JPH05508674A - 水膨潤性ポリマーの超微粉を用いた水膨潤性製品の製造方法 - Google Patents

水膨潤性ポリマーの超微粉を用いた水膨潤性製品の製造方法

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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】 水膨潤性ポリマーの超微粉を用いた 水膨潤性製品の製造方法 [技術分野] 本発明は、水膨潤性ポリマーの超微粉を応用技術に再使用可能な形状に変形する 方法、すなわちこれら超微粉のための再利用方法に関する。
[背景技術] 水膨潤性ポリマーの製造においては、微粒子の部分を必然的に生じ、それらは径 が小さいために例えばおむつや失禁商品に用いることが出来ない。その理由はそ れらの投与が困難であること、はこりが形成されること、かつまた、膨潤能力が 小さいことである。水膨潤性ポリマー粒子中の微粉から生じる製品は膨潤能力が 小さい。膨潤能力の減少は、いわゆる閉塞、すなわち粒子の混合物が前進する液 体に対して閉塞されることによって引き起こされる。上記理由により、200μ m未満、好ましくは100μm未満のポリマー微粉は、衛生商品に使用する前に 分別される。
水膨潤性ポリマーの製造は公知である。米国特許第4゜698.404号は、炭 化水素中におけるアクリル酸とアクリル酸アルカリまたはアクリル酸アンモニウ ムから成る水溶液の逆懸濁重合とポリマーの交叉結合とによって水膨潤性ポリマ ーを製造する代表的な方法を記載している。
欧州特許出願節Al 0205674号は、交叉結合活性をもつ物質の存在中に おける基本的に酸基を含有するモノマーの溶液重合を記載している。該ポリマー 中の酸基が少なくとも25%だけ中和され、ポリマーゲルが乾燥された後、高い ゲル強度と小量の抽出可能部分をもつ水膨潤性ポリマーが得られる。
欧州特許出願節A2 0312952号は、分散された交叉結合剤の存在中央な くとも20%の程度に中和されたカルボキシル基含存モノマーの重合を記載して いる。
欧州特許出願節A2 0280541号は、少なくとも20%のアクリル酸が中 和された形で存在しているアクリル酸含有モノマーの連続共重合を記載している 。
超微粉は、方法形式にかかわらず、すなわち、溶液重合、乳化重合、懸濁重合あ るいはグラフト重合のいずれであるかにかかわらず、すべての水膨潤性ポリマー 粒子製造方法中に生じる。これらの超微粉は、応用技術における該ポリマーの性 質を低下させる。これらは重合中あるいは連続する再処理動作中に生ずる。20 0μm未満の大きさの、とりわけloOum未渦の大きさのこれらの超微粉は、 衛生商品に使用する前に、例えば、選別によって、均一な混合物から分別される 。メツシュの細かさに依存して、水膨潤性超微粉の25%までは、これまで非常 に特殊な応用形式において限定された使用が発見されてきた。
水膨潤性ポリマー超微粉は高価値であるから、例えば、凝結により、これらを再 使用可能な形に変形しようとする多くの試みがなされてきた。DE−O8第37 41157号は、融解あるいは焼結可能な粉末固体をもつ水膨潤性ポリマー超微 粉から成る混合物を熱処理することによる粒状材料の形成を記載している。
DE−O3第3741158号は、溶液あるいは分散液が凝結物を形成するのに 使用されることを特徴とする水膨潤性ポリマー超微粉の凝結方法を記載している 。凝結された超微粉の不利な点は、例えば、輸送中あるいは処理中に起こる機械 的応力の下ではこれらの安定度が低いという点である。
1988年12月19日付の米国特許出願第286゜115号は、いわゆる超吸 収剤、すなわち大量の水あるいは体液を吸収可能なポリマー材料を形成するため 水膨潤性ポリマー超微粉を再処理する方法を記載している。
