JPH08243388A - Production of water absorbing cellulosic material - Google Patents

Production of water absorbing cellulosic material

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JPH08243388A
JPH08243388A JP7052545A JP5254595A JPH08243388A JP H08243388 A JPH08243388 A JP H08243388A JP 7052545 A JP7052545 A JP 7052545A JP 5254595 A JP5254595 A JP 5254595A JP H08243388 A JPH08243388 A JP H08243388A
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water
acid
cellulose
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absorbent
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耕三 田尻
Kumiko Ren
久美子 廉
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治夫 塚本
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Abstract

PURPOSE: To produce a water absorbing cellulosic material having a high rate of absorption while maintaining high water absorption even to an aq. soln. contg. various salts through simple processes at a low cost. CONSTITUTION: A water-swellable cellulose deriv. having carboxyl groups and bonded by cross-linking is immersed in a 0.2-4N aq. soln. of a strong acid at 5-40 deg.C for 20-180min. The cellulose deriv. is then put in an org. solvent compatible with water, an alkali is added to restore acid type carboxyl groups to salt type ones and drying is carried out. The strong acid is hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrobromic acid, phosphoric acid or a mixture of these acids.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、塩水の吸収速度が優れ
ているだけでなく、一旦吸収した塩水を保持する能力に
も優れており、各種の衛生材料、農業資材、食品包装材
料、土木・建築材料などの広い分野において有用な吸水
性セルロース材料の製造方法に関する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention not only has an excellent salt water absorption rate, but also has an excellent ability to retain salt water that has been once absorbed. Therefore, various sanitary materials, agricultural materials, food packaging materials, civil engineering materials, etc. The present invention relates to a method for producing a water-absorbing cellulose material which is useful in a wide range of fields such as building materials.

【0002】[0002]

【従来の技術】水または食塩水のように塩類を含んだ水
溶液の吸水材料としては、近年、高吸水性樹脂と呼ばれ
る一群の材料が知られ、実用化に供されている。これら
の樹脂材料は、基本的には水溶性高分子をわずかに架橋
し、水に対して不溶化した化学構造を有するものであ
る。このような高吸水性材料としては、例えば澱粉にア
クリロニトリルをグラフト重合した後、これを加水分解
したもの、澱粉にアクリル酸金属塩をグラフト重合した
もの、アクリル酸を共重合性架橋剤とともに重合した架
橋樹脂、メタクリル酸メチル−酢酸ビニル共重合体の加
水分解物など数多くのものが提案されており、これらの
いくつかは実用化されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a group of materials called superabsorbent resins have been known as water absorbing materials for aqueous solutions containing salts such as water or saline, and have been put to practical use. Basically, these resin materials have a chemical structure in which a water-soluble polymer is slightly crosslinked to make it insoluble in water. Examples of such a highly water-absorbent material include, for example, starch obtained by graft-polymerizing acrylonitrile and then hydrolyzing it, starch obtained by graft-polymerizing an acrylic acid metal salt, and acrylic acid polymerized with a copolymerizable cross-linking agent. A large number of crosslinking resins, hydrolysates of methyl methacrylate-vinyl acetate copolymers, etc. have been proposed, and some of them have been put to practical use.

【0003】伝統的な吸水性材料として知られている
綿、パルプ、紙、布、不織布、スポンジなどは毛細管現
象によって吸水するものであるが、これに対し、上記の
高吸水性樹脂は吸水の原理が浸透圧であるため、毛細管
現象よりもはるかに多量の水を吸収することができる。
また高吸水性樹脂は、吸水状態で圧力がかかっても簡単
に水を再放出しないというゲルの強度に優れた特徴を有
している。このため高吸水性樹脂の用途として、使い捨
て紙おむつ、生理用品などの衛生材料分野、土壌保水
剤、育苗用シートなどの農業資材分野、食品鮮度保持
材、脱水材などの食品分野、トンネル掘削時の逸泥防
止、建物の結露防止シートなどの土木・建築材料として
広範囲に使用されている。
Cotton, pulp, paper, cloth, non-woven fabric, sponge, etc., which are known as traditional water-absorbing materials, absorb water by a capillary phenomenon, whereas the above-mentioned highly water-absorbent resin absorbs water. Since the principle is osmotic pressure, it can absorb much more water than capillarity.
Further, the highly water-absorbent resin has a feature that the gel does not easily re-emit water even when pressure is applied in a water-absorbing state, which is excellent in gel strength. For this reason, the applications of super absorbent polymers are as follows: disposable paper diapers, sanitary materials such as sanitary products, soil water retention agents, agricultural materials such as nursery sheets, food freshness retention materials, dehydration materials, etc. It is widely used as a civil engineering / building material, such as a sheet for preventing sludge loss and a sheet for preventing dew condensation on buildings.

【0004】しかしながら、これらの高吸水性樹脂は吸
収速度が遅く、紙おむつなどのように短時間に多量の液
体を吸収する必要がある場合には対応できないので、パ
ルプや不織布のように毛細管によって吸水するタイプの
材料と組み合わせて使う必要がある。また、高吸水性樹
脂は、食塩水や尿など塩を含む溶液に対して用いられた
時、吸水の原動力である浸透圧が減少するため、その吸
水量が著しく低下するという欠点を有している。
However, these superabsorbent resins have a slow absorption rate and cannot cope with the case where a large amount of liquid needs to be absorbed in a short time such as a disposable diaper. It is necessary to use it in combination with the type of material. Further, the super absorbent resin has a drawback that when it is used for a solution containing a salt such as saline or urine, the osmotic pressure, which is the driving force of water absorption, is reduced, and the water absorption amount is significantly reduced. There is.

【0005】前記したように、従来の高吸水性樹脂は、
吸水速度が遅いということと、塩を含む溶液の吸水量が
低いという2つの欠点を有しているが、塩を含む溶液に
対して吸水量が低下するという欠点に対しては、その解
消のために各種の試みが行われている。例えば、多糖類
は、ポリアクリル酸ナトリウムのような合成高分子と異
なり、塩水中でも分子が糸まり状とならず、比較的広が
ったコンフォメーションを保持できるので、この多糖類
を利用することが試みられている。即ち、多糖類に親水
性モノマーをグラフト重合する方法(特開昭56−76
419号公報、特開昭56−76481号公報)、多糖
類そのものを架橋する方法(特開昭56−5137号公
報、特開昭58−79006号公報、特開昭60−58
443号公報)などが知られている。
As described above, the conventional super absorbent resin is
It has two drawbacks: a low water absorption rate and a low water absorption of a salt-containing solution. Therefore, various attempts have been made. For example, unlike synthetic polymers such as sodium polyacrylate, polysaccharides do not have thread-like molecules even in salt water and can maintain a relatively wide conformation. Has been. That is, a method of graft-polymerizing a hydrophilic monomer onto a polysaccharide (Japanese Patent Laid-Open No. 56-76).
419, JP-A-56-76481), and a method of crosslinking the polysaccharide itself (JP-A-56-5137, JP-A-58-79006, and JP-A-60-58).
No. 443) is known.

