JP2001198458A

JP2001198458A - 吸水性樹脂

Info

Publication number: JP2001198458A
Application number: JP2000009783A
Authority: JP
Inventors: Shinzo Narimatsu; 信三成松; Tomio Kanbayashi; 富夫神林; Hidenori Sakakibara; 秀紀榊原; Koji Nomura; 幸司野村; Susumu Miho; 享美保
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2001-07-24

Abstract

(57)【要約】【課題】吸収体製造装置の内壁面への付着が少なく、
吸水性樹脂粉末そのものや、吸収体の製造を容易にする
耐吸湿ブロッキング性に優れ、吸収体に加工した時の吸
収特性にも優れた吸水性樹脂の提供。【解決手段】吸水性樹脂粉末中に存在するＪＩＳ標
準１４０メッシュ篩を通過する微粉末の量を１質量％以
下とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は微粉末の存在量が少
ない吸水性樹脂粉末に関するものであり、該吸水性樹脂
粉末は、その特性である吸湿性による、吸水性樹脂製造
装置や吸水性樹脂を原料とする生理用品、紙おむつなど
の衛生材料製造装置の内壁面への付着が少なく、吸水性
樹脂粉末そのものや、生理用品、紙おむつなどの衛生材
料の製造を容易にするものである。すなわち、本発明は
化学品製造技術に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】多量の水を吸収する樹脂、すなわち吸水
性樹脂として、澱粉ーアクリロニトリルグラフト重合体
の部分加水分解物、架橋ポリアクリル酸塩系、ポリエチ
レンオキサイド系、ポリアクリロニトリル系、ポリビニ
ルアルコール系などの吸水性樹脂が知られており、特に
架橋ポリアクリル酸塩は部分中和および完全中和塩を含
めて、吸水倍率、吸水速度、吸引力、ゲル強度などに優
れているため、広範に使用されている。これらの吸水性
樹脂の粉末は、生理用品、紙おむつ等の衛生材料におい
て体液を吸収し、漏出を防止する体液吸収剤として有用
である他、土壌の保水剤、種子コーティング剤、止水
剤、増粘剤、結露防止剤、汚泥凝固剤、乾燥剤、調湿剤
などの用途に使用されている。上記の吸水性樹脂の用途
の中でも生理用品、紙おむつなどの衛生材料分野におい
て、特に多くの吸水性樹脂粉末が使用されているが、従
来の吸水性樹脂粉末は、高湿度下で樹脂を貯蔵したり、
紙おむつなどの製造機に供給する過程において吸湿し、
吸水性樹脂粉末同士がブロッキングして機械への付着が
起こったり、吸湿ブロッキングにより吸水性樹脂のホッ
パーからの排出や機械への連続定量供給が不能となった
りするなどの問題を生じさせていた。この吸湿ブロッキ
ング性を改良する方法として、吸水性樹脂粉末に平均粒
子径０.０５ミクロン以下で比表面積５０m²／g以上の微
粉末状の疎水性シリカを混合する方法(特開昭５６−１
３３０２８号公報)、吸水性樹脂に含水二酸化ケイ素、
含水酸化アルミニウム、含水酸化チタンおよびこれらの
無水物などの粉末を混合する方法(特開昭５９−８０４
５９)、ＨＬＢ７〜１８のシリコーン系の界面活性剤に
より吸水性樹脂を処理する方法(特開平９−１３６９６
６)などが提案されている。しかしながら、上記に紹介
した方法のうち、疎水性シリカを混合する方法では、吸
湿ブロッキング性は改良されるものの、疎水性シリカで
吸水性樹脂粒子の表面が覆われるため、衛生材料に加工
した時の吸収特性、特に逆戻り性が悪くなったり、微粒
子状シリカを混合するため多量の粉塵が発生するなどの
問題があった。また、含水二酸化ケイ素、含水酸化アル
ミニウム、含水酸化チタンおよびこれらの無水物などの
粉末を混合する方法においては、これらの無機粉末が疎
水性でない場合には、吸湿ブロッキング性の改良が不十
分となったり、添加した無機微粉末に基づく発塵により
作業環境が悪化するなどの問題があり、疎水性である場
合には、上記の疎水性シリカを混合した時と同様の問題
があった。さらに、シリコーン系の界面活性剤で処理す
る方法は、吸水性樹脂粒子の表面が疎水性物質で覆われ
るため、衛生材料に加工した時の吸収特性、特に逆戻り
性が悪くなる問題点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らの問題を改良すること、すなわち可能な限りシリカ等
の添加剤の助けを受けずに、耐吸湿ブロッキング性に優
れ、吸収体物品に加工した時の吸収特性にも優れた吸水
性樹脂を得ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
問題を改良するために鋭意研究を重ねた結果、吸水性樹
脂粉末、特に架橋ポリアクリル酸塩系吸水性樹脂粉末、
その多くは水溶液重合により得られたゲル（水分吸収膨
潤体）を乾燥し粉砕して得られたものであるが、その粉
末中に存在する微量の微粉末が耐吸湿ブロッキング性を
不良にしていることを見出して本発明を完成したのであ
る。すなわち、本発明はＪＩＳ標準１４０メッシュ篩を
通過する微粉末の量が１質量％以下の粉末であることを
特徴とする吸水性樹脂に関するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の吸水性樹脂の粉末ははＪ
