JPH01257026A - 高強度ポリビニルアルコール系ヒドロゲル成形体およびその製造法 - Google Patents
高強度ポリビニルアルコール系ヒドロゲル成形体およびその製造法Info
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- JPH01257026A JPH01257026A JP63085844A JP8584488A JPH01257026A JP H01257026 A JPH01257026 A JP H01257026A JP 63085844 A JP63085844 A JP 63085844A JP 8584488 A JP8584488 A JP 8584488A JP H01257026 A JPH01257026 A JP H01257026A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、高強度ポリビニルアルコールく以下、PVA
と略す)系ヒドロゲル成形体およびその製造法に関し、
さらに詳しくは、保水率が高いうえに強度も高く、かつ
、ゴム状弾性を示し、水産、農業、土木、医療等の分野
に展開できる新規PVA系ヒドロゲル成形体およびその
工業的製造方法に関する。
と略す)系ヒドロゲル成形体およびその製造法に関し、
さらに詳しくは、保水率が高いうえに強度も高く、かつ
、ゴム状弾性を示し、水産、農業、土木、医療等の分野
に展開できる新規PVA系ヒドロゲル成形体およびその
工業的製造方法に関する。
[従来技術]
近年、含水状態で水に溶解せず、適度な機械的強度を有
する成形体、即ち、ヒドロゲルの有する機能が注目され
、その用途展開が検討されてきている。例えば、ソフト
コンタクトレンズ、医薬徐放性担体、生体111!復材
、人工鍵、人工皮膚等の医用材料や、保水材、保冷用熱
媒体、人工水苔、水耕栽培用人工土壌、漁業用擬似餌、
土質改良材等の産業用途が考えられろ。
する成形体、即ち、ヒドロゲルの有する機能が注目され
、その用途展開が検討されてきている。例えば、ソフト
コンタクトレンズ、医薬徐放性担体、生体111!復材
、人工鍵、人工皮膚等の医用材料や、保水材、保冷用熱
媒体、人工水苔、水耕栽培用人工土壌、漁業用擬似餌、
土質改良材等の産業用途が考えられろ。
このようなヒドロゲルの原料としては、デンプン、ゼラ
チン、寒天等の天然高分子、PVA、ボリアクリル酸、
ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレ
ート、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリド
ン等の親水性、もしくは水溶性合成高分子が用いられて
いる。
チン、寒天等の天然高分子、PVA、ボリアクリル酸、
ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシエチルメタクリレ
ート、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルピロリド
ン等の親水性、もしくは水溶性合成高分子が用いられて
いる。
これらのうち、含水状態においても機械的強度が高いヒ
ドロゲル原料としてはPVAが最も優れており、数多く
の検討がなされている。例えば、特開昭60−1770
66号公報には、PVAの濃厚水溶液を一5℃以下の低
温で5時間以上凍結させた後、10°C以下の比較的低
温で10時間以上放置結晶化させることにより、高強度
PVAヒドロゲルを得る方法が開示されている。また、
特開昭61−252261号公報には、P ’V Aを
水と有機溶剤の混合溶媒中に溶解した後、−20℃のフ
リーザー中で3時間凍結結晶化させた後、水洗すること
により、引張強度が10Kg/cm”以上、含水率が5
0〜98重量%のPVAヒドロゲルを得る方法が開示さ
れている。
ドロゲル原料としてはPVAが最も優れており、数多く
の検討がなされている。例えば、特開昭60−1770
66号公報には、PVAの濃厚水溶液を一5℃以下の低
温で5時間以上凍結させた後、10°C以下の比較的低
温で10時間以上放置結晶化させることにより、高強度
PVAヒドロゲルを得る方法が開示されている。また、
特開昭61−252261号公報には、P ’V Aを
水と有機溶剤の混合溶媒中に溶解した後、−20℃のフ
リーザー中で3時間凍結結晶化させた後、水洗すること
により、引張強度が10Kg/cm”以上、含水率が5
0〜98重量%のPVAヒドロゲルを得る方法が開示さ
れている。
[本発明が解決しようとする課題]
しかしながら、上記したPVA系ヒドロゲルは、確かに
機械的強度は高いものの、保水率が低く (100重量
%未満)、高い保水率の要求される用途、例えば保水材
、保冷材、人工土壌、土質改良材等の産業用途には適し
ていなかった。
機械的強度は高いものの、保水率が低く (100重量
%未満)、高い保水率の要求される用途、例えば保水材
、保冷材、人工土壌、土質改良材等の産業用途には適し
ていなかった。
また、上記したPVA系ヒドロゲルの製法は、−20°