その方法では、該超微粉が水溶液によってゲルに変換され、そのゲルがすりつぶ され乾燥される。そのゲルの形成に使用される水溶液は過硫酸塩を含む。均一な ゲルを得るために水膨潤性ポリマー超微粉を水で処理することは方法技術の観点 から非常に高価である。それは、その水の分布が上記閉塞に妨げられて、濡れて いない乾燥ポリマーを含むからである。部分的に中和された形で70%の程度ま で存在するアクリル酸の溶液重合の後に得られるような水膨潤性ポリマーを30 %含むポリマーゲルは、混練器で処理するしかない。さらに、この水膨潤性ポリ マー超微粉のゲルへの変換方法は、大量の水を必要とするので乾燥によって再び 取り除かなければならない。
「ハウベン・ヴエイル有機化学の方法(Houben−Weyl、Method en der organischen ChemieJ巻14/1、頁104 3(1961)は、メチルエステルモノマー中に二つの異なる粒径をもつポリメ タクリル酸メチルエステルの懸濁液から成る、注入容易なかたまりの製造を記載 している。
水溶液の重合において、重合により均一に分散されるように水膨潤性ポリマー超 微粉を含めるためにそれらを再使用することは、方法技術の観点から非常に困難 である。
とりわけ、そのポリマー超微粉は、水系および/または水蒸気との接触で膨張す る傾向がある。DE−PS第2737994号はこの性質を積極的に利用する。
この特許は、例えば、アクリル酸塩とアクリルアミドのモノマー水溶液とをイオ ン化放射によって重合するヒドロゲル類の製造方法を記載している。その水のよ うなモノマー混合物を動かなくして、それが流れるのを防ぐためのプロセス補助 剤として増粘剤が使用される。そのモノマー溶液中に溶けそれを濃厚にする高分 子水膨潤性ポリマーに加えて、250μm未満の粒径をもつ水不溶ポリ電解質− ヒドロゲル類も増粘剤として効果的に使用できる。
ポリマー粒子の好ましくない膨潤およびそれと関連するセットアツプは今日まで のところ、米国特許第4,727.097号に記載されているように無極性の有 機溶媒を粉末粒子のための分散媒として使用するときにかぎって避けられる。こ の特許によれば、水吸収樹脂は例えば、n−へキサン、クロロヘキサン、または りゾロイン中に分散され、続いて、親水性モノマーに含浸される。
しかしながら、そのような揮発性、可燃性、無極性溶媒の使用は、生態学的かつ 経済的理由のためにこの方法を不都合にする。水と混合されたときポリマー粉末 の膨潤を抑制できる有極性かつ水混性の溶媒、例えば、メタノール、エタノール 、アセトンまたはジオキサンの可能な使用でさえ、使用する有機溶媒を別の工程 で分離し再処理しなければならないから、付加的動作工程と好ましくない高いプ ロセスコストを招く。
水、水蒸気、または水溶液との接触時に互いにセットアツプすることに加えて、 その粒子はまた、コンベア、撹拌機構および反応釜壁に付着する傾向がある。モ ノマー溶液中に不十分に分布され、かつ、セットアツプから生じる、粗い水膨潤 性ポリマー粒子は、より容易に安定し、重合反応釜の底で、例えば搬送ベルト上 で固体層を形成し、その層はしっかりと反応釜に付着してポリマーゲルの粉砕を 非常に難しくする。
[発明の開示] 従って、本発明の目的は、上記の方法により製造される水膨潤性ポリマーに不可 避的に含まれる水膨潤性ポリマー超微粉が応用技術に受け入れられる形、例えば 再使用可能な形に変換することができ、かつ、付加的な高価な乾燥と有機溶媒の 使用を避けることができる、経済的な、プロセス技術的に簡単な方法を提供する ことである。
本発明によれば、この目的は次の諸工程により達成される。
a)水膨潤性ポリマーの非常に細かい粒子を、室温で液体であってそのポリマー の膨潤を引き起こさない七ツマー中に分散する工程、 b)その分散液をモノマー水溶液と混合する工程、C)その混合物を触媒の付加 および/または露光や照射によって重合する工程、及び d)生じたポリマーゲルを粉砕し、乾燥し、すりつぶす工程。
