JPH05505550A - クレー及び超吸収性ポリマーのペレット - Google Patents
クレー及び超吸収性ポリマーのペレットInfo
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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】
クレー及び超吸収性ポリマーのペレｌトＲ関９背景
本発明は水分吸収性粒子に関する。
水分吸収性粒子〔例えば、動物用寝わら（ａｎｉｍａｌ １ｉｔｔｅｒ）として
使用されているもの〕は、米国特許第４．７０４．９８９号に記載の水分吸収性
クレーから製造されている。該特許においては、微細クレー（ｃｌａｙ ｆｉｎ
ｅｓ）がリグニン又はリグノゾル（ｌｉｇｎｏｓｏｌ）の水溶液とブレッドされ
、本混合物が、ピンタイプのプロセッサーの作用により、部分乾燥された多面の
真高凝粟体に転化される。
米国特許第４．３４３．７５１号においては、微細クレー（単独であっても、フ
ライアンツユと混合しても）、ペーパースラノノ、おがくず、及び落花生の殻な
どが粒子に凝集されている。
米国特許ｉＷ４．５９１．５８１号は、水中にてコロイド特性を有する水分散性
添加剤と微細クレーから水分吸収性粒子を製造する方法を開示している。
米国特許第４．２５８．６６０号では、動物用寝わらに使用するだめの水分吸収
性ペレ／トか、ベントナイトクレーバインダーと微粉砕したわらからＭＪａされ
ている。
米国特許第４．２２２．９８１号には、クレーの水性分散液を脱水（７て、クレ
ーを粒子に凝集させる方法か開示されている。疎水性の有機ブリッソング液体（
ｏｒｇａｎｉｃｂｒｉｄｇｉｎｇ １ｉｑｕｉｄ）と、クレー粒子から水を追い
出すのに有効な液体コンディショナーか、クレーの水性分散液に加えられる。撹
拌を行ってクレー粒子を凝集させ、これを水から分離しで乾燥する。
米国特許ｉ３．９３５．３６３号においては、凝集したクレー鉱物塊が水吸収性
物品に使用されている。
こうした用途に動物用侵わらとして使用される水分吸収性粒子は、砕けたり壊れ
たりすることなく水性液体を吸収できなければならず、湿潤時でも乾燥時でも壊
れることなく圧力に耐えなければならず、そしてまた動物の毛皮に粘着するほど
べとつくようになってはならない。水分吸収性粒子の全体としての性能（特に、
より多量の水を吸収する能力）を改良すべく、現在も検討が続けられている。
発明の要約
本発明は、ヘントナイトクレーと架橋した有機ハイドロコロイドとのブレンド物
から製造される水分吸収性粒子に関する。ある１つの態様においては、本発明は
、円筒状ペレットの形の水分吸収性粒子に関する。他の態様においては、本発明
は、圧力押出法によって水分吸収性粒子を形成する方法に関する。
本発明の水分吸収性粒子は、水に不溶ではあるが、水を吸収することのできろ水
膨潤性の固体有機ポリマーハイドロコロイドとベントナイトクレーとのブレンド
物から製造され、このブレンド物を圧縮してベレットとする。本ブレンド物は、
約０．５〜約１５重量％のハイドロコロイドと約８５〜約９９．５重量％のベン
トナイトクレーを含有し、このとき前記重量％は、ハイドロコロイドとクレーの
合計重量を基準としている。ペレット化工程の前に、ハイドロコロイドの重量を
基準として約５〜約５０重量％の量の水が加えられる。このブレンド物に、ハイ
ドロコロイドの重量を基準として非晶質シリカを約０．１〜約５重量％加える払
ベレット化工程をより速やかに行えるようになる。
本発明の組成物は、水や種々の水性組成物に対する吸収剤として広く使用するこ
とができる。ある１つの特定の用途としては、動物用寝わら（例えば、キャット
ボックスにおける子猫用寝わら）がある。その他の用途としては、水性流出液の
吸収剤、湿った環境における湿気吸収剤、産業用機械類の包装における乾燥剤、
電線管の中及び周囲における湿気バリヤー、流出液による汚染を防止するための
貯蔵タンク周囲のバリヤー、及び土壌調節剤などがある。
発明の説明
本発明において有用なりレーは、通常ベントナイトクレーと呼ばれ、ワイオミン
