JP2798521B2

JP2798521B2 - 吸水性ゲル水のうの脱水処理方法

Info

Publication number: JP2798521B2
Application number: JP3093750A
Authority: JP
Inventors: 浩二楠本; 昌弘楠; 孝則水野
Original assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Current assignee: Ashimori Industry Co Ltd
Priority date: 1990-11-01
Filing date: 1991-03-29
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH04221111A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば都市中心部で
の集中豪雨時や下水道水の噴出時における建築物、地下
駐車場、地下鉄等への浸水防止、あるいは建物内の給配
水管等の破損時の水処理用に用いられる吸水性ゲル水の
うに係わり、特にこの水のうを一旦吸水膨張させて使用
した後、廃棄処分の便のため、脱水処理する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】このような吸水性ゲル水のうとして、河
川の決壊時に土のうの代用品として用いられることが想
定された例えば実開昭和５９−１５１９２７号公報、特
開昭６３−１３３２０４号公報、実開昭６３−１５１５
２３号公報等に示されるものが知られている。この吸水
性ゲル水のうは通水性の袋体内に吸水材及び適宜水流に
よる水のうの流出を防止するための比重調整材が収納さ
れたものであり、水に接触すると短時間で吸水膨張し、
水のうを形成するものである。吸水前の水のうは軽量で
持ち運びが容易であり、狭いスペースに保管できるとい
う利点を有している。したがって、河川の決壊時に限ら
ず、土砂の早期確保が困難で保管場所も少ない都市中心
部での使用にも適している。しかしながら、この吸水性
ゲル水のうは使用時の取り扱いが便利である反面、使用
後の処分が大変である。吸水膨張した状態のままだと重
たくて扱いにくく、土のうのように中の土を捨てればよ
いというものではない。産業廃棄物として処分しようと
しても、水膨れで重たく嵩張るので扱いにくい。河川の
決壊時のような非常事態では消防隊等により使用され、
使用後の処分も大掛かりに行われる。例えば、土中に埋
めたり、焼却処理したりする。しかしながら、都市中心
部での集中豪雨時や建物内の給配水管等の破損時に使用
した場合、その処分を一般人が行うこととなり、大掛か
りな処分は実際上不可能である。

【０００３】そこで、脱水処理し、重量と容積を小さく
した後、処分する必要が生じる。ところが、吸水性ゲル
水のうでは、この脱水処理が簡単にできない。吸水材と
して、典型的なカルボン酸ナトリウム塩（−ＣＯＯＮ
ａ）を有するアクリル酸ナトリウム系重合体の架橋物に
ついての吸水状態を図９により説明する。図９（ａ）の
吸水前では、カルボン酸ナトリウム塩（−ＣＯＯＮａ）
は塩の形で安定している。図９（ｂ）の吸水時では、カ
ルボン酸ナトリウム塩のＮａイオンが電離してゆき、高
分子鎖にはカルボン酸基（−ＣＯＯ^-）が残される。こ
のカルボン酸基のマイナスイオン同士の反発により高分
子鎖の網目を広げる。図９（ｃ）の吸水後では、高分子
鎖の網目の中にたくさんの水が取り込まれて保持され
る。このような吸水特性であるため、多少の圧力をかけ
ても、殆ど脱水されない厄介な状態となっている。すな
わち、使用後の簡便な脱水処理方法がなければ、都市中
心部での集中豪雨時や建物内の給配水管等の破損時にお
ける使用がためらわれることになる。

【０００４】そこで、従来推奨されている、吸水膨張し
た吸水性ゲル水のうの使用後の脱水処理方法としては、
天日により自然乾燥する方法、又は吸水性ゲル水のうの
表面にＮａＣｌ又はＣａＣｌ₂等の金属塩を塗布する方
法があり、脱水処理後に、産業廃棄物として焼却又は土
中に埋める処理方法が推奨されていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、自然乾
燥による脱水処理方法では、前述したように吸水材の保
水性が極めて高いため、吸水材内の水がなかなか抜けに
くく長期間に及ぶ乾燥日数を必要とするという問題点を
有している。また、金属塩を表面に塗布する脱水処理方
法では、電離した金属イオンは高分子鎖に残るマイナス
イオンと結合するため、高分子鎖は収縮し水のう表面付
近の高分子鎖内に保持されている水から順次水のう外へ
排出され、当初の脱水効果は大きい。しかしながら排出
される水により塗布した金属塩が洗い流されるため脱水
効果の持続性に乏しいという問題点を有している。いず
れにせよ水のうの脱水処理が不十分であるため、産業廃
棄物として焼却又は土中に埋める際に、その運搬、積み
上げ作業に多大な労力を必要とすると共に、特に焼却す
る場合には多大な熱エネルギーを必要とし省エネ上好ま
しくない。