液体モノマー、好ましくは、アクリル酸、メタクリル酸、(メタ)アクリル酸の エステル、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、ジメチルアミノ−アルキル−(メタ −)アクリレート、ジアルキルアミノアルキル−(メタ−)アクリルアミド、ま たはこれらモノマーの混合物がその水膨潤性ポリマー超微粉を膨潤させないモノ マーとして使用される。水膨潤性ポリマー超微粉と室温で液体であり超微粉の膨 潤を引き起こさない上記モノマーとから形成される分散液は、その後、モノマー 水溶液と混合され、それによって分散液がモノマー水溶液に加えることを好まし くする。モノマー水溶液は、重合に使用される他の従来の添加物の他に触媒を含 む。重合は公知の方法により実行することができ、また例えば触媒を使用するか わりに照射によって開始することができる。
アクリル酸をモノマーとして使用するのが好ましく、即ち、その水膨潤性ポリマ ー超微粉は初めアクリル酸中に分散され、その後、アクリル酸水溶液中に投入さ れる。
しかしながら、そのポリマー超微粉の分散液を形成するため、そして、モノマー 水溶液を製造するため、異なるモノマー、例えばアクリル酸/アクリルアミド水 溶液、を使用するのはまた可能である。
例えば、非中和部分として全モノマー混合物中に存在するそのアクリル酸の部分 がその超微粉を分散するのに −利用される。
その水膨潤性ポリマー超微粉と、超微粉の膨潤を引き起こさない液体モノマーと から成る分散液とモノマー水溶液との混合は、好ましくは、重合が始まる直前に 起こる。すなわち、それが重合反応釜に置かれてすぐ、重合反応が始まろうとす る寸前に起こる。
もしアクリル酸が非膨潤性の液体上ツマ−として使用されているなら、最も驚く べきことだが、分散液がモノマー水溶液に加えられる前に、例えば窒素でパージ することによってアクリル酸と超微粉の分散液から小量の酸素を除去することは 必要でない。
第一のプロセス工程で得られる分散液は、0.5から50%−w t 、好まし くは、5から40%−wtのポリマー超微粉含量に調整される。
第一のプロセス工程で得られる分散液を第二のプロセス工程によるモノマー水溶 液と混合した後、モノマーの総量に対するポリマー超微粉の含量は、有利には0 . 1から30%−wtの範囲、好ましくは、0.5から20%−wtまでの範 囲である。
そのポリマー超微粉は、部分的に中和され、交叉結合された、ヒドロゲル形成の 天然ポリマーおよび/または合成ポリマーを含むかそれのみから成り、交叉結合 された水膨潤性ポリアクリレートが合成ポリマーとして好ましい。
重合工程中に存在する水膨潤性ポリマー超微粉は、200μm未満の、好ましく は、100μm未満の粒径をもつ。
再利用され細かく分割されたポリマーの量は、利用される液体モノマーの量によ って決定される。再利用された細かい粉末と液体モノマーから成る分散液の容易 な扱いが確保されねばならない。例えば、30mo l−%アクリル酸と70m o I−%アクリル酸ナトリウムから成る溶液の交叉結合重合の場合、総モノマ ーに対して15%−wiのポリマーの細かい粉末を回収するのにアクリル酸は十 分な量であり、その結果、ポリマーの細がい粉末とアクリル酸との汲み出し可能 な懸濁液が形成されつる。
本発明による方法は、バッチで実行してもよいし、連続的に実行してもよい。し かし連続的手続きが好ましい。
もし超微粉の再利用を含むその重合方法が連続的に実行されるなら、交叉結合活 性をもつモノマーから成るアクリル酸アルカリまたはアクリル酸アンモニウム水 溶液は、窒素でパージすることによって溶けた酸素が大量に除去されて、そして パイプラインを経て反応室中へと輸送される。同時に、そのモノマー水溶液反応 室への導入の直前に、水膨潤性ポリマーの粉末流が室温で液体であるモノマー、 あるいはポリマー超微粉の膨潤を引き起こさないモノマー混合物と連続的に混合 されて、上記モノマー水溶液と結合される。重合は公知の触媒あるいは触媒シス テムを添加することによって、および/または、露光や照射によって開始される 。得られた硬いゲルは、粗く前砕きされ、そして乾燥される。乾燥後、すりつぶ され、そして大きすぎる粒子と小さすぎる粒子とがそれぞれ分別される。
水吸収樹脂を特徴づけるため、粉末状樹脂は100から850μmにふるい分け され、この部分は保持力、残留モノマー、および抽出可能部分に関して調べられ る。
