JPH0323574B2 - - Google Patents

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JPH0323574B2
JPH0323574B2 JP62283212A JP28321287A JPH0323574B2 JP H0323574 B2 JPH0323574 B2 JP H0323574B2 JP 62283212 A JP62283212 A JP 62283212A JP 28321287 A JP28321287 A JP 28321287A JP H0323574 B2 JPH0323574 B2 JP H0323574B2
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water
polymer
weight
flexible article
producing
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JP62283212A
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Efu Haaman Danieru
Kuruuzu Uno
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NL Chemicals Inc
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NL Chemicals Inc
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Publication date
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Publication of JPH0323574B2 publication Critical patent/JPH0323574B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10Esters
    • C08F220/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/42Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L15/60Liquid-swellable gel-forming materials, e.g. super-absorbents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04Acids; Metal salts or ammonium salts thereof

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、水吸収用の可撓性物品の製造方法に
関するもので、これはオレフイン性不飽和カルボ
ン酸とアルキルアクリレートと少量の架橋剤との
全て特定比率における反応生成物を含有する重合
体を用いて実施される。 (従来の技術) 水膨潤性、水不溶性高分子材料を製造するため
種々の方式が提案されている。この種の材料は、
架橋剤の存在下でのカルボン酸単量体の重合によ
り、カルボキシル基含有の重合体生成性組成物か
ら製造されている。この種の単量体は、アクリル
酸、マレイン酸、無水マレイン酸等を包含する。
この種の線状カルボン酸重合体は、アクリル酸−
アクリレート共重合体、アクリル酸−アクリルア
ミド共重合体、アクリル酸−オレフイン共重合体
を包含する。米国特許第3980663号明細書は、親
核性カルボキシルイオンを含有する水溶性かつ低
分子量の高分子電解質を、カルボキシル基により
親核攻撃を受ける2個もしくはそれ以上の部位を
有する架橋剤と反応させて、この種の重合体を製
造することを開示している。この方法は、グリセ
リンジグリシジルエーテルにより架橋されたアク
リル酸−メチルアクリレート共重合体のナトリウ
ム塩の水溶液(水酸化ナトリウムを共重合体のラ
テツクスに加えて製造される)における反応によ
り例示される。得られる生成物は流延してフイル
ムにされ、オーブン内で1時間硬化される。しか
しながら、この方法および生成物は種々の欠点を
有する。架橋反応は遅く、硬化に必要な滞留時間
を与えるには特に大型の乾燥器を必要とする。さ
らに、架橋は、線状重合体連鎖間にジエステルブ
リツジを形成させることにより達成される。この
結合は加水分解を受け、したがつて重合体劣化を
受ける。この特許の他の欠点は、磨砕により微粒
子材料にしか形成されえないフイルムの製造であ
る。この結果、水吸収の遅いフイルムに固有の低
い表面積/重量比を有する生成物をもたらし、こ
れはフイルムの膨潤した表面が吸収試験の際さら
に水により浸透されるのを阻止する傾向を有す
る。したがつて、フイルムの芯は、あつたとして
も極く遅い膨潤能力しか示さない。 崩壊または可溶化されることなく大量の水を吸
収しうる水膨潤性、水不溶性材料の形成を特に考
慮して、他の高分子系も提案されている。ジヤー
ナル・オブ・アプライド・ポリマー・サイエン
ス、第14巻、第897〜928頁(1970)に報告された
「酸含有エマルジヨン重合体のアルカリ増粘のメ
カニズム」と題する論文には、バーブルツグによ
り、酸含有ラテツクスは中和の際全て共通の膨潤
過程を受けて完全に可溶化され、より親水性の大
きい重合体になると記載されている。バーブルツ
グは、一連の重合体において、一般式メチルメタ
クリレート/エチルアクリレート/メタクリル酸
(MMA/EA/MAA)のTgと親水性とを変化
させかつMMA/EAの比を50/0から0/80に
変化させる特定の中和反応を記載している。粘度
変化と光学顕微鏡における肉眼変化との両者につ
いて観察を行なつた。また、より親水性範囲の大
きい単量体における研究、たとえば80/20および
70/30 EA/MAAでMMAが零であるような高
EA/MAA含有量を使用する研究も開示されて
いる。光学顕微鏡は、カルボン酸基が次第に中和
されるにつれて粒子が徐々に膨潤することを示し
た。80%中和において、粒子は高度に膨潤し、固
体から液体媒体への相変化が識別しうるようにな
ると開示されている。90%および100%中和にお
いて、粒子は消失し、真正溶液が形成される。親
水性の低い重合体ラテツクス粒子、たとえば高
MMAレベルと低EAおよびMAAレベル(たとえ
ば60/20/20のMMA/EA/MAA)から得られ
たものは、中和の際に粘稠なゲルとなり、光学顕
微鏡では僅かに識別しうる膨潤ゲル粒子として認
められ、膨潤粒子と溶液との間には明確な境界が
ない。乾燥した100%中和のラテツクス粒子の電
子顕微鏡検査は、中心核から突出する多くの触手
を示し、これら触手は粒子と互いに関連し、すな
わち粘着して高粘度をもたらす。さらに、バーブ
ルツグは、エチレングリコールジメタクリレート
と15%および30%レベルにて高度に架橋した四種
のEA/MAA共重合体の製造を開示している。
MAA含有量は20%および30%である。15%架橋
で調製されたラテツクスは中和の際に膨潤し、未
架橋重合体について得られるものよりずつと高い
粘度をもたらす。30%架橋材料は、その極めて高
い架橋密度により、膨潤も粘性も示さない。 (発明が解決しようとする課題) 本発明の水吸収用可撓性物品は、従来の水膨潤
性かつ水不溶性の重合体生成性組成物に比べて改
良された特定の短鎖単量体を少量の架橋剤と組合
せてなる重合体から製造される。重合されかつ中
和されるとこの組成物は吸収性生成物を形成し、
これは膨潤すると乾燥した感触(dry−to−the−
touch feel)を有するゲル化微小球を形成する。
吸収流体に対する吸収剤の異常な保持性と結びつ
いて、これは本発明による水吸収用の可撓性物品
の製造において重要となし、たとえば外科および
歯科用スポンジ、月経用タンポン、おむつ、肉
盆、紙タオルおよび家畜ペツト用の使い捨て汚物
マツトのような種々の物品において重要となる。 (課題を解決するための手段) 上記に鑑み、本発明に用いる重合体生成組成物
は、 (a) 約15〜約50重量%のオレフイン性不飽和カル
ボン酸と、 (b) 約49.07〜約82重量%のアルキルアクリレー
ト(ここでアルキル基は1〜6個の炭素原子を
有する)と、 (c) 約0.03〜約3.0重量%の2個以上の重合性エ
チレン基を有するモノマよりなる架橋剤と、 を特徴とする。 さらに、水吸収剤として有用な重合体塩も用い
られ、この重合体塩は組成物成分(a),(b)および(c)
の懸濁重合反応生成物として組成から生成される
重合体の塩を特徴とする。 好ましくは、重合体塩は、重合体のアルカリ性
塩または有機アミン塩である。アルカリ性塩の例
は、ナトリウム、カリウム、リチウムおよびアン
モニウムから選択することができる。有機アミン
塩の例はトリメチルアミンおよびトリエタノール
アミンから選択することができる。 本発明に用いる重合体を製造するに際し、オレ
フイン性不飽和カルボン酸とアルキルアクリレー
トとを含有する単量体混合物を少量のビニル架橋
剤の存在下で重合させる。架橋は、架橋剤のビニ
ル基を重合体の炭素−炭素骨格中に直接に導入す
ることにより達成される。長期の耐崩壊性を必要
とする場合は、加水分解安定性の架橋剤、たとえ
ばジビニルベンゼンまたはトリアリルシアヌレー
トを使用することができる。 有用なオレフイン性不飽和カルボン酸は、活性
化したオレフイン性炭素−炭素二重結合と少なく
とも1個のカルボキシル基とを有するような物
質、すなわちオレフイン性二重結合を有する酸で
ある。適するカルボン酸の代表的な例は、アクリ
ル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン
酸、ムコン酸、アコニツト酸などの化合物ならび
にその混合物を包含する。好適なカルボン酸はア
クリル酸およびメタクリル酸である。 有用なアルキルアクリレートは、アルキル基が
1〜6個の炭素原子、好ましくは1〜4個の炭素
原子を有するようなアルキルアクリレートであ
る。適するアクリレートの代表的な例はメチルア
クリレート、エチルアクリレート、プロピルアク
リレート、n−ブチルアクリレートおよびイソブ
チルアクリレートを包含する。好適なアクリレー
トはメチルアクリレート、エチルアクリレートお
よびn−ブチルアクリレートであり、メチルアク
リレートが特に好適である。より大きい連鎖のア
クリレートは疎水性となる傾向を有し、最終重合
体塩が水中および塩水溶液中においてより低い膨
潤と水吸収性とを示すようになる。 上記した単量体の記載の範囲内に入らない他の
単量体も、それらが基本的かつ新規な特性に悪影
響を与えない限り、少量ですなわち約8重量%ま
での量で使用することができる。たとえば、アク
リルアミド、2−エチルヘキシルアクリレート、
ヒドロキシエチルアクリレートおよびヒドロキシ
エチルメタクリレートを、メチルアクリレートま
たはエチルアクリレートの一部代替として使用す
ることができ、またイタコン酸、マレイン酸また
は無水マレイン酸をメタクリル酸またはアクリル
酸の一部代替として使用することができる。 水溶性重合体を不溶性の水膨潤性重合体に変え
るため使用される架橋技術は、遊離基付加重合と
して周知されている。使用しうる架橋剤は、2個
もしくはそれ以上の遊離基重合性エチレン基を有
する多不飽和の重合性ビニル単量体である。2個
以上の重合性エチレン基を有する実質的に任意の
単量体を使用することができ、この単量体は上記
した酸およびアクリレートとのビニル付加重合反
応に入りうるものでなければならない。その例に
は次のものが包含される: (1) グリコールのジアクリレートエステルおよび
ジメタクリレートエステル、たたとえばエチレ
