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JP6345111B2 - 複合化材料及びこれを用いた吸収性物品 - Google Patents

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本発明は、吸収性物品用の複合化材料及びこれを用いた吸収性物品に関する。
特許文献1(特開平08−164159号公報)には、液透過性層と、液不透過性層と、液透過性層及び液不透過性層の間に配置された液吸収性層と、液透過性層及び液吸収性層の間に配置された液拡散性層とを備える吸収性物品が記載されている。
特許文献2(特開2003−033390号公報)には、液透過性層と、液不透過性層と、液透過性層及び液不透過性層の間に配置された液吸収性層と、液吸収性層及び液不透過性層の間に配置された液拡散性層とを備える吸収性物品が記載されている。
熱可塑性樹脂繊維の表面に粒子を担持させる方法として、特許文献3(特開平6−341044号公報)には、熱可塑性樹脂繊維の表面に接着剤(バインダ)によって粒子を固定する方法が記載されており、特許文献4(特開2009−174114号公報)には、熱可塑性樹脂繊維の融点より高い温度に加熱された粒子を、熱可塑性樹脂繊維と接触させ、熱可塑性樹脂繊維の表面に粒子を融着させる方法が記載されている。
母粒子に子粒子を吸着させる方法として、特許文献5(特開2010−64945号公報)には、母粒子及び子粒子の表面を互いに反対の電荷に帯電する高分子電解質(カチオン性高分子又はアニオン性高分子)で被覆し、静電的相互作用により母粒子に子粒子を吸着させる方法が記載されている。
特開平08−164159号公報 特開2003−033390号公報 特開平6−341044号公報 特開2009−174114号公報 特開2010−64945号公報
特許文献1に記載の、液透過性層及び液吸収性層の間に配置された液拡散性層は、その液拡散性及びクッション性に基づいて、液透過性層から液拡散性層への液体移行性及び吸収性物品のクッション性を向上させる点で有用であり、特許文献2に記載の、液吸収性層及び液不透過性層の間に配置された液拡散性層は、その液拡散性及びクッション性に基づいて、液吸収性層における液体吸収性及び吸収性物品のクッション性を向上させる点で有用である。しかしながら、液拡散性層のクッション性を向上させると、液拡散性層が嵩高になるため、繊維間距離が増加し、繊維間で生じる毛細管力が減少する。これは、液拡散性層の液拡散性の低下を意味する。一方、液拡散性層の液拡散性を向上させると、繊維間距離が減少するため、液拡散性層の空隙率が減少する。これは、液拡散性層のクッション性の低下を意味する。このように、液拡散性層の液拡散性及びクッション性を両立させることは難しい。
一方、特許文献3に記載の方法では、粒子の表面が必要以上に接着剤(バインダ)によって覆われてしまい、粒子が所望の機能を有効に発揮できないおそれがある。また、特許文献4に記載の方法では、粒子が繊維に埋没するため、粒子が所望の機能を有効に発揮できないおそれがある。
そこで、本発明は、ゲスト材料がホスト材料に複合化されてなる、吸収性物品用の複合化材料であって、液拡散性及びクッション性の両立が実現可能である複合化材料、及び、これを用いた吸収性物品を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電するホスト材料に対して、前記所定の溶媒中で表面が前記ホスト材料の表面と反対の電荷に帯電するゲスト材料が静電的相互作用により吸着してなる、吸収性物品用の複合化材料であって、前記ホスト材料が、基体として、不織布基体を含み、前記ゲスト材料が、基体として、前記不織布基体の平均繊維径よりも小さい平均粒子径を有する複数の親水性粒子基体又は前記不織布基体の平均繊維径よりも小さい平均繊維径を有する複数の親水性繊維基体を含み、前記ホスト材料及び前記ゲスト材料の少なくとも一方が、前記基体を被覆する高分子電解質層を有する、前記複合化材料を提供する。
また、本発明は、液透過性層と、液不透過性層と、前記液透過性層及び前記液不透過性層の間に配置された液吸収性層と、前記液透過性層及び前記液吸収性層の間又は前記液吸収性層及び前記液不透過性層の間に配置された液拡散性層とを備える吸収性物品であって、前記液拡散性層が、本発明の複合化材料を含有する、前記吸収性物品を提供する。
本発明によれば、ゲスト材料がホスト材料に複合化されてなる複合化材料であって、液拡散性及びクッション性の両立が実現可能である複合化材料、及び、これを用いた吸収性物品が提供される。
図1は、本発明の吸収性物品の一実施形態に係る生理用ナプキンの平面図である。 図2は、図1のA−A線断面図である。 図3は、製造例2で製造した粒子複合化不織布の電子顕微鏡写真(300倍)である。 図4は、製造例5で製造したナノファイバー複合化不織布の電子顕微鏡写真(2000倍)である。 図5(a)は、製造例6で製造したナノファイバー複合化不織布の電子顕微鏡写真(8000倍)であり、図5(b)は、製造例5で製造したナノファイバー複合化不織布の電子顕微鏡写真(8000倍)である。
以下、本発明に包含される態様について説明する。
本発明の一態様(以下「態様1A」という)に係る複合化材料は、水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電するホスト材料に対して、前記所定の溶媒中で表面が前記ホスト材料の表面と反対の電荷に帯電するゲスト材料が静電的相互作用により吸着してなる、吸収性物品用の複合化材料であって、前記ホスト材料が、基体として、不織布基体を含み、前記ゲスト材料が、基体として、前記不織布基体の平均繊維径よりも小さい平均粒子径を有する複数の親水性粒子基体又は前記不織布基体の平均繊維径よりも小さい平均繊維径を有する複数の親水性繊維基体を含み、前記ホスト材料及び前記ゲスト材料の少なくとも一方が、前記基体を被覆する高分子電解質層を有する、前記複合化材料である。
ホスト材料は、複数の繊維(高分子電解質層で被覆されている繊維及び/又は高分子電解質層で被覆されていない繊維)で構成される。ホスト材料が、不織布基体を被覆する高分子電解質層を有しない場合、ホスト材料を構成する繊維の平均繊維径は、不織布基体の平均繊維径と等しい。ホスト材料が、不織布基体を被覆する高分子電解質層を有する場合、不織布基体を被覆する高分子電解質層の厚みは、不織布基体の平均繊維径に対して無視できるほど小さいので、ホスト材料を構成する繊維の平均繊維径は、不織布基体の平均繊維径で近似することができる。
ゲスト材料は、複数の粒子(高分子電解質層で被覆されている粒子及び/又は高分子電解質層で被覆されていない粒子)又は複数の繊維(高分子電解質層で被覆されている繊維及び/又は高分子電解質層で被覆されていない繊維)で構成される。なお、ゲスト材料は、粒子及び繊維の両方で構成されてもよい。ゲスト材料が、親水性粒子基体又は親水性繊維基体を被覆する高分子電解質層を有しない場合、ゲスト材料を構成する粒子又は繊維の平均粒子径又は平均繊維径は、親水性粒子基体の平均粒子径又は親水性繊維基体の平均繊維径と等しい。ゲスト材料が、親水性粒子基体又は親水性繊維基体を被覆する高分子電解質層を有する場合、親水性粒子基体又は親水性繊維基体を被覆する高分子電解質層の厚みは、親水性粒子基体の平均粒子径又は親水性繊維基体の平均繊維径に対して無視できるほど小さいので、ゲスト材料を構成する粒子又は繊維の平均粒子径又は平均繊維径は、親水性粒子基体の平均粒子径又は親水性繊維基体の平均繊維径で近似することができる。
上記のように、ホスト材料を構成する繊維の平均繊維径は、ホスト材料の不織布基体が高分子電解質層で被覆されているか否かに関らず、ホスト材料の不織布基体の平均繊維径と同一であるとみなすことができ、ゲスト材料を構成する粒子又は繊維の平均粒子径又は平均繊維径は、ゲスト材料の親水性粒子基体又は親水性繊維基体が高分子電解質層で被覆されているか否かに関らず、ゲスト材料の親水性粒子基体又は親水性繊維基体の平均粒子径又は平均繊維径と同一であるとみなすことができる。そして、ゲスト材料の親水性粒子基体又は親水性繊維基体の平均粒子径又は平均繊維径は、ホスト材料の不織布基体の平均繊維径よりも小さい。したがって、ゲスト材料を構成する粒子又は繊維の平均粒子径又は平均繊維径は、ホスト材料を構成する繊維の平均繊維径よりも小さい。このようなゲスト材料がホスト材料に複合化することにより、ホスト材料を構成する繊維間で毛細管力が発生するだけでなく、ホスト材料を構成する繊維の表面でも毛細管力が発生する。
ホスト材料及びゲスト材料の少なくとも一方が、基体(ホスト材料の場合には不織布基体を意味し、ゲスト材料の場合には親水性粒子基体又は親水性繊維基体を意味する)を被覆する高分子電解質層を有するので、ゲスト材料はホスト材料に対して静電的相互作用により効果的に吸着している。このため、ホスト材料及びゲスト材料は、接着剤によらず、かつ、加熱されることなく、かつ、ゲスト材料がホスト材料に埋没されることなく複合化されている。したがって、ホスト材料に複合化されたゲスト材料は、所望の機能(親水性粒子基体又は親水性繊維基体に基づく親水性)を有効に発揮することができる。
上記のように、態様1Aに係る複合化材料では、ホスト材料を構成する繊維間で毛細管力が発生するだけでなく、ホスト材料を構成する繊維の表面でも毛細管力が発生する。そして、ホスト材料に複合化されたゲスト材料は、所望の機能(親水性粒子基体又は親水性繊維基体に基づく親水性)を有効に発揮することができる。したがって、態様1Aに係る複合化材料では、液拡散性及びクッション性の両立を実現可能である。すなわち、態様1Aに係る複合化材料において、ホスト材料の不織布基体として、クッション性の高い(すなわち、嵩高である)不織布基体が使用される場合、ホスト材料を構成する繊維間で生じる毛細管力は低下するが、ホスト材料を構成する繊維の表面で生じる毛細管力によって、複合化材料の液拡散性の低下は防止される。但し、態様1Aに係る複合化材料において、ホスト材料の不織布基体として、クッション性の高い(すなわち、嵩高である)不織布基体が使用されることは必須ではない。ホスト材料の不織布基体のクッション性は、複合化材料の用途等に応じて、適宜調整可能である。例えば、ホスト材料の不織布基体として、クッション性の低い(すなわち、空隙率が低い)不織布基体が使用される場合、ホスト材料を構成する繊維間で生じる毛細管力と、ホスト材料を構成する繊維の表面で生じる毛細管力とが相俟って、複合化材料の液拡散性は向上する。
態様1Aに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様2A」という)では、前記複数の親水性粒子基体の平均粒子径の、前記不織布基体の平均繊維径に対する比(親水性粒子基体の平均粒子径:不織布基体の平均繊維径)が1:4〜1:50であり、前記複数の親水性繊維基体の平均繊維径の、前記不織布基体の平均繊維径に対する比(親水性繊維基体の平均繊維径:不織布基体の平均繊維径)が1:4〜1:2500である。態様2Aに係る複合化材料は、ホスト材料を構成する繊維の表面で毛細管力を効果的に発生させることができる点で好ましい。
態様1A又は態様2Aに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様3A」という)では、前記高分子電解質層が、積層された複数の高分子電解質層からなり、前記複数の高分子電解質層において、前記所定の溶媒中で互いに反対の荷電に帯電する高分子電解質層が隣接している。態様3Aに係る複合化材料は、高分子電解質層の電荷密度が一定となり、その強度が増加するため、均一な表面被覆を達成することができる点で好ましい。
