JPH01271434A - 吸水性複合体の製造方法 - 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、吸水性複合体の製造方法に関するものである
。更に、詳しくは吸水性ポリマーが繊維状基材に強固に
固定化されてなり、高い吸水倍率を示すと共に、残存上
ツマ−が格段に低減された吸水性複合体を生産性良くｗ
ｌＪ造するだめの方法に関するものである。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題） 近年、自重の数十倍から数百倍の水を吸収する吸水性ポ
リマーが開発され、紙オムツ、生理用ナプキン等の衝打
分野をはじめとして農林業分野、土木分野等に幅広く利
用されている。

これらの吸水性ポリマーは一般的に粉末状のものであり
、生理用ナプキンや紙オムツ等の衝打用に使用する場合
には、該吸水性ポリマーを不織布・紙・綿等の基材とサ
ンドインチしたりバルブ等と混合してエンボス加工する
などして基材中に分散・複合化して、柔軟性・通液性・
通気性・吸水速度等を付与している。

しかしながら、これらの吸水性ポリマーの複合化方法で
は、基材上に吸水性ポリマーを安定に固着する事は困難
であり、吸水性ポリマーの複合体中での移動や基材から
の脱落を防止することはできなかった。したがって、従
来の吸水性複合体を例えば紙オムツに用いる場合には、
吸尿後のゴワゴワ感や尿の漏れ等を引き起こし易かった
。

粉末状の吸水性ポリマーを用いたことに基くこれらの欠
点を改良すべく、例えば吸水性ポリマー自体をシート状
、フィルム状、ｕｉ状に成形した吸水性物品が提案され
ている。しかしながら、シートあるいはフィルム状の吸
水性物品は、通気性や柔軟性に欠け、また表面積が小さ
いために吸水速度が低かった。また、繊維状の吸水性物
品は、吸水時のゲル強度が弱く、実際の使用に耐えず、
しかも複雑な！！造工程を経るためコスト的にも不利で
あった。また、成形に際して接着剤等により吸水性ポリ
マーを一体化する場合には、その接着・力が不十分であ
ったり、接着剤によって吸水性ポリマー表面が覆われる
ため、吸水性ポリマーの吸水速度ヤ吸氷倍率の低下が見
られた。

更に、最近では１ｌｌＩＩ状基材にモノマーを噴霧や塗
布などの方法によって施した後、重合させることによっ
て吸水性ポリマーを固定化し吸水性複合体を製造する方
法が提案されている（特公表昭５７−５００５４６、特
開昭６１−２７５３５５、特開昭６２−２２８１１＞。

しかし、これらの方法によって得られる吸水性複合体は
、吸水性ポリマーの脱落をある程度防止できるものの、
残存モノマーは多く且つその吸水特性も満足できるもの
ではなかった。

（課題を解決するための手段および作用）本発明は上記
現状に鑑みなされたものである。

従って本発明の目的は、吸水性ポリマーがｓｉａｍ状基
材に強固に固定化されてなり、高い吸水倍率を示すと共
に、残存モノマーが格段に低減された吸水性複合体を生
産性良く製造するための方法を提供することにある。

即ち本発明は、水溶性ラジカル重合開始剤を含む水溶性
アクリル系モノマーの水溶液をｍＷ状基材に施し、重合
、乾燥を行って、吸水性ポリマーが繊維状基材に複合化
されてなる吸水性複合体を製造するに当たり、乾燥工程
を温度が７０〜２５０℃で、露点が５０〜１００℃の水
蒸気・空気混合気体及び／又は水蒸気・不活性気体混合
気体又は水蒸気からなる雰囲気中で行なうことを特徴と
する吸水性複合体の製造方法に関するものである。

本発明をさらに詳しく説明する。

本発明に用いる水溶性アクリル系モノマーは重合によっ
て吸水性ポリマーに転換しうるものであり、例えばアク
リル酸、メタクリル酸、２−（メタ）アクリロイルエタ
ンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパ
ンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルプロパンスル
ホン酸及びこれらの不飽和酸のアルカリ金属塩やアンモ
ニウム塩、アクリルアミド、メタクリルアミド、２−ヒ
ドロキシエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノ
エチル（メタ）アクリレート及びその四級塩などを挙げ
ることができ、これらの１種又は２種以上を主成分とし
て使用できる。特にアクリル酸及びアクリル酸アルカリ
金属塩が好適に使用され、その際アクリル酸とアクリル
酸アルカリ金属塩との使用比率は吸水能の点からモル比
で０〜７０／１００〜３０とするのが好ましい。

