JP2002263483A - 吸水体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 本発明では、運搬時は重量および体積が
ともに小さく、使用時には水を吸って重量、体積および
外形の形状追随性の機能を十分満たし、乾燥することに
より繰り返し使用でき、形状安定性のある、不要な水を
除く吸水体または土嚢の機能を有する吸水体を提供する
ことを目的とする。また、本発明は従来の吸水体よりも
吸水性の高く、かつ吸水速度の速い吸水体を提供するこ
とを目的とする。さらに、本発明は、廃棄物として処理
に困っていた、例えば樹脂などの高分子廃材、または例
えば金属やセラミックなどの無機質固形廃材を利用し、
より付加価値の高い製品とすることにより地球環境に資
することを目的とする。 【解決手段】 このましくは廃材から得られる（ａ）ア
クリロニトリルと（ｂ）スチレンおよび／または共役ジ
エンの少なくとも１種類以上とを含有する高分子化合物
に酸性基が導入されている変性高分子化合物と、界面活
性剤と、支持体とが、水透過性袋状体内に含有されてい
ることを特徴とする吸水体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、漏水または冠水な
どで残留する不要な水を除くのに用いる吸水体、さらに
は、河川の氾濫等での堤防のかさ上げまたは決壊の防止
修復に用いる土嚢の機能を有する吸水体に関する。

【０００２】

【従来の技術】漏水または冠水などで残留する不要な水
を除くのに用いる吸水体は、布などの繊維性の素材が用
いられて来た。しかし、地震などの災害による水道管の
破裂、水害による広範囲での大規模な浸水または工場の
タンクからの漏水など、大量の水を除去しなければなら
ないときは、かかる従来の吸水体では吸水力が十分では
なかった。また、土嚢の機能を有する吸水体は、水害等
における河川湖沼等の氾濫を防ぐ土木資材であり、従
来、例えば麻袋に土を入れたものが使用されていた。か
かる従来の吸水体は、重量と体積ともに大きいことから
運搬が困難であるため災害現場付近で作製されていた。
災害発生時には、必要な時に、必要な場所に、土嚢の機
能を有する吸水体をすみやかに充当する必要があるが、
従来の該吸水体ではその作製が必要量に追いつかないこ
とが多い。また、遠方より該吸水体を運ぶ場合は車両等
を用いて運ばなければならず、またその積み降ろしに労
を要する。さらに、道路を崩壊などにより災害現場まで
車両が通行できないこともある。このような現状におい
ては、より多くの人類の生命財産が水害により失われて
いた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
水もしくは冠水などで残留する不要な水を除くのに用い
る吸水体または土嚢の機能を有する吸水体は、重量およ
び体積ともに大きく、運搬に労を要する。そこで、重量
および体積ともに小さく、運搬し易い吸水体が求められ
ている。本発明では、運搬時は重量および体積がともに
小さく、使用時には水を吸って重量、体積および外形の
形状追随性の機能を十分満たす、不要な水を除く吸水体
または土嚢の機能を有する吸水体を提供することを目的
とする。また、本発明は、乾燥することにより繰り返し
使用でき、形状安定性のある吸水体を提供することを目
的とする。また、本発明は従来の水もしくは冠水などで
残留する不要な水を除くのに用いる吸水体または土嚢の
機能を有する吸水体よりも吸水性が高く、かつ吸水速度
の速い吸水体を提供することを目的とする。さらに、本
発明は、廃棄物として処理に困っていた、例えば樹脂な
どの高分子廃材、または例えば金属やセラミックなどの
無機質固形廃材を利用し、より付加価値の高い製品とす
ることにより地球環境に資することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討した結果、アクリロニトリルとス
チレンおよび／または共役ジエンを含有する高分子化合
物に酸性基が導入されている変性高分子化合物を用いれ
ば、上記の目的を一挙に達成できるという思いがけない
知見を得た。すなわち、かかる化合物は吸水性を有し、
吸水によりゲル状を呈することから、運搬時は重量およ
び体積がともに小さく、使用時には水を吸って重量、体
積および外形の形状追随性の機能を十分満たす機能性の
高い、不要な水を除く吸水体、または土嚢の機能を有す
る吸水体を提供することができる。かかる該変性高分子
化合物を吸水材料として用いた吸水体は、吸水速度が従
来の土嚢よりも高いので使用時の緊急性に対応できると
いう優れた有用性を持つ。また、該吸水体は、廃棄物と
して処理に困っていた、例えば樹脂などの高分子廃材、
または例えば金属やセラミックなどの無機質固形廃材を
再資源化利用することにより地球環境に資することがで
きるという利点も有する。さらに、本発明者らは該吸水
体の吸水性および吸水速度の向上について検討した結
果、上記変性高分子化合物とともに界面活性剤を含有さ
せれば、吸水体の濡れを向上させることができ、その結
果、吸水速度を向上できるという思いがけない知見を得
た。

【０００５】すなわち、本発明は、（１）（ａ）アクリ
ロニトリルと（ｂ）スチレンおよび／または共役ジエン
の少なくとも１種類以上とを含有する高分子化合物に酸
性基が導入されている変性高分子化合物と、界面活性剤
と、支持体とが、水透過性袋状体内に含有されているこ
とを特徴とする吸水体、（２）支持体が可とう性網状体
である前記（１）に記載の吸水体、（３）変性高分子化
合物が、支持体で支持されていることを特徴とする前記
（１）に記載の吸水体、（４）界面活性剤が、アニオン
系界面活性剤および／または非イオン系界面活性剤であ
ることを特徴とする前記（１）に記載の吸水体、（５）
さらに、比重１以上の固形物が水透過性袋状体内に含有
していることを特徴とする前記（１）に記載の吸水体、
（６）比重１以上の固形物が天然の鉱物よりなることを
特徴とする前記（５）に記載の吸水体、（７）比重１以
上の固形物が廃棄物よりなることを特徴とする前記
（５）に記載の吸水体、（８）比重１以上の固形物が廃
棄物を結着形成したものよりなることを特徴とする前記
（５）に記載の吸水体、（９）比重１以上の固形物が磁
性を有する廃棄物よりなることを特徴とする前記（５）
に記載の吸水体、に関する。

