JP5415256B2 - 粒子状吸水剤およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(b)4.8kPa下での0.90質量%塩化ナトリウム水溶液に対する60分間の加圧下吸収倍率(AAP)が少なくとも15g/g
(c)0.69質量%の塩化ナトリウム水溶液流れ誘導性(SFC)が少なくとも5(×10−7・cm3・s・g−1)
本発明の粒子状吸水剤の製造方法は、アクリル酸(塩)を主成分とする単量体水溶液を架橋重合する工程、重合で得られた含水ゲル状重合体を乾燥する工程を含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤の製造方法であって、α―ヒドロキシカルボン酸(塩)の存在下に重合することを特徴とする。
本発明で吸水性樹脂とは、重合体に架橋構造を導入した水膨潤性水不溶性重合体を言う。その水膨潤性とは、生理食塩水に対して無加圧下吸収倍率(CRC)が2g/g以上、好ましくは5〜200g/g、より好ましくは20〜100g/gであることをいう。また、その水不溶性とは、樹脂中の水可溶分が必須に0〜50質量%以下、好ましくは0〜25質量%、より好ましくは0〜15質量%、さらに好ましくは0〜10質量%の実質的に水不溶性であることをいう。なお、これらの測定法は、後述の実施例で規定される。
本発明で粒子状吸水剤とは、吸水性樹脂を主成分として含む水性液体の吸収固化剤(別称;ゲル化剤)のことを指す。水性液体としては、水に限られず、尿、血液、糞、廃液、湿気や蒸気、氷、水と有機溶媒ないし無機溶媒の混合物、雨水、地下水などが挙げられる。水性液体としては、水を含めば特に制限されないが、好ましくは、本発明の粒子状吸水剤は、尿、特に人尿の吸収固化剤とされる。
本発明の粒子状吸水剤は、その製造方法の一例として、アクリル酸(塩)を主成分とする単量体水溶液を架橋重合する工程、および、重合で得られた含水ゲル状重合体を乾燥する工程を含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤の製造方法であって、重合時の単量体水溶液または重合後の含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」とも言う)にα−ヒドロキシカルボン酸(塩)を添加することを特徴とする。さらに、好ましくは下記工程(A)〜(G)のいずれかを含む製造方法で得られる。
本発明では、不飽和単量体としてアクリル酸および/またはその塩が好ましく用いられ、アクリル酸の使用量や中和率、アクリル酸の種類は上記(1)の吸水性樹脂に記載の範囲である。
本発明で用いられる架橋方法としては特に制限なく、例えば、重合中や重合後に架橋剤を添加して後架橋する方法、ラジカル重合開始剤によりラジカル架橋する方法、電子線等により放射線架橋する方法、等も挙げられるが、予め所定量の内部架橋剤を単量体に添加して重合を行い、重合と同時または重合後に架橋反応させることが好ましい。
ヒドロキシカルボン酸とは、分子内にヒドロキシル基を併せ持つカルボン酸のことで、乳酸、グリコール酸、リンゴ酸、グリセリン酸、酒石酸、クエン酸、イソクエン酸、メバロン酸、キナ酸、シキミ酸、β−ヒドロキシプロピオン酸等の脂肪族ヒドロキシ酸や、サリチル酸、クレオソート酸、バニリン酸、シリング酸、レソシル酸、ピロカテク酸、プロトカテク酸、ゲンチジン酸、オルセリン酸、マンデル酸、没食子酸等の芳香族ヒドロキシ酸などの酸またはその塩がある。
重合工程において逆相懸濁重合や水溶液重合を行う場合、不飽和単量体は必要により内部架橋剤を含む水溶液とされるが、この水溶液(以下、単量体水溶液と称する)中の不飽和単量体成分の濃度は、物性面から、好ましくは10〜70質量%、より好ましくは15〜65質量%、さらに好ましくは30〜55質量%である。なお、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。
前記不飽和単量体水溶液を重合するに際して、性能面や重合の制御の容易さから、通常水溶液重合または逆相懸濁重合が行われる。これらの重合は、空気雰囲気下でも実施できるが、好ましくは、窒素やアルゴンなどの不活性気体雰囲気(例えば、酸素1%以下)で行われる。また、単量体成分は、その溶解酸素が不活性気体で十分に置換(例えば、酸素1ppm未満)された後に重合に用いられることが好ましい。本発明では、高生産性で高物性だが重合制御が困難であった水溶液重合に特に好適であり、特に好ましい水溶液重合として、連続ベルト重合、連続またはバッチニーダー重合が挙げられる。
