JPS59211457A - 吸収性製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非常に吸収性かつ保持性のセルロースパルプの
提供に関し、特に体液を吸収するために用いる吸収性製
品、たとえば生理用ナプキン、月経用タンポン、おむつ
、ドレッシング等に用いるパルプに関する。

勿論、体液を眼部するためにセルロースパルプを利用す
ることは長い間知られて米た。最初木材パルプがこの種
製品に何年もの間用いられて来た。

それは安価で、容易に得られる吸収性材料だからである
。この種の木材パルプは一般に針葉樹、たとえばダイオ
ウマツ等に由来するものであり、そして工業的には化学
パルプ法、たとえばクラフトまたは亜硫酸法によって処
理され、この処理の間に木の幹および枝は木材パルプ繊
維とされ、そして非繊維状物質、たとえばガム、樹脂お
よびリグニンは化学的に除去される。得られた木材パル
プは時には漂白され、そして次に前述の製品に用いるべ
きパルプ綿毛とする引続く解離用のボードに形成される
。

また、工業的湿式簀の目紙製造法においては、パルプ繊
維の最外層上に若干の遊離したミクロフィブリルを生成
するためにバルブ繊維が当該技術分野で叩解として知ら
れる工程において通常機械的に処理されることも知られ
ている。この種の湿式等の目紙製造法における乾燥工程
の間、これらの遊離したミクロフィブリルは隣接の繊維
と共に水素結合を形成し、そして完成ベーパーシートの
安定性に対しある度合を付加する。しかし、この種の叩
解作業は、過剰の水素結合がパルプボードを摩砕してパ
ルプ綿毛とするのに困難性を付加する逆の要因であると
考えられているので、究極的に吸収性製品用パルプ綿毛
を提供するためにパルプボードを製造する技術分野にお
いて用いられるヘキでおることは知られていない。

従来法の工程に由来するパルプ綿毛は体液吸収性製品に
おいて、たいてい上首尾に用いられて来たが６、当該技
術分野は水相バルブの吸収力および液体保持性能の改良
をますます追求して来た。多くの示唆が既に提出されて
来て、それらは通常、木材パルプ繊維が構成はれるセル
ロース重合体の化学的変性に向けられている。これらの
努力は若干成功したけれど、一般に得られた製品が固有
の木材パルプよシも実質的に高価であり、捷だ若干の特
有の欠点、たとえば脆化または遅い吸上速度等を伴うと
明言される可能性もある。

従って、固有のセルロース繊維を処理してその吸収性お
よび液体保持性を増加させる比較的安価で、簡単な方法
に関する安来がある。

本明細書の教示によれは、非常に吸収性で保持力を有す
るセルロース繊維パルプが、複雑で経費のかかる化学的
処理の助けを借りる必侠なく比較的簡単な方法にょυ提
供される。

具体的には、この種の吸収性かつ保持性パルプは先ずセ
ルロース繊維の希薄水性分散液を生成することによって
製造される。次にこの分散液を機械的に処理（叩解）し
て、このセルロース繊維の２番目の壁の少なくとも最外
層が本質的に完全に分解されてミクロフィブリル形状と
なるような程度とする。次に叩解した分散液を凍結乾燥
法により乾燥し、それによって分散液中の水が冷却装置
の適用に↓つで最初凍結し、次に得られた氷を昇華によ
り除去し、すなわちこの氷を最初に液状を経過させない
で気体状態に変換し、そしてこの気体を運び去って実質
的に非含水生成物とする。氷の昇化は通常凍結分散液を
低圧雰囲気とすることにより行われる。

得られた製品はセルロースパルプであり、このものは従
来のセルロースパルスに由来するものと比較して驚くべ
き強化された吸収度と流体保持力を有している。更に本
発明の教示に由来するセルロースバルブの構造はユニー
クである。顕微鏡観察下では、叩解工程によって出発セ
ルロース繊維から解放されたフィブリルは分散液が凍結
乾燥された後に、前記解放フィブリルを圧縮状態で含ん
で成る不連続の小板状体またはシート状のものとして出
現する。これらのシートは気孔を取巻きかつ、形成する
壁として出現する傾向を有している。

