JP2018047467A - 吸水剤組成物及びその製造方法、並びにその保管及び在庫方法 - Google Patents

吸水剤組成物及びその製造方法、並びにその保管及び在庫方法 Download PDF

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Abstract

【課題】優れた付加機能(特に消臭機能)を有し、長期間保管した後であっても安定した付加機能を発揮し、更に、吸収性物品として使用したときに、肌への負荷が少ない吸水剤組成物及びその製造方法、並びに、吸収体及び吸収性物品を提供する。
【解決手段】吸水剤組成物は、ポリカルボン酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とし、天然成分を含む吸水剤組成物であって、更に、経時劣化防止剤を含む。また、カルボン酸及び/又はその塩を含有する不飽和単量体の架橋重合体である吸水性樹脂に、天然成分及び経時劣化防止剤を同時に又は別々に混合する。
【選択図】なし

Description

本発明は、吸水剤組成物及びその製造方法、並びにその保管及び在庫方法に関するものである。更に詳しくは、紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パッド等の衛生用品等の構成材料として用いたときに、肌への負荷が小さく、かつ、長期間の保管後であっても安定した消臭性能を維持する吸水剤組成物及びその製造方法、並びにその保管及び在庫方法に関する。
吸水性樹脂は、体液(尿又は血液)を吸収させることを目的として、紙オムツ、特に高齢化に伴う大人用紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パッド等の衛生用品等(吸収性物品)の構成材料の一つ(主要な構成材料)として幅広く使用されている。
このような吸水性樹脂は、(無加圧下)吸水倍率(吸水性樹脂ないし吸水剤組成物が吸収して保持することができる液体の量、吸水容量)、加圧下吸水倍率、吸水速度、及び通液性等の吸水性能に加えて、更に、消臭性、抗菌性、低着色性、及び劣化防止等の付加機能を付与することが望まれている。そして、これまで、消臭剤、抗菌剤、芳香剤、又は着色防止剤等の化合物を吸水性樹脂に添加することが検討されている。
例えば、消臭機能又は抗菌機能が付与された吸水性樹脂は特許文献1〜29,32,33等に、芳香性を有する吸水性樹脂は特許文献30等に、そして着色防止機能が付与された吸水性樹脂は特許文献31に、それぞれ開示されている。
具体的には、吸水性樹脂に消臭機能又は抗菌機能を付与するために、各種の消臭剤、及び各種の消臭剤と抗菌剤との組み合わせが上記特許文献に開示されている。例えば、ツバキ科の植物の葉抽出物と吸水性樹脂との吸水剤組成物(特許文献1)、針葉樹木の抽出エキスと特定性能(例えば、加圧下非連続吸収倍率性能)を有する吸水性樹脂との吸水剤組成物(特許文献2)、ゼオライト粉末を吸水性樹脂内部に分散した吸水剤組成物(特許文献3)、わさび抽出物又はからし抽出物等と、抗菌消臭作用の持続剤(吸水ゲル化剤)及び吸水性樹脂とからなる持続性抗菌消臭剤(特許文献4)、アンモニア産生菌に対して抗菌機能を有する化合物等と吸水性樹脂とからなる消臭性及び抗菌性吸水剤(組成物)(特許文献5)、アミノ酢酸系キレート剤と吸水性樹脂との吸水性樹脂組成物(特許文献6)が、それぞれの特許文献に開示されている。
また、吸水性樹脂を用いた吸収性物品に対して消臭機能又は抗菌機能を付与する試みとして、製茶と吸水性樹脂とを含む吸収性物品(特許文献7)、塩化ベンザルコニウム及び/又はグルコン酸クロルヘキサシジンを含有した吸水性樹脂を含む使い捨てオムツ(特許文献8)が、それぞれの特許文献に開示されている。
上述した消臭機能又は抗菌機能が付与された吸水性樹脂(吸水剤組成物)として、上記吸水性樹脂以外に、揮発性モノテルペン系化合物を吸水性樹脂に吸収させて得られるゲル状殺虫剤(特許文献9)、吸水性樹脂表面に抗菌性皮膜を形成する吸水性樹脂組成物の製造方法(特許文献10)、抗菌性リン酸塩を含む吸水性樹脂組成物(特許文献11,12)、タンニン酸(塩)、複合ケイ酸塩化合物を含む吸水剤組成物(特許文献13)、グレープフルーツ種子及び/又はハーブから抽出される天然抗菌成分を含む吸水剤組成物(特許文献14)、悪臭除去指数が180以上の植物粉末を含む粒子状吸水剤組成物(特許文献15)、シクロデキストリン及び/又はシクロデキストリン誘導体を共有結合及び/又はイオン結合させてなる吸水剤組成物(特許文献16)、C2〜C8のオレフィン又はスチレン、或いは酸無水物を含むコポリマー(特許文献17)、ケト酸を含む吸水性樹脂組成物(特許文献18)、C1〜C30のアルキル基で置換されたチオリン酸トリアミドを含む吸水性樹脂組成物(特許文献19)、ウレアーゼ阻害剤を含む吸水性樹脂組成物(特許文献20)、銀杏、ヤナギ、シモツケ草等の特定植物を含む吸水性樹脂組成物(特許文献21)、加水分解性タンニンを含む吸水性樹脂組成物(特許文献22)、オキシターゼを含む吸水性樹脂組成物(特許文献23)、キレート剤0.001重量%及びタンニン0.001〜5重量%を含む吸水性樹脂組成物(特許文献24)、トリクロサンでコーティングされた吸水性樹脂(特許文献25)、金属酸化物、金属過酸化物を含む吸水性樹脂組成物(特許文献26)、表面処理時又は後に抗菌剤とポリオールとともに添加する製造方法(特許文献27)、鉄量を低く制御して更にキレート剤を吸水性樹脂表面に添加する製造方法(特許文献28)、更に、抗菌(制菌)機能と消臭機能とを有する安全性の高い吸水性樹脂として、竹と緑茶との乾留エキスを吸水性樹脂に配合した吸水性樹脂組成物(特許文献29)、分子量1000以上のタンニンを含む吸水性樹脂組成物(特許文献32)、サリチル酸亜鉛を含む吸水性樹脂組成物(特許文献33)が、それぞれの特許文献に開示されている。
また、芳香性を有する吸水性樹脂として、具体的には、香料を包含するシクロデキストリン、デキストリン誘導体、C6〜C10の不飽和脂肪族アルデヒド、及びC6〜C10の不飽和脂肪族アルコールから選ばれる少なくとも一つの物質と、ポリカルボン酸系吸水性樹脂とを含む吸水性樹脂(特許文献30)が開示されている。更に、着色防止機能が付与された吸水性樹脂として、具体的には、Lab表色系でのL値が90以下の吸水性樹脂(特許文献31)が開示されている。
上記特許文献以外にも、消臭剤、抗菌剤、芳香剤、着色防止剤、及び劣化防止剤等の付加機能を付与する化合物を含む吸水性樹脂は数多く提案されている。なかでも、上記特許文献1,2,4,7,13〜15,21〜24,29等に記載の、天然成分を用いた吸水性樹脂は、その安全性の高さから好ましく使用されている。このような吸水性樹脂の製造工程においては、厳格な品質管理がなされ、一定水準以上の諸物性(吸水性能及び上述した付加機能)を有する吸水性樹脂(いわゆる、合格品)のみが販売されている。
本発明者らは、天然成分を用いた、付加機能、特に消臭機能が付与された吸水性樹脂に関して、目標品質を満たして販売された後に、吸水性樹脂に付与された付加機能が経時的に低下することを見出した。即ち、上述した付加機能は、吸水性樹脂が製造された後、経時的に低下するため、吸水性樹脂を保管又は在庫することができる期間、つまり、吸水性樹脂に付与されている付加機能の品質保証期間が短くなることを見出した。更に、当該吸水性樹脂を実際に使用するときに、これらの付加機能が十分に発揮されないという問題を見出した。
一方、上記特許文献1〜33を含む従来技術では、付加機能(特に消臭機能)が付与された吸水性樹脂については開示されているものの、当該付加機能の経時的低下について言及されたものはなく、従って、本発明における経時劣化防止剤の使用について開示されたものはない。
日本国公開特許公報「特開昭60−158861号」 日本国公開特許公報「特開平11−241030号」 日本国公開特許公報「特開平8−176338号」 日本国公開特許公報「特開2000−51339号」 日本国公開特許公報「特開2000−79159号」 日本国公開特許公報「特開2001−234087号」 日本国公開特許公報「特開平2−41155号」 日本国公開特許公報「特開昭63−135501号」 日本国公開特許公報「特開平4−139104号」 日本国公開特許公報「特開平3−59075号」 日本国公開特許公報「特開平5−179053号」 日本国公開特許公報「特開平7−165981号」 日本国公開特許公報「特開平11−116829号」 日本国公開特許公報「特開平9−208787号」 日本国公開特許公報「特開2002−285021号」 国際公開第99/64485号パンフレット 国際公開第2003/076514号パンフレット 国際公開第2007/104641号パンフレット 国際公開第2007/012581号パンフレット 国際公開第2007/085531号パンフレット 国際公開第2009/101060号パンフレット 国際公開第2010/052182号パンフレット 国際公開第2010/130666号パンフレット 国際公開第2010/130667号パンフレット 国際公開第2011/023647号パンフレット 国際公開第2011/023560号パンフレット 国際公開第2009/034154号パンフレット 国際公開第2010/079075号パンフレット 国際公開第2009/048145号パンフレット 国際公開第2007/011058号パンフレット 国際公開第2007/121940号パンフレット 国際公開第2009/040106号パンフレット 国際公開第2009/109524号パンフレット
上述したように、本発明者らは、吸水性樹脂における色調以外の吸水基本特性(吸水倍率/加圧下吸水倍率/通液性等)は数ヶ月〜数年の長期間保管(保存)した後においてもほぼ一定の値を示すものの、吸水性樹脂の付加機能が経時的に低下すること、特に、天然成分を用いることによる付加機能(特に消臭機能)が付与された吸水性樹脂に関して、その付加機能が経時的に低下するという問題を見出した。
従って、本発明の主たる目的は、優れた付加機能(特に消臭機能)及び吸水基本特性を有し、長期間保管した後であっても安定した付加機能を発揮し、更に、吸収性物品として使用したときに、肌への負荷が少ない吸水剤組成物を提供することである。更に、本発明の他の目的は、上記特徴を有する吸水剤組成物の製造方法、並びに、当該吸水剤組成物を用いた吸収体及び吸収性物品(吸水剤組成物から構成される物)を提供することである。本発明の更に他の目的は、当該吸水剤組成物を長期間在庫として保管するときの保管及び在庫方法を提供することである。
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、従来における付加機能(特に消臭機能)が付与された吸水性樹脂は、付加機能の付与に天然成分が用いられている場合が多く、当該天然成分(特に天然消臭成分)を吸水性樹脂と複合化することで、付加機能が経時的に低下すること、及び特に、吸水性樹脂と複合化されることで、天然成分単独の場合よりも、付加機能が速く劣化することを見出した。これより、本発明者らは、吸水性樹脂と複合化される、吸水性樹脂中の天然成分に対して、吸水性樹脂に少量の経時劣化防止剤を添加することで、上記課題が解決することを見出した。
即ち、本発明に係る吸水剤組成物は、上記課題を解決するために、ポリカルボン酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とし、天然成分を含む吸水剤組成物であって、更に、経時劣化防止剤を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る吸水剤組成物の製造方法は、上記課題を解決するために、カルボン酸及び/又はその塩を含有する不飽和単量体の架橋重合体である吸水性樹脂に、天然成分及び経時劣化防止剤を、同時に又は別々に、混合することを特徴とする。
また、本発明に係る吸水剤組成物は、上記課題を解決するために、上記吸水剤組成物の製造方法で得られることを特徴とする。
また、本発明に係る吸水剤梱包物は、上記課題を解決するために、上記吸水剤組成物を密閉容器に充填してなることを特徴とする。
また、本発明に係る吸水剤組成物の保管又は在庫方法は、上記課題を解決するために、上記吸水剤梱包物を実使用まで、30日間以上、梱包状態で保管することを特徴とする。
また、本発明に係る梱包された尿吸収用の吸収性物品は、上記課題を解決するために、上記吸水性組成物を含むことを特徴とする。
また、本発明に係る吸収性物品の製造方法は、上記課題を解決するために、梱包された吸水性樹脂を主成分とし天然成分を含む吸水剤組成物を用いて、尿吸収用の吸収性物品を製造する方法であって、当該吸水剤組成物として、経時劣化防止剤を含有させた吸水剤組成物を用いることを特徴とする。
本発明に係る吸水剤組成物は、例えば酸基及び/又はその塩を含有する不飽和単量体の架橋重合体であるポリカルボン酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とし、天然成分を含む吸水剤組成物であって、更に、経時劣化防止剤を含む構成である。また、本発明における吸収体は、本発明に係る吸水剤組成物を含む構成であり、例えば、衛生材料等の吸収性物品の吸収層として好ましく用いられる。更に、本発明に係る吸収性物品は、例えば、上記吸水剤組成物を含む吸収体(吸収層)、液透過性の表面シート、及び液不透過性の背面シートから構成される。
本発明に係る吸水剤組成物によって、吸収性物品に付加機能(特に消臭機能)を付与することができる。当該吸水剤組成物は、更に長期間保管された後においても優れた付加機能(特に消臭機能)を維持する新たな吸水剤組成物である。
また、本発明における吸収体及び吸収性物品は、上記吸水剤組成物を含み、その優れた付加機能(特に消臭機能)が付与されるため、紙オムツ、生理用ナプキン、大人用失禁パッド、大人用紙オムツ等の衛生材料等に、特に好ましく使用される。
よって、上記各構成によれば、本発明に係る吸水剤組成物を紙オムツ等の吸収性物品に使用した(組み込んだ)場合に、安全性が高く、優れた付加機能(特に消臭機能)を有し、更に長期間保管された後においても優れた付加機能(特に消臭機能)を付与することができる吸水剤組成物及びその製造方法、並びに吸収体及び吸収性物品(吸水剤組成物から構成される物)を提供することができるという効果を奏する。
以下、本発明に係る吸水剤組成物及びその製造方法、並びにその保管及び在庫方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で、適宜変更、実施することができる。具体的には、本発明は以下に示す各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
〔1〕用語の定義
(1−1)「吸水性樹脂」
本発明における「吸水性樹脂」とは、水膨潤性又は水不溶性の高分子ゲル化剤を意味する。なお、上記「水膨潤性」とは、ERT441.2−02で規定されるCRC(無加圧下吸水倍率)が5[g/g]以上であることを指し、上記「水不溶性」とは、ERT470.2−02で規定されるExt(水可溶分)が50重量%以下であることを指す。
当該吸水性樹脂は、その用途に応じて適宜設計可能であり、特に限定されないが、例えば、カルボキシル基を含有する不飽和単量体を架橋重合させた親水性架橋重合体であることが好ましく、更に、上記CRC及びExtを満足する範囲内において、添加剤(例えば、界面活性剤)等を含んだ吸水性樹脂組成物であってもよい。また、当該吸水性樹脂は、表面架橋の有無は問わず、形状についても特に限定されず、シート状、繊維状、粉末状、フィルム状、又はゲル状等であってもよい。上記吸水性樹脂組成物を含めて、これらを「吸水性樹脂」と総称する。
なお、本発明においては、便宜上、表面架橋前の吸水性樹脂を「吸水性樹脂粉末」、表面架橋後の吸水性樹脂を「吸水性樹脂粒子」と称することとする。
(1−2)「ポリアクリル酸(塩)」
本発明における「ポリアクリル酸(塩)」とは、グラフト成分を任意に含み、繰り返し単位としてアクリル酸及び/又はその塩(以下、「アクリル酸(塩)」と称する)を主成分とする重合体を意味する。具体的には、本発明における「ポリアクリル酸(塩)」は、架橋剤を除く単量体として、アクリル酸(塩)を30〜100モル%の範囲内で含んでいる重合体をいう。
(1−3)「吸水剤組成物」
本発明における「吸水剤組成物」とは、上述した吸水性樹脂を主成分として、以下に述べる付加機能を付与することができる天然成分及び経時劣化防止剤を含んでいる吸水性樹脂組成物のことを指す。なお、当該吸水性樹脂としては、表面架橋が施された吸水性樹脂粒子であることが好ましい。また、ここで「主成分」とは、吸水性樹脂又は吸水性樹脂粒子(固形分)が、吸水剤組成物に対して好ましくは50重量%以上、100重量%未満、より好ましくは60〜99.9重量%の範囲内、更に好ましくは70〜99重量%の範囲内、特に好ましくは80〜98.9重量%の範囲内で含まれていることを意味する。
(1−4)「EDANA」及び「ERT」
「EDANA」とは、欧州不織布工業会(European Disposables and Nonwovens Associations)の略称であり、「ERT」とは、欧州標準(ほぼ世界標準)の吸水性樹脂の測定法(EDANA Recommended Test Methods)の略称である。
上記ERTは、吸水性樹脂の物性測定法であるが、本明細書では、特に断りのない限り、上記吸水剤組成物の物性測定についても、当該ERT原本(2002年改定/公知文献)を適用することとする。なお、以下の各物性の説明では、吸水剤組成物について記載する。
(a)「CRC」(ERT441.2−02)
「CRC」とは、Centrifuge Retention Capacity(遠心分離機保持容量)の略称であり、無加圧下吸水倍率(単に「吸水倍率」と称する場合もある)を意味する。具体的には、不織布中の吸水剤組成物0.2gについて、大過剰の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液を無加圧下で30分間、自由膨潤させ、次いで、更に遠心分離機で水切りした後の吸水倍率(単位;[g/g])を意味する。
