JP5669394B2 - 吸水性ポリマー粒子をモノマー溶液の液滴の重合によって製造する方法 - Google Patents
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Description
a)少なくとも1つのエチレン系不飽和モノマー、
b)少なくとも1つの架橋剤、
c)少なくとも1つの開始剤、
d)水を含有する液滴を、
この液滴を包囲する気相中で重合させ、その際、液滴は、第1のモノマー溶液を第2のモノマー溶液によって包囲することにより形成されるものとし、吸水性ポリマー粒子を製造する方法であって、第2のモノマー溶液が第1のモノマー溶液よりも高度に架橋されたポリマーに重合することを特徴とする、吸水性ポリマー粒子を製造する方法によって解決された。
測定は、別記しない限り、23±2℃の環境温度および50±10%の相対空気湿度で実施された。吸水性ポリマーを測定前に十分に混合する。
0.3psi(2070Pa)の圧力負荷下での膨潤されたゲル層の液体転送性は、欧州特許出願公開第640330号明細書A1中の記載と同様に、吸水性ポリマー粒子からなる膨潤したゲル層のゲル層浸透性(Gel-Layer-Permeability)として測定され、この場合上記の欧州特許出願公開明細書第19頁および図8に記載された装置は、ガラスフリット(40)がもはや使用されず、プランジャー(39)が円筒体(37)と同様のプラスチック材料からなり、今や全載置面に亘って均一に分布するように21個の同じ大きさの孔を含むように十分に変更された。測定の方法および評価は、欧州特許出願公開第640330号明細書A1と比較して不変のままである。流量は、自動的に把握される。
SFC[cm3s/g]=(Fg(t=0)×L0)/(d×A×WP)
この場合、Fg(t=0)は、g/秒でのNaCl溶液の流量であり、これは、流量測定のデータFg(t)の線形の回帰分析に基づいてt=0に対する外挿法によって得られ、L0は、cmでのゲル層の厚さであり、dは、g/cm3でのNaCl溶液の比重であり、Aは、cm2でのゲル層の面積であり、WPは、dyn/cm2でのゲル層上の静水圧力である。
平均E弾性率(ヤング率E)を測定するために、吸水性ポリマー粒子を過剰の0.9質量%の食塩溶液中で30分間膨潤させる。試験すべき粒子表面上に50μmの内径を有するガラスからなるマイクロピペットを載置する。引続き、このマイクロピペット中に低圧を発生させ、その結果、吸水性ポリマー粒子の試験すべき表面をマイクロピペット中に吸い込む。長さLは、その際に粒子表面をマイクロピペット中に吸い込む最大長である。この場合、低圧は、吸い込まれた粒子表面がメニスカスの形状を有しかつ長さLが5〜10μmであるように選択される。長さLおよびマイクロピペット中で周囲溶液に対して測定された属する圧力差Δpが注記される。短すぎる長さLは、測定の精度を低下させ、長すぎる長さLの場合には、線形の測定範囲は失われ、即ち長さLは、圧力差Δpともはや比例しない。前記の線形の範囲を失うことから、吸い込まれた粒子表面は、マイクロピペットの内壁に接していることを認識することもできる。
この吸水性ポリマー粒子の遠心分離保持能力は、EDANA(欧州不織布協会)により推奨された試験方法番号441.2−02「遠心分離保持能力(Centrifuge retention capasity)」により測定される。
吸水性ポリマー粒子の荷重下の吸収量は、EDANA(欧州不織布協会)により推奨された試験方法番号442.2−02「圧力下での吸収量(Absorption under pressure)」により測定され、この場合には、21g/m2(0.3psi)を有する質量の代わりに、49g/m2(0.7psi)を有する質量が使用される。
この吸水性ポリマー粒子の抽出可能含量(抽出可能分)は、EDANA(欧州不織布協会)により推奨された試験方法番号470.2−02「抽出可能量(Extractable)」により測定する。
