JPH03258839A - 吸水性複合体の製造法 - 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】 〔発明の背景〕 〈産業上の利用分野〉 本発明は、高吸水性で、且つ吸水および保水の放散を急
速に行うことができる、吸水性複合体および吸水性表面
をもつ構造体の製造法に関する。

〈従来の技術〉 従来、生理用品、おむつカバー、化粧用バック等の衛生
資材、農業用保水シート、育苗シート等の農業用および
園芸用の資材および加工食品の包装シート（フィルム）
等の包装資材に、吸水性樹脂を混入して、吸水性を付与
し、内容物からの流出水および結露等を吸水することが
提案されており、粒子状吸水性樹脂を発泡体シートのセ
ルまたはマトリックスに配置させた吸水性シート（実開
昭６１−２０６６５１号公報）、吸水性樹脂を分散させ
た熱可塑性樹脂層に透水性の層を積層した吸水性積層体
（特公平１−４９１１２号公報）がある。

しかし、吸水性シート（実開昭６１− ２０６６５１号公報）の粒子状吸水性樹脂を膨脹させる
には、周囲を取り囲んだ発泡体樹脂を押し退けねばなら
ないので、吸水しても大きく膨脹することができない。

吸水性積層体（特公平１−４９１１２号公報）中の吸水
性樹脂も、周囲を取り囲んだ熱可塑性樹脂を通じて吸水
し、かつ熱可塑性樹脂を押し退けて膨脹しなければなら
ないので、吸水量および膨脹率は小さい。また結露防止
用の吸水性樹脂配合の樹脂塗膜（特開平１−１５５９６
８号公報）および商品からの流出液を吸水するために内
面を吸水性樹脂との一体成形により形成させた容器（特
開昭６１−１１５８６１号公報）においても、吸水性樹
脂は熱可塑性樹脂に周囲を取り囲まれているので、上記
と同様に吸水性の向上は期待できない。

他方、上述の衛生資材、農業用および園芸用の資材、農
水産物、加工食品等の包装資材を含めた広い分野で使用
されている多種類の紙へ吸水性を付与する必要性から、
吸水性樹脂の粒子または繊維を混入した水性の接着剤、
コーティング剤を紙に塗布する試みがなされたが、塗布
された紙の吸水性は低くかった。

この低吸水性しか得られなかった理由については、以下
の説明がされている。

すなわち、乾燥した吸水性樹脂の粒子または繊維を水性
の接着剤または水性のコーティング剤と混合すると、吸
水性樹脂の粒子または繊維が、接着剤、コーティング剤
に含まれる水分および樹脂分の一部を、粒子または繊維
の周囲に引き寄せる。

引き寄せられた水分は、吸水性樹脂の粒子または繊維に
吸水され、吸水性樹脂の粒子または繊維の表面は引き寄
せられた樹脂分の一部で被覆される。

その結果、高吸水性樹脂の粒子または繊維は、外気の水
分を吸水する余力がなく、表面の被覆を通じて吸水する
のが困難になっている。

そのために、例えば、生理活性により水分を発散させる
生鮮食品、および加熱した直後に多量の水蒸気を生じさ
せる食品（例えば、校了、シュウマイ等）を包装しても
、発散された水分により、生鮮食品の鮮度が低下し、多
量の水蒸気が凝縮した水分が結露になって、加熱状態で
包装された食品（校了、シュウマイ等）へ再付着し、そ
の味覚を低下させていた。

〔発明の概要〕

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、上記の問題点を解決し、高吸水性で、且つ吸
水および保水の放散を急速に行うことができる吸水性複
合体および吸水性表面をもつ構造体の製造法を提供する
ことを目的とするものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明による吸水性複合体の製造法は、吸水させて膨脹
させた吸水性樹脂を、マトリックス材の溶液または分散
液に分散させてなる分散液を乾燥させて、マトリックス
材からなる連続相と、周囲に空隙を有してマトリックス
材中に分散させた吸水性樹脂乾燥物からなる分散相とか
らなる複合体を形成させること、を特徴とするものであ
る。

