JPH0710927B2

JPH0710927B2 - 吸水性複合体の製造方法

Info

Publication number: JPH0710927B2
Application number: JP9809288A
Authority: JP
Inventors: 和正木村; 信幸原田; 邦彦石崎; 好夫入江; 忠生下村
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1988-04-22
Filing date: 1988-04-22
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPH01271434A; CZ854288A3

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、吸水性複合体の製造方法に関するものであ
る。更に、詳しくは吸水性ポリマーが繊維状基材に強固
に固定化されてなり、高い吸水倍率を示すと共に、残存
モノマーが格段に低減された吸水性複合体を生産性良く
製造するための方法に関するものである。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題）近年、自重の数十倍から数百倍の水を吸収する吸収性ポ
リマーが開発され、紙オムツ、生理用ナプキン等の衛材
分野をはじめとして農林業分野、土木分野等に幅広く利
用されている。

これらの吸水性ポリマーは一般的に粉末状のものであ
り、生理用ナプキンや紙オムツ等の衛材用に使用する場
合には、該吸水性ポリマーを不織布・紙・綿等の基材と
サンドイッチしたりパルプ等と混合してエンボス加工す
るなどして基材中に分散・複合化して、柔軟性・通液性
・通気性・吸水速度等を付与している。

しかしながら、これらの吸水性ポリマーの複合化方法で
は、基材上に吸水性ポリマーを安定に固着する事は困難
であり、吸水性ポリマーの複合体中での移動や基材から
の脱落を防止することはできなかった。したがって、従
来の吸水性複合体を例えば紙オムツに用いる場合には、
吸尿後のゴワゴワ感や尿の漏れ等を引き起こし易かっ
た。

粉末状の吸水性ポリマーを用いたことに基くこれらの欠
点を改良すべく、例えば吸水性ポリマー自体をシート
状、フィルム状、繊維状に成形した吸水性物品が提案さ
れている。しかしながら、シートあるいはフィルム状の
吸水性物品は、通気性や柔軟性に欠け、また表面積が小
さいために吸水速度が低かった。また、繊維状の吸水性
物品は、吸水時のゲル強度が弱く、実際の使用に耐え
ず、しかも複雑な製造工程を経るためコスト的にも不利
であった。また、成形に際して接着剤等により吸水性ポ
リマーを一体化する場合には、その接着力が不十分であ
ったり、接着剤によって吸水性ポリマー表面が覆われる
ため、吸水性ポリマーの吸水速度や吸水倍率の低下が見
られた。

更に、最近では繊維状基材にモノマーを噴霧や塗布など
の方法によって施した後、重合させることによって吸水
性ポリマーを固定化し吸水性複合体を製造する方法が提
案されている（特公表昭57−500546、特開昭61−27535
5、特開昭62−22811）。しかし、これらの方法によって
得られる吸水性複合体は、吸水性ポリマーの脱落をある
程度防止できるものの、残存モノマーは多く且つその吸
水性特性も満足できるものではなかった。

（課題を解決するための手段および作用）本発明は上記現状に鑑みなされたものである。従って本
発明の目的は、吸水性ポリマーが繊維状基材に強固に固
定化されてなり、高い吸水倍率を示すと共に、残存モノ
マーが格段に低減された吸水性複合体を生産性良く製造
するための方法を提供することにある。

即ち本発明は、水溶性ラジカル重合開始剤を含む水溶性
アクリル系モノマーの水溶液を繊維状基材に施し、重
合、乾燥を行って、吸水性ポリマーが繊維状基材に複合
化されてなる吸水性複合体を製造するに当たり、乾燥工
程を温度が70〜250℃で、露点が50〜100℃の水蒸気・空
気混合気体及び／又は水蒸気・不活性気体混合気体又は
水蒸気からなる雰囲気中で行なうことを特徴とする吸水
性複合体の製造方法に関するものである。

