JPH0967403A - 吸水性複合体およびその製造法 - Google Patents

吸水性複合体およびその製造法

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JPH0967403A JP13638696A JP13638696A JPH0967403A JP H0967403 A JPH0967403 A JP H0967403A JP 13638696 A JP13638696 A JP 13638696A JP 13638696 A JP13638696 A JP 13638696A JP H0967403 A JPH0967403 A JP H0967403A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸水性複合体およびその製造方法の提供。 【解決手段】 有機不飽和カルボン酸又はその塩を主成
分とする重合性単量体の水溶液をレドックス系重合開始
剤により重合を開始させることにより得られる重合進行
中の反応混合物を液滴として繊維質基材に担持させ、該
基材上で重合を完了させる。 【効果】 成形した繊維基材上に吸水性ポリマー粒子を
任意の形状、模様に固着することができ、更に残存モノ
マーが少なく且つ吸水性能に優れた吸水性複合体を簡便
に且つ安価に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】〔発明の背景〕
【発明の属する技術分野】本発明は、吸水性複合体およ
びその製造法に関する。詳しくは、本発明は、吸水性に
優れ、吸水速度が大きく、また未重合モノマー含有量が
少なく、しかも高吸水性ポリマー粒子が繊維質基材上に
安定性よく固定されている吸水性複合体およびその製造
法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、紙、パルプ、不織布、スポンジ状
ウレタン樹脂等は、保水剤として生理用ナプキン、紙オ
ムツ等を初めとする各種の衛生材料および各種の農業用
材料等として使用されてきた。しかし、これらの材料は
その吸水量が自重の10〜50倍程度に過ぎないので、
多量の水を吸水又は保持させるためには多量の材料が必
要であって、著しくかさ高になるばかりでなく、また吸
水した材料を加圧すると簡単に水分を放出する等の欠点
があった。
【0003】この種の吸水材料の上記欠点を改善するも
のとして、高吸水性の種々の高分子材料が提案されてい
る。例えば、澱粉のグラフト重合体(特公昭53−46
199号公報等)、セルロース変性体(特開昭50−8
0376号公報等)、水溶性高分子の架橋物(特公昭4
3−23462号公報等)、自己架橋型アクリル酸アル
カリ金属塩ポリマー(特公昭54−30710号公報
等)が提案された。
【0004】しかしながら、これらの高吸水性高分子材
料は、それなりの解決を与えたものであって、その吸水
性能はかなりの高いレベルによるものの、殆どが粉末状
として得られるために、例えば生理用ナプキン、紙オム
ツ等の衛生材料として使用するにはティシュ、不織布、
綿等の基材上に均一に分散させる必要がある。しかしな
がら、このような方法で分散させたポリマー粉末は基材
上に安定良く固定することが困難であって、分散後に一
部局所に集合化することが多く、また、吸水後の膨潤ゲ
ルも安定性良く基材上に固定されずに基材から容易に移
動してしまう。このために、これを例えば紙オムツに使
用したとき、放尿後の吸収体は「ごわごわ」した状態と
なり、極めて着用感の悪いものとなってしまう。また、
上記のような粉末状ポリマーを基材に分散させて吸収体
を得る方法では、粉末の取扱いに伴う煩雑さおよび均一
な分散を効率良く行う上でのプロセス上の問題等によ
り、コスト的にも極めて割高となっていると解される。
【0005】これらの問題を解決する一つの方法とし
て、成形した繊維質基体にアクリル酸系モノマー水溶液
を予め決められた模様状に施して複合体を製造し、これ
に電磁放射線または微粒子性イオン化放射線を照射し
て、アクリル酸系モノマーを高吸水性ポリマーに転換さ
せることからなる吸水性複合体の製造法が報告されてい
る(特公平3−67712号公報)。この方法によれ
ば、上記の粉体を取り扱う上での均一な分散化および基
材上への安定した固定化の点ではかなりの改良がみられ
るものの、モノマーを高吸水性ポリマーに転換するに当
たって、電磁放射線または微粒子性イオン化放射線を使
用するために、吸水性ポリマーの自己架橋化反応が極め
て進み易く、その結果、吸水体としての性能、特に吸水
能、が著しく小さく、通常前記粉末状高吸水性ポリマー
を使用した場合に比較して半分以下となってしまう欠点
があるようである。
【0006】また、特開昭60−149609号公報に
は、アクリル酸塩系モノマー水溶液を予め吸水性有機材
料に含浸させた後、水溶性ラジカル重合開始剤または水
溶性還元剤を霧状にして添加して重合させることからな
る吸水性複合体の製造法が提示されている。しかしなが
ら、この方法では、アクリル酸系モノマーを吸水性有機
材料に含浸させた後、水溶性重合開始剤を添加するた
め、たとえ重合開始剤を霧状にしても重合開始剤は液滴
としてモノマー層に到達するため、「重合むら」すなわ
ち、モノマー層上で重合開始剤の濃度分布の違いにより
アクリル酸系モノマーの重合度の違いが起こり、そのた
めモノマーを完全に重合させることは極めて難しく、そ
の結果、残存モノマーが多量となって、安全上問題が多
