JPH02308820A - 高吸水性樹脂の造粒法 - Google Patents

高吸水性樹脂の造粒法

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JPH02308820A
JPH02308820A JP1131203A JP13120389A JPH02308820A JP H02308820 A JPH02308820 A JP H02308820A JP 1131203 A JP1131203 A JP 1131203A JP 13120389 A JP13120389 A JP 13120389A JP H02308820 A JPH02308820 A JP H02308820A
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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] 本発明は高吸水性樹脂の造粒法に関する。さらに詳しく
は、たとえば紙おむつ、生理用品などの衛生関係の吸水
性向上剤、農・園芸用保水剤、土壌改良剤として使用す
ることができ、さらに汚泥の凝固、建材の結露防止や油
類の脱水などの種々の用途に好適に用いられる高吸水性
樹脂の造粒法に関する。
[従来の技術] 従来より、高吸水性樹脂は、紙おむつ、生理用品、使い
捨て雑巾などの衛生用品や保水剤、土壌改良剤などの農
園芸用品に使用されているほか、汚泥の凝固、建材の結
露防止、油類の脱水などの種々の用途に用いられている
この種の高吸水性樹脂としては、アクリル酸塩型合体架
橋物、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体架橋物
のケン化物、デンプン−アクリル酸塩グラフト共重合体
架橋物、デンプン−アクリロニトリルグラフト共重合体
架橋物のケン化物、無水マレイン酸グラフトポリビニル
アルコール架橋物、ポリエチレンオキシド架橋物などが
知られている。
これらの高吸水性樹脂は、一般に逆相懸濁重合、逆相乳
化重合、水溶液重合または有機溶媒中での反応などの方
法によって重合体を合成し、そのまま乾燥して製造され
るか、または乾燥したのち、粉砕工程を経て製造されて
いる。
しかしながら、これらの方法により製造された高吸水性
樹脂は、一般に100メツシユの標準ふるいを通過する
ような微粉末をかな゛りの割合で含むものであるので、
つぎのような問題がある。
(1′)粉塵が発生しやすく、作業環境の悪化や製品の
量の目減りをひきおこしやすい。
(ロ)他の物質と混合する際の混合性、分散性がわるい
八 液体と接触したときにママコを生成しやすい。
(ニ)流動性がわるいので、ホッパーでのブリッジ形成
、フラッシュ現象などがおこりやすい。
これらの問題の解決方法としては、微粉末の除去やバイ
ンダーを用いて造粒するという方法が考えられる。しか
し、前者の方法は経済的に不利であるため好ましくない
。また、後者の方法には、有機溶剤系のバインダーを用
いたばあいに造粒後の乾燥工程において引火の危険性が
ある。また、乾燥が不充分なばあいには製品中に有機溶
剤などが残存することにより人体に対する安全性に問題
が生じる。バインダーとして水性液(水単独もしくは水
と混和性のある有機溶剤と水との混合液またはこれらに
水溶性高分子化合物を溶解させたもの)を用いたばあい
(弓は、有機溶剤系のバインダーを用いたばあいのよう
な問題は生じないが、造粒物が急速に水性液を吸収する
という性質を有するために、水性液の均一な分散や混合
が困難で、造粒体中に高密度の大きな塊り(以下、局所
ブロックという)を生じやすく、均質な造粒物をうろこ
とが困難であった。
上記の欠点を解消した高吸収性樹脂の造粒方法として、
特開昭131−97833号公報および特開昭61−1
01536号公報にあげられている高吸水性樹脂と無機
粉末との混合物を特殊装置により混合し、この混合物に
水性液を添加する方法があるが、この方法においては、
水性液と高吸水性樹脂とを均一に混合するためには、水
性液を微細な液滴の形で供給する必要があった。しかし
、バインダーとして水溶性高分子化合物を使用するばあ
