JP2007144423A - 吸水剤 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 所定の吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)を含み、カチオン性高分子化合物(B)の使用量は吸水性樹脂粒子(A)に対し0.01〜10重量部であり、前記カチオン性高分子化合物(B)が前記吸水性樹脂粒子(A)と実質的にイオン結合してなる吸水剤において、自由膨潤倍率(GV)が23g/g以上、4.9kPaでの加圧下吸収倍率(AAP)が20g/g以上、生理食塩水流れ誘導性(SFC)が50(10−7×cm3×s×g−1)以上、短時間加圧時ゲル変形(0.5hrPT)が12.5cm以下、加圧時ゲル変形経時劣化(ΔPT)が3.5cm以下であることを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
一般的に吸水性樹脂は粉末状であるため、それ単独で使用されることは少なく、粉砕パルプや紙等のような親水性のセルロース繊維と混合され、おむつ等の吸水体として使用されている(例えば、特許文献1参照)。短時間の間に大量の水を吸収させるような用途では、吸水性樹脂単独では短時間のうちに吸収しきれず水が広がってしまうのを防ぐため、このような混合は特に必要である。セルロース繊維は粉末状の吸水性樹脂を保持したり、あるいは、毛管現象により分布している吸水性樹脂にまんべんなく水を行き渡らせたり、あるいは、吸水後の膨潤した吸水性樹脂を保持する働きがある。
これまで、上記の問題点を解決するため数多くの提案がなされてきた。以下にそれらの技術の内容と問題点を挙げる。
表面に酸性基を有する吸水性樹脂粒子、セルロース繊維および重量平均分子量2000以上のカチオン性高分子化合物を含んでなる吸水体とする方法が知られている(特許文献3参照)。
149μm以下の粒子が10重量%よりも少なく、かつ生理食塩水28g/吸水剤gを吸水する際に吸水速度が20〜90秒の範囲である粒子状の吸水剤であって、かつこのようにして得られる膨潤ヒドロゲルに直径15/32インチ(約11.9cm)の鋼球(JIS B−1501の鋼球)を20cmの高さから自由落下させたときに、該鋼球が膨潤ヒドロゲルから弾むか、もしくは静止後、膨潤ヒドロゲルへの該鋼球(約11.9cm)の侵入がないことを特徴とする吸水剤が知られている(特許文献5参照)。
100重量部の高吸水性樹脂に対して10〜100重量部の水を含水させた高吸水性樹脂含水物に、(a)反応性基を有する親水性ポリマーを、該高吸水性樹脂100重量部に対して0.005〜5重量部、及び(b)該反応性基を有する親水性ポリマーと反応し得る官能基を2個以上有する架橋剤を、該反応性基を有する親水性ポリマー/該架橋剤の重量比0.1〜30で添加、混合し、加熱反応させることから成る、高吸水性樹脂の製造方法が知られている(特許文献7参照)。
エポキシ基含有の架橋剤により表面近傍が架橋され、かつ該架橋剤が残存しているカルボキシル基含有の吸水性樹脂粉末に対して、加熱された粉末状態にて求核剤を添加して残存架橋剤を低減することを特徴とする吸水剤粉末の製造方法が知られている(特許文献8参照)。前記特許文献8に記載されている実施例1には、吸水性樹脂粉末に求核剤としてポリエチレンイミンを添加する例が記載されている。
保水能が20g/g以上、吸水速度が120秒以下、加圧下の通液速度が200秒以下である吸水性樹脂組成物が知られている(特許文献12参照)。前記特許文献12に記載されている実施例19には、吸水性樹脂粒子にポリエチレンイミンを添加する記載がある。
これらの技術においても、吸水性樹脂粒子と混合されるカチオン性高分子化合物が十分に架橋されていなかったり、吸水性樹脂粒子の加圧下のゲル層の通液速度(FRUP)や生理食塩水流れ誘導性(SFC)が十分でないために、その吸水特性が上記の理由と同様に十分とは言えなかった。また、膨潤した吸水剤集合体についても、吸水後、時間が経つにつれ、それらの吸水特性が徐々に失われていき、特に、膨潤した吸水剤集合体の保型性やボール破裂強度(BBS)はかなり低下するという欠点があった。
水不溶性で、吸収する、ハイドロゲルを形成するポリマーとポリカチオン性ポリマーが反応し、両者間に共有結合を形成させることにより、加圧下のゲル層の通液性を向上させる技術が知られている(特許文献15参照)。しかし、加熱によって前記両者間に共有結合が形成されることにより膨潤した吸水剤集合体の保型性やボール破裂強度(BBS)がかなり低下するという欠点があった。また、吸水性樹脂粒子の加圧下のゲル層の通液速度(FRUP)や生理食塩水流れ誘導性(SFC)が十分でないために、その吸水特性が上記の理由と同様に十分とは言えなかった。
すなわち、本発明にかかる吸水剤は、主成分がアクリル酸0モル%〜50モル%およびアクリル酸塩100モル%〜50モル%(但し、両者の合計量は100モル%とする)からなる単量体を重合・架橋させてなる吸水性樹脂を表面架橋させることにより得られる吸水性樹脂粒子(A)と、水可溶度が100重量%〜10重量%であるカチオン性高分子化合物(B)を含み、カチオン性高分子化合物(B)の使用量は吸水性樹脂粒子(A)に対し0.01〜10重量部であり、前記カチオン性高分子化合物(B)が前記吸水性樹脂粒子(A)と実質的にイオン結合してなる吸水剤において、自由膨潤倍率(GV)が23g/g以上、4.9kPaでの加圧下吸収倍率(AAP)が20g/g以上、生理食塩水流れ誘導性(SFC)が50(10−7×cm3×s×g−1)以上、短時間加圧時ゲル変形(0.5hrPT)が12.5cm以下、加圧時ゲル変形経時劣化(ΔPT)が3.5cm以下であることを特徴とする。
さらに、ボール破裂強度低下率(DBBS)が40%以下であるのが好ましく、カチオン性高分子化合物(B)のカチオン密度が2mmol/g以上であるのがより好ましい。また、カチオン性高分子化合物(B)が、ポリアミジン、ポリビニルアミンまたはその塩、ポリ(N−ビニルホルムアミド)の部分加水分解物またはその塩から選ばれる少なくとも1種を含むものであることがより好ましい。
さらに、前記吸水剤を強酸水溶液中で攪拌した場合に、分離されるカチオン性高分子化合物(B)が、吸水剤に含まれるカチオン性高分子化合物(B)の50重量%以上であるのが好ましく、カチオン性高分子化合物(B)が、水溶液またはゲル状液で添加されたものであるのがより好ましい。
自由膨潤倍率:以下、GVと略す。
4.9kPaでの加圧下吸収倍率:以下、AAPと略す。
加圧下のゲル層の通液速度:以下、FRUPと略す。
生理食塩水流れ誘導性:以下、SFCと略す。
短時間加圧時ゲル変形:以下、0.5hrPTと略す。
加圧時ゲル変形:以下、16hrPTと略す。
加圧時ゲル変形経時劣化:以下、ΔPTと略す。
16時間ボール破裂強度:以下、16hrBBSと略す。
ボール破裂強度低下率:以下、DBBSと略す。
上記略語において、GVはGel Volumeの略、AAPはAbsorbency Against Pressureの略、FRUPはFlow Rate Under Pressureの略、SFCはSaline Flow Conductivityの略、PTはPressure Testの略、BBSはBall Burst Strengthの略、DBBSはDeterioration of Ball Burst Strengthの略である。
本発明は、吸水性樹脂より得られる吸水剤に関するものである。なお、本発明でいう吸水剤とは、吸水性樹脂を主成分とする(好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上)、改質された高分子吸水剤ないしは、その組成物のことである。吸水性樹脂とは、架橋構造を有し、水に不溶性で、水に対して膨潤性の重合体を含む、ゲル形成樹脂のことである。
−吸水性樹脂粒子(A)−
以下、まず本発明で使用される吸水性樹脂粒子(A)について説明する。
また、吸水性樹脂粒子(A)はFRUPが1500秒以下であるものが好ましく、1200秒以下であるものがより好ましく、800秒以下であるものがさらに好ましく、500秒以下のものがその上さらに好ましく、300秒以下であるものが非常に好ましく、150秒以下であるものが最も好ましい。また、吸水性樹脂粒子(A)はSFCが20(10−7×cm3×s×g−1)以上であるものが好ましく、25(10−7×cm3×s×g−1)以上であるものがより好ましく、35(10−7×cm3×s×g−1)以上であるものがさらに好ましく、50(10−7×cm3×s×g−1)以上であるものがさらにより好ましく、75(10−7×cm3×s×g−1)以上であるものが最も好ましい。吸水性樹脂粒子(A)のFRUPおよびSFCは、本発明で得られる吸水剤の膨潤後の通液性に、非常に大きな影響を与える。つまり、本発明の吸水剤を製造する際に、好ましくは、吸水性樹脂粒子(A)の、FRUPを1500秒以下、および/または、SFCを20(10−7×cm3×s×g−1)以上とすることで、本発明の吸水剤を紙おむつの吸水体の一部に使用した場合の、通液性を良好にし、吸水体に液を十分に行き渡らせ、吸水量を増大させ、液の漏れを防止するという効果が著しく向上する。
