(57)【要約】【課題】吸水性ポリマーを種々の用途に適用すべく塗工可能な形態にする塗工性感温型吸水性ポリマー組成物を提供する。【解決手段】比誘電率εr＜４．８の有機溶媒に、アルキルスルホン酸アンモニウムとポリオキシエチレン鎖を有するグリセリンエステル系界面活性剤の存在下で、Ｎ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマーを均一に分散させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
比誘電率εr＜４．８の有機溶媒に、アルキルスルホン酸アンモニウムとポリオキシエチレン鎖を有するグリセリンエステル系界面活性剤の存在下で、Ｎ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマーを均一に分散させた塗工性感温型吸水性ポリマー組成物。
【請求項２】
前記Ｎ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマーが、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド及び／又はＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、アクリル酸及び／又はアクリル酸のアルカリ金属塩及びダイアセトンアクリルアミドを架橋剤存在下、水溶液共重合してなる感温型吸水性ポリマーである請求項１に記載の塗工性感温型吸水性ポリマー組成物。
【請求項３】
前記比誘電率εr＜４．８の有機溶媒が、トルエン、ベンゼン、キシレン、ジエチルエーテル、イソオクタン、シクロヘキサン、ヘキサンから選ばれる少なくとも一種を主成分とする請求項１または２に記載の塗工性感温型吸水性ポリマー組成物。
【請求項４】
前記感温型吸水性ポリマーの平均粒径が５．５〜７．４μｍである請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗工性感温型吸水性ポリマー組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗工性感温型吸水性ポリマー組成物を、バインダとともにガラス繊維シートに塗工、乾燥してなる感温型吸水性ポリマーシート。
【請求項６】
前記ガラス繊維シートの嵩密度が０．１０〜０．２５ｇ／ｃｍ3である請求項５に記載の感温型吸水性ポリマーシート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室温付近のある温度を境に吸水性が大きく変化し、温度により吸水・放水を繰り返す新規な塗工性感温型吸水性ポリマー組成物と、その吸水性ポリマー組成物を利用した感温型吸水性ポリマーシートに関する。
【背景技術】
【０００２】
吸水性ポリマーは生理用品、おむつ、使い捨て雑巾などの衛生材料や保水剤として農園芸関係など種々の用途に使用されている。近年、かかる吸水性樹脂に他の機能を付加する試みがなされている。例えば、特許文献１にみられるように、温度の変化に対して吸排水を可逆的に繰り返す機能をもった非イオン性ハイドロゲルが知られている。すなわちこのハイドロゲルは、水温がある一定の温度より高い場合にはほとんど吸水性を示さず、一定の温度より低くなると水を吸水することができる（以下感温性という）ものである。しかし、このハイドロゲルは非イオン性であるため低温での吸水量は小さく、実用的ではなかった。吸水量を大きくするために、例えば、特許文献２、非特許文献１等にＮ−イソプロピルアクリルアミド等とアクリル酸ナトリウム等のイオン性単量体とを重合させたＮ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマー組成物が報告されている。また、このようなＮ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマー組成物をさらに改良し、室温付近で感温性を発揮するＮ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマー組成物が特許文献３に開示されている。
【０００３】
しかし、このようなＮ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマーは、上述のおむつ、使い捨て雑巾などの衛生材料、農園芸関係の保水剤、何れの用途であっても粉末状の形態での使用が想定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−０５５１８０号公報
【特許文献２】ＵＳ４，７３２，９３０号公報
【特許文献３】特開平０７−２２４１１９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．１９８７  ８７  １３９２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そのため、上述の感温型吸水性ポリマーを、フィルタ材等として加工可能なシート材料に作製しようとすると、その吸水特性から水系溶媒に分散させることが困難で、ダマになるため、常法による加工ができず、現実には作製困難で実用化されていない現状にある。
【０００７】
