JPH0262208A - 高吸水性樹脂シートの製造方法 - 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、水分保持性に優れた高吸水性樹脂シートの製
造方法に関するものである。更に詳しくは、吸水による
体積膨張が小さ（、しかも、水分保持力の高い多孔質の
高吸水性樹脂シート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、軟質ポリウレ
タン等の連続気泡の発泡体が広く知られている。しかし
、これらのプラスチック発泡体は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。プラスチック発泡体は、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
広く採用されている。高吸水性樹脂は澱粉−ポリアクリ
ル酸ソーダ共重合体、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニ
ルアルコール−ポリアクリル酸ソーダ共重合体等の架橋
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
、高い吸水速度を維持する為、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
粉末をバルブ、繊維等の中に分散したシート状構造が採
用されている。高吸水性樹脂は、架橋構造を持つ微粒子
の集合体である為、それ自体で押出成形等によってシー
ト状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
散させてフィルム状、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やすい。

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
樹脂から脱離しにくく、吸水の前後で体積変化が小さく
、吸水速度が早く、しかも水分保持能力の大きい高吸水
性のスポンジ状のプラスチックシートは、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かった、多
孔質樹脂の空孔の内部に高吸水性樹脂粒子が局在してい
る微細構造の制御された高吸水性樹脂シートを得んとし
て研究した結果、高吸水性樹脂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
孔の内部に高吸水性樹脂粒子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。

高吸水性樹脂粒子を多孔質樹脂シートの多数の空せ 孔の内部にそれぞれ分散さ軸ることにより、吸水した場
合、吸水性樹脂粒子は多孔質樹脂の空孔の内部で膨潤す
ることが可能となる。その為、多孔質樹脂シートは、体
積膨張を殆ど伴わずに水分保水性樹脂粒子の脱離が少な
く、水分保持能力が高く、吸水による体積変化が小さく
、柔軟で強靭な高吸水性樹脂シート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、おむつ等
の衛生用品、老人用あるいは幼児用衣料品、保冷あケー
ブル用等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〕 本発明の高吸水性樹脂シートの製造方法は、吸水性樹脂
粉末に水を含浸した後、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、撹拌混合した後、該
混合物を発泡部の底紙上へ導入し、該混合物の水による
架橋反応を進行させ、発泡硬化させることによってスラ
ブフオームを形成させ、次いで裁断部において所定の厚
みに裁断することを特徴とする。

本発明において、高吸水性樹脂シートを構成するマトリ
ックスの多孔性樹脂は柔軟性のあるポリウレタン樹脂等
が好ましい。吸水性樹脂はｉ＃ｔ５１系、ポリアクリル
酸系、ポリビニルアルコール系等であり、特に限定しな
いが、ポリアクリル酸系が好ましい。吸水性樹脂の粒子
の直径は特に限定しないが、５μｍ乃至２００μｍの範
囲内の粒子が好ましい、吸水性樹脂の平均粒子径（ｄ）
と多孔質樹脂の平均空孔径（Ｄ）との比は、Ｄ／ｄ＞２
であり、特に５＜Ｄ／ｄ＜１００の範囲内にあるのが好
ましい。個々の吸水性樹脂の粒子は吸水率１０００倍で
体積が約１０００倍に膨張する。その際粒子径は約１０
倍に膨張する。粒子が局在する空孔の直径（Ｄ）は粒子
径（ｄ）の１０倍以上であれば、吸水率１０００倍まで
膨潤できる。しかし、水分がシートの内部まで速やかに
浸透する為には、多孔質樹脂の空孔が大きく、空孔が連
続気泡構造であることが好ましい、吸水性樹脂の粒子径
に対して、空孔径が大きすぎて連続気泡構造が乱れると
、粒子が脱離しやすくなる。

本発明の高吸水性樹脂シートの厚みは、１閤乃至１００
■の範囲内が好ましい。用途に応じて必要な厚みに裁断
する０本発明のシートの製造方法において、吸水性樹脂
粉末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、水を吸水性樹脂粉末と混ぜて吸水性樹脂を水で
膨潤させておき、次いで液状ポリウレタンを混合する。

