JPH02117801A - 高吸水性成形品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水分浸透性に優れた高吸水性成形品及びその
製造方法に関するものである。更に詳しくは、水分浸透
性に優れ、吸水速度が早く、しかも、水分保持力の高い
多孔質の高吸水性成形品及びその製造方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

吸水性樹脂成形品の代表的なものとして、ポリウレタン
などエラストマーの連続気泡の発泡体が広く知られてい
る。しかし、これらのエラストマー発泡体吸収した水分
の保持力が弱い為、重力によって、あるいは僅かに加圧
することによって、脱水が生じる。エラストマー発泡体
は、水分保持能力が弱い為、吸収した水分は自然に放置
しておくと速やかに蒸発する。

最近、高吸水性樹脂が開発され、おむつ、生理用品等に
広（採用されている。高吸水性樹脂は澱粉−ポリアクリ
ル酸金属塩共重合体、ポリアクリル酸金属塩、ポリビニ
ルアルコール−ポリアクリル酸金属塩共重合体等の架橋
物であり、水を吸収することによって含水ゲルを形成し
、高い水分保持能力を有する。しかし、高吸水性樹脂は
、高い吸収速度を維持する為、広い表面積を必要とし、
その為、微粒子の集合体である粉末の形で使用される。

おむつ等の衛生用品で使用される場合、高吸水性樹脂の
粉末をパルプ、繊維等の中に分散した構造を持つ微粒子
の集合体である為、それ自体で押出成形、射出成形等に
よって成形品を製造することは出来ない。

高吸水性樹脂の粉末をマトリックスの熱可塑性樹脂に分
散されてフィルムシート状に押出成形することも試みら
れているが、吸水性樹脂粒子がマトリックス樹脂の内部
に閉じ込められてしまう為、吸水速度が遅くなる、吸水
率が低くなる等の欠点がある。吸水性樹脂粒子をマトリ
ックス樹脂の発泡体にフィルム成形工程で分散させる試
みも行われているが、必ずしも発泡体の空孔の内部に吸
水性樹脂粒子が局在するとは限らず、発泡体の空孔と吸
水性粒子との位置関係が制御できていない為、吸水率も
不十分であり、吸水性樹脂粒子が吸水プロセスにおいて
、マトリックス樹脂から脱離しゃすい。

水分浸透性に優れ、速やかに吸水し、吸水性樹脂粒子が
吸水のプロセスにおいてマトリックス樹脂から脱離しに
＜＜、吸水の前後で体積変化が小さく、しかも水分保持
能力の大きい高吸水性樹脂成形品は、まだ、開発されて
いない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来技術で達成することの出来ななった、多
孔質マトリックス樹脂の空孔の内部に高吸水性樹脂が局
在している微細構造の制御された高吸水性成形品を得ん
として研究した結果、高吸水性繊維中の水分と一液反応
性ポリウレタンとの反応を利用することによって多孔質
の空洞の内部に高吸水性繊維を局在させることが可能で
あることを見出し、更にこの知見に基き、種々研究を進
めて本発明を完成させるに至ったものである。

高吸水性繊維を多孔質マトリックス樹脂多数の空洞の内
部にそれぞれ分散されることにより、吸水した場合、高
吸水性繊維はマトリックス樹脂の空洞の内部で膨潤する
ことが可能となる。その為、多孔質成形品は、体積膨張
を殆ど伴わずに水分保持能力の高い吸水が出来る。

本発明は水分浸透性に優れ、吸水速度が早く、吸水時に
おける吸水性樹脂粒子の脱離がなく、水分保持能力が高
く、吸水による体積変化が小さく、柔軟で強靭な高級水
性成形品とその製造方法を提供することを目的としてい
る０本発明の成形品は、おむつ、生理用品等の衛生用品
、老人用あるいは幼児衣料品、スポーツグラウンド、コ
ート用の人工芝生、人工土壌、湿布、その他の医用材料
、植物栽培の培地材、衛！ＩＩＷ＆収材、光フアイバケ
ーブルの水分シール材等に幅広く応用することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段］ 本発明は多孔質マトリックス樹脂中に多数の吸水性繊維
が分散した構造を持つ吸水性成形品であって、該吸水性
繊維が実質的に該多孔質マトリックス樹脂の空洞の内部
に存在し、該吸水性繊維と該マトリックス樹脂との間に
間隙が存在することを特徴とする高吸水性成形品である
。