顕微鏡的には、この、形態構造が凍結乾燥パルプのスポ
ンジ状外観を生ずるものと考えられる。更に注目される
のは、細胞は明らかにシート状圧縮ミクロフィブリルに
よって包囲されているが、これらのシートはある度合を
もって不連続であり、そして孔を呈し、一般に葉状構造
に類似している。

本発明によれば、繊維状セルロースの水性分散液を大き
い度合をもって繊維状構造から遊離のミクロフィブリル
まで叩解する。

出発セルロース繊維の好ましい形態は、たとえばクラフ
トパルプ法または亜硫酸パルプ法に由来する化学木材パ
ルプであるが、はとんど凡ゆるセルロース繊維源が適切
に用いられることが理解されよう。従って、木材パルプ
の他に、セルロース繊維の異なった資源には麻、バガス
、綿花等がある。

植物源とは無関係に、セルロース緻Ｍ、は２次的力、た
とえば水素結合を介して強力に会合された長鎖分子と平
行整列に規定されたセロビオース単位から成るセルロー
ス鎖を含んで構成されるものである。セルロース鎖の、
この会合は、ミセルまたは微結晶として知られる非常に
均一な結晶構造を生ずる。これらのミセルは植物中で、
ミクロフィブリルとして知られる長糸状に会合している
。

ミクロフィブリルへのミセルの会合は、空隙または転位
線がミセル間に存在し、この種の空隙は約１５〜２０オ
ングストローム単位（＾）を有しており、液体をミクロ
フィブリル中へ移動させ、そしてセルロース繊維の吸収
性と保持性能の少なくとも部分的な原因となっている。

高倍率写真は、木材セルロースのミクロフィブリルが幅
約３５Ｘのフィラメントであり、その長さに沿って電子
密度における周期的な変化を伴うものでおることを示し
ている。この観察に基づいて、木材パルプのミクロフィ
ブリルは緊密ならせん状に巻かれた平らなリボン形状と
することが提案されて米た。

セルロース繊維自体は会合したミクロフィブリルの層か
ら構成されている。外層は＠１壁と名付け、そして内層
を第２壁と名付け、またこれらは更にＳｌ、８２層等と
して分類される。

上記したよりに、製紙技術分野においては繊維スラリー
叩解乃至機械的に処理して若干のミクロフィブリルをセ
ルロース繊維の最外層上に遊離させることが知られてい
る。製紙分野におけるこの叩解処理の目的は、結合を高
めることである。従来、内層の損傷を避けるために非常
な注意が払われて来た。

本発明の教示によれば、この種の叩解工程は更に第２壁
の少なくとも最′外層が本質的に完全にミクロフィブリ
ル形状に分散される点にまで実施される。好ましくは、
先ず出発セルロース繊維が希薄水性スラリーに分散され
る。この釉のスラリーは約０．５乃至約１０．０％の範
囲に及ぶ固形分を、そして更に好ましくは約１．５乃至
約６．０％の範囲に及ぶ固形分を有するべきである。

このスラリーは次に、本明細魯中に規定した程度にミク
ロフィブリルを遊離するために該スラリ−が機械的に処
理される叩解ステーションに送られる。本発明の教示に
従ってスラリーを叩解する方法および装置は、もしミク
ロフィブリル化の十分な度合が達成されるならば、臨界
的なものではない。従って、市販の装置、たとえばホラ
ンダー、ジョーダン、あるいは円板式精砕機タイプの叩
解機を利用することができる。ホランダー叩解機はスラ
リーを桶内に導入し、そして波形ローラとプレー−トと
の間に形成されたニップの下を強制的に通過させる装置
である。ローラを回転さぜると、剪断力がニップ内の繊
維上に加えられる。ジョーダンタイプの叩解機は２個の
ネスチング・コーン（ｎｅｓｔｉｎｇ　ｃｏｎｅｓ　）
であって、その間に環状空間を備えたものを用いている
。内方のコーンが往復運動し、その結果環状空間に導入
されたスラリーは剪断される。円板式精砕機においては
、２枚の丸くしたプレートが対面関係にあり、そしてプ
レートの少なくとも１枚にはリプが設けられ、またその
プレートの少なくとも１枚は回転する。スラリーはプレ
ートの両面の間に導入され、そして回転作用によって剪
断される。ミクロフィブリルパルプを生成するためのそ
の他の示唆もあるが、これらも本発明を実施するために
等しく有用である。これらの示唆の一つは一米国特許第
４，３７４，７０２号（１９８３年２月２２日公告、発
明者：ターバック他）中に見出される。

