JPH0247010A - ゲル状成形品及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、ゲル状成形品及びその製造方法に関液 するものである。更に詳しくは、保検性が長時間にわた
って安定しており、しかも衝撃振動吸収特性の優れたゲ
ル状成形品及びその製造方法に関するものである。

〔従来技術］ 吸水性成形品の代表的なものとして、エラストマーの連
続気泡の発泡体が広く知られている。しかし、これらの
エラストマー発泡体は吸収した水分の保持力が弱い為、
重力によって、あるいは僅かに加圧することによって、
脱水が生じる。エラストマー発泡体は、水分保持能力が
弱い為、吸収した水分は自然に放置しておくと速やかに
蒸発してゆく。従って、従来のエラストマー発泡体は長
時間の水分保持能力あるいは加圧、重力などの外力に耐
える水分保持能力を要求される用途には使用できない。

最近、高吸水性樹脂が開発され、おむつ、生理用品等に
広く採用されている。高吸水性樹脂は澱粉−ポリアクリ
ル酸ソーダ共重合体、ポリアクリ　゛ル酸ソーダ、ポリ
ビニルアルコール等の架橋物であり、水を吸収すること
によって含水ゲルを形成し、高い水分保持能力を有する
。しかし、高吸水性樹脂は、高い吸水速度を維持する為
、広い表面積を必要とし、その為、微粒子の集合体であ
る粉末の形で使用される。おむつ等の衛生用品で使用さ
れる場合、高吸水性樹脂の粉末をパルプ、繊維等の中に
分散した構造が採用されている。高吸水性樹脂は、架橋
構造を持つ微粒子の集合体である為、それ自体で押出成
形、射出成形等によって成形品を製造することは出来な
い。

高吸水性樹脂の粉末をマトリックスの熱可塑性樹脂に分
散させてフィルム・シート状に押出成形することも試み
られているが、吸水性樹脂粒子がマトリックス樹脂の内
部に閉じ込められてしまう為、吸水速度が遅くなる、吸
水率が低くなる等の欠点がある。

吸液率の変化による体積変化が小さく、しかも棒 液体保持能力の大きい衝撃振動吸収特性の優れたゲル状
成形品は、まだ、開発されていない。

ゲルとしては古くから、寒天、こんにゃく、ゼラチン等
が知られているが、いずれも天然物を原料としており、
強度が弱く、成形加工法が限られ高価であり、かつ限ら
れた方法でしか、成形加工が出来ない０通常のプラスチ
ック製品と同様に成形加工の容易なゲル状成形品の製造
法はこれまで開発されていない。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明は、従来技術で達成することの出来なかった成形
加工の容易なゲル状成形品を得んとして研究した結果、
高吸水性樹脂と水と一液反応性液状ポリウレタン樹脂を
混合し、反応させることによって、多孔質ウレタン樹脂
成形品の発泡セルの内部に高吸水性樹脂を局在させるこ
とが可能であることを見出し、更にこの知見に基き、種
々研究を進めて、本発明を完成させるに至ったものであ
る。

本発明は、従来のプラスチック成形加工法で成形が可能
でしかも、飽和吸液率が高く、液体保持能力が高く、吸
液率の変化による体積変化が小さく、衝撃振動吸収特性
の優れたしかも柔軟で強靭なゲル状成形品とその製造方
法を提供することを目的としている。

ｌ又 本発明のゲル状成形品は衝撃吸収材、振動吸水材、保冷
材、保温材、スポーツ用品、ベツド、枕等の人間工学材
料に幅広く応用することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のゲル状成形品は、多孔質マトリックス樹脂中に
多数の吸水性樹脂粒子が分散した構造を持つ吸水性樹脂
成形品において、該吸水性樹脂粒子が実質的に該多孔質
樹脂の空孔の内部に存在し、該吸水性樹脂粒子の乾燥状
態における平均粒径に比べて、該空孔の平均内径が十分
に大きい吸水性樹脂成形品であって、該吸水性樹脂粒子
がグリセリン水溶液を吸収し、該多孔質樹脂の空孔内に
十分に膨潤していることを特徴としている。本発明のゲ
ル状成形品の製造方法は、粉末状の吸水性樹脂の粒子に
発泡剤を含浸あるいは付着させ、さらに液状あるいは溶
融状態のマトリックス樹脂と混合し、該混合物を加熱あ
るいは非加熱状態で発泡させることによって多孔質構造
体を形成し、次いで該構造体にグリセリン水溶液を吸収
させることを特徴とする。

