JPH0889796A

JPH0889796A - 吸水性樹脂およびその製造方法並びに吸水性物品

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Publication number: JPH0889796A
Application number: JP7187491A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yonemura; 耕一米村; Takaya Hayashi; 隆哉林; Nobuyuki Harada; 信幸原田
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1994-07-26
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1996-04-09
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JP3720084B2

Abstract

(57)【要約】【課題】吸水能力および生分解性の両方に優れ、しか
も、加圧下においても吸水能力を維持することができる
吸水性樹脂およびその製造方法を提供する。【解決手段】吸水性樹脂は、多糖類をアミノ酸類（ア
ミノ酸および／またはアミノ酸重合体）と混合し、加熱
して架橋させることにより得られる。吸水性樹脂は、生
理食塩水の吸水倍率が10 g/g以上、生理食塩水の加圧下
の吸水倍率が10ml/g以上、かつ、生分解率が10％以上で
ある。上記加圧下の吸水倍率は、天秤１と、容器２と、
外気吸入パイプ３と、導管４と、ガラスフィルタ６と、
測定部５とからなる測定装置を用いて測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸水性樹脂および
その製造方法並びに吸水性物品に関するものである。さ
らに詳しくは、水性液体の吸水能力に優れ、かつ、生分
解性を備える吸水性樹脂およびその製造方法、並びに、
例えば衛生材料等として有用な吸水性物品に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、吸水性樹脂は、紙オムツや生理用
品等の衛生材料としての利用のみならず、体液吸収材等
の医療分野、シーリング材（止水材）や結露防止材等の
土木・建築分野、鮮度保持材等の食品分野、溶剤から水
を除去する脱水剤等の工業分野、緑化等の農業・園芸分
野等、非常に多種多様な分野に利用されている。そし
て、これらの用途に応じた吸水性樹脂が種々提案されて
いる。

【０００３】これら提案されている種々の吸水性樹脂の
うち、一般に、ポリアクリル酸（塩）系の化合物が吸水
能力に優れ、かつ、安価であるため、幅広く用いられて
いる。ところが、ポリアクリル酸（塩）系の吸水性樹脂
は、吸水状態では光分解性を若干備えるものの、生分解
性を殆ど備えていない。従って、該吸水性樹脂を廃棄物
として処理する際に、例えば埋め立て処分を行うと、土
中の細菌や微生物等により分解されないので、環境汚染
等の環境衛生問題を引き起こす。即ち、ポリアクリル酸
（塩）系の吸水性樹脂は、廃棄処分に難点を有してい
る。

【０００４】一方、生分解性を備える吸水性物品として
は、一般に、デンプン、カルボキシメチルセルロース
塩、セルロースからなるパルプや紙等が知られている。
ところが、これら吸水性物品は、毛細管現象や増粘性を
利用して水を吸収するようになっている。このため、該
吸水性物品は、加圧下のゲル強度に劣り、外部から圧力
がかかると吸水能力が低下して、一旦吸収した水を放出
するという欠点を有している。

【０００５】そこで、従来より、吸水能力に優れ、か
つ、生分解性を備える化合物として、多糖類をグラフト
重合若しくは架橋させた吸水性樹脂が種々提案されてい
る。上記吸水性樹脂の製造方法としては、例えば、多糖
類に親水性モノマーをグラフト重合させる方法（特開昭
56-76419号公報）、多糖類そのものを架橋させる方法
（特開昭 56-5137号公報、特開昭60-58443号公報）等が
知られている。また、多糖類としてセルロース誘導体を
用い、このセルロース誘導体を架橋させる方法（特開昭
49-128987号公報、特開昭50-85689号公報、特開昭 54-
163981号公報、特公昭 55-500785号公報、特開昭56-287
55号公報、特開昭 57-137301号公報、特開昭58-1701 号
公報、特開昭61-89364号公報、特開平4-161431号公報、
特開平 5-49925号公報、特開平5-123573号公報）等も検
討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の吸水性樹脂、即ち、セルロース誘導体等の多糖類を
グラフト重合若しくは架橋させて得られる吸水性樹脂
は、その生分解性が、出発原料である多糖類よりも劣っ
ている。つまり、上記従来の吸水性樹脂は、生分解性に
劣っている。また、多糖類が備える生分解性を維持した
状態で、該多糖類をグラフト重合若しくは架橋させる
と、得られる吸水性樹脂の吸水能力が著しく低下する。
従って、上記従来の吸水性樹脂は、吸水能力および生分
解性の何れか一方が劣っており、両方を満足させる性能
を備えることができないという問題点を有している。

【０００７】このため、吸水能力および生分解性の両方
に優れた吸水性樹脂、および、その製造方法が嘱望され
ている。即ち、本発明は、上記従来の問題点に鑑みなさ
れたものであり、その目的は、吸水能力および生分解性
の両方に優れ、しかも、加圧下においても吸水能力を維
持することができる吸水性樹脂およびその製造方法を提
供することにある。また、該吸水性樹脂を用いた、例え
ば衛生材料等として有用な吸水性物品を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明者等は、上記目
的を達成すべく、吸水能力および生分解性の両方に優れ
た吸水性樹脂およびその製造方法について鋭意検討した
結果、多糖類をアミノ酸類と混合し、加熱することによ
り得られる吸水性樹脂が、上記従来の吸水性樹脂が備え
ていない優れた性能を備えていることを見い出し、本発
明を完成するに至った。

【０００９】即ち、請求項１記載の発明の吸水性樹脂
は、上記の課題を解決するために、多糖類をアミノ酸類
により架橋させてなることを特徴としている。

【００１０】請求項２記載の発明の吸水性樹脂は、上記
の課題を解決するために、請求項１記載の吸水性樹脂に
おいて、多糖類が、カルボキシアルキルセルロース、カ
ルボキシアルキルデンプン、および、これらの塩類から
なる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴と
している。