Cという低温度下で処理したり、低温で10時間以上放
置結晶化させるというように非常に生産効率の低い゛製
法であり、PVA系ヒドロケルを工業的に連続生産する
には適していなかった。
Cという低温度下で処理したり、低温で10時間以上放
置結晶化させるというように非常に生産効率の低い゛製
法であり、PVA系ヒドロケルを工業的に連続生産する
には適していなかった。
また、上記した製法で得られるヒドロゲルの形状に関し
ても制約が多く、フィルムやIIIのような連続成形体
、1〜100ミクロン程度の極薄、極細成形体等を製造
することは困難であった。
ても制約が多く、フィルムやIIIのような連続成形体
、1〜100ミクロン程度の極薄、極細成形体等を製造
することは困難であった。
本発明者らは、保水率が高く、かつ、機械的強度も高い
PVA系ヒドロゲル成形体について鋭意検討行った結果
、低ケン化高重合度PVAを高倍率延伸した後、特定温
度下の水中で弛緩させることにより、従来のPVA系ヒ
ドロゲルに比べ著しく保水率が高いうえ、破断強度も高
い新規P■、λ系ヒドロゲル成形体が得られることを見
出し、本発明を為すにいたった。
PVA系ヒドロゲル成形体について鋭意検討行った結果
、低ケン化高重合度PVAを高倍率延伸した後、特定温
度下の水中で弛緩させることにより、従来のPVA系ヒ
ドロゲルに比べ著しく保水率が高いうえ、破断強度も高
い新規P■、λ系ヒドロゲル成形体が得られることを見
出し、本発明を為すにいたった。
即ち、本発明の課題とするところは、従来のPVA系ヒ
ドロゲル成形体に比べ保水率が極めて高いうえ、破断強
度も高く、また含水状態でゴム状弾性を示し、医療用途
ばかりでなく、高い保水率の要求される農業、土木、水
産等の産業用途にも展開可能なPVA系ヒドロゲル成形
体を提供するにあり、他の課題は、このような優れた性
能を有するPVA系ヒドロゲル成形体の工業的または商
業的な製造方法を提供するにある。
ドロゲル成形体に比べ保水率が極めて高いうえ、破断強
度も高く、また含水状態でゴム状弾性を示し、医療用途
ばかりでなく、高い保水率の要求される農業、土木、水
産等の産業用途にも展開可能なPVA系ヒドロゲル成形
体を提供するにあり、他の課題は、このような優れた性
能を有するPVA系ヒドロゲル成形体の工業的または商
業的な製造方法を提供するにある。
[課題を解決するための手段]
本発明の上記解決課題は、
(1)ケン化度が99〜88モル%、重合度が1500
以上のポリビニルアルコールからなり、保水率が100
重量%以上、含水状態における破断強度が10Kg/c
m2以上である高強度ポリビニルアルコール系ヒドロゲ
ル成形体、および、(2)ケン化度が99〜88モル%
、重合度が1500以上のポリビニルアルコールを乾湿
式成形、またはゲル成形した後、全延伸倍率が10倍以
上になるように延伸し、さらに、延伸後の成形体の水溶
前温度なTS(℃)とした時、温度がTs −50℃以
上Ts−5℃以下の水中で成形体を50%以上収縮させ
ることを特徴とする高強度ポリビニルアルコール系ヒド
ロゲル成形体の製造法、 によって達成できる。
以上のポリビニルアルコールからなり、保水率が100
重量%以上、含水状態における破断強度が10Kg/c
m2以上である高強度ポリビニルアルコール系ヒドロゲ
ル成形体、および、(2)ケン化度が99〜88モル%
、重合度が1500以上のポリビニルアルコールを乾湿
式成形、またはゲル成形した後、全延伸倍率が10倍以
上になるように延伸し、さらに、延伸後の成形体の水溶
前温度なTS(℃)とした時、温度がTs −50℃以
上Ts−5℃以下の水中で成形体を50%以上収縮させ
ることを特徴とする高強度ポリビニルアルコール系ヒド
ロゲル成形体の製造法、 によって達成できる。
本発明における高強度PVA系ヒドロゲル成形体を構成
するPVAのケン化度は、99〜88モル%、好ましく
は98〜90モル%、さらに好ましくは97〜91モル
%である。ケン化度が99モル%を上回ると、PVAヒ
ドロゲルの保水率が100重量%未満になり、また、ケ
ン化度が88モル%を下回ると、室温の水中で著しく膨
潤したり、溶解したりするうえ、含水状態におけるヒド
ロゲルの破断強度も10Kg/cm2に到達しない。
するPVAのケン化度は、99〜88モル%、好ましく
は98〜90モル%、さらに好ましくは97〜91モル
%である。ケン化度が99モル%を上回ると、PVAヒ
ドロゲルの保水率が100重量%未満になり、また、ケ
ン化度が88モル%を下回ると、室温の水中で著しく膨
潤したり、溶解したりするうえ、含水状態におけるヒド
ロゲルの破断強度も10Kg/cm2に到達しない。
さらに、□本発明の高強度PVA系ヒドロゲル成形体に
用いられるPVAの重合度は、1500以上、好ましく
は2000以上、ざらに好ましくは2500以上であり
、このように高い重合度のPVAを用いることにより、
100重量%以上という高い含水状態でも、10Kg/
cm”以上の破断強度を有する高強度PVA系ヒドロゲ
ル成形体が得られるのである。
用いられるPVAの重合度は、1500以上、好ましく
