JPH1044276A

JPH1044276A - 吸水性素材

Info

Publication number: JPH1044276A
Application number: JP21938096A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Nakayama; 辰夫中山; Fumihide Otsuki; 文英大槻
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】保型性、吸水性ともに優れた素材を提供する
こと。【解決手段】本発明の吸水性素材は、繊維径５μｍ以
下の繊維を主体とする吸水層と、粉体と接着剤とを主体
とする保型層とを有するものであり、吸水層の毛細管現
象による、優れた吸水性を示す。また、保型層により保
型性にも優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸水性に優れた素材
に関する。より詳細には、加湿器の加湿材、気化熱を利
用して空気を冷やすための水を供給できる空冷材、押し
入れや流し台や床下などの除湿材、冷蔵庫やハウス栽培
などにおける調湿材、コンクリートなどの養生シート、
土中水の排水材・保水材・拡散材、結露防止材、栽培用
吸水材、植生の吸水材、芳香剤の芯材、鮮度保持材など
として使用可能な素材に関する。

【０００２】

【従来の技術】加湿器用の加湿材として、例えば、実公
平６−８４２０号は無機繊維を主体としたペーパーを積
層したものを開示し、そのペーパーを積層するために、
無機系の接着剤を使用可能であることを開示し、また、
硬化剤として多孔質粉末を添加できることを開示し、更
には、材料の密度が０．０５〜０．３０ｇ／ｃｍ³であ
ることを開示している。

【０００３】一般的に、加湿器用の加湿材には保型性が
必要であるが、上記のような密度範囲において、保型性
をもたせるためには、ペーパー全体に接着剤などを含浸
する必要がある。しかしながら、ペーパー全体に接着剤
などを含浸すると、吸水速度や吸水能などの吸水性が悪
くなるため、急速な加湿が困難であったり、給水タンク
の大型化を招き、加湿器の小型化を妨げるなどの弊害が
生じやすい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題を解決するためになされたものであり、本発明の目
的は、保型性、吸水性ともに優れた素材を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の吸水性素材は、
繊維径５μｍ以下の繊維を主体とする吸水層と、粉体と
接着剤とを主体とする保型層とを有するものであり、吸
水層の毛細管現象による、優れた吸水性を示す。また、
保型層により保型性にも優れている。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の吸水性素材の吸水層は、
主として、吸水する層であり、吸水性素材の表面層を構
成する場合には、放湿層としても作用できる。この吸水
層には保型層を構成している粉体や接着剤が存在してい
ないため、毛細管現象による吸水性に優れている。その
ため、吸水層は毛細管現象による吸水速度や吸水能が優
れるように、繊維径５μｍ以下の繊維を主体としてい
る。好適には繊維径が４μｍ以下、最も好ましくは３μ
ｍ以下の繊維を主体として、吸水層を構成する。他方、
繊維径が０．０１μｍ以上の繊維を主体としているのが
好ましい。

【０００７】なお、主体とは、５０ｍａｓｓ％以上であ
ることをいうが、６０ｍａｓｓ％以上が繊維径５μｍ以
下の繊維であるのが好ましく、７０ｍａｓｓ％以上が繊
維径５μｍ以下の繊維であるのがより好ましい。また、
異形断面形状を有する繊維の場合には、この異形断面の
面積と同じ面積を有する円の直径を繊維径とする。

【０００８】また、繊維長は特に限定するものではない
が、湿式法により不織布を形成する場合には、０．１〜
２５ｍｍ程度の繊維を使用し、乾式法により不織布を形
成する場合には、２５〜１１０ｍｍ程度の繊維を使用す
る。

【０００９】この吸水層を構成する繊維はどのような繊
維であっても良いが、親水性かつ耐水性の繊維である
と、より吸水速度や均一拡散性の点で優れているため、
好適に使用できる。この親水性かつ耐水性とは、公定水
分率が６％以下であることをいう。

【００１０】この親水性かつ耐水性の繊維としては、例
えば、シリカアルミナ繊維、ガラス繊維、シリカ繊維、
アルミナ繊維、ロックウールなどの無機酸化物を主成分
とする繊維、メタ型、パラ型の芳香族ポリアミド繊維、
ポリアミド繊維、ポリアミドイミド繊維、芳香族ポリエ
ーテルアミド繊維、ポリベンツイミダゾール繊維、アク
リル繊維、ポリウレタン繊維、ポリクラール繊維、ビニ
ロン繊維などの有機系繊維を１種類以上使用できる。

