JPH0770328A

JPH0770328A - 高吸水性樹脂粉末の造粒方法

Info

Publication number: JPH0770328A
Application number: JP25354993A
Authority: JP
Inventors: Koji Kato; 浩二加藤; Kenichi Fukushima; 健一福島; Hiroyoshi Tsuchiya; 裕義土屋
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ゲル強度が大きく、粒度分布が適切な吸水性
樹脂の造粒方法を提供する。【構成】高吸水性樹脂粉末１００重量部に対し無機粉
末０．１〜１０重量部、水ガラスを固形分として０．１
〜５重量部及び前記樹脂粉末の含水率が３０〜７０％と
なるような量の水を混合し、次いで該混合物を乾燥させ
ることを特徴とする高吸水性樹脂粉末の造粒方法であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高吸水性樹脂粉末の造粒
方法に関する。さらに詳しくは本発明は造粒時の結合剤
バインダーに無機粉末及び水ガラスを使用することを特
徴とする。これにより得られた造粒物は適度な粒度分布
の物が得られかつ、造粒物のゲル強度が強く、また吸水
性樹脂本来の吸水性能が低下しない造粒物が得られる。

【０００２】

【従来の技術】近年、高吸水性樹脂は紙おむつ、生理用
品などの衛生材料の吸水性向上剤、農・園芸用保水剤、
汚泥の凝固、土木の推進工事滑剤等に公的に用いられ
る。これらの中でも特に生理用品、紙おむつ等の衛生用
品の分野での高吸水性樹脂の需要が増大している。従来
アクリル系樹脂の高吸水性樹脂は一般に逆相懸濁重合、
水溶液重合によって重合体を合成した後、これをそのま
ま乾燥するか、または乾燥した後、粉砕することにより
製造されている。しかし上記の方法により製造された高
吸水性樹脂粉末は一般に粒度分布が広く微粉をかなりの
割合で含んでいるため、取扱い時に粉塵が発生しやすく
作業環境を悪化することがある。また微粉が多いと流動
性が悪くなるため移送、供給の際に設備のブリッジ形成
が起こりやすい等の問題がある。また衛生材料用途の場
合、微粉が製品化した紙おむつ等から脱落する恐れがあ
る。

【０００３】これらの問題を解決する方法として微粉を
篩分けによりカットする方法、または樹脂を何等かの手
法で造粒して大粒径にする方法の２つの手段が用いられ
ている。前者の方法は経済的に不利である。後者の造粒
方法としての工業的手法には（１）有機溶剤及び界面活
性剤存在下無機粉末を添加する方法（特開昭６２−１３
２９３６号公報、特開平２−２８４９２７号公報、特公
平３−２６２０４号公報）または、（２）水溶性高分子
化合物粉末またはその水溶液をバインダーとして樹脂に
添加混合する方法（特開昭６３−１５４７６６号公報、
特開平２−３０８８２号公報、特公平４−３４１１公
報、特公平４−３４１２公報）があげられる。

【０００４】（１）の方法は有機溶剤使用に伴う製造時
の引火の危険性および乾燥不充分の場合には製品中に有
機溶剤が残存し人体に対する安全性に問題が生じること
がある。また安定的に均一な粒度の造粒物を得るのが困
難である。（２）の方法は有機溶剤使用の場合のような
安全性の問題はないが水溶性高分子化合物の添加により
吸水性樹脂本来の吸水性能が損なわれる。特に吸水速度
が低下する傾向がある。また（１）と同様に均一な粒度
の造粒物を得ることが困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の問題を
解決したものであって、本発明による造粒法は適度な粒
径と狭い粒度分布を有する造粒物が得られる。したがっ
て特に紙おむつ、生理用品等の衛生材料用途に使用する
のに適した粒径および粒度分布の造粒物が高収率で得ら
れる。

