(57)【要約】【課題】  運搬設置の利便性が高く、使用時には外形の形状追随性の機能を十分満たし、例えば土嚢としての機能を安定に発揮する吸水体及びその製造方法を提供する。【解決手段】  水透過性袋状体内に吸水材料と水溶性電解質とが収納されてなる吸水体である。吸水材料と水溶性電解質の比率が水透過性袋状体内において不均一とされている。これにより、吸水材料の吸水に伴う膨張圧力の分布が制御可能とされ、形状追随性や形状安定性が付与される。吸水材料は、アクリルニトリルとスチレン、共役ジエンを構成モノマーとして含有する高分子材料を酸処理して得られる変性高分子である。高分子材料としては、廃材を使用する。吸水体には、可とう性網状体を配してもよく、固形物、界面活性剤、磁性体等が存在してもよい。【選択図】  図１
2005133375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水透過性袋状体内に吸水材料と水溶性電解質とが収納されてなり、
前記吸水材料と前記水溶性電解質の比率が前記水透過性袋状体内において不均一とされていることを特徴とする吸水体。
【請求項２】
前記吸水材料は、アクリルニトリルとスチレン及び／又は共役ジエンを構成モノマーとして含有する高分子材料を酸処理して得られる変性高分子を含むことを特徴とする請求項１記載の吸水体。
【請求項３】
前記高分子材料は、使用済み廃材であることを特徴とする請求項２記載の吸水体。
【請求項４】
前記変性高分子は、酸処理に引き続き金属処理して得られた変性高分子であることを特徴とする請求項２記載の吸水体。
【請求項５】
前記金属処理における金属として、亜鉛、銅、銀から選ばれた金属の１種あるいは２種以上を含むことを特徴とする請求項４記載の吸水体。
【請求項６】
前記水透過性袋状体内に、さらに比重１以上の固形物を存在せしめたことを特徴とする請求項１記載の吸水体。
【請求項７】
前記固形物は、天然の鉱物であることを特徴とする請求項６記載の吸水体。
【請求項８】
前記固形物は、廃棄物であることを特徴とする請求項６記載の吸水体。
【請求項９】
前記固形物は、廃棄物を結着形成したものであることを特徴とする請求項８記載の吸水体。
【請求項１０】
前記固形物は、磁性体であることを特徴とする請求項６記載の吸水体。
【請求項１１】
さらに界面活性剤を含有することを特徴とする請求項２記載の吸水体。
【請求項１２】
前記界面活性剤は、アニオン系界面活性剤及び／又は非イオン系界面活性剤であることを特徴とする請求項１１記載の吸水体。
【請求項１３】
前記吸水材料が抗菌剤を含有することを特徴とする請求項１記載の吸水体。
【請求項１４】
前記水透過性袋状体内に可とう性網状体を配したことを特徴とする請求項１記載の吸水体。
【請求項１５】
前記変性高分子は、前記可とう性網状体に付着されていることを特徴とする請求項１４記載の吸水体。
【請求項１６】
土嚢として使用されることを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項記載の吸水体。
【請求項１７】
水透過性袋状体内に吸水材料と水溶性電解質とを収納し吸水体とするに際し、
前記吸水材料と前記水溶性電解質の比率が前記水透過性袋状体内において不均一となるように吸水材料に水溶性電解質を混入することを特徴とする吸水体の製造方法。
【請求項１８】
アクリルニトリルとスチレン及び／又は共役ジエンを構成モノマーとして含有する高分子材料を酸処理して前記吸水材料を形成することを特徴とする請求項１７記載の吸水体の製造方法。
【請求項１９】
前記酸処理に引き続き金属処理を行い、前記吸水材料を形成することを特徴とする請求項１８記載の吸水体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、漏水、冠水等の際に残留する不要な水を除くのに用いる吸水体及びその製造方法に関し、さらには、河川の氾濫等の際に堤防のかさ上げ、決壊の防止修復に用い得る土嚢としての機能を有する新規な吸水体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、河川の氾濫等の際に堤防のかさ上げや決壊の防止修復に使用される土嚢は、例えば、麻袋に土を入れて作製されている。この場合、土嚢の重量と体積の関係から運搬が困難であり、災害現場付近で作製するのが一般的である。遠方より運ぶ場合は、車両等を用いて運ばなければならず、運搬、積み降ろしに労を要する。災害発生時には、必要な時に、必要な場所に、土嚢を速やかに充当する必要があり、これにより人類の生命財産を水害から守ることができる。このような状況を考えた場合、前記麻袋に土を入れて作製される土嚢では、対応が難しい。
【０００３】
そこで、土嚢としての機能を有し、水害等における河川湖沼等の氾濫を防ぐ土木資材として、吸水体の使用が検討されている。この場合、漏水、冠水等により残留する不要な水を除くのに用いる吸水体として、布等の繊維性の素材が用いられている。あるいは、吸水性高分子を用いた土嚢も提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。