【００１１】また、親水性かつ耐水性の繊維としては、
公定水分率が１％未満の疎水性繊維、例えば、ポリエス
テル繊維、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維など
のポリオレフィン繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ビニリデ
ン繊維、ベンゾエート繊維などを、アクリル酸やメタク
リル酸などビニルモノマーのグラフト重合処理、スルホ
ン化処理、フッ素ガス処理、界面活性剤処理、放電処
理、親水性樹脂の付着処理などにより親水性を付与した
繊維であっても良い。

【００１２】これら繊維の中でも、無機酸化物を主成分
とする繊維は親水性かつ耐水性に優れ、しかも不燃性で
あるため好適に使用でき、これらの中でも、シリカ成分
を含む繊維は親水性が高く、繊維径が５μｍ以下の繊維
を得やすいので、特に好適に使用できる。

【００１３】なお、上記のような親水性かつ耐水性の繊
維以外に、フィブリル化したパルプを混合すると、均一
かつ強度的に優れる吸水層を形成できるので、好適に混
合できる。なお、このフィブリル化したパルプを混合す
る場合には、吸水速度を損なわないように、吸水層の１
〜５ｍａｓｓ％混合するのが好ましい。

【００１４】この吸水層は毛細管現象による吸水速度や
吸水能に優れるように、見掛密度０．０５〜０．３ｇ／
ｃｍ³であるのが好ましく、０．１〜０．２５ｇ／ｃｍ³
であるのがより好ましい。また、吸水層の面密度は特に
限定するものではないが、５０〜２００ｇ／ｍ²程度で
あるのが好ましい。

【００１５】このような吸水層は優れた吸水性を有する
ものであるが、保型性に劣るため、粉体と接着剤とを主
体とする保型層を形成している。この粉体は保型性を吸
水性素材に付与するが、粉体によって保水性も生じると
考えられるので、粒径１００μｍ以下の粉体を使用する
のが好ましく、７０μｍ以下の粉体を使用するのがより
好ましく、５０μｍ以下の粉体を使用するのが最も好ま
しい。なお、粉体や接着剤の吸水層への浸透によって、
吸水層における吸水性の低下を防ぐために、０．０１μ
ｍ以上の粉体を使用するのが好ましい。

【００１６】この粉体としては、粘土鉱物、無機粉体、
或は有機粉体などを使用できる。この粘土鉱物として
は、例えば、セピオライトやアタパルジャイトなどの複
素状構造を有するホルマイト系鉱物、ベントナイト、ソ
ジウムモンモリロナイト、ヘクトライト、スメクタイト
などのモンモリロナイト系鉱物、或は膨潤性フッ素雲
母、カオリナイト、陶石、蛙目粘土、木節粘土、パイロ
フィライト、セリサイトなどの焼物用の可塑剤や増粘剤
として使用されているものなどがある。

【００１７】無機粉体としては、例えば、シリカ、アル
ミナ、シリカアルミナ、ムライト、ガラス、マグネシ
ア、カルシア、ジルコニア、チタニア、ケイ酸マグネシ
ウム、ケイ酸カルシウムなどの金属酸化物、水酸化アル
ミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなど
の金属水酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムな
どの金属炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウムな
どの金属硫酸塩、或は雲母、滑石、ドロマイト、マグネ
サイト、長石、ケイソウ土、ケイ石、石英、ジルコン、
ロー石、シラス、シャモット、コージェライト、ゼオラ
イト、シリカゲルなどの天然鉱物、これら天然鉱物の精
製品、これら天然鉱物と同様の組成を有する合成品など
がある。

【００１８】有機粉体としては、例えば、ポリアミド、
ポリエステル、ビニロン、パルプ、フェノール、エポキ
シなどがある。

【００１９】本発明においては、上記のような粉体を１
種類以上使用できる。これらの中でも、無機酸化物を主
成分とするものは親水性かつ耐水性で、しかも不燃性で
あるため好適に使用でき、無機酸化物の中でも粘土鉱
物、ゼオライト、シリカゲル、ケイソウ土をより好適に
使用でき、これらの中でもホルマイト系鉱物、ゼオライ
ト、シリカゲル、ケイソウ土は親水性であり、しかも比
表面積が大きく、吸水性に優れているため、最も好適に
使用できる。

【００２０】他方、粉体を固定して保型層を形成する接
着剤としては、特に限定するものではないが、保水しや
すく、吸水時の保型性を損なわないように、親水性かつ
耐水性であるのが好ましい。この親水性かつ耐水性と
は、温度２０℃、湿度６５％における水分率が６％以下
であることをいう。

