JPH08253615A

JPH08253615A - 吸水性樹脂発泡体の製造方法

Info

Publication number: JPH08253615A
Application number: JP5897695A
Authority: JP
Inventors: Chukei Fuyuki; 忠敬冬木
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】工程が簡単であり、容易に加工することので
き、かつ軟質で高い吸水性を有する吸水性樹脂発泡体の
製造方法を提供する。【構成】部分的にアルカリ金属塩とされたアクリル酸
モノマーの重合時に、分解してガスを発生する発泡剤に
て発泡させて吸水性樹脂発泡体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に吸水性発泡樹脂シ
ートの製造が可能な吸水性樹脂発泡体の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】吸水
性樹脂は高い吸水量を有し、保水力にも優れていること
から、紙おむつ、生理用品などの衛生用品はもとより、
農業、園芸、食品、医薬などの分野でも広く使用されて
いる。ところが、従来の吸水性樹脂は粉末状であるた
め、これを用いた吸水性物品は、吸水性樹脂を不織布な
どのシートで挟み込んだものであった。しかし、このよ
うな吸水性物品は、樹脂が移動したり、あるいは脱落し
たりするという問題がある。

【０００３】一方、特開昭６３−１４８９６４号公報に
は、水溶性ポリマー（ポリアクリル酸ソーダ）、架橋剤
および発泡剤を含む水溶液を用い、これを攪拌しながら
発泡させ、剥離紙に塗布し、ついで乾燥したのち、微細
貫通孔を有するポリエチレンシートを重ねて、室温での
熟成期間を経て後架橋させ、剥離紙を剥がして、２層構
造になった吸水性樹脂発泡体を得る方法が開示されてい
る。

【０００４】しかしながら、この方法によれば、水溶性
ポリマーの重合工程と、発泡工程と、架橋工程とがそれ
ぞれ必要となる。また、得られる吸水性樹脂シートはそ
れ自体ではゲル強度に劣るため、単独ではシート化でき
ないため、ポリエチレンシート等と貼り合わせた２層構
造にしなければならないという欠点がある。本発明の目
的は、簡単な工程でシート化が可能な吸水性樹脂発泡体
の製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】本発明者ら
は、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結
果、部分的にアルカリ金属塩とされたアクリル酸モノマ
ーの重合時に、分解してガスを発生する発泡剤にて発泡
させるときは、モノマーから樹脂発泡体を殆ど重合工程
のみの一段階で製造することができ、しかも樹脂発泡体
のシート化が可能になるという新たな事実を見出し、本
発明を完成するに至った。

【０００６】以下、本発明の吸水性樹脂発泡体の製造方
法を詳細に説明する。本発明における吸水性樹脂のモノ
マーには、部分的にアルカリ金属塩とされたアクリル酸
モノマーが用いられる。アクリル酸のアルカリ金属塩と
しては、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩などが
あげられる。アクリル酸を部分的にアルカリ金属塩とす
るには、例えば水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の
水酸化物の所定量をアクリル酸水溶液に添加すればよ
い。

【０００７】アクリル酸のアルカリ金属塩は、アクリル
酸およびそのアルカリ金属塩からなるモノマー総量のう
ち２０〜６０重量％であるのが適当である。また、親水
性などの特性を改良するために、これらのモノマーのほ
かに、アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、２−ヒ
ドロキシエチルメタクリレート等のモノマーを添加して
共重合させてもよい。

【０００８】上記吸水性樹脂は、部分的にアルカリ金属
塩とされたアクリル酸モノマーと、重合時に分解する発
泡剤とを水に加え、さらに重合開始剤、必要に応じて架
橋剤などを添加した水溶液中で重合させることによって
得られる。部分的にアルカリ金属塩とされたアクリル酸
モノマーの水溶液中での濃度は、２０〜７０重量％、好
ましくは３０〜６０重量％であるのが適当である。モノ
マー濃度が２０重量％未満のときは重合により得られる
樹脂が多くの水分を含むため、これを除去するためにコ
ストがかかる。一方、モノマー濃度が７０重量％を超え
るときは、反応の制御が困難になり、反応を円滑に進め
ることができなくなる。