は2000以上、ざらに好ましくは2500以上であり
、このように高い重合度のPVAを用いることにより、
100重量%以上という高い含水状態でも、10Kg/
cm”以上の破断強度を有する高強度PVA系ヒドロゲ
ル成形体が得られるのである。
本発明のPVA系ヒドロゲル成形体は、上記したように
高重合度低ケン化度P vAからなるものであり、ゲル
の機械的性能を低下せしめることなく親水性を向上せし
めているため、保水率は、100重量%以上、好ましく
は200重量%以上、さらに好ましくは250重量%以
上、最も好ましくは300重量%以上であり、破断強度
は、10Kg/cm2以上、好ましくは15Kg/Cm
2以上、さらに好ましくは20に3/cm2以上になる
。
高重合度低ケン化度P vAからなるものであり、ゲル
の機械的性能を低下せしめることなく親水性を向上せし
めているため、保水率は、100重量%以上、好ましく
は200重量%以上、さらに好ましくは250重量%以
上、最も好ましくは300重量%以上であり、破断強度
は、10Kg/cm2以上、好ましくは15Kg/Cm
2以上、さらに好ましくは20に3/cm2以上になる
。
また、本発明の高強度PVA系ヒドロゲル成形体は、破
断伸度も200%以上であることが望ましい。
断伸度も200%以上であることが望ましい。
本発明の高強度PVA系ヒドロゲル成形体の好ましい形
体としては、繊維、中空糸、フィルム、テープ、シート
、チューブ、ロッド、ブロック、バイブ、球、レンズ、
らせん等を上げることができるが、このかぎりではない
。
体としては、繊維、中空糸、フィルム、テープ、シート
、チューブ、ロッド、ブロック、バイブ、球、レンズ、
らせん等を上げることができるが、このかぎりではない
。
本発明におけるPVAの重合度、ケン化度、ヒドロケル
の保水率、破断強度は、次のように定義(測定)される
。
の保水率、破断強度は、次のように定義(測定)される
。
(a)PVAの重合度
JIS K6726に基づき、30℃における水溶液
の極限粘度[ηコから次へにより重合度(Pn)を算出
した。
の極限粘度[ηコから次へにより重合度(Pn)を算出
した。
log(Pn) = 1.613刈og([77] X
lO4/8.29)ただし、[ηコ ; ml/g (b)PVAのケン化度 JIS K6726に基づき、中和滴定法により求め
た残存酢酸基量より計算で求めた。
lO4/8.29)ただし、[ηコ ; ml/g (b)PVAのケン化度 JIS K6726に基づき、中和滴定法により求め
た残存酢酸基量より計算で求めた。
(c)ヒドロゲルの保水率
ヒドロゲル成形体約togを25°Cの水中に24時間
浸漬後、15分間遠心脱水(回転数; 1500rpm
) L/た後、重ff1(W)を測る。さらに、脱水
後のヒドロゲル成形体を温度60°Cて減圧下(≦1m
mHg) 24時間乾燥し、絶乾重量(Wo)を測る。
浸漬後、15分間遠心脱水(回転数; 1500rpm
) L/た後、重ff1(W)を測る。さらに、脱水
後のヒドロゲル成形体を温度60°Cて減圧下(≦1m
mHg) 24時間乾燥し、絶乾重量(Wo)を測る。
次式より保水率を求めた。
保水率= ((W −Wo) / Wo) X 100
(%)(d)ヒドロゲルの破断強度 ヒドロゲル成形体を25°Cの水中に24時間浸漬後、
15分間遠心脱水(回転数: 1500rpm )した
後、引張試験機を用いて、試料長100mm、引張速度
100mm/分の条件て破断強度を測定した。
(%)(d)ヒドロゲルの破断強度 ヒドロゲル成形体を25°Cの水中に24時間浸漬後、
15分間遠心脱水(回転数: 1500rpm )した
後、引張試験機を用いて、試料長100mm、引張速度
100mm/分の条件て破断強度を測定した。
次に、本発明の高強度PVA系ヒドロゲル成形体の製造
例について説明する。
例について説明する。
即ち、本発明においては、高重合度低ケン化度PVAを
高倍率に延伸配向せしめ、成形体の結晶化度を向上せし
めることにより、成形体中に結晶架橋点を構成させ、さ
らに水中で親水性高配向非晶相のみを高度に含水緩和さ
せることにより、室温の水中でも膨潤溶解せず、高い保
水性を有し、かつ、機械的強度も高いヒドロゲル成形体
を得るところに製法上の特徴がある。そのため、本発明
においては、上記した低ケン化高重合度PVAの全延伸
倍率が10倍以上、好ましくは12倍以上、さらに好ま
しくは15倍以上になるように延伸する必要がある。全
延伸倍率が10倍を下回ると、延伸後の成形体の結晶化
度が低くなるため、ヒドロゲルの破断強度がl0Kg/
cm2に到達しなかったり、水中での収縮率が50%を
下回り、保水率が100重量%に到達しない。 本発明
においては、上記したように高重合度低ケン化度PVA
を高度に延伸配向せしめる必要があり、このような高倍
率延伸を可能ならしめる成形法として、乾湿式成形また
はゲル成形を行う必要がある。
高倍率に延伸配向せしめ、成形体の結晶化度を向上せし
めることにより、成形体中に結晶架橋点を構成させ、さ
らに水中で親水性高配向非晶相のみを高度に含水緩和さ
