JPH02160814A - 吸水性樹脂の改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、吸水性樹脂の吸水速度、ダル強度、加圧保水
性などの性質を改善する方法に関する。

吸水性樹脂は自重の数百倍の水を吸収し、尿や血液に対
しても高度の吸収能を有するので、吸おむつ、生理ナプ
キンなどの吸収剤として用いらｎる。

〔従来の技術〕

吸水性樹脂として種々のタイプが知られるが、ポリアク
リル酸系樹脂が主流を占める。ポリアクリル酸系吸水性
樹脂とは、アクリル酸単量体単位を主要構成成分として
含み、水に実質的に不溶であるが高度の膨潤性を有する
重合体で、ポリアクリル酸架橋（共）重合体、デンプン
−アクリル酸グラフト重合体、酢酸ビニル−アクリル酸
エステル共重合体ケン化物などがあげらｎる。こｎら重
合体に含ｔａｎるカルボキシル基は通常６０〜９０％が
アルカリ金属塩として中和さｎている。

吸水性樹脂は、通常粉末あるいは被膜の形で実用に供さ
ｎる。性能は、吸水倍率、吸水速度、ダル強度、保水性
などの性質によって評価さｎる。

こｎらの性質は並立せず、たとえば吸水倍率の高い軟質
ダルは吸水速度、ゲル強度に劣る。

吸水性樹脂粉末の実用上の問題として、ままこの生成が
ある。こｎは、水に接した部分が膨潤して塊状のダルと
なシ、水の内部への浸透を妨げる。

軟質ダルは水の浸透性が低く、ままこが生成しやすい。

ままこの生成を防止し、吸水倍率を維持して吸水速度、
グル強度、加圧保水性などの性質を改善するため、樹脂
の表面処理法が知らｎる。樹脂粉末粒子の表面部に２次
的に架橋を形成させ、表面近傍部を浸透性の硬質ダル化
する方法がある（特公昭５９−６６９６、特公昭６０−
１８６９０、特公昭６１−４８５２１など）。

他の方法として、樹脂粉末にカチオン性ポリマーあるい
はカチオン性界面活性剤を加え、カル−キシル基とイオ
ン錯体を表面部に形成させる方法がみらｊる（特開昭６
０−１３５４３２、特開昭６ｌ−２９３２４６）。

また樹脂に不活性無機質微粉末を混合してままこの生成
を低下させる方法（特開昭５６−１３３０２８、特開昭
５９−８０４５９）が知らｎ、さらに前記の表面処理法
と組合せることも提案さｎている（特開昭６Ｏ−１６３
９５６）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

吸水性樹脂は、吸水時のままこの生成、また吸水倍率、
吸水速度、ダル強度、加圧保水性などの性質が並立しな
いことなどの問題がおシ、前述のような表面処理を必要
とする。

表面架橋による方法は、ままこ防止、吸水速度、ダル強
度の改善に有効である反面、吸水倍率の低下を伴なう。

一方、カチオン性物質で表面処理する方法は、吸水倍率
の低下が小さく、加圧保水性の改善に有効であるが、ま
まこ防止、吸水速度、グル強度の点で表面架橋法に及ば
ない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、前記の問題点を解消し、それぞｎの性質が
調和さｎｆｃ実用的性能のすぐれた吸水性樹脂の改質方
法を見出した。

不活性無機微粉末を含む吸水性樹脂の表面部に、第３級
アミノ基又は第４級アンモニウム基を有する重合性不飽
和単量体および水溶性過酸化物ラジカル開始剤を樹脂に
対してそｎぞれ０．１〜１重量部および０．０１〜１重
量部含む水性溶液を含浸させ、樹脂の表面近傍部に不飽
和単量体をグラフト重合することによシ目的とする改質
が達成される。

本発明の著しい効果はグラフト重合によって達成さｎる
。単量体のグラフト率が高く、さらにグラフト分枝が短
かく、従りて分枝数が多くなる条件が選ばれる。このこ
とは、単量体に含まするカチオン性基が表面部の蹟すマ
ー分子鎖上にむらなく分布して導入さｎ１ポリマ一分子
鎖間にイオン錯体が形成さｎることを意味する。その結
果、従来公知のポリグリシジル化合物などの架橋による
共有結合架橋、あるいはカチオン性化合物とポリマー分
子鎖との間のイオン鎖体の形成と異なり、新規な著しい
作用効果が発現する。

