JP2005511304A - 圧縮された吸収性ポリマー及び製造方法並びにその使用 - Google Patents

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Abstract

【課題】 特に衛生分野で使用される、寸法安定性が十分であると同時に耐磨耗性が十分な、圧縮された吸収性ポリマーを提供する。
【解決手段】少なくとも合成超吸収体粒子を含む組成物に少なくとも３ｋＮ／ｃｍの比接触力または少なくとも３ｋＮ／ｃｍ２の圧力を加えることにより製造可能な圧縮された超吸収体であって、使用される粒子の５％を超えるものが２５０μｍ以下の粒径を有する圧縮された超吸収体、該超吸収体の製造方法、この種類の超吸収体から製造される複合材料、および該超吸収体の使用。

Description

本発明は、少なくとも合成超吸収体粒子を含む混合物に比接触力または圧力を加えることにより製造可能な圧縮された超吸収体、及び該超吸収体の製造方法、この種類の超吸収体から製造される複合材料、および該超吸収体の使用に関する。
いわゆる超吸収体は、多くの技術または衛生分野において頻繁に使用されており、種々の環境における水性液体による不利な影響を回避するために水性液体を吸収し、実質的に結合させて固相にする必要がある場合に使用される。超吸収体としては、合成ポリマーからなる化合物または該合成ポリマーを含む化合物が特に頻繁に使用されている。
超吸収体は一般に、実質的に乾燥していれば、脆性の塩として得られる。しかし、実際にはこれが原因で一連の問題が発生する。なかでも、超吸収体の透過性および吸収特性は、粒径により影響を受ける。特に、小さい粒子は、水または水溶液と接触した際にきわめて迅速に膨潤することで、より大きい粒子の毛細管構造を封鎖するため、超吸収体の透過性を大幅に制限し、したがって該超吸収体の吸収特性に不利な影響を与える。
超吸収体の一般用途において、超吸収体は概して粒径が約１５０〜約８５０μｍになるように粉砕される。しかし、材料が脆性であるため、この操作において粒径が１５０μｍ未満の粒子の割合が大きくなる。これらの粒子は前記の理由により超吸収体の使用前に除去しなければならない。一般に、除去は篩い分けにより行われる。ただし、これにより分離された粒径が２５０μｍ未満の材料は、条件つきで製造プロセスにリサイクル可能である。したがって従来は、超吸収体の製造において、微粉末部分が生じ、コストをかけてで保管するか処分しなければならなかった。
この問題に対処するために、従来この種類の微粉末を製造サイクルに戻すための多くの試みが行われていた。例えば従来技術として、微粉末を重合プロセスにリサイクルし、重合によってより大きいポリマー構造に再生する方法が知られている。粒径が２５０μｍ未満の粒子を重合プロセスにリサイクルした場合には、架橋剤としての効果がある。しかし、架橋特性が粒子の電荷によって異なるという点で不利であり、したがって所定の特性を有する所定の最終製品を得ることが困難である。
米国特許出願第５００２９８６号公報には、混合ゾーン中の超吸収体粒子をイオン性架橋剤の水溶液に接触させることによって吸収率を高めることが開示されている。しかし、この方法により実現された平均粒径の増大は、概して実用に十分ではなく、また搬送安定性も不十分である。
国際公開公報ＷＯ９９／３０７５２号は、吸収性製品中の悪臭を防止するための圧縮された粒子に関する。この明細書に記載の圧縮された粒子は、結合剤を使わず圧縮することにより製造される。この凝集物は水と接触した際、元の微粉末に容易に分解する。
従来技術による方法には、得られた圧縮材料の磨耗安定性が一般に十分でないか、後者の明細書に記載のように、粒径が２５０μｍ未満の超吸収体粒子を大量に処理するのに適していないという問題がある。
さらに、従来技術による方法では、前記微粉末を単独で、またはより大きい粒子と共に加工して、特に衛生分野で使用される吸収性と安定性が十分な成形体にすることが可能とはいえない。
米国特許出願第５００２９８６号明細書 国際公開ＷＯ９９／３０７５２号パンフレット
本発明の目的は、特に衛生分野で使用される、寸法安定性が十分であると同時に耐磨耗性が十分な、圧縮された超吸収体を提供することにある。本発明の別の目的は、特に衛生分野で使用される、粒径が２５０μｍ未満の第一の粒子の割合が高く、またそれにもかかわらず吸収性が十分な、圧縮された超吸収体を提供することにある。
本発明の別の目的は、粒径が２５０μｍ未満の超吸収体粒子が使用可能な、圧縮された超吸収体の製造方法を提供することにある。
粒径が２５０μｍ未満、好ましくは２００μｍ未満、特に好ましくは１５０μｍ未満の超吸収体粒子に、場合により結合剤の存在下で、特定の比接触力または圧力を加えることにより、該超吸収体粒子を成形品に加工可能であることが分かった。
本発明の目的は、以下に記載の圧縮された超吸収体粒子およびその製造方法により達成される。
したがって、本発明の主題は、少なくとも合成超吸収体粒子を含む混合物に少なくとも３ｋＮ／ｃｍの比接触力、または少なくとも３ｋＮ／ｃｍ２の圧力を加えることにより製造可能な圧縮された超吸収体であって、使用される粒子のうち５％超、好ましくは２０％超、特に好ましくは３５％超について粒径が２５０μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、特に好ましくは１５０μｍ以下であることを特徴とする圧縮された超吸収体である。本発明の超吸収体の好ましい一態様では、粒子のうち３５重量％超について粒径が１５０μｍ未満である。
本発明において「圧縮された超吸収体」と称する組成物は、少なくとも１種の超吸収体を含む。本発明における超吸収体としては、１ｇ当たり少なくとも４ｇ、好ましくは少なくとも１０ｇ、特に好ましくは少なくとも１００ｇの水を吸収可能な合成材料または少なくとも一部が合成された材料が原則として好適である。本発明の好ましい一態様では、吸収体として合成材料、特に吸収性ポリマーが使用される。
本発明において好適な吸収性ポリマーは、１個の酸性基を有する少なくとも１種のモノエチレン性不飽和モノマーをベースとする少なくとも１種のポリマーを含むことが好ましい。使用されるモノマーの酸性基を完全または部分中和することが可能であり、部分中和が可能であることが好ましい。これに関連しては、ドイツ特許第１９５２９３４８号明細書を参照し、ここに引例として導入される該明細書の開示内容が本明細書の開示内容の一部をなすものとみなす。
１個の酸性基を有するモノエチレン性不飽和モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、α−クロロアクリル酸、α−シアノアクリル酸、β−メチルアクリル酸（クロトン酸）、α−フェニルアクリル酸、β−アクリロキシプロピオン酸、ソルビン酸、α−クロロソルビン酸、２’−メチルイソクロトン酸、桂皮酸、ｐ−クロロ桂皮酸、ステアリン酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、アコニット酸、マレイン酸、フマル酸、トリカルボキシエチレン、マレイン酸無水物；例えば２−ヒドロキシエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート等の上記の酸、好ましくはアクリル酸またはメタクリル酸のヒドロキシル基またはアミノ基含有エステル、およびメタクリル酸の類縁誘導体が好ましく、アクリル酸およびメタクリル酸が特に好ましく、アクリル酸がさらに好ましい。
本発明においては、１個の酸性基を有するモノエチレン性不飽和モノマーに加えて、１個の酸性基を有するモノエチレン性不飽和モノマーとは異なるコモノマーをもベースとする好適なポリマーを超吸収体に使用可能である。コモノマーとしては、エチレン性不飽和スルホン酸モノマー、エチレン性不飽和ホスホン酸モノマー、およびアクリルアミドが好ましい。
エチレン性不飽和スルホン酸モノマーとしては、脂肪族または芳香族ビニルスルホン酸、もしくはアクリルスルホン酸またはメタクリルスルホン酸が好適である。脂肪族または芳香族ビニルスルホン酸としては、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、４−ビニルベンジルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、およびスチレンスルホン酸が好ましい。アクリルスルホン酸またはメタクリルスルホン酸としては、スルホエチルアクリレート、スルホエチルメタクリレート、スルホプロピルアクリレート、スルホプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシ−３−メタクリロキシプロピルスルホン酸、および２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸が好適である。
