JPH03286010A - 吸水性ゲル水のう用吸水材 - 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、吸水して１１潤する高吸水性ポリマーを利用
してなる吸水材に関し、より詳しくは、高吸水性ポリマ
ーを重合固着せしめた支持体を充填材として含む吸水性
ゲル水のう用吸水材に関する。

〔従来の技術〕

従来より、例え；ｆ洪水時の水災害の防止において、地
下鉄入口等から地下施設への水の流入を阻止するために
止水材を用いているが、近年は、土砂を詰めた袋の止水
材に替わり、取り扱い・保管等の簡便さから吸収した水
をゲル化させる能力のある高吸水性ポリマーを袋に詰め
て利用する吸水性ゲル氷のうが提案され、そのための技
術が例えば特開昭６１−１６９５０９、特開昭６２−１
３３２０４等により開示されている。

〔発明が解決すべき課題〕

上記従来技術においては、高吸水性ポリマーの粉末を単
に袋詰めしたもの（特開昭６ｌ−１６９５０９）、水不
容性高吸水性ポリマーと繊維物質との混合加圧成形した
粒体を袋詰めにしたもの（特開昭６２−１３３２０４　
＞等が吸水材として利用されているが、使用される高吸
水性ポリマーは、吸水して膨潤ゲル化するものであって
、そもそもの形状は粉末、粒体等であるがゆえに吸水前
においては袋の内容積に比し粉末、粒体の占める体積が
小さく、従ってかかる粉末等は袋内で容易に移動して、
袋の取り扱い中に袋の一隅に片寄ってしまうことも多く
、それがそのまま吸水して表面から！１１澗、ゲル化し
て集塊化を来せば、吸水特性の低下を招くと共に、袋詰
めの吸水材は、形状の自由を失って、段積み、枦並べに
不向きな不安定な形状となって、その後の使用に多大の
支障を来し、また、たとえ集塊化を招かなくとも、粉末
、粒体は容易に動くから、前記袋詰めにした吸水材は、
形状安定性が乏しく、段積みした時に崩れ易いという問
題があった。

さらにまた、吸水初期においてはゲル化し始めた高吸水
性ポリマーがブロック化して団子状態を形成したり、十
分に吸水した状態においては、ゲル化した高吸水性ポリ
マーが袋内を容易に移動し、ここでもまた吸水材の袋１
個１個が不定型となって、段積み、持ち運びに極めて不
都合という問題が生していた。

本発明は、そもそも袋内部で高吸水性ポリマが動き易い
ことに起因して生ずる上述の如き諸問題を解決する吸水
材の提供を目的とするものである。

ｒ：ｕｐを解決するための手段〕 本発明が上記目的を遠戚するために要旨とするところは
、透水性の袋内に高吸水性ボ１１マーを含む充ψ材を封
入してなる吸水性ゲル水のう用吸水材において、前記充
ψ材を前記高吸水性ポリマーが間欠的に重合固着した網
状構造支持体で少なくともその一部を構成することにあ
り、また、かかる構成において前記支持体には重合固着
せず、遊離している高吸水性ポリマーを併用する構成を
も含み、さらにまた、前記支持体を繊維素材から構成す
ることを含み、さらには、繊維素材からなる前記支持体
を裁断、粉砕もしくは解繊して使用する構成を含み、そ
の他に要旨とするところ、およびそれらの詳細は以下の
記述において明らかにする。

高吸水性ポリマーとしては、自重の数十倍から時には千
倍に達する重量の水を素早く吸水して、自らは膨潤し、
水自体をゲル化させることができて、外圧をかけても容
易に離水しない高分子物質として知られており、本発明
において支持体に重合固着せしめて用いる高吸水性ポリ
マーとは、かかる特性を有する高吸水性ポリマーにあっ
て、特にそのモノマー溶液を前記支持体にスプレー、ロ
ーラー、ディビッングその他のコーティング手段によっ
てコーティングした後、電子線照射、加熱処理等の化学
的重合処理を施し前記支持体に化学的に重合固着せしめ
たものを言う。

前記支持体の網状構造とは平面的な所躍二次元的な網状
構造および立体的な所譚三次元的な網状構造を含み、か
かる構造の支持体は、二次元的なものにあっては、薄手
の不織布、布地、熱可塑性プラスチックの押出成形によ
るネット製品、熱可塑性ＩＭ雑の網目状織物、金網等、
三次元的なものにあっては、前記二次元的なものの積層
品、摩味をもたせた不織布、繊維の綿状物、独立気泡・
連続気泡もしくは、それらが混在する多孔質のプラスチ
ック板材等が挙げられる。

