JP6096199B2 - 粒子状吸水剤及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1−1)「吸水剤」
本発明における「吸水剤」とは、吸水性樹脂を主成分とする水性液の吸収ゲル化剤(別称;固化剤)を意味し、粒子状のものを特に粒子状吸水剤という。なお、「粒子状」とは、粒子の形態を有することを意味し、粒子とは、測定可能な大きさを持つ、固体または液体の粒状小物体(JIS工業用語大辞典第4版、2002頁)をいう。
本発明における「吸水性樹脂」とは、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤を意味する。尚、「水膨潤性」とは、ERT441.2−02で規定するCRC(無加圧下吸水倍率)が5[g/g]以上であることをいい、「水不溶性」とは、ERT470.2−02で規定するExt(水可溶分)が0〜50質量%であることをいう。
本発明における「ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂」とは、任意にグラフト成分を含み、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)を主成分とする架橋重合体を意味する。具体的には、架橋剤を除く単量体として、アクリル酸(塩)を好ましくは30〜100モル%含む重合体をいう。
「EDANA」は、欧州不織布工業会(European Disposables and Nonwovens Assoiations)の略称であり、「ERT」は、欧州標準(ほぼ世界標準)である吸水性樹脂の測定方法(EDANA Recommended Test Metods)の略称である。尚、本発明では、特に断りのない限り、ERT原本(公知文献:2002年改定)に準じて測定する。
「CRC」は、Centrifuge Retention Capacity(遠心分離保持容量)の略称であり、吸水性樹脂の無加圧下吸水倍率(以下、「吸水倍率」と称することもある。また、「吸収倍率」と同義である。)を意味する。具体的には、不織布袋中の吸水性樹脂0.200gを大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液に30分間浸漬(自由膨潤)させた後、遠心分離機で水切りした後の吸水倍率(単位;[g/g])である。
「FSC」は、Free Swell Capacityの略称であり、吸水性樹脂の無加圧下吊り下げ吸水倍率を意味する。具体的には、不織布袋中の吸水性樹脂0.200gを大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液に30分間浸漬(自由膨潤)させた後、10分間吊り下げて水切りした後の吸水倍率(単位;[g/g])である。前記CRCとは異なり、吸水性樹脂の粒子間(隙間)に保持する液量を評価することができる。
「AAP」は、Absorbency Against Pressureの略称であり、吸水性樹脂の加圧下吸水倍率を意味する。具体的には、吸水性樹脂0.900gを大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液に対して、2.06kPa(0.3psi,21[g/cm2])の荷重下で1時間膨潤させた後の吸水倍率(単位;[g/g])である。尚、ERT442.2−02では、Absorption Under Pressureと表記されているが、実質的にはAAPと同一内容である。また、荷重条件を4.83kPa(0.7psi,50[g/cm2])に変更して測定することもある。
「Ext」は、Extractablesの略称であり、吸水性樹脂の水可溶分(水可溶成分量)を意味する。具体的には、吸水性樹脂1.000gを0.9質量%塩化ナトリウム水溶液200mlに添加し、500rpmで16時間攪拌した後の溶解ポリマー量(単位;質量%)である。溶解ポリマー量の測定はpH滴定で行う。
「PSD」は、Particle Size Distributionの略称であり、篩分級により測定される吸水性樹脂の粒度分布を意味する。また、吸水性樹脂の質量平均粒子径(D50)及び粒子径分布幅は欧州特許第0349240明細書9頁24〜41行に記載された「(1) Average Particle Diameter and Distribution of Particle Diameter」と同様の方法で測定する。
「pH」は、吸水性樹脂のpHを意味し、吸水性樹脂を0.9質量%塩化ナトリウム水溶液に分散させて、膨潤ゲルを含んだ分散液のpHで規定する。