態様1A〜態様3Aに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様4A」という)では、前記所定の溶媒中における前記ホスト材料及び前記ゲスト材料のゼータ電位の絶対値が、20mV以上であって、かつ、電荷的に釣り合っている。態様4Aに係る複合化材料は、ホスト材料に対してゲスト材料を静電的相互作用により効果的に吸着させることができる点で好ましい。
態様1A〜態様4Aのいずれかに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様5A」という)では、前記ホスト材料が、下記工程(a1)及び(a2):
(a1)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、前記所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電する不織布基体と、前記所定の溶媒中で前記不織布基体の表面と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第1の高分子電解質層を表層に有する第1の被覆体を製造する工程;
(a2)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、前記所定の溶媒中で正又は負に帯電する第k1の高分子電解質層を表層に有する第k1の被覆体と、前記所定の溶媒中で前記第k1の高分子電解質層と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第(k1+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k1+1)の被覆体を製造する手順を、k1=1からk1=m(ここで、mは1以上の整数である。)までm回実施し、第(m+1)の高分子電解質層を表層に有する第(m+1)の被覆体を製造する工程
を含む方法によって製造された前記第(m+1)の被覆体である。
態様5Aに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様6A」という)では、前記第(m+1)の被覆体のゼータ電位の絶対値が20mV以上である。
態様1A〜態様6Aのいずれかに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様7A」という)では、前記ゲスト材料が、下記工程(b1)及び(b2):
(b1)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、前記所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電する親水性粒子基体又は親水性繊維基体と、前記所定の溶媒中で前記親水性粒子基体又は前記親水性繊維基体の表面と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第1の高分子電解質層を表層に有する第1の被覆体を製造する工程;
(b2)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、前記所定の溶媒中で正又は負に帯電する第k2の高分子電解質層を表層に有する第k2の被覆体と、前記所定の溶媒中で前記第k2の高分子電解質層と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第(k2+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k2+1)の被覆体を製造する手順を、k2=1からk2=n(ここで、nは1以上の整数である。)までn回実施し、第(n+1)の高分子電解質層を表層に有する第(n+1)の被覆体を製造する工程
を含む方法によって製造された前記第(n+1)の被覆体である。
態様7Aに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様8A」という)では、前記第(n+1)の被覆体のゼータ電位の絶対値が20mV以上である。
態様1A〜態様8Aのいずれかに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様9A」という)では、前記親水性粒子基体がシリカ粒子である。
態様1A〜態様8Aのいずれかに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様10A」という)では、前記親水性繊維基体がセルロースファイバーである。
態様10Aに係る複合化材料の好ましい一態様(以下「態様11A」という)では、前記複合化材料が、炭素数1〜3の一価アルコール中で、前記ホスト材料に対して、前記ゲスト材料を静電的相互作用により吸着させて得られたものである。態様11Aに係る複合化材料は、吸着工程の後に行われる乾燥工程において、ゲスト材料を構成する粒子及び/又は繊維間で水素結合を形成しにくくなり、ゲスト材料の比表面積が大きくなる点で好ましい。
上記観点からは、ゲスト材料がセルロースファイバーであることが好ましく、そしてフィブリル化されたセルロースファイバーであることがより好ましい。
本発明の一態様(以下「態様1B」という)に係る吸収性物品は、液透過性層と、液不透過性層と、前記液透過性層及び前記液不透過性層の間に配置された液吸収性層と、前記液透過性層及び前記液吸収性層の間又は前記液吸収性層及び前記液不透過性層の間に配置された液拡散性層とを備える吸収性物品であって、前記液拡散性層が、態様1A〜態様11Aのいずれかに係る複合化材料を含有する、前記吸収性物品である。態様1Bに係る吸収性物品は、液拡散性層に含有される複合化材料の種類に応じた作用効果を発揮することができる。
態様1Bに係る吸収性物品の好ましい一態様(以下「態様2B」という)では、前記液拡散性層が前記液吸収性層と接している。態様2Bに係る吸収性物品は、液拡散性層を拡散した液体が液吸収性層に速やかに吸収される点で好ましい。
態様1B及び態様2Bに係る吸収性物品の種類及び用途は特に限定されるものではない。吸収性物品としては、例えば、生理用ナプキン、使い捨てオムツ、パンティーライナー等の衛生用品が挙げられ、これらはヒトを対象としてもよいし、ペット等のヒト以外の動物を対象としてもよい。吸収性物品が吸収対象とする液状排泄物としては、例えば、経血、下り物、尿、水様便等が挙げられる。
以下、生理用ナプキンを例として、図面に基づいて、本発明の複合化材料を用いた吸収性物品の実施形態を説明する。
図1は、本発明の吸収性物品の一実施形態に係る生理用ナプキン1の平面図であり、図2は、図1のA−A線断面図である。
図1及び図2に示されるように、生理用ナプキン1は、互いに直交する長さ方向X、幅方向Y及び厚み方向Zを有し、液透過性層2と、液不透過性層3と、液透過性層2及び液不透過性層3の間に配置された液吸収性層4と、液透過性層2及び液吸収性層4の間に配置された液拡散性層5とを備える。
生理用ナプキン1は、着用者の液状排泄物(主として経血)を吸収する目的で着用される。この際、液透過性層2が着用者の肌側に、液不透過性層3が着用者の下着側に位置するように着用される。着用者の液状排泄物は、液透過性層2から液拡散性層5に移行し、液拡散性層5に一時的に貯留された後、液拡散性層5から液吸収性層4に移行し、液吸収性層4で吸収及び保持される。液吸収性層4で吸収及び保持される液状排泄物の漏れは、液不透過性層3によって防止される。
液透過性層2は、着用者から排泄された液状排泄物が透過し得る液透過性シートで構成されている。液透過性シートとしては、例えば、不織布、液透過孔が形成された合成樹脂シート等が挙げられるが、これらのうち不織布が好ましい。
液透過性層2の周縁部は、液不透過性層3の周縁部と重ねられ、不図示のシール部によって接合されている。シール部による接合様式としては、例えば、ヒートエンボス処理による接合、ホットメルト型接着剤による接合等が挙げられる。
液不透過性層3は、着用者から排泄された液状排泄物が透過し得ない液不透過性シートで構成されている。液不透過性シートとしては、例えば、防水処理を施した不織布、合成樹脂シート、不織布と合成樹脂シートとの複合シート等が挙げられる。
液吸収性層4は、着用者から排泄された液状排泄物を吸収し得る吸収性材料を含有する。吸収性材料としては、例えば、親水性繊維、高吸収性ポリマー等が挙げられる。親水性繊維としては、例えば、木材パルプ、非木材パルプ、再生セルロース、半合成セルロース等のセルロース系繊維が挙げられる。高吸収性ポリマー(SuperBsorbent Polymer:SAP)としては、例えば、ポリアクリル酸塩系、ポリスルホン酸塩系等のSAPが挙げられる。
液吸収性層4は、例えば、吸収性材料層と、吸収性材料層を被覆するコアラップとから構成される。吸収性材料層は、単一の層であってもよいし、複数の層であってもよい。コアラップは、着用者から排泄された液状排泄物が透過し得る液透過性シートである。コアラップとしては、例えば、不織布、液透過孔が形成された合成樹脂シート等が挙げられるが、好ましくは不織布、さらに好ましくはティッシュである。
図1及び図2に示されるように、液拡散性層5は、液透過性層2及び液吸収性層4の両方と厚み方向Zにおいて重なるように配置されている。液拡散性層5は、厚み方向Zの一方側(図2において上側)において液透過性層2と接しており、厚み方向Zの他方側(図2において下側)において液吸収性層4と接している。液拡散性層5が液吸収性層4と接している実施形態は、液拡散性層5を拡散した液状排泄物が液吸収性層4に速やかに吸収される点で好ましい。但し、本発明は、液拡散性層5が、液透過性層2及び液吸収性層4の一方とのみ接している実施形態、並びに、液拡散性層5が、液透過性層2及び液吸収性層4の両方と接していない実施形態を包含する。本実施形態では、液拡散性層5が液透過性層2及び液吸収性層4の間に配置されているが、液拡散性層5は、液吸収性層4及び液不透過性層3の間に配置されていてもよい。この場合、液拡散性層5は、厚み方向Zの一方側において液吸収性層4と接していることが好ましい。
図1及び図2に示されるように、生理用ナプキン1は、液透過性層2、液拡散性層5及び液吸収性層4を厚み方向Zに一体化する圧搾部6を有する。但し、本発明は、生理用ナプキン1が圧搾部6を有しない実施形態を包含する。圧搾部6は、ヒートエンボス処理により、液透過性層2の肌側表面の中央領域の周囲に形成された圧搾溝である。液透過性層2の肌側表面の中央領域は、生理用ナプキン1の着用時に着用者の排泄口(例えば、小陰唇、大陰唇等)が当接し、着用者から排泄された液状排泄物が主として供給される領域である。ヒートエンボス処理は、常法に従って実施することができる。
図1及び図2に示されるように、生理用ナプキン1は、液吸収性層4が内蔵される本体部11と、本体部11から幅方向Yの一方側(図1及び図2において左側)に延在する第1ウイング部12と、本体部11から幅方向Yの他方側(図1及び図2において右側)に延在する第2ウイング部13とを有する。
図1及び図2に示されるように、生理用ナプキン1は、液不透過性層3の下着側表面に設けられた第1粘着部71、第2粘着部72及び第3粘着部73を有する。但し、本発明は、生理用ナプキン1が第1粘着部71〜第3粘着部73のうち1つ以上を有しない実施形態を包含する。第1粘着部71、第2粘着部72及び第3粘着部73は、着用時の生理用ナプキン1のズレを防止することができる。
以下、液拡散性層5について詳細に説明する。
液拡散性層5は、複合化材料を含有する。液拡散性層5に含有される複合化材料は、ホスト材料に対して、ゲスト材料が静電的相互作用により吸着してなる、複合化材料である。