グ州７オートベントンの近くで最初に発見された。このクレーは強いコロイド特
性を示し、水と接触させると、膨副によってその体積が数倍に増大してチキント
ロープ性ゼラチン状物質となる。ワイオミングで発見されたこの特定のクレーは
火山灰の風化作用により生じたもので、大部分がモンモリロナイトからなる。
しかしながら、“ベントナイト”という用語が一般化されており、上記の特性を
表すいかなるクレーもベントナイトと呼ばれている。ベントナイトクレーにつぃ
ては、カーク−オスマー（Ｋｉｒｋ−Ｏｆ、ｈｍｅｒ）の１“エノサイクロペデ
ィア・オブ・ケミカルテクノロジー”、第２版、 ＶｏＬ、３． ｐｐ、３３９
−３５８（１９６４）Ｊ （９２文献を釜照文献としてここに引用する）に詳細
に説明されている。
本発明において有用な架橋ハイドロコロイドは、水不溶性ではあるか水膨潤性の
固体ポリマーてあり、自重の何倍もの水もしくは水溶液を吸収することかできる
。これらのハイドロコロイドは、水溶性のアクリルモノマーもしくはヒニルモノ
マ−（又は７７ａ水分解すると水溶性になるモノマー）から得られるポリマーで
あり、多官能の反応物で若干架橋させている。このような架橋ポリマーとしては
、ポリビニルピロリドン、スルホン化ポリスチレン、ポリスルホエチルアクリレ
ート、ポリ （２−ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリアクリルアミド、ポ
リアクリル酸、ポリメタクリル酸、及びこれらポリマー酸の部分アルカリ金属塩
と完全アルカリ金属塩などかある。さらに、スターチ変性ポリアクリル酸、加水
分解ポリアクリロニトリル、加水分解ポリアルキルアクリレート、加水分解ポリ
アクリルアミド、及びこれらポリマーのアルカリ金属塩なども、有用なハイドロ
コロイドとして含まれる。
有用なハイドロコロイドは、多官能モノマー（例えばＮ、Ｎ−アルキレン−ビス
−アクリルアミド）を架橋剤として使用して、アクリル波とスターチを水性媒体
中で重合させることによって製造することができる。この方法は、米国特許第４
、０７６、６６３号に詳細に説明されている。ハイドロコロイドはさらに、米国
特許第４、３４０．７０６号に記載の方法によっても遣ることかでき、該方法で
は、アクリル酸の逆エマルンラン重合させた後、多官能成分（例えばエピクロロ
ヒドリン）を使用して架橋させる。米国特許第３．６６９．１０３： ３．６７
０．７３１； ４．２９５．９８７： ４．５８７．３０８；及び４．６５４．
０３９号には、他の有用なハイドロコロイドとそれらの製造法が開示されている
。上記すべての特許を参照文献としてここに引用する。
叶ましいハイドロコロイドは、ポリアクリル酸をベースとしたものであり、約０
．０１〜約４重量％の多官能架橋剤で架橋されていて、アルカリ金属水酸化物に
より約５．５〜約６．５のｐＨになるよう部分中和されている。特に好ましいハ
イドロコロイドは、約３〜約１０重量％のスターチをポリアクリル酸構造中にグ
ラフトした形で含有しているハイドロコロイドである。
本発明の水分吸収性組成物は、ヘントナイトクレーと粒状ハイドロコロイドとを
少量の水と共にブレンドし、次いでこのブレンド物を圧縮・押出してベレットを
形成させる。ベントナイトクレーとハイドロコロイドは、約８５〜約９９，５重
量％のクレ一対約１５〜約約０．５重量％のハイドロコロイド、という量比にて
ブレンドされ、このとき前記重量％はこれら２つの成分の合計重量を基準として
いる。好ましい量は、約９０〜９９重量％のベントナイトクレ一対約１〜約１０
重量％のハイドロコロイド、という量である。ブレンド物に加えられる水の量は
、クレーとハイドロコロイドの総重量を基準として約５〜約５０重量％であり、
好ましくは約１０〜約４０重量％である。
このブレンド組成物が、従来のペレット化装置における圧縮・押出によって円筒
形状のベレットに形成される。ベレットのサイズは、直径が約０．１〜約０．３
インチであり、長さが約０．１〜約１インチである。奸ましい直径は約０．１２