【００２１】この接着剤としては、例えば、シリカゾ
ル、アルミナゾル、ジルコニアゾル、ケイ酸塩、リン酸
塩、或いはアルミナセメント、マグネシアセメント、ジ
ルコニアセメント等のセメント類などの無機系接着剤、
ポリビニルアルコール、アクリル系などの有機系接着剤
などを使用できる。これらの中でも、無機系接着剤は親
水性かつ耐水性に優れ、しかも不燃性であるため好適に
使用できる。

【００２２】この保型層を構成する粉体と接着剤との質
量比率は、保型性に優れ、しかも吸水層に保型層を構成
する粉体及び／又は接着剤が侵入して吸水層の吸水性を
損なわないように、９５：５〜５０：５０であるのが好
ましく、９０：１０〜７０：３０であるのがより好まし
い。

【００２３】本発明の吸水素材の吸水層及び／又は保型
層には、例えば、界面活性剤、抗菌剤、防黴剤、溌水
剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、磁性体、難燃剤、香
料などの機能性薬剤を１種類以上混合することにより各
種機能を付加し、より各種用途に適合した素材を形成で
きる。例えば、加湿器の加湿材として使用する場合に
は、抗菌剤及び／又は防黴剤を混合するのが好ましい。

【００２４】本発明の吸水性素材は上記のような吸水層
と保型層とを１層以上ずつ有するものであるが、吸水層
と保型層のみからなる場合、吸水層が少なくとも片表面
層を構成するようにすると、この吸水層が放湿層として
も作用できるため、放湿性を必要とする用途に使用する
場合に好適な配置である。

【００２５】なお、吸水層と保型層とは完全に分離して
いる必要はなく、吸水層を構成する繊維と保型層を構成
する粉体及び接着剤とが混合した中間層を形成している
と、より優れた曲げ強度、つまり、より優れた保型性を
有するので、好適な実施態様である。

【００２６】また、用途によっては、吸水層と保型層以
外の層、例えば、保水層、放湿層、或は接着層などを形
成しても良い。例えば、加湿器の加湿材として使用する
場合には、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系繊維
（公定水分率：０）からなる不織布を、少なくとも片表
面に配置して、放湿層兼他の素材との接着層としても良
い。また、栽培用吸水材として使用する場合には、レー
ヨン繊維（公定水分率：１１）などのセルロース系繊維
からなる不織布を、少なくとも片表面に配置して、放湿
性を抑えた放湿層としても良い。

【００２７】このような構成からなる本発明の吸水性素
材は、４０ｍｍ／１０ｓ（秒）以上という優れた吸水速
度、０．７ｇ／ｃｍ³以上という優れた吸水能、及び５
０ｋｇ／ｃｍ²以上という優れた曲げ強度、つまり保型
性を有するものである。

【００２８】なお、吸水速度は、大きさ３００×５０ｍ
ｍの吸水性素材を使用し、ＪＩＳＬ１９０７（繊維製
品の吸水性試験方法）のバイレック法に準ずる方法によ
り１０秒間測定した値をいう。また、吸水能は前記吸水
速度試験を１０分間行なうことによって吸水性素材が吸
水した水分量を、単位体積あたりの吸水量に換算した値
をいう。また、曲げ強度はＪＩＳＫ−７２０３に規定
された方法により得られる値をいう。

【００２９】本発明の吸水性素材の見掛密度は０．３５
〜０．９ｇ／ｃｍ³のものである。見掛密度が０．３５
ｇ／ｃｍ³未満では吸水性素材全体に粉体及び接着剤を
含浸しなければ十分な保型性が得られず、この場合には
吸水性が悪くなってしまい、０．９ｇ／ｃｍ³を越える
と、保水量が少なくなってしまうためで、より好ましく
は０．４〜０．７５ｇ／ｃｍ³である。

【００３０】本発明の吸水性素材は１枚で使用する必要
はなく、吸水性素材１枚以上と、同じ素材及び／又は異
なる素材とを適宜組み合わせて使用できる。例えば、加
湿器用の加湿材として使用する場合、平板状の吸水性素
材の間に、同じ素材及び／又は異なる素材からなる波状
又はジグザグ状の素材を配置した、加湿ユニットを形成
して使用しても良い。この場合、気化面積が広く、加湿
能力が向上するので好適である。

【００３１】なお、本発明の吸水素材の形状は、シート
状、ボード状、パイプ状、波形状、或はジグザグ形状な
ど、どのような形状でも良く、用途によって適宜変化す
る。本発明の吸水素材（特に、吸水層を構成する繊維と
保型層を構成する粉体及び接着剤とが混合した中間層を
形成したもの）は、パイプ状、波形状、或はジグザグ形
状などの形状に、容易に成型できるという特長もある。