【0006】また、多糖類としてセルロース誘導体(特
にカルボキシメチルセルロースを用いることが多い)を
用いる方法(特開昭49−128987号公報、特開昭
50−85689号公報、特開昭54−163981号
公報、特開昭56−28755号公報、特開昭58−1
701号公報、特開昭60−94401号公報、特開昭
61−89364号公報など)も数多く検討されてい
る。一方、本発明者等は、特開平5ー49925号公
報、特開平5ー123573号公報、特開平6ー172
401号公報、特願平6ー174174号においてカル
ボキシメチルセルロース誘導体に架橋が施され、塩水吸
水能力の改善された高吸水性セルロース材料の製造方法
を提案し、これらの製造方法によって塩水の吸水量は格
段に改善することができた。しかしながら、これらの製
造方法では、吸収速度に関しては依然として従来の高吸
水性樹脂と同様の水準であった。
Further, a method using a cellulose derivative (in particular, carboxymethyl cellulose is often used) as a polysaccharide (JP-A-49-128987, JP-A-50-85689, JP-A-54-163981). , JP-A-56-28755, JP-A-58-1
No. 701, JP-A-60-94401, JP-A-61-89364, etc.) have also been studied. On the other hand, the present inventors have found that JP-A-5-49925, JP-A-5-123573, and JP-A-6-172.
No. 401, Japanese Patent Application No. 6-174174 proposes a method for producing a superabsorbent cellulose material in which a carboxymethyl cellulose derivative is cross-linked and has an improved ability to absorb salt water, and the water absorption amount of salt water is increased by these production methods. I was able to make a marked improvement. However, in these production methods, the absorption rate was still at the same level as that of the conventional super absorbent polymer.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、かかる
現状に鑑み、従来技術の欠点を解決すべく鋭意研究した
結果、カルボキシル基を有し、かつ架橋結合された水膨
潤性のセルロース誘導体を強酸水溶液に浸漬し、次いで
カルボキシル基を塩型にして得られる前記セルロース誘
導体材料が塩水の吸収量が高く、とりわけ吸収速度に優
れることを見出し、本発明を完成させるに至った。本発
明の目的は、吸水量を高い水準に維持しながら、塩水の
吸収速度に優れた吸水性セルロース材料を簡単な工程で
安価に製造し得る方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above situation, the inventors of the present invention have conducted extensive studies to solve the drawbacks of the prior art, and as a result, have water-swellable cellulose derivatives having a carboxyl group and being cross-linked. It was found that the above-mentioned cellulose derivative material obtained by immersing the above in a strong acid aqueous solution and then converting the carboxyl group into a salt form has a high absorption amount of salt water, and particularly an excellent absorption rate, and has completed the present invention. An object of the present invention is to provide a method capable of inexpensively producing a water-absorbing cellulosic material having an excellent salt water absorption rate with a simple process while maintaining a high water absorption amount.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、カルボ
キシル基を有し、かつ架橋結合された水膨潤性のセルロ
ース誘導体を0.2〜4規定の強酸の水溶液に、5〜4
0℃の温度で20〜180分間浸漬し、次いで該セルロ
ース誘導体を、水と相溶性を有する有機溶媒中でアルカ
リを加えて、酸型のカルボキシル基を塩型に戻した後、
乾燥することを特徴とする、塩水吸収速度に優れた吸水
性セルロース材料の製造方法である。本発明の第二は、
前記強酸が塩酸、硫酸、硝酸、臭化水素酸、リン酸から
選ばれた一種、もしくはこれらの混合物であることを特
徴とする本発明第一に記載の吸水性セルロース材料の製
造方法である。
The first object of the present invention is to provide a water-swellable cellulose derivative having a carboxyl group and having a cross-linking bond with an aqueous solution of a strong acid having a concentration of 0.2 to 4 N, and a concentration of 5 to 4
After dipping at a temperature of 0 ° C. for 20 to 180 minutes, and then adding an alkali to the cellulose derivative in an organic solvent having compatibility with water to restore the acid-type carboxyl group to the salt-type,
A method for producing a water-absorbing cellulose material having an excellent salt water absorption rate, which is characterized by drying. The second aspect of the present invention is
The method for producing a water-absorbing cellulose material according to the first aspect of the present invention is characterized in that the strong acid is one selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrobromic acid, phosphoric acid, or a mixture thereof.

【0009】本発明に使用されるセルロース誘導体とし
ては、カルボキシメチルセルロース(以後CMCと略す
る)、カルボキシメチルヒドロキシエチルセルロース、
カルボキシエチルセルロースなどカルボキシル基を有す
る水溶性セルロース誘導体に架橋が施され、水膨潤性が
付与されたものを挙げることができ、これらの中から適
宜選択して用いられる。セルロース誘導体に架橋を施す
方法には格別の限定はなく、加熱することによって架橋
を行う方法(熱架橋)、架橋剤を反応させる方法など公
知の方法を用いることができる。架橋剤としては、ホル
ムアルデヒド、グリオキザールなどのアルデヒド類;ジ
メチロールウレア、ジメチロールエチレンウレアおよび
ジメチロールイミダゾリドンなどのN−メチロール化合
物類;蓚酸、マレイン酸、こはく酸およびポリアクリル
酸などの多価カルボン酸類;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
エーテルおよびジエポキシブタンなどの多価エポキシ化
合物類;ジビニルスルホン、メチレンビスアクリルアミ
ドなどのジビニル化合物類;ジクロロアセトン、ジクロ
ロプロパノール、およびジクロロ酢酸などの多価ハロゲ
ン化合物類;エピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン
などのハロヒドリン化合物類;並びに多価アジリジン化
合物類などが使用できる。
The cellulose derivatives used in the present invention include carboxymethyl cellulose (hereinafter abbreviated as CMC), carboxymethyl hydroxyethyl cellulose,
An example is water-soluble cellulose derivative having a carboxyl group, such as carboxyethyl cellulose, which is crosslinked to impart water swelling property, and is appropriately selected and used from these. The method of crosslinking the cellulose derivative is not particularly limited, and known methods such as a method of crosslinking by heating (thermal crosslinking) and a method of reacting a crosslinking agent can be used. As cross-linking agents, aldehydes such as formaldehyde and glyoxal; N-methylol compounds such as dimethylolurea, dimethylolethyleneurea and dimethylolimidazolidone; polycarboxylic acids such as oxalic acid, maleic acid, succinic acid and polyacrylic acid Acids; polyvalent epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether and diepoxybutane; divinyl compounds such as divinyl sulfone and methylenebisacrylamide; polyvalent compounds such as dichloroacetone, dichloropropanol and dichloroacetic acid Halogen compounds; halohydrin compounds such as epichlorohydrin and epibromohydrin; and polyvalent aziridine compounds can be used.

【0010】また、本発明方法に用いられる、セルロー
ス誘導体としては、セルロース又はセルロース誘導体に
単量体をグラフト共重合させ、さらに必要に応じてこれ
に加水分解及び架橋を行うことにより製造された吸水性
セルロース誘導体材料であってもよい。この場合のセル
ロース誘導体としては前記水溶性セルロース誘導体のほ
か、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、シ
アノエチルセルロース、アセチルセルロースなど非電解
質系のセルロース誘導体も使用できる。グラフト共重合
される単量体としてはアクリル酸、メタクリル酸および
これらのアルカリ金属塩などのようにカルボキシル基を
有する単量体、アクリルアミド、メタクリルアミド、ア
クリロニトリル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチルなどのよ
うに加水分解によってカルボキシル基を生じる基を含ん
だ単量体が使用できる。
The cellulose derivative used in the method of the present invention is a water-absorbing material produced by graft-copolymerizing cellulose or a cellulose derivative with a monomer, and further subjecting this to hydrolysis and crosslinking. It may be a soluble cellulose derivative material. As the cellulose derivative in this case, in addition to the water-soluble cellulose derivative, non-electrolyte-based cellulose derivatives such as methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cyanoethyl cellulose and acetyl cellulose can be used. Examples of the monomer to be graft-copolymerized are acrylic acid, methacrylic acid and monomers having a carboxyl group such as alkali metal salts thereof, acrylamide, methacrylamide, acrylonitrile, methyl acrylate, ethyl acrylate, methacrylic acid. A monomer containing a group that produces a carboxyl group by hydrolysis such as methyl or ethyl methacrylate can be used.