(b)「AAP」(ERT442.2−02)
「AAP」とは、Absorption Against Pressureの略称であり、加圧下吸水倍率を意味する。具体的には、0.9gの吸水剤組成物を、大過剰の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に対して、1時間、2.06kPa(0.3psi)での荷重下で膨潤させた後の吸水倍率(単位;[g/g])を意味する。
(c)「Ext」(ERT470.2−02)
「Ext」とは、Extractablesの略称であり、水可溶分(水可溶成分量)を意味する。具体的には、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液200mlに対して吸水剤組成物1.0gを添加し、長さ30mmのスターラーチップを用いて500rpmで16時間攪拌した後、溶解したポリマー量をpH滴定で測定した値(単位;重量%)を意味する。
(d)「Residual Monomers」(ERT410.2−02)
「Residual Monomers」とは、吸水剤組成物中に残存するモノマー量を意味する。具体的には、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液200mlに対して吸水剤組成物0.5gを添加し、長さ30mmのスターラーチップを用いて500rpmで2時間攪拌した後、溶解した残存モノマー量を高速液体クロマトグラフィーで測定した値(単位;ppm)を意味する。
(e)「PSD」(ERT420.2−02)
「PSD」とは、Particle Size Distributionの略称であり、篩分級により測定される粒度分布を意味する。なお、重量平均粒子径(D50)及び粒子径分布とその幅(対数標準偏差σζ)は、欧州公告特許第1594556号「(1)Average Particle Diameter and Distribution of particle Diameter」に記載された方法により測定する。
(f)「SFC」及び「GBP」
「SFC」とは、Saline Flow Conductivityの略称であり、生理食塩水流れ誘導性を意味する。「GBP」とは、Gel Bed Permeabilityの略称であり、ゲル床透過性を意味する。これら「SFC」及び「GBP」は、本発明において、荷重下又は無荷重下での膨潤ゲルの粒子間を通過する液の流れ性を示す、「通液性」を測定する代表的な方法である。
「SFC(生理食塩水流れ誘導性)」は、荷重2.07kPaでの吸水性樹脂に対する0.69重量%塩化ナトリウム水溶液の通液性を指し、米国特許第5669894号に開示されたSFC試験方法に準じて測定する。又、「GBP」は、荷重下又は自由膨張での吸水性樹脂に対する0.69重量%塩化ナトリウム水溶液の通液性を指し、国際公開第2005/016393号に開示されたGBP試験方法に準じて測定する。
(1−5)その他
本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は、「X以上、Y以下」であることを意味する。また、重量の単位である「t(トン)」は、「Metric ton(メトリック トン)」を意味する。更に、特に注釈の無い限り、「ppm」は、「重量ppm」又は「質量ppm」を意味する。また、「重量」と「質量」、「重量%」と「質量%」、「重量部」と「質量部」は、それぞれ同義語として扱う。そして、「〜酸(塩)」は、「〜酸及び/又はその塩」を意味し、「(メタ)アクリル」は、「アクリル及び/又はメタクリル」を意味する。
〔2〕吸水性樹脂の製造方法
本発明に係る吸水剤組成物の主成分として使用される吸水性樹脂、好ましくは吸水性樹脂粒子の製造方法について、以下に説明する。
(2−1)重合工程
本発明における重合工程とは、酸基含有不飽和単量体を重合することによって、含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」と称する)を得る工程である。
(酸基含有不飽和単量体(架橋剤を除く))
本発明の実施形態において、消臭効果及び吸水特性の観点から、酸基含有不飽和単量体を重合して得られる架橋構造を有する吸水性樹脂が必須に用いられる。当該酸基含有不飽和単量体としては、本発明においてはアクリロニトリル等の、重合後の加水分解によって酸基となる単量体も含まれるが、好ましくは重合時に酸基を有する単量体、より好ましくはカルボン酸及び/又はその塩を含有する不飽和単量体が使用される。
上記酸基含有不飽和単量体を重合して得られる吸水性樹脂としては、具体的には、ポリアクリル酸(部分)中和物架橋体等のポリカルボン酸(塩)系(部分)中和物架橋体、澱粉−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物、澱粉−アクリル酸グラフト重合体の中和物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、カルボキシメチルセルロース架橋体、アクリロニトリル共重合体若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、カチオン性モノマーの架橋体、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、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸とアクリル酸の架橋体等が挙げられる。そのなかでも、ポリカルボン酸(塩)系吸水性樹脂、特に、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して得られるポリアクリル酸(部分)中和物架橋体(「ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂」とも称する)がより好ましい。
上記ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂等のように、吸水性樹脂が酸基の中和物を含む場合、当該酸基の中和率(吸水性樹脂中の酸基を100モル%としたときの全酸基に対する中和されている酸基のモル%)としては、10〜100モル%が好ましく、20〜90モル%がより好ましく、30〜80モル%が更に好ましく、40〜80モル%が特に好ましい。当該中和率を上記範囲内とすることで、本発明における吸水性樹脂の消臭効果の低下を抑制することができる。
(グラフト成分又はその他の単量体)
本発明の実施形態において、酸基含有不飽和単量体として、アクリル酸(塩)を主成分として用いる場合には、主成分であるアクリル酸(塩)に対して、0〜30重量%のグラフト高分子成分(例えば、吸水性樹脂微粉、ポリビニルアルコール、澱粉、セルロース等)を任意に含めることもできる。
また、上記併用されるその他の単量体としては、具体的には、メタクリル酸、(無水)マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリロキシアルカンスルホン酸及びそのアルカリ金属塩又はアンモニウム塩、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルアセトアミド、(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、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、イソブチレン、ラウリル(メタ)アクリレート等の水溶性又は疎水性の不飽和単量体等が挙げられ、これらを共重合成分とするものも含まれる。当該その他の単量体の使用量は、主成分であるアクリル酸(塩)に対して、0〜30モル%(単量体全体ではアクリル酸(塩)が約77モル%以上)が好ましく、0〜10モル%(単量体全体ではアクリル酸(塩)が約91モル%以上)がより好ましい。
(内部架橋剤)
本発明の実施形態において、用いられる吸水性樹脂には架橋構造が必須である。当該架橋構造としては、架橋剤を使用しない自己架橋型のものでも、一分子内に2個以上の重合性不飽和基又は反応性基を有する架橋剤(内部架橋剤)を使用したものでもよく、好ましくは当該内部架橋剤を共重合又は反応させたものがよい。
上記内部架橋剤として、具体的には、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、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、エチレンオキシ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、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ポリエチレンイミン、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
これら内部架橋剤は、単独で用いても、二種以上を適宜併用してもよいが、最終的に得られる吸水剤組成物の吸水特性等の観点から、二個以上の重合性不飽和基を有する架橋剤を用いることが好ましい。また、上記内部架橋剤の使用量は、上記酸基含有不飽和単量体(架橋剤を除く)に対して、0.001〜2モル%が好ましく、0.005〜0.5モル%がより好ましく、0.01〜0.2モル%が更に好ましく、0.03〜0.15モル%が特に好ましい。当該内部架橋剤の使用量を上記範囲内とすることで、本発明における吸水性樹脂に十分な吸水特性を付与することができる。なお、後述する劣化可溶分を低減(例えば40%以下)するには、例えば、内部架橋剤量を増量(例えば0.1モル%以上)することが一つの手段である。また重合時に水溶性連鎖移動剤を使用することにより、劣化可溶分を低減してもよい。
上記内部架橋剤は、酸基含有不飽和単量体の中和前又は中和後、或いは、重合前、重合途中又は重合後に添加すればよく、また、一種又は二種以上を、一括添加しても分割添加してもよい。なお、架橋構造の有無は、前記(1−1)に規定されている水膨潤性又は水不溶性の有無を確認することによって確認することができる。
(重合開始剤)
本発明の実施形態において、使用される重合開始剤は、重合の形態によって適宜選択されるため、特に限定されない。重合開始剤の例としては、光分解型重合開始剤、熱分解型重合開始剤、レドックス系重合開始剤等が挙げられる。当該重合開始剤の使用量は、物性(例えば、吸水特性)の観点から、上記酸基含有不飽和単量体に対して、0.0001〜2モル%が好ましく、0.01〜0.1モル%がより好ましい。当該重合開始剤の使用量を上記範囲内とすることで、本発明における水膨潤性又は水不溶性の高分子ゲル化剤としての吸水性樹脂の吸水特性を高く維持しつつ、残存モノマーを低減することができる。
なお、上記光分解型重合開始剤としては、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、又はアゾ化合物等が挙げられる。上記熱分解型重合開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、又は過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;過酸化水素、t−ブチルパーオキシド、又はメチルエチルケトンパーオキシド等の過酸化物;或いは、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、又は2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾイン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロリド等のアゾ化合物等が挙げられる。更に、上記レドックス系重合開始剤としては、上記過硫酸塩又は過酸化物と、L−アスコルビン酸又は亜硫酸水素ナトリウム等の還元性化合物との組み合わせが挙げられる。また、上記光分解型重合開始剤と熱分解型重合開始剤との併用も、好ましい態様として挙げられる。
(重合方法)
本発明における吸水性樹脂は、上述の酸基含有不飽和単量体(以下、単に「単量体」と称する)をバルク重合又は沈殿重合することでも得られるが、吸水特性及び重合制御の容易性等の観点から、当該単量体を水溶液(以下、「単量体水溶液」と称する)とした、噴霧重合、液滴重合、水溶液重合、又は逆相懸濁重合が好ましく、なかでも、生産時の安定性や生産性、吸水特性(吸水倍率/加圧下吸水倍率)の観点から、水溶液重合、又は逆相懸濁重合が特に好ましい。
上記単量体水溶液を用いる場合、その単量体の濃度(含有量)は、単量体水溶液の温度又は単量体の種類に依存するため、特に限定されないが、10〜70重量%が好ましく、20〜60重量%がより好ましい。単量体水溶液中の単量体の濃度を上記範囲内とすることで、本発明における吸水性樹脂の吸水特性を高くすることができる。また、単量体水溶液を重合するとき、特に水溶液重合を行う場合には、水以外の溶媒を必要に応じて併用してもよく、その溶媒の種類は特に限定されない。なお、後述するように、着色防止や劣化防止の観点から、吸水剤組成物の鉄(Fe)量は少ないほど好ましく、中和に用いる塩基中のFe量の制御等を行うことにより、後述の範囲とする。本発明における酸基含有不飽和単量体中(固形分当たり)の鉄(Fe)量は、好ましくは2ppm以下、より好ましくは1.5ppm以下、更に好ましくは1ppm以下、特に好ましくは0.5ppm以下である。Fe量の下限は、コストや重合速度から、好ましくは0.001ppmであり、さらに好ましくは0.01ppmである。
なお、上記水溶液重合とは、分散溶媒を用いずに単量体水溶液を重合する方法であり、例えば、米国特許第4625001号、同第4873299号、同第4286082号、同第4973632号、同第4985518号、同第5124416号、同第5250640号、同第5264495号、同第5145906号、同第5380808号等の米国特許、並びに、欧州特許第0811636号、同第0955086号、同第0922717号等の欧州特許に開示されている。
また、上記逆相懸濁重合とは、単量体水溶液を疎水性有機溶媒に懸濁させて重合する方法であり、例えば、米国特許第4093776号、同第4367323号、同第4446261号、同第4683274号、同第5244735号等の米国特許に開示されている。上述した米国特許又は欧州特許に例示されている、単量体若しくは重合開始剤、又は重合後の乾燥方法等についても、本発明における実施形態に適用することができる。
上述した重合は、空気雰囲気下でも実施することができるが、着色防止の観点から、窒素やアルゴン等の不活性気体の雰囲気下(例えば、酸素濃度が1容積%以下)で実施することが好ましい。また、単量体又は単量体水溶液中の溶存酸素が、不活性気体で十分に置換(例えば、酸素が1[mg/l]未満)された後に重合することが好ましい。
(2−2)ゲル粉砕工程
本発明におけるゲル粉砕工程とは、上記重合工程にて得られる含水ゲルを必要に応じて細断して、粒子状の含水ゲルを得る工程である。なお、重合の形態(例えば、ニーダー重合等)によっては、単量体の重合と含水ゲルの細断とが同時に行われる場合もある。
また、上記重合工程で得られる含水ゲルは、そのまま乾燥してもよいが、水溶液重合の場合、必要により重合時又は重合後にゲル解砕機(ニーダー、ミートチョッパー等)等を用いて含水ゲルを細断して、その後、乾燥することが好ましい。
本発明の実施形態において、含水ゲルの細断は、種々の方法を用いて行われ、特に限定されないが、例えば、ゲル解砕機として任意形状の多孔構造を有するスクリュー型押出機を用いる細断方法が挙げられる。
また、上記粒子状含水ゲルの重量平均粒子径としては、0.1〜50mmが好ましく、0.2〜10mmがより好ましく、0.5〜5mmが更に好ましい。粒子状含水ゲルの重量平均粒子径を上記範囲内とすることで、本発明における吸水性樹脂ないし吸水剤組成物の吸水特性を高くすることができる。
(2−3)乾燥工程
本発明における乾燥工程とは、上記粒子状含水ゲル(含水ゲルを含む)を乾燥させて、乾燥重合体を得る工程である。当該乾燥方法としては、特に限定されないが、例えば、加熱乾燥、熱風乾燥、減圧乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、ドラムドライヤー乾燥、疎水性有機溶剤との共沸脱水、高温水蒸気を用いた高湿乾燥等が挙げられる。なかでも、生産性や吸水特性の観点から、乾燥方法としては、熱風乾燥又は共沸脱水が好ましく、通常60〜250℃、好ましくは100〜220℃、より好ましくは120〜200℃の温度範囲内で乾燥される。
また、乾燥時間は、粒子状含水ゲルの表面積、含水率及び乾燥機の種類等に依存するため、得られる吸水剤組成物の含水率が目的とする範囲内となるように、適宜設定されるが、吸水性樹脂ないし吸水剤組成物の色調や吸水特性の観点から、10秒〜2時間が好ましく、1分〜1.5時間がより好ましく、10分〜1時間が更に好ましい。
なお、上記ゲル粉砕工程で排出された粒子状含水ゲルが乾燥工程に導入されるまでの時間は、着色性の観点から、短い方が望ましく、好ましくは2時間以内、より好ましくは1時間以内、更に好ましくは30分以内、特に好ましくは10分以内、最も好ましくは2分以内である。
(2−4)粉砕工程
本発明における粉砕工程とは、上記乾燥工程で得られる乾燥重合体を必要により所定範囲の大きさの粒子に粉砕する工程である。当該粉砕方法としては、特に限定されないが、例えば、振動ミル、ロールグラニュレーター、ナックルタイプ粉砕機、高速回転式粉砕機(ピンミル、ハンマーミル、スクリューミル、ロールミル等)、円筒状ミキサー等を用いて行う方法が挙げられる。