また、本発明による吸水性表面をもつ構造体の製造法は
、前記の分散液を基材上で乾燥させて、吸水性複合体の
層を形成させること、を特徴とするものである。

〈発明の効果〉 前記の目的が達成される。すなわち、本発明によれば、
高吸水性で、吸水の保持力が大きく、且つ吸水および保
水の放散を急速に行うことができる、吸水性複合体を得
ることができる。

また、高吸水性で、吸水の保持力が大きく、且つ吸水お
よび保水の放散を急速に行うことができる、吸水性表面
をもつ構造体を得ることができる。

〔発明の詳細な説明〕

く吸水性樹脂〉 本発明によれば、吸水性複合体の吸水性樹脂乾燥物から
なる分散相は、吸水させて膨脹させた吸水性樹脂を、マ
トリックス材の溶液または分散液に分散させた分散液を
乾燥させて形成させる。

吸水性樹脂は、−船釣に、澱粉系、セルロース系または
合成化合物系の原料を重合または共重合させ、三次元化
、網状化または結晶化等により水に不溶化させた構造の
高分子で、単量体に由来する親水性または反応より付与
された親水性を有し、自重の１００〜１０００倍程度の
吸水能力を有するもの、である。製品形態は、それ自身
として、またはその製造法に依存して、無定形粉末状、
粉体状、微粒子状、球形粒子状、フレーク状、短繊維状
、長繊維状、不織布状、フィルム状または液体状であり
、無定形粉末状が一般的である。

本発明で使用する吸水性樹脂は、水に分散させることが
容易な形態なもの、例えば、無定形粉末状、粉体状、微
粒子状、球形粒子状、フレーク状および短繊維状、であ
るのが望ましい。

吸水性樹脂の具体例として、例えば、下記のものを挙げ
ることができる。

（イ）澱粉−アクリロニトリル系の共重合体、澱粉−ア
クリル酸系の共重合体、澱粉−メタクリル酸メチル系の
共重合体、澱粉−アクリルアミド系の共重合体、澱粉−
酢酸ビニル系の共重合体等の澱粉系の重合体、（ロ）メ
チルセルロース系の重合体、セルロース−アクリロニト
リル系の共重合体等のセルロース系の重合体、（ノリア
クリロニトリル系の重合体、アクリル酸系の重合体、酢
酸ビニル系の重合体、ビニルアルコール系の重合体、エ
チレンオキサイド系の重合体、アクリロニトリル−酢酸
ビニル系の共重合体、酢酸ビニル−メタクリル酸メチル
系の共重合体、アクリル酸−ビニルアルコール系の共重
合体等の合成化合物系の重合体等。

本発明においては、吸収性樹脂であれば使用することが
できるが、好ましい吸収性樹脂の例として、合成化合物
系の重合体（例えばアクリル酸系の重合体）がある。吸
水性樹脂は単独または二種以上を併用することができる
。

また、特性を向上させる添加物を吸水性樹脂に加えるこ
ともできる。具体例として、例えば、吸水速度を向上さ
せる、アタパルジャイト、カオリン、タルクおよびケイ
藻上等がある。

くマトリックス材〉 本発明によれば、吸水性複合体の連続相は、マトリック
ス材の溶液または分散液へ、吸水させて膨脹させた吸水
性樹脂を分散させてなる分散液を乾燥させて形成させる
。

マトリックス材は、その溶液または分散液に吸水性樹脂
を分散させてなる分散液（分散液は乳化液または懸濁液
を包含するものとする）を乾燥させたときに、連続相を
形成する任意の物質／材料であることができる。乾燥峙
に形成される分散相をなす吸水性樹脂の乾燥物がマトリ
ックス材中の空隙（窪み）（膨脹した吸水性樹脂が乾燥
中にマトリックス材内で収縮することによって生成した
もの）内に保持されるように、マトリックス材はそのよ
うにして形成される吸水性樹脂の脱落防止に対して、付
着性を有するものであることが望ましいが、大抵の物質
／材料はそのような特性を有している。

マトリックス材の具体例として、例えば、接着剤、粘着
剤、コーティング剤または塗料等として有用な物質／材
料、例えばプラストマー、エラストマー、水ガラス、そ
の他が代表的であり、マトリックス材の溶液または分散
液を乾燥させることで、それらの連続相を形成させるこ
とができる。