ホスト材料は、基体として、不織布基体を含む。不織布基体としては、例えば、エアースルー不織布、スパンボンド不織布、ポイントボンド不織布、スパンレース不織布、ニードルパンチ不織布、メルトブローン不織布、これらの組み合わせ(例えば、SMS等)等が挙げられるが、エアースルー不織布が好ましい。不織布基体の坪量、厚み等は、液拡散性層5に求められる液拡散性、クッション性等を考慮して、適宜調整される。不織布基体がエアースルー不織布である場合、坪量は、好ましくは15〜100g/m2、さらに好ましくは20〜60g/m2であり、厚みは、好ましくは0.1〜3.0mm、さらに好ましくは0.5〜2.0mmである。なお、不織布の坪量(g/m2)及び厚み(mm)の測定は、以下の通り、実施される。
[坪量]
標準状態(温度23±2℃,相対湿度50±5%)において24時間以上保存することにより状態調節した不織布から切り出された3個の試験片(10mm×10mm)の質量を直示天秤(例えば、研精工業株式会社製 電子天秤HF−300)で測定し、3個の試験片の質量の平均値から算出された不織布の単位面積当たりの質量を不織布の坪量(g/m2)とする。不織布の坪量の測定に関し、上記で特に規定しない測定条件については、ISO 9073−1又はJIS L 1913 6.2に記載の測定条件を採用する。なお、実施例で使用した不織布の坪量も同様の方法で測定した。
[厚み]
標準状態(温度23±2℃,相対湿度50±5%)において24時間以上保存することにより状態調節した不織布の異なる3つの部位を、厚み計(例えば、株式会社大栄科学精器製作所製FS−60DS,測定子面積15cm2)を用いて、定圧3g/cm2で加圧し、各部位における加圧10秒後の厚みを測定し、3つの部位の厚みの平均値を不織布の厚み(mm)とする。なお、実施例で使用した不織布の厚みも同様の方法で測定した。
不織布基体を構成する繊維としては、例えば、天然繊維(羊毛,コットン等)、再生繊維(レーヨン,アセテート等)、熱可塑性樹脂繊維(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−アクリル酸エチルコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー、アイオノマー樹脂等のポリオレフィン;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタラート、ポリトリメチレンテレフタラート、ポリ乳酸等のポリエステル;ナイロン等のポリアミド)、これらの表面修飾体等が挙げられるが、熱可塑性樹脂繊維又はその表面修飾体が好ましい。不織布基体を構成する繊維は、単一成分の繊維;芯鞘型繊維、サイド・バイ・サイド型繊維、島/海型繊維等の複合繊維;中空タイプの繊維;扁平、Y型、C型等の異型繊維;潜在捲縮又は顕在捲縮の立体捲縮繊維;水流、熱、エンボス加工等の物理的負荷により分割する分割繊維等のいずれであってもよい。
ゲスト材料は、基体として、複数の親水性粒子基体又は複数の親水性繊維基体を含む。ゲスト材料は、基体として、複数の親水性粒子基体及び複数の親水性繊維基体の両方を含んでもよい。
上記親水性粒子基体は、その表面が親水性であれば特に制限されず、例えば、表面が親水性である親水性無機粒子、表面が親水性である親水性有機粒子等が挙げられる。また、親水性粒子基体は、多孔質であってもよいし、非多孔質であってもよいが、多孔質であることが好ましい。親水性粒子基体が多孔質であることにより、比表面積が大きくなり、液体との接触の機会が増えるためである。
上記親水性無機粒子としては、例えば、ベリリウム、マグネシウム、アルミニウム、珪素、チタン、硼素、ゲルマニウム、スズ、ジルコニウム、鉄、バナジウム、アンチモン及び遷移金属から選択された少なくとも1種の元素の酸化物又は水酸化物の粒子が挙げられるが、シリカ(SiO2)粒子が好ましい。
上記親水性有機粒子としては、例えば、親水性樹脂から形成された親水性樹脂粒子が挙げられる。上記親水性樹脂粒子は、常法に従って製造することができる。親水性樹脂粒子の製造方法の一例は、次の通りである。親水性樹脂を有機溶媒(例えば、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸イソプロピル、テトラヒドロフラン、アセトン、イソプロピルアルコール、ジメチルホルムアミド、それらの混合溶媒等)に溶解し、必要に応じて、親水性樹脂が溶解した有機溶媒中で中和(造塩)処理(例えば、アルカリ処理)を施した後、有機溶媒に貧溶媒(例えば、水)を加えて乳化処理を行う。次いで、乾燥・粒子化を施し、必要に応じて、粉砕・分級を行う。親水性樹脂は、親水性官能基を有する限り特に限定されるものではない。親水性官能基としては、例えば、水酸基、エチレンオキサイド基、カルボン酸基等の弱酸性官能基、スルホン酸基等の強酸性官能基等が挙げられる。
親水性樹脂は、親水性単量体のホモポリマー又はコポリマーであることができ、そして親水性単量体と疎水性単量体とのコポリマーであってもよい。親水性樹脂としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル類、スチレン/(メタ)アクリル酸/(無水)マレイン酸類コポリマー、エチレン/プロピレン等のオレフィン系ポリマー(又はこの変性体、又は共重合によるカルボン酸ユニット導入物)、トリメリット酸等で酸価を向上した分岐ポリエステル、ポリアミド等が挙げられる。
上記親水性有機粒子は、表面が親水化処理された有機粒子、例えば、表面が親水化処理された、疎水性単量体のコポリマーであってもよい。
親水性繊維基体としては、例えば、セルロース系繊維等の親水性繊維が挙げられる。セルロース系繊維としては、例えば、針葉樹又は広葉樹を原料として得られる木材パルプ(例えば、砕木パルプ、リファイナーグランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ等の機械パルプ;クラフトパルプ、サルファイドパルプ、アルカリパルプ等の化学パルプ;半化学パルプ等);木材パルプに化学処理を施して得られるマーセル化パルプ又は架橋パルプ;バガス、ケナフ、竹、麻、綿(例えばコットンリンター)等の非木材パルプ;レーヨン、フィブリルレーヨン等の再生セルロース;アセテート、トリアセテート等の半合成セルロース等が挙げられる。
好ましい親水性繊維基体は、セルロースファイバーである。セルロースファイバーとしては、例えば、セルロースナノファイバー、セルロースナノクリスタル、粉砕パルプ等が挙げられる。セルロースファイバーは、市販品を使用してもよいし、常法に従って製造したものを使用してもよい。セルロースナノファイバーは、パルプ等の植物繊維を機械的解繊することにより製造することができ、セルロースナノクリスタルは、パルプ等の植物繊維を酸加水分解することにより製造することができる。セルロースファイバーの平均繊維径は、通常20〜500nm、好ましくは20〜300nmであり、平均繊維長は、通常0.50〜10.00μm、好ましくは0.90〜5.00μmである。セルロースファイバーの平均繊維径の測定方法は、親水性繊維基体の平均繊維径の測定方法(後述)と同様である。セルロースファイバーの平均繊維長は、重さ加重平均繊維長を意味する。重さ加重平均繊維長は、メッツォオートメーション(metso automation)社製のカヤーニファイバーラボファイバープロパティーズ(オフライン)[kajaaniFiberLab fiber properties(off−line)]により、L(w)値として測定される。なお、実施例における平均繊維長の意義及び測定方法も同様である。
ホスト材料及びゲスト材料の少なくとも一方は、基体(ホスト材料の場合には不織布基体を意味し、ゲスト材料の場合には親水性粒子基体又は親水性繊維基体を意味する)を被覆する高分子電解質層を有する。これにより、ホスト材料に対してゲスト材料を静電的相互作用により効果的に吸着させることができる。ホスト材料の基体及びゲスト材料の基体のうちの一方が高分子電解質層で被覆されている限り、他方は高分子電解質層で被覆されていてもよいし、被覆されていなくてもよいが、ホスト材料に対してゲスト材料を静電的相互作用により効果的に吸着させる点から、ホスト材料の基体及びゲスト材料の基体の両方が、高分子電解質で被覆されていることが好ましい。ホスト材料の基体が高分子電解質層で被覆されている場合、ホスト材料には、高分子電解質層を表層に有する被覆繊維に加えて、高分子電解質層を表層に有しない繊維が含まれていてもよい。ホスト材料に含まれる複数の被覆繊維において、高分子電解質層の種類は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。ゲスト材料の基体が高分子電解質層で被覆されている場合、ゲスト材料には、高分子電解質層を表層に有する被覆粒子又は被覆繊維に加えて、高分子電解質層を表層に有しない粒子又は繊維が含まれていてもよい。ゲスト材料に含まれる複数の被覆粒子又は複数の被覆繊維において、高分子電解質層の種類は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。
ゲスト材料に含まれる親水性粒子基体の平均粒子径は、ホスト材料に含まれる不織布基体の平均繊維径よりも小さく、ゲスト材料に含まれる親水性繊維基体の平均繊維径は、ホスト材料に含まれる不織布基体の平均繊維径よりも小さい。親水性粒子基体の平均粒子径の、不織布基体の平均繊維径に対する比(親水性粒子基体の平均粒子径:不織布基体の平均繊維径)は、好ましくは1:4〜1:50であり、親水性繊維基体の平均繊維径の、不織布基体の平均繊維径に対する比(親水性繊維基体の平均繊維径:不織布基体の平均繊維径)は、好ましくは1:4〜1:2500である。上記範囲は、ホスト材料を構成する繊維の表面において毛細管力を効果的に発生させることができる点で好ましい。
ホスト材料に含まれる不織布基体の平均繊維径は、次のようにして測定される。液拡散性層を電子顕微鏡(例えば、株式会社キーエンス社製VE−8800)で300倍に拡大し、拡大画像中に存在する繊維のうち、ホスト材料を構成する繊維の繊維径(2点間距離)を測定する。任意の30本の繊維について同様の測定を行い(n=30)、平均値を求める。不織布基体が高分子電解質層で被覆されていない場合、この平均値を不織布基体の平均繊維径とする。不織布基体が高分子電解質層で被覆されている場合も同様に、この平均値を不織布基体の平均繊維径とする。これは、不織布基体を被覆する高分子電解質層の厚みが、不織布基体を構成する繊維の平均繊維径に対して無視できるほど小さいので、高分子電解質層による被覆後の平均繊維径を、高分子分解質層による被覆前の平均繊維径で近似することができるためである。液拡散性層を拡大する際、1つの拡大画像に数本(例えば、3〜5本程度)の繊維しか映らない場合、電子顕微鏡で拡大する部位を変えて、拡大画像を複数回撮影し、n=30とする。こうして測定された不織布基体の平均繊維径は、通常10〜50μm、好ましくは12〜48μm、さらに好ましくは14〜46μmである。
ゲスト材料に含まれる親水性粒子基体の平均粒子径は、次のようにして測定される。液拡散性層を電子顕微鏡(例えば、株式会社キーエンス社製VE−8800)で1000倍に拡大し、拡大画像中に存在する粒子の粒子径(2点間距離)を測定する。任意の100個の粒子について同様の測定を行い(n=100)、平均値を求める。親水性粒子基体が高分子電解質層で被覆されていない場合、この平均値を親水性粒子基体の平均粒子径とする。親水性粒子基体が高分子電解質層で被覆されている場合も同様に、この平均値を親水性粒子基体の平均粒子径とする。これは、親水性粒子基体を被覆する高分子電解質層の厚みが、親水性粒子基体の平均粒子径に対して無視できるほど小さいので、高分子電解質層による被覆後の平均粒子径を、高分子分解質層による被覆前の平均粒子径で近似することができるためである。液拡散性層を拡大する際、1つの拡大画像に数個(例えば、3〜5個程度)の粒子しか映らない場合、電子顕微鏡で拡大する部位を変えて、拡大画像を複数回撮影し、n=100とする。こうして測定された親水性粒子基体の平均粒子径は、通常1.0〜12.0μm、好ましくは3.0〜10.0μm、さらに好ましくは5.0〜8.0μmである。
