JP3947986B2 - シート状高吸収体の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は厚さが薄く、しかも充分に吸収能力を発揮するような吸収体製品に使用されるシート状の高吸収体を製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オムツや生理用品等の吸収体商品の性能は、その中心を占める吸収体の性能によって大きく左右される。その吸収体に関する技術開発は省資源化と効率化を求め、ますます薄く、軽量化の方向に向かっている。そのための手段が吸収体の基本素材を木材パルプからより単位重量当りの吸収量にすぐれたいわゆる高吸水性樹脂（ＳＡＰと略称する）への転換であり、その極限を狙ったものがパルプ成分をできるだけ少なくしたいわゆるパルプレスなＳＡＰ主体の吸収体の開発である。
【０００３】
パルプレス吸収体技術の典型的なものが、本発明者らが提案した特願平８−３３３５２０号に記載されている。これは、粒子状ＳＡＰを水和性を有するミクロフィブリル状の極微細繊維でＳＡＰ粒子相互と基材とを結合した複合吸収体である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この先発明の複合吸収体の製造にあたっては、ＳＡＰを膨潤させずに、しかも極微細繊維を均一に分散させるため、有機媒体と水との混合溶媒を用いている。しかし、このようなＳＡＰ／微細繊維の共分散系において、低粘度の系ではＳＡＰの沈降を防ぐために常時、撹拌が必要であり、系を高粘度に保つと、分散は安定しても、成形プロセスや脱溶媒が難しくなるといった、プロセス上の解決すべき問題が残されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の狙いは、有機溶媒とその溶媒のもつ温度、粘度特性を利用して上記問題を解決しようとするものである。
【０００６】
即ち本発明は、低温度では高粘度、加温下では粘度が対数的に低下する性質をもった多価アルコール系、特に多価アルコールと水との混合溶媒系に於ける温度、粘度挙動を利用し、分散貯留時には系を低温化、高粘度化にして安定状態を保ち、移送、成形し、脱液時には系を加温、加水して粘度を下げ、流動性を上げ、これにより成形、脱液を容易ならしめることを特徴とするシート状高吸収体の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（１）本発明に用いられる分散媒体
本発明に於ける分散媒体は吸収体の主要成分である各種粒状ＳＡＰ、そして副成分である短繊維状物を均一に混合分散してスラリー状の分散液を調製するためのものである。
【０００８】
粒状ＳＡＰとは、引用特願に述べられているような各種のものであり、副成分である短繊維状物とは、１つには粒子状ＳＡＰの結合材として働くＳＡＰよりはるかに繊維長の短い、水分散状態で得られるミクロフィブリル状極微細繊維であるミクロフィブリレイテッドセルローズやバクテリヤセルローズ（これをＭＦＣと略称する）である。もう１つの場合は、粒子状ＳＡＰをそのネットワークの中に閉じ込めるために働く粒子状ＳＡＰよりも長さの長い（長さとしては均一分散させるためには太さや長さに制限があるが、大体において直径３ｄ以下、１０ｍｍ以下であるような）短繊維をさす。
【０００９】
さて、上記のような粒子状ＳＡＰや短繊維状物を短時間に沈降、凝集させることなく、均一に分散させるためには、水に可溶であり、その水との混合状態で０℃以下の低温でも氷結せず、高粘度を示して、ある時間安定に貯留でき、温度が上昇するにつれて粘度低下を示し、それを利用してポンプ移送、成形を容易にさせることのできるような多価アルコール系の溶媒が適している。
【００１０】
多価アルコール系の溶媒の例としては、例えばエチレングライコール、プロピレングライコール、ジエチレングライコール、トリエチレングライコール、低分子量のポリエチレングライコール、グリセリン等が挙げられる。これらの多価アルコール系溶媒は温度による粘度変化が大きく、例えば表１に示すように、２０℃と５０℃の３０℃の違いでも大きな粘度差を示す。