また、ビニルホスホン酸、アリルホスホン酸、ビニルベンジルホスホン酸、アクリルアミドアルキルホスホン酸、アクリルアミドアルキルジホスホン酸、ホスホノメチル化ビニルアミン、および（メタ）アクリルホスホン酸誘導体等のエチレン性不飽和ホスホン酸モノマーも好ましい。
アクリルアミドとしては、Ｎ−ビニルアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、ビニルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルプロピルアクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、またはジエチルアクリルアミド等のアルキル置換アクリルアミドもしくはアクリルアミドまたはメタクリルアミドのアミノアルキル置換誘導体；およびこれらのメタクリルアミド誘導体；ならびにアクリルアミドおよびメタクリルアミドが挙げられ、アクリルアミドが好ましい。
コモノマーとしてはまた、水溶性が低いモノマーを全モノマーに対して０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１５重量％、特に好ましくは０．５〜５重量％の量で使用可能である。この種類のモノマーとしては例えば、エチルアクリレートおよびエチルメタクリレート、ブチルアクリレートおよびブチルメタクリレート等のアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、ビニルアセテート、スチレン、またはイソブチレンおよびこれら２種以上の混合物が挙げられる。
さらに、水溶性のポリマーを全モノマーに対して０．０１〜２０重量％、好ましくは０．１〜１５重量％、特に好ましくは０．５〜５重量％の量でモノマー溶液に加えることが可能である。このポリマーとしては前記モノマーのポリマーまたはコポリマー、例えば、ポリアクリル酸、部分ケン化ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール、デンプンおよびデンプン誘導体、セルロースおよびセルロース誘導体、ならびに他の多糖類等が挙げられる。
前記の酸はいずれも遊離酸または塩として重合可能である。また、部分中和も可能である。さらに、完全または部分中和は重合後に行うことも可能である。モノマーの中和は、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、アンモニア、および炭酸塩または重炭酸塩、もしくはこれらの２種以上の混合物を使用して行うことが可能である。さらに、中和されるべき酸と水溶性の塩を形成するすべての塩基が、原則として好適である。様々な塩基を混合して中和することもあり得る。アンモニアとアルカリ金属水酸化物を使用した中和が好ましく、水酸化ナトリウムとアンモニアを使用した中和が特に好ましい。
本発明の好ましい一態様において、本発明の圧縮に使用可能な超吸収体は、以下の特性のうち少なくとも１つを有する。
（ａ）ＥＲＴ（ＥＤＡＮＡ推奨試験）４４０．１−９９による０．９重量％食塩水の最大吸収量が１０〜１，０００ｇ／ｇ、好ましくは１５〜５００ｇ／ｇ、特に好ましくは２０〜３００ｇ／ｇ。
（ｂ）ＥＲＴ４７０．１−９９による０．９重量％食塩水で抽出可能な部分が、超吸収体に対して３０重量％未満、好ましくは２０重量％未満、特に好ましくは１０重量％未満。
（ｃ）ＥＲＴ４４０．１−９９による０．９重量％食塩水の最大吸収量の８０％に達するまでの膨潤時間が０．０１〜１８０分、好ましくは０．０１〜１５０分、特に好ましくは０．０１〜１００分。
（ｄ）ＥＲＴ４６０．１−９９による嵩密度が３００〜１，０００ｇ／ｌ、好ましくは３１０〜８００ｇ／ｌ、特に好ましくは３２０〜７００ｇ／ｌ。
（ｅ）ＥＲＴ４００．１−９９による超吸収体１ｇの１リットル水溶液のｐＨ値が４〜１０、好ましくは５〜９、特に好ましくは５．５〜７．５。
（ｆ）ＥＲＴ４４１．１−９９によるＣＲＣが１０〜１００ｇ／ｇ、好ましくは１５〜８０ｇ／ｇ、特に好ましくは２０〜６０ｇ／ｇ。
上記特性のうち２つ以上の特性の組み合わせは、それぞれ本発明の超吸収体の好ましい態様である。さらに、本発明の態様としては、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの特性 またはａｂ、ａｂｃ、ａｂｃｄ、ａｂｃｄｅ、ａｂｃｄｅｆ、ｂｃ、ｂｃｄ、ｂｃｄｅ、ｂｃｄｅｆ、ｃｄ、ｃｄｅ、ｃｄｅｆ、ｄｅ、ｄｅｆ、ｅｆで表される特性の組み合わせを有する超吸収体が特に好ましく、ａ、ｂ、ｃ、ｆ、ａｂ、ａｂｆで表される特性または特性の組み合わせを有する超吸収体がさらに好ましい。
本発明の超吸収体は、各種の重合方法により前記モノマーから製造可能である。これに関連しては例えば、塊状重合、溶液重合、噴霧重合、逆乳化重合、および逆懸濁重合が挙げられる。溶液重合は、水を溶媒として行うことが好ましい。溶液重合は連続的または断続的に行うことが可能である。従来技術においては、開始剤ならびに反応溶液の温度、種類、および量といった、反応割合に関する変数の範囲が広い。一般的な方法は以下の特許明細書、すなわち米国特許第４２８６０８２号明細書、ドイツ特許第２７０６１３５号明細書、米国特許第４０７６６６３号明細書、ドイツ特許第３５０３４５８号明細書、ドイツ特許第４０２０７８０号明細書、ドイツ特許第４２４４５４８号明細書、ドイツ特許第４３２３００１号明細書、ドイツ特許第４３３３０５６号明細書、ドイツ特許第４４１８８１８号明細書に記載されている。該明細書をここに引例として導入し、重合プロセスに関する該明細書の該当部分が本明細書の開示内容の一部をなすものとみなす。
本発明において圧縮に使用可能な超吸収体は、例えば化学架橋剤を使用する架橋、熱架橋、放射線架橋、またはこれらの方法のうち２つ以上を使用して架橋することが可能であるが、化学架橋剤を使用する架橋が好ましい。
化学架橋は、当業者に公知のいずれの架橋剤を使用して行ってもよい。この種類の架橋剤は、使用されるモノマーの総重量に対して７重量％未満、好ましくは０．１〜５重量％の量で使用することが好ましい。本発明の好ましい架橋剤はポリアクリル酸またはポリメタクリル酸エステルであり、ポリメタクリル酸エステルは例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、１，６−ヘキサンジオール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ポリエチレングリコール、またはポリプロピレングリコール等のポリオールまたはエトキシ化ポリオールをアクリル酸またはメタクリル酸で転化させることで得られる。
架橋剤としてはまた、ポリオール、アミノアルコール、ならびにこれらのモノ（メタ）アクリル酸エステルおよびモノアリルエーテルが使用可能である。架橋剤としてはさらに、ポリオールおよびアミノアルコールのモノアリル化合物のアクリル酸エステルも好適である。これに関連しては、ドイツ特許第１９５４３３６６号明細書およびドイツ特許第１９５４３３６８号明細書を参照する。該明細書の開示内容をここに引例として導入し、本明細書の開示内容の一部をなすものとみなす。
好適な架橋剤としては例えば、１,４−ブタンジオールジアクリレート、１,４−ブタンジオールジメタクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールＡジメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジールメタクリレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールトリメタクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、トリス（２−ヒドロキシ）イソシアヌレートトリメタクリレート、ポリカルボン酸のジビニルエステル、ポリカルボン酸のジアリルエステル、トリアリルテレフタレート、ジアリルマレエート、ジアリルフマレート、ヘキサメチレンビスマレインアミド、トリビニルトリメリテート、ジビニルアジペート、ジアリルサクシネート、エチレングリコールジビニルエーテル、シクロペンタジエンジアクリレート、トリアリルアミン、ハロゲン化テトラアリルアンモニウム、ジビニルベンゼン、ジビニルエーテル、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスメタクリルアミド、およびエチレングリコールジメタクリレートが考えられる。これらのうち好ましい架橋剤は、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスメタクリルアミド、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、トリアリルアミン、またはこれら化合物２種以上の混合物である。