ングリコールジメタクリレート、プロピレング
リコールジメタクリレート、ブチレングリコー
ルジメタクリレートおよびヘキシレングリコー
ルジメタクリレート; (2) エーテルもしくはポリエーテルグリコールの
ジアクリレートエステルおよびジメタクリレー
トエステル、たとえばジエチレングリコールジ
アクリレート、ジエチレングリコールジメタク
リレート、トリエチレンもしくはテトラエチレ
ングリコールジアクリレートおよびトリエチレ
ンもしくはテトラエチレングリコールジメタク
リレート; (3) 重合性不飽和カルボン酸のアリルエステル、
たとえばアリルアクリレート、メタリルアクリ
レート、アリルメタクリレート、アリルエタク
リレート、エタリルアクリレート、メタリルメ
タクリレート; (4) ジ−もしくはトリビニル芳香族化合物、たと
えばジビニルベンゼンおよびトリビニルベンゼ
ン; (5) 二塩基性および三塩基性酸のジ−もしくはト
リアリルエステル、たとえばジアリルフタレー
ト、トリアリルシアヌレート、ジアリルマレエ
ート、ジアリルスクシネート、トリアリルホス
フエート、ジアリルオキサレート、ジアリルマ
ロネート、ジアリルサイトレート、ジアリルフ
マレート、ジアリルエーテル、ならびに (6) ポリオールのアクリレートもしくはメタクリ
レートエステル、たとえばトリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパンまたはペンタエリ
スリトールのジ−もしくはトリアクリレートま
たはメタクリレートエステル。 所望の重合体性質を得るには、単量体を或る特
定比率で重合させることが重要であるが、正確な
比率は所望とする重合体特性に応じて変化するで
あろう。オレフイン性不飽和カルボン酸は、使用
単量体の全重量に対し約15〜約50重量%、特に好
ましくは約20〜約40重量%の量で使用される。使
用されるカルボン酸の量が約50重量%を越える
と、得られる重合体塩は過度に親水性となつて過
剰量の水を吸収し、(1)可溶性重合体、(2)粘稠な溶
液もしくは懸濁物および(3)高分子構造保全性の喪
失をもたらす。カルボン酸の量が約15%未満にな
ると、得られる重合体塩は親水性が不充分とな
り、貧弱な水吸収性を示す。 アルキルアクリレートは、使用単量体の全重量
に対し約49.07〜約82重量%、特に好ましくは約
59.02〜約78重量%の量で使用される。使用アク
リレートの量が約82重量%を越えると、得られる
塩型の重合体は親水性が不充分となり、貧弱な水
吸収性を示す。アクリレートの量が約49.07%未
満になると、得られる重合体は過度に親水性とな
つて過剰量の水を吸収し、(1)可溶性重合体、(2)粘
稠な溶液もしくは懸濁物、および(3)高分子構造保
全性の喪失をもたらす。 使用する架橋剤の量は、望ましくは約0.03〜約
3.0重量%、好ましくは約0.08〜約2.0%に制限さ
れる。この少ない架橋剤の量は、重合体塩を水不
溶性にすると共に高度の水吸収性を保持するのに
充分であることが判明した。0.03%未満の使用
は、中和の際主として個々の粒子性を欠如した増
粘剤として作用する重合体をもたらす。架橋剤の
量が0.03%を越えて増加するにつれ、得られる重
合体は増々個別的かつ剛性となり、塩粒子の膨張
をできるだけ小さくする。3.0%より多い量の架
橋剤を使用すると、水吸収性は産業上許容しえな
いレベルに低下する。 好適な重合体は、約20〜約40重量%のメタクリ
ル酸およびアクリル酸から選択されるオレフイン
性不飽和カルボン酸と、約59.02〜約78重量%の
メチルアクリレート、エチルアクリレートおよび
n−ブチルアクリレートから選択されるアルキル
アクリレートと、約0.08〜約2.0重量%の架橋剤
とを必須成分として含有する組成物から製造され
る。 重合の際、重合成分はできるだけ完全に反応さ
せるべきである。重合体は、通常の重合技術、た
とえば溶液、懸濁もしくは乳化重合により、バツ
チ式、連続式もしくは半連続式で作ることができ
る。 懸濁重合が好適である。何故なら、この技術は
50〜400μの平均粒径を有する高表面積粒子沈澱
物として酸性重合体生成物をもたらし、この生成
物は10〜50μ範囲のより小さな粒子の付着物から
構成されると思われるからである。これらのより
小さな粒子の大部分は、それらの表面に2〜5μ
の突起部を有する崩壊した球形の高表面積ドーナ
ツツ体として現出する。 重合反応は触媒の存在下で行なわれる。反応に
必要な遊離基を形成する触媒は慣用のものであ
り、通常、有機過酸化物、無機過硫酸塩および遊
離基発生アゾ化合物である。触媒の使用量は、通
常反応させるべき全単量体原料100重量部当り約
0.01〜約2.0重量部である。有機過酸化物の代表
的例は、ベンゾイルパーオキサイド、アセチルパ
ーオキサイド、ビス(p−ブロモベンゾイル)パ
ーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、
t−ブチルヒドロパーオキサイド、ジクミルパー
オキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、ビス
(p−メトキシベンゾイル)パーオキサイド、2,
2′−アゾビスイソブチロニトリルなどを包含す
る。無機過硫酸塩の例はアンモニウム、ナトリウ
ムおよびカリウムの過硫酸塩を包含する。これら
は、単独で或いは重亜硫酸ナトリウムもしくはカ
リウムと組合せて使用することができる。重合は
好ましくは遊離基触媒を用いて行われるが、たと
えば高エネルギーX−線もしくはγ−線のような
放射線重合を用いることもできる。 通常使用される適当な表面活性剤および(また
は)コロイドを重合反応の際に分散剤として使用
することもできる。 重合時間および温度は、使用する単量体系およ
び触媒に応じて著しく変化させることができる。
通常、重合反応は約0゜〜100℃の温度にて少なく
とも30分乃至数時間以内、好ましくは最大効率に
関し65゜〜90℃にて1〜4時間で完結するであろ
う。 好適具体例において懸濁重合は次のようにして
行なわれる。反応器には脱イオン水と懸濁剤とを
装填し、不活性ガスにより脱気させる。反応器を
必要に応じ加熱して懸濁剤を溶解させることがで
きる。予め決定した量のオレフイン性不飽和カル
ボン酸とアルキルアクリレートとを別々に或いは
混合物として加える。付加は室温にてまたは反応
温度にて起こるであろう。架橋剤と触媒とは、単
量体混合物と同時にまたは別々に加えることがで
きる。 次いで、反応器内容物を通常の手段によつて攪
拌しかつ加熱して、単量体のほぼ最低沸点の温度
にて重合を開始させる。メチルアクリレートを重
合させる場合、この温度は約70℃である。次い
で、反応を続行させて重合を完結させ、その後反
応器内容物を冷却する。重合体生成物は、通常の
過手段によりスラリから回収するか或いはスラ
リ中において直接その塩型に変えることができ
る。 最終生成物スラリを約100℃で水蒸気処理して、
微量の未反応単量体を全て除去することができ
る。代案として、高反応性酸化還元触媒を加え
て、ほぼ100%収率を与える。次いで、スラリを
過して重合体をその非膨潤性酸型として回収す
ることができ、或いは最終スラリに計算量のアル
カリ水溶液を加えて中和し、遊離酸基を塩型に変
えることもできる。代案として、過した重合体
ケーキを水中に再分散させ、上記のように中和す
るか或いは乾燥し、粉末化し次いでアルカリによ
り中和することができる。 典型的には、最終反応混合部の固形物含量は約
15%〜約50%である。それより低い固形物含量も
使用することができるが、一般に経済的観点から
望ましくない。 得られる乾燥型またはスラリ型の重合体生成物
は、次いで貯蔵するか或いはたとえば基質を処理
することによりそのまま吸収性物品中に直接に使
用することができる。たとえば、基質となりうる
物品を酸性重合体で処理し、次いで通常の中和法
によりアルカリ性溶液で中和して水膨潤性重合体
を生成させる。処理工程は基質に対する完全な粒
子分散または非連続分散を意味すると理解すべき
である。処理すべき基質は最終用途に応じて広汎
に変化することができ、たとえば木材パルプ、セ
ルロース心綿、紙、織布または不織布などとする
ことができる。 中和の際、任意の適当な有機もしくは無機塩基
を使用することができる。代表的な化合物は、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウ
ム、水酸化アンモニウム、アンモニアおよび炭酸
ナトリウムを包含する。中和は、たとえばエタノ
ールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノー
ルアミン、メチルジエタノールアミン、ブチルジ
エタノールアミン、ジエチルアミン、ジメチルア
ミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ト
リブチルアミンなどおよびその混合物のような有
機アミンにより達成することもできる。最も好適
な塩基は水酸化ナトリウムである。要するに、重
合体組成物に悪影響を与えない任意の塩基性物質
を使用することができる。 特に中和反応の際臨界的なことは、必要最少量
の水を使用して、完全かつ均一な反応と中和とを
行なうことである。使用しうる水の効果的量は、
水総量対重合体の比に関し、約4〜10:1、好ま
しくは約5〜7:1の重量比の範囲であることが
判明した。4:1より小さい比を用いると、中和
の際遊離水の全部が酸性重合体の僅か一部によつ
て急速に吸収され、残余の中和剤を未中和の酸性
重合体粒子に運ぶための水が殆んど残らないとい
う危険が生ずる。これに対し、比が10:1を越え
ると、乾燥の際不必要に多量の吸収水を除去する
ため、過大のエネルギー消費をもたらす。 完全な中和を行なうには、アルカリ性中和用溶
液に溶解させる塩基の当量と重合体スラリ中のカ
ルボン酸当量との間に化学量論が観察されねばな
らない。すなわち、単量体部分を含有するカルボ
ン酸1当量につき少なくとも1当量の塩基、たと
えば水酸化ナトリウムを使用すべきである。しか
しながら、カルボン酸基の全てが中和溶液により
中和されるのを確保するには、20%当量過剰とい
う多量の塩基を使用することもできる。事実、反
応を進めかつ最大の膨潤を達成するには、僅少過
剰が望ましい。過剰のアルカリ度は有害ではな
い。何故なら、これは乾燥の際アクリレートエス
テル部分、特にメチルアクリレートを部分鹸化し
て重合体鎖骨格中に付加的ナトリウムアクリレー
ト単量体単位を生ぜしめるよう反応するからであ
る。 重合体塩の乾燥は、たとえば流動床乾燥、ロー
タリーキルン乾燥、棚乾燥、真空乾燥およびオー
ブン乾燥のような通常の手段により、重合体分解
を惹起することなく、重合体生成物に関連する水
の実質的に全てを除去するに充分な温度で行なう
ことができる。5%までの残留吸収水分を含有す
る生成物は、許容しうる物質である。好適な乾燥
温度は25゜〜150℃、特に好ましくは80゜〜100℃と
することができる。 乾燥の際、重合体塩の粒子は凝集して脆い固体
粒子の塊を形成する。この塊を磨砕して、取り扱
いおよび船積みに容易な個々の粒子を形成させる
ことができる。所望する特定最終用途に応ずる
が、約50μ乃至約2mmの粒子は、水を急速に吸収
しかつ予め膨潤した粒子の塊を水が通過してまだ
未接触の物質にまで達しうるような粒子をもたら
すことが見出された。粒子寸法が増大するにつ
れ、容積に対する粒子表面積が減少し、より遅い
水吸収と最終的により大きく膨潤した粒子とをも
たらすことを了解すべきである。同様に、ばらで
使用する場合、小さい粒子寸法の材料は、減少し
た粒子内孔部寸法とそれによる減少した浸透速度
との結果、大きい粒子よりも遅い速度で水を吸収
する傾向がある。 本発明に用いる重合体生成物は、その架橋性と
分子量測定の際一般に使用される溶剤に対する不