本発明において、多孔質のマトリックス樹脂は熱可塑性
樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー等であり特に限定し
ないが、柔軟性の高いゲル状成形品を得る為にはエラス
トマーが好ましく、特に軟質ウレタン樹脂が好ましい。

マトリックス樹脂が硬質樹脂の場合は、得られるゲル状
成形品も硬質になり、マトリックス樹脂が軟質樹脂の場
合は、得られるゲル状成形品も軟質になる。

吸水性樹脂は、澱粉系、ポリアクリル酸系、ポリビニル
アルコール系等であり、飽和吸水率が１００倍汝至１，
０００倍の吸水性樹脂が好ましい。

吸水性樹脂粒子の平均直径は特に限定しないが、乃 乾燥状態において、５μｍ−＆至１，０００μｍの平均
直径の粒子が好ましい。マトリックス樹脂の空孔の平均
内径は特に限定しないが、乾燥状態の９乃 水性樹脂粒子の平均直径の２倍＆至１００倍の範囲内が
好ましい、マトリックス樹脂の空孔（気泡）は、連続気
泡であっても独立気泡であってもよい、連続気泡構造の
方が吸水速度が大きくなり、吸水率も高く出来るが、ゲ
ル状成形品から吸水性樹脂が脱離しやすくなる。独立気
泡の方が、吸水性樹脂の脱離は生じにくいが、吸水速度
が小さくなり、吸水率も低くなる。

吸水性樹脂粒子は実質的に多孔質マトリックス樹脂の空
孔の内部に存在する。吸水性樹脂粒子が空孔の内部に存
在することによって、グリセリン水溶液の吸収による膨
潤が容易になり、速やかにゲル状成形品が形成される。

吸水性樹脂粒子が空孔の内部に存在することによって、
グリセリンの吸収による膨潤が効率的に起こる。その為
、吸水性樹脂のマトリックス樹脂への添加量を少なくす
ることが可能となる。マトリックス樹脂に対する吸水性
樹脂の添加量を少なくしても、成形品全体としての吸液
率を高く維持することが出来る。吸水性樹脂粒子の添加
率を低くできる為、吸水性樹脂粒子の添加による成形品
の強度の低下を防ぐことが出来る。

乾燥状態における平均粒径に比べて、空孔の平均粒径が
十分に大きい為、吸水性樹脂粒子がグリセリン水溶液を
吸収して、空孔内に十分に膨潤することができる。吸水
性樹脂粒子が空孔内に十分に膨潤した状態においては、
あたかも生体組織のような微細構造が形成される。マト
リックス樹脂の形成する空孔が細胞膜あるいは原形質膜
に相当し、グリセリン水溶液で膨潤した吸水性樹脂が細
胞質あるいは原形質に相当するように見做すことが出来
る。マトリックス樹脂が軟質ウレタン樹脂のようなエラ
ストマーの場合、本発明のゲル状成形品は魚肉、獣肉な
どの動物組織と類似の感触を持つ。マトリックス樹脂が
硬質樹脂の場合、本発明のゲル状成形品は植物組織と類
似の感触を持つ。

ゲル状成形品はその表面に低発泡あるいは非発泡状態の
スキン層を形成していることが望ましい。

スキン層を形成することによって、内部のグリセリン水
溶液の蒸発を防止することが出来、成形品の含液率を長
期間一定に保つことが出来る。

吸水性樹脂粒子にはグリセリン水溶液を吸収さ乃 せる、グリセリン水溶液の濃度は２０＆至８０重量パー
セント（％）が好ましい、グリセリンの濃度が高いほど
ゲル状成形品から液体成分が撹散しにくく、成形品の表
面を水蒸気バリア性の被膜で包み込まなくても長期間、
ゲルとしての特性を安定して維持することができる。グ
リセリンの濃度が８０％以上では吸水性樹脂粒子が吸収
しにくくなり、ゲル状成形品の安定性が悪くなる。