せることにより、室温の水中でも膨潤溶解せず、高い保
水性を有し、かつ、機械的強度も高いヒドロゲル成形体
を得るところに製法上の特徴がある。そのため、本発明
においては、上記した低ケン化高重合度PVAの全延伸
倍率が10倍以上、好ましくは12倍以上、さらに好ま
しくは15倍以上になるように延伸する必要がある。全
延伸倍率が10倍を下回ると、延伸後の成形体の結晶化
度が低くなるため、ヒドロゲルの破断強度がl0Kg/
cm2に到達しなかったり、水中での収縮率が50%を
下回り、保水率が100重量%に到達しない。 本発明
においては、上記したように高重合度低ケン化度PVA
を高度に延伸配向せしめる必要があり、このような高倍
率延伸を可能ならしめる成形法として、乾湿式成形また
はゲル成形を行う必要がある。
そこで、本発明における乾湿式成形およびゲル成形につ
いて説明する。
いて説明する。
まず、乾湿式成形とは、成形溶液をダイ(成形体が繊維
の場合は口金、フィルムの場合はスリット)から−旦空
気、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性雰囲気中に吐
出し、次いてこの吐出成形溶液を凝固浴中に導入して凝
固せしめる方法である。
の場合は口金、フィルムの場合はスリット)から−旦空
気、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性雰囲気中に吐
出し、次いてこの吐出成形溶液を凝固浴中に導入して凝
固せしめる方法である。
この際、乾湿式成形の成形溶媒としては、ジメチルスル
ホキシド(以下、DMSOと略す。)、水、グリセリン
、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエ
チレングリコール、チオシアン酸ナトリウムのJ原水溶
液、および、これらの混合溶媒等があるが、好ましくは
DMSO1水、グリセリン、エチレングリコールがよく
、さらに好ましくはDMSOがよい。
ホキシド(以下、DMSOと略す。)、水、グリセリン
、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエ
チレングリコール、チオシアン酸ナトリウムのJ原水溶
液、および、これらの混合溶媒等があるが、好ましくは
DMSO1水、グリセリン、エチレングリコールがよく
、さらに好ましくはDMSOがよい。
更に、本発明においては、前記したPVAのケン化度は
、最終成形体においても保持することが不可避であり、
このためには、成形溶液の調整に当り、80°C以上の
温度下で長時間(例えば、6時間以上)放置してもケン
化反応が進行しない溶剤、具体的に一例を上げれば、2
5℃における水素イオン濃度(pH)が6〜8になるよ
うに酸で調整されたDMSOを用いるなどの配慮が望ま
しい。
、最終成形体においても保持することが不可避であり、
このためには、成形溶液の調整に当り、80°C以上の
温度下で長時間(例えば、6時間以上)放置してもケン
化反応が進行しない溶剤、具体的に一例を上げれば、2
5℃における水素イオン濃度(pH)が6〜8になるよ
うに酸で調整されたDMSOを用いるなどの配慮が望ま
しい。
また、本発明における凝固浴としては、低ケン化度PV
Aが水溶性であるため、メタノール、エタノール、ブタ
ノールなどのアルコール類、アセトン、ベンゼン、トル
エンなどの有機溶剤、および、これらの溶剤の一種以上
と前記した成形溶媒との混合溶剤があるが、好ましくは
メタノールとDMSOの混合溶剤(混合比は、メタノー
ル/DM S O= 10010〜15/85重量比、
好ましくは10010−10/90重量比)がよい。
Aが水溶性であるため、メタノール、エタノール、ブタ
ノールなどのアルコール類、アセトン、ベンゼン、トル
エンなどの有機溶剤、および、これらの溶剤の一種以上
と前記した成形溶媒との混合溶剤があるが、好ましくは
メタノールとDMSOの混合溶剤(混合比は、メタノー
ル/DM S O= 10010〜15/85重量比、
好ましくは10010−10/90重量比)がよい。
次にゲル成形とは、成形溶液をダイから不活性雰囲気の
微少空間に吐出し、次に吐出成形溶液を成形溶液の溶媒
に対して非混和性の溶剤からなる冷却浴中に導入してそ
のまま(吐出成形体溶液の重合体濃度を実質的に変化さ
せることなく)冷却ゲル化させる方法である。
微少空間に吐出し、次に吐出成形溶液を成形溶液の溶媒
に対して非混和性の溶剤からなる冷却浴中に導入してそ
のまま(吐出成形体溶液の重合体濃度を実質的に変化さ
せることなく)冷却ゲル化させる方法である。
このゲル成形における成形溶液の溶媒としては、PVA
系重合体を高温で加熱、溶解して得られる溶液を冷却す
るとゲル化するものが好ましい。具体的には、グリセリ
ン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエ
チレングリコール、トリメチロールプロパンなどの多価
アルコール類、ベンゼンスルボンアミド、カプロラクタ
ムなど常温で非揮発性の溶剤を例示することができるが
、好ましくはグリセリン、エチレングリコールがよい。