溶性とにより、不確定の「重量平均」分子量を有
する。中和された重合体は、それ自身の重量の何
倍もの包囲水を吸収することができる。かくし
て、それぞれ個々の吸収性粒子は、粒子の微粒性
を破壊することなく、その個々の直径の数倍に膨
潤し、すなわち拡大する。重量で100倍以上の量
の蒸留水の吸収も認められている。1%の塩化ナ
トリウム溶液では重量で30倍までの増加が起こ
り、一方15〜25%の塩化ナトリウム溶液では重量
で10倍までの増加が認められた。この吸収量は、
特に重合体粒子がその中で実質的に不動でありか
つ得られる微粒物質がその構造一体性を保持する
ことが認められる場合に顕著である。 水不溶性かつ水膨潤性の重合体は、好ましく
は、水保持能力を必要とする水吸収性9帯などの
物品に使用される。 前記用途に使用する場合、重合体材料は好まし
くは固体の顆粒形として吸収のため最大の表面積
を与えると共に、吸収性に対し最大表面積が得ら
れるよう確保する。複合吸収性物品の全重量に対
し少なくとも約1重量%、出来れば90重量%まで
の重合体塩をこの吸収性物品中に存在させるべき
である。 吸収性物品の種類に応じて、重合体塩は布繊
維、木材パルプ繊維、木綿リンターなど或いはそ
の混合物の吸収材層からなる支持体シートまたは
可撓性支持体に分散させることができる。この種
の吸収材層は、吸収性包帯を製造する際に、なら
びにたとえば外科用および歯科用スポンジ、月経
用タンポン、おむつ、肉盆、家畜ペツト汚物用マ
ツト、水分離具(たとえば過芯)などのような
上記した製造物品を製造する際に一般的に使用さ
れるものとすることができる。これらの材料は、
支持体シートもしくは支持体と外被覆シートとの
複数層(これらは全て当分野で周知されたもので
ある)を含むことができる。 本発明による水吸収性物品は、上記高分子物質
を通常の手順により吸収性包帯中に加えて製造す
ることができ、かくして所望の微粒子重合体を最
終構造体中に維持するようにする。月経用タンポ
ンの場合、これは重合体粒子を吸収性繊維の層の
上に層として展延し、次いでこの層を重合体粒子
が内方になるようロールの形態に巻くことにより
得ることができる。この複合体の水蒸気処理およ
び乾燥は、繊維に対する粒子の付着を増大させる
であろう。得られた吸収材は、水を吸収するよう
なその特性を維持するであろう。この種の物品を
製造するためのその他周知の方法も本発明の範囲
内にあると考えるべきである。 本発明に用いる水不溶性、水膨潤性の重合体
は、水保持性を向上させかつ空気容量を増大させ
るための土壌改良剤としても使用することができ
る。砂−沈泥−粘土の組成を変化させた土壌、特
に高含量の砂と配合した場合、著しく向上された
水保持能力が認められる。このより高い水保持能
力は、1〜15バールの圧力においてさえ観察され
る。 重合体塩の使用は未処理比較土壌よりも明らか
に優秀であり、その効果は砂質性が大きくより多
孔質の土壌において特に顕著に見られる。この種
の土壌は蒸発と排水との両者により過剰量の水を
失なうことが特徴的であり、重合体はこの作用を
強力に抑制する。砂質土壌における過剰排水の付
随的作用は、浸出による栄養物の損失である。重
合体はこの作用をも抑制するので、土壌に加えら
れた栄養物は長期間保持される。 これら重合体の顕著な水保持性のため、重合体
は地球の乾燥域で見られるような砂質の自由排水
性土壌において生育させる植物の立枯れを防止す
る用途に特に適している。これら重合体は、早魃
期における植物の生存を維持するのに有益であ
り、例えばゴルフグリーン、陸上スポーツ域およ
び歩道のような砂地または自由排水性砂質土壌で
作られた芝生において特に有用である。また、こ
れらは苗床、温室、家庭菜園に、或いは人工土壌
に、或いは鉢植え植物にも有用である。定期的な
潅水および監視の費用および必要性が著しく減少
する。したがつて、それらはより多量の水を植物
床に保持することにより水管理の負担を軽減さ
せ、畑潅漑または温室潅水の量を減らして労力を
節約させる。さらに、それらは土壌の水保持能力
を増大させることにより土地縁部をも改良し、そ
こを作物生産に適するようにする。最後に、それ
らは、例えば草を植えたもしくは裸の道路、田畑
または脆い土地(fragipans)のような自然のま
たは人工の過程により緻密化された土壌をゆるめ
るのに有用である。さらに、それらは移植の際に
も有用であり、この場合水保持性およびひげ根と
水膨潤した重合体粒子との間の近密接触は移植シ
ヨツクを減少させかつ植物シヨツクをなくす。本
重合体の他の用途は、種子被覆であり、これは発
芽および生長の初期段階に対し水の豊富な耐乾燥
性の環境を与える。 固体中に使用する場合、好適な重合体物質は
65/35/0.1のEA/MAA/EGDMAのナトリウ
ム塩である。一般に水保持性の点でナトリウム塩
とは均等でないが、カリウム塩は容易には浸出さ
れずかつ生長の長期間にわたり植物に利用されう
るような栄養物を供給する点で有利である。これ
は、重合体に対する対抗イオンとしてのカリウム
が代表的可溶性の合成カリウム含有肥料の可溶化
速度に比して、緩徐にのみ放出されるという事実
に基づいている。したがつて、カリウム肥料化と
水保持とは、ナトリウム重合体塩とカリウム重合
体塩との両者の配合物を使用することにより最適
化させることができる。 本明細書中に使用する、土壌という用語は、植
物を生長させることができかつ支持手段、酸素、
水および栄養物を供給する任意の媒体を意味す
る。これら物質の例は、天然生長媒体および人工
的すなわち非天然の生長媒体、たとえばガラスビ
ーズ、発泡有機物質(たとえば発泡ポリスチレン
またはポリウレタン)、焼成粘土粒子、粉砕プラ
スチツクなどを包含する。 (実施例) 以下の例により本発明をさらに説明するが、本
発明はこれらのみに限定されるものではない。示
した部数およびパーセントは、特記しない限り全
重量に対するものである。 これらの例において、水および塩水溶液の吸収
度を測定するには次の手順を用いた。1gの重合
体塩を100gの1%NaCl溶液または200gの蒸留
水に加える。攪拌することなく2時間静置させ
る。ワツトマンNo.4の紙を使用して、もはや水
が流過しなくなるまで(通常5〜15分間)過す
る。膨潤した生成物を秤量し、重合体の重量、す
なわち1gを減じ、そしてその結果を膨潤値とし
て記録する。吸収速度は、1gの重合体塩を小型
ジヤー内の蒸留水30g中に加えることにより測定
する。ジヤーの内容を振とうにより静かに攪拌す
る。重合体が完全に固くなるのに必要な時間、す
なわちジヤーを倒置しても生成物が自由に流動し
なくなる時間、を観察して記録する。 例 1 この例は、好適な懸濁重合技術による本発明の
重合体の製造方法を示すものである。 重合反応器に、2000gの脱イオン水と、懸濁剤
としての3gのセロサイズQP−4400(ユニオンカ
ーバイド社の製品であり、4000〜6000cpsの2%
粘度を有するヒドロキシエチルセルロース粉末で
ある)とを充填した。反応器の内容物を65℃に加
熱してヒドロキシエチルセルロースを溶解させ、
次いで35℃まで冷却させた。 次いで反応器に対し、攪拌下に、メチルアクリ
レート325gと氷メタクリル酸175gと架橋剤とし
てのエチレングリコールジメタクリレート0.5g
と触媒としてのアゾビスイソブチロニトリル0.5
gとの混合物を加えた。反応器の内容物を、中庸
な流速(たとえば毎分100ml)で窒素を流過させ
てパージすることにより脱気させた。温度を70℃
に高め、混合物を3時間重合させた。最後の時
間、反応器温度を80℃に高めて反応を完結させ
た。全反応時間は3時間であつた。全重合反応の
間、反応器の内容物を連続攪拌した。 反応が完結した後、反応器のスラリを25℃まで
冷却させ、真空過器を通してこのスラリを過
した。過ケーキは1000gであつた。生成物を分
析しかつ収率を決定するため、過ケーキの1/5
部を80℃の真空オーブン内で16時間乾燥させ、平
均40メツシユ(米国標準篩寸法)まで磨砕して、
約34〜36%のメタクリル酸を含有する顆粒状の酸
性重合体を調製した。単量体から重合体生成物へ
の変換%は97.0%であつた。 過ケーキの残部を水酸化ナトリウムの塩基性
溶液で中和し、この場合残部の各1/5部のケーキ
を脱イオン水400g中に別々に分散させ、次いで
10%水酸化ナトリウム溶液195g(たとえば重合
体を中和するのに必要な理論量より20%過剰)を
急速かつ完全に添加することによつて行なつた。
得られた塊体を真空オーブン内で80℃にて乾燥さ
せて含有水分を除去し、次いで20メツシユ篩(米
国標準篩寸法)を通過する寸法まで磨砕した。 この重合体塩の塩水吸収度を、1%塩化ナトリ
ウム溶液で測定した。過ケーキは24gであり、
これはそれ自身の重量の23倍の水吸収に相当し
た。水吸収試験において、重合体重量の約100倍
の水吸収が達成された。 例 2〜17 例2〜17は、例1の懸濁重合技術により、第
表に示した量で異なる重量比のメチルアクリレー
ト(MA)とメタクリル酸(MAA)と架橋剤と
してのエチレングリコールジメタクリレート
(EDMA)とを使用して重合体を製造した。例2
〜12の重合体は例1の方法により中和したが、た
だし水酸化リチウム溶液の代りに水酸化ナトリウ
ム溶液を使用した。例13〜17の酸性重合体を中和
するには、例1の手順を使用した。 第表において、アルカリ性重合体の吸収能力
は、重合体の乾燥重量に対する倍数の量で示し
た。吸収値は、脱イオン水と15%塩化カルシウム
溶液と15%塩化ナトリウム溶液とについて示し
た。計算の便宜上、示した架橋剤の量は、使用し
た他の二種の単量体に加えられた物質の量を示
す。 重合体は、広範囲の単量体および架橋剤の濃度
にわたり、水と塩水溶液とに対し高い吸収能力を
有することを、上記の結果は明確に示している。
このデータは、さらに架橋剤レベルが増加するに
つれて水吸収が減少することをも示している。約
95%の水吸収含量を有する得られた生成物は、乾
燥感触の構造一体性を保持する固い膨潤粒子から
なつていた。より高い水吸収レベルにおいて、膨
潤粒子は僅かに柔軟であつたが、個々に分離して
おり、非凝集粒子は半乾燥の感触であつた。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for manufacturing flexible articles for water absorption, which comprises the reaction product of an olefinically unsaturated carboxylic acid, an alkyl acrylate and a small amount of a crosslinking agent, all in specific ratios. It is carried out using polymers containing substances. (Prior Art) Various methods have been proposed for producing water-swellable and water-insoluble polymer materials. This kind of material is
They are prepared from carboxyl group-containing polymer-forming compositions by polymerization of carboxylic acid monomers in the presence of a crosslinking agent. Monomers of this type include acrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, and the like.