いことが危惧される。また、アクリル酸塩系モノマー水
溶液を予め吸水性有機材料基材に含浸させるため、この
モノマー水溶液が基材内部にまで浸透してそこで重合す
る結果、繊維間の毛管径を小さくして吸水速度の低下を
招き、また、生成吸水性ポリマーが膨潤する際に膨潤阻
害を起こす等の欠点もあると思われる。
【0007】更に、特開昭64−11675号公報に
は、繊維状基材に親水性アクリル系モノマーおよび親水
性アクリル系ポリマーの混合物を含む液状物を不連続に
塗布し、次いでこれを重合させることを特徴とする吸水
性アクリル系ポリマーと繊維状基材からなる吸水性複合
体の製造法が提案されている。しかし、この方法では、
不連続に形成されるポリマー部域の形状および(また
は)大きさに制限があって、特に微細な大きさに塗布す
ることが不可能であり、その結果、吸水性能が充分発現
しない等の欠点があると思われる。
【0008】最近にいたり、繊維状基材と基材に付着し
た吸水性ポリマーの少なくとも一部が基材を略球状に包
み込み、かつ不連続に付着してなることを特徴とする吸
収物品、が提案された(特公平5−58030号公
報)。この吸収物品は、上記のような問題点を内包する
従来の製品を改良したものとして有意義なものと解され
る。
【0009】しかし、本発明者らは、この改良品にも問
題点があることを見出した。すなわち、この先行技術に
係る製品は、吸水性ポリマーが略球状に基材に付着して
いるとされているところ、その付着強度がその吸水膨潤
時に充分ではなくて、脱落しやすいということである。
また、その繊維状基材は、それが吸水性物品を対象とし
ているにもかゝわらず、親水性のものは不適当であると
解される。すなわち、開示されているところによれば、
この製品はモノマー水溶液を基材に噴霧して製造されて
いるが、このモノマー水溶液はレドックス系ではない単
純な過酸化物触媒を配合したものであるので、重合開始
が遅く、モノマー水溶液液滴が基材に到達接触する時点
で充分な粘度を持っていないと考えられ、そのような生
成吸水性ポリマーが基材を略球状に包み込みかつ不連続
に付着した形態となるためには、基材は低粘度モノマー
水溶液の「吸収」ないし「含浸」が生じない(それが生
じると、同公報にいう「水かき状」の吸水性ポリマーが
生じると思われる)非親水性のものであることが必要と
解されるからである。 〔発明の概要〕
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、吸水
性ポリマー粒子が担持された吸水性複合体であって、吸
水性に優れ、吸水速度が大きく、且つ、高吸水性ポリマ
ー粒子が繊維質基材上に安定性よく固定されている吸水
性複合体を提供することにある。
【0011】また本発明の他の目的は、基材上に吸水性
ポリマー粒子が担持された吸水性複合体を製造するに当
り、前記従来技術の欠点を改良し、任意の成形した繊維
基材上に高吸水性ポリマーを任意の形態、模様に固着で
き、その上残存モノマーが少なく且つ吸水性能に優れ、
吸水性複合体を簡便に且つ安価に製造する方法を提供す
ることにある。 <要旨>
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために種々研究を重ねた結果得られたものであ
って、基材上に吸水性ポリマー粒子が特定の状態で担持
された、吸水性複合体およびこの複合体を製造する方法
として、前記重合性モノマー水溶液をレドックス系重合
開始剤を使用して重合する際に、モノマー、生成ポリマ
ー等を含む重合進行中の反応混合物を液滴として前記基
材上に担持させ、次いで重合を進行させることにより、
高吸水性ポリマーを任意の形態、模様に基材上に固着で
き、更に残存モノマーが少なく且つ吸水性能に優れた吸
水性複合体が簡便に且つ安価に得られるという発見に基
くものである。
【0013】すなわち、本発明による吸水性複合体は、
繊維質基材上に吸水性ポリマー粒子が担持された吸水性
複合体であって、下記(1)〜(4)の物性値を有する
ものであること、を特徴とするものである。 (1)基材の空隙率が50〜99.5%であること、
(2)基材上に担持されたポリマー粒子の1次粒子径が
50〜1000μmであること、(3)ポリマー粒子の
担持量が基材1m2 当り10〜500gであること、
(4)吸水性複合体の60mm×300mのシート状
(厚さは0.5〜20mm)の試料を生理食塩水で飽和
吸水させたのち、ストーンテーブル上に置き、この試料
上で直径105mm、巾60mm、重さ4kgの表面の
滑らかな鉄製ローラーを10cm/秒の速さで5往復さ
せたときに、試料から脱落した吸水性ポリマーの乾燥後
の重量を秤量して、下式で表わした担持率(A)が60
%以上であること。
【0014】
【数2】 ここで、Wo は試料中の乾燥時の吸水性ポリマーの重量
(g)、wは脱落した吸水性ポリマーの乾燥重量(g) また、本発明による吸水性複合体の製造法は、吸水性ポ
リマーを与える重合性モノマーの水溶液をレドックス系
重合開始剤により重合を開始させることにより得られる
重合進行中の反応混合物の液滴を繊維質基材に担持さ
せ、該基材上で重合を完了させること、を特徴とするも
のである。 <効果>本発明によれば、前記の問題点が解決された吸
水性物品が得られる。特に、モノマー水溶液の液滴を気
相中で形成させ、しかもモノマーの重合をレドックス系
開始剤で開始させることによって、繊維質基材に到達す
る液滴の粘度がモノマー水溶液の粘度より十分高くなっ
ているので、基材が親水性繊維からなるものであって
