JPS5824416A - 高吸水性シ−ト状物の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水不溶性にして高吸水性のシート状物の製造法
に関するものである。

近年、水または水性液体を高度に吸収する樹脂、例えば
架橋カルボキシメチル化セルロース、デンプン−ポリ（
メタ）アクリロニトリルグラフト共重合体ケン化物、架
橋ポリエチレンオキサイド、デンプン−ポリアクリルア
ミドグラフト共重合体、ビニルエステルとエチレン系不
飽和カルボン酸またはその誘導体との共重合体ケン化物
、架橋ポリビニルピロリドン、架橋スルホン化ポリスチ
レン等が開発されるＫいたり、かかる素材を尿、血液等
の体液処理品などの衛生分野、また吸水性、保水性を利
用し【、農業、土木建築の分野、さらにその他の分野で
広くその使用が提案されている。

このように広範な適用の可能性を有する高吸水性樹脂も
その用途によってシート状に成形される方が好ましい場
合が少なくなく、かかる吸水性シート状物を作製する試
みが幾つかなされている。例えば、特開昭５１−１４５
７１０号公報において、通常の抄紙法で製造された各種
の紙に、水膨潤性重合体粒子を均一分布せしめて膨張紙
を製造する方法等が提案されている。しカルながら、か
かる粒子あるいは粉末状の水膨潤性重合体な紙、不織布
等の担体に分布せしめる方法は、その製造中に水膨潤性
重合体の微粒子あるいを裏粉末が飛散しゃすぐ、取扱い
が離しいうえ、該重合体微粒子あるい１粉末を担体上に
均一に分布せしめることが非常に困難である等の欠点を
有する。

また、高吸水性樹脂から直接、吸水性シート状物を作製
する方法としては、デンプン−ポリアクリロニトリルグ
ラフト共重合のケン化物溶液を金属ローラー上でフィル
ムある−はシート状に引き鷺ばした後、乾燥する方法勢
があげ％ｈ、かかる製法によれば、均一な吸水性シート
状物を得ることは可能であるが、しかしながら、得られ
る吸水性シート状物は硬＜−Ｃａｌいため取扱いが難し
く、シートとじて使用することばできない。

かかる観点から、本発明者らは、前記欠点の改良された
高吸水性シート状物を得るべく鋭意検討を重ねた結果、
自己架橋性もしくは架橋剤により架橋しうる親水性重合
体の水溶液もしくは水分散液中Ｋ、合成、半合成、ある
いは天然繊維からなる短繊維を特定量均一に分散せしめ
た後加熱乾燥することにより、高度の吸水性並びに保水
性を有し、シートとしての形状を保持しえるだけの強度
を有する均一なシート状物を伺ら特殊な技術的操作を施
すことなく構造することができ、しかも吸水速度が著し
く向上する事実を見出し本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、自己架橋性もしくは架橋剤により
架橋しうる親水性重合体の水溶液もしくは水分散液中Ｋ
。

長さα１〜２０目の合成、半合成、あるいは天然繊維か
らなる群から選ばれた１種又は２種以上の短繊維を重合
体１００重量部（固形分）当り５〜２００重量部（以下
、部と略す）均一に分散せしめ、必要に応じて発泡させ
た後、少なくとも３０℃以上で加熱乾燥して、除重合体
に架橋構造を形成せしめることを特徴とする高吸水性シ
ート状物の製造法に関する。

装置１ｊ１）Ｃおける高吸水性シート状物の製造におい
て使用する親木性重合体としては、カルボキシル基、カ
ルボン酸塩基、スルホン酸基、スルホン酸塩基、リン酸
基、リン酸塩基、第４級アン七ニウム塩基、アミノ基、
イミノ基、ビリジニクム塩基、ヒドロキシル基、エーテ
ル基、アミド基等の親水性基を含有し、並びに分子量に
架橋構造を形成しうる架橋反応性基を含有する実實的（
水に可溶のもしくは水分散性の刺水性重合体であり、な
おかつ皺重合体が自己架橋性の場合は単独で、架橋剤に
より架橋し５る場合は架橋剤とともに該重合体の水溶液
、もしくは水分散液を加熱５− 乾燥することＫより水不溶にして水膨潤性の吸水性ポリ
マーとなるものである限り採用することができる。尚、
ここで最も重要な点は、上記親水性重合体の調整中にお
いて鼓型合体が架橋することなく、該親水性重合体を含
水状態から加熱乾燥することによりはじめて分子量に架
橋構造を形成せしむることである。