ゲスト材料に含まれる親水性繊維基体の平均繊維径は、次のようにして測定される。液拡散性層を電子顕微鏡(株式会社キーエンス社製,VE−8800)で8000倍に拡大し、拡大画像中に存在する繊維のうち、ゲスト材料を構成する繊維の繊維径(2点間距離)を測定する。任意の30本の繊維について同様の測定を行い(n=30)、平均値を求める。親水性繊維基体が高分子電解質層で被覆されていない場合、この平均値を親水性繊維基体の平均繊維径とする。親水性繊維基体が高分子電解質層で被覆されている場合も同様に、この平均値を親水性繊維基体の平均繊維径とする。これは、親水性繊維基体を被覆する高分子電解質層の厚みが、親水性繊維基体の平均繊維径に対して無視できるほど小さいので、高分子電解質層による被覆後の平均繊維径を、高分子分解質層による被覆前の平均繊維径で近似することができるためである。液拡散性層を拡大する際、1つの拡大画像に数本(例えば、3〜5本程度)の繊維しか映らない場合、電子顕微鏡で拡大する部位を変えて、拡大画像を複数回撮影し、n=30とする。こうして測定された親水性繊維基体の平均繊維径は、通常0.02〜1.00μm、好ましくは0.05〜0.50μm、さらに好ましくは0.10〜0.30μmである。
ゲスト材料は、界面活性剤で表面処理されていることが好ましい。なお、ゲスト材料の基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)が高分子電解質層で被覆されている場合、界面活性剤による処理は、基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)を高分子電解質層で被覆した後に実施される。界面活性剤としては、例えば、DKエステル(第一工業製薬社製)等が挙げられる。DKエステルは、ショ糖の水酸基に脂肪酸をエステル結合させた界面活性剤である。ショ糖1分子中には8個の水酸基が存在するので、ショ糖脂肪酸エステルとして、ショ糖1分子に脂肪酸1分子が結合したモノエステル〜ショ糖1分子に脂肪酸8分子が結合したオクタエステルが存在する。DKエステルは、これらのエステル化度の異なるショ糖脂肪酸エステルの混合物である。
ホスト材料は、水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電し、ゲスト材料は、該所定の溶媒中で表面がホスト材料の表面と反対の電荷に帯電する。高分子電解質層で被覆されている材料の表面の電荷は、表層に位置する高分子電解質層の電荷で判断される。例えば、所定の溶媒中で正に帯電する高分子電解質層を表層に有する材料は、所定の溶媒中で表面が正に帯電する材料であり、所定の溶媒中で負に帯電する高分子電解質層を表層に有する材料は、所定の溶媒中で表面が負に帯電する材料である。
所定の溶媒中におけるホスト材料及びゲスト材料のゼータ電位の絶対値は、好ましくは20mV以上、さらに好ましくは50mV以上である。すなわち、正に帯電する場合のゼータ電位は、好ましくは+20mV以上、さらに好ましくは+50mV以上であり、負に帯電する場合のゼータ電位は、好ましくは−20mV以下、さらに好ましくは−50mV以下である。また、所定の溶媒中におけるホスト材料及びゲスト材料のゼータ電位の絶対値は、電荷的に釣り合っていることが好ましい。ここで、「電荷的に釣り合う」とは、ホスト材料及びゲスト材料のゼータ電位の絶対値が等しい又はほぼ等しいことを意味し、「絶対値がほぼ等しい」とは、ホスト材料のゼータ電位の絶対値と吸収性材料のゼータ電位の絶対値との差(大きい方の絶対値から小さい方の絶対値を引くことにより求められる差)が、大きい方の絶対値を基準として20%以下、好ましくは15%以下、さらに好ましくは10%以下であることを意味する。なお、ゼータ電位の上限値は、正に帯電する場合、通常+100mV、好ましくは+70mVであり、負に帯電する場合、通常−100mV、好ましくは−70mVである。
ホスト材料及びゲスト材料のゼータ電位は、大塚電子製のゼータ電位測定システムELSZ−1を使用して20℃の環境雰囲気下で測定される。この際、粒子のゼータ電位の測定において、モードはフローセルを使用しての測定であり、測定原理はレーザードップラー法(電気泳動光散乱測定法)を利用したものである。また、繊維のゼータ電位の測定において、モードは平板試料用セルを使用しての測定であり、測定原理は試料表面に接する液体に生じる電気浸透流を利用したものである。
ホスト材料としては、不織布基体と、該基体を被覆する1以上の高分子電解質層とを有し、そのうちの1の高分子電解質層が表層に位置する被覆体を使用することができる。ホスト材料として使用される被覆体は、積層された複数の高分子電解質層を有し、複数の高分子電解質層において、所定の溶媒中で互いに反対の荷電に帯電する高分子電解質層が隣接していることが好ましい。被覆体が有する高分子電解質層の数は、特に限定されるものではないが、所定の溶媒中でのゼータ電位の絶対値が20mV以上となるように(すなわち、正に帯電する場合、+20mV以上となるように、負に帯電する場合、−20mV以下となるように)調節されることが好ましく、50mV以上となるように(すなわち、正に帯電する場合、+50mV以上となるように、負に帯電する場合、−50mV以下となるように)調節されることがさらに好ましい。また、被覆体が有する高分子電解質層の数は、ホスト材料及びゲスト材料のゼータ電位の絶対値が電荷的に釣り合うように調節されることが好ましい。ここで、「電荷的に釣り合う」とは、上記と同義である。
ゲスト材料としては、親水性を有する基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)と、該基体を被覆する1以上の高分子電解質層とを有し、そのうちの1の高分子電解質層が表層に位置する被覆体を使用することができる。ゲスト材料として使用される被覆体は、積層された複数の高分子電解質層を有し、複数の高分子電解質層において、所定の溶媒中で互いに反対の荷電に帯電する高分子電解質層が隣接していることが好ましい。被覆体が有する高分子電解質層の数は、特に限定されるものではないが、所定の溶媒中でのゼータ電位の絶対値が20mV以上となるように(すなわち、正に帯電する場合、+20mV以上となるように、負に帯電する場合、−20mV以下となるように)調節されることが好ましく、50mV以上となるように(すなわち、正に帯電する場合、+50mV以上となるように、負に帯電する場合、−50mV以下となるように)調節されることがさらに好ましい。また、被覆体が有する高分子電解質層の数は、ホスト材料及びゲスト材料のゼータ電位の絶対値が電荷的に釣り合うように調節されることが好ましい。ここで、「電荷的に釣り合う」とは、上記と同義である。
複合化材料は、水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電するホスト材料と、該所定の溶媒中で表面がホスト材料の表面と反対の電荷に帯電するゲスト材料とを接触させ、静電的相互作用によりホスト材料にゲスト材料を吸着させる吸着工程を含む方法により製造することができる。
吸着工程では、水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒が使用される。無極性有機溶媒及び極性有機溶媒の種類は、高分子電解質のイオン化が可能である限り特に限定されない。一般的な高分子電解質は、極性溶媒中でイオン化するが、無極性溶媒中でイオン化するように設計された高分子電解質も存在する(例えば、ACS Macro Lett. 2012, 1, 1270-1273)。高分子電解質が極性溶媒中でイオン化する場合、吸着工程で使用される溶媒は、水、極性有機溶媒又は極性有機溶媒と水との混合溶媒であり、高分子電解質が無極性溶媒中でイオン化する場合、吸着工程で使用される溶媒は、無極性有機溶媒である。有機溶媒は容易に揮発させることができるので、吸着工程を経て製造された複合化材料は、自然乾燥により、又は強制乾燥の場合には少ない加熱量で、容易に乾燥させることができる。したがって、吸着工程の後に行われる乾燥工程で生じるおそれがあるホスト材料及びゲスト材料の構造及び性質の変化を防止することができる。
ゲスト材料としてセルロースファイバーを使用する場合、吸着工程において、極性有機溶媒を使用することが好ましく、炭素数1〜3の一価アルコールを使用することがさらに好ましい。吸着工程において水を使用すると、吸着工程の後に行われる乾燥工程において、セルロースファイバー間で水素結合を形成しやすくなる傾向がある、例えば、セルロースファイバーがフィブリル化されている場合には、セルロースファイバーのフィブリルがセルロースファイバーと水素結合を形成しやすくなる傾向がある。
これに対して、吸着工程において、極性有機溶媒(特に、炭素数1〜3の一価アルコール)を使用すると、吸着工程の後に行われる乾燥工程において、セルロースファイバー間で水素結合を形成しにくくなり、そしてセルロースファイバーがフィブリル化されている場合には、フィブリルが残存しやすいため、セルロースファイバーの比表面積が大きくなる。
水としては、例えば、水道水、イオン交換水、蒸留水等が挙げられるが、好ましくは、イオン交換水である。極性有機溶媒としては、例えば、一価アルコール、多価アルコール、ケトン等が挙げられる。一価アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール等が挙げられ、ケトンとしては、例えば、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン等が挙げられる。極性有機溶媒は、好ましくはアルコールであり、さらに好ましくは炭素数1〜3の一価アルコールである。極性有機溶媒と水との混合溶媒における極性有機溶媒の割合は特に限定されないが、有機溶媒の割合が高くなるほど、吸着工程を経て製造された複合化材料の乾燥に必要な時間、加熱量等を減少させることができる。したがって、混合溶媒における有機溶媒の割合は、高いほど好ましい。混合溶媒における有機溶媒の割合は、通常95.0重量%以上、好ましくは、97.0重量%以上、さらに好ましくは99.5重量%以上である。
無極性有機溶媒としては、例えば、塩化メチレン、酢酸エチル、クロロホルム、ジエチルエーテル、トルエン、ベンゼン、ヘキサン等が挙げられる。
吸着工程において、ホスト材料及びゲスト材料を溶媒中で接触させる際、接触時間は、通常1〜60分、好ましくは3〜20分、さらに好ましくは5〜15分であり、溶媒の温度は、通常0〜50℃、好ましくは10〜40℃、さらに好ましくは20〜30℃であり、溶媒のpHは、通常4〜10、好ましくは5〜9、さらに好ましくは6〜8である。ゲスト材料が粒子(すなわち、親水性粒子基体と、表層に設けられた高分子電解質層とを有する被覆粒子)である場合、ホスト材料及びゲスト材料を溶媒中で接触させる際の溶媒中の粒子の濃度は、通常0.1〜20vol%、好ましくは0.2〜10vol%、さらに好ましくは0.5〜5vol%である。
