JP3439230B2 - 吸水性樹脂の製造方法 - Google Patents

吸水性樹脂の製造方法

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JP3439230B2 JP02552593A JP2552593A JP3439230B2 JP 3439230 B2 JP3439230 B2 JP 3439230B2 JP 02552593 A JP02552593 A JP 02552593A JP 2552593 A JP2552593 A JP 2552593A JP 3439230 B2 JP3439230 B2 JP 3439230B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は吸水性樹脂の製造方法に
関するものである。更に詳しくは、加圧下においても無
加圧下と同様に高い吸収量を示し、衛生材料に用いたと
きに特に優れた性能を示す吸水性樹脂、及びその製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、体液を吸収させることを目的と
し、紙オムツ、生理用ナプキンなどの衛生材料の構成材
料の一つとして吸水性樹脂が幅広く利用されている。
【0003】これらの吸水性樹脂としては、例えば、ポ
リアクリル酸部分中和物架橋体(特開昭55−8430
4号、特開昭55−108407号、特開昭55−13
3413号)、澱粉−アクリロニトリルグラフト重合体
の加水分解物(特開昭46−43995号)、澱粉−ア
クリル酸グラフト重合体の中和物(特開昭51−125
468号)、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体
のケン化物(特開昭52−14689号)、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(特開昭53−15959号)またはこれらの架
橋体、カチオン性モノマーの架橋体(特開昭58−15
4709号、特開昭58−154710号)などが知ら
れている。
【0004】吸水性樹脂に望まれる特性としては水性液
体に接した際の高い吸収倍率や優れた吸水速度、通液
性、膨潤ゲルのゲル強度、水性液体を含んだ基材から水
を吸い上げる吸引力等があげられる。しかしながらこれ
らの特性間の関係は必ずしも正の相関関係を示さず、た
とえば吸収倍率の高いものほど通液性、ゲル強度、吸水
速度等の物性は低下してしまう。
【0005】このような吸水性樹脂の吸水諸特性をバラ
ンス良く改良する方法として吸水性樹脂の表面近傍を架
橋する技術が知られており、これまでに様々な方法が提
案されている。
【0006】例えば、架橋剤として多価アルコールを用
いる方法(特開昭58−180233号、特開昭61−
16903号)、多価グリシジル化合物、多価アジリジ
ン化合物、多価アミン化合物、多価イソシアネ−ト化合
物を用いる方法(特開昭59−189103)、グリオ
キサールを用いる方法(特開昭52−117393
号)、多価金属を用いる方法(特開昭51−13658
8号、特開昭61−257235号、特開昭62−77
45号)、シランカップリング剤を用いる方法(特開昭
61−211305号、特開昭61−252212号、
特開昭61−264006号)、エポキシ化合物とヒド
ロキシ化合物を用いる方法(特開平2−132103
号)、アルキレンカーボネートを用いる方法(DE−4
020780)等が知られている。また架橋反応時に不
活性無機粉末を存在させる方法(特開昭60−1639
56号、特開昭60−255814号)、二価アルコ−
ルを存在させる方法(特開平1−292004号)、水
とエ−テル化合物を存在させる方法(特開平2−153
903号)等も知られている。
【0007】これらの方法によって、吸水性樹脂の諸物
性のバランスの改良は幾分なされるもののいまだに十分
とはいい難く、さらなる高品質化が求められている。特
に近年、従来吸水性樹脂の基本物性の一つである無加圧
下での吸収倍率を高く維持したまま、加圧下での吸収特
性、特に加圧下の吸収倍率に優れた樹脂が求められるよ
うになってきた。もちろん無加圧下の吸収倍率と加圧下
の吸収倍率も一般には相反する関係にあり、これまでに
知られている吸水性樹脂の表面架橋技術のみではこれら
の高度なニ−ズに十分に答える事ができないのが現状で
あった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
前記課題が解決された吸水性樹脂及びその製造方法を提
供することにある。 本発明の他の目的は加圧下におい
ても無加圧下と同様、高い吸収倍率を示し、衛生材料に
用いたときに特に優れた性能を示す吸水性樹脂、及びそ
の製造方法を提供することにある。
【0009】
【発明を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく吸水性樹脂の吸水諸特性の更なる向上を鋭
