JPH0395290A - 蓄熱剤 - 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］ 本発明は医療用の温湿布や冷湿布を始めとする保温、保
冷に用いる蓄熱剤に関する。

［従来の技術］ 一般に医療用の冷湿布や保冷用の寒剤としてはポリマー
等のゲル状物質をビニール等の浸水性のない袋に密閉し
たものが販売、使用されている。

この寒剤は、使用する数時間前に冷凍庫に入れて冷却し
する必要があるが、繰り返し何度でも使用できるため、
打ち身などの冷温布、水枕、行楽に用いるクーラーバッ
ク内の保冷など家庭用の保冷剤として広く用いられてい
る。

一方、保温剤としては使い捨てカイロが一般に広く用い
られている。

［発明が解決使用とする課題］ 上記寒剤は繰り返し使用ができる点で非常に経済的であ
るが、予め冷却しておかなければならないため、急に必
要になった場合には使用に適さない。

又、保温剤としての使い捨てカイロは鉄の酸化反応を利
用しているために長時間使用ができるものの発熱量が高
く、高温になり過ぎる危険性もある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明は、使用
時に冷水や温水等を給水させることにより、瞬時に使用
できる蓄熱剤を提供するものである。

本発明の蓄熱剤は、吸水性ポリマーを浸水性の基材から
なる袋に封入したものである。

本発明で用いる基材としては浸水性があれば特に限定し
ないが、好ましくは布帛、不織布、紙であり、特に不織
布でしかも化学繊維からなるものが水切れが良く好適で
ある． 本発明で用いる吸水性ポリマーは水に対する溶出率が５
％以下、好ましくは２％以下である。

又、本発明で用いる吸水性ポリマーは膨張倍率が１．５
倍以上、好ましくは２〜３倍で実質的にベタつきのない
ポリマーである。ここで膨張倍率とは、（吸水後のポリ
マー容量／添加した水の容量）で表わされる。

本発明で用いる吸水性ポリマーとしては上記性状を有す
るものであれば特に限定されないが、吸水能が脱イオン
水で５０〜３００倍であると好ましい。吸水能は（吸水
した脱イオン水の容量／ポリマー容量）で表わされる。

又、本発明で用いる吸水性ポリマーは球状であり、ポリ
マー粒子の（長径／短径）の比が１．５以下であるのが
好ましい． 本発明に用いる吸水性ポリマーとしては下記に示す製造
方法で得られたポリマーが好適に用いられる。

即ち、高分子分散剤を溶解した脂肪族炭化水素溶媒中で
、アクリル酸とそのアルカリ金属塩水溶液を分散し、逆
相懸濁重合させ、更に共沸脱水時、２個以上の官能基を
有する架橋剤で架橋せしめてなる吸水性ポリマーである
。

好ましくは、高分子分散剤として、Ａ．　［分：アクリ
ル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステ
ルで、アルキル基の炭素数が８以上の単量体４０〜９５
重量％、Ｂ成分：カルボキシル基、アミノ基、第４級ア
ンモニウム基、ヒドロキシル基から選ばれる１種を有す
る、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタ
クリルアミドの各誘導体から選ばれる１種又は２種以上
の単量体５〜４０重量％、ＣＳ分：上記Ａ及びＢ或分と
共重合し得る不飽和単量体Ｏ〜４０重量％からなる共重
合体を用いる。

上記Ａ成分のアクリル酸又はメタクリル酸アルキルエス
テルとしては、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタク
リル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、メタ
クリル酸ラウリル、アクリル酸トリデシル、メタクリル
酸トリデシル、アクリル酸ラウリル・トリデシル混合エ
ステル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリ
ルなどが有る。ＡＩ’ｉ分を選択する場合、ガラス転移
点が出来るだけ高い程、水系懸濁重合で分散剤を合成す
る際、ビーズのブロッキングが起こりにく、都合が良い
。各単量体のガラス転移点を第１表に示す。

