JP2584504B2

JP2584504B2 - 高吸水性繊維圧縮成形体の製造法

Info

Publication number: JP2584504B2
Application number: JP63318014A
Authority: JP
Inventors: 尚洋大屋; 洋徳永; 裕安田
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1988-12-16
Filing date: 1988-12-16
Publication date: 1997-02-26
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JPH02169755A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、高吸水性繊維の圧縮成形体の製造法に関す
るものであり、更に詳しくは高吸水性や保水性を要求さ
れる製品、例えば紙オムツやナプキン、タンポン等の生
理用品、建築・土木用止水剤、結露防止剤、油水分離材
等に利用し得る高吸水性繊維の圧縮成形体の製造法に関
するものである。

〔従来の技術〕

従来、吸水性を有する繊維圧縮成形体としては、特開
昭54−147694号公報に開示されているようなセルロース
系繊維を圧縮成形したものが知られており、生理用タン
ポンをはじめとする種々の吸収性物品として用いられて
いる（特開昭57−166159、特開昭61−170459号公報
等）。しかしながら、これらセルロース系繊維は吸水性
能は優れているものの保水性に欠けており、吸水後へた
りを生じたり、圧力によって水を放出してしまう問題点
があった。この問題点は圧縮成形したものにおいても同
様である。

これを解決するため、吸水性・保水性を兼ね備える吸
水材料として種々の樹脂材料が開発され、中でもポリカ
ルボン酸又はその塩からなるものが注目されている。こ
れらは主に粒状の吸水性樹脂として製造され、数倍から
千倍の吸水能力を有し、紙オムツ、生理用品、農園芸用
土壌改良材、シール材、保鮮材等、広範な分野で用途開
発が進められている。

一方、用途により、糸、不織布、マット、編織物等の
繊維製品の形態が好ましい場合が少なくなく、上記ポリ
カルボン酸系の吸水性樹脂においてもこのような形態の
製品が切望されている。

繊維化の例としては、特開昭49−7526号公報に開示さ
れているごとく、アクリル系繊維に特定の架橋構造と、
残存するニトリル基から誘導された塩の形のカルボキシ
ル基を導入する方法が広く検討されている。

一方、上記のような化学的変性を行なわず、ポリアク
リル酸等のポリカルボン酸又はその塩（以下、ポリカル
ボン酸（塩）と略記する）を直接繊維化する方法として
は、特開昭54−138622号公報において、アクリル酸のア
ルカリ金属塩重合体水溶液を紡糸ノズルより有機溶媒と
水との混合浴中に紡糸し、繊維状に賦型した後、乾燥す
ることが、また、特開昭63−28912号公報において、ポ
リカルボン酸と多価アルコールを実質的成分とする高濃
度水溶液を乾式紡糸し、熱処理することが提案されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、これらのポリカルボン酸（塩）からなる繊維
を不織布等の形態にし、更に圧縮成形体にするには以下
のような問題点があった。

即ち、ポリカルボン酸（塩）は本質的に水素結合が強
く、熱延伸できないため、上記のような方法で直接繊維
化したとしても、繊維強度がなく、乾燥時に堅く脆いと
いう欠点を有している。従って、この繊維を解繊・カー
ド掛けし、ウェッブ、不織布等の形態にするのは極めて
困難であり、従って、圧縮成形体にすることもできなか
った。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の如き困難性を克服するために鋭
意検討した結果、ポリカルボン酸（塩）を繊維化したも
のに界面活性剤処理及び加湿処理を施すことにより、ウ
ェッブ、不織布等の形態に加工できることを見出し、こ
れを圧縮成形して優れた吸水膨張性を有し、且つ柔軟な
風合の圧縮成形体を得ることに成功し、本発明を完成す
るに到った。

即ち、本発明は、ポリカルボン酸（塩）からなる高吸
水性繊維にアニオン及び／又は非イオン界面活性剤を付
着させた後、加湿処理を施して乾燥繊維重量当たり５〜
80重量％の含水量とし、これをシート状に成形後、圧縮
することを特徴とする高吸水性繊維圧縮成形体の製造法
を提供するものである。

