JPH0267336A - 高吸水性発泡成形品の製造方法 - 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、吸水速度が早く、水分保持性に優れた高吸水
性樹脂発泡成形品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く、吸水速度が早
＜、シかも、水分保持力の高い多孔質の高吸水性発泡成
形品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
タン樹脂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。軟質ポリウレタン発泡体は、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。高吸水性樹脂はポリアクリル酸ソ
ーダ、澱粉−ポリアクリル酸ソーダ共重合体、ポリアク
リル酸ソーダーポリビニルアルココ鷺重合体等の架橋物
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
末をパルプ、繊維等の中に分散した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、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ポリウレタン等のマトリックス樹
脂に分散させて発泡成形することも以前から試みられて
いるが、発泡体でも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
、保水性が悪い、吸水によって成形品全体が膨張する等
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
、しかも吸水速度が早く、水分保持能力の大きい高吸水
性のスポンジ状の発泡成形品は、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かった、多
孔質エラストマー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成形品を
得んとして研究した結果、ジ攻 高吸水性樹脂中の水分と趣状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マトリックス樹脂の多数の空
孔の内部にそれぞれ分散されることにより、吸水した場
合、吸水性樹脂粒子は多孔質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、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発泡成形品の
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、保冷あるいは保温用具、肉、魚などの鮮度保持材
、湿布、中発明において吸水性樹脂は澱粉系、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、特に５＜Ｄ／ｄ＜１００の範囲内に
あるのが好ましい０個々の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〕

本発明の高吸水性発泡成形品の製造方法は、吸水性樹脂
粉末１００重量部に対して水を１００重量部以上含浸さ
せ、吸水性樹脂粉末を膨潤させた後、少なくとも親電水
性ポリオールとポリイソシアネー触媒とを該含水吸水性
樹脂粉末と混合し、発泡硬化させ、連続気泡構造とする
ことを特徴としてい子が局在する空孔の直径（Ｄ）は粒
子径（ｄ）の１０倍以上あれば、吸水率１０００倍まで
膨潤できる。

しかし、水分が成形品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連続気泡構造でなくてはならな
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０本
発明の成形品の製造方法において、配合物の混合方法と
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、次いで親水性ポリオールとポリ
イソシアネートとシリコーン整泡剤とアミン触媒及び／
または錫触媒とを混合する。

吸水性樹脂粉末１００重量部に対して、まず水を１００
重量部、好ましくは２００乃至３０００重量部添加して
、水を吸水性樹脂粉末に含浸させて、吸水性樹脂粒子を
膨潤させる０次いで、水を含んで膨潤した吸水性樹脂粉
末に親水性ポリオールとポリイソシアネートとシリコー
ン整泡剤とアミン触媒及び／または錫触媒とを混合する
。これらのポリウレタン樹脂原料の混合方法としては、
予め、親水性ポリオールとポリイソシアネートとシリコ
ーン整泡剤とアミン触媒及び／または錫触媒とを迅速に
攪拌混合した上で、直ちに含水した吸水性樹脂粉末と混
合するのが好ましい、親水性ポリオールとポリイソシア
ネートと整泡剤と触媒とを混合することによって、ポリ
オールとポリイソシアネートとの反応が開始されるが、
直ちに含水した吸水性樹脂粉末と攪拌混合することによ
って吸水性樹脂粉末に含まれる水とイソシアネート基と
の反応が生じて炭酸ガスが発生し、速やかに発泡する。

さらに親水性ポリオールとポリイソシアネートとの反応
が進行し、架橋して硬化する。

イソシアネート基の反応の相手の水分は殆ど吸水性樹脂
粒子に含まれていた水分であるから、発泡反応は主とし
て該粒子の表面附近で開始され、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。

吸水性樹脂粒子が硬化した発泡体の空孔の内部に存在す
る為、マトリックスの発泡体が吸収した水分は速やかに
空孔内に存在する吸水性樹脂粒子に吸収され、空孔内で
吸水性樹脂粒子が速やかに膨潤してゆく。

含水した吸水性樹脂粒子が液状ウレタン樹脂配合物中の
親水性ポリオールに接触すると、ポリオールが吸水性樹
脂粒子中の水と混ざり合い、吸水性樹脂粒子が収縮し、
一部の水が脱水してくる可能性がある。