本発明において使用可能な超吸収体は、例えば後架橋することも可能である。いわゆる「後架橋剤」としては、有機炭酸塩、第四級ポリアミン、多価金属化合物、および未処理の超吸収体中のカルボキシル基と反応可能な少なくとも２個の官能基を有する化合物が好適である。後架橋剤とは、特にエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、プロパノールアミン、ポリオキシプロピレン、オキシエチレン−オキシプロピレンのブロックコポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ポリビニルアルコール、およびソルビトール等のポリオールおよびアミノアルコール；エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、およびポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル化合物；２，２−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、１，６−ヘキサメチレンジエチレン尿素、およびジフェニルメタン−ビス−４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジエチレン尿素等のポリアジリジン化合物；エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、ペンタエチレンヘキサアミン、およびポリエチレンイミン等のハロゲン化エポキシ化合物；２，４−トルイレン−ジイソシアネートおよびヘキサメチレンジイソシアネート等のポリイソシアネート；水酸化亜鉛；ハロゲン化カリウム、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化鉄、ハロゲン化チタン、およびハロゲン化ジルコニウム；１，３−ジオキソラン−２−オンおよび４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン等のアルキレンカーボネート；塩等の多価金属化合物；ジメチルアミンとエピクロロヒドリンの縮合物等の第４級ポリアミン；ジアリルジメチルアンモニウムクロライドのホモポリマーおよびコポリマー；ならびにジエチルアミノ（メタ）アクリレートメチルクロライドアンモニウム塩のホモポリマーおよびコポリマーである。これらの化合物のうち好ましくはジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキシプロピレン、オキシエチレン−オキシプロピレンのブロックコポリマー、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ポリビニルアルコール、ソルビトール；１，３−ジオキソラン−２−オン、４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，４−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−ヒドロキシメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、１，３−ジオキサン−２−オン、４−メチル−１，３−ジオキサン−２−オン、４，６−ジメチル−１，３−ジオキサン−２−オン、１，３−ジオキソラン−２−オン、およびポリ−１，３−ジオキソラン−２−オン等のアルキレンカーボネート；エチレングリコールジグリシジルエーテル；１，２−エチレンビスオキサゾリン等のポリオキサゾリン；γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランおよびγ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のシラン基を有する架橋剤；２−オキサゾリジノン、ビス−２−オキサゾリジノン、およびポリ−２−オキサゾリジノン等のオキサゾリジノン；ならびにジグリコールシリケートである。
前記後架橋剤のうち、エチレンカーボネートが特に好ましい。
これらの化合物は、未処理の超吸収体に対して０．０１〜３０重量％、好ましくは０．１〜２０重量％、特に好ましくは０．５〜１０重量％の量で使用することが好ましい。有機溶媒は、未処理のポリマー（Ｐｕ）に対して０〜６０重量％、好ましくは０．１〜４０重量％、特に好ましくは０．２〜５０重量％の量で混合物に添加可能である。有機溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、およびｔ−ブタノール等の低級アルコール；アセトン、メチルエチルケトン、およびメチルイソブチルケトン等のケトン；ジオキサン、テトラヒドロフラン、およびジエチルエーテル等のエーテル；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドおよびＮ，Ｎ−ジエチルホルムアミド等のアミド；ならびにジメチルスルホキシド等のスルホキシドが好ましい。
また、本発明において、内側部分を取り囲む外側部分を有する超吸収体が使用可能であり、外側部分の架橋度は内側部分のそれより高い。これに関連してはまた、内側部分の粒径が外側部分のそれより大きいことが好ましい。本発明において、この種類のいわゆる後架橋された超吸収体を使用する場合、以下の特性のうち少なくとも１つを有することが好ましい。
（Ａ）ＥＲＴ４４０．１−９９による０．９重量％食塩水の最大吸収量が１０〜８００ｇ／ｇ、好ましくは１５〜４００ｇ／ｇ、特に好ましくは２０〜２００ｇ／ｇ。
（Ｂ）ＥＲＴ４７０．１−９９による０．９重量％食塩水で抽出可能な部分が、後架橋された超吸収体に対して３０重量％未満、好ましくは２０重量％未満、特に好ましくは１０重量％未満。
（Ｃ）ＥＲＴ４４０．１−９９による０．９重量％食塩水の最大吸収量の８０％に達するまでの膨潤時間が０．０１〜１８０分、好ましくは０．０１〜１５０分、特に好ましくは０．０１〜１００分。
（Ｄ）ＥＲＴ４６０．１−９９による嵩密度が３００〜１，０００ｇ／ｌ、好ましくは３１０〜８００ｇ／ｌ、特に好ましくは３２０〜７００ｇ／ｌ。
（Ｅ）ＥＲＴ４００．１−９９による後架橋された超吸収体１ｇの１リットル水溶液のｐＨ値が４〜１０、好ましくは５〜９、特に好ましくは５．５〜７．５。
（Ｆ）ＥＲＴ４４１．１−９９によるＣＲＣが１０〜１００ｇ／ｇ、好ましくは１５〜８０ｇ／ｇ、特に好ましくは２０〜６０ｇ／ｇ。
上記特性のうち２つ以上の特性組み合わせは、それぞれ本発明の方法の好ましい態様である。さらに本発明の態様としては、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、またはＦの特性、およびＡＢ、ＡＢＣ、ＡＢＣＤ、ＡＢＣＤＥ、ＡＢＣＤＥＦ、ＢＣ、ＢＣＤ、ＢＣＤＥ、ＢＣＤＥＦ、ＣＤ、ＣＤＥ、ＣＤＥＦ、ＤＥ、ＤＥＦ、ＥＦで表される特性の組み合わせを有する後架橋された超吸収体が特に好ましい。
本発明の「圧縮された超吸収体」と称する組成物は、前記ポリマーに加えて、添加剤を含むことが可能である。
添加剤としては、例えば水に不溶性の無機固体が好適である。特に好適なのは、粒径が約０．００１〜約１，０００μｍ、特に約５０〜約５００μｍの、水に不溶性の無機固体である。本発明の好ましい一態様において、本発明の圧縮された超吸収体は、固体粒子の粒径が約８０〜約４００μｍの、水に不溶性の無機固体１種または２種以上の混合物であって、固体粒子のうち好ましくは少なくとも約５％、例えば少なくとも約１０％、約２０％、約５０％、または少なくとも約８０％について粒径が２００μｍ未満、特に１５０μｍ未満である。特に好適な粒径は、例えば５ｎｍ〜約１００μｍである。
好適な水に不溶性の無機固体は例えば、二酸化チタン；ベントナイト、カオリン、またはアタパルジャイト等の粘土鉱物；ゼオライト、発熱性ケイ酸等である。
本発明の好ましい一態様において、添加剤として使用される水に不溶性の無機固体は、以下の特性のうち少なくとも１つを有する。
（α）ＤＩＮ６６１３１によるＢＥＴ表面積が少なくとも１０ｍ２／ｇ、好ましくは少なくとも５０ｍ２／ｇ、特に好ましくは少なくとも２００ｍ２／ｇ、さらに好ましくは１８０〜１，０００ｍ２／ｇ。