本発明の目的は、上記実情に鑑み、吸水性ポリマーを種々の用途に適用すべく塗工可能な形態にする塗工性感温型吸水性ポリマー組成物を提供することにある。また、その塗工性感温型吸水性ポリマー組成物を塗工した感温型吸水性ポリマーシートを提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
〔構成〕
本発明者らは鋭意研究の結果、上記感温型吸水性ポリマーの分散液として、特定の有機溶媒を用い、特定の界面活性剤を用いて作製した場合、前記感温型吸水性ポリマーの分散性が高いためダマにならず、かつ、塗工しても塗布面によくなじむ適度な粘性を有し、しかも、感温型吸水性ポリマーの感温吸水性を高く維持することができる組成物が得られることを見出した。本発明は、この新知見に基づきなされたものである。すなわち、上述の技術課題を解決するための本発明の塗工性感温型吸水性ポリマー組成物の特徴構成は、比誘電率εr＜４．８の有機溶媒に、アルキルスルホン酸アンモニウムとポリオキシエチレン鎖を有するグリセリンエステル系界面活性剤の存在下で、Ｎ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマーを均一に分散させた点にある。
〔作用効果〕
つまり、比誘電率εr＜４．８の有機溶媒にアルキルスルホン酸アンモニウムとポリオキシエチレン鎖を有するグリセリンエステル系界面活性剤の存在下で、Ｎ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマーを分散させると、ダマにならずに均一に分散させることができ、塗工しても塗工面によくなじむ程度の粘度に調整できるため、織布や不織布等の多孔質基材に塗工容易で、常法で用いられる塗工装置を適用して、シート状材料を容易に作製することができる。
【０００９】
これは、Ｎ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマーが、アルキルスルホン酸アンモニウムとポリオキシエチレン鎖を有するグリセリンエステル系界面活性剤により、特定の有機系溶媒に分散容易な逆ミセルを形成しやすくなり、前記感温型吸水性ポリマーが溶媒中に分散することが可能になるためであると考えられる。また、前記感温型吸水性ポリマーは、逆ミセルの状態で、溶媒中に安定して存在しダマになりにくい。さらに、前記界面活性剤により塗工対象の基材の塗工面に対する親和性も向上しているため、高い塗工性を発揮する。また、前記界面活性剤のオレフィン部分が塗膜の形成に関与することで、前記感温型吸水性ポリマーは逆ミセル中に取り込まれることによって、吸水性に関与する親水基が塗工により消費されることなく、塗膜を形成しやすくなるため、吸水性を高く維持してシート状に加工される。
【００１０】
〔構成〕
また、本発明の塗工性感温型吸水性ポリマー組成物は、前記Ｎ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマーが、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド及び／又はＮ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド、アクリル酸及び／又はアクリル酸のアルカリ金属塩及びダイアセトンアクリルアミドを架橋剤存在下、水溶液共重合してなる感温型吸水性ポリマーであることが好ましい。
【００１１】
〔作用効果〕
すなわち、前記感温型吸水性ポリマーは、特に室温付近で感温性を発揮することが知られており、また、ダイアセトンアクリルアミドの添加量を適宜設定することにより、高い吸水性を維持したまま、感温点を任意に調節できるため、シート材料として加工した場合に、各種吸着用のフィルタ材料、吸着用シート材料等の用途で有用な塗工性感温型吸水性ポリマー組成物といえる。
【００１２】
尚、Ｎ置換アクリルアミド系感温型吸水性ポリマーの原料となるアクリルアミド系化合物としては、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（感温点３０．９℃（文献値）以下同じ）、Ｎ，Ｎ−ジエチルアクリルアミド（３２．０℃）のほかに、Ｎ−アクリロピペリジン（５．５℃）、Ｎ−メチル−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド（１９．８℃）、Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド（２１．５℃）、Ｎ−メチル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（２２．３℃）、Ｎ−ｎ−プロピルメタクリルアミド（２８．０℃）、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド（４４．０℃）、Ｎ−シクロプロピルアクリルアミド（４５．５℃）、Ｎ−エチルメタクリルアミド（５０．０℃）、Ｎ−アクリロピロリジン（５６．０℃）、Ｎ−メチル−Ｎ−エチルアクリルアミド（５６．０℃）、Ｎ−シクロプロピルメタクリルアミド（５９．０℃）、Ｎ−エチルアクリルアミド（７２℃）が知られており、いずれも所定の温度域にて同様の吸水性、感温性を発揮するものであるから同様に取り扱うことができる。
【００１３】
〔構成〕