重合工程で得られた含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」とも言う)は、水溶液重合の場合、そのまま乾燥を行ってもよいが、必要によりゲル粉砕機などを用いてゲル粉砕され、粒子状にされた後に乾燥を行う。ゲル粉砕時の含水ゲルの温度は、物性面から、好ましくは40〜95℃、さらに好ましくは50〜80℃に保温ないし加熱される。
前記工程で得られた細分化された含水ゲル状架橋重合体、特にα−ヒドロキシカルボン酸(塩)を含有する含水ゲルは、さらに特定の温度条件下で乾燥され、必要により粉砕や分級、さらには造粒し特定の温度条件下で表面架橋される。
前述の含水ゲル状架橋重合体を乾燥する工程後、必要により乾燥後に粒度を調整してもよいが、後述の表面架橋での物性向上のため、好ましくは特定粒度にされる。粒度は重合(特に逆相懸濁重合)、粉砕、分級、造粒、微粉回収などで適宜調整できる。
吸水性樹脂の表面架橋とは、重合体内部に均一な架橋構造を吸水性樹脂の表面層(表面近傍:通常数10μm以下の近傍)にさらに架橋密度の高い部分を設けることであり、表面でのラジカル架橋や表面重合で高架橋層を形成してもよく、表面架橋剤との架橋反応で表面架橋してもよい。以下、本発明で必要により行なわれる表面架橋剤による表面架橋についてさらに説明する。
本願の粒子状吸水剤は、必要に応じて多価金属塩(別称;無機表面架橋剤)による表面処理すること、特に有機表面架橋剤と併用して表面架橋することで、所望の吸水特性が達成される。なお、有機表面架橋剤と多価金属塩とを併用して表面架橋する際には、有機表面架橋の前、同時、または後に多価金属塩で表面架橋する。ここで、多価金属塩の混合には、前述のα−ヒドロキシカルボン酸(塩)と水溶性多価金属塩とを混合することが好ましい。
上記製造方法を一例として、本発明では新規な粒子剤吸水剤を与える。すなわち、本発明は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤であって、吸水性樹脂内部にα−ヒドロキシカルボン酸(塩)を内部に含有する新規な粒子状吸水剤を提供する。
上記製造方法を一例として、本発明では新規な粒子剤吸水剤を与える。すなわち、本発明は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤であって、α−ヒドロキシカルボン酸(塩)を含有し、且つ、吸水剤が下記(a)〜(c)の少なくとも一つを満たす新規な粒子状吸水剤を提供する。
(b)4.8kPa下での0.90質量%塩化ナトリウム水溶液に対する60分間の加圧下吸収倍率(AAP)が少なくとも15g/g
(c)0.69質量%の塩化ナトリウム水溶液流れ誘導性(SFC)が少なくとも5×(10−7・cm3・s・g−1)
上記(a)〜(c)の少なくとも一つを満たす新規な粒子状吸水剤は、α−ヒドロキシカルボン酸(塩)を粒子内部に必須に含有したうえで、好ましくは、(a)および(b)、(a)および(c)、(b)および(c)のいずれかを満たし、特に、好ましくは、上記(a)〜(c)の全てを満足する。
本発明の粒子状吸水剤は、下記の好ましくは特定粒度に制御される。これらの粒度は粉砕、分級、造粒、微粉回収などで適宜調整される。
本発明の粒子状吸水剤は上記表面架橋を達成手段の一例として、4.8kPaの加圧下での0.9質量%の塩化ナトリウム水溶液に対する吸収倍率(AAP)が、好ましくは15(g/g)以上、より好ましくは18(g/g)以上、さらに好ましくは20(g/g)以上、特に好ましくは22(g/g)以上、最も好ましくは25(g/g)以上に制御される。
本発明の粒子状吸水剤は上記表面架橋を達成手段の一例として、加圧下通液性(0.69質量%の塩化ナトリウム水溶液流れ誘導性、SFC)が、好ましくは5(×10−7・cm3・s・g−1)以上、より好ましくは10(×10−7・cm3・s・g−1)以上、さらに好ましくは30(×10−7・cm3・s・g−1)以上、よりさらに好ましくは50(×10−7・cm3・s・g−1)以上、特に好ましくは70(×10−7・cm3・s・g−1)以上、最も好ましくは100(×10−7・cm3・s・g−1)以上に制御される。
