吸水性构造物及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种一次性尿布(おむつ)或生理用卫生巾、可以作为必须具有吸水性的一次性擦拭物等使用的吸水性构造物及其制造方法。
背景技术
美国专利4,500,315号公报中公开了一种一次性的极薄吸收制品。该制品由第一层、第二层和夹在两层之间的中间层构成。第一层是由合成纤维织物和混在织物之间的许多高吸水性聚合物粒子构成的。第二层是将纤维素纤维等交织在一起形成块状的层，液体扩散性良好。中间层也是由纤维素纤维等交织在一起形成块状的层，其一部分进入到第一层中，与高吸水性聚合物紧密接触。由于该制品呈在厚度方向上被压缩的状态，所以具有压缩前厚度的1/2以下的厚度，在吸水时恢复至压缩前厚度的至少75％。
在特开平2-74254号公报中公开了一种吸收性物品用的吸收体。该吸收体由热熔融性的卷缩纤维、绵状纸浆、吸水性聚合物粒子的混合物制成。卷缩纤维相互热融合而形成立体的网状结构，呈席垫状。吸收体是当向绵状纸浆和聚合物粒子处于湿润状态时与卷缩纤维一起进行压缩、然后进行干燥而获得的。绵状纸浆和聚合物粒子吸水并软化时，吸收体从压缩状态被释放，恢复到压缩前的席垫状。复原后的吸收体，由于卷缩纤维可以比较自由地进行变形，所以可以弹性地压缩。
美国专利4,500,315号公报的吸收制品和特开平2-74254号公报的吸收体，是将聚合物粒子填充并保持在纤维彼此之间的间隙中的材料，若防止聚合物粒子从吸收体中脱落，则纤维的间隙不能太大。在这样的吸收体中，当聚合物粒子吸水而发生膨润时，堵塞了纤维的间隙，吸收体地透气性显著恶化。
【发明内容】
本发明的课题是，对含有吸水性材料的热可塑性合成纤维聚合体呈压缩状态的吸水性构造物进行改良，以便即使包含在该构造物中的高吸水性聚合物吸水并膨润时，构造物的透气性也不会恶化。
为了解决前述课题，本发明由涉及吸水性构造物的第一个发明和涉及该构造物的制造方法的第二个发明构成。
前述第一个发明的对象是一种吸水性构造物，该吸水性构造物，在具有相互平行的上面和下面的呈板状的热可塑性合成纤维的聚合体中，作为吸水性材料包含有纤维素类纤维和吸水并膨润的高吸水性聚合物，前述上下面中的至少一个被透水性片材覆盖。
在这种吸水性构造物中，前述第一个发明的特征如下。前述聚合体是向着前述上下面的宽度方向相互平行地延伸、同时具有多个直径比前述聚合体中的热可塑性合成纤维彼此间的间隙大的透气孔、可向前述上下面方向弹性压缩的蜂窝状构造物，该聚合体处于以使前述透气孔形成扁平状的方式向前述上下面方向压缩的状态。当前述高吸水性聚合物吸水而膨润软化时，被压缩的前述聚合体可以以使前述透气孔复原的方式向前述上下面方向弹性膨胀。
在前述第一个发明中，存在以下优选的实施形式。
(1)前述高吸水性聚合物为粒子状或纤维状。
(2)前述聚合体是将多个蜂窝状构造薄片沿它们的宽度方向重叠而成的，前述蜂窝状构件薄片的前述透气孔在延伸方向上具有3～30mm的宽度。
(3)前述(2)的聚合体，在前述薄片彼此之间，前述透气孔至少部分地相互连接结合在一起。
(4)前述热可塑性合成纤维是卷缩纤维。
(5)前述聚合体、前述纤维素纤维和前述高吸水性聚合物分别在5～80重量％、5～60重量％、10～80重量％的范围内。
(6)前述透气孔的形状大致为矩形，前述矩形中的对角线方向与前述上下面方向基本一致。
(7)前述聚合体是在前述上下面方向上并列至少两个前述透气孔而成的。