【００１１】請求項３記載の発明の吸水性樹脂は、上記
の課題を解決するために、請求項１または２記載の吸水
性樹脂において、アミノ酸類が酸性アミノ酸類からなる
ことを特徴としている。

【００１２】請求項４記載の発明の吸水性樹脂は、上記
の課題を解決するために、生理食塩水の吸水倍率が10 g
/g以上、生理食塩水の加圧下の吸水倍率が10ml/g以上、
かつ、生分解率が10％以上であることを特徴としてい
る。

【００１３】また、請求項５記載の発明の吸水性樹脂の
製造方法は、上記の課題を解決するために、多糖類をア
ミノ酸類と混合し、加熱することを特徴としている。

【００１４】請求項６記載の発明の吸水性樹脂の製造方
法は、上記の課題を解決するために、多糖類をアミノ酸
類と混合後、加熱し、さらに水性液体で膨潤させて得ら
れる水性ゲル中の水を親水性有機溶媒で置換することを
特徴としている。

【００１５】さらに、請求項７記載の発明の吸水性物品
は、上記の課題を解決するために、生理食塩水の吸水倍
率が10 g/g以上、生理食塩水の加圧下の吸水倍率が10ml
/g以上、かつ、生分解率が10％以上である吸水性樹脂を
含むことを特徴としている。

【００１６】以下に本発明を詳しく説明する。本発明に
おいて原料として用いられる多糖類としては、特に限定
されるものではないが、多糖類や、多糖類の誘導体、お
よび、これらの塩類が挙げられる。

【００１７】多糖類としては、具体的には、例えば、セ
ルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、メチ
ルエチルセルロース、ヘミセルロース、デンプン、メチ
ルデンプン、エチルデンプン、メチルエチルデンプン、
寒天、カラギーナン、アルギン酸、ペクチン酸、グアー
ガム、タマリンドガム、ローカストビーンガム、コンニ
ャクマンナン、デキストラン、ザンサンガム、プルラ
ン、ゲランガム、キチン、キトサン、コンドロイチン硫
酸、ヘパリン、ヒアルロン酸等が挙げられる。

【００１８】多糖類の誘導体とは、上記の多糖類をカル
ボキシアルキル化、若しくはヒドロキシアルキル化した
化合物を示す。上記多糖類の誘導体としては、具体的に
は、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロース、デンプングリコール酸、寒天誘導
体、カラギーナン誘導体等が挙げられる。

【００１９】これら多糖類は、単独で使用してもよく、
また、二種類以上を適宜混合して使用してもよい。これ
ら多糖類のうち、カルボキシアルキルセルロース、カル
ボキシアルキルデンプン、および、これらの塩類が好ま
しい。尚、上記の塩類としては、ナトリウム塩やカリウ
ム塩等のアルカリ金属塩が好ましい。

【００２０】上記多糖類のカルボキシアルキル化物のア
ルカリ金属塩類は、例えば、セルロースを含有する、例
えば針葉樹パルプ等の木材パルプや、リンターパルプ等
を、含水親水性有機溶媒中で、クロロ酢酸等のエーテル
化剤、および、アルカリ金属水酸化物と反応させること
により得られる。上記カルボキシアルキル化物のアルカ
リ金属塩類のエーテル化度は、通常、0.2 〜 1.0の範囲
内であり、好ましくは、0.3 〜 0.8の範囲内である。エ
ーテル化度が0.2 よりも低い場合には、所望の吸水倍率
の吸水性樹脂が得られない。エーテル化度が1.0 よりも
高い場合には、得られる吸水性樹脂の生分解率が低下す
るため好ましくない。

【００２１】本発明において多糖類の架橋に用いられる
アミノ酸類としては、アミノ酸、および、アミノ酸重合
体からなる群より選ばれる少なくとも一種が挙げられ
る。つまり、吸水性樹脂は、多糖類を、アミノ酸および
／またはアミノ酸重合体により架橋させてなっている。

【００２２】上記のアミノ酸としては、該多糖類の水酸
基やカルボキシル基と反応可能であれば、特に限定され
るものではないが、具体的には、例えば、グリシン、ア
ラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、フェニルア
ラニン、プロリン、セリン、トレオニン、チロシン、シ
ステイン、シスチン、メチオニン、トリプトファン、リ
ジン、アルギニン、ヒスチジン、アスパラギン酸やグル
タミン酸等の酸性アミノ酸、および、これらの塩類等が
挙げられる。これらアミノ酸は、単独で使用してもよ
く、また、二種類以上を適宜混合して使用してもよい。
これらアミノ酸のうち、アスパラギン酸やグルタミン酸
等の酸性アミノ酸、および、これらの塩類が好ましい。
尚、上記の塩類としては、ナトリウム塩やカリウム塩等
のアルカリ金属塩が好ましい。

【００２３】また、上記のアミノ酸重合体としては、該
多糖類の水酸基やカルボキシル基と反応可能であれば、
特に限定されるものではないが、具体的には、上記例示
のアミノ酸の重合体、および、これらの塩類等が挙げら
れる。これらアミノ酸重合体は、単独で使用してもよ
く、また、二種類以上を適宜混合して使用してもよい。
これらアミノ酸重合体のうち、ポリアスパラギン酸やポ
リグルタミン酸、アスパラギン酸−グルタミン酸共重合
体等の酸性ポリアミノ酸、および、これらの塩類が好ま
しい。尚、上記の塩類としては、ナトリウム塩やカリウ
ム塩等のアルカリ金属塩が好ましい。