本発明の粒子状吸水剤は上記重合を達成手段の一例として、0.9質量%塩化ナトリウム水溶液に対する無加圧下吸収倍率(CRC)は、好ましくは10g/g以上であり、より好ましくは20g/g以上、さらに好ましくは25g/g以上、特に好ましくは30g/gに制御される。CRCは、高いほど好ましく上限値は特に限定されないが、他の物性のバランスから、好ましくは50(g/g)以下、より好ましくは45(g/g)以下、さらに好ましくは40(g/g)以下である。
本発明の粒子状吸水剤は上記重合を達成手段の一例として、その水可溶分量が、好ましくは0〜35質量%以下、より好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは15質量%以下、特に好ましくは10重量%以下である。水可溶分量が35質量%を超える場合、ゲル強度が弱く、通液性に劣ったものとなることがある。また、オムツ中で長時間使用した際に、吸収倍率(CRCやAAPなど)が経時的に低下することがある。
本発明で得られる粒子状吸水剤は、紙おむつ等の衛生材料向けに好適に使用できるものであり、その際、高い湿度や温度条件下での長期貯蔵状態においても著しく清浄な白い状態を維持する。更に、前述の製法によって得られる吸水性樹脂であって、温度70±1℃、相対湿度65±1%の雰囲気に7日間曝露した粒子の分光式色差計によるハンターLab表色系測定において、L値(Lightness)が少なくとも70、さらに好ましくは74以上、特に好ましくは78以上を示す、経時色安定性吸水剤である。(なお、L値の上限は通常100であるが、70ならば実使用でも実質問題が発生しない。)
また、黄色度(YI値/Yellow Index/欧州特許942014号および同1108745号参照)が、好ましくは0〜15、より好ましくは0〜13、さらに好ましくは0〜10、最も好ましくは0〜5を示し、殆ど黄ばみもないことが好ましい。さらに、実施例で規定される70℃±1の温度、95±1%の相対湿度下で14日間着色促進試験後の黄色度変化率が、100〜150%、好ましくは100〜140%、さらに好ましくは100〜130%、最も好ましくは100〜120%と厳しい高温高湿下に曝されても驚くべき黄変防止特性を示す。
本発明の粒子状吸水剤は上記重合を達成手段の一例として、残存モノマー(残存単量体)量は好ましくは0〜400質量ppm、より好ましくは0〜300質量ppm、さらに好ましくは0〜200質量ppm、特に好ましくは0〜100質量ppmを示す。
さらに、その目的機能に応じて、α−ヒドロキシカルボン酸(塩)以外の添加剤として、種々の機能を付与させるため、キレート剤以外に、酸化剤、亜硫酸(水素)塩などの還元剤、シリカや金属石鹸等の水不溶性無機ないし有機粉末、消臭剤、抗菌剤、高分子ポリアミン、パルプや熱可塑性繊維などを、吸水性樹脂中に0〜3質量%、好ましくは0〜1質量%添加されたものでも良い。なお、上記した添加剤については日本国特願2005−109779号(2005年4月6日出願)に詳細に記載され、かかる記載も本願に準用される。
本発明の粒子状吸水剤の用途は特に限定されにないが、好ましくは、紙オムツ、生理ナプキン、失禁パット等の吸収性物品に使用され得る。特に、従来、粒子状吸水剤の原料由来の臭気、着色等が問題になっていた高濃度オムツ(1枚のオムツに多量の吸水性樹脂を使用したもの)に使用され、特に前記吸収性物品中の吸収体上層部に使用された場合に、特に優れた性能が発揮される。
WO2004/069404号に準じて、吸水性樹脂(または粒子状吸水剤)を850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、45μmのJIS標準ふるい(JIS Z8801−1(2000))ないしそれ相当ふるいで篩い分けし、残留百分率Rを対数確率紙にプロットした。これにより、R=50重量%に相当する粒径を重量平均粒子径(D50)として読み取った。また、対数標準偏差(σζ)は下記の式で表され、σζの値が小さいほど粒度分布が狭いことを意味する。
σζ = 0.5 × ln(X2/X1)
(X1はR=84.1%、X2は15.9%に相当するそれぞれの粒径)
(b)加圧下吸収倍率(AAP)