前述第二个发明的对象是吸水性构造物的制造方法，该吸水性构造物，在具有相互平行的上面和下面的呈板状的热可塑性合成纤维的聚合体中，作为吸水性材料包含有纤维素类纤维和吸水并膨润的高吸水性聚合物，前述上下面中的至少一个被透水性片材覆盖。
在这种制造方法中，前述第二个发明的特征如下。前述聚合体是向着前述上下面的宽度方向相互平行地延伸、同时具有许多直径比前述聚合体中的纤维彼此间的间隙大的透气孔、可向前述上下面方向弹性压缩的蜂窝状构造物。这种聚合体，在前述吸水性材料的湿润状态下以使前述透气孔形成扁平状的方式向前述上下面方向压缩、并因而使前述吸水性材料干燥且将前述聚合体保持在压缩状态下，并且，在前述压缩的前后任意一方中，至少前述上下面之一被前述透水性片材覆盖。
在前述第二个发明中，具有以下优选实施形式。
(1)前述高吸水性聚合物为粒子状或纤维状。
(2)将前述热可塑性合成纤维、纤维素纤维和高吸水性聚合物混合并供应到成型用的模具内，在前述模具内于加热条件下使前述热可塑性合成纤维彼此融合，获得前述聚合体。
(3)前述聚合体是在前述上下面方向上并列至少两个前述透气孔而成的。
【附图说明】
图1是吸水性构造物的透视图。
图2(a)是原料板和原料片的透视图，(b)是(a)的局部放大图。
图3是吸水之后的吸水性构造物的透视图。
图4是表示原料板的一种形态的与图2相同的图示。
图5是用于形成原料板的模具的局部剖开的透视图。
【具体实施方式】
下面，参照附图详细说明根据本发明的吸水性构造物及其制造方法。
在图1以透视图表示的吸水性构造物1由板状的芯材2、和对芯材2进行覆盖的覆盖片3构成，在图中用假想线表示片材3。芯材2是将热可塑性合成纤维4、高吸水性聚合物粒子6和粉碎纸浆7压缩而成的，具有上表面8、下表面9和周边侧面11。片材3通过覆盖上表面8、下表面9和侧面11，可以防止芯材2的塌溃、或聚合物粒子6和粉碎纸浆7的脱落。这样的片材3，在覆盖芯材2的至少上表面8的部分中具有透水性，在覆盖下表面9和侧面11的部分中具有透水性或不具有透水性。在图示的例子中，利用两张具有透水性的覆盖片3覆盖芯材2的整体。
图2(a)是用于获得吸水性构造物1所使用的原料板22和原料片23的透视图，图2(b)是(a)的局部放大图。但是，在(a)、(b)中原料片23是以假想线表示的。原料板22具有蜂窝结构，热可塑性合成纤维4的聚合体、分散在该集合体中的聚合物粒子6、粉碎纸浆7构成蜂窝结构的隔壁26，划分出多个透气孔27。原料板22除了相互平行的上表面28和下表面29之外还具有侧面31。上表面28和下表面29向着水平延伸的箭头X方向反复起伏，每一个起伏向着与箭头X正交的箭头Y的方向呈直线地延伸。侧面31在原料板22的厚度方向上具有向着与箭头X、Y正交的箭头Z方向反复起伏的侧面31a、和透过透气孔27看到的侧面31b。透气孔27位于上下面28、29之间，这些面28、29向着展宽(宽度)的方向平行延伸，各透气孔27的端部位于侧面31b上。在其侧面31b中，透气孔27形成于上下面28、29之间，即沿着箭头Z的方向以至少两个基本上并列的方式形成。在原料板22中，对于透气孔27的剖面形状没有特别的规定，优选的剖面形状为(b)中所示的平行四边形，两个对角线中的一个30a向箭头X方向延伸，与透气孔27的一边以15～45度、更优选为30～45度的角度A相交，另一个对角线30b沿图中的箭头Z方向、即在上面28和下面29之间延伸。并且，这种原料板22，隔壁26可以相对于沿箭头X方向延伸的水平县倾斜15～45度的角度A。原料板22的单位面积的重量优选在300～3,000g/m2的范围内，热可塑性合成纤维4占5～80重量％，高吸水性聚合物粒子6占10～80重量％，粉碎纸浆7占5～60重量％。