十分な叩解は、得られた繊維がカナダ規格フリーネス値
（Ｃａｎａｄｉａｎ　５ｔａｎｄａｒｄ　Ｆｒｅｅｎｅ
ｓｓ　ｖａｌｕｅ　）　ｌ　’Ｏ０未満、好ましくは５
０未満に減少したときに達成されることが見出された。

特電の希釈度を有するスラリーが特定タイプの繊維と共
に特定の叩解装置内で叩解される時間は、一連の簡単な
実験による完成品のカナダ規格フリーネス値と容易に相
関関係を有するものである。叩解時間を作り出すパラメ
ータは非常に大きく変動する可能性もあり、そして本発
明の教示によれは利用可能な叩解スラリーを依然として
生成するので、この種の叩解時間に関し、如伺なる晋偏
化も行えないことが理解されよう。ウィスコンシン州の
ヴオイス暢カンパニー・オプｅアプリテンから得られた
「ヴアレイ叩Ｍ機Ｊ　７３−１３−１１／２ナイアガラ
型を用い、そして固形分２％を有するテーダマツ漂白ク
ラフトバルブのスラリーを叩解する際、適切な叩解時間
は１２０乃至約１６０分の範囲に及んだが、これらは模
範例と考えてよい。

叩解方法とは無関係に、スラリーはその後、たとえば約
４〜１０％に濾過または吸引手段によって濃縮すること
ができ、そして次に凍結乾燥工程を施す。凍結乾燥につ
いては、スラリーはその中の水が固化するに足る冷凍手
段の影響下に置かれることを意味している。次に凍結さ
れたスラリーは、これが先ず液状を経由することなく＠
抜気体状態に昇華する条件下に置かれ、そして気体状の
水は除去される。

凍結工程を行うためには各種の手段が利用され、たとえ
ばスラリーを外部の冷蔵室に入れ、そしてスラリーをそ
の中に冷凍される１で保持することによυ行う。必るい
はスラリーを、冷凍源、たとえば冷却管または冷却剤、
たとえば液体窒素、ドライアイス、アルコール溶液等を
含有する浴、ならびに収集された凍結スラリーの周囲を
伽壊させてもよい。

昇華ならびに気相の水の除去を行うために、凍結スラリ
ーは、水が固相から気相に直接昇華する榮件の減圧下に
置く。この種の減圧環境を作り出すだめの真空手段は凍
結乾燥の技術分野においては周知がある。典型的なこの
粉の減圧は約５，０トル未満、そして好ましくは約０．
５トル未満である。

得られた生成物はスポンジ状乾燥パルプであって、これ
はこのスポンジ状乃至パルプ綿毛に磨砕した場合のいず
れの形状においても、慣用の方法により提供されたバル
ブと対比させたとき液体吸収性および保持性の実質的増
加を示している。吸収性における、このような予期せぬ
改良に関する正確な理由は不明であるが、本明細もの教
示によるバルブの調製によって得られる特異な形態構造
の結果であると思われる。

添付図面を参照すると、第１図乃至第４図に示されてい
るのは、拡大倍率の一連の走査電子顕微鏡写真でろって
、「ヴアレイ」叩解機で１６０分間叩解し、次いで凍結
乾燥したテーダマツのクラフトパルプである。これらの
高倍率において、ノくルプはマイクロフィブリル１２か
ら成るシート乃至小板１０を含んで成っていることが理
解される。