マトリックス材を溶解させた溶液の具体例として、例え
ば、溶液型の、接着剤、粘着剤、コーティング剤または
塗料等がある。またマトリックス材を分散させた分散液
の具体例として、例えば、ラテックス型、エマルジジン
型またはサスペンション型の、接着剤、粘着剤、コーテ
ィング剤または塗料等がある。マトリックス材の溶液ま
たは分散液を形成させるための溶媒または分散媒が水で
ない場合は、水より低沸点のものが好ましい本発明にお
いては、使用する、溶液型、ラテンクス型、エマルジョ
ン型またはサスペンション型の、接着剤、粘着剤、コー
ティング剤または塗料について、特に制約はないが、吸
水性樹脂（乾燥状態）とマトリックス材とが、１：１０
〜５：１（いずれも乾燥吸水性樹脂：マトリックス材の
重量比を現す）の範囲の比率であるのが好ましい。

マトリックス材が接着剤である場合は、吸水性樹脂（乾
燥状ａ）とマトリックス材との重量比は、特に１：１〜
２：１（いずれも乾燥吸水性樹脂：マトリックス材の重
量比を現す）の範囲の比率であるのが好ましい。マトリ
ックス材がコーティング剤である場合は、吸水性樹脂（
乾燥状態）とマトリックス材とが、特に１：１〜５：１
　（いずれも乾燥吸水性樹脂：マトリックス材の重量比
を現す）の範囲の比率であるのが好ましい。またマトリ
ックス材が不織布用繊維に対する接着剤である場合は、
吸水性樹脂（乾燥状！！りとマトリックス材とが、特に
１：１０〜１：１（いずれも乾燥吸水性樹脂：マトリッ
クス材の重量比を現す）の範囲の比率であるのが好まし
い。

〈吸水性複合体の製造法〉 本発明によれば、吸水させて膨脹させた吸水性樹脂を、
マトリ、ツクス材の溶液または分散液に分散させてなる
分散液を乾燥させる。吸水性樹脂の膨脹率は、任意に選
択できるが、２〜１００倍、好ましくは５〜５０倍、で
あるのが好ましい。吸水性樹脂を分散させた分散液の乾
燥は、自然乾燥、人工乾燥のいずれでもよい。

マトリックス材は、乾燥して連続相を形成し、吸水性樹
脂乾燥物は、周囲に空隙を有して該マトリックス材中に
分散した分散相を形成し、両相が吸水性複合体を形成さ
せる。

次に、乾燥させることにより吸水性複合体を形成される
過程を、マトリックス材を分散させた分散液が水エマル
ジヨン型接着剤である場合について、具体的に説明する
。エマルジョンを基材に塗布して乾燥させると、エマル
ジヨンの水と吸水性樹脂粒子に吸水させている水が蒸発
する。しかし、吸水性樹脂粒子の水への親和力が接着剤
の水への親和力よりも、通常大きいから、エマルジョン
の水が先に蒸発し、吸水性樹脂粒子が分散した固体状の
マトリックス相が形成される。遅れて吸水性樹脂粒子中
の水が蒸発して、吸水性樹脂粒子の体積が収縮すると、
吸収水が蒸発する時に生成した、開口を有する空隙が形
成され、空隙内部に乾燥して収縮した吸水性樹脂粒子が
残り、吸水性樹脂乾燥物の分散相が形成される。

第１図は、マトリックス相に形成された空隙内部に、乾
燥して収縮した吸水性樹脂粒子が残っている状態を示し
た模式図である。図において、乾燥して収縮した吸水性
樹脂粒子１は、基材層２に塗布されたマトリックス相３
に形成された外部へ開口を有する空隙４、内に付着して
残っている。

この乾燥して収縮した吸水性樹脂粒子は、開口から空隙
に水が入ってくると、水に直接接触して吸水し、空隙内
空間で膨脹する。さらに吸水が続くと、空隙外へも膨脹
する。また、乾燥すれば、吸水°は開口から容易に放散
される。すなわち、吸水性樹脂の吸水速度および吸水の
放散速度が速くなり、空間内で膨脹するので吸水量も大
きくなり、吸収水は加圧されていない空隙内を満たすこ
とになるので、加圧下での水の保持力も大きくなる。