米国特許6228930号、同6071976号、同6254990号を参照して、生理食塩水に対する加圧下(荷重下)の吸収倍率を測定した。粒子状吸水剤0.9gを前記米国特許に記載の方法で、所定の荷重(4.8kPa)をかけて、60分にわたって経時的に粒子状吸水剤が吸水した0.9質量%塩化ナトリウム水溶液の質量を天秤の測定値から求めた。別途同様の操作を、粒子状吸水剤を用いないで行い、粒子状吸水剤以外の、例えば、濾紙等が吸水した生理食塩水の質量を天秤の測定値から求め、ブランク値とした。次いで、ブランク値を差し引く補正を行って、粒子状吸水剤が実際に吸水した生理食塩水の質量を、粒子状吸水剤の質量(0.9g)で除して、4.8kPaでの加圧下吸収倍率(g/g)を算出した。
0.69質量%の塩化ナトリウム水溶液流れ誘導性(SFC)は、吸水性樹脂粒子または粒子状吸水剤の膨潤時の液透過性を示す値である。SFCの値が大きいほど高い液透過性を有することを示している。
0.69質量%の塩化ナトリウム水溶液流れ誘導性(SFC)
=(Fs(t=0)×L0)/(ρ×A×ΔP)
=(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。
粒子状吸水剤0.2gを不織布製袋(60×60mm)に均一に入れシールをして、25(±3)℃の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液(別称;生理食塩水)100gに浸漬した。60分後に袋を引き上げ、遠心分離機を用いて250Gで3分間水切りを行った後、前記不織布製袋の質量W1を測定した。同様の操作について粒子状吸水剤を用いないで行い、そのときの質量W2を求め、式1により吸収倍率を算出した。
式1:GVs=(W1−W2)/0.2−1
(e)水可溶性重合体量(可溶分量、可溶分とも略すことがある)
250ml容量の蓋付きプラスチック容器に、0.90質量%塩化ナトリウム水溶液の184.3gを測り取り、該水溶液中に粒子状吸水剤1.00gを加え16時間攪拌することにより樹脂中の可溶分を抽出した。この抽出液を濾紙1枚(ADVANTEC東洋株式会社製、品名:(JIS P 3801、No.2)、厚さ0.26mm、保留粒子径5μm)を用いて濾過することにより得られた濾液の50.0gを、測り取り測定溶液とした。
式2:
可溶分(重量%)=0.1×(平均分子量)×184.3×100×([HCl]−[bHCl])/1000/1.0/50.0
式3:
中和率(mol%)=(1−([NaOH]−[bNaOH])/([HCl]−[bHCl]))×100
(f)粒子状吸水剤の着色評価(黄色度/YI値)
粒子状吸水剤の着色評価は、日本電色工業株式会社製の分光式色差計SZ−Σ80COLOR MEASURING SYSTEMを用いた。設定条件(反射測定/付属の粉末・ペースト試料台(内径30mm、高さ12mm/標準として粉末・ペースト用標準丸白板No.2/30Φ投光パイプ))で、吸水性樹脂ないし粒子状吸水剤を備え付けの試料台に約6g填し(備え付け試料台の約6割程度の充填)、室温(20〜25℃)、湿度50RH%の条件下で上記分光式色差計にて表面色(YI値(Yellow Index))を測定した。また、同じ装置の同じ測定法によって、同時に他の尺度の物体色(L,a,b)ないしWB(ハンターカラー)も測定できる。L/WBは大きいほど、a/bは小さいほど、低着色で実質白色に近づくことを示す。
式8:黄色度変化率(%)=(曝露後の黄色度)/(曝露前の黄色度)×100
(g)残存モノマー
粒子状吸水剤の残存モノマー(残存アクリル酸(塩))は、上記(e)において、別途、調整した2時間攪拌後の濾液を液体クロマトクラフィーでUV分析することで、粒子状吸水剤の残存モノマー量ppm(対粒子状吸水剤)を分析した。また、乾燥前の含水ゲルの残存モノマーは、樹脂固形分約0.5g分を含む細分化された含水ゲルを16時間攪拌して、その濾液を同様に液体クロマトクラフィーでUV分析し、固形分補正することで求めた。
粒子状吸水剤の着色評価は、日本電色工業株式会社製の分光式色差計SZ−Σ80COLOR MEASURING SYSTEMを用いて行った。測定の設定条件は、反射測定が選択され、内径30mmで且つ高さ12mmである付属の粉末・ペースト試料用容器、標準として粉末・ペースト用標準丸白板No.2が用いられ、さらに、30Φ投光パイプが用いられた。備え付けの試料用容器に約5gの粒子状吸水剤を充填した。この充填は、備え付け試料用容器を約6割程度充填するものであった。室温(20〜25℃)及び湿度50RH%の条件下で、上記分光式色差計にて表面のL値(Lightness:明度指数)を測定した。この値を、「曝露前の明度指数」とし、その値が大きいほど白色である。
