JPH0931746A - 高塩水吸収性繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電解質水溶液に対して高度に吸収性である繊
維を提供する。 【構成】 アニオン性基とカチオン性基の両者を同一単
量体中に有する両イオン性ビニル系単量体（Ａ）を含有
する共重合体（Ｉ）の架橋構造を有する組成物からなる
電解質水溶液に対して高度に吸収性である繊維。 【効果】 海水、血液、汗、尿、多価金属塩水溶液等の
電解質水溶液に対して高吸収性であるため、紙おむつ、
生理用品等の生活用品だけではなく一般土木、各種資材
用途にも有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は両イオン性側鎖基を有す
るビニル系重合体の架橋性組成物からなる高塩水吸収性
繊維に関する。この繊維は海水等の電解質を高濃度で含
有する水溶液を吸収するのに有用であり、また、その加
工性を利用して種々の用途への応用が容易に行える。

【０００２】

【従来の技術】自重の数百倍もの水分を吸収する吸水性
樹脂は紙おむつや生理用品等の吸収剤、農園芸用の保水
材、土壌改良剤、止水剤等に使用されている。この様な
吸水性樹脂としては例えば、デンプン−アクリロニトリ
ルグラフト共重合体の加水分解物、デンプン−アクリル
酸グラフト共重合体、カルボキシメチルセルロース架橋
物、酢酸ビニル−アクリル酸メチル共重合体加水分解
物、ポリアクリル酸塩架橋物等が知られている。

【０００３】また、一般に吸水性樹脂は主に粉体で供給
されるが、一部で繊維状のものが上市されており、その
加工性の良さを生かして不織布、成形体（棒状、円盤
状）、エレメント等に加工して農園芸用保水剤、吸水シ
ート、生鮮食品用ドリップ吸収シート、油水分離フィル
ター、止血パッド、血液用フローストッパー、結露防止
シート、消火・防災用資材、ケーブル用止水剤、鋼管矢
板用止水剤等の種々の用途に展開されている。この様な
吸水性繊維としては、特開昭５４−１３８６９３号公報
にアクリロニトリル系繊維を内層、ポリアクリル酸塩架
橋体を外層とした芯−鞘２層構造の繊維が、良好な繊維
物性を維持しながら高吸水性を発現したものとして開示
されている。また、特開平６−６５８１０号公報にカル
ボキシル基を有するビニルモノマーとヒドロキシル基及
び／またはアミノ基を有するビニルモノマーとの共重合
体からなる高吸水性繊維が開示されている。

【０００４】しかし、これらの吸水性樹脂や吸水性繊維
は純水やイオン交換水あるいは低濃度の電解質水溶液に
対しては非常に優れた吸収性を示すが、海水や塩水、血
液、汗、尿等の電解質を含んだ水溶液に対してはその吸
収能力が低下するという欠点を有している。特に海水等
の高濃度の電解質水溶液あるいは多価金属塩水溶液に対
しては極端に吸収性能が低下するため、その用途が制限
されてしまう。

【０００５】電解質水溶液に対する吸収能力を高めるた
めには例えば、特開昭６１−３６３０９号公報にはスル
ホアルキル（メタ）アクリレートを含む架橋重合体が、
また、特開昭６２−２６６１４０号公報にはポリエーテ
ルを側鎖に有する（メタ）アクリレートとスルホン酸基
を有する単量体との架橋共重合体等が耐塩性吸水剤とし
て提案されている。しかし、これらの吸水樹脂でも高濃
度の電解質水溶液、あるいは多価金属塩水溶液に対して
は吸収能力が低下してしまう。

【０００６】この様な高吸水性樹脂は前述した様に、一
般には粉体状で供給されることが多く、樹脂を直接繊維
状に成形できれば、その加工性の高さを生かして不織
布、各種成形体、エレメント等に加工して種々の用途へ
の展開が容易になる。吸水樹脂に高吸収性を維持したま
ま、易成形性及び良好な成形体物性を付与することは非
常に困難であり、成形体物性の向上を図れば吸水性能の
低下は免れない。また、この様な高吸水性樹脂は非常に
吸湿性が強く、吸湿した場合に樹脂が粘着性を帯び、製
造工程及び加工時の取扱いが困難になる欠点を有してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は上記の様な
問題点を克服するために、電解質水溶液に対して高度に
吸収性である繊維状の吸水性樹脂について鋭意検討した
結果、本発明に到達したものである。電解質水溶液、特
に高濃度の電解質水溶液、及び多価金属塩水溶液に対し
て優れた吸収性を有する繊維を開発することは、これま
で吸水樹脂あるいは吸水繊維を使用することができなか
った分野への応用、特に海水等の高濃度の電解質を含有
する媒体を吸収させる様な用途への応用が可能となり、
また、吸収能力の増大は電解質水溶液を吸収するのに必
要な繊維あるいは樹脂量を大幅に少なくすることができ
るため、省資源化と共に使用者にとって経費の節約とな
る。さらに、繊維状であるため直接不織布やエレメント
等に加工することができ、容易に各種用途に展開するこ
とができる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、両イオ
ン性ビニル系単量体（Ａ）好ましくはカルボキシベタイ
ン型官能基を有するビニル系単量体を１０重量％〜９９
重量％の範囲内で共重合成分として含有する共重合体
（Ｉ）の架橋性組成物からなることを特徴とする、高塩
水吸収性繊維によって達成することができ、電解質水溶
液に対して優れた吸収性を有する繊維を提供することが
できる。ここで、電解質とは水その他の溶媒に溶解して
その溶液がイオン電導を行うような物質を言い、電解質
水溶液とはそのような物質が１種類以上溶解した水溶液
を言う。