【特許文献１】特開２００３−２０６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献１記載の単に吸水性高分子を利用しただけの土嚢では、吸水による膨潤が無作為に起こり、必ずしも安定に漏水を防止し得る形状になるとは限らず、その効果が限定的である。例えば、土嚢として積み上げることを考えると、吸水前の状態から吸水後の状態に至るまで、安定して積み上げ状態が維持されることが好ましい。
【０００５】
以上のように、土嚢は、重量や体積が大きく、運搬に労を要することから、運搬設置の利便性の高い吸水体が求められており、さらには、止水機能の高い吸水体が求められている。
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、運搬設置の利便性が高く、使用時には外形の形状追随性の機能を十分満たし、例えば土嚢としての機能を安定に発揮する吸水体及びその製造方法を提供するこことを目的とする。また、本発明は、不要な水を除く吸水機能が高く、例えば乾燥することで繰り返し使用可能な吸水体及びその製造方法を提供することを目的とする。さらには、環境保全に貢献し得る吸水体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前述の目的を達成することを目的に、長期に亘り種々の研究を重ねてきた。そして、吸水材料は電解質含有量の相違により吸水性が異なり、これを利用すれば形状制御が可能であることを想起し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の吸水体は、水透過性袋状体内に吸水材料と水溶性電解質とが収納されてなり、前記吸水材料と前記水溶性電解質の比率が前記水透過性袋状体内において不均一とされていることを特徴とする。また、本発明の吸水体の製造方法は、水透過性袋状体内に吸水材料と水溶性電解質とを収納し吸水体とするに際し、前記吸水材料と前記水溶性電解質の比率が前記水透過性袋状体内において不均一となるように吸水材料に水溶性電解質を混入することを特徴とする。
【０００９】
本発明の吸水体は、基本的には吸水性高分子等の吸水材料を利用したものであるので、運搬時は、重量や体積が小さく、使用時には、水を吸って重量や体積が増加し、土嚢としての機能を十分満たす。したがって、例えば、土嚢として使用する際には、適格迅速に目的の位置に運搬設置することができ、運搬設置の利便性の高い吸水体が実現される。
【００１０】
これに加えて、本発明では、水溶性電解質の吸水体内での分布を適宜設計することにより、吸水体内での吸水材料の吸水に伴う膨張圧力の分布が制御可能とされており、形状追随性や形状安定性が付与される。すなわち、例えば、吸水体の周縁部の膨張圧力を長時間高く維持したり、特定端部、あるいは中心部等、目的とする部分の膨張圧力を長時間高く維持することができる。これにより、水流の閉塞効果の向上、積み上げ構築体の安定性の向上が達成される。
【００１１】
また、本発明の吸収体においては、廃棄物として処理に困っていた高分子廃材、あるいは無機質固形廃材、その中に分類される資源により得られる磁性材料を再資源化し、利用することが可能であり、地球環境保全の観点からも有用である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、運搬設置の利便性が高く、使用時には外形の形状追随性の機能を十分満たし、例えば土嚢としての機能を安定に発揮する吸水体及びその製造方法を提供するこことが可能である。また、本発明によれば、不要な水を除く吸水機能が高く、例えば乾燥することで繰り返し使用可能な吸水体及びその製造方法を提供することが可能である。さらに、本発明にようれば、環境保全に貢献し得る吸水体及びその製造方法を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した吸水体、及びその製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
本発明に係る吸水体は、例えば土嚢としての機能を有するものであり、水透過性袋状体と、この水透過性袋状体に内包された吸水材料とにより構成される。ここで、吸水材料には、水溶性電解質が混入されるが、水溶性電解質は、吸水材料全体に均一に混入されるのではなく、不均一に所定の分布を持って混入されている。
【００１５】
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、例えば土嚢として使用される吸水体の一例を示すものであり、図１（ａ）は吸水前の状態、図１（ｂ）は吸水後の状態を示す。吸水体１は、例えば布製の袋等の水透過性袋状体２内に吸水材料３を収納することにより構成されている。ここで、吸水材料３には、例えば中心部分３ａ（図中、斜線領域）にのみ水溶性電解質が混入されている。水溶性電解質の混入方法としては、例えば含浸等によればよい。