アクリル酸ナトリウム14.3kg(水中の37.5質量%の溶液)、アクリル酸1.4kgおよび水350gを15回エトキシル化されたトリメチロールプロパントリアクリレート22gと混合した。この溶液を加熱した、窒素雰囲気で充填した滴下塔(180℃、高さ12m、幅2m、ガス速度0.1m/秒、並流で)中で滴下した。計量供給速度は、16kg/hであった。滴下板は、200μmを有する30個の孔を有していた。開始剤を滴下板の直前で静的混合機によりモノマー溶液中に計量供給した。開始剤として水中の2,2′−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩の3質量%の溶液を使用した。開始剤溶液の計量供給速度は、1.1kg/hであった。
CRC 34.5g/g、
AUL 0.7psi 16.2g/g、
抽出可能量 4.0質量%、
SFC 0.9×10-7cm3s/g。
例1からの吸水性ポリマー粒子に、それぞれ吸水性ポリマー粒子に対してエチレングリコールジグリシジルエーテル0.08質量%、水1.75質量%およびプロピレングリコール1.17質量%からなる溶液を噴霧し、循環乾燥箱中で120℃で30分間、乾燥した。
CRC 34.8g/g、
AUL 0.7psi 27.2g/g、
抽出可能量 2.9質量%、
SFC 16×10-7cm3s/g。
アクリル酸ナトリウム14.3kg(水中の37.5質量%の溶液)、アクリル酸1.4kgおよび水350gを15回エトキシル化されたトリメチロールプロパントリアクリレート22gと混合した(第1のモノマー溶液)。アクリル酸ナトリウム14.3kg(水中の37.5質量%の溶液)、アクリル酸1.4kgおよび水350gを15回エトキシル化されたトリメチロールプロパントリアクリレート44gと混合した(第2のモノマー溶液)。これらの溶液を加熱した、窒素雰囲気で充填した滴下塔(180℃、高さ12m、幅2m、ガス速度0.1m/秒、並流で)中で滴下した。第1のモノマー溶液の計量供給速度は、16kg/hであった。第2の計量供給速度は、1.6kg/hであった。滴下板は、200μmを有する30個の孔を有し、この場合全ての孔は、環状間隙によって包囲されていた。開始剤を滴下板の直前で静的混合機によりモノマー溶液中に計量供給した。開始剤として水中の2,2′−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩の3質量%の溶液を使用した。第1のモノマー溶液中への開始剤溶液の計量供給速度は、1.1kg/hであった。第2のモノマー溶液中への開始剤溶液の計量供給速度は、0.1kg/hであった。
CRC 34.5g/g、
AUL 0.7psi 22.1g/g、
抽出可能量 3.5質量%、
SFC 30×10-7cm3s/g。
例3の記載と同様に方法を実施した。第2のモノマー溶液の製造のために、15回エトキシル化したトリメチロールプロパントリアクリレート88gを使用した。
CRC 34.9g/g、
AUL 0.7psi 27.9g/g、
抽出可能量 3.5質量%、
SFC 50×10-7cm3s/g。
例3の記載と同様に方法を実施した。第2のモノマー溶液の製造のために、15回エトキシル化したトリメチロールプロパントリアクリレート176gを使用した。
CRC 34.0g/g、
AUL 0.7psi 29.3g/g、
抽出可能量 3.0質量%、
SFC 90×10-7cm3s/g。
WO 2006/077054 A1の実施例6の記載と同様に方法を実施した。
CRC 21.2g/g、
AUL 0.3psi 17.6g/g、
抽出可能量 17.5質量%、
SFC 12×10-7cm3s/g。
アクリル酸ナトリウム14.275kg(水中の37.5質量%の溶液)およびアクリル酸1.367kgを、水0.358kg、15回エトキシル化されたトリメチロールプロパントリアクリレート22gおよびEDTA80g(水中のエチレンジアミンテトラ酢酸のナトリウム塩の10質量%の溶液)と混合した。この溶液を、2,2′−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩33g(水中の3質量%の溶液)および過酸化水素110g(水中の3質量%の溶液)の添加後に加熱した、窒素雰囲気で充填した滴下塔中で滴下した(180℃、高さ12m、幅2m、ガス速度0.1m/秒、並流で)。計量供給速度は、16kg/hであった。滴下板は、170μmを有する37個の孔を有していた。滴下板の直径は、65mmであった。開始剤を滴下板の直前で静的混合機によりモノマー溶液と混合した。
CRC 33.0g/g、
AUL 0.7psi 25.0g/g、
抽出可能量 7.0質量%、