（β）４％水性分散体のｐＨ値が２〜１１、好ましくは２．５〜８、特に好ましくは３〜５。
（γ）ＤＩＮ７８７／XIおよびＪＩＳ Ｋ５１０１／１８（篩い分けなし）による突き固め密度（tumped density）が８００ｇ／ｌ未満、好ましくは３００ｇ／ｌ未満、さらに好ましくは６０ｇ／ｌ未満。
上記特性のうち２つ以上の特性の組み合わせは、それぞれ好ましい態様である。さらに本発明の態様としては、α、β、γの特性およびαβ、αβγ、βγ、またはαγで表される特性の組み合わせを有する無機固体１種または２種以上の混合物を含む圧縮された超吸収体が好ましく、αβγで表される特性組み合わせを有する無機固体１種または２種以上の混合物を含む圧縮された超吸収体が特に好ましい。
また本発明の方法において、無機固体がケイ素化合物をベースとすることが好ましく、エアロジルおよびカオリン等の、プロセスについて公知のすべてのケイ素−酸素化合物がより好ましく、なかでもエアロジルが特に好ましい。
本発明の圧縮された超吸収体はまた、無機固体１種または２種以上の混合物を約０．００１〜約４０重量％、好ましくは約０．０１〜約２０重量％、特に好ましくは約０．０５〜約５重量％の量で含むことが好ましい。
本発明の別の好ましい態様において、本発明の圧縮された超吸収体は無機結合剤または有機結合剤を少なくとも１種含む。また、本発明においては、本発明の超吸収体が２種以上の無機結合剤の混合物、２種以上の有機結合剤の混合物、または１種以上の無機結合剤および１種以上の有機結合剤の混合物を含むことも同様に可能である。
本発明における無機結合剤としては、水溶液において少なくとも２価のイオン化金属カチオン、アミノカチオン、またはイミノカチオンを形成する水溶性化合物が好適である。
元素周期表のIIＡ〜VIＡ、ＩＢ、IIＢ、およびVIIの各群に属する金属から得られるような金属カチオンが特に好ましい。この種類の金属の塩、酸化物、水酸化物、またはこれに類する化合物は、該化合物が水溶性であり、該化合物が水中にてイオン化または解離し、その金属カチオン、アミン、またはイミンが少なくとも２価である限りにおいて好適である。好適な少なくとも２価の金属カチオンとしては例えば、アルミニウム、銅、亜鉛、ジルコニウム、鉄、コバルト、クロム、チタン、またはこれら２種以上の混合物が挙げられる。本発明においては、アルミニウムが金属カチオンとして好ましい。好適な無機結合剤とは例えば、硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムナトリウム、ポリ塩化アルミニウム、二酢酸アルミニウム、塩基性水酸化アルミニウム（水酸化アルミニウムと水酸化ナトリウムのモル比が約１：１）、酢酸コバルト、硫酸銅、酢酸亜鉛、酢酸ジルコニウム、四塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、またはこれら化合物２種以上の混合物である。本発明の別の好ましい態様において、本発明の圧縮された超吸収体は、無機結合剤としてアルミニウム塩、特に硫酸アルミニウムを含む。
本発明の別の好ましい態様において、本発明の圧縮された超吸収体は、無機結合剤の他に、またはそれに代えて有機結合剤を含むことが可能である。本発明の有機結合剤としては、原則として少なくとも１種の多価のアミンまたはイミンであるすべての結合剤が好適である。本発明においては、分子量が約２００以下の有機結合剤が好適である。ただし本発明においては、本発明の圧縮された超吸収体の一成分として、分子量が上記よりかなり大きく、例えば５，０００，０００以下、特に約１，０００〜約１，０００，０００の有機結合剤も同様に使用可能である。
好適な有機結合剤は例えばポリアミン、ポリイミン、ポリアミド、キトサン、またはポリビニルピロリドンである。
圧縮された超吸収体における無機または有機結合剤１種、またはこの種類の結合剤２種以上の混合物の割合は、本発明においては、約３０重量％以下、例えば約０．１〜約１５重量％、または約０．５〜約５重量％である。
本発明の別の好ましい態様において、本発明の圧縮された超吸収体は水を含む。本発明の圧縮された超吸収体の含水量は例えば約３０重量％以下だが、約０．１〜約１５重量％、または約０．５〜約１０重量％であることが好ましい。特に好適な含水量は、例えば約０．８〜約５重量％である。
本発明の別の態様において、本発明の圧縮された超吸収体は、超吸収体または結合剤の上記の定義には該当しない、少なくともさらに１種の有機ポリマー（Ｐｓ）を含む。
本発明においては、この種類のさらに１種のポリマー（Ｐｓ）の４重量％脱イオン水溶液の２０℃における粘度は、好ましくは１〜１００，０００ｍＰａ・ｓ、さらに好ましくは１０〜５０，０００ｍＰａ・ｓ、特に好ましくは１００〜１０，０００ｍＰａ・ｓである。
ポリマー（Ｐｓ）は、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセリン、ゼラチン、または糖類をベースとするポリマーであることが好ましい。ポリマー（Ｐｓ）としては例えば、キサンタン、デンプン、グアー種子粉末、アルギン酸塩、デキストリン、寒天、カラゲン、トラガカント、アラビアゴム、アルギネート、ペクチン、ポリオース、グアー粉、イナゴマメ種子粉末、ビニルポリマー、ポリカルボン酸、ポリエーテルが挙げられる。本発明の超吸収体は前記ポリマーをそれぞれ単独で、または２種以上の混合物として含むことが可能である。
本発明の好ましい一態様において、ポリマー（Ｐｓ）は糖類をベースとする。エステル、エーテル、およびカルボキシメチル化誘導体等の変性糖類が特に好ましい。糖類のエーテルは、炭素数が１〜１，０００，０００、好ましくは１〜１０，０００、さらに好ましくは１〜１０のアルキル基で変性された糖類であることが好ましい。これらのうち、メチル、エチル、プロピル、ブチルで変性された糖類が好ましく、メチル基で変性された糖類が特に好ましい。糖類のエステルとしては、例えばアセテート、アセトブチレート、アセトプロピオネート、またはプロピオネートが挙げられる。ポリマー（Ｐｓ）は、糖類または多糖類をポリマー（Ｐｓ）に対して、好ましくは少なくとも１０重量％、より好ましくは少なくとも５０重量％、特に好ましくは少なくとも９０重量％含む。多糖類のうち、セルロースおよびデンプンが好ましく、セルロースが特に好ましい。またセルロースは、好ましくはカルボキシメチルセルロースであり、より好ましくはカルボキシメチルセルロースナトリウムおよびカルボキシメチルセルロースカリウムであり、特に好ましくはカルボキシメチルセルロースナトリウムである。
本発明の圧縮された超吸収体は、本発明の好ましい一態様において、さらなる有機ポリマー１種または２種以上の混合物を約３０重量％以下、例えば約０．１〜約１５重量％、または約０．５〜約５重量％の量で含む。
本発明の圧縮された超吸収体は、本発明において、少なくとも１種の超吸収体、場合によっては該超吸収体と別の前記成分１種以上との混合物に、少なくとも３ｋＮ／ｃｍの比接触力または少なくとも３ｋＮ／ｃｍ２の圧力を加える方法により得られる。
本発明の圧縮された超吸収体の製造で行われる圧縮において、超吸収体１種、超吸収体２種以上の混合物、超吸収体１種以上と水または結合剤の混合物、超吸収体１種以上と水および結合剤の混合物、およびこれらのいずれかに必要に応じて前記添加剤１種以上を加えたものに、前記範囲内の圧力を加える。本発明において、この圧力を加える方法は重要ではない。ただし、本発明においてはスタンピングまたはローリングによる凝縮が好ましい。本発明においてはロール圧縮が特に好ましい。
ロール圧縮では、上記組成物のうち１つを、それぞれ互いに反対の回転方向で回転する２つのローラ間でプレスすることにより圧縮する。本発明においては、平滑ローラまたはプロファイルローラを圧縮に使用可能である。ロール圧縮に好適な方法は当業者に公知である。例えば、プロファイルローラを使用して一般に実行可能な圧縮、ブリケッティング、打錠、または造粒の方法が好適である。
超吸収体を含み、圧縮に供される組成物は、原則としてそのままの形で圧縮可能である。ただし、本発明においては、圧縮に供される組成物を圧縮工程の前に予備圧縮することが好ましい。予備圧縮はスクリュー圧縮機（圧縮スネール）内で行うことが好ましい。
本発明の好ましい一態様において、圧縮に供される組成物は水または結合剤、もしくは両方を含む。
