(57)【要約】【課題】感温型吸水性ポリマーを内部に貫通孔等を有する多孔構造体に適切にコーティングする塗布方法を提供する。【解決手段】感温点より低い温度で水を吸着し、前記感温点より高い温度で水を放出する感温型吸水性ポリマーＦｐを多孔構造体１に付着させる感温型吸水性ポリマーＦｐの塗布方法であって、前記感温型吸水性ポリマーＦｐと水との混合液Ｆを、前記混合液がゲル化するゲル化温度より高く、且つ、前記感温型吸水性ポリマーＦｐが水から分離する分離温度より低い付着処理温度で、前記感温型吸水性ポリマーＦｐを前記多孔構造体１に付着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感温点より低い温度で水を吸着し、前記感温点より高い温度で水を放出する感温型吸水性ポリマーを多孔構造体に付着させる感温型吸水性ポリマーの塗布方法であって、
前記感温型吸水性ポリマーと水との混合液を、前記混合液がゲル化するゲル化温度より高く、且つ、前記感温型吸水性ポリマーが水から分離する分離温度より低い付着処理温度で、前記感温型吸水性ポリマーを前記多孔構造体に付着させる感温型吸水性ポリマーの塗布方法。
【請求項２】
前記付着処理温度は、前記感温点より５℃高い温度を下限とし、かつ、前記感温点より１０℃高い温度を上限とする範囲内の温度である請求項１に記載の感温型吸水性ポリマーの塗布方法。
【請求項３】
前記多孔構造体は、複数のハニカム状の貫通孔を有するものである請求項１又は２に記載の感温型吸水性ポリマーの塗布方法。
【請求項４】
両端に開口を有する筒状部材に前記多孔構造体を内設し、
前記混合液の温度を前記付着処理温度に維持した状態で、一方の前記開口から前記筒状部材へ流入させ、加圧状態で前記混合液を前記多孔構造体の前記貫通孔の内部に流入させるととともに、他方の開口へ流出させて、前記混合液を前記貫通孔の内面に塗布する請求項３に記載の感温型吸水性ポリマーの塗布方法。
【請求項５】
前記混合液を前記多孔構造体の前記貫通孔の内部に流入させる際、
前記筒状部材の前記他方の開口側からの吸引操作により、前記混合液を流入させる請求項４に記載の感温型吸水性ポリマーの塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感温点より低い温度で水を吸着し、前記感温点より高い温度で水を放出する感温型吸水性ポリマーを多孔構造体に付着させる感温型吸水性ポリマーの塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感温点より低い温度で水を吸着し、感温点より高い温度で水を放出する感温型吸水性ポリマーとして、アクリルアミド誘導体又はメタクリルアミド誘導体を重合させたものが知られている（特許文献１を参照）。このような感温型吸水性ポリマーを内部に貫通孔等を有する多孔構造体の表面に付着させたもの（以下、吸湿構造体と称する）は、空気を吹き付けることで、環境温度が低い場合には空気に含まれる水分を吸着し、環境温度が高い場合には空気に対して水分を放出するため、例えば、湿度を調節する調湿機の除湿ロータの一構成部材として利用することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平２−１９６８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、この種の吸湿構造体を製造する場合、平面状の繊維シートに、感温型吸水ポリマーを塗布し、この繊維シートをロール状に巻き取ることで、ロール軸方向に貫通孔を有する吸湿構造体を得ていた。
しかしながら、このような製造手法を採用する場合は、繊維シートの巻き取り過程で、感応型吸水ポリマーが繊維シートから剥がれ脱離してしまうことがある。