【０００６】

【課題を解決した手段】本発明は、「１．高吸水性樹脂粉末１００重量部に対し無機粉末
０．１〜１０重量部、水ガラスを固形分として０．１〜
５重量部及び前記樹脂粉末の含水率が３０〜７０％とな
るような量の水を混合し、次いで該混合物を乾燥させる
ことを特徴とする高吸水性樹脂粉末の造粒方法。２．高吸水性樹脂粉末と、無機粉末を混合し、つぎに
樹脂粉末１００重量部に対しケイ酸ナトリウム固形分と
して０．１〜５重量部であり、樹脂粉末の含水率が３０
〜７０％となるように水を加えた水ガラスを加えて混合
し、ついで乾燥させることを特徴とする高吸水性樹脂粉
末の造粒方法。３．樹脂粉末の含水率が、添加水量／（樹脂粉末重量
＋添加水量）×１００で表わされる値である、１項また
は２項に記載された高吸水性樹脂粉末の造粒方法。」に関する。即ち、本発明の高吸水性樹脂の造粒方法は高
吸水性樹脂粉末１００重量部に対し、無機粉末０．１〜
１０重量部、水ガラス（ケイ酸ナトリウム溶液）を無機
物固形分として０．１〜５重量部、及び前記吸水性樹脂
粉末の含水率が３０〜７０重量％となるような量の水を
混合し、次いで該混合物を乾燥させることを特徴とする
ものである。

【０００７】

【作用】本発明により得られた吸水性樹脂粒子は吸水後
のゲル強度が大なので摩擦、衝撃によるゲルの崩壊が起
こり難いため衛生材料用途をはじめ各種用途に使用した
際、ゲルの耐久性が向上する。また水溶性高分子を結合
バインダーとして使用した場合のように吸水性樹脂本来
の吸水性能、特に吸水速度を低下させることがない優れ
た作用を奏する。具体的には高吸水性樹脂に一定量の無
機粉末及び一定量の水ガラスを混合し、然る後に乾燥さ
せる方法により上記目的が達成されるのである。つぎに
本発明を使用する材料を挙げて具体的にその作用を示し
て説明する。

【０００８】〈高吸水性樹脂〉本発明の造粒方法が適用
される高吸水性樹脂粉末は特に限定されず、任意の高吸
水性樹脂に適用可能である。具体例としては、ポリアク
リル酸ソーダ等の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
橋物が挙げられる。高吸水性樹脂粉末は、逆相懸濁重
合、水溶液重合の方法によって重合体を合成した後、そ
のまま乾燥し、または乾燥後、粉砕し、あるいは樹脂中
の官能基と反応性を有する２個以上の官能基を有する架
橋剤で表面架橋することにより一般に製造されるが、こ
れらの方法に限定されるものではなく、任意の方法によ
り製造されたものでよい。

【０００９】〈無機粉末〉本発明においては、得られる
高吸水性樹脂造粒体に適度な強度を付与するために、ま
た造粒体の吸水速度を大きくするために、無機粉末を混
合する。本発明で使用可能な無機粉末としては、例えば
二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、リン酸
カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、リン酸マグネシ
ウム、硫酸カルシウム、珪藻土、ベントナイト、ゼオラ
イト、その他の金属酸化物等が挙げられる。特に二酸化
珪素、炭酸カルシウムが好ましい。これら無機粉末の粒
子径は、一般に１００μｍ以下、特に１０μｍ以下であ
ることが好ましい。無機粉末の添加量は、高吸水性樹脂
粉末１００重量部に対して、一般に０．１〜１０重量
部、好ましくは０．５〜５重量部である。無機粉末の添
加量が０．１重量部未満では吸水性樹脂粒子の結着効果
が不充分であり造粒物強度が弱くなる。１０重量部以上
では経済的に不利でありまた適当な粒子径の物が得られ
なかったり吸水性能が低下する場合がある。

【００１０】〈水ガラス〉水ガラスとはケイ酸ナトリウ
ム水溶液のことであり、一般式Ｎａ_２Ｏ・２ＳｉＯ_２・
ｎＨ_２Ｏで示される。工業的には水溶液状にて市販され
ている。本発明による高吸水性樹脂粉末の造粒時には吸
水性樹脂粉末１００重量部に対しケイ酸ナトリウム固形
分としての０．１〜５重量部、好ましくは０．５〜２％
になるように目的含水率となる必要な水にて予め希釈し
て使用する。０．１重量部未満では吸水性樹脂粒子の結
着効果が不充分であり造粒物強度が弱くなる。５重量部
以上では適当な粒子径の物が得られなかったり吸水性能
が低下する場合がある。