い、その水溶液を微細な液滴の形で供給するには水溶液
の粘度が高いためバインダーの量を少なくするか、バイ
ンダーを多量の水に溶解して使用せざるをえないので、
強度のある造粒体かえられなかったり、造粒体の乾燥に
多大のエネルギーと時間を必要とするという欠点がある
。また、特殊装置での高速撹拌下に微細な−  4  
= 水滴の形で水を供給しないばあいには、均一な造粒体か
えられず局所ブロックが発生してしまうという問題があ
った。
[発明が解決しようとする課題] そこで本発明者らは、前記従来技術に鑑みて鋭意研究を
重ねた結果、実用に適さない微粉末を多く含んでいる高
吸水性樹脂の造粒において、■乾燥工程において引火の
危険性があり、また有機溶剤の残存による人体への安全
性に問題があり、■えられる造粒体に局所ブロックが発
生するという従来技術の課題を解決し、しかもえられる
造粒体が実用に適した粒度の粒子を多く有し、さらには
その吸水速度も大きいものとなる高吸水性樹脂の造粒法
を初めて見出し、本発明を完成するにいたった。
[課題を解決するための手段] すなわち、本発明は含水率を10〜60重量%に調整し
た高吸水性樹脂粉末と水溶性高分子化合物の粉末とを混
合し、ついで乾燥することを特徴とする高吸水性樹脂の
造粒法に関する。
[作用および実施例] 本発明に使用される高吸水性樹脂粉末としては、たとえ
ばアクリル酸塩系重合体架橋物、アクリル酸エステル−
酢酸ビニル共重合体架橋物のケン化物、デンプン−アク
リル酸塩グラフト共重合体架橋物、デンプン−アクリロ
ニトリルグラフト共重合体架橋物のケン化物、無水マレ
イン酸グラフトポリビニルアルコール架橋物などの粉末
があげられ、そのなかでもおむつなどの製品としたとき
にたとえば吸水速度などの物性がすぐれたものになるの
でアクリル酸塩系重合体架橋物の粉末が好ましい。
これらの高吸水性樹脂粉末は、一般に逆相懸濁重合、逆
相乳化重合、水溶液重合または有機溶媒中での反応など
の方法によって重合体を合成し、そのまま乾燥すること
により製造されるか、または乾燥したのち、粉砕工程を
経て製造されているが、本発明に用いられる高吸水性樹
脂粉末はこれらの方法に限定されず、いかなる方法で製
造されてもよい。
また、これらの高吸水性樹脂粉末は、架橋が均一なもの
および特開昭58−180233号公報、特開昭58−
117222号公報、特開昭58−42H2号公報に開
示されている表面架橋剤を用いて表面架橋化処理が施さ
れたことにより吸水速度および水の分散性が高められた
もののいずれのものでも使用することかできる。
前記表面架橋剤の具体例としては、たとえば式: で表わされるエポキシ化合物、長鎖二塩基酸とエピクロ
ルヒドリンとの縮合物、ビスフェノールAとエピクロル
ヒドリンとの反応生成物などがあげられる。かかる表面
架橋剤の使用量は原料の高吸水性樹脂粉末100部(重
量部、以下同様)に対して0.0005〜3部、好まし
くは0、O1〜1部程度とするのか望ましい。かかる使
用量が3部をこえるばあい、吸水性能が低下する傾向が
ある。
前記高吸水性樹脂粉末の平均粒径は高吸水性樹脂粉末の
種類などにより異なるので一概には決定することができ
ないが、おむつなどの用途を考慮すると 100〜50
0証、好ましくは150〜400虜であることが望まし
い。かかる平均粒径が前記範囲をこえるばあい、吸水速
度が低下する傾向があり、前記範囲よりも小さいばあい
、粉塵が発生したり体液と接触したときにママコが生成
する傾向がある。
本発明において、高吸水性樹脂粉末は、含水率が10〜
60%(重量%、以下同様)に調整されていればよいが
、かかる含水率が15〜50%、なかんづ<20〜45
%に調整されることが、高吸水性樹脂粉末と水溶性高分
子化合物の粉末との混合が容易であり、しかも混合後に
加水操作なしで加熱乾燥のみで造粒体かえられ、該造粒
体は局部ブロックがないものとなり、さらに用途に適し
た粒度(12〜100メツシユ)を有するものとなると
いう点で好ましい。
水溶性高分子化合物は、通常、水分を有するが(該水溶
性高分子化合物中の含水率:10%前後)、本発明に用
いられるものとしては、かがる含水率に関係なく、通常
の状態で粉末状(粒度:48メツシユ以下)を呈するも
