JP2691909B2 - 皮膜状高吸水性シートおよびその製造方法 - Google Patents

皮膜状高吸水性シートおよびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は皮膜状の高吸水性シートおよびその製造方
法、さらに詳しくは、実質的に高吸水性物質のみからな
る皮膜単体で十分な強度を有し、かつ高度は吸水能を有
する皮膜状の高吸水性シートおよびその製造方法に関す
る。
従来の技術 高吸水性シートとしては、紙や不織布を基材として、
これに高吸水性物質を部分的に付着結合せしめた繊維状
シートや、合成樹脂やゴムに高吸水性物質を混ぜ込みフ
ィルム状やシート状に成形したものや、水溶性高分子物
質を架橋させたものからなる皮膜状シートがある。
発明が解決しようとする問題点 上記従来技術の内、後者の皮膜状高吸水性シートは一
般的に高吸水性物質を合成樹脂やゴムに混ぜ込んでシー
トとしたものが多く、用途としては水膨潤姓を利用した
止水材やパッキング材として用いられるものであるが、
性能的には十分に満足し得るものとはいえなかった。そ
れは高吸水性物質が、非吸水性の合成樹脂やゴムに埋め
込まれている為、水膨潤の応答性が低く、吸水するのに
長時間を必要とし、瞬時に止水を要する用途には不適当
であったり、高吸水性物質の吸水能が共存する合成樹脂
やゴムに妨げられて、高吸水能のものが得られない等の
問題があった。この他、水溶性の高分子物質を放射線や
化学的な方法により架橋させたものもあるが、これらの
ものも吸水性能が低く満足し得るものではなかった。
問題点を解決する為の手段 以上述べた問題点は高吸水性物質のみからなる皮膜状
のシートが無かったか、もしあっても性能的に劣るもの
しか無かったことによる。本発明者らは皮膜として十分
な強度を有し、しかも高度な吸水性能を有する皮膜状の
吸水性シートの製造方法について鋭意研究に取り組んだ
結果、アクリル酸とアクリル酸塩との混合物と水溶性高
分子物質との混合水溶液に電子線を照射することにより
得られることを見出して本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は基材上に(a)モル比で90:10〜1
0:90であるアクリル酸とアクリル酸塩との混合物3〜80
重量部と(b)水溶性高分子物質97〜20重量部と水とを
主成分とする混合組成物水溶液を流延し電子線で硬化し
た後、必要があれば硬化皮膜から基材を剥離することを
特徴とする皮膜状高吸水性シートの製造方法およびこの
ような製造方法による皮膜状高吸水性シートを提供する
ものである。
発明の詳細な説明 まず本発明の皮膜状高吸水性シートは、基材をつけた
ままの状態でも、基材を剥した皮膜単体の状態でも使用
出来るので、基材としては可撓性があって巻取りの出来
るものであれば、多孔質のものでも非多孔質のものでも
使用可能である。但し多孔質の場合、組成物水溶液の粘
度にもよるが、密度が低すぎて組成物が基材の内部に浸
透してしまい、皮膜を形成しないようなものは好ましく
ない。一般に基材として用いられるものは、フィルム、
紙、織物、不織布等である。
次に皮膜形成に用いる混合組成物について述べる。本
発明の皮膜状高吸水性シートのねらいは、(1)皮膜単
体でも十分使用に耐えるだけの強度を有し、(2)水中
に浸漬したとき数十倍から数百倍にまで膨れるだけの吸
水能を有する皮膜状のシートを得ることであり、そのた
めには以下の条件に適合する混合組成物を電子線で硬化
させることが必須条件であることを見出した。
(1)一つの成分として、モル比で90:10〜10:90である
アクリル酸とアクリル酸塩との混合物を用いる。ここで
アクリル酸塩というのはナトリウム、リチウム、カリウ
ム、カルシウム、マグネシウム等の金属の塩の形になっ
ているということであり、特にナトリウム、リチウム、
カリウム等のアルカリ金属の塩が望ましい。