意検討した結果、特定の構造単位を有する架橋剤(A)
を共重合させて得られるカルボキシル基を有する水膨潤
性架橋重合体をカルボキシル基と反応し得る架橋剤
(B)と混合し加熱処理すること、並びに特定の温度で
特定時間加熱することにより吸収倍率が一定値以上上昇
するカルボキシル基を有する水膨潤性架橋重合体をカル
ボキシル基と反応し得る架橋剤(B)と混合し加熱処理
することにより、吸水諸特性、なかでも無加圧下での吸
収倍率を高く維持したまま、加圧下での吸収倍率にきわ
めて優れた樹脂が得られることを見いだし本発明を完成
させるに至った。
【0010】即ち上記目的は、水溶液重合または逆相懸
濁重合で得られたポリアクリル酸部分中和物架橋体10
0重量部と、カルボキシル基と反応し得る架橋剤(B)
0.001〜10重量部とを混合し、加熱処理して得ら
れる吸水性樹脂であって、生理食塩水(0.9重量%塩
化ナトリウム水溶液)の無加圧下での吸収倍率(60分
値)が55g/g以上であり、かつ人工尿(組成:尿素
1.9%、NaCl0.8%、CaCl 2 0.1%およ
びMgSO 4 0.1%)に対する20g/cm 2 での加圧
下吸収倍率(30分値)が30ml/g以上である吸水
性樹脂によって達成される。なお、ポリアクリル酸部分
中和物架橋体は、親水性不飽和単量体と一般式(I)
【0011】
【化3】
【0012】で示される構造単位を有する架橋剤(A)
とを共重合させて得られるカルボキシル基を有する水膨
潤性架橋重合体でありうる。
【0013】上記目的は、180℃で30分間加熱する
ことにより生理食塩水の吸収倍率が5(g/g)以上上
昇するカルボキシル基を有する水膨潤性架橋重合体を、
カルボキシル基と反応し得る架橋剤(B)と混合し、加
熱処理することを特徴とする吸水性樹脂の製造方法によ
っても達成される。
【0014】上記目的は、更に生理食塩水の無加圧下で
吸収倍率が50(g/g)以上、人工尿の加圧下
吸収倍率が30(ml/g)以上の衛生材料用吸水性樹
脂によっても達成される。上記目的はまた、このような
吸水性樹脂を含む衛生材料によっても達成される。
【0015】以下、本発明をさらに詳しく説明する。
【0016】本発明において用いることのできる水膨潤
性架橋重合体は、親水性不飽和単量体と一般式(I)で
示される構造単位を有する架橋剤(A)とを共重合させ
て得られ、カルボキシル基を有していること、または1
80℃で30分間加熱することにより生理食塩水の吸収
倍率が5(g/g)以上、好ましくは10倍以上上昇
し、カルボキシル基を有していることが必要である。
【0017】このような水膨潤性架橋重合体は一般に単
量体として不飽和カルボン酸、例えばアクリル酸、メタ
クリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマール酸、
クロトン酸、イタコン酸、β−アクリルオキシプロピオ
ン酸及びこれらの中和物から選ばれる一種以上を必須に
含む単量体成分を一般式(I)で示される構造単位を有
する架橋剤(A)とを共重合させることにより得られ
る。好ましい単量体成分はアクリル酸、メタクリル酸及
びこれらの中和物である。 本発明に用いることのでき
る水膨潤性架橋重合体は、必要により他の親水性不飽和
単量体を上記不飽和カルボン酸に併用して用いてもよ
い。他の親水性不飽和単量体の具体例としては、ビニル
スルホン酸、スチレンスルホン酸、2−(メタ)アクリ
ルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−(メ
タ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アク
リロイルプロパンスルホン酸などのアニオン性不飽和単
量体およびその塩;アクリルアミド、メタアクリルアミ
ド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロ
ピル(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、2−ヒドロキシプロピル(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モノ(メタ)アクリレート、ビ
ニルピリジン、N−ビニルピロリドン、N−アクリロイ
ルピペリジン、N−アクリロイルピロリジンなどのノニ
オン性の親水基含有不飽和単量体;N,N−ジメチルア
ミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルア
ミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルア
ミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチル
アミノプロピル(メタ)アクリルアミドおよびそれらの
四級塩などのカチオン性不飽和単量体などを挙げること
ができる。