【０００６】また、本発明は、（１０）廃材から得られ
る（ａ）アクリロニトリルと（ｂ）スチレンおよび／ま
たは共役ジエンの少なくとも１種類以上とを含有する高
分子化合物に酸性基が導入されている変性高分子化合物
と、界面活性剤と、支持体とが、水透過性袋状体内に含
有されていることを特徴とする吸水体、（１１）支持体
が可とう性網状体である前記（１０）に記載の吸水体、
（１２）変性高分子化合物が、支持体で支持されている
ことを特徴とする前記（１０）に記載の吸水体、（１
３）界面活性剤が、アニオン系界面活性剤および／また
は非イオン系界面活性剤であることを特徴とする前記
（１０）に記載の吸水体、（１４）さらに、比重１以上
の固形物が水透過性袋状体内に含有していることを特徴
とする前記（１０）に記載の吸水体、（１５）比重１以
上の固形物が天然の鉱物よりなることを特徴とする前記
（１４）に記載の吸水体、（１６）比重１以上の固形物
が廃棄物よりなることを特徴とする前記（１４）に記載
の吸水体、（１７）比重１以上の固形物が廃棄物を結着
形成したものよりなることを特徴とする前記（１４）に
記載の吸水体、（１８）比重１以上の固形物が磁性を有
する廃棄物よりなることを特徴とする前記（１４）に記
載の吸水体、に関する

【０００７】また、本発明は、（１９）（ａ）アクリロ
ニトリルと（ｂ）スチレンおよび／または共役ジエンの
少なくとも１種類以上とを含有する高分子化合物に酸性
基が導入されている変性高分子化合物と、界面活性剤
と、支持体とを、水透過性袋状体内に充填することを特
徴とする吸水体の製造方法、（２０）支持体が可とう性
網状体である前記（１９）に記載の吸水体、（２１）変
性高分子化合物が、支持体で支持されていることを特徴
とする前記（１９）に記載の吸水体の製造方法、（２
２）界面活性剤が、アニオン系界面活性剤および／また
は非イオン系界面活性剤であることを特徴とする前記
（１９）に記載の吸水体の製造方法、（２３）さらに、
比重１以上の固形物を水透過性袋状体内に充填すること
を特徴とする前記（１９）に記載の吸水体の製造方法、
（２４）比重１以上の固形物が天然の鉱物よりなること
を特徴とする前記（２３）に記載の吸水体の製造方法、
（２５）比重１以上の固形物が廃棄物よりなることを特
徴とする前記（２３）に記載の吸水体の製造方法、（２
６）比重１以上の固形物が廃棄物を結着形成したものよ
りなることを特徴とする前記（２３）に記載の吸水体の
製造方法、（２７）比重１以上の固形物が磁性を有する
廃棄物よりなることを特徴とする前記（２３）に記載の
吸水体の製造方法、に関する。

【０００８】さらに、本発明は、（２８）廃材から得ら
れる（ａ）アクリロニトリルと（ｂ）スチレンおよび／
または共役ジエンの少なくとも１種類以上とを含有する
高分子化合物に酸性基が導入されている変性高分子化合
物と、界面活性剤と、支持体とを、水透過性袋状体内に
充填することを特徴とする吸水体の製造方法、（２９）
支持体が可とう性網状体である前記（２８）に記載の吸
水体、（３０）変性高分子化合物が、支持体で支持され
ていることを特徴とする前記（２８）に記載の吸水体の
製造方法、（３１）界面活性剤が、アニオン系界面活性
剤および／または非イオン系界面活性剤であることを特
徴とする前記（２８）に記載の吸水体の製造方法、（３
２）さらに、比重１以上の固形物を水透過性袋状体内に
充填することを特徴とする前記（２８）に記載の吸水体
の製造方法、（３３）比重１以上の固形物が天然の鉱物
よりなることを特徴とする前記（３２）に記載の吸水体
の製造方法、（３４）比重１以上の固形物が廃棄物より
なることを特徴とする前記（３２）に記載の吸水体の製
造方法、（３５）比重１以上の固形物が廃棄物を結着形
成したものよりなることを特徴とする前記（３２）に記
載の吸水体の製造方法、（３６）比重１以上の固形物が
磁性を有する廃棄物よりなることを特徴とする前記（３
２）に記載の吸水体の製造方法、に関する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、本
発明を適用した、不要な水を除く吸水体または土嚢の機
能を有する吸水体として、図１〜図４に示すような吸水
体１について説明することとする。本発明に係る不要な
水を除く吸水体または土嚢の機能を有する吸水体１は、
水透過性袋状体２と、この水透過性袋状体２に内包され
た、アクリロニトリルとスチレンおよび／または共役ジ
エンを含有する高分子化合物に酸性基が導入されている
変性高分子化合物と、界面活性剤とを含有する吸水性材
料３と支持体４を備える。より詳しくは、本発明に係
る、不要な水を除く吸水体または土嚢の機能を有する吸
水体１は、乾燥状態においては図１の断面図に示すよう
に上記変性高分子化合物と界面活性剤とを含有する吸水
性材料３ａと支持体４とから構成され、吸水膨潤状態に
おいては図２の断面図に示すように上記変性高分子化合
物と界面活性剤とを含有する吸水性材料３ｂ と支持体
４とから構成される。比重１以上の固形物５が内在され
ている本発明に係る吸水体１の乾燥状態における断面図
を図３に、吸水膨潤状態における断面図を図４に示し
た。

【００１０】本発明において用いる（ａ）アクリロニト
リルと（ｂ）スチレンおよび／または共役ジエンの少な
くとも１種類以上とを含有する高分子化合物としては、
該化合物中にアクリロニトリルユニットを約５〜８０モ
ル％程度、好ましくは約１０〜６０モル％程度、さらに
好ましくは約２０〜５０モル％程度含有しているものが
好ましい。該高分子化合物を酸処理した際に、得られる
変性高分子化合物が実質的に水溶性を示すことなく吸水
性高分子化合物として有効に機能するためには、上記含
有量は約５モル％程度以上が好適である。また、該高分
子化合物が堅くなるのを避け、本発明に係る吸水体の製
造工程において該高分子化合物を小片に粉砕するのを容
易とし、一方で該高分子化合物中のスチレンおよび／ま
たは共役ジエンユニットの含有量が少なくなり、酸性基
の導入率が低下することを避け、吸水性、特に電解質水
溶液に対する吸水性を発揮するために、上記含有量は約
８０モル％程度以下が好適である。