系重合体を高温で加熱、溶解して得られる溶液を冷却す
るとゲル化するものが好ましい。具体的には、グリセリ
ン、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエ
チレングリコール、トリメチロールプロパンなどの多価
アルコール類、ベンゼンスルボンアミド、カプロラクタ
ムなど常温で非揮発性の溶剤を例示することができるが
、好ましくはグリセリン、エチレングリコールがよい。
また本発明においては、低ケン化PVAの熱安定性が低
いため(190〜230℃で分解)、溶液作製・成形に
あたっては、溶液温度を190°C以下、好ましくは1
80℃以下にするのが望ましい。
いため(190〜230℃で分解)、溶液作製・成形に
あたっては、溶液温度を190°C以下、好ましくは1
80℃以下にするのが望ましい。
ゲル成形の冷却浴としては、上記成形溶液の溶媒に対し
て混和性を有せず、PVA系重合体に対して、非溶剤の
もの、例えば、デカリン、トリクロルエチレン、四塩化
炭素、パラフィンオイルなどが用いられる。
て混和性を有せず、PVA系重合体に対して、非溶剤の
もの、例えば、デカリン、トリクロルエチレン、四塩化
炭素、パラフィンオイルなどが用いられる。
本発明においては、ヒドロゲル成形体の形体として多糸
条繊維に成形する場合、低ケン化度pvAの凝固・ゲル
化速度が極めて遅く、糸条間が接着しやすいため、接着
を防ぐために成形溶液における低ケン化度PVAの重合
体濃度を12〜30重量%、好ましくは15〜25重量
%にするのが望ましい。
条繊維に成形する場合、低ケン化度pvAの凝固・ゲル
化速度が極めて遅く、糸条間が接着しやすいため、接着
を防ぐために成形溶液における低ケン化度PVAの重合
体濃度を12〜30重量%、好ましくは15〜25重量
%にするのが望ましい。
さらに、糸条間の接着を回避するため、凝固浴中または
冷却浴中ての凝固糸あるいはゲル化糸の滞留時間を5秒
以上、好ましくは10秒以上にするとよい。
冷却浴中ての凝固糸あるいはゲル化糸の滞留時間を5秒
以上、好ましくは10秒以上にするとよい。
本発明においては、得られた凝固成形体またはゲル化成
形体を高度に延伸するためには、温度が180〜230
°C5好ましくは190〜225℃の加熱チューブ、加
熱炉、熱板、熱媒浴等により延伸するのがよい。
形体を高度に延伸するためには、温度が180〜230
°C5好ましくは190〜225℃の加熱チューブ、加
熱炉、熱板、熱媒浴等により延伸するのがよい。
また、本発明においては、上記した熱延伸の前に、凝固
・ゲル化成形体を1〜7倍冷延伸、温熱延伸してもよい
。
・ゲル化成形体を1〜7倍冷延伸、温熱延伸してもよい
。
本発明においては、このようにして得られた延伸成形体
を、延伸成形体の水溶解温度をTs(℃)とした時、温
度がTs−50℃以上Ts−5℃以下、好ましくはTs
−40℃以上Ts−10℃以下、さらに好ましくはTs
−35°C以上Ts−10°C以下の水中で50%以上
、好ましくは55%以上収縮させる必要がある。
を、延伸成形体の水溶解温度をTs(℃)とした時、温
度がTs−50℃以上Ts−5℃以下、好ましくはTs
−40℃以上Ts−10℃以下、さらに好ましくはTs
−35°C以上Ts−10°C以下の水中で50%以上
、好ましくは55%以上収縮させる必要がある。
ここで、本発明における延伸成形体の水溶解温度(Ts
)とは、成形体に1にg/cm2の荷重をかけて、温度
5°Cの水中に入れ、昇温速度1℃/分で昇温し、成形
体が溶断する温度をいう。
)とは、成形体に1にg/cm2の荷重をかけて、温度
5°Cの水中に入れ、昇温速度1℃/分で昇温し、成形
体が溶断する温度をいう。
延伸成形体を収縮させる際の水温がTs −50℃を下
回ると、延伸成形体の収縮率が50%以上に達するには
長時間を要するため、本発明のヒドロゲル成形体を工業
的に連続して生産することが困難になる。
回ると、延伸成形体の収縮率が50%以上に達するには
長時間を要するため、本発明のヒドロゲル成形体を工業
的に連続して生産することが困難になる。
また、水温がTs−5℃を上回ると、収縮率が50%に
到達するまでの時間は極めて短くなるものの、水溶解温
度(Ts)との差が極めて小さく、延伸成形体中の親水
性非晶相ばかりでなく、結晶架橋相も含水緩和するため
、生成するヒドロゲル成形体の破断強度が低くなる。
到達するまでの時間は極めて短くなるものの、水溶解温
度(Ts)との差が極めて小さく、延伸成形体中の親水
性非晶相ばかりでなく、結晶架橋相も含水緩和するため
、生成するヒドロゲル成形体の破断強度が低くなる。
本発明においては、上記した特定水温下で、延伸成形体
を50%以上、好ましくは55%以上収縮させる必要が
ある。収縮率が50%を下回ると、生成するヒドロゲル
成形体の保水率が100重量%に到達しない。
を50%以上、好ましくは55%以上収縮させる必要が
ある。収縮率が50%を下回ると、生成するヒドロゲル
成形体の保水率が100重量%に到達しない。
なお、延伸成形体を水中で収縮させる方法としては、二