本発明において、ポリカルボン酸（塩）としては、ア
クリル酸（塩）、メタクリル酸（塩）、クロトン酸
（塩）、イタコン酸（塩）、マレイン酸（塩）、フマル
酸（塩）などのエチレン性不飽和カルボン酸（塩）の重
合体又は共重合体；これらエチレン性不飽和カルボン酸
（塩）と、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒ
ドロキシエチルメタクリレート、ポリエチレングリコー
ルモノアクリレート、ポリエチレングリコールモノメタ
クリレート、メチルアクリレート、メチルメタクリレー
ト、エチルアクリレート、エチルメタクリレートなどの
エチレン性不飽和カルボン酸エステル、酢酸ビニル、プ
ロピオン酸ビニル、ステアリン酸ビニルなどのビニルエ
ステル、スチレン、スチレンスルホン酸、アクリルアミ
ド、メタクリルアミド、アクリロニトリルなどのエチレ
ン性不飽和単量体との共重合体；酢酸ビニル−アクリル
酸メチル共重合体ケン化物、酢酸ビニル−無水マレイン
酸共重合体ケン化物、イソブチレン−無水マレイン酸共
重合体ケン化物、澱粉−アクリル酸グラフト重合体、糖
類−アクリル酸グラフト重合体、澱粉−アクリロニトリ
ルグラフト重合体ケン化物等が挙げられる。これらは線
状ポリマーであってもよいし、適宜架橋されたものであ
ってもよい。塩としては、アルカリ金属塩、アンモニウ
ム塩、アミン塩等を適宜選ぶことができ、中和度は任意
に選ぶことができる。これらのうち、吸水量が大きくな
る点からポリアクリル酸（塩）系が特に好ましい。

これらポリカルボン酸（塩）の製法は特に限定される
ものではなく、溶液重合、懸濁重合、逆相懸濁重合、沈
澱重合等、従来公知の方法を適宜選択することができ
る。

上記ポリカルボン酸（塩）を繊維化する際には、該ポ
リマーの溶液、主には水溶液を、所望により架橋剤や可
塑剤を添加して、湿式紡糸あるいは乾式紡糸する方法で
行われる。

本発明においては、紡糸したポリカルボン酸（塩）の
繊維を、まずアニオン及び／又は非イオン界面活性剤で
処理した後、加湿処理を施す。

本発明に用いられるアニオン界面活性剤の具体例とし
ては、硫酸エステル塩（高級アルコール硫酸エステル
塩、高級アルキルエーテル硫酸塩、硫酸化脂肪酸エステ
ル、硫酸化オレフィンなど）、スルホン酸塩（アルキル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム、α−オレフィンスルホ
ン酸塩など）、リン酸エステル塩などが、また非イオン
界面活性剤の具体例としては、高級アルコールエチレン
オキシド付加物、アルキルフェノールエチレンオキシド
付加物、脂肪酸エチレンオキシド付加物、ソルビタン脂
肪酸エステル及びそのエチレンオキシド付加物、グリセ
リン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステルな
どが挙げられる。

これら界面活性剤は１種のみを用いてもよいし、２種
以上を併用してもよい。処理の方法は特に限定されない
が、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール等に
上記界面活性剤を溶解した溶液中に紡糸した繊維を浸漬
し、絞った後、乾燥する。この処理により、繊維の表面
に界面活性剤が付着する。その付着量は、乾燥繊維重量
当り通常0.1重量％以上、好ましくは0.1〜５重量％の範
囲である。

付着量が0.1重量％未満の場合、加工の際に繊維の摩
擦帯電が起こり易く、滑りが悪いためロール落ち等が発
生し、ウェッブとなりにくい。更に圧縮成形の際に、繊
維同志の絡み合いが悪いため、圧を除いてやると繊維の
離脱が起こり、圧縮成形体となりにくいことがある。