【００２４】また、アミノ酸とアミノ酸重合体とを併用
する場合の、両者の組み合わせや混合比率は、特に限定
されるものではなく、多糖類の種類に応じて、適宜設定
すればよい。

【００２５】多糖類に対するアミノ酸類の使用量は、特
に限定されるものではなく、多糖類の種類、或いは、用
いるアミノ酸類の種類に応じて、適宜設定すればよい。
具体的には、例えば、多糖類 100重量部に対して、アミ
ノ酸類は、0.01重量部〜30重量部の範囲内で用いればよ
く、好ましくは 0.1重量部〜10重量部の範囲内で用いれ
ばよく、より好ましくは 0.1重量部〜５重量部の範囲内
で用いればよい。アミノ酸類の使用量が0.01重量部より
も少ない場合には、得られる吸水性樹脂の保水力等の性
能が所望の値に達しないため、好ましくない。また、ア
ミノ酸類の使用量が30重量部よりも多い場合には、不経
済となるばかりか、得られる吸水性樹脂の吸水能力等の
性能が劣るため、好ましくない。

【００２６】本発明にかかる吸水性樹脂は、多糖類をア
ミノ酸類と混合し、加熱することによって、即ち、多糖
類をアミノ酸類により架橋させることによって得られ
る。

【００２７】多糖類をアミノ酸類によって架橋させる際
には、均一な架橋反応が行われるように、両者を均一に
かつ充分に混合することが好ましい。多糖類とアミノ酸
類との混合方法は、特に限定されるものではなく、例え
ば、両者を固体同士で混合する方法（乾式混合方法）、
両者をスラリー状態で混合する方法、何れか一方をスラ
リー状態とし、これに他方を添加して混合する方法、両
者を溶液状態で混合する方法、何れか一方を溶液状態と
し、これに他方を添加して混合する方法等、種々の方法
を採用することができる。これら混合方法のうち、何れ
か一方を溶液状態とし、これに他方を添加して混合する
方法が好ましい。

【００２８】上記の混合方法、つまり、吸水性樹脂の製
造方法において、溶媒は、必要に応じて使用される。そ
して、溶媒を使用する場合には、以下に示す化合物が好
適である。即ち、該溶媒としては、例えば、水、また
は、メチルアルコールやエチルアルコール、プロピルア
ルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール
等の低級アルコール等の、水と均一に混合する親水性有
機溶媒が挙げられる。親水性有機溶媒は、沸点が比較的
低いものが好ましい。尚、溶媒として水と親水性有機溶
媒とを併用する場合の両者の混合比率は、多糖類やアミ
ノ酸類の種類や溶解度等を考慮に入れて適宜設定すれば
よい。具体的には、例えば、水 100重量部に対して、親
水性有機溶媒は、 300重量部〜2000重量部の範囲内で用
いればよい。また、上記の製造方法における溶媒の使用
量は、多糖類やアミノ酸類の種類や溶解度等を考慮に入
れて適宜設定すればよい。さらに、上記例示の親水性有
機溶媒は、上記多糖類のカルボキシアルキル化物のアル
カリ金属塩類を得る場合にも好適に用いられる。

【００２９】そして、上記混合方法のうち、溶媒を使用
する場合には、何れか一方を水溶液とし、この水溶液に
他方を添加して混合する方法がより好ましく、多糖類を
水溶液とし、この水溶液にアミノ酸類を添加して混合す
る方法が最も好ましい。

【００３０】多糖類を水溶液とする場合には、多糖類水
溶液の濃度は、 0.1重量％〜20重量％の範囲内であるこ
とが好ましく、 0.5重量％〜10重量％の範囲内であるこ
とがより好ましい。濃度が 0.1重量％よりも低い場合に
は、該水溶液の量が多くなると共に、水を除去するため
に、例えば水溶液を長時間加熱しなければならないの
で、製造効率が低下する。また、濃度が20重量％よりも
高い場合には、該水溶液の粘度が高くなり、水溶液、つ
まり、多糖類とアミノ酸類とを均一にかつ充分に混合す
ることが困難となるため、好ましくない。

【００３１】上記の加熱温度は、70℃〜 200℃の範囲内
であることが好ましく、 110℃〜 180℃の範囲内である
ことがより好ましい。架橋反応を行う際の加熱温度が70
℃よりも低い場合には、上記の架橋反応が殆ど進行しな
いため、好ましくない。また、加熱温度が 200℃よりも
高い場合には、多糖類が分解し、着色するため、好まし
くない。尚、加熱方法は、特に限定されるものではな
く、例えば、遠赤外線を照射する方法、マイクロ波を照
射する方法、或いは、熱風乾燥機、減圧乾燥機を用いる
方法等、種々の方法を採用することができる。

【００３２】加熱時間は、特に限定されるものではな
く、多糖類、アミノ酸類、および溶媒の種類や組み合わ
せ、加熱温度、所望する吸水性樹脂の物性等に応じて、
適宜設定すればよい。具体的には、例えば、加熱温度が
120℃である場合には、加熱時間は、１分間〜５時間、
好ましくは５分間〜 200分間とすればよい。

【００３３】そして、本発明にかかる吸水性樹脂の製造
方法としては、多糖類を水溶液とし、この水溶液にアミ
ノ酸類を添加して均一にかつ充分に混合した後、この混
合物を加熱して架橋反応を行うと共に、該混合物から水
を除去して混合物を乾燥させることにより固形物、即
ち、吸水性樹脂を得る方法が好ましい。また、混合物を
乾燥させる際には、水が５重量％以下となるように、つ
まり、吸水性樹脂の含水率が５重量％以下となるように
することが好ましい。含水率を５重量％以下にすること
により、加圧下の吸水倍率に優れた吸水性樹脂を得るこ
とができる。尚、上記の混合物から水を除去する際に
は、例えば、吸引濾過等の固液分離操作を行ってもよ
い。

