JP2023067820A - Water swellable structure and manufacturing method thereof as well as filter containing the structure - Google Patents

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Abstract

To provide a filter containing a water swellable structure capable of obtaining a sufficient water stopping effect even when the density of a water-absorbing fiber is low, by overcoming the problem of high cost and degradation of the passability of gas and organic liquid, because in a suction decompression device or an oil supply device, in a flow path of gas or an organic liquid in these devices, in order not to pass water content on a down stream side, a water absorbing filter is used, such a filter clogs, when a large amount of water flowed-in, the filter by absorption swelling to stop water supply, however, since, in order to stop water, a water absorbing fiber layer having high density is necessary, there are problems of high cost and reduced gas and organic liquid permeability.SOLUTION: A water-swellable structure in which a water-swelling layer and a porous sheet having 5 to 200 pores/cm2 and an average pore diameter of 0.05 to 2.0 mm are laminated.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、吸水膨潤層と開孔シートを積層してなる吸水膨潤性構造体、およびその製造方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a water-swellable structure obtained by laminating a water-swellable layer and a perforated sheet, and a method for producing the same.

吸引減圧装置や給油装置などにおいては、これらの装置における気体や液体の流路において、下流側に水分を通過させないようにするために吸水フィルターが用いられている。 2. Description of the Related Art In a vacuum suction device, an oil supply device, and the like, a water absorption filter is used in order to prevent moisture from passing downstream in a flow path of gas or liquid in these devices.

例えば、特許文献1に記載の液体侵入防止装置は、吸引ポンプ等で負圧にすることにより液体が注入される液体収集容器に取り付けられる装置であり、吸引ポンプに液体が侵入しないようにする役目を有している。かかる液体侵入防止装置には、吸水性繊維が組み込まれており、液体収集容器内の液面の上昇など、液体が液体侵入防止装置に達するような条件下では該繊維の膨潤により繊維間の隙間が消滅、すなわち目づまり状態となって液体の侵入が停止することが開示されている。 For example, the liquid intrusion prevention device described in Patent Document 1 is a device that is attached to a liquid collection container into which liquid is injected by creating a negative pressure with a suction pump or the like, and serves to prevent liquid from entering the suction pump. have. Such a liquid intrusion prevention device incorporates water-absorbent fibers, and under conditions such as a rise in the liquid level in the liquid collection container, liquid reaches the liquid intrusion prevention device. disappears, i.e., clogs, and stops the intrusion of liquid.

また、特許文献2には、ヒドロゲル外層部とアクリロニトリル系重合体および/または他の重合体内層部との多層構造を有する水膨潤性繊維を用いた含水油用除水フィルターが開示されている。かかる除水フィルターは、絶縁油、潤滑油、有機溶剤などの有機液体類を通過させることにより、有機液体類に含まれる水分を除去できるものである。 Further, Patent Document 2 discloses a water-removing filter for water-containing oil using a water-swellable fiber having a multi-layered structure of a hydrogel outer layer and an acrylonitrile polymer and/or other polymer inner layer. Such a water removal filter can remove moisture contained in organic liquids by allowing organic liquids such as insulating oil, lubricating oil and organic solvent to pass through.

特開平5-201452号公報JP-A-5-201452 特公平1-008561号公報Japanese Patent Publication No. 1-008561

特許文献1のような従来の液体侵入防止装置では、吸水性繊維の膨潤により繊維間等の空隙を塞いで止水するために多量の吸水性繊維(高密度の吸水層)を必要とするが、吸水性繊維は高価であるためコストアップ要因となる。一方、コストアップを抑制するために、吸水層を低密度にすると吸水膨潤しても空隙を塞ぎ切れなくなるとともに、通液速度も速くなり吸水時間も不十分となるため、止水性能が不足する。 A conventional liquid intrusion prevention device such as that disclosed in Patent Document 1 requires a large amount of water-absorbing fibers (high-density water-absorbing layer) in order to close the gaps between the fibers due to the swelling of the water-absorbing fibers and stop the water. Since the water-absorbent fiber is expensive, it becomes a factor of cost increase. On the other hand, if the density of the water-absorbing layer is made low in order to suppress cost increases, the gaps cannot be completely closed even if the water-absorbing layer swells. .

また、特許文献2のような従来の除水フィルターでは、有機液体類の通液性を確保しなければならないため高密度化には限界があるが、高密度にできないことにより、大量の水が通過したときには止水できず、下流側に水が漏出してしまう。 In addition, in conventional water removal filters such as those disclosed in Patent Document 2, there is a limit to increasing the density because it is necessary to ensure liquid permeability for organic liquids. Water cannot be stopped when it passes through, and water leaks downstream.

本発明は、上記の課題に鑑み、従来よりも吸水性繊維の密度が低くても、十分な止水効果を得ることのできる吸水膨潤性構造体および該構造体を含むフィルターを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a water-absorbing swelling structure capable of obtaining a sufficient water-stopping effect even if the density of the water-absorbing fibers is lower than that of the conventional structure, and a filter including the structure. aim.

本発明者は、上述の目的を達成するために鋭意検討を進めた結果、吸水膨潤層と穴の開いたシートを積層することにより、上述の目的が達成できることを見出し、本発明に到達した。すなわち、かかる構成においては、シートの穴からしか通液しないため、止水に際しては、シートの穴のだけを塞げばよく、吸水性繊維が少量(低密度)である吸水膨潤層であっても、止水できるようになり、また、吸水膨潤層を低密度にできることにより、ガソリン等の有機液体類の通液性も確保できるのである。 As a result of intensive studies in order to achieve the above object, the present inventor found that the above object can be achieved by laminating a water-swelling layer and a perforated sheet, and arrived at the present invention. That is, in such a structure, since the liquid only passes through the holes in the sheet, it is sufficient to block only the holes in the sheet when water is stopped. In addition, since the density of the water-swelling layer can be reduced, the permeability of organic liquids such as gasoline can be ensured.

すなわち、本発明は以下の手段により達成される。
(1) 吸水膨潤層と、開孔を5~200個/cm有し、平均開孔径が0.05~2.0mmである開孔シートが積層されている吸水膨潤性構造体。
(2) 吸水膨潤層が、吸水率500~50000質量%である吸水性繊維を50~100質量%含有している吸水性繊維構造体であることを特徴とする(1)に記載の吸水膨潤性構造体。
(3) 吸水性繊維が、開孔シートの少なくとも一部の開孔に入り込んでいることを特徴とする(2)に記載の吸水膨潤性構造体。
(4) 吸水性繊維が、芯部分がアクリロニトリル系重合体である芯鞘構造を有し、かつ、0.5~5.5mmol/gの塩型カルボキシル基を有するものであることを特徴とする(2)に記載の吸水膨潤性構造体。
(5) 吸水性繊維構造体が、厚み1~20mmかつ目付100~3500g/mである不織布構造体であることを特徴とする(2)に記載の吸水膨潤性構造体。
(6) 開孔シートの厚みが10~500μmであることを特徴とする(1)に記載の吸水膨潤性構造体。
(7) ニードルパンチ加工によって吸水膨潤層と開孔シートを複合させる工程を含むことを特徴とする(1)~(6)のいずれかに記載の吸水膨潤性構造体の製造方法。
(8) (1)~(6)いずれかに記載の吸水膨潤性構造体を含むことを特徴とするフィルター。
That is, the present invention is achieved by the following means.
(1) A water-absorbing and swelling structure comprising a water-swelling layer and a porous sheet having 5 to 200 pores/cm 2 and an average pore diameter of 0.05 to 2.0 mm laminated.
(2) The water-absorbing swelling layer according to (1), wherein the water-absorbing swelling layer is a water-absorbing fiber structure containing 50-100% by mass of water-absorbing fibers having a water absorption rate of 500-50000% by mass. gender structure.
(3) The water-absorbing and swelling structure according to (2), wherein the water-absorbing fibers enter at least a part of the pores of the perforated sheet.
(4) The water-absorbent fiber has a core-sheath structure in which the core is an acrylonitrile-based polymer, and has a salt-type carboxyl group of 0.5 to 5.5 mmol/g. The water-absorbing swelling structure according to (2).
(5) The water-absorbing and swelling structure according to (2), wherein the water-absorbing fibrous structure is a non-woven fabric structure having a thickness of 1 to 20 mm and a basis weight of 100 to 3500 g/m 2 .
(6) The water-absorbing and swelling structure according to (1), wherein the perforated sheet has a thickness of 10 to 500 μm.
(7) A method for producing a water-swellable structure according to any one of (1) to (6), which comprises combining the water-swellable layer and the perforated sheet by needle punching.
(8) A filter comprising the water-absorbing swelling structure according to any one of (1) to (6).