また、前記比誘電率εr＜４．８の有機溶媒が、トルエン、ベンゼン、キシレン、ジエチルエーテル、イソオクタン、シクロヘキサン、ヘキサンから選ばれる少なくとも一種を主成分とするものであれば好ましい。
【００１４】
〔作用効果〕
つまり、用いられる溶媒は感温型吸水性ポリマーの逆ミセルを分散容易にするものであればよいが、上記溶媒はいずれも、親水性が低く、前記感温型吸水性ポリマーの親水基を保護しつつ、前記界面活性剤によりミセル化でき、かつ、汎用性が高いため好ましい。
【００１５】
〔構成〕
また、前記感温型吸水性ポリマーの平均粒径が５．５〜７．４μｍであることがのぞましい。
【００１６】
〔作用効果〕
つまり、感温型吸水性ポリマー組成物を塗工する場合、前記感温型吸水性ポリマーの平均粒径が５．５μｍより小さいと、塗工時に感温型吸水性ポリマーの凝集が起きやすくなり、塗膜が十分に延びず（塗膜が連続的に形成されなくなり）、塗工性の低下につながりやすく、また、平均粒径が７．４μｍより大きいと、逆ミセルの安定性が低下するために逆ミセルの凝集、高粘度化が進行し、やはり、塗工性の低下につながるためである。従って、前記感温型吸水性ポリマーの平均粒径が５．５〜７．４μｍとしておくことにより、高い塗工性を実現できるのである。
尚、本発明で、平均粒径と標記する場合、レーザー回折・散乱法により測定される平均粒径を指す。
【００１７】
〔構成〕
また、本発明の感温型吸水性ポリマーシートの特徴構成は、上記塗工性感温型吸水性ポリマー組成物を、バインダとともにガラス繊維を主成分とするシートに塗工、乾燥してなる点にある。
【００１８】
〔作用効果〕
つまり、このようにして感温型吸水性ポリマーシートを作製すると、前記感温型吸水性ポリマーは、塗工時に前記バインダとともに前記ガラス繊維シートの基材の繊維間に浸入（裏貫け）し、物理的に前記ガラス繊維シートに一体化しつつ乾燥硬化させられるので、シートに強固に固定するとともに、感温性が高く維持され、耐久性に優れたシート材とすることができる。また、得られた感温型吸水性ポリマーシートは、感温性が高くかつ、加工性がよいので、空間調湿用、空間水分調整用等各種吸着用のフィルタ材料、空間調湿用、空間水分調整用、液体防止用、粘着用等吸着用シート材料等に成型して利用することができる。
【００１９】
〔構成〕
尚、前記ガラス繊維シートの嵩密度が０．１０〜０．２５ｇ／ｃｍ3であれば好ましい。
【００２０】
〔作用効果〕
つまり、前記感温型吸水性ポリマーは、塗工時に前記ガラス繊維シートの基材の繊維間に浸入するが、前記感温型吸水性ポリマーの平均粒径が、ガラス繊維シートの間に充分入りこめる密度であることが好ましいため、０．２５ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましく、また、あまり密度が低いと、塗工作業時の取扱性が低下するとともに、得られる感温型吸水性ポリマーシートの機械強度が低下することから、０．１０ｇ／ｃｍ3以上であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
したがって、調湿用等各種吸着用のフィルタ材料、吸着用シート材料等として有用な感温型吸水性ポリマーシートおよび塗工性感温型吸水性ポリマー組成物を提供することができる。
また、従来、この種のフィルタ材は、高温にしなければ再生再利用をすることができない、再生後の性能再現性が充分でないなどの問題があったが、本発明の塗工性感温型吸水性ポリマー組成物は、吸放湿のくり返し再現性が高く、シート材料とした場合に、比較的低温で吸湿、再生を繰り返す。したがって、本発明の感温型吸水性ポリマー組成物によれば、比較的低温で吸湿、再生を繰り返し再現することができ、これを調湿用フィルタ材等として用いれば、高い省エネルギー性が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】感温型吸水性ポリマー組成物を示す図
【図２】感温型吸水性ポリマー組成物の塗工性を示す図
【図３】感温型吸水性ポリマーシートの塗工裏面を示す図
【図４】除湿装置の概念図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の塗工性感温型吸水性ポリマー組成物および感温型吸水性ポリマーシートを説明する。尚、以下に好適な実施例を記すが、これら実施例はそれぞれ、本発明をより具体的に例示するために記載されたものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能であり、本発明は、以下の記載に限定されるものではない。
【００２４】
〔感温型吸水性ポリマー〕
５００ｍｌセパラブルフラスコの中に、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド１７．８２ｇ、アクリル酸ナトリウム４０％水溶液１．４８ｇ、ダイアセトンアクリルアミド８．８８ｇ、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド０．１ｇと純水１５０ｍｌを加えた。次に窒素雰囲気下、１０℃で過硫酸アンモニウム０．２４ｇ、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン０．３０ｍｌを加え重合を開始させた。重合終了後、加温してゲルを取り出し、１００℃の電気乾燥器中で乾燥した。乾燥したゲルを粉砕分級して平均粒径５．５μｍ、７．４μｍ、２０μｍの感温型吸水性ポリマーを得た。この感温型吸水性ポリマーは、感温点が４０℃のサーモゲル４００として株式会社興人社より同等品が市販されている。
