JPH04146902A - 繊維状の高吸水性セルロース物質 - 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、出発原料であるセルロース＃Ｉ維の繊維形状
を維持しながら、高吸水能を有しているセルロース物質
に関するものである。

〔従来の技術〕

高吸水性ポリマーは構造的には水溶性のポリマーであっ
て、わずかに三次元架橋して水に不溶化したものであり
、水をすばやく吸収してゲルを形成する。その驚異的な
水吸水能を生かし、紙オムツ、生理用ナプキン等の衛生
用品への応用が進んでいる。

高吸水性ポリマーには架橋ポリアクリル酸塩を中心に種
々のものが知られており、従来の吸水材料（脱脂綿、パ
ルプなど）に比較して水吸収能、およびその保持能力に
おいて優れ力特徴を有している。しかしながら欠点とし
て、■尿、食塩水などの吸収力が著しく低下すること、
■粉末という製品形態のため、応用製品を作る際には、
何らかの支持体を必要とすること、■粉体を支持体中に
均一に分散させる必要があり、時には粉体が支持体から
脱落することがあることなど製品の形状に基づくものが
ある。

これらの欠点を克服するために、種々の改良が為されて
いるが、一つの方法として、従来の粉体のポリマーを繊
維状に変え、ＭＡ維の有利性を生かす方法が考えられる
。

一般に、こうしたセルロース系［Ｍの吸収体としては、
既に、架橋ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、セ
ルロース−ポリアクリロニトリルグラフト共重合体の加
水分解物、セルロース−ポリアクリル酸グラフト共重合
体等が知られているが、これらのうち架橋ＣＭＣを除い
ては実用化されていない。

市販のポリアクリル酸系高吸水性ポリマーは高い吸水能
を有しており、通常純水吸水量で１００■１／ｇ以上（
ティーバック法、無加圧１０分値、なお測定値の詳細に
ついては後述する〉、また人工尿吸収量で３０ｍ１／ｇ
以上、　（ティーバック法１０分値）の吸収能が有る。

しかし、前記したセルロースポリアクリロニトリルグラ
フト共重合体の加水分解物などのセルロース系繊維吸収
体の吸収能は著しく劣っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は水および人工尿の吸収能力が優れており、かつ
ｍｌ！＃状を有する高吸水性セルロース含有物質を得る
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の繊維状の高吸水性セルロース物質は、水酸化ア
ルカリを含有する含水有機溶媒の存在下で、繊維状のセ
ルロース含有物質に、水酸化アルカリと、炭素数が１個
〜３個で少なくとも１個のハロゲン基またはエポキシ基
と少なくとも１個のスルフォン酸基を有するエーテル化
剤とを反応させて、スルフォン酸基を含有する水溶性セ
ルロース誘導体とした後、架橋を行うことによって得た
繊維状の高吸水性セルロース含有物質に関するものであ
る。

セルロース誘導体系繊維吸収体が市販の高吸水性ポリマ
ーに較べて吸水能が劣る理由は、セルロース分子間の水
紫結合に基づく凝集力が膨潤を抑制していることの他に
、親水基の数および水中での解離能が不十分であると推
定される。セルロースに上記のようなスルフォン酸基を
導入する為にエーテル化反応を行うことによって吸水性
が著しく向上する詳細な機構については不明であるが、
スルフォン酸基を導入するエーテル化反応によりセルロ
ースの結晶構造を破壊して、膨潤を促進させる効果と、
水との親和性が大きい官能基（スルフォン酸基）の導入
効果が寄与しているものと推定される。

また、得られたスルフォン酸基を含有するセルロ−スは
一般に水中で可溶性であり、これを　適度に架橋するこ
とによって吸収能が増大すると共に、吸収速度等の緒特
性が向上することは、高吸収性ポリマーで知られている
通りである。架橋法としては熱架橋の他に、エピクロル
ヒドリン、エチレングリコールジグリシジルエーテル等
による通常の化学架橋剤が適用可能である。

本発明において使用されるセルロース含有物質としては
、パルプ、綿　布、レーヨン、紙などの繊＃＠状のセル
ロースの何れでも使用できるが、特に安価に入手しうろ
ことなどから木材バルブが好適である。