本発明における「VDAUP」とは、Vertical Diffusion Absorbency Under Pressureの略称であり、吸水性樹脂の加圧下垂直拡散吸収量を意味し、紙オムツでの戻り量(Re−Wet)および絶対吸収量と相関性が高いことが見出されている。具体的には、吸水性樹脂10.000gを大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液に対して、4.83kPa(0.7psi,50[g/cm2])の荷重下で1時間膨潤させた後の吸収液量(単位;[g])をいう。
本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は「X以上Y以下」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)」を意味し、「重量」と「質量」、「重量%」と「質量%」、「重量部」と「質量部」は同義語として扱う。また、特に注釈のない限り、「ppm」は「重量ppm」又は「質量ppm」を意味する。更に、「〜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。
(2−1)重合工程
(単量体)
本発明の製造方法で得られる粒子状吸水剤に使用される主成分としての吸水性樹脂は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂であり、繰り返し単位中(但し、後述の架橋剤は除く)に単量体としてアクリル酸(塩)を好ましくは30〜100モル%、より好ましくは50〜100モル%、更に好ましくは70〜100モル%、特に好ましくは90〜100モル%、実質100モル%含む水膨潤性水不溶性の架橋重合体である。
本発明において、アクリル酸(塩)以外の不飽和単量体(以下、「その他の単量体」と称する)を全単量体成分の0〜70モル%で使用することができる。
本発明における重合は、得られる粒子状吸水剤の吸水性能や重合制御の容易性等の観点から、水溶液重合又は逆相懸濁重合で行われる。これらの重合は、空気雰囲気下でも実施可能であるが、粒子状吸水剤の着色改善の観点から、窒素やアルゴン等の不活性気体雰囲気下(例えば、酸素濃度が1容積%以下)で実施されることが好ましく、単量体中の溶存酸素についても、不活性気体で十分に置換(例えば、溶存酸素量が1mg/L未満)されていることが好ましい。
本発明において使用される重合開始剤は、重合形態によって適宜選択され、特に限定されないが、例えば、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を挙げることができる。これらの重合開始剤の使用量は、前記単量体に対して0.0001〜1モル%が好ましく、0.001〜0.5モル%がより好ましい。
本発明においては、重合時に、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等の界面活性剤および/または分散剤を使用することもできる。これらの界面活性剤および/または分散剤は、特に限定されないが、例えば、アニオン性界面活性剤としては、混合脂肪酸ナトリウム石鹸、ステアリン酸ナトリウム等の脂肪酸ナトリウム、高級アルコール硫酸ナトリウム、アルキル硫酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸塩等が挙げられる。ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル等が挙げられる。カチオン性界面活性剤及び両性界面活性剤としては、アルキルアミン類やアルキルベタイン等が挙げられる。
前記逆相懸濁重合を行う場合、使用する有機溶媒として、水難溶性で重合に対して不活性であれば特に限定されないが、例えば、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環状炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらの中でも、工業的な入手安定性、品質等の観点から、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサンが特に好ましい。これらの有機溶媒の使用量は、重合性単量体水溶液に対して、好ましくは0.5〜10質量倍、より好ましくは0.6〜5質量倍である。
前記重合工程で得られた含水ゲルは、そのままの形態で乾燥を行う(つまり、乾燥工程に供する)こともできるが、水溶液重合の場合、好ましくは重合中又は重合後の含水ゲルをゲル解砕機(ニーダー、ミートチョッパー等)等によりゲル解砕し、細粒化された含水ゲル(以下、「粒子状含水ゲル」と称することもある)を乾燥することが好ましい。このとき含水ゲルは、所定の方法によって質量平均粒子径(D50)(湿式篩分級で規定)が好ましくは0.1〜50mm、より好ましくは0.2〜10mm、更に好ましくは0.5〜5mmの破片に細粒化される。