【０００９】以下、本発明を詳述する。まず、両イオン
性ビニル系単量体（Ａ）は、同一単量体単位中にアニオ
ン性基とカチオン性基の両者を併せ有するものであっ
て、単量体１種類以上が採用される。アニオン性基とは
水性媒体中において電離し陰イオンとなる性質を有する
もので例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸
基があり、カチオン性基とは水性媒体中において電離し
陽イオンとなる性質を有するもので例えば、アミノ基、
２級及び３級アミノ基、４級アンモニウム基が例示でき
る。

【００１０】かかる単量体（Ａ）としては、以下に示す
化２（但し、Ｒ₁ は水素原子またはメチル基、Ｒ₂ は炭
素数０から６の直鎖状もしくは分枝状のアルキレン基ま
たはヒドロキシアルキレン基、Ｒ₃ 及びＲ₄ はそれぞれ
独立にメチル基またはエチル基、Ｒ₅ は炭素数１から１
０の直鎖状もしくは分枝状のアルキレン基またはヒドロ
キシアルキレン基、Ｘはエステル基またはアミド基また
は置換もしくは無置換のフェニレン基を示す。）で表さ
れるカルボキシベタイン型官能基を有するビニル系単量
体が好適に採用される。

【００１１】

【化２】

【００１２】また、化２におけるＸがアミド基、Ｒ₃ 及
びＲ₄ がメチル基、Ｒ₅ が炭素数１から３のアルキレン
基である（メタ）アクリルアミド型のカルボキシベタイ
ン型単量体を両イオン性ビニル系単量体（Ａ）として用
いることにより、さらに高度に電解質水溶液吸収性の繊
維を得ることができる。すなわち、単量体側鎖基中に導
入された親水性の強いアミド結合の存在により重合体の
親水性が上がるために吸収能力が向上する。

【００１３】カルボキシベタイン型単量体は多くの場
合、対応する３級アミン型単量体とモノハロアルキルカ
ルボン酸類との反応によって合成することができる。例
えば、ジメチルアミノエチルメタクリレートとモノクロ
ロ酢酸ナトリウムをメタノール中で反応させることによ
ってＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−メタクリロイルオキ
シエチル）−Ｎ−（カルボキシメチル）アンモニウム内
部塩が合成できる。また、３級アミン型単量体とプロピ
オラクトン等の環状エステルとの反応によっても本発明
の両イオン性ビニル系単量体（Ａ）を合成することがで
きる。その他、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−メタクリ
ロイルオキシエチル）−Ｎ−（カルボキシエチル）アン
モニウム内部塩、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−アクリ
ロイルオキシエチル）−Ｎ−（カルボキシメチル）アン
モニウム内部塩、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−アクリ
ロイルオキシエチル）−Ｎ−（カルボキシエチル）アン
モニウム内部塩等のカルボキシベタイン型単量体が本発
明における両イオン性ビニル系単量体（Ａ）として好適
に使用することができる。

【００１４】また、両イオン性ビニル系単量体（Ａ）と
して、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−アクリルアミドプ
ロピル）−Ｎ−（カルボキシメチル）アンモニウム内部
塩、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−メタクリルアミドプ
ロピル）−Ｎ−（カルボキシメチル）アンモニウム内部
塩、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−アクリルアミドプロ
ピル）−Ｎ−（カルボキシエチル）アンモニウム内部
塩、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−メタクリルアミドプ
ロピル）−Ｎ−（カルボキシエチル）アンモニウム内部
塩等の（メタ）アクリルアミド型のカルボキシベタイン
型単量体が本発明においてさらに好適に使用することが
できる。

【００１５】本発明は重合体及びそれからなる繊維に対
する高分子反応によって両イオン性官能基を該重合体及
び繊維中に導入した場合も包含する。すなわち、３級ア
ミノ基を有する重合体／繊維とモノハロアルキルカルボ
ン酸類との高分子反応によって両イオン性官能基を導入
する方法、あるいは重合体／繊維と両イオン性官能基を
有する化合物との反応によって導入する方法、重合体／
繊維に両イオン性ビニル系単量体（Ａ）をグラフト重合
する方法等の採用によっても電解質水溶液に対して高度
に吸収性である繊維を得ることができる。

【００１６】共重合体（Ｉ）中に両イオン性ビニル系単
量体（Ａ）を１０重量％〜９９重量％の範囲内で共重合
成分として含有することによって、本発明の課題である
電解質水溶液に対して高度に吸収性である繊維が得られ
る。両イオン性ビニル系単量体（Ａ）が１０重量％未満
では十分な電解質水溶液吸収性が得られないため、両イ
オン性ビニル系単量体（Ａ）は１０重量％以上、好まし
くは２０重量％以上であることが望ましい。

【００１７】本発明において、共重合体（Ｉ）中に両イ
オン性ビニル系単量体（Ａ）以外の単量体を繊維物性を
向上させる等の理由により使用することができ、繊維の
吸収性能を妨げない範囲内ではその種類に制限はない。
すなわち、使用目的に合わせて重合体の強度等の物性を
改良する等の理由でラジカル重合性のビニル系単量体の
中から１種以上を適宜選択し使用することができる。特
に繊維に可塑性、柔軟性、強靱性を付与するために可塑
化単量体（Ｂ）を使用することが望ましい。