吸水性樹脂としては、ポリアクリル酸部分中和物架橋体、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物、デンプン−アクリル酸グラフト重合体の加水分解物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、アクリロニトリル共重合体もしくはアクリルアミド共重合体の加水分解物又はこれらの架橋体、カルボキシル基含有架橋ポリビニルアルコール変性物、架橋イソブチレン−無水マレイン酸共重合体等の1種または2種以上を挙げることができる。これらの吸水性樹脂は、1種または混合物でも用いられるが、中でもカルボキシル基を有するものの1種またはその混合物が好ましく、典型的にはアクリル酸及び/又はその塩(中和物)を主成分とする単量体を重合・架橋することにより得られる重合体が主成分とされる。このようなものは、例えば、部分中和架橋ポリアクリル酸(米国特許第4625001号、同第4654039号、同第5250640号、同第5275773号、欧州特許第456136号等)、架橋され部分的に中和された澱粉−アクリル酸グラフトポリマー(米国特許第4076663号)、イソブチレン−マレイン酸共重合体(米国特許第4389513号)、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体のケン化物(米国特許第4124748号)、アクリルアミド(共)重合体の加水分解物(米国特許第3959569号)、アクリロニトリル重合体の加水分解物(米国特許第3935099号)等に開示されている。
上記吸水性樹脂を構成する成分としては、アクリル酸(塩)(すなわち、アクリル酸及び/又はその塩(中和物))を用いることが好ましい。上記アクリル酸の塩としては、アクリル酸のナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩及びアミン塩等を例示することができるが、好ましくはナトリウム塩である。上記吸水性樹脂は、その主成分の構成単位としてアクリル酸0モル%〜50モル%およびアクリル酸塩100モル%〜50モル%(但し、両者の合計量は100モル%とする)の範囲にあるものが好ましく、アクリル酸10モル%〜40モル%およびアクリル酸塩90モル%〜60モル%(但し、両者の合計量は100モル%とする)の範囲にあるものがより好ましい。上記塩を形成させるための吸水性樹脂の中和は重合前に単量体の状態で行っても良いし、あるいは重合途中や重合後に重合体の状態で行っても良いし、それらを併用してもよいが、重合体の状態で中和を行うと可溶分が少なくなるという利点も有するものの、中和にかなりの長時間を要するため、生産コストの点から重合前の単量体の状態で中和を行う方が好ましい。
本発明に用いられる吸水性樹脂を得るために上述の単量体を重合するに際しては、バルク重合や沈殿重合を行うことが可能であるが、性能面や重合の制御の容易さ、さらに膨潤ゲルの通液性の観点から、上記単量体を水溶液とすることによる水溶液重合や逆相懸濁重合が好ましい。尚、上記単量体を水溶液とする場合の該水溶液(以下、単量体水溶液と称する)中の単量体の濃度は、水溶液の温度や単量体によって決まり、特に限定されるものではないが、10重量%〜70重量%の範囲内が好ましく、20重量%〜60重量%の範囲内がさらに好ましい。また、上記水溶液重合を行う際には、水以外の溶媒を必要に応じて併用してもよく、併用して用いられる溶媒の種類は、特に限定されるものではない。
上記の重合を開始させる際には、例えば過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、t−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化水素、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩等のラジカル重合開始剤や、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン等の光重合開始剤を用いることができる。さらに、これら重合開始剤の分解を促進する還元剤を併用し、両者を組み合わせることによりレドックス系開始剤とすることもできる。上記の還元剤としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の(重)亜硫酸(塩)、L−アスコルビン酸(塩)、第一鉄塩等の還元性金属(塩)、アミン類等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
また、反応系に放射線、電子線、紫外線等の活性エネルギー線を照射することにより重合反応の開始を行ってもよいし、さらに、上記重合開始剤を併用してもよい。尚、上記重合反応における反応温度は、特に限定されるものではないが、15〜130℃の範囲が好ましく、20〜110℃の範囲内がより好ましい。また、反応時間も特に限定されるものではなく、単量体や重合開始剤の種類、反応温度等に応じて適宜設定すればよい。
これら内部架橋剤の具体例としては、例えば、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、トリメチルロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、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、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、グリシジル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
これら内部架橋剤の使用量は、前記単量体に対して、0.005モル%〜2モル%の範囲内であることが好ましく、0.02モル%〜0.5モル%の範囲内とすることがより好ましく、0.04モル%〜0.2モル%の範囲内とすることがさらに好ましい。上記内部架橋剤の使用量が0.005モル%よりも少ない場合、並びに、2モル%よりも多い場合には、充分な吸収特性が得られないおそれがある。
尚、上記重合に際しては、反応系に、炭酸(水素)塩、二酸化炭素、アゾ化合物、不活性有機溶媒等の各種発泡剤;澱粉・セルロース、澱粉・セルロースの誘導体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸(塩)、ポリアクリル酸(塩)架橋体等の親水性高分子;各種界面活性剤;キレート剤;次亜燐酸(塩)等の連鎖移動剤を添加してもよい。また、無機粉末を添加してもよい。
本発明に用いることのできる吸水性樹脂の含水率は特に限定されないが、好ましくは、含水率は0重量%以上400重量%以下、より好ましくは0.2重量%以上40重量%以下、さらに好ましくは0.2重量%以上10重量%以下である。
このような表面架橋剤としては例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、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、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、2−ブテン−1,4−ジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサノール、トリメチロールプロパン、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−オキシプロピレンブロック共重合体、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール化合物;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、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロ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、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリシドール等のエポキシ化合物;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ミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン等の多価アミン化合物や、それらの無機塩ないし有機塩(例えば、アジチニウム塩等);2,4−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の多価イソシアネート化合物;1,2−エチレンビスオキサゾリン等の多価オキサゾリン化合物;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−ジオキソパン−2−オン等のアルキレンカーボネート化合物;エピクロロヒドリン、エピブロムヒドリン、α−メチルエピクロロヒドリン等のハロエポキシ化合物、および、その多価アミン付加物(例えばハーキュレス製カイメン;登録商標);γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノブロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤;亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、ジルコニウム等の水酸化物又は塩化物等の多価金属化合物等を挙げることができる。また、使用することのできる表面架橋剤は特開昭58−180233号公報、特開昭61−16903号公報、特開昭59−189103号公報、特開昭52−117393号公報、特開昭51−136588号公報、特開昭61−257235号公報、特開昭62−7745号公報、特開昭61−211305号公報、特開昭61−252212号公報、特開昭61−264006号公報、独国特許第4020780号公報、WO99/42494号公報、WO99/43720号公報、WO00/31153号公報、特開2000−197818号公報などにも例示される。これらの1種または複数を組み合わせて使用することができる。
