JPH08510484A - 架橋カルボキシル含有ポリマーの吸水性樹脂粒子と製造方法 - Google Patents
架橋カルボキシル含有ポリマーの吸水性樹脂粒子と製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
26g/g以上の遠心吸収容量と0.6psi荷重における24g/g以上の荷重下吸収とを有する吸水性樹脂粒子。本発明の他の態様は、塩素又は臭素含有酸化剤を混入し、その後に熱処理を施して、高荷重における高い荷重下吸収及び許容可能なレベルの残留物と共に優れた遠心吸収容量を有する粒子を製造することを含む、このような吸水性樹脂粒子の製造方法である。これらの吸水性樹脂粒子は、吸収性構造体中に組み入れられたときに優れた性能を与える。
Description
【発明の詳細な説明】
架橋カルボキシル含有ポリマーの吸水性樹脂粒子と製造方法
本発明は高い吸収容量と高い荷重下吸収容量の両方を有する架橋カルボキシル
含有ポリマーの吸水性粒子、及びこのような粒子と該粒子含有吸収性構造体との
製造方法に関する。
水性流体吸収性ポリマー又は超吸収性ポリマーとも呼ばれる、吸水性樹脂粒子
は、例えばベビー用おむつ、成人失禁製品及び女性衛生製品のような、体液を吸
収するパーソナルケア製品に主として用いられる。このような用途では、合成及
び/又は天然繊維又は紙に基づく織物及び不織構造体、又は例えばふわふわした
パッドのような強靭にした繊維塊を含む吸収性構造体に、吸水性樹脂粒子が組み
込まれる。このような構造体に用いられる材料は迅速に水性流体を吸収して、そ
れらを吸収性構造体全体にわたって分配することができる。吸水性樹脂粒子の不
存在下では、構造体は限定された吸収容量を有し、受容される吸収容量を与える
ために必要とされる多量の物質のためにかさばり、加圧下では流体を保有しない
。このような吸収性構造体の吸収性及び流体保有特徴を改良する手段は流体を、
吸収して、膨潤したヒドロゲル物質を形成することである。
吸収性樹脂粒子は流体を迅速に吸収し、このような流体を保有して、漏出を防
ぎ、湿潤時にも吸収性構造体に“乾燥感触(dry feel)”を与える。このような樹
脂の例に関しては米国特許第4,610,678号を参照のこと。吸収性樹脂の
製造方法とこのような樹脂のための既知架橋剤の使用とを開示する、Brand
tの米国特許第4,654,039号及びRE第32,649号、Parksの
米国特許第4,295,987号及び日本特許第55−82104号とを参照の
こと。基本的方法の変形は、予め重合した吸収性樹脂粉末を架橋剤、好ましくは
ポリアルコール、溶媒及び水と混合して、樹脂表面を被覆し、90℃〜300℃
の範囲内の温度に加熱して、表面を架橋する重合後表面架橋方法を開示する英国
特許第2,119,384号に開示される。共通に譲渡された英国特許出願第9
208449号は、各鎖の末端のヒドロキシル部分がC2〜C10不飽和カルボン
酸又はそのエステルによってエステル化されるエチレンオキシド鎖のヒドロキシ
ル部分につき2〜8個のエチレンオキシド単位によってエトキシル化されるC2
〜C10多価炭化水素を用いて架橋されるカルボキシル部分含有ポリマーを含む吸
水性樹脂粒子を開示する。好ましい実施態様では、吸水性樹脂粒子に対して粒子
の乾燥及びサイジング後に、熱処理を実施する。
吸収性樹脂の必要量を減ずるために、樹脂の吸収容量ができるだけ大きいこと
が望ましい。このことは通常、樹脂粒子中の架橋剤レベルの調節によって達成さ
れる。しかし、吸収容量の増加は一般に、樹脂粒子が供給荷重下で液体を吸収す
る能力の低下を伴う。この荷重下吸収(AUL)は樹脂の性能にとって重要であ
り、高い値が好ましい。大抵の商業的に入手可能な樹脂粒子は例えば0.3ポン
ド/平方インチ(psi、1psi=6894.76Pa)のような低い荷重に
おいては良好なAULを実証する。残念ながら、これらの樹脂は、荷重が例えば
0.6psi、0.8psi又は1.0psiのような高いレベルに増加するに
つれて、吸収容量の明白な低下を実証する。必要であることは、荷重増加時にそ
の吸収容量の大部分を保持する吸水性樹脂粒子である。
商業的に入手可能な吸水性樹脂粒子に関する他の問題は、浸出する可能性があ
るモノマー又は低分子量ポリマーの存在である。このモノマー又は低分子量ポリ
マーは付加的な原料費用を生じ、この費用は樹脂性質に対して、あるとしても、
せいぜい可能な、些細な利益を与えるに過ぎない。吸収容量又は荷重下吸収容量
を有意に低下させずに、樹脂の残留モノマー又は浸出可能な低分子量ポリマーを
減ずることが好ましい。
それ故、高い吸収容量、高い荷重下吸収及び低い残留モノマーレベルを有する
有効吸水性樹脂粒子とこのような粒子の製造方法を有することが望ましい。
本発明は、26g/g以上の遠心(centrifuged)吸収容量と、0.6psi荷
重における24g/g以上の荷重下吸収とを有する吸水性樹脂粒子であって、下
記成分:
(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー,70〜99.
9重量%と;
(b)1種以上の架橋剤,0.1〜5重量%と;
(c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマー,0
〜25重量%と
を含む重合混合物(前記重量%は(a)、(b)及び(c)の総重量を基準とす
る)を重合することによって製造される架橋カルボキシル含有ポリマー80〜9
9.9%を含む前記吸水性樹脂粒子に関する。
吸水性樹脂粒子の好ましい実施態様は、
(i)樹脂粒子が0.8psi荷重において17g/g以上の荷重下吸収を有
する、又は
(ii)樹脂粒子が1psi荷重において14g/g以上の荷重下吸収を有する
、又は
(iii)樹脂粒子が0.8psi荷重において22g/g以上の荷重下吸収を
有し、1psi荷重において20g/g以上の荷重下吸収を有する、又は
(iv)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量を有する、又は
(v)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、0.8psi荷重におけ
る17g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vi)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、1psi荷重における1
4g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vii)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、0.8psi荷重にお
ける22g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(viii)樹脂粒子が37g/g以上の遠心吸収容量と、0.8psi荷重にお
ける17g/g以上の荷重下吸収とを有する
ような吸水性樹脂粒子である。
本発明の他の態様は吸水性樹脂粒子の製造方法であって、
(I)(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜
99.9重量%と;
(b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と;
(c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマ
ー、0〜25重量%と;