一方、界面活性剤の付着量が多すぎると、界面活性剤
自身及び吸湿により繊維表面のべたつきが多くなり好ま
しくない。

この界面活性剤処理の間に、後の加湿処理で含浸させ
るべき水分の一部を含有させることも可能である。

本発明においては、上記の如く繊維を界面活性剤で処
理した後、加湿処理を行う。加湿処理の方法としては、
水蒸気もしくはミスト（微小液滴）の形で供給する方法
が好ましい。浸漬・スプレー等の方法で単に液滴ないし
は液体の形で水を供給した場合、表面だけの或いは不均
一な含水となり、ベタツキや局部的な膨潤等が起こり解
繊・カード掛け、圧縮等の加工が困難となる。一方、加
湿処理した場合は、繊維の内層から外層にわたり均一な
含水が可能である。

加湿処理の具体的な方法としては、上記界面活性剤処
理した繊維をミスト中を通過させる方法、50％RH以上、
好ましくは70％RH以上に調湿した空間に繊維を放置する
方法等が挙げられる。処理する際の温度は通常室温〜40
℃程度であるが、製品の性能を阻害しない範囲でさらに
高温で行ってもよい。

上記加湿処理において、繊維の含水量は、乾燥繊維重
量当り５〜80重量％、好ましくは10〜50重量％の範囲に
調整する。含水量が低すぎると繊維が堅くまた脆いた
め、乾式法でシート状に成形することができず、一方、
含水量が高すぎると、繊維強度が低下し、成形時に糸切
れ等の形状変化を伴ない好ましくない。

従って、上記加湿処理の時間は、繊維が好適な含水量
になるまでの期間で適宜設定すればよい。加湿処理の間
に適宜、繊維の重量を測定することにより、繊維の含水
量を知ることができる。このような処理を施すことによ
り、ポリカルボン酸（塩）の繊維を解繊・カード掛けし
てウェッブ、不織布等のシート状の形態にすることが可
能となった。

本発明においては、こうして得られたシート状繊維成
形物を、更に、LABO PRESS打錠機のような圧縮成形機で
50kg/cm²以上、好ましくは100〜250kg/cm²の圧力で圧縮
成形する。圧力が50kg/cm²未満の場合、繊維の絡み合
い、圧着が不充分であり、圧力を除くと繊維が離脱して
しまう。一方、250kg/cm²以上の圧力になると、繊維の
含有水分が押し出されてしまい、繊維の硬化、離脱が起
こる。

圧縮成形する繊維は、上記処理を施したポリカルボン
酸（塩）のみでもよいし、所望により他の親水性あるい
は疏水性繊維を複合させて用いてもよい。

上記の如き圧縮成形を行うと、圧縮成形する前の不織
布・ウェッブ等の形態に比べ、吸水時の水の拡散性が著
しく向上し、吸収速度が大になる上、吸収量も増加す
る。

本発明の方法により得られた圧縮成形体は、ポリカル
ボン酸（塩）の本来の性質である高吸水性能を具備する
ものであり、そのまま或いは所望により表面処理、積
層、裁断、接着剤を用いた接合等の加工を施すことによ
り幅広い用途分野に利用できる。例えば、紙オムツ、生
理用品、シール材、農園芸用保水材、土壌改良剤、保鮮
材、油水分離材、保温・保冷材等に適用できる。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

尚、実施例に記載する水分含量、吸水量、荷重下吸水
速度、濡れ性、及び被吸収液の拡散性は下記の方法で評
価した。また、実施例中で「部」及び「％」は特記しな
い限り重量基準である。

水分含量（％）試験片約1g（W₁）を秤取し、真空乾燥器中で105℃に
て４時間放置し、揮発減量（Ｗ）を求めた。

吸水量（g/g）試験片約1g（W₁）を秤取し、生理食塩水100mlに静置
下で30分間浸漬して吸水させた後、80メッシュの金網で
濾別し、瀘滓として得られた膨潤状の繊維圧縮成形体の
重量（W₂）を測定し、次式より算出した。