も、液滴の「吸収」ないし「含浸」が生じ難い。そのう
え、本発明による吸水性複合体は、粒状に付着した吸収
性ポリマーの膨潤時の脱落が少ない。
【0015】
【発明の実施の形態】
〔発明の具体的説明〕 〔吸水性複合体の製造〕 <重合性モノマー>本発明で使用する重合性モノマー
は、吸水性ポリマーを与えるものである限り、そしてレ
ドックス系開始剤によってその重合が開始されるもので
ある限り、その種類を問わない。このモノマーは、水溶
液として使用されるところから、水溶性のものでなけれ
ばならないが、吸水性ポリマーを与えるモノマーは一般
に水溶性である。
【0016】このようなモノマーの代表例であって、し
かも本発明で使用するのにも好ましいものは、有機不飽
和カルボン酸またはその塩である。具体的には、アクリ
ル酸またはその塩、メタクリル酸またはその塩、マレイ
ン酸またはその塩或いはイタコン酸またはその塩等が例
示でき、これらは各群内および(または)各群間で混合
して用いてもよい。
【0017】この中、好ましいのはアクリル酸またはそ
の塩、およびメタクリル酸またはその塩であり、特に好
ましいのはアクリル酸またはその塩である。
【0018】本発明で吸水性ポリマーを与える重合性モ
ノマーは、このように、好ましくは有機不飽和カルボン
酸またはその塩であり、こようなモノマーの水溶液の好
ましいものはこの有機不飽和カルボン酸またはその塩を
主成分とするものである。ここで、「有機不飽和カルボ
ン酸またはその塩を主成分とする」とは、有機不飽和カ
ルボン酸またはその塩が重合性モノマーの全量に対して
50モル%以上、好ましくは80モル%以上、含まれる
ことを意味する。
【0019】有機不飽和カルボン酸の塩としては、水溶
性の塩、たとえば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属
塩、アンモニウム塩等が通常用いられる。また、その中
和度は、目的に応じて適宜定められるが、アクリル酸の
場合には、カルボキシル基の20〜90モル%がアルカ
リ金属塩またはアンモニウム塩に中和されたものが好ま
しい。アクリル酸モノマーの部分中和度が20モル%未
満であると、生成ポリマーの吸水能が著しく低下する傾
向がある。
【0020】アクリル酸モノマーの中和には、アルカリ
金属の水酸化物や重炭酸塩等または水酸化アンモニウム
等が使用可能であるが、好ましいのはアルカリ金属水酸
化物であり、その具体例としては水酸化ナトリウムおよ
び水酸化カリウムが挙げられる。
【0021】また、本発明においては、前記の有機不飽
和カルボン酸以外にこれらと共重合可能な単量体、例え
ば(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコー
ル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレート、または低水溶性モノマーではある
が、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル
酸アルキルエステル類等も生成吸水性樹脂の性能を低下
させない範囲の量で共重合させても差し支えない。な
お、ここで「(メタ)アクリル」という用語は、「アク
リル」及び「メタクリル」の何れをも意味するものとす
る。
【0022】なお、これらのモノマーのうち吸水性ポリ
マーを与えるものは、有機不飽和カルボン酸またはその
塩に対する補助成分としてではなく、「吸水性ポリマー
を与える重合性モノマーの水溶液」の主要モノマーとし
て使用することができることはいうまでもない。
【0023】有機不飽和カルボン酸またはその塩、特に
アクリル酸またはその塩は、それ自身で、自己架橋ポリ
マーを形成することがあるが、架橋剤を併用して架橋構
造を積極的に形成させることもできる。架橋剤を併用す
ると、生成吸水性ポリマーの吸水性能が向上することが
ふつうである。架橋剤としては、前記モノマーと共重合
可能なジビニル化合物、例えばN,N′−メチレンビス
(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコール
ジ(メタ)アクリレート類等、ならびにカルボン酸と反
応し得る2個以上の官能基を有する水溶性の化合物、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等のポリグリシ
ジルエーテル等、が好適に使用される。この中で特に好
ましいのは、N,N′−メチレンビス(メタ)アクリル
アミドである。架橋剤の使用量は、モノマーの仕込み量
に対して0.001〜1重量%、好ましくは、0.01
〜0.5重量%である。
【0024】上述の主成分として有機不飽和カルボン酸
またはその塩を含む重合性モノマー水溶液の重合性モノ
マーの濃度は、20重量%以上、好ましくは25重量%
以上、である。濃度が20重量%より少ないと重合後の
吸水性樹脂の吸水能が十分に得られないため好ましくな
い。上限は80重量%程度である。 <レドックス系重合開始剤>本発明で用いられる重合開
始剤は、酸化性を示すラジカル発生剤と還元剤とを組合
せてなるレドックス系をなすものであり、ある程度の水
溶性を示すものでなければならない。このような酸化剤
としては、過酸化水素、過硫酸アンモニウムや過硫酸カ
リウム等の過硫酸塩、t−ブチルハイドロパーオキシド
やクメンハイドロパーオキシド等のハイドロパーオキシ
ド類などの過酸化物、その他、第二セリウム塩、過マン
