JP6154412B2 - 改善された臭気抑制性能を有する超吸収性ポリマー及びその製造方法 - Google Patents
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Description
上記目的は、
(α1)20〜99.999重量%、好ましくは55〜98.99重量%、より好ましくは70〜98.79重量%の、エチレン性不飽和酸基含有モノマー又はその塩、又はプロトン化又は四級化窒素を含有するエチレン性不飽和モノマー、又はそれらの混合物(特に好ましくは、少なくともエチレン性不飽和酸基含有モノマー(好ましくはアクリル酸)を含む混合物)と、
(α2)0〜80重量%、好ましくは0〜44.99重量%、より好ましくは0.1〜44.89重量%の、前記成分(α1)と共重合可能なモノエチレン性不飽和モノマーと、
(α3)0.001〜5重量%、好ましくは0.01〜3重量%、より好ましくは0.01〜2.5重量%の1種以上の架橋剤と、
(α4)0〜30重量%、好ましくは0〜5重量%、より好ましくは0.1〜5重量%の水溶性ポリマーと、
(α5)0〜20重量%、好ましくは2.5〜15重量%、より好ましくは5〜10重量%の水と、
(α6)0〜20重量%、好ましくは0〜10重量%、より好ましくは0.1〜8重量%の1種以上の添加剤と、からなり(前記成分(α1)〜(α6)の合計重量は100重量%である)、
重合後に、アクリル酸に対して、0.0001〜3重量%、好ましくは0.0002〜2重量%、より好ましくは0.0007〜1.8重量%のペルオキソ化合物で処理されていることを特徴とする吸水性ポリマーによって達成される。吸水性ポリマーは、重合後に、アクリル酸に対して0.0001〜1.5重量%のペルオキソ化合物で処理されていることが好ましい。
本願明細書において使用する「有機ペルオキソ化合物」という用語は、好ましくは、カルバミドペルオキソ(carbamide peroxo)及びペルオキソカルボン酸からなる群から選択される有機ペルオキソ化合物、より好ましくはペルオキソカルボン酸からなる群から選択される有機ペルオキソ化合物を意味する。
また、ポリマーには遊離酸基が多く含まれるため、ポリマーは酸性領域のpHを有する。酸性の吸水性ポリマーは、酸性のポリマーと比較して塩基性である、遊離塩基性基、好ましくはアミン基を有するポリマーによって少なくとも部分的に中和されていてもよい。これらのポリマーは「混合床イオン交換性吸収性ポリマー」(MBIEAポリマー)として文献に記載されており、特に国際公開第99/34843号に開示されている。国際公開第99/34843号の開示内容は本願明細書に援用し、本願明細書の開示内容の一部をなすものとする。通常、MBIEAポリマーは、アニオンを交換することができる塩基性ポリマーと、塩基性ポリマーと比較して酸性であり、カチオンを交換することができるポリマーと、を含む。塩基性ポリマーは塩基性基を有し、通常は、塩基性基又は塩基性基に転化可能な基を有するモノマーを重合させることによって得られる。このようなモノマーとしては、特に、第一アミン、第二アミン又は第三アミン又は対応するホスフィン又は少なくとも2種の官能基を含むモノマーを使用することができる。そのようなモノマーの例としては、エチレンアミン、アリルアミン、ジアリルアミン、4−アミノブテン、アルキルオキシシクリン、ビニルホルムアミド、5−アミノペンテン、カルボジイミド、ホルマールダシン、メラミン及びそれらの第二級又は第三級アミン誘導体が挙げられる。
(i)(α1)0.1〜99.999重量%、好ましくは20〜98.99重量%、より好ましくは30〜98.95重量%の、エチレン性不飽和酸基含有モノマー、その塩、プロトン化又は四級化窒素を含有するエチレン性不飽和モノマー又はそれらの混合物(特に好ましくは、少なくともエチレン性不飽和酸基含有モノマー(好ましくはアクリル酸)を含む混合物)と、
(α2)0〜70重量%、好ましくは1〜60重量%、より好ましくは1〜40重量%の、前記成分(α1)と共重合可能なエチレン性不飽和モノマーと、
(α3)0.001〜10重量%、好ましくは0.01〜7重量%、より好ましくは0.05〜5重量%の、1種以上の架橋剤と、
(α4)0〜30重量%、好ましくは1〜20重量%、より好ましくは5〜10重量%の水溶性ポリマーと、
(α5)0〜90重量%、好ましくは2.5〜75重量%、より好ましくは10〜60重量%の水と、
(α6)0〜20重量%、好ましくは0〜10重量%、より好ましくは0.1〜8重量%の1種以上の添加剤と、を混合する工程(前記成分(α1)〜(α6)の合計重量は100重量%である)と、
(ii)得られた混合物をフリーラジカル重合及び架橋させて非水溶性の未処理の水性ヒドロゲルポリマーを得る工程と、
(iii)前記ヒドロゲルポリマーを粉砕する工程と、
(iv)前記ヒドロゲルポリマーを乾燥させる工程と、
