JPH0247009A - 高吸水性成形品の製造方法 - 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、吸水速度に優れた高吸水性樹脂成形品の製造
方法に関するものである。更に詳しくは、吸水による体
積膨潤が小さく、しかも、吸水速度の高い多孔質の高吸
水性樹脂成形品の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

吸水性樹脂成形品の代表的なものとして、軟質ポリウレ
タンの連続気泡の発泡体が広（知られている。しかし、
これらの軟質ポリウレタン発泡体は吸水した水分の保持
力が弱い為、重力によって、あるいは僅かに加圧するこ
とによって、脱水が生しる。軟質ポリウレタン発泡体は
、水分保持能力が弱い為、吸水した水分は自然に放置し
ておくと速やかに蒸発する為、保水能力の必要な用途に
は使用できない。

最近、高吸水性樹脂が開発され、おむつ、生理用品等に
広く採用されている。高吸水性樹脂は澱粉−ポリアクリ
ル酸金属塩共重合体、ポリアクリル酸金属塩、ポリビニ
ルアルコールポリアクリル酸金属塩共重合体等の架橋物
であり、不水溶性であるが、水を吸収することによって
含水ゲルを形成し、高い水分保持能力を有する。しかし
、高吸水性樹脂は、高い吸水速度を維持する為、広い表
面積を必要とし、その為、微粒子の集合体である粉末の
形で使用される。おむつ等の衛生用品で使用される場合
、高吸水性樹脂の粉末をパルプ、繊維等の中に分散した
構造が採用されている。高吸水性樹脂は、架橋構造を持
つ微粒子の集合体である為、それ自体で押出成形、射出
成形等によって成形品を製造することは出来ない。

高吸水性樹脂の粉末をマトリックスの熱可ヅ性樹脂に分
散させてフィルムシート状に押出成形することも試みら
れているが、吸水性樹脂粒子がマトリックス樹脂の内部
に閉じ込められてしまう為、吸水速度が遅くなる、吸水
率が低くなる等の欠点がある。吸水性樹脂粒子をマトリ
ックス樹脂の発泡体にフィルム成形工程で分散させる試
みも行われているが、必ずしも発泡体の空孔の内部に吸
水性樹脂粒子が局在するとは限らず、発泡体の空孔と吸
水性粒子との位置関係が制御できていない為、吸水率も
不十分であり、吸水性樹脂粒子が吸水プロセスにおいて
、マトリックス樹脂から脱離しやすい。

吸水性樹脂粒子が吸水のプロセスにおいてマトリックス
樹脂から脱離しにくく、吸水の前後で体積変化が小さく
、しかも吸水速度が高く、水分保持能力の大きい高吸水
性のスポンジ状の発泡体は、また゛、開発されていない
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来技術で達成することの出来なかった、多
孔質マトリックス樹脂の空孔の内部に高吸水性樹脂粒子
が局在している微細構造の制御された高吸水性樹脂成形
品を得んとして研究した結果、高吸水性樹脂中の水分と
一液反応性ポリウレタンとの反応を利用することによっ
て多孔質の空孔の内部に高吸水性樹脂粒子を局在させる
ことが可能であることを見出し、更にこの知見に基き、
種々研究を進めて本発明を完成されるに至ったものであ
る。

高吸水性樹脂粒子を多孔質マトリックス樹脂の多数の空
孔の内部にそれぞれ分散させることにより、吸水した場
合、吸水性樹脂粒子は多孔質の空孔の内部で膨潤するこ
とが可能となる。その為、多孔質樹脂成形品は、体積膨
潤を殆ど伴わずに水分保持能力の高い吸水が出来る。

本発明は、吸水速度が高く、吸水時における吸水性樹脂
粒子の脱離が少なく、水分保持能力が高的としている。

本発明の成形品は、おむつ、生理用品等の衛生用品、老
人用あるいは幼児衣料品、保冷あるいは保温用具、肉、
魚などの鮮度保持材、湿布、その他の医用材料、植物栽
培の培地材、衝撃吸水材、建築用、光フアイバーケーブ
ル用等の水分シール材等に幅広く応用することを目的と
している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の高吸水性成形品の製造方法は、吸水性樹脂粉末
（Ａ）と水（Ｂ）止を混合し、さらに残存イソシアネー
ト基を有する液状ポリウレタン樹脂（Ｃ）と水溶性高分
子（Ｄ）を添加して撹拌混合した後、加熱あるいは非加
熱状態で該ポリウレタン樹脂と水との反応を進行させ、
発泡させることによって多孔質構造を形成させ、次いで
乾燥することを特徴とする。

