(57)【要約】  繊維を含む不織構造体を形成することと、不活性ガスと、極性基を有する物質であって、蒸発してエアロゾルになるか、またはエアロゾル化され得、かつ誘電体バリア放電への曝露時にフリーラジカルを形成する、物質とを含む大気圧プラズマに、不織構造体を曝露することと、を含む、親水性不織構造体を作製するための方法が提供される。それにより生成された不織構造体及びその不織構造体を含む物品も提供される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性不織構造体を作製するための方法であって、
ａ．繊維を含む不織構造体を形成することと、
ｂ．不活性ガスと、極性基を有する物質であって、蒸発してエアロゾルになるか、またはエアロゾル化され得、かつ誘電体バリア放電への曝露時にフリーラジカルを形成する、物質とを含む大気圧プラズマに、前記不織構造体を曝露することと、
【請求項２】
前記不活性ガスが、窒素、ヘリウム、アルゴン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の前記方法。
【請求項３】
前記繊維が、ｈＰＰ一成分繊維、ランダムコポリマーＰＰ繊維、ポリエチレン一成分繊維、スチレンブロックコポリマー一成分繊維、ポリエチレンから作製された鞘と、ポリエステル、ポリアミド、スチレンブロックコポリマー、及びポリオレフィンからなる群から選択される１つ以上を含むコアとを有する二成分繊維からなる群から選択される、請求項１または２のいずれか一項に記載の前記方法。
【請求項４】
前記大気圧プラズマへの前記不織構造体の前記曝露が、前記不織構造体の内部構造を変化させない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の前記方法。
【請求項５】
前記大気圧プラズマへの前記不織構造体の前記曝露が、前記繊維の内部構造を変化させない、請求項１〜４のいずれか一項に記載の前記方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の前記方法によって生成される、親水性不織構造体。
【請求項７】
化学改質表面を有する繊維を含む不織構造体であって、前記化学改質表面が、繊維表面を形成するポリマーに共有結合している親水性部分を含み、前記不織構造体が、０．９重量％のＮａＣｌを含有する水での少なくとも３回の刺激後に、９０°以下の接触角を有することを特徴とする、前記不織構造体。
【請求項８】
前記繊維が、ｈＰＰ一成分繊維、ランダムコポリマーＰＰ繊維、ポリエチレン一成分繊維、スチレンブロックコポリマー一成分繊維、ポリエチレンから作製された鞘と、ポリエステル、ポリアミド、スチレンブロックコポリマー、及びポリオレフィン（ＰＰ及びエラストマー材料を含む）からなる群から選択される１つ以上を含むコアとを有する二成分繊維からなる群から選択される、請求項７に記載の前記不織構造体。
【請求項９】
前記親水性部分が、ヒドロキシル基及びカルボン酸基からなる群から選択される、請求項７または８に記載の前記不織構造体。
【請求項１０】
前記構造体が、４０ダイン／ｃｍ以上の表面エネルギーを更に呈する、請求項７〜９のいずれか一項に記載の前記不織構造体。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか一項に記載の前記不織構造体を含む、物品。
【請求項１２】
前記物品が、おむつ、成人用失禁用品、トレーニングパンツ、女性用生理用ナプキン、及びパンティーライナーからなる群から選択される吸収性物品である、請求項１１に記載の前記物品。
【請求項１３】
前記物品が使い捨てのものである、請求項１２に記載の前記物品。
【請求項１４】
前記物品が、上面を有するトップシート、バックシート、及び前記トップシートと前記バックシートとの間に配置されたコアを含み、前記トップシートの前記上面が、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の前記不織構造体を含む、請求項１２または１３に記載の前記物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、親水性不織構造体を作製するための方法、それにより生成される不織構造体、及びその不織構造体を含む物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