さらに、このような製造手法は、巻き取り工程を必要とするため、例えば、円筒状に成形され、その軸方向に多数の貫通孔を有する多孔構造体を使用して、貫通孔内面に均等に感応型吸水ポリマーが分布した吸湿構造体を得ることはできなった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、多数の貫通孔を有する多孔構造体の貫通孔内面に、均等に感温型吸水性ポリマーを塗布することができる塗布方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明は、発明者らが感温型吸水性ポリマーを多孔構造体の貫通孔に均等に塗布するには、感温型吸水性ポリマーと水との混合液の温度管理を適切にすることが必要であるとの知見を見出して完成したものである。感温型吸水性ポリマーの塗布に際しては、前記混合液を得て、この混合液を多孔構造体構造物の貫通孔の一方の開口から他方の開口側へ送り込む必要があるが、この種の混合液は、その温度によって、混合液がゲル化するゲル化状態、両者が良好に混合された好適混合状態、さらには感温型吸水性ポリマーが水から分離した分離状態に変化することを新たに確認した。そして、これまで説明したように、多孔構造体の貫通孔の内面に斑なく感温型吸水性ポリマーを塗布するには、上記の好適混合状態で塗布する必要があることを確認したのである。
【０００７】
即ち、上記目的を達成するための本発明に係る感温型吸水性ポリマーの塗布方法は、感温点より低い温度で水を吸着し、前記感温点より高い温度で水を放出する感温型吸水性ポリマーを多孔構造体に付着させる感温型吸水性ポリマーの塗布方法であって、
その特徴構成は、前記感温型吸水性ポリマーと水との混合液を、前記混合液がゲル化するゲル化温度より高く、且つ、前記感温型吸水性ポリマーが水から分離する分離温度より低い付着処理温度で、前記感温型吸水性ポリマーを前記多孔構造体に付着させる点にある。
【０００８】
上記特徴構成によれば、塗布処理時に、混合液は、前記混合液がゲル化するゲル化温度より高い温度に維持される。これにより、混合液はゲル化により流動性を失うことを適切に抑制される状態となることができ、適度な流動性を保ちながら貫通孔等を有する多孔構造体の内部に流入することができる。さらに、混合液は感温型吸水性ポリマーが水から分離する分離温度よりも低い温度に維持される。これにより、混合液は感温型吸水性ポリマーと水とが適切に混合した状態を維持し、貫通孔内に流入させて塗布する場合に、斑なく塗布することが可能となる。以上より、混合液は、適切な流動性と分散性とを維持し、さらに適度な粘性を有する状態で多孔構造体の貫通孔内に導かれることとなるので、貫通孔に容易に流入させることができると共に、貫通孔の内面に塗布残留させることができる。この結果、感温型吸水性ポリマーを、多孔構造体に適切に塗布することができる。
【０００９】
本発明に係る感温型吸水性ポリマーの塗布方法の更なる特徴構成は、
前記付着処理温度は、前記感温点より５℃高い温度を下限とし、かつ、前記感温点より１０℃高い温度を上限とする範囲内の温度である点にある。
【００１０】
本願に係るような感温型吸水性ポリマーでは、付着処理温度の下限であるゲル化温度及び上限である分離温度が感温点と一定の関係にあることを、本願発明者らは見出した。従って、感温点が判明している場合、本願にいう付着処理温度は、感温点と一定の関係の温度、例えば、感温点より５℃高い温度を下限とし、かつ、感温点より１０℃高い温度を上限とする範囲内の温度に設定して、良好に塗布を実行することができる。
即ち、感温型吸水性ポリマーが必要以上に水を吸着する温度よりも高い温度として、粘性の高いゲル状態となることを抑制することができる。一方、感温型吸水性ポリマーが水を放出しきる温度よりも低い温度として、感温型吸水性ポリマーが適度に水を吸着した状態を作り出すことができる。