This type of linear carboxylic acid polymer is acrylic acid-
Includes acrylate copolymers, acrylic acid-acrylamide copolymers, and acrylic acid-olefin copolymers. U.S. Pat. No. 3,980,663 discloses that a water-soluble, low molecular weight polyelectrolyte containing nucleophilic carboxyl ions is reacted with a crosslinking agent having two or more sites subject to nucleophilic attack by carboxyl groups. discloses the production of this type of polymer. This method is exemplified by the reaction in an aqueous solution (prepared by adding sodium hydroxide to the latex of the copolymer) of the sodium salt of an acrylic acid-methyl acrylate copolymer crosslinked with glycerin diglycidyl ether. The resulting product is cast into a film and cured in an oven for 1 hour. However, this method and product have various drawbacks. The crosslinking reaction is slow and requires particularly large dryers to provide the residence time necessary for curing. Additionally, crosslinking is accomplished by forming diester bridges between linear polymer chains. This bond undergoes hydrolysis and thus polymer degradation. Another drawback of this patent is the production of films that can only be formed into particulate material by milling. This results in a product with a low surface area/weight ratio inherent in slow water absorption films, which tends to prevent the swollen surface of the film from being penetrated further by water during absorption testing. Therefore, the film core exhibits only a slow, if any, ability to swell. Other polymeric systems have also been proposed with particular regard to the formation of water-swellable, water-insoluble materials that can absorb large amounts of water without disintegrating or solubilizing. In a paper entitled "Mechanism of alkaline thickening of acid-containing emulsion polymers" reported in the Journal of Applied Polymer Science, Volume 14, pp. 897-928 (1970), Barburtzug reported that acid-containing It is stated that during neutralization, all latexes undergo a common swelling process to become completely solubilized and become more hydrophilic polymers. In a series of polymers, Barburtzug has varied the Tg and hydrophilicity of the general formula methyl methacrylate/ethyl acrylate/methacrylic acid (MMA/EA/MAA) and increased the MMA/EA ratio from 50/0 to 0/80. The specific neutralization reactions to be varied are described. Both viscosity changes and macroscopic changes observed under an optical microscope were observed. Also, studies on monomers with larger hydrophilicity ranges, e.g. 80/20 and
70/30 EA/MAA with 0 MMA
Studies using EA/MAA content have also been disclosed. Optical microscopy showed that the particles gradually swelled as the carboxylic acid groups were gradually neutralized. It is disclosed that at 80% neutralization, the particles become highly swollen and a phase change from solid to liquid medium becomes discernible. At 90% and 100% neutralization, the particles disappear and a genuine solution is formed. Polymer latex particles with low hydrophilicity, e.g.
MMA levels and low EA and MAA levels (e.g. 60/20/20 MMA/EA/MAA) result in viscous gels upon neutralization and swollen gels that are barely discernible under light microscopy. They are recognized as particles, and there is no clear boundary between the swollen particles and the solution. Electron microscopy of dry, 100% neutralized latex particles shows many tentacles protruding from the central core, which are associated with the particles, ie, stick together, resulting in a high viscosity. Additionally, Barburzug discloses the preparation of four EA/MAA copolymers that are highly crosslinked with ethylene glycol dimethacrylate at 15% and 30% levels.
MAA content is 20% and 30%. Latexes prepared with 15% crosslinking swell upon neutralization, resulting in a much higher viscosity than that obtained with uncrosslinked polymers. The 30% crosslinked material exhibits neither swelling nor viscosity due to its extremely high crosslink density. (Problem to be Solved by the Invention) The water absorbing flexible article of the present invention contains specific short chain monomers that are improved compared to conventional water-swellable and water-insoluble polymer-forming compositions. Manufactured from polymers in combination with small amounts of crosslinking agents. When polymerized and neutralized, the composition forms an absorbent product;
When it swells, it feels dry-to-the-
Forms gelled microspheres with a touch feel.
Combined with the extraordinary retentiveness of the absorbent to absorbing fluids, this is of importance in the production of flexible articles for water absorption according to the invention, such as surgical and dental sponges, menstrual tampons, diapers, meat trays, etc. It is important in a variety of articles such as paper towels and disposable litter mats for livestock pets. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the polymer forming composition used in the present invention comprises (a) about 15 to about 50% by weight of an olefinically unsaturated carboxylic acid; and (b) about 49.07 to about 82% by weight of an alkyl acrylate (wherein the alkyl group has 1 to 6 carbon atoms); and (c) a monomer having from about 0.03 to about 3.0% by weight of two or more polymerizable ethylene groups. It is characterized by and . Additionally, polymer salts useful as water absorbents are also used, which polymer salts are used as composition components (a), (b), and (c).
Characterized by a salt of a polymer produced from the composition as a suspension polymerization reaction product of. Preferably, the polymer salt is a polymeric alkaline salt or an organic amine salt. Examples of alkaline salts can be selected from sodium, potassium, lithium and ammonium. Examples of organic amine salts can be selected from trimethylamine and triethanolamine. In producing the polymer used in the present invention, a monomer mixture containing an olefinically unsaturated carboxylic acid and an alkyl acrylate is polymerized in the presence of a small amount of a vinyl crosslinking agent. Crosslinking is accomplished by introducing the vinyl groups of the crosslinking agent directly into the carbon-carbon backbone of the polymer. If long-term disintegration resistance is required, hydrolytically stable crosslinking agents such as divinylbenzene or triallyl cyanurate can be used. Useful olefinically unsaturated carboxylic acids are those materials having an activated olefinic carbon-carbon double bond and at least one carboxyl group, ie, acids with olefinic double bonds. Representative examples of suitable carboxylic acids include compounds such as acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, crotonic acid, muconic acid, aconitic acid, and mixtures thereof. Preferred carboxylic acids are acrylic acid and methacrylic acid. Useful alkyl acrylates are those in which the alkyl group has 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms. Representative examples of suitable acrylates include methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate and isobutyl acrylate. Preferred acrylates are methyl acrylate, ethyl acrylate and n-butyl acrylate, methyl acrylate being particularly preferred. Larger chain acrylates tend to be more hydrophobic, such that the final polymer salt exhibits lower swelling and water absorption in water and aqueous salt solutions. Other monomers not falling within the scope of the above monomer description may also be used in small amounts, i.e. up to about 8% by weight, provided they do not adversely affect the basic and novel properties. can. For example, acrylamide, 2-ethylhexyl acrylate,
Hydroxyethyl acrylate and hydroxyethyl methacrylate can be used as a partial replacement for methyl acrylate or ethyl acrylate, and itaconic acid, maleic acid or maleic anhydride can be used as a partial replacement for methacrylic acid or acrylic acid. can. The crosslinking technique used to convert water-soluble polymers into insoluble water-swellable polymers is known as free radical addition polymerization. Crosslinking agents that can be used are polyunsaturated polymerizable vinyl monomers having two or more free-radically polymerizable ethylene groups. Virtually any monomer having two or more polymerizable ethylene groups can be used and must be capable of entering into vinyl addition polymerization reactions with the acids and acrylates described above. Examples include: (1) diacrylate and dimethacrylate esters of glycols, such as ethylene glycol dimethacrylate, propylene glycol dimethacrylate, butylene glycol dimethacrylate and hexylene glycol dimethacrylate; ) diacrylate and dimethacrylate esters of ethers or polyether glycols, such as diethylene glycol diacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene or tetraethylene glycol diacrylate and triethylene or tetraethylene glycol dimethacrylate; (3) polymerizable unsaturated carbons; allyl ester of acid,
(4) di- or trivinyl aromatic compounds such as divinylbenzene and trivinylbenzene; (5) dibasic and Di- or triallyl esters of tribasic acids, such as diallyl phthalate, triallyl cyanurate, diallyl maleate, diallyl succinate, triallyl phosphate, diallyl oxalate, diallyl malonate, diallyl citrate, diallyl fumarate , diallyl ether, and (6) acrylate or methacrylate esters of polyols, such as di- or triacrylate or methacrylate esters of trimethylolethane, trimethylolpropane or pentaerythritol. It is important to polymerize the monomers in certain ratios to obtain the desired polymer properties, but the exact ratios will vary depending on the desired polymer properties. The olefinic unsaturated carboxylic acids are used in amounts of about 15 to about 50% by weight, particularly preferably about 20 to about 40% by weight, based on the total weight of the monomers used. When the amount of carboxylic acid used exceeds about 50% by weight, the resulting polymer salt becomes too hydrophilic and absorbs excessive amounts of water, resulting in (1) soluble polymer, (2) viscous resulting in solution or suspension and (3) loss of macromolecular structural integrity. When the amount of carboxylic acid is less than about 15%, the resulting polymer salt is insufficiently hydrophilic and exhibits poor water absorption. The alkyl acrylate is about 49.07% to about 82% by weight based on the total weight of the monomers used, particularly preferably about
Used in amounts of 59.02 to about 78% by weight. When the amount of acrylate used exceeds about 82% by weight, the resulting salt form of the polymer is insufficiently hydrophilic and exhibits poor water absorption. When the amount of acrylate is less than about 49.07%, the resulting polymer becomes too hydrophilic and absorbs excessive amounts of water, resulting in (1) a soluble polymer, (2) a viscous solution or suspension; and (3) result in loss of macromolecular structural integrity. The amount of crosslinking agent used desirably ranges from about 0.03 to about
Limited to 3.0% by weight, preferably from about 0.08 to about 2.0%. This low amount of crosslinker was found to be sufficient to render the polymer salt water insoluble while retaining a high degree of water absorption. Use of less than 0.03% results in a polymer that upon neutralization acts primarily as a thickener lacking individual particulate character. As the amount of crosslinker increases beyond 0.03%, the resulting polymer becomes increasingly individual and rigid, minimizing swelling of the salt particles. Using an amount of crosslinker greater than 3.0% reduces water absorption to industrially unacceptable levels. Suitable polymers include from about 20 to about 40% by weight of an olefinically unsaturated carboxylic acid selected from methacrylic acid and acrylic acid, and from about 59.02 to about 78% by weight of methyl acrylate, ethyl acrylate and n-butyl acrylate. It is prepared from a composition containing as essential ingredients a selected alkyl acrylate and about 0.08% to about 2.0% by weight crosslinking agent. During the polymerization, the polymerized components should be reacted as completely as possible. The polymers can be made in batches, continuously or semi-continuously by conventional polymerization techniques such as solution, suspension or emulsion polymerization. Suspension polymerization is preferred. Because this technology
This is because the acidic polymer product results as a high surface area particle precipitate with an average particle size of 50-400μ, and this product appears to be composed of deposits of smaller particles in the 10-50μ range. Most of these smaller particles have 2-5μ on their surface.