超吸収体と水の混合、超吸収体と結合剤の混合、または超吸収剤、水、および結合剤の混合をできるだけ均一に行うために、本発明の好ましい一態様では、超吸収体１種または２種以上の混合物と、水、結合剤、またはこれらの混合物を、予備圧縮において混合する。この目的を達するために、例えば超吸収体１種または２種以上の混合物をスクリューコンベアーに導入した後、下流の位置において、水、結合剤、またはこれらの混合物を該コンベアーに導入する。圧縮に供される組成物がさらに添加物を含む場合、これらを同様に予備圧縮において、超吸収体１種または２種以上の混合物と混合することが好ましい。ただし本発明においては、圧縮に供される組成物の各成分の混合を予備圧縮において行わず、別の工程で行うことも同様に可能である。この場合、当業者に公知のすべての混合装置を混合に使用可能である。
圧縮に供される組成物が水と結合剤を含む場合、水と結合剤を超吸収体１種または２種以上に混合する順序は、原則として任意である。例えば、水を先に添加してから結合剤を添加することも可能であり、結合剤を先に添加してから水を添加することも可能である。本発明においては、水と結合剤を同時に、特に結合剤１種または２種以上の混合物の水溶液として添加することも同様に可能である。
圧縮に供される組成物が結合剤と別の添加剤を含む場合、結合剤と添加剤を超吸収体１種または２種以上に混合する順序は、原則として任意である。本発明においては、結合剤１種以上を超吸収体１種または２種以上の混合物に添加した後で添加剤を添加することが好ましい。
本発明において、圧縮は約０〜約１００℃の温度で行われる。圧縮は約２０〜約８０℃の温度で行われることが好ましい。圧縮に必要な温度は、例えば圧縮装置を外部から冷却または加熱することにより得られる。例えば、ロール圧縮においては、片方または両方のローラを冷却または加熱可能である。ただし本発明においては、外部から温度に対する影響を実質的に与えずに圧縮装置を運転することも同様に可能である。これに関連して、圧縮中の材料の温度上昇は、例えば圧縮に使用される組成物、および圧縮により加えられる圧力の形態に依存するかたちでみられる。圧縮中の温度は、いかなる場合でも、本発明の圧縮された超吸収体における凝縮による吸収力の損失がないように設定しなければならない。
圧縮中の圧力、または圧縮に供される組成物に加えられる力は、本発明において、少なくとも約３ｋＮ／ｃｍ２の圧力、または少なくとも３ｋＮ／ｃｍの比接触力が圧縮に供される組成物に加わるように設定される。本明細書において「比接触力」とは、２つのローラ間に存在するローラ幅１ｃｍ当たりの力を指す。
本発明における圧縮はローラにより行われることが好ましい。比接触力は、好ましくは少なくとも約１０ｋＮ／ｃｍ、特に好ましくは少なくとも約４０ｋＮ／ｃｍ、さらに好ましくは少なくとも１００ｋＮ／ｃｍであり、比接触力は１，０００ｋＮ／ｃｍの値を超えないことが好ましい。
本発明において、本発明の圧縮された超吸収体は、圧縮工程後、そのままの形でさらに加工されるか、乾燥される。圧縮に供される組成物が水を含む場合、乾燥は減圧下または雰囲気圧下で行うことが可能であり、温度は好ましくは約３０〜約１８０℃、例えば約５０〜９０℃である。乾燥時間は、圧縮された超吸収体の含水量によるが、約５分〜約５時間である。
本発明の圧縮された超吸収体は、圧縮によって、圧縮に使用される方法の選択に応じて、薄片、顆粒、トローチ、錠剤、または好適に選択された圧縮方法により製造可能な同様の成形体として得られる。
本発明においては、圧縮し、場合によって次に乾燥することで直接得られる圧縮された超吸収体を、成形体として使用することも可能である。
本発明において製造可能な成形体は、原則としていかなる実質的に不規則な、または規則的な空間形態を有していてもよい。好適な規則的な空間形態は例えば、球体、楕円体、円柱、立方体、または直方体である。
本発明においては、圧縮された超吸収体を、圧縮工程、場合によっては次の乾燥工程の後、粉砕することが同様に可能であり、この種類の粉砕により粒径は約１００〜約１，０００μｍ、好ましくは１５０〜１，０００μｍ、特に好ましくは１５０〜８５０μｍになる。重量平均粒径が約４００〜７００μｍであって、粒径が２００μｍ未満の粒子が１６重量％以下、粒径が１，２００μｍ以下の粒子が１６重量％以下になるような粒径分布を得ることが好ましい。この粒径分布を篩い分けにより得るのが特に有用であることがわかっている。
本発明の別の好ましい態様において、圧縮された超吸収体に水溶性ポリマーのコーティングを付与することが可能である。コートされ、圧縮された超吸収体の利点は、搬送中の磨耗が少なく、湿潤空気に対する感度が低く、またそれにもかかわらず水性媒体中で迅速に吸収効果を示すということである。さらに、圧縮された超吸収体の加工において、圧縮されていない超吸収体と比べ形成される粉末が少ない。
本発明において、ここで取り上げるこの種類のコーティング用の水溶性ポリマーとしては、原則として少なくとも１ｇ／ｌの水溶性を有するすべてのポリマーが好適である。この種類のポリマーは、ポリマー骨格に１個以上の酸性基を有することが好ましい。本発明において、カルボン酸基、スルホン酸基、またはその両方を有するポリマーが特に好適であり、ポリマー骨格にカルボン酸基を有するポリマーがさらに好ましい。本発明のコーティング剤として好適なポリマーを製造するためには、例えば本明細書に既出のモノマーが好適である。
本発明の好ましい一態様において、水溶性ポリマーとしてはアクリル酸またはメタクリル酸のポリマー、またはアクリル酸およびメタクリル酸のコポリマーが使用される。本発明の好適なポリマーは、アクリル酸成分、メタクリル酸成分、または両方の成分以外に、必ずしも酸性基を有さなくてもよい別のモノマー形成ブロックを含むことが可能である。この種類の好適なコモノマーとは例えば、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、カルボン酸ビニルエステル、アクリロニトリル、スチレン、イソプレン、およびブタジエンであり、特にビニルアセテートである。
本発明の特に好ましい一態様において、本発明で使用される吸収剤は、オイドラギット（登録商標）Ｌ１００、オイドラギット（登録商標）Ｓ１００（製造：レーム社、ドイツ・ダルムシュタット）の商品名で知られる２商品のうち少なくとも１つを含むポリマー層でコートされる。これらのポリマーは、メタクリル酸およびメタクリル酸エステルをベースとするアニオン性ポリマーである。カルボン酸のエステル形成ブロックに対する比は、オイドラギット（登録商標）Ｌ型では約１：１、オイドラギット（登録商標）Ｓ型では約１：２である。
前記ポリマーは、有機溶媒（アルコール、アセトン）に溶解した溶液、有機溶媒と水の混合物に溶解した溶液、または純水性ラテックス分散体として、本発明において使用可能な吸収剤に対して使用される。
この種類のポリマーコーティングを製造するのに好ましく使用されるポリマーの特性と該ポリマーの使用については、『オイドラギット――耐胃液コーティング（基礎情報１）』（レーム社）；Ｋ・レーマン、Ｈ・Ｕ・ペテライト著「水性ポリメタクリレート基材に対するフィルムコーティング――腸内で徐放される分散体」、Ｐｈａｒｍ．Ｉｎｄ．、第５５巻、６号、６１５〜６１８頁（１９９３年）；Ｋ・Ｏ・Ｒ・レーマン、『医薬品用水性ポリマーコーティング』第４章、「ポリメタクリレートコーティング系の化学特性とコーティング特性」、ジェイムズ・Ｗ・マギニティ編、マーセル・デッカー社、ニューヨーク、１９８９年；Ｋ・レーマン、『マイクロカプセルと調剤法』第４章、「流動床式噴霧コーティング」、マックス・ドンブロウ編、ＣＲＣ出版社、ボカラトン、１９９２年の各出版物を直接参照し、該出版物の開示内容を本明細書の開示内容の主題であるものとみなす。
さらに、本発明は以下の特性のうち少なくとも１つを有する、圧縮された超吸収体に関する。
（β１）ＣＲＣ（遠心分離保持容量）が少なくとも１０ｇ／ｇ、好ましくは少なくとも１５ｇ／ｇ、特に好ましくは少なくとも２０ｇ／ｇ、さらに好ましくは少なくとも２５ｇ／ｇ。
（β２）０．３ｐｓｉの負荷下のＡＡＰ（圧力下吸収率）が少なくとも１５ｇ／ｇ、好ましくは少なくとも２０ｇ／ｇ。
（β３）０．９ｐｓｉの負荷下のＡＡＰが少なくとも８ｇ／ｇ、好ましくは少なくとも１２ｇ／ｇ。
（β４）膨潤圧が少なくとも１００ｇ、好ましくは少なくとも５００ｇ、より好ましくは少なくとも６００ｇ、さらに好ましくは８００ｇ。
上記特性のうち２つ以上の特性組み合わせは、それぞれ本発明の超吸収体の好ましい態様である。さらに、本発明の特に好ましい態様は、β１、β２、β３、またはβ４の特性、およびβ１β２、β１β２β３、β１β２β３β４、β２β３、β２β３β４、β３β４で表される特性の組み合わせを有する圧縮された超吸収体であり、β１、β２、またはβ３の特性、およびβ１β２、β１β２β３で表される特性の組み合わせを有する圧縮された超吸収体がさらに好ましい。
本発明の一態様では、以下の特性を備えた、圧縮された超吸収体が形成される。