本発明の高吸水性成形品の製造方法は、高吸水性繊維に
発泡剤を含浸あるいは付着させ、さらに液状あるいは溶
融状態のマトリックス樹脂と混合し、ｉ混合物を加熱あ
るいは非加熱状態で発泡させることを特徴としている。

又、高吸水性繊維と水とを混合し、さらに残存イソシア
ネート基を有する液状ポリウレタン樹脂を添加して攪拌
混合した後、加熱あるいは非加熱状態で該ポリウレタン
樹脂の水による架橋反応を進行させ、発泡させることに
よって多孔質構造を形成させると共に、成形し、次いで
乾燥することを特徴とする高吸水性成形品の製造方法で
ある。

本発明において、高吸水性成形品を構成するマトリック
スの多孔性樹脂は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラス
トマー等であり、特に限定しないが、柔軟性のあるポリ
ウレタン樹脂が好ましい。

吸水性繊維はセルロース、ポリアクリル酸金属塩系、ポ
リビニルアルコール系等であり、特に限定しないが、ポ
リアクリル酸金属塩系が好ましい。

吸水性繊維の直径は特に限定しないが、１０μｍ及至１
０Ｏμｍの範囲内が好ましい、吸水性繊維の長さは０．
５　ｍ５至１００＋＋ａの範囲内が好ましい。

吸水性繊維は例えば吸水率１００倍で体積が約１００倍
に膨張する。その際直径が約１０倍に膨張する。繊維が
存在する細長い空洞の直径は繊維の直径の１０倍以上あ
れば、吸水率１００倍まで膨潤できる。水分が成形品の
内部まで速やかに浸透する為には、マトリックス樹脂の
空洞が吸水性繊維に沿って、細長い洞穴状構造であるこ
とが好ましい。

高吸水性繊維は、半径方向に沿って中心部まで高吸水層
から成る単層構造であってもよいが、半径方向に沿って
高吸水率を有する外層と非吸水繊維から成る内層との二
層構造から成る高吸水性繊維が好ましい、アクリル繊維
を特殊処理して製造した、外層が高吸水性のポリアクリ
ル酸金属塩層、内層（芯部）が非吸水性のポリアクリル
ニトリル層から成る高吸水性繊維が特に好ましい、この
二層構造からなる高吸水性繊維をマトリックス樹脂空洞
中に分散させた本発明の高吸水性成形品を吸水させると
、高吸水性成形品表面から、吸水性繊維が外部へ全く脱
離してこす、成形品の表面がヌルヌルせず、サラサラし
ているという特徴がある。

これは、高吸水性繊維が非吸水性の内層によって補強さ
れていることに依有するものと推定される。

高吸水性繊維の飽和吸水率は高いほど好ましく、１００
倍以上であることが特に好ましい０本発明の高吸水性成
形品は、ブロック状、シート状等であり、用途に応じて
必要な形状に賦形することができる０本発明の成形品の
製造方法において、吸水性繊維と水と液状ポリウレタン
樹脂との混合方法としては、まず、水を吸水性繊維と混
ぜて吸水性繊維を水で膨潤させておき、次いで液状ポリ
ウレタンを混合する。＠水して膨潤した吸水性繊維と液
状ポリウレタン樹脂を混合すると、吸水性繊維の表面の
水分とポリウレタン樹脂のイソシアネート基が反応し、
架橋反応の進行につれて、反応生成物の友酸ガスによっ
てポリウレタン樹脂に気泡が発生する。イソシアネート
基の反応の相手の水分は殆ど吸水性繊維に含まれていた
水分であるから、反応は主として該繊維の表面附近で開
始され、吸水性繊維がその中に存在する形で細長い洞穴
状構造が生じると推定される。

