JP2552171B2 - 吸水性樹脂の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は吸水性樹脂の成形方法に関する。さらに詳し
くは、吸水性樹脂を粒状などに成形する方法に関する。

（従来の技術） 吸水性樹脂は吸水ポリマーとも呼ばれ、自己の重量の
1000倍程度の水を吸収するものまで開発されている。こ
の吸水性樹脂は、一般に水溶性樹脂を架橋させることに
より合成され、架橋により形成される網目構造中に水分
子が閉じ込められる性質を有するのが、吸水の原理と言
われている。

この吸水性樹脂は、その特徴を活用して紙おむつ、生
理用品などの日常生活品として、あるいはヘドロ、汚泥
などの脱水などの土木用に用いられている。しかし通
常、この樹脂は粉末、フレーク状で市販されているもの
が多いが、そのままの形状では、密度が小さく、また吸
水、吸湿により膨張して形が崩れやすいのでハンドリン
グ性が悪く、用途が限定されるという難点を有してい
る。

（発明が解決しようとする課題） この吸水性樹脂に粘結剤を添加して、転動法あるいは
押出造粒法などにより、一定の形状に加工することも試
みられたが、上述の理由により、造粒時に必然的に用い
られる水により、樹脂が膨潤するために、成形品を得る
ことが困難であった。特に押出造粒法で造粒する場合に
は、吸水により、樹脂が膨潤するために、嵩密度が小さ
くなってスクリーン、ノズルなどにより押出すために必
要な力を樹脂に掛けることができなくなってしまう。ま
た押出造粒の前工程の樹脂と粘結剤の混練工程でも、水
が材料の一部に混在してしまうことは避けがたく、その
ためハンドリングが極めて困難となってしまう。

したがって従来の方法では、吸水性樹脂を用いて、所
定の形状を有する成形品を得ることはできなかった。

（課題を解決するための手段） 上記の事情に鑑みて、本発明者らは吸水性樹脂の成形
方法について検討を重ねた結果、（イ）成形すべき樹脂
に、吸水性を有する鉱物粉末を存在させることにより、
成形に際して用いられる水の樹脂に対する悪影響を緩和
できること、及び（ロ）上記鉱物粉末も通常は水を吸収
すると、ねじばりが強くなり、今後は成形対象物全体が
非常に粘稠になってハンドリング性の改善には大きく寄
与し得ないがアルコール類などを併用することにより、
この点を克服しうること、を見出し、この知見に基づき
本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、吸水性樹脂の４〜75重量部に、粘
結性を有する鉱物粉末75〜４重量部と上記樹脂の吸水速
度を抑制するアルコール、ケトン、エステル、エーテ
ル、アルデヒドおよび無機の中性塩から選ばれる１種以
上の吸水抑制剤２〜19重量部を用いて、全量を100重量
部とするとともに、これに水を加えて押出し成形するこ
とを特徴とする吸水性樹脂の成形方法を提供するもので
ある。

本発明において用いられる吸水性樹脂は、特に制限は
ないが、これは通常自重の10倍以上の水を吸収する能力
を有し、吸水により体積膨張を起こすものである。

この例としては、例えばショ糖の水溶性重合体である
ポリサッカライドにアクリル酸あるいはアクリル酸塩を
グラフト重合させたもの、合成ポリマー系のもの、例え
ば、アクリル酸ビニルアルコール共重合体、アクリル酸
ソーダ重合体、アクリル酸ソーダ・アクリルアミド共重
合体、ポリエチレンオキサイド変性物、などがあげられ
る。

本発明において、上記の吸水性樹脂を含有する成形物
を得るために用いられる成形対象物中の樹脂の配合量は
全体の４〜75％重量％、好ましくは10〜40重量％であ
る。この配合量が多すぎると、本発明の方法を用いても
押出成形することが困難となり、一方配合量の低い場合
には、得られる成形品の物性すなわち吸水性が低下する
ために好ましいとはいえない。

なお用いられる樹脂の形状には限定されないが、フレ
ーク状あるいは粒状であるよりは、本発明の趣旨から粉
末の形状を用いるのが好ましい。

次に本発明において用いられる粘稠性を有する鉱物粉
末とは、成形すべき対象物の吸水性樹脂との親和性が良
く、成形時に用いられる水を吸収して粘結性を発揮する
性質を有している限り、特に限定されない。なお上記鉱
物粉末の吸水性が強く、成形時における樹脂への水の吸
収を緩和する性能を有していれば、さらに好ましいもの
である。