(d)水性又は非水性の重合媒質と;
(e)塩素又は臭素含有酸化剤、10〜2000重量ppmと
を含む重合混合物(前記重量%とppmとは(a)、(b)及び(c)の総重量
を基準とする)を重合して、架橋ヒドロゲルを形成する工程と;
(II)任意に、該ヒドロゲルを粒子に粉砕する工程と;
(III)該重合媒質を実質的に除去することによって、該ヒドロゲルを乾燥さ
せて、樹脂を形成する工程と;
(IV)任意に、該樹脂を粒子に粉砕する工程と;
(V)該粒子を170℃〜250℃の温度において1〜60分間加熱する工程
とを含む前記方法である。
他の実施態様では、本発明のこの態様は吸水性樹脂粒子の製造方法において、
(I)(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜
99.9重量%と;
(b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と;
(c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマ
ー、0〜25重量%と;
(d)水性又は非水性の重合媒質と
を含む重合混合物(前記重量%とppmとは(a)、(b)及び(c)の総重量
を基準とする)を重合して、架橋ヒドロゲルを形成する工程と;
(II)任意に、該ヒドロゲルを粒子に粉砕する工程と;
(III)(a)、(b)及び(c)の総重量を基準として10〜2000重量
ppmの塩素又は臭素含有酸化剤がヒドロゲル粒子全体にわたって実質的に均一
に分配されるように、液体中に分散又は溶解した塩素又は臭素含有酸化剤を該ヒ
ドロゲルに供給する工程と;
(IV)該重合媒質及び該液体を実質的に除去することによって、該ヒドロゲル
を乾燥させて、樹脂を形成する工程と;
(V)任意に、該樹脂を粒子に粉砕する工程と;
(VI)該粒子を170℃〜250℃の温度において1〜60分間加熱する工程
とを含む前記方法である。
さらに他の実施態様では、本発明は合成又は天然繊維の、織物構造体又は不織
構造体と、本発明の吸水性樹脂粒子又は本発明の方法によって製造された粒子と
を含む吸収性構造体である。
図1は、数種の商業的に入手可能な樹脂、DRYTECHTM2000吸水性樹
脂(The Dow Chemical Companyの商標)、Hoech
st Celanese SANWITIMTM3400吸水性樹脂、Stock
hausen FAVORSXMTM100吸水性樹脂及び本発明の実施例21に
ついての、60分間吸収後の荷重下吸収対psiでの圧力(psiはポンド/平
方インチであり、1psiは6894.76パスカル(Pa)である)のプロッ
トである。
本発明の吸水性樹脂粒子(以下では“樹脂粒子”)は高い吸収容量、高い荷重
下吸収、及び低い残留モノマーレベルを示す。この粒子は、商業的に入手可能な
吸水性粒子に比べて、荷重レベルの増加時に吸収容量の低い低下を示す。この樹
脂粒子は、酸化剤、典型的には塩素又は臭素含有酸化剤(本発明の酸化剤又は適
正な(just)酸化剤と呼ぶことがある)によって製造され、実質的な乾燥状態で加
熱されて望ましい性質を得る、架橋カルボキシル含有ポリマーを含む。実質的な
乾燥状態とは、重合媒質と任意の液体分散媒質とを実質的に除去して、任意の粉
砕工程のためのヒドロゲルを製造する、本発明の方法の乾燥工程において得られ
る状態である。実質的な乾燥状態において、残留水分含量は20重量%程度にな
ることができる。吸水性樹脂粒子の製造方法における重合後加熱工程は、性質す
なわち荷重下吸収、吸収容量及び残留モノマーレベルの好ましいミックスを得る
ように方法を変更することを可能にする。
本発明の樹脂の特有の性質は、熱処理と、熱処理前の酸化剤の実質的に均一な
分配とに起因する。酸化剤を含まない、樹脂の熱処理のみが吸収性樹脂の荷重下
吸収(AUL)、特に高圧におけるAULを有効に上昇させることは、米国特許
第5,206,205号に開示されている。しかし、この熱処理も典型的に、樹
脂の遠心吸収容量をしばしば、許容し難く低いレベルにまで低下させる。したが
っ
て、本発明の方法は高い遠心吸収容量と高いAULとの両方を有する超吸収性樹
脂を生成する。
酸化剤の使用はまた、樹脂を本発明の酸化剤なしに熱処理する場合に観察され
る残留モノマー含量に比べて、最終熱処理生成物中の残留モノマー含量を低下さ
せる効果をも有する。大きい熱処理後遠心吸収容量を、高い荷重下吸収及び熱処
理後残留モノマー含量の減少と共に、本明細書では集約的に“クロレート(chlor
ate)効果”と呼ぶことにする。塩素酸ナトリウムは多くの理由から好ましい酸化
剤であるが、“クロレート効果”なる用語は、任意の適当な酸化剤の効果的な包
含によって得られる結果に適用可能である。
樹脂粒子のポリマーは1種以上のエチレン系不飽和カルボン酸、エチレン系不
飽和カルボン酸無水物又はこれらの塩から誘導される。さらに、このポリマーは
、例えばアクリルアミド、アクリルニトリル、ビニルピロリドン、ビニルスルホ
ン酸若しくはその塩、セルロースモノマー、変性セルロースモノマー、ポリビニ
ルアルコール又は澱粉加水分解物のようなコモノマーを含めて、吸水性樹脂粒子
に用いるため又は吸水性樹脂上にグラフト化するために技術上周知のコモノマー
を含むことができる。
好ましい不飽和カルボン酸とカルボン酸無水物モノマーには、アクリル酸、メ
タクリル酸、エタクリル酸、α−クロロアクリル酸、α−シアノアクリル酸、β
−メチルアクリル酸(クロトン酸)、α−フェニルアクリル酸によって代表され
るアクリル酸類(the acrylic acids)、β−アクリロイルオキシプロピオン酸
、ソルビン酸、α−クロロソルビン酸、アンゲリカ酸、ケイ皮酸、p−クロロケ
イ皮酸、β−スチリルアクリル酸(1−カルボキシ−4−フェニルブタジエン−
1,3)、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、グルタコン酸、マレイン酸
、フマル酸及びマレイン酸無水物がある。より好ましくは、出発物質はアクリル
酸、メタクリル酸又はこれらの塩であり、アクリル酸又はその塩が最も好ましい
。
例えば“アクリル酸”又は“アクリレート”のような一般的な用語に関する接
頭語“メタ(meth)”の本明細書での使用は、これらの用語をアクリレート種及び
メタクリレート種の両方を含むように拡大することを意味する。したがって、“
(メタ)アクリル酸モノマー”なる用語はアクリル酸とメタクリル酸とを含む。
樹脂には、吸水性樹脂粒子に用いるために技術上周知のポリビニル架橋剤を含
める。少なくとも2個の重合可能な二重結合を有する好ましい化合物には:例え
ばジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルエーテル
、ジビニルケトン及びトリビニルベンゼンのようなジ−又はポリビニルベンゼン
;例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール
、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール
、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリコール、トリメチロールプ
ロパン、グリセリン、ポリオキシエチレングリコール及びポリオキシプロピレン
グリコールのようなポリオールのジ−若しくはトリ−(メタ)アクリル酸エステ
ルのような、不飽和モノ−若しくはポリカルボン酸とポリオールとのジ−又はポ
リエステル;上記ポリオールのいずれかと例えばマレイン酸のような不飽和酸と