【００１８】かかる可塑化単量体（Ｂ）としては、アク
リロニトリル、メタクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化
ビニル、塩化ビニリデン、メチルアクリレート、メチル
メタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリ
レート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレー
ト、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、スチ
レン等のラジカル重合性単量体が好適に使用することが
できる。

【００１９】特に可塑化単量体（Ｂ）の少なくとも１成
分としてアクリロニトリルを使用することにより、本発
明の繊維に良好な物性を付与することができる。すなわ
ち、アクリロニトリルを共重合することにより、共重合
体（Ｉ）に柔軟性と物理的強度及び低吸湿性を付与する
ことができ、さらに吸水後のゲル強度も向上させること
ができる。

【００２０】共重合体（Ｉ）中に１０重量％〜４０重量
％の範囲内で少なくとも１種類以上の可塑化単量体
（Ｂ）を共重合成分として含有させることにより、繊維
物性が向上する。ただし、可塑化単量体（Ｂ）の共重合
体（Ｉ）中の組成が高いほど繊維物性の向上が図れる
が、繊維の吸水性能を大きく低下させないために４０重
量％以下、好ましくは３５重量％以下であることが望ま
しい。また、可塑化単量体（Ｂ）の組成が低いと十分な
繊維物性が得られ難いため、１０重量％以上、好ましく
は２０重量％以上であることが望ましい。

【００２１】また、繊維の吸収性能を向上させる、繊維
物性を改良する、架橋成分として使用する、製造原価を
低下させる等の理由により、親水性単量体（Ｃ）を共重
合体（Ｉ）中に含有させることは、塩水に対する吸収性
能を極端に低下させない範囲内において推奨される。こ
の様な親水性単量体（Ｃ）としては、カルボキシル基、
アミド基、水酸基、スルホン酸基、リン酸基、アミノ
基、４級アンモニウム基、ポリエチレングリコール基等
の親水性の官能基を有するビニル系単量体が挙げられ
る。また、加水分解等により容易に親水性官能基を導入
しうる単量体も同様に使することができる。

【００２２】この様な親水性官能基を有する、及び導入
可能な単量体としては例えば、アクリル酸及びそのアル
カリ塩、メタクリル酸及びそのアルカリ塩、イタコン
酸、アクリロニトリル、アクリル酸アルキルエステル、
メタクリル酸アルキルエステル、アクリルアミド、メタ
クリルアミド、Ｎ−置換アルキルアクリルアミド、ヒド
ロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリ
レート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシ
プロピルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリルア
ミド、酢酸ビニル、ビニルスルホン酸及びそのアルカリ
塩、メタアリルスルホン酸及びそのアルカリ塩、スチレ
ンスルホン酸及びその塩、２−アクリルアミド−２−メ
チルプロパンスルホン酸及びそのアルカリ塩、２−メタ
クリロイルオキシエタンスルホン酸及びそのアルカリ
塩、モノ（２−アクリロイルオキシエチル）アシッドホ
スフェート、モノ（２−メタクリロイルオキシエチル）
アシッドホスフェート、３−メタクリルアミドプロピル
ジメチルアミン及びその塩、２−メタクリロイルオキシ
エチルジメチルアミン及びその塩、２−メタクリロイル
オキシエチルジエチルアミン及びその塩、３−メタクリ
ルアミドプロピルトリメチルアンモニウムクロライド、
Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、ポリエチレングリコール
メタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレート
等があり、これらの単量体を１種または２種以上組み合
わせて使用することができる。

【００２３】親水性単量体（Ｃ）の共重合体（Ｉ）中の
組成は、電解質水溶液に対する高吸収性を発現させるた
めに７０重量％以下、好ましくは１０重量％〜５０重量
％の範囲内であることが望ましい。

【００２４】吸水樹脂あるいは吸水繊維が水性媒体を吸
収し、媒体に溶解する事無く膨潤状態を維持するために
は、共有結合、静電結合、あるいは水素結合等によって
重合体に架橋構造を導入することが必要である。本発明
において共重合体（Ｉ）に架橋構造を導入するために、
架橋性単量体（Ｄ）としてジビニル化合物の様な多官能
ラジカル重合性単量体を用いることができるが、その場
合、重合後に繊維状に成形することは事実上不可能であ
り、重合と同時に成形が行われる必要がある。例えば、
単量体組成物を毛細管に注型した後、その状態で重合し
繊維化する様な注型重合法が採用される。

【００２５】多官能ラジカル重合性単量体としては、ビ
スアクリルアミド類、ジ（メタ）アクリル酸エステル
類、ジアリル化合物類等が挙げられ、具体的には、Ｎ，
Ｎ−ジアリルメタクリルアミド、ジアリルアミン、Ｎ，
Ｎ−ビスアクリルアミド酢酸、Ｎ，Ｎ’−ビスアクリル
アミド酢酸メチルエステル、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスア
クリルアミド、Ｎ，Ｎ−ベンジリデンビスアクリルアミ
ド、ジアリルスクシネート、エチレングリコールジアク
リレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリ
エチレングリコールジアクリレート、テトラエチレング
リコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジア
クリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、
１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレング
リコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメ
タクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレー
ト、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ポリ
エチレングリコールジメタクリレート、１，４−ブタン
ジオールジメタクリレート、１，３−ブタンジオールジ
メタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリ
レート、２−ヒドロキシ−３−アクリロイルオキシプロ
ピルメタクリレート、グリセリンジメタクリレート、ネ
オペンチルグリコールジメタクリレート、ジアリルアク
リルアミド等があり、本発明において使用することがで
きる。