典型的には、不織衛生用品は、１つ以上の層がポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）等の非極性ポリオレフィンプラスチックから作製された様々な層から成る。そのような材料は、着用者の身体に隣接して設置されるトップシート、着用者の身体から離れて設置されるバックシート、及びトップシートとバックシートとの間に配置される体液を収集及び保持するためのコアを含む個人衛生物品に使用され得る。このポリオレフィン系不織材料は、トップシートまたは体液を衛生用品中に収集及び保持するためのコア材料として一般に使用されている。快適さのために、そのような衛生物品は、身体に隣接して設置される親水性トップシート及び分布層を有するべきである。
【０００３】
不織材料の親水性を改善するための現在の解決策として、体液を模倣した生理食塩水溶液等の液体に繰り返し曝露した後に親水性の低下を示す材料がもたらされている。液体に繰り返し曝露した後に親水性を維持する親水性不織材料及びそれを作製する方法が有益であろう。連続インラインまたは半連続生産環境下で有用な方法を有することが更に有益であろう。
【発明の概要】
【０００４】
親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及び不織構造体を含む物品が本明細書の実施形態に開示される。
【０００５】
１つ以上の実施形態では、本開示は、繊維を含む不織構造体を形成することと、不活性ガスと、極性基を有する物質であって、蒸発してエアロゾルになるか、またはエアロゾル化され得、かつ誘電体バリア放電への曝露時にフリーラジカルを形成する、物質とを含む大気圧プラズマに、不織構造体を曝露することと、を含む、親水性不織構造体を作製するための方法を提供する。
【０００６】
１つ以上の実施形態では、本開示は、不織構造体を提供する。
【０００７】
１つ以上の実施形態では、本開示は、本明細書に開示される不織構造体の１つ以上の実施形態を含む物品を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
開示される主題を例証する目的のために、例示の形態が図面に示されているが、本開示が示される正確な配置及び手段に限定されないことを理解されたい。
【０００９】
【図１】発明実施例４〜６の各々及び比較実施例１の時間に対する生理食塩水滴の接触角を例証するグラフであり、黒三角形が発明実施例４に対応し、中空四角形が発明実施例５に対応し、中空ダイヤモンドが発明実施例３に対応し、中実四角形が比較実施例１に対応する。
【図２】プラズマ処理の６週間後に試験された発明実施例４〜６の各々の時間に対する生理食塩水滴の接触角を例証するグラフであり、黒三角形が発明実施例４に対応し、中実四角形が発明実施例５に対応し、中空ダイヤモンドが発明実施例３に対応する。
【図３】生理食塩水溶液の第１の刺激及び第２の刺激について、発明実施例４の時間に対する生理食塩水滴の接触角を例証するグラフである。
【図４】大気圧プラズマ処理前後の発明実施例４のＸＰＳ表面組成を例証するグラフである。
【図５】接触角を測定するために使用される機器を例証する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、親水性不織構造体を作製するための方法、それにより生成される不織構造体、及びその不織構造体を含む物品である。
【００１１】
親水性不織構造体を作製するための方法は、繊維を含む不織構造体を形成することと、不活性ガスと、極性基を有する物質であって、蒸発してエアロゾルになるか、またはエアロゾル化され得、かつ誘電体バリア放電への曝露時にフリーラジカルを形成する、物質とを含む大気圧プラズマに、不織構造体を曝露することとを含む。大気圧プラズマシステム及び方法は、米国特許第５，４３３，７８６号に一般に記載されており、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００１２】
代替実施形態では、本開示は、本明細書に開示される実施形態のいずれかに従う方法によって生成される親水性不織構造体を更に提供する。
【００１３】
別の代替実施形態では、本開示は、化学改質表面を有する繊維を含む不織構造体を更に提供し、この化学改質表面は、繊維表面を形成するポリマーに共有結合している親水性部分を含み、不織構造体は、塩分処理（ｓａｌｉｎａｔｅｄ）水での少なくとも３回の刺激後に、本明細書に記載の方法によって決定される、不織構造体上で９０°以下の接触角を有する０．９重量％のＮａＣｌを含有する水液滴（「生理食塩水」または「塩分処理水」）を特徴とする。９０°以下のすべての個々の値及び部分範囲は、本明細書に開示され、本明細書に包含される。例えば、塩分処理水での少なくとも３回の刺激後、接触角は、９０°の上限値、またはあるいは８０°の上限値、またはあるいは７０°の上限値、またはあるいは６０°の上限値の範囲であり得る。
【００１４】
更に別の代替実施形態では、本開示は、本明細書に開示される実施形態のいずれかに従う不織構造体を含む物品を更に提供する。
【００１５】