ガン酸塩、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩等が挙げられる
が、この中でも過酸化水素が特に好ましい。これら酸化
剤の使用量は、重合性単量体に対して0.01〜10重
量%、好ましくは0.1〜2重量%、である。
【0025】還元剤は、前記酸化剤とレドックス系を形
成しうるものであり、具体的には亜硫酸ナトリウム、亜
硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウ
ム、酢酸コバルト、硫酸銅、硫酸第一鉄、L−アスコル
ビン酸またはL−アスコルビン酸アルカリ金属塩等を挙
げることができる。中でもL−アスコルビン酸またはL
−アスコルビン酸アルカリ金属塩が特に好ましい。これ
らの還元剤の使用量は、重合性単量体に対して0.00
1〜10重量%、好ましくは0.01〜2重量%、であ
る。 <重合方法>本発明においては、吸水性ポリマーを与え
るモノマーの水溶液、具体的には、有機不飽和カルボン
酸またはその塩を主成分とする重合性モノマーの水溶
液、にレドックス系重合開始剤を配して当該モノマーの
重合を開始させ、モノマーおよび生成ポリマーを含んで
なる重合進行中の反応混合物の液滴を繊維質基材に担持
させ、この基材上で重合を完了させる。
【0026】このような重合方式においては、モノマー
共存下にレドックス系が形成されると事実上直ちに重合
が開始され、またレドックス系開始剤による重合が連鎖
重合であることに相当して所定重合率に達するまでの時
間、従ってモノマー水溶液の粘度が所定レベルとなるま
での時間、が比較的短かいこと、に充分配慮する必要が
あり、重合開始後のモノマー水溶液が所定粘度の液滴と
なって基材に付着するよう運転条件を選ぶ必要がある。
【0027】このような配慮の下で好ましい一つの方法
は、レドックス系重合開始剤を構成する酸化剤と還元剤
の一方を含む重合性モノマー水溶液からなる第1液とレ
ドックス系重合開始剤の他方および所望により重合性モ
ノマーを含む水溶液からなる第2液を気相中で混合する
ことにより重合を開始させることからなる。
【0028】具体的な手段としては、例えば、第1液お
よび第2液を、それぞれの流出方向が15度以上の角度
で、しかも液柱状態で衝突するようにそれぞれ別個のノ
ズルより噴出させる方法がある。このように両溶媒の流
出方向に角度を持たせて互いに衝突させることにより、
ノズルからの流出エネルギーの一部を混合に利用するの
である。それぞれのノズルから流出する第1液と第2液
の交差角度は、使用する重合性単量体の性状、流量比等
に応じ適宜選定する。例えば、液の線速度が大きければ
角度は小さくすることができる。十分な混合の効果を得
るには15度以上が必要であり、特に好ましい角度は2
0度以上である。第1液と第2液の衝突後に液柱ができ
る条件であれば(詳細後記)、角度の上限は特に制限さ
れないが、工業的装置としては120度以下、特に好ま
しくは100度以下、である。
【0029】この方法では、それぞれのノズルから出る
第1液と第2液は2液が合流して液柱が形成されるよう
に液柱状態で衝突させることが必要である。このように
液柱状態で衝突させることにより、設定した流量比で液
体の混合が可能になり、重合反応が良好に行われる。第
1液と第2液が粒子状になってから衝突させたのでは混
合比率が設定した流量比と異なり、好ましい結果は得ら
れにくい。また、ノズル先端間の距離は流体が液柱状態
で衝突できる範囲内で自由に設定でき、ノズルの先端が
接触していてもよい。ノズルの内径は、使用する重合性
単量体の性状、目的とする吸水性複合体の形状に応じて
適宜選択すればよいが、好ましくは0.05〜2.0m
m、更に好ましくは0.1〜1.0mm、の範囲であ
る。
【0030】なお、この場合、第1液の温度は通常常温
〜約60℃、好ましくは常温〜約40℃であり、また、
第2液の温度も通常常温〜約60℃、好ましくは常温〜
約40℃である。
【0031】このように、ノズルから噴出させたそれぞ
れの水溶液は、液柱状態で衝突させて両液を合体させ
る。合体後は液柱を形成していて、それがある時間保持
されるが、その後この液柱は解体して液滴となって基材
上に落下する。
【0032】合体後に液柱を形成、保持する時間、液柱
長さ及び液滴の大きさはノズル内径等の設定条件によっ
て異なるが、一般に、保持時間は0.1〜3秒、液柱長
さは3〜50mm、液滴の大きさは直径約5〜3000
μm、である。
【0033】このような重合の開始および重合進行中の
液滴の形成を行なう場を与える気相のガスとしては、窒
素、ヘリウム、炭酸ガス等の重合に不活性なものが好ま
しいが、空気でもよい。また、水蒸気のみの場合を含
め、ガス中の湿度には特に制限はない。ガスの温度条件
は、室温以上、150℃以下、望ましくは100℃以
下、である。ガスの流れ方向は液柱および液滴の進行方
向に関して向流、並流のどちらでも良いが、液滴の気相
中滞留時間を長くする必要がある場合、すなわち重合性
モノマーの重合率を上げ(詳細後記)、ひいては液滴の
粘度を高める必要がある場合、は向流(反重力方向)の
方がよい。
【0034】基材上に落下する時点での重合率は、3〜
90%、好ましくは3〜80%、さらに好ましくは5〜
70%、であるように諸条件を設定する。この重合率が
余り低い場合には、基材上に落下した時に液が基材上に
広がったり或いは吸収ないし含浸されたりして、任意の
形態、模様、例えばドット状、に付着させることが不可
能になる。また、余り高い場合には、基材との接着力が