【００１６】
このような吸水体１においては、図１（ａ）に示す吸水前の状態では、厚みは中心部３ａと周縁部３ｂにおいてほぼ同じであるが、吸水後には、図１（ｂ）に示すように、周縁部３ｂにおいて膨張が大きく、その体積が大きく拡大される。中心部３ａは、水溶性電解質を含有することから、膨張圧力が小さく、ほとんど膨張しない。その結果、周縁部３ｂがドーナツ状に膨張する。土嚢としての機能を考えた場合、周縁部３ｂが互いに接することで積み上げ状態が安定化し、止水機能を十分に発揮する。例えば、このような電解質の分布を持たせず、単に吸水体１が任意に膨張するようにすると、例えば中心部が先に膨張すると、積み上げ状態が不安定なものとなり、土嚢としての機能を十分に発揮させることができない。
【００１７】
以上が本発明の吸水体の基本的な構成例であるが、例えば、吸水材料３としては、アクリロニトリルとスチレン、共役ジエンの少なくとも一方を構成モノマーとして含有する高分子材料を酸処理して得られた変性高分子等を使用することができる。また、土嚢としての機能を有する吸水体１は、さらに、可とう性網状体や、比重１以上の固形物を内在していてもよい。以下、本発明の吸水体の構成材料について説明する。
【００１８】
先ず、変性高分子の原料としては、前記の通り、アクリロニトリルとスチレン、共役ジエンの少なくとも一方を構成モノマーとして含有する高分子材料等を挙げることができる。この高分子材料としては、アクリロニトリル単位を５〜８０モル％、好ましくは１０〜６０モル％、さらに好ましくは２０〜５０モル％含有しているものが望ましい。含有量がこれより少ないと酸処理をした際に水溶性を示し、吸水性樹脂として不適となる。逆に、多い場合は、高分子材料が硬くなり、小片に粉砕するのが困難になったり、材料中のスチレンや共役ジエンの含有量が少なくなり、親水性基の導入率も低下することから、吸水効果（特に電解質水溶液に対して）も低下してしまう。
【００１９】
また、前記高分子材料は、アクリロニトリル以外の構成単位として、スチレン、共役ジエン（例えばブタジエン、イソプレン等）の少なくとも１種類以上を、２０〜９５モル％、好ましくは４０〜８５モル％、さらに好ましくは５０〜８０モル％含有していることが望ましい。これらのスチレン、共役ジエンの構成単位は、酸処理を行うことによりイオン性の酸性基が該材料中に導入されるところとなり、生成する吸水性樹脂の吸水性（特に電解質水溶液に対して）を向上させる上で必要となる。
【００２０】
なお、前記高分子材料は、アクリロニトリルやスチレン、共役ジエンが所定量含有されていれば、さらに他の構成単位が含有されていても良い。これら他の構成単位としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、α-メチルスチレン、アクリルアミド、メタアクリルアミド、アクリル酸及びアクリル酸エステル（単素数：１〜１０の飽和及び不飽和炭化水素）、メタアクリル酸及びメタアクリル酸エステル（単素数：１〜１０の飽和及び不飽和炭化水素）、酢酸ビニル、塩化ビニル、エチレン、プロピレン、ブチレン、ビニルピロリドン、ビニルピリジン等を挙げることができる。
【００２１】
前記高分子材料の分子量（Ｍｗ）としては、重量平均分子量（Mw）が１０００〜２０００００００、さらには１００００〜１００００００とすることが好ましい。分子量がこれより低いと、酸処理した際に水溶性を示すところとなり、求める吸水性樹脂を得ることができなくなる。分子量がこれより高いと、酸処理した際の反応速度が遅くなり、実用的ではない。
【００２２】
前記高分子材料の具体例としては、ＡＢＳ樹脂、ＳＡＮ樹脂、ＡＳＡ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＮＢＲゴム等を挙げることができる。これらの材料は、新たに製造されたいわゆるバージンペレットであっても良いし、樹脂原料や成形品の生産過程での排出品（半端品）や、電気製品や自動車等に使用された筐体や各種部品材料、またはチューブやホース、各種緩衝材等の特定の用途を目的として成形された使用済み廃材であっても良い。回収場所としては、工場や販売店、家庭等のいずれであっても良いが、家庭等からの一般廃棄物よりは、工場や販売店等から回収されたもの方が比較的組成が揃ったものが多いため、より効率的な回収が可能である。
【００２３】
また、前記高分子材料は、他の樹脂とのアロイ物であっても良く、顔染料や安定剤、難燃剤、可塑剤、充填剤、その他補助剤等の添加剤を含んでだ廃材であっても良い。または、使用済み廃材とバージン材料との混合物であっても良い。
【００２４】