乃 グリセリン濃度が２０恢至８０％のグリセリン水溶液を
多量に吸収して、吸水性樹脂粒子が空孔の内部で十分に
膨潤したゲル状成形品は長時間にわたって水分あるいは
グリセリンの蒸発による物性変化がなく、安定したゲル
特性を示す。本発明のゲル状成形品は衝撃吸収特性、振
動吸収特性に優れている。

本 マトリックス樹脂１００重量部に対して、吸守乃 性樹脂の添加量は５要至１００重量部、膨潤の為に吸収
させるグリセリン水溶液の吸収量は３００乃 劫至ｓ、ｏｏｏ重量部が好ましい。

マトリックス樹脂が軟質ウレタン樹脂の場合、マトリッ
クス樹脂１００重量部に対して、グリセ乃 リン吸収量が５００−に至１．０００重量部において、
ゲル状成形品は魚肉あるいは獣肉と類似の感触を示す。

人体の感触とも極めて１１（１２している。

マトリックス樹脂が残存イソシアネート基を有する液状
ウレタン樹脂の場合、まず、吸水性樹脂の粒子に水を含
浸させ、さらにこの樹脂を液状ウレタン樹脂と混合して
加熱あるいは非加熱状態で反応させて発泡させ、架橋さ
せることによって、多孔質構造体を形成させ、次いでグ
リセリン水溶液を吸収させてゲル状成形品を製造する。

液状ウレタン樹脂としては、残存イソシアネート ト基を３＆−至５％程度有している一液反応性ウレタン
プレポリマーあるいはポリオールとポリイソシアネート
の混合液が好ましい、この反応系で水を発泡剤として用
いる場合、水はイソシアネート基と反応して炭酸ガスを
発生し、発泡する。さらに反応が進んで架橋構造が形成
され２凝固する。

発泡剤は特に限定しないが、水が好ましい、吸水性樹脂
に水は容易に吸収される為、発泡反応が吸水性樹脂の粒
子表面で優先的に生じ、吸水性樹脂粒子がマトリックス
樹脂に殆ど付着しない０反応終了後において、吸水性樹
脂粒子がマトリックスのウレタン樹脂で形成される空孔
の内部に束縛されることなく、自由に存在する為、吸水
性樹脂粒子は自由にグリセリン水溶液を吸収することが
出来空孔の内容積全体に十分に膨潤することが出来る。

この場合、小さな吸水性樹脂粒子を中心に形成される空
孔サイズは相対的に小さくなり、大きな吸水性樹脂粒子
あるいは複数個の吸水性樹脂粒子を中心に形成される空
孔のサイズは相対的に大きくなる。

〔実施例〕

粉末状吸水性樹脂（製鉄化学工場株式会社製アクアキー
プ４Ｓ）１００重量部に対して、発泡剤として水２，０
００重量部を添加して吸水性樹脂を膨潤させ、次いで、
−液戻応性ウレタン樹脂（日信化学工業株式会社製ウレ
タン接着剤ＮＵ−００７）８００重量部を添加して混合
し、成形型内で１００℃に加熱して発泡させ、架橋凝固
させた。

この成形品を１３０℃で２時間加熱し、乾燥させた。厚
さ１５■で１５ｃｍ角の多孔質の発泡成形品をグリセリ
ン濃度７８％のグリセリン水溶液に浸漬してグリセリン
水溶液を吸収させ、同じ寸法のゲル状成形品を得た。こ
のゲル状成形品のグリセリン水溶液の吸収率は８倍であ
った。

比較の為、同し配合及び同じ成形条件で成形した厚さ１
５閣で１５ＣＩＩ角の多孔質の発泡成形品を水に浸漬し
て吸水させ、同じ寸法で吸水率８倍の含水ゲル状成形品
を作った。