【０００９】上記吸水性樹脂は、吸水性やゲル強度を向
上させるうえで、架橋されていることが好ましい。使用
する架橋剤（架橋性モノマー）は、上記アルカリ金属塩
を含むアクリル酸モノマーと共に水に添加し、重合と同
時に架橋も行わせるのがよい。架橋剤としては、部分的
にアルカリ金属塩とされたアクリル酸モノマーと共重合
するものであればよく、例えばＮ−メチロールアクリル
アミド、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリ
レート等の架橋性官能基を有するモノマー、Ｎ，Ｎ’−
メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス
メタクリルアミド、エチレングリコールジアクリレー
ト、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレン
グリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメ
タクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレー
ト、ジプロピレングリコールジメタクリレート、１，４
−ブタンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオ
ールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリア
クリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレー
ト、ペンタエリトリトールテトラアクリレート、ペンタ
エリトリトールテトラメタクリレート等の二重結合を２
以上有する多官能性モノマー、ポリエチレングリコール
ジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレ
ート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリ
プロピレングリコールジメタクリレート等があげられ
る。

【００１０】これらの架橋剤は、通常吸水性樹脂に対し
て０〜４０モル％、好ましくは０．００１〜４０モル
％、より好ましくは０．００１〜１０モル％の割合で添
加される。架橋剤の添加量が４０モル％を超えるとき
は、ゲルが硬くなり、発泡しなくなるために好ましくな
い。部分的にアルカリ金属塩を含むアクリル酸モノマー
の重合開始剤には、通常、アゾ系重合開始剤、レドック
ス系重合開始剤などが使用される。

【００１１】このうち、アゾ系重合開始剤は、低温で重
合を行わせることができ、しかも重合時に分解して窒素
ガスを発生するので、発泡剤として好適である。すなわ
ち、アゾ系重合開始剤を用いることにより、部分的にア
ルカリ金属塩とされたアクリル酸モノマーの重合と同時
に発泡させることができる。このようなアゾ系重合開始
剤としては、１０時間半減期温度が１００℃以下のもの
が好ましく、具体的には、２，２’−アゾビス（２−ア
ミジノプロパン）二塩酸塩、２，２’−アゾビス〔２−
（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕二塩酸塩、
２，２’−アゾビスイソブチルアミド二水和物などがあ
げられる。上記例示のアゾ系重合開始剤の添加量は、部
分的にアルカリ金属塩とされたアクリル酸モノマー１０
０重量部に対して、約０．２〜１０重量部であるのが適
当である。アゾ系重合開始剤の添加量は、吸水性樹脂発
泡体における発泡倍率に大きく影響しており、上記した
添加量が０．２重量部のときに１．５倍、１０重量部の
ときに４０倍の発泡倍率を示す。発泡倍率が１．５倍よ
りも小さいときは、発泡体としての特性を示さない。ま
た、発泡倍率が４０倍を超えるときは、発泡体の強度が
低下したり、吸水ゲルとしてのゲル強度が著しく低下す
るという問題が生じる。

【００１２】一方、レドックス系重合開始剤は重合時に
ガスを発生しない。しかしながら、後述する発泡剤と併
用することにより、重合時に発泡させることができる。
前記レドックス系重合開始剤としては、例えば過硫酸塩
と、亜硫酸水素塩またはピロ亜硫酸塩との組み合わせか
らなるものなどがあげられる。レドックス系重合開始剤
を用いる場合、その添加量は、部分的にアルカリ金属塩
とされたアクリル酸モノマー１００重量部に対して、通
常０．０１〜５重量部であるのが適当である。

【００１３】上記レドックス系重合開始剤と共に使用さ
れる発泡剤としては、分解温度が１６０℃以下のものが
好ましく、具体的には、例えばアゾジカルボンアミド、
ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ビス（４，４’
−オキシ−ベンゼンスルホニル）ヒドラジド等の有機発
泡剤、クエン酸ナトリウムなどの無機発泡剤などがあげ
られる。上記例示の発泡剤の添加量は、吸水性樹脂の発
泡倍率が上記した範囲内になるように、適宜設定すれば
よい。

【００１４】吸水性樹脂の発泡倍率は上記した範囲内で
設定されるが、この発泡倍率は、樹脂の吸水倍率、吸水
速度およびゲル強度に影響を与える。吸水倍率は樹脂の
単位質量当たりの吸水量を示し、発泡倍率が高いほど吸
水倍率も高くなる。また、発泡倍率が高いほど吸水速度
も速い。一方、ゲル強度は、飽和吸水してゲル状になっ
た樹脂の破壊強度を示し、発泡倍率が低いほどゲル強度
が大きくなる。従って、樹脂の発泡倍率は、上記各特性
のつりあいを考慮して設定するのが好ましい。