を反応させることによって得ることができる不飽和ポリエステル;例えばトリメ
チロールプロパンヘキサエトキシトリアクリレートのような、C2−C10多価ア
ルコールと、ヒドロキシル基につき2〜8個のC2−C4アルキレンオキシドとの
反応から誘導される、不飽和モノ−又はポリカルボン酸とポリオールとのジ−又
はポリエステル;ポリエトキシドと(メタ)アクリル酸とを反応させることによ
って得ることができるジ−又はトリ−(メタ)アクリル酸エステル;例えばN,
N−メチレン−ビスアクリルアミドのようなビス(メタ)アクリルアミド;例え
ばトリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、4,4’−ジ
フェニルメタンジイソシアネート及び、このようなジイソシアネートと活性水素
原子含有化合物との反応によって得られるNCO含有プレポリマーのようなポリ
イソシアネートをヒドロキシル基含有モノマーと反応させることによって得るこ
とができるカルバミルエステル、例えば上記ジイソシアネートをヒドロキシエチ
ル(メタ)アクリレートと反応させることによって得られるジ−(メタ)アクリ
ル酸カルバミルエステル;例えばアルキレングリコール、グリセロール、ポリア
ルキレングリコール、ポリオキシアルキレンポリオールのようなポリオールと炭
水化物とのジ−又はポリ(メタ)アリルエーテル、例えばポリエチレングリコー
ルジア
リルエーテル、アリル化澱粉及びアリル化セルロース;ポリカルボン酸のジ−又
はポリアリルエステル、例えばジアリルフタレート及びジアリルアジペート;及
びモノ−又はポリカルボン酸と、ポリオールのモノ(メタ)アリルエステルとの
エステル、例えばポリエチレングリコールモノアリルエーテルのアリルメタクリ
レート又は(メタ)アクリル酸エステルがある。
架橋剤の好ましい種類には、ビス(メタ)アクリルアミド;アリル(メタ)ア
クリルアミド;ポリオールによる(メタ)アクリル酸のジ−又はポリエステル、
例えばジエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアク
リレート及びポリエチレングリコールジアクリレート;及びC1−C10多価アル
コールと、ヒドロキシル基につき2〜8個のC2−C4アルキレンオキシドとの反
応から誘導される、ポリオールによる不飽和モノ−又はポリカルボン酸のジ−又
はポリエステル、例えばエトキシル化トリメチロールプロパントリアクリレート
がある。より好ましくは、架橋剤は式1に対応する:
R1(−(R2O)n−C(O)R3)x (式1)
式中:
R1はx原子価を有し、バックボーンにおいて1個以上の酸素原子によって任意
に置換される、炭素数1〜10の直鎖又は分枝鎖ポリアルコキシラジカルであり
;
R2は各出現において独立的に炭素数2〜4のアルキレン基であり;
R3は各出現において独立的に炭素数2〜10の直鎖又は分枝鎖アルケニル部分
であり;
nは1〜20の正の整数であり;
xは2〜8の正の整数である。
最も好ましい実施態様では、ポリビニル架橋剤はR1がトリメチロールプロパ
ンから誘導され、R2がエチレン(CH2CH2)であり、R3がビニル(CH=C
H2)であり、nが2〜6の範囲内の平均値であり、xが3である式1に対応す
る。特に、最も好ましいポリビニル架橋剤はトリメチロールプロパン1分子につ
き平均約15〜16個のエトキシル基を含む高エトキシル化トリメチロールプロ
パントリアクリレートである。式1に対応する架橋剤はCraynorから商標
Craynorで、及びSartomerから商標Sartomerで入手可能
である。一般に、式1によって表される架橋剤はこの式によって表される物質と
製造プロセスに起因する副生成物との混合物として存在する。
本発明の非ビニル架橋剤は例えばグリセリン、ポリグリコール、エチレングリ
コール、ジグリシジルエーテル及びジアミンのような、ポリマーのカルボキシル
基と反応可能な官能基を少なくとも2個有する架橋剤である。これらの架橋剤の
多くの例は米国特許第4,666,983号と第4,734,478号とに見ら
れ、これらの特許はこのような架橋剤の吸収性樹脂粉末の表面への適用と、その
後の、表面鎖を架橋させ、吸収容量と吸収速度とを改良するための加熱とを開示
する。この他の例は、このような架橋剤による後架橋(post-crosslinking)を開
示する米国特許第5,145,906号に記載されている。本発明では、プロセ
スの開始時に非ビニル架橋剤を重合混合物に均一に加える。好ましい非ビニル架
橋剤には、ヘキサンジアミン、グリセリン、エチレングリコールジグリシジルエ
ーテル、エチレングリコールジアセテート、ポリエチレングリコール400、ポ
リエチレングリコール600及びポリエチレングリコール1000がある。最も
好ましい非ビニル架橋剤はポリエチレングリコール400とポリエチレングリコ
ール600とである。
本発明のジモーダル(dimodal)架橋剤は、少なくとも1個の重合可能なビニル
基と、カルボニル基と反応可能な少なくとも1個の官能基とを有する架橋剤であ
る。これらを通常のビニル架橋剤と区別するために、我々はこれらを“ジモーダ
ル架橋剤”と呼ぶ、この理由はこれらの架橋剤が2種類の架橋形式を有するから
である。可能なジモーダル架橋剤には、ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリ
エチレングリコールモノメタクリレート、グリシジルメタクリレート及びアリル
グリシジルエーテルがある。これらの種類の架橋剤の多くの例は米国特許第4,
962,172号と第5,147,956号とに記載されており、これらの特許
は(1)アクリル酸とヒドロキシル含有モノマーとの線状コポリマーの製造、(
2)これらのコポリマーの溶液の好ましい形状の成形、及び(3)ポリマーを加
熱
して、ペンダントヒドロキシル基とカルボキシル基との間にエステル架橋を形成
することによる形状の固定による吸収性フィルム及び繊維の製造を開示する。本
発明では、プロセスの開始時に重合混合物にジモーダル架橋剤を均一に加える。
好ましいジモーダル架橋剤には、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリ
エチレングリコール400モノメタクリレート、グリシジルメタクリレートがあ
る。最も好ましいジモーダル架橋剤はヒドロキシエチル(メタ)アクリレートを
含む。
存在する全ての架橋剤の総量は良好な吸収容量、良好な荷重下吸収及び抽出可
能な物質の低い割合を有する樹脂を形成するために充分な量である。架橋剤は、
存在する重合可能なモノマーの量を基準にして、好ましくは1,000重量pp
m以上、より好ましくは2,000ppm以上、最も好ましくは4,000pp
m以上の量で存在する。架橋剤は、存在する重合可能なモノマーの量を基準にし
て、好ましくは50,000重量ppm以下の量で、より好ましくは20,00
0ppm以下、最も好ましくは15,000ppm以下の量で存在する。
ポリビニル架橋剤と非ビニル架橋剤及び/又はジモーダル架橋剤とのブレンド
を用いる本発明の実施態様では、3種類の架橋剤の全ての熱処理(heat-treated)
容量に対する効果は、性質において(in nature)付加的である。すなわち、1種
類の架橋剤の量を増加する場合には、同じ総熱処理容量を維持するために、他の
架橋剤の量を減じなければならない。さらに、ブレンド中の架橋剤成分の割合を
変化させて、異なる樹脂性質及び加工特性を得ることができる。特に、本発明の
ポリビニル架橋剤は典型的に、非ビニル架橋剤又はジモーダル架橋剤よりも高価
