2005082904.tif 000002
【００２４】
実施例２
ランシールＦをカード機にて解繊した後、ニードルプレパンチ機で針深度が５ｍｍ、パンチ数５０回/ｃｍ２条件でパンチングした。続いて１５０℃のロールエンボスに通過させた結果、目付２２０[ｇ/ｍ２]の取扱性良好な吸水シートを得ることが出来た。この吸水シートの吸水性能と自由水吸水性能の評価結果を表１に示す。
【００２５】
実施例３
ランシールＦ/コットン＝２０/８０で調製した原料綿をカード機にて混合、解繊した後、実質的に交絡させることなく１５０℃のロールエンボスに通過させた結果、目付２２０[ｇ/ｍ２]の取扱性良好な吸水シートを得ることが出来た。この吸水シートの吸水性能と自由水吸水性能の評価結果を表１に示す。
【００２６】
実施例４
ランシールＦ/コットン＝６０/４０で調製した原料綿をカード機にて混合、解繊した後、実質的に交絡させることなく１５０℃のロールエンボスに通過させた結果、目付２２０[ｇ/ｍ２]の取扱性良好な吸水シートを得ることが出来た。この吸水シートの吸水性能と自由水吸水性能の評価結果を表１に示す。
【００２７】
比較例１
実施例１のうち原料綿構成をランシールＦ/メルティ３３００＝８０/２０に変更した以外は実施例１と同様の操作をしたときの結果を表１に示す。
【００２８】
比較例２
ランシールＦをカード機にて解繊した後、ニードルプレパンチ機で針深度が５ｍｍ、パンチ数５０回/ｃｍ２条件でパンチングした後、ニードル仕上げパンチ機で針深度１２ｍｍ、パンチ数２００回/ｃｍ２でパンチングした結果、目付２２０[ｇ/ｍ２]の取扱性良好な吸水シートを得ることが出来た。この吸水シートの吸水性能と自由水吸水性能の評価結果を表１に示す。
【００２９】
比較例３
実施例３のうちウェブ構成をランシールＦ/コットン＝５/９５に変更した以外は実施例３と同様の操作をしたときの結果を表１に示す。
【００３０】
実施例３、４は、解繊ウェブを実質的に交絡させることなくシート化しているためシートの吸水性能、自由水吸水性能共に非常に高い性能を示していることがわかる。実施例１、２は繊維間接着、交絡を持たせているが、その程度をコントロールしているので自由水吸水性能はやや低いが、それでも高いシートの吸水性能と、高い自由水吸水性能を有している。
【００３１】
比較例１、２は繊維間に過度の接着あるいは繊維間の過度の交絡が発生し、シートの吸水性能、自由水吸水性能共に低下している。比較例３は吸水性繊維の含有量が少ないために吸水シートの吸水性能、自由水吸水性能が低下している。