【0011】架橋処理はグラフト重合の前でも或いは後
でもよく、さらには電解質系の水溶性セルロース誘導体
の場合と同様な方法によって架橋しても良いし、グラフ
ト共重合の過程で前記単量体と共重合可能なジビニル化
合物、例えばN,N´-メチレンビスアクリルアミド、
N,N´-メチレンビスメタアクリルアミド、エチレン
グリコールジアクリレートなどの存在下でグラフト共重
合を行ってもよい。架橋されたセルロース誘導体の形状
は、繊維状、粉末状、粒子状、シート状など格別の限定
はないが、繊維状のものを用いると、毛細管現象による
吸収作用が加わるので特に吸収速度に優れた吸水性材料
が得られる。
The cross-linking treatment may be carried out before or after the graft polymerization, and may be carried out by the same method as in the case of the electrolyte-based water-soluble cellulose derivative. A copolymerizable divinyl compound such as N, N'-methylenebisacrylamide,
The graft copolymerization may be carried out in the presence of N, N'-methylenebismethacrylamide, ethylene glycol diacrylate and the like. The shape of the crosslinked cellulose derivative is not particularly limited, such as fibrous, powdery, particulate, and sheet-like, but when fibrous ones are used, the absorption effect due to the capillary phenomenon is added, so that the absorption rate is particularly excellent. A water absorbent material is obtained.

【0012】本発明では、まず、前記のようにして架橋
されたセルロース誘導体(以下セルロース誘導体とい
う)を0.2〜4規定の強酸の水溶液に、5〜40℃の
温度で20〜180分間浸漬する。前記強酸としては、
塩酸、硫酸、硝酸、臭化水素酸、リン酸が挙げられ、好
適にはこれらの中から単独で、あるいは混合して用いら
れる。酢酸、クエン酸などの弱酸では本発明の効果が出
ない上、その水溶液にセルロース誘導体を浸漬した時、
セルロース誘導体が膨潤して、ろ過、洗浄など浸漬した
以降の処理を行うことができない場合が多いので不都合
である。強酸水溶液の酸濃度は、0.2〜4規定の範囲
である必要がある。酸濃度が0.2規定未満では本発明
の効果が得られず、セルロース誘導体が溶解または膨潤
する場合があって適さない。また、酸濃度が4規定を越
えて大きくなるとセルロース誘導体が加水分解された
り、余分な酸の除去が困難になるため好ましくない。強
酸水溶液の添加量は、酸濃度との関係で決定されるが、
10〜150kg/セルロース誘導体kgの範囲内で添
加すればよい。
In the present invention, first, the cellulose derivative crosslinked as described above (hereinafter referred to as cellulose derivative) is immersed in an aqueous solution of 0.2 to 4 N strong acid at a temperature of 5 to 40 ° C. for 20 to 180 minutes. To do. As the strong acid,
Examples thereof include hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrobromic acid, and phosphoric acid, and these are preferably used alone or as a mixture. Acetic acid, weak acid such as citric acid does not exert the effect of the present invention, when the cellulose derivative is immersed in the aqueous solution,
This is inconvenient because the cellulose derivative is often swollen and cannot be subjected to treatment such as filtration and washing after immersion. The acid concentration of the strong acid aqueous solution needs to be in the range of 0.2 to 4 N. If the acid concentration is less than 0.2 N, the effect of the present invention cannot be obtained, and the cellulose derivative may dissolve or swell, which is not suitable. If the acid concentration exceeds 4 N, the cellulose derivative will be hydrolyzed and it will be difficult to remove excess acid, which is not preferable. The addition amount of the strong acid aqueous solution is determined in relation to the acid concentration,
It may be added within the range of 10 to 150 kg / kg of cellulose derivative.

【0013】セルロース誘導体は、カルボキシル基がア
ルカリ金属塩の状態で製造される場合が多い。その場
合、セルロース誘導体を強酸水溶液に浸漬すると、カル
ボキシル基が塩型から酸型に転換され、それと共に酸は
消費されて酸濃度が低下するが、酸濃度が低下しても浸
漬の間に酸濃度が0.2〜4規定の間に保たれている必
要があり、酸水溶液の酸濃度及び添加量はこのような点
も考慮して決める必要がある。強酸水溶液にセルロース
誘導体を浸漬する時間は、酸濃度との関係で変化する
が、20〜180分である。酸濃度が低い場合には浸漬
に長時間を必要とするし、酸濃度が高い場合には短い時
間で十分である。但し浸漬時間が20分未満では酸濃度
を高くしても本発明の効果が得られず、逆に180分以
上では吸水量が小さくなり過ぎるので適さない。酸濃度
は高い方が、また浸漬する時間は長い方が吸収速度は、
速くなる傾向があるが、同時に吸水量が低下してくるの
で、吸水性材料に要求される仕様に応じて調節する必要
がある。
Cellulose derivatives are often produced in a state where the carboxyl group is an alkali metal salt. In that case, when the cellulose derivative is immersed in a strong acid aqueous solution, the carboxyl group is converted from the salt form to the acid form, and the acid is consumed together with the decrease in the acid concentration. The concentration needs to be maintained between 0.2 and 4 N, and the acid concentration and addition amount of the acid aqueous solution must be determined in consideration of such points. The time for immersing the cellulose derivative in the strong acid aqueous solution is 20 to 180 minutes, although it varies depending on the acid concentration. When the acid concentration is low, the immersion requires a long time, and when the acid concentration is high, a short time is sufficient. However, if the immersion time is less than 20 minutes, the effect of the present invention cannot be obtained even if the acid concentration is increased, and conversely, if the immersion time is 180 minutes or more, the water absorption amount becomes too small, which is not suitable. The higher the acid concentration and the longer the immersion time, the absorption rate
Although it tends to be faster, the amount of water absorption decreases at the same time, so it is necessary to adjust it according to the specifications required for the water absorbent material.

【0014】強酸水溶液にセルロース誘導体を浸漬する
際の温度は、5〜40℃の範囲である。セルロース誘導
体は、酸によって加水分解を受け易く、温度が高いと加
水分解速度は著しく大きくなる。加水分解によってセル
ロース誘導体の分子量が低下すると吸水量が低下するの
で、40℃を越える温度は適さない。また酸が氷結する
ような極端な低温も適さない。次に、以上に述べた方法
により強酸水溶液に浸漬処理されたセルロース誘導体
は、濾過、脱水等により酸水溶液から分離され、水と相
溶性のある有機溶媒中に分散される。浸漬処理されたセ
ルロース誘導体を水と相溶性のある有機溶媒中に分散す
る前に、水洗などで付着した余分の酸を除去しておいた
方が次の工程で使用するアルカリ量が少なくて済むし、
製品中に含まれる無機塩の量が少なくなるので望まし
い。
The temperature at which the cellulose derivative is immersed in the strong acid aqueous solution is in the range of 5 to 40 ° C. Cellulose derivatives are easily hydrolyzed by acids, and the hydrolysis rate increases remarkably at high temperatures. When the molecular weight of the cellulose derivative decreases due to hydrolysis, the water absorption decreases, so temperatures above 40 ° C are not suitable. It is also not suitable for extremely low temperatures where the acid freezes. Next, the cellulose derivative immersed in the strong acid aqueous solution by the method described above is separated from the acid aqueous solution by filtration, dehydration, etc., and dispersed in an organic solvent compatible with water. Before dispersing the dipping-treated cellulose derivative in an organic solvent that is compatible with water, it is better to remove excess acid attached by washing with water so that the amount of alkali used in the next step is smaller. Then
It is desirable because it reduces the amount of inorganic salts contained in the product.