本工程は、前記重合工程で得られる含水ゲル又はゲル細粒化工程で得られる粒子状含水ゲルを乾燥し、乾燥重合体を得る工程である。その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、流動床乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、ドラムドライヤー乾燥、疎水性有機溶媒との共沸による脱水、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥等、種々の乾燥方法を挙げることができる。
本工程は、前記乾燥工程で得られた乾燥重合体(含水ゲルの乾燥物)を必要により粉砕(粉砕工程)し、更に分級(分級工程)によって粒度を制御し、吸水性樹脂粒子を得る工程である。本発明に係る粒子状吸水剤の製造方法は、前記乾燥工程と、表面架橋工程との間に粉砕分級工程を含むとより好ましい。つまり、本発明に係る粒子状吸水剤の製造方法において、粉砕工程および分級工程は必須の工程ではないが、前記乾燥工程後で、後述する表面架橋工程前に、粉砕工程;または粉砕工程および分級工程;を行うことが好ましい。当該粉砕および分級の方法としては、例えば、国際公開第2004/69915号に開示された方法を採用することができる。
本工程は、少なくとも前記重合工程および乾燥工程を経て得られた乾燥重合体、好ましくは、さらに前記粉砕工程;または粉砕工程および分級工程;を経て得られた吸水性樹脂粒子を表面架橋し、得られる吸水性樹脂の加圧下吸水倍率(AAP)を向上させる工程である。尚、「表面架橋」とは、前記乾燥重合体または前記吸水性樹脂粒子の表面又は表面近傍を架橋することをいう。又、「表面又は表面近傍」とは、通常、厚さが数十μm以下の表層部分又は全体の厚さの1/10以下の表層部分を意味するが、これらの厚さは目的に応じて適宜決定される。
本発明で使用される表面架橋剤としては、特に限定されず、例えば、オキサゾリン化合物(米国特許第6297319号)、ビニルエーテル化合物(米国特許第6372852号)、エポキシ化合物(米国特許第625488号)、オキセタン化合物(米国特許第6809158号)、多価アルコール化合物(米国特許第4734478号)、ポリアミドポリアミン−エピハロ付加物(米国特許第4755562号、同第4824901号)、ヒドロキシアクリルアミド化合物(米国特許第6239230号)、オキサゾリジノン化合物(米国特許第6559239号)、ビス又はポリ−オキサゾリジノン化合物(米国特許第6472478号)、2−オキソテトラヒドロ−1,3−オキサゾリジン化合物(米国特許第6657015号)、アルキレンカーボネート化合物(米国特許第5672633号)等が挙げられ、これらの1種又は2種以上が使用される。
前記乾燥重合体または前記吸水性樹脂粒子と表面架橋剤との混合の際、表面架橋剤を単独で混合してもよいが、表面架橋剤の溶液として混合することが好ましく、溶媒として特に水を用いるのが好ましい。前記乾燥重合体または前記吸水性樹脂粒子100質量部に対して、水の総使用量が1〜10質量部である場合、前記乾燥重合体または前記吸水性樹脂粒子の表面に十分、表面架橋剤水溶液が浸透して、適切な厚み及び密度を有する多層的な表面架橋層が形成される。
前記乾燥重合体または前記吸水性樹脂粒子と表面架橋剤とを混合する方法は、特に限定されないが、水及び/又は親水性有機溶媒に溶解させた表面架橋剤を、前記乾燥重合体または前記吸水性樹脂粒子に直接、噴霧又は滴下して混合する方法が好ましい。
前記粒子状吸水剤は、前記非高分子水溶性化合物を吸水性樹脂の表面に含有することが好ましいため、前記乾燥工程後に非高分子水溶性化合物添加工程を施すのがより好ましい。つまり、本発明に係る粒子状吸水剤の製造方法は、前記乾燥工程後に、非高分子水溶性化合物、好ましくは多価アルコール及び/又はアミノアルコールを混合する工程を有することが好ましい。
前記非高分子水溶性化合物とは、25℃の水100gに対して1g以上、好ましくは10g以上溶解する有機化合物で、分子量が5000以下の化合物をいう。
前記親水性高分子化合物を添加する工程及び安定化剤を添加する工程は、前記表面架橋工程の後であり、表面架橋後の無機元素含有化合物添加工程と同時以外に実施することが好ましく、表面架橋後の無機元素含有化合物添加工程(つまり多価金属カチオン及び/又は水不溶性微粒子を添加する工程)の前に実施することが好ましい。
前記安定化剤は、チオエーテル系安定化剤、リン酸系安定化剤、フェノール系安定化剤から選ばれ、さらには、フェノール系の安定化剤であると好ましく、t−ブチル−フェノール系の安定化剤がより好ましい。
無機元素含有化合物、すなわち多価金属カチオン及び/又は水不溶性微粒子は、乾燥工程後に添加すればよい。無機元素含有化合物は、前記表面架橋剤と同時に添加することが好ましく、前記表面架橋工程後に無機元素含有化合物添加工程を行うのが好ましく、前記表面架橋工程の後に前記非高分子水溶性化合物添加工程を行う場合には前記非高分子水溶性化合物添加工程と同時に、又は、前記非高分子水溶性化合物添加工程の後工程として行うことができる。本工程と前記親水性高分子化合物添加工程とは別に行うのが好ましく、本工程を後に行うほうがより好ましい。なお、本明細書において、前記無機元素含有化合物添加工程は、「多価金属カチオン及び/又は水不溶性微粒子を添加する工程」とも称される。