【0018】水膨潤性架橋重合体の有するカルボキシル
基の量については特に制限はないが、水膨潤性架橋重合
体100gにつきカルボキシル基が0.01当量以上存
在する事が好ましい。例えば、ポリアクリル酸部分中和
物架橋体の場合において、ポリアクリル酸未中和物の比
率は、1〜60モル%の範囲にあることが望ましく、1
0〜50モル%の範囲にあることがより望ましい。
【0019】本発明における架橋剤(A)は、一般式
(II)
【0020】
【化3】
【0021】で表わされるアクリル酸の二量化などによ
って得られるn=1のβ−アクリロイルオキシプロピオ
ン酸、およびnが2以上の多量体であるオリゴマ−酸
(以下単にこれらを総称して、アクリル酸オリゴマ−と
呼ぶ。)を用いて容易に合成される。例えばアクリル酸
オリゴマ−またはその酸クロライドまたはそのエステル
と、アルコ−ル化合物、エポキシ化合物、チオ−ル化合
物、アミン化合物、イソシアネ−ト化合物、多価金属塩
化合物等を反応させることにより得られる。
【0022】本発明に用いられる架橋剤(A)は一般式
(I)で示される構造単位を有しかつ架橋剤として作用
しうるものであれば特に制限はされず、その形態として
は例えば、 (a)一般式(I)で示される構造単位を少なくとも2
個有する化合物。
【0023】(b)一般式(I)で示される構造単位を
少なくとも1個有すると共に、それ以外の重合性不飽和
基を少なくとも1個有する化合物。
【0024】(c)一般式(I)で示される構造単位を
少なくとも1個有すると共に、用いる重合性不飽和単量
体の官能基と反応しうる反応性官能基を少なくとも1個
有する化合物。
【0025】等が挙げられる。
【0026】たとえば(a)の形態としてエチレングリ
コ−ルジ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)、
プロピレングリコ−ルジ(β−アクリロイルオキシプロ
ピオネ−ト)、ジエチレングリコ−ルジ(β−アクリロ
イルオキシプロピオネ−ト)、トリエチレングリコ−ル
ジ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)、テトラ
エチレングリコ−ルジ(β−アクリロイルオキシプロピ
オネ−ト)、ポリエチレングリコ−ルジ(β−アクリロ
イルオキシプロピオネ−ト)、トリメチロ−ルプロパン
トリ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)、トリ
メチロ−ルプロパンジ(β−アクリロイルオキシプロピ
オネ−ト)、ネオペンチルグリコ−ルジ(β−アクリロ
イルオキシプロピオネ−ト)、グリセリントリ(β−ア
クリロイルオキシプロピオネ−ト)、ペンタエリスリト
−ルテトラ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−
ト)、ペンタエリスリト−ルトリ(β−アクリロイルオ
キシプロピオネ−ト)、ジペンタエリスリト−ルヘキサ
(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)、トリペン
タエリスリト−ルオクタ(β−アクリロイルオキシプロ
ピオネ−ト)などが例示できる。(なお、ここでβ−ア
クリロイルオキシプロピオネ−トはアクリル酸オリゴマ
−によって得られるエステルの総称である)。
【0027】また(b)の形態としては例えば、アリル
(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)、ポリエチ
レングリコ−ルモノアリルエ−テル(β−アクリロイル
オキシプロピオネ−ト)、エチレングリコ−ルモノ(β
−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)モノアクリレ−
ト、ポリエチレングリコ−ルモノ(β−アクリロイルオ
キシプロピオネ−ト)モノアクリレ−ト、トリメチロ−
ルプロパンモノ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−
ト)ジアクリレ−ト、トリメチロ−ルプロパンジ(β−
アクリロイルオキシプロピオネ−ト)モノアクリレ−
ト、1,3−プロピレングリコ−ルモノ(β−アクリロ
イルオキシプロピオネ−ト)モノアクリレ−ト、1,2
−プロピレングリコ−ルモノ(β−アクリロイルオキシ
プロピオネ−ト)モノアクリレ−トなどが挙げられる。
なおこれら(b)の形態で用いられる架橋剤(A)中の
上記アクリレ−トは、メタクリレ−ト等の他の重合性官
能基であってもよい。
【0028】また(c)の形態としては例えばグリシジ
ル(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)等が例示
できる。
【0029】このような架橋剤(A)の中でも、架橋剤
としての使用目的を高レベルで達成する為には、(a)
及び(b)の形態の架橋剤(A)を用いるのが好まし
く、得られた吸水性樹脂の加圧下の吸収特性から考える