このように、感温型吸水性ポリマーと水との混合液を、感温型吸水性ポリマーの感温点を基準にして適切な温度範囲に設定することで、混合液を、適切な粘度に維持しながら分離することを抑制して、多孔構造体の貫通孔等に流入させることで、貫通孔等を有する多孔構造体に対して均等に感温型吸水性ポリマーを塗布することができる。
【００１１】
本発明に係る感温型吸水性ポリマーの塗布方法の更なる特徴構成は、前記多孔構造体は、複数のハニカム状の貫通孔を有するものである点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、多孔構造体は、複数のハニカム状の貫通孔を有しているので、その表面積を大きいものとすることができる。当該多孔構造体に感温型吸水性ポリマーと水との混合液を塗布することで、大きい表面積に感温型吸水性ポリマーを付着させることができ、除湿性能の高い除湿ロータを作ることができる。また、多孔構造体の孔を貫通孔とすることで、比較的粘度の高い混合液を用いる場合であっても、例えば、貫通孔の一端側を高圧とし他端側を低圧とする等して、貫通孔に混合液を良好に塗布できる。
【００１３】
本発明に係る感温型吸水性ポリマーの塗布方法の更なる特徴構成は、
両端に開口を有する筒状部材に前記多孔構造体を内設し、
前記混合液の温度を前記付着処理温度に維持した状態で、一方の前記開口から前記筒状部材へ流入させ、加圧状態で、前記混合液を前記多孔構造体の前記貫通孔の内部に流入させるとともに、他方の開口へ流出させて、前記混合液を前記貫通孔の内面に塗布する点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、両端に開口を有する筒状部材に多孔構造体を内設し、感温型吸水性ポリマーと水との混合液を一方の開口から筒状部材へ流入させ、加圧状態で、多孔構造体の貫通孔の内部に混合液を流入させることができる。これにより、自然状態では貫通孔に流入し難い混合液を、貫通孔に対して良好に流入させることができる。
例えば、多孔構造体を除湿ロータ等に使用する場合にあっては、感温型吸水性ポリマーの塗布面積を稼ぐため、ハニカム状の貫通孔の開口面積を小さくして多数の貫通孔を設けることが望まれる。このような場合であっても、上記特徴構成によれば、混合液を貫通孔に対して良好に流入させることができる。
【００１５】
本発明に係る感温型吸水性ポリマーの塗布方法の更なる特徴構成は、前記混合液を前記多孔構造体の前記貫通孔の内部に流入させる際、
前記筒状部材の前記他方の開口側からの吸引操作により、前記混合液を流入させる点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、混合液が、多孔構造体の貫通孔の内部に流入する際、貫通孔における混合液の流入する側とは逆側から吸引されることとなるので、混合液をより一層良好に貫通孔に流入させ、塗布を行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
まず、本発明において、感温型吸水性ポリマーＦｐを多孔構造体１に塗布する塗布方法を実施するための塗布装置１００について、図１に基づいて簡単に説明する。
塗布装置１００は、一端に開口部２ａを有すると共に他端の底開口部２ｂに連通接続する配管５を介して筒状部材２の内部の空気を吸引する吸引ポンプ４と、筒状部材２と吸引ポンプ４との間で吸引ポンプ４側の圧力を降下させる自動膨張弁６と、筒状部材２の開口部２ａの側から底開口部２ｂの側へ筒状部材２の内周面に密接する状態で嵌込可能な圧入部材３とから構成されている。
当該塗布装置１００は、多孔構造体１を開口２ａから筒状部材２に対して内接し、筒状部材２の一端の開口部２ａから、感温型吸水性ポリマーＦｐと水との混合液Ｆを流入した状態で用いる。
【００１８】