(2)他の成分として、水溶性高分子物質を用いる。こ
こで水溶性高分子物質というのは水に溶ける高分子物質
であれば、天然物でも合成物でもよいが、特にポリビニ
ルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ボリアクリル
酸、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、水溶性
セルロース誘導体の単独あるいは混合物が望ましい。
(3)アクリル酸、アクリル酸塩の混合物と水溶性高分
子物質との混合比は重量比で3〜80:97〜20とする。
(4)混合組成物としては水溶液の状態で用いるものと
する。水溶液の濃度については、特に限定されるもので
はないが、均一な溶液になっていることが必要で、濃度
については10%以上であることが望ましい。
以上が本発明の混合組成物についての必須条件であ
り、そのうち一つが欠けても目的とする皮膜状の高吸水
性シートは得られない。
まずアクリル酸とアクリル酸塩との混合比について述
べるならば、これら成分はシートの吸水能を高める為の
ものであるが、アクリル酸が10モル%以下になると反応
性が低下して、通常の電子線による反応条件では水に可
溶な重合物しか得られず、逆にアクリル酸が90モル%以
上になると、吸水性能の劣るものしか得られない。
水溶性高分子物質は皮膜に十分な強度を保持させるた
めに必要不可欠なものである。しかし水溶性高分子物質
のみを架橋して吸水性物質とすることもできるが、それ
では吸水能としてせいぜい数十倍程度迄のものしか得ら
れず、本発明の目的とするような高吸水性のシートを得
るには、アクリル酸、アクリル酸塩混合物と前記比率で
併用する必要がある。アクリル酸、アクリル酸塩混合物
と水溶性高分子物質との混合比が3:97より小さくなれば
吸水能のひくいものしか得られず、80:20より大きくな
れば十分な皮膜強度のものが得られなくなる。
そしてこれらの混合組成物は水溶液の状態で使用され
るが、均一な水溶液として用いることは、本発明の目的
とする皮膜状のシートを得るための重要な要件の一つと
なる。ここで均一というのは、水溶液として透明か透明
に近い状態であることを意味し、均一な溶液であること
は十分な皮膜強度のものを得るのに必要であり、また水
溶液中の水が電子線照射による反応を促進する効果を有
し、混合組成物中に水分が全く無いと通常の電子線照射
の条件では硬化反応が十分に起こらない。混合組成物水
溶液の濃度は特に限定されるものではないが、反応性と
皮膜形成性の点で10%以上が望ましい。
組成物混合水溶液の調整方法については、結果的に上
記範囲に入るものであればよく、例えば、アクリル酸、
アクリル酸塩混合物の作成方法としては、単に両者を混
合してもよいし、アクリル酸にアルカリ水溶液(例えば
水酸化ナトリウムの水溶液)を加えて、部分的に中和さ
せてやる方法でもよい。また水溶性高分子物質の混合は
予め水溶性高分子物質の水溶液を作成しておき、これを
混合する方法でもよいし、直接アクリル酸、アクリル酸
塩水溶液に水溶性高分子物質を混合溶解させる方法でも
よい。
反応を調節するために混合組成物中に少量の単量体を
添加することも可能である。単量体としては混合組成物
と混ざるものであればどのようなものでも用いられる
が、水溶性の2官能性の単量体、例えばポリエチレング
リコールジアクリレート、N、N−メチレンビスアクリ
ルアミド等が特に好ましい。添加量は混合組成物に対
し、0.01%〜5%程度用いるのが一般的である。もちろ
ん、このような単量体は必ず添加を要するということで
はなく、無添加でも他の条件を適切に設定すれば、目的
とするシートは得られる。
混合組成物には着色剤や有機、無機の充填剤を添加す
ることも可能であり、また組成物の塗工性等を改善する
目的で、増粘剤や界面活性剤等を添加することも出来
る。
次に基材に組成物水溶液を付与させる方法であるが、
一般にコーティングと呼ばれている方法が用いられる。