本発明をさらに詳しく説明する。

本発明に用いる水溶性アクリル系モノマーは重合によっ
て吸水性ポリマーに転換しうるものであり、例えばアク
リル酸、メタクリル酸、２−（メタ）アクリロイルエタ
ンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパ
ンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルプロパンスル
ホン酸及びこれらの不飽和酸のアルカリ金属塩やアンモ
ニウム塩、アクリルアミド、メタクリルアミド、２−ヒ
ドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノ
エチル（メタ）アクリレート及びその四級塩などを挙げ
ることができ、これらの１種又は２種以上を主成分とし
て使用できる。特にアクリル酸及びアクリル酸アルカリ
金属塩が好適に使用され、その際アクリル酸とアクリル
酸アルカリ金属塩との使用比率は吸水能の点からモル比
で０〜70/100〜30とするのが好ましい。

前記モノマーを重合させるに当っては必要に応じて架橋
剤を使用することができる。使用できる架橋剤として
は、多官能性単量体例えばメチレンビスアクリルアミ
ド、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリ
エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチ
ロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリアリル
シアヌレート、トリアリルイソシヌレート等や分子内に
前記アクリル系モノマーの官能基と反応しうる基を２個
以上有する化合物を挙げることができる。また、水溶性
アクリル系モノマーにアクリル酸及び／又はメタクリル
酸を用いる場合は、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、脂肪族多価アルコールのジ又はポリグリシジル
エーテル、グリセリンやペンタエリスリトール等のポリ
オールおよびエチレンジアミン等のポリアミンなどのカ
ルボキシル基に対し反応性の基を分子内に２個以上有す
る化合物を架橋剤として使用できる。このような架橋剤
にそれ自身単独で、或いは２種以上の混合物としても使
用できる。

本発明に用いられるラジカル重合開始剤としては水溶性
のものであれば特に制限されず、例えば過硫酸カリウ
ム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸
水素塩；過酸化水素、ｔ−ブチルハイドロポーオキサイ
ド、クメンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオ
キサイド；亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、第二セリウム
塩、過マンガン塩などの水溶性の酸化性ラジカル重合開
始剤や、2,2−アゾビス（２−アミジノプロパン）２塩
酸塩などの水溶性アゾ系重合開始剤が挙げられる。中で
も酸化性ラジカル重合開始剤が好ましい。また、上記水
溶性のラジカル重合開始剤は還元剤を併用してレドック
ス系開始剤として用いてもよい。用いられる還元剤とし
ては、例えば亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム
等の亜硫酸（水素）塩；チオ硫酸ナトリウム等のチオ硫
酸塩；亜二チオン酸塩；亜燐酸ナトリウム、次亜燐酸ナ
トリウム等の亜燐酸塩又は次亜燐酸塩；硫酸第一銅、硫
酸第一鉄等の金属塩;L−アスコルビン酸等の有機還元
剤；アニリン、モノエタノールアミン等のアミン類が挙
げられる。

ラジカル重合開始剤の使用量は広い範囲とすることがで
きるが、通常水溶性アクリル系モノマーに対して0.0002
重量％〜５重量％であり、更に好ましくは0.01重量％〜
１重量％である。

本発明に用いる繊維状基材は、例えば紙、不織布及び織
布等のシート状物であって、その素材は特に制限される
ことなく、例えばセルロース等の天然繊維、ポリオレフ
ィンやポリエステル等の合成繊維及び無機繊維等とする
ことができる。

本発明においては先ず、水溶性ラジカル重合開始剤を含
む水溶性アクリル系モノマーの水溶液を繊維状基材に施
し、重合して繊維状基材に固定化された吸水性ポリマー
ゲルを得る。

水溶性アクリル系モノマーの水溶液を繊維状基材に施す
には従来から公知の方法によることができる。例えば基
材をモノマー水溶液に浸漬・含浸する方法、スプレーを
用いてモノマー水溶液の噴霧や吹き付けを行なう方法、
ローラーやスクリーン等の公知の印刷あるいは印捺方法
によってモノマー水溶液を綿状・点状・水玉模様に塗布
する方法等が挙げられる。また、モノマー水溶液の付着
の効率を高めるために、増粘剤などの添加も可能であ
る。繊維状基材へのモノマー水溶液の付着量は特に制限
は無いが、一般的には繊維状基材１重量部に対してモノ
マー水溶液0.1〜100重量部の範囲であり、好ましくは0.
5〜20重量部である。