本工程において使用できる多価金属カチオンの添加源となる多価金属化合物は水溶性であることが好ましい。該カチオンの価数は、2価以上であり、2〜4価であることが好ましく、3価であることがより好ましい。
水不溶性微粒子としては、吸水剤が水性液体と接触した際に吸水剤の粒子同士が密着するのを抑制し、水性液体の流れをよくするものであれば特に限定されるものではない。中でも水不溶性無機微粉末が好ましく、ベントナイト、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機系微粒子、更には珪素系微粒子が無加圧下吸収倍率(FSC)を向上させるので好ましい。
本発明に係る粒子状吸水剤において、キレート剤を更に含有することが好ましい。キレート剤を含有させることで、耐尿性や着色防止に優れる粒子状吸水剤が得られる。
消臭性を付加させるため、消臭成分、好ましくは植物成分を更に含有することで、消臭性に優れる粒子状吸水剤が得られる。該消臭成分添加工程は任意の工程で行うことができ、前記表面架橋工程後がより好ましい。
本発明において、吸水性樹脂を造粒することが好ましい。造粒の際、使用される水の量は吸水性樹脂の含水率にもよるが、通常、吸水性樹脂の固形分100質量部に対して、0.5〜20質量部が好ましく、0.5〜10質量部がより好ましい。また、水に加えて親水性の有機溶媒を使用してもよい。
本発明に係る粒子状吸水剤の製造方法は、乾燥工程後に界面活性剤を添加する工程を有することが好ましい。「乾燥工程後に界面活性剤を添加する」とは、モノマー溶液に界面活性剤を添加することや、重合工程で界面活性剤を添加することではないことを意味する。界面活性剤は、表面架橋剤と同時に添加してもよい。
本発明に係る粒子状吸水剤の製造方法は、乾燥工程後の吸水性樹脂に対して水を1〜15質量%添加する工程を有することが好ましく、当該工程は、5〜10質量%の水を含む吸水剤を得る工程であることがより好ましい。本工程は、5〜10質量%の含水率を有する吸水剤を得るために、付加的に水のみを添加してもよいことを意図している。
本発明に係る、粒子状吸水剤の経時的な粉塵量増加を評価する方法は、密閉容器中に60℃で3週間保存された熱処理後の粉塵量によって経時的な粒子状吸水剤の粉塵量増加を評価する方法である。
本発明に係る粒子状吸水剤は、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、親水性高分子化合物及び安定化剤を含有し、前記ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂は、表面架橋されたポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂である。前記「ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂」、「主成分」、「親水性高分子化合物及び安定化剤」についてはすでに説明したとおりである。
本発明に係る粒子状吸水剤の無加圧下吊り下げ吸水倍率(FSC)は、48〜65[g/g]であり、好ましくは50〜63[g/g]、より好ましくは51〜60[g/g]、更に好ましくは51〜58[g/g]である。上記無加圧下吊り下げ吸水倍率(FSC)が48[g/g]未満の場合、当該粒子状吸水剤を吸収性物品(特に紙オムツ)に用いた際、優れた絶対吸収量が得られず好ましくない。
本発明に係る粒子状吸水剤の加圧下吸水倍率(AAP−4.83kPa)は、19〜30[g/g]であり、好ましくは20〜30[g/g]、より好ましくは20〜27[g/g]である。上記加圧下吸水倍率(AAP−4.83kPa)が19[g/g]未満の場合、当該粒子状吸水剤を吸収性物品(特に紙オムツ)に用いた際、戻り量(Re−Wet)が多くなり好ましくない。
本発明に係る粒子状吸水剤の加圧下垂直拡散吸収量(VDAUP)は、30〜80gであり、好ましくは35〜75g、より好ましくは40〜70g、更に好ましくは40〜65gである。上記加圧下垂直拡散吸収量(VDAUP)が30g未満の場合、当該粒子状吸水剤を吸収性物品(特に紙オムツ)に用いた際、戻り量(Re−Wet)が多くなり好ましくない。
本発明に係る粒子状吸水剤の無加圧下吸水倍率(CRC)は、30[g/g]以上が好ましく、31[g/g]以上がより好ましく、32[g/g]以上が更に好ましい。上記無加圧下吸水倍率(CRC)が30[g/g]未満の場合、紙オムツ等の吸収性物品に使用した際に高物性を示さない虞がある。尚、無加圧下吸水倍率(CRC)の上限値は高いほど好ましいが、他の物性とのバランスや製造コストの観点から、通常45[g/g]、更には40[g/g]、特に38[g/g]程度で十分である。