ナイフコーティング、ロールコーティング、グラビアコ
ーティング等いずれの方法でも可能である。
次に組成物の硬化反応について述べる。基材上で単量
体を重合させるとともに、高分子物質の橋架けを起こさ
せ、均一な水膨潤性の皮膜に硬化させるには、従来から
行われている触媒を用いる化学反応でもうまくいかない
し、紫外線による反応でも目的とするものは得られず、
本発明のように電子線照射による反応により初めてなし
得るものである。電子線照射によれば、反応時に発熱を
伴わないため反応の制御が容易であることと、いわゆる
重合反応と架橋反応(単量体重合物、高分子物質の両者
の架橋反応)とがバランスよく起こることに基因すると
考えられる。照射条件は特に限定されるものではない
が、一般には照射電圧100〜2000KV、吸収線量1〜20Mra
d、好ましくは、照射電圧150〜1000KV、吸収線量2〜10
Mradの照射を行えばよい。照射雰囲気は大気中でも窒素
ガスなどの不活性ガス中でもよい。
以上詳細に説明したような方法と条件により、数十倍
から数百倍の皮膜状吸水性シートが得られるが、任意の
吸水能をもつシートを得るには、特に(1)水溶性高分
子物質の種類、(2)アクリル酸とアクリル酸塩との比
率、(3)アクリル酸、アクリル酸塩と水溶性高分子物
質との比率、(4)反応促進単量体の添加量、(5)混
合組成物水溶液の濃度、(6)電子線照射条件等を具体
的に設定することにより、作り分けることが出来る。
発明の効果 本発明の皮膜状高吸水性シートは皮膜単独で十分な強
度を保有し、かつ数十倍から数百倍の高い吸水能を有す
る、従来全く例をみなかったような高吸水性シートであ
る。さらに本発明方法はこのような高い吸水能の中で、
安定して任意の性能のものに作り分けることの出来る制
御性の優れた製造方法である。
実施例 以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明す
る。
実施例1. (1)混合組成物水溶液の調整 まずアクリル酸72gに水酸化ナトリウム32gを含む水酸
化ナトリウム水溶液142gを冷却撹拌下に滴下し、アクリ
ル酸、アクリル酸塩混合液を作成した。(このものは、
アクリル酸とアクリル酸ナトリウムとの混合比が、モル
比で20:80であり、濃度42%の水溶液である。)この溶
液10gにポリエチレンオキサイド(製鉄化学製 PEO−
1)の20%水溶液189gを加え、さらに反応促進用の単量
体として分子量600のポリエチレングリコールジアクリ
レートを0.084gを加えて混合組成物水溶液とした。(こ
のものは、アクリル酸、アクリル酸塩混合物とポリエチ
レンオキサイドとの比率が、重量比で10:90であり、そ
の両者100重量部に対するポリエチレングリコールジア
クリレートの添加量が0.2重量部であり、混合組成物水
溶液の濃度が21.1%である。) (2)基材への混合組成物水溶液の塗布 基材として、厚さ0.1mmのPETフィルム(東レ製 ルミ
ラーT−100)を用い、これに上記調整した混合組成物
水溶液をナイフコーターにより0.15mmの厚さに塗布し
た。
(3)電子線照射による硬化 基材に混合組成物水溶液を塗布した後、直ちに下記の
条件にて電子線を照射して硬化させた。
照射電圧:250KV 吸収線量:10Mrad 雰囲気:窒素ガス中 (4)後処理 80℃にて30分間乾燥させてから、PETフィルムを剥離
し、皮膜状高吸水性シートを得た。
このものは、皮膜として十分な強度を有するものであ
るとともに、水中に浸漬した場合、約200倍もの吸水能
力を有するものであった。
比較例1. 実施例1.の混合組成物水溶液100重量部に光開始剤と
して2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパ
ン−1−オン(メルク社製、ダロキュア1173)3重量部
を加えたものを、実施例1.と同じ基材を用い、実施例1.
