JPS63105044A - 高吸水性シ−トおよびその製造方法 - 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〕 本発明は高度な吸水性能を有する高吸水性シートおよび
その製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

水を多量に吸収し膨潤するいわゆる高吸水性物質は紙お
むつ、生理用品を始め、使い捨て雑巾。

農園芸用等の保水材として、さらに汚泥の凝固剤や結露
防止材などの土木、建材関係等の多方面にその用途が広
がシつ＼ある。

このような高吸水性物質は、色々な形態で使用し得るも
のであるが、シートの形で用いられることが最も多い。

シート状の吸水性物質を得るための従来の技術は高分子
吸水性物質を粉末状、粒状等の形で製造し、これらを基
材上に何らかの手段で付与し、固着させるという方法か
、高吸水性物質からなる繊維をつくシ、これを何らかの
手段でシート化するというものであった。

これらの内前者の方法が一般的であるが、この場合は、
工程的には高吸水性物質を製造する工程とシート基材に
その粉末を固着させる工程とを必要とする。このシート
基材に粉末をどのようにして安定して固着させるかソ問
題となるが、その方法としては基材となるシートに高吸
水性物質の粉末を散布した後、別のシートを重ね合せて
からエンゴス加工を施す方法、エンゴス加工を施す前に
若干の水分を付与して高吸水性物質の粉末をわずかにゲ
ル化させてから、エンゴス加工を施し、強固に固着させ
ようとするいわゆる湿式法と呼ばれている方法（特開昭
ｓ’１−ｉｘｚｓり３．％開昭ｊ／−≠Ｏ弘り７．特開
昭評−／弘ｌＯタタ、　特開昭ｓざ一３６μｍ、２）、
高吸水性物質と樹脂ノ々インダーおよび溶媒から樹脂配
合物を基材に塗布後溶媒を飛ばして基材上に皮膜形成さ
せるコーティングによる方法（特開昭！ｔｌ−１０１０
弘７）などがある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

高吸水性物質の粉末を基材に固着させて、高吸水性シー
トを製造する方法は、第一に粉末を製造する工程とシー
トの加工を行う工程とに分れ、製造工程が多くかつ複雑
になるという製造上の問題と前記のような色々な工夫が
なされていてもなおかつ、シート加工々程の難しさから
粉末の脱落や吸水性能の低下がおこりやすい等の品質上
の問題を起す懸念をも有している。

一方、高吸水性繊維をシート化する方法の場合は、高吸
水性繊維そのものが高価であるというコスト上の問題、
また繊維状の高吸水性物質は一般に粉末状のものと比較
して吸水性能がかなフ劣るため、加工されたシートとし
ても高性能のものが期待されないという品質上の問題、
さらには繊維のみの加工であるから、その範囲に限界が
あり、本発明のようなフィルム状のものは得られないと
いう形態上の制限に係わる問題などがある。

〔問題を解決する為の手段〕

以上述べた諸問題は高吸水性物質の粉末あるいは繊維を
製造し、しかる後にシート加工を行りという二段製法に
よるところが大であシ、もし仮にシート基材上で単量体
を重合して一挙に高吸水性シートを製造するという方法
が実現すれば、前記問題点はすべて解決するはずである
。しかるにこのよりな方法は反応の制御の困難さもあっ
て、今迄には例をみなかったが、本発明者らはこのよう
な高吸水性シートの製法について鋭意研究に取組んだ結
果、アクリル酸とアクリル酸塩との混合水溶液をシート
基材上で電子線照射により直接重合せしめることにより
安定して高吸水性シートが得られ、しかもそのシートは
基材と高吸水性物質とが一体となった構造のもので、か
つ吸水性能が極めて優れたものであることを見出して本
発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、可撓性基材にモル比で７５：２３
〜２：デ♂のアクリル酸とアクリル酸塩との混合物の２
７％以上の水溶液を主成分とする組成物を付与し、／ｙ
／３Ｍｒａｄの電子線を照射することにより硬化させる
ことを特徴とする高吸水性シートの製造方法およびこの
よりな製造方法による高吸水性シートを提供するもので
ある。