これらのシートはランダム形状を有しておシ、そして空
隙１４′ｆｒ、包囲する若干不連続の壁を形成している
らしい。この高倍率においては小板が構造においてほと
んど葉状であり、そして穴があり、たとえば穿孔１６を
有している。

図示されるように、小板は約２ミクロン乃至約１３０ミ
クロンの最大寸法において変化しているが、７０ミクロ
ンが典型的である。これらの小板は約５ミクロン未満の
厚さを有し、典型的には約２ミクロンの厚さを有してい
る。小板は最大寸法値約５００ミクロン未満を有する空
隙領域を包囲している。

如何なる特定の学説とも結び付くものではないが、本発
明のパルプのユニークな形態構造は、微小繊維化したパ
ルプが凍結される際、底長し、膨張する氷の結晶が結晶
の切９子面間のフィブリルを圧縮して平らなシートとす
る事実によるものと思われる。昇華工程はこの形態を妨
害するものではなく、その代りにフィブリルの圧縮され
たシート間の容積を満たす氷が気化して後に空隙１４を
残す。

〔実施例１〕 本発明によるパルプのユニークな特性を示すために、一
連のパルプ試料をび４製する。各側において、出発セル
ロース繊維はフロリダ州、ノ（ナマ市のインターナショ
ナル・ベーノ（−〇カンノくニーから入手したテーダマ
ツ漂白りラフト本材〕くルプでおる。パルプの希薄分散
液は水中に約２ＭＭ４饅の固形分を有して調製された。

この分散液をウィスコンシン州のヴオイス・カンノ（ニ
ー・オプ１アプリテンから得られた「グアレイ叩解機Ｊ
　７３−１３−１１／２ナイアガラ型によって機械的に
処理した。

叩解は以下の第１表に示す多極の増加させた時間につい
て行った。次に、この得られたスラリーを、ニュージャ
ージ州、ニューブランズウインクのニュープランズウィ
ック会すイエ／テイフインク・コーポレーションから入
手した凍結乾燥装置を用いて凍結乾燥した。このスラリ
ーをペトリ皿に採り、次にこれを有効冷却温度約−７８
℃で顆粒状ドライアイス上に配置する。次いで冷凍スラ
リーを冷凍乾燥装置内に配置して水を０．０４）ルの真
空下で昇華により除去する。第１組の試料は凍結乾燥の
後、ロータ内に固定ハンマーを備えたー・ンマーミル中
で磨砕する。第２組の試料は凍結乾燥法により得られる
スポンジ状のまま保持する。

これらの試料は、［Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｒｅａ、　Ｊ、　
３７　Ｊ第３５６〜３６６ペー　ジ（１９６７年）中に
詳細に記載されるように「多孔板試験装置」を利用して
最大容量、流体保持ならびに最大容量吸収時間に関して
試験する。要約すれば、本試験は試料を多孔底板を備え
るブフナーｐ斗に必須である所に配置し、そしてこれに
対し標準化した制限圧力を維持する標準重量を加えるこ
とにより保持する工程を包含するものである。この多孔
板は流体の貯槽と接触させて配置し、そして試料は飽和
するまで多孔板を経由して流体を吸収させる。試料を本
質的に貯槽のレベルに保持することにより、吸収される
流体を貯槽に対し本質的にはゼロ液圧ヘッドの影響下に
おかれる。吸収された流体の容量を試料の重量で割った
ものを「最大容量」と称する。試料が流体を吸収する場
合、時間の函数として吸収された容量の測定が行われる
。吸収が開始された時の、この曲線の傾斜は「吸収当初
速度」と称する。流体の保持力を測定するため、飽和し
た試料を貯槽に対し持ち上け、それによって吸収された
流体に対し液圧ヘッドを付与するが、このヘッドは３５
．５０の流体として任意に選択される。本装置は、液圧
ヘッド下に保持される流体の容量を測定するための機構
を備えている。保持力値は試料の単位重量当り保持され
る容量として報告される。試料の試験結果は以下の第１
衣中に記録される。各場合の試験流体は１％ＮａＣＬ水
溶液、そして制限圧力は４、８９７ｃｍ２　　である。