とポリエチレングリコ−ルジ(β−アクリロイルオキシ
プロピオネ−ト)、トリメチロ−ルプロパントリ(β−
アクリロイルオキシプロピオネ−ト)、トリメチロ−ル
プロパンジ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−
ト)、ポリエチレングリコ−ルモノ(β−アクリロイル
オキシプロピオネ−ト)モノアクリレ−ト、トリメチロ
−ルプロパンモノ(β−アクリロイルオキシプロピオネ
−ト)ジアクリレ−ト、トリメチロ−ルプロパンジ(β
−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)モノアクリレ−
トがより好ましい。また これらの架橋剤(A)は2種
以上併用して使用してもよい。架橋剤(A)の使用量は
得られた吸水性樹脂の加圧下の吸収特性から考えると前
記、親水性不飽和単量体に対して0.005〜2モル
%、さらには0.01〜1モル%であることが好まし
い。使用量が親水性不飽和単量体に対して2モル%を越
える場合には、加圧下の吸収倍率の向上に長時間を有す
る場合があり、使用量が親水性不飽和単量体に対して
0.005モル%未満の場合には、架橋剤(A)を用い
た本発明の効果が現れにくく、加圧下の吸収倍率が向上
しにくい場合がある。
【0030】また最終的に得られる吸水性樹脂の吸水特
性のふれを小さくする目的で、架橋剤(A)に加え、第
二の架橋剤をさらに併用してもよい。
【0031】併用できる第二の架橋剤としては、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、ペンタエリスリト−ルテトラ(メタ)
アクリレ−ト、ジペンタエリスリト−ルヘキサ(メタ)
アクリレ−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、ポリエチレ
ンイミン、グリシジル(メタ)アクリレートなどを挙げ
ることが出来る。
【0032】本発明で水膨潤性架橋重合体を得る為に上
記した単量体を重合するに際しては、バルク重合や沈澱
重合を行うことも可能であるが、性能面や重合の制御の
容易さから、単量体を水溶液として、水溶液重合、逆相
懸濁重合を行うことが好ましい。
【0033】また重合の開始の際には、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、紫外線や電子線などの活性エネルギー線等
を用いることができる。また、酸化性ラジカル重合開始
剤を用いる場合、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリ
ウム、硫酸第一鉄、L−アスコルビン酸等の還元剤を併
用してレドックス重合としても良い。
【0034】また水膨潤性架橋重合体は含水率が1〜5
0%、好ましくは1〜20%、さらに好ましくは1〜1
0%で粒子状粉体として取扱えるものであり、その為に
は、上記重合反応に続いて通常乾燥工程が設けられる。
水膨潤性架橋重合体の含水率が50%を越えると本発明
に用いるカルボキシル基と反応し得る架橋剤(B)が水
膨潤性架橋重合体内部まで浸透し吸水倍率が低下するの
みならず、加圧下での吸収特性が向上しない場合があ
る。
【0035】本発明の水膨潤性架橋重合体は、以上の製
造工程において、10〜150℃の温度範囲で製造され
ることが好ましく、30〜100℃の温度範囲で製造す
るのがより好ましい。製造温度が150℃を越える場合
には、後述する架橋剤(B)との加熱反応を行っても加
圧下の吸収特性が向上しにくい場合がある。
【0036】水膨潤性架橋重合体の形状は不定形破砕
状、球状、繊維状、棒状、略球状等種々のものが本発明
に好ましく使用できるが、液の拡散性、パルプからの移
動・脱落のしにくさ等衛生材料への応用を考えると、水
溶液重合により得られた不定形破砕状で、かつその平均
粒子径が100〜1000μm、中でも300〜600
μmのものが最も好ましい。
【0037】本発明はこのようにして得られたカルボキ
シル基を有する水膨潤性架橋重合体を、カルボキシル基
と反応し得る架橋剤(B)と混合し、加熱処理する事に
よって完成される。
【0038】本発明に用いることのできるカルボキシル
基と反応し得る架橋剤(B)は、分子中にカルボキシル
基と反応し得る官能基を2個以上有する化合物であっ
て、通常、該用途に用いられている公知の架橋剤が例示
され、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、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、2,2,4−トリメチル
−1,3−ペンタジオール、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、1,5−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、ソルビトールなど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等の多価エポキシ化合