好ましい条件として、不飽和単量体およびラジカル開始
剤が樹脂に対してそれぞれ０．１〜１重量うおよび０．
０１〜１重量％、水が企〜１０重量％含ｔｎろ水性溶液
を樹脂表面部に均一に含浸させることかあげらｎる。

水性溶液の溶媒は水単独あるいは水と揮発性不活性有機
溶剤との混合溶媒である。有機溶剤として、アセトン、
メチルエチルケトン、メタノール、エタノールなどがあ
げられ、アセトンが好適に用いられる。有機溶剤は、水
性溶液の樹脂への吸収性を低減させ、比較的少量の液を
樹脂の表面部に均一に含浸させるための補助的手段であ
シ、重合反応以前に実質的に蒸発除去されるので、量は
特に制限さｎないが、通常水に対してＩＡ〜２倍容量の
割合で混合さｎる。

水性溶液に含まｎる水は樹脂を膨潤させ、化学反応に必
要なポリマーの分子運動を可能にする点でも不可欠な成
分である。水の量が樹脂に対して２重量％よシ少いと反
応が阻害され、また２０重量％よシ多いと水溶液が樹脂
粒子の内部に浸透し、表面処理効果を減するので好まし
くない。また樹脂の含水率は、粉体としての流動性が妨
げらｎない限度内であわば特に規定さｎない。

無機質微粉末の存在は、水性溶液の含浸に際して、樹脂
粒子のブロックキングを防止し、均一な混合含浸を助け
るばかセでなく、製品の吸水時にも、水の浸透性を高め
るなどの効果を発揮する。

無機質微粉末として、前記引用例と同様なものが用いら
ｎ、シリカ、アルミナ、酸化チタン廓の微粉末があげら
れる。微粉末とは樹脂に比べて遥かに微粒状を意味し、
また共存する化合物と化学的に不活性である。添加量は
樹脂に対して０．１〜５重量％であシ、それよシ少量で
あると好ましい効果が得られず、また過剰であると品質
を損なう。

第３級アミノ基又は第４級アンモニウム基を有する重合
性不飽和単鼠体として、ジメチルアミノエチル（メタ）
アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレ
ート、２−（メタ）アクリルオキシエチルトリメチルア
ンモニウムクロライド、２−ヒドロキシ−３（メタ）ア
クリルオキシゾロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ドなどが用いられる。

水溶性過酸化物ラジカル開始剤には、過硫醗アンモン、
過硫酸ナトリウム、過硫酸カリあるいは過酸化酢酸、過
酸化こはく酸などがあげられる。

不飽和単量体が０．１重量％よシ少い場合は、本発明の
効果が不充分であシ、また１重量％を越えると、吸水倍
率の低下を伴なう。単量体のグラフト率が高く、多くの
グラフト分枝を生ぜしめるのに適するラジカル開始剤の
量は０．０１〜１重量％であり、それよシ過剰であると
吸水倍率の著しい低下を伴なう。

無機質微粉末を含む樹脂粉末をかきまぜながら、水性溶
液を噴して樹脂表面部に均一に含浸させる。

含浸物から有機溶剤を蒸発除去し、６０〜１３０℃の温
度に加熱して単量体成分を重合する。

グラフト重合は、１００℃以上の温度で行うと反応が短
時間で終了し、単量体のグラフト率が高く、またグラフ
ト分枚数が多い好ましい結果が得られる。一方、１００
℃以上の温度では、樹脂表面部に含浸された水性溶液か
ら水の蒸発が著しく、反応が阻害される。重合反応を温
度１００℃以上の水蒸気雰囲気中で行なうと乾燥が防が
れるので好ましい。樹脂は水との親和性が大であるので
、加圧する必要はなく、温度１１０″〜１３０’Ｃの過
熱水蒸気を反応器に通ずる方法が好ましい。

