JPS62210054A - 高吸水性保水材 - 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〕 本発明は高吸水性保水材に関し、更に詳しくは多孔質基
材と高吸水性樹脂とから成る高吸水性保水材に関し、そ
の目的は生理用品、紙おむつ、コンクリート養生シート
、土壌保水性向上材等として有用な吸水材、並びに採水
材を提供することである。

〔従来の技術〕

従来、この種の吸水材、保水材等は、水透過性シートの
間に、吸水性樹脂粉末をサンドイッチにした構造のもの
が多く、その構造に関する発明、考案が多くなされてい
る。しかしながら、このような構造の吸水材、保水材で
は表面のシートが破損した場合、吸水性樹脂粉末が流出
して吸水または保水作用がなくなるなどの不便がある。

さらに、シートの製造時就中大型シートの製造時にはサ
ンドインチ構造となすため吸水性樹脂粉末が均一に分布
しにくく、また製造時ばかりでなく使用中にも片寄って
しまい期待する効果を果たさないなど、製造上並びに取
扱い上多くの問題がある。これらの問題点の改良方法と
して、吸水性樹脂をシートに接着したり、吸水性樹脂を
グラフト架橋することにより、基材と一体化せしめよう
とする提案もなされている。しかしながら、これらの方
法でも吸水材、保水材を長時間にわたって水に？＋？Ｍ
しておくと、吸水性樹脂が脱落したり、グラフトするこ
とにより吸水能が低下したり、また基材が限定されるな
ど、いずれにしても実用上満足できるものではない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明が解決しようする問題点は、従来のこの種保水材
の上記各難点を解消することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この問題点を解決する手段は、架橋剤及び開始剤を含む
水溶性不飽和単量体またはこれらの予備重合物の水溶液
を多孔質基材に塗布または含浸し、その後加熱して重合
・架橋せしめることによって達成される。

即ち、本発明者は、上記の従来の各欠点を改良すべく種
々検討した結果、α、β不飽和結合を有する水溶性ｌ！
量体を多孔質基材に塗布または含浸し、基材上で重合・
架橋せしめて吸水性樹脂層を形成することにより吸水性
ポリマーと基材が一体化したものが容易に製造できるこ
とを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

〔発明の構成並びに作用〕

本発明に用いられるα、β不飽和結合を有する水溶性単
量体としては、アクリル酸、メタクリル酸ならびにそれ
らの金属塩好ましくはアルカリ金属塩、特に好ましくは
ナトリウム塩、カリウム塩またはアンモニウム塩、なら
びにアクリルアミド、メタクリルアミド等があげられる
。本発明の高吸水性保水材を得るためには、これらの水
溶性単量体を単独で使用してもよいが、保水材の吸水速
度、耐久性を向上させるために２種以上混合して使用す
ることもできる。本発明で使用する水溶液の単量体濃度
は広い範囲で用いられるが通常５〜９０％（重量、以下
同じ）程度であり、この際５％に達しないと基材上に形
成される吸水性樹脂量が少なくなり、吸水量が低く実用
的でない。また、９０％よりも多くなるとゲル化する傾
向があり、基材に十分塗布あるいは含浸させることが困
難となる場合がある。水溶液の単量体濃度は２０〜８０
％の範囲で使用することが好ましい。

本発明に於いて使用する架橋剤としては上記単量体の架
橋剤として知られているものが広く使用でき、たとえば
水溶性ジビニル化合物が用いられる。水溶性ジビニル化
合物としてはたとえば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、トリエチレングリコールジアクリレ
ート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テト
ラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレン
グリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジ
アクリレート、プロピレングリコールジメタクリレート
などがあげられる。架橋剤の使用割合は、単量体の種類
、架橋剤の種類、架橋条件、吸水倍率などによって異な
るが、単量体に対して２０％未満で種々変動させうるが
、通常は０．０５〜１０％の範囲である。