【０００６】本発明は上記した問題を解決するためにな
されたもので、簡便で、脱水効果に優れた吸水性ゲル水
のうの脱水処理方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】而して本発明は、水との
親和性が高いイオン性基を有し三次元網目構造の吸水材
を通水性の袋体内に収納した吸水性ゲル水のうの吸水材
内に、成形固化された金属塩棒を挿入するか又は金属塩
水溶液を注入することを特徴とする吸水性ゲル水のうの
脱水処理方法である。そして、金属塩棒又は金属塩水溶
液としては、多価金属塩からなるものが好ましい。

【０００８】

【作用】本発明の脱水処理方法においては、吸水材に挿
入された金属塩棒が保持されている水に触れ、表面より
徐々に溶解し、電離して高分子鎖内に浸み入る。吸水材
に注入された金属塩水溶液では既に電離した状態で高分
子鎖内に浸み入る。従って電離した金属イオンは高分子
鎖に残るマイナスイオンと結合し、高分子鎖は収縮する
ため、金属塩棒が挿入された部分又は金属塩水溶液が注
入された部分の吸水材の高分子鎖内に保持されている水
から順次水のう外へ排出される。そして、多価金属塩の
金属イオンは吸水材の高分子鎖同士を架橋するため、脱
水後の再度の吸水膨張を起こさせない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００１０】図１は脱水処理中の吸水性ゲル水のうを示
す図であり、図中、１は吸水性ゲル水のう、２は通水性
を有する袋体、３は袋体２内に収納された吸水材、４は
吸水材３の中に位置する金属塩棒である。図１（ｂ）に
示されるように、吸水前は二点鎖線の偏平な吸水性ゲル
水のう１が、吸水後は実線の如く膨張し約１０倍の重量
となっている。この膨張状態の袋体２の側線の縫い目２
ａに沿って、金属塩棒４が挿入され脱水処理が行われ
る。図１（ａ）に示されるように、金属塩棒４は袋体２
の吸水材３の中に埋設状態となっている。脱水のための
作業が金属塩棒を水のう内に挿入する等の簡単な作業で
あり簡便であって、手を汚したりすることもなく、取扱
いやすい。

【００１１】図２により、上述した金属塩棒４の脱水作
用を説明する。金属塩棒４は表面より徐々に吸水材３の
高分子鎖内に保持されている水に電離する。従って電離
した金属イオンは吸水材３の高分子鎖に残るマイナスイ
オンと結合し、高分子鎖は収縮するため、矢印のように
金属塩棒４表面付近にある吸水材３の高分子鎖内に保持
されている水から順次水のう１外へ排出される。金属塩
棒４は水のう１の外へ排出される水により外部へ洗い流
されることがなく、次々電離するので、水の排出作用が
持続される。このような脱水作用を効果的とするために
は、図１（ａ）の平面視で金属塩棒４を等間隔に配置
し、図１（ｂ）の側面視で吸水材３の真ん中に位置させ
ることが好ましい。金属塩棒４の間隔Ｌは膨張した水の
う１の厚みＷに略等しい場合が効率的である。広すぎる
と、脱水の不十分な部分が発生し、狭すぎると、互いの
干渉部分が多くなって金属塩棒４が有効に作用しないロ
ス部分が生じる。なお、上述した金属塩棒４による脱水
処理方法に加えて、水のう表面に金属塩を塗布すればさ
らに優れた脱水効果を得ることができる。