【００２６】この様な多官能ラジカル重合性単量体の共
重合体（Ｉ）中の組成は、水性媒体を吸収した重合体が
媒体に溶解せず、且つ流動性あるいは粘着性を持たない
ために、好ましくは０．０１重量％以上であることが望
ましい。また、多官能ラジカル重合性単量体の組成が高
くなると吸収能力が低下してしまうため、１重量％以
下、好ましくは０．１重量％以下の組成であることが望
ましい。

【００２７】重合体に架橋構造を導入する他の方法とし
て、重合後後架橋可能な官能基を有する単量体の架橋化
処理がある。すなわち、共重合体（Ｉ）の組成物を繊維
状に成形した後、架橋化処理を行い架橋構造を導入する
方法である。本発明において架橋化処理可能な、すなわ
ち後処理により架橋構造を導入することが可能な単量体
を架橋性単量体（Ｄ）として採用するときは、単量体
（Ｄ）と化学的に結合し架橋構造を形成するような化合
物を用いる場合があり、この化合物を架橋助剤と称す
る。また、熱処理等によって自己架橋する様な単量体を
用いる場合は架橋助剤は必ずしも必要としない。

【００２８】尚、架橋性単量体（Ｄ）は親水性単量体
（Ｃ）と同一の単量体であってもよく、その場合、架橋
性単量体（Ｄ）は親水性単量体（Ｃ）中の架橋化処理後
の架橋構造に寄与した単量体成分と見なす。

【００２９】かかる架橋構造を導入可能な単量体として
は、カルボキシル基、アミド基、ニトリル基、メチロー
ル基、グリシジル基、水酸基、イミノ基を含有する単量
体、酸無水物系単量体が本発明において好適に使用する
ことができる。例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イ
タコン酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリ
ロニトリル、Ｎ−メチロールアクリルアミド、グリシジ
ルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ヒドロキ
シエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒドロキシプロ
ピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレー
ト、イミノールメタクリレート等が挙げられる。

【００３０】架橋助剤としては例えば、架橋性単量体
（Ｄ）がカルボキシル基を有する場合には、水酸基、エ
ポキシ基、アミノ基、メチロール基等のカルボキシル基
と反応して化学結合を形成しうる官能基を２個以上有す
る多官能性化合物、例えば、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、グリセリン、グリシジルアルコー
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、エチレングリコールジグリシジルエーテル、
エタノールアミン、エチレンジアミン、プロピレンジア
ミン、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコー
ル、トリメチロールメラミン、ペンタエリスリトール、
トリメチロールプロパン、ポリエチレンイミン、尿素等
が挙げられる。また、ホルムアルデヒドによる架橋化も
挙げられる。さらに、カルボキシル基と化学結合を形成
しうる官能基を有する単量体を架橋性単量体（Ｄ）とし
て、カルボキシル基を有する単量体と共に併用して架橋
化することもできる。

【００３１】架橋性単量体（Ｄ）が水酸基を有する場合
には、カルボキシル基、酸無水物、アルデヒド基、イソ
シアネート基の様な水酸基と反応して化学結合を形成し
得る官能基を２個以上有する多官能性化合物、例えば、
マロン酸、コハク酸、グルタル酸、リンゴ酸、プロパン
−１，２，３−トリカルボン酸及びそれらの酸無水物、
グリオキザール、グルタルアルデヒド、ヘキサメチレン
ジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等
が架橋助剤として挙げられる。さらに、水酸基と化学結
合を形成しうる官能基を有する単量体を架橋性単量体
（Ｄ）として、水酸基を有する単量体と共に併用して架
橋化することもできる。

【００３２】また、水酸基が水酸基同志、あるいはカル
ボキシル基と水素結合により架橋構造を形成する様な場
合は架橋助剤を使用する必要はない。例えば、可塑化単
量体（Ｂ）として酢酸ビニルあるいは（メタ）アクリル
酸エステル等を用い、エステルの加水分解により水酸基
あるいはカルボキシル基を生成させれば、熱処理によっ
て水素結合性の微結晶構造を架橋点として、特に共有結
合による架橋構造を導入しなくとも水性媒体を吸収し膨
潤状態を維持することができ、この様な架橋構造の導入
方法も本発明において採用することができる。

【００３３】また、カルボキシル基同志、カルボキシル
基と水酸基、あるいは水酸基同志を脱水触媒を用いて、
酸無水物を形成することによる架橋化、エステル結合に
よる架橋化、あるいはエーテル結合による架橋化を行う
ことによっても架橋構造を導入することができる。

【００３４】架橋性単量体（Ｄ）がニトリル基を有する
場合には、アミノ基の様なニトリル基と反応して化学結
合を形成しうる官能基を２個以上有する多官能性化合
物、例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレ
ンジアミン、ブチレンジアミン、ペンタメチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン、両末端アミノ化ポリエチ
レングリコール等が架橋助剤として挙げられる。さら
に、ニトリル基と化学結合を形成しうる官能基を有する
単量体を架橋性単量体（Ｄ）としてニトリル基を有する
単量体と共に併用して架橋化することもできる。