のであればよい。
前記高吸水性樹脂粉末は水溶性高分子化合物と混合され
る。かかる水溶性高分子化合物の具体例としては、たと
えばポリビニルアルコール(以下、PVAという)およ
びその誘導体、ポリアクリル酸およびその塩、デンプン
およびその誘導体、セルロースおよびその誘導体などが
あげられ、これらのなかでも、バインダー効果がすぐれ
ているという点でPVAが好ましく用いられる。
本発明においては、高吸水性樹脂粉末と水溶性高分子化
合物との混合前に、該高吸水性樹脂粉末を有機溶媒に溶
かしたHLB2.0〜4,7のソルビタン系界面活性剤
と混合する処理を行なってもよい。かかる処理が行なわ
れると、高吸水性樹脂粉末と水溶性高分子化合物との混
合後に水の添加を行なったばあいにも、えられる造粒体
に局部ブロックが発生することがな・いので好ましい。
前記HLB2 、 0〜4.7のソルビタン系界面活性
剤の具体例としては、たとえばソルビタンモノステアレ
ート、ソルビタンジステアレート、ソルビタンモノオレ
ート、ソルビタンジオレートなどがあげられるが、これ
らのなかでも、着色や臭気がないという点でソルビタン
モノステアレート、ソルビタンジステアレートが好まし
い。
前記界面活性剤は、HLBが2.0未満であるばあい、
造粒体の吸水速度が小さくなる傾向があり、また4、7
をこえるばあい、疎水性が小さくなるため、水添加時に
水との均一混合性が低下する傾向がある。
前記界面活性剤は高吸水性樹脂粉末に対する比率が50
〜5000ppm 、好ましくは100〜1500pp
01 %とくに好ましくは150〜11000ppとな
るように配合されることが望ましい。前記比率が50p
pm未満であるばあい、高吸水性樹脂粉末と水との混合
が均一となりにくくなる傾向があり、また5000pp
mをこえるばあい、えられる造粒体の吸水速度が小さく
なりすぎる傾向がある。
前記有機溶媒は、界面活性剤を溶解させるために使用さ
れるものであり、その具体例としては、たとえばシクロ
ヘキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレンな
どがあげられるが、このなかでも処理後の乾燥が容易で
あるという点で、n−ヘキサン、シクロヘキサンが好ま
しい。
界面活性剤混合時の前記有機溶媒の配合量は、用いられ
る高吸水性樹脂粉末および界面活性剤の種類などにより
異なるため、−概には決定することができないが、通常
、高吸水性樹脂粉末100部に対して5〜40部、好ま
しくは15〜25部程度であればよい。
前記有機溶媒を用いたばあいには、水溶性高分子化合物
と混合する前にあらかじめ高吸水性樹脂粉末中の有機溶
媒を常法により揮発させて少なくしておくことが好まし
い。揮発させたのちに残存している有機溶媒の高吸水性
樹脂粉末中の含有率は5%以下、好ましくは1%以下、
とくに好ましくは0.5%以下であることが望ましい。
かかる含有率が5%をこえるばあい、水溶性高分子化合
物との混和性やえられる造粒体の衛生性・安全性が問題
となる傾向がある。
前記水溶性高分子化合物は、前記高吸水性樹脂粉末に対
する比率が0.01〜5%、好ましくは0.1〜3%、
とくに好ましくは0.1〜1%となるように、前記高吸
水性樹脂粉末と混合される。
かかる比率が0.01%未満であるばあい、えられる造
粒体の強度が小さくなる傾向があり、また5%をこえる
ばあい、吸水速度および吸水倍率が低下する傾向がある
前記高吸水性樹脂粉末と水溶性高分子化合物は混合され
たのち、該混合物には必要に応じて、水溶性高分子化合
物の溶解を完全にする目的および造粒体の強度を向上さ
せる目的で水の添加が行なわれる。かかる水の種類には
とくに限定はないが、イオン交換水であることが好まし
い。
−13= 添加される水の量は、用いられる高吸水性樹脂粉末およ
び水溶性高分子化合物の種類などにより異なるので一概
には決定することができないが、いずれにしても、高吸
水性樹脂粉末に対する比率が60%以下となるように添
加される。
本発明においては、高吸水性樹脂粉末と水溶性高分子化
合物の混合物が、常温〜80°Cで0.5〜2時間処理
されたのち、大気圧下および真空下で水溶性高分子化合
物が溶解する温度以上で加熱乾燥されることにより造粒