前記支持体は、その外形の定型、不定型を問わず、多数
の空隙や貫通孔およびそれらを形成する骨格部分とから
なる前記網状構造を呈するものである。不織布のごとき
場合にあっては、繊維交絡が、融着、接着もしくは単な
る機械的交絡であるかを問わず、従ってまた、交絡の強
さも問わない。

本発明の支持体では、その網状構造に対して、重合して
前記高吸水性ポリマーになるべきモノマーのコーティン
グが行われ、それに続く重合処理において、前記モノマ
ーが網状構造の骨格を利用して、例えばそれが繊維素材
であれば、その繊維を包囲するように、間欠的に重合固
着して支持される。網状構造は、吸水材の具体的用途に
応じた高吸水性ポリマーの分布密度が得られるように、
それぞれに固有の網目サイズ、網目形状等を選べばよい
。支持体が網状構造であることは、高吸水性ポリマーの
支持を間欠的にする上で好ましく、かく間欠的であるこ
とは、高吸水性ポリマー間に水が浸入し易く、かつ吸水
後のポリマー膨潤スペースを確保するのに役立ち、高吸
水性ポリマーの機能を十分に発揮させるのに極めて好ま
しい構造である。

さらに、前記支持体は、高吸水性ポリマーを前記袋内部
の空間に吸水材として好都合なように分布せしめ、袋内
での容易な移動、それに伴なう片寄った分布の発生を回
避すると共に、吸水材の吸水後においても、１１澗ゲル
化した高吸水性ポリマーが袋の外に流れ出したり、にし
み出したりすることを含めたその容易な移動を妨げ、結
果として、終始吸水材の袋の形状を整え、かつその形状
を安定して維持する効果を発揮する。

上述の効果の発揮に関し付言すれば、前記網状構造支持
体がパネルであれば尚−層好ましい。かかる場合のパネ
ルとは、その外形形状が前記充填材を封入した袋の内容
積よりも見かけの体積が小さく、前記袋の平面形状が例
えば、矩形であれば、その縦横側縁と対向近接して袋の
内側に位置した縦・・横側縁を有する、少なくとも一層
のパネルであり、また前記袋の平面形状が例えば円形で
あれば、その周縁と対向近接して袋の内側に位置した周
縁を有する少なくとも一層のパネルであり、般的には袋
の内側にあって、袋の平面形状にほぼ倣う形状を有する
少なくとも一層のパネルである。

高吸水性ポリマーが重合固着した前記支持体は、これが
繊維状素材等からなる場合には、該支持体を細かく裁断
、粉砕もしくは解繊して使用することもできる。このよ
うな手段は、例えば、支持体に′に′＠水性ポリマーが
高密度に重合固着し、望ましい間欠的な重合固着が得ら
れていない場合に有益であって、繊維素材に重合固着し
たポリマーを核繊維素材と共に細片化することで、該細
片間に水が浸入する空隙と、高吸水性ポリマーの効率の
良い膨潤のためのスペースが容易に得られる。前記支持
体を裁断、粉砕もしくは解繊したものは、これをそのま
ま袋の中に、装本来の形状を極力ゆがめないように納め
て前記充填材として用いてもよく、また、プレスによっ
て適宜の密度を有するパネル形状に賦型して袋の中に納
めてもよい。かかるプレス賦型の場合には、賦型性向上
のため総重量の５〜１５％の水を前記支持体を解繊した
もの等にスプレーしておくことが好ましい。前記支持体
を裁断、粉砕もしくは解繊したものは、吸水材としての
形状安定性が乏しくなる傾向にはあるが、それでも、高
吸水性ポリマーが繊維素材に重合固着したまま細片化さ
れて、咳ポリマーのゲル化後の容易な移動を妨げ、例え
ば高吸水性ポリマー粉末のみを使用した場合に比べ、は
るかに吸水材の形状の安定化に役立つ。

前記充填材は、前記支持体を含む他に、吸水材および水
のうとしての吸水機能を向上させる粉砕パルプ等の各種
の補助材料を含むことができる。

前記透水性の袋は、前述した種々の構成材料が充填材と
して封入されると共に、かかる充填材によってその外形
を整え、吸水後には膨潤したｉ吸水性ポリマーと共に膨
らんで、ゲル化した水を前記支持体と協働して一定形状
に保持して水のうとして機能し、水のうの使用後には、
ゲル化した水の持・ち運びを便ならしめる。