本発明の吸水膨潤構造体は、吸水膨潤層と穴の開いたシートを積層することで、シートの穴からしか通液しないため、止水に関しては、シートの穴だけを塞げばよく、吸水性繊維が少量(低密度)である吸水膨潤層であっても止水できることを特徴とする。また、低密度にできるためガソリン等の有機液体類を実用レベルの速度で通液することもできるという特徴を有する。かかる特徴を有する本発明の吸水膨潤性構造体は、例えば、生活資材、医療、建築、土木、農園芸、衛生材料などの様々な分野において、除水/止水材や除水/止水フィルターなどとして応用展開が可能である。 In the water-absorbing swelling structure of the present invention, a water-absorbing swelling layer and a perforated sheet are laminated to allow liquid to flow only through the holes in the sheet. It is characterized by being able to stop water even with a water-absorbing swelling layer having a small amount of fibers (low density). In addition, since the density can be made low, organic liquids such as gasoline can be passed through at a practical level speed. The water-absorbing and swelling structure of the present invention having such characteristics can be used, for example, as a water removing/water stopping material or a water removing/water stopping filter in various fields such as living materials, medical care, construction, civil engineering, agriculture and horticulture, and sanitary materials. It is possible to develop applications such as

本発明の吸水膨潤性構造体は吸水膨潤層と開孔シートが積層されてなるものである。本発明においては、吸水膨潤層を構成する吸水性繊維や吸水性ポリマー粒子の吸水膨潤により開孔シートの開孔部が閉塞されることによって止水効果が発現する。 The water-absorbing swelling structure of the present invention is formed by laminating a water-absorbing swelling layer and a perforated sheet. In the present invention, the water-stopping effect is exhibited by closing the pores of the perforated sheet due to the water-absorbing swelling of the water-absorbing fibers and water-absorbing polymer particles constituting the water-absorbing swelling layer.

本発明の吸水膨潤性構造体における積層構造としては、本発明の効果が得られる限り特に制限はないが、代表的な例として吸水膨潤層/開孔シートの2層構造や吸水膨潤層/開孔シート/吸水膨潤層の3層構造が挙げられる。また、吸水膨潤層と開孔シート以外の層が積層されていてもよいが、優れた止水効果を得る観点からは、吸水膨潤層と開孔シートが隣接していることが好ましい。また、本発明の吸水膨潤性構造体の全体形状としては、平板状、コイン状が代表的な形状であるが、紐状や糸状などであってもよい。 The laminated structure of the water-swellable structure of the present invention is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained. A three-layer structure of perforated sheet/water-swelling layer may be mentioned. In addition, although layers other than the water-swelling layer and the perforated sheet may be laminated, it is preferable that the water-swelling layer and the perforated sheet are adjacent to each other from the viewpoint of obtaining an excellent water stopping effect. Further, the overall shape of the water-absorbing and swelling structure of the present invention is typically plate-like or coin-like, but may be string-like or thread-like.

本発明の吸水膨潤性構造体に採用する開孔シートは、開孔を5~200個/cm有し、平均開孔径が0.05~2.0mmである。 The perforated sheet employed in the water-absorbing and swelling structure of the present invention has 5 to 200 perforations/cm 2 and an average perforation diameter of 0.05 to 2.0 mm.

開孔シートの平均開孔径が0.05mmに満たない場合、ガソリン等の有機液体類の通液が困難になるという不都合が起こる。逆に平均開孔径が2.0mmを超えると開孔部が大きすぎるため吸水性繊維や吸水性ポリマーの吸水膨潤によって閉塞しきれずに止水が困難になるといった不都合が起こる。かかる平均開孔径は0.08~1.8mmであることが好ましく、0.1~1.5mmであることがより好ましい。 If the average pore size of the perforated sheet is less than 0.05 mm, it is difficult for organic liquids such as gasoline to pass through. Conversely, when the average pore size exceeds 2.0 mm, the pores are too large, and the water-absorbing fibers and the water-absorbing polymer swell and cannot be closed completely, making it difficult to stop water. Such average pore diameter is preferably 0.08 to 1.8 mm, more preferably 0.1 to 1.5 mm.

また、開孔シートの開孔数が5個に満たない場合、ガソリン等の有機液体類の通液が困難になるという不都合が起こる。逆に200個を超えると開孔部が多すぎるため吸水性繊維や吸水性ポリマーの吸水膨潤によって閉塞しきれずに止水が困難になるといった不都合やシートの強度が弱くなってしまい破れてしまうなどの不都合が起こる。かかる開孔数は10~180個/cmであることが好ましく、20~160個/cmであることがより好ましい。 Further, when the number of holes in the perforated sheet is less than 5, there arises a problem that it becomes difficult to pass organic liquids such as gasoline. On the other hand, if the number of pores exceeds 200, there are too many pores, and the water-absorbing fibers and polymers swell due to water absorption, making it difficult to block water. inconvenience occurs. The number of openings is preferably 10 to 180/cm 2 , more preferably 20 to 160/cm 2 .

また、かかる開孔シートとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニルなどのプラスティックフィルムや鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属箔が挙げられ、これらを複合あるいは積層したものであってもよい。これらの中から、通液する液体に対して溶解などが起こらない耐久性の良い材質を選定して使用することが好ましい。 Examples of such a perforated sheet include plastic films such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, and vinyl chloride, and metal foils such as iron, aluminum, and stainless steel, and they may be combined or laminated. From among these, it is preferable to select and use a durable material that does not dissolve in the passing liquid.

さらに、かかる開孔シートの厚みは10~500μmであることが好ましい。厚みが10μmに満たない場合、吸水膨潤性構造体への加工や使用の際に破れるなどの不具合が起こる恐れがある。逆に500μmを超えると狙いとする形に加工できないなどの不具合が生じる恐れがある。かかる開孔シートの厚みは13~450μmであることがより好ましく、15~400μmであることがさらに好ましい。 Furthermore, the thickness of such perforated sheet is preferably 10 to 500 μm. If the thickness is less than 10 μm, there is a risk that problems such as tearing may occur during processing into a water-absorbing swelling structure and use. Conversely, if the thickness exceeds 500 μm, there is a possibility that problems such as being unable to be processed into the desired shape may occur. The thickness of such perforated sheet is more preferably 13 to 450 μm, more preferably 15 to 400 μm.

次に、本発明における吸水膨潤層は、吸水することにより膨潤する素材を含有する層である。かかる吸水膨潤層に水を含む液体が通液すると吸水膨潤が起こり、上述した開孔シートの開孔部が閉塞されて止水効果が発現する。ここで、吸水することにより膨潤する素材としては、吸水性繊維や吸水性ポリマー粒子を使用することができる。特に、吸水性繊維は吸水性ポリマー粒子と比較し、より脱落等が少ないことや、接着剤等を使用せず繊維同士の絡まりのみで繊維構造体を形成できるため好ましい。 Next, the water-swelling layer in the present invention is a layer containing a material that swells by absorbing water. When a liquid containing water passes through such a water-absorbing swelling layer, water-absorbing swelling occurs, and the pores of the above-described perforated sheet are closed, thereby exhibiting a water stopping effect. Here, water-absorbing fibers and water-absorbing polymer particles can be used as the material that swells by absorbing water. In particular, water-absorbent fibers are preferable because they are less likely to fall off than water-absorbent polymer particles, and a fiber structure can be formed only by entangling fibers without using an adhesive or the like.