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;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;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及び塩化物等
の多価金属化合物等が挙げられる。
【0039】本発明では架橋剤(B)として、上記した
これらの群より選ばれる1種または2種以上の化合物を
用いることが好ましく、表面架橋効果の点から、多価ア
ルコール類、多価グリシジル化合物類、多価アミン類、
アルキレンカーボネートからなる群より選ばれた1種ま
たは2種以上を用いることがより好ましい。
【0040】本発明に於いて使用される架橋剤(B)の
使用量は、用いる架橋剤の種類によっても異なるが、通
常前記水膨潤性架橋重合体の固形分100重量部に対し
て、0.001〜10重量部、好ましくは0.01〜5
重量部の範囲の割合であり、この範囲内の量であれば加
圧下の吸収特性に優れた吸水性樹脂が得られる。架橋剤
(B)の使用量が10重量部を越える場合、不経済とな
るばかりか、適正な架橋効果を達成する上で過剰量とな
りやすく、また、0.001重量部未満の少ない量で
は、加圧下の吸収特性の改良効果が得られにくい。
【0041】本発明において水膨潤性架橋重合体と架橋
剤(B)とを混合する際、水を同時にまたは別途に添加
することが好ましい。本発明において、使用される水の
量は、水膨潤性架橋重合体の種類や粒度や含水率に応じ
て異なるが、水膨潤性架橋重合体の固形分100重量部
当り、20重量部以下、好ましくは0.5〜10重量部
の範囲である。
【0042】また本発明において水膨潤性架橋重合体と
架橋剤(B)とを混合する際、親水性有機溶媒を用いて
もよい。用いられる親水性有機溶媒としてはメチルアル
コール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、
iso−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、
iso−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を挙げることができる。使用される
親水性有機溶媒の量は、水膨潤性架橋重合体の種類や粒
度によってその最適量は異なるが、通常、水膨潤性架橋
重合体の固形分100重量部に対して、20重量部以
下、好ましくは0.1〜10重量部の範囲である。
【0043】本発明において、水膨潤性架橋重合体と架
橋剤(B)の混合は有機溶媒中に水膨潤性架橋重合体を
分散させた状態で行ってもよいが、本発明で得られる加
圧下の吸水特性を最大限に発揮させる為には、必要によ
り水及び/または親水性有機溶媒を含む架橋剤(B)を
直接、水膨潤性架橋重合体に噴霧あるいは滴下混合する
方法が好ましい。また混合に水を用いる場合、水不溶性
微粒子状粉体や界面活性剤等を共存させてもよい。
【0044】前記混合に用いられる好適な混合装置は、
均一な混合を確実にするため大きな混合力を生み出せる
事が必要である。本発明に用いることのできる混合装置
としては例えば、円筒型混合機、二重壁円錐型混合機、
V字型混合機、リボン型混合機、スクリュ−型混合機、
流動型炉ロ−タリ−デスク型混合機、気流型混合機、双
腕型ニ−ダ−、内部混合機、粉砕型ニ−ダ−、回転式混
合機およびスクリュ−型押出機等があげられる。
【0045】本発明では、水膨潤性架橋重合体と架橋剤
(B)とを混合した後、更に加熱を行い表面近傍を架橋
させる。
【0046】本発明で架橋剤(B)を添加した後加熱処
理を行う場合、加熱処理温度は用いる架橋剤(B)の反
応性や水膨潤性架橋重合体の熱履歴等にもよるが、一般
には上記水膨潤性架橋重合体の製造時の温度より高く設
定され、通常100〜250℃,好ましくは130〜2
30℃、さらに好ましくは150〜220℃である。加
熱処理温度が100℃未満では、水膨潤性架橋重合体を
得る為に架橋剤(A)を用いた効果が現れにくく、加圧
下の吸収特性が向上しない場合がある。また、加熱処理
温度が250℃を越える場合には、吸水性樹脂の劣化を
伴う場合があり注意を要する。
【0047】加熱処理時間は用いる架橋剤(B)の反応
性にもよるが、通常、1秒〜100時間、好ましくは1
分〜10時間、さらに好ましくは5分〜2時間である。
【0048】加熱処理は通常の乾燥機または加熱炉を用
いて行うことができ、溝型混合乾燥機、ロ−タリ−乾燥
機、デスク乾燥機、流動層乾燥機、気流型乾燥機、およ
び赤外線乾燥機等が例示できる。
【0049】以上本発明の製造方法で得られる吸水性樹
脂は、例えば生理食塩水の無加圧下での吸収倍率が55
(g/g)以上、人工尿の加圧下の吸収倍率が30
(ml/g)以上というようなこれまでにない優れた物