重合反応は、ラジカル重合、放射線重合など公知のいず
れかの方法も取り得るが、残存モノマーが特に低減され
た吸水性複合体を得るために、乾燥前における吸水性複
合体中の吸水性ポリマーの重合率が80重量％以上、より
好ましくは87重量％以上、最も好ましくは93重量％以上
であるのが好適であり、そのためには重合反応は重合不
活性な雰囲気下、例えば窒素下に行われるのが好まし
い。

本発明の方法は、前記手順で得た繊維状基材に固定化さ
れた吸水性ポリマーゲルを温度が70〜250℃で、露点が5
0〜100℃の水蒸気・空気混合気体及び／又は水蒸気・不
活性気体混合気体又は水蒸気からなる雰囲気中で乾燥し
て吸水性複合体とすることにより達成される。

乾燥に当って、吸水性複合体中の吸水性ポリマーゲルの
含水率が20重量％以上である場合は、残存モノマー低減
効果がより顕著でしかも吸水性能に優れた吸水性複合体
が得られるので好ましい。従って、水溶性アクリル系モ
ノマー及びラジカル重合開始剤を含む水溶液の濃度は25
〜80重量％の範囲である事が好適である。

乾燥の際の雰囲気は前記規定の通りであり、温度が70℃
未満では、残存モノマー低減の効果が低く、且つ乾燥の
効率も低い。逆に、250℃を越えると、吸水性ポリマー
及び繊維状基材の劣化を招き好ましくない。露点が50℃
未満では、残存モノマーの低減効果が小さい為、実用的
ではない。なお、乾燥を上記規定の条件下としても乾燥
時間に殆ど変化はなく、吸水性ポリマーゲルの固形分上
昇がなだらかに起こるだけで、生産性の点からの問題は
ない。

乾燥時の雰囲気をこの様な条件下にするための乾燥機と
しては、吸水性ポリマーゲルを乾燥して吸水性ポリマー
を製造するのに用いられる公知の乾燥機に前記規定の雰
囲気とするための気体供給装置を具備せしめたものが用
いられ、例えば気体供給装置を具備する伝導伝熱型乾燥
機、輻射伝熱型乾燥機、熱風伝熱型乾燥機などを挙げる
ことができる。中でも乾燥の速さからは、熱風伝熱型乾
燥機が好適に用いられる。熱風伝熱型乾燥機としては、
通気バンド式、通気回転式、通気式、並行流バンド式、
通気トンネル式、通気溝形攪拌式、流動層式、気流式、
噴霧式などの各種のものが挙げられる。

（発明の効果）本発明の方法によれば、これまで残存モノマー低減が困
難な吸水性複合体に対して、その乾燥工程を特定の温
度、露点の雰囲気中とするだけで、残存モノマーが格段
に少なく、しかも高性能な吸水性複合体を安価で、簡便
に、しかも効率よく製造することができる。

従って、本発明の方法で生産される吸水性複合体は、残
存モノマーが格段に少ないため、人体や環境への悪影響
がなく、衛材用、食品用、土木、農林等の分野に幅広く
使用でき、しかも従来品にない優れた吸水特性を有する
ものである。

（実施例）以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明
の範囲がこれらの実施例により限定されるものではな
い。尚、実施例に記載の吸水倍率、残存モノマー量、固
形分量は、下記試験方法によって測定した。

吸水倍率細かく裁断した吸水性複合体0.5gを不織布製のティーバ
ッグ式袋（40mm×150mm）に入れ、0.9重量％塩化ナトリ
ウム水溶液中に30分間浸漬した。ティーバッグ式袋を引
き上げ、一定時間水切りを行なった後、ティーバッグの
重量を測定し、以下の式で吸水倍率を算出した。