連ローラ、多連ローラ等による連続収縮、あるいは、延
伸成形体を各ユニットに分断・切断し、収縮処理浴中で
完全弛緩状態、あるいはフレーム等に固定して不連続で
収縮させる方法等を上げることができるが、この限りで
はない。
連ローラ、多連ローラ等による連続収縮、あるいは、延
伸成形体を各ユニットに分断・切断し、収縮処理浴中で
完全弛緩状態、あるいはフレーム等に固定して不連続で
収縮させる方法等を上げることができるが、この限りで
はない。
このように、低ケン化度・高重合度PVAを乾湿式成形
・ゲル成形という特定成形方法を採用することにより、
高度に延伸配向結晶化せしめ、さらに、得られた延伸成
形体を特定温度下の水中で高度に収縮させることによっ
て、初めて、100重量%以上の高い保水率と10Kg
/cm2以上の高い破断強度を兼ねそなえた本発明の高
強度PVA系ヒドロゲル成形体が得られるのである。
・ゲル成形という特定成形方法を採用することにより、
高度に延伸配向結晶化せしめ、さらに、得られた延伸成
形体を特定温度下の水中で高度に収縮させることによっ
て、初めて、100重量%以上の高い保水率と10Kg
/cm2以上の高い破断強度を兼ねそなえた本発明の高
強度PVA系ヒドロゲル成形体が得られるのである。
[実施例]
以下、実施例に基づき本発明をさらに具体的に説明する
。
。
実施例1
ケン化度が95モル%、重合度が2800のPVAを重
合体濃度が20重量%になるようにDMSOに溶解し、
紡糸原液を作製した。なお、溶解に先たち、DMSO中
にパラトルエンスルホン酸を加えて、原液の水素イオン
濃度(pH; 25°C)を6.4に調整した。
合体濃度が20重量%になるようにDMSOに溶解し、
紡糸原液を作製した。なお、溶解に先たち、DMSO中
にパラトルエンスルホン酸を加えて、原液の水素イオン
濃度(pH; 25°C)を6.4に調整した。
得られた原液を100°Cの温度に保ち、口径0.08
闘φ、孔数500の口金から、150cc/分の吐出量
で空気中に吐出し、10mmの空間部(口金面と凝固浴
液面間の距離)を走行させた後、2重量%のDMSOを
含む温度15°Cのメタノール凝固浴中に導入して凝固
せしめ、10m/分で引きとった。なお、この場合の凝
固糸条の凝固浴中での滞留時間は、15秒であった。
闘φ、孔数500の口金から、150cc/分の吐出量
で空気中に吐出し、10mmの空間部(口金面と凝固浴
液面間の距離)を走行させた後、2重量%のDMSOを
含む温度15°Cのメタノール凝固浴中に導入して凝固
せしめ、10m/分で引きとった。なお、この場合の凝
固糸条の凝固浴中での滞留時間は、15秒であった。
得られた未延伸糸条はメタノールで洗浄し、二連ローラ
により4倍に冷延伸し、シリコン系油剤(東しシリコー
ン(株)TE−1002)を1重量%メタノールに溶解
した油剤洛中を通過せしめた後、60°Cの加熱ローラ
て乾燥した。乾燥糸条は220℃の窒素気流を有する加
熱筒を通して4.5倍に延伸し、ワインダーにて巻き取
った。得られた延伸糸条の全延伸倍率は18.0倍で単
糸間の接着は全くなく、水溶解温度(Ts)は52℃、
30℃の水中における収縮率は77%であった。この延
伸糸条を、連続的に30℃の水浴中で70%収縮させ、
ゴム弾性を有するヒドロゲル繊維束を得た。得られたヒ
ドロゲル成形体の保水率は418%、破断強度は39K
g/cm2であった。
により4倍に冷延伸し、シリコン系油剤(東しシリコー
ン(株)TE−1002)を1重量%メタノールに溶解
した油剤洛中を通過せしめた後、60°Cの加熱ローラ
て乾燥した。乾燥糸条は220℃の窒素気流を有する加
熱筒を通して4.5倍に延伸し、ワインダーにて巻き取
った。得られた延伸糸条の全延伸倍率は18.0倍で単
糸間の接着は全くなく、水溶解温度(Ts)は52℃、
30℃の水中における収縮率は77%であった。この延
伸糸条を、連続的に30℃の水浴中で70%収縮させ、
ゴム弾性を有するヒドロゲル繊維束を得た。得られたヒ
ドロゲル成形体の保水率は418%、破断強度は39K
g/cm2であった。
実施例2,3,4、比較例1
実施例1で得られた4倍冷延伸糸を220°Cの窒素気
流を有する加熱筒を通して全延伸倍率が、7倍、12倍
、16倍、19倍になるように延伸し、得られた延伸糸
条を30°Cの水中で5分間収縮させてヒドロゲル繊維
束を作製した。各々の延伸糸条の収縮率と、得られたヒ
ドロゲル繊維束の保水率と破断強度を表−1に示す。
流を有する加熱筒を通して全延伸倍率が、7倍、12倍
、16倍、19倍になるように延伸し、得られた延伸糸
条を30°Cの水中で5分間収縮させてヒドロゲル繊維
束を作製した。各々の延伸糸条の収縮率と、得られたヒ
ドロゲル繊維束の保水率と破断強度を表−1に示す。
(以下、余白)
表−1
比較例−2
ケン化度95モル%、重合度800のPVAを重合体濃
度が25重量%にした以外は実施例1と同様の方法で糸
条を作製した。ただし、実施例1に比べて延伸性が低く
、全延伸倍率は15倍にとどまった。得られた延伸糸条
の水溶前温度は56℃であり、30°Cの水中での収縮
率は46%であった。収縮後のヒドロゲル繊維の保水率