ＩＳ標準１４０メッシュ篩を通過する微粉末の量が１質
量％以下、より好ましくは０.１質量％以下、特に好ま
しくは実質的に存在しないことを特徴とするものであ
り、特には水溶液重合により得られたゲル（水分吸収膨
潤体）を乾燥し粉砕し得らる架橋ポリアクリル酸塩系吸
水性樹脂粉末で、その効果が明らかにされるものであ
る。架橋ポリアクリル酸塩系吸水性樹脂粉末は通常以下
の様な手順で製造され、本発明の粉末の製造にも適用さ
れるものである。架橋ポリアクリル酸塩系吸水性樹脂
は、本質的にアクリル酸またはアクリル酸のナトリウ
ム、カリウムなどのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、
アミン塩など（以下アクリル酸系単量体ともいう）を主
構成単量体とし、所望により、その他の水溶性又は水混
和性エチレン性不飽和単量体、例えば、メタクリル酸、
マレイン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、
2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン
酸、2-(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2-(メタ)
アクリロイルプロパンスルホン酸などのアニオン性不飽
和単量体およびその塩；(メタ)アクリルアミド、N-エチ
ル(メタ)アクリルアミド、N-n-プロピル（メタ）アクリ
ルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-
ジメチル(メタ)アクリルアミド、2-ヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アク
リレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アク
リレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレー
ト、ビニルピリジン、N-ビニルピロリドン、N-アクリロ
イルピペリジン、N-アクロイルピロリジン、N-ビニルア
セトアミドなどのノニオン性の親水基含有単量体；N,N-
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチ
ルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミ
ノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプ
ロピル(メタ)アクリルアミドおよびそれらの四級塩など
のカチオン性不飽和単量体などの１種または２種以上と
ともに、N,N'-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポ
リ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)
プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチ
ロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロー
ルプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メ
タ)アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロ
ールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスト
ールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトー
ルヘキサ(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレー
ト、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェ
ート、トリアリルアミン、ポリ(メタ)アリロキシアルカ
ン、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、
グリセロールジグリシジルエーテル、エチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、
グリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミ
ン、ポリエチレンイミン、グリシジル(メタ)アクリレー
トなどの架橋剤の存在下に重合して得られる吸水性重合
体から得られるものである。アクリル酸系単量体は他の
単量体との合計量の５０〜１００質量％であるのが好ま
しく、架橋剤の使用量は、一般的には前記単量体合計量
に対して０〜５質量％であり、好ましくは０〜２質量％
である。また、アクリル酸系単量体における酸と塩の割
合は、得られた吸水性重合体中の酸基のモル数に基づい
て酸基の０.０１〜１００％が中和されているものが好
ましく、より好ましくは１〜９９％が中和されているも
のであり、さらに好ましくは４０〜９５％が中和されて
いるものである。中和は単量体の段階でも重合体になっ
てから行うのいずれの方法でもよい。