また、表面架橋剤の反応をより加速し吸収特性をより向上するために、無機酸、有機酸等を用いても良い。これらの無機酸、有機酸としては硫酸、リン酸、塩酸、クエン酸、グリオキシル酸、グリコール酸、グリセリンリン酸、グルタル酸、ケイ皮酸、コハク酸、酢酸、酒石酸、乳酸、ピルビン酸、フマル酸、プロヒオン酸、3−ヒドロキシプロピオン酸、マロン酸、酪酸、イソ酪酸、イミジノ酢酸、リンゴ酸、イセチオン酸、シトラコン酸、アジピン酸、イタコン酸、クロトン酸、シュウ酸、サリチル酸、没食子酸、ソルビン酸、グルコン酸、p−トルエンスルホン酸等が例示される。これらの使用量は、吸水性樹脂のpH等によって異なるが、吸水性樹脂100重量部に対して、好ましくは0〜10重量部、より好ましくは0.1〜5重量部の範囲である。
また、吸水性樹脂と表面架橋剤とを混合する際には、必要に応じて、溶媒として親水性有機溶媒を用いてもよい。上記の親水性有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール等の低級アルコール類;アセトン等のケトン類;ジオキサン、テトラヒドロフラン、アルコキシポリエチレングリコール等のエーテル類;N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類:ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類等が挙げられる。親水性有機溶媒の使用量は、吸水性樹脂の種類や粒径等にもよるが、吸水性樹脂の固形分100重量部に対して、20重量部以下が好ましく、10重量部以下がより好ましく、5重量部以下がさらに好ましい。
吸水性樹脂と表面架橋剤とを混合した後、その混合物は、加熱処理および/あるいは光照射処理をおこなわれることにより、吸水性樹脂の表面近傍が架橋され、好ましくは、AAPおよびFRUPおよびSFCが前記範囲とされる。本発明で加熱処理を行う場合、処理時間は、1分〜180分が好ましく、3分〜120分がより好ましく、5分〜100分がさらに好ましい。処理温度は60〜250℃の範囲が好ましく、100〜210℃の範囲がより好ましく、120〜200℃の範囲がさらに好ましい。加熱温度が60℃未満では、加熱処理に時間がかかり生産性の低下を引き起こすのみならず、均一な架橋が達成されず、目的とする吸水性樹脂粒子(A)が得られなくなるおそれがある。また処理温度が250℃を越えると、得られる吸水性樹脂がダメージを受け、吸水倍率に優れたものが得られにくいことがある。
本発明に用いることのできる吸水性樹脂粒子(A)の含水率は特に限定されないが、好ましくは含水率は0重量%以上400重量%以下、より好ましくは0.01重量%以上40重量%以下、さらに好ましくは0.1重量%以上10重量%以下である。
また本発明に用いることのできる吸水性樹脂粒子(A)としては、嵩比重が0.4g/ml未満のものも使用できるが、好ましくは嵩比重が0.4g/ml以上であり、0.5g/ml以上であることがさらに好ましい(嵩比重の測定法はEP1029886に例示されている)。嵩比重が0.4g/ml以下の場合には、プロセスによるダメージを受けやすくなり、物性が低下するおそれがある。
−カチオン性高分子化合物(B)−
以下、次いで、吸水性樹脂粒子(A)と混合されるカチオン性高分子化合物(B)について説明する。
本発明において用いることのできるカチオン性高分子化合物(B)は、その水可溶度が100重量%〜10重量%であり、好ましくは100重量%〜20重量%であり、より好ましくは100重量%〜30重量%である。水可溶度が10重量%未満になってしまうと、本発明における吸水剤の特徴の1つである、膨潤した吸水剤集合体の保型性やBBSが低下してしまうおそれがあり、あるいはまた、この効果が長時間持続しなくなるおそれがある。なお、上記水可溶度とは後述の方法にて測定したものをいう。
上記の条件を満たすことで、本発明の吸水剤において、吸水性樹脂粒子(A)の内部への、カチオン性高分子化合物(B)の浸透を抑制することができ、それによって、吸水特性が失われたり、膨潤した吸水剤集合体の保型性やBBSが経時劣化したりすることを抑制できる。
カチオン性高分子化合物(B)は、特に水溶液で添加される場合、その濃度は特に限定されないが、好ましくは1重量%〜50重量%、より好ましくは2重量%〜30重量%である。
−本発明の吸水剤の製法−
以上にようにして得られた吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)とを混合することで本発明の吸水剤を得ることができる。以下、本発明の吸水剤を得るための製法について説明する。
これにより、目的とする吸水剤が得られる。カチオン性高分子化合物(B)を含む溶液、または、カチオン性高分子化合物(B)を含むゲル状の液や固体を用いた場合には、混合により吸水性樹脂粒子(A)の表面にイオン結合層が形成される。カチオン性高分子化合物(B)の粉末を用いた場合には、混合時または混合後に水を加えることにより吸水性樹脂粒子(A)の表面にイオン結合層が形成される。水溶液、親水性有機溶媒溶液、または、ゲル状の液や固体など、水や水溶性有機溶媒を用いて混合した場合には、混合後、必要に応じて加熱などにより乾燥させてもよい。乾燥は通常30℃〜170℃の範囲で行われることが好ましく、50℃〜150℃の範囲がより好ましい。
本発明において吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)との混合時の、吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)それぞれの温度は特に限定されないが、好ましくは5℃〜200℃の間であり、さらに好ましくは25℃〜130℃の間である。吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)のそれぞれの温度が異なっていてもよい。
本発明において、必要に応じて、吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)との混合前、中、後、どの段階においても、セルロース粉末等の有機粉末や、微粒子シリカ等の無機粉末や、酸化防止剤および/またはホウ素化合物、界面活性剤などを添加することができる。また、これらの添加方法は、そのものを直接添加したり、水溶液として添加したりする方法が挙げられるが、特に限定されない。これらの添加量は、吸水性樹脂粒子(A)に対して、好ましくは5重量%以下であり、さらに好ましくは1重量%以下である。
また、本発明において、吸水性樹脂粒子(A)の特定の粒度範囲のものとカチオン性高分子化合物(B)とを混合した後に、さらに特定の粒度範囲の吸水性樹脂粒子(A)を混合することで吸水剤を得ても良い。このような手法では、例えば、吸水性樹脂粒子(A)の300μm未満の粒径のものとカチオン性高分子化合物(B)とを混合した後に、吸水性樹脂粒子(A)の300μm以上の粒径のものをさらに混合するという方法などが好ましいが、これに限定されるものではない。
本発明において、吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)とを混合することによって、得られる吸水剤のSFCを吸水性樹脂粒子(A)のSFCに比べて大きくすることができる。
この様にして得られた吸水剤には、必要に応じて、セルロース粉末等の有機粉末や、微粒子シリカ等の無機粉末や、酸化防止剤および/またはホウ素化合物、界面活性剤などを添加することができる。特に、微粒子シリカ等の無機粉末を添加することで、通液性を向上させることができる。これらの添加量は、吸水剤に対して、好ましくは5重量%以下であり、さらに好ましくは1重量%以下である。
また、本発明の吸水剤を、塩酸などの強酸性水溶液中で攪拌することによって、混合された、カチオン性高分子化合物(B)を分離することができる。こうして分離されたカチオン性高分子化合物(B)は、核磁気共鳴分光法や赤外分光法やゲルパーミエッションクロマトグラフィー等の公知の分析方法で同定することが出来る。
本発明の吸水剤において、吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)が実質的にイオン結合している場合において、これを示す一つの方法として、次の方法がある。すなわち、実質的にイオン結合している場合には、本発明の吸水剤を純水中で攪拌しても、吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)をあまり分離することはできない。しかし、強酸性水溶液中で攪拌することによって、塩交換が起こり、吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)のイオン結合が解離し、これらをほぼ分離することが可能である。通常、これらの操作は、室温下(20℃〜25℃)、相対湿度40%〜60%、液温20℃〜25℃、吸水剤の重量に対して200倍の重量の液量の中で攪拌され、攪拌時間は1時間、攪拌は穏やかに行われ、強酸水溶液は0.1Nの塩酸が用いられる。本発明の吸水剤は、吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)が実質的にイオン結合していることが好ましいため、前述の方法で、純水中で本発明の吸水剤を攪拌した場合には、分離されるカチオン性高分子化合物(B)は、吸水剤に含まれるカチオン性高分子化合物(B)の50重量%以下であることが好ましく、20重量%以下であることがさらに好ましい。前述の方法で、強酸水溶液中で本発明の吸水剤を攪拌した場合には、分離されるカチオン性高分子化合物(B)は、吸水剤に含まれるカチオン性高分子化合物(B)の50重量%以上であることが好ましく、80重量%以上であることがさらに好ましい。
また、上記の方法で得られた本発明の吸水剤は、例えば、吸水性樹脂粒子(A)100重量部とカチオン性高分子化合物(B)0.01重量部〜10重量部とを混合した吸水剤であって、前記吸水性樹脂粒子(A)は、4.9kPaでの加圧下吸収倍率(AAP)が20g/g以上であり、かつ、加圧下のゲル層の通液速度(FRUP)が800秒以下であり、前記カチオン性高分子化合物(B)は、水可溶度が100重量%〜10重量%である、吸水剤である。
