JPH0269536A - 高吸水性樹脂複合粒子及びその製造方法 - 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、吸水速度が早く、水分保持性に優れた高吸水
性樹脂複合粒子及びその製造方法に関するものである。

更に詳しくは、吸水速度が早く、しかも、水分保持力の
高い耐紫外線性に優れた多孔質の高吸水性樹脂複合粒子
及びその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

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
ルアルコールー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。

高吸水性樹脂は、主として、ポリアクリル酸金属塩ある
いはその共重合体の架橋物であるが、吸水した状態では
紫外線に弱く、長期間、太陽光線に曝されると、劣化し
、吸水性能書が低下してくる。その為、ポリアクリル酸
系高吸水性樹脂は、そのままでは、乾燥地、砂漠等での
農業用の土壌の改良、山野、市街地での樹木、芝生等の
生育用土壌の改良には使用が困難である。

高吸水性樹脂粉末は、吸水して膨潤すると高粘度の液体
のような挙動を示す。農林業用の土壌の保水性改良の為
に、土壌に高吸水性樹脂粉末を混ぜて含水させると、含
水した土壌がぬかるんで、樹木の育成の際の作業性が悪
い。土壌中に高吸水性樹脂粉末をそのままの形でまぜ込
んで、樹木を生育させると、樹木の根の呼吸が阻害され
る、毛根の発育が悪くなる、移植の際、毛根が切断され
、尊 移植した樹木の生育が悪くなる六の欠点がある。

高吸水性樹脂粉末を失禁防止用の老人用下着の中に粉末
の形で挿入すると、洗濯によって、布地を通して下着の
外部へ高吸水性樹脂粉末が脱離してくる為、洗濯が不可
能である。高吸水性樹脂粉末を衣類、衛生用品等として
使用する為には、必ず、粉末を何らかの袋状物の中に封
入しておく必要があり、袋の中に入れておいても吸水し
て膨潤すると袋の外へはみ出してくる為、袋の外側の汚
れ、再使用が困難である。

高吸水性樹脂の本来の高吸水速度、高保水性等の特性を
失わず、しかも、成形加工性、耐紫外線性、非粘着性、
非脱離性等の面で優れた高吸水性の粒子状材料は未だ、
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
孔質構造を持つ粒子の空孔の内部に高吸水性樹脂微粒子
が局在している微細構造の制御された高吸水性樹脂複合
粒子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。

高吸水性樹脂微粒子を多孔質構造を持つ粒子の複数個の
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、吸水性樹脂微粒子は多孔質粒子の空孔の内部で膨
潤することが可能となる。

その為、多孔質構造を持つ粒子は、本来の表面特性を保
ちつつ、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、吸水速度が高く、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、成形加工性
、耐紫外線性、非粘着性に優れ、柔軟性に冨む高吸水性
樹脂複合粒子とその製造方法を提供することを目的とし
ている。本発明の高吸水性樹脂複合粒子は、おむつ等の
衛生用品、老人用あるいは幼児衣料品の部材、湿布、そ
の他の医用材料、植物栽培の培地材、農業用及び林業用
の土壌改良剤、廃液処理剤、乾燥脱水剤、清掃用補助剤
、成形用原料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複合粒子は多孔質樹脂粒子中に多
数の吸水性樹脂微粒子が分散した構造を持つ吸水性樹脂
複合粒子であって、該吸水性樹脂微粒子が実質的に該多
孔質樹脂粒子の空孔の内部に存在し、該吸水性樹脂微粒
子の平均直径（ｄ）に比べて、咳空孔の平均内径（Ｄ）
が大きく、Ｄ／ｄ〉２であることを特徴とする。

本発明の高吸水性樹脂複合粒子の製造方法は、粉末状吸
水性樹脂の微粒子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７Ｈ合
し、咳？Ｈ合物を加熱あるいは非加熱状態で発泡固化さ
せ、さらに粉砕することを特ｉ牧としている。

吸水性樹脂！５）末１００重量部に水１００重量部以上
を含浸させた後、残存イソノ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（′１゛混合し、該ポリウ
レタン樹脂の水による架橋反応を進行させ、発泡硬化さ
せることによって多孔質構造体を形成させ、さらに粉砕
することを特徴とする高吸水性樹脂成形品の製造方法が
特に好ましい。