本発明において用いられる分子関橋かけ反応を生成し５
る官能基を有する単量体としては、例えばＮ−メチロー
ル（メタ）アクリルアミド、讐−メチロール（メタ）ア
クリルアミド等のドーアルキロール基を有する単量体；
（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリ
ル酸ヒドロキシグロビル等のヒドロキシル基を有する単
量体；（メタ）アクリル酸グリシジル等のエポキシ基を
有する単量体；（メタ）アクリル酸、マレイン酸、フマ
ール酸等のカルボ中シル基な有する単量体；（メタ）ア
クリルアミド等の７６一 ミド基を有する単量体等があげられる。また上記単量体
の官能基と反応し分子間に架橋構造を形成し５る架橋剤
としては、例えば１，３−ジクロロインプロパツール、
１．３−ジプロモインプロパノール等のポリハロアルカ
ノール類；エピクロルヒドリン、エビブロモヒドリン等
のへロエボキシアルカン類；エチレングリコールジグリ
シジルエーテル、プロピ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ＷＡ：ポリアミドボ
リアミンーエビクロルヒドリン付加物類：ボリアジリジ
ン類：ボリインシアネート類；アミノプラスト類等があ
げられる。

尚、上記親木性重合体における親水性基および架橋反応
性基あるいは架橋剤の含有量ある一禮該親水性重合体の
分子量等は、高吸水性シート状物の各種の用途にて要求
される性能に応じて種々異なり一義的に限定することは
不可能であり、所望の水膨潤度、ゲル強度等に応じて適
宜決定されるものである。

又、親水性単量体としては、例えば（メタ）アクリル酸
、クロトン酸、マレイン酸、フマール酸等のカルボキシ
ル基を有する単量体、その塩、もしくはその無水物；ビ
ニルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、（メタ）
アクリル酸スルホプロピル等のスルホン酸基を有する単
量体もしくはその塩；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メ
チル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン等
のアミド基を有する単量体；（メタ）アクリル酸ヒドロ
キシエチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシグロビル尋
のヒドロキシル基を有する単量体：（メタ）アクリル酸
エチレングリコールモノメチルエーテル、（メタ）アク
リル酸トリオキシエチレングリコール等のエーテル基を
含有する単量体；（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエ
チル、（メタ）アクリル酸ジエチルアミノエチル等のア
ミノ基を含有する単量体；Ｎ。

Ｎ、Ｎ−）リメチルーＮ−（メタ）アクリロイルオキシ
エチルアンモニウムクロライド、Ｎ、Ｎ、Ｎ−）リエチ
ルーＮ−（メタ）アクリロイルオキシエチルアンモニウ
ムクロライド等の第４級アンモニウム塩基を有する単量
体等があげられる。

加水分解するととＫより親水性となりうる単量体もしく
はその他の単量体としては、例えば（メタ）アクリル酸
メチル、エチル（メタ）アクリル酸、マレイン酸ジメチ
ル等のエチレン系不飽和モノ（あるいはジ）カルボン酸
のエステル類；（メタ）アクリロニトリル岬のニトリル
基を有する単量体；（メタ）アクリルアミド等のアミド
基を有する単量体；酢酸ビニル等のエチレン系不飽和ア
ルコールのエステル類；エチレン、インブチレン等のア
ルケン類等があげられる。

また、本発明において用いられる親水性重合体は、乳化
９− 重合法、溶液重合法、水溶液重合法等の従来公知の方法
により、親水性単量体および／もしくは加水分解すると
とＫより親水性となりうる単量体あるいは他の単量体を
共重合し、必要に応じて加水分解することにより得られ
る。