気相接触酸化で得られた市販のアクリル酸(和光鈍薬、試薬特級;p−メトキシフェノール200ppm含有)を、無堰多孔板50段を有する高沸点不純物分離塔の塔底に供給して、還流比を1として蒸留し、さらに再蒸留することで、アクリル酸99%以上および微量の不純物(主に水)からなるアクリル酸(0)を得た。アクリル酸(0)中のp−メトキシフェノール量は、ND(1質量ppm未満)およびプロトアネモニン(protoanemonin)量、フルフラール量、β−ヒドロキシプロピオン酸量、アクリル酸ダイマー量はND(1質量ppm未満)であった。また、アクリル酸(0)中で、フェノチアジンが0ppm、アルデヒド分、マレイン酸が各々1ppm以下、酢酸、プロピオン酸が各々200ppmであった。
製造例1においてD,L−リンゴ酸を使用しない以外は同様の操作を行い、含水ゲル状架橋重合体(2)を得た。得られた含水ゲル状架橋重合体(2)に対して、D,L−リンゴ酸0.2モル%(対全不飽和単量体)を50質量%リンゴ酸水溶液で、前記シグマ型双腕ニーダー中で1時間混合することで含水ゲル状架橋重合体(3)を得た。
得られた含水ゲル状重合体(1)を850μm金網上に広げ、180℃で露点70℃にて90分間熱風乾燥した。次いで、乾燥物を、振動ミルを用いて粉砕し、さらにJIS850μm標準篩を用いて分級し通過物の乾燥粉末粒子(1)(平均粒子径300μm、σζ0.35、150μm未満2%)を得た。続いて、乾燥粉末粒子(1)100質量部に、1,4−ブタンジオール0.4質量部、プロピレングリコール0.6質量部、イオン交換水3.0質量部、イソプロパノール0.5質量部(対通過物の質量比)からなる表面架橋剤を噴霧混合し、さらに、210℃で40分間加熱処理し表面架橋粒子(1)を得た。表面架橋粒子(1)100質量部に対して下記の硫酸アルミニウム処理液を2.02質量部添加し、60℃で1時間熱風乾燥することで多価金属塩表面処理を行い、粒子状吸水剤(1)を得た。
実施例1において製造例2で得られた含水ゲル状架橋重合体(3)を使用する以外は同様の操作を行い、粒子状吸水剤(2)を得た。
実施例1において製造例2で得られた含水ゲル状架橋重合体(2)を使用する以外は同様の操作を行い、比較粒子状吸水剤(1)を得た。
国際公開第2005/012369号パンフレットに記載されている実施例1に従って比較粒子状吸水剤(2)を得た。
断熱材である発泡スチロールで覆われた、内径80mm、容量1リットルのポリプロピレン製容器に、アクリル酸184.01g、ポリエチレングリコールジアクリレート(分子量523)1.27g、1.0質量%ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウム塩水溶液2.25g、および10質量%リンゴ酸水溶液5.60gを混合した溶液(A)と、48.5質量%水酸化ナトリウム水溶液153.74gと50℃に調温したイオン交換水142.92gを混合した溶液(B)を作製した。マグネチックスターラーで攪拌した溶液(A)に、溶液(B)をすばやく加え混合することでモノマー水溶液(C)を得た。モノマー水溶液(C)は、中和熱と溶解熱により、液温が約100℃まで上昇した。
断熱材である発泡スチロールで覆われた、内径80mm、容量1リットルのポリプロピレン製容器に、アクリル酸184.01g、ポリエチレングリコールジアクリレート(分子量523)1.27g、1.0質量%ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウム塩水溶液2.25g、および10質量%リンゴ酸水溶液11.19gを混合した溶液(A)と、48.5質量%水酸化ナトリウム水溶液153.74gと50℃に調温したイオン交換水137.33gを混合した溶液(B)を作製した。マグネチックスターラーで攪拌した溶液(A)に、溶液(B)をすばやく加え混合することでモノマー水溶液(C)を得た。モノマー水溶液(C)は、中和熱と溶解熱により、液温が約100℃まで上昇した。