【００３４】以上の方法により得られる吸水性樹脂は、
例えば、繊維状の構造を有しており、自重の10倍から50
倍程度の水性液体（生理食塩水）を吸水可能であり、ま
た、加圧下において、自重の10倍以上の水性液体を吸水
可能である。さらに、上記の吸水性樹脂は、10％以上の
生分解率を備えている。つまり、上記の吸水性樹脂は、
生理食塩水の吸水倍率が10 g/g以上、生理食塩水の加圧
下の吸水倍率が10ml/g以上、かつ、生分解率が10％以上
である。

【００３５】従って、吸水性樹脂は、吸水能力および生
分解性の両方に優れ、しかも、加圧下においても吸水能
力を維持することができる。尚、吸水性樹脂のこれら諸
性能の測定方法は、後段の実施例にて詳述する。

【００３６】また、吸水性樹脂の加圧下の吸水倍率をよ
り一層向上させるために、以下に示す操作を行うことに
より、含水率をさらに低下させてもよい。即ち、先ず、
上記の方法により得られる吸水性樹脂を130 ℃以上、好
ましくは150 ℃以上の温度で５分間〜１時間、加熱処理
する。尚、加熱処理温度が130 ℃よりも低い場合には、
得られる吸水性樹脂の生分解性が低下すため、好ましく
ない。

【００３７】その後、該吸水性樹脂に脱イオン水を混合
し、膨潤させることにより水性ゲルを生成する。該水性
ゲルの膨潤度は10 g/g〜1000 g/g程度である。次に、こ
の水性ゲルを大過剰の親水性有機溶媒に浸漬することに
より、水性ゲルに含まれる水を親水性有機溶媒で置換す
る。つまり、水性ゲルを脱水する。その後、吸引濾過等
の固液分離操作を行ってゲルを取り出し、このゲルを 1
50℃以下の温度で所定時間、乾燥させることにより、脱
水がなされた吸水性樹脂とする。上記の親水性有機溶媒
としては、上述した低級アルコールの他、アセトン等の
ケトン類を用いることができる。

【００３８】尚、上記の吸水性樹脂は、繊維状の他に、
所定形状に造粒されていてもよく、また、不定形破砕
状、球状、鱗片状、棒状、塊状等、種々の形状であって
もよい。さらに、吸水性樹脂は、１次粒子であってもよ
く、また、１次粒子の造粒体であってもよい。吸水性樹
脂を所定形状に造粒する場合の粒径および造粒方法は、
特に限定されるものではない。また、上記の吸水性樹脂
に、その吸水特性、例えば水性液体の浸透性や分散性、
吸水速度等を向上させるために、種々の加工や修飾（モ
ディファイ）等を施してもよい。

【００３９】以上の方法により得られる吸水性樹脂は、
紙オムツや生理用品、各種清浄用具等の衛生材料等の衛
生分野としての利用のみならず、以下に示すような非常
に多種多様な分野に利用することができる。

【００４０】即ち、吸水性樹脂は、外科手術時の体液吸
収材、創傷保護材等の医療分野；シールド工法時のシー
リング材（止水材）、コンクリート養生材、ゲル水嚢、
結露防止材等の土木・建築分野；肉や魚等のドリップ吸
収材や鮮度保持材、野菜等の鮮度保持材等の食品分野；
溶剤から水を除去する脱水剤等の工業分野；緑化等を行
う際の土壌保水材や植物栽培用保水材、種子コーティン
グ材等の農業・園芸分野等、さらには、油水分離材、廃
液吸収材、防振材、防音材、家庭用雑貨品、玩具、人工
雪等、非常に多種多様な分野に利用することができる。

【００４１】本発明にかかる吸水性物品は、吸水性樹脂
を、例えば、少なくとも一部分が水透過性を備えたフィ
ルム等で挟持したり、少なくとも一部分が水透過性を備
えた容器に充填することにより形成される。或いは、吸
水性物品は、吸水性樹脂を例えばシート状に成形するこ
とにより形成される。

【００４２】上記の吸水性樹脂を用いた吸水性物品は、
土中の細菌や微生物等により分解可能な生分解性を有し
ているので、土中に埋めるだけで分解される。このた
め、廃棄処分が簡単であり、かつ、安全性に優れ、環境
汚染等の環境衛生問題を引き起こすこともない。従っ
て、吸水性物品は、従来より知られている吸水性物品の
全ての用途に適用可能である。

【００４３】吸水性物品、即ち、吸水性樹脂は、生分解
性や安全性に特に優れているので、上記分野のうち、衛
生分野、医療分野、食品分野に好適である。尚、吸水性
樹脂は、これらの用途に応じた最適な諸性能が得られる
ように、その組成（つまり、多糖類やアミノ酸類等の種
類）を適宜選択すればよい。

【００４４】さらに、吸水性物品に、加工性の改良およ
び品質性能の向上のために、必要に応じて、シリカ微粒
子等の無機微粒子や、パルプ繊維等からなる充填剤、活
性炭や鉄フタロシアニン誘導体、植物性精油等を吸着さ
せたゼオライト等を主体とする消臭剤または脱臭剤、芳
香剤、銀や銅、亜鉛等の金属等を主体とする抗菌剤、殺
菌剤、防カビ剤、防腐剤、脱酸素剤（酸化防止剤）、界
面活性剤、発泡剤、香料等を添加してもよい。これら添
加剤を添加することにより、吸水性物品に種々の機能を
付与することができる。上記添加剤の添加量は、添加剤
の種類にもよるが、吸水性樹脂に対して0.01重量％〜５
重量％程度の範囲内とすればよい。尚、添加剤の添加方
法は、特に限定されるものではない。