【００１２】図１の金属塩棒４は、ＭｇＣｌ₂、ＣａＣ
ｌ₂、ＮａＣｌ、ＡｌＣｌ₃等の親水性で電離しやすい
金属塩を成形固化したものである。中でもＭｇ、Ｃａ塩
等の多価金属塩が望ましい。図３に示されるように、多
価金属イオン（Ｍｇ) が吸水材の高分子鎖に残された塩
基（−ＣＯＯ^-）同士を架橋するため、脱水後は再び高
分子鎖内に水を取込み、保持することがない。そのため
脱水効率が非常に高く、また特に脱水後土中に埋める場
合に好適である。また、成形固化して金属塩棒にする方
法としては、加熱熔融して金型に流し込み成形固化する
方法や、金属塩にバインダーを介して成形固化する方法
がある。特に、ＭｇＣｌ₂は比較的低温で熔融するので
成形し易い。棒の形状は、円状、角状等どのような形状
でもよいが、膨張した水のう内に挿入する場合にはその
一端は鋭角に形成しておくのが好ましい。また、中実棒
状に限られることなく、筒状であってもよい。

【００１３】図１の吸水材３は、親和性が高いイオン性
基を有し三次元網目構造の吸水性高分子体を主成分とす
るものである。ここで言う三次元網目構造とは、高分子
の長い鎖が相互に絡み合い、ところどころ鎖同士が結合
した軽度の架橋構造を言う。また、親和性が高いイオン
性基とは、プラスイオンとマイナスイオンが結合して塩
の状態になっている基を言い、親水性で電離しやすいも
のを言う。このような吸水材３の代表的なものとして
は、澱粉にアクリル酸塩をグラフト重合した澱粉系、カ
ルボキシセルロースにアクリル酸塩グラフト重合したも
の、ポリアクリル酸ナトリウム架橋体等の合成高分子系
があり、通常は粉粒状である。なお、吸水材３には上述
した材料の他に吸水能力アップのため繊維物質等が混合
されたものもある。また、袋体２に収納されるものは、
吸水材３のみに限らず、適宜の比重調整材も混合され
る。通水性を有する袋体２は、例えば合成樹脂の不織
布、合成繊維の織布等により通常は平面略長方形の平板
状であり、そのほぼ全面が通水性を有するものであれば
よい。

【００１４】図４は図１と異なりパックされた金属塩棒
を予め挿入状態にしておく場合を示す。図４（ａ）の金
属塩棒４は水密性のパック材５で密封されており、パッ
ク材５の結節部５ａが袋体２の外部に露出している。図
４（ｂ）の吸水前の水のう１に、この密封された金属塩
棒４が収納され、吸水後は二点鎖線のように膨張する。
この状態では、金属塩棒４はパック材５で密封されたま
まであり、比重調整材としても作用する。脱水処理時に
は、図４（ｃ）に示されるように、ハサミ６でパック材
５の結節部５ａを切りはずし、パック材５を反対方向に
抜き出すと、金属塩棒４が吸水材３の中に取り残され脱
水処理が行われる。脱水のための作業がラップ材を抜き
取る等の簡単な作業であり簡便であって、手を汚したり
することもなく、取扱いやすい。

【００１５】上述した実施例は金属塩棒を挿入する脱水
方法であったが、次に金属塩水溶液を注入する脱水方法
を図５及び図６により説明する。

【００１６】図５は注入器７を用いる方法である。注入
器７は、プラスチック容器８と、キャップ９と、キャッ
プ９によりに着脱自在な注入管１０とからなる。プラス
チック容器８に金属塩を水に溶解させた金属塩水溶液１
１を入れ、キャップ９で注入管１０を漏れないように取
付ける。注入管１０を袋体２の吸水材３内に突き刺すよ
うになっているので、先端１０ａは鋭角に形成されてい
る。そして、図示の状態に突き刺した後、プラスチック
容器８を手で押さえて中の金属塩水溶液１１を吸水材３
の中に注入する。水のう１に対する注入箇所が上面から
であれば、先端１０ａが真ん中に位置するようにし、上
面の注入箇所を満遍なく多くすることが好ましい。ま
た、水のう１に対する注入箇所が側面からであれば、側
面の真ん中に突き刺し、注入しながら引き抜いて金属塩
水溶液１１の注入部分を棒状にすることが好ましい。こ
のように、注入器７を用いる方法であれば、任意の箇所
に任意量の金属塩水溶液を注入できる。