前記袋への前記支持体等の充填材の封入は、方形の袋に
おいて一端縁に関口を設けて、ここから充填材を入れた
後、前記開口をヒートノール、縫合等適宜の方法によっ
て接合封止する一般的な方法の他に、例えば方形の二枚
の通水性ノートの間に、該シートの周側に、１！宵幅を
残して、該両シートの輪郭よりも小さい輪郭で前記支持
体を含む前記充填材を介在せしめ、しかる後に該両ンー
１の周側の縁部をヒートノールもしくは縫合手段で接合
封止する方法がある。さらに好ましくは、充填材を封入
し終えた袋にエンボス加工を施して袋と充填物を一体化
する手段、もしくは、充填材に予め軽く水を散布して高
吸水性ポリマーを軽度に膨潤させてから封入するが、封
入後に外部から袋に水を散布した後、軽く加圧して、湿
潤下の前記ポリマーを袋に暫定的に一体化する手段を講
する。

前記いずれの手段によっても、充填材を構威する前記支
持体は、高吸水性ポリマーを介して、袋の内面に暫定的
に接合して袋内での前記支持体の移動が抑制され、しか
も吸水時には高吸水性ポリマーの膨潤ゲル化と共に、こ
れら暫定的接合が解けて、高吸水性ポリマーの膨潤と、
袋の膨らみとが自由に進行する。

〔作　用〕

吸水前において支持体を充填材として封入してなる袋は
、支持体によって、その形状を整えることも可能で、持
ち運び、保管、段積みを容易かつ安定的なものとし、吸
水材の吸水時には、高吸水性ポリマーが網状構造支持体
に間欠的に支持されているから水は袋内部に速やかに浸
入し、高吸水性ポリマーの１１潤も効率よく進行し、し
かも支持体によって高吸水性ポリマーの袋内での容易な
移動を回避することができ、従ってその形態は安定し、
段積みの崩れも生じ難く、吸水後には十分膨らんだ袋が
、氷のうとして効果的に機能する。吸水後のかかる水の
うの除去作業においては、水のうの形態が安定している
がゆえに、その持ち運びは極めて容易である。

〔実施例〕

本発明を実施例によってさらに詳細に説明すると以下の
とおりである。

〔実施例１〕 第１図は吸水性ゲル水のうとして用いられる本発明の吸
水材１が吸水して、透水性の袋２と共に膨らんだ状態を
示す斜視図であり、 第２図は、透水性の袋２に支持体３が充填材４として納
まる状態を示す平面図である。

第１図および第２図において、袋２は、平面的に見て矩
形であって、縦×横の寸法を約６０（４）×３０（２）
に作り、袋２か第１図のように膨らんだ時には、縦方向
中央部において約１０Ｃ１１の厚みを持つことができる
。袋２は透水性素材からなり段積み状態において吸水材
１が吸水能力の限界まで吸水した場合においても、容易
に破損することのない強度を有するもので、好適な透水
性素材としては、熱可塑性合成樹脂のスプリットヤーン
の織布、不織布、スパンボンド不織布、メルトボンド不
織布、合成繊維の織布、麻など天然繊維の織布、充填材
４が漏れ落ちることがない程度の小孔を多数設けたプラ
スチックフィルム等があり、これら素材の縫製、ヒート
シール加工等によって予め一端縁が開口する袋２として
用意し、これに後述する充填材４を充填した後、該開口
を縫製、ヒートシール等の加工によって閉じる。

袋２内には、充填材４が充填されている。図において充
ψ材４を構威する支持体３は日付３０ｇ／　ｒ＋（で繊
度２ｄからなるポリエチレン繊維の不織布で、これには
、レドックス型重合開始剤および架橋モノマーを含むア
クリル酸モノマー水溶液を５００ｇ／−の割合でスプレ
ーコーティングし、加熱処理、電子緋照射処理によって
化学的に重合せしめて得られたアクリル酸系高吸水性ポ
リマーがポリエチレン繊維を包囲するように、不定型の
形で、該繊維に間欠的に重合固着して、パネル状をなす
もので、約５０ＣＩｌＸ２０（Ｊの大きさに用意されて
８枚充填されている。高吸水性ポリマーを重合固着せし
めた支持体３は、必要に応じてその厚み方向に圧縮され
ていてもよい。支持体３に用いる好適なものの例は、上
述した他に、天然および／または合成繊維素材からなる
バット、カードウェブ、エアレイウェブ、ティシュ−ペ
ーパー、不織布、織布、中空繊維やコンジュゲート繊維
等の圧縮復元弾性にすぐれた繊維とバインダー繊維とか
らなるカードもしくはエアレイウェブを熱接合したシー
ト状物等があり、特にこのような繊維素材からなるもの
は繊維が骨格をなす二次元的もしくは二次元的網状構造
を一般に有し、この繊維素材を日付１５〜３００、／＋
ｄの範囲て支持体３を構威し、これに重量基準において
、１５０％辺上の高吸水性ポリマーを重合固着させるこ
とが、吸水材としてｆｉ能、コストの両面において有利
である。