吸水して膨潤した吸水性樹脂粒子と液状ポリウレタン樹
脂を混合すると、吸水性樹脂粒子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、反応生成物の炭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ｉの反応の相
手の水分は殆ど吸水性樹脂粒子に含まれていた水分であ
るから、反応は主として該粒子の表面付近で開始され、
吸水性樹脂粒子がその中に存在する形で、空孔が生じる
と推定される。

吸水性樹脂粉末（Ａ）、水（Ｈ）及び液状ポリウレタン
樹脂（［１）の混合重量比率をそれぞれ、ＸＡ、ＸＨ、
Ｘｕと表すとき、Ｘａ十ＸＨ＋Ｘｕ＝１００（％）であ
って、しかも吸水性樹脂粉末の混合比率が、２≦ＸＡ≦
２０（％）水の混合比率が、２≦Ｘ、≦９０（％）液状
ポリウレタン樹脂の混合比率が、５≦Ｘｕ≦７０（％）
の範囲内にあるのが好ましい。

吸水性樹脂粉末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、吸水率、水分の保持能力、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、発生炭酸ガ
スによって発泡構造体を形成する性質を持９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
樹脂に十分に含ませておくことによって、本発明の目的
である吸水性樹脂粒子が空孔の内部に局在する微細構造
の制御された多孔質構造の発泡シートが形成される。

液状ポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネートとポリオ
ールとの混合物あるいは一液反応性ポリウレタン樹脂等
であり、さらに好ましくは親水性ポリオール、ジイソシ
アネート、整泡剤シリコーン、アミン触媒、錫触媒等の
混合物である。液状ポリウレタン樹脂中における残存イ
ソシアネート基の濃度が高く、触媒活性が高いほど、速
やかに反応が進み、発泡倍率が高くなる。発泡倍率が高
く、かつ、個々の空孔が吸水性樹脂粒子で充たされてい
る率が高いほど発泡シートの飽和吸水率が高くなり、保
水性が高くなる。

吸水性樹脂粉末と水と液状ポリウレタン樹脂との混合物
は発泡部の底紙上へ導入し、底紙上で該混合物を発泡硬
化させスラブフオームを形成させる。発泡部の底紙は離
型紙あるいはポリエチレンフィルム等のプラスチックフ
ィルムが好ましい。

スラブフオームを連続で成形する場合、発泡コンベアー
上に底紙をＵ字型に供給し、この底紙上にミキシングヘ
ッドから該混合物を導入し、移動する底紙上で該混合物
を発泡硬化させる。成形されたスラブフオームを裁断部
へ送り、所定の厚みに裁断する。スラブフオームは表面
にスキン層を持っているので、縦横ともに裁断してスキ
ン層を取除き、発泡面を表面に出した形の発泡シートに
するのが好ましい。スキン層が表面に残っていると、表
面の吸水性が悪く、吸水速度及び飽和吸水率が低下する
。

本発明の方法で、吸水性樹脂シートを製造すると、シー
トの内部に高い含水率で水が残存している。用途によっ
てこのシートを乾燥させ、脱水する必要が生じる。シー
トの乾燥効率を良くする為には、スラブフオームを所定
の厚みに裁断した後にこのシートを乾燥するのが好まし
い。

シートの乾燥は自然乾燥でも良いが、生産性を高める為
、加熱乾燥するのが好ましい。

スラブフオームあるいは裁断後のシートは、必要な場合
熟成させ、十分に硬化を進め、本来の安定した物性レベ
ルへ到達させるのが好ましい。この場合、熟成と脱水乾
燥とを同時に行なってもよい。