【００１１】本発明において用いる上記高分子化合物と
しては、アクリロニトリル以外の構成ユニットとしてス
チレンおよび／または共役ジエン（例えば、ブタジエン
またはイソプレンなど）の少なくとも１種類以上を、約
２０〜９５モル％程度、好ましくは約４０〜８５モル％
程度、さらに好ましくは約５０〜８０モル％程度含有し
ているものが好ましい。これらスチレンおよび／または
共役ジエン構成ユニットは、該高分子化合物の酸処理を
行うことによりイオン性の酸性基が該化合物中に導入さ
れるところとなり、精製する吸収性高分子化合物の吸水
性、特に電解質水溶液に対する吸水性を向上させる上で
必要となる。

【００１２】本発明において用いる上記高分子化合物に
は、上記アクリロニトリルとスチレンおよび／または共
役ジエンとが所定量含有されていれば、更に別の構成ユ
ニットが含有されていても良い。これら他の構成ユニッ
トとしては、特に限定されないが、例えば、無水マレイ
ン酸、無水イタコン酸、α-メチルスチレン、アクリル
アミド、メタアクリルアミド、アクリル酸もしくはアク
リル酸エステル、メタアクリル酸もしくはメタアクリル
酸エステル、酢酸ビニル、塩化ビニル、エチレン、プロ
ピレン、ブチレン、ビニルピロリドンまたはビニルピリ
ジン等を挙げることができる。なお、アクリル酸エステ
ルおよびメタクリル酸エステルは、炭素数が１〜１０程
度のものが好ましく、飽和であっても不飽和であっても
よい。

【００１３】本発明において用いる上記高分子化合物の
重量平均分子量（Ｍｗ）は、通常は約１,０００〜２０,
０００,０００程度、好ましくは約１０,０００〜１,０
００,０００程度である。該高分子化合物を酸処理した
際に、得られる変性高分子化合物が実質的に水溶性を示
すことなく、吸水性高分子化合物として有効に機能する
ためには、重量平均分子量（Ｍｗ）が約１,０００程度
以上であることが好適である。また、共重合体に酸性基
を導入するための酸処理の反応を効率よく進ませ、反応
時間を短くするため、重量平均分子量（Ｍｗ）が約２
０,０００,０００程度以下であることが好適である。

【００１４】本発明において用いる上記高分子化合物と
して、具体的には、例えばＡＢＳ（アクリロニトリル−
ブタジエン−スチレン）樹脂、ＳＡＮ（スチレン−アク
リロニトリル）樹脂、ＡＳＡ（アクリロニトリル−スチ
レン−アクリルアミド）樹脂、ＡＣＳ（アクリロニトリ
ル−塩素化ポリエチレン−スチレン）樹脂、ＡＡＳ（ア
クリロニトリル−アクリレート−スチレン）樹脂、ＮＢ
Ｒ（アクリロニトリル−ブタジエン）ゴム等の高分子材
料を用いることが好適である。これらの材料は、新たに
製造された未使用の樹脂粒状物（バージンペレット）で
あっても良いし、特定の用途を目的として成形された使
用済み樹脂または廃材であっても良い。廃材としては、
例えば、樹脂原料や成形品の生産過程での排出品（半端
品）、電気製品や自動車等にすでに使用された筐体や各
種部品材料、またはチューブやホース、各種緩衝材など
が挙げられる。該使用済み樹脂とは、上記のような廃材
から回収される樹脂をいう。本発明における廃材は、工
場や販売店、家庭等から出る廃材のいずれであっても良
いが、家庭等からの一般廃棄物よりは、工場や販売店等
から回収された、例えば半端品などの廃材の方が比較的
組成がそろったものが多いためより好ましい。

【００１５】本発明において用いる上記高分子化合物
は、上記高分子材料と他の樹脂とのアロイ物を用いても
良く、例えば、顔染料、安定剤、難燃剤、可塑剤、充填
剤、その他補助剤等の自体公知の添加剤を含んだ使用済
み樹脂または廃材を用いても良い。また、使用済み樹脂
または廃材と未使用材料（バージン材料）との混合物を
用いても良い。上記アロイ物における上記高分子材料と
混合可能な他の樹脂としては、自体公知の樹脂を用いて
よいが、本発明の酸処理を阻害しない樹脂であることが
好ましい。かかる樹脂として具体的には、例えば、ポリ
フェニレンエーテル、ポリカーボネート、ポリフェニレ
ンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリアミドまたはポリエステル等
が挙げられる。なお、これらの樹脂の混合量は、酸処理
を円滑に進めるために、上記高分子材料に対して約６０
重量％程度以下であることが好ましい。

【００１６】本発明において用いる上記高分子化合物
は、酸性基を導入するための酸処理における便宜のた
め、小片にしておくことが好ましい。小片にする方法と
しては特に限定されないが、以下の方法を挙げることが
できる。例えば、粉砕機による粉砕の後、振るい分けす
るという方法が挙げられる。特に、上記高分子化合物が
ゴム成分を含んでいる場合、凍結処理後に粉砕すると好
適である。また、加熱溶融して微少なビーズ状にペレタ
イズ（粒状化）する方法も挙げられる。上記高分子化合
物の小片のサイズとしては、約３.５メッシュ程度以下
にすることが好ましい。被反応物の表面積が大きくして
酸処理反応を容易に、反応時間を短くすると共に、酸処
理による酸性基形成において酸性基密度を上げ、吸水性
（吸水性高分子化合物としての性能）を向上させるた
め、上記範囲が好ましい。