上記の如くして得られた吸水材１は、袋２の中で支持体
３が適度な嵩張りを有する芯材となって、吸水材ｌの持
ち運び、および段積みにおいても、その形状が安定して
いる。氷のうとして吸水材１を例えば、水道管破裂によ
る溢水現場で土のうの代替として、使用すると、溢水は
、まず、袋２の中に浸入し、さらに支持体３の網状構造
に浸透しながら高吸水性ポリマーに素早く吸収されて、
ゲル化する。吸水した高吸水性ポリマーは、支持体３に
固着したまま膨潤し、袋２を大きく膨らませると同時に
吸水した水分相当量の重量を吸水材１に与えて、これを
重くする。本実施例の吸水材１であると最大吸水量は約
１３〜２０ｋｇが得られる。袋２の膨らみは、支持体３
を芯材とした高吸水性ポリマーの膨潤によるものである
から、十分に吸水した吸水材ｌにあっては、膨らんだ袋
の形状は、支持体３と、それに固着した高吸水性ポリマ
ーとによって規制され、袋の自由な変形、殊に段積み、
持ち運びが不都合となるようなゲル化した水分もし、く
は高吸水性ポリマーの自由な動きは著しく妨げられ、結
果として、袋２の形状は容易に崩れることなく安定して
いる。

即ち、吸水後の吸水材】は、形状が容易には崩れ難い袋
の膨らみと、吸水による重量増加とによって、安定して
強固な水のう壁を形成する。水のうとしての使用が完了
した後は、形状が容易に崩れない吸水材１は、極めてそ
の持ち運びが容易である。

〔実施例２〕 第３図は、実施例１において、８枚の支持体３を４枚ず
つの上、下の層に２分し、その中間に１００ｇ／＋ｒｒ
の割合で粉砕した木材パルプ層５を設けて充填材４を構
成した場合を示す。この場合、好ましくは充填材４は、
袋２に充填する前に、予め支持体３とパルプ層５を積層
し、圧縮一体止しておくことが、パルプＭ５を、支持体
３の間に安定的に位置させておく上で都合がよい。さら
に好ましくは、１枚ずつの各支持体３とパルプ層５とを
交互に積層し、加えて支持体３のパルプ層５との積層面
には、その面を提供する支持体３の重量の５〜１５％に
相当する水をほぼ均等にスプレーしてから積層、圧縮す
る。いずれの圧縮においても、その圧縮時の面圧は積層
物の厚みを約１７２程度にまで圧縮することを目安に透
窓する。圧縮後の厚みは、高吸水性ポリマーの粘性によ
って、支持体が圧縮されたままの形状を保持して得られ
るものである。前記面圧は概ね１〜５０ｋｇ／ｃｊの範
囲にあれば足りるものである。

こうして得られた吸水材１は、高吸水性ポリマーの吸水
が瞬時に行われるものではないだけに、パルプＮ５の素
早い吸水速度を利用して、袋２へ浸入し始めた水をいち
早く吸水して、これを袋２の中へとどめておくことも可
能となり、吸水材１の吸水初期段階において実施例１の
吸水材の↑１能を向上させることができる。

〔実施例３〕 第４図においては、実施例２の充填材４において、パル
プ層５を上下の層に２分し、その中間に粉末状高吸水性
ポリマー６の層を介在させた実施例を示す。かかる粉末
状高吸水性ポリマー６は、支持体３に重合固着した高吸
水性ポリマーとは別に用意されるもので、一般に市販さ
れる適宜の粉末状高吸水性ポリマーを利用することがで
きる。

高吸水性ポリマー６は、一般に３０ｇ／ポ〜１１００（
Ｉ／　ｍの割合で用いる。高吸水性ポリマー６を含む充
填材４は実施例２と同様に加圧一体止させてもよく、あ
るいはパルプＭ５のパルプと粉末状斉吸水性ポリマー６
を混合して、実施例２におけるパルプ層５に替えて使用
することもできる。