代替実施形態では、本開示は、物質がアリルアルコールまたはアクリル酸ヒドロキシルエチルであることを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。
【００１６】
代替実施形態では、本開示は、不活性ガスが、窒素、ヘリウム、アルゴン、またはそれらの組み合わせを含むことを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。
【００１７】
代替実施形態では、本開示は、繊維が、ポリプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）一成分繊維、ランダムコポリマーポリプロピレン繊維、ポリエチレン一成分繊維、スチレンブロックコポリマー一成分繊維、ポリエチレンから作製された鞘と、ポリエステル、ポリアミド、スチレンブロックコポリマー、及びポリオレフィン（ＰＰ及びエラストマー材料を含む）からなる群から選択される１つ以上を含むコアとを有する二成分繊維からなる群から選択されることを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。繊維は、本明細書に記載の２つ以上の繊維の任意の組み合わせを含んでもよい。例えば、繊維は、ｈＰＰ一成分繊維及びポリエチレン鞘及びポリエステルコア繊維の両方を含んでもよい。
【００１８】
代替実施形態では、本開示は、大気圧プラズマへの不織構造体の曝露が不織構造体の内部構造を変化させないことを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。
【００１９】
代替実施形態では、本開示は、大気圧プラズマへの不織構造体の曝露が繊維の内部構造を変化させないことを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。
【００２０】
代替実施形態では、本開示は、親水性部分がヒドロキシル基及びカルボン酸基からなる群から選択されることを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。
【００２１】
代替実施形態では、本開示は、構造体が４０ダイン／ｃｍ以上の表面エネルギーを更に呈することを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。４０ダイン／ｃｍ以上のすべての個々の値及び部分範囲は、本明細書に包含され、本明細書に開示される。例えば、不織構造体は、４０ダイン／ｃｍ以上の表面エネルギーを有してもよく、またはあるいは不織構造体は、４２ダイン／ｃｍ以上の表面エネルギーを有してもよく、またはあるいは不織構造体は、４４ダイン／ｃｍ以上の表面エネルギーを有してもよく、またはあるいは不織構造体は、４６ダイン／ｃｍ以上の表面エネルギーを有してもよく、またはあるいは不織構造体は、４８ダイン／ｃｍ以上の表面エネルギーを有してもよい。
【００２２】
代替実施形態では、本開示は、物品が、おむつ、成人用失禁用品、トレーニングパンツ、女性用生理用ナプキン、及びパンティーライナーからなる群から選択される吸収性物品であることを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。
【００２３】
代替実施形態では、本開示は、物品が使い捨てのものであることを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。
【００２４】
代替実施形態では、本開示は、物品が、上面を有するトップシート、バックシート、及びトップシートとバックシートとの間に配置されたコアを含み、トップシートの上面が、本明細書に開示される実施形態のいずれかに従う不織構造体を含むことを除いて前述の実施形態のいずれかに従う、親水性不織構造体を作製するための方法、不織構造体、及びその不織構造体を含む物品を提供する。
【実施例】
【００２５】
以下の実施例は、開示される主題を例証するものであり、開示される主題の範囲を限定するようには意図されていない。
【００２６】
材料
米国出願公開第２０１３／０２３７１１１号、同第２０１２／００４５９５６号、及び同第２０１２／００４６４００号に記載される、３種類の不織材料、（１）二成分スパンボンド不織布（ポリプロピレン／ポリエチレン、５０／５０（ＰＰ／ＰＥ））、（２）ポリプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）一成分スパンボンド不織布、及び（３）軟質ポリプロピレン一成分スパンボンド不織布を使用して、発明実施例及び比較実施例を調製し、これらを誘電体バリア放電大気圧プラズマで処理した。米国出願公開第２０１３／０２３７１１１号、同第２０１２／００４５９５６号、及び同第２０１２／００４６４００号は、参照によりそれらの全体が本明細書に組み込まれる。不織物質は各々、２０グラム／平方メートルの基本重量を有した。２つの物質、（１）アクリル酸ヒドロキシルエチルモノマー及び（２）アリルアルコールモノマーを試験して、−ＯＨ官能基を付加して不織材料を改質した。