(2−5)分級工程
本発明における分級工程(第一分級工程)とは、上記乾燥工程後の乾燥重合体(更に必要により上記粉砕工程で粉砕された乾燥重合体)を、所定の粒度を有する粒子のみに選別して、吸水性樹脂粉末を得る工程である。当該分級方法としては、特に限定されないが、例えば、篩を用いた篩分級が挙げられる。より具体的には、得られる吸水性樹脂粉末の粒子径を150〜850μmとする場合、粉砕された乾燥重合体を目開き850μmの篩で篩分けた後、目開き850μmの篩を通過した乾燥重合体を、目開き150μmの篩で篩分ける。これにより、目開き150μmの篩上に残存する乾燥重合体が粒子径150〜850μmの吸水性樹脂粉末となる。
このようにして得られる吸水性樹脂粉末は、単位重量当たりの表面積が大きくなるため、吸水速度の向上のみならず、付加機能(特に消臭機能)もより発揮し易くなる。なお、当該吸水性樹脂粉末の粒子形状としては、特に限定されず、球状、破砕状、不定形状等が挙げられるが、表面積の大きさの観点から、不定形破砕状が好ましい。また、その嵩比重(JIS K−3362で規定)は、吸水剤組成物の物性(例えば、吸水特性)の観点から、0.40〜0.80[g/ml]が好ましく、0.50〜0.75[g/ml]がより好ましく、0.60〜0.73[g/ml]が更に好ましい。
また、当該吸水性樹脂粉末の含水率(吸水性樹脂、吸水剤組成物に含有されている水分量;吸水性樹脂、吸水剤組成物1gを180℃で3時間にわたって乾燥させたときの乾燥減量で規定)は、得られる吸水剤組成物の物性(例えば、吸水特性)や取り扱い性の観点から、常温(20〜25℃、特に25℃)で流動性を示すことが求められ、好ましくは0.2〜30重量%、より好ましくは0.3〜15重量%、更に好ましくは0.5〜10重量%である。当該含水率を上記範囲内とすることで、吸水性樹脂粉末の耐衝撃性が向上し、付加機能(特に消臭機能)も高く維持することができる。一方、当該含水率が過度に高い場合、吸水性能の低下のみならず、天然成分の分解が促進され、場合によっては付加機能の経時劣化が生じることもある。
また、当該吸水性樹脂粉末の粒度として、重量平均粒子径(D50)は、200〜700μmが好ましく、300〜600μmがより好ましく、400〜500μmが更に好ましい。また、上記吸水性樹脂粉末における、粒子径が150μm以上、850μm未満の粒子の割合は、90重量%以上が好ましく、95重量%以上がより好ましく、98重量%以上が更に好ましい(上限100重量%)。更に、上記吸水性樹脂粉末における、粒子径が300μm以上の粒子の割合は、60重量%以上が好ましく、65重量%以上がより好ましく、70重量%以上が更に好ましく、75重量%以上が特に好ましい。粒度を上記範囲内とすることで、本発明における吸水性樹脂の表面架橋後の物性(特に、加圧下吸水倍率や通液性)、更には吸湿ブロッキング率をより向上させることができ、特に衛生材料に好適な吸水性樹脂組成物を得ることができる。
なお、上記粒度は、表面架橋後の吸水性樹脂粒子、更には最終製品としての吸水剤組成物にも適用される。そのため、表面架橋後の吸水性樹脂粒子において、上記範囲の粒度を維持するように、表面架橋処理されることが好ましい。更に、表面架橋後に必要に応じて、表面架橋後の凝集物の破砕(凝集粒子を解す操作)や、分級(第二分級工程)、造粒等で、粒度を調整してもよい。
(2−6)表面架橋工程
本発明における表面架橋工程とは、上述した工程を経て得られる吸水性樹脂粉末の表面層(吸水性樹脂粉末の表面から数10μm内側までの部分)に、更に架橋密度の高い部分を設ける工程であり、吸水性樹脂粉末表面でのラジカル架橋又は表面重合、表面架橋剤との架橋反応等により形成される。
本発明の実施形態において、吸水剤組成物に用いられる吸水性樹脂として、上記の重合工程、乾燥工程、粉砕工程、及び分級工程を経て得られる吸水性樹脂粉末を用いてもよいが、表面架橋(二次架橋)された吸水性樹脂粒子を用いることが好ましい。表面架橋(二次架橋)することで、加圧下吸水倍率(AAP)や通液性(例えば、SFCやGBP)が向上する。従って、例えば、紙オムツとしての吸水剤組成物の吸水性能が向上するのみならず、吸水剤組成物が膨潤した後でも、吸水剤組成物の粒子間に隙間が保持されるため、付加機能(特に消臭機能)も向上する。
上述した表面架橋工程において用いられる架橋剤(表面架橋剤)としては、特に限定されないが、例えば、米国特許第5409771号、同第6228930号、同第6071976号、同第6254990号等に例示されている架橋剤が挙げられる。より具体的には、モノ、ジ、トリ、テトラ又はポリエチレングリコール、モノプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2,3,4−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、1,4−ブタンジオール、1,3−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、又は1,2−シクロヘキサンジメタノ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、又は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、ポリアミドポリアミン等の多価アミン化合物;エピクロロヒドリン、エピブロムヒドリン、又はα−メチルエピクロロヒドリン等のハロエポキシ化合物;上記多価アミン化合物と上記ハロエポキシ化合物との縮合物;2−オキサゾリジノン等のオキサゾリジノン化合物;エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート化合物;等が挙げられる。これら化合物のなかでも、本発明に係る吸水性樹脂の吸水特性の効果を最大限にするという観点から、オキサゾリジノン化合物、アルキレンカーボネート化合物、多価アルコール化合物のうちの一種又は二種以上を用いることが好ましく、炭素数2〜10の多価アルコール化合物がより好ましく、炭素数3〜8の多価アルコール化合物が更に好ましい。特に好ましくは、これら多価アルコールとその他の表面架橋剤(好ましくは、オキサゾリジノン化合物ないしアルキレンカーボネート化合物)が併用される。
また、表面架橋剤の使用量(複数の表面架橋剤を使用する場合は、その合計量)は、用いる化合物や組み合わせ等にもよるが、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、0.001〜10重量部が好ましく、0.01〜5重量部がより好ましい。表面架橋剤の使用量を上記範囲内とすることで、本発明における吸水性樹脂の吸水特性をより向上させることができる。
本発明の実施形態において、表面架橋後の物性の観点から、表面架橋時に水を用いることが好ましい。この場合、水の使用量としては、用いられる吸水性樹脂粉末の含水率にもよるが、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、0.5〜20重量部が好ましく、0.5〜10重量部がより好ましい。更に、水以外に親水性有機溶剤を用いることもできる。この場合、親水性有機溶剤の使用量は、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、0〜5重量部が好ましく、0〜3重量部がより好ましい。
また、上記水又は親水性有機溶剤の吸水性樹脂粉末への添加又は混合方法としては、特に限定されないが、水、親水性有機溶剤、又はこれらの混合物を予め用意した後、吸水性樹脂粉末に噴霧又は滴下して混合する方法が好ましく、噴霧して混合する方法がより好ましい。上記噴霧混合を行う場合、噴霧される液滴(水、親水性有機溶剤、又はこれらの混合物)の大きさは、300μm以下が好ましく、200μm以下がより好ましい。液滴の大きさを上記範囲内とすることで、本発明における吸水性樹脂の表面架橋後の物性をより向上させることができる。更に、本発明に係る吸水性樹脂の吸水特性の効果を妨げない範囲内で、水不溶性微粒子又は界面活性剤を混合時に共存させてもよい。
本発明の架橋工程において、上記表面架橋剤が添加、又は混合された吸水性樹脂粉末は、その後、好ましくは加熱処理される。加熱処理を行うことによって表面架橋剤が反応し、吸水性樹脂の吸水倍率(CRC)や加圧下吸水倍率(AAP)を後述する好ましい範囲に調節することができるだけでなく、いわゆるゲルブロッキングを防止することができるという効果が得られる。当該加熱処理の温度(吸水性樹脂粉末と表面架橋剤との混合物の温度)としては、100〜250℃が好ましく、150〜250℃がより好ましい。また、加熱処理の時間としては、1分〜2時間が好ましい。なお、加熱処理時の温度と時間の組み合わせとしては、180℃で0.1〜1.5時間、200℃では0.1〜1時間が好ましい。
当該表面架橋工程の前後での吸水倍率(CRC)を、好ましくは1〜20[g/g]の範囲、より好ましくは2〜15[g/g]の範囲に低下するまで表面架橋を行うことで、表面架橋後の吸水性樹脂粒子の加圧下吸水倍率(AAP)が高まる。その結果として、表面架橋後の吸水性樹脂及び得られる吸水剤組成物のAAP(ERT442.2−02で規定)が、15[g/g]以上、より好ましくは20〜45[g/g]、更に好ましくは25〜40[g/g]、特に好ましくは28〜40[g/g]となり、本発明における吸水剤組成物に付与した付加機能(特に消臭機能)もより効果的に発揮することができる。
〔3〕吸水剤組成物及びその製造方法
(3−1)吸水剤組成物
本発明に係る吸水剤組成物は、主成分である吸水性樹脂以外に、付加機能を付与する天然成分、特に天然の植物成分と、長期間保管した後であっても当該付加機能を維持させる経時劣化防止剤とを含んだ組成物である。従って、天然成分を使用しない場合や、経時劣化防止剤のみを使用する場合には、付加機能(特に消臭機能)が低下するおそれ、又は安全性や臭気の問題が発生するおそれがあるため、好ましくない。
なお、上記吸水剤組成物中の吸水性樹脂の割合(吸水性樹脂の固形分)は、好ましくは50重量%以上、100重量%未満、より好ましくは60〜99.9重量%、更に好ましくは70〜99重量%、特に好ましくは80〜98.9重量%である。吸水性樹脂の割合を上記範囲内とすることで、本発明に係る吸水剤組成物の吸水特性を向上させることができる。また、主成分として使用される吸水性樹脂は、特に限定されないが、本発明では、吸水特性の観点から、表面架橋が施された吸水性樹脂粒子であることが好ましい。
(3−2)天然成分
本発明に係る「天然成分」とは、吸水性樹脂に対して、消臭、抗菌、芳香等の機能、特に好ましくは消臭機能を付加することができる成分であって、かつ生物が生産する成分、より好ましくは動植物由来の成分、更に好ましくは植物由来の成分(植物成分)を意味する。なお、本発明に係る天然成分としては、消臭機能を付加することができる植物成分が最も好ましい。なお、上記天然成分とは、吸水性樹脂以外の成分であり、前記吸水性樹脂の製造方法に用いられる原料成分(例えばグラフト成分や主鎖)は含まない。
上記天然成分の形態としては、単体の化合物として精製したものであってもよいが、過度の精製は経済的に不利となるため、一般的には混合物の形態でよく、例えば、植物粉末等の天然物自体、天然物から抽出したエキス(精油)、食品加工業又は食物加工業の製造過程で副生成物として得られる植物滓又は抽出滓等が挙げられる。また、当該天然成分は、吸水性樹脂への添加の容易性及び均一な混合性の観点から、常温(20〜25℃、特に25℃)で液体又は水溶液の形態であることが好ましい。常温で固体の成分は粉末で混合してもよいが、水溶液として吸水性樹脂に混合することがより好ましい。
また、本発明における天然成分が、上記植物粉末等の天然物自体又は天然物から抽出した常温で固体の成分、或いはエキス(精油)を担持させた粉体である場合、これら天然成分の粒子径は、通常、0.001〜1000μmであり、好ましくは1〜600μmである。更に、当該粉体の重量平均粒子径(D50)は、500μm以下が好ましく、300μm以下がより好ましい。当該重量平均粒子径(D50)が500μmを超えると、人尿等の体液と吸水剤組成物とが接触したときに、天然成分に含まれる有効成分の作用が不十分となり、消臭、抗菌、芳香等の機能を安定的に付加することができないおそれがある。なお、吸水性樹脂の重量平均粒子径(D50)よりも、上記天然成分を担持させた粉体の重量平均粒子径(D50)の方が小さい場合には、消臭等の機能をより安定的に付加することができるため、より好ましい。更に、上記植物粉末等の粉体成分を、下記ドライブレンド法で混合する場合には、バインダーを添加することも好適であり、該バインダーとしては、水、多価アルコール、炭素数3〜6のポリオール、ポリエチレングリコール等が好ましい。すなわち、本発明に係る吸水剤は、好ましくはポリオールを含む。ポリオールの好適な含有量は後述の範囲である。
上述した消臭機能を付加することができる植物成分の原料植物としては、ツバキ科、アカネ科、イネ科、ブナ科等が挙げられ、より好ましくはツバキ科、イネ科が挙げられる。なお、ツバキ科の植物としては、ツバキ、サザンカ、茶の木、ヒサカキ、モッコク等が挙げられ、より好ましくは茶の木が挙げられる。アカネ科の植物としては、アカネ、コーヒーノキ、ヤエヤマアオキ等が挙げられ、より好ましくはコーヒーノキが挙げられる。イネ科の植物としては、イネ、ササ、タケ、トウモロコシ、小麦等が挙げられ、より好ましくはササ、タケが挙げられる。ブナ科の植物としては、ブナ、コナラ、ミズナラ、オーク等が挙げられ、より好ましくはオークが挙げられる。また、上記茶の木の葉又は茎を加工して得られる、緑茶、紅茶、烏龍茶、プーアル茶等も消臭機能を付加することができる植物成分として挙げられる。
上述した消臭機能を付加することができる植物由来の成分としては、植物に含まれるポリフェノールやカフェイン等が挙げられ、好ましくは、ツバキ科、アカネ科、イネ科、ブナ科等の植物に含まれるポリフェノールやカフェイン等が挙げられ、植物に含まれるポリフェノールを含んでいることが特に好ましい。
上記植物に含まれるポリフェノールとしては、フラボノイド、フェノール酸、エラグ酸、リグナン、クルクミン、クマリンを含むポリフェノールが好ましく、フラボノイド、エラグ酸、リグナンを含むポリフェノールがより好ましく、フラボノイドを含むポリフェノールが更に好ましい。前記フラボノイドとしては、カテキン、アントシアニン、タンニン、ルチン、イソフラボンが含まれていることが好ましく、カテキン、タンニンを含んでいることがより好ましい。前記カテキンとしては、好ましくは茶カテキン、茶カテキンの誘導体が挙げられる。前記タンニンとしては、加水分解性タンニンと縮合型タンニンとが挙げられるが、縮合型タンニンがより好ましい。
また、本発明における実施形態では、天然成分として、カテキン、タンニン、イソフラボン等のフラボノイド等からなるポリフェノールやカフェイン等から選ばれる少なくとも一種、好ましくは二種以上、より好ましくは三種以上の植物成分を、0を超えて、100重量%以下の割合で含有してもよい。当該植物成分としては、好ましくは、タンニン、タンニン酸、五倍子、没食子及び没食子酸から選ばれる少なくとも一種が挙げられる。ポリフェノールの分子量は適宜選択されるが、500〜20000が好ましく、1000〜10000がより好ましい。また、前記タンニンとしては、加水分解性タンニンと縮合型タンニンとが挙げられるが、縮合型タンニンがより好ましい。
上記天然成分の使用量は、その目的とする付加機能に応じて適宜決定すればよいが、吸水性樹脂の固形分に対して、好ましくは0.00001〜15重量%、より好ましくは0.0001〜10重量%、更に好ましくは0.001〜7重量%、特に好ましくは0.01〜6重量%である。当該使用量が0.00001重量%未満では、十分な付加機能を付与することができないおそれがある。また、当該天然成分の使用量が15重量%を超えると、使用量に見合った効果が得られないおそれがある。なお、上記天然成分の使用量は、天然成分を溶液で添加する場合には、溶媒を除いた固形分で規定される。
また、カフェイン及び/又はカテキン類の合計含有量、或いはタンニンの含有量を用いて、天然成分の使用量を決定することもできる。この場合、吸水性樹脂の固形分に対して、カフェイン及び/又はカテキン類の合計含有量が、好ましくは0.5ppm〜1重量%、より好ましくは10ppm〜0.5重量%、更に好ましくは20ppm〜0.1重量%、特に好ましくは50ppm〜0.1重量%となるように、天然成分の使用量を決定すればよい。なお、カフェイン及び/又はカテキン類の合計含有量は、吸水剤組成物を水、生理食塩水、水−アルコール混合溶媒等で抽出し、必要により濃縮した後に、当該抽出液を液体クロマトグラフィー等で定量分析することで求められる。また、タンニンの含有量は、吸水剤組成物を水、生理食塩水、水−アルコール混合溶媒等で抽出し、必要により濃縮/乾固した後に、フォーリン試薬等を用いた吸光光度法等で定量分析することで求められる。
上記天然成分の使用量や、カフェイン及び/又はカテキン類の合計含有量、或いはタンニンの含有量に関しては、何れか一種を満たすことが好ましく、天然成分の使用量と、カフェイン及び/又はカテキン類の合計含有量、或いはタンニンの含有量との両方を満たすことがより好ましい。
(3−3)経時劣化防止剤
本発明に係る「経時劣化防止剤」とは、付加機能(特に消臭機能)が付与された吸水剤組成物を実使用まで、長期間(30日間以上)保管した後においても、当該付加機能を維持させること(劣化防止)を目的として添加される化合物を指し、具体的には、酸化防止剤、保存剤、殺菌剤、抗菌剤、防腐剤及び防カビ剤等の合成又は天然成分、特に合成成分が該当する。そして、特に、上記天然成分以外の成分が好ましく、人工合成成分がより好ましい。