かかる吸水性繊維の吸水率は500~50000質量%であることが好ましい。吸水率が500質量%に満たない場合は吸水による膨潤が不十分となり、除水/止水能力を十分に発揮できない恐れがある。50000質量%を超える場合は吸水による膨潤が大きすぎて形態安定性が損なわれるといった不具合が生じる恐れがある。かかる吸水性繊維の吸水率は700~45000質量%がより好ましく、1000~40000質量%がさらに好ましい。 The water absorption rate of such water-absorbent fibers is preferably 500 to 50000% by mass. If the water absorption is less than 500% by mass, swelling due to water absorption will be insufficient, and there is a risk that the water removal/water stopping ability will not be exhibited sufficiently. If the amount exceeds 50,000% by mass, there is a risk that swelling due to water absorption will be too large, resulting in a problem that shape stability will be impaired. The water absorption rate of such water-absorbing fibers is more preferably 700 to 45,000% by mass, and even more preferably 1,000 to 40,000% by mass.

また、吸水性繊維は、芯部分がアクリロニトリル系重合体である芯鞘構造を有し、かつ0.5~5.5mmol/gの塩型カルボキシル基を有するものであることが好ましい。アクリロニトリル系重合体は吸水性を有さないため、芯部分がアクリロニトリル系重合体である芯鞘構造を有することにより、吸水した際も形状が安定し、繊維が脱落する等の問題が発生しにくいという利点が得られる。また、塩型カルボキシル基量が0.5mmol/gに満たない場合は十分な吸水膨潤性を発現する吸水膨潤性構造体が得られないという問題が起こる恐れがある。逆に5.5mmol/gを超える場合は吸水量が多すぎるために膨潤が大きくなりすぎ形態安定性が損なわれるといった不具合が生じる可能性がある。かかる塩型カルボキシル基量は0.7~5.0mmol/gがより好ましく、1.0~4.5mmol/gがさらに好ましい。 Moreover, the water-absorbent fiber preferably has a core-sheath structure in which the core is an acrylonitrile-based polymer, and has salt-type carboxyl groups of 0.5 to 5.5 mmol/g. Since acrylonitrile-based polymers do not have water absorbency, the core part has a core-sheath structure made of acrylonitrile-based polymer, so that the shape is stable even when water is absorbed, and problems such as the fibers falling off are less likely to occur. You get the advantage of Further, when the amount of salt-type carboxyl groups is less than 0.5 mmol/g, there is a possibility that a water-swellable structure exhibiting sufficient water-swellability cannot be obtained. Conversely, if it exceeds 5.5 mmol/g, there is a possibility that the amount of water absorption is too large, resulting in excessive swelling and loss of shape stability. The amount of salt-type carboxyl groups is more preferably 0.7 to 5.0 mmol/g, more preferably 1.0 to 4.5 mmol/g.

さらに、吸水性繊維は、繊度が0.5~15.0dtexであることが好ましい。繊度0.5dtex以上とすることで十分な強度が確保でき、吸水した際も形状が安定し、繊維が脱落する等の問題が発生しにくいという利点が得られる。繊度が15.0dtexを超えると、表面積が低下し、水との接触面積が小さくなるため、膨潤速度が低下して、止水性能が低下する恐れがある。 Furthermore, the water-absorbing fibers preferably have a fineness of 0.5 to 15.0 dtex. By setting the fineness to 0.5 dtex or more, sufficient strength can be secured, the shape is stable even when water is absorbed, and problems such as the fibers falling off are less likely to occur. If the fineness exceeds 15.0 dtex, the surface area is reduced and the contact area with water is reduced, so that the swelling speed may be reduced and the waterproof performance may be reduced.

加えて、吸水性繊維は、繊維長が10~200mmであることが好ましい。かかる範囲であれば、吸水膨潤性構造体への加工におけるカード機によるカードウェブの作製の際に良好な加工性を得ることが可能である。かかる繊維長は15~170mmあることが好ましく、20~150mmであることがより好ましい。 In addition, the absorbent fibers preferably have a fiber length of 10 to 200 mm. Within such a range, it is possible to obtain good workability when producing a carded web by a carding machine in processing into a water-swellable structure. Such fiber length is preferably 15 to 170 mm, more preferably 20 to 150 mm.

本発明における吸水膨潤層はかかる吸水性繊維を50~100質量%含有している吸水性繊維構造体であることが好ましい。吸水性繊維の含有率が50質量%未満の場合は、膨潤した際に上述した開孔シートの開孔部を閉塞できずに止水効果が不十分となる恐れがある。かかる吸水性繊維の含有率は55質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましい。 The water-absorbing swelling layer in the present invention is preferably a water-absorbing fiber structure containing 50 to 100 mass % of such water-absorbing fibers. If the water-absorbent fiber content is less than 50% by mass, the pores of the perforated sheet may not be closed when swollen, resulting in insufficient water stopping effect. The content of such water-absorbing fibers is more preferably 55% by mass or more, and even more preferably 60% by mass or more.

また、かかる吸水性繊維構造体に含有させることのできる上記の吸水性繊維以外の繊維としては、パルプ、コットン、麻、シルク、およびウールなどの天然繊維、レーヨン、キュプラなどの再生繊維、アクリル、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの合成繊維などを使用することができる。 In addition, fibers other than the above water-absorbing fibers that can be contained in such a water-absorbing fiber structure include natural fibers such as pulp, cotton, hemp, silk, and wool, regenerated fibers such as rayon and cupra, acrylic, Synthetic fibers such as polyester, polyolefin, polyurethane, polyamide, polyethylene, and polypropylene can be used.

また、かかる吸水性繊維構造体には熱融着性繊維を含有させることが好ましい。本発明の吸水膨潤性構造体は、吸水性繊維が膨潤し、空隙を埋めることで止水できるものであるが、熱融着性繊維を含有させ、融着させることにより、吸水膨潤性構造体自体の体積を増加させる外向きの膨潤が抑えられ、吸水膨潤性構造体内の空隙をより効率的に埋めることができる。かかる熱融着性繊維としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどの熱可塑性ポリマーを用いたものを挙げることができる。また、かかる熱融着性繊維としては、融点の異なる2種類以上のポリマーを利用し、芯部に高融点、鞘部に低融点のポリマーを用いた芯鞘構造やサイドバイサイド構造などを使用することもできる。 Moreover, it is preferable to incorporate heat-fusible fibers into such a water-absorbent fibrous structure. The water-absorbing and swelling structure of the present invention can stop water by swelling the water-absorbing fibers and filling the voids. The outward swelling that increases the volume of the structure itself is suppressed, and the voids in the water-swellable structure can be filled more efficiently. Examples of such heat-fusible fibers include those using thermoplastic polymers such as polyethylene, polypropylene, polyester, polyamide, and polyolefin. In addition, as such heat-fusible fibers, two or more types of polymers with different melting points are used, and a core-sheath structure or a side-by-side structure using a high-melting polymer for the core and a low-melting polymer for the sheath may be used. can also

さらに、上記吸水性繊維構造体は厚み1~20mmであることが好ましい。厚みが1mmに満たない場合、通液する液体との接触時間が十分得られず、除水や止水の効果が得られないといった問題が起こる恐れがある。逆に20mmを超える場合は目的の形に加工するのが困難となる可能性がある。かかる吸水性繊維構造体の厚みは1.2~17mmがより好ましく、1.5~15mmがさらに好ましい。なお、かかる厚みは、吸水膨潤性構造体中に吸水性繊維構造体が複数枚積層されている場合には積層されている吸水性繊維構造体の合計の厚みを指す。 Furthermore, the water-absorbing fiber structure preferably has a thickness of 1 to 20 mm. If the thickness is less than 1 mm, a sufficient contact time with the passing liquid cannot be obtained, and there is a possibility that problems such as not being able to obtain the effect of water removal and water stoppage may occur. Conversely, if it exceeds 20 mm, it may be difficult to process it into the desired shape. The thickness of such a water-absorbent fibrous structure is more preferably 1.2 to 17 mm, more preferably 1.5 to 15 mm. The thickness refers to the total thickness of the laminated water-absorbing fibrous structures when a plurality of water-absorbing fibrous structures are laminated in the water-absorbing and swelling structure.