【００３２】また、本発明の吸水性素材はどのような使
い方をしても良い。例えば、加湿器の加湿材として使用
する場合、吸水性素材の下側から水を供給しても良い
し、上側から水を供給しても良い。本発明の吸水性素材
の場合、吸水速度や吸水能などの吸水性に優れているた
め、吸水性素材の下側から水を供給しても、優れた加湿
能を有するものである。

【００３３】以下、本発明の吸水性素材の好適な製造方
法について、簡単に説明する。

【００３４】まず、吸水層となる繊維シートを形成す
る。この繊維シートの形成方法としては、乾式法又は湿
式法により繊維ウエブを形成した後に、繊維同士を結合
して不織布を形成したり、織成により織物を形成した
り、或は編成により編物を形成する方法がある。これら
の中でも湿式法により不織布を形成すると、均一な地合
いのものを形成できるので、好適な方法である。

【００３５】なお、バインダーにより繊維同士を結合し
て不織布を形成する場合には、吸水性に優れるように、
親水性のバインダーを使用するのが好ましく、例えば、
ポリビニルアルコール、アクリル系バインダーなどを使
用する。なお、バインダー量が多くなると、吸水性を阻
害する要因となるので、バインダー量は不織布全体の１
〜１０ｍａｓｓ％であるのが好ましい。また、疎水性の
バインダーを使用する場合には、不織布全体の２ｍａｓ
ｓ％以下として、吸水性を阻害しないようにするのが好
ましい。

【００３６】他方、前述のような接着剤と粉体、必要で
あれば水などを加えてバインダーを作成しておき、この
バインダーをロールコーター、ナイフコーター、或いは
カーテンコーターのようなコーターを用いて、前記の繊
維シート上に塗布して保型層を形成する。

【００３７】吸水層と保型層のみからなる場合、吸水層
が吸水性素材の表面層を構成していると、吸水層が放湿
層としても作用できる。そのため、吸水性素材を放湿性
を必要とする用途に使用する場合には、塗布したバイン
ダー上に、同じ又は異なる繊維シートを積層するのが好
ましい。

【００３８】なお、厚手（ボード状）の吸水性素材を必
要とする場合には、更に前記と同じ又は異なるバインダ
ーを塗布し、更に前記と同じ又は異なる繊維シートを積
層することを繰り返し、そして、所望厚さになった時点
で乾燥すれば良い。なお、必要であれば、加圧して厚さ
調整を行なっても良い。

【００３９】また、バインダーの粘度を１００〜１０，
０００ｃｐｓとすると、バインダーが繊維シート内に浸
透しやすいが、繊維シート全体には浸透しないので、吸
水層を構成する繊維と保型層を構成する粉体及び接着剤
とが混合した中間層を形成できる。この中間層の形成は
バインダーの粘度だけではなく、粉体の粒径及び吸水層
を構成する繊維の繊維径を適宜組み合わせることによっ
て調整可能である。

【００４０】このバインダー１回の塗布量としては、保
型性を付与するために、乾燥重量で１００ｇ／ｍ²以上
であるのが好ましく、２００ｇ／ｍ²以上塗布するのが
より好ましい。他方、塗布量が多すぎると、吸水性素材
の大型化を招くと共に、重く、取り扱い性が悪くなるた
め、１，０００ｇ／ｍ²以下であるのが好ましい。

【００４１】以下に本発明の実施例を記載するが、以下
の実施例に限定されるものではない。なお、放湿量は吸
水性素材を水中に１０分間浸漬した後、冷蔵庫の野菜室
（温度４〜７℃）に８時間放置した後の、質量の減少分
をいう。

【００４２】

【実施例】

（実施例）湿式抄造法によって、ガラス繊維（繊維径１
〜３μm、繊維長１〜５ｍｍ、９７．５ｍａｓｓ％）
を、ポリビニルアルコール接着剤（１ｍａｓｓ％）、フ
ィブリル化したパルプ（１ｍａｓｓ％）、アクリル系接
着剤（０．５ｍａｓｓ％）で接着した、面密度８０ｇ／
ｍ²、厚さ０．５ｍｍ、見掛密度０．１６ｇ／ｃｍ³の不
織布を３枚形成した。