【００１１】〈水分量〉本発明の方法において添加され
るべき水の量は、高吸水性樹脂粉末の性能によって左右
されるが、好適には、樹脂粉末の含水率〔含水率（％）
＝添加水量／（高吸水性樹脂粉末重量＋添加水量）×１
００〕が３０％〜７０％となるような量である。上記含
水率が３０％未満では、造粒効率や造粒物強度が低下す
る場合があり、７０％超過では、局所ブロックの発生、
乾燥効率の低下、造粒物の吸水性能の低下、等の問題が
生じる場合がある。

【００１２】〈造粒（混合および乾燥）〉本発明の方法
によれば、高吸水性樹脂粉末、無機粉末、水ガラスおよ
び水をまず混合する。この混合のための装置としては、
２種以上の粉体、或いは粉体と液体を機械的に混合また
は分散出来るものであれば、任意の混合装置を使用する
ことが出来る。使用可能な混合装置の例としては、リボ
ンブレンダー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサ
ー、ナウターミキサー、パドル型混合機等が挙げられ
る。上記の場合によって得られた高吸水性樹脂粉末複合
体を、次に適当な含水率まで乾燥させるが、乾燥方法は
特に限定されるものではなく、高吸水性樹脂粉末、無機
粉末および水ガラスの機能を阻害しない方法ならばどの
よな方法で行ってもよい。乾燥に使用される装置として
は、パドル型乾燥機、ロータリー型乾燥機、流動層乾燥
機等が挙げられる。

【００１３】

【実施例】以下実施例、比較例によって本発明を更に具
体的に説明するが、本発明はかかる実施例に限定される
ものではない。

【００１４】製造例１〔逆相懸濁重合によるパール状
ポリアクリル酸ソーダ架橋物の製造〕アクリル酸１２４．５ｇを５００ｃｃビーカーに取り、
３５℃以下の冷却下２５％の苛性ソーダ水溶液１９３．
４ｇで中和し、７０％部分中和されたアクリル酸モノマ
ーを得た。これに０．０５ｇの過硫酸カリウム（ＫＰ
Ｓ）および０．０３ｇのＮ，Ｎ′−メチレンビスアクリ
ルアミドを加え、よく混合し、調整液とした後、１５分
間Ｎ_２バブリングを行った。１リットル容量のセパラブ
ルフラスコにシクロヘキサン３５０ｇを入れ、ソルビタ
ンモノステアレート１．７５ｇを溶解し、次いで２０℃
にて、Ｎ_２バブリングを１５分間行った後、前記アクリ
ル酸部分中和モノマー調整液を撹拌下全量滴下した。次
いで５０℃／時の昇温速度で系内を７５℃に昇温し、さ
らに１時間７５℃に維持して重合を完結させた後、バス
温を１００℃にして、シクロヘキサンと水を共沸させ、
脱水した。得られた脱水ポリマー１５０ｇを１リットル
ナス型フラスコに入れ、これにシクロヘキサン１８０ｇ
を加えてスラリーとした。このスラリーを撹拌しなが
ら、水２８ｇ及びジグリシドキシプロピルジメチルシロ
キサン１．２ｇを添加し、室温で３０分間撹拌した。次
いで、１０５℃のバス中に３０分間浸漬し、同バス温度
を保持しながら減圧して蒸発乾固させ、平均粒径１４０
μｍで粒径分布は２０＃オーバー分０％、２０〜８０
＃分１５％、８０＃アンダー分８５％のパール状ポ
リアクリル酸ソーダ架橋物を得た。尚この樹脂の含水率
は約５％であった。