本発明において、高吸水性成形品を構成するマトリック
スの多孔性樹脂は柔軟性のある軟質ポリウレタン樹脂が
好ましい、吸水性樹脂は澱粉系、ポリアクリル酸系、ポ
リビニルアルコール系等の不水溶性の架橋構造を持つ樹
脂であり、特に限定しないが、ポリアクリル酸系が好ま
しい。吸水性樹脂の粒子の直径は特に限定しないが、５
μｍ及至２ｏ０μｍの範囲内の粒子が好ましい。吸水性
樹脂の平均粒子径（ｄ）と多孔質マトリックス樹脂の平
均空孔径（Ｄ）との比は、Ｄ／ｄ＞２であり、特に５＜
Ｄ／ｄ＜１００の範囲内にあるのが好ましい。個々の吸
水性樹脂の粒子は例えば吸水率１０００倍で体積が約ｔ
ｏｏｏ倍に膨潤する。

その際粒子径は約１０倍に膨潤する０粒子が局在する空
孔の直径（Ｄ）は粒子径（ｄ）の１０倍以上あれば、吸
水率１０００倍まで膨潤できる。しかし、水分が成形品
の内部まで速やかに浸透する為には、多孔質マトリック
ス梼脂の空孔が大きく、空孔が連続気泡構造であること
が好ましい。吸水性樹脂の粒子径に対して、空孔径が大
きすぎて連続気泡構造が乱れると、粒子が脱離しやすく
なる。

（ＰＥＧ）　、カルボキソメチルセルロース（ＣＭＣ）
、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）　、メチルセルロー
ス（ＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、
アルギン酸プロピレングリコール（ＡＡＰＧ）、アルギ
ン酸ソーダ（ＡＡＳ）等であり、特にＰＶＰ、ＰＥＧ、
ＣＭＣ，ＭＣが好ましい。　マトリックス樹脂１００重
量部に対して、好ましくは水溶性高分子！０及５Ｇ０重
量部を添加することによって、マトリックス樹脂の親水
性が改良され、マトリックス樹脂の空孔を通って、吸水
性樹脂に達する速度、即ち水分浸透性、吸水速度が向上
する。

水溶性高分子をマトリックスのポリウレタンに添加する
ことによって親水性が改善されるが、マトリックス樹脂
の柔軟性を保持する必要のある場合には、ＰＶＰ、Ｐ［
ＥＧ等の添加が好ましい。セルロース系の水溶性高分子
を軟質ポリウレタンに添加すると、マトリックス樹脂が
やや硬くなる。

本発明による高唆水性成形品は、ブロック状、シート状
等であり、用途に応じて必要な形状に賦形することがで
きる。本発明の成形品の製造方法において、吸水性樹脂
粉末（Ａ）と水ＣＢ）と液状ポリウレタン樹脂（Ｃ）と
水溶性高分子（Ｄ）の混合方法としては、まず、水（Ｂ
）を吸水性樹脂粉末（Ａ）と混ぜて吸水性樹脂を水で膨
潤させておき、次いで液状ポリウレタン（Ｃ）と水溶性
高分子（Ｄ）とを混合する。吸水して膨潤した吸水性樹
脂粒子と液状ポリウレタン樹脂と水溶性高分子とを混合
すると、吸水性樹脂粒子の表面の水分とポリウレタン樹
脂のイソシアネート基が反応し、架橋反応の進行につれ
て、反応生成物の炭酸ガスによってポリウレタン樹脂に
気泡が発生する。イソシアネート基の反応の相手の水分
は殆ど吸水性樹脂粒子に含まれていた水分であるから、
反応は主として該粒子の表面附近で開始され、吸水性樹
脂粒子がその中に存在する形で、空孔が生じると推定さ
れる。

吸水性樹脂粉末１００重量部に対して、水の添加量は２
００重量部及至５Ｏ００重量部が好ましく、液状ポリウ
レタン樹脂の添加量は１００重量乃 部校至５０００重量部が好ましく、水溶性高分子ツ の添加量は５０重量部吸至３０００重量部が好ましい。

吸水性樹脂粉末に対する水、液状ポリウレタン樹脂及び
水溶性高分子の混合比率を変えることによって、吸水速
度、水分の保持能力、柔軟性等が変化する。

液状ポリウレタン樹脂は残存イソシアネート基を存し、
水の添加によって、水架橋反応を生じ、固化する。多量
の水と接触すると、反応が速やかに進行し、発生ＣＯｔ
ガスによって発泡構造体を形成する性質を持っている。

このポリウレタン樹脂の反応の相手である水を予め吸水
性樹脂に含ませておくことによって、本発明の目的であ
る吸水性樹脂粒子が空孔の内部に局在する微細構造の制
御された多孔質構造の発泡体が形成される。予め、混合
物を成形部に導入しておいて、反応を生ぜしめることに
よって、所望の形状の成形品を作ることが出来る。成形
品はシート状、ブロック状等自由に賦形するとこが出来
る。用途に応じてプロングから切り出して賦形してもよ
い。

反応は常温でも進行するが、必要に応じて加熱状態で反
応を生ぜしめてもよい。８０℃以上に加熱することによ
って速やかに反応が生しる。次いで、常温に長時間放置
するか、加熱することによって、内部の水分が蒸発し、
脱水される。十分、乾燥した後では、吸水性樹脂粒子は
当初のサイズにまで縮小し、粒子は空孔の内部に局在し
た形で存在する。膨潤した状態にある吸水性樹脂粒子が
乾燥・脱水によって縮小することによって吸水性樹脂粒
子の周囲に空孔が形成されるが、それだけでは空孔の直
径が小さく、高い吸水率を有する成形品を造ることが難
しい。