【００１７】本発明の上記高分子化合物中にさらに無機
物が含有されていると、酸性基を導入するための酸処理
が促進される（無機顔料周辺が酸処理され易くなる、す
なわち反応時に同無機顔料が該高分子化合物からはずれ
て酸が同高分子化合物表面に浸透し易くなる）ため、該
酸処理による酸性基形成において酸性基密度が高まり、
吸水性が向上する。したがって、本発明においては高分
子化合物に無機物を含有させることが好ましい。

【００１８】該無機物としては、カーボンブラックまた
は／および酸化チタンが好ましい。これらのカーボンブ
ラックや酸化チタンは、例えば、プラスチックの着色剤
や補強剤、電気伝導性付与剤として一般に用いられてい
るもので良い。具体的には、該カーボンブラックとして
は、例えば、チャンネル法、ファーネス法、サーマル法
のいずれの方法によって製造されたものでも良く、それ
ぞれを単独で用いても良く、または複数を併用しても良
い。なお、平均粒子径は、通常は約０．００５〜１００
μｍ程度、好ましくは約０．０１〜１０μｍ程度であ
る。また、該酸化チタンは、例えば、ルチル型、アナタ
ーゼ型、超微粒子チタンのいずれのタイプでも良く、そ
れぞれを単独で用いても良く、または複数を併用しても
良い。なお、平均粒子径は、通常は約０．０１〜５０μ
ｍ程度、好ましくは約０．０５〜１０μｍ程度である。
上記高分子化合物中に含まれる上記カーボンブラックや
酸化チタンの含有量は、該高分子化合物の乾燥重量に対
して約０.０１〜２０重量％程度、好ましくは約０.０５
〜１０重量％程度である。

【００１９】本発明の吸水体は、上述の高分子化合物に
酸性基が導入されている変性高分子化合物を構成要素の
一つとする。上記高分子化合物に酸性基を導入する方法
としては、例えば、該高分子化合物を酸処理する方法が
挙げられる。上記高分子化合物を酸処理することによ
り、吸水性高分子化合物への転換が行われる。より詳し
くは、高分子化合物中のアクリロニトリルの一部はアミ
ドまたはカルボキシル基もしくはその塩になり、一方、
スチレンや共役ジエンの方には酸性基が導入される。

【００２０】本発明の上記酸処理に使用する酸として
は、スチレンや共役ジエンに酸性基を導入することがで
きる無機酸が好適である。該無機酸としては、具体的
に、例えば、濃硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、クロルスル
ホン酸等のスルホ化剤や硝酸、発煙硝酸、燐酸、塩化
燐、酸化燐等が挙げられる。これらの中では、濃硫酸、
無水硫酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸が好ましく、特
に、約７０重量％程度以上の濃硫酸がより好ましい。ま
た、これらの無機酸はそれぞれ単独で使用しても良い
し、２種類以上を併用しても良い。併用する場合は、混
合しても良いし、逐次添加しても良い。例えば、上記高
分子化合物を最初濃硫酸で処理した後、次に、無水硫酸
を添加することにより、水系で形状安定な吸水性高分子
化合物を得ることができる。これは、濃硫酸の処理によ
りまず該高分子化合物中のニトリル部分が主に加水反応
をうけ、次に、無水硫酸で処理することによりスチレン
や共役ジエン部が強制的にスルホン架橋されることより
架橋度の高い吸水性高分子化合物が得られるためであ
る。したがって、上記酸処理は、本発明における酸処理
の好ましい態様の一つである。

【００２１】反応に用いる無機酸の量（仕込み量）とし
ては、上記高分子化合物の重量に対して約１〜５００倍
程度、好ましくは約１０〜２００倍程度である。スチレ
ンや共役ジエンへの酸性基の導入率やアクリロニトリル
基の加水反応率を上げることにより、酸性基の生成を促
進し、かつ吸水性を持たせるために、無機酸の仕込み量
は、上記高分子化合物の重量に対して約１倍程度以上が
好適である。また、経済性および作業性の観点から、無
機酸の仕込み量は、上記高分子化合物の重量に対して約
５００倍程度以下が好適である。

【００２２】本発明における上記酸処理は無機酸中で行
っても良いが、有機溶媒を用いた系で行っても良い。酸
処理において使用可能な有機溶媒としては、例えば、炭
素数１〜２程度の脂肪族ハロゲン化炭化水素（好ましく
は１，２−ジクロロエタン 、クロロホルム、ジクロロ
メタン、１，１−ジクロロエタン等）、脂肪族環状炭化
水素（好ましくは、シクロヘキサン、メチルシクロヘキ
サン、シクロペンタン等）、ニトロメタン、ニトロベン
ゼン、二酸化イオウ、パラフィン系炭化水素（好ましく
は、炭素数が約１〜７程度）、アセトニトリル、二硫化
炭素、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１,
２-ジメトキシエタン、アセトン、メチルエチルケト
ン、チオフェン等が挙げられる。好ましくは、炭素数１
〜２程度の脂肪族ハロゲン化炭化水素、脂肪族環状炭化
水素、ニトロメタン、ニトロベンゼン、二酸化イオウで
ある。これら溶媒は単独で用いても良いし複数を混合し
て用いても良い。混合溶媒においては、その混合比率は
特に制限は無い。これら有機溶媒は、上記高分子化合物
重量に対して約２００倍程度未満が好適である。酸処理
の反応率を上げるとともに、経済的観点からも、上記範
囲が好ましい。

【００２３】また、上記酸処理の際には、所望によりル
イス塩基を用いても良い。ルイス塩基としては、例え
ば、アルキルフォスフェート（例えば、トリエチルフォ
スフェートまたはトリメチルフォスフェート等）、ジオ
キサン、無水酢酸、酢酸エチル、パルチミン酸エチル、
ジエチルエーテル、チオキサン等が挙げられる。なお、
上記酸処理に一度使用した無機酸や有機溶媒は、反応終
了後回収してそのまま、もしくは抜き取りや蒸留等の方
法により回収して再度反応に使用しても良い。

【００２４】本発明においては、上記高分子化合物を上
述した酸処理に付することで、スチレンおよび／または
共役ジエンユニットには酸性基が導入され、一方、アク
リロニトリルユニットにおいては加水反応によりニトリ
ル基をアミド基またはカルボキシル基に変換されること
で、吸水性を有する変性高分子化合物（吸水性高分子化
合物）に転換するものである。