性を示す。
【0050】従来無加圧下の吸収倍率を高めると、加圧
下での吸収倍率が低下してしまい、また逆に加圧下での
吸収倍率を高めると、無加圧下での吸収倍率が低下して
しまうという問題が常にあったが、本発明で得られる吸
水性樹脂は無加圧下および加圧下共に優れた吸収特性を
示す。この原因については定かではないが、水膨潤性架
橋重合体全体に存在する架橋剤(A)による架橋点が、
架橋剤(B)による加熱反応時に分解切断され、吸水性
樹脂粒子の表面近傍の架橋密度が高くなるのと同時に、
粒子内部の架橋密度は逆に低くなり、その結果、吸水性
樹脂粒子の表面近傍と内部の架橋密度差が非常に大きく
り、これまでの方法では達成されることのなかったよ
うな特異な密度勾配をもつ架橋が吸水性樹脂粒子中に形
成されるためではないかと推測される。またその水膨潤
性架橋重合体の形状を、先に述べたように特定の平均粒
子径で不定形破砕状のものを用いれば上記優れた吸収特
性に加え、液の拡散性が良好で、パルプからの移動・脱
落も少ない、従来公知の吸水性樹脂にはない、衛生材料
に特に好適な吸水性樹脂となり得る。
【0051】更に本発明で得られた吸水性樹脂に消臭
剤、香料、無機粉末、発泡剤、顔料、染料、親水性短繊
維、肥料、酸化剤、還元剤、水、塩類等を添加して新た
な機能を附加させる事もできる。
【0052】
【発明の効果】本発明の製造法によれば吸水性樹脂の基
本物性の一つである無加圧下での吸収倍率も高くかつ、
加圧下の吸収特性、特に加圧下の吸収倍率に優れた樹脂
を簡便に製造する事ができる。
【0053】本発明の吸水性樹脂は、無加圧下の吸収倍
率が高く、かつ加圧下での吸収倍率にも非常に優れ、紙
おむつ、生理ナプキンなどの衛生材料に特に好適に用い
られる。
【0054】
【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明の範囲がこれらの実施例のみに限定されるも
のではない。
【0055】また吸水性樹脂の諸性能は以下の方法で測
定した。
【0056】(a)生理食塩水の無加圧下での吸収倍率 吸水性樹脂0.2gを不織布製のティーバッグ式袋(4
0*150mm)に均一に入れ、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
ティーバッグ式袋を引き上げ、一定時間水切りを行った
後、ティーバッグ式袋の重量W1を測定した。同様の操
作を吸水性樹脂を用いないで行い、そのときの重量W0
を求め、以下の(式1)で生理食塩水の無加圧下での吸
収倍率を算出した。
【0057】
【数1】
【0058】(b)人工尿の加圧下での吸収倍率 第1図に示す装置を用いて人工尿の加圧下での吸収倍率
を測定する。ビュレット1の上口2に栓3をし、測定台
4と空気口5を等高位にセットする。測定台4中の中央
部にある直径70mmのガラスフィルタ−6上にろ紙7
をのせる。直径55mmの支持円筒10の下端部に不織
布8を固定させ不織布8上に吸水性樹脂0.2gを均一
に散布しさらに20g/cm 2 の荷重9をのせる。この
不織布−吸水性樹脂−荷重を支持円筒ごとガラスフィル
タ−6の上のろ紙7上にのせ、30分間にわたって吸収
した人工尿(組成:尿素1.9%,NaCl0.8%,
CaCl20.1%およびMgSO40.1%)の値(A
ml)を測定し、以下の(式2)より人工尿の加圧下で
の吸収倍率(ml/g)を求めた。
【0059】
【数2】
【0060】(c)吸引力 ティッシュペーパ−の上から20mlの人工尿を注い
で、人工尿を含んだ基材を作成し、その基材の上に1g
の吸水性樹脂を置いた。10分後に、膨潤ゲルを採取し
てその重量を測定し、ティッシュペーパ−からの液の吸
引力(g/g)とした。
【0061】(d)吸収体の加圧下の吸収量 市販の子供用紙おむつ(Lサイズ)からコアを取り出
し、代わりにパルプ30gのあいだに吸水性樹脂7.5
gを含んだコアを挿入する。この試験用おむつ(W
0 g)全体に20kg/cm3 の荷重をかけて人工尿に
つけ60分後に引上げ、さらに水切りをした後おむつの
重量(W1 g)を測定した。W1 よりW0 の値を差し引
くことにより吸収体の加圧下の吸収量(g)を求めた。
【0062】
【実施例1】 親水性不飽和単量体として、アクリル酸
414g及びアクリル酸ナトリウムの37重量%水溶液
4382g、架橋剤(A)としてポリエチレングリコ−
ルジ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)(平均
PEG鎖8)7.14g(0.05mol%)を溶解さ
せさらにイオン交換水669gを加えて、内容積10L
でシグマ型羽根を2本有するジャケット付きステンレス
製双腕型ニーダーに蓋をつけた反応器に供給し、単量体
を30℃の温度に保ち窒素ガスで系を窒素置換した。次
いで、撹拌下過硫酸アンモニウム2.76gとl−アス
コルビン酸0.12gを添加したところ1分後に重合が
開始した。更に撹拌を続け、重合を開始して60分後に