【0015】水と相溶性のある有機溶媒としては、でき
るだけアルカリの溶解度が高いものが望ましく、メタノ
ールまたはエタノールが好適である。これらの有機溶媒
はある程度の水を含んでいても良いが、その量は20重
量%以下にすべきである。水の含有量が多いと、アルカ
リを用いて酸型のカルボキシル基を塩型に戻す際に、セ
ルロース誘導体が膨潤を起こし、以後の処理が困難にな
るので適さない。水と相溶性のある有機溶媒の添加量
は、20〜100kg/セルロース誘導体kgである。
添加量が少ないと均一な塩型にならず、また多すぎると
有機溶媒のコストが増えるので適さない。続いて、水と
相溶性のある有機溶媒中に分散されたセルロース誘導体
にアルカリを加えて酸型のカルボキシル基を塩型に戻
す。アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化リチ
ウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシ
ウム等を挙げることができ、この中から適宜選択されて
用いられるが、安価な水酸化ナトリウムを使うのが好適
である。
As the organic solvent compatible with water, one having a high alkali solubility is desirable, and methanol or ethanol is preferable. These organic solvents may contain some water, but the amount should be 20% by weight or less. When the content of water is large, the cellulose derivative causes swelling when the acid-type carboxyl group is returned to the salt-type by using an alkali, which makes subsequent treatment difficult, which is not suitable. The amount of the organic solvent compatible with water added is 20 to 100 kg / kg of cellulose derivative.
If the amount added is small, the salt form will not be uniform, and if it is too large, the cost of the organic solvent will increase, which is not suitable. Then, an alkali is added to the cellulose derivative dispersed in an organic solvent compatible with water to return the acid-type carboxyl group to the salt-type. Examples of the alkali include sodium hydroxide, lithium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide and the like, and are appropriately selected and used from these, but it is preferable to use inexpensive sodium hydroxide. It is suitable.

【0016】アルカリの添加量は、セルロース誘導体に
含まれているカルボキシル基の量から計算して必要量を
添加すれば良く、過剰のアルカリを添加することは、そ
の過剰アルカリを除去する工程が余分に必要になるので
なるべく避けるべきである。アルカリは、固体のまま添
加しても良いが、その場合固体の溶解に時間がかかるの
で、予め水と相溶性のある有機溶媒に溶解しておいてか
ら添加するのが良い。カルボキシル基を塩型に戻した後
は、ろ過、乾燥して吸水性セルロース材料を得ることが
できる。必要ならば乾燥の前に、水と相溶性のある有機
溶媒で吸水性セルロース材料を洗浄し、水分、無機塩、
残留アルカリを除去しても良い。特に水分の除去を完全
に行うと、乾燥後の吸水性セルロース材料が固い樹脂状
物になるのを防ぐことができる。
The amount of alkali to be added may be calculated from the amount of carboxyl groups contained in the cellulose derivative, and the necessary amount may be added. To add an excess alkali, an extra step for removing the excess alkali is required. It should be avoided if possible. The alkali may be added as a solid, but in that case it takes time to dissolve the solid, so it is preferable to dissolve the alkali in an organic solvent compatible with water in advance. After returning the carboxyl group to the salt form, the water-absorbent cellulose material can be obtained by filtering and drying. If necessary, wash the water-absorbent cellulosic material with an organic solvent that is compatible with water before drying, to remove water, inorganic salts,
Residual alkali may be removed. Particularly, by completely removing the water content, it is possible to prevent the water-absorbent cellulose material after drying from becoming a hard resinous material.

【0017】本発明法によって吸収速度に優れた吸水性
材料が得られる理由については、未だに明かではない
が、セルロース誘導体が強酸の水溶液に浸漬されている
間にセルロース誘導体分子の網目構造に何らかの化学変
化や反応が生じ、それによって吸収速度に適した構造に
変化するため、吸収速度と吸水量の両方に優れた吸収材
料となるものと考えられる。強酸の水溶液に浸漬された
ときにセルロース誘導体のカルボキシル基が塩型から酸
型に変化することは勿論であるが、調べてみると、この
変化はかなり早く起こるものであり、浸漬時間の初期に
既に完了している。しかしながら、カルボキシル基が完
全に酸型に変化した後も続けて浸漬を継続することによ
り、得られる吸水性材料の性質が変化していくことがわ
かった。本発明法によれば、セルロース誘導体の強酸水
溶液への浸漬時間が長いほど、吸水性材料の塩水に対す
る吸収速度が向上し、吸水量は低下し、また、吸水した
ゲルの強度が高くなるという現象が見られる。この変化
は新たな架橋結合が生成しているために起こっていると
考えるとうまく説明ができる。生成する架橋結合として
は、カルボキシル基と水酸基の間のエステル結合の可能
性があり、酸はその触媒として働いていると考えられ
る。
The reason why the water-absorbent material having an excellent absorption rate can be obtained by the method of the present invention is not yet clear, but some chemical reaction may occur in the network structure of the cellulose derivative molecule while the cellulose derivative is immersed in the aqueous solution of strong acid. It is considered that a change or a reaction occurs, and thereby a structure suitable for the absorption rate is changed, so that it becomes an absorbent material excellent in both the absorption rate and the water absorption amount. It goes without saying that the carboxyl group of the cellulose derivative changes from the salt type to the acid type when immersed in an aqueous solution of a strong acid. It's already done. However, it was found that the properties of the obtained water-absorbent material are changed by continuing the immersion even after the carboxyl group is completely changed to the acid form. According to the method of the present invention, the longer the immersion time of the cellulose derivative in the aqueous solution of strong acid, the higher the absorption rate of the water-absorbing material with respect to salt water, the lower the water absorption amount, and the higher the strength of the absorbed gel. Can be seen. This change can be explained well by considering that it is caused by the formation of new cross-links. The resulting cross-linking bond may be an ester bond between a carboxyl group and a hydroxyl group, and it is considered that the acid acts as a catalyst for it.

【0018】酢酸のような弱酸を用いて、本発明法と同
様に処理しても、吸収速度に優れた吸水性材料が得られ
ないことを鑑みると、前記のようなセルロース誘導体の
分子構造における化学的変化は、その触媒能力の強弱に
起因して生じたり生じなかったりすると考えられる。以
上詳細に述べたように、本発明法による吸水性材料が優
れた吸収速度を示す理由は、セルロース誘導体に新たに
形成される架橋結合によってセルロース誘導体分子の網
目構造が変化することにあり、このような変化が吸水性
材料の吸収速度の向上に寄与すると共に、吸水性材料は
優れた吸水量をも維持しているのである。
In view of the fact that a water-absorbing material having an excellent absorption rate cannot be obtained by treating with a weak acid such as acetic acid in the same manner as in the method of the present invention, in the molecular structure of the cellulose derivative as described above. It is considered that the chemical change may or may not occur due to the strength of its catalytic ability. As described in detail above, the reason why the water absorbent material according to the present invention exhibits an excellent absorption rate is that the network structure of the cellulose derivative molecule is changed by the cross-linking bond newly formed in the cellulose derivative. Such changes contribute to the improvement of the absorption rate of the water-absorbent material, and the water-absorbent material also maintains an excellent water absorption amount.