【００４５】上記の構成によれば、吸水性樹脂は、多糖
類をアミノ酸類により架橋させてなっており、生理食塩
水の吸水倍率が10 g/g以上、生理食塩水の加圧下の吸水
倍率が10ml/g以上、かつ、生分解率が10％以上である。

【００４６】従って、吸水性樹脂は、吸水能力および生
分解性の両方に優れ、しかも、加圧下においても吸水能
力を維持することができる。上記の吸水性樹脂は、紙オ
ムツや生理用品等の衛生材料等の衛生分野としての利用
のみならず、例えば、医療分野、土木・建築分野、食品
分野、工業分野、農業・園芸分野等、さらには、油水分
離材、廃液吸収材、防振材、防音材、家庭用雑貨品、玩
具、人工雪等、非常に多種多様な分野に利用することが
できる。

【００４７】また、上記の方法によれば、多糖類をアミ
ノ酸類と混合し、加熱して架橋させるので、上述した優
れた性能を備えた吸水性樹脂を製造することができる。

【００４８】さらに、上記の構成によれば、吸水性物品
は、土中の細菌や微生物等により分解可能な生分解性を
有しているので、土中に埋めるだけで分解される。この
ため、廃棄処分が簡単であり、かつ、安全性に優れ、環
境汚染等の環境衛生問題を引き起こすこともない。

【００４９】

【実施例】以下、実施例および比較例により、本発明を
さらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限
定されるものではない。尚、吸水性樹脂の諸性能は、以
下の方法で測定した。また、実施例および比較例に記載
の「部」は、「重量部」を示している。

【００５０】（ａ）吸水倍率吸水性樹脂 0.2ｇを不織布製のティーバッグ式袋（40mm
×150 mm）に均一に入れ、0.9 重量％塩化ナトリウム水
溶液（生理食塩水）中に浸漬した。60分後にティーバッ
グ式袋を引き上げ、一定時間水切りを行った後、ティー
バッグ式袋の重量Ｗ₁ (ｇ) を測定した。また、同様の
操作を吸水性樹脂を用いないで行い、そのときのティー
バッグ式袋の重量Ｗ₀ (ｇ) を測定した。そして、これ
ら重量Ｗ₁・Ｗ₀から、次式、吸水倍率 (g/g)＝（重量Ｗ₁(ｇ) −重量Ｗ₀(ｇ) ）／吸
水性樹脂重量（ｇ）に従って吸水倍率 (g/g)を算出した。

【００５１】（ｂ）加圧下の吸水倍率先ず、加圧下の吸水倍率の測定に用いる測定装置につい
て、図１を参照しながら、以下に簡単に説明する。

【００５２】図１に示すように、測定装置は、天秤１
と、この天秤１上に載置された所定容量の容器２と、外
気吸入パイプ３と、導管４と、ガラスフィルタ６と、こ
のガラスフィルタ６上に載置された測定部５とからなっ
ている。上記の容器２は、その頂部に開口部２ａを、そ
の側面部に開口部２ｂをそれぞれ有しており、開口部２
ａに外気吸入パイプ３が嵌入される一方、開口部２ｂに
導管４が取り付けられている。また、容器２には、所定
量の生理食塩水１２が入っている。外気吸入パイプ３の
下端部は、生理食塩水１２中に没している。外気吸入パ
イプ３は、容器２内の圧力をほぼ大気圧に保つために設
けられている。上記のガラスフィルタ６は、直径55mmに
形成されている。そして、容器２およびガラスフィルタ
６は、シリコーン樹脂からなる導管４によって互いに連
通している。また、ガラスフィルタ６は、容器２に対す
る位置および高さが固定されている。

【００５３】上記の測定部５は、濾紙７と、支持円筒９
と、この支持円筒９の底部に貼着された金網１０と、重
り１１とを有している。そして、測定部５は、ガラスフ
ィルタ６上に、濾紙７、支持円筒９（つまり、金網１
０）がこの順に載置されると共に、支持円筒９内部、即
ち、金網１０上に重り１１が載置されてなっている。金
網１０は、ステンレスからなり、400 メッシュ（目の大
きさ38μｍ）に形成されている。また、金網１０の上
面、つまり、金網１０と吸水性樹脂１５との接触面の高
さは、外気吸入パイプ３の下端面３ａの高さと等しくな
るように設定されている。そして、金網１０上に、所定
量および所定粒径の吸水性樹脂１５が均一に撒布される
ようになっている。重り１１は、金網１０、即ち、吸水
性樹脂１５に対して、15.7 g/cm²の荷重を均一に加える
ことができるように、その重量が調整されている。

【００５４】上記構成の測定装置を用いて加圧下の吸水
倍率を測定した。測定方法について以下に説明する。

【００５５】先ず、容器２に所定量の生理食塩水１２を
入れる、容器２に外気吸入パイプ３を嵌入する、等の所
定の準備動作を行った。次に、ガラスフィルタ６上に濾
紙７を載置した。また、この載置動作に並行して、支持
円筒９内部、即ち、金網１０上に、吸水性樹脂 0.2ｇを
均一に撒布し、この吸水性樹脂１５上に重り１１を載置
した。

【００５６】次いで、濾紙７上に、金網１０、つまり、
吸水性樹脂１５および重り１１を載置した上記支持円筒
９を、その中心部がガラスフィルタ６の中心部に一致す
るようにして載置した。

【００５７】そして、濾紙７上に支持円筒９を載置した
時点から、60分間にわたって該吸水性樹脂１５が吸水し
た生理食塩水１２の体積Ｖ₁(ml)を、天秤１の測定値か
ら換算して求めた。また、同様の操作を吸水性樹脂１５
を用いないで行い、ブランク重量、つまり、吸水性樹脂
１５以外の例えば濾紙７等が吸水した生理食塩水１２の
体積Ｖ₀(ml)を、天秤１の測定値から換算して求めた。