保持力はティーバッグテスト法に従って決定され、三日の測定の平均値として報 告される。すなわち約200mgの樹脂がティーバッグに封入され0.9%Na C1溶液に10分間浸される。続いて、そのティーバッグは遠心分離機(直径2 3cm)内で、1400rpmの回転速度で5分間遠心分離される。水吸収樹脂 の入っていない一つのティーバッグが空包として使用される。
重量 −空包の読み 保持力− g/g 初期重量 抽出可能部分を決定するため、100から850μmの粒径をもつ0.2gのポ リマーが100gの0.9%塩溶液中でそれぞれ1時間と16時間撹拌される。
カルボキシル基が、この混合物のろ過液中で電位差計で測定され、ポリマーの可 溶割合がポリマーの中和度を考慮して計算される。
本発明による方法は次のようにいくつかの利点を示す。
ポリマーを膨潤させない媒質中の前分散であるから、そのプロセス中の時間制約 は有利に回避される。分散液は長期間にわたって扱うことができる。さらに、モ ノマー水溶液中のより大量の粉末状の細かい物でさえ、改善された分布が達成さ れる。ポリマーを膨潤させない液体媒質は、異物ではなくて全モノマー溶液の一 構成要素である。重合反応盃例えば動いている搬送ベルトへの導入のほんの少し 前に、水膨潤性ポリマー超微粉は水系と接触する。これは水溶液あるいは水蒸気 との接触により引き起こされる超微粉の膠着、あるいは壁への付着とポリマー粒 子の膨潤とをなくする。水膨潤性ポリマーの重合工程への再利用は、上記の方策 により可能となる。
上記方法は驚くべき別の利点を提供する。大量のポリマー水膨潤性の細かい粉末 の添加によって得られた一水膨潤性ポリマーの応用技術的特性は、基本的に重合 バッチの構成と触媒の種類と量とによって決定されるのであって、膨潤能力や抽 出可能部分のような超微粉の特性によって決定されるのではない。この知見は、 異なる交叉結合度をもつ超微粉あるいはそのモノマーバッチと違う中和度をもつ 超微粉を使用する機会を提供する。
さらにその上に、無水液体モノマーへの添加によって、他の水膨潤性合成ポリマ ーおよび/または天然ポリマーおよび/またはその誘導体、例えば、ポリビニル アルコール、ポリビニルピロリドン、でんぷん、セルロース、グアル、ヒドロオ キシエチル、およびカルボキシメチルセルロースを微粉末として使用し、重合の 直前に分散液の形でその水様モノマーバッチに添加してもよい。
〔実施例] 本発明は次の実施例によってさらに詳細に示される。
実施例1: 187.2gのアクリル酸と、368.1gの脱イオン化された水と、1.33 gのメチレンビスアクリルアミドとのモノマー溶液が円筒プラスチック容器中に 準備される。撹拌および冷却下で、中和が229gの45%苛性ソーダ液で行わ れた。その溶液は6℃に冷却され、窒素でパージされる。続いて、10gの水に 溶解された1gのアゾ−ビス−(2−アミディノプロパン)−ジヒドロクロリド と、2gの水で希釈された0、044gの35%過酸化水素と、5gの水に溶解 された0、8gの過硫酸ナトリウムとが加えられる。60gのポリマー超微粉と 78gのアクリル酸の懸濁液がこの反応溶液に加えられる。懸濁液は別の容器に 準備される。100μm未満の粒径をもつ超微粉末は、36g/gのティーバッ グ保持力値と16時間後18%の抽出可能部分をもつ僅かに交叉結合されたポリ アクリル酸塩から成る。上記懸濁液がモノマー溶液に加えられ、2gの水に溶解 された0、027gのアスコルビン酸を加えることによって重合が開始される。
重合の開始はモノマー溶液の98℃への温度上昇によって確認される。30分後 、生じたゲル塊が粉砕され、150℃の熱空気で乾燥される。そのポリマーは、 次にすりつぶされ、100から850u、mの粒径範囲にふるい分けされる。
上記水吸収ポリマーは次の性質を示す。
保持力+ 28.1g/g 抽出可能部分: 6.5%(16時間後)残りのアクリル酸: 335ppm 実施例2: でんぷん−アクリル酸−グラフトポリマー(商品名:サンウェット1M100O 1三洋化学(株))を100μmより小さくすりつぶすことによって得られたポ リマー超微粉が使用(分散)されること以外は実施例1と同じ手順。