【００１１】
【表１】

これらの上述した溶媒の中でも、比較的取扱いが容易で、工業的に入手が容易であるのは、エチレングライコールとプロピレングライコールである。両者の−１０℃から１２０℃までの粘度と温度の関係を示したのが図１である。より環境への安全性、衛生材料用途などを考えた人体への安全性を考慮すると、もっとも望ましいのはプロピレングライコール（以下「ＰＧ」と略称する。）である。
【００１２】
上記のような溶媒は本発明では、主として水との混合状態で用いられるが、粒子状ＳＡＰの凝集や膨潤を防ぎ、かつＭＦＣ等の短繊維状物を安定分散するためには、水と溶媒との適切な混合比を選択する必要がある。溶媒／水比は大体９／１〜５／５であって、５／５より水が増えるとＳＡＰの膨張が急激に増大し、９／１より溶媒が多くなるとＭＦＣが沈殿を開始する。これらの転移領域や性質は溶媒種によって多少異なる。ＰＧを例にとると特に望ましい混合比は６／４〜８／２である。ＰＧの水溶液状態での粘度と温度の関係を混合比４／６，６／４，８／２の場合で示したのが図２である。水分量の増加に従って粘度は相対的に低下するが、その水溶液状態でも温度による粘度差の大きいことがわかる。
【００１３】
以下より詳細に実施例によって説明する。
【００１４】
（２）複合体製造プロセスに於ける分散スラリーの粘度、温度変化
図３はＰＧを例にして各工程別の分散媒体の粘度と温度の設定の一例を示したものである。この例では分散スラリーとして粒状ＳＡＰ（三菱化学製ＵＳ−４０）３０％、ＭＦＣ（特種製紙製Ｓ−ＭＦＣ）０．５％をＰＧ／水比７０／３０の分散媒体に分散したものを採用した。
【００１５】
分散スラリーの調製はＳＡＰ，ＭＦＣを混合分散するさい、撹拌が必要であるため、撹拌に大きなエネルギーを消費しないよう３０℃で約４００ｒｐｍの撹拌状態で行った。得られた分散スラリーを冷却ジャケット付貯留タンクに導き、約４０ｒｐｍの回転でゆっくり撹拌しつつ約１０℃で貯留した。貯留タンクからモイノポンプ（兵神ポンプ製作所製）を用い、加温ジャケットつきパイプを通じてコーティングヘッダーに送液した。
【００１６】
コーティングヘッダーは約２０分間の滞在量をもち、内部に蒸気パイプによる加温装置を備えている。このヘッダーで約５０℃に加熱コントロールした。この加熱スラリーをグリッド付のコーティングロールに供給し、１ｍｍ間隔をおき、１０ｍｍの巾で不織布基布上にコーティングした。不織布としてはテクセル（王子製紙製）５０ｇ／ｍ² を用いた。コーティング量は約１５０ｇ／ｍ² であった。このコーティングされた不織布を上、下にスチーム発生装置を備えたスチーム処理ゾーンに導き、水分添加と加熱を行った後、減圧サクションゾーンを通過させ、ＰＧ、水を除去した後、１３０℃の熱風乾燥により残留ＰＧと水を除去してシート状高吸収体とした。
【００１７】
（３）分散プロセスに於ける実施態様例
粒状ＳＡＰ／ＭＦＣを水／ＰＧの分散媒体中に分散スラリ−を調製し、それを成形して複合吸収体を製造するプロセスに於いて、ＳＡＰ粒子相互とＳＡＰと基材とはＳＡＰ粒子表面を被覆するＭＦＣの強固な水素結合によって接合されている。このような水素結合はＰＧ含有量の多いＰＧと水の混合分散媒系では、まずＰＧが除去され、しかるのち水分が除去されてはじめて水素結合が完結する。またＰＧ水溶液の沸点は下表のように水の含有量が高いほど沸点が低くなることから、ＰＧの除去には水含有量を工程中でできるだけ高くすることが、工程上有利になる。
【００１８】
【表２】

しかし一方、分散媒体ＰＧ／水（比）で水の含有量を増加させていくと下表のようにＳＡＰ含有分散スラリーは経時変化により、分散安定性が低下してくる。
【００１９】
【表３】

従って工程内でＰＧから水への置換をどのように行うかが極めて重要な技術になる。その手段の第一は、分散条件として如何に水分含有量の高い系を採用できるかが一つの焦点であり、その手段の第二は、シート状に成形した後に、ＰＧから水への置換をどのように行うかという２つの技術に集約される。図４は分散スラリーの調製を、成形工程における給液部分、すなわちコーティングヘッダーに至る間にどのようなステップで行うかについての実施態様例について説明したものである。