It appears as a collapsed spherical high surface area donut body with protrusions of . The polymerization reaction is carried out in the presence of a catalyst. Catalysts that form the free radicals necessary for the reaction are conventional and are usually organic peroxides, inorganic persulfates and free radical-generating azo compounds. The amount of catalyst used is usually about 100 parts by weight of all monomer raw materials to be reacted.
0.01 to about 2.0 parts by weight. Representative examples of organic peroxides include benzoyl peroxide, acetyl peroxide, bis(p-bromobenzoyl) peroxide, di-t-butyl peroxide,
t-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, cumene hydroperoxide, bis(p-methoxybenzoyl) peroxide, 2,
Includes 2'-azobisisobutyronitrile and the like. Examples of inorganic persulfates include ammonium, sodium and potassium persulfates. These can be used alone or in combination with sodium or potassium bisulfite. Polymerization is preferably carried out using free radical catalysis, but radiation polymerization, such as high-energy X-rays or gamma-rays, can also be used. Suitable commonly used surfactants and/or colloids can also be used as dispersants during the polymerization reaction. Polymerization times and temperatures can vary significantly depending on the monomer system and catalyst used.
Typically, the polymerization reaction will be completed within at least 30 minutes to several hours at a temperature of about 0 DEG to 100 DEG C., preferably 1 to 4 hours at a temperature of 65 DEG to 90 DEG C. for maximum efficiency. In a preferred embodiment, suspension polymerization is carried out as follows. The reactor is charged with deionized water and suspending agent and degassed with inert gas. The reactor can be heated as necessary to dissolve the suspending agent. Predetermined amounts of olefinically unsaturated carboxylic acid and alkyl acrylate are added either separately or as a mixture. Addition may occur at room temperature or at reaction temperature. The crosslinker and catalyst can be added to the monomer mixture simultaneously or separately. The reactor contents are then agitated and heated by conventional means to initiate polymerization at a temperature about the lowest boiling point of the monomers. When polymerizing methyl acrylate, this temperature is approximately 70°C. The reaction is then allowed to continue to complete polymerization, after which the reactor contents are cooled. The polymer product can be recovered from the slurry by conventional filtration means or converted directly to its salt form in the slurry. The final product slurry is treated with steam at about 100°C,
All trace amounts of unreacted monomer can be removed. Alternatively, a highly reactive redox catalyst can be added to give nearly 100% yield. The slurry can then be filtered to recover the polymer in its non-swellable acid form, or the final slurry can be neutralized by adding a calculated amount of aqueous alkaline solution to convert the free acid groups to the salt form. . Alternatively, the filtered polymer cake can be redispersed in water and neutralized as described above, or dried, powdered and neutralized with alkali. Typically, the solids content of the final reaction mixture is approximately
It is 15% to about 50%. Lower solids contents can be used, but are generally undesirable from an economic standpoint. The resulting dry or slurry polymer product can then be stored or used directly in absorbent articles as is, for example by treating the substrate. For example, a potential substrate article is treated with an acidic polymer and then neutralized with an alkaline solution using conventional neutralization techniques to form a water-swellable polymer. Processing steps should be understood to mean complete particle dispersion or discontinuous dispersion onto the substrate. The substrate to be treated can vary widely depending on the end use and can be, for example, wood pulp, cellulose batt, paper, woven or non-woven fabrics, etc. Any suitable organic or inorganic base can be used during neutralization. Representative compounds include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, ammonium hydroxide, ammonia and sodium carbonate. Neutralization can also be achieved with organic amines such as ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, methyldiethanolamine, butyldiethanolamine, diethylamine, dimethylamine, trimethylamine, triethylamine, tributylamine, etc. and mixtures thereof. The most preferred base is sodium hydroxide. In short, any basic material that does not adversely affect the polymer composition can be used. Particularly critical in the neutralization reaction is to use the minimum amount of water necessary to carry out complete and uniform reaction and neutralization. The effective amount of water that can be used is
Regarding the ratio of total water to polymer, it has been found that the weight ratio ranges from about 4 to 10:1, preferably from about 5 to 7:1. Using a ratio less than 4:1, during neutralization all of the free water is rapidly absorbed by a small portion of the acidic polymer, carrying the remaining neutralizing agent to the unneutralized acidic polymer particles. There is a danger that there will be little water left for drainage. On the other hand, if the ratio exceeds 10:1, an unnecessarily large amount of absorbed water is removed during drying, resulting in excessive energy consumption. To achieve complete neutralization, stoichiometry must be observed between the equivalents of base dissolved in the alkaline neutralizing solution and the equivalents of carboxylic acid in the polymer slurry. That is, at least one equivalent of base, such as sodium hydroxide, should be used for each equivalent of carboxylic acid containing monomer moieties. However, as much as 20% equivalent excess of base can be used to ensure that all of the carboxylic acid groups are neutralized by the neutralizing solution. In fact, a slight excess is desirable to drive the reaction and achieve maximum swelling. Excess alkalinity is not harmful. This is because, upon drying, the acrylate ester moieties, particularly methyl acrylate, react to partially saponify and generate additional sodium acrylate monomer units in the polymer chain backbone. Drying of the polymer salts can be carried out by conventional means such as fluidized bed drying, rotary kiln drying, shelf drying, vacuum drying, and oven drying to remove the bulk of the water associated with the polymer product without causing polymer decomposition. It can be carried out at a temperature sufficient to remove all particles. Products containing up to 5% residual absorbed moisture are acceptable materials. Suitable drying temperatures can be between 25° and 150°C, particularly preferably between 80° and 100°C. Upon drying, the polymer salt particles aggregate to form a brittle mass of solid particles. This mass can be ground to form individual particles that are easy to handle and ship. Depending on the specific end use desired, particles from about 50 microns to about 2 mm are suitable for particles that absorb water rapidly and allow water to pass through the pre-swollen mass of particles to reach uncontacted material. It was found that it brings about It should be appreciated that as the particle size increases, the particle surface area to volume decreases, resulting in slower water absorption and ultimately more swollen particles. Similarly, when used in bulk, materials with small particle sizes tend to absorb water at a slower rate than larger particles as a result of reduced particle pore size and therefore reduced permeation rates. The polymeric products used in this invention have indeterminate "weight average" molecular weights due to their crosslinking properties and insolubility in solvents commonly used in molecular weight measurements. A neutralized polymer can absorb many times its own weight of surrounding water. Thus, each individual absorbent particle swells, or expands, to several times its individual diameter without destroying the fineness of the particle. It has also been observed that it absorbs more than 100 times its weight of distilled water. For 1% sodium chloride solutions, up to a 30-fold increase in weight occurred, while for 15-25% sodium chloride solutions, up to a 10-fold increase in weight was observed. This absorption amount is
This is particularly the case when it is observed that the polymer particles are substantially immobile therein and the resulting particulate material retains its structural integrity. Water-insoluble and water-swellable polymers are preferably used in articles such as water-absorbent 9-bands that require water holding capacity. When used in such applications, the polymeric material is preferably in solid granular form to provide maximum surface area for absorption and to ensure maximum surface area for absorption. At least about 1% by weight, and preferably up to 90% by weight, of the polymer salt should be present in the composite absorbent article, based on the total weight of the article. Depending on the type of absorbent article, the polymer salt can be dispersed in a support sheet or flexible support consisting of an absorbent layer of cloth fibers, wood pulp fibers, cotton linters, etc. or mixtures thereof. Absorbent layers of this type are used in the production of absorbent bandages and, for example, in surgical and dental sponges, menstrual tampons, diapers, meat trays, livestock pet waste mats, water separation devices (e.g. supercored), etc. It can be one that is commonly used when manufacturing the above-mentioned manufactured articles such as. These materials are
Multiple layers of support sheets or supports and overcoat sheets, all of which are well known in the art, may be included. Water-absorbent articles according to the invention can be manufactured by incorporating the polymeric materials described above into an absorbent dressing by conventional procedures, thus maintaining the desired particulate polymer in the final structure. In the case of menstrual tampons, this can be obtained by spreading the polymer particles as a layer over a layer of absorbent fibers and then winding this layer in the form of a roll with the polymer particles inward. . Steam treatment and drying of this composite will increase particle adhesion to the fibers. The resulting absorbent material will maintain its properties such as absorbing water. Other well known methods for making articles of this type are also considered to be within the scope of this invention. The water-insoluble, water-swellable polymer used in the present invention can also be used as a soil conditioner to improve water retention and increase air capacity. A significantly improved water holding capacity is observed in soils with a modified sand-silt-clay composition, especially when combined with a high content of sand. This higher water holding capacity is observed even at pressures of 1 to 15 bar. The use of polymer salts is clearly superior to untreated comparison soils, and the effect is particularly pronounced in sandy and more porous soils. This type of soil is characterized by the loss of excessive amounts of water both through evaporation and drainage, and polymers strongly inhibit this effect. A collateral effect of over-drainage in sandy soils is loss of nutrients through leaching. Polymers also inhibit this effect, so nutrients added to the soil are retained for a long time. The remarkable water retention properties of these polymers make them particularly suitable for use in preventing damping-off of plants grown in sandy, free-draining soils such as those found in arid regions of the earth. These polymers are beneficial in maintaining plant survival in the early stages and are particularly useful in lawns made of sandy or free-draining sandy soils, such as golf greens, land sports areas and footpaths. be. They are also useful in nurseries, greenhouses, home gardens, or in artificial soils, or for potted plants. The cost and need for regular irrigation and monitoring is significantly reduced. Therefore, they reduce the burden of water management by retaining more water in the plant beds and save labor by reducing the amount of field irrigation or greenhouse irrigation. Furthermore, they also improve land edges by increasing the water holding capacity of the soil, making it suitable for crop production. Finally, they are useful for loosening soils that have been compacted by natural or artificial processes, such as grassed or bare roads, fields or fragipans. Furthermore, they are also useful during transplantation, where the water retention and close contact between the hair roots and the water-swollen polymer particles reduce transplant shock and eliminate plant shock. Another use for the polymers is seed coating, which provides a water-rich, drought-resistant environment for the early stages of germination and growth. For use in solids, suitable polymeric materials are
65/35/0.1 EA/MAA/EGDMA sodium salt. Although generally unequal to sodium salts in terms of water retention, potassium salts are advantageous in that they are not easily leached and provide nutrients that are available to plants over long periods of growth. This is based on the fact that potassium, as a counterion to the polymer, is released only slowly compared to the solubilization rate of typical soluble synthetic potassium-containing fertilizers. Therefore, potassium fertilization and water retention can be optimized by using a blend of both sodium and potassium polymer salts. As used herein, the term soil is defined as soil capable of growing plants and providing support, oxygen,
means any medium that provides water and nutrients. Examples of these materials include natural growth media and artificial or non-natural growth media such as glass beads, expanded organic materials (eg expanded polystyrene or polyurethane), calcined clay particles, ground plastics, and the like. (Example) The present invention will be further explained with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. Parts and percentages shown are based on total weight unless otherwise stated. In these examples, the following procedure was used to measure the absorbance of water and aqueous salt solutions. Add 1 g of polymer salt to 100 g of 1% NaCl solution or 200 g of distilled water. Let stand for 2 hours without stirring. Pass through Watzmann No. 4 paper until no more water flows through (usually 5-15 minutes). Weigh the swollen product, subtract the weight of the polymer, ie 1 g, and record the result as the swelling value. The rate of absorption is determined by adding 1 g of polymer salt to 30 g of distilled water in a small jar. Gently mix the contents of the jar by shaking. Observe and record the time required for the polymer to become completely solid, ie, the product no longer flows freely when the jar is inverted. Example 1 This example illustrates the preparation of polymers of the invention by a suitable suspension polymerization technique. In a polymerization reactor, 2000 g of deionized water and 3 g of Cellocize QP-4400 (a product of Union Carbide, 2% of 4000-6000 cps) were added as a suspending agent.