である。それ故、架橋剤ブレンドの大きな割合があまり高価ではない非ビニル架
橋剤又はジモーダル架橋剤から成る場合には、樹脂の総コストは低下する。しか
し、本発明の非ビニル架橋剤又はジモーダル架橋剤は本質的に潜在的(latent)架
橋剤として機能する。すなわち、これらの架橋剤によって樹脂に与えられる架橋
は、熱処理工程後までは、本質的に発現しない又は見られない。このような潜在
的架橋剤の使用によると、重合の直後にはヒドロゲルに強靭さは殆ど加えられな
い。このことは、“強靭な(tough)”ゲルが望ましいプロセスにとって重要な問
題
である。
架橋剤ブレンド全体のあまりにも少ない割合がポリビニル架橋剤から成る場合
には、重合したヒドロゲルは、容易に粉砕され、加工され、乾燥されるほどの強
靭さを有することができない。この理由から、架橋剤ブレンド全体中のポリビニ
ルアルコールの割合は容易に粉砕され、加工され、乾燥されるほどの強靭さを有
するヒドロゲルを製造するために少なくとも充分であることが好ましい。この強
靭さは乾燥後、熱処理前の樹脂の遠心容量(centrifuged capacity)に逆比例する
。このレベルの強靭さを得るために必要な、ブレンド中のポリビニル架橋剤の正
確な量は変化するが、好ましくは45g/g以下、より好ましくは40g/g以
下、最も好ましくは35g/g以下の乾燥後、熱処理前の樹脂の遠心容量を与え
るために充分な量である。
例えば界面活性剤のような技術上周知である通常の添加剤を重合する重合混合
物に混入することができる。重合は水性又は非水性の重合媒質中の重合条件下で
実施することができる。非水性重合媒質を用いる方法によって実施される重合は
、例えば、芳香族又は脂肪族炭化水素を含めた、炭素原子4〜20個/分子を有
する、炭化水素及びハロゲン化炭化水素を含む置換炭化水素並びに液体炭化水素
、並びに上記媒質の任意の混合物のような、水と混和不能である種々な不活性疎
水性液体を用いることができる。
1実施態様では、反応性モノマーと本発明の架橋剤とを水性媒質中、フリーラ
ジカル若しくは酸化還元(レドックス)触媒系と塩素若しくは臭素含有酸化剤と
の存在下で、架橋した親水性樹脂が製造されるような条件下において接触させる
ことによって、樹脂粒子を製造する。他の実施態様では、反応性モノマーと本発
明の架橋剤とを水性媒質中、フリーラジカル若しくは酸化還元(レドックス)触
媒系の存在下で、架橋した親水性樹脂が製造されるような条件下において接触さ
せることによって、樹脂粒子を製造する。本明細書で用いるかぎり、水性媒質と
は水又は、水と混和可能な溶媒との混合物としての水を意味する。このような水
混和性溶媒には、低級アルコールとアルキレングリコールとがある。好ましくは
、水性媒質は水である。
好ましくは、例えば15重量%以上、より好ましくは25重量%以上、最も好
ましくは29重量%以上の濃度レベルでの水性媒質のような、適当な重合媒質中
にモノマーと架橋剤とを溶解、分散又は懸濁させる。好ましくは水性媒質中に、
モノマーと架橋剤とを溶解、分散又は懸濁させる。
吸水性樹脂の製造に用いる水性媒質の他の成分には、フリーラジカル開始剤が
あり、これは例えばナトリウム、カリウム及びアンモニウムの過硫酸塩、カプリ
リルペルオキシド、過酸化ベンゾイル、過酸化水素、クメンヒドロペルオキシド
、t−ブチルジペルフタレート(tertiary butyl diperphthalate)、t−ブチル
ペルベンゾエート、過酢酸ナトリウム及び過炭酸ナトリウムのような過酸素化合
物(peroxygen compound)を含む、任意の通常の水溶性重合開始剤であることがで
きる。
上記過酸素化合物と、例えば亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、L
−若しくはイソアスコルビン酸若しくはその塩、又は第1鉄塩のような還元剤と
を組合せることによって形成される、通常のレドックス開始剤系も使用可能であ
る。開始剤は、存在する重合可能なモノマーの総モル数を基準にして約5モル%
までを占めることができる。より好ましくは、開始剤は水性媒質中の重合可能な
モノマーの総モル数を基準にして0.001〜0.5モル%を占める。
本発明の有意な実施態様の重要な面は、樹脂粒子中の酸化剤の実質的に均一な
分布である。所望の粒子性質を生じる、任意の適当な酸化剤が使用可能である。
望ましくは、加熱工程中に塩素又は臭素含有酸化剤が用いられる。好ましい酸化
剤は臭素酸塩、塩素酸塩及び亜塩素酸塩である。ブロメート(bromate)又はクト
レート(chlorate)の対イオンは、樹脂粒子の製造又はそれらの性能を有意に妨害
しない任意の対イオンであることができる。好ましくは、対イオンはアルカリ土
類金属イオン又はアルカリ金属イオンである。より好ましい対イオンはアルカリ
金属であり、カリウムとナトリウムがさらに一層好ましい。塩素含有酸化剤が好
ましい。熱処理後に残留モノマーレベルが減少し、遠心吸収容量とAULとの好
ましい釣り合いが得られるように、酸化剤は充分な量で存在する。多すぎる酸化
剤を用いる場合には、樹脂粒子の最終的(ultimate)性質が劣化する。不充分な
量を加える場合には、上記の性質改良は生じず、吸収容量は低下する。好ましく
は、モノマー重量を基準にして10重量ppm以上、より好ましくは50ppm
以上、さらに一層好ましくは100ppm以上、最も好ましくは200ppm以
上の塩素又は臭素含有酸化剤を加える。望ましくは、塩素又は臭素含有酸化剤の
添加量はモノマー重量を基準にして2000重量ppm以下、より望ましくは1
000ppm以下、好ましくは800ppm以下、最も好ましくは500ppm
以下である。塩素又は臭素含有酸化剤は重合混合物に添加するか又は重合後に得
られるヒドロゲルに噴霧することができる。好ましくは塩素酸塩又は臭素酸塩を
加える。本発明の好ましい実施態様では、塩素又は臭素含有酸化剤を重合混合物
に加える。
本発明の方法はバッチ式で実施することができ、このバッチ式では反応物質の
全てを接触させて、反応が進行するか、又は反応期間中に1種以上の成分を連続
的に添加しながら、反応が行われる。重合媒質中の重合混合物を、吸水性樹脂粒
子を製造するために充分である重合条件にさらす。
好ましくは、反応を例えば窒素又はアルゴン下のような、不活性ガス雰囲気下
で実施する。反応は、重合が生ずる任意の温度、好ましくは0℃以上、より好ま
しくは25℃以上、最も好ましくは50℃以上において実施することができる。
反応混合物はモノマーから架橋した親水性樹脂への所望の転化を生じるための
充分な時間、反応させることができる。好ましくは、転化率は95%以上、より
好ましくは98%以上である。
親水性樹脂のカルボン酸単位の好ましくは25モル%以上、さらに一層好まし
くは50モル%以上、最も好ましくは65%以上を塩基によって中和する。この
中和は重合の完成後に実施することができる。好ましい実施態様では、出発モノ
マーミックスが、重合前に所望のレベルに中和されるカルボン酸部分を有する。
出発モノマーの最終ポリマーはそれらを塩形成カチオンと接触させることによっ
て中和することができる。このような塩形成カチオンには、アルカリ金属、アン
モニウム、置換アンモニウム、及びアミンに基づくカチオンがある。好ましくは
、ポリマーを例えば水酸化ナトリウム若しくは水酸化カリウムのようなアルカリ
金
属水酸化物、又は例えば炭酸ナトリウム若しくは炭酸カリウムのようなアルカリ
金属炭酸塩によって中和する。
本発明の樹脂を重合混合物への再循環“微粉(fines)”の添加によって製造す
ることもできる。公開第WO92/20723号のPCT国際出願を参照のこと