発現せず、基材と吸水性ポリマーとの固定性が悪くな
る。
【0035】ノズルの径および角度、重合開始剤の種類
および量、ノズルと基材との距離、気相の温度等を変え
ることにより、また複数組のノズルを適当な配列で使用
することにより、さらにまたノズルと基材との相対位置
ないし距離を経時的に変化させることにより、重合後に
できた吸水性ポリマーを基材上に任意の形態、模様で施
すことが可能である。形態としては、ドット状にポリマ
ー粒子が各々独立して基材上に付着させた方が吸水性能
が優れ好ましいが、目的用途によってはポリマー粒子を
連続的に付着させて線状、面状に施すことも可能であ
る。2本の対向するノズルを使用する以外の方法も可能
であって、そのような場合の例として2本のノズル先端
位置を揃えた結束式ノズル、一方のノズルが他方のノズ
ルに内挿されている二重式ノズル等が挙げられる。
【0036】ノズルから噴出させたそれぞれの液の成分
は液柱状態で衝突、混合した後、基材に落下する間に重
合が進行し、基材上において重合の最終段階が進行する
が、この重合の一部または全部を更に進行させる目的で
加熱処理、紫外線ないし電子線照射処理を施してもよ
い。重合終了の目安は、残モノマーが2000ppm以
下、好ましくは1000ppm以下、である。
【0037】また、吸水性能を向上させる目的で基材上
の吸水性ポリマーの表面を架橋剤により架橋させること
も可能である。 <繊維質基材>上記の重合進行中の反応混合物を付着さ
せるべき繊維質基材としては、「成形した」繊維質基材
が好ましい。成形した繊維質基材とは、具体的には繊維
をゆるく成形したパッド、カーディングまたはエア・レ
イイングしたウエブ、ティッシュペーパー、木綿ガーゼ
のような織布、メリアス地または不織布であって、特定
の形状を有するものである。「成形した」繊維質基材と
は、その繊維質基材を用品の中に組み込むために、切
断、接合、造形等が必要になることはあるが、ウエブ形
成作業は更に施す必要がないものを意味する。
【0038】基材を構成する繊維は、それが吸水性物品
用であるところから、木材パルプ、レーヨン、木綿、再
生セルロースその他のセルロース系繊維のような親水性
繊維が好ましく、また本発明の利益を最も良く享受する
ものであって、このような親水性繊維を主成分とするも
のが本発明での特に好ましい基材である。その他にも、
ポリエステル系繊維を主成分とした繊維質基材を使用す
ることも好ましく、また他の種類の非親水性の繊維、例
えば、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリスチレ
ン系、ポリアミド系、ポリビニルアルコール系、ポリ塩
化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリアクリロニト
リル系、ポリ尿素系、ポリウレタン系、ポリフルオロエ
チレン系、ポリシアン化ビニリデン系繊維を主成分とし
た繊維質基材を使用することも可能である。
【0039】本発明のような特定の吸水性ポリマー粒子
の形成/担持方式による場合には、使用する繊維質基材
の空隙率も重要な因子である。すなわち本発明において
は、この繊維質基材の空隙率が50〜99.5%である
ことが必要である。空隙率が50%より小さいとポリマ
ー粒子が基材の繊維に付着しにくく、また基材自体が堅
く、一方空隙率が99.5%より大きいとポリマー粒子
の繊維への担持率が低下すると共に基材自体の強度が不
十分である。
【0040】ここで、基材の空隙率とは、以下の式で算
出される値である。
【0041】
【数3】 「成形した」繊維質基材は、二次元方向に対して三次元
方向が充分に小さい形状、すなわち布状ないしシート
状、である。従って、基材の厚さは約0.5〜20mm
程度がふつうであり、目付量は約10〜500g/m2
程度がふつうである。 <吸水性複合体の製造>吸水性複合体の実際の製造方法
を例示すると、下記のとおりである。すなわち、前記基
材シートをベルトコンベアーで移送しつつ、上方から、
重合性モノマー水溶液の重合が開始された重合進行中の
反応混合物を担持させ、所定時間を経過させて重合を完
了させる。生成した吸水性ポリマーは水分を含んでいる
から、水分除去のため乾燥処理をして、吸水性復合体の
原反を得る。これを所定の形、大きさに切断し、吸水性
複合体として製品化される。 〔吸水性複合体〕このようにして得られた吸水性複合体
は、ポリマーが粒子状態で基材上に付着した構造となっ
ており、高吸水性ポリマーの担持量としては10〜50
0g/m2 である必要がある。担持量が10g/m2
り小さいと吸水性能が充分でなく、500g/m2 より
大きいとシートが「ごわごわ」した状態となり、吸収体
としての風合いを損なう。
【0042】また、吸水性ポリマーの粒子径は、約50
〜1000μmである。粒子径が1000μmより大き
いと吸水性ポリマーの性能が充分発現しない。一方、約
50μmより小さいと、吸水性ポリマー粒子の基材への
接着力が不充分である。
【0043】吸水性複合体に担持されている吸水性ポリ
マーの平均粒子径は、複合体を顕微鏡を用いて観測する
ことにより求めるものとする。すなわち、顕微鏡視野中
の吸水性ポリマー粒子の個数と個々の粒子径とを読みと
り、下記式により算出する。
【0044】
【数4】 本発明による吸水性複合体は、使用した繊維質基材固有
の風合い、たとえば柔軟性、を損なうことなく、吸水性
ポリマー粒子は、繊維質基材に、強固に担持されてお
り、特に、吸水した後のゲルも繊維質基材から容易には