【００５８】そして、これら体積Ｖ₁・Ｖ₀から、次
式、加圧下の吸水倍率(ml/g)＝（体積Ｖ₁(ml) −体積Ｖ₀(m
l) ）／吸水性樹脂重量（ｇ）に従って、加圧下の吸水倍率(ml/g)を算出した。

【００５９】（ｃ）生分解率生分解試験は、修正ＭＩＴＩ(Ministry of Internation
al Trade and Industry)試験に従って実施した。即ち、
ＪＩＳＫ−０１０２における生物化学酸素消費量の項
に規定されている組成液としての基礎培養液 200mlに、
試験物質としての吸水性樹脂を 100 ppmとなるように添
加すると共に、活性汚泥を30 ppmとなるように添加し
た。その後、この基礎培養液を暗所下で25℃に保ち、攪
拌しながら28日間にわたって培養した。そして、上記培
養期間中、活性汚泥により消費された酸素量を定期的に
測定し、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ：Biochemical
Oxygen Demand ）曲線を求めた。

【００６０】生分解率（％）は、上記のＢＯＤ曲線から
得られる試験物質（吸水性樹脂）の生物化学的酸素要求
量Ａ(mg)と、ＢＯＤ曲線から得られるブランク、つま
り、基礎培養液の酸素消費量Ｂ(mg)と、試験物質を完全
酸化させる場合に必要な全酸素要求量（ＴＯＤ：Total
Oxygen Demand ）Ｃ(mg)とから、次式、生分解率（％）＝｛（Ａ−Ｂ）／Ｃ｝× 100 に従って算出した。

【００６１】〔実施例１〕溶媒としての蒸留水 480部
に、多糖類としてのカルボキシメチルセルロース（アク
アロン(Aqualon) 株式会社製：商品名アクアソルブＢ
３１３）20部を溶解させることにより、４重量％カルボ
キシメチルセルロース水溶液 500部を調製した。また、
溶媒としての蒸留水99.9部に、アミノ酸類としてのアス
パラギン酸0.1 部を溶解させることにより、 0.1重量％
アスパラギン酸水溶液 100部を調製した。

【００６２】次いで、カルボキシメチルセルロース水溶
液にアスパラギン酸水溶液を混合して充分に攪拌した。
続いて、得られた混合物を乾燥機を用いて、 120℃で70
分間加熱することにより、乾燥物とした。この乾燥物を
振動ミルを用いて粉砕し、吸水性樹脂を得た。得られた
吸水性樹脂の吸水倍率、加圧下の吸水倍率、および、生
分解率（以下、諸性能と記す）を測定した。これらの値
（以下、単に結果と記す）を表１に合わせて記載した。

【００６３】〔実施例２〕実施例１における加熱時間を
70分間から 160分間に変更した以外は、実施例１と同様
の反応および操作を行い、吸水性樹脂を得た。得られた
吸水性樹脂の諸性能を測定した。結果を表１に合わせて
記載した。尚、実施例２にて得られた吸水性樹脂は、実
施例１にて得られた吸水性樹脂よりも、いわゆるゲル強
度に優れていた。

【００６４】〔実施例３〕実施例１におけるアスパラギ
ン酸 0.1部に代えて、アミノ酸類としてのポリアスパラ
ギン酸 0.1部を用い、加熱時間を70分間から90分間に変
更した以外は、実施例１と同様の反応および操作を行
い、吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の諸性能を
測定した。結果を表１に合わせて記載した。

【００６５】〔実施例４〕実施例３におけるポリアスパ
ラギン酸の使用量を 0.1部から 1.0部に変更し、加熱時
間を90分間から30分間に変更した以外は、実施例３と同
様の反応および操作を行い、吸水性樹脂を得た。得られ
た吸水性樹脂の諸性能を測定した。結果を表１に合わせ
て記載した。

【００６６】〔実施例５〕実施例３における加熱時間を
90分間から 160分間に変更した以外は、実施例３と同様
の反応および操作を行い、吸水性樹脂を得た。得られた
吸水性樹脂の諸性能を測定した。結果を表１に合わせて
記載した。

【００６７】〔実施例６〕実施例３における加熱温度を
120℃から 150℃に変更し、加熱時間を90分間から20分
間に変更した以外は、実施例３と同様の反応および操作
を行い、吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の諸性
能を測定した。結果を表１に合わせて記載した。

【００６８】〔実施例７〕実施例１におけるカルボキシ
メチルセルロース20部に代えて、多糖類としてのデンプ
ングリコール酸（松谷化学工業株式会社製：商品名プ
リモジェル）20部を用いた以外は、実施例１と同様の反
応および操作を行い、吸水性樹脂を得た。得られた吸水
性樹脂の諸性能を測定した。結果を表１に合わせて記載
した。

【００６９】〔実施例８〕実施例７におけるアスパラギ
ン酸 0.1部に代えて、アミノ酸類としてのポリアスパラ
ギン酸 0.1部を用いた以外は、実施例７と同様の反応お
よび操作を行い、吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹
脂の諸性能を測定した。結果を表１に合わせて記載し
た。