【００１５】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／Ｋ
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（１５０ｍｍ×２００
ｍｍ）の上面シートに孔をあけ、ゴム管を通して系内を
充分にＮ_２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７０℃の温浴に浸し、重合を行った。
約１０分後に最高温度１１０℃を示した。以後、７０℃
の温浴に浸した状態で２時間保持した後２０℃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）を得た。この重合体をバットか
ら取り出し、細片にした後、真空乾燥機にて９０℃で約
３時間乾燥した。このようにして乾燥した細片を粉砕機
により粉砕し、４０〜３２５メッシュの粒度のポリアク
リル酸ソーダ架橋物を分取りした。尚、この樹脂の含水
率は、約３％であった。

【００１６】実施例１製造例１で得た高吸水性樹脂１００重量部に微粉末シリ
カ（富士デビソン化学製、サイロイド＃６３、平均粒径
６μｍ）１重量部をスーパーミキサーにより混合した。
次に市販の水ガラス（ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏ固形分５０
％）２重量部（固形分として１重量部）を予め水３５重
量部で希釈したものをパドル型混合機を用いて先の高吸
水性樹脂に滴下しながら混合した。これを続いてロータ
リーキルンにて、減圧下、１００℃で１時間乾燥させ実
施例造粒物１を得た。造粒物の収率、性能等は表１に示
す。

【００１７】

【表１】

【００１８】（註）Ｓはサイロイド＃６３の略であ
る。

【００１９】実施例２実施例１の製造例１で得た高吸水性樹脂を使用する代わ
りに製造例２で得た高吸水性樹脂を使用する他は実施例
１と同様の方法で造粒物２を得た。

【００２０】実施例３実施例１の微粉末シリカ１重量部を使用する代わりに炭
酸カルシウム１重量部を使用する他は実施例１と同様の
方法で造粒物３を得た。

【００２１】比較例１実施例１の微粉末シリカ１重量部を使用してスーパーミ
キサーで混合するところを微粉末シリカを使用しない以
外は実施例１と同様の方法で比較造粒物１を得た。結果
は実施例１〜３に比較し未造粒物が多く平均粒径が小で
ある。また粉砕強度も小である。

【００２２】比較例２実施例１の水ガラスを使用しないで水のみ３６重量部を
使用する他は実施例１と同様の方法で比較造粒物２を得
た。結果は比較例１と同様の傾向とを示す。

【００２３】比較例３比較例２の微粉末シリカ１重量部を使用する代わりに炭
酸カルシウム１重量部を使用する以外は比較例２と同様
の方法で比較造粒物３を得た。結果は比較例１と同様の
傾向とを示す。

【００２４】比較例４比較例２の微粉末シリカ１重量部を使用しない他は比較
例２と同様の方法で比較造粒物４を得た。結果は造粒率
２０％とほとんど造粒せず。

【００２５】比較例５実施例１の水ガラス１重量部を使用する代わりにポリビ
ニルアルコール（けん化度８８％、重合度７００）１重
量部を使用する他は実施例１と同様の方法で比較造粒物
５を得た。結果は造粒率および平均粒径は高い。製品率
は低い。吸水能はやや低め、吸水速度がかなり低めであ
る。

【００２６】比較例６実施例１の水ガラス１重量部を使用する代わりに可溶性
デンプ１重量部を使用する他は実施例１と同様の方法で
比較造粒物６を得た。結果は比較例５と同傾向である。

【００２７】上記製造例、実施例および比較例で得られ
た高吸水性樹脂粉末およびその造粒物につき、以下の測
定を行った。〈造粒収率〉分級篩にて８０＃オーバー品の重量比を造
粒収率とした。〈造粒粗粒率〉分級篩にて２０＃オーバー品の重量比を
造粒粗粒率とした。〈造粒製品率〉分級篩にて８０＃オーバーかつ２０＃ア
ンダー品の重量比を造粒製品率とした。〈未造粒率〉分級篩にて８０＃アンダー品の重量比を未
造粒率とした。〈平均粒径μ〉造粒製品分（８０＃オーバーかつ２０＃
アンダー品）をロータップ型フルイ振とう器を用いて粒
度分布を測定し、積算で５０重量％となる粒径を平均粒
径とした。〈破砕強度〉造粒製品分（８０＃オーバーかつ２０＃ア
ンダー品）２０ｇを内容積５０ｃｃの円筒形容器に入
れ、さらに直径１０ｍｍのプラスチック製ボール１個を
入れ、振とう器により５分間激しく振とうした後、造粒
品中の８０＃アンダー生成量の重量比率を破砕強度とし
た。