(v)前記ヒドロゲルポリマーの粉砕及び篩い分けを行う工程と、
(vi)前記粉砕及び篩い分けを行ったヒドロゲルポリマーを表面後架橋させる工程と、
(vii)前記吸水性ポリマーの仕上げ処理を行う工程と、
を含み、
前記吸水性ポリマーは、重合後に、前記工程(iii)〜(vii)において添加され、アクリル酸に対して、0.0001〜3重量%、好ましくは0.0002〜2重量%、より好ましくは0.0007〜1.8重量%のペルオキソ化合物で処理されていることを特徴とする方法によって達成される。
(i)(α1)0.1〜99.999重量%、好ましくは20〜98.99重量%、より好ましくは30〜98.95重量%の、エチレン性不飽和酸基含有モノマー、その塩、プロトン化又は四級化窒素を含有するエチレン性不飽和モノマー又はそれらの混合物(特に好ましくは、少なくともエチレン性不飽和酸基含有モノマー(好ましくはアクリル酸)を含む混合物)と、
(α2)0〜70重量%、好ましくは1〜60重量%、より好ましくは1〜40重量%の、前記成分(α1)と共重合可能なエチレン性不飽和モノマーと、
(α3)0.001〜10重量%、好ましくは0.01〜7重量%、より好ましくは0.05〜5重量%の、1種以上の架橋剤と、
(α4)0〜30重量%、好ましくは1〜20重量%、より好ましくは5〜10重量%の水溶性ポリマーと、
(α5)0〜90重量%、好ましくは2.5〜75重量%、より好ましくは10〜60重量%の水と、
(α6)0〜20重量%、好ましくは0〜10重量%、より好ましくは0.1〜8重量%の1種以上の添加剤と、を混合する工程(前記成分(α1)〜(α6)の合計重量は100重量%である)と、
(ii)得られた混合物をフリーラジカル重合及び架橋させて非水溶性の未処理の水性ヒドロゲルポリマーを得る工程と、
(iii)前記ヒドロゲルポリマーを粉砕する工程と、
(iv)前記ヒドロゲルポリマーを乾燥させる工程と、
(v)前記ヒドロゲルポリマーの粉砕及び篩い分けを行う工程と、
(vi)前記粉砕及び篩い分けを行ったヒドロゲルポリマーを表面後架橋させる工程と、
(vii)前記吸水性ポリマーの乾燥及び仕上げ処理を行う工程と、
を含み、
前記吸水性ポリマーは、重合後に、前記工程(iii)〜(vii)において添加され、アクリル酸に対して、0.0001〜3重量%、好ましくは0.0002〜2重量%、より好ましくは0.0007〜1.8重量%のペルオキソ化合物で処理されていることを特徴とする。
測定は、特記しない限り、ERT法に準拠して行った。「ERT」はEDANA推奨試験(EDANA Recommended Test)を意味し、EDANAは欧州不織布協会(European Disposables and Nonwovens Association)の略語である。各試験は、特記しない限り、23±2℃の大気温度及び50±10%の相対湿度で行った。
吸水性ポリマー粒子の粒径分布は、EDANA推奨試験法No.WSP 220.3−10(「粒径分布」)に準拠して測定した。
遠心保持容量は、EDANA推奨試験法No.WSP 241.3−10(「遠心保持容量」)に準拠して測定した。
圧力下吸収率は、全粒子画分に対するWSP 242.3−10に準拠した圧力下吸収率(AAP)として測定した。0.90gの試験物質(150〜850μmに篩い分け)を、試験用円筒体(内径:60.0mm、篩い底(400メッシュ))に量り取り(濃度:0.032g/cm2)、均一に分散させた。59.2mmの外径を有する円筒状重り(50g/cm2=0.7psi)を試験物質上に載せた。濾板をプラスチック製皿に配置し、濾紙で覆った。液面が濾板の上端に達するまでプラスチック製皿を0.9%NaCl溶液で満たした。次に、用意した試験ユニットを濾板上に配置した。60分間の膨潤時間の経過後、試験ユニットを取り出し、重りを取り除いた。吸収された液体の量を重量測定法によって測定し、試験物質1gあたりの吸収量に換算した。
ミラビリス変形菌をCaso斜面寒天培地内において37℃で一晩培養した。菌培養物を5mLの合成尿(25g/Lの尿素、9g/Lの塩化ナトリウム、5g/Lのグルコース、4g/Lの硫酸カリウム、2.5g/Lの硫酸アンモニウム、0.7g/Lの酢酸カルシウム、0.7g/Lの硫酸マグネシウム×7H2O、0.5g/Lの酵母抽出物、5g/Lの肉エキス、5g/Lのペプトン)で洗浄した。合成尿の菌数は、約105CFU/mlの初期菌数となるように調節した。菌を添加した合成尿33mLを三角フラスコに移し、1gの超吸収体を添加した。容器をゴムストッパで閉じ、Drager拡散管(アンモニア 20/a−D)をゴムストッパの穴に通し、インキュベータ内において37℃で培養を行った。放出されたアンモニアの量を測定した(ppm/h)。
固相マイクロ抽出(SPME)−ガスクロマトグラフィー(GC)
本試験では、6種類の化学化合物による6種類の有機的悪臭の低下を測定した。