。“微粉”は一般に、乾燥し、粉砕した生成物を熱処理前にふるい分けする場合
に140メッシュスクリーンを通過する吸水性樹脂粒子の画分を非限定的に含む
と考えられる。重合混合物への微粉添加量は、固体総量を基準にして、好ましく
は12重量%未満、より好ましくは10重量%未満、最も好ましくは8重量%未
満である。
しかし、例えば逆エマルジョン重合又は逆懸濁重合方法のような、多相(multi
-phase)重合処理方法を用いる重合プロセスを実施することも可能である。逆エ
マルジョン重合又は逆懸濁重合方法では、本明細書において前述した水性反応混
合物を、例えばシクロヘキサンのような水不混和性の不活性有機溶媒のマトリッ
クス中に、小滴(tiny droplet)として懸濁させる。重合は水相において生じ、有
機溶媒中のこの水相の懸濁液又はエマルジョンは重合の発熱の良好な制御を可能
とし、有機相への1種以上の水性反応混合物成分を制御された形式で加えるとい
うフレキシビリティをさらに与える。
逆懸濁重合方法はObayashi等の米国特許第4,340,706号と、
Flesher等の米国特許第4,505,052号とにさらに詳細に記載され
ている。逆エマルジョン重合又は逆懸濁重合方法を用いる場合に、例えば界面活
性剤、乳化剤及び重合安定剤のような付加的な成分を総重合混合物に加えること
ができる。有機溶媒を用いるプロセスを適用する場合には、このようなプロセス
から回収されるヒドロゲル形成ポリマー物質を処理して、過剰な有機溶媒の実質
的に全てを除去することが重要である。ヒドロゲル形成ポリマーが約0.5重量
%以下の残留有機溶媒を含むことが好ましい。
重合中に、本発明の樹脂は一般に水性反応媒質の全てを吸収して、ヒドロゲル
を形成する。樹脂を水性ヒドロゲルとして反応器から取り出す。本明細害で用い
るヒドロゲルは水膨潤した吸水性樹脂又は樹脂粒子を意味する。好ましい実施態
様では、このようなヒドロゲルは15〜50重量%の樹脂を含み、残部は水を含
む。より好ましい実施態様では、ヒドロゲルは25〜45重量%の樹脂を含む。
ヒドロゲルを好ましくは粒状形又は粒子に粉砕し、2cm以下の粒度がより好ま
しい。多相重合では、共沸蒸留及び/又は濾過とその後の乾燥とによって吸水性
樹脂ヒドロゲル粒子を反応媒質から回収することができる。濾過によって回収す
る場合には、ヒトロゲル中に存在する溶媒を除去する幾つかの手段を適用しなけ
ればならない。このような手段は技術上周知である。
反応器から取り出した後に、ヒドロゲル樹脂に対して任意に、例えば磨砕(gri
nding)のような、通常の機械的な粒度縮小手段によるような粉砕を実施すること
ができる。粒度縮小後のゲル粒子の粒度は、粒子の均一な乾燥が生じうるような
粒度であるべきである。この粒度縮小は所望の結果を与える技術上周知の任意の
手段によって実施することができる。好ましくは、この粒度縮小をヒドロゲルの
チョッピング(chopping)によって実施する。
重合後に酸化剤を加える本発明の実施態様では、磨砕したヒドロゲルに次に、
酸化剤がヒドロゲル粒子全体に実質的に均一に分配されるように液体中に分散又
は溶解した塩素又は臭素含有酸化剤が加えられる。好ましくは、ヒドロゲルに本
発明の酸化剤の水溶液を均一に噴霧する。酸化剤溶液の濃度は決定的ではないが
、ヒドロゲル中に酸化剤の均一な分配を保証するほどの充分な溶液量を与えるた
めに充分に希薄であるべきである。好ましくは、酸化剤溶液の濃度は0.1〜1
0重量%である。好ましくは、水分(water moisture)を除去する前に、酸化剤溶
液をヒドロゲルに加える。酸化剤溶液を供給する前にヒドロゲルが実質的に乾燥
する場合には、熱処理後の樹脂の吸収性の所望の改良が見られない。
その後に、ヒドロゲル樹脂粒子を乾燥条件にさらして、重合媒質と、任意の溶
媒及び実質的に全ての水を含む分散用液体(dispersing liquid)とを除去する。
乾燥後にポリマー中に残留する水分量は熱処理後の樹脂の性質に影響を及ぼす
。この理由は、熱処理後の大きな遠心吸収容量と、熱処理後の残留モノマー濃度
の低下とに対する“クロレート効果”の大きさが、乾燥後、熱処理前の樹脂の水
分含量に依存するからである。大きな水分レベルは大きな“クロレート効果”を
生
じ、それ故、大きな熱処理後遠心吸収容量(熱処理容量(heat-treated capacity
)とも呼ばれる)と、低い熱処理後残留モノマー濃度とをもたらす。少なすぎる
水分が存在する場合には、樹脂の遠心吸収容量が低下し、残留モノマー含量が大
きくなる。多すぎる水分が存在する場合には、ポリマーを加工することが困難に
なる。
望ましくは、重合媒質と、任意の溶媒及び実質的に全ての水を含む分散用液体
とを除去するための乾燥後のポリマーの水分含量は0〜20重量%、好ましくは
5〜10重量%である。乾燥を実施する温度は、重合媒質と、水及び任意の溶媒
を含む液体とが妥当な時間内に除去されるように充分に高いが、例えば樹脂中の
架橋結合の破壊によるような樹脂粒子の劣化を惹起するほどには高くない温度で
ある。好ましくは、乾燥中の樹脂粒子の温度は180℃以下である。望ましくは
、乾燥中の温度は100℃以上、好ましくは120℃以上、より好ましくは15
0℃以上である。
乾燥時間は実質的に全ての水と任意の溶媒とを除去するために充分であるべき
である。好ましくは、最小乾燥時間は10分間以上であり、15分間以上が好ま
しい。好ましくは、乾燥時間は60分間以下であり、25分間以下がより好まし
い。好ましい実施態様では、吸収性樹脂粒子から揮発する水及び任意の溶媒が除
去されるような条件下で、乾燥を実施する。これは、真空方法の使用によって又
は樹脂粒子層上に及び樹脂粒子層を通して不活性ガス若しくは空気を通すことに
よって達成することができる。好ましい実施態様では、樹脂粒子層を通して又は
樹脂粒子層上に熱風がブローされる(blown)ドライヤー中で乾燥が生ずる。好ま
しいドライヤーは流動床ドライヤー又はベルトドライヤーである。或いは、ドラ
ムドライヤーが使用可能である。或いは、共沸蒸留によって水を除去することが
できる。このような方法は技術上周知である。
乾燥中に、吸水性樹脂粒子が凝塊を形成することがあり、この場合には、例え
ば凝塊を破壊するための機械的手段によるような、粉砕を受けることになる。好
ましい実施態様では、吸水性樹脂粒子に対して機械的粒子縮小手段を実施する。
このような手段には、チョッピング、切断及び/又は粉砕がある。目的は、樹脂
粒子の粒度を究極の最終用途に受容される粒度に縮小することである。好ましい
実施態様では、樹脂粒子をチョッピングし(chopped)、次に磨砕する。最終粒度
は好ましくは2mm以下、より好ましくは0.8mm以下である。好ましくは、
粒子は0.01mm以上の粒度、より好ましくは0.05mm以上の粒度を有す
る。
好ましい実施態様では、乾燥及び粒度縮小後に、樹脂粒子に対して次に熱処理
工程を実施する。熱処理のための適切な装置には、限定する訳ではなく、回転デ
ィスクドライヤー、流動床ドライヤー、赤外線ドライヤー、撹拌トラフ(agitate
dtrough)ドライヤー、パドル(paddle)ドライヤー、ボルテックス(vortex)ドライ
ヤー及びディスクドライヤーがある。当業者は用いる特定の装置の熱伝達性に関
して適当にかつ精密に(for the particular)熱処理の時間と温度とを変化させる
。
熱処理工程の時間と温度とは、樹脂の吸収性が望ましく改良されるように選択
される。樹脂粒子を望ましくは170℃以上、より望ましくは190℃以上、好
ましくは200℃以上、最も好ましくは210℃以上の温度において加熱する。
