JP2000281823A - 吸水性多孔質体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い吸水性および保水性を有すると共に、植物
による栄養素の同化を助長したりあるいは殺虫剤、殺菌
剤の吸収を促進する吸収性多孔質体を提供する。 【解決手段】 ポリ酸性アミノ酸類又はポリ酸性アミノ
酸架橋体を含む高吸水性樹脂を含有する多孔質体からな
ることを特徴とする吸水性多孔質体に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い吸水性および
保水性を有する吸収性多孔質体に関し、詳しくは、植物
による栄養素の同化を助長したりあるいは殺虫剤、殺菌
剤の吸収を促進するポリ酸性アミノ酸類及び／又はポリ
酸性アミノ酸架橋体を含む高吸水性樹脂を含有する多孔
質体からなる吸水性および保水性多孔質体に関する。本
発明の多孔質体は植物育床、水耕用床、生鮮食品鮮度保
持剤、生花用剣山、化粧用パフ、シーリング剤として利
用可能である。

【０００２】

【従来の技術】近年、切り花用、その他植物、生鮮食品
などの水補給部材、あるいは化粧品の塗布用具として多
孔質体に吸水性や保水性を付与する検討が多数行われて
きている。特にウレタン樹脂発泡体に吸水性や保水性を
付与する検討が多数行われている。

【０００３】ウレタン樹脂発泡体に吸水性や保水性を付
与する方法としては、ポリオール分子鎖中にオキシエチ
レン基などの親水性基を導入する方法（特公昭５８−５
６６０５号公報など）と、ワンショット法、またはプレ
ポリマー法によりポリウレタンフォームを製造する際
に、高吸水性樹脂を添加する方法（特開平６−２０６９
６６号公報、特開平７−８２４０１号公報など）が知ら
れている。

【０００４】これら２通りの技術に対してはそれぞれ改
良研究が進められている。

【０００５】分子鎖中にオキシエチレン基などの親水性
基を導入する方法については吸水性を改良する検討が進
められているが、苗床や水耕栽培用床などとして必要な
高い吸水性および保水性を有し、かつ適度な空気を保持
するには充分な吸収性能を有するものは得られていな
い。

【０００６】またワンショット法、またはプレポリマー
法によりポリウレタンフォームを製造する際に、高吸水
性樹脂を添加する方法に関しては、吸水時における吸水
性樹脂の脱落が問題になることからこれを改良する検討
が進められているが、吸水性樹脂の脱落が充分改善され
ておらず、また吸水特性が十分ではない。また必要な吸
水性を確保するために架橋ポリアクリル酸塩系物質、お
よびデンプン／ポリアクリル酸塩系物質などのアクリル
酸塩系の高吸水性樹脂が用いられてきたため、根枯れの
原因になるなど植物育床、および水耕用床として充分な
機能を有さなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、適度の空気
を保持する充分に高い吸水性および保水性を有する吸収
性樹脂を含み、該樹脂の脱落がなく、植物育床、水耕用
床、生鮮食品鮮度保持剤、生花用剣山、化粧用パフ、シ
ーリング剤として利用できる多孔質体を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述したような従来技術における種々の欠点の存在に鑑
み、鋭意検討を重ねた結果、吸収性樹脂としてポリ酸性
アミノ酸類及び／又はポリ酸性アミノ酸架橋体を使用す
ることにより、上記の課題が達成できることを見出すに
及んで本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち［Ｉ］本発明は、ポリ酸性アミノ
酸類又はポリ酸性アミノ酸架橋体を含む高吸水性樹脂を
含有する多孔質体からなることを特徴とする吸水性多孔
質体を提供するものであり、また［II］本発明は、ポリ
酸性アミノ酸類が、ポリアスパラギン酸及び／又はポリ
アスパラギン酸塩である上記［Ｉ］記載の吸水性多孔質
体を提供するものであり、［III］本発明は、ポリ酸性
アミノ酸架橋体が、（ａ）ポリアスパラギン酸及び／又
はポリアスパラギン酸塩の架橋体、（ｂ）ポリアスパラ
ギン酸塩とタンパク質との架橋体、（ｃ）ポリアスパラ
ギン酸塩とタンパク質との架橋体、（ｄ）ポリアスパラ
ギン酸塩と多糖類との架橋体、および（ｅ）ポリアスパ
ラギン酸塩と多糖類との架橋体からなる群より選ばれる
１種である上記［Ｉ］又は［II］記載の吸水性多孔質体
を提供するものであり、さらに［IV］本発明は、多孔質
体が、ウレタン樹脂発泡体又はフェノール樹脂発泡体で
ある請求項［Ｉ］〜［III］のいずれかに記載の吸水性
多孔質体を提供するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に使用されるポリ酸性アミ
ノ酸類としては、ポリグルタミン酸、ポリアスパラギン
酸、ポリグルタミン酸塩、ポリアスパラギン酸塩、およ
びそれらのコポリマー、誘導体等が挙げられる。これら
のうちポリアスパラギン酸、ポリアスパラギン酸塩が好
ましい。ポリ酸性アミノ酸、ポリ酸性アミノ酸塩の分子
量は、タンパク質との反応後加水分解により得られる高
分子組成物が水不溶性となる、重量平均分子量で３，０
００以上であることが好ましく、さらに好ましくは５，
０００以上であることが好ましい。