【００２７】
プラズマ機器
ＶＩＴＯ（フランダース技術研究所（Ｆｌｅｍｉｓｈ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｆｏｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ））（ベルギー、モル）のＰＬＡＳＭＡＺＯＮＥ大気圧プラズマシステムを使用した。ＰＬＡＳＭＡＺＯＮＥシステムは、ＰＬＡＳＭＡＺＯＮＥが霧化液体前駆体をプラズマに導入することができることを除いて、ＳＯＦＴＡＬ  ３ＤＴ  ＬＬＣ（ウィスコンシン州ジャーマンタウン）のシステム等の市販の大気圧プラズマシステムと類似している。このシステムは、誘電体バリア放電を使用してプラズマを発生させる。プラズマ、すなわち、非熱放電（低温）は、小さい間隙に高電圧を印加することによって発生し、非導電性コーティングが、プラズマ放電のアークへの遷移を防ぐ。手短に言えば、ＰＬＡＳＭＡＺＯＮＥは、高電圧に接続された上方電極及び接地された下方電極を含む。誘電体バリア放電は、Ｎ２雰囲気下で、これらの電極間に発生する。このシステムに導入されるガス混合物は、所望の官能基が基材の表面上に導入され得るように選択され得る。使用される典型的なガスは、Ｎ２、Ｈ２、ＣＯ２、及びＮＨ３である。
【００２８】
不織材料のプラズマ処理
各不織材料のＡ４サイズの試料を、２つの−ＯＨ官能基物質のうちの１つの存在下で、窒素雰囲気下でプラズマ処理して、表１に示される発明実施例１〜６を得た。
【００２９】
【表１】
2017508894.tif 000002
【００３０】
比較実施例１は、未処理の二成分スパンボンド（ＰＰ／ＰＥ）であった。比較実施例２は、未処理のｈＰＰ一成分スパンボンドであった。比較実施例３は、軟質ＰＰ一成分スパンバウンドであった。
【００３１】
表２は、発明実施例及び比較実施例の各々の表面エネルギー結果を提供する。発明実施例１及び４〜６は各々、少なくとも５４ダイン／ｃｍ（試験時に使用した最大表面エネルギーインク）の表面エネルギーを呈した。発明実施例２は、４４ダイン／ｃｍの表面エネルギーを有し、発明実施例３は、４２ダイン／ｃｍの表面エネルギーを有した。比較実施例１〜３は各々、３４ダイン／ｃｍの表面エネルギーを呈した。
【００３２】
図１〜２は、それぞれ、プラズマ処理後（発明実施例の場合）及びプラズマ処理後６週間のエージング後の測定結果について、発明実施例４〜６の各々の生理食塩水溶液（水中０．９重量％のＮａＣｌ）の液滴の接触角を例証する。図１は、比較実施例１の初期接触角も示す。見られるように、アクリル酸ヒドロキシエチルモノマーでプラズマ処理された二成分スパンバウンド（ＰＰ／ＰＥ）は、最も低い接触角を一貫して提供した。
【００３３】
図３は、アクリル酸ヒドロキシエチルモノマーでプラズマ処理された二成分スパンバウンドの単回刺激後及び第２の刺激後の生理食塩水（水中０．９重量％のＮａＣｌ）の液滴の接触角を例証する。図３に見られるように、プラズマ処理された二成分スパンバウンドは、生理食塩水での繰り返し刺激後に親水性を維持した。
【００３４】
発明実施例４及び比較実施例１の最初の１０ｎｍの表面組成を表２に列記する。発明実施例４の両側を分析した。発明実施例４の表面での酸素及び窒素の増加は、表面改質を示す。発明実施例４の炭素スペクトルがエステル型炭素（−ＣＯＯＲ）を示す一方で、比較実施例１の炭素スペクトルは、−（ＣＨ）ｘのみを示す（図４を参照のこと）。表面組成は、微量の不純物及び水素を無視したものである。
【００３５】
【表２】
2017508894.tif 000003
【００３６】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を使用して二次電子対比で比較実施例１及び発明実施例４の繊維表面を分析した。見かけの繊維表面形態は、いかなる形態変化も繊維破断も露呈しなかった。
【００３７】
試験方法
試験方法は、以下を含む。
【００３８】
表面エネルギー測定