含水した吸水性樹脂粉末に初め、親水性ポリオールのみ
を混合すると、吸水性樹脂粒子中の水が析出して親水性
ポリオールに溶は込み、含水して膨潤した吸水性樹脂粒
子が脱水し、粒子の収縮が起こる。そこへ、ポリイソシ
アネート、シリコーン整泡剤、触媒を添加すると、吸水
性樹脂粒子から析出した水とイソシアネート基との反応
が起こり、最終的に発泡硬化した発泡体中では、吸水性
樹脂粒子が空孔内に存在する割合が低下する。

含水した吸水性樹脂粉末に、初め、ポリイソシアネート
のみを混合すると、水とインシアネート基との反応が速
やかに進行する為、後でポリオールを添加しても期待す
るような発泡体は形成されない。

従って、予め、親水性ポリオールとポリイソシアネート
とシリコーン整泡剤とアミン触媒及び／または錫触媒と
を迅速に攪拌・混合した上で、直ちに含水して膨潤した
吸水性樹脂粉末と混合するのが好ましい。

親水性ポリオールとしては、ポリエーテルポリオール、
特にポリエチレングリコールを成分とするポリオールが
好ましい、グリセリン・ベースのポリエーテルポリオー
ルで、ポリプロピレングリコール付加のみでなくポリエ
チレングリコールをも付加しており、ポリエチレングリ
コール付加率親水性ポリオールとして特に好ましい、ポ
リエチレングリコール付加率の高いグリセリンベース・
ポリエーテルポリオールのみでは親水性は高くなるが、
発泡倍率の高い高吸水性発泡成形品を安定して作るのが
難しいので、適宜、ポリプロピレングリコール付加のグ
リセリンベース・ポリエーテルポリオールと混合して使
用するのが好ましい。

ポリイソシアネートとしては、トルエン・ジイソシアネ
ー）（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン・ジイソシアネート
（ＭＤＩ）等が好ましく、特にＴＤＩが好ましい、イン
シアネート基含有率の高いＴＤＩをポリイソシアネート
として用いることによって、水あるいはポリオールとポ
リイソシアネートとの反応が活発に起こり、高発泡倍率
の高吸水性発泡成形品を得ることができる。

水分または親水性ポリオールとポリイソアネ−トとの反
応を促進する為、アミン触媒及び／または錫触媒を添加
する。アミン触媒としては、トリエチルアミン、Ｎ、Ｎ
’−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ
’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ
゛−テトラメチルプロパン＋１．３−ジアミン、Ｎ、Ｎ
、Ｎ’Ｎ’、Ｎ’−ペンクメチルジエチレントリアミン
、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ″、Ｎ″−ペンタメチルジプロピレ
ン−トリアミン、ジメチルアミノエトキシエタノール、
Ｎ、Ｎ、Ｎ’−）リメチルアミノエチルエタノールアミ
ン、ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル等が好
ましい。

錫触媒としは、スタナスオクトエート、ジブチルチンジ
アセテート等が好ましい、親水性ポリオールとポリイソ
シアネートとの混合物の界面張力を調節し、安定した発
泡構造体を得る為、シリコーン整泡剤を添加する。シリ
コーン整泡剤としてはメチルポリシロキサンをベースに
したものが好ましい。

親水性ポリオール１００重量部に対して、ＴＤＩなどの
ポリイソシアフートを３５乃至８５Ｉ！量部添加するも
のが好ましい、親水性ポリオール１００重量部に対して
アミン触媒と錫触媒を合わせて０．３乃至１．５重量部
添加し、シリコーン整泡剤を０．５乃至３．０重量部添
加するのが好ましい。

親水性ポリオールとポリイソシアネートと触媒とシリコ
ーン整泡剤とから成る液状ウレタン樹脂配合物１００重
量部に対して１００％乃至３０００％の水を含んだ吸水
性樹脂を２０乃至１０００重量部混合するのが好ましい
。

本発明の方法によって、密度が５０ｋｇ／ｉｆ乃至２０
ｋｇ／ｍの軟質で高発泡の高吸水性発泡成形品を得るこ
とができる０本発明の方法による高吸水性発泡成形品は
極めて吸水速度が早＜、３０秒間の水中浸漬によって、
元の重量の２０倍以上の水を吸収し、かつ、保水性が優
れている。飽和吸水率は３０倍乃至５０倍に達し、数分
間で飽和吸水率に到達する。