吸着工程において、静電的相互作用によりホスト材料にゲスト材料を吸着させることにより、ホスト材料及びゲスト材料が複合化した複合化材料を製造することができる。吸着工程の後、乾燥工程を実施し、複合化材料を乾燥してもよい。上記乾燥工程としては、自然乾燥又は強制乾燥、例えば、乾燥機による乾燥が挙げられる。上記強制乾燥において、乾燥温度は、ホスト材料及びゲスト材料の融点よりも低いことが必要である。ホスト材料及びゲスト材料の融点が100℃を超える場合、通常30〜100℃、好ましくは40〜90℃、さらに好ましくは50〜80℃である。上記強制乾燥において、乾燥時間は、乾燥温度に応じて適宜調節することができるが、通常1〜30分、好ましくは5〜25分、さらに好ましくは10〜20分である。
上記強制乾燥は、所定の溶媒が水を含む場合に好ましく、そして上記自然乾燥は、所定の溶媒が有機溶媒である場合に好ましい。
不織布基体と、該基体を被覆する1の高分子電解質層とを有する被覆体は、下記工程(a1)により製造することができ、こうして製造された被覆体を、ホスト材料として、吸着工程で使用することができる。不織布基体と、該基体を被覆する2以上の高分子電解質層とを有する被覆体は、下記工程(a1)及び(a2)により製造することができ、こうして製造された被覆体(第(m+1)の被覆体)を、ホスト材料として、吸着工程で使用することができる。
(a1)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電する不織布基体と、該所定の溶媒中で不織布基体の表面と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第1の高分子電解質層を表層に有する第1の被覆体を製造する工程
(a2)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で正又は負に帯電する第k1の高分子電解質層を表層に有する第k1の被覆体(ここで、k1は1以上の整数である。)と、該所定の溶媒中で第k1の高分子電解質層と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第(k1+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k1+1)の被覆体を製造する手順を、k1=1からk1=m(ここで、mは1以上の整数である。)までm回実施し、第(m+1)の高分子電解質層を表層に有する第(m+1)の被覆体を製造する工程
以下、工程(a1)及び(a2)について説明する。
<工程(a1)>
所定の溶媒中で表面が正に帯電する不織布基体は、表面にカチオン性基を有する限り特に限定されない。カチオン性基は、所定の溶媒中で電離して正に帯電する基であり、例えば、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、第4級ホスホニウム基、スルホニウム基、ピリジニウム基等が挙げられる。カチオン性基は、基体が元来有する基であってもよいし、人為的に導入された基であってもよい。所定の溶媒中で表面が正に帯電する不織布基体は、表面が全体として正に帯電する限り、表面に若干のアニオン性基を有していてもよい。
所定の溶媒中で表面が負に帯電する不織布基体は、表面にアニオン性基を有する限り特に限定されない。アニオン性基は、所定の溶媒中で電離して負に帯電する基であり、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン酸基、スルフィン酸基、リン酸基等が挙げられる。アニオン性基は、基体が元来有する基であってもよいし、人為的に導入された基であってもよい。所定の溶媒中で表面が負に帯電する不織布基体は、表面が全体として負に帯電する限り、表面に若干のカチオン性基を有していてもよい。
不織布基体の表面修飾(カチオン性基又はアニオン性基の導入)は、常法に従って行うことができる。
工程(a1)において、所定の溶媒中で表面が正に帯電する不織布基体が使用される場合、該所定の溶媒中で負に帯電する高分子電解質が使用される。所定の溶媒中で負に帯電する高分子電解質としては、例えば、ポリスチレンスルホン酸(PSS)、ポリビニル硫酸(PVS)、ポリアクリル酸(PAA)、ポリメタクリル酸(PMA)、ポリカルボン酸(PCA)等のアニオン性高分子が挙げられる。
工程(a1)において、所定の溶媒中で表面が負に帯電する不織布基体が使用される場合、該所定の溶媒中で正に帯電する高分子電解質が使用される。所定の溶媒中で正に帯電する高分子電解質としては、例えば、ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)(PDDA)、ポリエチレンイミン(PEI)、ポリビニルアミン(PVAm)、ポリ(ビニルピロリドン・N,N−ジメチルアミノエチルアクリル酸)共重合等のカチオン性高分子が挙げられる。
水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒は、高分子電解質のイオン化が可能である限り特に限定されない。高分子電解質が極性溶媒中でイオン化する場合、工程(a1)で使用される溶媒は、水、極性有機溶媒又は極性有機溶媒と水との混合溶媒であり、高分子電解質が無極性溶媒中でイオン化する場合、工程(a1)で使用される溶媒は、無極性有機溶媒である。水、極性有機溶媒及び無極性有機溶媒の具体例は、吸着工程と同様である。
不織布基体及び高分子電解質を所定の溶媒中で接触させる際、溶媒中の高分子電解質の濃度は、通常0.05〜10wt%、好ましくは0.1〜5wt%、さらに好ましくは0.2〜1wt%であり、接触時間は、通常1〜60分、好ましくは3〜20分、さらに好ましくは5〜15分であり、溶媒の温度は、通常0〜50℃、好ましくは10〜40℃、さらに好ましくは20〜30℃であり、溶媒のpHは、通常4〜10、好ましくは5〜9、さらに好ましくは6〜8である。
工程(a1)の一実施形態では、所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で表面が正に帯電する不織布基体と、該所定の溶媒中で負に帯電する高分子電解質とを接触させることにより、正に帯電する不織布基体が負に帯電する高分子電解質層で被覆された第1の被覆体を製造することができる。工程(a1)の別の実施形態では、所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で表面が負に帯電する不織布基体と、該所定の溶媒中で正に帯電する高分子電解質とを接触させることにより、負に帯電する不織布基体が正に帯電する高分子電解質層で被覆された第1の被覆体を製造することができる。
工程(a1)の後、洗浄工程を実施し、第1の被覆体を有機溶媒で洗浄して第1の被覆体に付着する余剰の高分子電解質を除去することが好ましい。洗浄工程の後、乾燥工程を実施し、第1の被覆体を乾燥してもよい。乾燥工程は、自然乾燥であってもよいし、あるいは強制乾燥であってもよい。
<工程(a2)>
工程(a2)の一実施形態では、所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で正に帯電する第k1の高分子電解質層を表層に有する第k1の被覆体と、該所定の溶媒中で負に帯電する高分子電解質とを接触させることにより、該所定の溶媒中で負に帯電する第(k1+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k1+1)の被覆体を製造することができる。
工程(a2)の別の実施形態では、所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で負に帯電する第k1の高分子電解質層を表層に有する第k1の被覆体と、該所定の溶媒中で正に帯電する高分子電解質とを接触させることにより、該所定の溶媒中で正に帯電する第(k1+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k1+1)の被覆体を製造することができる。
高分子電解質の具体例、所定の溶媒の具体例、所定の溶媒中での第k1の被覆体と高分子電解質との接触条件等は、工程(a1)と同様である。
工程(a2)をk1=1からk1=m(ここで、mは1以上の整数である。)までm回実施することにより、基体と該基体を被覆する第1〜第(m+1)の高分子電解質層とを有し、第(m+1)の高分子電解質層が表層に位置する第(m+1)の被覆体を製造することができる。第1〜第(m+1)の高分子電解質層は、所定の溶媒中で互いに反対の荷電に帯電する高分子電解質層が隣接するように積層される。例えば、所定の溶媒中で表面が正に帯電する基体が使用され、mが3である場合、基体に、負に帯電する第1の高分子電解質層、正に帯電する第2の高分子電解質層、負に帯電する第3の高分子電解質層、及び正に帯電する第4の高分子電解質層が積層され、第4の高分子電解質層が表層に位置する、第4の被覆体を製造することができる。また、所定の溶媒中で表面が負に帯電する基体が使用され、mが3である場合、基体に、正に帯電する第1の高分子電解質層、負に帯電する第2の高分子電解質層、正に帯電する第3の高分子電解質層、及び負に帯電する第4の高分子電解質層が積層され、第4の高分子電解質層が表層に位置する、第4の被覆体を製造することができる。
なお、mが1である場合には、基体と該基体を被覆する第1及び第2の高分子電解質層とを有し、第2の高分子電解質層が表層に位置する第2の被覆体が製造される。
mは1以上の整数である限り特に限定されないが、2〜5であることが好ましく、3〜4であることがさらに好ましい。これにより、高分子電解質層の電荷密度が一定となり、その強度が増加するため、均一な表面被覆を達成することができる。なお、mは、第(m+1)の被覆体の表層に位置する高分子電解質層が、吸着工程において第(m+1)の被覆体と接触させるゲスト材料の表面と反対の電荷に帯電するように調整される。
工程(a1)及び(a2)の一実施形態では、所定の溶媒中で表面が正に帯電する不織布基体を、アニオン性高分子溶液と、カチオン性高分子溶液とに交互に浸漬することにより、不織布基体に、アニオン性高分子層及びカチオン性高分子層が積層された被覆体を製造することができる。
工程(a1)及び(a2)の別の実施形態では、所定の溶媒中で表面が負に帯電する不織布基体を、カチオン性高分子溶液と、アニオン性高分子溶液とに交互に浸漬することにより、不織布基体に、カチオン性高分子層及びアニオン性高分子層が積層された被覆体を製造することができる。
親水性を有する基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)と、該基体を被覆する1の高分子電解質層とを有する被覆体は、下記工程(b1)により製造することができ、こうして製造された被覆体を、ゲスト材料として、吸着工程で使用することができる。親水性を有する基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)と、該基体を被覆する2以上の高分子電解質層とを有する被覆体は、下記工程(b1)及び(b2)により製造することができ、こうして製造された被覆体(第(n+1)の被覆体)を、ゲスト材料として、吸着工程で使用することができる。
(b1)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電する親水性粒子基体又は親水性繊維基体と、該所定の溶媒中で親水性粒子基体又は親水性繊維基体の表面と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第1の高分子電解質層を表層に有する第1の被覆体を製造する工程