ずれることなく固定性に優れている。
【0045】本発明による吸水性複合体吸水性ポリマー
の吸水後の脱落が少ないことを特徴の一つとするもので
あることは前記したところであるが、その場合の吸水性
ポリマー粒子の付着強度は、吸水性複合体の60mm×
300mのシート状(厚さは0.5〜20mm)の試料
を生理食塩水で飽和吸水させたのち、ストーンテーブル
上に置き、この試料上で直径105mm、巾60mm、
重さ4kgのローラーを10cm/秒の速さで5往復さ
せたときに、試料から脱落した吸水性ポリマーの乾燥後
の重量を秤量して、下式で表わした担持率(A)が60
%以上である、ということである。
【0046】
【数5】 ここで、Wo は試料中の乾燥時の吸水性ポリマーの重量
(g)、wは脱落した吸水性ポリマーの乾燥重量
(g)。
【0047】なお、本発明による吸水性複合体は乾燥時
にも吸水性ポリマーの付着強度が大きい。乾燥時の付着
強度は吸水性複合体の60mm×300mmのシート状
(厚さは0.5〜20mm)の試料をストーンテーブル
上に置き、この試料上で直径105mm、巾60mm、
重さ4kgのローラーを10cm/秒の速さで10往復
させたときに、試料から脱落した吸水性ポリマーの重量
を秤量して、下記式で表わした担持率(A′)が90%
以上である、ということである。
【0048】
【数6】 ここで、Wo ′は試料中の吸水性ポリマーの重量
(g)、w′は脱落した吸水性ポリマーの重量(g)。
【0049】本発明による吸水性複合体は、吸水能およ
び吸水速度の点においても満足すべき性能を有してい
る。生理食塩水について下式に従って示したこれらの性
能については、下記実施例(および比較例)に記載した
ところを参照されたい(なお、下式から明らかなよう
に、吸水能および吸水速度は、担持されている吸水性ポ
リマーについてのそれである)。
【0050】本発明によれば、吸水能は、一般に20
(倍)以上、通常は30(倍)以上、であり、35
(倍)以上もしばしばみられる。
【0051】吸水速度は、一般に15g/5分以上、通
常20g/5分以上、であり、25g/5分以上もしば
しばみられる。
【0052】また、本発明による吸水性複合体は、残留
未反応モノマーの量が少ないという点でも満足すべきも
のである。下式に従って示した残留未反応モノマー濃度
については、下記実施例(および比較例)に記載したと
ころを参照されたい。本発明によれば残留未反応モノマ
ー濃度は、一般に500ppm以下、通常は300pp
m以下であり、100ppm以下、もしばしばみられ
る。 (1)生理塩水吸水能 300mlのビーカーに吸水性複合体を約1.0gおよ
び濃度0.9重量%の食塩水約200gをそれぞれ秤量
して入れてから、約4時間放置して食塩水によってポリ
マーを充分に膨潤させる。次いで、100メッシュ篩で
水切りをした後、下記式に従って生理塩水吸水能を算出
する。
【0053】
【数7】 (2)吸水速度 300mlのビーカーに濃度0.9重量%の食塩水約2
00gを秤量して入れる。次に吸水性複合体を約1.0
g秤量し、上記食塩水中に入れる。5分後、100メッ
シュ篩で水切りをした後、そのろ過食塩水量を秤量し、
上記式に示した式に基づき生理塩水吸水能を求め、これ
を吸水速度とする。 (3)残留未反応重合性単量体濃度 吸水性複合体0.5gを精秤し、これを2リットルビー
カー中のイオン交換水1リットルに添加し、約10時間
攪拌下に充分膨潤させる。膨潤後のポリマーゲルを20
0メッシュ篩でろ別し、ろ過液を高速液体クロマトグラ
フィーにて分析する。別に既知の濃度を示す単量体標準
液を作り、これにより検量線を作って絶対濃度を求め
る。
【0054】
【実施例】下記の実施例および比較例は、本発明を更に
具体的に説明するためのものである。従って、本発明
は、これらの実施例により限定されるものではない。な
お、これらの例に記載の生理塩水吸水能、吸水速度、残
留未反応重合性モノマー量、吸水前および吸水後の吸水
性ポリマーの繊維質基材への担持強度は、前記定義に従
って表示したものである。
【0055】実施例1 80重量%のアクリル酸水溶液125重量部に、48.
5重量%の水酸化ナトリウム水溶液57.3重量部、水
6.4重量部、架橋剤(N,N′−メチレンビスアクリ
ルアミド)0.15重量部と更に酸化剤として30重量
%の過酸化水素水溶液5.0重量部を加えて溶液Aを調
製した。溶液Aのモノマー濃度は60重量%、中和度は
50モル%であった。
【0056】これとは別に80重量%のアクリル酸水溶
液125重量部に、48.5重量%の水酸化ナトリウム
水溶液57.3重量部、水9.9重量部、架橋剤(N,
N′−メチレンビスアクリルアミド)0.15重量部と
更に還元剤としてL−アスコルビン酸1.5重量部を加
えて溶液Bを調製した。溶液Bのモノマー濃度、中和度
は溶液Aと同様であった。
【0057】図1に示した構造の内径0.13mmの2
本のノズルを使用し、ノズル間角度を30度、ノズルの
先端の間の距離を4mmとし、一方のノズルより前記A
液、他方のノズルより前記B液を、それぞれ液温40℃
に加温し、それぞれ流速5m/秒となるようにポンプで
供給した。
【0058】A液及びB液はノズルを出たところで合流
し、約10mmほど液柱を形成した後、液滴となって空
気(60℃)の上昇気流中を落下した。この液滴をノズ
ルの先端より下方100cmに設置したポリプロピレン
/ポリエチレン製不織布(空隙率98%、目付量:10
0g/m2 )上に受け、担持させた吸水性ポリマーの含