中でも親水性単量体等を水中で重合させ、直接親木性重
合体水溶液を調整する方法は、咳親水性重合体の単離お
よびそれに引き続く水への溶解等の工程を必要としない
ため、工程を大幅に簡略化することができ、又それに伴
いコストの低減化を計ることもできるため好ましい。

又、この場合、本発明で用いられる親水性重合体に架橋
反応性を付与する方法としては、（１）上記親水性単量
体に前述の架橋性単量体を共重合させる方法；（２）上
記親水性単量体の重合後、前述の架橋剤を添加する方法
；（３）架橋性単量体と架橋剤を併用する方法等があげ
られるが、工程の合理化および架橋剤の親水性重合体中
への均一な分散という点１０− から上記（１）の方法が好ましい。

次に、上記の如くして調整した親水性重合体水溶液もし
くは水分散液中に、長さ１１〜２０１ＯＮの合成、半合
成、あるいま天然繊維からなる群から選ばれた１種又は
２種以上のパイルを重合体１００部（固形分）肖り５〜
２００部均一に分散せしめる。本発明において使用され
る繊維としては、例えば木綿、麻、羊毛、離解したパル
プ等の天然繊維；ビスコ−スレー曹ン、キエプ２等の再
生繊維素繊維；酢酸＊ルａ−ｘのような半合成繊維およ
びポリエステル、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニ
トリル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ
オレフィン系合成繊維等があり、これらを単独又は２種
以上混合使用することができる。

本発明で用いられる短繊維の長さは０．１〜２０ＩＥＩ
Ｉ、好ましくはα５〜１０＋ｗであることが必要である
。短繊維の長さが１１■以下の場合は、短繊維間のから
まりによるシート状物の補強が充分でなく脆くなる。短
繊維の長さが２０■を超える場合は、短繊維が長いため
に親水性重合体水溶液もしくは水分散液中に短繊維を均
一に分散することが困難となり好ましくない。

次に、上記の如き形状を有する合成、半合成、あるいは
天然繊維からなる群から選ばれた１種又は２種以上の短
繊維を親水性重合体水溶液もしくは水分散液と混合する
場合の該短繊維と親水性重合体の比率は、親水性重合体
１００部（固形分）当り短繊維が１〜２００部必要であ
る。短繊維が１部以下の場合、シート状物は脆く吸水速
度も無添加の場合と大差なく、短繊維の添加効果は期待
できない。又短繊維が２００部以上の場合は、短繊維間
のからまりが密になるため短繊維を親水性重合体水溶液
もしくは水分散液中に均一に分散することが難しく、通
常は１〜２００部好ましくは５〜１００部用いることが
必要である。

本発明における親水性重合体中への短繊維の分散方法と
しては、可搬型あるいは竪型攪拌機等による混合攪拌等
、短繊維を泉水性重合体水溶液もしくは水分散液中に均
一に分散できるならば、その混合方法は自由に選択でき
る。

かくして得られた短繊維を分散保持する親水性重合体水
溶液もしくは水分散液は、流電法による成型の後乾燥す
るかあるいはドラムドライヤー、ベルト乾燥器等による
薄膜乾燥法等公知の方法により乾燥され、その後架橋さ
れるか、あるいは又、乾燥と同時に架橋されて冥質的に
水不溶性でかつ水膨潤性の高吸水性シート状物が得られ
る。

上記短繊維を含有する親水性重合体水溶液もしくは水分
散液をそのまま乾燥しても高吸水性シート状物は得られ
るが、好ましくは乾燥する前に発泡処理を施すととによ
り本発明で得られる高吸水性シート状物の吸収能には影
響を及ばさずに吸水速度が着しく向上する。かかる発泡
処理につ１３− いそは、短繊維と親水性重合体水溶液もしくは水分散液
の混合分散後あるいは混合分散と同時に発泡する方法が
ある。