【００１１】上記ポリ酸性アミノ酸、ポリ酸性アミノ酸
塩の製造方法については特に限定されない。例えば
（ａ）Ｌ−グルタミン酸を含む培地中でポリ−γ−グル
タミン酸生産菌を培養することによりポリ−γ−グルタ
ミン酸を製造する方法、（ｂ）Ｄ／Ｌ−アスパラギン酸
を加熱脱水縮合することによりポリこはく酸イミドを製
造し、該ポリこはく酸イミドを加水分解することにより
ポリアスパラギン酸塩を製造する方法、（ｃ）Ｄ／Ｌ−
アスパラギン酸を燐酸などの触媒の存在下加熱脱水縮合
することによりポリこはく酸イミドを製造し、該ポリこ
はく酸イミドを加水分解することによりポリアスパラギ
ン酸塩を製造する方法、（ｄ）適当な溶媒中で、Ｄ／Ｌ
−アスパラギン酸を燐酸などの触媒の存在下加熱脱水縮
合することによりポリこはく酸イミドを製造し、該ポリ
こはく酸イミドを加水分解することによりポリアスパラ
ギン酸塩を製造する方法、（ｅ）無水マレイン酸、フマ
ル酸、リンゴ酸などとアンモニアを加熱反応させマレイ
ミド、もしくはマレアミド酸を経てポリこはく酸イミド
を製造し、該ポリこはく酸イミドを加水分解することに
よりポリアスパラギン酸塩を製造する方法、（ｆ）無水
マレイン酸、フマル酸、リンゴ酸などとアンモニアを加
熱反応させマレイミド、もしくはマレアミド酸を生産
し、触媒の存在下ポリこはく酸イミドを製造し、該ポリ
こはく酸イミドを加水分解することによりポリアスパラ
ギン酸塩を製造する方法が挙げられる。

【００１２】これらの反応をＬ−アスパラギン酸につい
て示せば下式の通りである。上記のポリアミノ酸を含む
樹脂の形態は、多孔質体の製造方法および混合方法によ
り適宜選択され、粉体で使用されても水溶液で用いても
良い。