また、上記の製法で得られたこれらの本発明の吸水剤は、好ましくは、後述の0.5hrPT、16hrPT、ΔPT、BBS、16hrBBS、DBBS、GV、AAP、SFCの値を有するものである。
−本発明の吸水剤の吸水特性−
上記して得られた本発明の吸水剤は、従来にない優れた吸水特性を示す新規な吸水剤である。
すなわち、本発明の吸水剤は16hrPTおよび/または0.5hrPTが12.5cm以下であることが好ましく、11.0cm以下であることがより好ましく、9.0cm以下であることがさらに好ましい。12.5cm以下であると、膨潤後の吸水剤集合体の保型性がより優れており、また、16hrPTが12.5cm以下であると、その効果が吸水後、より長時間持続する。また、紙おむつなどの吸水体の一部として使用された場合(吸水体の幅は一般的に11cm〜13cmであることが多い)、16hrPTおよび/または0.5hrPTが12.5cm以下であると、吸水体中の膨潤した吸水剤が体重などの加圧によって、押しつぶされたり、偏ったりしないため、吸水体の性能が著しく向上する。
本発明の吸水剤はBBSおよび/または16hrBBSが80gf以上であることが好ましく、95gf以上であることがさらに好ましい。これらの値は、膨潤後の吸水剤によって形成されるゲル層の破裂強度を表している。BBS、および/または、16hrBBSが80gf未満になると急激にゲル層の強度が低下するため、吸水体中の膨潤した吸水剤が十分にその形状を保てず、吸水体が分裂したりするため、吸水体の性能が著しく低下する場合がある。BBS、および/または、16hrBBSが80gf以上の場合、通常、十分なゲル層の破裂強度を得ることができ、吸水体などに使用された場合、吸水体の性能が著しく向上する。また、特に16hrBBSが80gf以上の場合、長時間十分なゲル層の破裂強度を維持することができる。
より優れた吸水体を得るために、吸水剤のGVは23g/g以上であることが好ましく、25g/g以上であることがより好ましく、28g/g以上であることがさらに好ましく、31g/g以上であることがその上さらに好ましく、35g/g以上であることが最も好ましい。これは、吸水体の吸水量を確保するためである。
本発明の吸水剤のSFCは25(10−7×cm3×s×g−1)以上が好ましく、35(10−7×cm3×s×g−1)以上がより好ましく、50(10−7×cm3×s×g−1)以上がさらに好ましく、100(10−7×cm3×s×g−1)以上がもっとも好ましい。SFCを25(10−7×cm3×s×g−1)以上とすることで、本発明の吸水剤を紙おむつの吸水体の一部に使用した場合の、通液性を良好にし、吸水体に液を十分に行き渡らせ、吸水量を増大させ、液の漏れを防止するという効果が著しく向上する。
また、上述のように、吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)は、実質的にイオン結合している、もしくは、吸水時に実質的にイオン結合を形成することが好ましい。
本発明の吸水剤は、上記のように、
1. 好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、AAPが20g/g以上であり、かつ16hrPTが12.5cm以下である吸水剤である。
3. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、16hrPTが12.5cm以下であり、かつΔPTが3.5cm以下である吸水剤である。
4. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、0.5hrPTが12.5cm以下であり、かつΔPTが3.5cm以下である吸水剤である。
5. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、16hrBBSが80gf以上であり、かつΔPTが3.5cm以下である吸水剤である。
7. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、16hrPTが12.5cm以下であり、かつDBBSが40%以下である吸水剤である。
8. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、0.5hrPTが12.5cm以下であり、かつDBBSが40%以下である吸水剤である。
9. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、16hrBBSが80gf以上であり、かつDBBSが40%以下である吸水剤である。
11. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、SFCが50(10−7×cm3×s×g−1)以上であり、かつ16hrBBSが80gf以上である吸水剤である。
12. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、SFCが50(10−7×cm3×s×g−1)以上であり、かつBBSが80gf以上である吸水剤である。
14. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、SFCが50(10−7×cm3×s×g−1)以上であり、かつ0.5hrPTが12.5cm以下である吸水剤である。
15. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、AAPが20g/g以上であり、かつ16hrPTが12.5cm以下または16hrBBSが80gf以上である吸水剤である。
17. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、16hrBBSまたはBBSが80gf以上であり、かつΔPTが3.5cm以下である吸水剤である。
18. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、16hrPTが12.5cm以下または0.5hrPTが12.5cm以下または16hrBBSが80gf以上またはBBSが80gf以上であり、かつΔPTが3.5cm以下である吸水剤である。
20. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、DBBSが40%以下であり、かつ、16hrBBSまたはBBSが80gf以上である吸水剤である。
21. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、DBBSが40%以下であり、かつ、16hrPTが12.5cm以下または0.5hrPTが12.5cm以下または16hrBBSが80gf以上またはBBSが80gf以上である吸水剤である。
23. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、SFCが50(10−7×cm3×s×g−1)以上であり、かつ、16hrBBSまたはBBSが80gf以上である吸水剤である。
24. また、好ましくは、GVが23g/g以上であり、かつ、SFCが50(10−7×cm3×s×g−1)以上であり、かつ、16hrPTが12.5cm以下または0.5hrPTが12.5cm以下または16hrBBSが80gf以上またはBBSが80gf以上である吸水剤である。
上記の3〜24に記載の吸水剤において、より好ましくはさらにAAPが20g/g以上、さらには上述のAAPを有する吸水剤である。
上記の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、16、17、18、19、20、21に記載の吸水剤において、より好ましくはさらにSFCが25(10−7×cm3×s×g−1)以上、さらには、上述のSFCを有する吸水剤である。
上記の1、2、3、5、6、7、9、10、11、12、13、15、17、20、23、25に記載の吸水剤において、より好ましくはさらに0.5hrPTが12.5cm以下、さらには、上述の0.5hrPTを有する吸水剤である。
上記の1、2、7、8、9、10、11、12、13、14、15、19、20、21、22、23、24、25に記載の吸水剤において、より好ましくはさらにΔPTが3.5cm以下、さらには、上述のΔPTを有する吸水剤である。
上記の1、2、3、4、5、7、8、9、11、12、13、14、15、16、19、22、23、24、25に記載の吸水剤において、より好ましくはさらにBBSが80gf以上、さらには、上述のBBSを有する吸水剤である。
上記の1、2、3、4、5、6、7、11、12、13、14、15、16、17、22、23、24、25に記載の吸水剤において、より好ましくはさらにDBBSが80gf以上、さらには、上述のDBBSを有する吸水剤である。
これら上記のより好ましいAAP、SFC、16hrPT、0.5hrPT、ΔPT、BBS、16hrBBS、DBBSなどの範囲は一つ、さらに好ましくは二つ以上の組み合わせでそれぞれの吸水剤に適用される。
上記の中でも、より好ましいのは、1、2、4、10、12、14、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25に記載の吸水剤であり、さらに好ましいのは、1、2、4、10、25に記載の吸水剤である。
また、例えば、上記の2に記載の吸水剤は、十分なGVを有し、かつ、AAPに優れ、かつ、吸水後、長時間が経過してもそのBBSが維持されているため、吸水体に使用された場合、著しい性能向上をもたらす。
また、例えば、上記の4に記載の吸水剤は、十分なGVを有し、かつ、吸水後、膨潤した吸水剤集合体の保型性に優れており、かつ、その膨潤した吸水剤集合体の保型性が経時的に劣化しないため、吸水体に使用された場合、著しい性能向上をもたらす。