【０００６】アクリル酸系単量体を重合して吸水性重合
体を得るための重合方法としては、水溶性エチレン性不
飽和単量体を重合させ水溶性重合体、特に高重合度の増
粘剤や凝集剤として用いられる水溶性重合体を得る重合
方法が問題なく適用され、例えば、水溶液重合法、逆相
懸濁重合法、バルク重合法、沈殿重合法などの重合方法
が挙げられるが、重合の制御の容易さや安全性から、ま
た、本発明の効果が明確に奏される点から、単量体を水
溶液として行う水溶液重合方法が好ましい。水溶液重合
における単量体水溶液の濃度としは、水溶液である限り
特に制限はないが、好ましくは５〜７０重量％、さらに
好ましくは１０〜６０重量％である。また、重合時の重
合温度や重合時間等の反応条件は、用いる単量体成分の
組成等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるも
のではないが、通常、０℃〜１１０℃、好ましくは５℃
〜１００℃の温度範囲で重合が行われる。なお、重合時
に、デンプン、デンプンの誘導体、セルロース、セルロ
ースの誘導体、ポリビニルアルコールの誘導体、ポリア
クリル酸(塩)、ポリアクリル酸塩架橋体などの親水性高
分子、次亜リン酸(塩)等の連鎖移動剤、不活性気体や炭
酸塩などの発泡剤などを添加することもできる。また、
重合開始には、熱ラジカル重合開始剤や、紫外線や電子
線等の活性エネルギー線等を用いることができ、熱ラジ
カル重合開始剤の例としては、熱によりラジカル種を発
生する、過酸化物、過硫酸塩化合物、アゾ化合物および
レドックス開始剤などが挙げられる。過酸化物の例とし
ては、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、クメンヒ
ドロペルオキシド、t-ブチルヒドロペルオキシドおよび
ジクミルペルオキシドなどが挙げられる。過硫酸塩化合
物の例としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム
および過硫酸ナトリウムなどが挙げられる。アゾ化合物
の例としては、アゾビスイソブチロニトリルおよびアゾ
ビス-2,4-ジメチルバレロニトリルなどが挙げられる。
レドックス開始剤の例としては、過酸化水素−鉄(II)
塩、ペルオキソ二硫酸塩−亜硫酸水素ナトリウムおよび
クメンヒドロペルオキシド−鉄(II)塩などが挙げられ
る。これらの使用量としては、単量体に対して通常０.
０００５〜１質量％であり、０.００１〜０.５質量％が
好ましい。また、活性エネルギー線を用いて重合開始さ
せる場合には、光重合開始剤や光増感剤を併用すること
もできる。光重合開始剤としては、ベンゾインとそのア
ルキルエーテル類、アセトフェノン類、アントラキノン
類、チオキサントン類、ケタール類、ベンゾフェノン類
及びキサントン類などが挙げられる。光増感剤として
は、安息香酸系およびアミン系光増感剤などが挙げられ
る。これらは、２種以上を組み合わせて用いることもで
きる。これらの使用量も、単量体に対して通常０.００
０５〜１質量％であり、０.００１〜０.５質量％が好ま
しい。