【００１３】

【化１】

【００１４】本発明に使用されるポリ酸性アミノ酸架橋
体を含む高吸水性樹脂としては自重の数１０倍から１，
０００倍以上の水を吸水するポリ酸性アミノ酸架橋体を
含む高吸水性樹脂であれば特に制限されない。例示すれ
ば、（ａ）ポリアスパラギン酸および／またはポリアス
パラギン酸塩の架橋体、（ｂ）ポリこはく酸イミドとタ
ンパク質を反応させた後加水分解することにより得られ
るポリアスパラギン酸塩／タンパク質の架橋体、（ｃ）
ポリアスパラギン酸および／またはポリアスパラギン酸
塩とタンパク質と架橋剤を反応せしめることにより得ら
れるポリアスパラギン酸塩／タンパク質の架橋体、
（ｄ）ポリこはく酸イミドと多糖類を反応させた後加水
分解することにより得られるポリアスパラギン酸塩／多
糖類の架橋体、および（ｅ）ポリアスパラギン酸および
／またはポリアスパラギン酸塩と多糖類と架橋剤を反応
せしめることにより得られるポリアスパラギン酸塩／多
糖類の架橋体、（ｆ）Ｌ−グルタミン酸を含む培地中で
ポリ−γ−グルタミン酸生産菌を培養することにより得
られるポリ−γ−グルタミン酸を放射線により架橋する
ことにより得られる架橋体、および（ｇ）Ｌ−グルタミ
ン酸を含む培地中でポリ−γ−グルタミン酸生産菌を培
養することにより得られるポリ−γ−グルタミン酸とＬ
−リジンを含む培地中でリジン生産菌を培養することに
より得られるポリ−ε−リジンを混合することにより得
られるポリ−γ−グルタミン酸ポリグルタミン酸／ポリ
−ε−リジン架橋体が挙げられる。これらのポリ酸性ア
ミノ酸のうち、（ａ）ポリアスパラギン酸および／また
はポリアスパラギン酸塩の架橋体、（ｂ）ポリアスパラ
ギン酸塩／タンパク質の架橋体、（ｃ）ポリアスパラギ
ン酸塩／タンパク質の架橋体、（ｄ）ポリアスパラギン
酸塩／多糖類の架橋体、（ｅ）ポリアスパラギン酸塩／
多糖類の架橋体が、高吸水性樹脂を工業的に安価で得ら
れることから特に好ましい。これらはそれぞれ単独で、
あるいは２種以上を混合して使用することができる。

【００１５】上記のポリアミノ酸架橋体からなる高吸水
性樹脂は粉末で使用される。その粒径は特に制限されな
いが、平均粒子径が１０μｍ以上であることが好まし
く、１００μｍ以上であることがさらに好ましい。

【００１６】以上のポリアミノ酸架橋体を含む高吸水性
樹脂を混合する多孔質体としては特に限定されない。多
孔質体としては、例えばポリウレタン樹脂発泡体、ユリ
ア樹脂発泡体、フェノール樹脂発泡体、ポリビニルアク
リレート樹脂発泡体、ラバーフォーム、ロックウール、
グラスウール、パームロックなどの他に、各種の不織布
や織布などが挙げられる。これらのうちポリウレタン樹
脂発泡体、フェノール樹脂発泡体が好ましい。

【００１７】本発明における吸水性多孔質体を、ポリウ
レタン樹脂発泡体に含有せしめる方法としては、ワンシ
ョット法、またはプレポリマー法によりポリウレタンフ
ォームを製造する際に、ポリ酸性アミノ酸架橋体を含む
高吸水性樹脂を添加する方法が好ましい。すなわち、ポ
リイソシアネート及びポリオールを発泡剤、触媒、その
他助剤に加えてワンショット法によりポリウレタン樹脂
発泡体を製造する際に、ポリ酸性アミノ酸架橋体を含む
高吸水性樹脂を混合することにより、ポリウレタン樹脂
発泡体の骨格内にポリ酸性アミノ酸架橋体を含む高吸水
性樹脂が均一に点在した状態の吸水性および保水性多孔
質体を得ることができる。また、ポリオールに対して化
学量論的に過剰なイソシアネートを混合加熱して得た末
端プレポリマーと、このＮＣＯに対して大過剰の水や整
泡剤などの混合液を攪拌混合してポリウレタン樹脂発泡
体を製造する際に、高吸水性樹脂を添加するプレポリマ
ー法を用いても良い。使用される原料に対しては特に制
限されず、ポリウレタン分子鎖中にオキシエチレン基な
どの親水基を含んでいたり、また用いられる界面活性剤
についても親水性の高いポリオキシエチレン系のものを
使用したり、あるいはポリウレタン樹脂発泡体に親水性
を付与するためにカチオン系、ノニオン系の界面活性剤
を配合するなどして、良好な親水性を付与したウレタン
樹脂発泡体であっても良い。