保持カニ 29g/g 抽出可能部分: 7.2%(16時間値)残りのアクリル酸: 420ppm 実施例3: 加えられる微粉末以外は実施例4にしたがってモノマー溶液中4%のポリビニル アルコールの存在下でアクリル酸を重合することによって得られた200μm未 満の粒径をもつ微粉末が使用される以外は実施例2と同じ手順。
保持カニ 26 g / g 抽出可能部分: 4.0%(1時間後)残りのアクリル酸: 490ppm 実施例4: 1時間あたり、2146.9gの水に1326.6gのアクリル酸と19.1g のトリアリルアミンを溶解し1497.4gの45%カセイソーダ液で中和する ことによって得られ、かつ8℃に冷却されかつ窒素でパージされたモノマー溶液 が搬送ベルト上に投与される。同時に、1時間あたり、426.7gのアクリル 酸と213゜3gの超微粉末との懸濁液が該モノマーの流れ中に投与される。さ らに、1時間あたり、16’6.6gの水に3゜4gのホルムアミディンスルフ ィン酸を溶解した溶液と186.97gの水に13.03gのヒドロ過酸化第三 ブチルを溶解した溶液と199.74gの水に0.26gのアスコルビン酸を溶 解した溶液とがそれぞれ別々に連続的に加えられる。その重合は約100℃への 温度上昇を伴って20分以内で進行し、ゲル束が形成されてそれは粉砕され15 0℃の熱空気で乾燥される。そのポリマーは、その後すりつぶされ100から8 50μmの粒径にふるい分けされる。使用された100μm未満の粒径をもつ超 微粉末は、この実施例に従って、しかし最も細かいポリマー粒子が加えられるこ となく、連続的溶液重合から誘導される。
その最終生成物は次の特性を示す。
保持カニ 25.5g/g 抽出可能部分: 4.5%(1時間後)残りのアクリル酸: 220ppm 実施例5: 実施例4と同じ手順により、実施例4における100μm未満の粒径をもつ最も 細かい粒子が1時間あたり4゜213.3g使用され、交叉結合剤トリアリルア ミンの量が1時間あたり14gに減じられる。
得られた生成物は次の特性を示す。
保持カニ 28.5g/g 抽出可能部分: 6.5%(1時間後)残りのアクリル酸: 280ppm 実施例6: 実施例4における100μm未満の粒径をもつポリマー超微粉部分が使用され、 交叉結合剤の量が1時間あたり4.4gに減じられる以外は、実施例5の手順が 繰り返される。
特性二 保持カニ 35.Ig/g 抽出可能部分: 7.7%(1時間後)残りのアクリル酸: 385ppm 実施例7: ポリマー超微粉粒子を分散させるために使用する20%−wtアクリル酸がメタ アクリル酸に交換される以外 −は、実施例6が繰り返される。
特性: 保持カニ 36.5g/g ポリマー超微粉として使用するメタアクリル酸が酢酸ビニルに交換される以外は 、実施例7が繰り返される。
特性: 保持カニ 32.5g/g 実施P19: 1220.3gのアクリル酸と、4.1gのトリアリルアミンと、2400gの 水と、1365gの45%カセイソーダ液とから成り、6℃に冷却され窒素でパ ージされ、部分的に中和されたモノマー溶液が、1時間ごとにバイブラインを経 由して搬送ベルト上に投与される。
同時に、1時間あたり、226.6gのでんぷんと453.4gのアクリル酸と の懸濁液が該モノマーの流れ中に投与される。さらに、1時間あたり、197. 78gの水に6.22gのヒドロ過酸化第三ブチルを溶解した溶液、190.6 7gの水に9.33gのアゾ−ビス−(2−アミディノプロパン)ジヒドロクロ リドを溶解した溶液、199.74gの水に0.26gのアスコルビン酸を溶解 した溶液が重合開始のために連続的に投与される。重合は20分以内に約95℃ への温度上昇とゲル束の形成をともなって起こり、このゲル束は粉砕後120℃ の熱空気で乾燥される。その粗いポリマーはすりつぶされ200から850μm の粒径にふるい分けされる。