水率が5%になるまで乾燥し、ポリマー担持量として2
00g/m2 が施された吸水性複合体Aを得た。結果
は、表1に示す通りであった。
【0059】実施例2 実施例1において、溶液Aを80重量%のアクリル酸水
溶液125重量部に、48.5重量%の水酸化カリウム
80.4重量部、水2.0重量部、架橋剤(N,N′−
メチレンビスアクリルアミド)0.15重量部と更に酸
化剤として30重量%の過酸化水素水溶液5.0重量部
を加えて調製し、溶液Bを80重量%のアクリル酸水溶
液125重量部に、48.5重量%の水酸化カリウム8
0.4重量部、水5.5重量部、架橋剤(N,N′−メ
チレンビスアクリルアミド)0.15重量部と更に還元
剤としてL−アスコルビン酸1.5重量部を加えて調製
した以外は実施例1と同様の操作を行い吸水性複合体B
を得た。結果は、表1に示す通りであった。
【0060】実施例3 実施例1においてポリプロピレン/ポリエチレン製不織
布(空隙率98%、目付量:100g/m2 )に代えて
ポリエステル製不織布(空隙率95%、目付量:100
g/m2 )を用いた以外は実施例1と同様の操作を行っ
て、吸水性複合体Cを得た。結果は、表1に示す通りで
あった。
【0061】実施例4 実施例1においてポリプロピレン/ポリエチレン製不織
布(空隙率98%、目付量:100g/m2 )に代えて
レーヨン製不織布(空隙率90%、目付量:100g/
2 )を用いた以外は実施例1と同様の操作を行って、
吸水性複合体Dを得た。結果は、表1に示す通りであっ
た。
【0062】実施例5 実施例1において得られた吸水性複合体Aに1000m
J/cm2 の紫外線を照射して、吸水性複合体Eを得
た。結果は、表1に示す通りであった。
【0063】実施例6 実施例1において使用したA液及びB液を使用し、図1
に示した構造の0.20mmの2本のノズルを使用し、
ノズル間角度を30度、ノズルの先端の間の距離を4m
mとし、一方のノズルより前記A液、他方のノズルより
前記B液を、それぞれ液温40℃に加温し、それぞれ5
m/秒となるようにポンプで供給した。
【0064】A液及びB液はノズルを出たところで合流
し、約20mmほど液柱を形成した後、液滴となって窒
素雰囲気中(70℃)を落下した。この液滴をノズルの
先端より下方30cmに設置したポリプロピレン/ポリ
エチレン製不織布(空隙率98%、目付量:100g/
2 )上に受け、その際にこの不織布を前後左右に移動
させて、吸水性ポリマー粒子がポリプロピレン/ポリエ
チレン製不織布上に線幅2mm、間隔5mmの格子状模
様を形成するようにし、その後、吸水性ポリマーの含水
率が5%になるまで乾燥して、ポリマー担持量として2
00g/m2 が施された吸水性複合体Fを得た。結果
は、表1に示す通りであった。
【0065】実施例7 実施例1において溶液Aを80重量%のアクリル酸水溶
液100重量部に、無水マレイン酸27.4重量部、4
8.5重量%の水酸化ナトリウム68.9重量部、水1
8.0重量部、架橋剤(N,N′−メチレンビスアクリ
ルアミド)0.15重量部と酸化剤として30重量%の
過酸化水素水溶液5.0重量部を加えて調製し、溶液B
を80重量%のアクリル酸水溶液100重量部に、無水
マレイン酸27.4重量部、48.5重量%の水酸化ナ
トリウム68.9重量部、水21.5重量部、架橋剤
(N,N′−メチレンビスアクリルアミド)0.15重
量部と還元剤としてL−アスコルビン酸1.5重量部を
加えて調製した以外は実施例1と同様の操作を行って、
吸水性複合体Gを得た。結果は、表1に示す通りであっ
た。
【0066】比較例1 実施例1で調製した溶液Aを液温40℃に加温し、内径
0.13mmのノズルを使用して、流速5m/秒になる
ようにポンプで供給した。
【0067】溶液Aはノズル先端から、液柱を形成した
後、液滴となって空気(60℃)の上昇気流中を落下し
た。この液滴をノズルの先端より下方100cmに設置
したポリプロピレン/ポリエチレン製不織布(空隙率9
8%、目付量:100g/m2 )上に受け、更に、実施
例1で調製した溶液Bを溶液Aと同じ操作で散布した。
【0068】基材上で溶液Aと溶液Bが反応し、重合が
進行して吸水性ポリマーが形成された。これを含水率が
5%になるまで乾燥して、ポリマー担持量として200
g/m2 が施された吸水性複合体Hを得た。結果は、表
1に示す通りであった。
【0069】比較例2 実施例1において、ポリプロピレン/ポリエチレン製不
織布の位置をノズルの先端より下方800cmに設置し
た以外は、実施例1と同様の操作を行って、吸水性複合
体Iを得た。結果は、表1に示す通りであった。
【0070】比較例3 80重量%のアクリル酸水溶液125重量部に、48.
5重量%の水酸化ナトリウム水溶液57.3重量部、水
9.9重量部と架橋剤(N,N′−メチレンビスアクリ
ルアミド)0.15重量部を加えて、溶液Aを調製し
た。溶液Aのモノマー濃度は60重量%、中和度は50
モル%であった。
【0071】この溶液Aから酸素を除去するため、窒素
ガスを通気した後、滴下ノズルによりレーヨン製不織布
(空隙率90%、目付量:100g/m2 )上に線状に
施し、その後5メガラドの電子線を照射し、更に生成し
た吸水性ポリマーに含まれる水分を除去するため乾燥炉
を通過させて、ポリマー担持量として200g/m2
施された吸水性複合体Jを得た。結果は、表1に示す通
りであった。
【0072】比較例4 80重量%のアクリル酸水溶液125重量部に、48.