(a hydroxyethyl cellulose powder with a viscosity) was filled. The contents of the reactor were heated to 65°C to dissolve the hydroxyethylcellulose;
It was then cooled to 35°C. 325 g of methyl acrylate, 175 g of glacial methacrylic acid and 0.5 g of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking agent were then added to the reactor under stirring.
and azobisisobutyronitrile as catalyst 0.5
A mixture of g was added. The contents of the reactor were degassed by purging with nitrogen at a moderate flow rate (eg, 100 ml per minute). Temperature 70℃
The mixture was allowed to polymerize for 3 hours. For the final time, the reactor temperature was increased to 80°C to complete the reaction. The total reaction time was 3 hours. The contents of the reactor were continuously stirred during the entire polymerization reaction. After the reaction was completed, the slurry in the reactor was cooled to 25°C and passed through a vacuum vessel. The excess cake weighed 1000g. 1/5 of the overcake to analyze the product and determine the yield.
The sample was dried in a vacuum oven at 80°C for 16 hours and ground to an average of 40 mesh (US standard sieve size).
A granular acidic polymer containing approximately 34-36% methacrylic acid was prepared. The percent conversion of monomer to polymer product was 97.0%. The remainder of the percake is neutralized with a basic solution of sodium hydroxide, in which case each remaining 1/5 part of the cake is dispersed separately in 400 g of deionized water and then
This was done by rapidly and completely adding 195 g of 10% sodium hydroxide solution (e.g., 20% excess over the theoretical amount needed to neutralize the polymer).
The resulting mass was dried in a vacuum oven at 80° C. to remove any moisture content, and then ground to a size that would pass through a 20 mesh sieve (US standard sieve size). The salt water absorption of this polymer salt was measured in a 1% sodium chloride solution. The excess cake is 24g,
This corresponded to an absorption of 23 times its own weight in water. In water absorption tests, water absorption of about 100 times the polymer weight was achieved. Examples 2 to 17 Examples 2 to 17 were prepared using the suspension polymerization technique of Example 1 with methyl acrylate (MA) and methacrylic acid (MAA) in different weight ratios and ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking agent in the amounts shown in the table. (EDMA) was used to produce a polymer. Example 2
The polymers of ~12 were neutralized by the method of Example 1, except that sodium hydroxide solution was used instead of lithium hydroxide solution. The procedure of Example 1 was used to neutralize the acidic polymers of Examples 13-17. In the table, the absorption capacity of alkaline polymers is expressed as a multiple of the dry weight of the polymer. Absorption values were given for deionized water, 15% calcium chloride solution and 15% sodium chloride solution. For convenience of calculation, the amount of crosslinking agent shown refers to the amount of material added to the other two monomers used. The above results clearly demonstrate that the polymer has a high absorption capacity for water and aqueous salt solutions over a wide range of monomer and crosslinker concentrations.
The data also shows that water absorption decreases as crosslinker levels increase. about
The resulting product with a water absorption content of 95% consisted of hard swollen particles that retained structural integrity with a dry feel. At higher water absorption levels, the swollen particles were slightly soft but individually separated, and the non-agglomerated particles had a semi-dry feel.

【表】【table】

【表】 例 18〜24 例18〜24は、異なる重量比の各種単量体を使用
する、例1の手順による重合体の製造を示してい
る。例18、20および21の重合体は例1の方法によ
つて中和したが、ただし水酸化ナトリウム溶液の
代りに水酸化リチウム溶液を使用した。例19およ
び22〜24は、水酸化ナトリウムによる例1の中和
方法を使用した。使用した重合体成分の量および
吸収試験結果を第表に示す。計算の便宜上、示
した架橋剤の量は、使用した他の単量体に加えら
れた物質の量を示す。 この結果は、アクリル酸が水中での膨潤におい
てメタクリル酸とほぼ同等な結果を与えることを
示している。高電解質濃度の存在下における膨潤
については、メタクリル酸が好適である。この結
果は、試験した全ての重合体がCaCl2および
NaClの高濃度に対し鋭敏であることを示してい
るが、重合体はまだ高レベルの吸収度を維持する
と共に構造一体性を保持する。例24も、カルボン
酸単量体の一部を少量の他の酸単量体で代替した
重合体の有用性を示している。
TABLE Examples 18-24 Examples 18-24 illustrate the preparation of polymers according to the procedure of Example 1 using different weight ratios of various monomers. The polymers of Examples 18, 20 and 21 were neutralized by the method of Example 1, except that lithium hydroxide solution was used instead of sodium hydroxide solution. Examples 19 and 22-24 used the neutralization method of Example 1 with sodium hydroxide. The amounts of polymer components used and the absorption test results are shown in Table 1. For convenience of calculation, the amount of crosslinking agent shown indicates the amount of material added to the other monomers used. This result shows that acrylic acid gives approximately the same results as methacrylic acid in swelling in water. For swelling in the presence of high electrolyte concentrations, methacrylic acid is preferred. This result indicates that all polymers tested
Although shown to be sensitive to high concentrations of NaCl, the polymer still maintains high levels of absorbance and retains structural integrity. Example 24 also demonstrates the utility of a polymer in which some of the carboxylic acid monomers are replaced with small amounts of other acid monomers.

【表】 例25および26 例25および26は、異なる重量比の単量体と架橋
剤とを使用し、例1の懸濁重合技術により製造さ
れた重合体を使用した。酸性重合体は水酸化リチ
ウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび
トリエタノールアミンから調製された塩基性溶液
で中和した。使用した単量体はメチルアクリレー
ト(MA)、メタクリル酸(MAA)およびエチレ
ンジメタクリレート(EDMA)である。使用し
た単量体の量および結果を第表に示す。架橋剤
の量は、使用した二種の他の単量体に加えられた
量を示す。 この結果は、中和剤を変化させる効果、したが
つて得られた重合体塩生成物の効果を示してい
る。また、この結果は、ナトリウムおよびリチウ
ム重合体が水に対し実質的に同等の吸収度を有す
るが、リチウム化合物は電解溶液においてより優
れた結果を与えることを示している。カリウム重
合体は、より低い膨潤効率を示すが、その潜在的
栄養価により農業分野に特別の用途を有する。ト
リエタノールアミン塩は吸収能がさらに低いが、
化粧料用途に特に有用であろう。
TABLE Examples 25 and 26 Examples 25 and 26 used polymers made by the suspension polymerization technique of Example 1 using different weight ratios of monomer and crosslinker. The acidic polymer was neutralized with a basic solution prepared from lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and triethanolamine. The monomers used were methyl acrylate (MA), methacrylic acid (MAA) and ethylene dimethacrylate (EDMA). The amounts of monomers used and the results are shown in the table. The amount of crosslinking agent indicates the amount added to the two other monomers used. The results demonstrate the effectiveness of varying the neutralizing agent and therefore the resulting polymer salt product. The results also show that although sodium and lithium polymers have substantially similar absorbance to water, lithium compounds give better results in electrolyte solutions. Although potassium polymers exhibit lower swelling efficiency, they have particular application in the agricultural sector due to their potential nutritional value. Triethanolamine salts have even lower absorption capacity, but
It would be particularly useful for cosmetic applications.