【００２５】
〔塗工性感温型吸水性ポリマー組成物〕
平均粒径５．５μｍの上記感温型吸水性ポリマーを５０ｇ、アルキルスルホン酸アンモニウムとポリオキシエチレン鎖を有するグリセリンエステル系界面活性剤として化１（ＡＤＥＫＡ製アデカリアソープＳＥ−１０Ｎ）を２ｇ、バインダとして昭和高分子株式会社製ＭＴ−５０（主成分アクリル酸エステル共重合体）を１．５３ｇをトルエン１２０ｇに分散させた。
【００２６】
【化１】
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【００２７】
得られた液は、図１（ａ）に示すように、感温型吸水性ポリマーを均一に分散して含むスラリー状部分と、溶媒部分に２層分離し、スラリー状部分を塗工性感温型吸水性ポリマー組成物として用いることができる。尚、上述のトルエンを水に代えて同様に分散させると、図１（ｂ）に示すように、高粘度のもち状になり、まったく塗工性のないものとなった。
【００２８】
〔感温型吸水性ポリマーシート〕
上記塗工性感温型吸水性ポリマー組成物を、ガラス繊維不織布（王子特殊紙株式会社製ＧＲＰ−３５−４０（Ｇ））基材に塗工したところ図２（ａ）に示すように均一に塗工することができ、図３（ａ）に示すように感温型吸水性ポリマーが基材裏面まで良好に行きわたっていることがわかった。尚、基材の嵩密度は、０．２０ｇ／ｃｍ3であり、塗工は、含浸塗工用テスト塗工装置を、使用条件で、紙送り速度３ｍ／ｍｉｎ、乾燥条件を２００℃に設定して行った。
【００２９】
同様に、感温型吸水性ポリマーの平均粒径と、溶媒の種類を種々変更して同様に分散させたところ表１のようになった。（基材その他の条件は、上述に同じ）
【００３０】
【表１】
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【００３１】
その結果、溶媒としては、比誘電率εr＜４．８であるトルエン、ベンゼン、キシレン、ジエチルエーテル、イソオクタン、シクロヘキサン、ヘキサンが好適に利用でき、感温型吸水性ポリマーの平均粒径としては、５．５μｍ、７．４μｍのものは上述の溶媒いずれの場合も好適に利用できることがわかった。
尚、感温型吸水性ポリマーの平均粒径としては、２０μｍのものの場合トルエン溶媒を選択すると、良好な分散性が得られるものの、塗工性が十分ではないことがわかる。また、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルを用いた場合も良好な分散性、塗工性が得られることがわかっている（これらのεrは、ジエチルエーテルよりも大きくクロロホルムよりも小さいと考えられている。）。
【００３２】
尚、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、平均粒径の異なった感温型吸水性ポリマーをトルエン溶媒にて分散させて、同様に塗工したところ平均粒径２０μｍの感温型吸水性ポリマーを用いた場合、図２（ｃ）に示すように、塗膜が十分に延びず、また、図３（ｂ）、に示すように、感温型吸水性ポリマーが基材裏面まで行きわたらず、充分な塗工性が得られないことがわかった。これらの結果より、前記比誘電率εr＜４．８の有機溶媒として、トルエン、ベンゼン、キシレン、ジエチルエーテル、イソオクタン、シクロヘキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルから選ばれる少なくとも一種とすること、もしくは、エチレングリコールジメチルエーテルまたはジエチレングリコールジメチルエーテルを主成分とすることが好ましく、前記感温型吸水性ポリマーの平均粒径が５．５〜７．４μｍであることが好ましいことがわかる。
【００３３】
〔除湿フィルタ〕
得られた感温型吸水性ポリマーシートを除湿装置に内蔵する除湿フィルタ１として成型して用いたところ、除湿フィルタは図４に示すように、除湿フィルタを通過させて外気を室内に取り入れる一方、加熱された再生空気を除湿フィルタに通過させて吸着された水分を排水するとともに前記除湿フィルタを再生するサイクルを同時に行い、連続的に除湿を行うことができる構成としてある。この構成において前記感温型吸水性ポリマー粉末は脱落することなく固定された状態で、吸湿、放湿をくり返し、高い除湿性能を維持することができた。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の塗工性感温型吸水性ポリマー組成物は、これまで粉末状で利用されてきた感温型吸水性ポリマーの利用可能性を拡大して、フィルタ材料、壁紙等のシート状に加工されたのち、成型して利用する製品として、種々の新規用途に適用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  除湿フィルタ
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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