プラズマ処理された試料の表面エネルギーを評価するために、試験インクを使用した。小液滴の試験インクを不織材料の表面上に塗布した。材料中の試験インクの浸漬を評価した。試験インクの表面エネルギー範囲は、３４〜５４ダイン／ｃｍであった。Ｌｏｔａｒ  Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓから入手可能なＡＲＣＯＴＥＣ試験インク及び試験ペンを使用して表面エネルギーを測定する。各検査開始点として、中央値、例えば、３８ｍＮ／ｍ（ダイン／ｃｍ）を有する試験インクまたは試験ペンを塗布すべきである。インクのラインが液滴にならずに材料の表面上で少なくとも２秒間変化しないままである場合、材料の表面エネルギーは、その流体の表面張力と同じか、またはそれよりも高い。この場合、次に高い値、例えば、４０ｍＮ／ｍ（ダイン／ｃｍ）を有する試験インク／試験ペンを表面に塗布する。この検査を次に高い値の表面張力で、流体のラインが２秒間以内に分離した液滴になるまで繰り返さなければならない。開始点（３８ｍＮ／ｍ（ダイン／ｃｍ））ですでに液滴が流体のラインから形成される場合、この検査をより低い値の試験インク／試験ペンで続ける（これは金属の場合にはよくあることである）。一般的な下限値として、多くの場合、３２ｍＮ／ｍ（ダイン／ｃｍ）が言及され、表面エネルギーレベルがこの値未満である場合、接着力は低く、この値を超える場合、接着力は良好であるか、または十分に高い。
【００３９】
ＸＰＳ
７２ワット（１２ｋＶ、６ｍＡ）の標準Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ  Ａｌ  ＫａＸ線源を有するＴｈｅｒｍｏ  Ｋ−ａｌｐｈａ  ＸＰＳ計器を使用して、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）測定を行った。計器特定相対感度因子を使用してピーク領域を評価した。
【００４０】
ＳＥＭ
ＳＥＭ研究のために、試料を、８０ｍＡで１５０秒間、Ｃｕ（銅）で両側にコーティングした（Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｓｐｕｔｔｅｒ  Ｃｏａｔｅｒ  ２０８  ＨＲ，Ｃｒｅｓｓｉｎｇｔｏｎ）。５ｋＶの高真空モード及び３．５のスポットで動作するＮＯＶＡ  ｎａｎｏＳＥＭ  ６００（ＦＥＩ（オランダ、アイントホーフェン））を用いて、試料表面のＳＥＭ画像を得た。ＥＤＴ二次電子検出器及びｖＣＤ後方散乱電子検出器を使用してこれらの画像を記録した。
【００４１】
接触角
数リットルの生理食塩水溶液（水中９ｇ／Ｌの塩化ナトリウム）を調製する。図５に示される設定を使用して、試験される材料のシートを両面接着剤で中空支持体上に貼り付ける。生理食塩水溶液をシート上に吊り下げられたシリンジ内に入れる。生理食塩水溶液の液滴をシートに塗布し、液滴がシートに触れた時点で、液滴の撮影（１秒間隔で１２フレーム）を開始する。記録が終了した時点で、各画像の液滴の接触角を測定する。
【００４２】
開示される主題は、その趣旨及び本質的な属性から逸脱することなく他の形態で具現されてもよく、それ故に、開示される主題の範囲を示すものとして前述の明細書ではなく添付の特許請求の範囲を参照すべきである。
【図１】
2017508894.tif 000004
【図２】
2017508894.tif 000005
【図３】
2017508894.tif 000006
【図４】
2017508894.tif 000007
【図５】
2017508894.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月1日(2016.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性不織構造体を作製するための方法であって、
ａ．繊維を含む不織構造体を形成することと、
ｂ．不活性ガスと、極性基を有する物質であって、蒸発してエアロゾルになるか、またはエアロゾル化され得、かつ誘電体バリア放電への曝露時にフリーラジカルを形成する、物質とを含む大気圧プラズマに、前記不織構造体を曝露することと、を含む、前記方法。
【請求項２】
前記物質がアリルアルコールまたはアクリル酸ヒドロキシルエチルである、請求項１に記載の前記方法。
【請求項３】
前記不活性ガスが、窒素、ヘリウム、アルゴンまたはそれらの組み合わせを含む、請求項１または２に記載の前記方法。
【請求項４】
前記繊維が、ｈＰＰ一成分繊維、ランダムコポリマーＰＰ繊維、ポリエチレン一成分繊維、スチレンブロックコポリマー一成分繊維、ポリエチレンから作製された鞘と、ポリエステル、ポリアミド、スチレンブロックコポリマー、及びポリオレフィン（ＰＰ及びエラストマー材料を含む）からなる群から選択される１つ以上を含むコアとを有する二成分繊維からなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の前記方法。
【請求項５】
前記大気圧プラズマへの前記不織構造体の前記曝露が、前記不織構造体の内部構造を変化させない、請求項１〜４のいずれか一項に記載の前記方法。
【国際調査報告】
2017508894.tif 000009
2017508894.tif 000010
2017508894.tif 000011