【0019】本発明法によって吸収速度に優れた吸水性
材料が得られる理由の二つ目は、吸水性材料中の水溶性
成分の減少にある。本発明法で用いる架橋されたセルロ
ース誘導体は、前記したように水溶性高分子に架橋を行
って合成する。この場合確率上、水溶性高分子の一部が
架橋されずに水溶性成分としてゲル中に残ることは避け
られない。この水溶性成分がゲル中に多量に存在する
と、ゲルを膨潤させた時にべたつき、ままこなどの原因
になり、吸収速度を低下させる。また吸水量とゲル強度
の低下にもつながる。従って、理論的には可能な限り架
橋密度を高くするとともに、水溶性成分を除去する必要
がある。本発明法では強酸の水溶液にセルロース誘導体
を浸漬する工程で、低分子量の水溶性成分を溶出し除去
することができるので、このことによっても吸水性材料
の吸収速度の向上がより一層強化される。
The second reason why the water absorbent material having an excellent absorption rate can be obtained by the method of the present invention is the reduction of the water-soluble component in the water absorbent material. The crosslinked cellulose derivative used in the method of the present invention is synthesized by crosslinking the water-soluble polymer as described above. In this case, it is unavoidable that a part of the water-soluble polymer remains in the gel as a water-soluble component without being cross-linked. If a large amount of this water-soluble component is present in the gel, it will cause stickiness, residue, etc. when the gel is swollen, and the absorption rate will be reduced. It also leads to a decrease in water absorption and gel strength. Therefore, it is theoretically necessary to increase the crosslink density as much as possible and remove the water-soluble component. In the method of the present invention, since the low molecular weight water-soluble component can be eluted and removed in the step of immersing the cellulose derivative in the aqueous solution of strong acid, this also further enhances the improvement of the absorption rate of the water-absorbing material. .

【0020】[0020]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、勿論本発明は、これらによって限定される
ものではない。尚、実施例または比較例中で%とあるの
は、全て重量%である。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples or comparative examples,% means% by weight.

【0021】実施例1 絶乾重量20gの針葉樹晒クラフトパルプを家庭用ミキ
サーで解繊して綿状物とした。この綿状物を反応容器に
入れ、これにイソプロパノール400ml、水40ml
及び水酸化ナトリウム6.20gを混合し、一時間攪拌
してアルカリセルロースとした。これにモノクロロ酢酸
ナトリウム17.3g、エピクロルヒドリン0.6gを
添加し、30分間攪拌し、さらに30分間放置した。次
に反応容器に還流冷却器を取り付け、混合液をオイルバ
スで3時間還流加熱した。反応生成物をガラスフィルタ
ー(2G)でろ過し、70%メタノールで十分洗浄後、
100%メタノールで2回洗浄し、真空乾燥器で乾燥し
て、繊維状の架橋されたカルボキシメチルセルロース
(以下CMCと称する)ナトリウム塩30g(置換度
1.0)を得た。
Example 1 Softwood bleached kraft pulp having an absolute dry weight of 20 g was defibrated with a household mixer to give a cotton-like material. Put this cotton-like material in a reaction vessel, and add 400 ml of isopropanol and 40 ml of water to it.
And 6.20 g of sodium hydroxide were mixed and stirred for 1 hour to obtain alkali cellulose. To this, 17.3 g of sodium monochloroacetate and 0.6 g of epichlorohydrin were added, stirred for 30 minutes, and allowed to stand for another 30 minutes. Then, a reflux condenser was attached to the reaction vessel, and the mixed solution was heated under reflux for 3 hours in an oil bath. The reaction product is filtered through a glass filter (2G), thoroughly washed with 70% methanol,
It was washed twice with 100% methanol and dried in a vacuum dryer to obtain 30 g of fibrous crosslinked carboxymethyl cellulose (hereinafter referred to as CMC) sodium salt (degree of substitution 1.0).

【0022】500mlビーカーに前記架橋されたCM
Cナトリウム塩3gをとり、25℃の1規定塩酸を30
0ml入れて30分間攪拌、30分間放置し、合計60
分間浸漬した。この混合物をガラスフィルター(2G)
でろ過して酸型カルボキシル基を有する架橋されたCM
Cを分離し、更に余分な酸を除去するため純水で洗浄と
ろ過を繰り返した。この酸型の架橋されたCMCを30
0mlビーカーに移し、メタノール150mlを入れて
分散させた後、1規定水酸化ナトリウムーメタノール溶
液10mlを添加して、1時間攪拌し、酸型のカルボキ
シル基を塩型に戻した。この混合物をガラスフィルター
(2G)でろ過し、メタノールで一回洗浄した後、40
℃の真空乾燥器で乾燥して繊維状の吸水性材料を得た。
得られた吸水性セルロース材料を用いて下記に示す試験
法により人工尿液の吸収速度及び吸水量を測定し、その
品質を評価した。
Cross-linked CM in a 500 ml beaker
Take 3 g of C sodium salt, and add 30 mL of 1N hydrochloric acid at 25 ° C.
Add 0 ml, stir for 30 minutes, leave for 30 minutes, total 60
Soaked for a minute. This mixture is a glass filter (2G)
Cross-linked CM having acid type carboxyl group after filtration with
C was separated, and washing and filtration were repeated with pure water to remove excess acid. 30% of this acid type crosslinked CMC
The mixture was transferred to a 0 ml beaker, 150 ml of methanol was added and dispersed, 10 ml of a 1N sodium hydroxide-methanol solution was added, and the mixture was stirred for 1 hour to return the acid-type carboxyl group to the salt-type. The mixture was filtered through a glass filter (2G) and washed once with methanol, then 40
It was dried in a vacuum dryer at 0 ° C. to obtain a fibrous water absorbent material.
Using the obtained water-absorbent cellulose material, the absorption rate and water absorption of artificial urine were measured by the test methods shown below, and the quality thereof was evaluated.

【0023】試験法 (1)吸収速度 寸法が直径15cmの円形で、坪量が200g/m2
密度0.075g/cm3の針葉樹晒クラフトパルプの
マットを2枚用意した。このマットは、針葉樹晒クラフ
トパルプを家庭用ミキサーで解繊してフラッフ化パルプ
とし、これをマット形成器(底部に150メッシュのス
テンレスワイヤーが張られた直径15cm、長さ50c
mのアクリル製チューブ)に少量ずつ吸引させてマット
を形成させ、次いでプレスを行って前記密度に調整して
作製した。この二枚のマットの中間に得られた吸水性セ
ルロース材料を均一に3g散布して測定試料とした。
Test method (1) Absorption rate A circular shape having a diameter of 15 cm and a basis weight of 200 g / m 2 ,
Two mats of bleached softwood kraft pulp having a density of 0.075 g / cm3 were prepared. This mat is fluffed pulp obtained by defibrating bleached softwood kraft pulp with a household mixer, and using this as a mat forming device (diameter 15 cm with a 150 mesh stainless wire stretched at the bottom, length 50 c).
m acrylic tube) to suck a small amount to form a mat, and then press to adjust the density to the above. 3 g of the obtained water-absorbent cellulose material was evenly dispersed between the two mats to obtain a measurement sample.