体かえられる。
なお、かかる乾燥は通常大気中にて5C〜808Cで1
〜2時間、さらに真空乾燥機にて50〜90°Cにて1
〜2時間時間待なわれることが好ましい。
本発明の造粒法によってえられる造粒体は、局所ブロッ
クの発生がなく、溶媒がほとんど残存していないので衛
生的で安全であり、しかも微粉末が少なく用途に適した
粒度(約12〜100メツシユ)のものを多く含み、さ
らに吸水速度が従来品よりもはるかにすぐれたものであ
る。
つぎに、本発明の高吸水性樹脂の造粒法を実施例および
比較例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はか
かる実施例のみに限定されるものではない。
製造例1 [逆相懸濁重合による微粒状ポリアクリル酸
ソーダ架橋物の製造] アクリル酸100gを500cc容のビー力に取り、3
5℃以下の冷却下25.9%のカセイソーダ水溶液15
7gで中和し、73モル%部分中和されたアクリル酸モ
ノマーをえた(以下、部分中和アクリル酸水溶液という
)。これを300cc容の滴下ロートに移し、30分間
N2バブリングを行なった。
ついで、これに7%APS  (過硫酸アンモニウム)
水溶液3ccおよび1%N、N’−メチレンビスアクリ
ルアミド水溶液iceを加え、よく混合して調整液とし
た。
2Ω容のセパラブルフラスコにシクロヘキサン7BOc
cを入れ、ソルビタンモノステアレート(HLB4.7
) 4 gを溶解し、ついで25℃にてN2バブリング
を30分間(全N2体積+ ION )行ない、溶存酸
素および気相部の空気を除いたのち、系内を72℃に昇
温した。かかるフラスコ中に前記調整液を1時間にわた
って滴下し、撹拌下で重合を行ない、さらに3時間72
°Cに維持して重合を完結させた。室温まで冷却したの
ち、325メツシユの金網を用いて生成した粒子をと戸
別し、ついで90℃にて約0.5時間真空乾燥を行なっ
て含水率35%のアクリル酸塩系重合体架橋物(ポリア
クリル酸ソーダ架橋物)である高吸水性樹脂をえた。え
られた高吸水性樹脂は、平均粒径110扉のパール状粒
子であった。
製造例2[静置水溶液重合によるポリアクリル酸ソーダ
架橋物の製造] 製造例1と同様の操作により、部分中和アクリル酸水溶
液ハPS/N、N’−メチレンビスアクリルアミドの混
合水溶液を調製した。
ポリエステルシートで完全に上面をシールした平底ステ
ンレス製バット(200X  150mm)の上面シー
トの中央部に約10mmφの孔をあけ、ゴムホースを通
して、系内を充分にN2置換した。
前記混合水溶液を前記バットに注いでからバットを60
°Cの温浴に浸;7、重合を行なった。約10分後に最
高温度105℃を示した。以後、60℃の温浴に浸した
状態で2時間保持したのち30°Cまで冷却してシート
状のアクリル酸塩系重合体架橋物(ポリアクリル酸ソー
ダ架橋物)をえた。
バットよりかかる重合体をとり出し、はさみで細片に切
り、真空乾燥機にて90℃で3時間乾燥した。かかる乾
燥された細片を粉砕機にて粉砕し、70〜200メツシ
ユの粒度の樹脂を分取した。
製造例3 N、N−メチレンビスアクリルアミドの使用を省略した
以外は製造例1と同様の方法で重合を行ない、平均粒径
110加、含水率25%のバール状の高吸水性樹脂であ
る微粒状ポリアクリル酸ソーダをえた。ついで、該高吸
水性樹脂をヌッチェロート、吸引ビンおよび浄紙を用い
て減圧下にて決別した。該高吸水性樹脂をフラスコにも
どし、シクロヘキサン1flを用いて30℃にて30分
間撹拌下で処理を行なったのち、ヌッチェロート、吸引
ビンおよび消紙を用いるという操作を5回行ない、ソル
ビタンモノステア1ノーI・が完全に除かれた高吸水性
樹脂をえた。
実施例1 製造例1でえらえた平均粒径110 umの微粒状ポリ
アクリル酸ソーダ架橋物200 gを1Ω容のニーダ−
にとり、混線を開始するとともに、PVA (日本合成
化学工業■製、150メツシュパス品、ケン化度: 9
9.6%以上、平均重合度: 1800)1.0gを添
加し、30分間混合した。ついで昇温を開始し、70℃
で1時間維持したのち、ニーダ−の蓋を開き、大気圧下
で1時間乾燥し、さらに真空乾燥機で90°Cにて1.