また、上記吸水性繊維構造体は目付100~3500g/mであることが好ましい。目付が100g/mに満たない場合、十分な除水や止水の効果が得られないといった問題が起こる恐れがある。逆に3500g/mを超える場合は加工が困難となる可能性がある。かかる吸水性繊維構造体の目付は120~3200g/mがより好ましく、150~3000g/mがさらに好ましい。なお、かかる目付は、吸水膨潤性構造体中に吸水性繊維構造体が複数枚積層されている場合には積層されている吸水性繊維構造体の合計の目付を指す。 Further, the water-absorbing fiber structure preferably has a basis weight of 100 to 3500 g/m 2 . If the basis weight is less than 100 g/m 2 , problems may occur such as insufficient water removal and water stopping effects. Conversely, if it exceeds 3500 g/m 2 , processing may become difficult. The basis weight of such a water-absorbent fibrous structure is more preferably 120 to 3200 g/m 2 , still more preferably 150 to 3000 g/m 2 . In addition, when a plurality of water-absorbent fibrous structures are laminated in the water-absorbing and swelling structure, the basis weight refers to the total basis weight of the laminated water-absorbing fibrous structures.

上述してきた吸水性繊維構造体の形態としては、カードウェブなどの不織布、編地、または織物等、後述する製造方法において上述した開孔シートと複合化できるものであればどのような形態でもよい。 The form of the water-absorbing fibrous structure described above may be any form such as non-woven fabric such as card web, knitted fabric, or woven fabric, as long as it can be combined with the above-described perforated sheet in the manufacturing method described later. .

さらに、本発明の吸水膨潤性構造体においては、上述した吸水性繊維が開孔シートの少なくとも一部の開孔に入り込んでいる状態であることが好ましい。このような状態においては、吸水性繊維の吸水膨潤による開孔部の閉塞がより確実となるので、吸水性繊維の含有量が少なくても効率的な止水が可能である。 Furthermore, in the water-absorbing and swelling structure of the present invention, it is preferable that the above-described water-absorbing fibers enter into at least some of the pores of the perforated sheet. In such a state, the openings are more reliably blocked by the water-absorbing swelling of the water-absorbing fibers, so that even if the content of the water-absorbing fibers is small, water can be stopped efficiently.

また、本発明の吸水膨潤性構造体においては、上述してきた開孔シートと吸水膨潤層に加えて、その他の層が積層されていてもよい。かかるその他の層としては、吸水性を有さないポリエステル繊維の不織布などを挙げることができる。かかるポリエステル繊維の不織布を吸水膨潤性構造体の最外層に用いると、吸水膨潤性構造体の強度向上や表面の毛羽立ち抑制などの効果を得ることができる。 Further, in the water-absorbing swelling structure of the present invention, other layers may be laminated in addition to the above-described perforated sheet and water-absorbing swelling layer. Examples of such other layers include polyester fiber nonwoven fabrics having no water absorbency. When such a polyester fiber nonwoven fabric is used as the outermost layer of the water-swellable structure, the strength of the water-swellable structure can be improved and the surface can be prevented from becoming fuzzy.

以上に説明してきた本発明の吸水膨潤性構造体の製造方法としては、上述してきた吸水膨潤層と開孔シートを接着剤などによって貼り合わせる方法や、ニードルパンチ加工によって複合させる方法を挙げることができる。特に後者の方法は、吸水膨潤層が吸水性繊維を含む吸水性繊維構造体である場合に好適な方法である。 Examples of the method for producing the water-swelling structure of the present invention described above include a method of bonding the water-swelling layer and the perforated sheet described above with an adhesive or the like, and a method of combining them by needle punching. can. The latter method is particularly suitable when the water-swelling layer is a water-absorbing fiber structure containing water-absorbing fibers.

すなわち、ニードルパンチ加工においては、吸水膨潤層と開孔シートを重ねて多数の針で突き通すため、上述した「吸水性繊維が開孔シートの少なくとも一部の開孔に入り込んでいる状態」を容易に形成することができる。また、ニードルパンチ加工においては、開孔シートの代わりに開孔の無いシートを用いた場合でも、針の貫通により該シートに開孔を形成しながら一体化させることができるので、より簡便に本発明の吸水膨潤性構造体を形成することもできる。 That is, in the needle punching process, since the water-absorbing swelling layer and the perforated sheet are superimposed and pierced with a large number of needles, the above-mentioned "state in which the water-absorbent fibers enter at least a part of the perforations of the perforated sheet" can be easily achieved. can be formed into In addition, in the needle punching process, even if a non-perforated sheet is used instead of the perforated sheet, the sheet can be integrated while forming perforations by penetrating the needle. Inventive water-swellable structures can also be formed.

また、本発明に採用しうる吸水性繊維としては、芯部分がアクリロニトリル系重合体であり、鞘部分がカルボキシル基を有するアクリル酸系重合体である芯鞘構造を有する繊維が代表的な例である。
かかる吸水性繊維は、アクリロニトリル系重合体でなる繊維(以下アクリロニトリル系繊維という)の表層部に対して、架橋導入処理と加水分解処理を施し、カルボキシル基を生成させることにより製造することができる。以下、かかる製造方法について詳しく説明する。
A representative example of the water-absorbent fiber that can be employed in the present invention is a fiber having a core-sheath structure in which the core portion is an acrylonitrile-based polymer and the sheath portion is an acrylic acid-based polymer having a carboxyl group. be.
Such water-absorbing fibers can be produced by subjecting the surface layer of fibers made of an acrylonitrile-based polymer (hereinafter referred to as acrylonitrile-based fibers) to cross-linking introduction treatment and hydrolysis treatment to generate carboxyl groups. This manufacturing method will be described in detail below.

まず、原料となるアクリロニトリル系繊維を構成するアクリロニトリル系重合体としては、アクリロニトリルを70質量%以上、好ましくは75質量%以上含む重合体が望ましい。共重合モノマーとしては塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニルおよびハロゲン化ビニリデン類:アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等のエチレン系不飽和カルボン酸およびこれらの塩類:(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル等の(メタ)アクリル酸エステル類:酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類:ビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、P-スチレンスルホン酸等のエチレン系不飽和スルホン酸およびこれらの塩類:(メタ)アクリルアミド、シアン化ビニリデン、メタアクリロニトリル等のビニル化合物類等があげられる。かかる重合体を用いて公知の方法により、湿式紡糸等を行うことで、アクリロニトリル系繊維を得ることができる。 First, as the acrylonitrile-based polymer constituting the acrylonitrile-based fiber as a raw material, a polymer containing 70% by mass or more, preferably 75% by mass or more of acrylonitrile is desirable. Examples of copolymerizable monomers include vinyl halides such as vinyl chloride, vinyl bromide, and vinylidene chloride, and vinylidene halides; ethylenically unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, and itaconic acid; and salts thereof: ( (Meth)acrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl (meth)acrylate, and butyl (meth)acrylate: vinyl esters such as vinyl acetate and vinyl propionate: vinylsulfonic acid, (meth)allylsulfone acids, ethylenically unsaturated sulfonic acids such as p-styrenesulfonic acid, and salts thereof; and vinyl compounds such as (meth)acrylamide, vinylidene cyanide, and methacrylonitrile. An acrylonitrile-based fiber can be obtained by performing wet spinning or the like using such a polymer by a known method.