【０００７】上記のように重合をおこなって得た吸水性
重合体は、水を吸収したゲル状体（水吸収膨潤体）であ
り、通常、乾燥し粉砕することにより、吸水性樹脂粉末
とされている。また、この内部架橋により架橋構造を有
する吸水性樹脂粉末粒子の表面近傍をさらに架橋処理
（以下表面架橋処理ともいう）することにより、吸水特
性をさらに高めた吸水性樹脂とすることも行われてい
る。表面架橋処理には、通常吸水性重合体が有するカル
ボキシル基、水酸基、アミノ基などの官能基と反応し得
る架橋剤を用いて行われ、官能基と反応し得る架橋剤と
しては、例えば、ポリグリシジルエーテル系化合物、ポ
リオール系化合物、ポリアミン化合物、ポリイミン系樹
脂、カーボネート系化合物、ハロエポキシ系化合物、ポ
リアルデヒド系化合物などが挙げられ、それらを吸水性
重合体に混合し加熱処理することにより表面架橋構造が
得られる。これらの表面架橋剤は、単独で用いてもよい
し、２種以上併用することもできる。表面架橋処理する
際に用いられる装置としては、機械力による混合装置、
具体的には、ニーダー、ナウター型混合機、ボールミ
ル、Ｖ型混合機、レーディゲミキサー、タービュライザ
ー、リボン型混合機、コニカルブレンダー、ヘンシェル
ミキサー、ライカイ、パドル型混合機、スクリュー型混
合機、回転円盤型混合機、高速回転パドル型混合機など
の混合機や、攪拌型乾燥機などが、ガスによる流動混合
装置として、流動層乾燥機、噴霧乾燥機などが挙げられ
る。表面架橋処理には通常水を含む溶剤が使用されるた
め、表面架橋処理後の吸水性樹脂を、処理後再度乾燥す
る場合の乾燥装置としては、通常の乾燥機を用いること
ができ、例えば、薄型混合乾燥機、ディスク乾燥機、流
動層乾燥機、気流型乾燥機、赤外線乾燥機などが用いら
れる。これら表面架橋処理および乾燥は、通常、４０℃
〜２５０℃で行われ、好ましくは４０℃〜２００℃、よ
り好ましくは８０℃〜２００℃の温度雰囲気下で行われ
る。さらに吸水性樹脂には、必要により任意の工程で、
増量剤あるいは添加剤として有機質粉体(例えば、パル
プ粉末、セルロース誘導体、天然多糖類など)、無機粉
末(ゼオライト、シリカ、アルミナ、ベントナイト、活
性炭など)、酸化防止剤、防腐剤、抗菌剤、消臭剤、香
料、着色剤などが添加されることもある。

【０００８】上記の様にして得られた吸水性樹脂粉末
は、その形状は粒状、顆粒状、造粒状、リン片状、塊
状、パール状、微粉末状などであり、通常１〜１０００
μｍの範囲の粒度分布を有するものであり、場合により
１０〜９００μｍ、更には５０〜８５０μｍ、時には１
００〜６００μｍの範囲の粒度分布を有する様に、主に
分級により、またその他の手段により調整されている。
本発明の吸水性樹脂粉末は、さらに分級などの手段によ
り、ＪＩＳ標準１４０メッシュ篩を通過する微粉末の
量が１質量％以下、好ましくは０.１質量％以下、より
好ましくは実質的に存在しない（ほぼ０.０％）量に調
整することによって得られるものであるが、ＪＩＳ標準
１４０メッシュ篩の開口は１０６μｍであるから、それ
を通過するのは微粒子であり、特に粉砕によって調製さ
れた粉末の微粒子は粗粒子に付着して単なる分級だけで
分離することは困難であるため、以下の様にして調整す
るのが好ましい。すなわち、ゲル状体（水吸収膨潤体）
を乾燥し粉砕することにより得られた吸水性樹脂粉末を
６０〜１００メッシュ篩で分級し、大部分の微粒子を除
去した後に、造粒効果の認められる量の水を使用して表
面架橋処理を施し、表面架橋された粒子を再度６０〜１
００メッシュ篩で分級することにより、本発明の微粒子
の少ないもしくは実質的に存在しない吸水性樹脂粉末が
得られる。表面架橋処理の際に造粒効果の認められる水
の量は、粒子の形状、粒度および粒度分布によって異な
るが、一般的には吸水性樹脂粉末の質量に対してその
０.５〜５０質量％、好ましくは３〜４０質量％、より
好ましくは５〜３０質量％の量の水が用いられる。本発
明によって得られる吸水性樹脂は、綿、パルプなどの繊
維基材と複合化され、紙おむつや生理用ナプキン、失禁
パットなどの衛生材料を構成する材料の１つに、好適に
使用される。また、その他の用途として、土壌の保水
剤、種子コーティング剤、止水剤、増粘剤、結露防止
剤、汚泥凝固剤、乾燥剤、調湿剤、蓄熱剤用ゲル、芳香
剤用ゲル、人工雪用ゲルなどでも利用することができ
る。

【０００９】

【作用】本発明の吸水性樹脂粉末は、吸湿して吸水性樹
脂粉末同士がブロッキングして機械への付着が起こした
り、吸湿ブロッキングにより吸水性樹脂のホッパーから
の排出や機械への連続定量供給を阻害するという様なこ
とが無く、特に少量のブロッキング防止剤の併用によ
り、その効果を著しく向上させるという優れた作用を有
するものである。