は96%であり、破断強度は8Kg/cm”であった。
度が25重量%にした以外は実施例1と同様の方法で糸
条を作製した。ただし、実施例1に比べて延伸性が低く
、全延伸倍率は15倍にとどまった。得られた延伸糸条
の水溶前温度は56℃であり、30°Cの水中での収縮
率は46%であった。収縮後のヒドロゲル繊維の保水率
は96%であり、破断強度は8Kg/cm”であった。
実施例5,6、比較例3,4
開始剤としてα、αゝ−アゾビスイソブチロニトリルを
用いて、重合温度50℃で酢酸ビニルの塊状重合を行い
、高重合度ポリ酢酸ビニルを得た。
用いて、重合温度50℃で酢酸ビニルの塊状重合を行い
、高重合度ポリ酢酸ビニルを得た。
このポリ酢酸ビニルをPVAに変換する際のフルカリケ
ン化条件を変更することにより、重合度4000でケン
化度が86.92.96.99.5モル%の4種のPV
Aを作製した。
ン化条件を変更することにより、重合度4000でケン
化度が86.92.96.99.5モル%の4種のPV
Aを作製した。
得られたPVAを重合体濃度が17重置火になるように
DMSOに溶解した以外は、実施例1と同様の方法で4
倍冷延伸糸を作製した。得られた各々の冷延伸糸を19
5℃の窒素気流を有する加熱筒を通して3.8倍に延伸
し、ワインダーに巻き取った。
DMSOに溶解した以外は、実施例1と同様の方法で4
倍冷延伸糸を作製した。得られた各々の冷延伸糸を19
5℃の窒素気流を有する加熱筒を通して3.8倍に延伸
し、ワインダーに巻き取った。
得られた延伸糸条の水溶前温度(Ts)と、延伸糸条を
Ts −20℃の水温下で70%収縮させて得られたヒ
ドロゲル繊維の保水率と破断強度を表−2に示す。
Ts −20℃の水温下で70%収縮させて得られたヒ
ドロゲル繊維の保水率と破断強度を表−2に示す。
(以下、余白)
表−2
木・・・25°C水中で溶解
木本・・・100℃以下ではゲル化せず、測定不可
実施例7,8、比較例5,6
ケン化度96モル%、重合度4800のPVAを重合体
濃度が15重量%になるようにグリセリンに溶解し、紡
糸原液を作製した。
濃度が15重量%になるようにグリセリンに溶解し、紡
糸原液を作製した。
得られた原液を170°Cの温度に保ち、口径0.12
mmφ、孔数100の口金から、45cc/分の吐出量
で空気中に吐出し、20mmの空間部(口金面と冷却浴
液面間の距離)を走行させた後、温度5°Cのデカリン
からなる冷却浴中に導入してゲル化せしめ、10m/分
で引きとった。なお、この場合のゲル化糸条の冷却浴中
ての滞留時間は20秒であった。
mmφ、孔数100の口金から、45cc/分の吐出量
で空気中に吐出し、20mmの空間部(口金面と冷却浴
液面間の距離)を走行させた後、温度5°Cのデカリン
からなる冷却浴中に導入してゲル化せしめ、10m/分
で引きとった。なお、この場合のゲル化糸条の冷却浴中
ての滞留時間は20秒であった。
得られたゲル化糸条を20℃のメタノール洗浄浴中でグ
リセリンを抽出した後、二連ローラにより4倍に冷延伸
し、シリコン系油剤(東しシリコーン(株) TE−1
002)を1重量%メタノールに溶解した油剤浴中を通
過せしめた後、50℃の加熱ローラで乾燥した。乾燥糸
条は225°Cの窒素気流を有する加熱筒を通して4.
1倍に延伸し、ワインダーに巻き取った。得られた延伸
糸条の全延伸倍率は16.4倍て単糸間の接着は全くな
く、水溶前温度(Ts)は61°Cであった。
リセリンを抽出した後、二連ローラにより4倍に冷延伸
し、シリコン系油剤(東しシリコーン(株) TE−1
002)を1重量%メタノールに溶解した油剤浴中を通
過せしめた後、50℃の加熱ローラで乾燥した。乾燥糸
条は225°Cの窒素気流を有する加熱筒を通して4.
1倍に延伸し、ワインダーに巻き取った。得られた延伸
糸条の全延伸倍率は16.4倍て単糸間の接着は全くな
く、水溶前温度(Ts)は61°Cであった。
得られた延伸糸条な、温度を15.30.45.58°
Cに調整した水浴中で70%収縮させ、収縮に要した時
間(収縮時間)、収縮後のヒドロゲル繊維束の保水率と
破断強度を表−3に示す。
Cに調整した水浴中で70%収縮させ、収縮に要した時
間(収縮時間)、収縮後のヒドロゲル繊維束の保水率と
破断強度を表−3に示す。
(以下、余白)
表−3
*・・・24時間でも70%収縮しない実施例9
ケン化度97モル%、重合度が2200のPVAを重合
体濃度が20重量%になるようにDMSOに溶解しく溶
解に先たち、DMSO中にパラトルエンスルホン酸を加
えて、溶液の水素イオン濃度(pH;25°C)を6.
0に調整した)、得られた溶液を100℃の温度に保ち
、巾0.2闘、長ざI Ommのスリット口金から、1
00cc/分の吐出量で15mmの空間部を(口金面と
凝固浴液面間の距離)を走行させた後、3重量%のDM
SOを含む温度17℃のメタノール凝固浴中に導入して
凝固せしめ、10m/分で引きとった。
体濃度が20重量%になるようにDMSOに溶解しく溶
解に先たち、DMSO中にパラトルエンスルホン酸を加
えて、溶液の水素イオン濃度(pH;25°C)を6.