【００２５】上記酸処理によりスチレンまたは共役ジエ
ンユニットに導入される酸性基（イオン性基）として
は、例えば、式−ＳＯ_３Ｍ（式中、Ｍは水素原子または
例えばナトリウム、カリウム等の金属などのカチオンを
表す。）で表される塩を形成しいてもよいスルホ基、式
−ＰＯ（ＯＭ_１）（ＯＭ_２）若しくは式−ＣＨ_２ＰＯ
（ＯＭ_１）（ＯＭ_２）（式中、Ｍ_１とＭ_２はそれぞれ同
一または異なって、上記Ｍと同意義。）表される塩を形
成していてもよい置換基、−ＮＯ_２などを挙げることが
できる。その他にも、式−ＯＳＯ_３Ｍ（式中、Ｍは前記
と同意義）で表される塩を形成していてもよい硫酸基、
式−ＯＰＯ（ＯＭ_１）（ＯＭ_２）（式中、Ｍ _１とＭ_２は
それぞれ同一または異なって、上記Ｍと同意義。）で表
される塩を形成していてもよいホスホ基、式−ＯＭ
_３（式中、Ｍ_３はＭと同意義。）で表される塩を形成し
ていてもよい水酸基、式−ＣＯＯＭ_４（式中、Ｍ_４はＭ
と同意義。）で表される塩を形成していてもよいカルボ
キシル基等が挙げられる。これらの酸性基の中では、ス
ルホ基またはその塩が好ましい。これら酸性基は１種類
のみが該高分子化合物に導入されていても良いし、２種
類以上が該高分子化合物に導入されていても良い。

【００２６】ただし、吸水性高分子化合物としての性能
を満足するには、変性高分子化合物に含有される酸性基
の量は、全モノマーユニットに対して約５〜９５モル％
程度、好ましくは約１０〜７０モル％程度である。変性
高分子化合物が実質的に水溶性を示さず、吸水性を有効
に示すためには、上記酸性基の量は全モノマーユニット
に対して約９５モル％程度以下が好適である。また、吸
水性の効果を有効に維持するため、上記酸性基の量は、
全モノマーユニットに対して約５モル％程度以上が好適
である。

【００２７】上記変性高分子化合物中の酸性基がスルホ
基である場合は、共重合体と前述の例えば、濃硫酸、無
水硫酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸等の自体公知のス
ルホ化剤と直接反応させるか、もしくは、該高分子化合
物を有機溶媒に溶解や分散させた状態でスルホ化剤と反
応させることによりスルホ基が導入され、引き続いてこ
のものを塩基性物質（例えば、水酸化ナトリウムまたは
水酸化カリウム等）で中和することでスルホン酸塩に転
換することが可能となる。また、上記変性高分子化合物
中の酸性基が−ＰＯ（ＯＨ）_２ 基である場合には、溶
媒中に三酸化燐を添加し、さらに加水分解することによ
りまず−ＰＯ(ＯＨ)_２基が導入され、その後、塩基性化
合物（例えば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム
等）と反応させることにより同塩とすることができる。
上記変性高分子化合物中の酸性基が−ＣＨ_２ＰＯ（Ｏ
Ｈ）_２ 基もしくはその塩である場合も、自体公知の方
法によって上記高分子化合物にかかる酸性基を導入する
ことができる。上記変性高分子化合物中の酸性基が−Ｎ
Ｏ_２基である場合には、硫酸と硝酸の混合液と上記高分
子化合物と反応させることにより、上記高分子化合物に
かかる酸性基を導入することができる。

【００２８】塩を形成していてもよい硫酸基を導入する
方法としては、好ましくは、不飽和結合を有する上記高
分子化合物を高温の硫酸水溶液と反応させることにより
まず硫酸基が導入され、その後、塩基性化合物（例え
ば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム等）と反応
させることにより硫酸塩とすることができる。塩を形成
していてもよいカルボキシル基を導入する方法として
は、好ましくは、芳香族環を有する上記高分子化合物
に、ｎ−ブチルリチウムを添加し、次にドライアイスと
反応させることによりまずカルボキシル基を導入するこ
とが可能となり、その後、塩基性化合物（例えば、水酸
化ナトリウムまたは水酸化カリウム等）と反応させるこ
とによりカルボン酸塩とすることができる。

【００２９】塩を形成していてもよい−ＯＰＯ(ＯＨ)_２
基を導入する方法としては、好ましくは、不飽和結合を
有する上記高分子化合物に三酸化燐を添加後加水分解す
ることによりまず−ＯＰＯ(ＯＨ)_２基が導入され、その
後、塩基性化合物（例えば、水酸化ナトリウムまたは水
酸化カリウム等）と反応させることにより同塩とするこ
とができる。塩を形成していてもよい水酸基を導入する
方法としては、好ましくは、不飽和結合を有する上記高
分子化合物と硫酸水溶液と反応させることによりまず水
酸基の導入が可能となり、その後、塩基性化合物（例え
ば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウム等）と反応
させることにより同塩とすることができる。

【００３０】本発明における上記酸処理反応は、共重合
体に上記所定量の酸性基を導入するために、以下の条件
で行うことが好ましい。反応温度は、有機溶媒の使用の
有無で大きく異なるので一概には言えないが、概ね０〜
２００℃程度、好ましくは約３０〜１２０℃程度であ
る。実用性の観点から反応速度をある程度速くするた
め、また、良好な性能を有する吸水性高分子化合物とし
ての変性高分子化合物を得るため、反応温度は、約０℃
程度以上であることが好適である。また、熱分解によっ
て高分子化合物の分子鎖が切断され、変性高分子化合物
が水に対して溶解するようになることを避けるため、反
応温度は約２００℃程度以下であることが好適である。
該酸処理の反応時間は、反応温度によって大きく異なる
ので一概には言えないが、概ね１分〜４０時間程度、好
ましくは約５分〜２時間程度である。反応を充分に進行
させるとともに、一方で生産効率を上げるため、上記範
囲が好ましい。