残存モノマー量吸水性ポリマーの固形分量が0.5gになる様に吸水性複合
体をはかりとり、細かく裁断後１リットルの純水中に攪
拌しながら分散した。２時間後分散液をワットマン紙
で過し、液中の残存モノマー量をHPLCを用いて測定
した。その測定値より吸水性ポリマー中の残存モノマー
量を求めた。

固形分量吸水性複合体を150℃の熱風を用いて１時間乾燥し、繊
維状基材の重量を補正した後の乾燥減量より吸水性複合
体中の吸水性ポリマーの固形分量を算出した。

実施例１ 75モル％が苛性ソーダにより中和された部分中和アクリ
ル酸水溶液（モノマー濃度40重量％）にN,N−メチレン
ビスアクリルアミド0.04モル％（対モノマー）及び過硫
酸アンモニウム0.2重量％（対モノマー）を溶解し、そ
の後窒素ガスを吹き込んで溶存酸素を除去した。

こうして得られたモノマー水溶液を目付け100g/m²のポ
リエステル不織布の上にモノマー水溶液の付着量が350g
/m²となるようにスプレーノズルを用いて均一に噴霧
し、70℃で10分間熱重合を行なった。得られたポリエス
テル不織布に固定化された吸水性ポリマーゲルの固形分
量は45重量％、残存モノマー量は14000ppmであった。

この吸水性ポリマーゲルが固定化されたポリエステル不
織布を温度130℃、露点90℃の空気・水蒸気混合気体か
らなる雰囲気中で10分間乾燥して、吸水性複合体（１）
を得た。

得られた吸水性複合体（１）の吸水倍率は40g/gであ
り、吸水性複合体中の吸水性ポリマーに含有される残存
モノマー量は100ppm、固形分量は93重量％であった。

実施例２実施例１において、ポリエステル不織布の代わりに目付
け50g/m²のナイロン不織布を用い、モノマー水溶液の付
着量を250g/m²とし、重合時間を５分間とした以外は実
施例１と同様に重合を行なった後、温度150℃、露点80
℃の空気・水蒸気混合気体からなる雰囲気中で10分間乾
燥して、吸水性複合体（２）を得た。結果を表１に示し
た。

実施例３実施例１において、過硫酸アンモニウムの量を0.5重量
％とし、繊維状基材を目付け45g/m²のナイロン不織布と
し、モノマー水溶液の付着量を120g/m²とした以外は実
施例１と同様に重合を行なった後、温度120℃、露点80
℃の空気・水蒸気混合気体からなる雰囲気中で10分間乾
燥して、吸水性複合体（３）を得た。結果を表１に示し
た。

実施例４実施例２において、開始剤として過硫酸アンモニウム0.
15重量％（対モノマー）と亜硫酸水素ナトリウム0.05重
量％（対モノマー）とを併用し、繊維状基材として目付
け50g/m²のパルプマットを用い、モノマー水溶液の付着
量を120g/m²とした以外は実施例２と同様に重合を行な
った後、温度80℃、露点70℃の空気・水蒸気混合気体か
らなる雰囲気中で15分間乾燥し、吸水性複合体（４）を
得た。結果を表１に示した。

実施例５実施例１において、架橋剤としてN,N−メチレンビスア
クリルアミドの代わりにジエチレングリコールジグリシ
ジルエーテル（長瀬化成工業（株）製、商品名デナコー
ルEX−810）を0.02モル％（対モノマー）用い過硫酸ア
ンモニウムの使用量を0.05重量％（対モノマー）とした
モノマー水溶液を、目付け30g/m²のレーヨン不織布にロ
ーラ印刷の方法により5mm間隔でスポット状に100g/m²の
割合で付着させた以外は実施例１と同様に重合を行なっ
た後、温度180℃、露点75℃の空気・水蒸気混合気体か
らなる雰囲気中で５分間乾燥して、吸水性複合体（５）
を得た。結果を表１に示した。