違　この場合、一般に界面活性剤の添加は泡の安定性が
向上し、又生成した高吸水性シート状物のローラー等か
らの剥離が容易になるだけでなく、湿潤性が増加するこ
とによる吸水速度の向上が見られる等の利点があり好ま
しい。この場合において用いられる界面活性剤としては
、アニオン、カチオン、ノニオン系からなる１１１又は
２種以上の界面活性剤を使用することができる。又、界
面活性剤の添加量は生成する高吸水性シート状物の吸収
能に影響を及ぼさない限りその使用量は制約を受けるも
のではない。

本発明において得られる高吸水性シート状物の乾燥条件
は、通常は１〜５０％好ましくは５〜４０％の濃度の前
記短繊維を含有する親水性重合体水溶液もしくは水分散
液を薄膜状（厚さ通電性１〜１０１３＋好ましくはα３
〜５Ｗ）Ｋ１４− 引き延ばして、５０℃以上、好ましくは６０℃以上の温
度で加熱乾燥することが必要であり、かかる乾燥条件に
より該親水性重合体水溶液もしくは水分散液中の水分を
蒸発させた後あるいは蒸発とともに該破水性重合体中に
架橋構造を形成せしめ実質的に水不溶にして水膨潤性の
高吸水性シート状物を得ることができる。

本発明の高吸水性シート状物の製法の最大の利点は、高
吸水性樹脂の粉末を不軌布等の担体の上に散布してなる
従来の吸水性シート状吻の製法に比べて、従来の製法で
は難しかった高吸水性樹脂をシート全体にわたって均一
に分布させることが容品にできるだけでなく、従来は高
吸水性樹脂の合成、単一、乾燥、粉砕、および担体上へ
の散布という長い工程を必要としていたが、本発明の製
法によれば、高吸水性樹脂の中間体である上記親木性重
合体水溶液もしくは水分散液と上記短繊維の混合物をシ
ート状に成型し加熱乾燥するとい５極めて短い工程です
み、しかも水不溶性で卓抜した吸収能および保水性を有
し、更に優れた吸水速度を有する高吸水性シート状物が
得られる点である。

かくの如き吸水速度の速い、優れた吸収能および保水性
を有する本発明の高吸水性シート状物は、用途に応じて
そのままあるいは表面処理を施し、あるいは積層、細断
等の加工を施し、飛躍的に拡大された用途分野において
優れた諸性能を発揮する。例えば、その優れた吸収能お
よび吸水速度を利用して、おむつ、生理用品等の衛生材
料、水と混和性のない有機溶剤からの脱水材、インスタ
ント土のう勢に、またその保水性を利用して、人工土壌
、保温保冷材等に、さらに吸着、イオン交換能等を利用
してクロマト充填酸皮革の表面樹脂層および基材層、防
音材、樹脂、セメント、石膏等の成形轟の軽量化、通気
性付与材等々に利用することができ、高吸水性樹脂がシ
ート状に形成されることによって、その用途が飛躍的に
拡大されるものである。

以下、本発明の製造法を実施例および比較例により更に
詳しく説明するが、本発明の範囲がこれらの例により限
定されるものではない。

実施例中の吸水率および吸水能は、次記の方法に準じて
測定した。すなわち、秤量した試験シート片（およそ１
２ｇ）を１００メツシユのナイロン布を縫い合わせた袋
中に入れたものを、多量のイオン交換水中に実施例およ
び比較例の表中に示した時間だけ浸漬し充分水切りを行
なった後、各サンプルの浸漬後の重量を測定し、特定時
間に吸収された液量な求め、次式から各吸水率を算出し
た。

１７− 又、吸水能は、上記測定における浸漬時間を１時間とし
た場合の吸水率で表わし声。

尚、実施例および比較例中の百分率は特に断りのない限
り重量％を意味するものとする。

実施例１、比較例１ 攪拌機、窒素導入管、温度計を取り付けた反応容器に、
アクリル酸１５部、イオン交換水５２．８部、２５％水
酸化す）　ＩＪウム水溶液２５．２部を仕込み、溶液を
ｐＨ５に調整した。次いで、反応容器にＮ−メチロール
アクリルア之ド１部を加え常温で窒素置換を１時間行な
った。その後、反応容器に過硫酸アンモニウムの５％水
溶液６部を加え、攪拌下６０℃で４時間重合を行ない親
木性重合体水溶液を得た。