５〜約０．２５インチであり、好ましい長さは約０．２５〜約０．７５インチで
ある。
ペレット化工程の後、ベレットを室温であるいは最高約４０℃までの温度に加熱
することによって乾燥して、その水分が約５〜約１２重量％となるようにする。
次いでペレットを包装して出荷できるようにする。
本発明のベレットは、ベントナイトクレー単独で造られたベレットより７倍多い
水分を吸収する。本発明のベレットはさらに、水分にさらされる前と水分にさら
された後において、加圧下でその完全性を保持する。ベレットの表面は非粘着性
であり、最大量の水分が吸収されても非粘着性のままである。このベレットを粉
砕して、約０．０５インチ〜約０．１２５インチの粒子サイズのより小さな粒子
にすると、動物用寝わらとして使用することができ、このとき圧力や水分へのＳ
露に耐える能力は保持され、崩壊したりべとついたりすることはない。
ヘントナイトクレーとハイドロコロイドとのブレンド物に少量の非晶質シリカを
加えると、ベレット化の速度をほぼ２倍にすることができる。微粉形態にて存在
するいかなる非晶質シリカも、本発明の方法において使用することができる。
このようなシリカ（すなわち、シリカゲル、沈降シリカ、及び熱分解法シリカ）
については、カーク−オスマーの「“エノサイクロベディア・オブ・ケミカルテ
クノロジー”、第２版、 Ｖｏｌ、Ｌ８． ｐｐ、６Ｌ−７２（１９６９月 （
本文献を参照文献としてここに引用する）に詳細に説明されている。加えるシリ
カの量は約０１〜約５重量％、好ましくは約１〜約２重量％であり、このとき前
記重量％は、ブレンド物中のハイドロコロイドの重量を基準としている。
チョツプドファイバー（例えばガラス、ナイロン、ポリエステル、レイヨン、及
びコツトン等＞：ｎ水性液体（例えば、２００〜１０００の分子量を有するポリ
エチレングリコール等のポリアルキレングリコール）、増量剤、顔料、及び染料
などの他の種々の物質を、ベントナイトクレー及びハイドロコロイドと混合する
ことができる。一般には、これらの物質は、ブレンド物の総重量を基準として５
重量％未膚の量にて加えられる。
以上説明してきたように、本発明の円筒状ペレットは圧力・押出法によって造る
ことかでき、このときベントナイトクレーとハイドロコロイドのブレンド物が圧
縮され、オリフィスを介して押し出される。これらの円筒状ペレットは、水分に
対するＲＷｉｒ前後において構造上の完全性を有する。これらのペレットは、砕
けることなくかなりの圧力に耐えることができ、また崩壊することなく相当量の
水を吸収することができる。ベントナイトクレーとハイドロコロイドのブレンド
物を、凝集化プロセス（例えば、ピンタイプのプロセッサー又は回転ドラムを使
用した方法）により粒子に形成させると、このような粒子は構造上の完全性をも
たない。凝集化プロセスは、圧縮と押出を含まないサイズ拡大プロセスである。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。特に明記しないかぎり、
部とパーセントは重量基準である。
実施例Ａ
以下の実施例で使用しているハイドロコロイドは、米国特許第４．０７６、６６
３号に記載の方法によって製造した、スターチをグラフトさせたポリアクリル酸
ナトリウムである。これらのハイドロコロイドはヘキスト・セラニーズ社によっ
て製造されており、ｌｌｌ−１０００，ＩＭ−１５００，及びｌｌｌ−５６００
等の表示記号を使用したサンウェット（Ｓａｎｖｅｔ）の商標にて販売されてい
る。これらのハイドロコロイドは以下のような特性を有する。
全吸収性 ６５ ６５ ４５ ４５ ５０（０，９％塩水中ｇ／ｇ）
ゲル強度 ３５．０００ ３５．０００ ６５．０００ ６５．０００ ６５，
０００（剪断モジュラス、 ダイン／ｃａ＋２）ｐＨ６，０６，０６，０６，０
６，０
吸収速度 １２０ １２０ １００ １００ ６０（ゲルＯフクアフ１． 抄）
粒径、 ミクロン ７５−８５０ ＜７５ ７５−８５０ ＜７５ ９０−４２
０水分 ％ ８ ８８ ８８
害奥傅１
９０部のベントナイトクレーと１０部のｌ１ｌ−１５００Ｆとのブレンド物を作
