JP2014043097A

JP2014043097A - 水性ゲルパッドの加工工程

Info

Publication number: JP2014043097A
Application number: JP2013157285A
Authority: JP
Inventors: ▲顧▼磊; Lei Gu
Original assignee: SHANGHAI GEL KING INSULATION PRODUCTS CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI GEL KING INSULATION PRODUCTS CO Ltd
Priority date: 2012-08-27
Filing date: 2013-07-30
Publication date: 2014-03-13
Also published as: CN102860707A; CN102860707B; WO2014032341A1

Abstract

【課題】本発明では水性ゲルパッドの加工工程が開示されており、目的は現有技術の不足点に対して、操作が簡単で、生産効率が高く、工業化生産により適した水性ゲルパッドの加工工程を提供することにある。
【解決手段】上記水性ゲルパッドの加工工程は、製袋、水性ゲル原料の調製、注入、硬化、包装のステップを順次含む。当該発明は、常温重合促進剤及び開始剤を利用して袋内で混合した後、室温条件下で化学反応を発生して熱量を放出し、化学的加温による水性ゲルの形成促進を実現可能であり、外部熱源による加熱を必要とせず、生産のエネルギ消費が低減され、搬送ベルト式定型装置を使用して水性ゲルパッドを加圧定型化し、搬送ベルト式定型装置は連続化され、高効率の加圧定型が可能であるため、操作は簡便で、作業能力が大きく、生産コストは削減され、生産効率は向上する。得られる水性ゲルパッドは実用性が高く、かつ、外観は美しい。
【選択図】図１

Description

本発明は、パッドの加工工程に関するものであり、特に水性ゲルパッドの加工工程に関するものである。

水性ゲルは、三次元ネットワーク構造を有する新型機能高分子材料の１種であり、１種または複数種のモノマーにより、化学的開始剤による重合開始を介して架橋して得られ、水性ゲルは、水中で膨潤して一定の水分を保持可能であるが、水には溶解せず、その含水量は高く、膨潤は速やかで、柔軟であり、ゴムのような粘稠性及び良好な生体適合性を有し、外界の刺激、例えば温度、電界などに対して良好な応答性を有しているため、水性ゲルは各分野において広範に応用されている。例えば水性ゲルを用いると外面が被覆されたシート状水性ゲルパッドを製造することができ、この種の水性ゲルパッドは優れた暑気防止透気効果を有しているため、人々に重視されており、その原理は、水性ゲル中の水分の高い比熱容量を利用して体表の熱量を大量に吸収し、親水ゲルの三次元ネットワーク状分子構造を利用して急速に放熱することにより、物理的な降温による清涼爽快効果を実現するものである。例えば公開番号がＣＮ１０１３０５８７７、発明の名称が「ゲルパッド及びその生産方法」である中国発明特許出願では、原料準備、製袋、モノマー溶液の注入、加熱硬化、検査及び包装のステップを順次含むゲルパッド及びその生産方法が開示されている。当該ゲルパッドの生産方法には一定の欠陥及び不足点が存在しており、加熱硬化ステップにおいて、２層または複数層の加熱板に基づき物理的に加温する必要があり、つまりモノマー溶液が装填された袋を２枚の加熱板の中間に配置し、その内部の溶液を重合温度に到達させ、袋内における水性ゲルの形成を実現し、かつ、気圧または液圧により昇降自在な押出設備を使用し、２層または複数層の加熱板中のゲルパッドを加圧定型する必要がある。加熱過程において、加熱板の加温により大量のエネルギが消費され、かつ、加熱板を用いて常温のモノマー溶液を重合温度に到達させるには一定の時間が必要であり、生産効率が比較的低いため、この種の２層または複数層の加熱板を用いて実施される物理的な加熱及び加圧によりゲルパッドを生産する過程は、操作が複雑で、コストが高いため、新型の工業化生産には適していない。