本発明に用いられる開始剤としては、ラジカル重合開始
剤で水可溶性のものが用いられる。これらはベルオキソ
ニ硫酸カリウム、ベルオキソニ硫酸アンモニウム、ター
シャリブチルヒドロペルオキシド、クメンヒドロペルオ
キシド、アゾビス−２−アミジノプロパン塩酸塩などが
あげられるが、ベルオキソニ硫酸カリウム、ベルオキソ
ニ硫酸アンモニウムが特に好ましい。また、これらの開
始剤は一般にラジカル重合で行われているように、適当
な還元剤と組合せて、いわゆるレドックス系として使用
することもできる。ベルオキソニ硫酸カリウムあるいは
ベルオキソニ硫酸アンモニウムとそれぞれ亜硫酸ナトリ
ウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリエタノールアミン、
第二鉄塩などとの組合せが知られているが、ベルオキソ
ニ硫酸カリウムと亜硫酸ナトリウムあるいは亜硫酸水素
ナトリウムとの組合せが、着色が少なく好ましい。しド
ックス系開始剤を用いる場合は両成分を混合すると直ち
に反２が開始するので、重合系に一方の成分を溶解して
おき、あとでもう一方の成分を添加するか、好ましい方
法としては単量体水溶液に一方の成分を溶解したものを
多孔質基材に塗布したのちに、もう一方の成分を水溶液
にして塗布する方法がよい。開始剤の使用量は単量体に
対して０．００５〜３％の範囲であるが好ましくは０．
１〜１％である。

本発明に於いてはこれら単量体をそのまま水溶液として
使用してもよいが、またこれら単量体、開始剤、及び架
橋剤を水溶液の形態で予め予備重合したものも使用する
ことができる。またこの際架橋剤については予備重合物
の水溶液に後から添加してもよい。この予Ｕｉ１重合物
の水溶液としては１００センチボイズ（２５℃）以下で
均一な水溶液状態のものが使用される。このような状態
のものであるかぎり、特に予備重合条件は限定されない
が、たとえば１０〜４０℃で不活性ガス中２〜３時間反
応せしめればよい。このように予備重合したものを使用
すると単量体のまま使用する場合に比し吸水ならびに保
水量が大きく向上し極めて望ましいものである。

本発明に用いる多孔質基材は、上記単量体、架橋剤、開
始剤からなる水溶液を吸収し得るものであればどのよう
なものでもよく、その代表例として紙、天然繊維、合成
繊維、無機質繊維などから作られる織布または不織布、
綿、重合体フオーム、土壌、多孔質セラミックなどが通
している。

本発明の高吸水性保水材は、このような多孔質基材に上
記単量体、架橋剤、開始剤を含む水溶液あるいはあらか
じめ予備重合した水溶液をスプレー塗布、ローラー塗布
、浸漬塗りなどの適宜な方法で塗布した後、４０〜２０
０℃の恒温槽内で５分〜６時間加熱処理し乾燥して得ら
れる。レドックス開始剤を用いた場合は常温でも反応は
進行するが、４０〜６０℃くらいまで加温した方が反応
はより促進される。また２００℃よりもあまり高温にな
りすぎると基材が熔融したり、焦げたり、長時間では生
成したポリマーの分解がおこることがある。高温で短時
間処理のものや低温で長時間処理のものは、吸水倍率が
不均一となるので、６０〜１４０℃で２〜４時間熱処理
を行うのが好ましい。また、この一連の操作を繰り返し
て行うことにより吸水量を増加させることもできる。

このようにして得られた高吸水性保水材はシート状で用
いてもよいし、適当な形状にしても、或いは細片にして
も用いることができる。また、他の材料と適当に組合せ
て吸水材、採水材、脱水材、止水材などをつくることが
できるなど有用なものである。紙おむつ、コンクリート
養生シート、結露防止材、水苔代替品などは、高吸水性
ポリマーと基材を一体化する本発明の実施により容易に
製造することができる。