【００１７】金属塩水溶液１１は、ＭｇＣｌ₂，ＣａＣ
ｌ₂，ＮａＣｌ，ＡｌＣｌ₃等の親水性で電離しやすい
金属塩を水に溶解したものである。中でもＭｇ，Ｃａ等
の多価金属塩は脱水効率が良く好ましい。特にＭｇＣｌ
₂は、水に対する溶解度も高く好適である。

【００１８】図６は、図５と異なりパック材１２に収納
された金属塩水溶液１１を予め袋体２の吸水材３内に注
入状態にしておく場合を示す。図６（ａ）の金属塩水溶
液１１はシート状で水密性のパック材１２で密封されて
いる。吸水前の水のう１に、この密封された金属塩水溶
液１１が収納されている。この状態では、金属塩水溶液
１１はパック材１２で密封されたままであり、比重調整
材としても作用する。吸水後は、図６（ｂ）のように膨
張する。そして、脱水処理時には、キリ先等の先端が鋭
角な金属棒１３を袋体２上面より吸水材３内に突き刺
し、パック材１２を破ると金属塩水溶液１１が吸水材３
内に浸み入り脱水処理が行われる。この場合、パック材
１２の長手方向に複数回突き刺すことが好ましい。

【００１９】以上説明した水のうは袋体内に適宜繊維物
質や比重調整材が単に混合された吸水材を収納する構造
のものであった。しかし、本発明の脱水方法は吸水材を
用いる種々の水のうにも適用される。図７はこのような
他の水のう２１を示す図である。袋体２２の中に予め成
形された吸水体２３が収納されている。この吸水体２３
は、紙又は不織布層２４上に、天然繊維やポリプロピレ
ン繊維等の繊維物質にアクリル酸ナトリウム共重合体や
アクリル酸ビニルアルコール共重合体等の吸水性樹脂粉
末とを混合した吸水層２５を載置し、さらに紙又は不織
布層２４を載置し加圧して、吸水層２５を紙又は不織布
層２４、２４により挟持した積層体２３ａを複数枚積層
したものである。吸水層２５は、繊維物質１００重量部
に対し吸水性樹脂粉末を３０〜１００重量部混合したも
のが使用される。繊維物質は立体的網目状の空隙を形成
し、この空隙内に吸収性樹脂粉末が点在する構造とな
る。また、吸水層２５の目付重量は５０〜２００ｇ／ｍ
²であり、紙又は不織布層２４の目付重量は５〜３０ｇ
／ｍ²である。筒状の袋体２２は、両側部に折り返し部
２６を有し、両端部の開口部２７は縫製、溶着等の手段
により閉じられている。このような水のう２１において
は、下層の積層体２３ａより浸み入った水は、紙又は不
織布層２４に吸水されると共に、毛細管現象により立体
的網目状の空隙を通して吸水層２５全体に素早く通水さ
れ、そこに点在する吸水性樹脂粉末に保持されるので、
吸水層２５は、全体に至って均一に吸水膨張する。ま
た、吸水層２５は紙又は不織布層２４により挟持されて
いるため、その平面方向の吸水膨張が規制され、高さ方
向に吸水膨張する。下層の積層体２３ａが膨張すると、
水はその上層の積層体の紙又は不織布層に素早く通水さ
れ、吸水層に点在する吸水性樹脂粉末に保持され、吸水
層全体が高さ方向に均一に吸水膨張する。このように、
各積層体は下層から上層へ向かって順次高さ方向に均一
に吸水膨張していく。以上のようにこの水のう２１は厚
み方向の通水性に優れており、金属塩棒の挿入又は金属
塩水溶液の注入による脱水方法を適用すると、厚み方向
の脱水が均一且つ重点的に行われ、短時間に脱水され
る。

【００２０】つぎに、具体的な本発明例の脱水性能を従
来例と比較する。本発明例及び従来例とも、吸水性ゲル
水のうには、ポリエステル不織布よりなる袋（５６０ｍ
ｍ×３５０ｍｍ）内に、吸水性高分子体としてアクリル
酸ナトリウム重合体４４０ｇ、及び比重調整材として砂
鉄１．９ｋｇを充填し、吸水前の全重量が２．５ｋｇの
ものを用いた。そしてこれを吸水膨張させて２５．５ｋ
ｇの水のうを作製した。この水のうに対して、以下に示
す脱水処理方法で脱水試験を行い、水のうの経時的な重
量変化を測定し、その結果を図８に示した。