【００１５】上記したほかに、発泡倍率は樹脂中に形成
される気泡の大きさ（気泡径）にも関わっており、一般
に発泡倍率が高いほど気泡径は小さくなる。また、前記
気泡径は、気泡を形成する際の核の存在によっても変化
する。すなわち、使用する重合開始剤が水に対する溶解
度が低い場合、これが発泡の核となって、細かい気泡が
多く生成する。一方、溶解度が高い場合は、殆ど核とし
て作用しないため、大きい（粗い）気泡が生成する。気
泡径が３μｍを超えると吸水性能が少し悪くなる。従っ
て、このような場合には、タルクなどの核剤を添加する
ことによっても気泡径を小さくすることができる。

【００１６】本発明の吸水性樹脂発泡体の製造方法にお
いては、部分的にアルカリ金属塩とされたアクリル酸モ
ノマーの水溶液を金型（反応容器）に注ぎ込み、紫外線
照射または加熱によって重合を行う。この場合、重合と
発泡とのバランスをとる上から、紫外線照射により重合
を行わせるのが好ましい。紫外線照射に用いられる光源
としては、高圧水銀ランプが好ましいが、その他従来公
知の紫外線照射用の装置を用いてもよい。紫外線の照射
時間は、重合開始剤の種類、紫外線を照射するモノマー
水溶液の厚みなどに応じて適宜設定される。

【００１７】モノマー水溶液を金型に注ぎ込む際、得ら
れる吸水性樹脂発泡体の厚みに応じてモノマー水溶液の
厚みを設定する。本発明における吸水性樹脂発泡体の厚
みは、０．５〜１００ｍｍの範囲で設定される。前記厚
みを０．５ｍｍよりも薄くするときは、正確な膜厚制御
が困難になる。一方、前記厚みを１００ｍｍよりも厚く
するときは、モノマー水溶液への紫外線または熱の透過
が不十分になり、発泡不良が発生するほか、得られる発
泡体の表面および内部において、物性が不均一になるお
それがある。

【００１８】

【実施例】吸水性樹脂発泡体の作製実施例１８０％アクリル酸水溶液５００ｇに３０％水酸化ナトリ
ウム水溶液５４３ｇを混合し、アクリル酸およびアクリ
ル酸ナトリウムからなるモノマー水溶液を調製した。

【００１９】このモノマー水溶液７３．９６ｇに、架橋
剤として１％Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド水
溶液６．４０ｇを添加し、約３０分間攪拌した。次い
で、得られた水溶液に、アゾ系重合開始剤として２，
２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩酸塩０．
１ｇを添加し、さらにイオン交換水で希釈して溶液の総
量が１００ｇ（モノマー濃度４０重量％）になるように
調製した後、約３０秒間攪拌した。

【００２０】次いで、これをテフロン加工された反応容
器（幅１３５ｍｍ、長さ１７５ｍｍ、深さ３０ｍｍ）
に、液厚みが４ｍｍになるまで注ぎ込み、紫外線照射装
置（高圧水銀５６Ｗ／ｃｍ、光源の距離：１０ｃｍ）か
ら紫外線を１０分間照射した。その結果、均一で微細な
気泡（気泡径０．０３〜０．０７ｍｍ）を有する軟質の
樹脂発泡体(a) を得た。

【００２１】また、表１に示すように重合開始剤の添加
量を変化させ、かつ紫外線の照射時間を試料(a) 〜(d)
では１０分間とし、試料(e) 〜(g) では２０分間とした
以外は上記と同様にして、均一で微細な気泡（気泡径
０．０３〜０．０７ｍｍ）を有する軟質の樹脂発泡体
(b) 〜(g) を得た。実施例２実施例１と同じアゾ系重合開始剤０．２ｇを加え、有機
発泡剤としてアゾジカルボンアミド（分解温度１６０
℃）１ｇを添加し、イオン交換水で希釈して溶液の総量
が１００ｇとなるように調製したほかは、実施例１の試
料(a) と同様にして軟質の樹脂発泡体を得た。得られた
樹脂発泡体の気泡径は０．０３〜０．０７ｍｍであっ
た。実施例３実施例１で用いたと同じモノマー水溶液７４．０ｇに、
実施例１と同じ架橋剤を４．０ｇ添加し、一定時間攪拌
した。次いで、得られた水溶液にレドックス系重合開始
剤として３．０％過硫酸カリウム水溶液４．３８ｇと
３．０％ピロ亜硫酸カリウム水溶液１．５５ｇの混合液
を添加し、さらにイオン交換水１６．０７ｇを添加して
攪拌した。