含水ゲル重合体を取り出した。得られた含水ゲル状重合
体の細粒化物を50メッシュの金網上に広げ、130℃
で90分間熱風乾燥した。乾燥物を振動ミルを用いて粉
砕し、更に20メッシュで分級し、含水率8%の不定形
破砕状で、平均粒子径が370μm、生理食塩水の無加
圧下での吸収倍率49倍の水膨潤性架橋重合体(1)を
得た。
【0063】この水膨潤性架橋重合体(1)100部
に、架橋剤(B)としてのグリセリン1部、水3部およ
びイソプロピルアルコール1部を混合し、得られた混合
物を195℃で25分間加熱処理した。得られた吸水性
樹脂(1)の性能評価結果を表1に示した。
【0064】
【実施例2】 実施例1で得られた水膨潤性架橋重合体
(1)100部に、架橋剤(B)してのエチレングリコ
−ルジグリシジルエ−テル0.1部、水6部およびエチ
ルアルコール1部を混合し、得られた混合物を180℃
で10分間加熱処理した。得られた吸水性樹脂(2)の
性能評価結果を表1に示した。
【0065】
【実施例3】 実施例1においてポリエチレングリコ−
ルジ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)(平均
PEG鎖8)に代えて架橋剤(A)としてトリメチロ−
ルプロパントリ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−
ト)5.88g(0.05mol%)に変更した他は同
様の条件で重合を行い、その後120℃で120分間熱
風乾燥した。乾燥物を同様に粉砕分級し、含水率12%
の不定形破砕状で、平均粒子径が410μm、生理食塩
水の無加圧下での吸収倍率47倍の水膨潤性架橋重合体
(2)を得た。
【0066】次いでこの水膨潤性架橋重合体(2)10
0部に、架橋剤(B)としてのプロピレングリコ−ル1
部、水3部およびメチルアルコール2部からなる組成液
を混合し、得られた混合物を195℃で20分間加熱処
理した。得られた吸水性樹脂(3)の性能評価結果を表
1に示した
【0067】
【実施例4】 実施例2で得られた水膨潤性架橋重合体
(2)100部に、架橋剤(B)としてグリセリントリ
グリシジルエ−テル0.2部、水5部およびメタノ−ル
2部からなる架橋剤組成液を混合し、得られた混合物を
150℃で50分間加熱処理した。得られた吸水性樹脂
(3)の性能評価結果を表1に示した。
【0068】
【実施例5】 実施例1においてポリエチレングリコ−
ルジ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)(平均
PEG鎖8)に変えて、架橋剤(A)としてポリエチレ
ングリコ−ルモノ(β−アクリロイルオキシプロピオネ
−ト)モノアクリレ−ト(平均PEG鎖8)2.53g
(0.02mol%)、さらに第二の架橋剤としてN,
N´−メチレンビスアクリルアミド0.71g(0.0
2mol%)を用いた他は同様の条件で重合を行い、そ
の後140℃で90分間熱風乾燥した。乾燥物を同様に
粉砕分級し、含水率5%の不定形破砕状で、平均粒子径
が360μm、生理食塩水の無加圧下での吸収倍率58
倍の水膨潤性架橋重合体(3)を得た。この水膨潤性架
橋重合体(1)100部に、架橋剤(B)としてエチレ
ンカ−ボネ−ト1.5部、水3部およびメタノ−ル2部
を混合し、得られた混合物を180℃で60分間加熱処
理した。得られた吸水性樹脂(5)の性能評価結果を表
1に示した。
【0069】
【比較例1】 実施例1においてポリエチレングリコ−
ルジ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)(平均
PEG鎖8)に代えて架橋剤としてN,N´−メチレン
ビスアクリルアミド1.77g(0.05mol%)に
変更した他は同様の条件で重合を行い、その後130℃
で90分間熱風乾燥した。乾燥物を同様に粉砕分級し、
含水率5%の不定形破砕状で、平均粒子径が380μ
m、生理食塩水の無加圧下での吸収倍率46倍の比較用
水膨潤性架橋重合体(1)を得た。
【0070】この比較用水膨潤性架橋重合体(1)10
0部に、架橋剤(B)としてのグリセリン1部、水3部
およびイソプロピルアルコール1部からなる組成液を混
合し、得られた混合物を195℃で30分間加熱処理し
た。得られた比較用吸水性樹脂(1)の性能評価結果を
表1に示した。
【0071】
【比較例2】 実施例1で得られた水膨潤性架橋重合体
(1)に架橋剤組成液を混合すること無く180℃で3
0分間加熱処理した。得られた比較用吸水性樹脂(2)
の性能評価結果を表1に示した。
【0072】
【比較例3】 実施例1においてポリエチレングリコ−
ルジ(β−アクリロイルオキシプロピオネ−ト)(平均
PEG鎖8)に変えて架橋剤としてN,N´−メチレン
ビスアクリルアミド0.18g(0.005mol%)
に変更した他は同様の条件で重合を行い、その後130
℃で90分間熱風乾燥した。乾燥物を同様に粉砕分級