特性: 保持カニ 30.4g/g 要 約 書 本発明は水膨潤性ポリマーの超微粉粒子を利用して水膨潤性製品を製造する方法 に関し、その方法は次の諸工程により特徴づけられる:a)水膨潤性ポリマーの 非常に細かい粒子を、室温で液体でありかつ該ポリマー超微粉の膨潤を引き起こ さないモノマー中に分散させる工程と、b)工程a)で得られた分散液が、モノ マー水溶液と混合される工程と、C)工程b)で得られる混合物を、触媒の添加 によって、および/または露光によって重合する工程と、そして、d)そのポリ マーゲルを粉砕し乾 ・燥する工程。本発明は、さらに、水のような希薄な液体 や血液を吸収する水不溶性かつ水膨潤性ポリマーであって上記方法によって得ら れるポリマーに関する。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)平成5年1月 8日

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.水膨潤性ポリマーの超微粉粒子を利用し、部分的に中和されかつ交叉結合さ れた天然ポリマーおよび/または合成ポリマーに基づき水膨潤性製品を製造する 方法であって、 a)200μm未満の粒径をもつ水膨潤性ポリマー超微粉を、室温で液体であっ て該ポリマー超微粉の膨潤を引き起こさずかつアクリル酸、メタクリル酸、メタ (アクリル)酸のエステル、酢酸ビニル、ビニルピロリドン、ジメチルアミノ− アルキル−(メタ−)アクリル酸塩、ジアルキルアミノアルキル−(メタ−)ア ルキル−アミド、あるいはこれらモノマーの混合物から成る群から選択されたモ ノマー中に分散して0.5から50%−wtの超微粉を含有する分散液を形成す る工程と、b)工程a)で得られた分散液を工程a)で使用するモノマーの交叉 結合剤含有モノマー水溶液と混合してポリマー超微粉の含量がモノマーの総量に 対して0.1から30%−wtの範囲である分散液を形成する工程と、c)工程 b)で得られた混合物を、触媒を用いておよび/または露光や照射によって重合 する工程と、d)そのポリマーゲルを粉砕し乾燥する工程の諸工程によって特徴 づけられる水膨潤性製品の製造方法。
  2. 2.工程b)による分散液とモノマー水溶波との混合が工程c)による重合の開 始の直前に行なわれることを特徴とする請求項1記載の水膨潤性製品の製造方法 。
  3. 3.5から40%−wtの超微粉含量をもつ分散液が工程a)で生成されること を特徴とする請求項1または2記載の水膨潤性製品の製造方法。
  4. 4.0.5から20%−wtの超微粉含量をもつ分散液が工程a)で生成される ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の水膨潤性製品の製造方法 。
  5. 5.上記水膨潤性ポリマーが、交叉結合されかつ任意に部分的に中和されたポリ アクリル酸塩類であることを特徴とする請求項4記載の水膨潤性製品の製造方法 。
  6. 6.100μm未満の粒径の水膨潤性ポリマー超微粉が重合に戻されることを特 徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の水膨潤性製品の製造方法。
  7. 7.工程a)における水膨潤性ポリマー超微粉の分散液のため、および、工程b )におけるモノマー水溶液のために、同一あるいは異なるモノマーが使用される ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項記載の水膨潤性製品の製造方法 。
  8. 8.工程a)における分散液の生成のためにアクリル酸が使用され、かつ、工程 b)におけるモノマー水溶液のためにアクリル酸または部分的に中和されたアク リル酸が使用されることを特徴とする請求項7記載の水膨潤性製品の製造方法。
  9. 9.血液や水のような希薄な液体を吸収することができる水不溶性かつ水膨潤性 ポリマーであって、請求項1乃至8のいずれか1項記載の水膨潤性製品の製造方 法によって得られるポリマー。
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