【００２１】−本発明例１（一点鎖線）− ＭｇＣｌ₂を加熱熔融し、成形固化して６０ｇのＭｇＣ
ｌ₂棒を作製した。そして１０本のＭｇＣｌ₂棒を所定
間隔毎に水のう両側より中心部に向かって挿入した。 −本発明例２（太い実線）− ＮａＣｌを加熱熔融し、成形固化して６０ｇのＮａＣｌ
棒を作製した。そして１０本のＮａＣｌ棒を所定間隔毎
に水のう両側面より中心部に向かって挿入した。 −本発明例３（細い実線）− ６０％ＭｇＣｌ₂水溶液１０００ｃｃ（固形分重量６０
０ｇ）を、注入器により１００ｃｃずつ所定間隔毎に水
のう上側より中心部に向かって注入した。

【００２２】−比較例１（二点鎖線）− 水のうを天日乾燥した。 −比較例２（点線）− 水のうの上面にＮａＣｌを６００ｇ均一に塗布した。

【００２３】図８に示されるように、天日乾燥の比較例
１は７日経過後も殆ど脱水されていない。ＮａＣｌ塗布
の比較例２は、当初の数時間は急速に脱水されるが、塗
布されたＮａＣｌが排出された水で流されるため、脱水
が持続しない。それに対して、ＮａＣｌ棒の本発明例２
は脱水が持続し、７日経過後では、比較例２と相当量の
差が生じている。ＭｇＣｌ₂棒の本発明例１は、電離し
たＭｇイオンが吸水材の高分子鎖に残された塩基同士を
架橋するので、脱水効率が優れている。更に６０％Ｍｇ
Ｃｌ₂水溶液の本発明例３は、初期の脱水効率が高くな
っている。

【００２４】

【発明の効果】本発明は上述した構成を有するので、以
下に記載する効果を奏する。金属塩棒が挿入された部分
又は金属塩水溶液が注入された部分の吸水材の高分子鎖
内に保持されている水から順次水のう外へ排出されるの
で、水のう外へ排出される水により金属塩が外部へ洗い
流されることがないため、脱水効率が高く持続性も優れ
た脱水特性を示す。また、金属塩棒を挿入する又は金属
塩水溶液を注入する等の簡単な作業であるため、簡便で
あって、手を汚したりすることもなく、取扱いやすい。
その結果、都市中心部での集中豪雨時や建物内の給配水
管等の破損時に使用した場合等に、膨張した水のうの処
分を一般人が行い、脱水後の軽量化されたものを産業廃
棄物等にすることができる。そして、金属塩としてＭｇ
塩等の多価金属塩を用いると、電離した多価金属イオン
が吸水材の高分子鎖に残された塩基同士を架橋するた
め、脱水後に再び高分子鎖内に水を取り込んで保持する
ことがない。そのため短時間で、より優れた脱水効果を
得ることができる。特に脱水後土中に埋める場合に好適
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は金属塩棒による脱水処理方法を示す図で
ある。

【図２】図２は金属塩棒による脱水状態を示す図であ
る。

【図３】図３は吸水材の吸水原理を示す図である。

【図４】図４は金属塩棒による他の脱水処理方法を示す
図である。

【図５】図５は金属塩水溶液による脱水処理方法を示す
図である。

【図６】図６は金属塩水溶液による他の脱水処理方法を
示す図である。

【図７】図７は他の水のうを示す斜視図である。

【図８】図８は脱水処理時の水のうの重量変化を時経的
に示すグラフ図である。

【図９】図９は多価金属塩による脱水原理を示す図であ
る。

【符号の説明】

１吸水性ゲル水のう２袋体３吸水材４金属塩棒７注入器１１金属塩水溶液

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水との親和性が高いイオン性基を有し三
次元網目構造の吸水材を通水性の袋体内に収納した吸水
性ゲル水のうの吸水材内に、成形固化された金属塩棒を
挿入するか又は金属塩水溶液を注入することを特徴とす
る吸水性ゲル水のうの脱水処理方法。
【請求項２】前記金属塩棒又は前記金属塩水溶液が多
価金属塩からなるものである請求項１記載の吸水性ゲル
水のうの脱水処理方法。