また、例えば、上記の25に記載の吸水剤は、吸水性樹脂粒子(A)とカチオン性高分子化合物(B)を含み、前記カチオン性高分子化合物(B)が前記吸水性樹脂粒子(A)と実質的にイオン結合してなる吸水剤の中でも、特に優れたSFCを有し、十分なGVを有し、かつ、AAPに優れているため、吸水体に使用された場合、著しい性能向上をもたらす。
これらは、例えば、上記の吸水剤の製法を用いて製造することが可能である。また、形状はシート状や、フィルム状や、繊維状のものなど特に限定されないが、好ましくは前記の、粒径の範囲の、粒子状のものである。
本発明の吸水剤は、吸水体に使用した際に優れた吸水特性を有する。つまり、吸水体に体重による圧がかかった時、吸水体に吸収された尿がおむつの表面に戻り出てくるといった現象が著しく改善されている。また、本発明の吸水剤を単独で吸水体として使用した場合や、セルロース繊維等の素材と複合して使用した場合に、移動や脱落が起こりにくくなっており、その効果が吸水後も長時間持続する。また、膨潤後の吸水剤集合体の保型性やBBSにも優れており、この効果が長時間持続する。この膨潤後の吸水剤集合体の保型性やBBSが優れていることにより、吸水剤を吸水体の一部として使用した場合、実使用時に、吸水体中での、膨潤後の吸水剤の移動が起こりにくくなり、吸水体としての性能を十分に発揮することが出来る。
上記方法により得られた吸水剤は、適当な素材と組み合わせることにより、たとえば、衛生材料の吸収層として好適な吸水体とすることができる。以下、本発明の吸水体について説明する。
本発明の吸水体とは血液や体液、尿などを吸収する、紙おむつ、生理用ナプキン、失禁パッド、医療用パッド等の衛生材料に用いられる、吸水性樹脂または吸水剤、とその他の素材からなる成形された組成物のことであり、用いられる素材の例としては、たとえば、セルロース繊維が挙げられる。セルロース繊維の具体例としては、木材からのメカニカルパルプ、ケミカルパルプ、セミケミカルパルプ、溶解パルプ等の木材パルプ繊維、レーヨン、アセテート等の人工セルロース繊維等を例示できる。好ましいセルロース繊維は木材パルプ繊維である。これらセルロース繊維はナイロン、ポリエステル等の合成繊維を一部含有していてもよい。本発明の吸水剤を吸水体の一部として使用する際には、吸水体中に含まれる本発明の吸水剤の重量が、好ましくは30重量%以上であり、より好ましくは50重量%以上であり、さらに好ましくは70重量%以上である。吸水体中に含まれる本発明の吸水剤の重量が、30重量%未満になると、十分な効果が得られなくなるおそれがある。
(1)吸収物品用吸水保水剤
紙おむつ、生理用ナプキン、失禁パッド、医療用パッド等。
(2)農園芸用保水剤
水海苔代替、土壌改質改良剤、保水剤、農薬効力持続剤等。
(3)建築用保水剤
内装壁剤用結露防止材、セメント添加剤等
(4)その他
リリースコントロール剤、保冷剤、使い捨てカイロ、汚泥凝固剤、食品用鮮度保持剤、イオン交換カラム材料、スラッジまたはオイルの脱水剤、乾燥剤、湿度調整材料等。
より好ましい構成では、吸水体中の吸水剤は、坪量が60g/m2〜1500g/m2であるのが好ましく、より好ましくは、100g/m2〜1000g/m2、さらに好ましくは、150g/m2〜500g/m2である。
(a)自由膨潤倍率(GV)
吸水剤0.2gを不織布製の袋(60mm×60mm)に均一に入れ、大過剰の(通常500ml)0.9重量%塩化ナトリウム水溶液(生理食塩水)中に浸漬した。60分後に袋を引き上げ、遠心分離機を用いてedana ABSORBENCY II 441.1−99に記載の遠心力で3分間水切りを行った後、袋の重量W1(g)を測定した。また、同様の操作を吸水剤を用いないで行い、そのときの重量W0(g)を測定した。そして、W1よりW0を差し引いた値を吸水剤の重量(g)で除して、その値から、最初の吸水剤の重量(1g/g)を引いて、自由膨潤倍率(GV)(g/g)を算出した。
ステンレス400メッシュの金網(目の大きさ38μm)を底に融着させた、内径60mmのプラスチックの支時円筒の底の網上に、吸水剤または吸水性樹脂粒子0.9gを均一に散布し、その上に吸水剤・吸水性樹脂粒子に対して、50g/cm2(4.9kPa)の荷重を均一に加えることができるように調整された、外径が60mmよりわずかに小さく支持円筒との壁面に隙間が生じず、かつ上下の動きは妨げられないピストンと荷重をこの順に載置し、この測定装置一式の重量を測定した(Wa)。直径150mmのペトリ皿の内側に直径90mmのガラスフィルターを置き、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液(生理食塩水)をガラスフィルターの表面と同レベルになるように加える。その上に直径90mmの濾紙を載せ表面が全て濡れるようにし、かつ過剰の液を除く。上記測定装置一式を前記湿った濾紙上にのせ、液を荷重下で吸収させる。1時間後測定装置一式を持ち上げ、その重量を再測定する(Wb)。WbよりWaを差し引いた値を吸水剤・吸水性樹脂粒子の重量(0.9g)で除して4.9kPaでの加圧下の吸収倍率(g/g)を求めた。本発明において、4.9kPaでの加圧下吸収倍率はAAPと略される。
0.01gのカチオン性高分子化合物を1000mlのビーカーに量りとり、そこに500mlの0.1mol/l塩酸を加える。1時間攪拌後、濾紙によってろ過し、ろ過液を50mlビーカーに20mlとる。そのビーカーに指示薬として、トルイジンブルー指示薬溶液(和光純薬工業株式会社製)を数滴加える。1/400(mol/l)のポリビニル硫酸カリウム標準溶液(和光純薬工業株式会社製)を徐々に加えていき、溶液の色が青から紫に変わった所を終点とする。カチオン性高分子化合物の理論アミン価をNc(eq/g)、溶出したカチオン性高分子化合物の重量をWc(g)、滴定の終点までのポリビニル硫酸カリウム標準溶液の滴下量をV(ml)とすると、Wcは以下の式で表される。
水可溶度(重量%)は以下の式で表される。
水可溶度(重量%)=Wc/0.01×100
(d)加圧時ゲル変形(16hr Pressure Test)
以下に記載する操作は、室温下(20℃〜25℃)、および、相対湿度40〜60%の室内で行われる。図2に示すような、直径6.0cm、ふちの高さ1.3cmのポリプロピレン製の円皿形(シャーレ状)の容器1に、吸水剤1.5gを均一に散布する。その容器に0.9重量%塩化ナトリウム水溶液(生理食塩水)30gを30秒で、上から注ぎ込み吸水剤を膨潤させる。生理食塩水を注ぎ込んでから、30秒以内に、直径7.3cm、重さ10.5gのポリプロピレン製の円形の蓋3を、吸水剤および生理食塩水の入った円皿形の容器1を完全に覆うように載せ、その上にさらに459gの重り4を載せる。
静置後、図4に示すように、膨潤した吸水剤の集合体の入ったポリ袋5の上から、底面の面積が70.8cm2、重さ3485gの円柱形の重り6を、膨潤吸水剤の集合体2の中心と、円柱形の重り6の中心が、上部から見た時にちょうど重なるように載せ、1分間、重り6の重量によって加圧する。1分後、重りを取り除き、加圧で変形したゲルをさらに30秒間静置する。30秒静置後、図5に示すように、変形した膨潤吸水剤の集合体7の、任意の端から任意の端までの直線距離8が最も長くなるような、2点間の直線距離を測定し、その長さを加圧時ゲル変形(16hrPT)とする。加圧時ゲル変形の単位はcmで表される。また、加圧時ゲル変形は16hrPTと略される。
コック付きガラスカラムK(「バイオカラムCF−30K」(株)井内盛栄堂カタログコード22−635−07、下部フィルター#G2、内径1インチ、長さ400mm)に、吸水性樹脂粒子0・5gを充填し、過剰の生理食塩水を用い、吸水性樹脂粒子を平衡膨潤させた(約30分から1時間)。次いで、図1に示したように、膨潤した吸水性樹脂粒子Aが充分沈降したのち、上部に重りBを載置可能な円形板Cおよび下部にガラスフィルター付加圧板Iを設けた加圧棒D(該加圧板Iは、厚さ10mmで直径約1インチの大ききを有し、最下部にガラスフィルター(#G0)を備え、その上部の円盤は直径1mmの孔が約2mm間隔で84個開孔した構造を有する。該ガラスフィルター付加圧板IはガラスカラムK内部を自由に上下可能で、生理食塩水が加圧板I上部よりガラスフィルターHを経て通過可能な構造となっている。)を膨潤した吸水性樹脂粒子Aの上部に空気を抜きながら載置し、さらに重りBを図1のように載置して、膨潤した吸水性樹脂粒子Aに24.5g/cm2(2.4kPa)の荷重を均一にかけた。図1のように液面を液高200mmのところに合わせてコックを開き、生理食塩水Jが図1に示す2本の標準線L(液高150mmの液面)とM(液高100mmの液面)との間(実測により液量25m1)を通過する時間を測定し、3回の平均値をとって加圧下のゲル層の通液速度(FRUP)(秒)とした。なお、本装置を使用して、吸水性樹脂粒子のない状態で測定した値は10秒であった。本発明において、加圧下のゲル層の通液速度はFRUPと略される。
JIS標準篩(850μm、600μm、300μm、150μm、45μm)で分級することで粒度分布を求めて、対数正規確率紙にプロットすることで、重量平均粒径D50を求めた。
(g)可溶分量
吸水性樹脂、または、吸水性樹脂粒子0.5gを1000mlのイオン交換水中に分散させ、16時間攪拌した後、膨潤ゲルを濾紙で濾過した。そして、得られた濾液中の水溶性高分子、すなわち、吸水性樹脂粉末から溶出した可溶分量(重量%、対吸水性樹脂粒子)を、トルイジンブルー指示薬溶液(和光純薬工業株式会社製)を指示薬とし、所定量の(通常10ml)0.005mmol/lメチルグリコールキトサンを1/400(mol/l)のポリビニル硫酸カリウム標準溶液(和光純薬工業株式会社製)を用いて滴定する、コロイド滴定により測定した。