このようにして得られた親水性重合体水Ｉｌｌ液１００
部に対してｔｏｄＸα５ｆｌのポリエステルの短僚維５
部、およ１８− びラウリル硫酸ンーダα４部を加えハンドミキサーによ
り混合攪拌と同時に発泡処理を施した後、厚さ２闘に流
延製膜し温度１００℃で乾燥し、ついで１４０”ＣＸ　
１０分の条件で熱処理して高吸水性シー）ＣＩ）を得た
。

又、比較例として上記ポリエステルの短繊維を添加しな
いで同様に処理してシート〔■〕を得た。

その結果、ポリエステルの短繊維を含まないシート叩は
乾燥状態で硬くて脆いシートであるため取扱い中に破損
してしまうが、短繊維を含んだ高吸水性シー）　ＣＩ）
は短繊維が網目状に均−ｋからまっているため比較的強
度を有しており取扱い中に破損することはなかった。又
、上記の各シー）　（ＣＩ）、　（ＩＩ）　）について
吸水速度の測定を行なった結果を表−１に示す。

表−１（単位：倍） 上表の結果より、ポリエステルの短繊維の添加により初
期の吸水速度が著しく向上することが明らかである。ま
た、高吸水性シー）ＣＩ）は自重の２５０倍の吸水能を
有し、かつ良好な保水性を示した。

実施例２〜４、比較例２ 攪拌機、窒素導入管、温度計を取り付けた反応容器にア
クリル酸９．２部、アクリルアミド！ｈ、Ｄ部、イオン
交換水６６３部、２５％水酸化す）　ＩＪウム水溶液２
１５部を仕込み、溶液をｐＨ７，２Ｋｇ整した後、常温
で窒素置換を１時間行なった０次いで、反応容器に過硫
酸カリウムの５％水溶液８部を加え攪拌下８０℃で３時
間重合を行ない親水性重合体水溶液を得た。このように
して得られた親水性重合体水溶液１００部に対して表−
２に記載する短繊維、およびエチレングリコールジグリ
シジルエーテル（Ｌ２部、並びにポリオキシエチレンノ
ルビタンモノラウレー）０．５部を添加し、ハンドミキ
サーにより混合攪拌と同時に発泡処理を施した後、厚さ
２ｍに流延製膜し温度１００℃で乾燥し、ついで１６０
℃Ｘ１０分の条件で熱処理して高吸水性シー）０１１）
〜０ワを得た。又、比較例として上記短繊維を添加しな
いで同様に処理してシートα０を得た。

その結果、短繊維を添加して作製したシー）ＯＩ［ｌ　
−ｆｉワは添加しないα０が乾燥状態で硬くて脆いのに
比べて取扱い中に破損するようなことはなく、シートと
しての使用上の問題点はなかった。

２１− 上記各シート（＠〕〜国〕）についての吸水速度の測定
結果を表−３に示す。

表−２ ａ）３ｄＸ１０ｍの短繊維 ｂ）針葉樹晒パルプを離解したもの 表−６ ２２− 上表の結果より、轍維の種類および量を変えた場合でも
短繊維を無添加の場合に比べて初期の吸水速度が著しく
向上することが明らかである。又、高吸水性シート印０
〜Ｎ〕の吸水能はそれぞれ、１６０，１３５．１５０倍
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 自己架橋性、もしくは架橋剤により架橋しうる親水性重
   合体の水溶液もしくは水分散液中に、長さくＬ１〜２０
   簡の合成、半合成、あるいは天然繊維からなる群から選
   ばれた１種又は２種以上の短繊維な紋型合体１００重量
   部（固形分）当り５〜２００重量部均一に分散せしめ、
   必要に応じて発泡させた後、少なくとも６０℃以上で加
   熱乾燥して鋏重合体に架橋構造を形成せしめることを特
   徴とする高吸水性シート状物の製造法。