第１表から理解されるように、対照試料、（単にスラリ
ー化し、そして凍結乾燥するが、フィブリル化してい々
い）とフィブリル化した凍結乾燥試料との比較は本発明
の教示を取り入れることにより吸収性に関する顕著な改
良を示している。

本発明の凍結乾燥し、フィブリル化した木材パルプを含
んで成る一連の試料を密度０．０２１７ｃｍ５を有する
圧縮円筒形タンポンに形成する。更に凍結乾燥した化学
木材パルプを含んで成る対照タンポンを同様にして同一
の密度を有するものに形成する。模擬使用条件下で塩化
ナトリウム水溶液１重量饅を吸収するための実験用なら
ひに対照用タンポンのキャパシティを、タンポンの一端
を吸収させるべき液体中に５分間沈め、一方タンポンの
側面は以下の第２表に示す制限圧力下に保持することに
よって測定する。制限圧力はタンホン分液圧的に膨張さ
せたポリエチレンスリーブ内に包むことにより維持する
。過剰の流体は２分間にわたり、タンポンから排出させ
、圧力を解放し、そしてタンポンにより吸収された流体
のＮ　ｍ　ｆｔ、測定し、そしてタンポンの単位Ｎｆｊ
ｔ当りの吸収された流体の重量単位をもって「キャパシ
ティ」として報告する。

第　２　弐 ８　　パルプ（対照）　　　　　　ＯＯ，０２９，２ミ
クｏフイブリル化　１６０　　　０．０２　　　１２．
３第２表から理解されるように、水８インチの制限圧力
において、本発明によるミクロフィブリル化した凍結乾
燥木材パルプは対照の化学木材パルプタンポンを超える
キャパシティにおける可成りの増加を示している。他方
、より高い制限圧力においては２種類のタンポンはキャ
パシティにおいて本質的に均等であることが明瞭である
。

本発明は高度吸収性のセルロースパルプを製造すること
に関して説明されたが、本明細誉において更に吸収性を
強化するために、たとえば化学的手段による別のや他方
でセルローヌ繊維が更に処理できないことを示唆すると
決して解釈されるべきではない。同様に、本発明による
セルロースは他の成分と組合わせて吸収目的のために複
合制料を製造してもよい。この種の変形ならびに当業者
により見出されるその他のものは全て本発明の範囲およ
び教示の範囲内にあるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は倍率１００における本発明によるパルプを示す
走査電子顕微鏡写真、第２図は倍率１，０００における
第１図に示すパルプの顕微鏡写真、第３図は倍率２，０
００における第１図のパルプの顕微鏡写真、そして第４
図は倍率２０，０００における第１図のパルプの顕微鏡
写真である。 １０・・・シートまたは小板、１２・・・ミクロフィブ
リル、１４・・・空隙、１６・・・穿孔。 特許出願人　　パーソナル・プロダクツ・カンパニー（
外２名） 〜 ｂ 寸 第１頁の続き ０発　明　者　カムビッツ・ビイ・マコウィアメリカ合
衆国０８９０２ニュ、−ジ ャーシイ州ノース・ブランズウ イック・ナイン・ペラニア・ド ライブ・アパートメント１−ビ イ 手続補正書（自発） 昭和５９年５月２４日 荷許庁長官殿 １、事件の表示　　　特願昭５９−８８５２６号２、発
明の名称 吸収性製品 ３　補正をする者 名称ハーソナル・プロダクツ・カンパニー５、補正の対
象 （１）明細書の図面の簡単な説明の欄 （２）図面 ６、補正の内容 （１）明細書第２２頁第９行目乃至第１４行目の「第１
図は〜−−−−−−である。」とあるのを以下のように
補正する。 記 「第１図は倍率１００における本発明によるパルプの繊
維の形状を示す走査電子顕微鏡写真、第２図は倍率１，
０００における第１図に示すパルプの繊維の形状の顕微
鏡写真、第３図は倍率２．０００における第１図のパル
プの繊維の形状の顕微鏡写真、そして第４図は倍率２０
，０００における第１図のパルプの繊維の形状の顕微鏡
写真である。」（２）図面の浄書（内容に変更なし） 以上