――ＣＲＣが少なくとも１５ｇ／ｇ
――０．３ｐｓｉ負荷下のＡＡＰが少なくとも１５ｇ／ｇ
――０．９ｐｓｉ負荷下のＡＡＰが少なくとも８ｇ／ｇ
――粒径分布が１５０〜８５０μｍ
本発明はまた、少なくとも合成超吸収体粒子を含む組成物に少なくとも３ｋＮ／ｃｍの比接触力、または少なくとも３ｋＮ／ｃｍ２の圧力を加えることにより該組成物を圧縮することを含む、圧縮された超吸収体の製造方法であって、使用される粒子のうち５％超、好ましくは２０％超、特に好ましくは３５％超について粒径が２５０μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、特に好ましくは１５０μｍ以下であることを特徴とする製造方法に関する。
本発明の方法の別の好ましい態様では、圧縮に使用される組成物は少なくとも１種の超吸収体および少なくとも水を含む。これに関連しては、圧縮前に粒子と、圧縮に使用される全粒子の重量に対して少なくとも１重量％、好ましくは少なくとも２重量％、さらに好ましくは少なくとも４重量％の水を混合することが好ましい。
本発明の別の好ましい態様において、圧縮に使用される組成物は、超吸収体少なくとも１種に加えて、無機結合剤少なくとも１種、または有機結合剤少なくとも１種を含む。本発明の別の好ましい態様において、圧縮に使用される組成物は、超吸収体少なくとも１種、水、および少なくとも１種の無機結合剤または有機結合剤もしくはこれら結合剤の混合物を含む。
好適な無機結合剤または有機結合剤は本明細書に既述のとおりである。
本発明の別の好ましい態様において、圧縮に供される組成物は水および無機結合剤を含む。
圧縮に供される組成物の含水量は少なくとも約０．１重量％であることが好ましいが、含水量は上記量を超えて、例えば約１、２、４、８、または２０重量％であることがさらに好ましい。
本発明の別の好ましい態様によれば、本発明の方法において、超吸収体１種または２種以上の混合物を、無機結合剤または有機結合剤の水溶液、好ましくは無機結合剤の水溶液と、圧縮前に組み合わせ、混合する。混合は原則として、既述のように、いかなる方法で行うことも可能である。ただし本発明によれば、超吸収体１種以上と結合剤の水溶液との混合は、実際の圧縮工程以前の予備圧縮において行われることが好ましい。
該結合剤の添加は、その水溶液を使用して行うことが好ましく、好適な水溶液は濃度が約１〜約９９重量％、例えば約５〜約６０重量％である。有機結合剤を使用する場合、結合剤の水溶性や、この種類の水溶液の粘度に応じて、場合によっては前記濃度より高いかまたは低い水溶液濃度が必要になる。
結合剤として例えば、前記の多価金属カチオンの無機塩を使用する場合、この種類の塩を含む水溶液の濃度は、好ましくは約２０〜約７０重量％、特に約４０〜約６０重量％である。
本発明の好ましい一態様において、本発明の方法では、硫酸アルミニウム１８水和物の水溶液が結合剤として使用され、硫酸アルミニウム１８水和物の水溶液中の濃度は約５０重量％である。
圧縮に供される組成物に添加される有機結合剤または無機結合剤の量は、有機結合剤または無機結合剤１種の濃度、または該結合剤２種以上の混合物の濃度が、超吸収体の約０．１〜約２０重量％、特に約０．５〜約１０重量％になるような量である。
本発明の方法の好ましい一態様において、超吸収体粒子を圧縮前に、圧縮に使用される全粒子の重量に対して少なくとも１重量％の水と混合する。
本発明の方法を実行する上で特に好適なのは、ロール圧縮機、ダブルロール圧縮機、リングロールプレス機、またはラム押出機、スクリュープレス機、エクステルシェ押出プレス機等のスタンピングプレス機である。
本発明の方法および本発明の圧縮された超吸収体に関する本発明の別の態様において、本発明の特性値は、下限値のみを示す場合、上限値は最も好ましい下限値の２０倍、好ましくは１０倍、最も好ましくは５倍である。
本発明の圧縮された超吸収体は、原則としていかなる形態でも応用可能である。例えば、本発明の圧縮された超吸収体または該超吸収体と別の物質の混合物を、衛生用品等の一般用途、またはケーブルやシール材等の技術用途に使用することが可能である。ただし、本発明においては、技術用途で、本発明の圧縮された超吸収体を、本発明の方法によって製造されなかった別の超吸収体か、本発明の圧縮された超吸収体に相当しない別の超吸収体と共に使用することも同様に可能である。
本発明の好ましい一態様において、本発明の圧縮された超吸収体は圧縮されていない超吸収体と共に使用される。圧縮されていない超吸収体としては、原則として一般に「超吸収体」という用語で認識されるすべての化合物が好適である。ただし、好ましい一態様において、本発明の圧縮された超吸収体と共に使用される、圧縮されていない超吸収体は、本発明の圧縮された超吸収体と類似または同一の組成を有する。
本発明の別の好ましい態様においては、本発明の超吸収体を製造する場合、圧縮されていない超吸収体を製造する際に形成される、粒径が約１５０μｍ未満の粒子が使用される。この場合、本発明の圧縮された微粒子部分は、該微粒子部分の形成の際に製造される圧縮されていない超吸収体と共に、混合物として使用される。この混合物中の本発明の圧縮された超吸収体の部分は約０．５〜約９９重量％、特に約１〜約２０重量％である。
本発明のさらなる主題は、本発明の圧縮された超吸収体、または本発明の方法により製造される圧縮された超吸収体を基材と接触させることを含む複合材料の製造方法にある。
本発明はさらに、かかる方法により製造される複合材料に関する。
本発明において「複合材料」は、吸収性コア、シール材、ケーブル、ならびに吸収性コアを含むおむつ、およびその他の衛生用品（生理用ナプキンまたは失禁用品）である。
複合材料が吸収性コアの場合、本発明の圧縮された超吸収体は基材に組み込まれる。コアの基材として考えられるのは主にセルロースを含有する材料、好ましくは繊維である。コアの一態様において、本発明の圧縮された超吸収体は、コアに対して１０〜９０重量％、好ましくは２０〜８０重量％、特に好ましくは４０〜７０重量％の量で組み込まれる。コアの一態様において、本発明の圧縮された超吸収体は粒子としてコアに組み込まれる。
また、このコアはいわゆるエアレイド法またはいわゆるウェットレイド法により製造可能であり、エアレイド法により製造されたコアが好適である。ウェットレイド法において、本発明の圧縮された超吸収体の粒子は、別の基材繊維および液体と共に、不織布材料に加工される。エアレイド法において、本発明の圧縮された超吸収体の粒子と基材繊維は、乾燥状態で不織布材料に加工される。エアレイド法に関する詳細は米国特許第５９１６６７０号明細書と米国特許第５８６６２４２号明細書に、またウェットレイド法に関する詳細は米国特許５３００１９２号明細書に記載されている。該明細書の開示内容をここに引例として導入し、本明細書の開示内容の一部を構成するものとする。
ウェットレイド法およびエアレイド法において、本発明の圧縮された超吸収体と基材繊維以外に、当業者に公知の別の好適な添加剤が使用可能であり、該添加剤はこの方法により得られる不織布材料を強固にする働きがある。
複合材料がおむつである態様において、本発明の圧縮された超吸収体と異なるおむつの構成部分は、複合材料の基材に相当する。好ましい一態様において、おむつは前記コアを含む。この場合、コアと異なるおむつの構成部分が複合材料の基材に相当する。一般に、おむつとして使用される複合材料は、不透水性の下層、透水性の、好ましくは疎水性の上層、および下層と上層の間に配置され、本発明の圧縮された超吸収体を含む層を含む。本発明の圧縮された超吸収体を含むこの層は、前記コアであることが好ましい。下層は当業者に公知のすべての材料を含むことが可能であり、ポリエチレンまたはポリプロピレンが好ましい。上層も同様に、当業者に公知でかつ好適なすべての材料を含むことが可能であり、ポリエステル、ポリオレフィン、ビスコース等が、多孔質の層が形成されて上層の透液性が十分になるという点で好ましい。