次に、該アクリロニトリル系繊維にヒドラジン系化合物とアルカリ性金属化合物とを共存させた水性溶液を付着させ、加熱することによって、ヒドラジン系化合物による架橋の導入と加水分解を同時に行う。 Next, an aqueous solution in which a hydrazine compound and an alkaline metal compound coexist is attached to the acrylonitrile fiber and heated to simultaneously introduce cross-linking and hydrolysis by the hydrazine compound.

具体的には、ヒドラジン系化合物とアルカリ性金属化合物とを共存させた水性溶液を、前述のアクリロニトリル系繊維の乾燥質量に対する付着量が、アルカリ性金属化合物については1.0~20.0meq/g、好ましくは2.5~15.0meq/g、ヒドラジン系化合物については、N純分換算で0.01~2.0質量%、好ましくは0.05~1.5質量%の範囲内になるように付着させた繊維を調整し、該繊維を80℃以上の温度で1~120分間加熱、好ましくは100~150℃の湿熱雰囲気下で5~40分間加熱する手段を採用することが望ましい。 Specifically, an aqueous solution in which a hydrazine-based compound and an alkaline metal compound coexist is applied, and the adhesion amount with respect to the dry mass of the acrylonitrile-based fiber is 1.0 to 20.0 meq/g, preferably 1.0 to 20.0 meq/g for the alkaline metal compound. is 2.5 to 15.0 meq/g, and for hydrazine-based compounds, 0.01 to 2.0% by mass, preferably 0.05 to 1.5% by mass in terms of pure N 2 H 4 It is desirable to adopt a means of adjusting the adhered fibers so as to be so that the fibers are heated at a temperature of 80 ° C. or higher for 1 to 120 minutes, preferably in a moist heat atmosphere of 100 to 150 ° C. for 5 to 40 minutes. .

ここで、乾燥繊維質量に対するヒドラジンの付着量が上記下限に満たない場合には、得られた芯鞘構造を有する繊維の吸水時のゲル強度が低くなるため、ゲルが脱落してしまう可能性がある。一方、上限を超えると、得られた芯鞘構造を有する繊維の吸水性能が不十分となる可能性がある。 Here, if the amount of hydrazine attached to the dry fiber mass is less than the above lower limit, the obtained gel strength of the fibers having a core-sheath structure becomes low when water is absorbed, and the gel may fall off. be. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the resulting fiber having a core-sheath structure may have insufficient water absorption performance.

ここに使用するヒドラジン系化合物としては、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、塩酸ヒドラジン、炭酸ヒドラジン、臭化水素酸ヒドラジン等が例示される。また、アルカリ性金属化合物とは、1.0質量%水溶液としたときのpHが7.5以上を示す物質をいい、かかる物質の例としては、Na、K、Li等のアルカリ金属の水酸化物または炭酸、酢酸、ギ酸等の有機酸のNa、K、Li等のアルカリ金属塩をあげることができる。また、水性溶液を作製する溶媒としては、工業上は水が好ましいが、アルコール、アセトン、ジメチルホルムアミド等の水混和性有機溶媒と水との混合溶媒でも良い。 Examples of the hydrazine compound used here include hydrazine hydrate, hydrazine sulfate, hydrazine hydrochloride, hydrazine carbonate, and hydrazine hydrobromide. Further, an alkaline metal compound refers to a substance exhibiting a pH of 7.5 or more when made into a 1.0% by mass aqueous solution, and examples of such substances include hydroxides of alkali metals such as Na, K and Li. Alternatively, alkali metal salts such as Na, K and Li of organic acids such as carbonic acid, acetic acid and formic acid can be used. As a solvent for preparing an aqueous solution, water is preferable from an industrial point of view, but a mixed solvent of water and a water-miscible organic solvent such as alcohol, acetone, or dimethylformamide may also be used.

上述してきた本発明の吸水膨潤性構造体は種々の用途に使用できる可能性があり、例えば油用水除去フィルター、有機溶剤用水除去フィルター、油水分離フィルター、液体侵入防止フィルターなどで使用することができる。 The above-described water-absorbing and swelling structure of the present invention can be used in various applications, and can be used, for example, as a water-removing filter for oil, a water-removing filter for organic solvents, an oil-water separation filter, and a liquid-intrusion prevention filter. .

油用水除去フィルターとして使用する例としては、本発明の吸水膨潤性構造体をシート状に成型し、蛇腹状に折ったものをフィルターの枠にはめ込んで使用する例や、シート状のものをフィルターホルダーのサイズに合わせて切り取り、該フィルターホルダーにセットして用いる例が挙げられる。かかる例においては、シート状の吸水膨潤性構造体に絶縁油、潤滑油、有機溶剤などの液体を通液させることで、該液体中に混入した水を除去し、また大量に水が混入している場合は吸水性繊維が膨潤しフィルターの空隙を埋めることで通液を止めることにより、フィルターの下流側に水を含む液体が通過することを防止することができる。 Examples of use as a water-removing filter for oil include molding the water-absorbing and swelling structure of the present invention into a sheet, folding it into a bellows shape, and fitting it into a filter frame. For example, it is cut according to the size of the holder and used by setting it in the filter holder. In such an example, a liquid such as an insulating oil, a lubricating oil, or an organic solvent is passed through the sheet-shaped water-absorbing and swelling structure to remove water mixed in the liquid, and to remove a large amount of water from the liquid. In this case, the water-absorbent fibers swell and fill the voids of the filter to stop the passage of the liquid, thereby preventing the liquid containing water from passing through the downstream side of the filter.

また、液体侵入防止フィルターとして使用する例としては、本発明の吸水膨潤性構造体をコイン状に成型し、手術等で用いられる血液等の吸引器に設けられたフィルターホルダーにセットして用いる例が挙げられる。かかる例においては、血液等を吸引し、吸引器の液体収集容器が満タンになるとコイン状の吸水膨潤性構造体に血液等が接触して膨潤が起こり、空隙を埋めることで吸引をストップすることができる。これにより血液等が真空配管や真空ポンプ等に漏洩すること防止できる。 Further, as an example of use as a liquid intrusion prevention filter, the water-absorbing and swelling structure of the present invention is molded into a coin shape and set in a filter holder provided in a blood aspirator used in surgery or the like. is mentioned. In such an example, blood or the like is aspirated, and when the liquid collection container of the aspirator becomes full, the blood or the like comes into contact with the coin-shaped water-absorbing swelling structure, swelling occurs, and the aspiration is stopped by filling the void. be able to. As a result, blood or the like can be prevented from leaking into vacuum pipes, vacuum pumps, or the like.

以下に本発明の理解を容易にするために実施例を示すが、これらはあくまで例示的なものであり、本発明の要旨はこれらにより限定されるものではない。 EXAMPLES Examples are shown below to facilitate understanding of the present invention, but these are merely illustrative and the gist of the present invention is not limited by these.

<開孔径の評価方法>
吸水膨潤性構造体から開孔シートを取り出し、2cm角の大きさに切り取る。切り取った開孔シートをマイクロスコープで観察し、任意に選択した開孔20個について各開孔の最も長い径を測定し、平均値を開孔径とする。
<Method for evaluating hole diameter>
The perforated sheet is taken out from the water-swellable structure and cut into 2 cm squares. The cut perforated sheet is observed with a microscope, the longest diameter of each of 20 arbitrarily selected perforations is measured, and the average value is defined as the perforation diameter.

<開孔数の評価方法>
吸水膨潤性構造体から開孔シートを取り出し、1cm角の大きさに切り取る。切り取った開孔シートをルーペで観察し、開孔数を数える。
<Method for evaluating the number of pores>
The perforated sheet is taken out from the water-swellable structure and cut into 1 cm square pieces. Observe the cut perforated sheet with a loupe and count the number of perforations.