170℃未満では、吸収性の改良は見られない。温度は樹脂粒子を劣化させるほ
ど高くあるべきではない。好ましくは、温度は250℃以下、より好ましくは2
35℃以下である。
樹脂粒子を所望の熱処理温度に加熱し、このような温度に好ましくは1分間以
上、より好ましくは5分間以上、最も好ましくは10分間以上維持する。1分間
未満では、性質の改良が一般に見られない。加熱時間が長すぎる場合には、不経
済になり、樹脂粒子が損傷を受ける危険性がある。樹脂粒子を所望の温度に好ま
しくは60分間以下、より好ましくは40分間以下維持する。60分間を越える
と、性質の有意な改良が認められない。加熱工程の温度と時間との調節によって
、樹脂粒子の性質を調節し、調整することができる。長い加熱時間は一般に高い
荷重下吸収、低いレベルの抽出可能物及び低い吸収容量を生じる。加熱工程への
高温の使用は一般に、高い荷重下吸収と低いレベルの抽出可能物とを生じる。
熱処理後に、樹脂粒子を取り扱うことが、静電気のために困難になる可能性が
ある。静電気の影響を減ずる又は除去するために粒子を再加湿することが望まし
い。乾燥樹脂の加湿方法は技術上周知である。好ましい形式では、乾燥粒子を水
蒸気と接触させる。静電気の影響を減する又は除去するために充分な量の、しか
も粒子を凝集させるほどではない水と乾燥粒子を接触させる。好ましくは、乾燥
粒子を0.3重量%以上の水によって、より好ましくは0.5重量%以上の水に
よって加湿する。好ましくは、乾燥粒子を10重量%以下の水によって、より好
ましくは6重量%以下の水によって加湿する。任意に、凝集防止添加剤又は再水
和(rehydration)添加剤を架橋した親水性樹脂に加えることができる。このよう
な添加剤は技術上周知であり、界面活性剤と例えばシリカのような不活性無機粒
子とを含む 例えば米国特許第4,286,082号;第4,734,478号
;及びドイツ特許第2706135号を参照のこと。
本発明の樹脂粒子は既知の吸水性樹脂よりも良好な性質のバランスを有する。
荷重下吸収の測定値は例えば0.3psi、0.6psi、0.8psi及び1
.0psiのように、徐々に増加する荷重において一貫して高いことが判明する
。このことは、市場で現在入手可能な樹脂粒子の荷重下吸収と本発明の実施例2
1とを比較する図1によって説明される。図1は、DRYTECHTM2000吸
水性樹脂(The Dow Chemical Companyの商標)、Ho
echst Celanese SANWITIMTM3400吸水性樹脂、St
ockhausen FAVORSXMTM100吸水性樹脂及び本発明の実施例
21についての60分間吸収後の荷重下吸収対圧力のプロットである。このプロ
ットの零荷重の値は実際に、30分間吸収後の測定された遠心容量値である。こ
のプロットから知ることができるように、本発明の樹脂は、商業的に入手可能な
吸水性樹脂に比べて、徐々に増加する荷重において一貫して高いAULを示す。
本発明の吸水性樹脂粒子は、粒子重量を基準にして、好ましくは800重量p
pm以下、より好ましくは700ppm以下、より一層好ましくは500ppm
以下、最も好ましくは300ppm以下の残留モノマーレベルを有する。
吸水性樹脂粒子が25g/g以上、好ましくは28g/g以上、より好ましく
は30g/g以上の遠心吸収容量(容量)を有することが望ましい。非常に好ま
しい実施態様では、遠心吸収容量は37g/g以上である。
望ましくは、0.3psiにおける吸水性樹脂粒子の荷重下吸収は26以上、
より好ましくは28g/g以上、より一層好ましくは31g/g以上である。好
ましくは、0.6psiにおける吸水性樹脂粒子の荷重下吸収は16g/g以上
、より好ましくは20g/g以上である。好ましくは、1.0psiにおける吸
水性樹脂粒子の荷重下吸収は9g/g以上、より好ましくは15g/g以上であ
る。
吸水性樹脂粒子が26g/g以上の遠心吸収容量と、0.6psi荷重におけ
る24g/g以上の荷重下吸収とを有することが望ましい。上記値が望ましいが
、好ましい実施態様は下記のような樹脂粒子である:
(i)樹脂粒子が0.8psi荷重において17g/g以上の荷重下吸収を有す
る、又は
(ii)樹脂粒子が1psi荷重において14g/g以上の荷重下吸収を有する、
又は
(iii)樹脂粒子が0.8psi荷重において22g/g以上の荷重下吸収を有
し、1psi荷重において20g/g以上の荷重下吸収を有する、又は
(iv)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量を有する、又は
(v)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、0.8psi荷重における
17g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vi)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、1psi荷重における14
g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vii)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、0.8psi荷重におけ
る22g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(viii)樹脂粒子が37g/g以上の遠心吸収容量と、0.8psi荷重におけ
る17g/g以上の荷重下吸収とを有する。
本発明の吸水性樹脂粒子は、水性流体の吸収と結合とが望ましい如何なる用途
にも使用可能である。好ましい実施態様では、本発明の樹脂粒子を例えば合成若
しくは天然繊維又は紙に基づく織物若しくは不織繊維のような吸収性物質の構造
に混入又は結合させて、構造体を形成する。このような構造体では織物構造又は
不織構造が、流体を吸い上げて、このような流体を結合し、保留する吸水性樹脂
粒子まで毛管作用によって運搬するための機構として機能する。このような構造
体の例はおむつ、成人失禁用構造体及び衛生ナプキンである。
本発明による吸収性構造体は吸水性樹脂粒子を含有する手段を含む。例えば吸
収性衣服(garment)のようなデバイス中にさらに配置されることができる、上記
吸水性樹脂粒子を包含可能な任意の手段が、本発明に用いるために適する。多く
のこのような包含手段は当業者に周知である。例えば、包含手段は例えばセルロ
ース繊維のエアレイド(airlaid)若しくはウェットレイド(wetlaid)ウェブ、合成
ポリマー繊維のメルトブローン(meltblown)ウェブ、合成ポリマー繊維のスパン
ボンデッド(spunbonded)ウェブ、セルロース繊維と合成ポリマー物質から形成さ
れる繊維とを含む同時成形(coformed)マトリックス、合成ポリマー物質のエアー
レイド熱融合ウェブ、又は連続気泡フォームのような繊維質マトリックスを含む
ことができる。1実施態様では、繊維質マトリックスが10重量%未満、好まし
くは5重量%未満のセルロース繊維を含むことが好ましい。
或いは、包含手段は、共に結合して、吸水性樹脂粒子を含むコンパートメント
を形成する2層の物質を含むことができる。このような場合には、物質層の少な
くとも1つが透水性であるべきである。第2物質層は透水性でも水不透性でもよ
い。物質層はクロス様織物若しくは不織布、独立気泡若しくは連続気泡フォーム
、有孔フィルムであるか、又は物質の繊維質ウェブであることができる。包含手
段が複数の物質層を含む場合には、物質は吸水性樹脂粒子の大部分を包含するた