【００２８】〈吸水能〉造粒物１ｇを４００メッシュの
ナイロン袋（１０ｃｍ×１０ｃｍ）に入れ、１リットル
の０．９％生理食塩水に３０分間浸漬する。３０分後ナ
イロン袋を引上げ、１５分水切り後、重量測定をし、ブ
ランク補正をして、造粒物１ｇが吸収した０．９％生理
食塩水の重量を吸水能とした。

【００２９】〈吸水速度（常圧）〉図１に示す装置を用
いて測定した。造粒物１．０ｇ１を小穴のあいた支持
板２の上の不織布３上に置く。下面より０．９％生理食
塩水４を接触させた時に造粒物１が１０分間に０．９％
生理食塩水を吸水する量を吸水速度（常圧）とした。図
１中の５は人工尿を入れたビューレットであり、９は空
気入口であって。栓６で封じられたビューレットの空間
部が減圧されるのを防止している。８と７はバルブであ
って、夫々空気量と尿量を調節する。常圧ではおもり１
１は用いない。

【００３０】〈吸水速度（加圧）〉図１に示す装置を用
いて測定した。造粒物１１．０ｇを小穴のあいた支持
板２の上の不織布３上に置く。さらに、周囲にガイド１
０を設け、造粒物におもり１１（１２ｇ／ｃｍ_２相当）
をのせ、下面より０．９％生理食塩水４を接触させた時
に造粒物１が２０分間に０．９％生理食塩水を吸水する
量を吸水速度（加圧）とした。

【００３１】〈ゲル強度〉造粒物０．５ｇに純水１００
ｇを吸水させ（２００倍吸水）、吸水後のゲルをレオメ
ーター（不動工業製ＮＭＲ−２００２Ｊ型）にかけ、セ
ルがゲル中に入り込む時点の力をゲル強度とした。実施
例１〜３および比較例１〜６で得られた造粒物の造粒収
率、造粒品収率、造粒品粒径、破砕強度、吸水能、吸水
速度（常圧）、吸水速度（加圧）およびゲル強度および
製造例１、２で得られたポリアクリル酸ソーダ架橋物粉
末の吸水能、吸水速度（常圧）、吸水速度（加圧）およ
びゲル強度を上記の方法により測定した結果を表１に示
す。

【００３２】

【発明の効果】本発明の造粒方法によれば、適当な粒径
を有し、粒度分布幅の狭い高吸水性樹脂造粒物が高収率
で得られる。また、実質的に有機溶剤を含まない系で造
粒するので衛生的で安全である。更に、造粒前後で高吸
水性樹脂の吸水性能の実質的低下は見られない。従っ
て、本発明の造粒方法により得られた製品は衛生用品、
農園芸用品などの種々の用途に好適に使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】造粒物の吸水速度を測定する装置の説明図であ
る。

【符号の説明】

１造粒物（１ｇ）２小穴のあいた支持板３不織布４０．９％食塩水５ビューレット６ゴム栓７バルブ８バルブ９空気入口１０ガイド１１おもり

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高吸水性樹脂粉末１００重量部に対し無
機粉末０．１〜１０重量部、水ガラスを固形分として
０．１〜５重量部及び前記樹脂粉末の含水率が３０〜７
０％となるような量の水を混合し、次いで該混合物を乾
燥させることを特徴とする高吸水性樹脂粉末の造粒方
法。
【請求項２】高吸水性樹脂粉末と、無機粉末を混合
し、つぎに樹脂粉末１００重量部に対しケイ酸ナトリウ
ム固形分として０．１〜５重量部であり、樹脂粉末の含
水率が３０〜７０％となるように水を加えた水ガラスを
加えて混合し、ついで乾燥させることを特徴とする高吸
水性樹脂粉末の造粒方法。
【請求項３】樹脂粉末の含水率が、添加水量／（樹脂
粉末重量＋添加水量）×１００で表わされる値である、
請求項１または２に記載された高吸水性樹脂粉末の造粒
方法。