本評価方法は、密閉容器中に60℃で3週間保存された粒子状吸水剤の保存後の粉塵量によって評価する。該処理後の粉塵量は、30mg/kg以下が好ましく、28mg/kgがより好ましく、25mg/kg以下が更に好ましく、20mg/kg以下が特に好ましい。尚、粉塵量の測定自体は、(5−10)記載の方法にしたがって行う。
本発明に係る粒子状吸水剤の加圧下吸水倍率(AAP−2.06kPa)は、25[g/g]以上が好ましく、30[g/g]以上がより好ましい。上記加圧下吸水倍率(AAP−2.06kPa)が25[g/g]未満の場合、本発明の効果が発揮されない虞がある。尚、加圧下吸水倍率(AAP−2.06kPa)の上限値は高いほど好ましいが、他の物性とのバランスや製造コストの観点から、40[g/g]、特に38[g/g]程度で十分である。
本発明に係る粒子状吸水剤の用途としては、特に限定されないが、吸収体に成型され、最終消費材として吸収性物品(例えば、紙オムツ)に使用されることが好ましい。
本発明における吸収体は、粒子状吸水剤をシート状、ウェブ状、筒状等に成型して得られる。尚、「吸収体」とは、粒子状吸水剤とパルプ等の親水性繊維とを主成分として成型された吸水材のことをいう。
本発明における吸収性物品は、吸水やゲル化、保湿、止水、吸湿等を目的とした最終消費材である。当該最終消費材は、上記吸収体、液透過性を有する表面シート、液不透過性の背面シートを備えた吸収性物品であり、具体的には紙オムツ、失禁パット、生理用ナプキン等が挙げられ、特に好ましくは紙オムツである。尚、他の衛生材料にも適用することができる。
機械的処理後の粉塵量が30mg/kg以下であって、60℃で3週間の熱処理後の粉塵量が30mg/kg以下である。
以下、実施例及び比較例によって本発明をより具体的に説明する。尚、実施例及び比較例において使用する電気機器等は全て100V、60Hzの条件で使用し、又、特に断りのない限り、室温(23℃±2℃)、相対湿度50%RHの条件下で各物性を測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤の無加圧下吸水倍率(CRC)は、ERT441.2−02に準じて測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤の無加圧下吊り下げ吸水倍率(FSC)は、ERT440.2−02に準じて測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤の加圧下吸水倍率(AAP)は、ERT442.2−02に準じて測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤の加圧下垂直拡散吸収量(VDAUP)は、上記(5−3)加圧下吸水倍率(AAP)の測定において、粒子状吸水剤の使用量を10.000±0.050gにし、荷重条件を4.83kPa(0.7psi,50[g/cm2])とした以外は同様の手法により測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤の水可溶分(Ext)は、ERT470.2−02に準じて測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤のpHは、ERT400.2−02に準じて測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤の含水率は、ERT430.2−02に準じて測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤の質量平均粒子径(D50)、粒度分布の対数標準偏差(σζ)及び粒子径150μm未満の質量百分率(粒子含有率)は、欧州特許第0349240号に開示された測定方法に準じて測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤中の多価金属カチオンは、特開2005−113117号に開示された「吸水性樹脂に含まれる多価金属成分の定量方法」に準じて、測定した。
国際公開2006/098271号パンフレットの[281]〜[282]の記載に従い実施した。すなわち、下記の条件で所定時間にガラス繊維濾紙に吸引され捕捉されたダストの質量増をもって、吸水剤の粉塵量を測定した。測定装置としては独国Heubach Engineering GmbH製ホイバッハ・ダストメータ(Heubach DUSTMETER)、測定モードTypeIIで実施した。測定時の雰囲気の温度は23℃(±2℃),相対湿度20〜40%であった。測定は常圧で以下のように行った。
(5−11)熱処理後の粉塵量測定
本発明における熱処理後の粉塵量は、密閉容器中に60℃で3週間保存された粒子状吸水剤の粉塵量である。