吸水性繊維１００重量部に対して、水の添加量は２００
重量部及至５ｏ００重量部が好ましく、液状ポリウレタ
ン樹脂の添加量は２００重量部及至５Ｏ００重景部が好
ましい、吸水性繊維に対する水及び液状ポリウレタン樹
脂の混合比率を変えることによって、ポリウレタンの発
泡倍率が変化し、飽和吸水率、水分の浸透能力、柔軟性
等が変化する。

液状ポリウレタン樹脂は残存イソシアネート基を有し、
水の添加によって、水架橋反応を生じ、固化する。多量
の水と接触すると、反応が速やかに進行し、発生ＣＯ！
ガスによって発泡構造体を形成する性質を持っている。

このポリウレタン樹脂の反応の相手である水を予め吸水
性繊維に含ませておくことによって、本発明の目的であ
る吸水繊維が空洞の内部に存在する、微細構造の制御さ
れた多孔質構造の発泡体が形成される。予め、混合物を
成形部に導入しておいて、反応を生ぜしめることによっ
て、所望の形状の成形品を作ることが出来る。成形品は
シート状、ブロック杖等自由に賦形することが出来る。

用途に応じてブロックから切り出して賦形してもよい。

反応は常温でも進行するが、必要に応じて加熱状態で反
応を生ぜしめてもよい、８０℃以上に加熱することによ
って速やかに反応が生じる。

常温に長時間放置するか、加熱乾燥することによって、
内部の水分が蒸発し、脱水される。十分、乾燥した後で
は、吸水性繊維は当初の直径にまで縮小し、吸水性繊維
は空洞の内部に局在した形で存在する。膨潤した状態に
ある吸水性繊維が乾燥・脱水によって縮小することによ
って吸水性繊維の周囲に空洞が形成されるが、それだけ
では空洞の直径が小さく、高い吸水速度を有する成形品
を造ることが難しい。

本発明の方法では、吸水の前後における吸水性繊維の寸
法変化に加えて、ポリウレタン樹脂のイソシアネート基
と水との反応に伴うＣＯ□ガスの発生を併用することに
よって細長い空洞の直径を拡大している。

本発明の成形品の断面を顕微鏡で観察すると吸水性繊維
がマトリックス樹脂に閉じ込められることなしに、マト
リックス樹脂中に存在し、吸水性繊維とマトリックス樹
脂との間に間隙が存在する微細構造を形成していること
がｉ認できる。

吸水性繊維がマトリックス樹脂に閉じ込められることな
しにマトリックス樹脂に存在し、吸水性繊維とマトリッ
クス樹脂との間に間隙の存在する微細構造を形成してい
る本発明の高吸水性成形品では、成形品の内部に毛細管
作用を持つ細長い空洞がえゆる方向に通じているものと
推定される。

その為、水分浸透性が著しく改良され、水分の吸収速度
が向上するちると考えられる。速やかに吸水された水分
は高吸水性繊維に吸水され、保持される。従って本発明
の成形品は水分浸透性に優れている上に保水性が良好で
ある。

現状の吸水性繊維を分散させた従来の吸水性成形品に比
べて、水分浸透性が著しく改良されているだけでなく、
吸水性樹脂の脱離がなく、吸水した成形品の表面がヌル
ヌルしないという長所がある。

以下に実施例を示す。

〔実施例〕

高吸水性繊維（日本エクスラン工業株式会社製ランシー
ル−Ｆ）１００重量部に対して水３０００重量部を添加
して、高吸水性繊維を吸水膨潤させ、次いでこれに残存
イソシアネート基を有する一液反応性液状ポリウレタン
樹脂（三洋化成工業株式会社製ウレタン接着剤ユーノフ
レックス５Ｎ−７０）２０００重量部を添加して、攪拌
混合した後、６Ｃ１φＸ２．５Ｃ１１の丸い成形型内へ
移して、８０°Ｃに加熱し乍ら反応させて多孔質の発泡
成形品を形成させた０次いで、この成形品を冷却後に成
形型内から取出し、１２０℃で３時間加熱して乾燥させ
た。