【００１８】本発明で使用されるフェノール樹脂発泡体
は特に限定されず、レゾール型フェノール樹脂発泡体、
ノボラック型フェノール樹脂発泡体を単独、またはこれ
らを併用して使用する。本発明における吸水性および吸
水性多孔質体を、レゾール型フェノール樹脂発泡体を用
いる方法としては、レゾール型フェノール樹脂に界面活
性剤、発泡剤、硬化剤からなる樹脂組成物を、高速攪拌
して、３０℃〜８０℃の温度で発泡硬化させることによ
り発泡体が製造される際に、水に可溶なポリアミノ酸を
含む樹脂組成物を原料の１部として配合することにより
多孔質体を得る製造方法が好ましい。使用する界面活性
剤の組み合わせにより、フェノール樹脂発泡体に優れた
吸水性および保水性が付与されるとともに（特開平１０
−１３９９１６号公報）、ポリ酸性アミノ酸を含む樹脂
組成物の配合により、植物による栄養素の同化を助長し
たりあるいは殺虫剤、殺菌剤の吸収を促進する効果を得
ることが可能になる。

【００１９】多孔質体がポリウレタン樹脂発泡体、また
はフェノール樹脂発泡体以外のものである場合にも、上
記の場合と同様に、原料中に予めポリ酸性アミノ酸又は
ポリ酸性アミノ酸架橋体を含む高吸水性樹脂を混合して
おいたり、あるいは製造工程中で混合、付着するなどす
れば、本発明における吸水性および保水性多孔質体を得
ることができる。

【００２０】本発明による多孔質体は、吸水性および保
水性の両方に優れている。本発明でいう吸水性とは多孔
質体を水に浸漬したとき、該多孔質体内部まで完全に吸
収されるまでの吸水時間をいう。本発明の多孔質体は、
この吸水時間を短くすることができる。また、本発明で
いう吸水量とは、多孔質体が吸収した水の量をいう。保
水性とは、吸収された多孔質体から水漏れが実質的に認
められないことをいう。

【００２１】また、本発明による多孔質体はポリ酸性ア
ミノ酸又はポリ酸性アミノ酸架橋体を含む高吸水性樹脂
による肥料の吸収促進する効果や、殺虫剤、殺菌剤の吸
収を促進する効果を有する。これらのことから、本発明
における吸水性および保水性多孔質体によれば、長期間
にわたって優れた吸水性能と保水性能を有すると同時に
肥料の吸収促進する効果や、殺虫剤、殺菌剤の吸収を促
進する効果をも有し、例えば、植物育床、水耕用床、生
花用剣山などとして使用する場合に、植物に必要な水、
栄養、酸素を良好に補給することができる。また、この
ほか生鮮食品鮮度保持剤、化粧用パフ、シーリング剤と
して使用する場合も優れた効果を発揮することができ
る。

【００２２】

【実施例】以下実施例によって本発明をより具体的に説
明する。

【００２３】[参考例１]１Ｌの金属製セパラブルフラス
コにＬ−アスパラギン酸１００ｇおよび８５％燐酸５０
ｇを仕込み、反応温度１８０℃、減圧度６００Ｐａで、
攪拌しながら３．５時間反応させた。反応終了後、フラ
スコ中にＤＭＦ４００ｍｌを添加し反応生成物を均一に
溶解させた。得られた溶液をイオン交換水１．５Ｌに滴
下し生成樹脂を再沈させた後、スラリーをミキサーで粉
砕し減圧濾過を行った。ろ過後、イオン交換水のｐＨが
中性になるまで洗浄を行い、得られたケーキを１５０℃
で２４時間熱風乾燥して、７２．５ｇの白色粉末の樹脂
（Ａ）を得た。得られた樹脂をＧＰＣで測定した結果、
重量平均分子量は１２５，０００であった。 樹脂
（Ａ）３０ｇを１,０００ｍｌの水に懸濁し、２ＮのＮ
ａＯＨ水溶液を滴下し、ｐＨを９〜１１に調整しながら
加水分解を行った。得られた反応液をエタノールに排出
し、ポリアスパラギン酸ナトリウム塩２７．６ｇを得
た。

【００２４】[参考例２]樹脂（Ａ）３０ｇを２００ｍｌ
のＤＭＦに溶解した溶液に、ヘキサメチレンジアミン５
ｇのＤＭＦ溶液１５ｇを滴下した。室温で１０分間攪拌
後、溶液にエタノールを添加して沈殿させた。得られた
沈殿物を２ＮのＮａＯＨ水溶液を滴下し、ｐＨを９〜１
１に調整しながら加水分解を行った。得られた反応液を
エタノールに排出し、ポリアスパラギン酸ナトリウム塩
２４．３ｇを得た。