【表】 例 27〜40 この例は、水膨潤かつ水不溶性重合体を製造す
るため重合体成分の量を変化させる効果を示して
いる。例1の手順を反復して重合体−ナトリウム
塩を製造した。使用した単量体の量および結果を
第表に示す。 メチルアクリレートとメタクリル酸とエチレン
ジメタクリレートからなる単一系(MA/
MAA/EDMA)を、MA範囲50〜80とMAA範
囲20〜50とEDMA範囲0.03〜0.3とにわたつて検
討した。この結果は、各架橋レベルに対し1%
NaClにおける最大の膨潤が約35〜40%MAAの
重合体で得られることを示している。最高の構造
保全性を有する膨潤粒子を与えた重合体粒子は、
MAA濃度範囲が約20〜40%の範囲内にあると判
明した。 50%MAAを越えかつ0.3〜0.03の架橋剤範囲内
では、膨潤粒子の構造保全性が失われた。構造保
全性は0.03未満の架橋剤でも劣化し、したがつて
水中の中和された重合体は不定かつ過不能な粒
子を与え、これは従来のゲル化した粘稠スラリも
しくは溶液と区別できなかつた。
TABLE Examples 27-40 This example shows the effect of varying the amounts of polymer components to produce water-swellable and water-insoluble polymers. The procedure of Example 1 was repeated to prepare the polymer-sodium salt. The amounts of monomers used and the results are shown in the table. A single system (MA/
MAA/EDMA) was examined across the MA range 50-80, MAA range 20-50, and EDMA range 0.03-0.3. This result is 1% for each crosslinking level.
It is shown that the maximum swelling in NaCl is obtained with polymers of about 35-40% MAA. The polymer particles gave swollen particles with the highest structural integrity.
The MAA concentration range was found to be within the range of approximately 20-40%. Above 50% MAA and within the 0.3-0.03 crosslinker range, the structural integrity of the swollen particles was lost. Structural integrity deteriorates with less than 0.03 crosslinker, so neutralized polymers in water give irregular and impregnable particles that are indistinguishable from traditional gelled viscous slurries or solutions. Ta.

【表】 例 41〜46 例41〜46は、異なる架橋剤の種々な量と共にメ
チルアクリレートとメタクリル酸とを使用し、例
1の懸濁重合技術により重合体を製造した。その
結果を第表に示す。 この結果は、ジエチレングリコールジメタクリ
レートを0.1%および0.5%として製造した重合体
が1%NaClにおいてそれぞれ25倍および34倍の
膨潤比を与えたことを示している。したがつて、
架橋レベルが低い程、より容易に水和しかつ膨潤
しうる重合体が得られる。しかしながら、通常下
限値は0.03%である。何故なら、この点を越える
と粒子は膨潤粒子がその構造保全性を維持する平
衡吸収レベルまでもはや膨潤せず、寧ろ構造保全
性が失なわれる程多量の水を吸収するからであ
る。後者の場合、粒子は極めて軟質となり、融合
し、場合によつては粘性ゲルもしくは粘性重合体
溶液さえ生ぜせしめる。ジエチレングリコールジ
メタクリレートより高級のグリコール類、たとえ
ばテトラエチレングリコールをそのジメタクリレ
ート誘導体として使用すると、架橋単位の親水性
が増大した。アリルメタクリレートは、一つのビ
ニル基がアクリル酸エステルのアルキル基に存在
し、第二のビニル基がカルボン酸基、すなわちメ
タクリル酸基に存在する架橋剤の例である。ジビ
ニルベンゼンは炭化水素架橋剤の例であつて、加
水分解性エステル基を含有せず、したがつて得ら
れる重合体はその骨格および架橋ブリツジ全体に
わたり、加水分解上安定な炭素−炭素結合により
構造的に完成されている。
TABLE Examples 41-46 Examples 41-46 prepared polymers by the suspension polymerization technique of Example 1 using methyl acrylate and methacrylic acid with varying amounts of different crosslinking agents. The results are shown in Table 1. The results show that polymers prepared with 0.1% and 0.5% diethylene glycol dimethacrylate gave swelling ratios of 25 times and 34 times at 1% NaCl, respectively. Therefore,
Lower levels of crosslinking result in polymers that are more easily hydrated and swellable. However, the lower limit is usually 0.03%. This is because beyond this point the particles no longer swell to the equilibrium absorption level at which the swollen particles maintain their structural integrity, but rather absorb so much water that structural integrity is lost. In the latter case, the particles become extremely soft and coalesce, possibly even forming a viscous gel or polymer solution. The use of glycols higher than diethylene glycol dimethacrylate, such as tetraethylene glycol, as its dimethacrylate derivative increased the hydrophilicity of the crosslinking units. Allyl methacrylate is an example of a crosslinking agent in which one vinyl group is present on the alkyl group of the acrylic ester and a second vinyl group is present on the carboxylic acid group, ie the methacrylic acid group. Divinylbenzene is an example of a hydrocarbon crosslinker and does not contain hydrolyzable ester groups, so the resulting polymer has a structure with hydrolytically stable carbon-carbon bonds throughout its backbone and bridges. It has been completely completed.

【表】 例 47 この例は、本発明に用いる重合体を製造しかつ
各種の表面活性剤の存在下に重合体スラリを中和
するための方法を示している。 重合反応器に、2000gの脱イオ水と懸濁剤とし
ての3gのセロサイズQP−4400(ユニオンカーバ
イド社の製品であり、4000〜6000cpsの2%粘度
を有するヒドロキシエチルセルロース粉末であ
る)を充填した。反応器の内容物を65℃まで加熱
してヒドロキシエチルセルロースを溶解させ、次
いで35℃に冷却した。 次いで反応器に対し、攪拌下に、メチルアクリ
レート325gと氷メタクリル酸175gと架橋剤とし
てのエチレングリコールジメタクリレート0.5g
と触媒としてのアゾビスイソブチロニトリル0.5
gとを含有する混合物を加えた。次いで、中庸な
流速(たとえば毎分100ml)で窒素を流過させて
パージすることにより、反応器の内容物を脱気さ
せた。温度を70℃に高め、混合物を3時間重合さ
せた。最後の時間、反応器温度を80℃に高めて反
応を完結させた。全反応時間は3時間であつた。
全重合反応の間、反応器の内容物を連続攪拌し
た。 反応の完結後、反応器のスラリを25℃に冷却し
た。攪拌と流動とをより良好にするため、スラリ
を500gの水で希釈した。 このスラリの1/5部(600g)を鋼製ビーカーに
移し、分散機により極めて急速(3000RPM)に
攪拌した。これに、表面活性剤として5%エアロ
ゾルOT(アメリカンシアナミド社からのジオク
チルナトリウムスルホスクシネート)を加えた。
次いで、この懸濁物に195gの10%NaOHを加え
ると、スラリは直ちに固化して、軟かくて膨潤し
た脆い顆粒の塊体となつた。中和工程における水
対重合体の重量比は6.76対1であつた。次いで、
この脆い固体のナトリウム重合体塩を真空オーブ
ン中80℃で乾燥して含有水を除去し、次いで20メ
ツシユ篩(米国標準篩寸法)を通過する寸法まで
磨砕した。得られた乾燥生成物は、水中でその重
量の100倍を吸収した。1%NaCl溶液において
は、その重量の21倍が吸収された。吸収速度はそ
れぞれ8秒および21秒であつた。 実施例 1 この実施例1は、上記例の重合体を用いる各種
の吸収性物品の製造を示している。 A 例1から得た0.5gの微粉砕した乾燥重合体
塩を、5gのセルロースを含有する脱繊維化し
たセルロースのスラリ250gにゆつり加えた。
2分間混合した後、このスラリを慣用のノーブ
ル・アンド・ウツド・ラボラトリー・シート・
マシンのヘツドボツクス中で希釈し、12″×
12″のハンドシートに成形し、乾燥して水吸収
性につき試験した。この物品は10%の重合体塩
を含有した。この乾燥紙は、その重量の12倍の
水を吸収した。 B 例47により製造した重合体懸濁物を15%固形
物含量まで希釈し、20モル%過剰の10%
NaOH溶液で中和した。中和重合体は膨潤し
かつ全部の水を吸収し、固くて脆いペーストを
形成した。次いで、これを水により0.5%固形
物まで希釈した。このスラリ100gを、セルロ
ース5gを含有する打解セルロースパルプのス
ラリ250gに加えた。これを、同じく上記した
ように12″×12″のハンドシートに変え、そして
水吸収性につき試験した。この乾燥紙は、その
重量の6.6倍の水を吸収した。 C 重さ3.5gの6枚の4″×10″片の紙タオルを順
次に重畳し、これらの層間に例1からの微粉砕
重合体塩3.5gを一様に散布した。得られた多
重パツドに、重量が20gに増加するまで霧水を
噴霧した。この濡れたパツドを次いで80℃で乾
燥して層を融合させた。このパツドを密に丸め
て長円形の形状となし、1%NaCl溶液中に数
分間浸漬させ、次いで1.5psiの圧力下で5分間
圧縮して塩水吸収の程度を測定した。このパツ
ドは、その重量の9倍の1%NaCl溶液を吸収
した。重合体を使用せずに上記のように処理し
た同様な比較タオルはその重量の3倍の塩水溶
液を吸収した。 比較例 A〜G この例は、各種の市販の水膨潤性かつ水不溶性
重合体製品の水および塩水溶液吸収速度を、例1
により製造された乾燥重合体塩と比較した。試験
した重合体およびその既知の化学的記載ならびに
結果を第表に示す。この結果は、本発明の重合
体が予想外に優秀な水膨潤性かつ水不溶性組成物
であることを示す。 この例において、比較物質Aは市場においてア
クワロンと同定され、ハーキユリース社の製品で
ある。比較物質Bは市場においてビテラー1と同
定され、ユニオンカーバイド社の製品である。比
較物質Cは市場においてビテラー2と同定され、
ユニオンカーバイド社の製品である。比較物質D
は市場においてパーマソルブ−10と同定され、
ナシヨナル・スターチ・アンド・ケミカル社の製
品である。比較物質Eは市場においてパーマソル
ブ−30と同定され、ナシヨナル・スターチ・ア
ンド・ケミカル社の製品である。比較物質Fは市
場においてH−スパンと同定され、ゼネラル・ミ
ルス・ケミカルス社の製品である。この物質は米
国農務省による許諾の下に製造される。比較物質
Gは市場においてダウフレークと同定され、ダウ
ケミカル社の製品であり、米国特許第3980663号
および第3993616号により製造される。
EXAMPLE 47 This example illustrates a method for making polymers for use in the present invention and neutralizing polymer slurries in the presence of various surfactants. The polymerization reactor was charged with 2000 g of deionized water and 3 g of Cellocize QP-4400 (a product of Union Carbide, a hydroxyethyl cellulose powder with a 2% viscosity of 4000-6000 cps) as a suspending agent. The contents of the reactor were heated to 65°C to dissolve the hydroxyethylcellulose and then cooled to 35°C. 325 g of methyl acrylate, 175 g of glacial methacrylic acid and 0.5 g of ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinking agent were then added to the reactor under stirring.
and azobisisobutyronitrile as catalyst 0.5
A mixture containing g was added. The contents of the reactor were then degassed by purging with nitrogen at a moderate flow rate (eg, 100 ml per minute). The temperature was increased to 70°C and the mixture was polymerized for 3 hours. For the final time, the reactor temperature was increased to 80°C to complete the reaction. The total reaction time was 3 hours.