0に調整した)、得られた溶液を100℃の温度に保ち
、巾0.2闘、長ざI Ommのスリット口金から、1
00cc/分の吐出量で15mmの空間部を(口金面と
凝固浴液面間の距離)を走行させた後、3重量%のDM
SOを含む温度17℃のメタノール凝固浴中に導入して
凝固せしめ、10m/分で引きとった。
得られた未延伸フィルムはメタノールで洗浄し、二連ロ
ーラにより4倍に冷延伸し、60℃の加熱ローラで乾燥
した。乾燥フィルムは225°Cの窒素気流を有する加
熱筒を通して4倍に延沖し、ワインダーにて巻き取った
。
ーラにより4倍に冷延伸し、60℃の加熱ローラで乾燥
した。乾燥フィルムは225°Cの窒素気流を有する加
熱筒を通して4倍に延沖し、ワインダーにて巻き取った
。
得られた一軸延伸フィルムの水溶前温度(Ts)は65
°Cてあり、40°Cの水浴中で60%収縮させて得ら
れたヒドロゲルフィルムの保水率は370%、破断強度
は41に3/cm2てあった。
°Cてあり、40°Cの水浴中で60%収縮させて得ら
れたヒドロゲルフィルムの保水率は370%、破断強度
は41に3/cm2てあった。
[発明の効果コ
本発明の高強度PVA系ヒドロゲル成形体は、含水状態
でゴム状弾性を示し、保水率が100重量%以上で、か
つ、破断強度も10Kg/cm2以上という優れた性能
を有しており、また、形状も繊維、フィルム、チューブ
、ロッド等自由に成形できるため、人工肘、人工筋肉、
人工皮膚、人工血管、人工関節、義歯床、生体修復材、
カテーテル、ソフトコンタクトレンズ、抗血栓性素材、
医薬徐放性担体、酵素や菌体の固定化担体等の医用材料
ばかりでなく、保水材、保冷材、保冷用熱媒体、人工水
苔、水耕栽培用人工土壌、漁業用凝似餌、土質改良材、
防藻材、防汚材、印刷ロール用素材、芳香剤の徐放性担
体等の高い保水率の要求される産業用途分野への展開が
大いに期待される。
でゴム状弾性を示し、保水率が100重量%以上で、か
つ、破断強度も10Kg/cm2以上という優れた性能
を有しており、また、形状も繊維、フィルム、チューブ
、ロッド等自由に成形できるため、人工肘、人工筋肉、
人工皮膚、人工血管、人工関節、義歯床、生体修復材、
カテーテル、ソフトコンタクトレンズ、抗血栓性素材、
医薬徐放性担体、酵素や菌体の固定化担体等の医用材料
ばかりでなく、保水材、保冷材、保冷用熱媒体、人工水
苔、水耕栽培用人工土壌、漁業用凝似餌、土質改良材、
防藻材、防汚材、印刷ロール用素材、芳香剤の徐放性担
体等の高い保水率の要求される産業用途分野への展開が
大いに期待される。
Claims (2)
- (1)ケン化度が99〜88モル%、重合度が1500
以上のポリビニルアルコールからなり、保水率が100
重量%以上、含水状態における破断強度が10Kg/c
m^2以上である高強度ポリビニルアルコール系ヒドロ
ゲル成形体。 - (2)ケン化度が99〜88モル%、重合度が1500
以上のポリビニルアルコールを乾湿式成形、またはゲル
成形した後、全延伸倍率が10倍以上になるように延伸
し、さらに、延伸後の成形体の水溶解温度をTs(℃)
とした時、温度がTs−50℃以上Ts−5℃以下の水
中で成形体を50%以上収縮させることを特徴とする高
強度ポリビニルアルコール系ヒドロゲル成形体の製造法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63085844A JPH01257026A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 高強度ポリビニルアルコール系ヒドロゲル成形体およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63085844A JPH01257026A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 高強度ポリビニルアルコール系ヒドロゲル成形体およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01257026A true JPH01257026A (ja) | 1989-10-13 |
Family
ID=13870176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63085844A Pending JPH01257026A (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | 高強度ポリビニルアルコール系ヒドロゲル成形体およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01257026A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5336551A (en) * | 1992-12-14 | 1994-08-09 | Mizu Systems, Inc. | Reinforced polyvinyl alcohol hydrogels containing uniformly dispersed crystalline fibrils and method for preparing same |
| JP2007031296A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Hisamitsu Pharmaceut Co Inc | ハイドロゲル組成物 |
| CN109355725A (zh) * | 2018-08-23 | 2019-02-19 | 浙江理工大学 | 一种自愈性水凝胶纤维的制备方法 |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP63085844A patent/JPH01257026A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5336551A (en) * | 1992-12-14 | 1994-08-09 | Mizu Systems, Inc. | Reinforced polyvinyl alcohol hydrogels containing uniformly dispersed crystalline fibrils and method for preparing same |
| US5422050A (en) * | 1992-12-14 | 1995-06-06 | Mizu Systems Inc. | Reinforced polyvinyl alcohol hydrogels containing uniformly dispersed crystalline fibrils and method for preparing same |
| JP2007031296A (ja) * | 2005-07-22 | 2007-02-08 | Hisamitsu Pharmaceut Co Inc | ハイドロゲル組成物 |
| CN109355725A (zh) * | 2018-08-23 | 2019-02-19 | 浙江理工大学 | 一种自愈性水凝胶纤维的制备方法 |
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