5時間乾燥することにより、高吸水性樹脂の造粒体をえ
た。
なお、含水率の測定は、以下に示す方法にしたがって行
なった。
(含水率) 試料10gをアルミホイル製カップ(801IllIl
φ×30mmH)に取り、90℃の真空乾燥機中で4時
間乾燥し、乾燥前後の重量差より含水率を求めた。
えられた造粒体を12メツシユおよび100メツシユの
金網にて粒度分けを行なった結果、使用上適度な12〜
100メツシユの粒度であるものが造粒体全体の94%
であったことがら造粒性がよいことがわかった。
また、造粒体の物性の測定を12〜100メツシユ分に
ついて以下に示す方法にしたがって行なった。造粒体の
粒度分布および物性の測定の結果を第1表に示す。
(人工尿吸収速度) えられた造粒体のうち12〜100メツシユのものにつ
いてティーバッグ法にしたがって人工尿吸収速度を測定
した。
(生理食塩水またはイオン交換水の吸収倍率)500c
c容のビー力に造粒体0.2 g (乾燥状態で)を入
れ、生理食塩水(0,9%塩化ナトリウム水溶液)60
gまたはイオン交換水200gを加えてガラス棒で軽く
撹拌してから1時間室温に放置し、325メツシユの金
網で濾過を行ない、濾過残ゲルの重量を測定して、次式
により吸収倍率を求めた。
(吸収倍率) −(濾過残ゲル重量(g) −0,2)/ 0.2(倍
)(尿拡散性) シート状に加工した綿状パルプ(120X  280x
5 mm)の中央部(100X 240mm)にえられ
た造粒体5、Ogを均一に散布し、ついで前記綿状パル
プと同形の綿状バルブシートを上面より密着させてテス
ト用おむつを作製した。
かかるおむつの上面中央部に滴下ロートを通して人工尿
を約200cc注入した。30分経過後、上部フラフバ
ルプを除き、人工尿で膨張した造粒体の長さく横)を計
測し、拡散長(mm )とした。
かかる拡散長が長いものほど、造粒体がより広範囲に吸
収にあずかることを示唆するため、尿拡散性はおむつな
どの吸収帯をもつ製品にとって非常に重要な物性である
実施例2 PVAのかわりにポリアクリル酸ソーダ(東亜合成化学
工業■製、商品名: A−20P3.110メツシュパ
ス品、平均重合度: 40000)を2.0 g用いた
以外は実施例1と同様にして高吸水性樹脂の造粒体をえ
た。
えられた造粒体の粒度分布および物性の測定を実施例1
と同様にして行なった。その結果を第1表に併せて示す
実施例3 製造例3でえられた含水率が25%に調整された平均粒
径110βmの微粒状ポリアクリル酸ソータ200gを
1g容のニーダ−にとり、ついで、ソルビタンモノステ
アレート(HLB4.7) 0.1 g。
式; で表わされるエポキシ化合物0.04gおよびシクロヘ
キサン50gからなる溶液を前記ニーダ−に添加し、混
合したのち、温度40℃、減圧下にて=  20  = シクロヘキサンを揮発させて前記ポリアクリル酸ソーダ
中のシクロヘキサンの含有率が0.5%以下となるよう
にした。
つぎに実施例1と同じPVA2.Ogを前記ニーダ−に
添加し、さらにイオン交換水30gを添加し、75℃に
て1時間処理してからニーダ−の蓋を開け、大気圧下で
1時間乾燥した。さらに真空乾燥機にて90℃で1,5
時間乾燥を行なうことにより、高吸水性樹脂の造粒体を
えた。
えられた造粒体の粒度分布および物性の測定を実施例1
と同様にして行なった。その結果を第1表に併せて示す
なお、ポリアクリル酸ソーダ中のシクロヘキサンの含有
率の測定は以下の方法にしたがって行なった。