上記経時劣化防止剤の使用量は、その目的に応じて適宜決定すればよいが、吸水性樹脂の固形分に対して、好ましくは0.05〜120ppm、より好ましくは0.1〜100ppmである。当該経時劣化防止剤の使用量が0.1ppm未満の場合には、本発明における吸水性樹脂に十分な劣化防止効果を付与することができないおそれがある。また、当該経時劣化防止剤の使用量が100ppmを超える場合は、紙オムツ等の吸収性物品として使用するときに、皮膚(肌)への負荷が大きくなり肌荒れやオムツ被れ等の問題を引き起こすおそれがある。なお、上記経時劣化防止剤の使用量は、経時劣化防止剤を溶液で添加する場合には、親水性溶媒等の溶媒を除いた固形分で規定される。
さらに、上記経時劣化防止剤の最適な使用量は、使用する上記天然成分と上記経時劣化防止剤との組み合わせにより異なる。具体的には、経時劣化防止剤は、上記天然成分を水溶液(特に1重量%の水溶液)として常温(25℃)で30日間保管したときにおける天然成分の減少量の割合で規定される付加機能の減少率が、好ましくは50%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは1%以下となるように、その使用量を決定することが望ましい。
また、上述した天然成分に対する経時劣化防止剤の重量比(経時劣化防止剤/天然成分)は、好ましくは1/10000〜1/10、より好ましくは1/8000〜1/50、更に好ましくは1/6000〜1/100である。当該重量比が上記範囲外であると、十分な劣化防止効果が得られなかったり、過剰量の経時劣化防止剤が経済的に不利となったり、肌荒れ等の問題を引き起こしたりするおそれがある。また、天然成分に対して経時劣化防止剤を過剰に使用すると、経時劣化防止剤の種類によっては吸水性樹脂を劣化させる化合物(特に水溶性酸化剤や還元剤等)がある。従って、天然成分よりも少量の経時劣化防止剤を使用することが好ましい。
上記経時劣化防止剤は、常温(20〜25℃、特に25℃)において粉体又は液体であればよく、更には親水性溶媒の溶液、例えば水溶液として吸水性樹脂に添加することもできる。また、天然成分の付加機能を保持する目的で、天然成分と混合した状態で吸水性樹脂に添加することがより好ましい。
上記経時劣化防止剤は、吸水剤組成物の付加機能(特に消臭機能)を維持又は向上させるものであれば特に限定されないが、上述した酸化防止剤、保存剤、殺菌剤、抗菌剤、防腐剤及び防カビ剤等から選ばれる少なくとも一種が該当する。
上記酸化防止剤としては、具体的には、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)、又は2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)等のフェノール系酸化防止剤;ジラウリル−3,3’−チオジプロピオネート(DLTDP)、又はジステアリル−3,3’−チオジプロピオネート(DSTDP)等の硫黄系酸化防止剤;トリフェニルホスファイト(TPP)、又はトリイソデシルホスファイト(TDP)等のリン系酸化防止剤;オクチル化ジフェニルアミン、N−n−ブチル−p−アミノフェノール、又はN,N−ジイソプロピル−p−フェニレンジアミン等のアミン系酸化防止剤;L−アスコルビン酸、L−アスコルビン酸ナトリウム、D−アスコルビン酸、又はD−アスコルビン酸ナトリウム等のアスコルビン酸類;エリソルビン酸、又はエリソルビン酸ナトリウム等のエリソルビン酸類;没食子酸、没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸n−プロピル、没食子酸イソアミル、没食子酸オクチル、又は没食子酸ラウリル等の没食子酸類;プロトカテキュ酸、又はプロトカテキュ酸エチル等のプロトカテキュ酸類;2−メルカプトベンズイミダゾール等のベンズイミダゾール類;ブチルヒドロキシアニソール等のアルキルヒドロキシアニソール類;等が挙げられる。
上記保存剤としては、具体的には、ソルビン酸等が挙げられる。
上記殺菌剤又は上記抗菌剤としては、具体的には、テトラクロロイソフタロニトリル(TPN)、キャブタン、ピンクロゾリン剤、ブラシミドン剤、ベンチアゾール剤、第四級アンモニウム塩、フェノール化合物、第四ピリジニウム塩、過酸、ホルムアルデヒド、抗生物質(例えば、ペニシリン、ストレプトマイシン、クロラムフェニルアルコール等)、N−クロルスクシンイミド、石灰、硫黄、有機硫黄剤(例えば、ジネブ、マンネブ、チオジアジン剤、チウラム剤等)、モノチオカルバベート、ジチオカルバベート、チオジアジン、スルホンアミド、フタルイミド、石油エーテル、ナフトキノン、ベンゾキノン、ジスルフィド、第二水銀化合物、テトラヒドロフタルイミド、アルセネート、第二銅塩、有機銅剤(8−オキシキノリン銅等)、グアニジン塩、トリアジン、グリオキサリジン塩、キノリニウム塩、又はフェニルクロトネート等が挙げられる。
上記防腐剤又は上記防カビ剤としては、具体的には、ハロゲン供給剤、特に塩素供給剤、例えば、クロロ−シアヌル酸類又はその塩、特に、ジクロロイソシアヌル酸モノ−ナトリウム又はカリウム;ヒドロキシキノン類、亜硫酸塩、銀塩又は銅塩等が挙げられる。
上記経時劣化防止剤としては、上述したなかでも、エリソルビン酸、L−アスコルビン酸、亜硫酸塩類等から選ばれる水溶性還元剤、保存剤、殺菌剤、防腐剤及び防カビ剤として次亜塩素酸(塩)類等から選ばれる水溶性酸化剤、殺菌剤及び防カビ剤としてo−フェニルフェノール等のフェニルフェノール類(但し、メトシキフェノール類は除く)、殺菌剤として安息香酸又はそのエステル(好ましくはC1〜C20、より好ましくはC1〜C10のアルキルエステル)、殺菌剤としてヒドロキシ安息香酸又はそのエステル(好ましくはC1〜C20、より好ましくはC1〜C10のアルキルエステル)から選ばれる少なくとも一種の化合物が好ましく、安息香酸又はそのエステル、ヒドロキシ安息香酸又はそのエステルがより好ましい。
上記安息香酸エステルとしては、具体的には、メチルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸メチル)、エチルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸エチル)、プロピルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸プロピル)、イソプロピルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸イソプロピル)、ブチルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸ブチル)、イソブチルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸イソブチル)、ベンジルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸ベンジル)等が挙げられ、これらのなかから選ばれるパラベンが好ましく使用される。また、ヒドロキシ安息香酸としては、具体的には、没食子酸が挙げられ、ヒドロキシ安息香酸エステルとしては、具体的には、没食子酸プロピルが挙げられる。
上記酸化防止剤、保存剤、殺菌剤、抗菌剤、防腐剤及び防カビ剤等から選ばれる経時劣化防止剤のなかでも、酸化防止剤、保存剤がより好ましく、L−アスコルビン酸、L−アスコルビン酸ナトリウム、D−アスコルビン酸、D−アスコルビン酸ナトリウム等のアスコルビン酸類;エリソルビン酸、エリソルビン酸ナトリウム等のエリソルビン酸類;ソルビン酸カリウム、ソルビン酸ナトリウム等のソルビン酸類;没食子酸、没食子酸メチル、没食子酸エチル、没食子酸n−プロピル、没食子酸イソアミル、没食子酸オクチル、没食子酸ラウリル、安息香酸ナトリウム、メチルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸メチル)、エチルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸エチル)、プロピルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸プロピル)、イソプロピルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸イソプロピル)、ブチルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸ブチル)、ベンジルパラベン(4−ヒドロキシ安息香酸ベンジル)等の安息香酸類;から選ばれる少なくとも一種の化合物がより好ましく、エリソルビン酸類、ソルビン酸類、安息香酸類から選ばれる少なくとも一種の化合物が更に好ましく、安息香酸類から選ばれる少なくとも一種の化合物が特に好ましい。特に、安息香酸(塩)又はそのエステル、ヒドロキシ安息香酸(塩)又はそのエステルがより好ましく、ヒドロキシ安息香酸のエステルが最も好ましい。
(3−4)吸水剤組成物の製造方法
本発明に係る吸水剤組成物は、前記〔2〕で説明した吸水性樹脂粒子に天然成分及び劣化防止剤を添加して混合することによって得られるが、その製造方法については特に限定されない。例えば、天然成分と経時劣化防止剤との混合物を吸水性樹脂に添加する方法や、天然成分と経時劣化防止剤とをそれぞれ別々に吸水性樹脂に添加する方法等が挙げられる。
更には上記天然成分及び/又は経時劣化防止剤が液状物の場合、具体的には常温(20〜25℃、特に25℃)で液体の場合、或いは、水、水性液、有機溶媒等に溶解した溶液の場合には、吸水性樹脂に対して所望量が添加されるように、噴霧又は滴下混合させる方法が挙げられる。また、上記天然成分及び/又は経時劣化防止剤が粉体の場合には、吸水性樹脂に対して所望量が添加されるように、直接混合する方法(例えば、粉体同士の混合ではドライブレンド法)や、直接混合した後に水、水性液、有機溶剤等を噴霧又は滴下混合させる方法等が挙げられる。本発明の効果をより高めるためには、天然成分及び経時劣化防止剤は吸水性樹脂中で互いに近傍に存在することが好ましいと考えられるので、両成分を同時に添加することが好ましく、天然成分及び経時劣化防止剤を混合物として添加することがより好ましい。
また、上記天然成分及び/又は経時劣化防止剤の添加時期についても特に限定されず、吸水剤組成物の製造時における各製造工程の期間中、或いは製造工程後に添加することができる。具体的には、吸水性樹脂の製造時における好ましくは重合工程以降の工程、より好ましくは乾燥工程以降の工程、更に好ましくは表面架橋工程での加熱処理以降の工程で添加すればよい。従って、具体的には、重合時又は重合後の含水ゲル状架橋重合体に添加してもよいが、加熱による天然成分の劣化や着色性を考慮すると、表面架橋での加熱処理工程の終了後(例えば、冷却工程等)に添加することが特に好ましい。なお、天然成分及び/又は経時劣化防止剤を添加するときの吸水性樹脂の温度(粉温)は、天然成分の劣化や着色性を考慮すると、0〜150℃が好ましく、40〜100℃がより好ましく、50〜90℃が更に好ましい。吸水性樹脂の温度(粉温)を上記範囲内とすることで、本発明に係る吸水剤組成物に含まれる天然成分の付加機能の低下、及び吸水剤組成物の着色を防止することができる。
上記天然成分及び/又は経時劣化防止剤を吸水性樹脂に添加するときに必要に応じて用いられる水、水蒸気、水と親水性有機溶媒とからなる水性液等の添加量は、吸水性樹脂の種類や粒度等に応じてその最適量は異なるものの、例えば、水の場合、吸水性樹脂の固形分100重量部に対して、10重量部以下が好ましく、1〜5重量部がより好ましい。また、例えば、水と親水性有機溶媒とからなる水性液の場合、吸水性樹脂の固形分100重量部に対して、10重量部以下が好ましく、0.1〜5重量部がより好ましい。また、上記水性液における親水性有機溶媒の量は、水性液の0〜100重量%であり、1〜50重量%が好ましく、5〜40重量%がより好ましい。
また、溶液として添加する場合の水性液の液温も適宜決定され、溶解度や粘度を考慮して加熱してもよく、好ましくは0〜100℃、さらに好ましくは20〜50℃である。前述のように、天然成分及び経時劣化防止剤の混合物として添加する場合には、好ましくは、溶液(水溶液又は水分散液)として吸水性樹脂に添加され、水溶液ないし水分散液中の天然成分の濃度は0.1〜80重量%、1〜70重量%とされる。親水性有機溶媒を使用することによってより均一な混合が可能であり、吸水性樹脂との混合時におけるダマの発生及び吸水剤組成物への負荷(ダメージ)を低減することができる。また、水を使用することで吸水性樹脂への浸透及び固定化が促進される。また、天然成分を溶媒等で希釈して吸水性樹脂に添加する場合には、添加時の濃度に希釈した後、できるだけ短時間(特に24時間以内)に吸水性樹脂に混合することが好ましい。
上記親水性有機溶媒としては、具体的には、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、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アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジオキサン、アルコキシ(ポリ)エチレングリコール、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ε−カプロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;ジメチルスルホキサイド等のスルホキサイド類;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、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、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、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類;等が挙げられ、これらの一種又は二種以上を用いることができる。
上記親水性有機溶媒は、好ましくはアルコールないし多価アルコールであり、より好ましくは炭素数2〜6のアルコールないし多価アルコールであり、さらに好ましくは炭素数3〜5のアルコールないし多価アルコールであり、特に好ましくは炭素数3〜5の多価アルコールである。上記親水性有機溶媒としては、具体的には、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール及びグリセリンが好ましく、特にエチルアルコール、プロピレングリコールが好ましい。すなわち、本発明に係る吸水剤組成物は、好ましくはポリオールを含む。ポリオールによって加圧下吸水倍率が維持され、またダストも低減するので好ましい。混合した親水性有機溶媒、特にポリオールは混合後に乾燥(除去)してもよいし、反応させてもよいし、一部又は全部を残存させてもよいが、好ましくは所定量のポリオールを吸水剤組成物に含ませる。
親水性有機溶媒、特にポリオールの含有量ないし使用量は、吸水性樹脂100重量部に対して0〜10重量部、より好ましくは0.001〜5重量部、更に好ましくは0.01〜1重量部の範囲である。吸水剤組成物中の親水性有機溶媒の含有量は、混合量(混合後に加熱する場合は加熱温度及び時間)によって適宜制御することができる。
なお、多価アルコールとして、アルキレンカーボネートの反応由来の多価アルコール、例えば、エチレンカーボネート由来のエチレングリコール、プロピレンカーボネート由来のプロピレングリコールを吸水性樹脂の表面に残存させる形態であってもよい。
また、これら天然成分及び/又は経時劣化防止剤、並びに溶媒(水/親水性有機溶媒)に加えて、その他の成分、例えばキレート剤や界面活性剤を同時に又は別々に、混合してもよい。
上記天然成分及び/又は経時劣化防止剤を吸水性樹脂に添加するときに用いられる混合装置としては、特に限定されず、例えば、円筒型混合機、スクリュー型混合機、スクリュー型押出機、タービュライザー、ナウター型混合機、V型混合機、リボン型混合機、双腕型ニーダー、流動式混合機、気流型混合機、回転円盤型混合機、ロールミキサー、転動式混合機等を挙げることができる。なお、回転速度については特に問わず、高速でも低速でもよい。
なお、付加機能(特に消臭機能)をより効果的に発揮するために、吸水性樹脂及び吸水剤組成物の製造工程においては、下記(a)〜(d)で規定される工程のうち、少なくとも一つ、より好ましくは二つ以上(なかでも、(b)と、(a)又は(c)との組み合わせ)、更に好ましくは三つ以上(なかでも、(a)と(b)と(c)との組み合わせ)、特に好ましくは四つ全てを満たすことが望まれる。
(a)劣化可溶分を40重量%以下とする重合工程又はキレート剤の添加工程
(b)粒子径(標準篩で規定)が150μm以上、850μm未満の粒子を全体の90重量%以上とし、かつ粒子径(標準篩で規定)が300μm以上の粒子を60重量%以上とする分級工程
(c)加圧下吸水倍率(AAP)を15[g/g]以上とする表面架橋工程
(d)水不溶性微粒子の混合工程。
前記キレート剤の添加工程で用いられるキレート剤は、上記天然成分や経時劣化防止剤による効果を向上させるので、本発明に係る吸水剤組成物はキレート剤を含むことがより好ましい。該キレート剤としては、高分子化合物又は非高分子化合物の何れでもよいが、効果の面から、非高分子化合物が好ましい。具体的には、該キレート剤としては、アミノ多価カルボン酸、有機多価燐酸、無機多価燐酸、アミノ多価燐酸から選ばれる多価化合物が好ましい。該キレート剤の分子量は100〜5000であることが好ましく、200〜1000であることがより好ましい。適切なキレート剤を用いることで、着色防止機能や劣化防止機能を更に具備する吸水剤組成物が得られる。
前記キレート剤として挙げられる多価化合物とは、一分子中に複数の官能基、好ましくは2〜30個の官能基、より好ましくは3〜20個の官能基、更に好ましくは4〜10個の官能基を有する化合物である。また、これらキレート剤は水溶性キレート剤であることが好ましく、具体的には、100g(25℃)の水に1g以上、更には10g以上溶解する水溶性キレート剤であることがより好ましい。