<吸水性繊維の吸水率の評価方法>
試料約0.5gを純水中へ浸漬し、25℃に保ち30分間後、ナイロン濾布(200メッシュ)に包み、遠心脱水機(160G×5分、但しGは重力加速度)により繊維間の水を除去する。このようにして調整した試料の重量を測定する(W2[g])。次に該試料を80℃真空乾燥機中で恒量になるまで乾燥して重量を測定する(W3[g])。以上の測定結果から、次式によって算出する。
吸水率=(W2-W3)/W3
<Evaluation method for water absorption rate of water-absorbent fiber>
About 0.5 g of the sample is immersed in pure water, kept at 25° C. for 30 minutes, wrapped in a nylon filter cloth (200 mesh), and centrifuged (160 G × 5 minutes, where G is the acceleration of gravity) to separate the fibers. Remove water. The weight of the sample thus prepared is measured (W2 [g]). Next, the sample is dried in a vacuum dryer at 80° C. to a constant weight and weighed (W3 [g]). From the above measurement results, it is calculated by the following formula.
Water absorption = (W2-W3)/W3

<全カルボキシル基量の評価方法>
繊維試料約1gを、50mlの1mol/l塩酸水溶液に30分間浸漬する。次いで、繊維試料を、浴比1:500で水に浸漬する。15分後、浴pHが4以上であることを確認したら、乾燥させる(浴pHが4未満の場合は、再度水洗する)。次に、十分乾燥させた繊維試料約0.4gを精秤し(W1[g])、100mlの水を加え、さらに、15mlの0.1mol/l水酸化ナトリウム水溶液、0.4gの塩化ナトリウムおよびフェノールフタレインを添加して撹拌する。15分後、フェノールフタレインの呈色がなくなるまで0.1mol/l塩酸水溶液で滴定し、塩酸水溶液消費量(V1[ml])を求める。得られた測定値から、次式によって全カルボキシル基量を算出する。
全カルボキシル基量[mmol/g]=(0.1×15-0.1×V1)/W1
<Evaluation method for total carboxyl group content>
About 1 g of a fiber sample is immersed in 50 ml of 1 mol/l hydrochloric acid aqueous solution for 30 minutes. The fiber sample is then immersed in water at a bath ratio of 1:500. After 15 minutes, when it is confirmed that the bath pH is 4 or more, it is dried (if the bath pH is less than 4, it is washed with water again). Next, about 0.4 g of the sufficiently dried fiber sample was precisely weighed (W1 [g]), 100 ml of water was added, and 15 ml of 0.1 mol/l sodium hydroxide aqueous solution and 0.4 g of sodium chloride were added. and phenolphthalein are added and stirred. After 15 minutes, titrate with a 0.1 mol/l aqueous solution of hydrochloric acid until the color of phenolphthalein disappears, and the consumption of the aqueous solution of hydrochloric acid (V1 [ml]) is determined. From the measured values obtained, the total carboxyl group content is calculated according to the following formula.
Total amount of carboxyl groups [mmol / g] = (0.1 × 15-0.1 × V1) / W1

<H型カルボキシル基量および塩型カルボキシル基量の評価方法>
上記の全カルボキシル基量の測定方法において、最初の1mol/l塩酸水溶液への浸漬およびそれに続く水洗を実施しないこと以外は同様にして、H型カルボキシル基量を算出する。かかるH型カルボキシル基量を上記の全カルボキシル基量から差し引くことで、塩型カルボキシル基量を算出する。
<Method for evaluating the amount of H-type carboxyl groups and the amount of salt-type carboxyl groups>
The amount of H-type carboxyl groups is calculated in the same manner as in the above method for measuring the total amount of carboxyl groups, except that the initial immersion in a 1 mol/l hydrochloric acid aqueous solution and subsequent washing with water are not performed. The amount of salt-type carboxyl groups is calculated by subtracting the amount of H-type carboxyl groups from the total amount of carboxyl groups.

<芯鞘構造の確認方法>
試料をカチオン染料で染色処理した後、繊維断面を光学顕微鏡で観察する。芯鞘構造の場合、表層部と中心部で色の濃さや色相が異なっていることが確認できる。
<Confirmation method of core-sheath structure>
After dyeing the sample with a cationic dye, the cross section of the fiber is observed with an optical microscope. In the case of the core-sheath structure, it can be confirmed that the color depth and hue are different between the surface layer and the center.

<繊度>
試料を20℃×65%RH雰囲気下の恒温恒湿器に24時間入れておく。このようにして調湿させた繊維をJIS L 1015:2010の正量繊度A法に準じて測定する。
<Fineness>
The sample is placed in a constant temperature and humidity chamber under an atmosphere of 20° C. and 65% RH for 24 hours. The fibers thus moistened are measured according to the JIS L 1015:2010 standard fineness A method.

<繊維長>
試料を20℃×65%RH雰囲気下の恒温恒湿器に24時間入れておく。このようにして調湿させた繊維をJIS L1015:2010の平均繊維長ステープルダイヤグラム法(A法)に準じて測定する。
<Fiber length>
The sample is placed in a constant temperature and humidity chamber under an atmosphere of 20° C. and 65% RH for 24 hours. The fibers thus moistened are measured according to the average fiber length staple diagram method (method A) of JIS L1015:2010.

<吸水性繊維構造体の厚みの評価方法>
吸水膨潤性構造体試料を10cm×10cmに切り出した後、乾燥させ、ノギスを用い圧縮しないようにして吸水膨潤性構造体の厚みを測定する。同様の測定を別の任意の2箇所でも行い、全3箇所の測定結果の平均値を算出する。かかる平均値から吸水性繊維構造体以外の層の厚みを差し引くことにより、吸水性繊維構造体の厚みを算出する。
<Method for evaluating the thickness of the water-absorbing fiber structure>
After a water-swellable structure sample is cut into a size of 10 cm×10 cm, it is dried, and the thickness of the water-swellable structure is measured using a vernier caliper without compressing it. The same measurement is performed at two other arbitrary locations, and the average value of the measurement results at all three locations is calculated. The thickness of the water-absorbing fibrous structure is calculated by subtracting the thickness of the layers other than the water-absorbing fibrous structure from the average value.

<吸水性繊維構造体の目付けの評価方法>
カードウェブ試料を10cm×10cmに切り出した後、105℃2時間乾燥させ、試料の重量(W6[g])を測定する。以上の結果から、次式によって算出した数値を吸水性繊維構造体の目付けとする。
目付け(g/m)=W6/(0.1×0.1)
<Method for evaluating basis weight of water-absorbent fiber structure>
After cutting a card web sample into 10 cm×10 cm, it is dried at 105° C. for 2 hours, and the weight (W6 [g]) of the sample is measured. Based on the above results, the numerical value calculated by the following formula is used as the fabric weight of the water-absorbing fibrous structure.
Weight (g/m 2 ) = W6/(0.1 x 0.1)

<止水性能の評価方法>
止水性能を評価するための装置は、柴田科学株式会社のろ過器(品番:061630-4705)を使用して行った。ろ過器とは吸引ろ過瓶にガラスフィルターベースを取り付け、その上にフィルターホルダーをセットしたものである。このろ過器のガラスフィルターベースとフィルターホルダーの間に10cm角にカットした吸水性繊維構造体を挟み、-80kPaで吸引した状態で、上から水400mlを供給し、ろ過瓶に落下した水の量を測定する。この値が15mlを超えると実使用においても水が通液してしまい、フィルターとして適さない。
<Evaluation method for water stopping performance>
A filter manufactured by Shibata Science Co., Ltd. (product number: 061630-4705) was used as an apparatus for evaluating the water stopping performance. A filter is a suction filtration bottle with a glass filter base attached and a filter holder set thereon. A water-absorbing fiber structure cut into 10 cm squares is sandwiched between the glass filter base and the filter holder of this filter, and 400 ml of water is supplied from above while being sucked at -80 kPa. to measure. If this value exceeds 15 ml, water will pass through the filter even in actual use, making it unsuitable for use as a filter.