【００２２】次いで、有機発泡剤としてアゾジカルボン
アミド（分解温度１６０℃）１ｇを添加し、溶液の総量
を１００ｇとした後、実施例１と同様にして紫外線を照
射し、軟質の樹脂発泡体を得た。得られた樹脂発泡体の
気泡径は０．０５〜０．１ｍｍであった。実施例４重合開始剤として２，２’−アゾビス〔２−（２−イミ
ダゾリン−２−イル）プロパン〕二塩酸塩１．０ｇを用
い、紫外線の照射時間を１０分としたほかは、実施例１
と同様にして樹脂発泡体を作製した。得られた樹脂発泡
体の気泡径は１．５〜３．０ｍｍであった。実施例５核剤としてタルクを用い、モノマー総量に対してタルク
を３．０重量％添加したほかは、実施例４と同様にして
樹脂発泡体を作製した。得られた樹脂発泡体の気泡径は
実施例１で得られたものと同程度であった。比較例有機発泡剤を添加しないほかは実施例３と同様にして紫
外線照射によって重合を行ない、気泡がまったく存在し
ない樹脂を得た。発泡倍率の測定樹脂発泡体の発泡倍率は、次式により求められる。

【００２３】

【数１】

【００２４】（式中、樹脂密度は、発泡させていない樹
脂の密度を示す。）吸水倍率の測定各実施例および比較例で得られた樹脂発泡体をそれぞれ
１０５℃の温度で３時間乾燥させ、３センチ角の試料を
作製した。次いで、この試料を０．９％食塩水に浸漬
し、１分、１０分、１時間、７時間および２４時間浸漬
後の樹脂の重量変化を測定した。なお、吸水倍率は、前
述のように、樹脂の単位質量当たりの吸水量を示すもの
であり、乾燥状態での樹脂の重さをＷ_o、吸水後の樹脂
の重さをＷとしたとき、次式で表される。

【００２５】

【数２】

【００２６】ゲル強度の測定試験機としてレオメーター（サン科学（株）製）を用
い、圧縮荷重による弾性率を測定することによってゲル
強度を評価した。測定条件は以下のとおりである。試験速度：１０ｍｍ／分測定時間：６０〜１５０秒試験荷重：１０００ｇアダプター：直径１２ｍｍの円柱サンプルの高さ：１５ｍｍ各実施例および比較例で得られた樹脂発泡体は、吸水さ
せ、それぞれ吸水倍率を５倍、２０倍および３５倍とし
たサンプル（ゲル吸水品）を作製した。ついで、各サン
プルを２４時間放置し、測定した。

【００２７】上記測定条件より各吸水倍率でのサンプル
高さの変位（ｍｍ）と荷重（ｇ）との関係を求め、図１
に示すようなグラフを作成し、高さの変位（ｍｍ）と荷
重の大きさ（ｇ）とが比例関係を示す２点Ａ，Ｂを選
び、式：

【００２８】

【数３】

【００２９】を用いてゲルの弾性率（ｇ／ｍｍ）を求め
て、ゲル強度を評価した。これらの試験結果を表１に示
す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、モノマーか
ら殆ど一工程でシート状の吸水性樹脂発泡体を得ること
ができ、工程の簡略化を実現できる。また、得られる吸
水性樹脂発泡体は、発泡化により吸水性が向上してい
る。さらに、得られる樹脂発泡体は剛性を示さず、軟質
であるため、折り曲げるなどの二次加工が容易に行える
ことから、幅広い用途が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】吸水させた吸水性樹脂の試料に荷重をかけたと
きの樹脂の長さの変位と荷重との関係を示すグラフであ
る。

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【手続補正書】

【提出日】平成７年４月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】上記したほかに、発泡倍率は樹脂中に形成
される気泡の大きさ（気泡径）にも関わっており、一般
に発泡倍率が高いほど気泡径は小さくなる。また、前記
気泡径は、気泡を形成する際の核の存在によっても変化
する。すなわち、使用する重合開始剤が水に対する溶解
度が低い場合、これが発泡の核となって、細かい気泡が
多く生成する。一方、溶解度が高い場合は、殆ど核とし
て作用しないため、大きい（粗い）気泡が生成する。気
泡径が３ｍｍを超えると吸水性能が少し悪くなる。従っ
て、このような場合には、タルクなどの核剤を添加する
ことによっても気泡径を小さくすることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】部分的にアルカリ金属塩とされたアクリル
酸モノマーの重合時に、分解してガスを発生する発泡剤
にて発泡させることを特徴とする吸水性樹脂発泡体の製
造方法。
【請求項２】前記発泡剤が、重合時に分解して窒素ガス
を発生するアゾ系重合開始剤である請求項１記載の吸水
性樹脂発泡体の製造方法。