(b2)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で正又は負に帯電する第k2の高分子電解質層を表層に有する第k2の被覆体(ここで、k2は1以上の整数である。)と、該所定の溶媒中で第k2の高分子電解質層と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第(k2+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k2+1)の被覆体を製造する手順を、k2=1からk2=n(ここで、nは1以上の整数である。)までn回実施し、第(n+1)の高分子電解質層を表層に有する第(n+1)の被覆体を製造する工程
以下、工程(b1)及び(b2)について説明する。
<工程(b1)>
所定の溶媒中で表面が正に帯電する親水性基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)は、表面にカチオン性基を有する限り特に限定されない。カチオン性基は、所定の溶媒中で電離して正に帯電する基であり、例えば、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基、第4級アンモニウム基、第4級ホスホニウム基、スルホニウム基、ピリジニウム基等が挙げられる。カチオン性基は、基体の材料が元来有する基であってもよいし、人為的に導入された基であってもよい。所定の溶媒中で表面が正に帯電する親水性基体は、表面が全体として正に帯電する限り、表面に若干のアニオン性基を有していてもよい。
所定の溶媒中で表面が負に帯電する親水性基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)は、表面にアニオン性基を有する限り特に限定されない。アニオン性基は、所定の溶媒中で電離して負に帯電する基であり、例えば、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン酸基、スルフィン酸基、リン酸基等が挙げられる。アニオン性基は、基体の材料が元来有する基であってもよいし、人為的に導入された基であってもよい。所定の溶媒中で表面が負に帯電する親水性基体は、表面が全体として負に帯電する限り、表面に若干のカチオン性基を有していてもよい。
親水性基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)の表面修飾(カチオン性基又はアニオン性基の導入)は、常法に従って行うことができる。
高分子電解質の具体例、所定の溶媒の具体例、所定の溶媒中での基体粒子と高分子電解質との接触条件等は、工程(a1)と同様である。
工程(b1)の一実施形態では、所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で表面が正に帯電する親水性基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)と、該所定の溶媒中で負に帯電する高分子電解質とを接触させることにより、正に帯電する親水性基体が負に帯電する高分子電解質層で被覆された第1の被覆体を製造することができる。工程(b1)の別の実施形態では、所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で表面が負に帯電する親水性基体と、該所定の溶媒中で正に帯電する高分子電解質とを接触させることにより、負に帯電する親水性基体が正に帯電する高分子電解質層で被覆された第1の被覆体を製造することができる。
工程(b1)の後、洗浄工程を実施し、第1の被覆体を有機溶媒で洗浄して第1の被覆体に付着する余剰の高分子電解質を除去することが好ましい。洗浄工程の後、乾燥工程を実施し、第1の被覆体を乾燥してもよい。乾燥工程は、自然乾燥であってもよいし、あるいは強制乾燥であってもよい。
<工程(b2)>
工程(b2)の一実施形態では、所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で正に帯電する第k1の高分子電解質層を表層に有する第k2の被覆体と、該所定の溶媒中で負に帯電する高分子電解質とを接触させることにより、該所定の溶媒中で負に帯電する第(k2+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k2+1)の被覆体を製造することができる。
工程(b2)の別の実施形態では、所定の溶媒中において、該所定の溶媒中で負に帯電する第k2の高分子電解質層を表層に有する第k2の被覆体と、該所定の溶媒中で正に帯電する高分子電解質とを接触させることにより、該所定の溶媒中で正に帯電する第(k2+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k2+1)の被覆体を製造することができる。
高分子電解質の具体例、所定の溶媒の具体例、所定の溶媒中での第k2の被覆体と高分子電解質との接触条件等は、工程(a1)と同様である。
工程(b2)をk2=1からk2=n(ここで、nは1以上の整数である。)までn回実施することにより、基体と該基体を被覆する第1〜第(n+1)の高分子電解質層とを有し、第(n+1)の高分子電解質層が表層に位置する第(n+1)の被覆体を製造することができる。第1〜第(n+1)の高分子電解質層は、所定の溶媒中で互いに反対の荷電に帯電する高分子電解質層が隣接するように積層される。例えば、所定の溶媒中で表面が正に帯電する基体が使用され、nが3である場合、基体に、負に帯電する第1の高分子電解質層、正に帯電する第2の高分子電解質層、負に帯電する第3の高分子電解質層、及び正に帯電する第4の高分子電解質層が積層され、第4の高分子電解質層が表層に位置する、第4の被覆体を製造することができる。また、所定の溶媒中で表面が負に帯電する基体が使用され、nが3である場合、基体に、正に帯電する第1の高分子電解質層、負に帯電する第2の高分子電解質層、正に帯電する第3の高分子電解質層、及び負に帯電する第4の高分子電解質層が積層され、第4の高分子電解質層が表層に位置する、第4の被覆体を製造することができる。
なお、nが1である場合には、基体と該基体を被覆する第1及び第2の高分子電解質層とを有し、第2の高分子電解質層が表層に位置する第2の被覆体が製造される。
nは1以上の整数である限り特に限定されないが、2〜5であることが好ましく、2〜3であることがさらに好ましい。これにより、高分子電解質層の電荷密度が一定となり、その強度が増加するため、均一な表面被覆を達成することができる。なお、nは、被覆体の表層に位置する高分子電解質層が、吸着工程において被覆体と接触させるホスト材料の表面と反対の電荷に帯電するように調整される。
工程(b1)及び(b2)の一実施形態では、所定の溶媒中で表面が正に帯電する親水性基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)を、アニオン性高分子溶液と、カチオン性高分子溶液とに交互に浸漬することにより、親水性基体に、アニオン性高分子層及びカチオン性高分子層が積層された被覆体を製造することができる。
工程(b1)及び(b2)の別の実施形態では、所定の溶媒中で表面が負に帯電する親水性基体(親水性粒子基体又は親水性繊維基体)を、カチオン性高分子溶液と、アニオン性高分子溶液とに交互に浸漬することにより、親水性基体に、カチオン性高分子層及びアニオン性高分子層が積層された被覆体を製造することができる。
液拡散性層5に含有される複合化材料において、ホスト材料を構成する繊維の平均繊維径は、ホスト材料の不織布基体が高分子電解質層で被覆されているか否かに関らず、ホスト材料の不織布基体の平均繊維径と同一であるとみなすことができ、ゲスト材料を構成する粒子又は繊維の平均粒子径又は平均繊維径は、ゲスト材料の親水性粒子基体又は親水性繊維基体が高分子電解質層で被覆されているか否かに関らず、ゲスト材料の親水性粒子基体又は親水性繊維基体の平均粒子径又は平均繊維径と同一であるとみなすことができる。そして、ゲスト材料の親水性粒子基体又は親水性繊維基体の平均粒子径又は平均繊維径は、ホスト材料の不織布基体の平均繊維径よりも小さい。したがって、ゲスト材料を構成する粒子又は繊維の平均粒子径又は平均繊維径は、ホスト材料を構成する繊維の平均繊維径よりも小さい。このようなゲスト材料がホスト材料に複合化することにより、ホスト材料を構成する繊維間で毛細管力が発生するだけでなく、ホスト材料を構成する繊維の表面でも毛細管力が発生する。
液拡散性層5に含有される複合化材料において、ホスト材料及びゲスト材料の少なくとも一方が、基体(ホスト材料の場合には不織布基体を意味し、ゲスト材料の場合には親水性粒子基体又は親水性繊維基体を意味する)を被覆する高分子電解質層を有するので、ゲスト材料はホスト材料に対して静電的相互作用により効果的に吸着している。このため、ホスト材料及びゲスト材料は、接着剤によらず、かつ、加熱されることなく、かつ、ゲスト材料がホスト材料に埋没されることなく複合化されている。したがって、ホスト材料に複合化されたゲスト材料は、所望の機能(親水性粒子基体又は親水性繊維基体に基づく親水性)を有効に発揮することができる。
上記のように、液拡散性層5に含有される複合化材料では、ホスト材料を構成する繊維間で毛細管力が発生するだけでなく、ホスト材料を構成する繊維の表面でも毛細管力が発生する。そして、ホスト材料に複合化されたゲスト材料は、所望の機能(親水性粒子基体又は親水性繊維基体に基づく親水性)を有効に発揮することができる。液拡散性層5がこのような複合化材料を含有することにより、液拡散性層5における液拡散性及びクッション性の両立を実現可能である。すなわち、ホスト材料の不織布基体として、クッション性の高い(すなわち、嵩高である)不織布基体が使用される場合、液拡散性層5のクッション性は向上する一方、ホスト材料を構成する繊維間で生じる毛細管力は低下するが、ホスト材料を構成する繊維の表面で生じる毛細管力によって、液透過性層5における液拡散性の低下は防止される。但し、液拡散性層5に含有される複合化材料において、ホスト材料の不織布基体として、クッション性の高い(すなわち、嵩高である)不織布基体が使用されることは必須ではない。ホスト材料の不織布基体のクッション性は、液拡散性層5に求められる機能等に応じて、適宜調整可能である。例えば、液拡散性層5にクッション性の向上よりも液拡散性の向上が求められる場合、ホスト材料の不織布基体として、クッション性の低い(すなわち、空隙率が低い)不織布基体を使用することができる。この場合、ホスト材料を構成する繊維間で生じる毛細管力と、ホスト材料を構成する繊維の表面で生じる毛細管力とが相俟って、液拡散性層5の液拡散性が向上する。
以下の製造例において、別段規定しない限り、以下の材料、試薬、条件等を採用した。
遠心分離は、遠心分離機(製造元:株式会社久保田製作所,販売元:久保田商事株式会社,型式:ユニバーサル冷却遠心機5922)を使用して実施し、遠心分離の条件は、8.5×gで5分間とした。
水として、イオン交換水を使用した。
メタノールとして、和光純薬工業株式会社製の純度99.5%のメタノールを使用した。
ポリ(ジアリルジメチルアンモニウムクロライド)(以下「PDDA」という)として、アルドリッチ社製の重量平均分子量(Mw)10万〜20万のPDDAを使用した。
ポリアクリル酸(以下「PAA」という)として、アルドリッチ社製の重量平均分子量(Mw)2.5万〜5万のPAAを使用した。
シリカ粒子として、富士シリシア化学株式会社製のシリカ粒子(商品名:サイリシア440,メジアン径(d50):5.96μm)を使用した。
第1の不織布(以下「不織布F1」という)として、PETを芯成分とし、PEを鞘成分とする芯鞘型複合繊維(平均繊維径:30μm,平均繊維長:51mm)で構成されたスルーエアー不織布(坪量:20g/m2,厚み:0.98mm,密度:0.020g/cm3)を使用した。
第2の不織布(以下「不織布F2」という)として、PETを芯成分とし、PEを鞘成分とする芯鞘型複合繊維(平均繊維径:30μm,平均繊維長:51mm)で構成されたスルーエアー不織布(坪量:38g/m2,厚み:0.51mm,密度:0.074g/cm3)を使用した。