上記多孔構造体１は、例えば、ハニカム形状の貫通孔１ａを有するものが用いられる。尚、当該ハニカム形状は、広義のハニカム形状を意味しており、六角柱形状のものの他に三角柱形状のもの等も含むものとする。このような多孔構造体１は、新日本フェザーコア株式会社製のものが好適に用いられる。本実施形態の貫通孔１ａは、その断面の底辺が２．４ｍｍ程度で高さが１．２ｍｍ程度の三角形形状のものが用いられる。
【００１９】
上記感温型吸水性ポリマーＦｐは、感温点より低い温度で水を吸着し、前記感温点より高い温度で水を放出する感温型吸水性ポリマーであればどのようなものでも用いることができ、特に、アクリルアミド誘導体及びメタクリルアミド誘導体を重合させたものが好適に用いられる。例えば、ポリエチルアクリルアミド、ポリエチルメタクリルアミド、ポリｎ−プロピルアクリルアミド、ポリｎ−プロピルメタクリルアミド、ポリイソプロピルアクリルアミド、ポリイソプロピルメタクリルアミド、ポリシクロプロピルアクリルアミド、ポリシクロプロピルメタクリルアミド、ポリメチルエチルアクリルアミド、ポリジエチルアクリルアミド、ポリメチルイソプロピルアクリルアミド、ポリメチルｎ−プロピルアクリルアミド等が挙げられる。
本実施形態では、感温型吸水性ポリマーＦｐとして、例示的に、株式会社興人が提供しているサーモゲル３００及びサーモゲル４００を用いている。サーモゲル３００は、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドを主な成分としており、サーモゲル４００は、Ｎ−イソプロピルアクリルアミドにアクリル酸ナトリウム、ダイアセトンアクリルアミド等を混合したものである。サーモゲル３００の感温点は３２℃であり、サーモゲル４００の感温点は４２℃である。
【００２０】
次に、上記塗布装置１００を用いた感温型吸水性ポリマーＦｐの多孔構造体１への塗布方法について説明する。
本発明の塗布方法では、まず、上述した感温型吸水性ポリマーＦｐと水とを重量パーセントで１：９に混合した混合液Ｆを、混合液Ｆがゲル化するゲル化温度より高く、且つ、感温型吸水性ポリマーＦｐが水から分離する分離温度より低い付着処理温度に維持する（温度維持工程）。これにより、感温型吸水性ポリマーＦｐが水を適度に吸着して、ゲル化して粘度が高くなることを抑制すると共に、感温型吸水性ポリマーＦｐが水と分離してしまうことを抑制して、上記混合液Ｆが適度な粘性を維持した状態とすることができる。
上記付着処理温度の下限であるゲル化温度は、感温型吸水性ポリマーＦｐの感温点に対して５℃程度高い温度となり、上記付着処理温度の上限である分離温度は、感温型吸水性ポリマーＦｐの感温点に対して１０℃程度高い温度とする必要がある。
この付着処理温度の温度維持は、予め混合液の温度を具体的な付着処理温度より数度程度高くしておいて、付着処理時の温度が先の付着処理温度となるようにしても良いし、塗布装置の周部に温度調整機構を設けておいて温度を付着処理温度に維持する他、恒温室内での塗布作業としても良い。
【００２１】
次に、塗布装置１００の筒状部材２の内部に筒状部材２の内周面に嵌り込む外径を有する多孔構造体１を内設する（多孔構造体設置工程）。多孔構造体１は、内部の貫通孔１ａが筒状部材２の一端の開口部２ａ側から他端の底開口部２ｂ側へ貫通するように配置される。
次に、筒状部材２の開口部２ａから付着処理温度に維持された感温型吸水性ポリマーＦｐを流し込む（ポリマー流込工程）。
【００２２】
次に、筒状部材２の開口部２ａから圧入部材３を筒状部材の内周面に密接する状態で開口部２ａ側から筒状部材２へ嵌込した後、当該圧入部材３を筒状部材２の底開口部２ｂ側へ摺動し、筒状部材２の開口部２ａと多孔構造体１との間を加圧する（加圧工程）。これにより、筒状部材２の開口部２ａと多孔構造体１との間に位置する混合液Ｆを、多孔構造体１内部の連通孔１ａに流入させることができる。
【００２３】
混合液Ｆが多孔構造体１の連通孔１ａに十分に流入した時点で、圧入部材３の底開口部２ｂ側への摺動を停止する（加圧停止工程）。これにより、混合液Ｆの一部は、多孔構造体１内部の連通孔１ａの内面に塗布された状態で残留する。