【0024】この測定試料の上に、中央に穴のあいたス
テンレス板(寸法10cm×10cm、重量665g、
穴の直径25mm)を置き、25mlの下記組成の人工
尿を入れた分液ロートから、ステンレス板の穴を通して
人工尿を吸収させ、25mlが完全に吸収されるまでの
時間を測定した。人工尿を吸収させる時は、ステンレス
板の穴から人工尿が横溢しないように注意する必要があ
る。一回目の吸収が終わったらステンレス板を取り去っ
て、30分間放置し、再度ステンレス板を置いて一回目
と同様の操作により人工尿を吸収させ、二回目の吸収時
間を一回目と同様にして測定した。同様にして二回目の
吸収が終わったらステンレス板を取り去って、30分間
放置し、再度ステンレス板を置いて三回目の吸収時間を
一回目と同様にして測定した。
On this measurement sample, a stainless plate having a hole in the center (size 10 cm × 10 cm, weight 665 g,
A hole having a diameter of 25 mm) was placed, and artificial urine was absorbed through a hole in a stainless steel plate from a separating funnel containing 25 ml of artificial urine having the following composition, and the time until 25 ml was completely absorbed was measured. When absorbing artificial urine, it is necessary to take care so that it does not overflow from the holes in the stainless steel plate. After the first absorption, remove the stainless steel plate, leave it for 30 minutes, place the stainless steel plate again, absorb artificial urine by the same operation as the first time, and measure the second absorption time in the same manner as the first time. did. Similarly, after the second absorption was completed, the stainless steel plate was removed, left for 30 minutes, the stainless steel plate was placed again, and the third absorption time was measured in the same manner as the first absorption.

【0025】以上のようにして合計75mlの人工尿を
三回に分けて吸収させ、吸収時間の合計を吸収速度とし
た。吸収速度が140秒未満のものを良好と評価した。 人工尿組成 成分 重量% 尿素 2.00 塩化ナトリウム 0.80 硫酸マグネシウム7水塩 0.08 塩化カルシウム2水塩 0.03 純水 97.09
As described above, a total of 75 ml of artificial urine was absorbed three times, and the total absorption time was defined as the absorption rate. An absorption rate of less than 140 seconds was evaluated as good. Artificial urine composition Ingredient% by weight Urea 2.00 Sodium chloride 0.80 Magnesium sulfate 7-hydrate 0.08 Calcium chloride dihydrate 0.03 Pure water 97.09

【0026】(2)人工尿液吸水量 得られた吸水性材料を供試試料とし、その0.8gを大
きさ10cm角の250メッシュのナイロンワイヤー製
の袋に封入し、これを前記組成の人工尿液中に10分間
浸漬して吸水させた。これを引き上げて吊り下げ、10
分間水切りを行った後、重量を測定し、試料絶乾1g当
りに吸収した人工尿液の重量をもって吸水量を表示し
た。吸水量が20g/gを越えるものを良好として評価
した。
(2) Water Absorption of Artificial Urine Solution The water-absorbent material obtained was used as a test sample, and 0.8 g of the water-absorbent material was sealed in a bag made of 250-mesh nylon wire of 10 cm square and having the above composition. It was immersed in artificial urine for 10 minutes to absorb water. This is pulled up and suspended, 10
After water was drained for a minute, the weight was measured, and the water absorption amount was indicated by the weight of the artificial urine absorbed per 1 g of the sample dried. A water absorption of more than 20 g / g was evaluated as good.

【0027】実施例2 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の3規定塩酸を300ml
入れて30分間攪拌、30分間放置し、浸漬時間を60
分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸水性セ
ルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロース材
料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品質を
評価した。
Example 2 3 g of crosslinked CMC obtained by the same method as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker, and 300 ml of 3N hydrochloric acid at 25 ° C. was added.
Put in, stir for 30 minutes, leave for 30 minutes, soak time 60
A water-absorbent cellulose material was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was changed. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0028】実施例3 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の0.5規定塩酸を300
ml入れて30分間攪拌、30分間放置し、浸漬時間を
60分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸水
性セルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロー
ス材料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品
質を評価した。
Example 3 3 g of crosslinked CMC obtained in the same manner as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker, and 300 mL of 0.5N hydrochloric acid at 25 ° C. was used.
A water-absorbent cellulose material was produced in the same manner as in Example 1 except that 30 ml was added, the mixture was stirred for 30 minutes, left for 30 minutes, and immersed for 60 minutes. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0029】実施例4 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の1規定塩酸を300ml
入れて30分間攪拌、90分間放置し、浸漬時間を12
0分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸水性
セルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロース
材料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品質
を評価した。
Example 4 3 g of crosslinked CMC obtained by the same method as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker and 300 ml of 1N hydrochloric acid at 25 ° C.
Stir for 30 minutes, leave for 90 minutes, soak time 12
A water-absorbent cellulose material was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was set to 0 minutes. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0030】実施例5 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の1規定塩酸を300ml
入れて30分間攪拌した後、直ちに濾過し、浸漬時間を
30分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸水
性セルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロー
ス材料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品
質を評価した。
Example 5 3 g of crosslinked CMC obtained by the same method as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker, and 300 ml of 1N hydrochloric acid at 25 ° C. was added.
A water-absorbent cellulosic material was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixture was added, stirred for 30 minutes, immediately filtered, and immersed for 30 minutes. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0031】実施例6 市販の粉末状CMCナトリウム塩(置換度0.65、1
%水溶液の粘度:280cps、商品名:セロゲンWS
−C、第一工業製薬製)30gにイソプロパノール33
3ml、水78ml、水酸化ナトリウム2g及びエチレ
ンオキサイド22gをオートクレーブに仕込み、この混
合物を70℃で2時間反応させた。次に反応混合物を酢
酸で中和した後、ろ過して反応溶媒の大部分を除き、6
0℃で4時間乾燥してヒドロキシエチルカルボキシメチ
ルセルロースナトリウム塩(以下、HECMCナトリウ
ム塩という)を調製した。このHECMCナトリウム塩
30gを反応容器に入れ、イソプロパノール600m
l、水120ml及びエチレングリコールジグリシジル
エーテル4.5gを混合した。反応容器に還流冷却器を
取り付け、混合物をオイルバスで2時間還流加熱して架
橋反応を行った。反応生成混合物をガラスフィルター
(2G)でろ過し、70%メタノールで十分洗浄後、1
00%メタノールで2回洗浄し、真空乾燥器で乾燥して
架橋されたHECMCナトリウム塩を得た。
Example 6 Commercially available powdered CMC sodium salt (degree of substitution 0.65, 1
% Aqueous solution viscosity: 280 cps, trade name: Serogen WS
-C, manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) 30 g of isopropanol 33
3 ml, 78 ml of water, 2 g of sodium hydroxide and 22 g of ethylene oxide were charged into an autoclave, and this mixture was reacted at 70 ° C. for 2 hours. The reaction mixture is then neutralized with acetic acid and filtered to remove most of the reaction solvent,
Hydroxyethyl carboxymethyl cellulose sodium salt (hereinafter referred to as HECMC sodium salt) was prepared by drying at 0 ° C. for 4 hours. 30g of this HECMC sodium salt was put into a reaction vessel, and 600m of isopropanol was added.
1, 120 ml of water and 4.5 g of ethylene glycol diglycidyl ether were mixed. A reflux condenser was attached to the reaction vessel, and the mixture was refluxed and heated in an oil bath for 2 hours to carry out a crosslinking reaction. The reaction product mixture was filtered through a glass filter (2G), thoroughly washed with 70% methanol, and then 1
It was washed twice with 00% methanol and dried in a vacuum dryer to obtain a crosslinked HECMC sodium salt.