前記高分子材料は、他の樹脂と混合して使用することも可能である。この場合、混合可能な他の樹脂としては、酸処理を阻害しない樹脂であることが望ましく、ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリエステル等が挙げられる。これらの樹脂は、前記高分子材料に対して６０重量％以下とすることが好ましい。これら他の樹脂の含有量が多くなると、酸処理反応が阻害されることになる。
【００２５】
使用する高分子材料は、酸処理する前に、予め小片にしておくことが望ましい。この小片にする方法としては、粉砕機による粉砕の後、必要に応じて、振るい分けを行うことが挙げられる。高分子材料がゴム成分を含んでいる場合には、凍結処理後に粉砕すると好適である。また、加熱溶融して微少なビーズ状にペレタイズすることも可能である。なお、前記小片のサイズとしては、３.５メッシュ以下にすることが望ましい。同径より大きなサイズとなると、被反応物の表面積が小さくなり酸処理され難くなるため、反応時間がかかり実用的でなく、吸水性樹脂としての性能（吸水性）も大幅に低下することになる。
【００２６】
本発明に用いられる吸水材料において、前記高分子材料中に無機物（例えば、カーボンブラック，酸化チタン等）が含有されていると、酸処理が促進されるため、吸水性樹脂の吸水効果が向上されるところとなる。無機物（無機顔料）が含有されていると、反応時に高分子材料から外れた酸が同材料表面に浸透し易くなり、結果として無機顔料周辺が酸処理され易くなる。このカーボンブラックや酸化チタン等の無機顔料は、元々高分子材料中に含まれているものであっても良いし、後から個別に添加、混合させたものであっても良いが、前者の方が生成する吸水性樹脂の性能向上において望ましい。
【００２７】
これらのカーボンブラックや酸化チタンは、プラスチックの着色剤や補強剤、電気伝導性付与剤として一般に用いられているもので良い。例えば、カーボンブラックは、チャンネル法、ファーネス法、サーマル法のいずれの方法によって製造されたものでも良く、それぞれ単独で用いてもよいし、あるいは複数を併用しても良い。カーボンブラックの平均粒子径としては、０.００５〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは０.０１〜１０μｍである。一方、酸化チタンは、ルチル型、アナターゼ型、超微粒子チタンのいずれのタイプでも良く、やはり、それぞれの単独で用いてもよいし、複数を併用しても良い。酸化チタンの平均粒子径としては、０.０１〜５０μｍであることが好ましく、より好ましくは０.０５〜１０μｍである。吸水材料中に含まれる前記カーボンブラックや酸化チタンの含有量は、乾燥重量に対して０.０１〜２０重量％であることが好ましく、より好ましくは０.０５〜１０重量％である。
【００２８】
本発明では、前記アクリロニトリルとスチレン、共役ジエンの少なくとも１種類以上を構成ユニットとして含有するポリマー（高分子材料）を酸処理することにより、吸水材料（吸水性樹脂）への転換を行う。すなわち、酸処理により、高分子材料中のアクリロニトリルの一部は加水分解され、一方、スチレンや共役ジエンの方にはイオン基が導入されることになる。
【００２９】
酸処理に使用する酸としては、無機酸が好適である。無機酸の仕込み量としては、高分子材料の重量に対して１倍〜５００倍、好ましくは１０倍〜２００倍である。無機酸の添加量がこれより少ないと、スチレンや共役ジエンへのイオン基の導入率やアクリロニトリル基の加水分解率が低下するところとなり、吸水性樹脂としての特性（吸水効果）が低下することになる。また、これより多いと、過剰分の無機酸を中和することが必要となり、経済的にも、作業的にも不利となる。
【００３０】
無機酸としては、濃硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸等のスルホン化剤や硝酸、発煙硝酸、燐酸、塩化燐、酸化燐等が挙げられる。これらの中では、濃硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸が好ましく、特に、７０重量％以上の濃硫酸が好ましい。
【００３１】
また、これらの無機酸はそれぞれ単独で使用しても良いし、２種類以上を併用しても良い。併用する場合は、混合しても良いし、逐次添加しても良い。例えば、高分子材料を最初濃硫酸で処理した後、無水硫酸を添加することにより、水系で形状安定な吸水性樹脂を得ることができる。これは、濃硫酸の処理により、先ず高分子材料中のニトリル部分が主に加水分解され、次に、無水硫酸で処理することによりスチレンや共役ジエン部が強制的にスルホン架橋されることより架橋度の高い吸水性樹脂が得られるためである。
【００３２】