〔発明の詳細な説明〕

まず本発明に用いられる可撓性シートについて述べると
巻取フが出来るシート状物質で組成物水溶液が保持出来
るものであればどのようなものでも使用可能である。こ
＼で「保持出来る」というのは、いわゆる塗布という手
段で基材の表面に層状に付着させるという方法でもよい
し、またいわゆる含浸という手段で多孔質あるいは繊維
質の基材の内部に埋設してしまうような方法でもよいと
いう意味である。従って、本発明に使用出来る可撓性シ
ートとしては非多孔質、あるいは多孔質のプラスチック
やゴムのフィルム、シートの類、天然繊維や合成繊維か
らなる織物、編物、不織布、紙等の繊維質シート等があ
る◇ 高吸水性シートの基材として特に適するものは繊維質シ
ートであるが、ｊＲ維質シートとしては綿や木材・ぞル
プからなるセルロース系の親水性繊維でもポリエステル
やポリゾロビレ／のような疎水性繊維でも使用出来るが
、親水性繊維を用いた方が。

吸水速度等の点で有利であるが、吸水時の強度が弱くな
る。これに対して疎水性歳維の場合は逆に吸水速度等若
干低下するが、吸水時の強度低下が少ないという利点が
ある。

次に単量体組成物と反応条件とについて述べる。

ｉｉ体としてはアクリル酸とアクリル酸塩との混合物を
用いるが、これら単量体は官能基を一個しかもっておら
ず、通常の重合反応では線状の水可溶性の重合物しか得
られない。高吸水性の重合物を得るためには重合と架橋
が適度な・９う／スでおこることが必要であフ、電子線
照射による硬化反応では下記の条件の組合せが必須であ
ることを見出した＠ （１）単量体としてはアクリル酸とアクリル酸塩とがモ
ル比で７！；　：　Ｂ−，２：　ｑ♂の割合で混合式れ
たものであること。

こ＼でアクリル酸塩というのはナトリウム、カリウム、
リチュム、カルシウム、マグネシウム等の金属の塩の形
になっているということであυ特にナトリウム、リチュ
ム、カリウム等のアルカリ金属の塩が好ましい。

Ｇ２）　　水溶液の濃度は２７重ｉ−以上、好ましくは
３２重量−以上であること。

（３）硬化条件としては水の存在下で電子線により／　
Ｎ／３Ｍ　ｒａｃＬ　ｓ好ましくはλ〜１０Ｍｒａｄの
照射を行うこと。

本発明の高吸水性シートを得るには以上が必須条件であ
シ、そのどれが欠けても目的とする高吸水性シートは得
られない。

アクリル酸とアクリル酸塩との混合比について述べるな
らば、アクリル酸がλモルチ以下になると反応性が極め
て低下して、通常の電子線による反応条件では水に可溶
な重合物しか得られず、逆にアクリル酸が７！モルチ以
上になると水可溶性のものか、あるいは水不溶性のもの
でも吸水性能に劣るものしか得られない。

次に組成物溶液の濃度については２７重量−以下になる
とこれも反応性が著しく低下して目的とするものが得ら
れなくなる。２７重量％以上、好しくけ３２重量−以上
の濃度であることが必要である。

たソこ＼で重要なことは、こ＼で述べた濃度は反応時、
すなわち、電子線照射時の濃度であって。

例えば、基材に付与する時の濃度が２７重量％以下の低
い濃度であっても、照射迄の段階で何らかの手段で水分
を蒸発させ、２７重量−以上の濃度にして照射により硬
化させるのは伺らさしつかえない。

濃度の上限は特に定めるものではないが、少しでも水分
が残存している状態であれば、反応をおこし、目的とす
る高吸水性シートが得られる。たヌし、完全に乾燥して
水分を全くなくすると目的とするものが得られなくなる
。

なお組成物溶液の調整方法については、結果的に上記範
囲に入るものであればよく、例えば、アクリル酸塩とア
クリル酸と水とを混合して調整してもよいし、アクリル
酸に塩の水溶液（例えば水酸化ナトリウムの水溶液）を
加えて部分的に中和させてやるという方法でもさしつか
えない。またこの溶液に着色剤や無機、有機の充填剤等
を添加することも可能である。さらに組成物溶液を基材
に付与するときの適性を改善するなどの目的で、ポリビ
ニルアルコールやポリエチレンオキサイド等の増粘剤や
、界面活性剤を添加することも出来る。

次に基材に対して組成物溶液を付与させる方法は、先に
も述べたが、いわゆる塗布、含浸、さらには部分的に付
与するいわゆるプリンティング等どのような方法でも可
能である。