〔作用〕

単量体の吸水性樹脂表面部へのグラフト重合を通じて、
第３級アミノ基又は第４級アンモニウム基がポリマー分
子鎖に導入される。これらのカチオン性基は吸水時にポ
リマーのカルボキシル基とイオン錯体を形成する。樹脂
表面近傍部のポリマー分子鎖間に形成されるイオン錯体
によって、カチオン性界面活性剤などの外部添加の場合
と異なる表面処理効果が発揮される。即ち、ままこ防止
、吸水速度、ｒル強度などが改善されるばかりでなく、
吸水倍率の低下が小さく、カロ圧保水性の著しい向上が
達成される。

実施例１ ポリアクリル酸系吸水性樹脂は、本発明者による特願昭
６３−２６３１実施例１の方法に従って調製し、次の性
質を有する。生理食塩水の吸水倍″４５４倍（８０メッ
シ金網戸適法）、粒度３２〜１４５メツシ（分篩による
）、含水率４％。

ジメチルアミノエチルメタクリレート０．３部、過硫酸
アンモ７０．２部を水４部とアセトン４部の混合溶媒に
溶解して水性溶液を調製した。

吸水性樹脂５０部にシリカ微粉末（アエロジル２００、
粒径約１２ｍμ）０．５部を混合した粉末をかきまぜな
がら、水性溶液を噴霧して含浸させた。

アセトンを蒸発除去し、壁温１２５℃のかきまぜ式反応
器中で加熱し、反応器に１２０℃の過熱水蒸気を通して
２０分間反応したのち、過熱蒸気の流通を止めて乾燥し
た。

実施例２ ２−メタクリルオキシエチルトリメチルアンモニウムク
ロライド０．４部、過硫酸アンモン０．２部を水４部と
アセトン４部の混合溶媒に溶解して水性溶液を調製した
。以下実施例１と同様にして試料を作製した。

比較例１ トリメチルラウリルアンモニウムクロライド０．３部を
水４部とアセトン４部の混合溶媒に溶解し、実施例と同
様にして樹脂に含浸させ、８０℃の温度で乾燥して試料
を作製した。

比較例２ 実施例１にて吸水性樹脂にシリカ微粉末を混合せず、そ
れ以外は同様にして試料を作製した。

実施例３ 実施例１−２．比較例１−２およびシリカ微粉末を含む
未処理試料の性質を次の方法で比較した。

ままこの生成 試１０．５．９を時計皿に盛シ、水を１ｄ／２秒の速度
で中央部に注入し、ままこの生成の程度を次の３段階で
表示する。

Ｏ全熱生成しない Δ　やや生成する ×　明らかに生成する 加圧保水性 シャーレ（内径６０）に試料０．５　、Ｆを散布し、生
理食塩水１５ゴを加えて１０分間膨潤させる。

次に直径６個のテ紙１０枚を膨潤ダル上に置き、１ゆの
荷重を１０分間かけたのち、最下層のＦ紙を除いた残シ
９枚のＦ紙に吸収された液の重量を求めた。これが小さ
い程加圧保水性が良好である。

結果は表１に示される。

表　　１ ｒル強度は、生理食塩水で飽和膨潤したダルを指先でつ
ぶして比較し、実施例１ユ実施例２〉比較例２〉比較例
１〉未処理の順であった。

また実用的な吸水速度はままこの生成と相関することが
知られ、Ｏ〉Δ〉×の関係にある。

〔発明の効果〕

実施例に示される如く、本発明の方法によって改質され
た吸水性樹脂は、ままこの防止、吸水速度、ｒル強度お
よび加圧保水性などの性質がバランスよく改善され、し
かも吸水倍率の低下が軽微である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリアクリル酸系吸水性樹脂１００重量部に不活
   性無機質微粉末０．１〜５重量部を添加した混合物に、
   第３級アミノ基又は第４級アンモニウム基を有する重合
   性不飽和単量体０．１〜１重量部、水溶性過酸化物ラジ
   カル開始剤０．０１〜１重量部および水２〜２０重量部
   を含む水性溶液を含浸させ、含浸物を加熱して吸水性樹
   脂粒子の表面近傍部に該単量体をグラフト重合すること
   を特徴とする吸水性樹脂の改質方法。
2. （２）水性溶液の溶媒が水と揮発性の不活性有機溶剤と
   の混合溶媒である特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）含浸物を温度１００℃以上の水蒸気雰囲気中で加
   熱する特許請求の範囲第１項記載の方法。