おむつに関する態様としては、米国特許第５０６１２９５号明細書、米国再発行特許第２６１５１号明細書、米国特許第３５９２１９４号明細書、米国特許第３４８９１４８号明細書、米国再発行特許第３２６４９号明細書、米国特許第５０４７０２３号明細書、米国特許第４８３４７３５号明細書、欧州特許出願第０２５４４７６号公報、欧州特許出願第０３２５４１６号公報、米国特許第５０６１２５９号明細書、欧州特許出願第０３０４３１９号公報、米国特許第５１４７３４３号明細書、欧州特許第０３３９４６１号明細書、米国特許第５１４９３３５号明細書、欧州特許出願第０４４３６２７号公報、欧州特許出願第０７６５６４９号公報、米国特許第５２３６４２７号明細書、欧州特許出願第０４６９５９１号公報、米国特許第５２４４７３５号明細書、米国特許第５０２６８００号明細書、欧州特許出願第０３４９２４０号公報、欧州特許出願第０３４９２４１号公報、米国特許第５３０００５４号明細書、欧州特許出願第０５６５６３０号公報、米国特許第５３０４１６１号明細書、米国特許第５４３９４５８号明細書、欧州特許出願第０５６５６０６号公報、米国特許第５１８０６２２号明細書、米国特許第５１４９３３４号明細書、欧州特許出願第０５９１１６８号公報、米国特許第５３３０８２２号明細書、米国特許第５３８４１７９号明細書、米国特許第５３００５６５号明細書、米国特許第５３９７６２６号明細書、米国特許第５４９２９６２号明細書、欧州特許出願第０５２５０４９号公報、米国特許第５３５４２９０号明細書、米国特許第５４０３８７０号明細書、米国特許第５４１５６４３号明細書、欧州特許第０６０１５２９号明細書、米国特許第５４１９９５６号明細書、米国特許第５４２２１６９号明細書、米国特許第５５０５７１８号明細書、欧州特許出願第０５７９７６４号公報、米国特許第５５０９９１４号明細書、欧州特許出願第０３３６５７８号公報、欧州特許出願第１０２９５２２号公報、米国特許第５５０９９１５号明細書、欧州特許出願第０５３２００２号公報、欧州特許出願第０５３９７０３号公報、欧州特許出願第０７６１１９１号公報、欧州特許出願第０７６１１９２号公報、米国特許第５５１６５６９号明細書、米国特許第５５６２６４６号明細書、米国特許第５５９９３３５号明細書、米国特許第５６６９８９４号明細書、国際公開公報ＷＯ９５／２６２０９号、欧州特許出願第０７５２８９２号公報、米国特許第５６０１５４２号明細書、欧州特許出願第０６１５７３６号公報、欧州特許出願第０９６２２０６号公報、米国特許第５７４４５６４号明細書、国際公開公報ＷＯ９３／１９０９９号、国際公開公報ＷＯ９２／１６５６５号、欧州特許出願第０５１６９２５号公報、米国特許第５７６００８０号明細書、欧州特許出願第０７１２６５９号公報、米国特許第５７９７８９３号明細書、欧州特許出願第０７６１２４１号公報、米国特許第５８３６９２９号明細書、米国特許第５７６２６４１号明細書、欧州特許出願第０６３１７６８号公報、欧州特許出願第０６４０３３０号公報、米国特許第５８４３０５９号明細書、欧州特許出願第０８６３７３３号公報、米国特許第５８６５８２２号明細書、欧州特許出願第０９３７４４４号公報、欧州特許出願第０９３７４４５号公報、米国特許第５９７６６９６号明細書、欧州特許出願第０７８９０４８号公報、国際公開公報ＷＯ９７／４３３３１号、欧州特許出願第０８９７４０９号公報、米国特許第６０６８６２０号明細書、国際公開公報ＷＯ９９／４９８２６号、米国特許第６１１０９８４号明細書、欧州特許出願第０８３５８８５号公報、米国特許第６１２１５０９号明細書、国際公開公報ＷＯ９９／３４８４２号、欧州特許第１０４５７０６号明細書、国際公開公報ＷＯ９９／３４８４１号、欧州特許第１０４５７０７号明細書、国際公開公報ＷＯ９５／０５８５６号、欧州特許出願第０７１５５２５号公報、国際公開公報ＷＯ９８／４７４５４号、欧州特許出願第０９７５２９７号公報、国際公開公報ＷＯ９８／４８８５７号、欧州特許出願第０９８１３８０号公報、国際公開公報ＷＯ９９／５３８７７号、欧州特許出願第０９５１９１３号公報、欧州特許出願第０８４５２７２号公報、欧州特許出願第０８７２４９１号公報、欧州特許出願第０８８２５０２号公報、欧州特許出願第０９４０１４８号公報、米国特許第５９４１８６２号明細書、欧州特許第０８７３１０１号明細書、国際公開公報ＷＯ９７／２５０１３号、および米国特許第３８６０００３号明細書の開示内容を参照する。これらの明細書の開示内容をここに引例として導入し、本明細書の開示内容の一部をなすものとする。
シール材は吸水性フィルムであることが好ましく、このフィルムでは本発明の圧縮された超吸収体が基材としてのポリマーマトリックスまたは繊維マトリックスに組み込まれる。この場合、本発明の圧縮された超吸収体が、ポリマーマトリックスまたは繊維マトリックスを形成するポリマー（Ｐｍ）と混合され、場合によっては後の熱処理で該ポリマーと結合されることが好ましい。複合材料がケーブルである態様において、本発明の圧縮された超吸収体は粒子として直接、好ましくはケーブルの絶縁材より下の位置で使用可能である。ケーブルの別の態様において、本発明の圧縮された超吸収体は、膨潤可能で耐張力性のヤーンとして使用可能である。ケーブルの別の態様において、本発明の圧縮された超吸収体は、膨潤可能なフィルムとして使用可能である。また、ケーブルの別の態様において、本発明の圧縮された超吸収体は、ケーブル中央の吸水性コアとして使用可能である。ケーブルの場合、本発明の圧縮された超吸収体を含まないケーブルのすべての構成部分が基材となる。これらの構成部分とは、導電体または導光体等のケーブルに組み込まれた導体；光または電気絶縁手段；ならびにケーブルに対する機械的要求を満たすケーブルの構成部分、例えばゴムまたは他の材料から作られ、ケーブルの外面の破壊を防ぐ人工材料および碍子等の、引張強度を確保する材料からなる網目構造、巣状構造、あるいは織物状構造のことである。
本発明はさらに、本発明の圧縮された超吸収体、基材、および場合によっては好適な添加剤を互いに接触させることを含む複合材料の製造方法に関する。この接触はウェットレイド法およびエアレイド法、圧縮、押出、ならびに混合により行われることが好ましい。
また、本発明は上記方法により得られる複合材料に関する。
本発明はさらに、本発明の圧縮された超吸収体または前記基材を含む発泡体、成形体、繊維、シート、フィルム、ケーブル、シール材、吸液性衛生用品、植物・菌類生育調節剤用の担体、建設材料用の添加剤、包装材料、および土壌添加剤に関する。
本発明はまた、発泡体、成形体、繊維、シート、フィルム、ケーブル、シール材、吸液性衛生用品、植物・菌類生育調節剤用の担体、建設材料用の添加剤、包装材料、および土壌添加剤における、本発明の圧縮された超吸収体または前記基材の使用に関する。
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
(実施例)
（試験方法）
遠心分離保持容量（ＣＲＣ）
ＣＲＣはティーバッグ法により、３つの計測値の平均値として求められる。ポリマー約２００ｍｇをティーバッグに封入し、０.９％食塩水に３０分間浸漬する。その後ティーバッグを遠心分離機（直径２３ｃｍ、１，４００ｒｐｍ）にかけ３分間遠心し、秤量する。吸水性ポリマーを含まないティーバッグについてブランク値を測る。
圧力下吸収率（ＡＡＰ）
圧力下吸収率（負荷０．７ｐｓｉ）は、欧州特許第０３３９４６１号明細書、７頁に記載の方法により求められる。超吸収体約０．９ｇを、篩い分け底面付きのシリンダー上で秤量する。均一に分布された超吸収体層にスタンプ機で０．７ｐｓｉの圧力を加える。予め秤量したシリンダーを、０.９％食塩水を入れたトレー中に置かれたガラス製フィルタープレート上に置く。この溶液の液面は、高さがフィルタープレートと正確に一致している。シリンダー装置に０．９％食塩水を１時間吸収させた後、このシリンダーを再秤量し、ＡＡＰを以下のように算出する。
ＡＡＰ＝最終重量（シリンダー装置＋膨潤した超吸収体）−当初重量（シリンダー装置＋超吸収体）／当初重量の超吸収体
安定性試験
安定性試験は、ロールミルである米国ストーンウェア社のジャーミル（米国ストーンウェア社７５５型）を使用して行う。また、圧縮された超吸収体１０ｇを粉砕媒体（円筒状の磁器片：ストーンウェア社、外径０．５インチ×長さ０．５インチ）１２７ｇと共に粉砕ポット（アルミナ強化粉砕ジャー：ストーンウェア社７７４型、サイズ０００）に加える。
粉砕ジャーを閉じ、ロールミル上に載せ、６分間９５ｒｐｍで粉砕する。次に、圧縮された超吸収体の粒径分布を測定する。１５０μｍ未満の部分が少ないほど圧縮品が安定する。
膨潤圧
この方法では、膨潤体が最大膨潤状態に達するまでの速度と、試験媒体において形成される膨潤圧の量を測定する。
この方法ではスティーブンスＬＦＲＡ組織解析装置、高さ３．５ｃｍ、直径２．５ｃｍの測定体、高さ７．４ｃｍ、内径２．７ｃｍのメスシリンダー、０．０１ｇ精度の天秤、ラブジャッキ、ＸＹＴライター、１０ｍｌのメスシリンダー、および米国ＡＳＴＭ基準による２０〜５０メッシュの篩、ならびに化学物質としてｐＨ値が６〜７で、４μｓ／ｃｍ未満またはこれと同等の蒸留水、およびメルク社の純塩化ナトリウム（商品番号６４００）が使用される。
２０〜５０メッシュで篩い分けされた製品０．５００ｇをメスシリンダーに秤量し、さらに０．９重量％食塩水１０ｍｌを添加する。シリンダーをラブジャッキを使用して持ち上げ、オペレータの下端のすぐ下で固定する。測定は設定速度１．０ｍｍ／ｓ、ディスタンス００、ホールドで行われる。膨潤圧はＸＹＴ記録計からグラム単位で読み込まれる。