【００３１】本発明においては、上記のようにして得ら
れた反応物に対し自体公知の後処理を行ってもよい。具
体的には、反応物を洗浄することが好ましい。該反応物
を洗浄する方法としては、多量の水や塩基性水溶液に反
応液をそのまま加えるか、または、同反応系から反応物
をまずフィルター等でろ過し、このものを多量の水や塩
基性水溶液に投入する等の方法が挙げられる。この時、
該高分子化合物中のニトリル基は、アミド基もしくはカ
ルボキシル基および／またはその塩に転換される。な
お、上記塩基性水溶液に使用する塩基性物質としては、
アルカリ金属（ナトリウム、リチウム、カリウム等）や
アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウム等）の酸
化物、水酸化物、炭酸塩、酢酸塩、硫酸塩、リン酸塩等
の化合物が挙げられる。ただし、該吸水性を示す変性高
分子化合物の吸収効果（特に電解質水溶液に対する吸収
効果）およびアンモニアガス等の脱臭効果を向上させる
ためには、中和せずに水洗のみを行うことが望ましい。

【００３２】以上の様にして得られた反応物はゲル状で
あり、この後、天日、加熱、減圧、遠心、プレス等の乾
燥を行い求める吸水性高分子化合物を得ることができ
る。以上に示した処理方法により、ニトリル基と同加水
反応物（アミド基もしくはカルボキシル基および／また
はその塩）、および、酸性基を有する吸水性高分子化合
物を得ることができる。このものは、未反応のニトリル
基を有することにより非水溶性とゲル強度の向上が図ら
れ、また、同ニトリル基の加水反応物と酸性基により吸
水性（特に電解質水溶液に対して）が高められることに
なる。

【００３３】本発明では、上記の変性高分子化合物を必
須要件とするが、これに単純な吸水性の機能を有する材
料を併用することができる。これら材料には、公知の吸
水性材料が使用できる。これら材料としては、ポリアク
リル酸塩、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミ
ド、ポリオキシエチレン、ポリアミノ酸、ポリ(N-アル
キルビニルアセトアミド)などのゲル架橋物、もしくは
そのユニットを主体とした共重合物のゲル架橋物、さら
には、デンプン、セルロースなどの多糖類などを含めた
親水性高分子と架橋、グラフトさせた改質物などが挙げ
られる。中でも、本発明の目的の一つであるアクリロニ
トリルとスチレンまたは共役ジエンを含有する高分子化
合物もしくは同使用済み樹脂もしくは廃材が、より付加
価値の高い材料として有効に用いることを目指して、こ
れらを活用したものが好ましい。

【００３４】本発明においては、吸水性材料３として、
上記変性高分子化合物の他に界面活性剤を含有させるこ
とを特長とする。このように、界面活性剤を上記変性高
分子化合物と併存させることにより、吸水体の濡れを向
上させることができ、その結果として吸水体の吸水速度
が上昇するという利点がある。

【００３５】本発明に用いられる界面活性剤としては、
アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオ
ン系界面活性剤、両性イオン系界面活性剤が適宜使用で
きる。アニオン系界面活性剤としては、脂肪酸塩、高級
アルコール硫酸エステル塩、液体脂肪油硫酸エステル
塩、脂肪族アミンおよび脂肪族アマイドの硫酸塩、脂肪
アルコールリン酸エステル塩、二塩基性脂肪酸エステル
のスルホン塩、脂肪酸アミドスルホン酸塩、ホルマリン
縮合のナフタリンスルホン酸塩などが挙げられる。カチ
オン系界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、第四級ア
ンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩などが挙げられ
る。非イオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレ
ンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェ
ノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステ
ル、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレン
ソルビタンアルキルエステルなどが挙げられる。本発明
に用いられる上記界面活性剤において、好ましくは、ア
ニオン系界面活性剤および／または非イオン系界面活性
剤が用いられる。上記変性高分子化合物が含有する酸性
基と塩を形成することなく、その結果として該上記変性
高分子化合物の吸水性の低下をより防止することができ
るからである。

【００３６】本発明の水透過性袋状体２の素材として
は、天然繊維または合成繊維の布が用いられる。天然繊
維としては、例えば棉、麻または絹などを例示できる。
合成繊維としては、例えばポリアミド、ポリイミド、ポ
リエステル、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどが
例示できる。これら繊維を単独あるいは混合して布に編
み上げたものまたは織り上げたものが好ましい。しか
し、場合によっては、不織布であってもよい。また、場
合によっては、フィルム状体の表裏を貫通する細孔を形
成したものであってもよい。

【００３７】本発明の支持体４は、上記変性高分子化合
物を支持できるのであればその形状または素材は特に限
定されない。ここで、「支持」とは、水透過性袋状体２
の中で上記変性高分子化合物が極端に傾くことなどを防
ぐため、上記変性高分子化合物が付着または含浸させる
ことが挙げられる。該支持体としては、具体的には可と
う性網状体が好ましい。可とう性網状体４としては、天
然繊維または合成繊維の布が用いられる。その素材とし
ては、上記の水透過性袋状体２の素材と同様のものが使
用できる。すなわち、天然繊維としては、例えば棉、麻
または絹などを例示できる。合成繊維としては、例えば
ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン
またはポリプロピレンなどが例示できる。これら繊維を
単独あるいは混合して布に編み上げたものまたは織り上
げたものが好ましい。しかし、場合によっては、不織布
あるいは紙であってもよい。また、場合によっては、フ
ィルム状体の表裏を貫通する細孔を形成したものであっ
てもよい。

【００３８】この場合、上記支持体４、好ましくは可と
う性網状体は、上記水透過性袋状体２に比較して、貫通
孔の占有率は、高いことが好ましく、これにより、前記
吸水性の変性高分子化合物を前記支持体に付着あるいは
含浸させることにより、前記吸水性の変性高分子化合物
を前記支持体に固定することができる。これにより、本
発明に係る吸水体を吸水使用し、使用後乾燥して再び使
用するというように繰り返し使用しても、前記吸水性の
変性高分子化合物が前記吸水体内部において偏るなどの
型崩れを防止することができ、繰り返し使用の回数を高
めることができるという利点がある。