(有機溶媒の含有率) 造粒体1gを30ccのガラスビンに取り、メタノール
10ccを加えて時々振とうしながら、3時間放置した
。」二澄液をガスクロマトグラフィーにて分析すること
により有機溶媒の含有率を求めた。
実施例4 高吸水性樹脂粉末の含水率およびPVAの比率を第1表
に示すようにした以外は実施例3と同様の操作を行なう
ことにより高吸水性樹脂の造粒体をえた。
えられた造粒体の粒度分布および物性の測定を実施例1
と同様にして行なった。その結果を第1表に示す。
実施例5および6 高吸水性樹脂粉末の含水率およびPVAの比率を第1表
に示すようにした以外は実施例1と同様の操作を行なう
ことにより高吸水性樹脂の造粒体をえた。
えられた造粒体の粒度分布および物性の測定を実施例1
と同様にして行なった。その結果を第1表に示す。
比較例1および2 高吸水性樹脂粉末として、製造例1でえられた微粒状ポ
リアクリル酸ソーダ架橋物を乾燥したもの(含水率5%
)(比較例1)または製造例2でえられたポリアクリル
酸ソーダ架橋物を乾燥したもの(含水率5%)(比較例
2)を用いた以外は実施例1と同様にして高吸水性樹脂
の造粒体をえた。
えられた造粒体の粒度分布および物性の測定を実施例1
と同様にして行なった。その結果を第1表に併せて示す
[以下余白] = 24− 第1表に示した結果より、実施例1〜6でえられた造粒
体はいずれも実用上適度な12〜100メツシユの粒度
であるものが造粒体全体の65%以上であるので本発明
の造粒法は造粒性がよく、しかもえられた造粒体は人工
尿吸収速度、イオン交換水吸収倍率、生理食塩水吸収倍
率および尾鉱散性のいずれもすぐれていることがわかる
[発明の効果] 本発明の造粒法によってえられる高吸水性樹脂粉末の造
粒体は、局所ブロックの発生がなく、溶媒がほとんど残
存しないので衛生的で安全であり、しかも微粉末が少な
く用途に応じた粒度分布を有するので粉塵の発生による
製品の量の目減りや作業環境の悪化などがなくなり、さ
らに混合性、分散性、流動性にすぐれたものとなるため
、ホッパーでのブリッジ形成、フラッシュ現象がおこり
に<<、液体と接触させたばあいにママコも生成しにく
いという効果を奏する。
さらに、前記造粒体は前記の効果に加えて吸水速度が従
来のものよりはるかにすぐれているという効果を奏する
ので、衛生用品、農園芸用品などの種々の用途に好適に
用いられつるものである。
= 27−

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 含水率を10〜60重量%に調整した高吸水性樹脂
    粉末と水溶性高分子化合物の粉末とを混合し、ついで乾
    燥することを特徴とする高吸水性樹脂の造粒法。 2 前記混合の前に含水率を10〜60重量%に調製し
    た前記高吸水性樹脂粉末とHLB2.0〜4.7のソル
    ビタン系界面活性剤および有機溶媒とを混合し、該有機
    溶媒を揮発させて高吸水性樹脂粉末中の有機溶媒の含有
    率を5重量%以下とする処理を行なう請求項1記載の造
    粒法。 3 高吸水性樹脂粉末中の有機溶媒の含有率を5重量%
    以下に調整し、水溶性高分子化合物の粉末を混合したの
    ち、水をさらに添加し、ついで乾燥する請求項2記載の
    造粒法。 4 前記高吸水性樹脂粉末がアクリル酸塩系重合体架橋
    物の粉末である請求項1、2または3記載の造粒法。
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