本発明に係る粒子状吸水剤を評価する機械的処理は、ペイントシェーカーを用いて行われる。ペイントシェーカーによる機械的処理とは、直径6cm、高さ11cmのガラス製容器(山村硝子株式会社製のマヨネーズ瓶 商品名:A−29)に、直径6mmのガラスビーズ10g、吸水性樹脂粒子または粒子状吸水剤30gを入れて付属の内蓋及び外蓋を閉めた後、ペイントシェーカー(東洋製機製作所 製品No.488)に取り付け、800cycle/min(CPM)で20分間振盪する。尚、装置詳細は特開平9−235378号公報に開示されている。
本発明に係る粒子状吸水剤中の安定化剤を定量する方法としては、ガスクロマトグラフ質量分析(GC−MS)を挙げることができる。また、本発明に係る粒子状吸水剤中の安定化剤をGC−MSで分析するために、安定化剤を以下の方法により粒子状吸水剤から抽出する。
分析装置:日本電子株式会社製JMS−K9
分析カラム:HP-5MS 30m×0.25mm 0.25μm
カラム温度:40℃ 3min.Hold
10℃/min.
250℃ 8min.Hold
インジェクション温度:250℃
注入モード:スプリットレス 40:1.2
さらに、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールの定量における検量線の作成に当たっては、以下の方法を使用した。
内容積10Lのシグマ型羽根を2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、アクリル酸425.2g、37質量%のアクリル酸ナトリウム水溶液4499.5g、純水538.5g、ポリエチレングリコールジアクリレート(分子量523)6.17g及びジエチレントリアミン5酢酸3ナトリウム0.21gを投入して反応液とした後、窒素ガス雰囲気下で20分間脱気した。
製造例1において、ポリエチレングリコールジアクリレート(分子量523)の使用量を4.93gに変更した以外は、製造例1と同様の操作を行い、質量平均粒子径(D50)が380μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.33である不定形破砕状の吸水性樹脂粒子(2)を得た。得られた吸水性樹脂粒子(2)の無加圧下吸水倍率(CRC)は45[g/g]、水可溶分(Ext)は15質量%であった。
表面架橋処理として、製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)100質量部に、プロピレングリコール0.5質量部、1,4−ブタンジオール0.3質量部及び純水3.0質量部からなる表面架橋剤水溶液を均一に混合し、210℃で40分間加熱処理を行うことで表面架橋された吸水性樹脂(以下、「吸水性樹脂粉末」と表記する)(1)を得た。尚、当該加熱処理は、オイルバスに浸漬したステンレス製容器中で上記混合物を攪拌することで行った。なお、上記「210℃」とは前記オイルバス中のオイルの温度である。
実施例1において、親水性高分子化合物であるポリエチレングリコール600の4.0質量部を、ポリエチレングリコール400の5.0質量部に変更し、さらに脱イオン水を35質量部、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを0.0005質量部、10質量%ポリエチレングリコール400の水溶液を0.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状吸水剤(2)を得た。得られた粒子状吸水剤(2)の諸性能を表2に示す。
表面架橋処理として、製造例2で得られた吸水性樹脂粒子(2)100質量部に、プロピレングリコール0.5質量部、1,4−ブタンジオール0.3質量部及び純水1.0質量部からなる表面架橋剤水溶液を均一に混合し、210℃で40分間加熱処理を行うことで表面架橋された吸水性樹脂(以下、「吸水性樹脂粉末」と表記する)(2)を得た。尚、当該加熱処理は、オイルバスに浸漬したステンレス製容器中で上記混合物を攪拌することで行った。
実施例1において、親水性高分子化合物であるポリエチレングリコール600の4.0質量部を、ポリエチレングリコール10000の1.0質量部に変更し、さらに脱イオン水を1.0質量部、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを0.00001質量部、50質量%ポリエチレングリコール10000の水溶液2.0質量部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状吸水剤(4)を得た。得られた粒子状吸水剤(4)の諸性能を表2に示す。