【００３９】本発明の支持体に前記吸水性の変性高分子
化合物を付着あるいは含浸させることにより固定する方
法としては、前記支持体に、吸水膨潤状態の前記吸水性
の変性高分子化合物の水分散系を塗布乾燥するという方
法を挙げることができる。また、前記方法としては、前
記支持体に、非膨潤状態の前記吸水性の変性高分子化合
物の有機液体への分散系を塗布乾燥するという方法を挙
げることができる。これにより、塗布乾燥の操作の簡便
化ならびに使用エネルギー削減を行うことができるの
で、本発明において好適に用いられる。また、前記方法
として、前記支持体に、水または有機液体を含ませ、乾
燥状態の前記吸水性の変性高分子化合物を付着させ乾燥
させるという方法を挙げることができる。以上のような
方法により、支持体に前記吸水性の変性高分子化合物を
付着または含浸させることにより固定したシート状体
は、静圧プレスまたはローラーにより圧縮操作を行うこ
とにより得られる。この場合、室温において行うことも
できるが、室温以上の加熱状態において行うことがより
有効である。

【００４０】本発明においては、水透過性袋状体の中に
比重１以上の固形物を存在せしめることができる。この
ようにすることにより、本発明の吸水体を土嚢として用
いた場合に、特に設置初期段階において、水等に流され
にくくなるという利点がある。本発明の比重１以上の固
形物としては、天然の鉱物よりなるもの、廃棄物よりな
るもの、廃棄物を結着形成したものが挙げられる。これ
らの素材としては、金属、セラミクス、ガラスまたはこ
れらを相互に結着したものが挙げられる。これら結着に
は、比重１以下の高分子材料を用いることができる。結
着に用いる高分子材料としては特に限定されないが、例
えば、ポリスチレン、スチレン−プロピレン共重合体、
スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル
共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−
アクリル酸エステル共重合体、スチレン−メタクリル酸
エステル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリビニルアル
コール、カゼインもしくはポリアクリル酸ナトリウム等
の水溶性樹脂、共重合ナイロンもしくはメトキシメチル
化ナイロン等のアルコール可溶性樹脂、ポリウレタン、
メラミン樹脂もしくはエポキシ樹脂等の三次元網目構造
を形成する硬化型樹脂等などが挙げられる。

【００４１】本発明では、上記の比重１以上の固形物と
して、磁性を有するものを用いることができる。この磁
性により、磁気的に本発明に係る吸水体を吸引して、ク
レーン等で移動輸送を可能にすることができるという利
点がある。また、この磁性により、土嚢を識別すること
が可能となるという利点もある。磁性を有するものとし
ては、フェリ磁性、フェロ磁性または寄生磁性を有する
ものが挙げられる。より具体的には、フェロ磁性体とし
ては、鉄、ニッケル、コバルトもしくはこれらの合金、
またはこれらを含有する合金、さらには、遷移金属もし
くはその合金、さらには、希土類元素を含有した合金を
挙げることができる。さらに、フェリ磁性体としては、
マグネタイト、マグヘマイト、ヘマタイト、マンガン亜
鉛フェライト、マンガンニッケルフェライト、バリウム
フェライトまたはストロンチウムフェライトなどがあ
る。これらは、天然の鉱物よりなるもの、廃棄物よりな
るもの、廃棄物を結着形成したものを用いてよい。これ
らは、比重が一般の無機系素材に比較して、大きく吸水
体の重量を高めることができ、吸水状態の吸水体でもそ
の重量を相対的に高める効果がある。また、これら素材
は、使用済みの電気機器のインダクター素子やスピーカ
ーやテレビの偏向ヨークより得ることができ、電子機器
の解体処理において処理しにくい部材であるため、その
有効活用の観点からも有益である。

【００４２】

【実施例】ここで、実際に本発明に係わる吸水体として
実施例に試料を作製し、比較のものとその評価を行った
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００４３】〔実施例〕 （吸水性高分子化合物の作製）濃硫酸（９６重量％）３
０重量部中に、ＡＢＳ樹脂廃材１重量部を加え、８０℃
で２０分間反応させた。なお、ＡＢＳ樹脂廃材として、
８ｍｍカセットテープガードパネルの黒色部分に用いら
れ、スチレンの含有量が５２モル％、アクリロニトリル
の含有量が２８モル％、ブタジエンの含有量が２０モル
％含有され、さらにカーボンブラックを２重量％含有す
る樹脂を、冷凍シュレッダーにより粉砕した１６〜３２
メッシュの分級物を用いた。反応終了後、系中の固形物
をグラスフィルターでろ過し、水洗の後、１規定の水酸
化ナトリウム溶液５０重量部で中和し、さらに十分な水
で水洗し、濾液のｐＨが８以下になったところで取り出
し、循風乾燥器にて１０５℃で２時間乾燥を行った。こ
の操作により黒色の固形物が得られた。硫黄の元素分析
結果より、この固形物中のスルホ基は、全モノマーユニ
ット中の３３モル％であることが確認された。また、ナ
トリウムの含有量は、スルホ基とほぼ等モル比（1.1）
であった。

【００４４】（吸水体の作製）上記の黒色固形物を粉砕
した、この粉砕物の平均粒径は、０.８ｍｍであった。
この粉砕物を、シクロヘキサンに分散し、ガーゼにディ
ップコーティングし乾燥し、吸水性の変性高分子を可と
う性網状体に付着あるいは含浸した。この乾燥状態のシ
ート状体を１００℃でプレスした。このシート状体の両
面にラウリル硫酸ナトリウムの水溶液を噴霧し乾燥し
た。このシート状体を裁断し、シート状体片とし、これ
を積層して、ラウリル硫酸ナトリウムを含浸した厚めの
棉布で作製した袋に入れ封じた。ラウリル硫酸ナトリウ
ムの含有量は、上記吸水体の乾燥重量の１％から０.１
％の範囲内と推算される。