【００２０】
工程Ａ，ＢはともにＰＧ／水比７０／３０を分散媒体とした分散スラリーを調製するものであって、工程ＡではＰＧ１００％のＳＡＰ分散液にＭＦＣの水分散液を加え、最終的に混合比７０／３０に調製するものである。分散はプロセスとして簡単であるが、水分散液を添加するさい、局部的に水比率が多くなるとＳＡＰが膨潤し、分散系が不均一になるので撹拌に注意する必要がある。
【００２１】
工程Ｂでは、ＭＦＣのＰＧ／水分散液を混合比７０／３０で調製した後に粒状ＳＡＰを分散するもので比較的安定に分散スラリーを調製できる。
【００２２】
工程Ｃは工程Ｂ同様にして得られた混合比７０／３０のスラリーにコーティングヘッダーで加熱するさいに直接水蒸気を添加することによって、短い時間内で加温と均一な加水を行い、ヘッダーでの滞在時間のみという短時間の間に混合比６０／４０に水分量を増やし、加温効果と加水効果により粘度を大幅に下げ、流動性を高めてコーティング成形をする工程を説明したものである。
【００２３】
工程Ｄ，Ｅは粒状ＳＡＰの添加をヘッダー直前にもってくることによって、スラリーの滞在時間の短い間に、相対的に水分量を増やす実施態様であって、工程Ｄでは粒状ＳＡＰをヘッダー直前に添加することにより混合比６０／４０と水分量を高めるケースを想定したものである。工程ＥではＭＦＣの高水分率分散液を作り、それにヘッダー直前に短時間で均一混合をはかるためＳＡＰのＰＧ１００％分散液を添加混合し、より水分含有量の高い混合比５５／４５の分散スラリーを調製しようとする試みである。
【００２４】
（４）ＰＧ／水分散系からのＰＧ脱液プロセスの実施態様
水分含有量の高いＰＧ／水系の分散スラリーの調製についての実施例については上述した。成形したＰＧ含有ＳＡＰシートからの脱液と水分含有量を増加させるには水を液滴状にスプレーしたり、フローコートにより水流を薄層状に、シート上に流下させて、ＰＧと水とを置換する方法が考えられるが、注意をしないとシートの表面を不均一にする恐れがある。
【００２５】
水流の代わりに水蒸気を加熱と加水源にした１つの例を図５に示す。これは、成形したＰＧ含有シート状ＳＡＰからの減圧脱液による液相での脱液とその後の熱プレス、熱風乾燥による気相での脱液の方法についての実施態様である。混合比７０／３０の溶媒系のスラリーから基材上に成形されたＳＡＰシートは基材とともに第一の水蒸気処理ゾーンに導かれ、加熱と水分率を約５０／５０に高められた状態で減圧脱液され、ＰＧ残存量を下げたうえで、第二の水蒸気処理ゾーンに導かれる。第二の水蒸気ゾーンでは更に加温と水分率を約３０／７０まで高められた状態で減圧脱液し、更にＰＧ含有量を下げた状態で熱ロールでシートを熱プレスで表面を一部乾燥し、表面を安定化した状態で更にＰＧ含有量を下げ、熱風乾燥機に導きＰＧとともに水分を除き、最終的に脱液、乾燥された本発明のシート状高吸収体が得られる。なお図中、ＰＧ残存量は成形直後のシートのＰＧ残留量を１００としたときの相対値で示したものである。
【００２６】
本発明はＳＡＰの分散媒体として多価アルコールと水との混合溶媒を使用し、この溶媒のもつ粘度、温度特性を工程の構成にうまく組合せ、利用することによって、シート状高吸収体の製造システムの提供を狙ったものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、低温度では高粘度、加温下では粘度が対数的に低下する性質をもった多価アルコール系、特に多価アルコールと水との混合溶媒系に於ける温度、粘度挙動を利用し、分散貯留時には系を低温化、高粘度化にして安定状態を保ち、移送、成形し、脱液時には系を加温、加水して粘度を下げ、流動性を上げ、これにより成形、脱液を容易にすることがかのうであり、シート状高吸収体の製造効率の向上とコストの低減を実現するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エチレングライコールとプロピレングライコールの−１０℃から１２０℃までの粘度と温度の関係を示すグラフ。
【図２】プロピレングライコールの水溶液状態での粘度と温度の関係を混合比４／６，６／４，８／２の場合で示すグラフ。