原料板22中的热可塑性合成纤维4，通过相互络合和/或融合形成具有三维网状结构的纤维聚合体，在纤维4和4之间的间隙32中分散有聚合物粒子6和粉碎纸浆7。所述间隙32形成得远小于透气孔27。热可塑性合成纤维4优选具有1～20dtx织度，采用即使与水接触弹性性能也不会发生变化的聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚酯等短纤维或长纤维、复合纤维、卷缩的复合纤维。
原料板22中的透气孔27在侧面31b中占有10～90％的面积，该侧面31b中的一个透气孔27的开口面积的大小可以包含至少10个左右的纤维4和纤维4之间的间隙32。
原料片23，在具有透水性的情况下，由薄棉纸、无纺布、开孔塑料薄膜等形成，在不具有透水性的情况下，由防水性的无纺布或织布、塑料薄膜等形成。
对这样形成的原料板22与原料片23一起或单独地进行喷水，直到聚合物粒子6的含水量达到5～20重量％为止。聚合物粒子6吸水并软化之后，原料板22被向箭头Z方向压缩至透气孔27塌溃而形成扁平状的厚度，在被压缩的状态下对其进行干燥。形成三维网状结构的热可塑性合成纤维4的聚合体由于上述压缩而弹性变形，纤维4彼此相互接近。相互接近的热可塑性合成纤维4，利用软化并呈胶冻状的聚合物粒子6的粘结力和与处于湿润状态的粉碎纸浆7的机械络合等而相互缠连在一起，若干燥聚合物粒子6和粉碎纸浆7，则这些热可塑性合成纤维4和聚合物粒子6、粉碎纸浆7将形成一体并固化，保持被压缩的状态。在压缩前或压缩后、并且优选在压缩前，用原料片23覆盖原料板22，在压缩前覆盖原料板22的原料片23，在压缩之后与原料板22形成一体。与原料片23形成一体的原料板22，形成图1所示的吸水性构造物1。原料板22，如图中的例子所示，若透气孔27在箭头X方向和Z方向上规则地排列、隔壁26的厚度形成得基本上一致，则易于使被压缩时的厚度大致相同。透气孔27的剖面形状为矩形，更优选为平行四边形，对角线30之一30b沿箭头Z方向延伸，隔壁26以与箭头Z倾斜交叉的方式延伸，因而，当在Z方向上压缩原料板22时，隔壁26倒伏成大致水平的状态，此后，向Z方向压缩。由于所述隔壁26仅与Z方向垂直地延伸，因此不会由于Z方向上的压缩而被压曲。
图3是吸水之后的吸水性构造物1的透视图。但是，省略了覆盖片3，仅表示出芯材2。吸水性构造物1可以利用聚合物粒子6和粉碎纸浆7吸收通过覆盖片3浸入的水。聚合物粒子6通过吸水而膨润并同时软化，粉碎纸浆7也通过吸水而软化，经由这些聚合物粒子6和粉碎纸浆7而缠连在一起，在运动受到约束的压缩状态下的热可塑性合成纤维4，其约束被解除。在压缩状态下的芯材2中产生弹性变形的纤维4可以以复原成压缩前的状态的方式运动，存在于纤维4和4的间隙32中的吸水并膨润的聚合物粒子6，促进所述间隙32扩展至被压缩前的状态。与此同时，透气孔27以形成扁平状的方式变形的隔壁26，也以复原成原料板22中的形状的方式运动。在隔壁26和26交叉的部位和在一附近存在许多聚合物粒子6，这些粒子6吸水并膨润时，促进水平倒伏的隔壁26竖起并且以与箭头Z倾斜交叉的方式延伸。隔壁26这样倾斜延伸的芯材2，通过向着上下面28、29的方向、即Z方向膨胀而形成图3的状态，热可塑性合成纤维4的聚合体复原成图2所示的蜂窝结构。