吸水性樹脂、または、吸水性樹脂粒子1.0gをアルミカップに載せ、180℃の無風オーブンで3時間乾燥し、その乾燥減量に基き含水率を求めた。
(i)カチオン密度
0.01gのカチオン性高分子化合物を1000mlのビーカーに量りとり、そこに500mlの0.1mol/l塩酸を加える。10分間攪拌後、この溶液を、50mlビーカーに20mlとる。そのビーカーに指示薬として、トルイジンブルー指示薬溶液(和光純薬工業株式会社製)を数滴加える。1/400(mol/l)のポリビニル硫酸カリウム標準溶液(和光純薬工業株式会社製)を徐々に加えていき、溶液の色が青から紫に変わった所を終点とする。滴定の終点までのポリビニル硫酸カリウム標準溶液の滴下量をV(ml)とすると、カチオン密度は以下の式で表される。
=(V×(1/400))/(0.01×(20/500))
(j)生理食塩水流れ誘導性(SFC)試験(特表平9−509591参照)
特表平9−509591の生理食塩水流れ誘導性(SFC)試験に準じて行った。
図7に示す装置を用い、容器40に均一に入れた吸水剤(0.900g)を人工尿(1)中で0.3psi(2.07kPa)の加圧下、60分間膨潤させ、ゲル44のゲル層の高さを記録し、次に0.3psi(2.07kPa)の加圧下、0.69重量%塩化ナトリウム水溶液33を、一定の静水圧でタンク31から膨潤したゲル層を通液させた。このSFC試験は室温(20〜25℃)で行った。コンピューターと天秤を用い、時間の関数として20秒間隔でゲル層を通過する液体量を10分間記録した。膨潤したゲル44(の主に粒子間)を通過する流速FS(t)は増加重量(g)を増加時間(s)で割ることによりg/sの単位で決定した。一定の静水圧と安定した流速が得られた時間をtSとし、tSと10分間の間に得たデータだけを流速計算に使用して、tSと10分間の間に得た流速を使用してFS(t=0)の値、つまりゲル層を通る最初の流速を計算した。FS(t=0)はFS(t)対時間の最小2乗法の結果をt=0に外挿することにより計算した。
=(FS(t=0)×L0)/139506
ここで、
FS(t=0):g/sで表した流速
L0:cmで表したゲル層の高さ
ρ:NaCl溶液の密度(1.003g/cm3)
A:セル41中のゲル層上側の面積(28.27cm2)
ΔP:ゲル層にかかる静水圧(4920dyne/cm2)
およびSFC値の単位は(10−7×cm3×s×g−1)である。
(k)ボール破裂強度(BBS)試験(特表平9−509591参照)
特表平9−509591号に記載のボール破裂強度(BBS)試験の測定法に準じて測定を行った。
この試験は、濡れた(膨潤した)状態における吸水剤のボール破裂強度(BBS)を測定する。吸水剤のBBSは、この試験方法に規定する手順で人工尿(1)中で膨潤させた吸水剤ゲル層を破裂させるのに必要な力(ピーク負荷、グラムで表示)である。吸水剤のBBSは、人工尿(1)中で膨潤させた吸水剤の湿潤一体性の評価に使用される。
BBS測定に好適な試料調製装置を図8に示す。この装置は、吸水剤層260を収容するのに使用される内側シリンダー270、テフロン(登録商標)製平底トレー240、内側シリンダーカバープレート220、およびステンレスの重り210を含んでなる。内側シリンダー270は透明なLEXANの棒(または同等品、例えばアクリル樹脂棒)からくり抜いたもので、内径6.00cm(=28.27cm2)、壁厚約0.5cm、および高さ約1.50cmを有する。外側シリンダー230は透明なLEXANの棒(または同等品、例えばアクリル樹脂棒)からくり抜いたもので、内側シリンダーの外径より僅かに大きい内径を有するので、内側シリンダー270は外側シリンダー230の中にちょうど入り、自由にスライドできる。外側シリンダー230の壁厚は約0.5cm、高さは約1.00cmである。外側シリンダー230の底部は、取り付ける前に二軸方向に張り詰めた、No.400メッシュ(目開き38μm)のステンレス鋼スクリーン250に面している。内側シリンダーのカバープレート220は、厚さ0.8cm、重量500gを有するガラス板からなる。ステンレスの重り210は重量が1700gである。
この試験には、破裂試験荷重セルを備えた引張試験機(Intelevt−II−STD Tensile Tester、Thwing Tester、Thwing−Albert Instrument Co.,Pennsylvania製)を使用した。
図9に関して、この装置は、二重ねじ計器の上部に備えた固定クロスヘッド310の上に取り付けた円形の下側試料クランププラテン280、研磨したステンレス鋼製のボール形状プローブ290を備えた力感知荷重セル330、可動クロスヘッド320、および試料260を空気圧により固定する上側クランププラテン300を含んでなる。下側クランププラテン280は固定クロスヘッド310の上に取り付けてある。力感知負荷セル330はプローブ290を備えている。下側クランププラテン280および上側クランププラテン300の両方共、直径115mm、厚さ2.9mm、および直径18.65mmの円形開口部を有する。研磨したステンレス鋼製のボール形状プローブ290は直径が15.84mmである。可動クロスヘッド320は上昇してプローブ290を試料に接触させ、貫通させる。プローブ290が試料260を貫通した時、試験は完了したと考えられ、試験データが表示され、記録される。
図8に関して、内側シリンダー270を外側シリンダー230の中に挿入した。吸水剤の1.4gアリコートを内側シリンダー270に加え、組み立てたシリンダーを穏やかに振る、および/または、軽く叩くことにより、底部の400メッシュ(目開き38μm)ステンレススクリーン250の上に一様に分散させた。組み立てた、吸水剤を含むシリンダーをテフロン(登録商標)製平底トレー240に移し、内側シリンダーカバープレート220を内側シリンダー270の上に置いた。人工尿(1)42.0ミリリットルをテフロン(登録商標)製平底トレー240に加えた。人工尿(1)は平底トレー240からステンレススクリーン250を通過した。加えた人工尿(1)はすべて吸水剤260に5分間以内で吸収された。次いで、ステンレスの重り210を内側シリンダーカバープレート220の上に置いた。さらに25分後、ステンレスの重り210および内側シリンダーカバープレート220を除去した。これで、BBS測定用の膨潤した吸水剤の予め決められた層260が調製された。吸水剤ゲル層260を含む内側シリンダー270を直ちにBBS試験用の破裂試験装置に移した。
(l)16時間ボール破裂強度(16hrBBS)試験
上記(k)ボール破裂強度(BBS)試験と同様の測定法であるが、上記(k−3)手順において、人工尿(1)を加えたのち、25分後にステンレスの重り210および内側シリンダーカバープレート220を除去するが、この25分後を16時間後に変更し、同様の操作を行うことで測定した。16時間ボール破裂強度は16hrBBSと略される。
上記(d)の加圧時ゲル変形の測定法における、室温下16時間静置するところを室温下30分間静置するという変更以外は、同様に測定を行った。短時間加圧時ゲル変形の単位はcmで表される。また、本発明において短時間加圧時ゲル変形は0.5hrPTと略される。
(n)加圧時ゲル変形経時劣化(ΔPT)
加圧時ゲル変形経時劣化(ΔPT)は以下の式で表される。この値は加圧時ゲル変形の経時劣化の度合いを示した値である。
=(加圧時ゲル変形)−(短時間加圧時ゲル変形)
=(16hrPT)−(0.5hrPT)
短時間加圧時ゲル変形(0.5hrPT)とは、前述の方法で測定したものをいう。加圧時ゲル変形経時劣化(ΔPT)の単位はcmで表される。また、本発明において、加圧時ゲル変形経時劣化はΔPTと略される。ΔPTは負の値を示すこともある。
(o)ボール破裂強度低下率(DBBS)
ボール破裂強度低下率(DBBS)は以下の式で表される。この値はボール破裂強度の経時劣化の度合いを示した値である。
=〔1−(16時間ボール破裂強度)/(ボール破裂強度)〕×100
=〔1−(16hrBBS)/(BBS)〕×100
ボール破裂強度低下率はDBBSと略される。DBBSの単位は%である。DBBSは負の値を示すこともある。
(参考例1)
シグマ型羽根を2本有する内容積10リットルのジャケット付きステンレス型双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器中で、71.3モル%の中和率を有するアクリル酸ナトリウムの水溶液5500g(単量体濃度38重量%)にポリエチレングリコールジアクリレート(平均分子量487)0.08モル%を溶解させて反応液とした。次にこの反応液を窒素ガス雰囲気下で、30分間脱気した。続いて、反応液に過硫酸アンモニウム2.9gおよびL−アスコルビン酸0.08gを攪拌しながら添加したところ、およそ1分後に重合が開始した。そして、生成したゲルを粉砕しながら、20〜90℃で重合を行い、重合が開始して30分後に含水ゲル状架橋重合体(1)を取り出した。
吸水性樹脂(1)500重量部に対し、1,4−ブタンジオール5重量部、イソプロピルアルコール2.5重量部、水15重量部からなる表面架橋剤を含む溶液を攪拌しながら添加し、得られた混合物を5Lモルタルミキサーに投入しオイル温度212℃のオイルバスで加熱しながら30分間攪拌熱処理する事で、GVが25.6g/g、AAPが22.4g/g、FRUPが70秒、SFCが101(単位:10−7×cm3×s×g−1)を有する吸水性樹脂粒子(A−1)を得た。結果を表1にまとめた。
シグマ型羽根を2本有する内容積10リットルのジャケット付きステンレス型双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器中で、71.3モル%の中和率を有するアクリル酸ナトリウムの水溶液5500g(単量体濃度38重量%)にポリエチレングリコールジアクリレート(平均分子量487)0.05モル%を溶解させて反応液とした。次にこの反応液を窒素ガス雰囲気下で、30分間脱気した。続いて、反応液に過硫酸アンモニウム2.9gおよびL−アスコルビン酸0.08gを攪拌しながら添加したところ、およそ1分後に重合が開始した。そして、生成したゲルを粉砕しながら、20〜90℃で重合を行い、重合が開始して30分後に含水ゲル状架橋重合体(2)を取り出した。