上記アミノ多価カルボン酸としては、イミノ2酢酸、ヒドロキシエチルイミノ2酢酸、ニトリロ3酢酸、ニトリロ3プロピオン酸、エチレンジアミン4酢酸、ジエチレントリアミン5酢酸、トリエチレンテトラミン6酢酸、trans−1,2−ジアミノシクロヘキサン4酢酸、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)グリシン、ジアミノプロパノール4酢酸、エチレンジアミン2プロピオン酸、ヒドロキシエチレンジアミン3酢酸、グリコールエーテルジアミン4酢酸、ジアミノプロパン4酢酸、N,N’−ビス(2−ヒドロキシベンジル)エチレンジアミン−N,N’−2酢酸、1,6−ヘキサメチレンジアミン−N,N,N’,N’−4酢酸、及びそれらの塩等が挙げられる。
上記有機多価燐酸としては、ニトリロ酢酸−ジ(メチレンホスフィン酸)、ニトリロジ酢酸−(メチレンホスフィン酸)、ニトリロ酢酸−β−プロピオン酸−メチレンホスホン酸、ニトリロトリス(メチレンホスホン酸)、1−ヒドロキシエチリデンジホスホン酸等が挙げられる。また、上記無機多価燐酸としては、ピロ燐酸、トリポリ燐酸、及びそれらの塩等が挙げられる。
上記アミノ多価燐酸としては、エチレンジアミン−N,N’−ジ(メチレンホスフィン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスフィン酸)、シクロヘキサンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミン−N,N’−ジ酢酸−N,N’−ジ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミン−N,N’−ジ(メチレンホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ポリメチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸)、及びこれらの塩等が挙げられる。
キレート剤は、吸水性樹脂の内部又は表面に存在すればよい。キレート剤は、重合時の単量体に混合する方法、重合後の乾燥前の含水ゲルに混合する方法、乾燥後の吸水性樹脂粉末に混合する方法等で適宜混合されることにより、吸水剤組成物の内部又は表面に添加される。
劣化可溶分を40重量%以下とするには、重合工程で調整してもよく、キレート剤を添加してもよいが、好ましくはキレート剤の添加工程を含み、本発明では重合時又は重合後にキレート剤を混合することがより好ましい。キレート剤の添加量は、吸水性樹脂に対して好ましくは0〜5重量%、より好ましくは10ppm〜1重量%、さらに好ましくは50〜5000ppm、特に好ましくは100〜2000ppmの範囲である。なお、キレート剤を添加する以外の手法として、重合工程で劣化可溶分を40重量%以下に調整する場合には、重合時に吸水性樹脂を高架橋(例えば、架橋剤量を0.1モル%以上用いる)したり、水溶性連鎖移動剤を用いたり(例えば、次亜リン酸塩を単量体に対して0.01〜1モル%用いる)して調整してもよい。しかしながら、キレート剤を添加する手法が、物性的にもより好ましい。
更に、本発明に係る粒子状吸水剤等の吸水剤組成物は、消臭に加え、その劣化防止と着色防止の観点から、Fe量も少ないほど好ましい。好適なFe量(吸水剤組成物中のFe重量として)は、中和に用いた塩基を主な由来として、好ましくは2ppm以下、より好ましくは1.5ppm以下、更に好ましくは1ppm以下、特に好ましくは0.5ppm以下である。Fe量の下限は、好ましくは0.001ppmであり、より好ましくは0.01ppmである。
鉄(Fe)量の制御は、中和に用いる塩基(特に苛性ソーダ)を制御することで主に行われ、その他、原料(アクリル酸、架橋剤、水等)の微量鉄を制御すること、更には重合装置やモノマー配管等の各種吸水性樹脂の製造装置や配管の樹脂コート、ガラスコート、ステンレス等の材質を制御すること等で行うことができる。なお、塩基中や吸水剤組成物中の鉄量は、例えば、JIS K1200−6に記載のICP発光分光分析方法で定量することができ、定量方法の参考文献として、国際公開第2008/090961号を参照することができる。
前記水不溶性微粒子の混合工程を行うことにより、吸水性樹脂及び吸水剤組成物の粉体としての取り扱い性、特に、吸湿下での粉体流動性が向上する。該工程で用いられる水不溶性微粒子は、特に限定されないが、例えば、二酸化珪素、酸化チタン等の金属酸化物;天然ゼオライト、合成ゼオライト等の珪酸(塩);カオリン、タルク、クレー、ベントナイト等の無機粉末が挙げられる。前記水不溶性微粒子のなかでも、二酸化珪素、珪酸(塩)が好ましい。該水不溶性微粒子の平均粒子径(コールターカウンター法で測定)は、200μm以下が好ましく、0.001〜100μmがより好ましく、0.01〜10μmが更に好ましい。
また、上記水不溶性微粒子の添加量は、吸水剤組成物又は吸水性樹脂と、水不溶性微粒子との組み合わせにもよるが、吸水剤組成物或いは吸水性樹脂100重量部に対して、好ましくは0.001〜10重量部、より好ましくは0.01〜5重量部、更に好ましくは0.01〜3重量部、特に好ましくは0.01〜1重量部である。水不溶性微粒子の添加量を上記範囲内とすることで、本発明における吸水剤組成物或いは吸水性樹脂の吸湿ブロッキング率や通液性を高い状態に維持しつつ、加圧下吸水倍率を比較的高い状態に維持すること、或いは水不溶性微粒子による加圧下吸水倍率(AAP)の低下を抑制することができる。また、水不溶性微粒子の混合方法は、特に限定されないが、例えば、粉体同士を混合するドライブレンド法、上記天然成分や表面架橋剤の溶液、又は水に分散させる湿式混合法等を採用することができる。なかでも、混合効率等の観点から、ドライブレンド法がより好ましい。
(3−5)吸水剤組成物の物性
(a)無加圧下吸水倍率(CRC)(ERT441.2−02)
本発明に係る吸水剤組成物は、後述する吸水剤として無加圧下吸水倍率(CRC)が好ましくは10〜100[g/g]、より好ましくは20〜80[g/g]、更に好ましくは25〜45[g/g]、特に好ましくは30〜40[g/g]である。本発明に係る吸水剤組成物の無加圧下吸水倍率(CRC)を上記範囲内とすることによって、紙オムツ等の衛生物品に用いた場合に、尿等の体液を吸収して保持する性能が優れ、更に吸水剤組成物の使用量を低減させることができるので、好適である。
(b)水可溶分(Ext)(ERT470.2−02)
本発明に係る吸水剤組成物は、後述する吸水剤として水可溶分(Ext)が好ましくは50重量%以下、より好ましくは25重量%以下、更に好ましくは20重量%以下、特に好ましくは15重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。本発明に係る吸水剤組成物の水可溶分(Ext)を上記範囲内とすることによって、紙オムツ等で使用するときのべとつき感を防止することができるので、好適である。
(c)含水率(ERT430.0−02)
本発明に係る吸水剤組成物は、後述する吸水剤として含水率が好ましくは0.2〜30重量%、より好ましくは0.3〜20重量%、更に好ましくは1.0〜15重量%、特に好ましくは1.5〜10重量%、最も好ましくは2.0〜10重量%である。本発明に係る吸水剤組成物の含水率を上記範囲内とすることによって、付加機能をより効果的に発揮し、更に常温において流動性を示すため、取り扱い性に優れる粉体となり、生産性を向上させることができるので、好適である。
(d)消臭テストA及び安定化指数
本発明に係る吸水剤組成物は、消臭効果保存安定性試験の前後における消臭テストAの評価結果が何れも3.3以下であり、かつ、安定化指数が90〜100%であることが好ましい。上記消臭テストAの評価結果が3.4以上の場合、消臭効果が十分ではないと考えられ、好ましくない。また、安定化指数が上記範囲内であることによって、後述する吸収体及び/又は吸収性物品(例えば、紙オムツ等)の消臭機能のバラつきを低減させることができるので、好適である。
(e)劣化可溶分
本発明に係る吸水剤組成物は、劣化可溶分が好ましくは40重量%以下、より好ましくは30重量%以下、更に好ましくは25重量%以下である。劣化可溶分の下限は、その他の物性(特に吸水倍率)との兼ね合いから、5重量%以上である。上記劣化可溶分が40重量%を超える場合には、後述する吸収体及び/又は吸収性物品(例えば、紙オムツ等)に使用したときに、尿等の体液によるゲル劣化、肌荒れ、被れ、悪臭の除去能力が低下する等の問題を引き起こすおそれがあるため、好ましくない。
なお、「劣化可溶分」とは、尿によるゲル劣化を想定した水可溶分を指し、ゲル劣化を促進するL−アルコルビン酸を添加した生理食塩水を用いて測定される(下記(7−3)で規定)。
(f)吸湿ブロッキング率(BR)
本発明に係る吸水剤組成物は、吸湿ブロッキング率(BR)が30重量%以下、より好ましくは10重量%以下、更に好ましくは5重量%以下、特に好ましくは2重量%以下である。上記吸湿ブロッキング率(BR)が30重量%を超える場合には、高湿下での粉体の流動性が悪化し、吸水剤組成物の取り扱い性が悪くなり、吸収体の作製時等に製造プラントで凝集し詰まりを発生する、或いは、吸水剤組成物が搬送パイプ内で凝集し詰まりを発生する等という問題や、親水性繊維と均一に混合することができないという問題が生じるおそれがあるため、好ましくない。
(g)その他
更に、本発明に係る吸水剤組成物は、下記(1)〜(4)に掲げる物性のうち、少なくとも一つ以上を満たし、より好ましくは二つ以上(なかでも、(2)と、(1)又は(3)との組み合わせ)、更に好ましくは三つ以上(なかでも、(1)と(2)と(3)との組み合わせ)、特に好ましくは四つ全てを満たす。
(1)劣化可溶分が40重量%以下、より好ましくは上記(e)に記載の範囲内
(2)粒子径(標準篩で規定)が150μm以上、850μm未満である粒子が全体の90重量%以上で、かつ粒子径(標準篩で規定)が300μm以上である粒子が60重量%以上、より好ましくは上記(2−5)に記載の範囲内
(3)加圧下吸水倍率(AAP)(ERT442.2−02で規定)が15[g/g]以上、より好ましくは上記(2−6)に記載の範囲内
(4)吸湿ブロッキング率が30重量%以下、より好ましくは上記(f)に記載の範囲内。
〔4〕吸水剤梱包物及びその保管又は在庫方法
本発明は、上記吸水剤組成物の梱包物及びその保管又は在庫方法をも提供する。上記「吸水剤梱包物」とは、コンテナバッグ、ペーパーバッグ、サイロ等の各種密閉容器に吸水剤組成物を充填したものを指し、当該吸水剤梱包物の状態で輸送、保管又は在庫することができる。また、上記吸水剤梱包物の充填量の単位としては特に限定されないが、好ましくは1kg〜100t、より好ましくは10kg〜10t、更に好ましくは20kg〜2tである。
上記天然成分及び経時劣化防止剤を含んだ吸水剤組成物を上記吸水剤梱包物とすることで、梱包後、実使用まで、長期間、好ましくは30日間以上、より好ましくは60日間以上、更に好ましくは100日間以上(上限は1000日間程度)、梱包状態で安定的に保管又は在庫することができ、更に付加機能を維持することができる。
〔5〕吸収体
本発明における「吸収体」とは、前記〔3〕にて説明した吸水剤組成物と繊維基材(繊維材料とも称する)とを主成分として成型されたものを指す。即ち、吸水能力を有する材料の成型物であり、好ましくは吸水剤組成物及び繊維基材を吸水材料として、必要に応じてバインダーや不織布等で保形されたものを指す。
更に詳細には、上記吸収体は、酸基含有不飽和単量体を重合して得られる架橋構造を有する吸水性樹脂を主成分とする粒子状の吸水剤組成物、及び、繊維基材として親水性繊維を含む吸収体を指す。なお、当該吸水剤組成物は、上述した天然成分及び経時劣化防止剤を含有しているが、この形態に限定されず、例えば、吸収性物品として、天然成分及び経時劣化防止剤を親水性繊維等の繊維基材に添加、含有したものを使用することもできる。
上記吸収体は、吸水剤組成物及び親水性繊維を用いて、シート状や筒状等に成型して製造することができるが、この他の製造方法として、吸水性樹脂、天然成分、経時劣化防止剤及び親水性繊維を用いて製造することもできる。また、親水性繊維、吸水剤組成物及び必要に応じてその他の繊維基材又は接着剤等をブレンド、或いは、親水性繊維等の繊維基材で吸水剤組成物を挟み込む等の方法で、容易に製造することができる。
更に本発明における吸収体は、例えば、ティッシュペーパー等の親水性繊維以外の繊維で吸水剤組成物を挟持したものや、接着剤等で吸水剤組成物を固化させたものであってもよい。
なお、吸水剤組成物と親水性繊維との合計重量に対する吸水剤組成物の含有量で規定されるコア濃度としては、100重量%であってもよいが、上記吸収体が親水性繊維を含む場合、当該コア濃度は100重量%未満であり、好ましくは10〜90重量%、より好ましくは20〜90重量%、更に好ましくは25〜80重量%である。当該コア濃度が10重量%未満の場合には、吸水剤組成物の使用量が少ないため、紙オムツ全体への消臭機能の付与が十分に行われないおそれがある。また、当該コア濃度が90重量%を超える場合には、親水性繊維の使用量が少ないため、親水性繊維を用いることによる効果が十分に得られないおそれがある。
〔6〕吸収性物品
本発明は、上記梱包された吸水剤組成物を用いた尿吸収用の吸収性物品及びその製造方法、並びに保管又は在庫方法をも提供する。
本発明における「吸収性物品」とは、中間消費財である吸収体、又は当該吸収体を用いた一般消費者向けの最終消費財を指す。具体的には、紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パッド、ペットシート、猫砂等が挙げられるが、好ましくは尿吸収用の吸収性物品、特に好ましくは紙オムツが挙げられる。
更に詳細には、上記吸収性物品(紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パッド、ペットシート等)は、上記吸収体、液透過性の表面シート、液不透過性の背面シートを備えている。
また、本発明に係る吸収性物品の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、繊維基材と吸水剤組成物とをブレンド、又は、繊維基材で吸水剤組成物を挟み込むことによって作製される吸収体(吸収コア)を、液透過性の基材(表面シート)と液不透過性の基材(背面シート)とでさらに挟み込み、必要に応じて、弾性部材、拡散層、粘着テープ等を装備する方法が挙げられる。これにより、吸収性物品、特に紙オムツや生理用ナプキンが製造される。
このようにして製造される吸収性物品は、その吸収コアの密度が0.06〜0.50[g/cm]であり、坪量が0.01〜0.20[g/cm]となるように圧縮成型されている。
なお、上記繊維基材としては、親水性繊維であればよく、特に限定されないが、例えば、粉砕された木材パルプ、コットンリンター、架橋セルロース繊維、レーヨン、綿、羊毛、アセテート、ビニロン等が挙げられ、これらをエアレイドしたものが好ましい。
また、上記吸収性物品は、実使用まで、長期間、好ましくは30日間以上、より好ましくは60日間以上、更に好ましくは100日間以上(上限は1000日間程度)、梱包状態で安定的に保管又は在庫することができ、更に付加機能を維持することができる。
本発明に係る吸水剤組成物は、吸収性物品に付加機能(特に消臭機能)を付加することができ、実使用まで、長期間(30日間以上)にわたって優れた付加機能(特に消臭機能)と吸収特性とを示す。このような吸収性物品としては、特に限定されないが、具体的には、大人用の紙オムツを始め、子供用の紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パッド等の衛生材料等が挙げられる。これら用途においては、戻り量が少ないためドライ感が著しく、また、特に消臭機能を有していることから、装着している本人の負担はもとより、介護の人々の負担(大人用の紙オムツの場合)を大きく低減することができる。また、使用中のみならず、使用後のオムツの廃棄時や保管時にも悪臭発生やその増加が少なく、各家庭や施設での廃棄が容易であり、特別な廃棄設備(例えば密閉容器や即座のゴミ回収)の必要性が低減される。
なお、本発明は以下の通りに表現することもできる。
〔1〕ポリカルボン酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とし、天然成分を含む吸水剤組成物であって、更に、経時劣化防止剤を含み、上記経時劣化防止剤が、エリソルビン酸、亜硫酸塩類から選ばれる水溶性還元剤、次亜塩素酸(塩)類から選ばれる水溶性酸化剤、フェニルフェノール類、安息香酸又はそのエステル、ヒドロキシ安息香酸又はそのエステルから選ばれる少なくとも一種の化合物であり、上記吸水剤組成物に含まれるFe量が2ppm以下であり、含水率が1〜15重量%であり、上記天然成分が、カフェイン又はカテキン類を含んでいる植物成分、或いは、タンニンを含んでいる植物成分であり、上記天然成分及び経時劣化防止剤の含有量がそれぞれ0.01〜15重量%及び0.05〜120ppm(天然成分が抽出物の場合は溶媒を除く固形分で規定)、或いは、カフェイン及び/又はカテキン類の含有量が合計5ppm〜1重量%及び経時劣化防止剤が0.05〜120ppm、或いは、タンニンの含有量が5ppm〜1重量%及び経時劣化防止剤が0.05〜120ppmであり、上記天然成分或いはカフェイン及び/又はカテキン類、若しくはタンニンに対する、経時劣化防止剤の重量比が1/10〜1/10000(天然成分が抽出物の場合は溶媒を除く固形分で規定)であることを特徴とする、吸水剤組成物。
〔2〕下記(1)〜(4)で規定される物性のうち、少なくとも一つを更に満たす、〔1〕に記載の吸水剤組成物:
(1)劣化可溶分が40重量%以下