めに充分に小さいか又は充分に曲がりくねった孔構造を有するべきである。
さらに、包含手段は、吸水性樹脂粒子を固定するための例えばポリマーフィル
ムのような支持構造を含むことができる。吸水性樹脂粒子は、透水性でも水不透
性でもよい支持構造の片側又は両側に固定されることができる。
本発明の非常に好ましい1実施態様では、包含手段が合成ポリマー繊維のメル
トブローンウェブを含む場合に、メルトブローン繊維が親水性であることが好ま
しいと判明している。合成ポリマー繊維は、繊維が90度未満の空気中での水接
触角度を有する場合に親水性であると見なされる。この出願の目的のために、接
触角測定値はGoodとStrombergによって、“Surface an
d Colloid Science”,II巻(Plenum Press,
1979)に述べられているように測定する。このような繊維の形成に親水性ポ
リマー物質を用いることによって、又は繊維を親水性にする表面処理を用いて一
般に疎水性繊維を処理することによって、繊維を親水性にすることができる。
特に、親水性繊維は例えばナイロンのブロックコポリマー(例えばナイロン−
6)及びポリエチレンオキシドジアミンのような、本質的に親水性のポリマーか
ら形成することができる。このようなブロックコポリマーはAllied Si
gnal Inc.から商品名HidrofilTMで商業的に入手可能である。
例えば、Pozos等に1988年8月30日発行された米国特許第4,767
,825号に開示される熱可塑性物質のような、水膨潤性で、実質的に水不溶性
の超吸収性ポリマー物質から親水性繊維を形成することもできる。或いは、例え
ば一般に安定な(non-fugative)親水性表面を与えるように表面改質したポリオレ
フィン又はポリエステルのような、本質的に疎水性ポリマーからメルトブローン
繊維を形成することができる。このような表面改質したポリエチレンはDow
Chemical Companyから商品名AspunTM湿潤性ポリエチレン
で商業的に入手可能である。
一般に疎水性ポリマーに親水性表面処理を与えることによって親水性繊維を形
成する場合には、所望の性能標準を得るために、一般に安定な表面処理を用いる
ことが望ましいと考えられる。例えばおむつのような、吸収性衣料品に用いられ
る吸収性構造体はしばしば尿の多重発生(multiple insults)にさらされ、表面処
理が不安定である場合には、この表面処理は初期発生で洗い流され、疎水性繊維
表面を露出する。この疎水性繊維表面は吸収性構造体の吸収性能を妨げる可能性
がある。もちろん、特に繊維が低濃度であり、吸水性樹脂粒子が高濃度であると
きに、疎水性繊維が使用可能である場合もある。
包含手段が2層の物質を含み、これらの層が結合して、吸水性樹脂粒子の包含
に適用されるコンパーメントを形成する、他の好ましい実施態様では、例えばエ
アレイド若しくはウェットレイド繊維、メルトブローン繊維、スパンボンデッド
繊維又は同時成形繊維のような、織物物質又は不織物質を含めて、吸水性樹脂粒
子を包含することのできる任意の物質から2層が適当に形成され、熱融合、音波
結合(sonic bonding)又は接着剤によって結合して、コンパートメントを形成す
る。2層を形成し、これらの2層を結合させて、コンパートメントを形成するた
めに広範囲な物質が使用可能であることは明らかである。
上述したように、超吸収性樹脂粒子は遠心吸収容量と荷重下吸収とを含む吸収
特性の前記組合せを有し、ゲルブロッキングを回避するために繊維質マトリック
ス中に比較的低濃度に維持される必要がないので、前記吸水性樹脂粒子は吸収性
構造体中に、既知吸収性構造体に比べて、比較的高濃度で存在することができる
。特に、本発明による吸収性構造体は適切には、包含手段と吸水性樹脂粒子との
総重量を基準にして、50〜100重量%の吸水性樹脂粒子を含む。好ましくは
、吸収性構造体は包含手段と吸水性樹脂粒子との総重量を基準にして、70〜1
00重量%の吸水性樹脂粒子を含む。最も好ましくは、吸収性構造体は包含手段
と吸水性樹脂粒子との総重量を基準にして、75〜99重量%の吸水性樹脂粒子
を含む。
本発明の吸収性構造体中に存在する吸水性樹脂粒子は高濃度で存在することが
できるので、本発明の吸収性構造体は比較的薄くてよく、比較的小さい体積を有
して、なお望ましく機能することができる。本発明による吸収性構造体は適切に
は0.2インチ(5.1mm)未満、好ましくは0.15インチ(3.8mm)
未満の平均厚さを有する。さらに、吸収性構造体は適切には75平方インチ(4
84cm2)未満、好ましくは50平方インチ(323cm2)未満、最も好まし
くは40平方インチ(258cm2)未満の表面積を有する主要平面を画定する
。
本明細書で用いるかぎり、吸収性構造体の平均厚さなる表現は、約0.2ポン
ド/平方インチ(1300Pa)の供給荷重下で実施された数回の厚さ測定の平
均値を意味するように意図される。厚さ測定の実施回数は吸収性構造体全体の平
均厚さを表すために充分である。
本発明の吸収性構造体は使用中の快適さを高めるために比較的フレキシブルで
あることが望ましい。本発明の目的のために、このような吸収性構造体は2g未
満、好ましくは1g未満のガーレー(Gurley)剛性を有するときに、望ましいフレ
キシビリティ度を有すると見なされる。
本発明による吸収性構造体は例えば尿、月経分泌物及び血液のような体液を含
めた、多くの流体を吸収するために適し、例えばおむつ、成人失禁製品及びベッ
ドパッドのような吸収性衣料品に;例えば衛生ナプキン及びタンポンのような月
経用デバイス;例えばワイプ(wipe)、よだれ掛け及び創傷包帯のような他の吸収
性製品に用いるために適する。したがって、本発明は他の態様では上述したよう
な、吸収性構造体を含む吸収性衣料品に関する。
吸収性衣料品への吸収性構造体の使用は、放出される液体を迅速に受容するこ
とができ、しかも薄い吸収性衣料品の形成を可能にする。本発明のこの態様によ
る吸収性衣料品の平均厚さは、その上に包含される吸収性構造体と同じ範囲であ
る衣料品部分における衣料品の平均厚さと定義される。この平均厚さは、吸収性
構造体のみでなく吸収性衣料品を用いることを除いて、吸収性構造体の平均厚さ
の測定に関して上述した通りに測定する。
本発明のこの態様による吸収性衣料品は適切には0.25インチ(6.4mm
)未満、好ましくは0.22インチ(5.6mm)未満、最も好ましくは0.2
0インチ(5.1mm)未満の平均厚さを有する。
下記実施例は本発明を例示するために含めるものであり、請求の範囲を限定す
るものではない。他に記載しないかぎり、部と%との全ては重合混合物の重合可
能な成分に基づく重量によるものである。樹脂製造操作1
2リットルのガラス樹脂ケットルボトム(kettle bottom)と、ステンレス鋼撹
拌機アセンブリと、歯車減速機付き高トルク撹拌モーターとを備えた反応器にお
いてサンプルを製造した。ケットルボトムは分離水循環温度浴を用いて内容物の
加熱又は冷却を可能にするためにガラスジャケットを有する。反応器はケットル
ボトムの溝に嵌合するOリングと、鋼撹拌機頂部とによって密封することができ
る。
ビーカーにアクリル酸(319.31g)を加え、次に水(406.29g)
と、Versenex(登録商標)80(Dow Chemical Comp
anyの商標)キレート化剤(1.00g)と、ビニル架橋剤と、任意の非ビニ
ルジモーダル架橋剤とを加えることによって、モノマー混合物を製造した。この
混合物に、撹拌しながら、水(381.95g)中の炭酸ナトリウム(152.