（以下余白） 第１表 上記の条件で好ましい単量体としては、メタクリル酸２
−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ラ
ウリル・トリデシル混合エステル、アクリル酸トリデシ
ル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ステアリル等
である。

次にＢ成分としてはアクリル酸、メタクリル酸、イタコ
ン酸、アクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸
ジメチルアミノエチル、アクリル酸ジエチルアミノエチ
ル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸ト
リメチルアミノエチルクロライド、メタクリル酸トリメ
チルアミノエチルクロライド、アクリル酸２−ヒドロキ
シエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリ
ル酸２−ヒドロキシブロビル、メタクリル酸２−ヒドロ
キシブロビル、アクリルアミド、ジメチルアクリルアミ
ド、ジメチルアミノブロビルアクリルアミド、ジメチル
アミノブロビルメタクリルアミド、トリメチルアミノブ
ロビルアクリルアミドクロライド、トリメチルアミノブ
ロビルメタクリルアミドクロライド等である。

Ｃ成分の単量体としては、ガラス転移点が高く、脂肪族
系炭化水素溶媒に親和性の有るメタクリル酸アルキルエ
ステルでアルキル基の炭素数が４以下のものや酢酸ビニ
ル、スチレン等が挙げられる。例えばメタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブロビル、
メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、酢
酸ビニルなどが有り、好ましくは、メタクリル酸メチル
、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソブチルが適当
である。

通常Ａ成分４０〜９５重量％、Ｂ或分５〜４０重量％、
Ｃ成分Ｏ〜４０重量％が良く、好ましくはＡ４５〜７０
重量％、Ｂ５〜２５重量％、Ｃ２０〜４０重量％である
。

上記八戒分が４０重量％未滴の場合、溶媒への分散溶解
性が低下し、９５重量％を越える場合、相対的にＢ成分
が５重量％未満になり、コロイド分散性が悪くなり、共
に逆相懸濁重合の継続が困難となる。４０〜９５重量％
の範囲内では多い程、溶媒への分散溶解性が良くなり、
吸水性ポリマーの膨張性や流動性が良くなり、ベタつき
も少なくなる傾向がある。Ｂ成分が５重量％未滴の場合
、前述の通りコロイド分散性が悪くなり、４０重量％を
越える場合、溶媒への分散溶解性が低下し、共に逆相懸
濁重合の継続が困難となる。Ｂ成分が５〜４０重量％の
範囲内では、多いほど重合のコロイド分散性が良くなり
、吸水性ポリマーの膨張性や流動性が低下し、ベタつき
が増加、粒径が細かくなる傾向が有る。Ｃ或分が４０重
量％を越える場合、相対的に，１２分の比率が低下し、
溶媒への分散性が悪くなる。○〜４０重量％の範囲内は
多いほど吸水性ポリマーの粒子強度がアップする。

高分子分散剤は上記単量体成分を水系懸濁重合法により
重合して合或される。溶液重合では溶剤が残留したり、
低分子量の重合物で分散剤としての機能が劣ってしまう
場合がある。水系懸濁重合法の例を挙げると、イオン交
換水中に部分ケン化ポリビニルアルコールを加温溶解さ
せ、窒素置換後、Ａ％Ｂ％Ｃ戒分の単量体にアゾ系また
はバーオキサイド系の重合開始剤を溶かした溶液を滴下
分散し、加温保持して重合を終了させる。冷却後、固形
物を濾過水洗した後、減圧乾燥しビーズ状のアクリル共
重合体、即ち分散剤を得る。

上記方法で得られる分散剤は、逆相懸濁重合の脂肪族炭
化水素溶媒に分散溶解される。分散剤の量は、アクリル
酸とそのアルカリ金属塩単量体に対し、０．１−１０重
量％、好ましくは０．５〜５重量％の範囲で用いられる
。分敗剤の量が０．１重量％未満では重合のコロイド分
散性が不安定となり、ｌＯ重量％を越える場合、粒径が
細かくなりすぎ、経済的にもデメリットとなる。