加圧停止工程の後、多孔構造体１００を１２時間程度１００℃程度に維持して乾燥させる（乾燥工程）。これにより、多孔構造体１の貫通孔１ａの内部に充填された混合液Ｆの水分が感温型吸水性ポリマーＦｐから放出され、感温型吸水性ポリマーＦｐが貫通孔１ａの内壁に付着することとなる。
尚、上記加圧工程と同時に、図１に示すように、吸引ポンプ４により、多孔構造体１と筒状部材２の底開口部２ｂとの間の空気を吸引してもよい（吸引工程）。これにより、感温型吸水性ポリマーＦｐは、多孔構造体１の連通孔１ａに対してより良好に流入することができる。
【００２４】
以上により、感温型吸水性ポリマーＦｐが多孔構造体１に対して良好に塗布される。ちなみに、当該塗布方法を実際に用いて、多孔構造体１に感温型吸水性ポリマーＦｐを塗布した場合、３８０ｇ程度のガラスペーパーから成る多孔構造体１に対して、３００ｇ程度の感温型吸水性ポリマーを塗布することができることが確かめられた。
【００２５】
次に、図２及び図３を用いて、感温型吸水性ポリマーＦｐと水との混合液の状態の温度依存性についての実験結果を示す写真について説明する。
図２は、上述した感温型吸水性ポリマーＦｐとしてサーモゲル３００（Ｎ−イソプロピルアミドからなる感温型吸水性ポリマー：感温点３２℃）を用いた場合の実験結果を示す写真である。図２の（ａ）乃至（ｈ）の写真は、当該サーモゲル３００と水とを重量パーセントで１０：９０で混合した混合液Ｆを作り、当該混合液Ｆを瓶詰めして、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃、及び６０℃に維持した状態を側方から撮ったものである。
図２（ａ）乃至（ｄ）に示すように、温度が比較的低い場合、サーモゲル３００は水を吸着してゲル状態となる。一方、図２（ｆ）及び（ｈ）に示すように、温度が比較的高い場合、サーモゲル３００は水を放出して水と分離した状態となる。この実験から、出願人は、サーモゲル３００と水との混合液Ｆの付着処理温度の下限であるゲル化温度は、サーモゲル３００の感温点３２℃に対して５℃程度高い温度であり、付着処理温度の上限である分離温度は、サーモゲル３００の感温点３２℃に対して１０℃程度高い温度であることと特定した。従って、この混合液に関しては、付着処理温度を３７℃以上４２℃以下とすることができ、多孔構造体の貫通孔への塗布においては、溶液温度を４２℃として塗布を行うことが好ましい。
【００２６】
図３は、感温型吸水性ポリマーＦｐとしてサーモゲル４００（Ｎ−イソプロピルアクリルアミドにアクリル酸ナトリウム、ダイアセトンアクリルアミド等を混合し感温点を変更したもの：感温点４２℃）を用いた場合の実験結果を示す写真である。サーモゲル３００に替えてサーモゲル４００を用いた点以外は、上記実験結果と同じ条件であるので説明を割愛する。
図３（ａ）乃至（ｆ）に示すように、温度が比較的低い場合、サーモゲル４００は水を吸着してゲル状態となる。一方、図３（ｈ）に示すように、温度が比較的高い場合、サーモゲル４００は水を放出して水と分離した状態となる。この実験から、出願人は、サーモゲル４００と水との混合液の付着処理温度の下限であるゲル化温度は、サーモゲル４００の感温点４２℃に対して５℃程度高い温度であり、付着処理温度の上限である分離温度は、サーモゲル４００の感温点４２℃に対して１０℃程度高い温度であることを特定した。従って、この混合液に関しては、付着処理温度を４７℃以上５２℃以下とすることができ、多孔構造体の貫通孔への塗布においては、溶液温度を５２℃として塗布を行うことが好ましい。
【００２７】