実施例3において、親水性高分子化合物であるポリエチレングリコール4000の5.0質量部を、ポリプロピレングリコール1000の1.0質量部に変更し、さらに脱イオン水を9.0質量部、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを0.0002質量部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状吸水剤(5)を得た。得られた粒子状吸水剤(5)の諸性能を表2に示す。
実施例1において、親水性高分子化合物であるポリエチレングリコール600の4.0質量部を、メトキシポリエチレングリコール400の5.0質量部に変更し、さらに脱イオン水を35質量部、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを0.005質量部、10質量%ポリエチレングリコール400の水溶液を0.5質量部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状吸水剤(6)を得た。得られた粒子状吸水剤(6)の諸性能を表2に示す。
実施例1において、表面架橋処理における1,4−ブタンジオール0.3質量部を、エチレンカーボネート0.3質量部に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状吸水剤(7)を得た。得られた粒子状吸水剤(7)の諸性能を表2に示す。
実施例1において、表面架橋処理におけるプロピレングリコール0.5質量部、1,4−ブタンジオール0.3質量部及び純水3.0質量部からなる表面架橋剤水溶液を、プロピレングリコール0.5質量部、エチレンカーボネート0.3質量部、エチレングリコールジグリシジルエーテル(デナコールEX−810)0.02質量部及び純水3.0質量部からなる表面架橋剤水溶液に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行い、粒子状吸水剤(8)を得た。得られた粒子状吸水剤(8)の諸性能を表2に示す。
実施例1において得られた粒子状吸水剤(1)を、内容積500mlのポリプロピレン製の密閉容器に300g充填し、温度25℃、相対湿度50%に管理された屋内に3カ月保存し、粒子状吸水剤(9)を得た。該粒子状吸水剤(9)の諸性能を表3に示す。
実施例9において、粒子状吸水剤(1)を、実施例2において得られた粒子状吸水剤(2)に代える以外は同様の操作を行い、粒子状吸水剤(10)を得た。該粒子状吸水剤(10)の諸性能を表3に示す。
[比較例1]
実施例1において、親水性高分子化合物を使用しない以外は実施例1と同様の操作を行い、比較用粒子状吸水剤(1)を得た、得られた比較用粒子状吸水剤(1)の諸性能を表2に示す。
実施例1〜6において、安定化剤を使用しない以外は同様の操作を用いて、比較用粒子状吸水剤(2)〜(7)を得た、得られた比較用粒子状吸水剤(2)〜(7)の諸性能を表2に示す。
特許文献1(特開2008−125716号)に記載の実施例1と同様の手法を用いて比較用粒子状吸水剤(8)を得た。具体的には、数平均分子量(Mn1)2000のポリヘキサメチレンカーボネートジオール330部、2,2−ジメチロールプロピオン酸(DMPA)6.5部、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート98部及びアセトン235部を均一混合しながら、窒素ガス雰囲気下、90℃で10時間反応させて、末端NCO基ウレタンプレポリマーのアセトン溶液を得た。引き続き、このアセトン溶液を40℃に冷却し、トリエチルアミン5.0部を加え、ホモミキサーで1分間攪拌して乳化した後、エチレンジアミン1.0部及び水230部からなる水溶液を加え、鎖伸長反応をさせた。
特許文献2(特表2006−528544号)に記載の実施例1と同様の手法を用いて比較用粒子状吸水剤(9)を得た。具体的には、製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)100質量部に、リン酸水素マグネシウム・3水和物を1.0質量部、熱可塑性接着剤として、熱可塑性ポリエステル(Schaetti社製、製品コード:SchaettiFix386)0.5質量部を混合し、さらに25質量%炭酸エチレン水溶液4質量部を均一に混合し、195℃で90分間加熱処理を行った。得られた被加熱処理物を目開き850μmのJIS標準ふるいで粗大粒子を除去して、比較用粒子状吸水剤(9)を得た。
特許文献3(国際公開番号WO95/33558号)に記載の実施例1と同様の手法を用いて比較用粒子状吸水剤(10)を得た。具体的には、製造例1で得られた吸水性樹脂粒子(1)100質量部に、プロピレングリコール0.5質量部、1,4−ブタンジオール0.3質量部及び純水3.0質量部からなる表面架橋剤水溶液を均一に混合し、210℃で40分間加熱処理を行うことで表面架橋された吸水性樹脂(以下、「吸水性樹脂粉末」と表記する)(1)を得た。
