JP2005021704A - 吸水性樹脂及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【構成】 不飽和カルボン酸及びその塩よりなる群から選ばれた少なくとも1種の単量体成分(A)、1分子中に不飽和基を2個以上有する化合物(B)、及び1分子中にカルボキシル基と反応しうる官能基を2個以上有する化合物(C)を含む水溶液(D)を重合するに際して、以下の(イ)〜(ハ)の条件を同時に満たすようにして重合を行うことを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
(イ) (B)/(C)〔モル比〕が、2×10-3〜300の範囲内であること
(ロ) レドックス重合開始剤によって重合を開始すること
(ハ) 最大反応温度が60〜100℃の範囲内であること
【選択図】 なし
Description
本発明は、吸水性樹脂にも関する。詳しくは、水可溶分が低減され、耐塩性が高く、加圧下の吸収特性が優れた吸水性樹脂に関する。
更に本発明は、吸水性物品にも関する。詳しくは、水可溶分が低減され、耐塩性が高く、加圧下の吸収特性が優れた吸水性樹脂を含む吸水性物品にも関する。
ノールの溶液中で処理している。この製法では、水/メタノール処理が必要であるため生産性が低下する。また、メタノールが残存する可能性もあり、安全性の観点から好ましくない。
吸水性樹脂は、耐塩性が問題となる場合がある。例えば、吸収させる溶液の種類によって吸収特性が異なる、吸収特性が経時的に変化する等である。
例えば、上記した部分中和アクリル酸等の電解質構造を有する吸水性樹脂は、一般的に耐塩性が低く、おむつに使用した場合には、尿中の電解質による塩濃度の変化や時間の経過により、吸収特性が変化して品質のフレにつながる場合がある。
更に本発明の別の目的は、水可溶分が低減され、耐塩性が高く、加圧下の吸収特性が優れた吸水性樹脂を提供することである。
更に本発明の別の目的は、水可溶分が低減され、耐塩性が高く、加圧下の吸収特性が優れた吸水性樹脂を含む吸水性物品を提供することである。また、従来の吸水性樹脂を含む吸水性物品が有していた吸液後の吸収特性の変化が低減された吸水性物品を提供することである。
(イ) (B)/(C)〔モル比〕が、2×10-3〜300の範囲内であること
(ロ) レドックス系開始剤によって重合を開始すること
(ハ) 最大反応温度が60〜100℃の範囲内であること
(ニ) (B)/(C)〔モル比〕が、0.01〜30の範囲内であること
(ホ) (B)/(A)〔モル比〕が、1×10-4〜3×10-3の範囲内であること
(ヘ) (C)/(A)〔モル比〕が、1×10-4〜1×10-2の範囲内であること
本発明の製造方法においては、(D)の重合を行った後、さらに乾燥を行うことも好ましい。
本発明における「吸収倍率低下度」は以下に示す方法によって測定したものをいう。
不織布性のティーバッグ式袋(40×150mm)に吸水性樹脂Eg(約0.2g)を均一に入れ、液温25℃の人工尿I(尿素1.9%、塩化ナトリウム0.8%、硫酸マグネシウム0.1%、塩化カルシウム0.1%からなる水溶液)に浸漬する。所定時間後にティーバッグ式袋を引き上げ、空気中で5秒間自然に水切りし、更に5.0cm×5.7cmの長方形のトイレットペーパー24枚上で10秒間水切りを行い、ティーバッグ式袋の重量Fgを測定する。同様な操作を吸水性樹脂を用いないで行い、ティーバッグ式袋の重量Ggを測定する。所定時間での吸収倍率を次式より求める。
吸収倍率(g/g)=(F(g)−G(g))/E(g)
吸収倍率低下度を次式より求める。
吸収倍率低下度(g/g)=10分後の吸収倍率(g/g)−3時間後の吸収倍率(g/g)
天秤1上に載置した外気吸入パイプ2を備える容器4に、液温25℃の人工尿II3(塩化カリウム2.0%、硫酸ナトリウム(無水)2.0%、リン酸二水素アンモニウム0.85%、リン酸水素二アンモニウム0.15%、塩化カルシウム(二水塩)0.25%、塩化マグネシウム六水和物0.5%からなる水溶液)を収容する。人工尿II収容部は、導管5により逆ロート6に連通する。この逆ロート6の頂部にグラスフィルター7を固定する。このグラスフィルター7と外気吸入パイプ2の下端8を等高位にセットする。次におもり10(加圧0.70psi)と吸水性樹脂11(0.9g)を収容した、底部がステンレス金網12の筒13(内径6.0cm)を載せる。その後60分間に吸水性樹脂11が吸収した人工尿II3の質量を0.9で除した価を加圧下吸収倍率(単位:g/g)とする。
本発明に用いられる不飽和カルボン酸としては、例えば(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸等を挙げることができ、これらの中から1種または2種以上を用いることができる。アクリル酸を用いるのが最も好ましい。
タ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、N,N′−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、イソシアヌル酸トリアリル、トリメチロールプロパンジ(メタ)アリルエーテル、トリアリルアミン、テトラアリロキシエタン、グリセロールプロポキシトリアクリレート等が挙げられ、これらの1種または2種以上を、溶解性および反応性を考慮した上で適宜選んで用いることができる。好ましくは、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートを化合物(B)として用いるのがよい。