十分、乾燥した後では、吸水性樹脂粒子は当初のサイズ
にまで縮小し、粒子は空孔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樹脂粒子が乾燥・脱水に
よって縮小することによって吸水性樹脂粒子の周囲に空
孔が形成されるが、それだけでは空孔の直径が小さく、
高い吸水率を存するシート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樹脂粒子
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ガスの発生を併用することによ
って空孔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多くの発泡
セル（空孔）の内部に１個乃至複数の吸水性樹脂粒子が
分散した微細構造を形成していることが確認できる。

〔実施例〕

高吸水性樹脂粉末（製鉄化学工業株式会社製アクアキー
プ４Ｓ）５重量パーセントに対して水７０重量パーセン
トを添加して、高吸水性樹脂の粒子を吸水膨潤させ、こ
れに残存イソシアネート基を存する一液反応性液状ポリ
ウレタン樹脂（日信化学工業株式会社製ウレタン接着剤
Ｎ０−００７）　２５重量パーセントを添加して、攪拌
混合した後、発泡部の底紙上へ移して、底紙上で発泡硬
化させてスラブフオームを形成させた。次いで、このス
ラブフオームを裁断機によって裁断し、厚さ５ｆｆＩ１
１のシートを得た。このシートを１３０°Ｃで３時間加
熱して乾燥させた。乾燥の前後においてシートの体積の
変化は生じなかった。

このシートから５ＣＩＩＸ５Ｃ１角のスポンジ状試験片
を切出し、水道水の中に浸漬して吸水させ、定時間後、
取出して、重量を測った。吸水率は３０秒の浸漬で１０
倍、６０秒の浸漬で１２倍であった。尚、吸水の前後で
体積は変化しなかった。

吸水した多孔質シートを水中から取出して、吊り下げて
も、重力による脱水は殆どなく、加圧による脱水も殆ど
生じなかった。この多孔質シートの断面を光学顕微鏡で
観察した結果、巨大な空孔の内部に１個乃至複数個の小
さな吸水性樹脂粒子が分散して存在していることが確認
できた。

〔発明の効果］ 本発明の方法に従うと、多孔質発泡体の空孔のスペース
を吸水性樹脂の粒子の膨潤のためのスペースとして有効
に生かした高吸水性樹脂シートを得ることができる。

本発明のシートは、吸水速度が早く、吸水率が１０倍を
越え、吸水性樹脂の脱離が少なく、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０本発明のシートは、おむつ、失禁防止用下着等
老人用衣料品、保冷用、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。

厚み２ｍ乃至１０ＩＩＩｆｆｉの本発明の高吸水性樹脂
シートを１５ｃｍＸ３５ｃ■角に切断し、−枚乃至複数
枚を重ね合わせ、この方法より一廻り大きい２５×４２
１角の高水蒸気透過性、通気性で防水性のポリオレフィ
ンフィルムと同じ寸法の透水性の不織布とで上下から本
発明の高吸水性樹脂シートを挟んだ形で重ね合わせ、防
水性のポリオレフィンフィルムと透水性の不織布とを四
辺ともシールすることによって乳児用紙おむつが形成で
きる。本発明の高吸水性樹脂シートを使用することによ
って極めて簡単に保水性の高い紙おむつの製造が可能で
ある。

厚さ２ｍ１ｗｌ乃至Ｌｏｗの本発明の高吸水性樹脂シー
トを７ｃｍＸ１５ｃｍ角に切断し、−枚乃至複数枚重ね
合わせ、これを大人用パンツの下腹部前面に挿入固定す
ることによって失禁防止用下着を形成できる。

本発明の高吸水性樹脂シートは繰返して洗濯することに
よっても、吸水性樹脂粒子の脱離がなく、下着の繰返し
使用が可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、吸水性樹脂粉末に水を含浸した後、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、該
   混合物を発泡部の底紙上へ導入し、底紙上で該混合物の
   水による架橋反応を進行させ、発泡硬化させることによ
   ってスラブフォームを形成させ、次いで裁断部において
   所定の厚みに裁断することを特徴とする高吸水性樹脂シ
   ートの製造方法。