荷重下吸水速度第１図に示す装置を用い生理食塩水１の液面を等水位
にセットした直径70mmのガラスフィルター２の上に直径
70mmの円形状にカットした繊維圧縮成形体３（2g）を乗
せ、その上に直径100mmのガラスシャーレ４、重り５を
乗せ、12g/cm²、20g/cm²、30g/cm²の加重下で、20分間
に吸水した生理食塩水の量（ml）でもって表した。

濡れ性繊維圧縮成形体にピペットで生理食塩水1mlをおとし
て、濡れ具合を目視にて観察し４段階にて表した。

瞬時に濡れる……◎ ２〜５秒後濡れる……○ ゆっくりなじみながら濡れる……△ 液をはじく……× 被吸収液の拡散性 150mm×150mmの正方形にカットした繊維圧縮成形体の
上部中央から5mlの生理食塩水を瞬時に注入した後、30
秒間放置し、生理食塩水の拡がった面積を表面について
測定し、被吸収液の拡散性とした。

実施例１分子量25万のポリアクリル酸20部に対し、27.8部の30
％苛性ソーダ、125部の水をニーダーに入れ均一に溶解
し、100℃で一昼夜加熱脱泡し、中和度75モル％のポリ
アクリル酸ソーダ水溶液を得た。次いで、この水溶液を
冷却後、0.5部のエチレングリコールジグリシジルエー
テルを添加し、ロールミルで均一に混合し紡糸原液とし
た。

かくして調製した紡糸原液を、孔径0.08mm、孔数20の
ノズルよりエタノールの凝固浴中に押出し、200℃の加
熱炉を15秒間通過させた後、紡糸速度12m/分の速度でロ
ーラーに巻き取った。

この繊維をポリオキシエチレンラウリルエーテル（エ
マルゲン108;花王（株）製）の１％エタノール溶液中に
浸漬し、乾燥繊維重量に対して100％付着させた後、100
℃で熱風乾燥した。界面活性剤の付着量は、乾燥繊維重
量に対して１％である。その後、30℃/80％RHで13時間
加湿処理し、これを5cm程度の長さに切断、ローラーカ
ード機で解繊・カード掛けし、ウェッブとした。このウ
ェッブの水分含量は20％であった。

このウェッブ9gを縦135mm×横160mm×高さ25mmの金型
内に入れ、LABO PRESS機にて、200kg/cm²の圧力で圧縮
し、135mm×160mm×1mmの大きさの圧縮成形体を得た。

実施例２実施例１と同じ紡糸原液を200℃の乾燥気流中に孔径1
mm、孔数20のノズルより押し出すことにより乾式紡糸し
た。

この繊維をポリオキシエチレンオレイルエーテル（エ
マルゲン409P;花王（株）製）の１％エタノール溶液中
に浸漬し、乾燥繊維重量に対して150％付着させた後、1
00℃で熱風乾燥した。その後、30℃/80％RHで18時間加
湿処理し、これを5cm程度の長さに切断、ローラーカー
ド機で解繊・カード掛けし、ウェッブとした。このウェ
ッブの水分含量は35％であった。

このウェッブ9gを135mm×160mm×25mmの金型内に仕込
み、LABO PRESS機にて150kg/cm²の圧力で圧縮し、135mm
×160mm×1mmの大きさの圧縮成形体を得た。

実施例３ 20％アクリル酸ソーダ水溶液（中和度75モル％）500
部にメトキシポリエチレングリコール＃400アクリレー
ト（NKエステル AM−90G ;新中村化学工業（株）製）
5.5部と開始剤のアゾビスシアノ吉草酸0.348部を添加
し、窒素雰囲気下、65℃で２時間重合した。次いで、こ
の水溶液を冷却後、２部のエチレングリコールジグリシ
ジルエーテルを添加し、ロールミルで均一混合し紡糸原
液とした。