セルロースナノファイバーとして、スギノマシン社製のセルロースナノファイバー(平均繊維径:20.0nm,平均繊維長:2.0μm)として使用した。
[製造例1]第1の粒子複合化不織布の製造
(1)高分子電解質層で被覆された被覆不織布の製造
工程A1:不織布F1を容器に入れた。
工程B1:工程A1の後、不織布F1が十分に浸漬する量のPDDA水溶液(PDDA濃度:0.5重量%)を加え、15分間放置した後、PDDA水溶液を除去した。
工程C1:工程B1の後、不織布F1が十分に浸漬する量の水を加え、十分に振盪した後、水を除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程D1:工程C1の後、不織布F1が十分に浸漬する量のPAA水溶液(PAA濃度:0.5重量%)を加え、15分間放置した後、PAA水溶液を除去した。
工程E1:工程D1の後、不織布F1が十分に浸漬する量の水を加え、十分に振盪した後、水を除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程F1:工程E1の後、不織布F1が十分に浸漬する量のPDDA水溶液(PDDA濃度:0.5重量%)を加え、15分間放置した後、PDDA水溶液を除去した。
工程G1:工程F1の後、不織布F1が十分に浸漬する量の水を加え、十分に振盪した後、水を除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程A1〜工程G1により、基体である不織布F1がPDDA層、PAA層及びPDDA層で順次被覆され、表層にPDDA層が位置する、第1の被覆不織布(以下「被覆不織布CF1」という)を製造した。なお、不織布として、不織布F1の代わりに、PETを芯成分とし、PEを鞘成分とする芯鞘型複合繊維(4.4dtex×38mm)で構成されたスルーエアー不織布(坪量:38g/m2,厚み:1.4mm)を使用し、PDDA溶液の溶媒及びPAA溶液の溶媒として、水の代わりに、和光純薬社製の純度99.5%のエタノールを使用した点を除き、被覆不織布CF1と同様にして製造した被覆不織布に関し、20℃の環境雰囲気下、大塚電子製のゼータ電位測定システムELSZ−1を使用して、エタノール中における被覆不織布のゼータ電位を測定したところ、被覆不織布のゼータ電位は+40mVであった。なお、被覆不織布のゼータ電位の測定に関し、モードは平板試料用セルを使用しての測定であり、測定原理は試料表面に接する液体に生じる電気浸透流を利用したものである。この結果に基づくと、20℃の環境雰囲気下、大塚電子製のゼータ電位測定システムELSZ−1を使用して、水中における被覆不織布CF1のゼータ電位を測定する場合、被覆不織布CF1のゼータ電位は+20mV以上であると予測される。
(2)高分子電解質層で被覆された被覆シリカ粒子の製造
工程A2:水10mL及びシリカ粒子0.5gを遠心分離機付属の遠沈管に加え、遠心分離し、遠心上清を除去した。
工程B2:工程A2の後、遠沈管にPDDA水溶液(PDDA濃度:0.5重量%)を10mL加え、15分間放置した後、遠心分離し、遠心上清を除去した。
工程C2:工程B2の後、遠沈管に水を10mL加え、十分に撹拌した後、遠心分離し、遠心上清を除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程D2:工程C2の後、遠沈管にPAA水溶液(PAA濃度:0.5重量%)を10mL加え、15分間放置した後、遠心分離し、遠心上清を除去した。
工程E2:工程D2の後、遠沈管に水を10mL加え、十分に撹拌した後、遠心分離し、遠心上清を除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程A2〜工程E2により、基体であるシリカ粒子がPDDA層及びPAA層で被覆され、表層にPAA層が位置する被覆シリカ粒子を製造した。なお、粒子として、シリカ粒子の代わりに、住友精化株式会社製のSAP粒子(商品名:SA55SX−II)を使用し、PDDA溶液の溶媒及びPAA溶液の溶媒として、水の代わりに、和光純薬社製の純度99.5%のエタノールを使用した点を除き、被覆シリカ粒子と同様にして製造した被覆SAP粒子に関し、20℃の環境雰囲気下、大塚電子製のゼータ電位測定システムELSZ−1を使用して、エタノール中における被覆SAP粒子のゼータ電位を測定したところ、被覆SAP粒子のゼータ電位は−40mVであった。なお、被覆SAP粒子のゼータ電位の測定に関し、モードはフローセルを使用しての測定であり、測定原理はレーザードップラー法(電気泳動光散乱測定法)を利用したものである。この結果に基づくと、20℃の環境雰囲気下、大塚電子製のゼータ電位測定システムELSZ−1を使用して、水中における被覆シリカ粒子のゼータ電位を測定する場合、被覆シリカ粒子のゼータ電位は−20mV以下であると予測される。
(3)粒子複合化不織布の製造
被覆不織布CF1及び被覆シリカ粒子を水中で混合し、静電的相互作用により被覆不織布CF1に被覆シリカ粒子を吸着させ、第1の粒子複合化不織布(以下「粒子複合化不織布M1」という)を製造した。
[製造例2]第2の粒子複合化不織布の製造
(1)高分子電解質層で被覆された被覆不織布の製造
不織布F1に代えて不織布F2を使用した点を除き、製造例1と同様にして工程A1〜工程G1を実施し、基体である不織布F2がPDDA層、PAA層及びPDDA層で順次被覆され、表層にPDDA層が位置する第2の被覆不織布(以下「被覆不織布CF2」という)を製造した。なお、20℃の環境雰囲気下、大塚電子製のゼータ電位測定システムELSZ−1を使用して、水中における被覆不織布CF2のゼータ電位を測定する場合、被覆不織布CF2のゼータ電位は、被覆不織布CF1と同様、+20mV以上であると予測される。
(2)高分子電解質層で被覆された被覆シリカ粒子の製造
製造例1と同様にして工程A2〜工程E2を実施し、基体であるシリカ粒子がPDDA層及びPAA層で被覆され、表層にPAA層が位置する被覆シリカ粒子を製造した。
(3)粒子複合化不織布の製造
被覆不織布CF2及び被覆シリカ粒子を水中で混合し、静電的相互作用により被覆不織布CF2に被覆シリカ粒子を吸着させ、第2の粒子複合化不織布(以下「粒子複合化不織布M2」という)を製造した。図3は、粒子複合化不織布M2の電子顕微鏡写真(300倍)である。図3に基づいて求められる、被覆シリカ粒子CF2の平均粒子径の、被覆不織布CF2の平均繊維径に対する比(被覆シリカ粒子CF2の平均粒子径:被覆不織布CF2の平均繊維径)は1:10であった。
[製造例3]第3の粒子複合化不織布の製造
(1)高分子電解質層で被覆された被覆不織布の製造
不織布F1に代えて不織布F2を使用した点を除き、製造例1と同様にして工程A1〜工程G1を実施し、基体である不織布F2がPDDA層、PAA層及びPDDA層で順次被覆され、表層にPDDA層が位置する被覆不織布CF2を製造した。
(2)高分子電解質層で被覆された被覆シリカ粒子の製造
製造例1と同様にして工程A2〜工程E2を実施し、基体であるシリカ粒子がPDDA層及びPAA層で被覆され、表層にPAA層が位置する被覆シリカ粒子を製造した。その後、被覆シリカ粒子に、DKエステル(第一工業製薬社製)を噴霧した。この際、DKエステルの水溶液(DKエステル濃度:1.0重量%)を、霧吹きを使用して噴霧した。噴霧量は粒子複合化後不織布の重量を基準として0.5重量%とした。
(3)粒子複合化不織布の製造
被覆不織布CF2及びDKエステル処理化被覆シリカ粒子を水中で混合し、静電的相互作用により被覆不織布CF2にDKエステル処理化被覆シリカ粒子を吸着させ、第3の粒子複合化不織布(以下「粒子複合化不織布M3」という)を製造した。
[製造例4]第1のナノファイバー複合化不織布の製造
(1)高分子電解質層で被覆された被覆不織布の製造
工程A3:不織布F1を容器に入れた。
工程B3:工程A3の後、不織布F1が十分に浸漬する量のPDDAのメタノール溶液(PDDA濃度:0.5重量%)を加え、15分間放置した後、PDDAのメタノール溶液を除去した。
工程C3:工程B3の後、不織布F1が十分に浸漬する量のメタノールを加え、十分に振盪した後、メタノールを除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程D3:工程C3の後、不織布F1が十分に浸漬する量のPAAのメタノール溶液(PAA濃度:0.5重量%)を加え、15分間放置した後、PAAのメタノール溶液を除去した。
工程E3:工程D3の後、不織布F1が十分に浸漬する量のメタノールを加え、十分に振盪した後、メタノールを除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程F3:工程E3の後、不織布F1が十分に浸漬する量のPDDAのメタノール溶液(PDDA濃度:0.5重量%)を加え、15分間放置した後、PDDAのメタノール溶液を除去した。
工程G3:工程F3の後、不織布F1が十分に浸漬する量のメタノールを加え、十分に振盪した後、メタノールを除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程A3〜工程G3により、基体である不織布F1がPDDA層、PAA層及びPDDA層で順次被覆され、表層にPDDA層が位置する、第3の被覆不織布(以下「被覆不織布CF3」という)を製造した。なお、20℃の環境雰囲気下、大塚電子製のゼータ電位測定システムELSZ−1を使用して、水中における被覆不織布CF3のゼータ電位を測定する場合、被覆不織布CF3のゼータ電位は、被覆不織布CF1と同様、+20mV以上であると予測される。
(2)高分子電解質層で被覆された被覆セルロースナノファイバーの製造
工程A4:メタノール5.0mL及びセルロースナノファイバー1.0gを遠心分離機付属の遠沈管に加え、遠心分離し、遠心上清を除去した。
工程B4:工程A4の後、遠沈管にPDDAのメタノール溶液(PDDA濃度:0.5重量%)を10mL加え、15分間放置した後、遠心分離し、遠心上清を除去した。
工程C4:工程B4の後、遠沈管にメタノールを10mL加え、十分に撹拌した後、遠心分離し、遠心上清を除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程D4:工程C4の後、遠沈管にPAAのメタノール溶液(PAA濃度:0.5重量%)を10mL加え、15分間放置した後、遠心分離し、遠心上清を除去した。
工程E4:工程D4の後、遠沈管にメタノールを10mL加え、十分に撹拌した後、遠心分離し、遠心上清を除去した。この洗浄を2回繰り返した。
工程A4〜工程E4により、基体であるセルロースナノファイバーがPDDA層及びPAA層で被覆され、表層にPAA層が位置する被覆セルロースナノファイバーを製造した。なお、20℃の環境雰囲気下、大塚電子製のゼータ電位測定システムELSZ−1を使用して、メタノール中における被覆セルロースナノファイバー不織布CF2のゼータ電位を測定する場合、被覆セルロースナノファイバーのゼータ電位は、被覆シリカ粒子と同様、−20mV以下であると予測される。
(3)ナノファイバー複合化不織布の製造
被覆不織布CF3及び被覆セルロースナノファイバーをメタノール中で混合し、静電的相互作用により被覆不織布CF3に被覆セルロースナノファイバーを吸着させ、第1のナノファイバー複合化不織布(以下「ナノファイバー複合化不織布N1」という)を製造した。
[製造例5]第2のナノファイバー複合化不織布の製造
(1)高分子電解質層で被覆された被覆不織布の製造