なお、前記酸処理は無機酸中で行っても良いし、有機溶媒を用いた系で行っても良い。使用可能な有機溶媒としては、炭素数１〜２の脂肪族ハロゲン化炭化水素（好ましくは、１，２−ジクロロエタン 、クロロホルム、ジクロロメタン、１，１−ジクロロエタン）、脂肪族環状炭化水素（好ましくは、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロペンタン）、ニトロメタン、ニトロベンゼン、二酸化イオウ、パラフィン系炭化水素（炭素数１〜７）、アセトニトリル、二硫化炭素、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，２−ジメトキシエタン、アセトン、メチルエチルケトン、チオフェン等が挙げられる。好ましくは、炭素数１〜２の脂肪族ハロゲン化炭化水素、脂肪族環状炭化水素、ニトロメタン、ニトロベンゼン、二酸化イオウである。これら溶媒は、そのもの単体で用いても良いし、複数混合して用いても良い。前記溶媒内での混合においては、その混合比率は特に制限は無い。
【００３３】
有機溶媒を用いた系で行う場合、有機溶媒の量は、高分子材料重量に対して２００倍未満が好適である。有機溶媒の添加量がこれより多いと、酸処理の反応率が低くなると共に、経済的にも不利となる。
【００３４】
なお、酸処理の際には必要に応じてルイス塩基を用いても良い。ルイス塩基としては、アルキルフォスフェート（例えばトリエチルフォスフェート、トリメチルフォスフェート等）、ジオキサン、無水酢酸、酢酸エチル、パルチミン酸エチル、ジエチルエーテル、チオキサン等が挙げられる。酸処理に一度使用した無機酸や有機溶媒は、反応終了後回収してそのまま、若しくは抜き取りや蒸留等の方法により回収して再度反応に使用することができる。
【００３５】
前述の通り、酸処理をすることで、アクリロニトリルの一部は加水分解されてアミド化され、一方、スチレンや共役ジエンの方にはイオン基が導入されるが、前記酸処理によりスチレンや共役ジエンユニットに導入されるイオン基としては、スルホン酸、その塩、−ＰＯ（ＯＨ）２、その塩、−ＣＨ２ＰＯ（ＯＨ）２、その塩、−ＮＯ２を挙げることができる。
【００３６】
イオン基としてスルホン基を導入する場合は、高分子材料と前述の濃硫酸、無水硫酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸等のスルホン化剤と、そのまま、若しくは溶媒中で反応させることにより実施することができる。また、−ＰＯ（ＯＨ）２ 基を導入するには、溶媒中に三酸化燐を添加し、さらに加水分解することにより可能となる。さらに、硫酸と硝酸の混合液と反応させることにより、高分子材料に−ＮＯ２基を導入することができる。
【００３７】
なお、これらのイオン基の中では、スルホン酸やその塩が好ましい。これらイオン基は単独でも良いし、２種類以上が高分子材料に導入されていても良い。ただし、吸水性樹脂としての性能を満足するには、高分子材料中に含有されるイオン基の量は、全ユニットに対して５〜９５モル％、好ましくは１０〜７０モル％である。これよりイオン基の導入率が多くなると、高分子材料の酸処理物が水溶性を示してしまい吸水性樹脂として使用できなくなってしまう。一方、これより低いと、吸水効果（特に電解質水溶液に対して）が低下してしまう。
【００３８】
前記酸処理は、以下の条件で行うことにより、高分子材料に所定量のイオン基を導入することが可能となる。すなわち、酸処理の反応温度は、有機溶媒の使用の有無で大きく異なるが、概ね０〜２００℃、好ましくは３０〜１２０℃である。反応温度が低く過ぎると反応速度が遅くなり実用的でなく、良好な性能を有する吸水性樹脂が得られなくなる。また、高くなり過ぎると高分子材料の分子鎖が熱分解により切断され易くなり、水に対して溶解してしまう。反応時間は、反応温度によって大きく異なるが、概ね１分〜４０時間、好ましくは５分〜２時間である。反応時間が短過ぎると反応が充分に進行しない。逆に、長すぎると生産効率が悪くなる。
【００３９】
前記酸処理後の反応物を洗浄する方法としては、多量の水や塩基性水溶液に反応液をそのまま加えるか、若しくは反応系から反応物をフィルター等でろ過し、これを多量の水や塩基性水溶液に投入する等により行う。この時、高分子材料中のニトリル基は、アミド基若しくはカルボキシル基、またはその塩に転換される。なお、塩基性水溶液に使用する塩基性物質としては、アルカリ金属（ナトリウム、リチウム、カリウム等）やアルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウム等）の酸化物、水酸化物、炭酸塩、酢酸塩、硫酸塩、リン酸塩等の化合物が挙げられる。
【００４０】
ただし、吸水性樹脂の吸収効果（特に電解質水溶液に対して）、及びアンモニアガス等に対する脱臭効果を向上させるためには、中和せずに水洗のみを行うことが望ましい。
【００４１】
以上のようにして得られた反応物はゲル状であり、この後、天日、加熱、減圧、遠心、プレス等の乾燥を行い、求める吸水性樹脂を得る。前述の処理方法により、ニトリル基とその加水反応物、及びイオン基を有する吸水性樹脂を得ることができる。得られる吸水性樹脂は、未反応のニトリル基を有することにより非水溶性とゲル強度の向上が図られ、また、ニトリル基の加水反応物とイオン基（特に電解質水溶液に対して）により吸水性が高められることになる。