本発明の方法では、吸水の前後における吸水性樹脂粒子
の寸法変化に加えて、ポリウレタン樹脂のイソシアネー
ト基と水との反応に伴うＣＯ！ガスの発生を併用するこ
とによって空孔の直径を拡大している。

本発明の成形品の断面を顕微鏡で観察すると多野 くの発泡セル（空孔）の内部に１個汝至複数の吸水性樹
脂粒子が分散した微細構造を形成していることが確認で
きる。

（実施例１〜８〕 高吸水樹脂粉末（製鉄化学工業株式会社製アクアキープ
４Ｓ）１００重量部に対して水１３００重量部を添加し
て、高吸水性樹脂の粒子を吸水膨潤させ、これに水溶性
高分子を２００重量部と残存インシアネート基を有する
一液反応性ポリウレタン樹脂（日信化学工業株式会社製
ウレタン接着剤ＮＵ−００７）４００重量部を添加して
、撹拌混合した後、６ＣＩＩφＸ　２．５　ｃ層大の丸
い成形型内へ移して、８０℃に加熱し乍ら反応させて多
孔質の発泡成形品を形成させた０次いで、この成形品を
冷却後に成形型内から取出し、１２０℃で３時間加熱し
て乾燥させた。乾燥の前後において成形品の体積の変化
は生じなかった。

この成形品から２Ｘ２Ｘ２ｃ■角のスポンジ状の多孔質
体を切出した。この多孔質体の表面に水滴を落とし、水
滴が内部へ浸透して、表面から消失するまでの水滴消失
所要時間を測定した。第−表に測定結果を示す。

比較の為、水溶性高分子を添加せず、同じ液状ポリウレ
タン樹脂を６００重量部添加した発泡成形品でも、同じ
方法で水滴消失所要時間を測定した。

第 表 第−表で明らかなように、マトリックスのポリウレタン
に水溶性高分子を添加することによって、マトリックス
樹脂の親水性が向上し、水分浸透性が大幅に向上してい
る。

〔実施例９〜１０） 同一形状の多孔質体を水道水の中に浸透して吸水による
重量増加を測った結果を第一図に示す。

した、高吸水性樹脂粉末（製鉄化学工業株式会社潤させ
、これに、液状ポリウレタン樹脂（日信化学工業株式会
社製ウレタン接着剤ＮＵ−００７）５００重量部と水溶
性高分子とを添加し、撹拌混合した後、８０℃で発泡成
形した。この成形品を１２０℃で３時間加熱して、乾燥
させた。

比較例として、同じ液状ポリウレタン樹脂を６００重量
部添加し、水溶性高分子を添加しない場合の発泡成形品
の吸水による重量増加を示す。

第二表に実施例９〜１０の水溶性高分子の添加量を示す
。

多孔質体を一定時間、水道水に浸透した後、取り出して
十分、付着水を切った上で、重量を測った。実際には、
付着水は僅かであり、殆どの水は内部に吸収されていた
。

第一図に示すように、水溶性高分子を添加しない場合に
比べて水溶性高分子を添加することによって、吸水速度
が大幅に向上している。

吸水した多孔質体を水中から取出して、吊り下げても、
重力による脱水は殆どなく、加圧による脱水も殆ど生じ
なかった。この多孔質体の断面を光学顕微鏡で観察した
結果、巨大な空孔の内部に１個及至複数個の小さな吸水
性樹脂粒子が分散して存在していることが確認できた。

（発明の効果） 本発明の方法に従うと、多孔質発泡体の空孔のスペース
を吸水性樹脂の粒子の膨潤の為のスペースとして有効に
生かした高吸水性樹脂成形品を得ることができる。

本発明の方法による成形品は、吸水速度、水分浸透性が
高く、吸水性樹脂の脱離が少なく、水分の保持能力が高
く、吸水による体積の膨張が殆どなく、柔軟でかつ強靭
である０本発明の成形品は、おむつ、生理用品等老人用
衣料品、保温用、内焦の鮮度保持用、湿布用、植物栽培
の培地用、光フアイバーケーブル用のシール材、建築用
シール材等に広く応用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第一図は本発明の実施例の結果を示す同−形状本 の多孔質体を水道率の中に浸透して吸水による重量増加
のグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）吸水性樹脂粉末（Ａ）と（Ｂ）とを混合し、さら
   に残存イソシアネート基を有する液状ポリウレタン樹脂
   （Ｃ）と水溶性高分子（Ｄ）を添加し、混合した後、加
   熱あるいは非加熱状態で該ポリウレタン樹脂と水との反
   応を進行させ、発泡させることによって多孔質構造を形
   成させ、次いで乾燥することを特徴とする高吸水性樹脂
   成形品の製造方法。