【００２５】[実施例１]３官能性で分子量３，０００の
ポリエーテルポリオール１００重量部に、平均粒径２０
０μｍの参考例２で得たポリアスパラギン酸架橋体１０
重量部、触媒、整泡剤を添加し、１０秒間攪拌して分散
させた。次いで、ＴＤＩ６重量部を添加し、さらに１０
秒間攪拌して、汎用のポリウレタンフォームにポリアス
パラギン酸架橋体が分散された多孔質体を得た。

【００２６】[比較例１]ポリアスパラギン酸架橋体を使
用しない以外は、実施例１と同様にしてポリウレタンフ
ォームからなる多孔質体を得た。

【００２７】[実施例２]レゾール型フェノール樹脂１０
０重量部に対し、参考例１で得たポリアスパラギン酸１
０重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ／オレイ
ルアルコールエトキシ化スルファネート化物／ヒマシ油
エトキシ化物から構成される界面活性剤４重量部、発泡
剤としてのペンタン９重量部添加して、高速攪拌混合し
た。硬化剤として６５％パラトルエンスルホン酸７．５
重量部を加え、高速攪拌して５０℃にて発泡硬化させる
ことにより、ポリアスパラギン酸架橋体が分散された多
孔質体を得た。多孔質体の物性結果を表１に示した。

【００２８】

【表１】

【００２９】[実施例３]実施例１、および実施例２で得
られた多孔質体にＰｅｔｅｒｓ^TM２０−２０−２０肥料
の希釈溶液を含む水溶液を吸収させた。多孔質上におい
て、カイワレ大根を１０日間成長させた。成長の度合い
を比較例２と比較した結果を表２に示した。

【００３０】[比較例２]３官能性で分子量３，０００の
ポリエーテルポリオール１００重量部に、日本触媒製の
アクリル酸系高吸水性樹脂１０重量部、触媒、整泡剤を
添加し、１０秒間攪拌して分散させた。次いで、ＴＤＩ
６重量部を添加し、さらに１０秒間攪拌して、汎用のポ
リウレタンフォームに高吸水性樹脂が分散された多孔質
体を得た。実施例３と同様に、多孔質上においてカイワ
レ大根を１０日間させた。成長の度合いを実施例３と比
較した結果を表２に示した。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明の吸水性多孔質体は、高い吸水性
および保水性を有すると共に、植物による栄養素の同化
を助長したりあるいは殺虫剤、殺菌剤の吸収を促進する
という効果を奏する。したがって本発明の多孔質体は植
物育床、水耕用床、生鮮食品鮮度保持剤、生花用剣山、
化粧用パフ、シーリング剤して利用可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 義起 大阪府大阪市淀川区東三国３−２−15− 308 Ｆターム(参考） 4F074 AA01 AA04 AA59 AA78 AG17 BA39 BC01 CC04Y CC22X 4J001 DA01 DB01 DB09 EA36 FA03 JA20 JB17 4J002 AD002 BG072 CK021 FA091 GD03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリ酸性アミノ酸類又はポリ酸性アミノ
   酸架橋体を含む高吸水性樹脂を含有する多孔質体からな
   ることを特徴とする吸水性多孔質体。
2. 【請求項２】 ポリ酸性アミノ酸類が、ポリアスパラギ
   ン酸及び／又はポリアスパラギン酸塩である請求項１記
   載の吸水性多孔質体。
3. 【請求項３】 ポリ酸性アミノ酸架橋体が、（ａ）ポリ
   アスパラギン酸及び／又はポリアスパラギン酸塩の架橋
   体、（ｂ）ポリアスパラギン酸塩とタンパク質との架橋
   体、（ｃ）ポリアスパラギン酸塩とタンパク質との架橋
   体、（ｄ）ポリアスパラギン酸塩と多糖類との架橋体、
   および（ｅ）ポリアスパラギン酸塩と多糖類との架橋体
   からなる群より選ばれる１種である請求項１又は２記載
   の吸水性多孔質体。
4. 【請求項４】 多孔質体が、ウレタン樹脂発泡体又はフ
   ェノール樹脂発泡体である請求項１〜３のいずれか１項
   記載の吸水性多孔質体。