次にアクリル酸とそのアルカリ金属塩水溶液としては、
アクリル酸単量体を水酸化ナトリウム、水酸化カリウム
などの水溶液で部分中和することにより調製される。中
和度は吸水能、安全性を考慮して６０〜８５％が好まし
い。また水溶液中の単量体濃度は３５〜７５重量％、好
ましくは４０〜７０重量％が良い。

又、吸水性ポリマーを製造する範囲内で、アクリル酸と
そのアクリル酸アルカリ金属塩単量体と共重合し得る不
飽和単量体を共重合させても良《、その量は単量体全体
の２５重量％以下である。

アクリル酸とそのアルカリ金属水溶液を逆相懸濁重合さ
せる際の重合開始剤としては、架橋剤単量体を用いない
自己架橋型であるため、過硫酸カリウム、過硫酸アンモ
ニウムの如き水溶性過硫酸塩や、過酸化水素が好ましい
。重合開始剤の使用量は単量体に対し０．１〜２．０重
量％、好ましくは０．２〜１．０重量％が良い。

逆相懸濁重合の脂肪族炭化水素溶媒としては、ｎ−ベン
タン、ｎ−ヘキサン、ｎ−へブタン、ｎ−オクタン等の
脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ン、デカリン等の脂環式炭化水素などがあげられるが、
好ましくはｎ−ヘキサン、ｎ−へブタン、シクロヘキサ
ンであり、これらは１種又は２種以上を混合して用いる
。

吸水性ポリマーを製造する際、特に重要な要件として、
逆相懸濁重合終了後、そのまま共沸脱水により水を留去
する際、２個以上の官能基を有する架橋剤で架橋反応さ
せることである．上記架橋剤としては、カルボキシル基
（又はカルボキシレート基）と反応し得る官能基を２個
以上有する化合物であれば良い。かかる架橋剤としては
、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポ
リエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリ
ントリグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル
；エビクロルヒドリン、α−メチルクロルヒドリン等の
ハロエボキシ化合物；グルタールアルデヒド、グリオキ
ザール等のポリアルデヒド類などが挙げられるが、好ま
し《はエチレングリコールグリシジルエーテルが適当で
ある。

架橋剤の添加量は架橋剤の種類及び分散剤の種類によっ
ても異なるが、通常アクリル酸とそのアルカリ金属塩単
量体に対してＯ．ＯＳ〜２重量％が適切な範囲である。

更に好ましくは０．２〜１．０重量％である。前記架橋
剤使用量が０．　０５重量％未満では吸水時の粒子独立
性、粒子の強度が悪く、２重量％より多くすると架橋密
度が高くなりすぎ、吸水能の著しい低下をきたす。

共沸脱水で大半の水を留去されたポリマーは更に濾過後
乾燥してビーズ状の吸水性樹脂として回収される．乾燥
時、無機物質や界面活性剤を加えると一層吸水時の粒子
独立性が増す。無機物質としてはホワイトカーボン、タ
ルク、ハイドロタルサイト、微粉シリカ（アエロジル）
などが有り、界面活性剤としては従来公知のノニオン系
界面活性剤などが用いられる。

架橋反応の方法は、従来から知られている共沸脱水時に
架橋剤を加えれば容易に行うことができる。

上記製造方法により得られる本発明にひじょうに適した
吸水性ポリマーとしてＰＱポリマーＢＬ−　１　００（
大阪有機化学工業■製）が挙げられる。

本発明は密閉型の寒剤とは異なり、浸水性基材からなる
袋に吸水性ポリマーを封入している。

従って水に浸すと速やかに内部の吸水性ポリマーが吸水
する。

又、本発明では吸水ポリマーとして、水に対する溶出率
が５％以下の難溶性のポリマーを用いているため吸水後
、吸水した水にポリマーが溶出することがほとんどない
。

更に、本発明では吸水ポリマーとして、膨張倍率が１．
５倍以上の球状のポリマーを用いている。

球状で且つ膨張倍率が１．５倍以上であるということは
、吸水後のポリマー粒子間の付着水が少なく、粒子間の
空隙が多いことを示す。従って粒子同士の付着力が小さ
く、非常に滑り易い。そのため、実質的なベタつきがな
く、流動性が良好である。