【００４２】
本発明の吸水体では、前記の変性高分子を吸水材料として使用するが、これに単純な吸水性の機能を有する材料を併用することができる。これら材料には、公知の吸水材料が使用できる。公知の吸水材料としては、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン、ポリアミノ酸、ポリ(N-アルキルビニルアセトアミド)等のゲル架橋物、あるいは、そのユニットを主体とした共重合物のゲル架橋物、さらには、デンプン、セルロースなどの多糖類などを含めた親水性高分子と架橋、グラフトさせた改質物等がある。
【００４３】
本発明に係る吸水体においては、水溶性電解質の添加効果を利用しているが、このような添加効果は、本発明者が鋭意研究した結果、見出したものである。すなわち、前記の吸水材料は、水系で膨潤する。この場合、前記高分子電解質の分子鎖の水に対する親和性に基づく溶媒和の効果を除くと、水系の誘電率が低い程、前記高分子電解質の分子鎖に固定された電荷の反発は大きく膨潤の張力は大きい。これに対して、前記水系のイオン強度が強い場合、前記誘電率は低くなり、前記膨潤体積は小さく、前記膨潤の張力は小さい。しかしながら、水系で長時間放置すれば、イオンが拡散散逸して、水系のイオン強度は徐々に低下する。これに伴い、前記誘電率は高くなり、前記膨潤体積は大きく、前記膨潤の張力も大きくなる。
【００４４】
そこで、本発明の吸水体においては、長時間に亘って張力の持続を要する部位には、電解質濃度が高くなるように仕込んでおき、長時間に亘って張力を維持することができるようにする。この場合、前記効果を得るためには、当然、電解質は、水に対する溶解度が高いものが有効である。さらに、前記効果は、単なる電解質濃度ではなく、イオン強度に依存するものであるので、低価数イオン種により構成されている電解質より、高価数イオン種により構成されている電解質が有効である。
【００４５】
前記電解質として用いられるものは、陽イオン種としては、水素イオン、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン、アルミニウムイオン、アンモニウムイオン、その他有機カチオン等であり、陰イオン種としては、水酸イオン、塩素イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、炭酸水素イオン、炭酸イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、燐酸イオン、その他有機アニオン等である。
【００４６】
本発明においては、吸水速度を向上させるため等を目的として、吸水体に界面活性剤を添加してもよい。用いられる界面活性剤は、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、両性イオン系界面活性剤等であり、これらを適宜使用すればよい。アニオン系界面活性剤としては、脂肪酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、液体脂肪油硫酸エステル塩、脂肪族アミンおよび脂肪族アマイドの硫酸塩、脂肪アルコールリン酸エステル塩、二塩基性脂肪酸エステルのスルホン塩、脂肪酸アミドスルホン酸塩、ホルマリン縮合のナフタリンスルホン酸塩などが挙げられる。カチオン系界面活性剤としては、脂肪族アミン塩、第四級アンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩などが挙げられる。非イオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステルなどが挙げられる。
【００４７】
前記界面活性剤において、好ましくは、アニオン系界面活性剤、または非イオン系界面活性剤が用いられる。これにより、吸水性樹脂に形成されたイオン基、特に酸基と界面活性剤の有機性カチオンの塩形成によるイオン基の疎水化を防止し、吸水性樹脂の吸水性の低下を防止することができる。
【００４８】
また、前記イオン基を、例えば、銀、銅、亜鉛を主体にしたカチオンで中和して塩にすることで、吸水材料を抗菌材料に転換させることができる。これにより、吸水・乾燥の繰り返しに伴う微生物等の付着繁殖を防止することができる。この効果を得るために、既存の抗菌剤を使用することもできる。抗菌剤として使用可能な無機系抗菌材料としては、次亜塩素ナトリウムに代表される塩素化合物，過酸化水素に代表される過酸化物、硼酸、硼酸ナトリウムに代表される硼酸化合物、硫酸銅に代表される銅化合物、硫酸亜鉛、塩化亜鉛に代表される亜鉛化合物、硫黄、多硫化石灰、水和硫黄に代表される硫黄系物、酸化カルシウムに代表されるカルシウム化合物、チオスルファイト銀錯塩、硝酸銀に代表される銀化合物、その他、沃素、シリコフルオリドナトリウム等が挙げられる。
【００４９】