このような鉱物としては、具体的にはフィロ珪酸塩あ
るいはこれを主成分とする天然の鉱物が挙げられる。好
ましいフィロ珪酸塩としては、タルク、モンモリロナイ
ト、バイデライト、サポナイト、バーミキュライト、白
雲母、カオリナイト、セピオライトなどが挙げられる。
またこれらのフィロ珪酸塩を主成分とする天然の鉱物と
しては、モンモリロナイトを主成分とするいわゆるベン
トナイトが好ましい鉱物に属する。

これらの鉱物は、成形すべき対象となる吸水性樹脂と
同程度の粒度か、さらに細かい粒度で用いられる。天然
に産出する鉱物を用いる場合、粉砕、分級することによ
り、その粒度を揃えておくことが望まれる。

本発明において、これらの鉱物粉末の全成形対象物中
に占める配合量は、４〜75重量％、好ましくは10〜65重
量％である。この配合量は用いられる吸水性樹脂と鉱物
粉末の性質と形状により、適宜決定される。一般に配合
量が小さい場合には、得られる成形物の強度が低く、小
さな外力により簡単に破壊されてしまうことになる。一
方、配合量が多い場合には、得られる成形物中の吸水性
樹脂の量が少なくなるため、その吸水性能が低くなって
しまうので好ましくない。

さらに本発明において用いられる吸水抑制剤として
は、有機もしくは無機の化合物が用いられ、例えば有機
系の化合物としては、低沸点の親水性溶剤が挙げられ、
具体的にはメタノール、エタノール、イソプロパノー
ル、ｎ−プロパノール、ｎ−ブタノールなどのアルコー
ル、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン、酢酸
メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、ピロピオン酸エチ
ルなどのエステル、エチルエーテル、エチルプロピルエ
ーテル、イソプロピルエーテルなどのエーテル、ブチル
アルデヒドなどのアルデヒドが用いられる。一方、無機
化合物としては中性塩類が用いられ、例えば食塩、塩化
カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、酢酸ナトリ
ウム、リン酸２ナトリウムなどが本発明においては好ま
しい塩類となる。

これらの吸水抑制剤は、上述の吸水性樹脂が水を吸収
するのを抑制する作用を有するが、一方粘結性を有する
鉱物粉末、例えばベントナイトが吸水して膨潤するのを
防止する機能を有するため、本発明の成形方法において
効果を示すものと推測されるが、その機構の詳細は明ら
かでない。これらの吸水抑制剤の配合量は、他の成形条
件、例えば吸水性樹脂や上述の鉱物粉末の種類、配合
量、吸水抑制剤の種類によって異なってくるが、通常は
成形対象物中に占める割合が２〜19重量％、好ましくは
３〜15重量％になるように設定するのが好ましい。この
配合量が低い場合には、成形時に用いられる水の吸水性
樹脂や鉱物粉末への悪影響を排除することが困難なため
に、押出成形ができなくなるし、一方配合量が多い場合
には、得られた成形品の吸水性能に悪影響を与えること
になる。従って、有機系の低沸点の溶剤を用いるのがそ
の悪影響を排除しやすいために好ましいといえる。有機
溶剤を用いる場合成形品中に吸水抑制剤が残らないよう
にするために、通常得られた成形品を高温で乾燥すると
ともに、蒸発する溶剤を回収するのが好ましい。

これらの吸水抑制剤は押出成形に用いる水に溶解させ
て、成形対象物中に添加してもよいし、成形対象物中に
予め添加して混合する方法のいずれの方法によってもよ
い。

上述のようにして調製された成形対象物は均一に混合
あるいは混練されて、押出成形に供されるが、この過程
において押出成形に必要な水が上記成形対象物中に添加
される。この際に添加される水の配合量は、押出成形の
条件、例えば成形対象物が保有する水分、その吸水速
度、成形装置の形式などにより、異なってくるが、通常
は成形対象物に対して、２〜25重量％の割合で配合され
る。

こうして水の添加された成形対象物は、均一に混練さ
れるが、混練方法に関しては特に限定されない。通常は
横型２軸の撹拌回転軸を有するこねまぜの機能を有する
混練機、複数のロール間に対象物を供給することによ
り、その混練を行うロール型式の混練装置などを用いる
ことにより、その目的を達成することができる。