【００３５】これらの後架橋性を有する架橋性単量体
（Ｄ）を１種または２種以上用いて共重合体（Ｉ）を合
成し、重合後任意の方法により繊維状に成形した後、架
橋化処理を行い架橋構造を導入するという方法により容
易に本発明の高塩水吸収性繊維が作製できる。尚、本発
明における架橋化処理は用いた架橋性単量体（Ｄ）の種
類に応じて適宜選択すればよいが、乾熱処理による方法
が好適に採用される。

【００３６】特に、カルボキシル基を有する単量体と水
酸基を有する単量体を架橋性単量体（Ｄ）として併用
し、共重合体（Ｉ）の組成物を繊維状に成形した後、架
橋構造を導入する方法は、架橋化処理の容易さ、処理条
件の設定範囲が広いことから本発明においてさらに好適
に採用される。

【００３７】本発明の共重合体（Ｉ）は従来より行われ
ているラジカル重合法のいずれの方法を用いて調整して
もよい。すなわち、塊状重合、水系沈殿重合、懸濁重
合、逆相懸濁重合、乳化重合、溶液重合のいずれの方法
を用いてもよく、目的に応じて、得られる重合体の形態
を考慮して適宜選択すればよい。しかし、一般には水を
媒体とした重合系がコスト、環境面から望ましい。ラジ
カルの発生方法はラジカル重合触媒を用いる方法、放射
線、電子線、紫外線を照射する方法等が挙げられる。ラ
ジカル重合触媒としては例えば、過酸化水素、過酸化ベ
ンゾイル、クメンハイドロパーオキサイド等の過酸化
物、アゾビスイソブチロニトリル、アゾビスシアノ吉草
酸等のアゾ化合物、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウ
ム等の過硫酸塩等のラジカル発生剤、及びこれらのラジ
カル発生剤と亜硫酸水素ナトリウム、Ｌ−アスコルビン
酸等の還元剤との組み合わせからなるレドックス系開始
剤が挙げられる。重合媒体としては例えば、水、電解質
水溶液、メタノール、アセトン、ジメチルホルムアミド
等が挙げられるが、重合方法に応じて適宜選択すればよ
い。

【００３８】本発明において繊維中に共重合体（Ｉ）と
共に、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコー
ル、ポリエチレンオキサイドから選ばれる１種以上の可
塑化重合体（ＩＩ）を含有させることにより、繊維強
度、吸湿時の低粘着性等の繊維物性を飛躍的に向上させ
ることができる。また、ポリビニルアルコールの様な水
酸基を多数有する重合体は、共重合体（Ｉ）中に水酸基
と反応して化学結合を形成するような官能基を有する単
量体を架橋性単量体（Ｄ）として採用していれば、架橋
化処理により架橋構造を形成することができるため、吸
水時に可塑化重合体（ＩＩ）が溶出しないという利点も
併せ有する。尚、ポリビニルアルコールの重合度及びケ
ン化度、ポリエチレングリコール及びポリエチレンオキ
サイドの重合度は繊維物性、吸収性能、繊維への成形性
等を考慮して目的に応じて適宜選択すればよい。特に、
可塑化重合体（ＩＩ）としてポリビニルアルコールを用
いると繊維強度が大きく向上し、吸湿性が大きく低下す
るため、本発明においてさらに好ましい。

【００３９】これらの可塑化重合体（ＩＩ）の繊維中の
組成は、良好な繊維物性を発現させるために５重量％以
上であることが望ましい。また、繊維の吸収性能を大き
く低下させないために２０重量％以下、好ましくは１５
重量％以下の組成であることが望ましい。

【００４０】本発明における繊維の作製方法としては、
前述した注型重合法と通常の紡糸方法があるが、本発明
においては通常の紡糸法による繊維化がより好適に採用
される。紡糸法としては、共重合体（Ｉ）の溶液を原液
とした湿式紡糸法、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法のいずれ
の紡糸方法も採用できる。また、繊維の構造としては、
芯鞘構造、海島構造、サイドバイサイド構造等の複合構
造も好適に採用することができ、目的に応じて適宜選択
すればよい。例えば、芯部にポリビニルアルコール、鞘
部に本発明の共重合体（Ｉ）の架橋性組成物を有する芯
鞘構造の繊維とすれば、高吸収性と共に非常に優れた繊
維物性を有する極めて優秀な繊維が得られる。

【００４１】湿式紡糸法及び乾湿式紡糸法では、共重合
体（Ｉ）と必要に応じて可塑化重合体（ＩＩ）及び必要
に応じて各種添加剤を適当な溶媒に溶解し適当な粘度に
調整して原液とし、貧溶媒中に多孔ノズルから紡出し、
必要に応じて延伸した後、架橋化処理することにより本
発明の高塩水吸収性繊維が製造できる。この時、溶媒と
しては、例えば水、メタノール、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等が
挙げられ、これらを単独、あるいは複合して使用するこ
とができる。貧溶媒としては、例えばアセトン、メチル
エチルケトン、トルエン、酢酸エチル、ヘキサン等が挙
げられ、これらを単独又は混合して、あるいは溶媒と複
合して使用することもできる。

【００４２】乾式紡糸法では、共重合体（Ｉ）と必要に
応じて可塑化重合体（ＩＩ）及び必要に応じて各種添加
剤を適当な溶媒に溶解し適当な粘度に調整して原液と
し、加熱雰囲気中に紡出して溶媒を蒸発させ、必要に応
じて延伸操作を行い、その後架橋化処理することにより
本発明の高塩水吸収性繊維を製造することができる。溶
媒としては、例えば水、メタノール、ジメチルホルムア
ミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等
が挙げられ、これらを単独、あるいは複合して使用する
ことができる。本発明においては、特に水を溶媒とした
乾式紡糸法による繊維化がコスト、安全性、作業環境等
の利点から特に好ましい。