図４は、感温型吸水性ポリマーと水との混合液Ｆの粘度の温度依存性を示すグラフであり、図４（ａ）は、感温型吸水性ポリマーＦｐとしてのサーモゲル３００と水とを重量パーセントで１：９の割合で混合した混合液Ｆに関するものであり、図４（ｂ）は、感温型吸水性ポリマーＦｐとしてのサーモゲル４００と水とを重量パーセントで１：９の割合で混合した混合液Ｆに関するものである。
図４（ａ）の実験結果によれば、サーモゲル３００の感温点Ｔｓ３２℃に対して５℃程度高いゲル化温度Ｔｇから、サーモゲル３００の感温点３２℃に対して１０℃程度高い分離温度Ｔｄまでの付着処理温度Ｔｐであれば、その粘度は、７０乃至１００ｍＰａ・ｓ程度であることがわかる。
【００２８】
また、図４（ｂ）のサーモゲル４００を用いた場合でも、サーモゲル４００の感温点Ｔｓ４２℃に対して５℃程度高いゲル化温度Ｔｇから、サーモゲル４００の感温点４２℃に対して１０℃程度高い分離温度Ｔｄまでの付着処理温度Ｔｐであれば、その粘度は、７０乃至１００ｍＰａ・ｓ程度あることがわかる。
これにより、付着処理温度を、感温点を基準としたゲル化温度Ｔｇ以上分離温度Ｔｄ以下の温度とすることで、サーモゲルと水との混合液Ｆの粘度は、混合液Ｆが複数の貫通孔１ａに流入可能であると共に流入後に貫通孔１ａに塗布された状態で残る粘度とすることができる。
【００２９】
〔別実施形態〕
（１）多孔構造体１の貫通孔１ａは、多孔構造体１に形成される表面積をなるべく大きくとる観点からは、ハニカム形状が好ましい。しかしながら、当該貫通孔１ａは、ハニカム形状に限定されるものではなく、多孔構造体１が筒状部材２に嵌込された際、筒状部材２の一端から他端に対して連通する形状であれば、いかなる形状のものであってもよい。
【００３０】
（２）上記実施形態において、感温型吸水性ポリマーＦｐと水との混合割合は、重量パーセントで１：９の混合割合としたが、別に他の混合割合にしてもよい。他の混合割合にした場合、混合液の粘度が変化することとなるので、これに伴って付着処理温度を適切に調整することが必要となる。
【００３１】
（３）上記実施形態において、サーモゲル４００の感温点は４２℃であるが、感温型吸水性ポリマーＦｐの感温点を他の温度に変更してもよい。このようにＮ−イソプロピルアクリルアミドに対するアクリル酸ナトリウムやダイアセトンアクリルアミド等の混合割合を変化させて感温点を変更する場合でも、上記実施形態の如く、当該感温点に対して、ゲル化温度及び分離温度を適切に設定することで、感温型吸水性ポリマーと水との混合液の粘度を貫通孔への付着に適したものとすることができ、良好な塗布を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本願発明の感温型吸水性ポリマーの塗布方法は、感温型吸水性ポリマーを内部に貫通孔等を有する多孔構造体に適切にコーティングする塗布方法として、有効に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の塗布方法を実施する塗布装置の模式図
【図２】サーモゲル３００の水の吸着状態を示す実験結果を示す写真
【図３】サーモゲル４００の水の吸着状態を示す実験結果を示す写真
【図４】サーモゲル３００及びサーモゲル４００と水との混合液の粘度の温度依存性を示すグラフ図
【符号の説明】
【００３４】
１    ：多孔構造体
１ａ  ：貫通孔
２    ：筒状部材
２ａ  ：開口部
２ｂ  ：底開口部
３    ：圧入部材
４    ：吸引ポンプ
Ｆ    ：混合液
Ｆｐ  ：感温型吸水性ポリマー
１００：塗布装置
【図１】
2010137184.tif 000003
【図４】
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【図２】
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【図３】
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