【００７０】〔実施例９〕攪拌機を取り付けた反応器
に、溶媒としてのイソプロピルアルコール83ｇ、粉砕さ
れた針葉樹クラフトパルプ４ｇ、および、15重量％水酸
化ナトリウム水溶液20ｇを加え、この混合物を30℃で１
時間攪拌した。次に、上記の混合物に、イソプロピルア
ルコール２ｇおよびクロロ酢酸（エーテル化剤）２ｇか
らなる溶液を、混合物（反応系）の温度が上昇しないよ
うに留意しながら添加した。添加後、該混合物を30℃で
30分間攪拌し、次いで、30分間かけて30℃から74℃に昇
温させ、さらに、74℃で１時間攪拌した。これにより、
エーテル化度が 0.4であるカルボキシメチルセルロース
ナトリウム塩（多糖類の塩類）を相当量含有するイソプ
ロピルアルコール−水混合溶液を調製した。

【００７１】次いで、上記の混合溶液にアミノ酸類とし
てのアスパラギン酸 4.1ｇを加え、74℃で充分に攪拌し
た後、該混合溶液を吸引濾過することにより、イソプロ
ピルアルコールおよび水（濾液）を除去して反応生成物
（ケーク）を得た。そして、この反応生成物を、各 200
mlの60容量％メチルアルコール水溶液で２回、 200mlの
メチルアルコールで１回洗浄した。洗浄後、上記の反応
生成物を熱風乾燥機を用いて、 150℃で15分間加熱処理
することにより、カルボキシメチルセルロース塩架橋体
とした。

【００７２】続いて、上記のカルボキシメチルセルロー
ス塩架橋体１ｇに脱イオン水50ｇを混合して水性ゲルを
生成した。この水性ゲルを親水性有機溶媒としての大過
剰のメチルアルコールに浸漬することにより、水性ゲル
に含まれる水をメチルアルコールで置換した。即ち、水
性ゲルを脱水した。その後、吸引濾過することにより固
形物（ゲル）を得た。

【００７３】上記の固形物を乾燥機を用いて、50℃で１
時間減圧乾燥させることにより、吸水性樹脂を得た。得
られた吸水性樹脂の諸性能を測定した。結果を表１に合
わせて記載した。

【００７４】〔実施例１０〕実施例９におけるクロロ酢
酸の使用量を２ｇから４ｇに変更した以外は、実施例９
と同様の反応および操作を行い、エーテル化度が0.64で
あるカルボキシメチルセルロースナトリウム塩を相当量
含有するイソプロピルアルコール−水混合溶液を調製し
た。

【００７５】次いで、上記の混合溶液に加えるアスパラ
ギン酸の量を 4.1ｇから 0.5ｇに変更し、固形物を熱風
乾燥機を用いて、130 ℃で60分間加熱処理した以外は、
実施例９と同様の反応および操作を行い、吸水性樹脂を
得た。得られた吸水性樹脂の諸性能を測定した。結果を
表１に合わせて記載した。

【００７６】〔比較例１〕攪拌機、還流冷却器、滴下ロ
ート、および窒素ガス吹き込み管を取り付けた２Ｌの四
ツ口丸底フラスコを反応器とした。この反応器に、シク
ロヘキサン1150ml、および、エチルセルロース（ハーキ
ュリーズ社製：商品名エチルセルロースＮ−２００）
9.0ｇを仕込んだ。次いで、反応系に窒素ガスを吹き込
んで溶存酸素を追い出した後、反応液を75℃に昇温させ
た。

【００７７】一方、98重量％水酸化ナトリウム65.8ｇを
イオン交換水 200ｇに溶解させて水酸化ナトリウム水溶
液を調製した。そして、別のフラスコに入ったアクリル
酸 150ｇを、フラスコを冷却しながら、上記の水酸化ナ
トリウム水溶液を用いて中和した。アクリル酸ナトリウ
ム水溶液の濃度は45重量％であった。次いで、この水溶
液に、重合開始剤である過硫酸カリウム 0.5ｇおよび
Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド0.15ｇを添加し
た。アクリル酸に対する重合開始剤の割合は、0.1 重量
％であった。そして、水溶液に窒素ガスを吹き込んで溶
存酸素を追い出した。

【００７８】この水溶液を上記の滴下ロートに入れ、１
時間かけて該水溶液を反応液に滴下した。滴下終了後、
反応液を75℃に保ちながら、１時間反応を続けた。そし
て、反応終了後、シクロヘキサンを減圧下に留去し、膨
潤ポリマーを取り出した。得られた膨潤ポリマーを、80
℃〜 100℃で減圧乾燥することにより、比較用の吸水性
樹脂を得た。得られた比較用吸水性樹脂の諸性能を測定
した。結果を表１に合わせて記載した。

【００７９】〔比較例２〕攪拌機、温度計、および窒素
ガス吹き込み管を取り付けた反応器に、トウモロコシデ
ンプン50部および水 300部を仕込んだ。この反応液を、
窒素気流下、50℃で１時間攪拌した。続いて、反応液を
30℃に冷却した後、アクリル酸20部、アクリル酸ナトリ
ウム80部、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド0.02
部、および、重合開始剤としての過硫酸アンモニウム
0.1部および亜硫酸水素ナトリウム0.01部を添加して重
合を開始した。そして、反応温度30℃〜80℃で４時間反
応させた後、含水ゲル重合体を取り出した。

【００８０】得られた含水ゲル重合体を、 120℃で熱風
乾燥した。次いで、乾燥物を粉砕して、デンプングラフ
ト重合体からなる比較用の吸水性樹脂を得た。得られた
比較用吸水性樹脂の諸性能を測定した。結果を表１に合
わせて記載した。

【００８１】

【表１】

【００８２】実施例１〜実施例１０および比較例１〜比
較例２の結果から明らかなように、本実施例にかかる吸
水性樹脂は、従来の吸水性樹脂と比較して、吸水能力で
ある吸水倍率、および、生分解性の両方に優れ、しか
も、加圧下においても吸水倍率を維持可能であることが
わかった。