断熱材である発泡スチロールで覆われた、内径80mm、容量1リットルのポリプロピレン製容器に、アクリル酸184.01gとポリエチレングリコールジアクリレート(分子量523)1.27gを混合した溶液(A)と、48.5質量%水酸化ナトリウム水溶液153.74gと50℃に調温したイオン交換水150.77gを混合した溶液(B)を作製した。マグネチックスターラーで攪拌した溶液(A)に、溶液(B)をすばやく加え混合することでモノマー水溶液(C)を得た。モノマー水溶液(C)は、中和熱と溶解熱により、液温が約100℃まで上昇した。
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製双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器中で、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5402gにポリエチレングリコールジアクリレート11.40gを溶解させて反応液(モノマー濃度:38質量%)とした。この内部架橋剤としてのポリエチレングリコールジアクリレートは、エチレンオキシドの平均付加モル数nが8.2である。さらに、反応液を25℃に保ちながらシグマ型双腕ニーダーに仕込み、更にこのニーダー内に窒素ガスを吹き込んで、系内に溶存する酸素が1質量ppm以下となるように窒素置換した。続いて、反応液に10重量%過硫酸ナトリウム水溶液28.1gおよび0.1重量%L−アスコルビン酸水溶液23.42gを反応容器内に攪拌しながら添加したところ、およそ20秒後にモノマー水溶液が25.5℃になり重合が開始した。重合が開始した時点より2分後、1.0質量%ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウム塩水溶液20.74g(ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウムはモノマーに対して100質量ppmに相当)、および50質量%リンゴ酸水溶液10.37g(リンゴ酸はモノマーに対して0.25質量%に相当)を混合した溶液(A)を重合溶液に添加した。なお、溶液(A)を添加した時点での重合溶液は重合が進んでいるものの液状物質が多く存在していた。
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製双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器中で、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5395.6gにポリエチレングリコールジアクリレート11.40gを溶解させて反応液(モノマー濃度:38質量%)とした。この内部架橋剤としてのポリエチレングリコールジアクリレートは、エチレンオキシドの平均付加モル数nが8.2である。さらに、反応液を25℃に保ちながらシグマ型双腕ニーダーに仕込み、更にこのニーダー内に窒素ガスを吹き込んで、系内に溶存する酸素が1質量ppm以下となるように窒素置換した。続いて、反応液に10重量%過硫酸ナトリウム水溶液28.1gおよび0.1重量%L−アスコルビン酸水溶液23.42gを反応容器内に攪拌しながら添加したところ、およそ20秒後にモノマー水溶液が25.5℃になり重合が開始した。重合が開始した時点より1分後、1.0質量%ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウム塩水溶液20.74g(ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウムはモノマーに対して100質量ppmに相当)、および50質量%リンゴ酸水溶液20.74g(リンゴ酸はモノマーに対して0.50質量%に相当)を混合した溶液(B)を重合溶液に添加した。なお、溶液(B)を添加した時点での重合溶液は重合が進んでいるものの液状物質が多く存在していた。