性が良く水可溶分の少ない吸水性樹脂を得ることができる、過酸化水素、アスコルビン酸、過硫酸ナトリウム、2,2′−アゾビス−アミジノプロパン二塩酸塩の組み合わせである。
の不飽和アミド;スチレン、α−メチルスチレン、o−メチルスチレン、p−メチルスチレン等のスチレンまたはその誘導体、(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル等を挙げることができ、これらの1種、または2種以上を単量体成分(A)の50重量%未満、好ましくは40重量%未満の範囲で、必要であれば、用いることができる。
本発明の吸水性樹脂は吸収倍率低下度が1以上16以下である。更に、加圧下の吸収倍率が20以上40以下である。
吸収倍率低下度が16よりも大きい吸水性樹脂は、1度吸収した電解質溶液を時間の経過により排出するので、耐塩性を必要とする実使用において不都合を生じ好ましくない。例えば、使い捨ておむつに吸収倍率低下度が大きい吸水性樹脂を使用した場合、1度吸収した尿を時間の経過と共に排出することになり、使用者に尿が戻り不快感を与えたり、次の尿を吸収できずに漏れを起こし好ましくない。
本発明の吸水性樹脂は吸収倍率低下度が1以上12以下であることがより好ましい。
本発明の吸水性樹脂は加圧下吸水倍率が23以上40以下であることがより好ましい。
本発明の吸水性物品は、吸収倍率低下度が1以上16以下、及び加圧下の吸収倍率が20以上40以下の吸水性樹脂を含む吸水性物品である。
本発明の吸水性物品の形態は特に制限されず、例えばシート状、塊状等が挙げられる。
本発明の吸水性物品は、前記吸水性樹脂を含む限りにおいて、他の構成物質を制限せず、例えば水透過性シート材料、水不透過性シート材料、粉砕パルプ、ティッシュペーパー、ゴム等が挙げられる。例えば本発明の吸水性物品は、前記の吸水性樹脂を、少なくとも片面側を水透過性シートによって形成した袋体の内部に収納した吸水性物品等である。
本発明の吸水性物品を使い捨ておむつに適用した場合は、電解質溶液である尿による吸収倍率の低下が少なく、人の重さによる加圧下での吸収特性にも優れているので特に好適である。
(2)水可溶分量吸水性樹脂Cg(約0.5g)を1000gの脱イオン水中に分散し、16時間攪拌後、濾紙で濾過し、濾液中の固形分重量を測定する(Dg)、水可溶分量を次式により求める。
水可溶分量(重量%)=(D(g)/C(g))×100
ティーバッグ式袋を引き上げ、空気中で5秒間自然に水切りし、更に5.0×5.7cmの長方形のトイレットペーパー24枚上で10秒間水切りを行い、ティーバッグ式袋の重量Fgを測定する。同様な操作を吸水性樹脂を用いないで行い、ティーバッグ式袋の重量Ggを測定する。所定時間での吸収倍率を次式より求める。
吸収倍率(g/g)=(F(g)−G(g))/E(g)
吸収倍率低下度を次式より求める。
吸収倍率低下度(g/g)=10分後の吸収倍率(g/g)−3時間後の吸収倍率(g/g)
回転径120mmのシグマ型羽根を2本有した内容量13リットルのジャケット付きステンレス製双腕型ニーダーに、アクリル酸35mol%及びアクリル酸ナトリウム65mol%からなる単量体成分(A)2168g及び化合物(B)としてポリエチレングリコールジアクリレート(平均分子量478)24.5g及び化合物(C)としてエチレングリコールジグリシジルエーテル13.1g及び脱イオン水を含む水溶液(D)6538gを入れ、窒素ガスにより水溶液(D)を脱気し、反応系中を窒素置換した。次いで、ジャケットに20℃の水を通して温度を制御し、開始剤として2,2′−アゾビス−2−アミジノプロパン二塩酸塩の10重量%水溶液12.56g及びL−アスコルビン酸1重量%水溶液0.88g及び過硫酸ナトリウムの10重量%水溶液12.56g及び過酸化水素の0.35重量%水溶液5.6gを添加した。重合開始温度は20℃に制御した。重合反応開始後更に35分間反応を続行させた。この時、適宜回転軸を回転させ細分化された含水ゲル状重合体を得た。最大反応温度は75℃であった。この含水ゲル状重合体を金網上で150℃の温度条件下90分間熱風乾燥した。この乾燥物をハンマーミルを用いて粉砕し、850μmの金網を通過する吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、エチレングリコールジグリシジルエーテルを21.8gとする以外は、実施例1と同様な操作を行い吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、エチレングリコールジグリシジルエーテルを4.4gとする以外は、実施例1と同様な操作を行い吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、ポリエチレングリコールジアクリレートを12.3g及びエチレン