(2)粒子径(標準篩で規定)が150μm以上、850μm未満である粒子が全体の90重量%以上で、かつ粒子径(標準篩で規定)が300μm以上である粒子が60重量%以上
(3)加圧下吸水倍率(AAP)(ERT442.2−02で規定)が15[g/g]以上
(4)吸湿ブロッキング率が30重量%以下。
〔3〕上記ポリカルボン酸(塩)系吸水性樹脂が、中和率30〜80モル%のポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂であり、上記吸水剤組成物の形状が粒子状である、〔1〕又は〔2〕に記載の吸水剤組成物。
〔4〕さらにキレート剤を含む、〔1〕〜〔3〕の何れか一項に記載の吸水剤組成物。
〔5〕さらに水不溶性無機粉末を含む、〔1〕〜〔4〕の何れか一項に記載の吸水剤組成物。
〔6〕さらにポリオールを含む、〔1〕〜〔5〕の何れか一項に記載の吸水剤組成物。
〔7〕カルボン酸及び/又はその塩を含有する不飽和単量体の架橋重合体である吸水性樹脂に、天然成分及び経時劣化防止剤を、同時に又は別々に、上記吸水性樹脂に対して、上記天然成分及び経時劣化防止剤をそれぞれ0.01〜15重量%及び0.05〜120ppm(天然成分が抽出物の場合は溶媒を除く固形分で規定)混合し、上記天然成分に対する、経時劣化防止剤の重量比が1/10〜1/10000(天然成分が抽出物の場合は溶媒を除く固形分で規定)であり、上記経時劣化防止剤が、エリソルビン酸、亜硫酸塩類から選ばれる水溶性還元剤、次亜塩素酸(塩)類から選ばれる水溶性酸化剤、フェニルフェノール類、安息香酸又はそのエステル、ヒドロキシ安息香酸又はそのエステルから選ばれる少なくとも一種の化合物であり、上記不飽和単量体(固形分当たり)に含まれるFe量が、2ppm以下であり、上記天然成分が、カフェイン又はカテキン類を含んでいる植物成分、或いは、タンニンを含んでいる植物成分であり、吸水剤組成物の含水率を1〜15重量%とすることを特徴とする、吸水剤組成物の製造方法。
〔8〕上記天然成分及び経時劣化防止剤に、更に親水性溶媒を吸水性樹脂に混合する、〔7〕に記載の製造方法。
〔9〕下記(a)〜(d)で規定される工程のうち、少なくとも一つを更に満たす、〔7〕又は〔8〕に記載の製造方法:
(a)劣化可溶分を40重量%以下とする重合工程又はキレート剤の添加工程
(b)粒子径(標準篩で規定)が150μm以上、850μm未満の粒子を全体の90重量%以上とし、かつ粒子径(標準篩で規定)が300μm以上の粒子を60重量%以上とする分級工程
(c)加圧下吸水倍率(AAP)(ERT442.2−02で規定)を15[g/g]以上とする表面架橋工程
(d)吸湿ブロッキング率を30重量%以下にする工程。
〔10〕キレート剤の添加工程を含む、〔9〕に記載の製造方法。
〔11〕〔1〕〜〔6〕の何れか一項に記載の吸水剤組成物を密閉容器に充填してなる、吸水剤梱包物。
〔12〕梱包後、30日間以上、経過している、〔11〕に記載の吸水剤梱包物。
〔13〕〔11〕に記載の吸水剤梱包物を実使用まで、30日間以上、梱包状態で保管する、保管又は在庫方法。
〔14〕〔1〕〜〔6〕の何れか一項に記載の吸水剤組成物を含む、梱包された尿吸収用の吸収性物品。
〔15〕〔14〕に記載の尿吸収用の吸収性物品を実使用まで、30日間以上、梱包状態で保管する、保管又は在庫方法。
〔16〕〔14〕に記載の尿吸収用の吸収性物品を製造する方法であって、梱包された吸水性樹脂を主成分とし天然成分を含む吸水剤組成物を用いること、及び、当該吸水剤組成物として、経時劣化防止剤を含有させた吸水剤組成物を用いることを特徴とする、吸収性物品の製造方法。
以下、実施例及び比較例に従って本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されて解釈されるものではない。また、便宜上、「リットル」を「L」、「重量%」を「wt%」と表記することがある。なお、本発明で得られる吸水性樹脂粉末、吸水性樹脂粒子、吸水剤組成物及び吸収性物品は、特に記載が無い限り、気温25℃±2℃、相対湿度50%RHの条件下で各種物性を測定した。
(7)各種物性の測定方法
(7−1)消臭テストA(吸水剤組成物の消臭性評価)
成人10人から集めた人尿の混合物から50mlを採取し、容量120mlの蓋付きポリプロピレン製容器(商品名:パックエース/(株)テラオカ製;大きさ:口径58mm×下径54mm×高さ74mm)に入れた。なお、当該人尿は、排泄後、2時間以内のものを用いた。
続いて、吸水剤組成物2.0gを上記人尿50mlが入ったポリプロピレン製容器に添加することにより、人尿を吸収させて25倍膨潤ゲルを形成した。その後、当該容器の蓋をして、37℃に保った。
上述した人尿を吸収させた時点、即ち、上記膨潤ゲルを形成した時点を起点として、1分後(初期)、3時間経過後及び6時間経過後に、上記容器の蓋を開け、当該容器の開口部から約3cm上方の位置で臭いを嗅ぎ、以下の基準に基づいて、吸水剤組成物の消臭性を評価した。
当該消臭性の評価は、任意に選出されたモニター成人20名によって行った。また、消臭性の判定は、吸水剤組成物を添加せずに人尿のみでテストを行ったときの臭気を「5」として、「1:無臭」、「2:ほとんど気にならない臭い」、「3:感知できるが許容できる臭い」、「4:強い臭い」、「5:強烈な臭い」の五段階評価を各人で行い、その平均値に基づいて行った。
(7−2)安定化指数(消臭効果保存安定性試験)
消臭効果保存安定性試験とは、製造直後(通常、この時点で吸水特性を含めた諸物性の品質管理がなされ、合格品のみが出荷される)の消臭能に対する、ユーザーで紙オムツ等に加工された後、末端消費者の実使用時に発揮される消臭能を、評価ないし予想する試験である。安定化指数は、製造後の消臭能の低下を、下記促進試験を行うことによって評価した(なお、吸水特性を含めたその他の諸物性が実質的に変化しないことは、別途確認済である)。
促進試験の具体的な方法は以下の通りである。即ち、対象となる吸水剤組成物について、製造直後(3日以内、好ましくは1日以内)に上記(7−1)消臭テストAを行い、その評価結果をXaとした。なお、吸水剤組成物及び人尿は、100g以上の膨潤ゲルが得られる量とした。
次に、容量250mlのポリエチレン製容器(TOP製試薬ビン;ポリ広口)に、消臭テストAで用いた吸水剤組成物と同じ吸水剤組成物、つまり膨潤前の吸水剤組成物100gを入れ、蓋をして吸水剤梱包物とした後、当該吸水剤梱包物を温度40℃、相対湿度75%RHの雰囲気下で30日間放置(保存)した。その後、当該放置後の吸水剤梱包物から取り出した吸水性組成物を用いて、再度、同じ成人10人(体調や食生活も前回の消臭テストAのときと同じ)から集めた人尿を用いて、同じモニター成人20人によって上記消臭テストAを行い、その評価結果をXbとした。得られたXa及びXbから、式(1)
安定化指数[%]=(Xa/Xb)×100 …(1)
に基づいて、消臭効果の安定化指数を算出した。
(7−3)劣化可溶分
先ず、劣化可溶分の測定で使用するpH電極を、pH標準緩衝液(pH:4.0、pH:7.0、pH:10.0)を用いて校正した。
次に、予め調製した生理食塩水(0.9重量%塩化ナトリウム水溶液)50mlを容量100mlのガラス製ビーカーに量り取り、スターラーチップ(長さ30mm×外径8mm)を用いて攪拌しながら、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を、生理食塩水のpHが10になるまで滴下した。そして、このときの滴定量(Vab[ml])をブランクとして求めた。引き続き、攪拌しながら、0.1Nの塩酸水溶液を、生理食塩水のpHが2.7になるまで滴下した。そして、このときの滴定量(Vbb[ml])もブランクとして求めた。
一方、予め調製した生理食塩水に、L−アスコルビン酸をその濃度が0.05重量%となるように添加して、劣化試験液を作製した。つまり、生理食塩水999.5gにL−アスコルビン酸0.5gを溶解して、劣化試験液1000.0gを作製した。
続いて、容量250mlの蓋付きポリプロピレン製容器に、上記劣化試験液25mlを投入し、次いで吸水剤組成物1.0gを添加することで膨潤ゲルを形成した。その後、当該容器の蓋をして密閉し、37℃に保った状態で16時間静置した。
上記操作(16時間経過)後、上記ポリプロピレン製容器に生理食塩水175mlを投入し、スターラーチップ(長さ30mm×外径8mm)を用いて攪拌速度500±50rpmで1時間攪拌することにより、可溶分を抽出した。その後、濾紙(トーヨー濾紙(株)製;No.2/保留粒子径5μm(JIS P 3801で規定))を用いて濾過を行い、濾液を得た。
上記操作で得られた濾液20ml(F[ml]として記録)を容量100mlのガラス製ビーカーに量り取り、生理食塩水を加えて全量が50mlとなるようにして滴定用液とした。なお、濾液が20mlに満たない場合でもその量(F[ml])を記録した上で、生理食塩水を加えて全量が50mlとなるようにして滴定用液とした。
続いて、上記滴定用液を、スターラーチップ(長さ30mm×外径8mm)を用いて攪拌しながら、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を、滴定用液のpHが10になるまで滴下した。そして、このときの滴定量(Va[ml])を求めた。引き続き、攪拌しながら、0.1Nの塩酸水溶液を、滴定用液のpHが2.7になるまで滴下した。そして、このときの滴定量(Vb[ml])を求めた。そして、これら滴定量に基づき、式(2)
劣化可溶分[重量%]={(Wa+Wb)/m}×100 …(2)
に従って、劣化可溶分を算出した。
但し、上記式(2)中、Wa[g]は、吸水剤組成物の可溶分のうち、酸基を有するユニットの相対重量であり、Wb[g]は、吸水剤組成物の可溶分のうち、塩基性物質で中和されたカルボキシル基(カルボキシレート)を有するユニットの相対重量であって、それぞれ以下の式(3),(4)
Wa[g]=Na×72×200/F …(3)
Wb[g]=Nb×94×200/F …(4)
から求められる。また、m[g]は、吸水剤組成物の重量である。
なお、上記式(3)中の「72」は、アクリル酸ポリマーの繰り返し単位1モル当たりの重量であり、上記式(4)中の「94」は、アクリル酸ナトリウムポリマーの繰り返し単位1モル当たりの重量である。但し、これら値は、アクリル酸以外の酸基を有するモノマーを共重合させた場合や、アルカリ金属塩としてナトリウム塩以外の、例えば、カリウム塩やリチウム塩等を用いた場合には、当該モノマーやアルカリ金属塩を含めた繰り返し単位1モル当たりの平均重量に適宜換算して算出する。
また、上記式(3)中のNa[モル]は、滴定用液(濾液)中に含まれる可溶分のうち、酸基のモル数であり、上記式(4)中のNb[モル]は、滴定用液(濾液)中に含まれる可溶分のうち、塩基性物質で中和されたカルボキシル基(カルボキシレート)のモル数であって、以下の式(5),(6)
Na[モル]={(Va−Vab)/1000}×0.1 …(5)
Nb[モル]=N−Na …(6)
から求められる。
但し、上記式(6)中のN[モル]は、滴定用液(濾液)中に含まれる可溶分の総モル数であり、以下の式(7)
[モル]={(Vb−Vbb)/1000}×0.1 …(7)
から求められる。
(7−4)消臭テストB(吸収性物品の消臭性評価)
(吸収性物品の作製)
吸水剤組成物50重量部と木材粉砕パルプ50重量部とをミキサーを用いて乾式混合して、得られた混合物を400メッシュ(目開き38μm)のワイヤースクリーン上に、バッチ型空気抄造装置を用いて空気抄造を行い、120mm×400mmの大きさのウェブを成形した。次いで、当該ウェブを196.14kPaの圧力で5秒間、プレスすることにより、坪量が約0.047[g/cm]の吸収体を得た。
続いて、液不透過性のポリプロピレンからなるいわゆるレッグギャザーを有するバックシート(液不透過性シート)、上記吸収体、及び液透過性のポリプロピレンからなるトップシート(液透過性シート)を、この順序で両面テープを用いて互いに貼着した。その後、いわゆるテープファスナー二つを取り付けることで、吸収性物品(即ち、紙オムツ)を作製した。この吸収性物品の重量は46gであった。
(消臭テストB)
上記操作で作製した吸収性物品を10cm×10cmの大きさに切断し、容量250mlの蓋付きポリプロピレン製容器(商品名:パックエース/(株)テラオカ製;大きさ:口径58mm×下径54mm×高さ154mm)に入れた。
次に、成人から採取した人尿20gを上記ポリプロピレン製容器に添加した後、蓋をして容器全体を37℃に保った。
上記人尿を吸収させた時点を起点として、6時間経過後に蓋を開け、当該容器の開口部から約3cm上方の位置で臭いを嗅ぎ、以下の基準に基づいて、吸収性物品の消臭性を評価した。
当該消臭性の評価は、任意に選出された成人20名によって行った。また、消臭性の判定は、吸収性物品を使用しないで人尿のみを容器に入れて同様の操作を行ったときの臭気を標準とした。そして、標準の臭気を「5」として、「0:無臭」、「1:やっと感知できる臭い」、「2:感知できるが許容できる臭い」、「3:楽に感知できる臭い」、「4:強い臭い」、「5:強烈な臭い」の六段階評価を各人で行い、その平均値で消臭性を評価した。
(7−5)天然成分(カフェイン、カテキン類)の定量
吸水剤組成物中の天然成分(特にカフェイン、カテキン類)の定量は、ERT410.2−02で規定される残存モノマーの測定方法に準じて行った。
即ち、吸水剤組成物0.5gを0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液200mlに添加し、500rpmで2時間攪拌することにより、抽出液を得た。この抽出液を、高速液体クロマトグラフィーを用いて分析し、各成分のピークの高さ或いは面積を標準物質のピークの高さ或いは面積と比較することで、当該成分の含有量を求めた。
なお、本発明の実施形態においては、カフェイン及びカテキン類の含有量が合計5ppm〜1重量%であれば、吸水剤組成物中に天然成分が適当量添加されていることを確認することができる。
(7−6)天然成分(タンニン)の定量
吸水剤組成物中の天然成分(タンニン)の定量は、フォーリン・チオカルト法又はフォーリン・デニス法を用いて行った。
即ち、吸水剤組成物0.5gを0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液200mlに添加し、500rpmで2時間攪拌した抽出液について、フォーリン試薬を混合し、還元作用による呈色度合を、吸光光度法を用いて測定することにより、吸水剤組成物中の天然成分(タンニン)の含有量を求めた。
(7−7)吸湿ブロッキング率(BR)
直径52mmのアルミニウム製カップに、吸水剤組成物約2gを均一に散布した後、温度25℃、相対湿度90±5%RH下の恒温恒湿機(PLATINOUS LUCIFERPL−2Gタバイエスペック(TABAI ESPEC)社製)内に1時間放置した。1時間経過後、上記アルミニウム製カップに入った吸水剤組成物を、JIS8.6メッシュ(目開き2000μm)のJIS標準ふるい(The IIDA TESTINGSIEVE:内径80mm)の上に静かに移し、ロータップ型ふるい振盪機(株式会社飯田製作所製ES−65型ふるい振盪機;回転数230rpm、衝撃数130rpm)を用いて、5秒間分級し、上記メッシュ上に残存した吸水剤組成物の重量(Wc[g])と、該メッシュを通過した吸水剤組成物の重量(Wd[g])とを測定した。そして、式(8)
BR[重量%]={Wc/(Wc+Wd)}×100 …(8)
に従って、吸湿時の流動性指数である吸湿ブロッキング率(BR)を算出した。
(7−9)鉄(Fe)量の測定
Fe量(含有量)は、標準溶液により作成した検量線に従って、ICP(Inductively Coupled Plasma)法により求めた。
[製造例1]
中和率75モル%のアクリル酸ナトリウム水溶液5500g(単量体濃度33重量%)に、内部架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート(エチレンオキシドの平均付加モル数8)4.00gを溶解して単量体水溶液(1)とした後、窒素ガス雰囲気下で30分間脱気した。
次に、内容量10Lのシグマ型羽根を二本有する双腕型のジャケット付きステンレス製ニーダーに蓋を付けて形成した反応器に、上記単量体水溶液(1)を投入し、液温を30℃に保ちながら反応器内に窒素ガスを吹き込み、系内を窒素ガス置換した。
続いて、上記単量体水溶液(1)を撹拌しながら、重合開始剤として過硫酸ナトリウム2.46g及びL−アスコルビン酸0.10gをそれぞれ別々に添加して、重合を開始させた。なお、重合は、重合開始剤を添加してから約1分後に開始した。
そして、生成した含水ゲル状架橋重合体(1)を解砕しながら30〜80℃で重合し、重合開始から60分間経過後に含水ゲル状架橋重合体(1)を取り出した。なお、得られた含水ゲル状架橋重合体(1)は、その径が約5mm以下に細分化されていた。
次に、上記細分化された含水ゲル状架橋重合体(1)を、目開き300μm(50メッシュ)の金網上に広げて載せ、180℃で40分間、熱風乾燥をした。続いて、振動ミルを用いて粉砕し、更に目開きが850μmのJIS標準篩で分級、調合した。これら一連の操作によって、重量平均粒子径(D50)が295μmの不定形破砕状の吸水性樹脂粉末(1)を得た。
次に、上記吸水性樹脂粉末(1)100重量部に対して、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.05重量部、プロピレングリコール1重量部、水3重量部及びイソプロピルアルコール1重量部からなる表面架橋剤溶液を均一に混合し、210℃で50分間、加熱処理を行うことにより、表面が架橋された吸水性樹脂粒子(1)を得た。得られた吸水性樹脂粒子(1)は、含水率が1重量%、CRCが39[g/g]、AAPが28[g/g]、重量平均粒子径(D50)が320μm、300μm以上の粒子が61重量%であった。なお、中和率75モル%のアクリル酸ナトリウム水溶液を得るために使用した48%水酸化ナトリウム水溶液中のFe量は、0.4ppmであった。