The contents of the reactor were continuously stirred during the entire polymerization reaction. After completion of the reaction, the reactor slurry was cooled to 25°C. The slurry was diluted with 500 g of water for better stirring and flow. 1/5 part (600 g) of this slurry was transferred to a steel beaker and stirred very rapidly (3000 RPM) with a disperser. To this was added 5% Aerosol OT (dioctyl sodium sulfosuccinate from American Cyanamid Company) as a surfactant.
195 g of 10% NaOH was then added to this suspension, and the slurry immediately solidified into a mass of soft, swollen, and friable granules. The weight ratio of water to polymer in the neutralization step was 6.76:1. Then,
The brittle solid sodium polymer salt was dried in a vacuum oven at 80° C. to remove any water content and then ground to a size that passed through a 20 mesh sieve (US standard sieve size). The dry product obtained absorbed 100 times its weight in water. In a 1% NaCl solution, 21 times its weight was absorbed. The absorption rates were 8 seconds and 21 seconds, respectively. Example 1 This Example 1 demonstrates the production of various absorbent articles using the polymer of the above example. A. 0.5 g of the finely ground dry polymer salt from Example 1 was slowly added to 250 g of defibrillated cellulose slurry containing 5 g of cellulose.
After mixing for 2 minutes, transfer the slurry to a conventional Noble & Wood laboratory sheet.
Dilute in the head box of the machine, 12″×
Formed into 12" handsheets, dried and tested for water absorption. The article contained 10% polymer salt. The dry paper absorbed 12 times its weight in water. Example B The polymer suspension prepared by 47 was diluted to a solids content of 15%, with a 20 mol% excess of 10%
Neutralized with NaOH solution. The neutralized polymer swelled and absorbed all the water, forming a hard, brittle paste. This was then diluted to 0.5% solids with water. 100 g of this slurry was added to 250 g of a slurry of beaten cellulose pulp containing 5 g of cellulose. This was converted into a 12" x 12" handsheet and tested for water absorption, also as described above. This dry paper absorbed 6.6 times its weight in water. C. Six 4" x 10" pieces of paper towels weighing 3.5 g were stacked one on top of the other and 3.5 g of the finely divided polymer salt from Example 1 was evenly distributed between the layers. The resulting multiple pads were sprayed with water mist until the weight increased to 20 g. The wet pad was then dried at 80°C to fuse the layers. The pad was tightly rolled into an oval shape, immersed in a 1% NaCl solution for several minutes, and then compressed for 5 minutes under 1.5 psi pressure to determine the extent of salt water absorption. This pad absorbed nine times its weight in 1% NaCl solution. A similar comparative towel treated as described above without the polymer absorbed three times its weight in salt water solution. COMPARATIVE EXAMPLES A-G This example shows the water and salt solution absorption rates of various commercially available water-swellable and water-insoluble polymer products in Example 1.
compared to dry polymer salts prepared by. The tested polymers and their known chemical descriptions and results are shown in the table. This result shows that the polymer of the present invention is an unexpectedly excellent water-swellable and water-insoluble composition. In this example, Comparative Substance A is identified on the market as Aqualon and is a product of Hercules. Comparative material B is identified on the market as Viteller 1 and is a product of Union Carbide Company. Comparative substance C was identified as Viteller 2 on the market,
It is a product of Union Carbide. Comparative substance D
was identified as Permasolve-10 on the market,
It is a product of National Starch and Chemical Company. Comparative material E is identified on the market as Permasolve-30 and is a product of National Starch and Chemical Company. Comparative Material F is commercially identified as H-Span and is a product of General Mills Chemicals. This material is manufactured under license from the United States Department of Agriculture. Comparative material G is commercially identified as Dow Flake and is a product of the Dow Chemical Company, manufactured by US Pat. Nos. 3,980,663 and 3,993,616.

【表】 アミドグラフト きず。 ず。
[Table] Amide graft flaw. figure.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 可撓性シート材料と乾燥性感触の水膨潤性か
つ水不溶性な重合体塩粉末との組合わせからなる
水吸収性の可撓性物品の製造方法において、前記
重合体塩は触媒及び任意的な分散剤の存在下にモ
ノマ組成物を水中で加熱、攪拌してモノマ組成物
を重合させ、塩基性化合物で中和後に重合物塩を
分離、乾燥、磨砕して重合体塩粉末を得、前記モ
ノマは、 (a) 15〜50重量%のオレフイン性不飽和カルボン
酸と、 (b) 49.07〜82重量%のアルキルアクリレート
(アルキル基は1〜6個の炭素原子を有する)
と、 (c) 0.03〜3.0重量%の2個以上の重合性エチレ
ン基を有するモノマよりなる架橋剤 とからなることを特徴とする専ら重合体塩に基づ
く水吸収用の可撓性物品の製造方法。 2 オレフイン性不飽和カルボン酸として20〜40
重量%のメタクリル酸又はアクリル酸を特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の水吸収用の可撓性
物品の製造方法。 3 使用するオレフイン性不飽和カルボン酸の全
量に対し8重量%までのイタコン酸、マレイン酸
または無水マレイン酸を含むことを特徴とする特
許請求の範囲第1項または第2項記載の水吸収用
の可撓性物品の製造方法。 4 59.02〜78重量%のメチルアクリレート、エ
チルアクリレートまたはn−ブチルアクリレート
をアルキルアクリレートとして含むことを特徴と
する特許請求の範囲第1項〜第3項のいずれか1
項に記載の水吸収用の可撓性物品の製造方法。 5 0.08〜2重量%の架橋剤を特徴とする特許請
求の範囲第1項〜第4項のいずれか1項に記載の
水吸収用の可撓性物品の製造方法。 6 架橋剤はグリコールのジアクリレートまたは
ジメタクリレート、モノエーテルグリコールのジ
アクリレートまたはジメタクリレート、ポリエー
テルグリコールのジアクリレートまたはジメタク
リレート、重合性不飽和カルボン酸のアリルエス
テル、ジ−またはトリビニル芳香族化合物、二塩
基性または三塩基性のジ−またはトリアリルエス
テル、またはポリオールのアクリレートまたはメ
タクリレートの群から選択される特許請求の範囲
第1項または第5項に記載の水吸収用の可撓性物
品の製造方法。 7 触媒は有機過酸化物、無機過硫酸塩または遊
離基発生アゾ化合物から選択され、触媒量は全モ
ノマ組成物100重量部当たり0.01〜2重量部使用
される特許請求の範囲第1項記載の水吸収用の可
撓性物品の製造方法。 8 重合反応に任意的な分散剤として表面活性剤
またはコロイドが更に使用される特許請求の範囲
第1項記載の水吸収用の可撓性物品の製造方法。 9 中和用の塩基性化合物がアルカリ金属水酸化
物、アルカリ金属炭酸塩、水酸化アンモニウム、
炭酸アンモニウム、または有機アミンから選択さ
れる特許請求の範囲第1項記載の水吸収用の可撓
性物品の製造方法。 10 中和反応の水量は水総量:重合体の比が4
〜10:1である特許請求の範囲第1項記載の水吸
収用の可撓性物品の製造方法。 11 重合体が50μ〜2mmの粒子に磨砕される特
許請求の範囲第1項記載の水吸収用の可撓性物品
の製造方法。 12 可撓性シート材料が布繊維、木材パルプ繊
維、木綿リンター、またはこれらの混合物からな
る特許請求の範囲第1項記載の水吸収用の可撓性
物品の製造方法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing a water-absorbing flexible article comprising a combination of a flexible sheet material and a dry-touch water-swellable and water-insoluble polymer salt powder, comprising: The salt is prepared by polymerizing the monomer composition by heating and stirring the monomer composition in water in the presence of a catalyst and an optional dispersant, and after neutralization with a basic compound, the polymer salt is separated, dried, and ground. A polymer salt powder was obtained, the monomers comprising (a) 15-50% by weight of an olefinically unsaturated carboxylic acid; (b) 49.07-82% by weight of an alkyl acrylate (the alkyl group having 1-6 carbon atoms). )
and (c) 0.03 to 3.0% by weight of a crosslinking agent consisting of a monomer having two or more polymerizable ethylene groups. Method. 2 20-40 as olefinic unsaturated carboxylic acid
A method for producing a flexible article for absorbing water according to claim 1, characterized in that % by weight of methacrylic acid or acrylic acid. 3. A water absorbent according to claim 1 or 2, characterized in that it contains up to 8% by weight of itaconic acid, maleic acid or maleic anhydride based on the total amount of olefinic unsaturated carboxylic acids used. A method for manufacturing a flexible article. 4. Any one of claims 1 to 3, characterized in that the alkyl acrylate contains 59.02 to 78% by weight of methyl acrylate, ethyl acrylate, or n-butyl acrylate.
A method for producing a flexible article for water absorption as described in Section 1. 5. The method for producing a flexible article for water absorption according to any one of claims 1 to 4, characterized by 0.08 to 2% by weight of crosslinking agent. 6 The crosslinking agent is diacrylate or dimethacrylate of glycol, diacrylate or dimethacrylate of monoether glycol, diacrylate or dimethacrylate of polyether glycol, allyl ester of polymerizable unsaturated carboxylic acid, di- or trivinyl aromatic compound, A flexible article for water absorption according to claim 1 or 5 selected from the group of di- or tribasic di- or triallyl esters or acrylates or methacrylates of polyols. Production method. 7. The catalyst according to claim 1, wherein the catalyst is selected from organic peroxides, inorganic persulfates or free-radical generating azo compounds, and the amount of catalyst used is from 0.01 to 2 parts by weight per 100 parts by weight of the total monomer composition. A method of manufacturing a flexible article for water absorption. 8. A method for producing a flexible article for water absorption according to claim 1, wherein a surfactant or colloid is further used as an optional dispersant in the polymerization reaction. 9 The basic compound for neutralization is an alkali metal hydroxide, an alkali metal carbonate, ammonium hydroxide,
A method for producing a flexible article for absorbing water according to claim 1, wherein the flexible article is selected from ammonium carbonate or organic amines. 10 The amount of water in the neutralization reaction is the total amount of water: the ratio of polymer is 4.
A method for producing a flexible article for absorbing water according to claim 1, wherein the ratio is 10:1. 11. A method for producing a flexible article for water absorption according to claim 1, wherein the polymer is ground into particles of 50 μm to 2 mm. 12. The method of manufacturing a flexible article for water absorption according to claim 1, wherein the flexible sheet material comprises cloth fibers, wood pulp fibers, cotton linters, or mixtures thereof.
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