製した。水（２部）をブレンド物に噴霧し、充分に混合した。モデルＣＬラボラ
トリ−・ペレット・ミル（カリフォルニア・ペレット・ミル社）を使用して、こ
のブレンド物からペレットを作製した。得られたペレットを圧縮し、直径１７４
インチのグイから押し出し、０．５インチの長さに切断し、そして室温で乾燥し
た。
こうして得られたペレットは、３０分でベレット１ｇ当たり０．８ｇの脱イオン
水を吸収した。塩水（０゜９％塩水）中では、１ｇのペレットは１分で０．６ｇ
の塩水を吸収し、３０分で０．７ｇの塩水を吸収した。ペレットはその完全性を
保持し、崩壊することはなかった。またペレットの表面は非粘着性のままであっ
た。
実施例２
実施例１に記載の手順にしたがって、さらなるペレットを作製し、評価した。
組成に関するデータと試験結果を表ＩＡと表ＩＢに示す。表ＩＡにおけるハイド
ロコロイドのパーセントは、クレーとハイドロコロイドの合計重量を基準として
いる。水のパーセントは、ハイドロコロイドの重量を基準としている。直径は、
０．５インチの長さに切断されたペレットの直径を表している。表ＩＢにおいて
は、“ｇ／ｇ”は、ベレ／トの１ｇ当たり吸収された水分のグラム数を表してい
る。ペレ。
トの完全性は、以下のように１〜５の段階に基づいて等綴付けられる。
１− 極めて良好 ４− 良くない
２− かなり良好 ５− 崩壊
２ Ａ ＩＭ−１５００Ｆ １ ４０ ０．２５２ Ｂ ＩＭ−１５００１０３
００，１２５２ＣｌＮ−５６００１０４００，２５
２ＤＩＩＩ−１０００零１０３００．１２５２ Ｅ ＴＭ−１，５００Ｆ １０
３０ ０．１２５＄０５％シリカ
２Ａ Ｏ，５０，３０，５３
２Ｂ ３．０ １．０ １．３ ２
２Ｃ２，００，６１，０１
２Ｄ ５．８ ０．９ ２．３ ２
２Ｅ ９．２ １．７ ３．５ １
実施例３
前記実施例に記載の手順にしたがって、さらなるペレットを作製し、試験した。
組成に関するデータと試験結果を表２Ａと表２Ｂに示す。
３ Ａ ｌＮ−５０００Ｆ ２０ ２０ ０．１２５３ Ｂ Ｔｉｌ−１５００
Ｆ ２０ ４０ ０．２５３ ＣＩｎ−１０００Ｆ １０ １０ ０．１２５３
Ｄ ＴＩＥ−１０００Ｆ １０ ４０ ０．２５３ Ｅ ｆｉｌ−１０００Ｆ
２０ １０ ０．１２５３ Ｆ １４１−５６００ １０ ４０ ０．１２５
３０ Ｉｉ［−５６００２０３００，１２５３Ｈ１ｉｔ−１５００１０４００，
２５３１ｌｌｌ−１０００１０４００，２５３Ｊ ＩＭ−１５００１０４００，
１２５３Ｋ ＩＬ１５００ １０ ４０ ０．２５３ Ｌ ＩＭ−１５００Ｆ
１０ ４０ ０．２５３ Ｍ ＩＭ−１５００Ｆ １０ ４０ ０．１２５３
Ｎ ＴＭ−１５００Ｆ １ ４０ ０．１２５３０ ＩＭ−１５００Ｆ ３ ４
０
３ Ｐ ｌ１ｌ−１５００Ｆ ５ ４０３Ｂ ０．９ ２．６ ４
３Ｆ ３．０ ０．９９ １．３ １
３Ｇ ９．２ １．７ ３．５ ３
３Ｊ ５．８ ０．９ ２．３ ２
３Ｋ Ｏ，７１２
３１、０，７３１，０２
３００，４３０，６０５
３Ｐ Ｏ，４６５
実施例４
前記実施例に記載の手順にしたがって、さらなるペレットを作製し、試験した。
組成に関するデータ、プロセス条件、及び試験結果を表３Ａと表３Ｂに示す。
４ Ａ ｌｌｌ−１５００Ｆ １．５ ３１．０ なし４ Ｂ ｌｌｌ−１５０
０Ｆ １．５ ３１．０ なし４ ＣＩＭ−１５００Ｆ １５ ３５．２ ノリ
力ゲル２４ Ｄ ｌｌｌ−１５００１，５４１，０なし４ Ｅ ｌｌｌ−１５０
０１，５３３，０シリカゲル２４ Ｆ ＩＭ−１５００１，５３３，０ポリエス
テルｏ５ファイバー／Ｉ Ｇ ｌ１ｌ−１５００ｔｏ ３０．０ なし４ Ｈｌ
１ｌ−１５００５３１，７なし４１ １ｉ［−１５００１０３０，０ノリ力ゲル
２４ Ｊ ｌ１ｌ−１５００１０３０，０熱分解法ノリ力２４ Ｋ ｌｌｌ−１
５００１０３０，０ＰＥＧ４００１４ Ｌ １１−１５００ １０ ３０．０
メタノール１４ Ｍ ＪＭ−１，５００ｔｏ ３０．０ なし４ Ｎ ｌｌｌ−
１５００１０２０，０（２ｐａｓｓｅｓ ｔｈｒｕ １ｌｉｌｌ）４Ａ １８５
Ｎ、Ｍ、 ０．３６