【0032】500mlビーカーに前記架橋HECMC
ナトリウム塩3gをとり、15℃の1.5規定硫酸を1
50ml入れて30分間攪拌、30分間放置し、浸漬時
間を60分間とした。この混合物をろ過して酸型カルボ
キシル基を有するHECMCを分離し、更に余分な酸を
除去するため純水で洗浄とろ過を繰り返した。この酸型
の架橋されたHECMCを300mlビーカーに移し、
エタノール100ml入れて分散後、1規定水酸化ナト
リウムメタノール溶液6.4mlを添加して一時間撹拌
し、酸型のカルボキシル基を塩型に戻した。この混合物
をガラスフィルター(2G)でろ過し、エタノールで一
回洗浄した後、40℃の真空乾燥器で乾燥して粉末状の
吸水性材料を得た。得られた吸水性セルロース材料の人
工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品質を評価し
た。
The above cross-linked HECMC was added to a 500 ml beaker.
Take 3g of sodium salt and add 1N of 1.5N sulfuric acid at 15 ℃.
50 ml was added, stirred for 30 minutes and left for 30 minutes, and the immersion time was set to 60 minutes. This mixture was filtered to separate HECMC having an acid type carboxyl group, and washing and filtering were repeated with pure water to remove excess acid. Transfer the acid type cross-linked HECMC to a 300 ml beaker,
After 100 ml of ethanol was added and dispersed, 6.4 ml of 1N sodium hydroxide methanol solution was added and stirred for 1 hour to restore the acid-type carboxyl group to the salt-type. This mixture was filtered through a glass filter (2G), washed once with ethanol, and then dried in a vacuum dryer at 40 ° C to obtain a powdery water-absorbing material. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0033】実施例7 絶乾重量7gの針葉樹晒クラフトパルプに0.1%濃度
の硝酸154g、アクリロニトリル14gを加え、良く
混合した。次にグラフト重合開始剤として硝酸第二セリ
ウムアンモニウム370mgを添加し、室温で1時間グ
ラフト重合を行った。反応生成物を水で十分洗浄し、ろ
過して脱水後、3%水酸化ナトリウム水溶液1000m
lを加えて、100℃で2時間加熱することにより、グ
ラフト共重合パルプに加水分解を施した。この反応生成
物をろ過により分離し、76%メタノール水溶液で洗浄
後、真空乾燥して、グラフト共重合パルプの加水分解物
を得た。次にこの加水分解物5gにイソプロパノール5
0ml、水10ml及び水酸化ナトリウム1.5gを加
え、室温で1時間攪拌した後、これにモノクロロ酢酸ナ
トリウム4.4gを加え、さらにこの混合液を40℃で
3時間加熱して前記加水分解物にカルボキシメチル化を
施し、70%メタノールで洗浄後、真空乾燥した。カル
ボキシメチル化されたグラフト共重合パルプの加水分解
物が得られた。
Example 7 154 g of 0.1% concentration nitric acid and 14 g of acrylonitrile were added to a bleached softwood kraft pulp having an absolute dry weight of 7 g, and they were mixed well. Next, 370 mg of ceric ammonium nitrate was added as a graft polymerization initiator, and graft polymerization was carried out at room temperature for 1 hour. The reaction product was thoroughly washed with water, filtered and dehydrated, then 3% aqueous sodium hydroxide solution (1000 m)
1 was added and the graft copolymerized pulp was hydrolyzed by heating at 100 ° C. for 2 hours. The reaction product was separated by filtration, washed with a 76% aqueous methanol solution, and then vacuum dried to obtain a hydrolyzate of the graft copolymerized pulp. Next, 5 g of this hydrolyzate was mixed with 5 parts of isopropanol.
0 ml, 10 ml of water and 1.5 g of sodium hydroxide were added, the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, 4.4 g of sodium monochloroacetate was added, and this mixture was further heated at 40 ° C. for 3 hours to obtain the hydrolyzate. Was subjected to carboxymethylation, washed with 70% methanol, and dried in vacuum. A hydrolyzate of carboxymethylated graft copolymer pulp was obtained.

【0034】500mlビーカーに前記カルボキシメチ
ル化されたグラフト共重合パルプの加水分解物3gをと
り、10℃の2.5規定硝酸を100mlを加えて30
分間撹拌した。この混合物をろ過して、酸型のカルボキ
シル基を有するグラフト共重合パルプを分離し、更に余
分な酸を除去するため純水で洗浄とろ過を繰り返した。
この酸型のカルボキシル基を有するグラフト共重合パル
プを300mlビーカーに移し、メタノール100ml
を入れて分散させた後、1規定水酸化ナトリウムーメタ
ノール溶液12mlを添加して一時間攪拌して、酸型の
カルボキシル基を塩型に戻した。この混合物をガラスフ
ィルター(2G)でろ過し、メタノールで一回洗浄した
後、40℃の真空乾燥器で乾燥して繊維状の吸水性セル
ロース材料を製造した。得られた吸水性セルロース材料
の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品質を評
価した。
Into a 500 ml beaker, 3 g of the carboxymethylated graft copolymerized pulp hydrolyzate was placed, and 100 ml of 2.5 N nitric acid at 10 ° C. was added to the beaker to make 30
Stir for minutes. This mixture was filtered to separate the graft copolymerized pulp having an acid type carboxyl group, and washing and filtration were repeated with pure water to remove excess acid.
Transfer the graft copolymerized pulp having the acid type carboxyl group to a 300 ml beaker, and add 100 ml of methanol.
Then, 12 ml of 1N sodium hydroxide-methanol solution was added and the mixture was stirred for 1 hour to restore the acid type carboxyl group to the salt type. The mixture was filtered through a glass filter (2G), washed once with methanol, and then dried in a vacuum dryer at 40 ° C to produce a fibrous water-absorbent cellulose material. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0035】比較例1 実施例1で得られた酸型にする前の、繊維状の架橋され
たCMCナトリウム塩を用いて人工尿液の吸収速度及び
吸水量を測定し、その品質を評価した。
Comparative Example 1 The absorption rate and water absorption of artificial urine were measured using the fibrous, crosslinked CMC sodium salt obtained in Example 1 and before its acid form, and its quality was evaluated. .

【0036】比較例2 実施例6で得られた酸型にする前の、粉末状の架橋され
たHECMCナトリウム塩を用いて人工尿液の吸収速度
と吸水量を測定し、その品質を評価した。
Comparative Example 2 The absorption rate and water absorption of artificial urine were measured using the powdered, cross-linked HECMC sodium salt obtained in Example 6 before conversion to the acid form, and its quality was evaluated. .

【0037】比較例3 実施例7で得られた酸型にする前の、繊維状のグラフト
重合されたCMCナトリウム塩を用いて人工尿液の吸収
速度と吸水量を測定し、その品質を評価した。
Comparative Example 3 The absorption rate and water absorption of artificial urine were measured using the fibrous, graft-polymerized CMC sodium salt obtained in Example 7, which was not acidified, and its quality was evaluated. did.

【0038】比較例4 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の1規定酢酸を300ml
入れて30分間攪拌、30分間放置し、浸漬時間を60
分間としたところ、架橋CMCが膨潤し、ろ過を行うこ
とができず吸水性セルロース材料を得ることができなか
った。
Comparative Example 4 3 g of crosslinked CMC obtained by the same method as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker, and 300 ml of 1N acetic acid at 25 ° C. was added.
Put in, stir for 30 minutes, leave for 30 minutes, soak time 60
When the time was set to minutes, the cross-linked CMC swelled, filtration could not be performed, and a water-absorbent cellulose material could not be obtained.