不織布F1に代えて不織布F2を使用した点を除き、製造例4と同様にして工程A3〜工程G3を実施し、基体である不織布F2がPDDA層、PAA層及びPDDA層で順次被覆され、表層にPDDA層が位置する、第4の被覆不織布(以下「被覆不織布CF4」という)を製造した。なお、20℃の環境雰囲気下、大塚電子製のゼータ電位測定システムELSZ−1を使用して、水中における被覆不織布CF4のゼータ電位を測定する場合、被覆不織布CF4のゼータ電位は、被覆不織布CF1と同様、+20mV以上であると予測される。
(2)高分子電解質層で被覆された被覆セルロースナノファイバーの製造
製造例4と同様にして工程A4〜工程E4を実施し、基体であるセルロースナノファイバーがPDDA層及びPAA層で被覆され、表層にPAA層が位置する被覆セルロースナノファイバーを製造した。
(3)ナノファイバー複合化不織布の製造
被覆不織布CF4及び被覆セルロースナノファイバーをメタノール中で混合し、静電的相互作用により被覆不織布CF4に被覆セルロースナノファイバーを吸着させ、第2のナノファイバー複合化不織布(以下「ナノファイバー複合化不織布N2」という)を製造した。図4は、ナノファイバー複合化不織布N2の電子顕微鏡写真(2000倍)である。
[製造例6]第3のナノファイバー複合化不織布の製造
(1)高分子電解質層で被覆された被覆不織布の製造
製造例5と同様にして、基体である不織布F2がPDDA層、PAA層及びPDDA層で順次被覆され、表層にPDDA層が位置する、被覆不織布CF4を製造した。
(2)高分子電解質層で被覆された被覆セルロースナノファイバーの製造
製造例5と同様にして、基体であるセルロースナノファイバーがPDDA層及びPAA層で被覆され、表層にPAA層が位置する被覆セルロースナノファイバーを製造した。
(3)ナノファイバー複合化不織布の製造
被覆不織布CF4及び被覆セルロースナノファイバーを水中で混合し、静電的相互作用により被覆不織布CF4に被覆セルロースナノファイバーを吸着させ、第3のナノファイバー複合化不織布(以下「ナノファイバー複合化不織布N3」という)を製造した。図5(a)は、ナノファイバー複合化不織布N3の電子顕微鏡写真(8000倍)であり、図5(b)は、ナノファイバー複合化不織布N2の電子顕微鏡写真(8000倍)である。図5(a)に基づいて求められる、被覆セルロースナノファイバーの平均繊維径の、被覆不織布CF4の平均繊維径に対する比(被覆セルロースナノファイバーの平均繊維径:被覆不織布CF4の平均繊維径)は1:1000であり、図5(b)に基づいて求められる、被覆セルロースナノファイバーの平均繊維径の、被覆不織布CF4の平均繊維径に対する比(被覆セルロースナノファイバーの平均繊維径:被覆不織布CF4の平均繊維径)は1:2000であった。
[試験例1]人工経血ハケ時間の測定
高分子電解質層で被覆する前の不織布F1及びF2、並びに、粒子複合化不織布M1〜M3及びナノファイバー複合化不織布N1〜N3から、150mm×60mmの試験片を切り出した。各試験片の上側に、表面シート(商品名ソフィ はだおもいの表面シートを使用)を重ねるとともに、各試験片の下側に、吸収体を重ねて、吸収性物品サンプルを製造した。吸収体として、坪量300g/m2のパルプ積層体の上下を坪量15g/m2のティッシュで挟んだ後、密度が0.1g/cm3となるように厚みを調整したもの(調整後の厚みは約3.0mm)を使用した。吸収性物品サンプルの表面シート上に穴あきアクリル板(中央に40mm×10mmの穴、200mm(長さ)×100mm(幅))を重ねた。オートビュレット(柴田化学器械工業(株),マルチドジマットE725−1型)を使用して、アクリル板の穴に向けて、人工経血(イオン交換水1Lに対して、グリセリン80g,カルボキシメチルセルロースナトリウム8g,塩化ナトリウム10g,炭酸水素ナトリウム4g,赤色102号8g、赤色2号2g,黄色5号2gを加えて十分に攪拌したものを使用)を90mL/分で3mLを注入した(1回目)。注入開始後、アクリル板の穴に滞留する人工経血が無くなるまでの時間を測定し、これを、1回目の人工経血ハケ時間(秒)とした。なお、1回目の人工経血ハケ時間(秒)は、5回の測定によって得られた測定値の平均値として算出した。
1回目の注入開始から2分後、人工経血を90mL/秒の滴下速度で3mL注入した(2回目)。2回目の注入開始後、アクリル板の穴に滞留する人工経血が無くなるまでの時間を測定し、これを、2回目の人工経血ハケ時間(秒)とした。なお、2回目の人工経血ハケ時間(秒)は、5回の測定によって得られた測定値の平均値として算出した。
結果を表1に示す。
[試験例2]液吸い上げ高さの測定
高分子電解質層で被覆する前の不織布F1、並びに、粒子複合化不織布M1及びナノファイバー複合化不織布N1から、長さ100mm×幅25mmの試験片を切り出し、高さを調節可能なバーに、試験片の長さ方向の一端を固定した。色素含有水(色素の種類:青色1号,色素の濃度:0.01重量%)を含有する容器を、試験片の下方に設置した。バーの高さを調節し、試験片の長さ方向の他端を容器中の色素含有水に浸した。この際、試験片の長さ方向の他端から約30mmまでの部分が色素含有水に浸るように、バーの高さを調節した。試験片を色素含有水に浸してから10分後、容器中の色素含有水の水面から、試験片によって吸い上げられた色素含有水の端部までの距離を測定し、これを、液吸い上げ高さ(mm)とした。液吸い上げ高さ(mm)は、5回の測定によって得られた測定値の平均値として算出した。その結果、不織布F1の液吸い上げ高さは0mm、粒子複合化不織布M1の液吸い上げ高さは10mm、ナノファイバー複合化不織布N1の液吸い上げ高さは20mmであった。

Claims (13)

  1. 水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電するホスト材料に対して、前記所定の溶媒中で表面が前記ホスト材料の表面と反対の電荷に帯電するゲスト材料が静電的相互作用により吸着してなる、吸収性物品用の複合化材料であって、
    前記ホスト材料が、基体として、不織布基体を含み、
    前記ゲスト材料が、基体として、前記不織布基体の平均繊維径よりも小さい平均粒子径を有する複数の親水性粒子基体又は前記不織布基体の平均繊維径よりも小さい平均繊維径を有する複数の親水性繊維基体を含み、
    前記ホスト材料及び前記ゲスト材料の少なくとも一方が、前記基体を被覆する高分子電解質層を有する、前記複合化材料。
  2. 前記複数の親水性粒子基体の平均粒子径の、前記不織布基体の平均繊維径に対する比(親水性粒子基体の平均粒子径:不織布基体の平均繊維径)が1:4〜1:50であり、前記複数の親水性繊維基体の平均繊維径の、前記不織布基体の平均繊維径に対する比(親水性繊維基体の平均繊維径:不織布基体の平均繊維径)が1:4〜1:2500である、請求項1に記載の複合化材料。
  3. 前記高分子電解質層が、積層された複数の高分子電解質層からなり、前記複数の高分子電解質層において、前記所定の溶媒中で互いに反対の荷電に帯電する高分子電解質層が隣接している、請求項1又は2に記載の複合化材料。
  4. 前記所定の溶媒中における前記ホスト材料及び前記ゲスト材料のゼータ電位の絶対値が、20mV以上であって、かつ、電荷的に釣り合っている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の複合化材料。
  5. 前記ホスト材料が、下記工程(a1)及び(a2):
    (a1)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、前記所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電する不織布基体と、前記所定の溶媒中で前記不織布基体の表面と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第1の高分子電解質層を表層に有する第1の被覆体を製造する工程;
    (a2)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、前記所定の溶媒中で正又は負に帯電する第k1の高分子電解質層を表層に有する第k1の被覆体と、前記所定の溶媒中で前記第k1の高分子電解質層と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第(k1+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k1+1)の被覆体を製造する手順を、k1=1からk1=m(ここで、mは1以上の整数である。)までm回実施し、第(m+1)の高分子電解質層を表層に有する第(m+1)の被覆体を製造する工程
    を含む方法によって製造された前記第(m+1)の被覆体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の複合化材料。
  6. 前記第(m+1)の被覆体のゼータ電位の絶対値が20mV以上である、請求項5に記載の複合化材料。
  7. 前記ゲスト材料が、下記工程(b1)及び(b2):
    (b1)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、前記所定の溶媒中で表面が正又は負に帯電する親水性粒子基体又は親水性繊維基体と、前記所定の溶媒中で前記親水性粒子基体又は前記親水性繊維基体の表面と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第1の高分子電解質層を表層に有する第1の被覆体を製造する工程;
    (b2)水、無極性有機溶媒、極性有機溶媒、及び、極性有機溶媒と水との混合溶媒から選択される所定の溶媒中において、前記所定の溶媒中で正又は負に帯電する第k2の高分子電解質層を表層に有する第k2の被覆体と、前記所定の溶媒中で前記第k2の高分子電解質層と反対の電荷に帯電する高分子電解質とを接触させ、第(k2+1)の高分子電解質層を表層に有する第(k2+1)の被覆体を製造する手順を、k2=1からk2=n(ここで、nは1以上の整数である。)までn回実施し、第(n+1)の高分子電解質層を表層に有する第(n+1)の被覆体を製造する工程
    を含む方法によって製造された前記第(n+1)の被覆体である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の複合化材料。
  8. 前記第(n+1)の被覆体のゼータ電位の絶対値が20mV以上である、請求項7に記載の複合化材料。
  9. 前記親水性粒子基体がシリカ粒子である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合化材料。
  10. 前記親水性繊維基体がセルロースファイバーである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の複合化材料。
  11. 炭素数1〜3の一価アルコール中で、前記ホスト材料に対して、前記ゲスト材料を静電的相互作用により吸着させて得られたものである、請求項10に記載の複合化材料。
  12. 液透過性層と、液不透過性層と、前記液透過性層及び前記液不透過性層の間に配置された液吸収性層と、前記液透過性層及び前記液吸収性層の間又は前記液吸収性層及び前記液不透過性層の間に配置された液拡散性層とを備える吸収性物品であって、前記液拡散性層が、請求項1〜11のいずれか1項に記載の複合化材料を含有する、前記吸収性物品。
  13. 前記液拡散性層が前記液吸収性層と接している、請求項12に記載の吸収性物品。
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