【００４３】以下、乾式紡糸法を用いた本発明の高塩水
吸収性繊維の作製法について説明する。紡糸原液として
は、水を溶媒とした重合系で、重合した後の溶液がその
まま原液となるものが好ましい。共重合体（Ｉ）及び必
要に応じて添加される可塑化重合体（ＩＩ）の原液中で
の濃度は、紡糸に適した粘度になるように調整する必要
があり、一般的には１５重量％〜５０重量％、好ましく
は１８重量％〜２５重量％である。原液の粘度は、加熱
雰囲気中での伸長粘度が十分にあり糸切れせずに安定し
た紡糸が可能であれば特に制限はないが、一般的には２
５℃におけるＢ型粘度計での粘度が１００ポイズ〜４０
００ポイズの範囲内である。

【００４４】原液の紡出温度は一般的には３０℃〜８０
℃の範囲内である。加熱雰囲気の温度は使用する溶媒に
応じて適宜選択すればよいが、一般的には１００℃〜３
００℃、好ましくは１５０℃〜２５０℃に設定するのが
よい。尚、乾燥工程の後に繊維を延伸する場合、加熱雰
囲気から出た時の繊維の溶媒分率を１０重量％〜１５重
量％程度に設定することにより延伸工程が円滑に行え
る。繊維の延伸倍率は良好な繊維物性を付与する様に適
宜設定すればよいが、一般的には１．５倍〜１０倍程度
である。

【００４５】繊維に架橋構造を付与するための架橋化処
理は、本発明において乾熱処理による方法が好適に採用
される。すなわち、共重合体（Ｉ）中の架橋性単量体
（Ｄ）として熱処理によって架橋構造を形成する様な単
量体を１種以上採用する。この時、可塑化重合体（Ｉ
Ｉ）も同時に架橋構造を形成することが望ましい。乾熱
処理の温度は、所望の時間で架橋化ができる様に設定す
ればよいが、一般的には１５０℃〜３００℃の範囲内で
ある。尚、架橋化処理の条件（温度、時間）を変更する
事により繊維の吸収性能を制御することができ、所望の
性能に応じて、条件を適宜設定すればよい。但し、架橋
構造が少なすぎる場合、吸水した繊維からの重合体の溶
出が多くなるため注意する必要がある。

【００４６】最終繊維の直径は一般的には、５〜１００
μｍ、好ましくは１５〜５０μｍ程度である。繊維原綿
は連続したフィラメント状、あるいは適当な長さに切断
したステープル状の形態で供され、そこから必要に応じ
て、ヤーン、不織布、各種成形体、エレメント等に加工
され、使用される。

【００４７】

【作用】本発明の高塩水吸収性繊維が電解質水溶液に対
して高度に吸収性である理由は十分に解明するに至って
いないが、以下のことが言える。すなわち、架橋してい
ない線状のカルボキシベタイン型モノマーの単独重合体
が純水だけでなく電解質水溶液に対しても良溶解性を示
し、さらに高濃度の電解質水溶液及び多価イオンを含有
する電解質水溶液に対しても優れた溶解性を示すことか
ら、架橋構造を有する重合体においても電解質水溶液に
対して膨潤し、高吸収性を示す。従って、その様な重合
体を含有する繊維も電解質水溶液に対して高吸収性を示
す。

【００４８】

【実施例】以下、実施例に従って本発明を具体的に説明
するが、本発明の範囲がこれら実施例にのみ限定される
ものではない。

【００４９】実施例１ 本実施例において両イオン性ビニル系単量体（Ａ）とし
て、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（３−アクリルアミドプロ
ピル）−Ｎ−（カルボキシメチル）アンモニウム内部塩
（以下、ＤＡＰＭＢと略す）は興人株式会社から入手し
た。また、Ｎ，Ｎ−ジメチル−（３−メタクリルアミド
プロピル）−Ｎ−（カルボキシメチル）アンモニウム内
部塩（ＤＭＰＭＢ）、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（２−メ
タクリロイルオキシエチル）−Ｎ−（カルボキシメチ
ル）アンモニウム内部塩（ＤＭＥＭＢ）は各単量体の対
応する３級アミン型単量体とモノクロロ酢酸ナトリウム
をメタノール中、６０℃で反応させることにより合成し
た。

【００５０】可塑化単量体（Ｂ）としてはアクリロニト
リル（ＡＮ）、メチルアクリレート（ＭＡ）を用いた。
親水性単量体（Ｃ）としてはアクリル酸（ＡＡ）、ヒド
ロキシエチルアクリレート（ＨＥＡ）を用いた。また、
後架橋性を有する架橋性単量体（Ｄ）として、単量体
（Ｃ）であるＡＡとＨＥＡとを併せて使用した。また、
Ｎ−メチロールアクリルアミド（ＮＭＡＭ）も親水性単
量体（Ｃ）であるが、架橋性単量体（Ｄ）としても使用
した。尚、ＡＡは全てＮａＯＨ水溶液を用いて添加量の
約７０モル％を中和してから重合に使用した。可塑化重
合体（ＩＩ）としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ
−２１７（平均重合度：１７００、鹸化度：８８％）及
びＰＶＡ−２０５（重合度：５００、鹸化度：８８
％）、クラレ（株）製）及びポリエチレングリコール
（ＰＥＧ−６０００及びＰＥＧ−２００００、和光純薬
工業（株）製）を用いた。

