JP2016121297A - 吸水性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】水溶性エチレン性不飽和単量体をアゾ系重合開始剤存在下で重合させることにより得られる吸水性樹脂と、湿潤促進剤とを含む吸水性樹脂組成物であって、以下(A)〜(D)の性能を満たす吸水性樹脂組成物。
(A)生理食塩水保水能が、38〜44g/g
(B)無加圧DWの5分値が、50mL/g以上
(C)無加圧DWの60分値が、60mL/g以上
(D)生理食塩水通液速度が、5g/分以上
【選択図】なし
Description
〔1〕水溶性エチレン性不飽和単量体をアゾ系重合開始剤存在下で重合させることにより得られる吸水性樹脂と、湿潤促進剤とを含む吸水性樹脂組成物であって、以下(A)〜(D)の性能を満たす吸水性樹脂組成物。
(A)生理食塩水保水能が、38〜44g/g
(B)無加圧DWの5分値が、50mL/g以上
(C)無加圧DWの60分値が、60mL/g以上
(D)生理食塩水通液速度が、5g/分以上
〔2〕アゾ系開始剤が、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン}二塩酸塩、及び2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]四水和物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、〔1〕に記載の吸水性樹脂組成物。
〔3〕吸水性樹脂が逆相懸濁重合法により得られるものである、〔1〕または〔2〕に記載の吸水性樹脂組成物。
〔4〕湿潤促進剤が二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミ、カオリン、タルク、ベントナイト、及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1種である、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載の吸水性樹脂組成物。
〔5〕湿潤促進剤の含有量が、吸水性樹脂100質量部に対して、0.1〜3質量部である、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の吸水性樹脂組成物。
〔6〕吸水性樹脂に疎水性物質を含有させてなる、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載の吸水性樹脂組成物。
また、前記水溶性ラジカル重合開始剤を、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、硫酸第一鉄、及びL−アスコルビン酸等の還元剤と組み合わせて用いて、レドックス重合開始剤として用いることもできる。
なお、逆相懸濁重合を多段にて実施する場合、前記記載により得られた含水ゲルと分散媒とを含むスラリーを得るまでが、1段目の重合に相当する。
(A)生理食塩水保水能が、38〜44g/g
(B)無加圧DWの5分値が、50mL/g以上
(C)無加圧DWの60分値が、60mL/g以上
(D)生理食塩水通液速度が、5g/分以上
500mL容のビーカーに、生理食塩水(0.9質量%塩化ナトリウム水溶液)500gを量り取り、600rpmで撹拌させながら、吸水性樹脂組成物2.00gを、ママコが発生しないように分散させた。撹拌させた状態で30分間放置し、吸水性樹脂組成物を十分に膨潤させた。その後、綿袋(メンブロード6060番、横100mm×縦200mm)中にビーカーの中身(膨潤ゲルと生理食塩水)を全て注ぎ込み、綿袋の上部を輪ゴムで縛り、遠心力が167Gとなるよう設定した脱水機(国産遠心機株式会社製、品番:H−122)を用いて綿袋を1分間脱水し、脱水後の膨潤ゲルを含んだ綿袋の質量Wa(g)を測定した。吸水性樹脂組成物を添加せずに同様の操作を行ない、綿袋の湿潤時の空質量Wb(g)を測定し、以下の式から保水能を算出した。
生理食塩水保水能(g/g)=[Wa−Wb](g)/2.00(g)
吸水性樹脂組成物の無加圧DWは、図1に示す測定装置を用いて測定した。なお、測定は1種類の吸水性樹脂組成物に対して5回実施し、最低値と最高値とを除いた3点の平均値を用いた。