中国特許出願公開第１０１３０５８７７号明細書

本発明の目的は、現有技術における不足点について、操作が簡単で、生産効率が高く、工業化生産に適した水性ゲルパッドの加工工程を提供することにある。

本発明の目的は、以下の技術案により実現され、順次、
１）水性ゲルパッドの外形寸法及び材料要求に適合した表層材料を裁断し、前記表層材料とは、内層がプラスチック材であり、外層が編組面材である複合材料を指し、高周波または電気加熱金型装置を使用し、表層材料の内層プラスチックを受熱、融合させて、注入口が留保された周囲封止の袋を製造する製袋ステップと、
２）先ず、モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、開始剤を混合して溶液Ａを調製し、
更に純水、常温重合促進剤を混合して溶液Ｂを調製するか、または、
先ず、モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、常温重合促進剤を混合して溶液Ｃを調製し、
更に純水、開始剤を混合して溶液Ｄを調製するか、または、
先ず、高分子ポリマー、純水、消泡剤を混合して溶液Ｅを調製し、
更に純水、架橋剤を混合して溶液Ｆを調製する水性ゲル原料の調製ステップと、
３）溶液Ａと溶液Ｂとを均一に混合するか、または、
溶液Ｃと溶液Ｄとを均一に混合するか、または、
溶液Ｅと溶液Ｆとを均一に混合し、定量液体注入機を用いて均一に混合後の溶液を袋内に注入するとともに、
防腐剤及び／または顔料及び／またはエッセンスを加え、袋中の空気を抽出し、注入口を溶着封止する注入ステップと、
４）硬化ステップと、
５）製品検査に合格した後の包装を入庫する包装ステップと、を含み、
前記硬化は、注入済みの袋を搬送ベルト式定型装置に送入し、袋が搬送ベルト式定型装置中を伝動される際に重合定型化されるものであって、袋内の混合溶液中の開始剤と常温重合促進剤とが室温下で５〜１２０分接触した後、化学反応を発生して熱量を放出し、袋内の溶液が昇温して重合温度に達し、重合反応を発生するとともに架橋して水性ゲルを生成するものであることを特徴とする。

前記モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、開始剤及び常温重合促進剤、それらの間の重量比は、モノマー５〜２０％、純水６０〜８５％、架橋剤０．１〜１０％、コロイド柔軟性調節剤５〜３０％、開始剤０．１〜１０％、常温重合促進剤０．１〜１０％であり、前記高分子ポリマー、純水、架橋剤、消泡剤、それらの間の重量比は、高分子ポリマー１〜１５％、純水７５〜９０％、架橋剤１〜１０％、消泡剤０．０１〜１％である。

前記モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、開始剤及び常温重合促進剤、それらの間の好適な重量比は、モノマー１２〜１８％、純水６０〜８０％、架橋剤０．２〜５％、コロイド柔軟性調節剤５〜２０％、開始剤０．２〜５％、常温重合促進剤０．２〜５％である。

本発明の加工工程の特徴は次の通りである。常温重合促進剤及び開始剤を利用して袋内で混合した後、室温条件下で化学反応を発生して熱量を放出し、袋内の混合溶液を重合温度に到達させて、袋内水性ゲルの形成を実現可能であり、つまり化学的加温により水性ゲルの形成を促進するため、このステップには外部熱源による所定外の加熱が不要であり、生産のエネルギ消費が低減され、搬送ベルト式定型装置を使用して水性ゲルパッドを加圧定型化し、搬送ベルト式定型装置は連続化され、高効率の加圧定型が可能であり、操作は簡便で、作業能力が大きいため、生産コストは削減され、生産効率は向上する。搬送ベルト式定型装置中のキャタピラは各種模様付きのキャタピラとすることができ、加圧定型化される水性ゲルパッドも各種模様付きとすることができ、得られる水性ゲルパッドは実用性が高く、必要に応じて異なる寸法規格にカスタム化することができ、製品は、良好な透気性、放熱性能を有し、柔軟かつ快適で、バランスがよくかつ安定し、耐久性に富んでいる。

図１は本発明における搬送ベルト式定型装置の見取図である。

図１に示されている通り、搬送ベルト式定型装置は上下２層のキャタピラからなり、未重合の製品は２層キャタピラの中間に配置されてそこを通過し、製品はキャタピラ中を伝動する際に重合定型化される。

以下においては、実施例に基づき発明について具体的に説明する。
それは以下の調製ステップを含む。
１）水性ゲルパッドの外形寸法及び材料要求に適合した表層材料を裁断し、高周波または電気加熱金型装置を使用し、表層材料の内層プラスチックを受熱、融合させて、注入口が留保された周囲封止の袋を製造し、注入口の数量は１つまたは２つとすることができるとともに、必要に応じて袋の中間に補強リブが追加される製袋ステップ。

前記表層材料とは、内層がプラスチック層であり、外層が織布である複合材料を指し、例えばＰＶＣとナイロン布との複合材料、ＰＥとナイロンとの複合材料、ＰＵとポリエステル綿布との複合材料などである。前記ＰＶＣはポリ塩化ビニルの英語名の略語表記であり、ＰＥはポリエチレンの英語名の略語表記であり、ＰＵはポリウレタンの英語名の略語表記である。

２）先ず、モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、開始剤を溶液Ａとなるように混合して使用に備え、更に純水、常温重合促進剤を溶液Ｂとなるように混合して使用に備えるか、または、先ず、モノマー、純水、架橋剤、コロイド調節剤、常温重合促進剤を溶液Ｃとなるように混合して使用に備え、更に純水、開始剤を溶液Ｄとなるように混合して使用に備えるか、または、先ず、高分子ポリマー、純水、消泡剤を溶液Ｅとなるように混合して使用に備え、更に純水、架橋剤を溶液Ｆとなるように混合して使用に備える水性ゲル原料の調製ステップ。