次に、該セルロース物質にスルフォン酸基を導入するエ
ーテル化反応は、含水有機溶剤の存在下で水酸化アルカ
゛りと、炭素数が１個〜３個で少なくとも１個のハロゲ
ン基またはエポキシ基と少なくとも１個のスルフォン１
！８２基を有するエーテル化剤を反応させることによっ
て行うことができる。

該エーテル化剤としては具体的には、クロロメタンスル
フオン酸ソーダやブロモメタンスルフオン酸ソーダ、１
−クロロ−２−ヒドロキシエタンスルフオン酸ソーダ、
２−ブロモ−１−ヒドロキシエタンスルフオン酸ソーダ
、１．２−ユボキシエタンスルフオン酸ソーダ、２−ク
ロロエタンスルフオン酸ソーダ、３−クロロプロパンス
ルフオン酸ソーダ、３−クロロプロパンスルフオン酸ソ
ーダ、３−クロロ−２−ヒドロキシプロパンスルフオン
酸ソーダ、２．３エボキシブロバンスルフオン酸ソーダ
などが使用できる。

含水有機溶剤としてはメタノール、エタノール、プロパ
ツール、ブタノール、ペンタノール等のアルコールと水
との混合物が使用できるが、特にプロパツール、および
ブタノールが反応効率が高く好ましい。水酸化アルカリ
としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リ
チウムが使用できる。

該エーテル化は前記したように、該セルロースの結晶性
を減少させ、膨潤力を発現せしめ、所望の吸水量を得る
ために行うものであるが、この様な性質を実現するため
には該エーテル化を適度な反応度（通常セルロースの置
換度）に制御することが肝要である。該スルフォン酸基
を導入するエーテル化反応は上記したように、種々の方
法が適用されるが、反応条件がはげしすぎるとセルロー
スの分解により重合度が低下し、繊維長が短くなる。逆
に、条件を緩和にして反応度（置換度）が小さすぎると
充分な吸収能が得られない。従って、適切な反応温度、
反応溶媒の選択により反応温度をコントロールする必要
がある。通常は、スルフォン酸基を導入するエーテル化
反応によって１１１度を０．１〜１０にすることが好適
である。

上記の反応生成物は、水とアルコールとの混合溶媒によ
り洗浄した後、乾燥、粉砕して製品とする。

以下に実施例を示し具体的に説明するが、本発明はこれ
に限定されるものではない。

実施例］ １）クロロメタンスルフオン酸ソーダによるエーテル化 ５００ｍ１フラスコにＮａＯＨ３０ｇ　（添加率３００
％）を取り、水２５ｍ１を加えて溶解する。

これにｎ−ブタノール２００ｍ１、バルブ］、　Ｏｇ（
ＢＤ）を入れて良く撹拌し、１時間室温に放置してマー
セル化を行う。次にクロロメタンスルフオン酸ソーダ９
．４ｇ（添加１！９４％）を加え、３０分よく混合する
。還流冷却器を取り付け、１２０℃のオイルバスで３時
間加熱する。反応材了復、内容物を７５％メタノール８
００ｍ１中に投入し、良＜ｆｌ１Ｍ復、ガラスフィルタ
ーで濾過する。濾液がフェノールフタレインで赤変しな
くなるまで７５％メタノールで洗浄し、メタノールで置
換後、４０°Ｃの真空ｖ、ｆｔＲ器で乾燥する（置換度
０５３）。

２）エーテル化パルプの架橋 １００ｍ１フラスコにイソプロパツール５８．２ｍｌ、
水１１．０ｍｌをとり、温度５０ｇ／ｌのエピクロルヒ
ドリンイソプロパノール溶液］、、８ｍ１（添加率３％
）、濃度４０　ｇ／ｌのＮａＯＨ水溶液０．９７ｍ１（
を加率１．３％）を加え、上記誘導体を入れる。還流冷
却器を取り付けて、９０℃のオイルバスで１時間還流加
熱する。絆了復、８０％メタノールで洗浄し、メタノー
ルでＭ撓復、４０℃の真空乾燥器で乾燥する。