5重量%の水酸化ナトリウム水溶液57.3重量部、水
9.9重量部と更に架橋剤(N,N′−メチレンビスア
クリルアミド)0.15重量部を加えて、溶液Aを調製
した。溶液Aのモノマー濃度は60重量%、中和度は5
0モル%であった。
【0073】この溶液Aから酸素を除去するため、窒素
ガスを通気した後、散布ノズルによりレーヨン製不織布
(空隙率90%、目付量:100g/m2 )上に散布し
た後、0.4%過硫酸アンモニウム水溶液、0.2%亜
硫酸水素ナトリウム水溶液をそれぞれ超音波霧化装置で
霧化した雰囲気に20秒間づつ保持して、重合反応を開
始させた。更に、同じく窒素雰囲気中で60分間保持
し、次に生成した吸水性ポリマーに含まれる水分を除去
するため乾燥炉を通過させて、ポリマー担持量として2
00g/m2 が施された吸水性複合体Kを得た。結果
は、表1に示す通りであった。
【0074】比較例5 平均分子量250000のポリアクリル酸ナトリウム9
0重量部及びアクリル酸24重量部からなる混合物、過
硫酸アンモニウム0.7重量部及び架橋剤(N,N′−
メチレンビスアクリルアミド)0.08重量部を脱イオ
ン水118重量部に溶かして、均一で粘稠な溶液Aを調
製した。
【0075】この溶液Aを口径500μmφのノズルに
よりレーヨン製不織布(空隙率90%、目付量:100
g/m2 )上に点状に施した後、窒素置換した80℃の
乾燥機中で重合を行って、ポリマー担持量として200
g/m2 が施された吸水性複合体Lを得た。結果は、表
1に示す通りであった。
【0076】比較例6 80重量%のアクリル酸水溶液125重量部に、48.
5重量%の水酸化ナトリウム水溶液80.2重量部、水
98.3重量部、架橋剤(N,N′−メチレンビスアク
リルアミド)0.15重量部と重合開始剤として過硫酸
ナトリウム3.0重量部を加えて、溶液Aを調製した。
溶液Aのモノマー濃度は40重量%、中和度は70モル
%であった。
【0077】この溶液Aから酸素を除去するため、窒素
ガスを通気した後、滴下ノズルによりこの溶液Aをポリ
プロピレン/ポリエチレン製不織布(空隙率98%、目
付量:100g/m2 )上に均一に噴霧した。溶液Aを
施した不織布を窒素置換した70℃の乾燥機中で20分
間放置して重合を行い、更に100℃で減圧乾燥して、
ポリマー担持量として200g/m2 が施された吸水性
複合体Mを得た。結果は、表1に示す通りであった。
【0078】
【表1】
【0079】
【発明の効果】本発明の方法によれば、成形した繊維基
材上に高吸水性ポリマー粒子を任意の形状、模様に固着
することができ、更に残存モノマーが少なく且つ吸水性
能に優れた吸水性複合体を簡便に且つ安価に製造するこ
とができることは、発明の概要の項において前記したと
ころである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するためのノズル構造の一例
及び本発明方法の一実施態様を示す図である。
【符号の説明】
1 第1液用ノズル 2 第2液用ノズル 3 A液 4 B液

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維質基材上に吸水性ポリマー粒子が担持
    された吸水性複合体であって、下記(1)〜(4)の物
    性値を有するものであることを特徴とする、吸水性複合
    体。 (1)基材の空隙率が50〜99.5%であること、
    (2)基材上に担持されたポリマー粒子の1次粒子径が
    50〜1000μmであること、(3)ポリマー粒子の
    担持量が基材1m2 当り10〜500gであること、
    (4)吸水性複合体の60mm×300mのシート状
    (厚さは0.5〜20mm)の試料を生理食塩水で飽和
    吸水させたのち、ストーンテーブル上に置き、この試料
    上で直径105mm、巾60mm、重さ4kgの表面の
    滑らかな鉄製ローラーを10cm/秒の速さで5往復さ
    せたときに、試料から脱落した吸水性ポリマーの乾燥後
    の重量を秤量して、下式で表わした担持率(A)が60
    %以上であること。 【数1】 ここで、Wo は試料中の乾燥時の吸水性ポリマーの重量
    (g)、wは脱落した吸水性ポリマーの乾燥重量(g)
  2. 【請求項2】吸水性ポリマーを与える重合性モノマーの
    水溶液をレドックス系重合開始剤により重合を開始させ
    ることにより得られる重合進行中の反応混合物の液滴を
    繊維質基材に担持させ、該基材上で重合を完了させるこ
    とを特徴とする、請求項1に記載の吸水性複合体の製造
    法。
  3. 【請求項3】該基材に担持させる重合性モノマーの重合
    率が3〜95%である、請求項2に記載の吸水性複合体
    の製造法。
  4. 【請求項4】基材に担持させる重合進行中の反応混合物
    の液滴が、以下の第1液と第2液との気相中における混
    合により形成される、請求項2又は3に記載の吸水性複
    合体の製造法。 第1液:レドックス系重合開始剤を構成する酸化剤およ
    び還元剤のいずれか1方を含む重合性モノマー水溶液か
    らなる液、 第2液:第1液中に含有される酸化剤もしくは還元剤の
    他方、または第1液中に含有される酸化剤もしくは還元
    剤の他方と重合性モノマー、を含む水溶液からなる液
  5. 【請求項5】重合性モノマーが有機不飽和カルボン酸ま
    たはその塩を主成分とするものである、請求項2〜4の
    いずれか1項に記載の吸水性複合体の製造法。
  6. 【請求項6】重合性モノマーがカルボキシル基の20モ
    ル%以上がアルカリ金属塩またはアンモニウム塩に中和
    されてなるアクリル酸を主成分とする、請求項2〜5の
    いずれか1項に記載の吸水性複合体の製造法。
  7. 【請求項7】レドックス系重合開始剤を構成する酸化剤
    が過酸化水素であり、還元剤がL−アスコルビン酸また
    はL−アスコルビン酸アルカリ金属塩である、請求項2
    〜6いずれか1項に記載の吸水性複合体の製造法。
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