【００５１】共重合体（Ｉ）は、所定量の各種単量体を
蒸留水に溶解あるいは懸濁させ、開始剤として総単量体
重量に対し０．８重量％の過硫酸カリウム（ＫＰＳ）を
添加し、７０℃で５時間攪拌下に重合した。また、開始
剤としてＫＰＳと亜硫酸水素ナトリウム（ＳＨＳ）から
なるレドックス系を用いた場合は、６０℃で５時間攪拌
下に重合した。この時、ＫＰＳは総単量体重量に対し
０．８重量％使用し、ＳＨＳはＫＰＳに対し１．２モル
等量を数回に分割して添加した。また、可塑化重合体
（ＩＩ）を添加した系も同様に、所定量の可塑化重合体
（ＩＩ）を添加して重合を行った。重合した溶液を減圧
下に脱泡し、そのまま原液として使用した。原液固形分
は、原液約１ｇを１２０℃で４時間乾燥して乾燥体の重
量を測定して求めた。原液の粘度はビスメトロン粘度計
（芝浦システム（株）製）を用い２５℃で測定した。
尚、比較のために両イオン性ビニル系単量体（Ａ）を含
まない共重合体も同様に重合し、原液とした。表１に各
種組成で重合した原液の単量体仕込み組成と可塑化重合
体（ＩＩ）の添加量及び原液の固形分、原液粘度を示
す。

【００５２】

【表１】

【００５３】乾式紡糸は定法に従って行った。原液を多
孔ノズルから約２００℃の加熱雰囲気中に紡出し、約２
倍に延伸して巻き取った。その後、２００℃で１〜５分
緊張下に乾熱処理を行い、乾燥繊維を得た。乾熱処理の
時間は、繊維が水性媒体を吸収した後に溶解しないよう
に設定した。得られた繊維を約１００ｍｍに切断し、以
下の各種評価に供した。

【００５４】繊維の引張強度、伸度はＪＩＳ Ｌ １０
１５に記載の方法に準じて測定した。繊維のデニールは
繊維重量と繊維長から計算により求めた。繊維の吸収性
能は、以下の方法によって純水及び各種電解質水溶液に
対する吸収倍率を測定し評価した。乾燥した繊維１ｇを
純水及び各種電解質水溶液５００ｍｌ中に２時間浸漬し
た後、２００メッシュ金網で濾過し、１０分間水切りし
た後、金網上の水性媒体を吸収した膨潤繊維の重量を測
定し、繊維１ｇ当たりの吸収した水性媒体のグラム数を
吸収倍率とした。電解質水溶液としては、０．９重量％
のＮａＣｌ水溶液、１０重量％のＮａＣｌ水溶液、５重
量％のＣａＣｌ₂ 水溶液、人工海水（アクアマリンＳ、
八州薬品（株）製）を用いた。また、比較のために市販
品である高吸水性繊維（ランシールＦ、東洋紡績（株）
製）も同様に評価した。表２に各繊維の強伸度及び各種
水性媒体に対する吸収倍率を示す。

【００５５】

【表２】

【００５６】繊維１は両イオン性ビニル系単量体（Ａ）
であるＤＡＰＭＢと架橋性単量体（Ｄ）であるＮＭＡＭ
との共重合体からなる繊維であり、繊維物性は低いがそ
の吸収倍率は純水、及び各種電解質水溶液ともに高く非
常に優れたものであった。特に、高濃度の電解質水溶液
及び多価イオンを高濃度に含有する水溶液に対しても吸
収倍率が低下せずに高い値を維持しており、単量体
（Ａ）の効果がわかる。繊維２〜４は親水性単量体
（Ｃ）及び架橋性単量体（Ｄ）としてＡＡとＨＥＡを併
用し、可塑化単量体（Ｂ）として用いたＡＮの組成を変
えた系であるが、ＡＮの組成が高くなるほど繊維物性は
向上するが、吸収性能は低下する傾向にある。繊維５〜
７は両イオン性ビニル系単量体（Ａ）であるＤＡＰＭＢ
の組成を変化させた系であり、ＤＡＰＭＢの組成の低下
と共に電解質水溶液に対する吸収倍率が低下するが、本
願発明の範囲を充たさない繊維７は電解質水溶液に対す
る吸収性能が大きく低下している。繊維８〜１０は親水
性単量体（Ｃ）及び架橋性単量体（Ｄ）の組成を変化さ
せた系であり、繊維物性はそれほど高くないが、純水及
び電解質水溶液共に高い吸収性能を発揮している。繊維
１１〜２０は可塑化重合体（ＩＩ）を添加した系であ
り、条件により異なるがいずれも高い繊維物性と良好な
吸収性能を両立している。一方、比較例ではいずれも純
水に対しては高い吸収性能を発揮するが、高濃度及び多
価イオンを含有する電解質水溶液に対しては著しく吸収
倍率が低下しており、本願発明の繊維の優位性が明確で
ある。尚、両イオン性ビニル系単量体（Ａ）の中では、
分子内に親水性の強いアミド結合を有するＤＡＰＭＢと
ＤＭＰＭＢの方がアミド結合を持たないＤＭＥＭＢより
も比較的高い吸収性能を示し、これらの単量体の優位性
が認められる。