抗菌剤としては、有機系抗菌材料を使用することも可能である。有機系抗菌材料としては、有機系天然物抽出系抗菌材料、有機系脂肪族化合物抗菌材料、有機系芳香族化合物抗菌材料等があり、例えば有機系天然物抽出系抗菌材料としては、ヒノキチオール、孟宗竹エキス、クレオソート油等が挙げられる。
【００５０】
有機系脂肪族化合物抗菌材料としては、トリブチルスズオキシドに代表される有機錫化合物、ナフテン酸銅に代表されるシクロペンタン誘導体、臭化メチルに代表されるハロゲン化合物、エチルアルコール、イソプピルアルコールに代表される一価アルコール化合物、２−ブロム−２−ニトロ−１，３−プロパンジオールに代表される二価アルコール化合物、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒドに代表される飽和アルデヒド、ソルビン酸、ソルビン酸カリウムに代表されるカルボン酸化合物、エチレンオキシド、プロピオンオキシドに代表されるエーテル化合物、ベータオキシプロピオラクトンに代表されるラクトン化合物、３トリメトキシシリルプロピルジメチルオクタデシルアンモニウムクロライドに代表される第４級アンモニウム塩化合物、ジ（オクチルアミノエチル）グリシン塩酸塩に代表されるアミノ酸誘導体、ラウリル硫酸ナトリウムに代表されるスルホン酸化合物、酢酸ビスデカリニウムに代表されるヒドロキサム酸化合物、塩素化イソシアヌール酸に代表されるシアヌール酸化合物、イソシアン酸メチルに代表されるシアン酸化合物、ビス（トリクロルメチル）スルホンに代表されるスルホン化合物、ポリヘキサメチレンビグアニジン塩酸塩に代表されるグアニジン化合物、１，３−ジクロロ−５，５−ジメチルヒダントインに代表されるヒダントイン化合物、５−オキシ−３，４−ジクロロ−１，２−ジチオールに代表されるジチオール化合物、メチルアルシン酸鉄に代表されるアルシン化合物、アルミニウムトリス（エチルホスフェート）に代表される燐酸エステル化合物、チオカルバミド化合物等が挙げられる。
【００５１】
有機系芳香族化合物抗菌材料としては、ビス（４−ニトロフェニル）カーボネートに代表されるカーボネート化合物、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウムに代表される第４級アンモニウム塩化合物、２，６−ジクロロ−４−ニトロアニリンに代表されるモノアミン化合物、ニトロエチルベンジルエチレンジアミンカリウムに代表されるジアミン化合物、Ｎ−ニトロソ−Ｎ−シクロヘキシルヒドロキシルアミンアルミニウムに代表されるヒドロキシルアミン化合物、ジヒドロメチルオキサチンカルボキサニリドジオキシドに代表されるアニリド化合物、２−（４−チアゾリル）ベンズイミダゾールに代表されるイミダゾール化合物、５−メチル−１，２，４−トリアゾロ−３，４−ベンゾチアゾールに代表されるベンゾチアゾール化合物、２，４−ジクロロ−６−クロルアニリノ−１，３，５−トリアジンに代表されるトリアジン化合物、塩酸クロルヘキシジン、グルコン酸クロルヘキシジンに代表されるグアニジン化合物、セチルピリジニウムクロライドに代表されるピリジン化合物、ジメチルピラゾリルヒドロキシフェニルピリミジンに代表されるピリミジン化合物、２，２'−メチレンビス−３，４，６−トリクロルフェノールに代表されるハロゲノベンゼン化合物、ヒドロキシノニルベンゼンスルホン酸銅に代表されるベンゼンスルホン酸化合物、安息香酸に代表されるベンゼンカルボン酸化合物、チメロサールに代表されるメルカプトカルボン酸化合物、オキシ安息香酸エチルに代表されるヒドロキシカルボン酸化合物、フェノール、クレゾールに代表される一価フェノール化合物、レゾルシノールに代表される二価フェノール化合物、フェノキシエタノールに代表されるフェノキシエーテル化合物、ペンタクロルフェニルラウレートに代表されるフェノールエステル化合物、トリフェニルスズオキサイドに代表されるフェニル化合物、ジフェニールに代表されるビフェニル化合物、ベータナフトールに代表される一価ナフトール、モノクロルナフタリンに代表されるナフタリン化合物、ドデシルイソキノリニウムブロマイドで代表されるイソキノリン化合物、その他、ニトリル化合物、イソチアゾール化合物、チアジアゾール化合物、ハロゲノフェノール化合物、ピロール化合物、キノン化合物、キノリン化合物、有機燐酸エステル化合物、等が挙げられる。
【００５２】
水透過性袋状体２の素材としては、天然繊維あるいは合成繊維の布等が使用可能である。天然繊維としては、棉、麻、絹等を例示できる。合成繊維としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等が例示できる。これら繊維を単独あるいは混合して布に編み上げたものが好ましい。あるいは、不織布であってもよい。さらには、フィルム状体の表裏を貫通する細孔を形成したものであってもよい。
【００５３】