実施例1において、4.0質量部のポリエチレングリコール600及び安定化剤を含んだポリエチレングリコール600の10質量%水溶液を、特許文献12で用いられている2.0質量部のVORANO1230−238(登録商標、ダウ・ケミカル社製:ポリプロポキシ化グリセリン)の3.3質量%水溶液に、硫酸アルミニウムを含んだ混合液を2質量部の粉末状の硫酸アルミニウム14水和物に、それぞれ代えた以外は実施例1と同様の操作を行い、比較用粒子状吸水剤(11)を得た。該比較用粒子状吸水剤(11)の諸性能を表2に示す。
実施例9において、粒子状吸水剤(1)を、比較例2において得られた比較用粒子状吸水剤(2)に代える以外は同様の操作を行い、比較用粒子状吸水剤(12)を得た。該比較用粒子状吸水剤(12)の諸性能を表3に示す。
実施例9において、粒子状吸水剤(1)を、比較例3において得られた比較用粒子状吸水剤(3)に代える以外は同様の操作を行い、比較用粒子状吸水剤(13)を得た。該比較用粒子状吸水剤(13)の諸性能を表3に示す。
Claims (17)
- 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、親水性高分子化合物及びt−ブチル−フェノール系安定化剤を含有し、前記ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂は、表面架橋されたポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂であり、
機械的処理後の粉塵量が30mg/kg未満であり、60℃で3週間の熱処理後の粉塵量が30mg/kg未満であることを特徴とする粒子状吸水剤。 - 前記親水性高分子化合物の含有量が前記ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂100質量部に対して0.01〜5.0質量部である請求項1に記載の粒子状吸水剤。
- 前記t−ブチル−フェノール系安定化剤の含有量が前記ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂に対して0.01〜10質量ppmである、請求項1または2に記載の粒子状吸水剤。
- さらに非高分子水溶性化合物を含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- さらに多価金属カチオンを含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- さらに界面活性剤を含む、請求項1〜5の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- さらに含水率が1〜15質量%である、請求項1〜6の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 加圧下垂直拡散吸収量が30g以上である、請求項1〜7の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 前記親水性高分子化合物の分子量は、下限値が200以上であり、上限値は10000以下である、請求項1〜8の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- アクリル酸(塩)を主成分とする水溶性不飽和単量体の重合工程、乾燥工程、表面架橋工程を含む、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、さらに、前記表面架橋工程後に、親水性高分子化合物を添加する工程およびt−ブチル−フェノール系安定化剤を添加する工程を含むことを特徴とする粒子状吸水剤の製造方法。
- 前記親水性高分子化合物を添加する工程および前記t−ブチル−フェノール系安定化剤を添加する工程が同時に行われる請求項10に記載の製造方法。
- 前記親水性高分子化合物を添加する工程および前記t−ブチル−フェノール系安定化剤を添加する工程が、前記親水性高分子化合物と前記t−ブチル−フェノール系安定化剤とを含んだ水溶液が添加されることによって行われる、請求項11に記載の製造方法。
- 前記乾燥工程後に非高分子水溶性化合物を混合する工程を有する、請求項10〜12の何れか1項に記載の製造方法。
- 乾燥工程後で表面架橋工程前に、粉砕工程;または粉砕工程および分級工程;を有する、請求項10〜13の何れか1項に記載の製造方法。
- さらに乾燥工程後に多価金属カチオン及び/又は水不溶性微粒子を添加する工程を有する、請求項10〜14の何れか1項に記載の製造方法。
- さらに乾燥工程後に界面活性剤を添加する工程を有する、請求項10〜15の何れか1項に記載の製造方法。
- さらに乾燥工程後の吸水性樹脂に対して水を1〜15質量%添加する工程を有する、請求項10〜16の何れか1項に記載の製造方法。
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