当該測定装置は、ビュレット部1と導管2、測定台3、ナイロンメッシュシート4、架台6、クランプ7からなる。ビュレット部1は、上側から0〜100mLまで0.2mL単位で目盛が記載されたビュレット10の上部にゴム栓14、下部に空気導入管11とコック12とが連結され、さらに、ビュレット10の下部の先端にコック13を有する。ビュレット部1はクランプ7で固定した。ビュレット部1と測定台3の間に、内径6mmの導管2を取り付けた。測定台3の中央部には、直径2mmの穴があいており、導管2を連結した。測定台3は架台6によって支持した。
このような測定装置を用いて、無加圧DWの測定は以下の手順によって実施した。測定は温度25±1℃、湿度60±10%の室内にて、25±1℃に調節された生理食塩水を用いて行なった。生理食塩水をゴム栓14をはずして供給し、導管2を液封状態にし、かつビュレット部1の導管2との接続部からビュレット部1の目盛の上部まで、気泡を含まないように生理食塩水を満たした。この時、空気導入管に前記生理食塩水が入り込まないようにした。ゴム栓14で封した後、コック13及びコック12を開放し、測定台3中心部の導管口から出てくる前記生理食塩水の水面と、測定台3の上面とが同じ高さになるように測定台3の高さの調整を行った。調整後、ビュレット10の目盛を読んで、ゼロ点を確認した。(このとき水面の目盛の指示値は0〜20mLの範囲であることを確認した。)
別途、ナイロンメッシュシート4(100mm×100mm、250メッシュ、厚さ約50μm)を用意し、中央部に内径30mmのシリンダーを載置した。吸水性樹脂組成物5を1.00g量りとり、前記シリンダー内部に全量を均一に投入した後、シリンダーを注意深く取り除いた。このようにして、中央部に吸水性樹脂組成物5が散布されたナイロンシート4を、前記測定台3の導管口上に、吸水性樹脂組成物5が散逸しない程度にすばやく移動させ、測定を開始した。なお、空気導入管11からビュレット10への最初の気泡発生が見られた時点を吸水開始とした。
ビュレット10内の生理食塩水の減少量(即ち、吸水性樹脂組成物5が吸水した生理食塩水量)を順次読み取り、吸水性樹脂組成物5の吸水開始から起算して5分後の生理食塩水の減量分Wc(mL)を吸水性樹脂組成物1.00gあたりの無加圧DWとして読み取り、5分間の無加圧DWを、以下の式により求めた。
5分間の無加圧DW(mL/g)=Wc/1.00
なお、同様にして、吸水性樹脂組成物5の吸水開始から起算して60分後における生理食塩水の減量分Wd(mL)を吸水性樹脂組成物1.00gあたりの無加圧DWとして読み取り、60分間の無加圧DWを、以下の式により求めた。
60分間の無加圧DW(mL/g)=Wd/1.00
図2に概略構成を示す測定装置を用いて測定した。測定部は、ナイロンメッシュシート(250メッシュ)が接着された、内径19mm、外径25mm、高さ120mmで、約30gの重さを有するプレキシグラス製の円筒状容器(A)21と、同様のナイロンメッシュシートが接着された、内径26mm、外径40mm、高さ80mmのプレキシグラス製円筒状容器(B)22と膨潤ゲル23とから成る。測定部が載置されている金網24は、100mm×100mmのサイズで、2mm四方の格子状開口部を有する。シャーレ25の内径は約90mmである。
測定は、約25℃の室温で行った。円筒状容器(B)22に、あらかじめ250〜500μmのサイズに分級した吸水性樹脂組成物0.20gを均一に入れ、上部から円筒状容器(A)21を挿入し、測定部とした。生理食塩水を適量入れたシャーレに、測定部のメッシュ側を浸漬して30分間膨潤させ、膨潤ゲル23を形成した。
次に、測定部全体を空のシャーレ上に移動させ、200gの重りを円筒状容器(A)21の上部にゆっくりと載置し、膨潤ゲル23を3分間荷重した。
あらかじめ空の質量を測定したシャーレ(We)25上に、目開き2mmの金網24を載置し、さらに膨潤ゲル23を含む測定部を載置した。次いで、円筒状容器(A)21の上部から生理食塩水を添加すると同時にストップウォッチをスタートさせた。以降、測定終了まで、液面の高さが円筒状容器(A)の下端から6〜7cmを保つように、生理食塩水を適宜追加した。投入から30秒間(0.5分間)が経過するまでに、膨潤ゲル23を通過して流出した生理食塩水を含むシャーレ質量(Wf)を測定し、通液速度(g/分)を、以下の式により求めた。
通液速度(g/分)=(Wf−We)/0.5