在该吸水性构造物1中，吸水前后的厚度变化量是由聚合物粒子6的膨润所造成的变化量、和蜂窝结构复原所造成的变化量来确定的。在图3的芯材2中，再次出现形成图2的原料板22的隔壁26、和透气孔27。在该芯材2中，聚合物粒子6膨润并变大，其中一部分从隔壁26跑出到外面并且在透气孔27的内侧膨润。但是，透气孔27具有较大的截面面积，不会由于聚合物粒子6的膨润而堵塞。在吸水且蜂窝结构复原的图3中的吸水性构造物1中，多个透气孔27相互并排并且向上下面28、29展宽的方向延伸，因而，即使芯材2中的热可塑性合成纤维4和4的间隙32被膨润的聚合物粒子6填补，仍可获得很高的透气性。并且，即使由于吸水性构造物1中的初期吸水使得聚合物粒子6之间形成例如凝胶块，此后浸入吸水性构造物1的水仍可以通过透气孔27流向芯材2的向下的方向和横向方向并且广泛地遍布于芯材2中，在芯材2的角部中也被聚合物粒子6吸收。因此，在芯材2中可以毫无浪费地使用聚合物粒子6。处于图3所示状态的吸水性构造物1，在其厚度方向上，隔壁26本身可以以缩小纤维4之间的间隙32的方式压缩，另外，构造物1的整体可以以使透气孔27产生扁平变形的方式弹性压缩。
图4是与用于获得吸水性构造物1的图2形式不同的原料板22和原料片23的透视图，以假想线表示原料片23。在这种情况下的原料板22中，使用多片具有与图2的原料板22组成相同的结构的蜂窝状薄片41。各个薄片41，具有隔壁26、和由该隔壁26划分成的多个透气孔27，优选地，透气孔27在延伸方向上具有5～50mm的宽度w。相邻薄片41之间，以透气孔27相互一致的状态、或者一个薄片41的隔壁26至少部分地堵塞另一个薄片41的透气孔27的状态将隔壁26彼此紧密结合并接合起来，薄片41彼此之间的相互透气孔27至少部分地缠结结合在一起。原料板22和原料片23与图2所示一样被压缩以形成吸水性构造物1。
若如图4所示使用薄片41，则易于制造较大的吸水性构造物1。并且，当该吸水性构造物1吸水膨胀时，如图4所示，从上表面28观察透气孔27的一部分42，在膨胀之后，浸入到构造物1中的水可以通过这一部分42流向构造物1的下方，位于构造物1下方的聚合物粒子6和水的接触更为容易。
图5是要获得图2、4所示原料板22所使用的成型用模具50的局部剖开的透视图。模具50具有箱形的容器51、在容器51内竖起的多个棱柱型销52。在容器51中，在空气气流的作用下一边按规定比例混合热可塑性合成纤维4、高吸水性聚合物粒子6和粉碎纸浆7，一边进行供应。接着，对容器51加热或者向所述纤维等混合物吹送热风，使热可塑性合成纤维4在交点处彼此相互融合，形成三维网状结构的纤维聚合体，同时，将聚合物粒子6和粉碎纸浆7送入到该结构中。从成型模具50中取出的热可塑性合成纤维4的聚合体，构成仿照销52的形状形成透气孔27的图2所示的原料板22。在如此获得原料板22的工序中，若使用5～50mm、更优选为5～30mm长度的热可塑性合成纤维4，则减少了纤维4的取向，可以获得纤维4和聚合物粒子6及粉碎纸浆7的混合比较均匀的原料板22。
在本发明中，高吸水性聚合物粒子6可以由纤维状的高吸水性聚合物代替。并且，作为用于覆盖原料板22的原料片23采用薄棉纸，在该薄棉纸之上进一步用无纺布或开孔塑料薄膜覆盖原料板22。原料板22的上面28和/或下面29，也可以不具有图中例子所示的起伏而形成平坦状。本发明的吸水性构造物1，除了可以作为湿抹布(wetwipers)等吸水性材料使用之外，也可以作为一次性尿布(おむつ)或生理用卫生巾等体液处理用的一次性用品中的吸水性材料或其吸水性材料的一部分使用。
根据本发明的吸水性构造物，其形成蜂窝结构并且含有高吸水性聚合物的纤维聚合体处于被弹性压缩的状态，吸水时高吸水性聚合物膨润软化同时复原成蜂窝结构，因而，该吸水性构造物在吸水之后具有透气性和弹性压缩性。