[製造例2]
製造例1において、単量体濃度を38重量%、内部架橋剤をトリメチロールプロパントリアクリレート7.0gにそれぞれ変更し、更に振動ミルでの粉砕条件を適宜変更した以外は、製造例1と同様の操作を行って、重量平均粒子径(D50)が360μmの不定形破砕状の吸水性樹脂粉末(2)を得た。
次いで、製造例1と同様の表面架橋剤溶液を均一に混合し、210℃で45分間、加熱処理を行うことにより、表面が架橋された吸水性樹脂粒子(2)を得た。得られた吸水性樹脂粒子(2)は、含水率が1重量%、CRCが34[g/g]、AAPが31[g/g]、重量平均粒子径(D50)が370μm、300μm以上の粒子が73重量%であった。
[実施例1]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分として緑茶の抽出物5.0重量%と、経時劣化防止剤として没食子酸プロピル100ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、スクリュー型混合機を用いて、回転数350rpm、粉温60℃、混合時間1分間の条件で混合することで吸水剤組成物(1)を得た。なお、以降の実施例及び比較例においても、特に断りのない限り、同様の条件で混合を行った。
上記緑茶の抽出物は、一般に市販されている“緑茶”50gを標準篩500μm通過物の大きさまで粉砕した後、約80℃の温水500g中に投入して1時間攪拌しながら抽出し、更にろ過して得られた水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(1)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(1)の消臭テストBの結果を表1(及び表3,5,6)に示す。また、吸水剤組成物(1)中のカフェイン及びカテキン類の合計含有量は0.3重量%であった。また、得られた吸水剤組成物(1)中のFe量を測定した結果を、表6に示す。吸水剤組成物(1)のAAPは26[g/g]であった。
[実施例2]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分として緑茶の抽出物10.0重量%と、経時劣化防止剤としてエリソルビン酸ナトリウム50ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(2)を得た。なお、緑茶の抽出物は、実施例1と同様の操作で得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(2)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(2)の消臭テストBの結果を表1に示す。また、吸水剤組成物(2)中のカフェイン及びカテキン類の合計含有量は0.65重量%であった。
[実施例3]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分として烏龍茶の抽出物0.3重量%と、経時劣化防止剤として没食子酸プロピル10ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(3)を得た。なお、上記烏龍茶の抽出物は、一般に市販されている“烏龍茶”50gを標準篩500μm通過物の大きさまで粉砕した後、約80℃の温水500g中に投入して1時間攪拌しながら抽出し、更にろ過して得られた水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(3)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(3)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例4]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分として紅茶の抽出物0.5重量%と、経時劣化防止剤としてエリソルビン酸ナトリウム30ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(4)を得た。なお、上記紅茶の抽出物は、一般に市販されている“紅茶”50gを標準篩500μm通過物の大きさまで粉砕した後、約80℃の温水500g中に投入して1時間攪拌しながら抽出し、更にろ過して得られた水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(4)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(4)の消臭テストBの結果を表1に示す。また、吸水剤組成物(4)中のカフェイン及びカテキン類の合計含有量は0.04重量%であった。
[実施例5]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分として烏龍茶の抽出物3.0重量%と、経時劣化防止剤としてエリソルビン酸ナトリウム50ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水7.0重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(5)を得た。なお、烏龍茶の抽出物は、実施例3と同様の操作で得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(5)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(5)の消臭テストBの結果を表1(及び表4)に示す。また、タンニンの含有量は0.8重量%であった。吸水剤組成物(5)の吸湿ブロッキング率(BR)は100重量%であった。
[実施例6]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分として緑茶の抽出物1.0重量%と、経時劣化防止剤として次亜塩素酸ナトリウム100ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水1.0重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(6)を得た。なお、緑茶の抽出物は、実施例1と同様の操作で得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(6)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(6)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例7]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分として烏龍茶の抽出物3.0重量%と、経時劣化防止剤として次亜塩素酸カリウム5ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水7.0重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(7)を得た。なお、烏龍茶の抽出物は、実施例3と同様の操作で得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(7)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(7)の消臭テストBの結果を表1に示す。また、吸水剤組成物(7)中のカフェイン及びカテキン類の合計含有量は0.17重量%であった。
[実施例8]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分としてプーアル茶の抽出物0.05重量%と、経時劣化防止剤として安息香酸ナトリウム10ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(8)を得た。なお、上記プーアル茶の抽出物は、一般に市販されている“プーアル茶”50gを標準篩500μm通過物の大きさまで粉砕した後、約80℃の温水500g中に投入して1時間攪拌しながら抽出し、更にろ過して得られた水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(8)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(8)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例9]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分として烏龍茶の抽出物0.3重量%と、経時劣化防止剤としてソルビン酸カリウム100ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(9)を得た。なお、烏龍茶の抽出物は、実施例3と同様の操作で得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(9)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(9)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例10]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分としてツバキ科植物の葉抽出物0.15重量%と、経時劣化防止剤としてメチルパラベン1ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水0.85重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(10)を得た。
得られた吸水剤組成物(10)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(10)の消臭テストBの結果を表1に示す。また、吸水剤組成物(10)中のカフェイン及びカテキン類の合計含有量は0.075重量%であった。
[実施例11]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分としてツバキ科植物の葉抽出物0.015重量%と、経時劣化防止剤としてプロピルパラベン0.1ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水0.085重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(11)を得た。
得られた吸水剤組成物(11)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(11)の消臭テストBの結果を表1(及び表3,5)に示す。また、吸水剤組成物(11)中のカフェイン及びカテキン類の合計含有量は0.008重量%であった。吸水剤組成物(11)のAAPは26[g/g]であった。
[実施例12]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分として紅茶の抽出物0.25重量%と、経時劣化防止剤としてビフェニル10ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(12)を得た。なお、紅茶の抽出物は、実施例4と同様の操作により得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(12)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(12)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例13]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分として紅茶の抽出物0.5重量%と、経時劣化防止剤としてオルトフェニルフェノール50ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(13)を得た。なお、紅茶の抽出物は、実施例4と同様の操作により得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(13)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(13)の消臭テストBの結果を表1に示す。また、タンニンの含有量は0.11重量%であった。
[実施例14]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分として烏龍茶の抽出物3.0重量%と、経時劣化防止剤としてブチルパラベン5ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水7.0重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(14)を得た。なお、烏龍茶の抽出物は、実施例3と同様の操作で得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(14)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(14)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例15]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分として紅茶の抽出物0.25重量%と、経時劣化防止剤としてブチルパラベン10ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(15)を得た。なお、紅茶の抽出物は、実施例4と同様の操作により得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(15)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(15)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例16]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分としてブナ科植物の葉抽出物0.1重量%と、経時劣化防止剤として安息香酸ナトリウム20ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水0.9重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(16)を得た。
得られた吸水剤組成物(16)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(16)の消臭テストBの結果を表1に示す。また、タンニンの含有量は0.065重量%であった。
[実施例17]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分としてブナ科植物の葉抽出物0.03重量%と、経時劣化防止剤として安息香酸ナトリウム10ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水0.97重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(17)を得た。
得られた吸水剤組成物(17)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(17)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例18]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分としてプーアル茶の抽出物0.0050重量%と、経時劣化防止剤として安息香酸ナトリウム30ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水1.0重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(18)を得た。なお、プーアル茶の抽出物は、実施例8と同様の操作により得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(18)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(18)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例19]