実施例６ 75モル％が苛性ソーダにより中和された部分中和アクリ
ル酸水溶液（モノマー固形分40重量％）にN,N−メチレ
ンビスアクリルアミド0.04モル％（対モノマー）及び過
硫酸アンモニウム0.15重量％（対モノマー）を溶解し、
その後窒素ガスを吹き込んで溶存酸素を除去した。

こうして得られたモノマー水溶液を目付け25g/m²の紙に
付着量が75g/m²となる様に含浸した後、亜硫酸水素ナト
リウムの５重量％水溶液を噴霧し、50℃で10分間重合を
行なった後、温度130℃、露点80℃の空気・水蒸気混合
気体からなる雰囲気中で20分間乾燥を行ない吸水性複合
体（６）を得た。結果を表１に示した。

実施例７実施例１において、アクリル酸20モル％、アクリル酸ア
ンモニウム60モル％およびアクリルアミド20モル％から
なるモノマーの水溶液を用いた以外は実施例１と同様に
して重合を行なった後、温度120℃、露点60℃の空気・
水蒸気混合気体からなる雰囲気中で10分間乾燥して、吸
水性複合体（７）を得た。結果を表１に示した。

実施例８実施例１において、モノマー濃度40重量％の部分中和ア
クリル酸水溶液（中和率75モル％）の代わりにモノマー
濃度55重量％の苛性カリにより中和された部分中和アク
リル酸（中和率75モル％）を用いる以外は実施例１の同
様にして重合を行なった後、温度100℃、露点95℃の空
気・水蒸気混合気体からなる雰囲気中で20分間乾燥し
て、吸水性複合体（８）を得た。結果を表１に示した。

実施例９ 75モル％が苛性ソーダにより中和された部分中和アクリ
ル酸水溶液（モノマー濃度40重量％）にN,N−メチレン
ビスアクリルアミド0.04モル％（対モノマー）及び過硫
酸アンモニウム0.2重量％（対モノマー）を溶解し、そ
の後窒素ガスを吹き込んで溶存酸素を除去した。

こうして得られたモノマー水溶液を目付け100g/m²のポ
リエステル不織布の上にモノマー水溶液の付着量が350g
/m²となるようにスプレーノズルを用いて均一に噴霧し
た後、5Mradの電子線を照射して重合を行ない、更に温
度120℃、露点85℃の空気・水蒸気混合気体からなる雰
囲気中で15分間乾燥を行ない、吸水性複合体（ｇ）を得
た。結果を表１に示した。

比較例１実施例１において、乾燥雰囲気を温度130℃、露点５℃
の乾燥空気とする以外は実施例１と同様にして比較吸水
性複合体（１）を得た。結果を表１に示した。

比較例２実施例２において、乾燥雰囲気を温度150℃、露点10℃
の乾燥空気とする以外は実施例２と同様にして比較吸水
性複合体（２）を得た。結果を表１に示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者下村忠生大阪府吹田市西御旅町５番８号日本触媒化学工業株式会社中央研究所内審査官井出隆一

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水溶性ラジカル重合開始剤を含む水溶性ア
クリル系モノマーの水溶液を繊維状基材に施し、重合、
乾燥を行って、吸水性ポリマーが繊維状基材に複合化さ
れてなる吸水性複合体を製造するに当たり、乾燥工程を
温度が70〜250℃で、融点が50〜100℃の水蒸気・空気混
合気体及び／又は水蒸気・不活性気体混合気体又は水蒸
気からなる雰囲気中で行なうことを特徴とする吸水性複
合体の製造方法。
【請求項２】乾燥前における吸水性複合体中の吸水性ポ
リマーの重合率が80重量％以上である請求項１記載の吸
水性複合体の製造方法。
【請求項３】乾燥前における吸水性複合体中の吸水性ポ
リマーゲルの含水率が20重量％以上である請求項１記載
の吸水性複合体の製造方法。