３）純水吸水量および人工尿吸液量の測定・純水　　イ
オン交換後蒸留した水 ・人工尿の組成　　　　　　　　　（重量％）脱イオン
水　　　　　９７．０９ 尿　　票　　　　　　　　　　　　　　２．０ＯＮａＣ
１０，８０ Ｍｇ５○４．７Ｈ２００，０８ ＣａＣ１２，２Ｈ２００，０３ 所定１ｉ（０，１〜Ｉｇ）を２５０メツシユナイロンワ
イヤー製テイーバツクに入れて、純水または人工尿を１
０分間吸液させる。その後、ティーバックを液から取り
出し、１０分間水切りを行った復、試料の単位重量当た
りの吸液量を算出した。

結果を表１に示す。

実施例２ ３−クロロ−２−ヒドロキシプロパンスルフオン酸ソー
ダによるエーテル化 ２００ｍ１フラスコにパルプ３ｇ　（ＢＤ）をとり、イ
ソプロパツール６０ｍ１、水６ｍｌの混合物を加える。

ＮａＯＨ１，４８ｇ（添加１！４９％）を入れて良く撹
拌し、１時間室温に放置してマーセル化を行う６３−ク
ロロ−２−ヒドロキシプロパンスルフオン酸ソーダ３．
６４ｇ（添加率１２１％）を加え、３０分良く混合する
。還流冷却器を取り付け、７０゛Ｃのウォーターバスで
１５時間加熱する。反応終了後、内容物を７５％メタノ
ール２００ｍ１中に投入し、良く趙解復、ガラスフィル
ターで濾過する。ｍ府がフェノールフタレインで赤変し
なくなるまで７５％メタノールで洗浄し、メタノールで
置換後、４０°Ｃの真空乾燥器で乾燥する。ここで得ら
れたセルロース誘導体に上述のエーテル化をもう一度縁
り返して水溶性の誘導体とし、実施例１と同様にエピク
ロルヒドリンで架橋してＪｌｉｉＭ状物を得た。

実施例３ ２．３−エポキシプロパンスルフオン酸ソーダによるエ
ーテル化 実施例２の方法で３−クロ　ロー２−ヒドロキシプロパ
ンスルフオン酸ソーダの代わりに２．３−エポキシプロ
パンスルフオン酸ソーダ２．９６ｇを使用し、反応時間
を６時間とする以外は同様に行った。

実施例４ １−クロロ−２−ヒドロキシ−エタンスルフオン酸ソー
ダによるエーテル化 実施例２の方法で３−クロロ−２−ヒドロキシプロパン
スルフオンリ酸ソーダの代わりに１−クロロ−２−ヒド
ロキシ−エタンスルフオン酸ソーダを３．３７ｇを使用
する以外は同様に行った。

比較例１ なお、対照として、市販高吸水性ポリマーの例としてポ
リアクリル酸ソーダ、およびポリアクリル酸ソーダをグ
ラフト重合した澱粉系市販ポリマー３種の平均値を表１
の比較例に示した。

第１表 〔発明の効果〕 本発明により、セルロース原料が本来持っているＭ＆維
状を維持しながら吸水能が優れた高吸水性セルロース含
有物質を提供し得る。本発明の繊維状畷収材は水、塩溶
液、尿、血液等に優れた吸収能力を示し、かつ、製造法
が安価であること、加工性に優れ、さらにセルロースを
主用原料として使用しているため、生分解性に優れてお
り、紙おむつ用、生理用品用を始め、土壌保水材、内装
建材における結露防止祠等種々の応用が考えられる。

特許出願人　　王子製紙株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水酸化アルカリを含有する含水有機溶媒の存在下で繊維
   状のセルロース物質と、炭素数が１個〜３個で少なくと
   も１個のハロゲン基またはエポキシ基と、少なくとも１
   個のスルフォン酸基を有するエーテル化剤とを反応させ
   て、スルフォン酸基を含有する水溶性セルロース誘導体
   を生成させ、架橋させることを特徴とする繊維状の高吸
   水性セルロース物質。