製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)に、天然成分としてプーアル茶の抽出物0.0001重量%と、経時劣化防止剤として没食子酸プロピル50ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水1.0重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(19)を得た。なお、プーアル茶の抽出物は、実施例8と同様の操作により得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(19)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(19)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[実施例20]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分としてプーアル茶の抽出物0.1重量%と、経時劣化防止剤として安息香酸ナトリウム0.01ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%と、水1.0重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(20)を得た。なお、プーアル茶の抽出物は、実施例8と同様の操作により得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(20)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(20)の消臭テストBの結果を表1に示す。
[比較例1]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)を、比較吸水剤組成物(1)とした。
得られた比較吸水剤組成物(1)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに比較吸収性物品(1)の消臭テストBの結果を表2に示す。
[比較例2]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、経時劣化防止剤として使用される没食子酸プロピル50ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで比較吸水剤組成物(2)を得た。
得られた比較吸水剤組成物(2)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに比較吸収性物品(2)の消臭テストBの結果を表2に示す。
[比較例3]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、経時劣化防止剤として使用される安息香酸ナトリウム30ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで比較吸水剤組成物(3)を得た。
得られた比較吸水剤組成物(3)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに比較吸収性物品(3)の消臭テストBの結果を表2に示す。
[比較例4]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、経時劣化防止剤として使用されるソルビン酸カリウム100ppmと、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで比較吸水剤組成物(4)を得た。
得られた比較吸水剤組成物(4)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに比較吸収性物品(4)の消臭テストBの結果を表2に示す。
[比較例5]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分である緑茶の抽出物0.5重量%を添加した後、混合することで比較吸水剤組成物(5)を得た。なお、緑茶の抽出物は、実施例1と同様の操作により得た水溶液を使用した。
得られた比較吸水剤組成物(5)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに比較吸収性物品(5)の消臭テストBの結果を表2に示す。
[比較例6]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分である緑茶の抽出物0.1重量%を添加した後、混合することで比較吸水剤組成物(6)を得た。なお、緑茶の抽出物は、実施例1と同様の操作により得た水溶液を使用した。
得られた比較吸水剤組成物(6)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに比較吸収性物品(6)の消臭テストBの結果を表2に示す。
[比較例7]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分である紅茶の抽出物5.0重量%を添加した後、混合することで比較吸水剤組成物(7)を得た。なお、紅茶の抽出物は、実施例4と同様の操作により得た水溶液を使用した。
得られた比較吸水剤組成物(7)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに比較吸収性物品(7)の消臭テストBの結果を表2に示す。
Figure 2018047467
なお、表1には記載していないものの、上記実施例1〜20で得られた各吸水剤組成物のうち、吸水性樹脂粒子(1)を用いて得た吸水剤組成物は、含水率が2〜10重量%、CRCが38〜39[g/g]、AAPが26〜28[g/g]、重量平均粒子径(D50)が320〜330μm、300μm以上の粒子が61〜63重量%であり、吸水性樹脂粒子(2)を用いて得た吸水剤組成物は、含水率が2〜10重量%、CRCが34〜35[g/g]、AAPが29〜30[g/g]、重量平均粒子径(D50)が380〜390μm、300μm以上の粒子が75〜78重量%であった。また、消臭性以外の諸物性は、30日保管した後に再測定しても実質的な変化は見られなかった。
Figure 2018047467
(まとめ)
上記実施例1〜20と比較例1〜7との対比から、天然成分と経時劣化防止剤とを併用することにより、消臭性能が向上し、劣化可溶分も減少することが判る。また、実施例1〜17と実施例18〜20との対比から、天然成分及び経時劣化防止剤のより好適な使用量と比率とが判る。
[実施例21]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分として緑茶の抽出物5.0重量%と、経時劣化防止剤として没食子酸プロピル100ppmと、親水性有機溶媒としてプロピレングリコール0.5重量%と、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(21)を得た。なお、緑茶の抽出物は、実施例1と同様の操作で得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(21)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数、劣化可溶分及びAAP、並びに吸収性物品(21)の消臭テストBの結果を表3(及び表4)に示す。吸水剤組成物(21)の吸湿ブロッキング率(BR)は100重量%であった。
[実施例22]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分としてツバキ科植物の葉抽出物0.015重量%と、経時劣化防止剤としてプロピルパラベン0.1ppmと、水0.085重量%と、プロピレングリコール0.035重量%と、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、混合することで吸水剤組成物(22)を得た。
得られた吸水剤組成物(22)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数、劣化可溶分及びAAP、並びに吸収性物品(22)の消臭テストBの結果を表3に示す。
[実施例23]
製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)に、天然成分として緑茶の抽出物5.0重量%と、キレート剤として45重量%のジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液0.025重量%とを(これら含有量となるように)混合溶液として添加した後、経時劣化防止剤として没食子酸プロピル100ppmをさらに混合する(ドライブレンド)ことで吸水剤組成物(23)を得た。なお、緑茶の抽出物は、実施例1と同様の操作で得た水溶液を使用した。
得られた吸水剤組成物(23)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数、劣化可溶分及びAAP、並びに吸収性物品(23)の消臭テストBの結果を表3に示す。
Figure 2018047467
表3から判るように、天然成分及び/又は経時劣化防止剤を吸水性樹脂に添加するときに、親水性有機溶媒(ポリオール)を用いることで、粉体へのダメージを低減することができ、AAPの低減を抑制することができる。よって、本発明に係る吸水剤組成物は、ポリオールを含むことが好ましいことが判る。
また、経時劣化防止剤を天然成分とは別にドライブレンドすると、経時的な消臭機能の低下が大きく、従って、天然成分と経時劣化防止剤とを混合物として(天然成分及び経時劣化防止剤を同時に)添加することが望ましいことが判る。
[実施例24]
実施例5で得られた吸水剤組成物(5)に、更に水不溶性微粒子としてReolosil QS−20(親水性アモルファスシリカ、TOKUYAMA製)0.5重量%を均一に混合することで、吸水剤組成物(24)を得た。
得られた吸水剤組成物(24)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数、劣化可溶分及び吸湿ブロッキング率(BR)、並びに吸収性物品(24)の消臭テストBの結果を表4に示す。
[実施例25]
実施例21で得られた吸水剤組成物(21)に、更に水不溶性微粒子としてReolosil QS−20(親水性アモルファスシリカ、TOKUYAMA製)0.15重量%を均一に混合することで、吸水剤組成物(25)を得た。
得られた吸水剤組成物(25)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数、劣化可溶分及び吸湿ブロッキング率(BR)、並びに吸収性物品(25)の消臭テストBの結果を表4に示す。
Figure 2018047467
表4から判るように、水不溶性微粒子を適宜添加することで、高湿下での粉体の流動性を向上させることができ、取り扱い性の向上を図ることができる。
[実施例26]
実施例1において、天然成分、経時劣化防止剤及びキレート剤のうち、キレート剤を加えない以外は、実施例1と同様の操作を行い、吸水剤組成物(26)を得た。
得られた吸水剤組成物(26)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(26)の消臭テストBの結果を表5に示す。
[実施例27]
実施例11において、天然成分、経時劣化防止剤、キレート剤及び水のうち、キレート剤を加えない以外は、実施例11と同様の操作を行い、吸水剤組成物(27)を得た。
得られた吸水剤組成物(27)の消臭テストA、消臭効果保存安定性試験における安定化指数及び劣化可溶分、並びに吸収性物品(27)の消臭テストBの結果を表5に示す。
Figure 2018047467
表5から判るように、天然成分(特に消臭成分)と経時劣化防止剤とを同時に加え、キレート剤を併用することで、消臭性能を更に高めることが可能である。
[製造例3]
製造例1において中和率75モル%のアクリル酸ナトリウム水溶液を得るために使用したFe量が0.4ppmである48%水酸化ナトリウム水溶液中を、Fe量が5ppmである48%水酸化ナトリウム水溶液に変更した以外は、製造例1と同様の操作を行い、表面が架橋された吸水性樹脂粒子(3)を得た。
[実施例28]
実施例1において用いた吸水性樹脂粒子(1)を、製造例3で得られた吸水性樹脂粒子(3)に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、吸水剤組成物(28)を得た。
得られた吸水剤組成物(28)のFe量等の測定結果を表6に示す。なお、吸水剤組成物(28)のFe量は、主に、中和率75モル%のアクリル酸ナトリウム水溶液を得るために使用した48%水酸化ナトリウム水溶液に由来する、吸水性樹脂粒子(3)のFe量である。
このため、吸水性樹脂粒子(1),(2)を用いた吸水剤組成物(1)〜(27)についても、吸水剤組成物(1)〜(27)のFe量は、吸水性樹脂粒子(1),(2)のFe量と同様の値であった。
Figure 2018047467
表6から判るように、Fe量を少なくすることで劣化可溶分量が低減されており、消臭機能に加え、その劣化防止の観点からFe量は少ないほど好ましい。
本発明に係る吸水剤組成物は、吸収性物品の構成部材として用いられ、大人用の紙オムツ、子供用の紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パッド等の衛生材料に用いられる他、土木・建築用の止水剤、吸湿剤、除湿剤、農園芸用保水剤等にも用いられる。

Claims (15)

  1. ポリカルボン酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とし、天然成分を含む吸水剤組成物であって、更に、経時劣化防止剤を含み、
    上記経時劣化防止剤が、エリソルビン酸、亜硫酸塩類から選ばれる水溶性還元剤、次亜塩素酸(塩)類から選ばれる水溶性酸化剤、フェニルフェノール類、安息香酸又はそのエステル、ヒドロキシ安息香酸又はそのエステルから選ばれる少なくとも一種の化合物であり、
    上記吸水剤組成物に含まれるFe量が2ppm以下であり、
    含水率が1〜15重量%であり、
    上記ポリカルボン酸(塩)系吸水性樹脂に対し、上記経時劣化防止剤の含有量が0.05〜120ppmであり、かつ、カフェイン及び/又はカテキン類の含有量が合計5ppm〜1重量%、或いは、タンニンの含有量が5ppm〜1重量%であり、
    上記カフェイン及び/又はカテキン類、若しくはタンニンに対する、経時劣化防止剤の重量比が1/10〜1/10000であることを特徴とする、吸水剤組成物。
  2. 下記(1)〜(4)で規定される物性のうち、少なくとも一つを更に満たす、請求項1に記載の吸水剤組成物:
    (1)劣化可溶分が40重量%以下
    (2)粒子径(標準篩で規定)が150μm以上、850μm未満である粒子が全体の90重量%以上で、かつ粒子径(標準篩で規定)が300μm以上である粒子が60重量%以上
    (3)加圧下吸水倍率(AAP)(ERT442.2−02で規定)が15[g/g]以上
    (4)吸湿ブロッキング率が30重量%以下。
  3. 上記ポリカルボン酸(塩)系吸水性樹脂が、中和率30〜80モル%のポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂であり、上記吸水剤組成物の形状が粒子状である、請求項1又は2に記載の吸水剤組成物。
  4. さらにキレート剤を含む、請求項1〜3の何れか一項に記載の吸水剤組成物。
  5. さらに水不溶性無機粉末を含む、請求項1〜4の何れか一項に記載の吸水剤組成物。
  6. さらにポリオールを含む、請求項1〜5の何れか一項に記載の吸水剤組成物。
  7. カルボン酸及び/又はその塩を含有する不飽和単量体の架橋重合体である吸水性樹脂に、天然成分及び経時劣化防止剤を、同時に又は別々に、
    上記吸水性樹脂に対して、上記天然成分及び経時劣化防止剤をそれぞれ0.01〜15重量%及び0.05〜120ppm(天然成分が抽出物の場合は溶媒を除く固形分で規定)混合し、
    上記天然成分に対する、経時劣化防止剤の重量比が1/10〜1/10000(天然成分が抽出物の場合は溶媒を除く固形分で規定)であり、
    上記経時劣化防止剤が、エリソルビン酸、亜硫酸塩類から選ばれる水溶性還元剤、次亜塩素酸(塩)類から選ばれる水溶性酸化剤、フェニルフェノール類、安息香酸又はそのエステル、ヒドロキシ安息香酸又はそのエステルから選ばれる少なくとも一種の化合物であり、
    上記不飽和単量体(固形分当たり)に含まれるFe量が、2ppm以下であり、
    吸水剤組成物の含水率を1〜15重量%とすることを特徴とする、請求項1に記載の吸水剤組成物の製造方法。
  8. 上記天然成分及び経時劣化防止剤に、更に親水性溶媒を吸水性樹脂に混合する、請求項7に記載の製造方法。
  9. 下記(a)〜(d)で規定される工程のうち、少なくとも一つを更に満たす、請求項7又は8に記載の製造方法:
    (a)劣化可溶分を40重量%以下とする重合工程又はキレート剤の添加工程
    (b)粒子径(標準篩で規定)が150μm以上、850μm未満の粒子を全体の90重量%以上とし、かつ粒子径(標準篩で規定)が300μm以上の粒子を60重量%以上とする分級工程
    (c)加圧下吸水倍率(AAP)(ERT442.2−02で規定)を15[g/g]以上とする表面架橋工程
    (d)吸湿ブロッキング率を30重量%以下にする工程。
  10. キレート剤の添加工程を含む、請求項9に記載の製造方法。
  11. 請求項1〜6の何れか一項に記載の吸水剤組成物を密閉容器に充填してなる、吸水剤梱包物。
  12. 請求項11に記載の吸水剤梱包物を実使用まで、30日間以上、梱包状態で保管する、保管又は在庫方法。
  13. 請求項1〜6の何れか一項に記載の吸水剤組成物を含む、梱包された尿吸収用の吸収性物品。
  14. 請求項13に記載の尿吸収用の吸収性物品を実使用まで、30日間以上、梱包状態で保管する、保管又は在庫方法。
  15. 請求項13に記載の尿吸収用の吸収性物品を製造する方法であって、
    梱包された吸水性樹脂を主成分とし天然成分を含む吸水剤組成物を用いること、及び、
    当該吸水剤組成物として、経時劣化防止剤を含有させた吸水剤組成物を用いることを特徴とする、吸収性物品の製造方法。
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