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ミクロフィブリルのシート状粒子から成る叩
   解、凍結乾燥したセルロースパルプを吸収性エレメント
   として包含したものがらなシ、前記シート状粒子は不連
   続な壁として空所を取巻くように配されていることを特
   徴とする吸収性製品。
2. （２）　　前記叩解、凍結乾燥したセルロースパルプが
   、１％ＮｔｈＣＬ水溶液から成る試験流体によって少な
   くとも１５　ｔ／？の「多孔板キャパシティ」を有する
   特許請求の範囲第１項記載の吸収性製品。
3. （３）前記叩解、凍結乾燥したセルロースパルプが、液
   圧ヘッド３５．５ｍの液体下で１％ＮａＣｔ水溶液から
   成る試験流体によって少なくとも１０　ｆ／ｒの［多孔
   板リテンション」を有する特許請求の範囲第１項記載の
   吸収性製品。
4. （４）前記叩解、凍結乾燥したセルロースパルプが、最
   大寸法約２ミクロン乃至約１３０ミクロンならびに５ミ
   クロン未満の厚さを有する前記シートを含んで成る特許
   請求の範囲８１！　１項記載の吸収性製品。
5. （５）前記製品が生、理用ナプキンである特許請求の範
   囲第１項記載の吸収性製品。
6. （６）前記製品が生理用タンポンでちる特許請求の範囲
   第１項記載の一吸収性製品。
7. （７）前記製品が使い棄て用おむつである特許請求の範
   囲第１項記載の吸収性製品。
8. （８）　　前記製品が創傷用ドレッシングである特許請
   求の範囲第１項記載の吸収性製品。
9. （９）高度に吸収性、保持性のセルロースパルプを吸収
   性エレメントとしてその中に包含し、前記セルロースパ
   ルプは、 セルロース繊維の希薄水性分散液を形成する工程、前記
   スラリーを、前記セルロース繊維の第２壁の少なくとも
   最外層が本質的に完全にミクロフィブリル形状に分解さ
   れる程度に広範囲に叩解する工程、および前記スラリー
   を凍結乾燥する工程からなりそれによって前記高度に吸
   収性、保持性のセルロースパル７”ｅ得ル、 ことによって提供されるものであることを特徴とする吸
   収性製品。
10. （１０）　　出発セルロース繊維が木材パルプでおる特
    許請求の範囲第１項記載の吸収性製品。 （１１１前記水性分散液が固形分約０．５乃至約１０．
    ０重量％の範囲の固体を含有する特許請求の範囲第１項
    記載の吸収性製品。 （ｌ邊　　前記水性分散液が固形分約１．５乃至約６．
    ０重量饅の範囲の固体を含有する特許請求の範囲第３項
    記載の吸収性製品。 （１３１叩解が、前記セルロース繊維をカナダ規格フリ
    ーネス値１００未満とする程度に行われる特許請求の範
    囲第１項記載の吸収性製品。 Ｉ　叩解が、前記セルロース繊維をカナダ規格フリーネ
    ス値５０未満とする程度に行われる特許請求の範囲第５
    項記載の吸収性製品。 （１５１前記製品が生理用ナプキンでおる特許請求の範
    囲第９項記載の吸収性製品。 （１６１前記製品が生理用タンポンである特許請求の範
    囲第９項記載の吸収性製品。 ａ力　前記製品が使い棄て用おむつである特許請求の範
    囲第９項記載の吸収性製品。 ａａ　　前記製品が創、傷用ドレッシングでちる特許請
    求の範囲第９項記載の吸収性製品。