と同様な方法で塗布し、紫外線照射装置(高圧水銀灯、
120W/cm、コンベア速度10m/分)を用いて波長200〜800m
μにて紫外線照射を3回を行って皮膜を硬化させた。こ
のようにして得られた皮膜は大部分が水に溶解する皮膜
状高吸水性シートとしては不適当なものであった。
実施例2. (1)混合組成物水溶液の調整 実施例1.と同じアクリル酸、アクリル酸ナトリウム水
溶液10gにポリビニルアルコール(クラレ製 PVA217)
の20%水溶液399gおよび分子量600のポリエチレングリ
コールジアクリレート1.68gを加え混合組成物水溶液と
した。(このものは、アクリル酸、アクリル酸塩混合物
に対するポリビニルアルコールの比率が重量比で5:95で
あり、その両者100重量部に対するポリエチレングリコ
ールジアクリレートの添加量が2重量部であり、混合組
成物水溶液の濃度が20.5%である。) (2)基材への混合組成物水溶液の塗布 基材として、目付50g/m2のナイロンの不織布(予めロ
ール掛けを行い、表面を平滑化したもの)を用い、これ
に上記調整した混合組成物水溶液をナイフコーターによ
り0.1mmの厚さに塗布した。
(3)電子線照射による硬化 基材に混合組成物水溶液を塗布した後、直ちに下記の
条件にて電子線を照射して硬化させた。
照射電圧:200KV 吸収線量:10Mrad 雰囲気:大気中 (4)後処理 80℃にて乾燥させて基材の付いた皮膜状高吸水性シー
トを得た。
このものは、皮膜として十分な強度を有するもである
とともに、水中に浸漬した場合、約50倍もの吸水能力を
有するものであった。
実施例3. (1)混合組成物水溶液の調整 実施例1.と同じアクリル酸、アクリル酸ナトリウム水
溶液100gにポリエチレンオキサイド(製鉄化学製 PEO
−1)の20%水溶液90gを加え、混合組成物水溶液とし
た。(このものは、アクリル酸、アクリル酸塩に対する
ポリエチレンオキサイドの比率が、重量比で70:30であ
る。) (2)基材への混合組成物水溶液の塗布 基材として、厚さ0.1mmのPETフィルム(東レ製 ルミ
ラーT−100)を用い、これに上記調整した混合組成物
水溶液をナイフコーターにより0.2mmの厚さに塗布し
た。
(3)電子線照射による硬化 基材に混合組成物水溶液を塗布した後、直ちに下記の
条件にて電子線を照射して硬化させた。
照射電圧:250KV 吸収線量:10Mrad 雰囲気:窒素ガス中 (4)後処理 80℃にて30分間乾燥させてから、PETフィルムを剥離
し、皮膜状高吸水性シートを得た。
このものは、皮膜として十分な強度を有するもである
とともに、水中に浸漬した場合、約250倍もの吸水能力
を有するものであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−10638(JP,A) 特開 昭63−260906(JP,A) 特開 昭64−65108(JP,A) 特開 平1−138210(JP,A) 特開 平1−221575(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)モル比で90:10〜10:90であるアクリ
    ル酸とアクリル酸塩との混合物3〜80重量部と(b)水
    溶性高分子物質97〜20重量部と水とを主成分とする混合
    組成物水溶液の電子線による硬化皮膜からなる皮膜状高
    吸水性シート。
  2. 【請求項2】水溶性高分子物質がポリビニルアルコー
    ル、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸、ポリア
    クリル酸塩、ポリビニルピロリドン、水溶性セルロース
    誘導体から選ばれたものであることを特徴とする特許請
    求範囲(1)項の皮膜状高吸水性シート。
  3. 【請求項3】基材上に(a)モル比で90:10〜10:90であ
    るアクリル酸とアクリル酸塩との混合物3〜80重量部と
    (b)水溶性高分子物質97〜20重量部と水とを主成分と
    する混合組成物水溶液を流延し電子線で硬化した後、必
    要があれば硬化皮膜を基材から剥離することを特徴とす
    る皮膜状高吸水性シートの製造方法。
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