【００４５】〔比較例〕実施例において、界面活性剤の
ラウリル硫酸ナトリウムのみを除き、その他は、実施例
と同一に行い吸水体を作製した。

【００４６】実施例および比較例で得られた同一形状の
吸水体を、水深１ｃｍの均一な水面に配し、その吸水膨
潤速度を吸収体の厚みの変化より見積もった。浸漬前
は、ほぼ同一の厚みであったが、１分後の厚みは、実施
例で２．１ｃｍ、比較例で１．６ｃｍであり、界面活性
剤の使用は吸水速度を高めることが明らかになった。

【００４７】

【発明の効果】本発明に係る吸水体は、従来の水もしく
は冠水などで残留する不要な水を除くのに用いる吸水体
または土嚢の機能を有する吸水体よりも吸水性および吸
水速度が高く、大量の水を吸水しなければならない場合
や迅速に吸水しなければならない場合にも十分に対応で
きる。また、純水だけでなく、海水・汚水・泥水などの
電解質を含有する水に対しても適用できるので、海辺の
堤防のかさ上げまたは決壊の防止修復、または工場から
漏水などに対しても適用できる。また、本発明は、運搬
時は重量および体積がともに小さく、使用時には水を吸
って重量、体積および外形の形状追随性の機能を十分満
たす、特に土嚢として有用な吸水体を提供する。さら
に、本発明に係る吸水体は、くり返し使用できるという
利点がある。

【００４８】本発明に係る吸水体は、使用済み樹脂や廃
材を用いて作製することができ、また所望により含有さ
れる比重１以上の固形物も電子機器の解体処理において
処理しにくい部材を用いて作製することができるので、
地球環境に資することができるという利点も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る吸水体の乾燥時の断面図を示す。

【図２】本発明に係る吸水体の吸水膨潤時の断面図を示
す。

【図３】比重１以上の固形物を含有する本発明に係る吸
水体の乾燥時の断面図を示す。

【図４】比重１以上の固形物を含有する本発明に係る吸
水体の吸水膨潤時の断面図を示す。

【符号の説明】

１ 吸水体 ２ 水透過性袋状体 ３ 吸水性材料 ４ 支持体 ５ 比重１以上の固形物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野口 勉 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 2D018 AA06 4G066 AC13A AC13B AC14A AC14B AC17A AC17B AE01D AE05B AE06B BA12 CA43 EA20 FA11 4J002 AC071 BC061 BG101 BN151 CH022 EG016 EH046 EN016 EN136 EU046 EV186 EV256 FD010 FD312 FD316 GL00 4J100 AB02Q AL03R AM02P AM15R AS02Q AS02R BA01H BA17H BA41H BA56H BA64H CA04 CA05 CA31 HB44 HB52 HB58 HC71 HG08 JA19 JA67

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）アクリロニトリルと（ｂ）スチレ
   ンおよび／または共役ジエンの少なくとも１種類以上と
   を含有する高分子化合物に酸性基が導入されている変性
   高分子化合物と、界面活性剤と、支持体とが、水透過性
   袋状体内に含有されていることを特徴とする吸水体。
2. 【請求項２】 支持体が可とう性網状体である請求項１
   に記載の吸水体。
3. 【請求項３】 変性高分子化合物が、支持体で支持され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の吸水体。
4. 【請求項４】 高分子化合物が、廃材から得られる
   （ａ）アクリロニトリルと（ｂ）スチレンおよび／また
   は共役ジエンの少なくとも１種類以上とを含有する高分
   子化合物であることを特徴とする請求項１に記載の吸水
   体。
5. 【請求項５】 界面活性剤が、アニオン系界面活性剤お
   よび／または非イオン系界面活性剤であることを特徴と
   する請求項１に記載の吸水体。
6. 【請求項６】 さらに、比重１以上の固形物が水透過性
   袋状体内に含有していることを特徴とする請求項１に記
   載の吸水体。
7. 【請求項７】 比重１以上の固形物が天然の鉱物よりな
   ることを特徴とする請求項６に記載の吸水体。
8. 【請求項８】 比重１以上の固形物が廃棄物よりなるこ
   とを特徴とする請求項６に記載の吸水体。
9. 【請求項９】 比重１以上の固形物が廃棄物を結着形成
   したものよりなることを特徴とする請求項６に記載の吸
   水体。
10. 【請求項１０】 比重１以上の固形物が磁性を有する廃
    棄物よりなることを特徴とする請求項６に記載の吸水
    体。
11. 【請求項１１】 （ａ）アクリロニトリルと（ｂ）スチ
    レンおよび／または共役ジエンの少なくとも１種類以上
    とを含有する高分子化合物に酸性基が導入されている変
    性高分子化合物と、界面活性剤と、支持体とを、水透過
    性袋状体内に充填することを特徴とする吸水体の製造方
    法。
12. 【請求項１２】 支持体が可とう性網状体である請求項
    １１に記載の吸水体。
13. 【請求項１３】 変性高分子化合物が、支持体で支持さ
    れていることを特徴とする請求項１１に記載の吸水体の
    製造方法。
14. 【請求項１４】 高分子化合物が、廃材から得られる
    （ａ）アクリロニトリルと（ｂ）スチレンおよび／また
    は共役ジエンの少なくとも１種類以上とを含有する高分
    子化合物であることを特徴とする請求項１１に記載の吸
    水体の製造方法。
15. 【請求項１５】 界面活性剤が、アニオン系界面活性剤
    および／または非イオン系界面活性剤であることを特徴
    とする請求項１１に記載の吸水体の製造方法。
16. 【請求項１６】 さらに、比重１以上の固形物を水透過
    性袋状体内に充填することを特徴とする請求項１１に記
    載の吸水体の製造方法。
17. 【請求項１７】 比重１以上の固形物が天然の鉱物より
    なることを特徴とする請求項１６に記載の吸水体の製造
    方法。
18. 【請求項１８】 比重１以上の固形物が廃棄物よりなる
    ことを特徴とする請求項１６に記載の吸水体の製造方
    法。
19. 【請求項１９】 比重１以上の固形物が廃棄物を結着形
    成したものよりなることを特徴とする請求項１６に記載
    の吸水体の製造方法。
20. 【請求項２０】 比重１以上の固形物が磁性を有する廃
    棄物よりなることを特徴とする請求項１６に記載の吸水
    体の製造方法。