次に単量体組成物を重合して高吸水性の重合物を得るた
めの反応について述べる。基材上で単量体を重合して高
吸水性重合物を得るには、従来から一般に行われている
触媒を用いる化学反応でもうまくいかないし、紫外線に
よる反応、一般にいわれるＵＶ硬化の反応でも目的とす
るものは得られず、本発明のよりに電子線照射による反
応により、始めてなし得たものである。一般的な触媒を
用いる重合方法ではアクリル酸塩の濃厚溶液を反応させ
る場合、反応の制御がうまくできず、異常反応がおこっ
てうまくいかず、また紫外線による反応では通常考えら
れるよシもはるかに多量の照射エネルギーでもって反応
させたとしても水に可痔な重合物しか得られない。とこ
ろが電子線照射によれば、本発明の限定条件を守る必要
はあるが、比較的一般的な低線量の照射で安定して高性
能の吸水性能を有する重合物が得られるような反応がお
こることを見出した。それは、電子線照射による反応が
、反応時に発熱を伴なわず反応の制御が容易であること
と、いわゆる重合反応と架橋反応がノ々ランス良く起る
こととに基因すると考えられるが、高性能の高吸水性シ
ートを得るためには前述の単量体組成物の条件と電子線
照射の条件とが組合わされて始めてなし得るものである
。すなわち電子線による反応はある程度の水分の存在下
に／　＝／ｊ　Ｍｒａｄ　、好ましくは２〜１０Ｍｒａ
６の照射を行なえばよい。照射電圧は限定されるもので
はないが、一般的にはｉｓｏ〜３０００ＫＶの範囲で基
材を含めて被照射物に対して充分に透過するに足る照射
１１圧を選べばよい。照射雰囲気は大気中でもよいが不
活性ガス中、一般的には窒素ガス中で照射するのが好ま
しい。線量は重要であり、／Ｍｒａ（１以下でも重合は
するが架橋が不充分で水溶性の重合体しか得られず、ま
た単量体の残存も多く好しくない。反対に、／ｊＭｒａ
ｄ以上の照射では架橋が進み過ぎて吸水性能の悪い低品
質のものしか得られない。照射線量は／〜／ｊＭｒａｄ
好ましくは２〜７Ｍｒａｄの範囲で照射を行う必要があ
る。そしてこの範囲内で比較的低い線量の場合は得られ
たシートは吸水性能は優れているが、吸水後のゲルは軟
らかく、反対に高い線量の場合は吸水性能が少し低下す
るが吸水後のグルは硬いものとなり、本シートの使用目
的から照射線量を決めればよいということになる。電子
線照射により単量体をシート基材上で重合した後残存水
分を除去し、さらに必要ならば残存単量体を除去する処
理を施し、本発明の高吸水性シートが仕上るわけである
が、水分の除去は加熱によってまた残存単量体はメタノ
ール等による洗浄により行なえる口 以上のよう゛な製法によって製造された高吸水性のシー
トは、極めて高性能の吸水性を有するものとな夛、重合
された高吸水性物質としてみた場合吸水量は５００〜１
５００倍となりシートとしては組成物の付着量にもよる
が１００〜３００倍にもなる。

こ＼で吸水量というのは純水を充分に吸水させた場合、
自重の伺倍に膨潤するかという数値であり、測定は純水
に１０分間浸漬しτ膨潤させた後、１００メツシユのス
テンレス金網で濾過して重量を求め、吸水前の重量に対
する倍数で表すといり方法を取っている。

また本製造法により得られる高吸水性のシートは基材シ
ートの種類と製造方法とにより、色々な形態のものにす
ることが出来る。例えばゴムやプラスチックのシートや
フィルムに組成物水溶液を塗布して作成したものは吸水
性のフィルム、シート状のものとなる。また紙、不絨布
、織物等の繊維の集合体を基材として組成物を含浸法に
より付与して作成したものは、基材の内部に高吸水性物
質が埋設された繊維シート状のものとなる。

〔発明の効果〕

本発明の高吸水性シートの製造方法は従来法が高吸水性
物質の製造とシートの製造との二段階にわかれるのに対
し、基材上で単量体を直接的に重合させて一挙に高吸水
性シートを得るという極めて簡略されたものであり、し
かも安定して製造出来ろという生産上のメリットを有す
るものである。

本発明による高吸水性シートは高吸水性物質が基材シー
トによく固着しているため、全く脱落の心配のない一体
化された構造のシートであり、性能的にも高吸水性物質
単独では！００−１３００倍、シートとしてはｉｏｏ〜
３００倍という吸水量を有する優れたものである。

しかも基材り可撓性のものが任意に選べるので、従って
得られる高吸水性シートとしてもフィルム状１紙状、不
織布、織物状等と今迄に例のない極めて広範な形態のも
のに加工出来るという特徴を有している。