【００１０】

【実施例】以下、実施例、比較例により本発明を更に詳
細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限
定されるものではない。 ○ 実施例１アクリル酸２５mol％、アクリル酸ソーダ７５mol％から
なる濃度４０％のアクリル酸系単量体水溶液に架橋剤と
してトリメチロールプロパントリアクリレートを単量体
に対して２５０ppm、光開始剤として2,2-ジメトキシ-2-
フェニルアセトフェノンおよび過硫酸アンモニウムを単
量体に対してそれぞれ１２０ppmおよび１８００ppm加え
た。ベルト上でアクリル酸系単量体水溶液に紫外線を照
射し、重合体ゲルを作成した。重合体ゲルをミートチョ
ッパーで裁断し、バンド乾燥機上で１５０℃の熱風で乾
燥させた。乾燥した重合体ゲルをロール粉砕機で粉砕、
１８メッシュ（０.８５０mm）と１００メッシュ（０.１
５０mm）の網を備えた篩分機で篩分し、１８メッシュ以
上の粒度０.７％および１４０メッシュ（０.１０６mm）
以下の粒度のものを１.２％含む吸水性樹脂粉末を得
た。得られた吸水性樹脂を１５００kgをレーディゲミキ
サーに仕込み、１１２℃に昇温した後、表面架橋剤デナ
コールＥＸ−８２１（ナガセ化成製）０.３５％、水１
８％を混合し、反応させ、乾燥させた。乾燥後、シリカ
を０.９％添加し、冷却した後、１８メッシュおよび６
０メッシュの網を備えた篩分機で篩分した。得られた吸
水性樹脂粉末の粒度は、１８メッシュ以上の粒度０.１
％、１４０メッシュ以下の粒度はほぼ０.０％であっ
た。この吸水性樹脂粉末をおむつ製造のために、吸水性
樹脂供給用のスパイラルフィーダーでおむつ製造装置に
供給した。１カ月の連続運転においても供給量の低下は
なく、配管内面およびスパイラル部への付着も軽微であ
った。

【００１１】○ 比較例１実施例１で得られた重合体ゲルを乾燥後、粉砕し、１８
メッシュの網を備えた篩分機で篩分し、１８メッシュ以
上の粒度を除去した粉末に実施例１と同様に表面架橋剤
で処理し、乾燥した。得られた吸水性樹脂には１４０メ
ッシュ以下の粒度の微粉末が３％含まれていた。この吸
水性樹脂粉末をおむつ製造のために、吸水性樹脂供給用
のスパイラルフィーダーでおむつ製造装置に供給した。
吸湿した吸水性樹脂粉末がスパイラルフィーダー内部、
内径３０ｍｍのパイプ内壁部とスパイラル、特にスパイ
ラル部の押し込み圧がかかる進行方向と反対面にに付着
し、製造装置への吸水性樹脂粉末の供給量が低下するた
め１週間に１回程度運転を止め付着物を除去しなければ
ならなかった。

【００１２】

【発明の効果】本発明の吸水性樹脂粉末は微粉末が少な
いため、耐吸湿ブロッキング性に優れ、吸水性樹脂製造
装置や吸水性樹脂を原料とする生理用品、紙おむつ等の
衛生材料製造装置の内壁面への付着が少なく、吸水性樹
脂粉末そのものや、生理用品、紙おむつ等の衛生材料の
製造を容易にするという優れた効果を奏するものであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村幸司愛知県名古屋市港区昭和町17番地の23 東亞合成株式会社生産技術研究所内 (72)発明者美保享愛知県名古屋市港区昭和町17番地の23 東亞合成株式会社生産技術研究所内Ｆターム(参考） 4C003 AA24 4F070 AA29 AB13 AC23 DA47 DA48 DC16 GA04 GB09 4G066 AA22D AA47D AB07A AB23A AC17B AC35B AE06B BA09 BA20 DA11 EA05 FA07 FA21 FA31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＪＩＳ標準１４０メッシュ篩を通過する
微粉末の量が１質量％以下の粉末であることを特徴とす
る吸水性樹脂。