前記七ツマ−を重合させるに当っては必要に応じて架橋
剤を使用することができる。使用できる架橋剤としては
、多官能性単聞体例えばメチレンビスアクリルアミド、
エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチ
レングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロー
ルプロパントリ（メタ）アクリレート、トリアリルシア
ヌレート、トリアリルイソシアヌレート等や分子内に前
記アクリル系モノマーの官能基と反応しうる基を２個以
上有する化合物を挙げることができる。

また、水溶性アクリル系モノマーにアクリル酸及び／又
はメタクリル酸を用いる場合は、例えばエチレングリコ
ールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジ
グリシジルエーテル、脂肪族多価アルコールのジ又はポ
リグリシジルエーテル、グリセリンやペンタエリスリト
ール等のポリオールおよびエチレンジアミン等のポリア
ミンなどのカルボキシル基に対し反応性の基を分子内に
２個以上有する化合物を架橋剤として使用できる。この
ような架橋剤はそれ自身単独で、或いは２種以上の混合
物としても使用できる。

本発明に用いられるラジカル重合開始剤としては水溶性
のものであれば特に制限されず、例えば過硫酸カリウム
、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸水
素塩；過酸化水素、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド
、クメンハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキ
サイド：亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、第二セリウム塩、
過マンガン塩などの水溶性の酸化性ラジカル重合開始剤
や、２，２−アゾビス（２−アミジノプロパン）２塩酸
塩などの水溶性アゾ系重合開始剤が挙げられる。中でも
醇化性ラジカル重合開始剤が好ましい。また、上記水溶
性のラジカル重合開始剤は還元剤を併用してレドックス
系開始剤として用いてもよい。用いられる還元剤として
は、例えば亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等
の亜硫酸（水素）塩：チオ硫酸ナトリウム等のチオ硫酸
塩：亜ニチオン酸塩：亜燐酸ナトリウム、次亜燐酸ナト
リウム等の亜燐酸塩又は次亜燐！！塩：硫酸第−銅、硫
酸第一鉄等の金属Ｊ！ｌ：Ｌ−７スコルビン酸等の有機
還元剤ニアニリン、モノエタノールアミン等のアミン類
が挙げられる。

ラジカル重合開始剤の使用団は広い範囲とすることがで
きるが、通常水溶性アクリル系モノマーに対して０．０
００２重量％〜５重団％であり、更に好ましくは０．０
１重量％〜１重量％である。

本発明に用いる繊維状基材は、例えば紙、不織布及び織
布等のシート状物であって、その素材は特に制限される
ことなく、例えばセルロース等の天然繊維、ポリオレフ
ィンやポリエステル等の合成繊維及び無機１１１１等と
することができる。

本発明においては先ず、水溶性ラジカル重合開始剤を含
む水溶性アクリル系モノマーの水溶液をｍＭ状基材に施
し、重合してＩＩＮ状基材に固定化された吸水性ポリマ
ーゲルを得る。

水溶性アクリル系モノマーの水溶液をｍＭ状基材に施す
には従来から公知の方法によることができる。例えば基
材をモノマー水溶液に浸漬・含浸する方法、スプレーを
用いてモノマー水溶液の噴霧や吹き付けを行なう方法、
ローラーやスクリーン等の公知の印刷あるいは印捺方法
によって七ツマー水溶液を縞状・点状・水玉模様に塗布
する方法等が挙げられる。また、モノマー水溶液の付着
の効率を＾めるために、増粘剤などの添加も可能である
。ｇｉｌｔ状基材へのモノマー水溶液の付着量は特に制
限は無いが、−数的には繊維状基材１重量部に対してモ
ノマー水溶液０．１〜１００重Ｉｔ部の範囲であり、好
ましくは０．５〜２０重量部である。