従って本発明による高吸水性シートは生理用品。

紙おむつ、使い捨て雑巾をはじめ農園芸材料、建材関係
材料、土木関係材料など非常に巾広い用途を有する産業
上極めて利用価値の高いものである。

〔実施例〕

以下実施例について、本発明を更に説明する。

実施例１゜ まず基材として、繊維長５６ｕ、３デニールのポリプロ
ピレン繊維からなるＢｆβの部分融着した不織布を作成
する。

次にアクリル酸７コタに水酸化ナトリウム３２’ｌを含
む水酸化ナトリウム水溶液／１７２　Ｆを冷却攪拌しつ
＼徐々に滴下して、組成物水溶液を作成し、（このもの
は、アクリル酸とアクリル酸ナトリウムとの混合比が、
モル比でＸ：ｔＯで濃度≠２％の溶液である。）これを
上記不振布に含浸してから付着量としてＪｊ　ｆ／−と
なるようにマングルにて余分の液をしぼって除去し、直
ちに２００　Ｋｖのエリアビーム型電子加速装置（日新
ハイゼルテージ製〕にて窒素雰囲気中で、加速電圧／７
５Ｋｖ　、線量率２０、ｊ　Ｍ　ｒａｖａａｃ、線ｔｊ
　Ｍ　ｒａｄの条件にて硬化し、その後加熱乾燥して高
吸水性シートを得た。

このものは重合物が繊維基材によく固着した一体化した
３９ｆｌΔがのシートであり、吸水１ｘｚｏ倍、吸水重
量り７６０　ｆβと極めて高性能のシートであったＯ 実施例２ 厚さｊＷ、見掛密度０．　／−のポリウレタンスポンジ
からなるシートに実施例／と同じ組成物水溶液を含浸し
て、付着量’ｋＡ　９になるようにマングルにてしぼり
、実施例／と同じ条件にて電子線照射により硬化し、後
乾燥させて、スポンジ状の高吸水性シートを得た。この
ものは、シート重量Ｓ／ｐ７−で吸水量は／り０倍、吸
水重量はり６りＯｆ／−であった。

実施例１ アクリル酸７２ｆに水酸化ナトリウムＪ９を含むデ弘ｆ
の水酸化ナトリウム水浴液を冷却攪拌下に除去に加え、
さらにポリビニルアルコールのＵＳ水溶液１０９と活性
剤としてＨＬＢ　＃、　７のポリオキシエチレンンルビ
タンモノラウレート０．　ｊ　ｆとを加えた組成物を調
整し、（このものはアクリル酸とアクリル酸ナトリウム
との混合モル比がｓｏ　：　ｓｏで５０％の溶液である
。）これを厚さ０．Ｉｎのセルローストリアセテートフ
ィルムに塗布ｆ（、？（７１７ｍ”になるように７２−
コーターにて塗布しコ００　Ｋｖの電子加速装置にて窒
素雰囲気中で加速電圧／７５Ｋｖ線量率弘０．Ｊ　Ｍ　
ｒ　ａｌｌ／　８　ｅ　ｃ線Ｉ１０　Ｍ　ｒａｄの条件
で照射し、その後乾燥して、高吸水性のフィルムを得た
。このものは通常は透明なフィルムであるが、水中に浸
漬すると３５倍の水を吸水するフィルムであることがわ
かった。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性シートに高吸水性物質を固着さてなる高吸
   水性シートにおいて、高吸水性物が該可撓性シート上で
   電子線照射により重合れたものであり、かつその重合前
   の組成物の成分がモル比で７５：２５〜２：９８である
   アクリ酸とアクリル酸塩との混合物であることを特徴と
   する高吸水性シート。
2. （２）可撓性シートが繊維の集合体であるこを特徴とす
   る特許請求範囲第（１）項の高吸水性シート。
3. （３）可撓性シートがゴムまたはプラスチックのシート
   であることを特徴とする特許請求範囲第（１）項の高吸
   水性シート。
4. （４）可撓性シートにモル比で７５：２５〜２：９８の
   アクリル酸とアクリル酸塩との混合物の２７重量％以上
   の水溶液を主成分とする組成物を付与し、１〜１５Ｍｒ
   ｏｄ電子線照射により硬化させることを特徴とする高吸
   水性シートの製造方法。
5. （５）可撓性シートが繊維の集合体であることを特徴と
   する特許請求範囲第（４）項の高吸水性シートの製造方
   法。
6. （６）可撓性シートがゴムまたはプラスチックのシート
   であることを特徴とする特許請求範囲第（４）項の高吸
   水性シートの製造方法。