グリセリン水溶液を吸収させた実施例の成形品と比較例
の含水ゲル状成形品から５０ｍ角の試験片を切り出し、
衝撃振動吸収特性及び保液性の測定を行なった。

衝撃振動吸収特性は、万能試験機の圧縮試験用ロードセ
ルを用いて測定した。ロードセルの受圧面を上に向けて
定盤上に置き、この受圧面の上に試験片を置き、この試
験片の上表面から測って１０ｃｍの高さから、重さ２８
．７　ｇの鉄球を落下させ、試験片を通して受圧面に伝
達された衝撃力及びの衝撃力によって発生する音響振動
の減衰を測定した。ロードセルはストレインメーター、
高速信号記憶変換装置を通してアナログレコーダーに接
続した。

第１図には、実施例のグリセリン水溶液（７８％濃度）
を吸収させたゲル状成形品（Ａ）、比較吸収特性を示す
。

第１図で明らかなように、実施例のゲル状成形品（Ａ）
は比較例１の含水ゲル状成形品（Ｂ）とれている。

央 ゲルの長期安定性を示す尺度となる保接性の測定をグリ
セリン水溶液を吸収させた実施例のゲル状成形品（Ａ）
と比較例１の含水ゲル状成形品（Ｂ）で行なった。

試験片はグリセリン水溶液あるいは水を十分に吸収させ
た直後に重量を測定し、その後、Ａ、　Ｂ二つの試験片
を室温に放置して一定時間毎に重量を測定した。一定−
時間後の重量と初期重量との比をパーセントで表わし、
保液性の目安とした。

牟昨参−÷第２図で明らかなように、本発明の成形品（
Ａ）は長時間にわたって一定重量を示しており、ゲル状
成形品として長期の安定性を持っている。

本発明のゲル状成形品は長期の安定性を持っており、し
かも、衝撃振動吸収特性に優れている。

〔発明の効果〕

本発明のゲル状成形品は、成形加工が容易であって、し
かも保液性が良好で、柔軟で強靭である。

本発明のゲル状成形品の製造方法は、キャスト成形法、
射出成形法、押出成形法等のプラスチック成形法に適用
が可能であり、シート状、パイプ状、ストランド状、ブ
ロック状等、自由な形に成形加工が出来る。

本発明のゲル状成形品は、生体組織に類似の微細構造を
持っており、力学的性質が極めて生体組織に類似してい
る。

このゲル状成形品は冷蔵庫内で凍結させることによって
、優れた保冷効果を示した。冷凍後の再融解によっても
、グリセリン水？８液の流出はなく、借れた保液性を示
した。

本発明のゲル状成形品は、衝撃吸収材、振動吸収材、ベ
ツド、枕などの人間工学的材料、スボーン材料、保冷材
等に幅広く応用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例等における衝撃振動
吸収特性及び保液性を示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）多孔質のマトリックス樹脂中に多数の吸水性樹脂
   粒子が分散した構造を持つ吸水性樹脂成形品において、
   該吸水性樹脂粒子が実質的に該多孔質樹脂の空孔の内部
   に存在し、該吸水性樹脂粒子の乾燥状態における平均粒
   径に比べて、該空孔の平均内径が十分に大きい吸水性樹
   脂成形品であって、該吸水性樹脂粒子がグリセリン水溶
   液を吸収し、該多孔質樹脂の空孔内に十分に膨潤してい
   ることを特徴とするゲル状成形品。
2. （２）粉末状の吸水性樹脂の粒子に発泡剤を含浸あるい
   は付着させ、さらに液状あるいは溶融状態のマトリック
   ス樹脂と混合し、該混合物を加熱あるいは非加熱状態で
   発泡させることによって多孔質構造体を形成し、次いで
   該構造体にグリセリン水溶液を吸収させることを特徴と
   するゲル状成形品の製造方法。
3. （３）粉末状吸水性樹脂の粒子に水を含浸させ、さらに
   該樹脂を残存イソシアネート基を有する液状ウレタン樹
   脂と混合し、次いで加熱あるいは非加熱状態で反応を進
   行させて発泡させ、架橋させることによって、多孔質構
   造体を形成させ、次いで該構造体にグリセリン水溶液を
   吸収させることを特徴とするゲル状成形品の製造方法。