【００４３】次に、下記に示す配合により作成した粘度
１，０００ｃｐｓのバインダーを、１枚の不織布上に、
ロールコーターにより、乾燥重量で４３０ｇ／ｍ²塗布
し、塗布面に２枚目の不織布を積層した。次いで、この
２枚目の不織布上に同じバインダーを塗布した後、３枚
目の不織布を積層した後、０．９８Ｎ／ｃｍの線圧力を
かけて密着させた後、５０℃で乾燥し、面密度１，１０
０ｇ／ｍ²、厚さ１．６ｍｍ、見掛密度０．６９ｇ／ｃ
ｍ³の吸水性素材を形成した。なお、吸水性素材には、
吸水層を構成する繊維と保型層を構成する粉体と接着剤
とが混合した中間層が形成されていた。この吸水性素材
の物性は表１に示す通りであった。（配合）セピオライト（平均粒径；０．３μｍ×２０μｍ）：７ｍａｓｓ％ムライト（平均粒径；４０μｍ以下）：１４ｍａｓｓ％水酸化アルミニウム（平均粒径；１０μｍ）：３３ｍａｓｓ％シリカゾル（濃度；３０％）：３３ｍａｓｓ％水：１３ｍａｓｓ％

【００４４】（比較例１）湿式抄造法によって、ガラス
繊維（繊維径１０μm、繊維長１〜５ｍｍ、９５ｍａｓ
ｓ％）を、ポリビニルアルコール接着剤（５ｍａｓｓ
％）で接着した、面密度８０ｇ／ｍ²、厚さ０．５ｍ
ｍ、見掛密度０．１６ｇ／ｃｍ³の不織布を３枚形成し
た後、実施例と全く同様にして、面密度１，１００ｇ／
ｍ²、厚さ１．３ｍｍ、見掛密度０．８５ｇ／ｃｍ³の吸
水性素材を形成した。なお、吸水性素材には、吸水層を
構成する繊維と保型層を構成する粉体と接着剤とが混合
した中間層の厚さが、実施例の吸水性素材の中間層より
も厚く、吸水層の厚さは実施例の吸水性素材の吸水層よ
りも薄く形成されていた。この吸水性素材の物性は表１
に示す通りであった。

【００４５】（比較例２）湿式抄造法によって、ガラス
繊維（繊維径１〜３μm、繊維長１〜５ｍｍ、９０ｍａ
ｓｓ％）を、メチルメタクリレート接着剤（１０ｍａｓ
ｓ％）で接着した、面密度１４０ｇ／ｍ²、厚さ０．７
ｍｍ、見掛密度０．２ｇ／ｃｍ³の不織布を形成し、こ
の不織布を吸水性素材とした。この吸水性素材は繊維と
接着剤とが混在し、一体化したものであった。この吸水
性素材の物性は表１に示す通りであった。

【００４６】（比較例３）湿式抄造法によって、ポリエ
ステル繊維（繊維径１〜３μm、繊維長１〜５ｍｍ、９
０ｍａｓｓ％）を、フェノール接着剤（１０ｍａｓｓ
％）で接着した、面密度７００ｇ／ｍ²、厚さ２ｍｍ、
見掛密度０．３５ｇ／ｃｍ³の不織布を形成し、この不
織布を吸水性素材とした。この吸水性素材は繊維と接着
剤とが混在し、一体化したものであった。この吸水性素
材の物性は表１に示す通りであった。

【００４７】

【表１】

【００４８】

【発明の効果】本発明の吸水性素材は、繊維径５μｍ以
下の繊維を主体とする吸水層と、粉体と接着剤とを主体
とする保型層とを有するものであり、吸水層の毛細管現
象による、優れた吸水性を示す。また、保型層があるた
め保型性にも優れている。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維径５μｍ以下の繊維を主体とする吸
水層と、粉体と接着剤とを主体とする保型層とを有する
ことを特徴とする、吸水性素材。
【請求項２】吸水層が繊維径３μｍ以下の繊維を主体
としていることを特徴とする、請求項１記載の吸水性素
材。
【請求項３】吸水層を構成する繊維が親水性かつ耐水
性の繊維であることを特徴とする、請求項１又は請求項
２記載の吸水性素材。
【請求項４】親水性かつ耐水性の繊維が無機酸化物を
主成分とすることを特徴とする、請求項３記載の吸水性
素材。
【請求項５】接着剤が親水性かつ耐水性であることを
特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の吸
水性素材。
【請求項６】粉体と接着剤との質量比率が９５：５〜
５０：５０であることを特徴とする、請求項１〜請求項
５のいずれかに記載の吸水性素材。
【請求項７】見掛密度が０．３５〜０．９ｇ／ｃｍ³
であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか
に記載の吸水性素材。