追加構成としての可とう性網状体の素材としては、前記の水透過性袋状体２の素材と同様のものが使用できる。すなわち、天然繊維あるいは合成繊維の布等が使用可能である。天然繊維としては、棉、麻、絹等を例示できる。合成繊維としては、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等が例示できる。これら繊維を単独あるいは混合して布に編み上げたものが好ましい。あるいは、不織布や紙であってもよい。さらには、フィルム状体の表裏を貫通する細孔を形成したものであってもよい。
【００５４】
前記可とう性網状体は、前記水透過性袋状体に比較して、貫通孔の占有率は、高いことが好ましい。前記吸水性の変性高分子は、前記可とう性網状体に付着あるいは含浸させることにより、前記吸水性の変性高分子を前記可とう性網状体に固定することができる。これにより、前記吸水体を吸水使用し乾燥することの繰り返しによる型崩れ、すなわち、前記繰り返しによる前記吸水体内部における前記吸水性の変性高分子の偏りを防止することができ、繰り返し使用の回数を高めることができる。
【００５５】
可とう性網状体に前記吸水性の変性高分子を付着あるいは含浸させることにより固定する方法としては、前記可とう性網状体に、吸水膨潤状態の前記吸水性の変性高分子の水分散系を塗布乾燥する方法等を挙げることができる。あるいは、前記可とう性網状体に、非膨潤状態の前記吸水性の変性高分子の有機液体への分散系を塗布乾燥する方法によってもよい。これにより、塗布乾燥の操作の簡便化、並びに使用エネルギー削減を行なうことができる。さらには、前記可とう性網状体に、水あるいは有機液体を含ませ、乾燥状態の前記吸水性の変性高分子を付着させ乾燥させることも可能である。さらに、前記方法により、可とう性網状体に前記吸水性の変性高分子を付着あるいは含浸させることにより固定したシート状体は、静圧プレス、あるいはローラー等により、圧縮操作を行なうこともできる。この場合、室温において行うこともできるが、室温以上の加熱状態において行うことがより有効である。
【００５６】
本発明の吸水体には、さらに比重１以上の固形物を加えることもできる。この固形物としては、天然の鉱物よりなるもの、廃棄物よりなるもの、廃棄物を結着形成したものが挙げられる。これらの素材としては、金属、セラミクス、ガラス、あるいは、これらを相互に結着したものが挙げられる。これら結着には、比重１以下の高分子材料を用いることができる。
【００５７】
さらに、本発明では、前記の固形物としての、磁性体を使用することも可能である。磁性体としては、以下の磁性を有するものを用いることができる。すなわち、磁性を有するものとしては、フェリ磁性、フェロ磁性、寄生磁性を有するものが挙げられる。この磁性により、磁気的に磁気的吸引手段を用い、吸水体を吸引して、コンベアー、クレーン等で移動輸送を可能にすることができる。これにより、人が運搬するのに危険な場所への輸送、非常時での迅速な輸送が可能となる。また、この磁性により、吸水体を識別することが可能となる。
【００５８】
これらのために使用できる磁性体としては、例えばフェロ磁性体として、鉄、ニッケル、コバルト、あるいはこれらの合金、さらにはこれらを含有する合金、遷移金属並びにその合金、さらには希土類元素を含有した合金等を挙げることができる。フェリ磁性体としては、マグネタイト、マグヘマイト、ヘマタイト、マンガン亜鉛フェライト、マンガンニッケルフェライト、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等を挙げることができる。これらは、使用済みの電気機器のインダクター素子やスピーカー、テレビの変更ヨーク等より回収して得ることができる。これら部材は、電子機器の解体処理において処理しにくい部材であり、その有効活用の観点からも有益である。また、使用済みの乾電池を用いてフェライトを得る技術も開発されており、これらも、前記観点より本発明において有効利用することが可能できる。
【００５９】
これら磁性体は、比重が一般の無機系素材に比較して大きく、吸水体あるいは土嚢の重量を高めることができ、吸水状態の吸水体あるいは土嚢においてもその重量を相対的に高める効果がある。
【００６０】
以上、本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明がこの実施形態に限られるものでないことは言うまでもない。例えば、図１に示す例では、中央部分に水溶性電解質を混入し、周縁部が大きく膨潤するようにしたが、用途に応じて任意の部分に水溶性電解質を混入し、膨潤形状を任意に設計することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明を適用した吸収体の一例を模式的に示す断面図であり、（ａ）は吸水前の状態、（ｂ）は吸水後の状態を示す。
【符号の説明】
【００６２】
１  吸水体、２  水透過性袋状体、３  吸水材料、３ａ  中央部分（水溶性電解質混入部分）、３ｂ  周縁部
【図１】
2005133375.tif 000003