し、含水率5%の不定形破砕状で、平均粒子径が430
μm、生理食塩水の無加圧下での吸収倍率78倍の比較
用水膨潤性架橋重合体(2)を得た。
【0073】この比較用水膨潤性架橋重合体(2)10
0部に、架橋剤(B)としてのグリセリン1部、水3部
およびイソプロピルアルコール1部からなる組成液を混
合し、得られた混合物を195℃で30分間加熱処理し
た。得られた比較用吸水性樹脂(3)の性能評価結果を
表1に示した。
【0074】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において使用した加圧下の吸収倍率計測
装置の断面図である。 (符号の説明) 1・・・ビュレット 2・・・ビュレットの上端部 3・・・栓 4・・・測定台 5・・・空気取り入れ口 6・・・ガラスフィルタ− 7・・・ろ紙 8・・・不織布 9・・・荷重 10・・・支持円筒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−49113(JP,A) 特開 平3−179008(JP,A) 特開 平2−255804(JP,A) 特開 平2−196802(JP,A) 特開 昭62−205101(JP,A) 特開 昭48−30504(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 8/00 - 8/50

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水溶液重合または逆相懸濁重合で得られ
    たポリアクリル酸部分中和物架橋体100重量部と、カ
    ルボキシル基と反応し得る架橋剤(B)0.001〜1
    0重量部とを混合し、加熱処理して得られる吸水性樹脂
    であって、 生理食塩水(0.9重量%塩化ナトリウム水溶液)の無
    加圧下での吸収倍率(60分値)が55g/g以上であ
    り、かつ人工尿(組成:尿素1.9%、NaCl0.8
    %、CaCl 2 0.1%およびMgSO 4 0.1%)に対
    する20g/cm 2 での加圧下吸収倍率(30分値)が
    30ml/g以上である吸水性樹脂。
  2. 【請求項2】 前記ポリアクリル酸部分中和物架橋体
    は、親水性不飽和単量体と一般式(I) 【化1】 で示される構造単位を有する架橋剤(A)とを共重合さ
    せて得られる水膨潤性架橋重合体であることを特徴とす
    る請求項1に記載の吸水性樹脂。
  3. 【請求項3】 前記架橋剤(A)に加えて、さらに第二
    の架橋剤を併用することを特徴とする請求項2に記載の
    吸水性樹脂。
  4. 【請求項4】 水溶液重合または逆相懸濁重合で得られ
    たポリアクリル酸部分中和物架橋体100重量部と、カ
    ルボキシル基と反応し得る架橋剤(B)0.001〜1
    0重量部とを混合し、加熱処理することを特徴とする吸
    水性樹脂の製造方法であって、 前記ポリアクリル酸部分中和物架橋体は、180℃で3
    0分間加熱処理することにより生理食塩水(0.9重量
    %塩化ナトリウム水溶液)の無加圧下での吸収倍率(6
    0分値)が5g/g以上上昇する水膨潤性ポリアクリル
    酸部分中和物架橋体であることを特徴とする製造方法。
  5. 【請求項5】 前記ポリアクリル酸部分中和物架橋体
    は、親水性不飽和単量体と一般式(I) 【化2】 で示される構造単位を有する架橋剤(A)とを共重合さ
    せて得られる水膨潤性架橋重合体であることを特徴とす
    る請求項4に記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記架橋剤(A)に加えて、さらに第二
    の架橋剤を併用することを特徴とする請求項5に記載の
    製造方法。
  7. 【請求項7】 得られる吸水性樹脂は、生理食塩水
    (0.9重量%塩化ナトリウム水溶液)の無加圧下での
    吸収倍率(60分値)が55g/g以上であり、かつ人
    工尿(組成:尿素1.9%、NaCl0.8%、CaC
    2 0.1%およびMgSO 4 0.1%)に対する20g
    /cm 2 での加圧下吸収倍率(30分値)が30ml/
    g以上である、請求項4〜6のいずれかに記載の製造方
    法。
  8. 【請求項8】 前記架橋剤(A)による架橋点が架橋剤
    (B)による加熱反応時に分解切断され、吸水性樹脂粒
    子の表面近傍の架橋密度が高くなると同時に、粒子内部
    の架橋密度が低くなることを特徴とする請求項5〜7
    いずれかに記載の製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の吸
    水性樹脂を含む、紙おむつまたは生理ナプキンである衛
    生材料。
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