かくして調製した紡糸原液を実施例１と同様の方法で
湿式紡糸した。

この繊維をポリオキシエチレンラウリルエーテル（エ
マルゲン108;花王（株）製）の１％エタノール溶液中に
浸漬し、乾燥繊維重量に対して120％付着させた後、100
℃で熱風乾燥した。その後、30℃/80％RHで22時間加湿
処理し、これを5cm程度の長さに切断、ローラーカード
機で解繊・カード掛けし、ウェッブとした。このウェッ
ブの水分含量は40％であった。

このウェッブ9gを135mm×160mm×25mmの金型内に仕込
み、LABO PRESS機にて100kg/cm²の圧力で圧縮し、135mm
×160mm×1mmの大きさの圧縮成形体を得た。

実施例４ 20％アクリル酸ソーダ水溶液（中和度75モル％）500
部に２−ヒドロキシエチルメタクリレート16.38部、開
始剤のアゾビスシアノ吉草酸0.384部及びイオン交換水1
5.52部を加え、窒素雰囲気下、65℃で２時間重合した。
次いで、この水溶液を冷却後、２部のエチレングリコー
ルグリシジルエーテルを添加し、ロールミルで均一混合
し紡糸原液とした。

この繊維をポリオキシエチレンオレイルエーテル（エ
マルゲン409P;花王（株）製）の１％エタノール溶液中
に浸漬し、乾燥繊維重量に対して130％付着させた後、1
00℃で熱風乾燥した。その後、30℃/80％RHで30時間加
湿処理し、これを5cm程度の長さに切断、ローラーカー
ド機で解繊・カード掛けし、ウェッブとした。このウェ
ッブの水分含量は50％であった。

実施例５実施例１の界面活性剤処理及び加湿処理を施したポリ
アクリル酸ソーダ繊維（5cmに切断、水分量20％）50部
とポリエステル繊維（３デニール/51mm）50部をローラ
ーカード機で解繊・カード掛けし、複合ウェッブとし
た。

このウェッブ9gを135mm×160mm×25mmの金型内に仕込
み、LABO PRESS機にて250kg/cm²の圧力で圧縮し、135mm
×160mm×1mmの大きさの圧縮成形体を得た。

実施例６酢酸ビニル86.09部、無水マレイン酸98.06部、及び開
始剤の過酸化ベンゾイル0.61部でベンゼン576部に溶解
し、窒素雰囲気下、60℃で３時間重合した。ベンゼンを
80℃で減圧留去し、得られた乾燥ポリマー86.92部を７
％水酸化ナトリウム水溶液436部で中和した。次いで、
この水溶液に1.7部のエチレングリコールジグリシジル
エーテルを添加し、ロールミルで均一混合し紡糸原液と
した。

この繊維をポリオキシエチレンラウリルエーテル（エ
マルゲン108;花王（株）製）の１％エタノール溶液中に
浸漬し、乾燥繊維重量に対して100％付着させた後、100
℃で熱風乾燥した。その後、30℃/80％RHで13時間加湿
処理し、これを5cm程度の長さに切断、ローラーカード
機で解繊・カード掛けし、ウェッブとした。このウェッ
ブの水分含量は20％であった。

このウェッブ9gを135mm×160mm×25mmの金型内に仕込
み、LABO PRESS機にて200kg/cm²の圧力で圧縮し、135mm
×160mm×1mmの大きさの圧縮成形体を得た。

実施例７撹拌装置、ガス導入管、温度計、冷却管を備え、冷却
管の先にはガスバックのついた２セパラブルフラスコ
にトルエン1204部、無水マレイン酸205.9部を入れ、窒
素雰囲気中で撹拌下、70℃まで昇温した。重合開始剤と
して2,2′−アゾビスイソブチロニトリル3.43部を添加
し、続いて別に用意したボンベからイソブチレンガスを
ガス導入管から溶液中に導いた。反応温度を70℃に保っ
たままイソブチレンガスを３時間で135部（無水マレイ
ン酸に対するモル比1.14）を連続的に吹き込んだ。さら
にその温度で３時間撹拌下に熟成した後冷却した。ポリ
マーの沈殿を含んだスラリー状の反応液を取り出し、濾
過の後、70℃で24時間減圧乾燥した。