<通液性の評価方法>
通液性の評価は、止水性能の評価方法と同様に行う。ただし使用する液体はキシレンであり、400ml通液するまでにかかる時間を測定する。キシレンが通液しない、もしくは通液に30秒以上かかる場合は、本来の目的である有機液体等の通液ができないことや時間がかかりすぎてしまうために、実使用には適さない。
<Evaluation method for liquid permeability>
Evaluation of liquid permeability is performed in the same manner as the evaluation method of water stopping performance. However, the liquid used is xylene, and the time it takes to pass 400 ml of liquid is measured. If xylene does not flow, or if it takes more than 30 seconds to flow, it is not suitable for practical use because the organic liquid, which is the original purpose, cannot flow or it takes too much time.

<吸水性繊維の製造方法>
アクリロニトリル90%およびアクリル酸メチル10%からなるアクリロニトリル系重合体10部を48%のチオシアン酸ナトリウム水溶液90部に溶解した紡糸原液を、常法に従って紡糸、水洗、延伸、乾燥、捲縮付与、熱処理、カットを経て、原料となるアクリロニトリル系繊維を得た。次に、かかるアクリロニトリル系繊維にヒドラジン0.10%および水酸化ナトリウム35.0%を含む混合水溶液を付着させた後、繊維質量に対する吸液量が100%になるように絞り、109℃×15分間架橋加水分解処理を行い、水洗した。水洗後の繊維を0.1%硫酸水溶液に30℃×1時間浸漬した後、脱水し、油剤を付与し、脱水、開繊した後、アンモニアガスを吹きかけ乾燥することで、芯部分がアクリロニトリル系重合体であり、鞘部分がカルボキシル基を有するアクリル酸系重合体である芯鞘構造を有する吸水性繊維を得た。かかる吸水性繊維は、繊度5.6dtex、繊維長51mm、吸水率20000質量%、塩型カルボキシル基量1.6mmol/gであった。
<Method for producing water-absorbent fiber>
A spinning dope prepared by dissolving 10 parts of an acrylonitrile-based polymer consisting of 90% acrylonitrile and 10% methyl acrylate in 90 parts of a 48% sodium thiocyanate aqueous solution is spun, washed with water, stretched, dried, crimped, and heat-treated according to conventional methods. , and cut to obtain an acrylonitrile-based fiber as a raw material. Next, after attaching a mixed aqueous solution containing 0.10% hydrazine and 35.0% sodium hydroxide to the acrylonitrile-based fiber, it was squeezed so that the liquid absorption amount to the fiber mass was 100%. A cross-linking hydrolysis treatment was performed for a minute and washed with water. The washed fiber is immersed in a 0.1% sulfuric acid aqueous solution at 30°C for 1 hour, then dehydrated, oiled, dehydrated, opened, and dried by spraying ammonia gas to make the core part acrylonitrile. A water-absorbent fiber having a core-sheath structure, which is a polymer and the sheath portion is an acrylic polymer having a carboxyl group, was obtained. The water-absorbing fiber had a fineness of 5.6 dtex, a fiber length of 51 mm, a water absorption rate of 20000% by mass, and a salt-type carboxyl group amount of 1.6 mmol/g.

[実施例1~3]
上記記載の方法で得られた吸水性繊維のみを用いて表1に記載の繊維構造体の目付の半分の目付である2枚のカードウェブを作製した。次に、ポリエステル繊維のスパンボンド不織布(東洋紡社製エクーレ(登録商標)3201A、厚み0.15mm、目付20g/m)/該カードウェブ/ポリエチレン製シート(厚み50μm)/該カードウェブ/ポリエステル繊維のスパンボンド不織布(東洋紡社製エクーレ(登録商標)3201A、厚み0.15mm、目付20g/m)の順で積層し、ニードルパンチ加工を表、裏、表の順番で3回施すことで5層構造である実施例1~3の吸水膨潤性構造体を得た。これらの吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。なおニードルパンチ加工には大和機工株式会社製のニードルパンチ機を使用し、針はオルガン針株式会社社製のFPD-1 40Cを用いた。
[Examples 1 to 3]
Two card webs having a basis weight half that of the fiber structure shown in Table 1 were produced using only the water-absorbing fibers obtained by the method described above. Next, a spunbond nonwoven fabric of polyester fibers (Ecoure (registered trademark) 3201A manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 0.15 mm, basis weight 20 g/m 2 )/the card web/polyethylene sheet (thickness 50 μm)/the card web/polyester fibers of spunbond nonwoven fabric (Ecoure (registered trademark) 3201A manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 0.15 mm, basis weight 20 g / m 2 ) in this order, and needle punching is performed three times in the order of front, back, front 5 Water-absorbing and swelling structures of Examples 1 to 3 having a layered structure were obtained. Table 1 shows the evaluation results of these water-absorbing swelling structures. For needle punching, a needle punch machine manufactured by Yamato Kiko Co., Ltd. was used, and FPD-1 40C manufactured by Organ Needle Co., Ltd. was used as the needle.

[実施例4]
実施例1において、2枚のカードウェブの代わりに、上記の吸水性繊維を用いた525g/mのカードウェブを4枚作製すること、および、実施例1で使用したのと同じスパンボンド不織布/該カードウェブ2枚/ポリエチレン製シート(厚み50μm)/該カードウェブ2枚/実施例1で使用したのと同じスパンボンド不織布の7層構造とすること以外は同様として、実施例4の吸水膨潤性構造体を得た。かかる吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。
[Example 4]
In Example 1, instead of 2 carded webs, 4 carded webs of 525 g/m 2 using the above water-absorbing fibers and the same spunbond nonwoven fabric used in Example 1 / 2 card webs / polyethylene sheet (thickness 50 μm) / 2 card webs / the same spunbond nonwoven fabric as used in Example 1, except that it has a 7-layer structure. A swellable structure was obtained. Table 1 shows the evaluation results of this water-absorbing swelling structure.

[実施例5]
実施例2においてニードルパンチ加工を表、裏、表、裏、表の順番で5回施すこと以外は同様として、実施例5の吸水膨潤性構造体を得た。かかる吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。
[Example 5]
A water-absorbing and swelling structure of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 2, except that needle punching was performed five times in the order of front, back, front, back, front. Table 1 shows the evaluation results of this water-absorbing swelling structure.

[実施例6]
実施例2においてニードルパンチ加工を表、裏の順番で2回施すこと以外は同様として、実施例6の吸水膨潤性構造体を得た。かかる吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。
[Example 6]
A water-absorbing swellable structure of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 2, except that the front and back were subjected to needle punching twice in this order. Table 1 shows the evaluation results of this water-absorbing swelling structure.

[実施例7]
吸水性繊維を用いて表1に記載の繊維構造体の目付の半分の目付である2枚のカードウェブを作製した。次に、実施例1で使用したのと同じスパンボンド不織布/該カードウェブ/1.0mmの開孔を8個/cm有するポリエチレン製シート(厚み50μm)/該カードウェブ/実施例1で使用したのと同じスパンボンド不織布の順で積層し、各層を接着剤で点接着することで5層構造である実施例7の吸水膨潤性構造体を得た。かかる吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。
[Example 7]
Two card webs having a basis weight half that of the fiber structure shown in Table 1 were produced using water-absorbent fibers. Next, the same spunbond nonwoven fabric used in Example 1/the card web/polyethylene sheet having 8 holes/cm 2 of 1.0 mm (thickness 50 μm)/the card web/used in Example 1 The same spunbonded nonwoven fabrics were laminated in the same order as above, and the layers were point-bonded with an adhesive to obtain a water-absorbing and swelling structure of Example 7 having a five-layer structure. Table 1 shows the evaluation results of this water-absorbing swelling structure.