アクリル酸３００ｋｇを水４２９．１ｋｇ、アリルオキシポリエチレングリコールアクリル酸エステル１．２ｋｇ、およびポリエチレングリコール３００ジアクリレート１．２ｋｇと混合し、１０℃に冷却した。次に、総量２３３．１ｇの５０％水酸化ナトリウムを温度が３０℃を超えないように徐々に加えた。次いで、溶液を２０℃の窒素で洗浄し、再び冷却した。開始温度４℃に達したときに、開始剤溶液（水１０ｋｇに溶解した２，２’−アゾビス−２−アミジノプロパン−ジヒドロクロライド０．１ｋｇ、水１０ｋｇに溶解したナトリウムパーオキシジサルフェート０．１５ｋｇ、水１ｋｇに溶解した３０％過酸化水素溶液０．１ｋｇ、および水２ｋｇに溶解したアスコルビン酸０．０１ｋｇ）を添加した。重合は連続ベルト上で、約４０分の滞留時間で行われた。形成されたゲルを細かく粉砕し、１５０〜１８０℃で６０分間乾燥した。乾燥したポリマーを粗く刻み、粉砕し、粒径が１５０〜８５０μｍの粉末を連続的に篩い分けた。微粒子部分の粒径分布は以下のとおりであった。
２００μｍ超：８％
１５０μｍ超：５３％
１５０μｍ未満：３９％
ＣＲＣ：２６ｇ／ｇ
実施例１の１５０〜８５０μｍ部分を、インテンシブミキサー内でエチレンカーボネート１部と水１部の２％溶液で連続的にコートし、パドルドライヤー内で１８５℃に加熱した（滞留時間は約９０分）。摩耗により生じた微粒子部分を篩い分けにより除いた。
粒径分布：２００μｍ超 ４％
１５０μｍ超 ４７％
１５０μｍ未満 ４９％
ＣＲＣ：１９ｇ／ｇ
ＡＡＰ（０．７ｐｓｉ）：１８．５ｇ／ｇ
実施例２の微粒子を油圧プレス機（ヴェーバー社、ＰＷ２０）内で、様々な結合剤を使用して、１．７×１０３Ｎ／ｃｍ２〜３３．７×１０３Ｎ／ｃｍ２の圧力で圧縮した。微粒子と結合剤をクルップス社のキッチンミキサーを使用して混合し、混合物７ｇを円形容器（直径２７．５ｍｍ）内で１５秒間、所与の圧力で圧縮した。
Figure 2005511304
（１）ストックハウゼン社の商品
（２）レーム社の商品
実施例２の微粒子をアイリッヒ社のインテンシブミキサーＲ０２型内で、微粒子の重量に対して５重量％の水と混合した。この混合物をホソカワ−ベペックス研究所の圧縮機Ｌ型２００／５０上で圧縮した。
比接触力：１２０ｋＮ／ｃｍ
温度：５５〜６０℃
処理能力：２５〜３０ｋｇ／ｈ
次に、圧縮された超吸収体を０．８ｍｍの篩付きの篩い分け造粒機（フレヴィット社、ＭＧ６３３型）内で細かく粉砕した。
収率：１５０μｍ超の圧縮された超吸収体 ４８％
粒径分布：１５０μｍ超 ４９％
３００μｍ超 ３２％
６００μｍ超 １９％
ＣＲＣ：１８ｇ／ｇ
ＡＡＰ（０．７ｐｓｉ）：１６ｇ／ｇ
製品は安定しており、粉末を発生せず、膨潤により分解することがない。
実施例１２と同様に、実施例１の微粒子を圧縮し、次いで、篩い分け造粒機内で細かく粉砕した。
収率：粒径１５０μｍ超の圧縮された超吸収体 ６２％
粒径分布：１５０μｍ超 ４１％
３００μｍ超 ３３％
６００μｍ超 ２６％
ＣＲＣ：２５ｇ／ｇ
連続試験において、微粒子をシュギ社のミキサー内で結合剤と混合し、ベペックス社のロール圧縮機上で圧縮した。処理能力は４００〜５００ｋｇ／ｈ、比接触力は４０ｋＮ／ｃｍであった。次に、圧縮された超吸収体をロールミル上で細かく粉砕し、１５０〜８５０μｍのものを篩い分けた。
Figure 2005511304
表中の（１）；結合剤Ａ：水６．６％
結合剤Ｂ：溶液（水：硫酸アルミニウム１８水和物＝１：１）６％
Ｍ＋Ｊエアレイド装置上で、以下の組成を有する均一なエアレイドを製造した。
綿毛：ストラ社、ＥＦ（未処理） １１７ｇ／ｍ２
複合繊維：ダナクロン社、ＡＬ−Ｔｈｅｒｍａｌ−Ｃ．Ｐｈｉｌ
（６ｍｍ−３．３ｄｔｅｘ） ２７ｇ／ｍ２
薄織物：フィネス社 １８ｇ／ｍ２
圧縮された超吸収体：４３ｇ／ｍ２
圧縮された超吸収体を有する吸収性コアを、ＦＡＶＯＲ ＳＸ ＦＡＭ（ストックハウゼン社製品）との比較で試験した。
寸法が１９．５ｃｍ×７．５ｃｍで重量が約４．０ｇのエアレイドをＵ型キャリア（直径約２８ｃｍ）内に置き、重量５００ｇの負荷をかけた。試験液（１）２０ｇを、ポンプでサンプル中央に３０分以内に投入した。さらに６０分後エアレイドを秤量し、吸収量を吸湿後のエアレイドの重量と乾燥エアレイドの重量の差から算出した。
リウェット量を測定するために、フィルター紙５０ｇを試験サンプル全体に平らに敷き、５００ｇの負荷をかけた。１０分後、フィルター紙の増加重量を測定し、リウェット量とした。次に、試験サンプルを遠心分離機内で５分間、１，４００ｒｐｍで遠心した。遠心分離後のエアレイドの重量と乾燥エアレイドの重量の差を保持量とした。
（１）溶液１，０００ｇの組成
ＮａＣｌ：６．１００ｇ
ＮａＨＣＯ３：２．３００ｇ
ＣａＣｌ２：０．３００ｇ
アルブミン：６５．０００ｇ
ＣＭＣ：１３．０００ｇ
アンチスプミンＤＮＦ（１０重量％溶液）：４．０００ｇ
化粧品用顔料：４．０００ｇ
水：９０５．３００ｇ
塩、アルブミン、およびＣＭＣをこの順序で完全に脱イオン化された水に加え、攪拌した。各成分を完全に溶解させた後で、アンチスプミンＤＮＦを加えて泡の形成が最小になるようにした。次に顔料を加え、希塩酸または希水酸化ナトリウムを使用してｐＨ値を７．４に調整した。溶液は冷却下（最高温度＋１０℃）で最大３日間保存可能であった。
Figure 2005511304

Claims (12)

  1. 少なくとも合成超吸収体粒子を含む組成物に少なくとも３ｋＮ／ｃｍの比接触力または少なくとも３ｋＮ／ｃｍ２の圧力を加えることにより製造可能な圧縮された超吸収体であって、使用される粒子の５％を超えるものが２５０μｍ以下の粒径を有することを特徴とする圧縮された超吸収体。
  2. 使用される粒子の３５％を超えるものが１５０μｍ以下の粒径を有することを特徴とする請求項１に記載の超吸収体。
  3. 組成物の含水量が少なくとも１重量％であることを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の超吸収体。
  4. 組成物が少なくとも１種の無機結合剤または有機結合剤を含むことを特徴とする前記請求項のいずれかに記載の超吸収体。
  5. 少なくとも合成超吸収体粒子を含む組成物に少なくとも３ｋＮ／ｃｍの比接触力または少なくとも３ｋＮ／ｃｍ２の圧力を加えることにより該組成物を圧縮する、圧縮された超吸収体の製造方法であって、使用される粒子の５％を超えるものが２５０μｍ以下の粒径を有することを特徴とする製造方法。
  6. 使用される粒子の３５％を超えるものが１５０μｍ未満の粒径を有することを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
  7. 粒子を圧縮前に、圧縮に使用される全粒子の重量に対して少なくとも１重量％の水と混合することを特徴とする請求項６または７に記載の製造方法。
  8. 粒子を圧縮前に、無機結合剤１種、有機結合剤１種、またはこれら２種以上の混合物を含む水溶液と混合することを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の製造方法。
  9. 請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮された超吸収体、または請求項５〜８のいずれかに記載の方法により製造される圧縮された超吸収体を基材と接触させることを含む複合材料の製造方法。
  10. 請求項９に記載の方法により得られる複合材料。
  11. 請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮された超吸収体、請求項５〜８のいずれかに記載の方法により製造される圧縮された超吸収体、またはこれら２種以上の混合物を含む、発泡体、成形体、繊維、シート、フィルム、ケーブル、シール材、吸液性衛生用品、植物・菌類生育調節剤用の担体、包装材料、土壌添加剤、または建設材料。
  12. 発泡体、成形体、繊維、シート、フィルム、ケーブル、シール材、吸液性衛生用品、植物・菌類生育調節剤用の担体、包装材料、土壌添加剤、または建設材料における、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮された超吸収体、請求項５〜８のいずれかに記載の方法により製造される圧縮された超吸収体、またはこれら２種以上の混合物、もしくは請求項９に記載の方法により製造される複合材料、または請求項１０に記載の複合材料の使用。
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