吸水性樹脂(2)500重量部に対し、1,4−ブタンジオール5重量部、イソプロピルアルコール2.5重量部、水15重量部からなる表面架橋剤を含む溶液を攪拌しながら添加し、得られた混合物を5Lモルタルミキサーに投入しオイル温度212℃のオイルバスで加熱しながら30分間攪拌熱処理する事で、GVが29.2g/g、AAPが25.1g/g、FRUPが220秒、SFCが40(単位:10−7×cm3×s×g−1)を有する吸水性樹脂粒子(A−2)を得た。結果を表1にまとめた。
ポリアリルアミン(商品名:PAA−10C、重量平均分子量約1万、日東紡績株式会社製)の10%水溶液100部に対し、架橋剤であるエチレングリコールジグリシジルエーテル(商品名:デナコールEX810、ナガセ化成工業株式会社製)を、0.25部を攪拌しながら加えて、混合後も1分間攪拌した。これを60℃で1時間静置し、カチオン性高分子化合物(B−1)の水溶液を得た。カチオン性高分子化合物(B−1)の水可溶度は97%、カチオン密度は17mmol/gであった。
(参考例4)
ポリエチレンイミン(数平均分子量約7万、株式会社日本触媒製、カチオン密度23mmol/g)の10%水溶液100部に対し、架橋剤であるエチレングリコールジグリシジルエーテル(商品名:デナコールEX810、ナガセ化成工業株式会社製)を、0.5部を攪拌しながら加えて、混合後も1分間攪拌した。これを60℃で1時間静置し、カチオン性高分子化合物(B−2)の水溶液を得た。カチオン性高分子化合物(B−2)の水可溶度は38%、カチオン密度22mmol/gであった。
1000mlのビーカー中にN−ビニルホルムアミド350g、純水1390gを投入し、この反応液を窒素ガス雰囲気下で、30分間脱気した。続いて、反応液にV−50(和光純薬工業株式会社)1.48gを攪拌しながら添加し、65℃に加温したところ、およそ1分後に重合が開始した。16時間後に、得られた重合体をエタノール中で沈降させたのち、乾燥させ、ポリ(N−ビニルホルムアミド)を得た。
こうして得られたポリ(N−ビニルホルムアミド)を5重量%の水溶液とし、ポリマー重量に対して、0.5当量の水酸化ナトリウムを加え、75℃で、2時間反応させ、ポリ(N−ビニルホルムアミド)の部分加水分解物であるカチオン性高分子化合物(B−3)の水溶液を得た。カチオン性高分子化合物(B−3)の水可溶度は99%、カチオン密度6mmol/gであった。
(参考例6)
参考例5で得られたポリビニルアミンの10%水溶液100部に対し、架橋剤であるエチレングリコールジグリシジルエーテル(商品名:デナコールEX810、ナガセ化成工業株式会社製)を、0.05部を攪拌しながら加えて、混合後も1分間攪拌した。これを60℃で1時間静置し、カチオン性高分子化合物(B−4)の水溶液を得た。カチオン性高分子化合物(B−4)の水可溶度は97%、カチオン密度は12mmol/gであった。
特開平5−31362号に記載されている、吸水性樹脂の合成例と実施例1を参考にして、以下に示す手順でその追試を行った。
アクリル酸ナトリウム74.95モル%、アクリル酸25モル%およびトリメチロールプロパントリアクリレート0.05モル%からなるアクリル酸塩系単量体の37%水溶液4000部を過硫酸アンモニウム2.0部およびL−アスコルビン酸0.08部を用いて窒素雰囲気中30〜80℃で重合を行い、ゲル状含水架橋重合体を得た。得られた含水ゲル状架橋重含体を150℃の熱風乾燥機で乾燥後、ハンマーミルで粉砕し、20メッシュ(目開き850μm、タイラーの標準ふるい)。金網でふるいわけして20メッシュ通過物を得た。これを吸水性樹脂(3)と言う。吸水性樹脂(3)100部に対し、グリセリン0.5部、水2部およびエチルアルコール2部を添加混合した後、210℃で10分間加熱処理して表面近傍が2次架橋された吸水性樹脂粒子(C−1)を得た。吸水性樹脂粒子(C−1)のGVは34.1g/g、AAPは8.2g/g、FRUPは2000秒、SFCが2(単位:10−7×cm3×s×g−1)であった。結果を表1にまとめた。
特開2000−95955号に記載されている、参考例4を参考にして、以下に示す手順でその追試を行った。
滴下ロート、攪拌機、温度計および還流冷却器を備えた20Lのステンレス釜に、無機粒子(商品名:アエロジルR972、日本アエロジル社製)100gを含むシクロヘキサン溶液10Lを仕込み、室温下に攪拌を行った。次に予め0℃に冷却した30%のポリエチレンイミン(商品名:エポミンP−1000、株式会社日本触媒製、カチオン密度23mmol/g)5636gおよび純水4000gからなるポリエチレンイミン水溶液に、架橋剤であるエチレングリコールジグリシジルエーテル(商品名:デナコールEX810、ナガセ化成工業株式会社製)の50%水溶液363gを攪拌しながら加えて、架橋剤および親水性高分子化合物を含む水溶液を調整し、ついでこの溶液を室温下にシクロヘキサン溶液に攪拌しながら加えた。攪拌下、徐々に系の温度を65℃にまで昇温し、65℃で3時間反応を行った。その後系温度を室温にまで冷却し、生成した含水球状ゲルを吸引ろ過し、得られた含水球状ゲルを60℃で48時間減圧乾燥して、含水率15%のサラサラのカチオン性基を有する水膨潤性樹脂粒子を得た。これを、カチオン性高分子化合物(D−1)とした。カチオン性高分子化合物(D−1)の水可溶度は5%であった。
特開平9−3123号に記載されている、参考例2を参考にして、以下に示す手順でその追試を行った。
75モル%の中和率を有するアクリル酸ナトリウムの水溶液5500g(単量体濃度38%)に、トリメチロールプロパントリアクリレート7gおよびポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート1gを溶解し、窒素ガスで脱気後、過硫酸カリウム2.3gとL−アスコルビン酸0.11gを添加し、重合を行った。重合が終了した時点で、得られた含水ゲル状架橋重合体をさらに細分化し、150℃の熱風乾燥機中で含水ゲル状架橋重合体の含水量が5%以下になるまで乾燥を行った。乾燥物をロールグラニュレーターで粉砕し、20メッシュ金網通過物を分取した。このものの平均粒径は約390μmで、しかも粒径が106μm未満の粒子の割合は5重量%であった。20メッシュ通過物100部に対し、グリセリン0.5部、水3部、イソプロピルアルコール0.75部からなる水性液を添加混合し、得られた混合物を200℃で33分間加熱処理して弱酸性基を有する吸水性樹脂粒子(C−2)を得た。吸水性樹脂粒子(C−2)のGVは28.2g/g、AAPは21.3g/g、FRUPは1214秒、SFCが10(単位:10−7×cm3×s×g−1)であった。結果を表1にまとめた。
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、参考例3で得られたカチオン性高分子化合物(B−1)の10%水溶液を10部添加混合し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。これを吸水剤(1)という。得られた吸水剤(1)の諸物性を表2、3に示す。
(実施例2)
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、参考例4で得られたカチオン性高分子化合物(B−2)の10%水溶液を15部添加混合し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。これを吸水剤(2)という。得られた吸水剤(2)の諸物性を表2、3に示す。
参考例2で得られた吸水性樹脂粒子(A−2)100部に対して、参考例3で得られたカチオン性高分子化合物(B−1)の10%水溶液を5部添加混合し、120℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。これを吸水剤(3)という。得られた吸水剤(3)の諸物性を表2、3に示す。
(実施例4)
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、ポリアリルアミン塩酸塩(PAA−HCl−3L、重量平均分子量約1万、日東紡績株式会社製、カチオン密度11mmol/g)の50%水溶液を3部添加し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。これを吸水剤(4)という。得られた吸水剤(4)の諸物性を表2、3に示す。
参考例2で得られた吸水性樹脂粒子(A−2)100部に対して、ポリエチレンイミン(数平均分子量約7万、株式会社日本触媒製、カチオン密度23mmol/g)の30%水溶液を20部添加し、120℃で30分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。このものに、さらに、超微粒子の酸化ケイ素(日本アエロジル社製、商品名:アエロジル200)を1部添加混合した。これを吸水剤(5)という。得られた吸水剤(5)の諸物性を表2、3に示す。
(実施例6)
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、ポリアミジン(ハイモ株式会社製、商品名:ハイモロックZP−700、カチオン密度6mmol/g)の5%水溶液を15部添加し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。これを吸水剤(6)という。得られた吸水剤(6)の諸物性を表2、3に示す。