実施例ＩのランシールＦは平均して太さ５デニール×長
さ５１ｍの高吸水性繊維であり、実施例２のランシール
Ｆは平均して太さ３デニール×長さ３ｍの高吸水性繊維
であり、いずれも、ポリアクリル酸金属塩の高吸水性を
有する外層とポリアクリフニトリル繊維の内層（芯部）
の二層構造を持つ。比較例１として、高吸水性繊維を高
吸水性繊維粉末（製鉄化学工業株式会社製アクアキープ
４Ｓ）に代えて、実施例と同一配合比率、配合条件、同
一成形条件で成形品を作った。

硅 実施例１．２及び比較例１の３線の成形品から、１．５
Ｘ１．５Ｘ３Ｃ１１角の角錐状の多孔質成形品を切出し
た。これらの成形品の表面にそれぞれ、スポイトで水滴
を一滴ずつ滴下し、表面に滴下した水滴が成形品内部へ
浸透することによる水滴消失に要する時間を測定した。

次に同等の成形品をそれぞれ、水道水中に浸漬して吸水
させ、一定時間後、取出して重量の時間的変化を測定し
た。水中から取出した成形品は閉時間、水中に浸漬した
成形品について、周囲の水中への吸水性樹脂の脱離状態
及び、成形品表面の感触を指で触って調べた。

第１表には実施例１．２及び比較例１の水滴消失所要時
間、吸水時の吸水性樹脂の脱離性及び吸水物の成形品の
表面感触を示す。

第１表 第１表に示すように、本発明の実施例の成形品は、表面
の水分浸透性が著しく優れており、しかも、吸水時に吸
水性繊維の水中への脱離が全くなく、成形品の表面がベ
タ付かず、サラサラしている。

第１図には、実施例１．２及び比較例１の吸水倍率の時
間変化を示す。

第１図で明らかなように、本発明の実施例の成形品は、
比較例に比べて、著しく吸水速度が大きい。

督￥年％ｉ 〔発明の効果］ 本発明の方法に従うと、多孔質発泡体の空洞のスペース
を吸水性繊維の膨潤の為のスペースとして有効に生かし
た高吸水性成珍品を得ることができる。

本発明の成形品は水分浸透性が大きく、吸水速度が早く
、吸水状態において吸水性繊維の脱離がなく、吸水した
成形品の表面がベタ付かず水分の保持能力が高く、吸水
による体積の膨張が殆どなく、柔軟でかつ強靭である。

本発明の成形品は、おむつ、生理用品等老人用衣料品、
スポーツコートグラウンド用の人工芝生、人工土壌、湿
布用、植物栽培の培地用、光フアイバーケーブル用のシ
ール材、建築用シール材等に広く応用することが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸水倍率の時間変化を示すグラフである。 特許出願人　住友ベークライト株式会社手続補正書（自
発） 平成１年 ６月 ２９日

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔質マトリックス樹脂中に多数の吸水性繊維が
   分散した構造を持つ吸水性成形品であって、該吸水性繊
   維が実質的に該マトリックス樹脂の細長い空洞の内部に
   存在し、該吸水性繊維と該マトリックス樹脂との■間に
   間隙が存在することを特徴とする高吸水性成形品。
2. （２）高吸水性繊維に発泡剤を含浸あるいは付着させ、
   さらに液状あるいは溶融状態のマトリックス樹脂と混合
   し、該混合物を加熱あるいは非加熱状態で発泡させるこ
   とを特徴とする高吸水性成形品の製造方法。
3. （３）高吸水性繊維と水とを混合した後、さらに残存イ
   ソシアネート基を有する液状ポリウレタン樹脂と混合し
   、加熱あるいは非加熱状態で該ポリウレタン樹脂の水に
   よる架橋反応を進行させ、発泡させることによって多孔
   質構造を形成させると共に成形し、次いで乾燥すること
   を特徴とする高吸水性成形品の製造方法。