【００５７】次に、いくつかの繊維について平衡吸湿率
を測定した。乾燥した繊維を２０℃、６５％ＲＨの恒温
恒湿器に入れ、４８時間後の重量増加分から下式に従っ
て吸湿率を算出した。結果を表２に示す。 吸湿率（％）＝（吸湿重合体重量−絶乾重合体重量）÷
絶乾重合体重量×１００ また、吸湿した状態での繊維の粘着性を触感により評価
した。結果を表２に示す。尚、粘着性評価での各記号の
意味は次の通りである。 ○：粘着性小 △：粘着性中 ×：粘着性大 −：評価せず

【００５８】繊維１は４３％と高い吸湿率を示すが、Ａ
Ｎを共重合することにより吸湿率は２２％に低下し粘着
性も低下した。さらに、繊維１２ではＰＶＡ−２１７を
添加することにより、吸湿率は１６％と大きく低下する
と共に粘着性も大きく減少し、非常に扱いやすい繊維と
なる。従って、これらの可塑化単量体（Ｂ）及び可塑化
重合体（ＩＩ）を使用することの有効性が認められる。

【００５９】

【発明の効果】本発明の高塩水吸収性繊維は、高い塩水
吸収性能と共に繊維であるがゆえの加工性の高さを利用
して、これまで使用することができなかったような分
野、用途へ極めて有効に使用することができる。特に、
海水、尿、血液、塩類土壌地下水等の電解質を高濃度で
含有する水性媒体を吸収させる様な用途に絶大な効果を
発揮するため、生活用品だけでなく、一般土木、各種資
材用途にも有用である。例えば、紙おむつや生理用品等
の吸収剤、止水パッド、血液用フローストッパー、農園
芸用保水剤、生鮮食品用ドリップ吸収シート、塩類土壌
改良剤、地中及び海中ケーブル用止水剤、鋼管矢板用止
水剤等の用途が挙げられる。さらに、本発明の高塩水吸
収性繊維は、繊維状であるために不織布、各種成形体、
エレメント等に容易に成形加工することができるため、
任意の形態に加工して種々の用途に容易に応用展開する
ことができる。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両イオン性ビニル系単量体（Ａ）を１０重
   量％〜９９重量％の範囲内で共重合成分として含有する
   共重合体（Ｉ）の架橋性組成物からなることを特徴とす
   る、高塩水吸収性繊維。
2. 【請求項２】両イオン性ビニル系単量体（Ａ）が化１
   （但し、Ｒ₁ は水素原子またはメチル基、Ｒ₂ は炭素数
   ０から６の直鎖状もしくは分枝状のアルキレン基または
   ヒドロキシアルキレン基、Ｒ₃ 及びＲ₄ はそれぞれ独立
   にメチル基またはエチル基、Ｒ ₅ は炭素数１から１０の
   直鎖状もしくは分枝状のアルキレン基またはヒドロキシ
   アルキレン基、Ｘはエステル基またはアミド基または置
   換もしくは無置換のフェニレン基を示す。）で示される
   カルボキシベタイン型官能基を有するビニル系単量体か
   ら選ばれたものであることを特徴とする、請求項１記載
   の高塩水吸収性繊維。 【化１】
3. 【請求項３】両イオン性ビニル系単量体（Ａ）が化１に
   おけるＸがアミド基、Ｒ₃ 及びＲ₄がメチル基、Ｒ₅ が
   炭素数１から３のアルキレン基である（メタ）アクリル
   アミド型単量体から選ばれたものであることを特徴とす
   る、請求項１または２に記載の高塩水吸収性繊維。
4. 【請求項４】共重合体（Ｉ）中に１０重量％〜４０重量
   ％の範囲内で少なくとも１種類以上の可塑化単量体
   （Ｂ）を共重合成分として含有することを特徴とする、
   請求項１から３いずれかに記載の高塩水吸収性繊維。
5. 【請求項５】可塑化単量体（Ｂ）の少なくとも１成分と
   してアクリロニトリルを用いることを特徴とする、請求
   項１から４いずれかに記載の高塩水吸収性繊維。
6. 【請求項６】共重合体（Ｉ）中に０重量％〜７０重量％
   の範囲内で少なくとも１種類以上の親水性単量体（Ｃ）
   を共重合成分として含有することを特徴とする、請求項
   １から５いずれかに記載の高塩水吸収性繊維。
7. 【請求項７】共重合体（Ｉ）が繊維状に成形される前に
   は基本的に線状の重合体であり、成形後に後架橋性を有
   する架橋性単量体（Ｄ）に架橋化処理を施して架橋構造
   を導入することにより製造されることを特徴とする、請
   求項１から６いずれかに記載の高塩水吸収性繊維。
8. 【請求項８】後架橋性を有する架橋性単量体（Ｄ）とし
   てカルボキシル基を有するビニル系単量体及び水酸基を
   有するビニル系単量体を併用し、両単量体の一部を結合
   せしめることにより架橋構造を導入することを特徴とす
   る、請求項１から７いずれかに記載の高塩水吸収性繊
   維。
9. 【請求項９】繊維中に５重量％〜２０重量％の範囲内で
   可塑化重合体（ＩＩ）を含有させることを特徴とする、
   請求項１から８いずれかに記載の高塩水吸収性繊維。
10. 【請求項１０】可塑化重合体（ＩＩ）としてポリビニル
    アルコールを含有させることを特徴とする、請求項１か
    ら９いずれかに記載の高塩水吸収性繊維。