重合反応は、ラジカル重合、放射線重合など公知のいず
れの方法も取り得るが、残存モノマーが特に低減された
吸水性複合体を得るために、乾燥前における吸水性複合
体中の吸水性ポリマーの重合率が８０重量％以上、より
好ましくは８７重邑％以上、最も好ましくは９３重量％
以上であるのが好適であり、そのためには重合反応は重
合不活性な雰囲気下、例えば窒素下に行われるのが好ま
しい。

本発明の方法は、前記手順で得た繊維状基材に固定化さ
れた吸水性ポリマーゲルを温度が７０〜２５０℃で、露
点が５０〜１００℃の水蒸気・空気混合気体及び／又は
水蒸気・不活性気体混合気体又は水蒸気からなる雰囲気
中で乾燥して吸水性複合体とすることにより達成される
。

乾燥に当って、吸水性複合体中の吸水性ポリマーゲルの
含水率が２０重量％以上である場合は、残存モノマー低
減効果がより顕著でしかも吸水性能に優れた吸水性複合
体が得られるので好ましい。

従って、水溶性アクリル系モノマー及びラジカル重合開
始剤を含む水溶液の濃度は２５〜８０重爵％の範囲であ
る事が好適である。

乾燥の際の雰囲気は前記規定の通りであり、温度が７０
℃未満では、残存上ツマー低減の効果が低く、且つ乾燥
の効率も低い。逆に、２５０℃を越えると、吸水性ポリ
マー及びｍＮ状基材の劣化を招き好ましくない。露点が
５０℃未満では、残存モノマーの低減効果が小さい為、
実用的ではない。なお、乾燥を上記規定の条件下として
も乾燥時間に殆ど変化はなく、吸水性ポリマーゲルの固
形分上昇がなだらかに起こるだけで、生産性の点からの
問題はない。

乾燥時の雰囲気をこの様な条件下にするための乾燥機と
しては、吸水性ポリマーゲルを乾燥して吸水性ポリマー
を製造するのに用いられる公知の乾燥機に前記規定の雰
囲気とするための気体供給装置を具備せしめたものが用
いられ、例えば気体供給装置を具備する伝導伝力型乾燥
機、輻射伝熱型乾燥機、熱風伝熱型乾燥機などを挙げる
ことができる。中でも乾燥の速さからは、熱風伝熱型乾
燥機が好適に用いられる。熱風伝熱型乾燥機としては、
通気バンド式、通気回転式、通気式、並行流バンド式、
通気トンネル式、通気溝形撹拌式、流動層式、気流式、
噴霧式などの台秤のものが挙げられる。

（発明の効果） 本発明の方法によれば、これまで残存モノマー低減が困
難な吸水性複合体に対しで、その乾燥工程を特定の温度
、露点の雰囲気中とするだけで、残存モノマーが格段に
少なく、１ノかも高性能な吸水性複合体を安価で、簡便
に、しかも効率よく製造することができる。

従って、本発明の方法で生産される吸水性複合体は、残
存モノマーが格段に少ないため、人体や環境への悪影響
がなく、衝打用、食品用、１木、農林等の分野に幅広く
使用でき、しかも従来品にない優れた吸水特性を有する
ものである。

（実　施　例） 以下、実施例により本発明の詳細な説明するが、本発明
の範囲がこれらの実施例により限定されるものではない
。尚、実施例に記載の吸水倍率、残存モノマー最、固形
分量は、下記試験方法によって測定した。

■吸水倍率 細かく裁断した吸水性複合体０．５ｇを不織布製のティ
ーバッグ式袋（４０ｓ＋Ｘ１５０ａｓ＋）に入れ、０６
９重量％塩化ナトリウム水溶液中に３０分間浸漬した。

ティーバッグ式袋を引き上げ、一定時間水切りを行なっ
た後、ティーバッグの重量を測定し、以下の式で吸水倍
率を算出した。

吸水倍率（ｇ／ｇ）　＝ 吸水後のティーバッグの重量−吸水 後のブランクのティーバッグの重量 吸水性複合体の重量 ■残存モノマー量 吸水性ポリマーの固形分量が０．５ｇになる様に吸水性
複合体をはかりとり、細かく裁断後１リッ１−ルの純水
中に撹拌しながら分散した。