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製双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器中で、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5406.0gにポリエチレングリコールジアクリレート11.40gを溶解させて反応液(モノマー濃度:38質量%)とした。この内部架橋剤としてのポリエチレングリコールジアクリレートは、エチレンオキシドの平均付加モル数nが8.2である。さらに、反応液を25℃に保ちながらシグマ型双腕ニーダーに仕込み、更にこのニーダー内に窒素ガスを吹き込んで、系内に溶存する酸素が1質量ppm以下となるように窒素置換した。続いて、反応液に10重量%過硫酸ナトリウム水溶液28.1gおよび0.1重量%L−アスコルビン酸水溶液23.42gを反応容器内に攪拌しながら添加したところ、およそ20秒後にモノマー水溶液が25.5℃になり重合が開始した。重合が開始した時点より2分後、1.0質量%3−ヒドロキシ−2,2‘−イミノジコハク酸4ナトリウム水溶液20.74g(3−ヒドロキシ−2,2‘−イミノジコハク酸4ナトリウムはモノマーに対して100質量ppmに相当)、および50質量%リンゴ酸水溶液10.37g(リンゴ酸はモノマーに対して0.25質量%に相当)を混合した溶液(B)を重合溶液に添加した。なお、溶液(B)を添加した時点での重合溶液は重合が進んでいるものの液状物質が多く存在していた。
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製双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器中で、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5406.0gにポリエチレングリコールジアクリレート11.40gを溶解させて反応液(モノマー濃度:38質量%)とした。この内部架橋剤としてのポリエチレングリコールジアクリレートは、エチレンオキシドの平均付加モル数nが8.2である。さらに、反応液を25℃に保ちながらシグマ型双腕ニーダーに仕込み、更にこのニーダー内に窒素ガスを吹き込んで、系内に溶存する酸素が1質量ppm以下となるように窒素置換した。続いて、反応液に10重量%過硫酸ナトリウム水溶液28.1gおよび0.1重量%L−アスコルビン酸水溶液23.42gを反応容器内に攪拌しながら添加したところ、およそ20秒後にモノマー水溶液が25.5℃になり重合が開始した。重合が開始した時点より2分後、5.0質量%(S,S)−エチレンジアミンコハク酸3ナトリウム水溶液20.74g((S,S)−エチレンジアミンコハク酸3ナトリウムはモノマーに対して500質量ppmに相当)、および50質量%リンゴ酸水溶液10.37g(リンゴ酸はモノマーに対して0.25質量%に相当)を混合した溶液(B)を重合溶液に添加した。なお、溶液(B)を添加した時点での重合溶液は重合が進んでいるものの液状物質が多く存在していた。
実施例5で得られた粒子状吸水剤(5)100質量部に、1,4−ブタンジオール0.4質量部、プロピレングリコール0.6質量部、イオン交換水3.0質量部からなる表面架橋剤を噴霧混合し、さらに、210℃で40分間加熱処理し表面架橋粒子(2)を得た。表面架橋粒子(2)100質量部に対して下記の硫酸アルミニウム処理液を2.02質量部添加し、60度1時間熱風乾燥することで多価金属塩表面処理を行い、粒子状吸水剤(9)を得た。
実施例6で得られた粒子状吸水剤(6)100質量部に、1,4−ブタンジオール0.4質量部、プロピレングリコール0.6質量部、イオン交換水3.0質量部からなる表面架橋剤を噴霧混合し、さらに、210℃で40分間加熱処理し表面架橋粒子(3)を得た。表面架橋粒子(3)100質量部に対して下記の硫酸アルミニウム処理液を2.02質量部添加し、60度1時間熱風乾燥することで多価金属塩表面処理を行い、粒子状吸水剤(10)を得た。
実施例7において、50%リンゴ酸水溶液10.37gを10%クエン酸水溶液74.29gに代える以外は同様の操作を行い、粒子状吸水剤(11)を得た。
実施例10において、粒子状吸水剤(10)を実施例11の粒子状吸水剤(11)に代える以外は、実施例10と同様の操作を行い、粒子状吸水剤(12)を得た。
国際公開第2005/012369号パンフレットに記載されている実施例2に従って、比較粒子状吸水剤(4)を得た。
32 ガラス管
33 0.69質量%食塩水