また、分散液を基材上で乾燥させると、吸水性複合体の
層が基材上に形成されて、吸水性表面をもつ構造体を形
成させることができる。

構造体を形成する基材としては、シート状物質および繊
維状物質が、代表的である。シート状物質には、各種の
紙、合成樹脂製シートおよびそれら以外の材質のシート
がある。紙としては、各種包装用の紙のみならず、ダン
ボール箱用の板紙等も含む。紙、合成樹脂以外の材質の
シート状物質としては、建築用の木材板、合板および建
築土木用金属板等を含む。繊維状物質としては、各種の
繊維を含む。

例えば、吸水性複合体が紙面に形成されて、吸水性を付
与された吸水性紙は、前述の衛生資材、農業用および園
芸用の資材、農水産物、加工食品等の包装用資材に適用
されて、各資材の吸水機能を著しく向上させる。

また、シート状物質に接着層を塗布し、その上にシート
状物質を圧着させる等して吸水性表面をもつ積層体を形
成させることができる。この積層体では、積層するシー
ト状物質の少なくとも一つを紙にすることにより、積層
体に接触した水が接着層の吸水性樹脂に吸水されるよう
にする。

この吸水性表面をもつ積層体（吸水性複合紙）も、前述
の衛生資材、農業用および園芸用の資材、農水産物、加
工食品等の包装用資材に適用されて、各資材の吸水機能
を著しく向上させめことかできるが、同時に積層体にす
ることによる強度面の向上等も達成される。

例えば、この吸水性複合紙の板紙で形成されたダンボー
ル箱は、長時間の運搬または長期の貯蔵中において生じ
た、結露および内容物からの流出水等を板紙中の吸水性
樹脂で吸水して、板紙自体の含有水分の上昇を最少限に
抑制する。したがって、従来、含有水分の上昇により生
じていたダンボール箱の強度劣化が抑制され、しかも内
容物の品質も維持される。

なお、吸水させ膨張させた吸水性樹脂を分散させた糊（
接着剤）をコルゲータ加工時に使用して、ダンボール箱
を形成しても、同様の効果が得られる。

吸水させ膨脹させた吸水性樹脂を、不織布用繊維（パル
プ）結合用の水性接着剤に分散させ、それで繊維を乾式
不織布の製造工程で結合させることにより、繊維間に吸
水性表面が形成された構造の不織布を形成させることが
できる。

く実験例〉 本発明をより具体的に説明するために実験例を示せば、
下記の通りである。本発明は下記の実験例によりなんら
限定されるものではない。

なお、下記の実験例中の吸水量値は、開口面積５０ｃｊ
のステンレスビーカー中に沸騰水を注ぎ、ステンレスビ
ーカーの口部を、実験例において得られた重量既知のサ
ンプルで密封して、５分間放置し、その後にサンプルの
重量を測定し、その重量と沸騰水の水蒸気に接する前の
既知重量との差から求めた。

実施例１ 乾燥状態の吸水性樹脂（日本触媒化学■製、アクアリッ
クＣＡＭＬ２０）　５重量１部を水５０重Ｅ１部に加え
て、２時間放置し、水を吸水性樹脂に十分に吸水させて
、膨脹させた。次に、そこへポリ酢酸ビニルエマルジョ
ン（昭和高分子■製、ポリゾールＬ１０１、固形分４４
〜４８重量％）１０重量部を加えて混合したものをグラ
シン紙（４０ｇ／ｒｒｒ）に塗布（１５ｇ／ｒｒ？　（
ｗｅ　ｔｆｒ量））シた。サラに塗布した接着剤の上に
板紙（３１０ｇ／ｒｒｆ）を圧着した後、１０５℃で３
０秒乾燥して、吸水性板紙（吸水性複合紙）を形成した
。