SFC 10×10-7cm3s/g。
Claims (20)
- a) 少なくとも1種のエチレン系不飽和モノマーと、
b) 少なくとも1種の架橋剤と、
c) 少なくとも1種の開始剤と、
d) 水と
を含有する液滴を、この液滴を包囲する気相中で重合させ、その際、該液滴は、第1のモノマー溶液を第2のモノマー溶液によって包囲することにより形成されるものである、吸水性ポリマー粒子を製造する方法であって、
前記第2のモノマー溶液は、前記第1のモノマー溶液よりも高度に架橋されたポリマーへと重合される、
方法。 - 前記第2のモノマー溶液中のモルでの架橋剤濃度は、前記第1のモノマー溶液中のモルでの架橋剤濃度よりも少なくとも10%高い、請求項1記載の方法。
- 前記第1のモノマー溶液は、少なくとも1個の孔を介して前記気相中に計量供給され、かつ、
前記孔を介しての圧力損失が2.5バール未満である、
請求項1または2記載の方法。 - 前記第2のモノマー溶液は、前記第1のモノマー溶液の供給部を囲む環状間隙を介して計量供給する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記環状間隙は、少なくとも50μmの幅を有する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法
- 前記液滴は、少なくとも200μmの平均直径を有する、請求項1から5までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記モノマーa)は、少なくとも1個の酸基を有する、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 前記モノマーa)の酸基は、少なくとも部分的に中和されている、請求項7記載の方法。
- 前記モノマーa)は少なくとも50モル%がアクリル酸である、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
- 得られたポリマー粒子を少なくとも1つの他の処理工程で乾燥しかつ/または後架橋する、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1から10までのいずれか1項の記載の方法により製造された吸水性ポリマー粒子。
- 吸水性ポリマー粒子であって、
互いに重合されている、少なくとも1種の架橋剤と、少なくとも1個の酸基を有するアクリル酸とを含有しており、ここで、当該アクリル酸の酸基は、50〜80mol%の範囲で中和されており、かつ、該アクリル酸は、モノマーの全体量に対して少なくとも90モル%の量であり、かつ、
少なくとも0.84の平均球形度および少なくとも200μmの平均直径を有し、かつ、
少なくとも30g/gの遠心分離保持容量および少なくとも30×10-7cm3s/gの浸透率を有し、かつ、
外側の粒子表面のE弾性率であって、膨潤されたポリマー粒子をマイクロピペット中に吸い込むときの最大長と圧力差とが比例関係にあるときに測定されたE弾性率の30%未満が、平均E弾性率の60%未満の値を有する、
吸水性ポリマー粒子。 - 前記ポリマー粒子は、少なくとも20g/gの4.83kPa(AUL 0.7psi)の圧力下での吸収量を有する、請求項12記載のポリマー粒子。
- 前記ポリマー粒子の外側の粒子表面は、少なくとも100kPaの平均E弾性率を有する、請求項12または13記載のポリマー粒子。
- 前記ポリマー粒子は抽出可能分10質量%未満を含有する、請求項12から14までのいずれか1項に記載のポリマー粒子。
- 前記ポリマー粒子は当該粒子内部に少なくとも1つの空隙を含む、請求項12から15までのいずれか1項に記載のポリマー粒子。
- 前記空隙の最大の直径のポリマー粒子の最大直径に対する比の値が少なくとも0.1である、請求項16記載のポリマー粒子。
- 前記外側の粒子表面の平均E弾性率と前記空隙の内壁の平均E弾性率との商が、少なくとも2.5である、請求項16または17記載のポリマー粒子。
- 請求項11から18までのいずれか1項に記載のポリマー粒子の使用であって、衛生用品を製造するための使用。
- 請求項11から18までのいずれか1項に記載のポリマー粒子を含有する衛生用品。
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