前記モノマーは、酸性、中性または塩基性モノマー、もしくはそれらのいずれか２種または複数種の組合せとすることができ、前記酸性モノマーは、アクリル酸誘導体またはクロトン酸などを指し、前記中性モノマーは、ヒドロキシアルキルメタクリレート、メチルメタクリレート、アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドンまたはアクリレート誘導体などを指し、前記塩基性モノマーは、アミノエチルメタクリレート誘導体またはビニルピリジンなどを指す。

前記高分子ポリマーは、ポリビニルアルコールを指す。

前記架橋剤は、アルケニル系モノマー、例えばアクリル酸、ヒドロキシエチルアクリレート、エチレングリコールジメチルアクリレート、またはＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドなど、または金属有機化合物、例えば酢酸亜鉛、チタン酸エステル、またはポリオール類、例えばエチレングリコール、または多価アミン類、例えばエチレンジアミン、またはグリシジルエーテル、例えばポリプロピレングリコールグリシジルエーテルとすることができる。

前記コロイド柔軟性調節剤は、プロピレングリコールまたはグリセロールである。前記コロイド柔軟性調節剤とは、コロイドの柔軟性を調節して、製品を柔軟かつ快適とさせるものを指す。

前記開始剤は、過酸化物、例えば過硫酸アンモニウムまたは過硫酸カリウム、またはアゾ系化合物もしくは酸化還元体系とすることができる。

前記常温重合促進剤は、亜硫酸水素ナトリウム、β−ジメチルアミノプロピオノニトリルまたはＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチルエチレンジアミンである。前記常温重合促進剤は、開始剤と室温下で化学反応を発生して、熱量を放出し、袋内の溶液を重合させるとともに架橋して水性ゲルを生成可能である。

前記消泡剤は、リン酸トリブチルである。

前記モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、開始剤及び常温重合促進剤、それらの間の重量比は、モノマー１２〜１８％、純水６０〜８０％、架橋剤０．２〜５％、コロイド柔軟性調節剤５〜２０％、開始剤０．２〜５％、常温重合促進剤０．２〜５％である。
前記高分子ポリマー、純水、架橋剤、消泡剤、それらの間の重量比は、高分子ポリマー１〜１５％、純水７５〜９０％、架橋剤１〜１０％、消泡剤０．０１〜１％である。
３）溶液Ａと溶液Ｂとを均一に混合するか、または溶液Ｃと溶液Ｄとを均一に混合するか、または溶液Ｅと溶液Ｆとを均一に混合し、定量液体注入機を用いて混合後の溶液を袋内に注入するとともに、防腐剤及び／または顔料及び／またはエッセンスを加え、袋中の空気を抽出し、注入口を溶着封止する注入ステップ。
４）注入済みの袋を搬送ベルト式定型装置に送入して、加圧定型化する硬化ステップ。

前記袋中の開始剤と常温重合促進剤とは、室温下で１０〜３０分接触すると化学反応の発生を開始し、つまり酸化還元反応を発生して遊離基を生成するとともに、熱量を放出し、袋内の溶液が受熱して５０〜６０℃まで昇温し、袋内で重合を発生するとともに架橋して水性ゲルを生成する。前記室温は、２０〜３０℃を指す。

前記袋内の高分子ポリマーと架橋剤とは、室温下で１０〜３０分接触した後に化学反応の発生を開始するとともに、熱量を放出し、袋内の溶液が受熱して５０〜６０℃まで昇温し、袋内で架橋反応を発生して水性ゲルを形成する。

前記搬送ベルト式定型装置は上下２層のキャタピラからなり、ゲート幅は水性ゲルパッドの寸法に応じてカスタム化可能であり、キャタピラ中間の高さ間隔は水性ゲルパッドの厚みに応じて調節可能であり、キャタピラの長さは３０〜５０ｍであり、未重合の袋は２層キャタピラの中間に配置されてそこを通過し、袋はキャタピラ中を伝動する際に重合定型化される。

前記キャタピラは、例えば花柄、格子または斜め模様などの模様付きとすることができ、袋内における水性ゲルの形成時にキャタピラ表面の模様が水性ゲルパッド上に転写されるとともに定型化され、得られる水性ゲルパッドも模様付きとなり、水性ゲルパッドの外観が美しくなる。