本発明では上記構戒により、使用時に目的の温度の水に
本発明の蓄熱剤を浸すことにより、水が基材を通して吸
水性ポリマーに吸収され、瞬時に使用することができる
。従って、吸水させる水の温度を変えることにより、冷
・温の両方に用いることができ、吸水性ポリマーの流動
性が良好で吸水後も柔軟である。

特に、本発明においては、具体的に製造方法を示した前
記吸水性ポリマー、即ち、高分子分散剤を溶解した脂肪
族炭化水素溶媒中で、アクリル酸とそのアルカリ金属塩
水溶液を分散し、逆相懸濁重合させ、更に共沸脱水時、
２個以上の官能基を有する架橋剤で架橋せしめてなる吸
水性ポリマーを用いた場合、１５０〜２００℃の耐熱性
が有り、使用範囲が広い。しかもこの吸水性ポリマーは
吸水した水が蒸発した場合にはほぼ元の乾燥状態に戻る
ため、数回の繰り返し使用が可能である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を詳細に示すが本発明がこれに限
定されるものではない。

第１図に本発明の実施例の一つを示した。不織布の袋１
に吸水性ポリマー２としてＰＱポリマーＢＬ−１００　
（大阪有機化学工業■製）が封入されている。吸水性ポ
リマーの量は吸水後でも袋内でポリマーが流動できる程
度に余裕を持たせてある。第２図は吸水前の断面図、第
３図は吸水後の断面図で、２′は吸水後の吸水性ポリマ
ーである。このように吸水前後で本発明の蓄熱剤は容積
が大幅に増加する。

ＰＱポリマーＢＬ−１００の性状は以下の通りである。

外観　　　白色粉末 平均粒度　７０〜１５０一ｍ かさ比重　０．９５〜１．００ 含水率　　５％以下 溶出率　　２％以下 吸水能　　脱イオン水　７０〜２００倍膨張倍率　２〜
３倍 耐熱温度　１５０〜２００℃ 毒性　　　ＬＤｓ。２５ｇ／ｋｇ以上 この蓄熱剤に５０℃の温水を吸収させてから室温で乾燥
させた後５℃の冷水を吸収させ、再び乾燥させる繰り返
しを行い耐久性を見たこころ、４回まで使用可能であっ
た。

［発明の効果］ 本発明の蓄熱剤は使用時に吸水させて用いるため、従来
の寒剤に比べると軽量で容積も小さく製造場所から販売
場所、更には使用場所への輸送コストが低く、少ない容
積に大量に保管することができひじように経済的である
。

更に使用時に吸水させる水の温度により温・冷の選択が
自由であり、吸水後も柔軟なため、医療用の温湿布、冷
湿布、又お絞りとしても好適に使用できる。

又、使用直前に吸水させて用いるので急に必要になった
場合でも瞬時に用意でき、常に冷凍庫等に入れておく必
要も無い。

本発明の蓄熱剤は以上のようにひじように幅広く利用で
きる上、使用前はコンパクトであるため、一般過程にお
いても多量に購入・保管が可能であり、防災用品として
もひじように有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る畜熱剤の一部切欠斜視
図、第２図はその吸水前の断面図、第３図は吸水後の断
面図である。 ｌ　：袋 ２　：吸水性ポリマー（吸水前） ２′　；吸水性ポリマー（吸水後）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）浸水性基材からなる袋に水に対する溶出率５％以
   下、膨張倍率１．５倍以上の実質的にベタつきのない球
   状の吸水性ポリマーを封入したことを特徴とする蓄熱剤
   。
2. （２）浸水性基材が、布帛、不織布、紙から選択される
   一種である請求項（１）記載の蓄熱剤。
3. （３）吸水性ポリマーの脱イオン水吸水能が５０〜３０
   ０倍である請求項（１）記載の蓄熱剤。