吸水した水の保持能力が優れており、吸水による体積の
膨張が殆どない。

液状ウレタン配合物と含水した吸水性樹脂粉末との配合
比率を変えることによって、吸水した発泡成形品の水分
保持能力を制御することが出来る。

発泡成形品の空孔は吸水性樹脂粒子が存在してむする割
合が高いほど保水性が高くなり、空孔に吸水性樹脂粒子
が存在している割合が低む）はど、−旦、吸水してもス
ポンジ状の発泡成形品を加圧すると脱水し、保水能力が
低くなる。

本発明の方法によると、同一密度の発泡成形品造するこ
とができる。

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）１００重量部に対して水８００重量部を添加し
て、高吸水性樹脂の粒子を吸水、膨潤させた０次いで １）　　Ｉｔ水性ポリエーテルポリオール（住人）くイ
ニルウレタン−ポリオール−０１２３）　　７０重量部
２）　グリセリンベース・ポリエーテル・ポＩノオール
（住人バイエルウレタン■スミフェン３０８６）３０重
量部 ３）　ポリイソシアネートＴＤＩ（住人バイエルウレタ
ン■スミジュールＴ８０）　　　　　４２重量部ン ４）　シリコーン整泡剤（東しシリコーＷ■５１１−１
９０）　　　　　　　　　　　　　２．０重量部５）　
アミン触媒（日本乳化剤■　Ｄ　Ａ　Ｂ　（０３３Ｌ　
Ｖ　）０．３重量部 ６）　錫触媒（日東化成■ネオスタンＵ−２８）０．１
８重量部 を混合した配合物を、迅速に混合した後、直ちに吸水し
て膨潤した高吸水性樹脂９００重量部に対して同量の９
００重量部添加して、混合し、速やかに発泡硬化させた
。

発泡硬化した体積的ＩＰの円筒状発泡成形品から、５　
ｃｍ　Ｘ　５　ｃｖ　Ｘ　５　ｃｔｓ角の立方体状の試
験片を切出し、１３０℃で２時間、乾燥させた後、吸水
速度の測定に用いた。複数個の本試験片を水道水中に浸
漬してそれぞれ一定時間後に取出し、十分、自重による
脱水をさせた後、重量を測定した。

比較の為、高吸水樹脂粉末（製鉄化学工業株式会社製ア
クアキープ４Ｓ）１００重量部に対して水２０００重量
部を添加して、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４．６％を有する一液反応性
液状ポリウレタン樹脂（８信工業■Ｋ　−３０）　１４
０重量部を添加して、攪拌混合した後、円筒状の成形型
内へ移して、８０°Ｃに加熱し乍ら反応させて多孔質の
吸水性発泡成形品を形成させた。

体積約１１の成形品から５Ｘ５Ｘ５ｃｍ角の試験片を切
出し、１３０°Ｃで２時間加熱し、乾燥後、水道水の中
に浸漬して吸水させ、それぞれ一定時間後、取出して、
自重による脱水を十分行なった後、重量を測った。

第１図には、実施例及び比較例の試験片の吸水て製造し
た実施例の発泡成形品は比較例の発泡成形品に比べて、
吸水速度が著しく向上しており、３０倍以上の飽和吸水
率を示す。

１ζ 実施例の成形品ヤ吸水させて後、水から出して手で加圧
しても、市販の整泡ポリウレタンのスポンジ状発泡成形
品のように脱水することは殆どなく、保水性が著しく高
い。

吸水による試験片の体積増加も殆ど認められない。

この多孔質体の断面を光学顕微鏡で観察した結果、多く
の空孔の内部に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為のスペースとして有効に
生かした高吸水性発泡成形品を得ることができる。

本発明の方法による発泡成形品は、吸水速度が早く、飽
和吸水率が３０倍を越え、吸水性樹脂の脱離がなく、吸
収した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本発明の高吸水性発
泡成形品は、おむつ、失禁防止用下着等老人用衣料品、
保冷材、内焦の鮮度保持材、湿布材、植物栽培の培地材
、光フアイバーケーブルのシール材、建築用シール材等
に広く応用することができる。

第１図

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例及び比較例の試験片の吸水による重量増
加と吸水時間の関係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Ｏ堤べ時間（＃
）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸水性樹脂粉末１００重量部に対して水を１００
   重量部以上含浸させて吸水性樹脂粉末を膨潤させた後、
   少なくとも親水性ポリオールとポリイソシアネートとシ
   リコーン整泡剤とアミン触媒及び／または錫触媒とを該
   含水吸水性樹脂粉末と混合し、発泡硬化させ、連続気泡
   構造とすることを特徴とする高吸水性発泡成形品の製造
   方法。