２時間後分散液をワットマンか紙でか過し、炉液中の残
存モノマー吊をＨＰＬＣを用いて測定した。その測定値
より吸水性ポリマー中の残存モノマー量を求めた。

■固形分量 吸水性複合体を１５０°Ｃの熱風を用いて１時周乾燥し
、ｌ雄状基材の重量を補正した後の乾燥減量より吸水性
複合体中の吸水性ポリマーの固形分量を算出した。

実施例　１ ７５モル％が苛性ソーダにより中和された部分中和アク
リル酸水溶液（モノマー濃度４０重重量）にＮ、Ｎ−メ
チレンビスアクリルアミド０．０４モル％（対モノマー
）及び過硫酸アンモニウム０．２重量％（対七ツマ−）
を溶解し、その後窒素ガスを吹き込んで溶存酸素を除去
した。

こうして得られた七ツマー水溶液を目付け１０００／ｍ
２のポリエステル不織布の上に七ツマー水溶液の付着分
が３５０ｇ／ｍ、２となるようにスプレーノズルを用い
て均一に噴霧し、７０℃で１０分間熱重合を行なった。

得られたポリエステル不織布に固定化された吸水性ポリ
マーゲルの固形９旦は４５重量％、残存上ツマ−ｍは１
４０００ｐｐｍであった。

この吸水性ポリマーゲルが固定化されたポリエステル不
織布を温度１３０℃、露点９０℃の空気・水蒸気混合気
体からなる雰囲気中で１０分間乾燥して、吸水性複合体
（１）を得た。

得られた吸水性複合体（１）の吸水倍率は４０ｇ／ｇで
あり、吸水性複合体中の吸水性ポリマーに含有される残
存モノマーωは１１００１）ｐ、固形分子は９３重量％
であった。

実施例　２ 実施例１において、ポリエステル不織布の代わりに目付
け５０ｇ／″ｆｒＬ２のナイロン不織布を用い、モノマ
ー水溶液の付Ｗｆｆｉを２５０ｇ／ｍ２とし、重合時間
を５分間とした以外は実施例１と同様に重合を行なった
後、温度１５０℃、露点８０℃の空気・水蒸気混合気体
からなる雰囲気中で１０分間乾燥して、吸水性複合体（
２）を得た。結果を表１に示した。

実施例　３ 実施例１において、過ｌｉｉＩｔＭアンモニウムの量を
０、５　ｍ　ｍ％とし、！ｉｌｆ状基材全基材け４５９
／′ｒＩｉのナイロン不織布とし、モノマー水溶液の付
着量を１２０ａ／ｍ２とした以外は実施例１と同様に重
合を行なった後、温度１２０℃、露点８０℃の空気・水
蒸気混合気体からなる雰囲気中で１０分間乾燥して、吸
水性複合体（３）を得た。結果を表１に示した。

実施例　４ 実施例２において、開始剤として過硫酸アンモニウム０
．１５重間％（対モノマー）と亜硫酸水素ナトリウム０
．０５重口％（対モノマー）とを併用し、ｌＩＨ状基材
として目付け５０ａ／ｍ２のバルブマットを用い、七ツ
マー水溶液の付着量を１２０ｇ／ｍ２とした以外は実施
例２と同様に重合を行なった後、温度８０℃、露点７０
’Ｃの空気・水蒸気混合気体からなる雰囲気中で１５分
間乾燥し、吸水性複合体（４）を得た。結果を表１に示
した。

実施例　５ 実施例１において、架橋剤としてＮ、Ｎ−メチレンビス
アクリルアミドの代わりにジエチレングリコールジグリ
シジルエーテル（長瀬化成工業■製、商品名ブナコール
ＥＸ−８１０＞を０．０２モル％（対モノマー）用い過
硫酸アンモニウムの使用量を０．０５１ｆｆ’１％（対
モノマー）とした七ツマー水溶液を、目付け３０Ｑ／ｍ
２のレーヨン不織布にローラ印刷の方法により５１１１
１１間隔でスポット状に１００ｇ／ｍ２の割合で付着さ
せた以外は実施例１と同様に重合を行なった後、温度１
８０℃、露点７５℃の空気・水蒸気混合気体からなる雰
囲気中で５分間乾燥して、吸水性複合体（５）を臂だ。