[実施例8]
実施例2において、上記記載の方法で得られた吸水性繊維の代わりに、吸水率5880質量%、塩型カルボキシル基量7.3mmol/gを有し、芯鞘構造でない吸水性繊維(帝人フロンティア社製「ベルオアシス(登録商標)」、繊度11dtex、繊維長52mm)を用いること以外は同様として、実施例8の吸水膨潤性構造体を得た。かかる吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。
[Example 8]
In Example 2, instead of the water-absorbent fiber obtained by the method described above, a water-absorbent fiber (Teijin Frontier A water-absorbing and swelling structure of Example 8 was obtained in the same manner except that "Bell Oasis (registered trademark)" manufactured by Co., Ltd., fineness 11 dtex, fiber length 52 mm) was used. Table 1 shows the evaluation results of this water-absorbing swelling structure.

[実施例9]
実施例2において、吸水性繊維のみを用いる代わりに、上記記載の方法で得られた吸水性繊維60質量%とポリエステル繊維40質量%を混綿してカードウェブを作成すること以外は同様として、実施例9の吸水膨潤性構造体を得た。かかる吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。
[Example 9]
In Example 2, except that instead of using only the water-absorbing fibers, 60% by weight of the water-absorbing fibers obtained by the method described above and 40% by weight of polyester fibers were blended to create a card web. A water-absorbing swelling structure of Example 9 was obtained. Table 1 shows the evaluation results of this water-absorbing swelling structure.

[実施例10]
実施例2において、吸水性繊維のみを用いる代わりに、吸水性繊維60質量%と熱融着ポリエステル繊維40質量%を混綿してカードウェブを作成すること、およびニードルパンチ加工後に130℃で5分間加熱して、熱融着させること以外は同様として、実施例10の吸水膨潤性構造体を得た。かかる吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。
[Example 10]
In Example 2, instead of using only water-absorbent fibers, 60% by weight of water-absorbent fibers and 40% by weight of heat-sealable polyester fibers were blended to create a card web, and after needle-punching, at 130 ° C. for 5 minutes. A water-absorbing swelling structure of Example 10 was obtained in the same manner as above, except that the structure was heat-sealed. Table 1 shows the evaluation results of this water-absorbing swelling structure.

[実施例11]
実施例2において、スパンボンド不織布を積層しないこと以外は同様にして、3層構造である実施例11の吸水膨潤性構造体を得た。これらの吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。
[Example 11]
A water-absorbing and swelling structure of Example 11 having a three-layer structure was obtained in the same manner as in Example 2, except that the spunbond nonwoven fabric was not laminated. Table 1 shows the evaluation results of these water-absorbing swelling structures.

[比較例1]
実施例2において、開孔シートを用いないこと以外は同様として比較例1の吸水膨潤性構造体を得た。かかる吸水膨潤性構造体の評価結果を表1に示す。比較例1については、開孔シートが積層されていないために、十分な止水性能が得ることができなかった。
[Comparative Example 1]
A water-absorbing swelling structure of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 2, except that the perforated sheet was not used. Table 1 shows the evaluation results of this water-absorbing swelling structure. In Comparative Example 1, since the perforated sheet was not laminated, sufficient water stopping performance could not be obtained.

[比較例2、3]
実施例7において、開孔径、開孔数が異なるポリエチレン製シートを用いること以外は同様にして比較例2および3の吸水膨潤性構造体を得た。これらの吸水膨潤性構造体の評価結果を1に示す。比較例2については、開孔径が小さすぎるために、止水性能は有するものの、通液性がなく、実使用には適さないものとなった。比較例3については開孔径が大きいために、十分な止水性能が得ることができなかった。
[Comparative Examples 2 and 3]
Water-absorbing and swelling structures of Comparative Examples 2 and 3 were obtained in the same manner as in Example 7, except that polyethylene sheets with different pore sizes and numbers of pores were used. 1 shows the evaluation results of these water-absorbing swelling structures. As for Comparative Example 2, since the pore size was too small, although it had water stopping performance, it lacked liquid permeability and was not suitable for practical use. In Comparative Example 3, since the pore diameter was large, sufficient water stopping performance could not be obtained.

[比較例4、5]
実施例2において、繊維構造体の目付を表1記載の値に変更すること以外は同様にして比較例4および5の吸水膨潤性構造体を得た。これらの吸水膨潤性構造体の評価結果を1に示す。比較例4については、吸水性繊維構造体の目付が低いために十分な止水性能が得ることができなかった。比較例5については、目付が高すぎるため通液性が低くなると同時に、厚くなりすぎひだ折りや打ち抜きなどの加工が困難になることが懸念された。
[Comparative Examples 4 and 5]
Water-absorbing and swelling structures of Comparative Examples 4 and 5 were obtained in the same manner as in Example 2, except that the basis weight of the fiber structure was changed to the value shown in Table 1. 1 shows the evaluation results of these water-absorbing swelling structures. In Comparative Example 4, sufficient water stop performance could not be obtained because the fabric weight of the water-absorbing fibrous structure was low. With regard to Comparative Example 5, there was concern that since the basis weight was too high, the liquid permeability would be low, and at the same time, it would be too thick, making processing such as pleating and punching difficult.

Figure 2023067820000001
Figure 2023067820000001

Claims (8)

吸水膨潤層と、開孔を5~200個/cm有し、平均開孔径が0.05~2.0mmである開孔シートが積層されている吸水膨潤性構造体。 A water-absorbing and swelling structure comprising a water-absorbing swelling layer and a porous sheet having 5 to 200 pores/cm 2 and an average pore size of 0.05 to 2.0 mm laminated. 吸水膨潤層が、吸水率500~50000質量%である吸水性繊維を50~100質量%含有している吸水性繊維構造体であることを特徴とする請求項1に記載の吸水膨潤性構造体。 2. The water-absorbing and swelling structure according to claim 1, wherein the water-absorbing swelling layer is a water-absorbing fibrous structure containing 50-100% by mass of water-absorbing fibers having a water absorption rate of 500-50000% by mass. . 吸水性繊維が、開孔シートの少なくとも一部の開孔に入り込んでいることを特徴とする請求項2に記載の吸水膨潤性構造体。 3. The water-absorbing and swelling structure according to claim 2, wherein the water-absorbing fibers enter at least some of the pores of the perforated sheet. 吸水性繊維が、芯部分がアクリロニトリル系重合体である芯鞘構造を有し、かつ、0.5~5.5mmol/gの塩型カルボキシル基を有するものであることを特徴とする請求項2に記載の吸水膨潤性構造体。 Claim 2, wherein the water-absorbent fiber has a core-sheath structure in which the core is an acrylonitrile-based polymer, and has a salt-type carboxyl group of 0.5 to 5.5 mmol/g. 3. The water-absorbing swelling structure according to . 吸水性繊維構造体が、厚み1~20mmかつ目付100~3500g/mである不織布構造体であることを特徴とする請求項2に記載の吸水膨潤性構造体。 3. The water-absorbing and swelling structure according to claim 2, wherein the water-absorbing fibrous structure is a non-woven fabric structure having a thickness of 1-20 mm and a basis weight of 100-3500 g/m 2 . 開孔シートの厚みが10~500μmであることを特徴とする請求項1に記載の吸水膨潤性構造体。 2. The water-absorbing and swelling structure according to claim 1, wherein the perforated sheet has a thickness of 10 to 500 μm. ニードルパンチ加工によって吸水膨潤層と開孔シートを複合させる工程を含むことを特徴とする請求項1~6のいずれかに記載の吸水膨潤性構造体の製造方法。 7. The method for producing a water-swellable structure according to any one of claims 1 to 6, comprising a step of combining the water-swellable layer and the perforated sheet by needle punching. 請求項1~6のいずれかに記載の吸水膨潤性構造体を含むことを特徴とするフィルター。 A filter comprising the water-absorbing swelling structure according to any one of claims 1 to 6.
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