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、参考例5で得られたカチオン性高分子化合物(B−3)の10%水溶液を10部添加混合し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。これを吸水剤(7)という。得られた吸水剤(7)の諸物性を表2、3に示す。
(実施例8)
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、参考例5で得られたカチオン性高分子化合物(B−4)の10%水溶液を10部添加混合し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。これを吸水剤(8)という。得られた吸水剤(8)の諸物性を表2、3に示す。
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、ポリアミジン(ハイモ株式会社製、ハイモロックZP−700、カチオン密度6mmol/g)の5%水溶液を10部添加し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。このものに、さらに、超微粒子の酸化ケイ素(日本アエロジル社製、商品名:アエロジル200)を0.5部添加混合した。これを吸水剤(9)という。得られた吸水剤(9)の諸物性を表2、3に示す。
(実施例10)
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、ポリ(N−ビニルホルムアミド)の部分加水分解物(BASF社製、商品名:CatiofastPR8106、カチオン密度6.1mmol/g)の10%水溶液を5部添加し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。このものに、さらに、超微粒子の酸化ケイ素(日本アエロジル社製、商品名:アエロジル200)を0.5部添加混合した。これを吸水剤(10)という。得られた吸水剤(10)の諸物性を表2、3に示す。
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、ポリアミジン(Dia−Nitrix Co.,Ltd製、商品名:PVAD−L、カチオン密度5.8mmol/g)の10%水溶液を7部添加し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmの篩で分級して、850μm以下の粒子を得た。このものに、さらに、超微粒子の酸化ケイ素(日本アエロジル社製、商品名:アエロジル200)を0.5部添加混合した。これを吸水剤(11)という。得られた吸水剤(11)の諸物性を表2、3に示す。
(比較例1)
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)を比較吸水剤(1)とした。比較吸水剤(1)の諸物性を表2、3に示す。
比較参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(C−1)100部に対して、ポリエチレンイミン(数平均分子量約7万、株式会社日本触媒製)の30%水溶液を5部添加して、比較吸水剤(2)を得た。得られた比較吸水剤(2)の諸物性を表2、3に示す。
(比較例3)
参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(A−1)100部に対して、比較参考例2で得られたカチオン性高分子化合物(D−1)を5部添加して、比較吸収剤(3)を得た。得られた比較吸水剤(3)の諸物性を表2、3に示す。
比較参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(C−1)100部に対して、エチレンジアミンの30%水溶液を10部添加し、90℃で20分間加熱乾燥した後、目開き850μmのふるいでふるいわけして、850μm以下の粒子を得た。これを比較吸収剤(4)とする。得られた比較吸水剤(4)の諸物性を表2、3に示す。
(比較例5)
比較参考例1で得られた吸水性樹脂粒子(C−1)100部に対して、ポリエチレンイミン(数平均分子量約7万、株式会社日本触媒製)の30%水溶液を20部添加し、120℃で10分間加熱乾燥した後、目開き850μmのふるいでふるいわけして、850μm以下の粒子を得た。このものに、さらに、超微粒子の酸化ケイ素(日本アエロジル社製、商品名:アエロジル200)を1部添加混合した。これを比較吸水剤(5)という。得られた比較吸水剤(5)の諸物性を表2、3に示す。
特表平9−509591号に記載されている、実施例3を参考にして、以下に示す手順でその追試を行った。
比較参考例3で得られた吸水性樹脂粒子(C−2)100グラムをKitchen型ミキサーに入れた。濃度10重量%のポリアリルアミン(商品名:PAA−10C、重量平均分子量約1万、日東紡績株式会社製、カチオン密度17.1mmol/g)10g、および、エタノール20gからなる溶液を調製した。溶液の一部を噴霧装置で吸収性ゲル形成粒子の上に噴霧した後、ミキサーを約4分間運転した。溶液全部が吸収性ゲル形成粒子の上に噴霧されるまで、噴霧/混合工程を繰り返した。得られた混合物中を100℃で約3時間真空乾燥させた。乾燥した吸収性材料をハンマー型粉砕機で粉末化し、標準♯20篩(850ミクロン)にかけ、標準♯20篩を通過する粒子を得た。これを比較吸水剤(6)という。得られた比較吸水剤(6)の諸物性を表2、3に示す。
特開平9−3123号に記載されている、実施例2を参考にして、以下に示す手順でその追試を行った。
比較参考例3で得られた吸水性樹脂粒子(C−2)100部に対して、ポリエチレンイミン(数平均分子量約7万、株式会社日本触媒製)の塩酸塩(70モル%中和物)の43%溶液5.5部を添加混合し、混合後20分間、温度90℃の熱風乾燥機中で保持した。その後、混合物を840μmの開孔を有する金網を通過せしめ、吸水剤を得た。これを比較吸水剤(7)という。得られた比較吸水剤(7)の諸物性を表2、3に示す。
B 重り
C 円形板
D 加圧棒
H ガラスフィルター
I ガラスフィルター付き加圧板
J 生理食塩水
K コック付きガラスカラム
L 標準線(液高150mmの液面)
M 標準線(液高100mmの液面)
1 円皿形(シャーレ状)の容器
2 膨潤した吸水剤の集合体
3 円形の蓋
4 重り
5 チャック付きポリ袋
6 重り
7 変形した膨潤吸水剤の集合体
8 その長さが最大となるような、任意の端から任意の端までの2点間の直線距離
31 タンク
32 ガラス管
33 0.69重量%塩化ナトリウム水溶液
34 コック付きL字管
35 コック
40 容器
41 セル
42 ステンレス製金網
43 ステンレス製金網
44 膨潤ゲル
45 ガラスフィルター
46 ピストン
47 ピストン中の穴
48 補集容器
49 上皿天秤
210 ステンレスの重り
220 内側シリンダーカバープレート
230 外側シリンダー
240 テフロン(登録商標)製平底トレー
250 No.400メッシュのステンレス鋼スクリーン
260 吸水剤層
270 内側シリンダー
280 円形の下側試料クランププラテン
290 研磨したステンレス鋼製のボール形状プローブ
300 円形の上側試料クランププラテン
310 固定クロスヘッド
320 可動クロスヘッド
330 力感知荷重セル
Claims (12)
- 主成分がアクリル酸0モル%〜50モル%およびアクリル酸塩100モル%〜50モル%(但し、両者の合計量は100モル%とする)からなる単量体を重合・架橋させてなる吸水性樹脂を表面架橋させることにより得られる吸水性樹脂粒子(A)と、水可溶度が100重量%〜10重量%であるカチオン性高分子化合物(B)を含み、カチオン性高分子化合物(B)の使用量は吸水性樹脂粒子(A)に対し0.01〜10重量部であり、前記カチオン性高分子化合物(B)が前記吸水性樹脂粒子(A)と実質的にイオン結合してなる吸水剤において、自由膨潤倍率(GV)が23g/g以上、4.9kPaでの加圧下吸収倍率(AAP)が20g/g以上、生理食塩水流れ誘導性(SFC)が50(10−7×cm3×s×g−1)以上、短時間加圧時ゲル変形(0.5hrPT)が12.5cm以下、加圧時ゲル変形経時劣化(ΔPT)が3.5cm以下であることを特徴とする、吸水剤。
- ボール破裂強度(BBS)が80gf以上である、請求項1に記載の吸水剤。
- 加圧時ゲル変形(16hrPT)が12.5cm以下である、請求項1または2に記載の吸水剤。
- 16時間ボール破裂強度(16hrBBS)が80gf以上である、請求項1から3までのいずれかに記載の吸水剤。
- ボール破裂強度低下率(DBBS)が40%以下である、請求項1から4までのいずれかに記載の吸水剤。
- カチオン性高分子化合物(B)のカチオン密度が2mmol/g以上である、請求項1から5までのいずれかに記載の吸水剤。
- カチオン性高分子化合物(B)が、ポリアミジン、ポリビニルアミンまたはその塩、ポリ(N−ビニルホルムアミド)の部分加水分解物またはその塩から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1から6までのいずれかに記載の吸水剤。
- 前記吸水性樹脂を70重量%以上含む、請求項1から7までのいずれかに記載の吸水剤。
- さらに無機粉末を含む、請求項1から8までのいずれかに記載の吸水剤。
- 重量平均粒径が300〜600μmの範囲内である、請求項1から9までのいずれかに記載の吸水剤。
- 前記吸水剤を強酸水溶液中で攪拌した場合に、分離されるカチオン性高分子化合物(B)が、吸水剤に含まれるカチオン性高分子化合物(B)の50重量%以上である、請求項1から10までのいずれかに記載の吸水剤。
- カチオン性高分子化合物(B)が、水溶液またはゲル状液で添加されたものである、請求項1から11までのいずれかに記載の吸水剤
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