測定対象の超吸収体0.50gを200mL三角フラスコに正確に量り取り、100ng/mLのジメチルトリスルフィド、0.5ng/mLのピロール、50ng/mLのフルフリルメルカプタン、0.5ng/mLの(S)−(+)−カルボン、0.5ng/mLのインドール及び13,000ng/mLのトリメチルアミンを0.9重量% NaCl水溶液に溶解させた混合物11.0gと混合した。フラスコをセプタムを備えたねじ山付きアダプタで密閉し、雰囲気制御キャビネット内で37℃で16時間保管して気相における平衡状態とした。SPME相を30分間かけて気相に導入し、ガスクロマトグラフに直接注入して脱着・悪臭量分析を行った。臭気物質濃度の低下(%)を対応するサンプルとの比較で判定した。
フラスコ:ねじ山付きアダプタ及びセプタムを備えた三角フラスコ(NS 29=200mL(容量))
SPME相:Supelco Carboxen/PDMS−ブラック
GCカラム:RESTEK社製、RTX−50、30m、0.53
GC:Hewlett Packard 5890
担体気体:He
加熱速度:30℃、7分、180℃まで10℃/分、250℃まで30℃/分
ポリマー材料(粉末A)
300gのアクリル酸(200.2gの50% NaOH溶液で60モル%を中和)、474.8gの水、1.62gのポリエチレングリコール−300ジアクリレート及び0.89gのモノアリルポリエチレングリコール−450モノアクリレートからなるモノマー溶液から窒素パージによって溶存酸素を除去した後、モノマー溶液を開始温度(約4℃)に冷却した。開始温度に達した後に、開始剤溶液(10gの水に溶解させた0.3gのペルオキソ二硫酸ナトリウム、10gの水に溶解させた0.07gの35%過酸化水素水、2gの水に溶解させた0.015gのアスコルビン酸)を添加した。発熱を伴う重合反応が生じた。断熱終了温度は約100℃だった。形成されたヒドロゲルを実験室用肉挽機(5mmダイプレート)で粉砕し、実験室用空気循環乾燥キャビネット内において170℃で90分間乾燥させた。乾燥したポリマーを粗く粉砕し、2mmの開口幅を有するカッティングミル「SM10」で粉砕し、粒径が150〜850μmの粉末に篩い分けた。100gの粉末に、1.0gの炭酸エチレン及び3.0gの脱イオン水からなる溶液を塗布した。塗布は、注射器(0.45mmのカニューレ)を使用して溶液をミキサー内のポリマー粉末に塗布することによって行った。次に、コーティングされた粉末を乾燥キャビネット内において170℃で90分間加熱した。
参考例では、粉末Aに対してさらなる処理は行わなかった。
100gの粉末Aを0.5gのペルオキソ一硫酸カリウム三塩(カロー酸)と混合し、オーバーヘッド撹拌機を使用して約2時間均質化させた。
100gの粉末Aを1.0gのペルオキソ一硫酸カリウム三塩と混合し、オーバーヘッド撹拌機を使用して約2時間均質化させた。
Claims (3)
- 吸水性ポリマーの製造方法であって、
(i)(α1)0.1〜99.999重量%の、エチレン性不飽和酸基含有モノマー、その塩、プロトン化又は四級化窒素を含有するエチレン性不飽和モノマー又はそれらの混合物と、
(α2)0〜70重量%の、前記成分(α1)と共重合可能なエチレン性不飽和モノマーと、
(α3)0.001〜10重量%の、1種以上の架橋剤と、
(α4)0〜30重量%の水溶性ポリマーと、
(α5)0〜90重量%の水と、
(α6)0〜20重量%の1種以上の添加剤と、を混合する工程(前記成分(α1)〜(α6)の合計重量は100重量%である)と、
(ii)得られた混合物をフリーラジカル重合及び架橋させて非水溶性の未処理のヒドロゲルポリマーを得る工程と、
(iii)前記ヒドロゲルポリマーを粉砕する工程と、
(iv)前記ヒドロゲルポリマーを乾燥させる工程と、
(v)前記ヒドロゲルポリマーの粉砕及び篩い分けを行う工程と、
(vi)前記粉砕及び篩い分けを行ったヒドロゲルポリマーを表面後架橋させる工程と、
(vii)前記吸水性ポリマーの仕上げ処理を行う工程と、
を含み、
前記吸水性ポリマーは、重合後に、前記工程(iii)、工程(iv)、工程(v)、工程(vi)および/または工程(vii)のいずれかの工程で、
成分(α1)に対して、0.0001〜3重量%のペルオキソ化合物で処理されており、
前記ペルオキソ化合物がペルオキソ一硫酸カリウム三塩である
ことを特徴とする方法。 - 前記吸水性ポリマーは、重合後に、成分(α1)に対して0.0001〜1.5重量%のペルオキソ化合物で処理されていることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ペルオキソ化合物を前記工程(vii)において添加することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の方法。
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