【0039】比較例5 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の2規定クエン酸を300
ml入れて30分間攪拌、30分間放置し、浸漬時間を
60分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸水
性セルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロー
ス材料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品
質を評価した。
Comparative Example 5 3 g of crosslinked CMC obtained in the same manner as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker and 300 g of 2N citric acid at 25 ° C. was added.
A water-absorbent cellulose material was produced in the same manner as in Example 1 except that 30 ml was added, the mixture was stirred for 30 minutes, left for 30 minutes, and immersed for 60 minutes. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0040】比較例6 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の1規定塩酸を300ml
入れて10分間攪拌した後、直ちに濾過し、浸漬時間を
10分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸水
性セルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロー
ス材料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品
質を評価した。
Comparative Example 6 3 g of crosslinked CMC obtained in the same manner as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker and 300 ml of 1N hydrochloric acid at 25 ° C.
A water-absorbent cellulosic material was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixture was added and stirred for 10 minutes, then immediately filtered, and the immersion time was changed to 10 minutes. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0041】比較例7 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の1規定塩酸を300ml
入れて30分間攪拌し、210分間放置し、浸漬時間を
240分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸
水性セルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロ
ース材料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その
品質を評価した。
Comparative Example 7 3 g of crosslinked CMC obtained by the same method as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker and 300 ml of 25 ° C. 1N hydrochloric acid was added.
A water-absorbent cellulose material was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixture was stirred for 30 minutes, left for 210 minutes, and immersed for 240 minutes. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0042】比較例8 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、50℃の1規定塩酸を300ml
入れて30分間攪拌し、30分間放置し、浸漬時間を6
0分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸水性
セルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロース
材料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品質
を評価した。
Comparative Example 8 3 g of crosslinked CMC obtained by the same method as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker and 300 ml of 1N hydrochloric acid at 50 ° C.
Stir for 30 minutes, leave for 30 minutes, soak time 6
A water-absorbent cellulose material was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was set to 0 minutes. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0043】比較例9 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の0.1規定塩酸を300
ml入れて30分間攪拌し、30分間放置し、浸漬時間
を60分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸
水性セルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロ
ース材料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その
品質を評価した。
Comparative Example 9 3 g of crosslinked CMC obtained in the same manner as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker and 300 mL of 0.1N hydrochloric acid at 25 ° C. was added.
A water-absorbent cellulose material was produced in the same manner as in Example 1 except that 30 ml was added, the mixture was stirred for 30 minutes, left for 30 minutes, and immersed for 60 minutes. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0044】比較例10 500mlビーカーに実施例1と同じ方法で得られた架
橋CMC3gをとり、25℃の5規定塩酸を300ml
入れて30分間攪拌し、30分間放置し、浸漬時間を6
0分間としたこと以外は、実施例1と同様にして吸水性
セルロース材料を製造した。得られた吸水性セルロース
材料の人工尿液の吸収速度と吸水量を測定し、その品質
を評価した。
Comparative Example 10 3 g of crosslinked CMC obtained by the same method as in Example 1 was placed in a 500 ml beaker and 300 ml of 5N hydrochloric acid at 25 ° C.
Stir for 30 minutes, leave for 30 minutes, soak time 6
A water-absorbent cellulose material was produced in the same manner as in Example 1 except that the time was set to 0 minutes. The absorption rate of the artificial urine and the amount of water absorption of the obtained water-absorbent cellulose material were measured, and the quality thereof was evaluated.

【0045】得られた結果を表1に示した。The results obtained are shown in Table 1.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】表1からわかるように、本発明による吸水
性セルロース材料は、人工尿の吸収速度が著しく早い上
に、吸水量も処理前の架橋されたセルロース材料とほぼ
同じ優れた性能を維持している(実施例1〜7)。これ
に対し、公知の架橋されたセルロース材料は、吸収速度
が著しく遅く、紙おむつのように短時間で多量の尿を吸
収しなければならない用途には適さない(比較例1〜
3)。本発明と同じ手法であっても弱酸を使用すると、
次工程で処理ができなかったり、例え処理ができても吸
水性セルロース材料の吸収速度は改善できない(比較例
4〜5)。また、本発明に好適に使用できる強酸として
の塩酸を用いた場合でも、浸漬時間が少ない場合(比較
例6)と酸濃度が低すぎる場合(比較例9)では吸水量
は維持されていて優れるが、吸水速度が改善されず、一
方浸漬時間が長すぎる場合(比較例7)と処理時の酸の
温度や濃度が高すぎる場合(比較例8と10)、吸水性
セルロース材料の吸水速度は顕著に改善できるが、吸水
量が極端に悪くなる(20g/g以下)ので実用的には
適さない。
As can be seen from Table 1, the water-absorbent cellulose material according to the present invention has a remarkably high absorption rate of artificial urine, and also has a water absorption amount which is substantially the same as that of the cross-linked cellulose material before treatment. (Examples 1 to 7). On the other hand, the known crosslinked cellulosic material has a remarkably slow absorption rate and is not suitable for use in which a large amount of urine must be absorbed in a short time such as a disposable diaper (Comparative Examples 1 to 1).
3). Even with the same technique as the present invention, if a weak acid is used,
Even if the treatment cannot be performed in the next step, or even if the treatment can be performed, the absorption rate of the water-absorbent cellulose material cannot be improved (Comparative Examples 4 to 5). Even when hydrochloric acid as a strong acid that can be preferably used in the present invention is used, the water absorption amount is excellent when the immersion time is short (Comparative Example 6) and the acid concentration is too low (Comparative Example 9). However, when the water absorption rate is not improved, while the immersion time is too long (Comparative Example 7) and the acid temperature or concentration during treatment is too high (Comparative Examples 8 and 10), the water absorption rate of the water-absorbing cellulose material is Although it can be remarkably improved, it is not suitable for practical use because the water absorption becomes extremely poor (20 g / g or less).

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明は、人工尿のように各種の塩を含
む水溶液を素早く吸収することができ、かつその吸水量
も優れており、広い分野での用途、とりわけ衛生材料に
好適に使用できる吸水性セルロース材料の製造方法を提
供するという効果を奏する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is capable of quickly absorbing an aqueous solution containing various salts such as artificial urine, and has an excellent water absorption amount, and is suitable for use in a wide range of fields, especially for sanitary materials. The effect of providing a method for producing a water-absorbing cellulose material that can be obtained is exerted.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カルボキシル基を有し、かつ架橋結合さ
れた水膨潤性のセルロース誘導体を0.2〜4規定の強
酸の水溶液に、5〜40℃の温度で20〜180分間浸
漬し、次いで該セルロース誘導体を、水と相溶性を有す
る有機溶媒中でアルカリを加えて、酸型のカルボキシル
基を塩型に戻した後、乾燥することを特徴とする、塩水
吸収速度に優れた吸水性セルロース材料の製造方法。
1. A water-swellable cellulose derivative having a carboxyl group and which is cross-linked, is immersed in an aqueous solution of a strong acid of 0.2 to 4 N at a temperature of 5 to 40 ° C. for 20 to 180 minutes, and then, The water-soluble cellulose having an excellent salt water absorption rate, which is characterized in that the cellulose derivative is added with an alkali in an organic solvent having compatibility with water to restore the acid type carboxyl group to the salt type, and then dried. Material manufacturing method.
【請求項2】 前記強酸が塩酸、硫酸、硝酸、臭化水素
酸、リン酸から選ばれた一種、もしくはこれらの混合物
であることを特徴とする請求項1記載の吸水性セルロー
ス材料の製造方法。
2. The method for producing a water-absorbing cellulose material according to claim 1, wherein the strong acid is one selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, hydrobromic acid, phosphoric acid, or a mixture thereof. .
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