【００８３】〔実施例１１〕実施例１と同様の反応およ
び操作を行って得られた吸水性樹脂を用いて、吸水性物
品としての紙オムツを以下に示す方法により作成した。

【００８４】即ち、先ず、上記の吸水性樹脂８ｇと、粉
砕パルプ30ｇとを、ミキサーを用いて乾式混合した。次
いで、得られた混合物を、所定のメッシュに形成された
ワイヤースクリーン上に、バッチ型空気抄造装置を用い
て空気抄造することにより、14cm×40cmの大きさのウエ
ブに成形した。さらに、このウエブの上下面をティッシ
ュペーパーで挟持した後、所定圧力で 150℃、１分間エ
ンボシングすることにより、吸水体を作成した。尚、上
記ティッシュペーパーの坪量は0.0013 g/cm²であった。

【００８５】続いて、図２に示すように、バックシート
２１、上記の吸水体２２、および、トップシート２３
を、両面テープを用いてこの順に互いに貼着した。上記
のバックシート２１は、液不透過性のポリエチレンから
なっており、所定形状に切断されている。また、上記の
トップシート２３は、液透過性のポリプロピレンからな
っており、バックシート２１と略同一形状に切断されて
いる。そして、上記貼着物における所定位置に、いわゆ
るレッグギャザー２４・２４、および、いわゆるウエス
トギャザー２５・２５を設けた。さらに、上記貼着物に
おける所定位置に、いわゆるテープファスナー２６・２
６を取り付けた。これにより、吸水性物品としての紙オ
ムツを作成した。この紙オムツの重量は約54ｇであっ
た。

【００８６】上記構成の紙オムツを評価するため、10名
の赤ちゃんに各々30個ずつ、順次装着して使用してもら
った。その結果、上記の紙オムツは、漏れ等が生じるこ
となく、使用状態は良好であった。また、該紙オムツ
は、従来の紙オムツと比較して、生分解性に優れてい
た。

【００８７】〔実施例１２〕実施例１０と同様の反応お
よび操作を行って得られた吸水性樹脂を用い、実施例１
１と同様の操作を行なって紙オムツを作成した。そし
て、実施例１１と同様の方法によって該紙オムツを評価
した。その結果、上記の紙オムツは、漏れ等が生じるこ
となく、使用状態は良好であった。また、該紙オムツ
は、従来の紙オムツと比較して、生分解性に優れてい
た。

【００８８】

【発明の効果】上記の構成によれば、吸水性樹脂は、多
糖類をアミノ酸類により架橋させてなっており、生理食
塩水の吸水倍率が10 g/g以上、生理食塩水の加圧下の吸
水倍率が10ml/g以上、かつ、生分解率が10％以上であ
る。従って、吸水性樹脂は、吸水能力および生分解性の
両方に優れ、しかも、加圧下においても吸水能力を維持
することができるという効果を奏する。

【００８９】上記の吸水性樹脂は、紙オムツや生理用品
等の衛生材料等の衛生分野としての利用のみならず、例
えば、医療分野、土木・建築分野、食品分野、工業分
野、農業・園芸分野等、さらには、油水分離材、廃液吸
収材、防振材、防音材、家庭用雑貨品、玩具、人工雪
等、非常に多種多様な分野に利用することができる。

【００９０】また、上記の方法によれば、多糖類をアミ
ノ酸類と混合し、加熱して架橋させるので、上述した優
れた性能を備えた吸水性樹脂を製造することができる。
従って、上記の方法は、吸水性樹脂の製造方法として好
適に使用されるという効果を奏する。

【００９１】さらに、上記の構成によれば、吸水性物品
は、土中の細菌や微生物等により分解可能な生分解性を
有しているので、土中に埋めるだけで分解される。この
ため、廃棄処分が簡単であり、かつ、安全性に優れ、環
境汚染等の環境衛生問題を引き起こすこともないという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における吸水性樹脂が示す性能の一つで
ある加圧下の吸水倍率の測定に用いる測定装置の概略の
断面図である。

【図２】本発明における吸水性樹脂を用いた吸水性物品
としての紙オムツを一部破断面で示す概略の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１天秤２容器３外気吸入パイプ４導管５測定部６ガラスフィルタ７濾紙９支持円筒１０金網１１重り１２生理食塩水１５吸水性樹脂２１バックシート２２吸水体２３トップシート２４レッグギャザー２５ウエストギャザー２６テープファスナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｂ 37/00 Ｚ 7433−4ＣＣ０８Ｊ 3/24 ＺＣ０８Ｌ 1/02 ＬＡＣ // Ａ６１Ｆ 13/46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多糖類をアミノ酸類により架橋させてなる
ことを特徴とする吸水性樹脂。
【請求項２】多糖類が、カルボキシアルキルセルロー
ス、カルボキシアルキルデンプン、および、これらの塩
類からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを
特徴とする請求項１記載の吸水性樹脂。
【請求項３】アミノ酸類が酸性アミノ酸類からなること
を特徴とする請求項１または２記載の吸水性樹脂。
【請求項４】生理食塩水の吸水倍率が10 g/g以上、生理
食塩水の加圧下の吸水倍率が10ml/g以上、かつ、生分解
率が10％以上であることを特徴とする吸水性樹脂。
【請求項５】多糖類をアミノ酸類と混合し、加熱するこ
とを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
【請求項６】多糖類をアミノ酸類と混合後、加熱し、さ
らに水性液体で膨潤させて得られる水性ゲル中の水を親
水性有機溶媒で置換することを特徴とする吸水性樹脂の
製造方法。
【請求項７】生理食塩水の吸水倍率が10 g/g以上、生理
食塩水の加圧下の吸水倍率が10ml/g以上、かつ、生分解
率が10％以上である吸水性樹脂を含むことを特徴とする
吸水性物品。