５）製品検査に合格した後の包装を入庫する包装ステップ。

Claims

１）水性ゲルパッドの外形寸法及び材料要求に適合した表層材料を裁断し、前記表層材料とは、内層がプラスチックであり、外層が編組面材である複合材料を指し、高周波または電気加熱金型装置を使用し、表層材料の内層プラスチックを受熱、融合させて、注入口が留保された周囲封止の袋を製造する製袋ステップと、
２）先ず、モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、開始剤を混合して溶液Ａを調製し、
更に純水、常温重合促進剤を混合して溶液Ｂを調製するか、または、
先ず、モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、常温重合促進剤を混合して溶液Ｃを調製し、
更に純水、開始剤を混合して溶液Ｄを調製するか、または、
先ず、高分子ポリマー、純水、消泡剤を混合して溶液Ｅを調製し、
更に純水、架橋剤を混合して溶液Ｆを調製する水性ゲル原料の調製ステップと、
３）溶液Ａと溶液Ｂとを均一に混合するか、または、
溶液Ｃと溶液Ｄとを均一に混合するか、または、
溶液Ｅと溶液Ｆとを均一に混合し、定量液体注入機を用いて均一に混合した後の溶液を袋内に注入するとともに、
防腐剤及び／または顔料及び／またはエッセンスを加え、袋中の空気を抽出し、注入口を溶着封止する注入ステップと、
４）硬化ステップと、
５）製品検査に合格した後の包装を入庫する包装ステップと、を含む水性ゲルパッドの加工工程であって、
前記硬化は、注入済みの袋を搬送ベルト式定型装置に送入し、袋が搬送ベルト式定型装置中を伝動される際に重合定型化されるものであって、袋内の混合溶液中の開始剤と常温重合促進剤とが室温下で５〜１２０分接触した後、化学反応を発生して熱量を放出し、袋内の溶液が昇温して重合温度に達し、重合反応を発生するとともに架橋して水性ゲルを生成するものであることを特徴とする水性ゲルパッドの加工工程。
前記モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、開始剤及び常温重合促進剤、それらの間の重量比は、モノマー５〜２０％、純水６０〜８５％、架橋剤０．１〜１０％、コロイド柔軟性調節剤５〜３０％、開始剤０．１〜１０％、常温重合促進剤０．１〜１０％であり、前記高分子ポリマー、純水、架橋剤、消泡剤、それらの間の重量比は、高分子ポリマー１〜１５％、純水７５〜９０％、架橋剤１〜１０％、消泡剤０．０１〜１％であることを特徴とする請求項１に記載の水性ゲルパッドの加工工程。
前記モノマー、純水、架橋剤、コロイド柔軟性調節剤、開始剤及び常温重合促進剤、それらの間の好適な重量比は、モノマー１２〜１８％、純水６０〜８０％、架橋剤０．２〜５％、コロイド柔軟性調節剤５〜２０％、開始剤０．２〜５％、常温重合促進剤０．２〜５％であることを特徴とする請求項１に記載の水性ゲルパッドの加工工程。
ステップ１）に記載の複合材料は、ＰＶＣとナイロン布との複合材料、またはＰＥとナイロンとの複合材料、またはＰＵとポリエステル綿布との複合材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の水性ゲルパッドの加工工程。
ステップ２）に記載のモノマーは、酸性モノマー、中性モノマーまたは塩基性モノマー、もしくはそれらのいずれか２種または複数種の組合せを指し、前記酸性モノマーは、アクリル酸誘導体またはクロトン酸を指し、前記中性モノマーは、ヒドロキシアルキルメタクリレート、メチルメタクリレート、アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドンまたはアクリレート誘導体を指し、前記塩基性モノマーは、アミノエチルメタクリレート誘導体またはビニルピリジンを指すことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の水性ゲルパッドの加工工程。
前記高分子ポリマーは、ポリビニルアルコールを指すことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の水性ゲルパッドの加工工程。
前記架橋剤は、アルケニル系モノマー、金属有機化合物、ポリオール系化合物、多価アミン系化合物またはグリシジルエーテルを指し、前記アルケニル系モノマーは、アクリル酸、ヒドロキシエチルアクリレート、エチレングリコールジメチルアクリレートまたはＮ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミドを指し、前記金属有機化合物は、酢酸亜鉛またはチタン酸エステルを指すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の水性ゲルパッドの加工工程。
前記コロイド柔軟性調節剤は、プロピレングリコールまたはグリセロールであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の水性ゲルパッドの加工工程。
前記開始剤は、過酸化物を指し、前記過酸化物は、過硫酸アンモニウムまたは過硫酸カリウムを指すことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の水性ゲルパッドの加工工程。
前記常温重合促進剤は、亜硫酸水素ナトリウム、β−ジメチルアミノプロピオノニトリルまたはＮ，Ｎ，Ｎ'，Ｎ'−テトラメチルエチレンジアミンであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の水性ゲルパッドの加工工程。
前記消泡剤は、リン酸トリブチルであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の水性ゲルパッドの加工工程。