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 穴
48 補集容器
49 上皿天秤
Claims (13)
- ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤であって、吸水性樹脂内部にリンゴ酸(塩)を含有し、且つ、下記(a)を満たし、(b)または(c)の少なくとも一つを満たす粒子状吸水剤。
(a)150μm未満の粒子が0〜5質量%、質量平均粒子径(D50)が200〜600μm、かつ粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.20〜0.40
(b)4.8kPa下での0.90質量%塩化ナトリウム水溶液に対する60分間の加圧下吸収倍率(AAP)が少なくとも15g/g
(c)0.69質量%の塩化ナトリウム水溶液流れ誘導性(SFC)が少なくとも5(×10-7cm3・s・g-1) - リンゴ酸(塩)の合計含有量が吸水性樹脂100重量部に対して0.1〜5重量部である、請求項1に記載の粒子状吸水剤。
- さらに、α−ヒドロキシ多価カルボン酸(塩)以外のキレート剤を含む、請求項1または2に記載の粒子状吸水剤。
- さらに、α−ヒドロキシ多価カルボン酸(塩)以外の多価金属塩を含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 黄色度が0〜15であり、黄色度変化率が100〜140%である、請求項1〜4の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 請求項1〜5の何れか1項に記載の粒子状吸水剤を含む、尿、糞または血液の吸収性物品。
- アクリル酸(塩)を主成分とする単量体水溶液を架橋重合する工程、および、重合で得られた含水ゲル状重合体を乾燥する工程を含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤の製造方法であって、リンゴ酸(塩)の存在下に重合し、乾燥後
の吸水性樹脂を表面架橋する粒子状吸水剤の製造方法。 - アクリル酸(塩)を主成分とする単量体水溶液を架橋重合する工程、および、重合で得られた含水ゲル状重合体を乾燥する工程を含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤の製造方法であって、重合後の樹脂固形分10〜70質量%の含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕し、リンゴ酸(塩)を添加して、乾燥後の吸水性樹脂を表面架橋し、吸水性樹脂の粒子径が、150μm未満の粒子が0〜5質量%、質量平均粒子径(D50)が200〜600μm、かつ粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.20〜0.40である、粒子状吸水剤の製造方法。
- アクリル酸(塩)を主成分とする単量体水溶液を架橋重合する工程、および、重合で得られた含水ゲル状重合体を乾燥する工程を含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする粒子状吸水剤の製造方法であって、重合途中の単量体水溶液にリンゴ酸(塩)を添加し、吸水性樹脂の粒子径が、150μm未満の粒子が0〜5質量%、質量平均粒子径(D50)が200〜600μm、かつ粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.20〜0.40である、粒子状吸水剤の製造方法。
- リンゴ酸(塩)の合計添加量が吸水性樹脂100重量部に対して0.1〜5重量部である、請求項7〜9の何れか1項に記載の粒子状吸水剤の製造方法。
- さらに、α−ヒドロキシ多価カルボン酸(塩)以外のキレート剤を重合時または重合後に添加する、請求項7〜10の何れか1項に記載の粒子状吸水剤の製造方法。
- さらに、α−ヒドロキシ多価カルボン酸(塩)以外の多価金属塩を吸水性樹脂に添加する、請求項7〜11の何れか1項に記載の粒子状吸水剤の製造方法。
- 黄色度が0〜15であり、黄色度変化率が100〜140%である、請求項7〜12の何れか1項に記載の粒子状吸水剤の製造方法。
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