一方混練された成形対象物より、成形品を得るための
方法としては、特に制限はないが、粒状品を得る場合ダ
イスあるいは金網を通して上記対象物を押出して、一定
の形状のストランドを得ることのできるものが好まし
い。押出すための機構としても、スクリュー形式、回転
ロールによるものなど成形対象物をその供給口から、ダ
イス、金網などへ圧送できる形式のものが用いられる。

本発明により得られる成形品の形状は、通常、円柱
状、角柱状、中空円筒状などがあり、その用途に応じて
適宜選ぶことができる。

（発明の効果） 本発明の成形方法は、従来より押出成形ができないと
されていた吸水性樹脂を成形品としうるものであり、上
記樹脂に鉱物粉末と樹脂の吸水抑制剤を配合することに
より、いわゆる湿式成形に際して、成形対象物が水によ
り被むる致命的、機械的な悪影響を防ぎ得たものであ
る。

上記の吸水抑制剤も有機溶剤を用いる場合は、成形後
に乾燥により簡単に除去することができるし、一方無機
の中性塩類の場合は、用いられる鉱物粉末との相互作用
により、成形後の製品中の吸水性樹の性質に悪影響を与
えない。また得られる成形品の化学的な性質について
も、吸水抑制剤の性質の影響は現われず、殆どは鉱物粉
末の性質だけを考慮すればよいことになる。

従って本発明の方法により得られる成形品は、その中
に含有する吸水性樹脂の量に相当する吸水量を発揮させ
ることができる。また成形品は、水中に投入するまで
は、通常の鉱物粉末の成形品と同様に、その硬さ、耐摩
耗性を示し、例えば粒状物は特にハンドリングしやすい
ものである。従って吸水性能を利用する凡ゆる分野、例
えば汚泥、底質などの脱水処理、紙おむつ、生理用品な
どの衛生用品、ペット用のサンドなどの幅広い分野に、
本発明の成形品を利用することができる。

また本発明の方法により成形品を製造する際に、香
料、顔料、脱臭剤、増料剤などの他の添加剤を混合する
ことも本発明の趣旨に反するものではない。

（実施例） 以下実施例により、本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

なお、実施例における混合、混練はスパルタンリュー
ザーRMO−2H型（不二パウダル（株）製）を用いて行っ
た。また押出造粒はディスクペレッターＦ−５型（不二
パウダル（株）製、ダイス（プレート）；孔径3mm、厚
さ5mm）を用い、造粒量100kg/hrで行った。

実施例１ 自重の400倍の吸水能力を持つ吸水製樹脂、ポリアク
リル酸ソーダ誘導体200gとベントナイト800gを混練し下
記表に示すように各種液体で混練後、押出造粒（直径3m
m）を行い、熱風乾燥機で105℃で水分５％以下になるま
で乾燥した。造粒性と粒状物の固さを試験した結果を第
１表に示した。

実施例２ 水とエタノールの比率を変え、この点以外は実施例１
の実験No.3と同様にして押出造粒を行い、その造粒性と
造粒物の固さ及びその吸水性を試験した。その結果を第
２表に示した。なお混練時の加液量は実施例１の実験N
o.3と同じく粉1kgに対し300mlとした。

実施例３ 実施例１において各種液体の代りに、吸水抑制剤の無
機塩類水溶液を用いて実施例１と同様に造粒性を試験し
た。濃度10％水溶液を粉1kgに対し300ml添加し、試験し
た結果を第３表に示す。

実施例４ 無機塩類水溶液として硫酸ナトリウム水溶液を用い、
無機塩類濃度を変えた以外は実施例３の実験No.2と同様
にして実験を行った。加液量は粉1kgに対し、300mlであ
る。その結果を第４表に示した。

実施例５ 実施例４の実験No.3と同様に10％硫酸ナトリウム水溶
液を用い、粉体中の吸水性樹脂の割合を変えて実施例５
と同様に造粒性を試験した。加液量は粉1kgに対し300ml
である。その結果を第５表に示した。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸水性樹脂の４〜75重量部に、粘結性を有
   する鉱物粉末75〜４重量部と上記樹脂の吸水速度を抑制
   するアルコール、ケトン、エステル、エーテル、アルデ
   ヒドおよび無機の中性塩から選ばれる１種以上の吸水抑
   制剤２〜19重量部を用いて、全量を100重量部とすると
   ともに、これに水を加えて押出し成形することを特徴と
   する吸水性樹脂の成形方法。