吸水性樹脂組成物50gを、JIS標準篩の目開き250μmの篩を用いて通過させ、その50質量%以上が通過する場合には(A)の篩の組み合わせを、その50質量%より多い量が篩上に残る場合には(B)の篩の組み合わせを用いて中位粒子径を測定した。
(A)JIS標準篩を上から、目開き425μmの篩、目開き250μmの篩、目開き180μmの篩、目開き150μmの篩、目開き106μmの篩、目開き75μmの篩、目開き45μmの篩及び受け皿の順に組み合わせた。
(B)JIS標準篩を上から、目開き850μmの篩、目開き600μmの篩、目開き500μmの篩、目開き425μmの篩、目開き300μmの篩、目開き250μmの篩、目開き150μmの篩及び受け皿の順に組み合わせた。
組み合わせた最上の篩に、前記吸水性樹脂組成物約50gを入れ、ロータップ式振とう器を用いて20分間振とうさせて分級した。
分級後、各篩上に残った吸水性樹脂組成物の質量を全量に対する質量百分率として計算し、粒子径の大きい方から順に積算することにより、篩の目開きと篩上に残った吸水性樹脂組成物の質量百分率の積算値との関係を対数確率紙にプロットした。確率紙上のプロットを直線で結ぶことにより、積算質量百分率50質量%に相当する粒子径を中位粒子径とした。
(a)試験用吸収体の作製
16cm×12cmの大きさの不織布(坪量21g/m2のポリエチレン−ポリプロピレン製エアスルー型液体透過シート)41を実験台上に置き、中心に12cm×8cmの開口部を有する型紙を開口部と不織布の中心部が合わさるように重ねた。開口部に対して接着剤(住友スリーエム社製 スプレーのり77)を均一に噴霧した後に、吸水性樹脂組成物2.4gを均一に散布し、型紙を取り除いた。これとは別に、前記と同様にして接着剤を均一に噴霧した不織布43を用意し、接着剤の散布面が下になるように、吸水性樹脂組成物を散布した不織布の上から重ね、手で軽く押さえて接着した。さらに、外周の各辺を端から0.5cm内側においてヒートシーラーにて熱融着させて、試験用吸収体40を作製した。
図3に概略構成を示す測定装置を用いて測定した。先ず、水平な実験台の上に16cm×12cmのアクリル板31(厚さ:5mm)を置き、その上に、前記の試験用吸収体の中心を合わせて載置し、その上部に、内径3cm、高さ16.5cmのシリンダー状投入部32aを中央に有する20cm×12cmのアクリル板32(質量:250g)を、シリンダーの中央部が、試験用吸収体40の中央部に一致するよう載置した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管、撹拌機として、翼径50mmの4枚傾斜パドル翼を2段で有する撹拌翼を備えた内径100mmの丸底円筒型セパラブルフラスコを準備した。このフラスコにn−ヘプタン340gをとり、界面活性剤としてHLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.8gを添加し、60℃まで昇温して界面活性剤を溶解したのち、50℃まで冷却した。
実施例1において、疎水性物質の無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学社製、ハイワックス1105A)3.4gをn−ヘプタン30.6gに事前に熱溶解し保温した溶液を、2時間の後架橋反応後に系内に加え、10分間81℃で攪拌混合した後、更に加熱してn−ヘプタンと水とを留去させて乾燥させたものを、850μmの篩を通過させ、球状の1次粒子が凝集した2次粒子の形態を有する吸水性樹脂224gを得た。得られた吸水性樹脂の中位粒子径は450μmであった。この吸水性樹脂100gを分取し、親水性シリカ(エボニックデグサジャパン社:カープレックス#80)を0.60g(吸水性樹脂に対して0.6質量%)添加し、卓上クロスロータリー混合機で30分混合して、実施例2の吸水性樹脂組成物とした。各性能の測定結果を表1に示す。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管、撹拌機として、翼径50mmの4枚傾斜パドル翼を2段で有する撹拌翼を備えた内径100mmの丸底円筒型セパラブルフラスコを準備した。