〔実施例〕

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。但し以
下の例に於いて部とあるは重量部を示す。

実施例１ アクリル酸ナトリウムの４０％水溶液２００部に、Ｎ、
Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド２部とベルオキソニ
硫酸カリウム０．２部を熔解した。この溶液に濾紙を浸
漬して塗布し、６０℃の空気浴中で１０分間半乾燥した
。この紙片に１％亜硫酸水素ナトリウム水溶液をスプレ
ーし６０℃で２時間熱処理し乾燥した。このようにして
得られた保水材は水中に浸漬すると、約２〜２．５ｍｍ
厚さに均一に吸水膨潤する。また吸水したものは手で揉
んでも容易に樹脂層が脱落することはなかった。このも
のの乾燥状態での樹脂の固着量及び室温で２４時間水中
に浸漬した場合の吸水倍率は第１表に示す通りである。

実施例２ アクリルアミドの２０％水溶液１００部にトリエチレン
グリコールジアクリレート１部、ベルオキソニ硫酸アン
モニウム０．１部を溶解し、これに亜硫酸ナトリウム０
．０６部を添加し木綿布に塗布した。この布を８０℃の
空気浴中で３時間加熱処理し乾燥した。吸水性樹脂の固
着量と吸水倍率は第１表の通りであった。

実施例３ アクリル酸とアクリルアミドを重量比で１５−８５の割
合で混合したものの２０％水溶液３００部にエチレング
リコールジアクリレート１．８部、ベルオキソニ硫酸カ
リウム０．１部、亜硫酸水素ナトリウム０．０５部をそ
れぞれ溶解した。この溶液を不織布に塗布し、７０℃で
４時間加熱処理し乾燥した。得られた保水材の吸水倍率
は第１表の通りである。

実施例４ メタクリル酸とアクリル酸ナトリウムを重量比で２５ニ
ア５の割合で混合したものの２０％水溶液３００部にジ
エチレングリコールジメタクリレ−）　２．２部、ベル
オキソニ硫酸カリウム０．１部、亜硫酸水素ナトリウム
０．０５部をそれぞれ溶解した。この溶液を不織布に塗
布し、７０℃で４時間熱処理し乾燥した。得られた保水
材の吸水倍率は第１表の通りである。

実施例５ メタクリル酸アンモニウムとアクリルアミドを重量比で
３０　：　７０の割合で混合した５０％水溶ｌ夜１００
部にＮ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド２部、ベル
オキソニ硫酸アンモニウム０．２部を溶解した。この溶
液に綿を浸漬し、軽くロールで押えたものに亜硫酸水素
ナトリウムの１％水溶液をスプレーし、１００℃で２時
間熱処理を行った。

このようにして得られた保水材は乾燥状態では吸水性樹
脂が綿の繊維とからみ合って固い板状であるが、吸水状
態では柔軟になり、手で揉んでも吸水性ポリマーがほぐ
れたり脱落することなく、綿の繊維と強固にからみ合っ
ている。

実施例６ 実施例３による水溶液３００部を撹拌機、窒素ガス導入
管を備えたフラスコに仕込み、窒素ガスを吹込みながら
常温で３時間予備重合を行った。

このものの粘度は８０センチボイズで無色透明な溶液で
あった。この溶液を不繊布に塗布し７０℃で４時間熱処
理した。得られた保水材の樹脂固着量、吸水倍率は第１
表に示す通りである。

実施例７ 実施例４の水溶液３００部を実施例６と同一条件で予備
重合した。得られた溶液の粘度は６５センチボイズで無
色透明であった。この溶液を不織布に塗布し７０℃で４
時間加熱処理した。

第１表　吸水性樹脂の固着量と吸水倍率（以上）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）α、β不飽和結合を有する水溶性単量体の１種ま
   たは２種以上に開始剤必要に応じ架橋剤を加えた水溶液
   、またはこれらをあらかじめ予備重合して得た水溶液を
   、多孔質基材に塗布または（および）含浸せしめた後、
   熱処理してなる高吸水性保水材。
2. （２）α、β不飽和結合を有する水溶性単量体がアクリ
   ル酸、メタクリル酸ならびにそれらのアルカリ金属塩、
   或いはアンモニウム塩、及びアクリルアミド、メタクリ
   ルアミドの少なくとも１種である特許請求の範囲第１項
   記載の保水材。
3. （３）多孔質基材が紙、織布、不織布、綿、重合体フォ
   ーム、土壌及び多孔質セラミックスの少なくとも１種で
   ある特許請求の範囲第１項記載の保水材。