結果を表１に示した。

実施例　６ ７５モル％が苛性ソーダにより中和された部分中和アク
リル酸水溶液（モノマー固形分４０１ｆｆｉ％）にＮ、
Ｎ−メチレンビスアクリルアミド０．０４モル％（対モ
ノマー）及び過硫酸アンモニウム０．１５重量％（対モ
ノマー）を溶解し、その後窒素ガスを吹き込んで溶存酸
素を除去した。

こうして得られた七ツマー水溶液を目付け２５ｇ／Ｔｒ
Ｌ２の紙に付着量が７５ｇ／ｍ２どなる様に含浸した後
、亜１ａ酸水素ナトリウムの５重伍％水溶液を噴霧し、
５０℃で１０分間重合を行なった後、温度１３０℃、露
点８０℃の空気・水蒸気混合気体からなる雰囲気中で２
０分間乾燥を行ない吸水性複合体（６）を得た。結果を
表１に示した。

実施例　７ 実施例１において、アクリル酸２０モル％、アクリル酸
アンモニウム６０モル％およびアクリルアミド２０モル
％からなるモノマーの水溶液を用いた以外は実施例１と
同様にして重合を行なった後、温度１２０℃、露点６０
℃の空気・水蒸気混合気体からなる雰囲気中で１０分間
乾燥して、吸水性複合体（１）を得た。結果を表１に示
した。

実施例　８ 実施例１において、モノマー濃度４０重量％の部分中和
アクリル酸水溶液（中和率７５モル％）の代わりにモノ
マー濃度５５重量％の苛性カリにより中和された部分中
和アクリル酸（中和率７５モル％）を用いる以外は実施
例１と同様にして重合を行なった後、温度１００℃、露
点９５℃の空気・水蒸気混合気体からなる雰囲気中で２
０分間乾燥して、吸水性複合体（８）を得た。結果を表
１に示した。

実施例　９ ７５モル％が苛性ソーダにより中和された部分中和アク
リル酸水溶液（七ツマー濃度４０重量％）にＮ、Ｎ−メ
チレンビスアクリルアミド０．０４モル％（対モノマー
）及び過硫酸アンモニウム０．２重量％（対七ツマ−）
を溶解し、その後窒素ガスを吹き込んで溶存酸素を除去
した。

こうして得られたモノマー水溶液を目付け１００ｇ／Ｔ
ｒＬ２のポリエステル不織布の上に七ツマー水溶液の付
ＩＩＩが３５０ｇ／ｍ、２となるようにスプレーノズル
を用いて均一に噴霧した後、５　Ｈｒａｄの電子線を照
射して重合を行ない、更に温度１２０℃、露点８５℃の
空気・水蒸気混合気体からなる雰囲気中で１５分間乾燥
を行ない、吸水性複合体（９）を得た。結果を表１に示
した。

比較例　１ 実施例１において、乾燥雰囲気を温度１３０℃、露点５
℃の乾燥空気とする以外は実施例１と同様にして比較吸
水性複合体（１）を得た。結果を表１に示した。

比較例　２ 実施例２において、乾燥雰囲気を温度１５０℃、露点１
０℃の乾燥空気とする以外は実施例２と同様にして比較
吸水性複合体（２）を得た。結果を表１に示した。

表　　　　　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水溶性ラジカル重合開始剤を含む水溶性アクリル系
   モノマーの水溶液を繊維状基材に施し、重合、乾燥を行
   って、吸水性ポリマーが繊維状基材に複合化されてなる
   吸水性複合体を製造するに当たり、乾燥工程を温度が７
   ０〜２５０℃で、露点が５０〜１００℃の水蒸気・空気
   混合気体及び／又は水蒸気・不活性気体混合気体又は水
   蒸気からなる雰囲気中で行なうことを特徴とする吸水性
   複合体の製造方法。 ２、乾燥前における吸水性複合体中の吸水性ポリマーの
   重合率が８０重量％以上である請求項１記載の吸水性複
   合体の製造方法。 ３、乾燥前における吸水性複合体中の吸水性ポリマーゲ
   ルの含水率が２０重量％以上である請求項１記載の吸水
   性複合体の製造方法。