最終的には複合粒子の自重の少なくとも５倍以上、好ま
しくは１０倍以上の水分を吸収し、しかも−旦吸収した
水分が加圧あるいは重力によって簡単に丁 は放出しない性質を持つ複合粒子を指上、ｔ５）束状の
吸水性樹脂は吸水率の高い、澱＄５）−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であり、平
復ｊ吸水率が１００倍乃至１，０００倍の吸水性樹脂が
好ましい。

吸水性樹脂の微粒子の直径は特に限定しないが、５１ｔ
ｍ乃至２００μｒｎの１・ｎ回内の粒子が好ましい。吸
水性樹脂の平均粒子径（ｄ）と多孔質樹脂粒子の平均空
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
吸水性樹脂の微粒子は吸水率１０００倍で体積が約１０
００倍に膨張する。その際粒子径は約ｌ０（Ｕ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倍以上あれば、吸水率１０００倍まで膨潤できる。

しかし、水分が該複合粒子の内部まで速やかに浸透する
為には、多孔質樹脂粒子の空孔が大きく、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、吸
水性樹脂微粒子が脱離しやすくなる。

マトリックス樹脂は、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。

発泡剤はマトリックス樹脂の種類によって決まってくる
が、吸水性樹脂の粒子に最も含浸させやすい発泡剤は水
である。水の蒸発気化を利用して７１リノクス樹脂を発
泡させてもよい。

水を発泡剤に用いる場合、最も好ましいマトリックス樹
脂をイソンアネートＷを官能基として有する反応性樹脂
である。特に液状ウレタン樹脂がマトリックス樹脂とし
て好ましい。液状ウレタン樹脂とは、ポリイソシアネー
トと親水性ポリオールと触媒と整泡剤との混合物あるい
は一液反応性液状ウレタン樹脂等を指す、液状ウレタン
樹脂の残存イソシアネート基は水と反応して炭酸ガスを
発生する。この炭酸ガスが発泡剤となって空孔が形成さ
れ、さらに反応が進んで架橋し、マトリ。

クス樹脂が固まる。

本発明の方法においては、まず、吸水性樹脂粉末と発泡
剤とを混合して、吸水性樹脂の粒子に発泡剤を含浸又は
付着させ、次いでマトリックス樹脂を添加して混合する
。

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
レタン樹脂のイソノアネート基が反応し、架橋反応の進
行につれて、反応生成物のガスによってポリウレタン樹
脂に気泡が発生する。

イソノ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４反応は王として該
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、空孔が生しると推定される。

吸水性樹脂＄５）末１００重量部に対して、水の添加量
は１００重量部以上であり、２００重量部乃至４０００
重量部が好ましく、液状ポリウレタン樹脂の添加量は５
０重量部乃至２０００重量部が好ましい。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ノアネート基を有し、
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、発生ガスに
よって発泡構造体を形成する［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樹脂微
粒子に含ませておくことによって、吸水性樹脂微粒子か
空孔の内部の局在する微細構造の制御された多孔質構造
体が形成される。

この多孔質構造体を粉砕することによって高吸水性樹脂
複合粒子が形成される。粉砕して粒子化する方法には１
８式法と乾式法とがあり、特に限定しないが、乾式法が
好ましい、湿布粉砕法では、例えば含水させた吸水性樹
脂粉末と液状ウレタン樹脂との混合系にさらにオリーブ
油、界面活性剤等を添加し、カレクン樹脂を発泡硬化さ
せつつ、適度に機械的に攪拌して、粉砕し、多孔質の複
合粒子を形成させることができる。

乾式法は、形成された多孔質構造体を裁断機で細かく裁
断し、粉砕し、粒子化する。乾式法では複合粒子のサイ
ズを幅広く、容易に制御することができる。

多孔質のマトリックス樹脂が発泡ポリウレタン樹脂の場
合、発泡倍率を配合によって調節することが可能であり
、発泡条件によって、強靭な発泡体を形成することも構
造がルーズでや−脆い発泡体を形成することもできる０
強靭な発泡体ではその空孔の内部にしっかりと吸水性樹
脂の微粒子が存在しており、これを裁断して粒子化して
も、吸水性樹脂粒子は殆ど脱離してこない。構造がルー
ズでや−脆い発泡体では、空孔構造が乱れている為、吸
水性樹脂粒子が空孔の内部から裁断の際に脱離しやすい
、複合粒子の構造及びサイズは粉砕の方法、条件によっ
て異なってくるので、使用目的に合わせて粉砕方法を選
ぶ必要がある。