上記乾燥ポリマー25.7部に30％水酸化ナトリウム水溶
液を加え、無水マレイン酸ユニットに対して75％中和
し、さらにイオン交換水69.43部を添加し、20％水溶液
とした。次いで、この水溶液に0.5部のエチレングリコ
ールジグリシジルエーテルを添加し、ロールミルで均一
混合し紡糸原液とした。

この繊維をポリオキシエチレンラウリルエーテル（エ
マルゲン108;花王（株）製）の１％エタノール溶液中に
浸漬し、乾燥繊維重量に対して120％付着させた後、100
℃で熱風乾燥した。その後、30℃/80％RHで18時間加湿
処理し、これを5cm程度の長さに切断、ローラーカード
機で解繊・カード掛けし、ウェッブとした。このウェッ
ブの水分含量は35％であった。

比較例１実施例１における界面活性剤処理前のポリアクリル酸
ソーダ繊維（水分量４％）をそのままローラーカード機
で解繊・カード掛けしたところ、ロール落ちし、ウェッ
ブとならず、圧縮成形には至らなかった。

比較例２実施例２で乾式紡糸により得られたポリアクリル酸ソ
ーダ繊維（水分量３％）をそのままローラーカード機で
解繊・カード掛けしたところ、ロール落ちし、ウェッブ
とならずそれ故圧縮もできなかった。

比較例３レーヨン繊維をポリオキシエチレンラウリルエーテル
（エマルゲン108;花王（株）製）の１％エタノール溶液
中に浸漬し、乾燥繊維重量に対して100％付着させた
後、100℃で熱風乾燥した。その後、30℃/80％RHで13時
間加湿処理し、これをローラーカード機で解繊・カード
掛けし、ウェッブとした。このウェッブの水分含量は15
％であった。

このウェッブ9gを縦135mm×横160mm×高さ25mmの金型
内に入れ、LABO PRESS機にて200kg/cm²で圧縮し、135mm
×160mm×1mmの大きさの圧縮成形体を得た。

比較例４ 80％アクリル酸510gを苛性ソーダ560gで中和して得ら
れたアクリル酸ソーダ（中和度75％）とメチレンビスア
クリルアミド0.51g（1250ppm対アクリル酸）を、分散剤
としてエチルセルロース（ハーキュレス社製）5gの入っ
た1600mlのシクロヘキサン中で逆相懸濁重合して吸水性
樹脂を得た。

この吸水性樹脂30gと粉砕パルプ100gをジェット気流
粉砕機を用いて混合し、これを２のメタノールに分散
させた後、100メッシュの金網上に均一に注いで濾過
し、これを80℃、４時間熱風乾燥してウェッブを得た。

実施例１〜７及び比較例３〜４で得られたそれぞれの
圧縮成形体について、吸水量、荷重下吸水速度、濡れ性
（生理食塩水）及び拡散性を評価した。

その結果を表１に示した。

表１から、本発明により得られた高吸水性繊維圧縮成
形体が、他の比較例に比べ、吸水量、荷重下吸水速度、
濡れ性や拡散性に優れた吸収性能を示すことが明らかで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は荷重下での吸水速度の測定に用いた装置の略示
図である。１……生理食塩水２……ガラスフィルター３……圧縮成形体４……ガラスシャーレ５……重り

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリカルボン酸又はその塩からなる高吸水
性繊維にアニオン及び／又は非イオン界面活性剤を付着
させた後、加湿処理を施して乾燥繊維重量当たり５〜80
重量％の含水量とし、これをシート状に成形後、圧縮す
ることを特徴とする高吸水性繊維圧縮成形体の製造法。
【請求項２】ポリカルボン酸又はその塩がポリアクリル
酸又はその塩である請求項１記載の高吸水性繊維圧縮成
形体の製造法。