【図３】プロピレングライコールを例にして各工程別の分散媒体の粘度と温度の設定例を示すもので、（Ａ）は工程図、（Ｂ）は各工程における温度の変化を示す図、（Ｃ）は各工程における粘度の変化を示す図。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は、分散スラリーの調製を、コーティングヘッダーに至る間にどのようなステップで行うかについての実施態様例をそれぞれ示す説明図。
【図５】水蒸気を加熱と加水源とし、成形したプロピレングライコール含有シート状ＳＡＰからの減圧脱液による液相での脱液と、その後の熱プレス、熱風乾燥による気相での脱液の各工程の順序と、各工程におけるプロピレングライコール／水組成とプロピレングライコール残存量の変化を示す説明図。

Claims (11)

1. 粘度の温度依存性が大きい水溶性多価アルコール、もしくは該多価アルコールと水との混合物からなる分散媒体中に、粒子状高分子吸収体を分散させてスラリー状の分散液を調製する調製工程と、低温状態を維持して高粘度状態を保ちつつ前記分散液を貯留する貯留工程と、前記分散液をシート状に成形して成形物を得る成形工程と、前記成形物からこれに含まれる前記分散媒体を除去する脱液工程と、ついで前記成形物を乾燥して高吸収体を形成させる乾燥工程とを備え、前記貯留工程では低温状態を維持して高粘度状態を保ち、前記成形工程に至る前記分散液の移送から、前記脱液工程に移行する過程で、前記分散液を順次に加温することにより、前記スラリー状分散液の粘度を低下させ、これにより前記スラリー状分散液の分散状態を安定化するとともに、成形、脱液を容易にすることを特徴とするシート状高吸収体の製造方法。
2. 前記分散媒体が、多価アルコールと水との混合物であり、その多価アルコール／水比が９／１〜５／５である請求項１に記載の方法。
3. 前記分散媒体中の前記多価アルコールに対する水の含有量の割合を、前記調製工程、前記成形工程、および前記脱液工程に移行するにしたがって順次高めていく請求項１または２に記載の方法。
4. 前記分散液中に、前記粒子状高分子吸収体とともに短繊維状成分を共存させて、共分散系とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記短繊維成分が前記粒子状高分子吸収体より微細な水和性のあるミクロフィブリル状微細繊維である請求項４に記載の方法。
6. 前記短繊維成分が前記粒子状高分子吸収体の平均粒径よりも長く、かつ直径３デニール以下で長さが１０ｍｍ以下の繊維状物である請求項４に記載の方法。
7. 前記短繊維状成分が、前記粒子状高分子吸収体の平均粒径よりも短い微細な水和性のあるミクロフィブリル状微細繊維と、前記粒子状高分子吸収体の平均粒径よりも長く、かつ直径３デニール以下で長さが１０ｍｍ以下の繊維状物との組合せからなる請求項４に記載の方法。
8. 前記多価アルコールが、エチレングライコール、プロピレングライコール、ジエチレングライコール、トリエチレングライコール、低分子量ポリエチレングライコール、グリセリンからなる群から選択されたものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記分散液が、前記成形工程における給液部分において３０℃以上の温度で、かつ前記貯留工程における温度よりも２０℃以上高く保たれている請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記給液部分での加熱を、飽和水蒸気の直接吹き込みにより行い、前記給液部分での前記分散液の加熱と加水効果による多価アルコール／水比の調節を行う請求項９に記載の方法。
11. 前記成形工程で得られた液体含有シートを水蒸気処理装置に導き、前記シートの加熱と前記多価アルコール類の水置換を行わせることにより、脱液を容易にする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。

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