本発明の複合粒子のサイズは、特に限定しないが、平均
直径で０．５１１Ｉ１１乃至１０ｍの範囲内が好ましい
。

る、複合粒子の平均直径が１０１１Ｉ１１以上では、粒
子としての取扱いが困難になり、粒子としての特長が不
明確になる。

本発明の吸水性樹脂複合粒子では、耐紫外線用の弱い吸
水性樹脂微粒子がマトリックス樹脂の多孔質構造体の空
孔の内部にあって保護されている。

紫外線による吸水性樹脂微粒子の劣化を防止するｑス 為、さらに、マトリックス樹脂に紫外線吸鱒剤、顔料等
を添加するのが好ましい。

多孔質構造粒子中の空孔の数に対して、空孔内に存在す
る吸水性樹脂微粒子の数を調節することによって、吸水
時における複合粒子表面の粘着性を調節することができ
る。同じ方法によって、複合粒子を土壌に混合した場合
の樹木の根の呼吸阻害、毛根の発育阻害、毛根の切断等
を防止することができる。空孔中に含まれる吸水性樹脂
微粒子の存在比率を適度に調節することによって、農林
業用保水剤への応用が可能である。

本発明の複合粒子の表面に熱融着性あるいは接着性を付
与することによって押出成形、射出成形、プレス成形等
の成形加工が可能となる。

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１次いで １）　　１１水性ポリエーテルポリオール（住友バイエ
ルウレタンＱ銹ポリオール−０１２３）　　　　７０ｍ
Ｎ部２）　グリセリンベース・ポリエーテルポリオール
（住友バイエルウレタン■スミフェン３０８６）３０重
量部 ３）　ポリイソシアネートＴＤ＋（住友バイエルウレタ
ン■スミジュールＴ　８０）　　　　　　３３重量部４
）　シリコーン整泡剤（東しシリコーンｆｌ１３ｓＨ１
９０）　　　　　　　　　　　　　　　２．０重量部５
）７−．７Ｍ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ｆｆ１
９００重量部添加して、混合し、速やかに発泡硬化させ
た。

発泡硬化した体積約１ｆｆｉの円筒状発泡成形品を成断
機で細かく裁断し、最終的に平均直径約２躯の多孔質の
複合粒子を製造した。

この複合粒子の発泡の空孔（セル）の平均内径は約２０
０μｍであり、多くの空孔の内面に平均面１予約２０μ
ｍの微細な吸水性樹脂粒子が存在していることが顕微鏡
観察で認められた。十分に水を吸わせると、大部分の空
孔が膨張した吸水性樹脂粒子で充たされることが観察さ
れた。

多孔質の複合粒子の集合体に十分吸水させると、複合粒
子間かや！結合する感じになるが、吸水性樹脂粉末に水
を膨潤させた場合のような粘着性はない、複合粒子集合
体は速やかに吸水し、水分保持性は良好であり、飽和吸
水率は３０倍に達した。

〔発明の効果〕

本発明の方法に従うと、多孔質樹脂の空孔のスペースを
吸水性樹脂の微粒子の膨潤の為のスペースとして有効に
生かした高吸水性樹脂複合粒子を得ることができる。

本発明の複合粒子は、吸水率が３０倍を越え、吸の保持
能力が高く、成形加工性、耐紫外線性、非粘着性の面で
優れている。本発明の成形品は、おむつ、老人用衣料品
、植物栽培の培地用、農林業用の土壌改良剤、廃液処理
剤、乾燥脱水剤、清掃用補助剤等に広く応用することが
出来る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１、）多孔質樹脂粒子中に多数の吸水性樹脂微粒子が
   分散した構造を持つ吸水性樹脂複合粒子であって、該吸
   水性樹脂微粒子が実質的に該多孔質樹脂粒子の空孔の内
   部に存在し、該吸水性樹脂微粒子の平均直径（ｄ）に比
   べて、該空孔の平均内径（Ｄ）が大きく、Ｄ／ｄ＞２で
   あることを特徴とする高吸水性樹脂複合粒子。 （２、）粉末状吸水性樹脂の微粒子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
   で発泡固化させ、さらに粉砕することを特徴とする高吸
   水性樹脂複合粒子の製造方法。 （３、）吸水性樹脂粉末１００重量部に水１００重量部
   以上を含浸させた後、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、該ポリウレタン樹脂の水
   による架橋反応を進行させ、発泡硬化させることによっ
   て多孔質構造体を形成させ、さらに粉砕することを特徴
   とする高吸水性樹脂複合粒子の製造方法。