４８ Ｎ、ｉｌ、 １１４ ０．４２
４Ｃ２５７９４０，３３
４Ｄ ４３６ ９６ ０．４０
４Ｅ ３６０ １００ ０．３９
４Ｆ ２３７ １．２５ ０．４０
４Ｇ １４５ Ｎ、Ｍ、 ０．６９
４Ｈ１８５１３７０，５４
４１２３４１２４０，９７
４Ｊ １８５ １１４ ０．８６
４Ｋ １８５ １２２ ０．７２
４１ １５８ Ｎ、Ｍ、 ０．７
４Ｍ Ｎ、Ｍ、 Ｎ、ｉｌ、 ０．８１１４Ｎ Ｎ、Ｉｉ、 Ｎ、Ｍ、 ０．５
８Ｎ、 Ｍ、 ＝測定せず
以上、本発明の原理、好ましい実施態様、及び実施方法について説明してきた。
しかしなから、本明細書にて保護しようとする本発明は、開示した特定の態様に
限定されるわけではない。なぜなら、これらの態様は、限定のためのものではな
く例証のためのものだからである。当業者にとっては、本発明の精神を逸脱する
ことなく、種々の変形や改良形か可能である。
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １．（ａ）水に不溶ではあるが水を吸収することのできる、約０．５〜約１５重 量％の水膨潤性固体有機ポリマ−ハイドロコロイドと、（ｂ）約８５〜約９９． ５重量％のベントナイトクレーとのブレンド物を含んだ水分吸収性組成物であっ て、このとき前記重量％は（ａ）と（ｂ）の合計重量を基準としており、（ａ） と（ｂ）が圧縮されてペレットとされる前記水分吸収性組成物。 ２．（ａ）が約１〜約１０重量％の量にて存在し、（ｂ）が約９０〜約９９重量 ％の量にて存在する、請求の範囲第１項に記載の組成物。 ３．前記ハイドロコロイドがアクリル酸の架橋ポリマーである、請求の範囲第１ 項に記載の組成物。 ４．前記ポリマーがスターチとアクリル酸のグラフトポリマーである、請求の範 囲第３項に記載の組成物。 ５．前記ポリマーがアルカリ金属水酸化物で部分中和されている、請求の範囲第 ３項に記載の組成物。 ６．前記ポリマーが、水酸化ナトリウムで約５．５〜約６．５のｐＨになるよう 部分中和されている、請求の範囲第４項に記載の組成物。 ７．前記ハイドロコロイドの重量を基準として約０．１〜約１重量％の非晶質シ リカを含有している、請求の範囲第１項に記載の組成物。 ８．形状が円筒状であって、約０．１〜約１インチの長さと約０．１〜約０．３ インチの直径を有する、請求の範囲第１項に記載の組成物。 ９．約０．２５〜約０．７５インチの長さと約０．１２５〜約０．２５インチの 直径を有する、請求の範囲第８項に記載の組成物。 １０．（Ａ）（１）水に不溶ではあるが水を吸収することのできる、約０．５〜 約１５重量％の水膨潤性固体有機ポリマーハイドロコロイド；（２）約８５〜約 ９９．５重量％のベントナイトクレー、このとき前記重量％は（ａ）と（ｂ）の 合計重量を基準としている；及び（３）約５〜約５０重重％の水、このとき前記 重量％は（１）の重量を基準としている； をブレンドする工程； （Ｂ）前記ブレンド物を圧縮し、オリフィスを介して押し出して、円筒形状のペ レットを形成させる工程；及び （Ｃ）前記ペレットを乾燥する工程； を含む、水分吸収性ペレットを作製する方法。 １１．前記ハイドロコロイドが約１〜約１０重量％の重にて存在し、前記ベント ナイトクレーが約９０〜約９９重量％の量にて存在する、請求の範囲第１０項に 記載の方法。 １２．前記ハイドロコロイドがアクリル酸の架橋ポリマーである、請求の範囲第 １０項に記載の方法。 １３．前記ポリマーがスターチとアクリル酸のグラフトポリマーである、請求の 範囲第１２項に記載の方法。 １４．前記ポリマーが、アルカリ金属水酸化物で約５．５〜約６．５のｐＨにな るよう部分中和されている、請求の範囲第１３項に記載の方法。 １５．ハイドロコロイドとクレーの前記ブレンド物が、ハイドロコロイドの重量 を基準として約０１〜５％の量の非晶質シリカを含有している、請求の範囲第１ ０項に記載の方法。 １６．前記オリフィスが約０．１〜約０．３インチの直径を有する、請求の範囲 第１０項に記載の方法。
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