得られた吸水性板紙の吸水量の測定結果は、第１表に示
す通りであった。

比較例１ 実施例１と同じポリ酢酸ビニルエマルジョン５０重量部
に、実施例１と同じ乾燥状態の吸水性樹脂（日本触媒化
学■製、アクアリックＣＡ肚２０）５重量部を直接加え
たものを使用して、実施例１と同じ条件で、吸水性板紙
を製造した。得られた吸水性板紙の吸水量の測定結果は
、第１表に示す通りであった。

実施ＰＪ２ 吸水性樹脂（日本触媒化学■製、アクアリックＣＡＭＬ
２０）　２．　５ｆｌＩ量部、イソプロピルアルコール
２０重量部、水３０重量部、塩化ナトリウム０、　５重
量部およびポリ酢酸ビニルエマルジョン（昭和高分子■
製、ポリゾールＬ１０１）の原液（固形分４５重量％）
５０重量部から、吸水性樹脂２，４重量％、バインダー
２１．９重量％、塩化ナトリウム０．５重量％、イソプ
ロピルアルコール１９．４重量％、水５５．８重量％の
組成の接着剤を調製した。この接着剤を乾式不織布製造
工程中のパルプ分散シートに噴霧した。パルプに固着し
た接着剤の量は、１９ｇ／ｎｆ（固形分重量）であった
。

得られた不織布（４０ｇ／ｒｒ？）の吸水量の測定結果
は、第１表に示す通りであった。

比較例２ 乾燥状態の吸水性樹脂を直接に加えて、実施例２と同じ
接着剤を使用して、実施例２と同じにして不織布を形成
した。

得られた不織布の吸水量の測定結果は、第１表に示す通
りであった。

実施例３ 実施例１のポリ酢酸ビニルエマルジジンに代えて、乾燥
状態の吸水性樹脂（日本触媒化学■製、アクアリックＣ
Ａ肚２０）５重量部を十分に吸水させて膨脹させ、それ
をポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）のエマルジョン（固
形分が４０重量％）１０重量部に加えて調製したコーテ
イング液を、ライナー厚紙（２００ｇ／ｒｒ？）の表面
に塗布（２００ｇ／ｒｒｒ）Ｌ、その後１０５℃で３０
秒乾燥して、吸水性ライナーを形成した。

得られた吸水性ライナーの吸水量の測定結果は、第１表
に示す通りであった。

比較例３ 乾燥状態の吸水性樹脂を直接にエマルジョンに加えるこ
と以外は、実施例３と同じにして、吸水性ライナーを形
成した。得られた吸水性ライナーの吸水量の測定結果は
、第１表に示す通りであった。

第　　１　　表

【図面の簡単な説明】

第１図は、乾燥して収縮した吸水性樹脂粒子が、マトリ
ックスに形成された空隙内部に付着して残っている状態
を示す模式図である。 １・・・吸水性樹脂乾燥粒子、２・・・基材層、３・・
・マトリックス相、４・・・マトリックス相に形成され
た外部へ開口を有する空隙。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、吸水させて膨脹させた吸水性樹脂を、マトリックス
   材の溶液または分散液に分散させてなる分散液を乾燥さ
   せて、該マトリックス材からなる連続相と、周囲に空隙
   を有して該マトリックス材中に分散させた吸水性樹脂乾
   燥物からなる分散相とからなる複合体を形成させること
   を特徴とする、吸水性複合体の製造法。 ２、請求項１記載の分散液を基材上で乾燥させて、吸水
   性複合体の層を形成させることを特徴とする、吸水性表
   面をもつ構造体の製造法。 ３、基材がシート状物質である、請求項２記載の構造体
   の製造法。 ４、基材が２枚のシート状物質であり、分散液中のマト
   リックス材がシート状物質に対する接着剤であって、吸
   水性表面が２枚のシート状物質の間に形成させた接着剤
   層であり、製造される構造体が積層体である、請求項２
   記載の構造体の製造法。 ５、基材が不織布用繊維であり、分散液中のマトリック
   ス材が該繊維に対する接着剤であり、吸水性表面が繊維
   間に形成される接着剤層であり、製造される構造体が不
   織布である、請求項２記載の構造体の製造法。