グリコールジグリシジルエーテルを21.8gとする以外は、実施例1と同様な操作を行い吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、エチレングリコールジグリシジルエーテルを2.2gとする以外は、実施例1と同様な操作を行い吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、ポリエチレングリコールジアクリレートを12.3g及びエチレングリコールジグリシジルエーテルを4.4gとする以外は、実施例1と同様な操作を行い吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、ポリエチレングリコールジアクリレートを61.2gとすること及びエチレングリコールジグリシジルエーテルを用いないこと以外は、実施例1と同様な操作を行い吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、ポリエチレングリコールジアクリレートを用いないこと及びエチレングリコールジグリシジルエーテルを21.8gとすること以外は、実施例1と同様な操作を行ったが、重合開始後のゲルの細分化が進行せず、含水ゲル状重合体が突沸した。最大反応温度は110℃であった。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、エチレングリコールジグリシジルエーテルを用いないこと以外は、実施例1と同様な操作を行い吸水性樹脂を得た。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、L−アスコルビン酸、過酸化水素を用いないこと及び2,2′アゾビス−2−アミジノプロパン二塩酸塩の10%水溶液を25gとすること以外は、実施例1と同様の操作を行ったが、重合は開始しなかった。ジャケットを昇温し50℃とした。反応が開始し反応開始温度は46℃であった。最大反応温度は115℃であった。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において、重合開始後にジャケットに0℃の水を流したこと以外は、実施例1と同様な操作を行い吸水性樹脂を得た。最大反応温度が51℃となった。得られた吸水性樹脂の性能を表1に示す。
実施例1において製造された吸水性樹脂を吸水性樹脂1、実施例2において製造された吸水性樹脂を吸水性樹脂2、及び実施例3において製造された吸水性樹脂を吸水性樹脂3とする。これらの吸水性樹脂の吸収倍率低下度及び加圧下吸収倍率を測定し表2に示す。
市場で入手できる使い捨ておむつから吸水性樹脂を取り出した。キンバリークラーク社製ハギーズウルトラトリムステップ3(Huggies Ultratrim Step3)から取り出した吸水性樹脂を吸水性樹脂4、P&G社製パンパースフェイジースウォーカー2(Pampers Phases Walker2)から取り出した吸水性樹脂を吸水性樹脂5とする。これらの吸水性樹脂の吸収倍率低下度及び加圧下吸収倍率を測定し表2に示す。
特開平4−363,383(ケーブル止水剤)の実施例1に開示の方法で吸水性樹脂6を製造する。500ml円筒型セパラブルフラスコにアクリル酸ナトリウム31.3g、アクリルアミド55.2g、N,N−メチレンビスアクリルアミド0.12gおよび水1
64.9gを仕込み均一に溶解させた。
フラスコ内を窒素置換した後、湯浴上で25℃に加熱し、20%過硫酸ナトリウム水溶液1.94gおよび2%L−アスコルビン酸水溶液1.94gを添加し、攪拌を停止して重合させた。重合開始後発熱し、40分後に90℃まで昇温した。液温の上昇が停止した時点でバス温を90℃まで昇温し、40分間熟成を行った。得られた重合物を細分化した後、160℃で3時間熱風乾燥し、粉砕して吸水性樹脂6を得た。
吸水性樹脂6の吸収倍率低下度及び加圧下吸収倍率を測定し表2に示す。
吸水性樹脂1から吸水性樹脂3の3種の吸水性樹脂を用いて吸水性物品を作製し、人工尿を注ぎ、所定時間加圧後の吸水性物品の手触り感について評価した。吸水性物品の作成方法を示す。吸水性樹脂(300/(10分後の吸収倍率))gおよび粉砕パルプ10gを、ミキサー中で乾式混合し、ついでバッチ型空気抄造装置を用いてワイヤースクリーン上に空気抄造して、寸法10cm×30cmのウエブとした。得られたウエブの上下面を秤量0.0013g/cm2 のティッシュペーパーで挟持し、その後プレスをして、本発明の吸水性物品を得た。
吸水性樹脂1から3を用いた吸水性物品の10分後と3時間後の手触り感を表3に示す。
(比較例8)
吸水性樹脂4から6を用いた吸水性物品の10分後と3時間後の手触り感を表3に示す。
2 外気吸入パイプ
3 人工尿II
4 容器
5 導管
6 逆ロート
7 グラスフィルター
8 外気吸入パイプの下端
10 おもり
11 吸水性樹脂
12 ステンレス金網(400メッシュ)
13 筒
Claims (3)
- 不飽和カルボン酸及びその塩よりなる群から選ばれた少なくとも1種の単量体成分(A)から導かれる繰り返し単位を有し、25℃での吸収倍率低下度が1〜12(g/g)、及び、0.70psi(約4.83kPa)で25℃/60分間の加圧下吸収倍率が23〜40(g/g)である吸水性樹脂を含む、吸水性物品。
但し、吸収倍率低下度(g/g)=10分後の吸収倍率(g/g)−3時間後の吸収倍率(g/g) - 前記吸水性物品が使い捨ておむつであることを特徴とする請求項1に記載の吸水性物品。
- 請求項1又は2の吸水性物品に用いられる吸水性樹脂であって、前記不飽和カルボン酸がアクリル酸であることを特徴とする吸水性樹脂。
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