このフラスコにn−ヘプタン340gをとり、界面活性剤としてHLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.8gと疎水性物質の無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学社製、ハイワックス1105A)0.8gを添加し、80℃まで昇温して界面活性剤を溶解したのち、50℃まで冷却した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管、撹拌機として、翼径50mmの4枚傾斜パドル翼を2段で有する撹拌翼を備えた内径100mmの丸底円筒型セパラブルフラスコを準備した。このフラスコにn−ヘプタン340gをとり、界面活性剤としてHLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.8gと、疎水性物質として酸化型エチレン・プロピレン共重合体(三井化学社製、ハイワックス220MP)0.8gを添加し、90℃まで昇温して界面活性剤を溶解したのち、50℃まで冷却した。
実施例2において、得られた吸水性樹脂に湿潤促進剤を添加しなかったものを比較例1の吸水性樹脂とした。
実施例3において、1段目及び2段目開始剤の2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩の代わりに過硫酸カリウムを使用した以外は同様の操作を行い、吸水性樹脂230gを得た。得られた吸水性樹脂の中位粒子径は390μmであった。この吸水性樹脂80gを分取し、親水性シリカ(エボニックデグサジャパン社:カープレックス#80)を0.80g(吸水性樹脂に対して1.0質量%)添加し、卓上クロスロータリー混合機で30分混合して、比較例2の吸水性樹脂組成物とした。各性能の測定結果を表1に示す。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、温度計及び窒素ガス導入管を備えた1000mL容の五つ口円筒型丸底フラスコにn−ヘプタン340g、HLBが3.0のショ糖脂肪酸エステル(三菱化学株式会社の商品名:S−370)0.92gを加え、分散、昇温して溶解後、55℃まで冷却した。
10 ビュレット
11 空気導入管
12 コック
13 コック
14 ゴム栓
2 導管
3 測定台
4 ナイロンメッシュシート
5 吸水性樹脂
6 架台
7 クランプ
21 円筒状容器(A)
22 円筒状容器(B)
23 膨潤ゲル
24 金網
25 シャーレ
31 アクリル板
32 アクリル板
32a シリンダー状投入部
40 試験用吸収体
41 不織布
42 吸水性樹脂組成物
43 不織布
Claims (6)
- 水溶性エチレン性不飽和単量体をアゾ系重合開始剤存在下で重合させることにより得られる吸水性樹脂と、湿潤促進剤とを含む吸水性樹脂組成物であって、以下(A)〜(D)の性能を満たす吸水性樹脂組成物。
(A)生理食塩水保水能が、38〜44g/g
(B)無加圧DWの5分値が、50mL/g以上
(C)無加圧DWの60分値が、60mL/g以上
(D)生理食塩水通液速度が、5g/分以上 - アゾ系開始剤が、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−[1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル]プロパン}二塩酸塩、及び2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]四水和物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の吸水性樹脂組成物。
- 吸水性樹脂が逆相懸濁重合法により得られるものである、請求項1または2に記載の吸水性樹脂組成物。
- 湿潤促進剤が二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミ、カオリン、タルク、ベントナイト、及びゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれかに記載の吸水性樹脂組成物。
- 湿潤促進剤の含有量が、吸水性樹脂100質量部に対して、0.1〜3質量部である、請求項1〜4のいずれかに記載の吸水性樹脂組成物。
- 吸水性樹脂に疎水性物質を含有させてなる、請求項1〜5のいずれかに記載の吸水性樹脂組成物。
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