本実施例における支持体３に重合固着するｆｌ様にはな
い、即ち、支持体からは′１１離した粉末状高吸水性ポ
リマー６は、吸水材ｌが吸水して袋２が膨らむにつれて
、自らも吸水してゲル化するが、袋２に僅かな外圧が作
用すると、袋内を容易に移動し袋２の空諒部を埋めるよ
うに作用するＣ従って、このような吸水材１は、実施例
２の吸水材の特徴に加えて、袋２の内容積を効率よく利
用し得るという特徴を有する。粉末状高吸水性ポリマー
６の使用量は、支持体３に重合固着した高吸水性ポリマ
ーと共に膨潤した時に、それらの体積が袋２の内容積に
概ね見合うものであることが好ましいが、吸水膨潤した
高吸水性ポリマー６の存在が吸水材ｌの吸水速度や、高
吸水性ポリマー６自らの容易な移動の妨げにならないよ
うにするため、その使用量は保水量で見て吸水材】の保
水能力の５０％以下、好ましくは３０％以下となるよう
にとどめておくことが好ましい。

〔実施例４〕 第５図は実施例１の袋２に第６図に示す吸水性ブロック
７を充填材４として用いた例を示す。吸水性ブロック７
は高吸水性ポリマーが重合固着した支持体３と粉砕パル
プ９とを重量比で１：ｌＯ乃至１　：　　０．１の割合
で混ぜ、これを面圧５　ｋｇ　／　ａｌで、約５０国Ｘ
２０ｃｓ　Ｘ　５　＞　（厚み）のシート状ブロックに
ブレス酸形一体止したものである。支持体３は、その大
きさを特定するものではないが一本実施例においては、
概略５ｃｍＸ５ｃｍから１０（２）×１００に裁断しで
ある。このような支持体３は、実施例１に用いたものを
適宜に裁断して利用することができる。裁断した支持体
３は予め５０ｃｓ　Ｘ　２０ｃｍ　Ｘ　５０α（深さ）
の型枠（図示せず）の中に、面圧の作用方向に支持体３
が垂直な水平層を威すように重ね、層間には、粉砕パル
プ９を介在させて加圧し、第６図に鎖線で示すブロック
８とした。プロ、す８は、層を威す支持体３に沿って、
適宜の厚み、例えば５ｃｍの厚みを有するブロック７と
して容易に剥ぎ取ることができる。

〔発明の効果〕 吸水材を透水性の袋で作り、高吸水性ポリマーが重合固
着する網状構造支持体を充填材としたから、袋への水の
浸透と、高吸水性ポリマーの膨潤が速やかに進行し、支
持体は、終始袋の芯材として作用し、かつ、重合固着し
た高吸水性ポリマーの袋内の容易な移動も抑え、吸水材
の形状を安定化させる。

吸水材の形状安定化は、段積みした水のうによる壁を安
定さセ、かつ、水のうの持ち運びを容易にする。

粉末状高吸水性ポリマーを補助的に併用することは、吸
水材の袋の内容積を効率よく利用する効果を有する。

支持体を繊維素材とすることは、高吸水性ポリマーを重
合固着させた充填材を得るのにコスト面、技術面におい
て有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の吸水材を示す斜視図、第２図は吸水材
の平面図、第３図及び第４図はそれぞれ充填材の構成の
一例を示す吸水材の断面図、第５図は吸水性プロ、りを
用いた吸水材の斜視図、第６図は吸水性ブロックの斜視
図である。 １・・・吸水材　　　２・・・袋 ３・・・支持体　　　４・・・充填材 ５・・・パルプ層 ６・・・粉末状高吸水性ポリマー（遊離した高吸水性ポ
リマー） ７・・・吸水性ブロック ８・・・フロック　　９・・・粉砕パルプ第　　１　　
図 第　　２　　図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）透水性の袋内に高吸水性ポリマーを含む充填材を
   封入してなる吸水性ゲル水のう用吸水材であって、 前記充填材が、前記高吸水性ポリマーを間欠的に重合固
   着せしめた、網状構造支持体を含むことを特徴とする前
   記吸水材。
2. （２）前記充填材は前記網状構造支持体に重合固着した
   前記高吸水性ポリマーと、前記支持体からは遊離した高
   吸水性ポリマーとを含む請求項１記載の吸水材。
3. （３）前記網状構造支持体が繊維素材からなるものであ
   る請求項１記載の吸水材。
4. （４）前記繊維素材は弾性繊維である請求項３記載の吸
   水材。
5. （５）前記網状構造支持体は、前記重合固着した高吸水
   性ポリマーを介して圧縮状態下に保持されたものである
   請求項１乃至４記載の吸水材。
6. （６）前記網状構造支持体が裁断、粉砕もしくは解繊さ
   れて使用されている請求項１乃至４のいずれかに記載の
   吸水材。
7. （７）前記網状構造支持体を裁断、粉砕もしくは解繊し
   、パネル形状に賦型して、使用したものである請求項１
   乃至４のいずれかに記載の吸水材。