78g)の溶液を加えた。本発明の酸化剤を含む反応では、次に5%溶液の必要
量を加えた。モノマー混合物を装填管(loading tube)を介して真空下の反応器に
装填し、混合物に窒素を1時間スパージして(sparged)、溶解酸素を除去した。
アリルメタクリレートと揮発性非ビニルジモーダル架橋剤とを用いる反応に関し
て、スパージング後に、開始剤を加える5分間前に、これを反応器に加えた。次
に、30%過酸化水素水溶液(0.64ml)と、10%過硫酸ナトリウム水溶
液(5.12ml)と、10%エリソルビン酸ナトリウム水溶液(0.6ml)
とを注射器から次々に加えた。この発熱反応は典型的に、約30分間後に約85
℃のピーク温度に達し、この時点において反応器を65℃に3時間加熱した。
得られた生成物を強制通風炉(forced air oven)内のナイロンメッシュスクリ
ーン上で100℃において16時間乾燥させ、次にフードブレンダー(food blen
der)中で粉砕し、20〜100メッシュカットにふるい分けした。樹脂製造操作2
ステンレス鋼撹拌機アセンブリと、歯車減速機付き高トルク撹拌モーターとを
備えた200リットル重合反応器においてサンプルを製造した。このアセンブリ
は重合中に形成されるゲルの磨砕を可能にした。反応器ジャケットは中空であり
、分離水循環温度デバイスの使用による内容物の加熱又は冷却を可能にした。反
応器を密封し、真空系に接続し、それによって真空吸引(pulling a vacuum)によ
ってゲル塊を冷却することが可能になった。
アクリル酸37.2kgを、別の容器において、NaOH水溶液(50重量
%)40.1kgとプロセス水77kgとの混合物に温度が38℃を越えて上昇
するのを防止するようなやり方で徐々に加えた。トリエチレンジアミンペンタア
セテート水溶液(Versenex(登録商標)80,Dow Chemlca
l Companyの商標)70gと、純水130ml中に溶解した部分加水分
解したポリビニルアルコール13gとをプレミックスに加えた。純粋なアクリル
酸15.9kgに適当なレベルの架橋剤を加え、得られた混合物を、プレミック
スを再び室温に冷却した後にプレミックスに注入した。液体に窒素をパージしな
がら、得られたモノマー混合物を反応器に供給した(pumped)。ペルオキソ二硫酸
ナトリウム水溶液(10重量%)900gと過酸化水素(30重量%活性)68
gとを注射器によって反応器に加えた。酸素を除去するために真空を2回吸引し
、反応器のヘッドスペース(headspace)を再び窒素で満たした。水80ml中に
分散させたアスコルビン酸8gを加えることによって、反応を開始した。重合の
開始と共に、外側ヒーターを70℃に設定し、反応器を通しての緩慢な窒素流を
維持した。重合媒質がそのピーク温度(約80℃)に達した後に真空吸引によっ
て内容物を70℃に冷却した。ゲルを反応器において70℃に1時間維持し、取
り出した(offloading)後に細断し(minced)、ベルトドライヤー中で170℃の空
気流によって20分間乾燥させた。
得られた乾燥生成物の一部を実験室用ミル(lab mill)で粉砕し、次に30〜5
0メッシュカットにふるい分けした。樹脂製造操作3
20%水酸化ナトリウム水溶液138.2gと脱イオン水35.2gとを、冷
却水供給源に接続した中空ジャケットを有するガラスフラスコに装填した。アク
リル酸51.6gを徐々に加え、混合物を室温に冷却した。次に、水中ジエチレ
ントリアミンペンタアセテートの40%活性溶液(Versenex(登録商標
)80)0.1gと、ポリビニルアルコール溶液(水中5重量%)0.4gとを
混合物に加えた。適当量の架橋剤をアクリル酸1.9g中に溶解し、得られた混
合物をフラスコに加えた。得られたモノマー混合物を頂部にプレーンフランジ(p
lane flange)を備えた250ml丸底フラスコに入れた。このフランジは、4個
の
開口を含む蓋によって密封され、これらの開口の2個は温度計とN2供給とのた
めに残され、1個の開口はベント系に接続し、第4開口は隔壁(septum)によって
密封された。モノマー混合物を迅速な窒素流によって少なくとも10分間パージ
して、痕跡量の酸素を除去した。窒素泡立ちが減少してから、1.5%過酸化水
素水溶液1.7gと、10重量%過硫酸ナトリウム水溶液1.24gと、1%ア
スコルビン酸水溶液1.1gとを隔壁を通して注射器を用いて次々と反応混合物
に導入した。重合はアスコルビン酸の導入から約5分間後に24℃の温度におい
て開始した。
70℃のピーク温度に達した後に、フラスコを水浴に70℃において60分間
入れた。次に、反応器を開放し、水性ポリマーゲル塊を回収した。この水性ポリ
マーゲルを小片に切断し、105℃のオーブン(oven)中で一晩乾燥させた。生成
物を粉砕し、30〜50メッシュカットにふるい分けした。0.595〜0.2
97mm(30〜50メッシュ)の粒度画分を性能分析と品質分析とのために用
いた。ゲル強度測定のためには、0.177mm〜0.297mm(50〜80
メッシュ)画分を用いた。30〜50メッシュ画分を回収し、30分間遠心吸収
容量(CC)g/gと、荷重下吸収(AUL)g/gと、16時間抽出可能物画
分(%Ext)とに関して分析した。樹脂製造操作4
30ガロン(120リットル)ゲル反応器中でポリマーを製造した。モノマー
溶液を50ガロン混合タンク中で最初に製造した。アクリル酸(48ポンド又は
22kg)と、Versenex(登録商標)80(29g)と、ポリ(ビニル
アルコール)(5%,109g)と、HE−TMPTA(SARTOMER(登
録商標)9035,185.2g)と、水50ポンド(23kg)とを最初に混
合タンクに装填し、次に炭酸ナトリウム(22重量%溶液として、23ポンド(
10kg))を加えた。中和中及び後に、アクリル酸インヒビター(inhibitor)
活性を維持するために混合タンクの底部に空気パージを加えた。二酸化炭素発生
が終了した後に、塩素酸カリウム溶液(加える場合には、固形分5.5g)を加
えた。7%レベルで用いるべき再循環微粉(4.4ポンド(2kg))を次に混
合
タンクに装填し、10分間混合してから、ゲル反応器に移した。過酸化水素(5
0.8g)と過硫酸塩(36.0g)とを反応器に加え、次に混合物を20リッ
トル/分の窒素によって30分間脱酸素した(deoxygenated)。次に、エリソルビ
ン酸ナトリウム(3.5g)を加えた。
真空が80℃において開始されるまで、この反応は断熱的に発熱した。ピーク
温度は84℃であった。次に、ポリマーを65℃に3時間維持してから、冷却し
た。重合したゲルを反応器から取り出し、0.375インチ孔を有するミートグ
ラインダー中で磨砕して、大きい塊(lump)を破壊した。ゲルをトレードライヤー
(tray drier)中で有孔トレーに載せて3.6ポンド/ft2(17kg/m2)に
おいて全体で35分間乾燥させた。次に、サンプルをフードブレンダー中で磨砕
し、20〜100メッシュカットのふるい分けした。熱処理操作1
熱処理のために、樹脂100gを8x12インチアルミニウムトレー上に均一
に広げ、220℃の強制通風炉に40分間入れた。熱処理操作2
ホットエアガン(hot air gun)によってある領域を予熱することによって、加
熱を実施した。目標温度に達し、この温度が安定化したならば、サンプルをこの
領域に入れ、接触温度計をサンプルと接触させて配置した。サンプルの温度が目
標温度に安定化するまで、サンプル温度を監視した。サンプルを目標温度に所望
の時間維持した。熱処理操作3
熱処理のために、樹脂100gを8x12インチアルミニウムトレー上に均一
に広げ、230℃の強制通風炉に40分間入れた。
得られた吸水性樹脂粒子の性能と品質とを下記方法によって評価した。遠心吸収容量
吸水性樹脂粒子200mgを密封可能なティーバッグ(63.5x76.2m
m)に入れ、0.9重量%生理的食塩(塩化ナトリウム)溶液中に30分間浸漬
し、1600ppmにおいて3分間遠心した。吸収された生理的食塩溶液対吸水
性樹脂粒子の重量比を算出し、遠心吸収容量(CC)として報告する。荷重下吸収
有孔金属プレート(5mmの孔)の頂部にナイロンスクリーン(50x50m
m;100メッシュ)を載せ、次に濾紙を載せ、最後に、両端が開放したステン
レス鋼シリンダー(内径26mm、外径37mm、高さ50mm)を載せた。吸
水性樹脂粒子167mgをシリンダーに入れ、均一に分配し、直径26mmの不
織シートによって覆い、最後に、重りを有する直径26mmのプラスチックピス
トンによって押し下げた。ピストンとシリンダーとの総重量は109.4gであ
り、0.3psi荷重を生じた。比例的に重いピストンを用いて、0.6、0.
8、0.9及び1.0psiの荷重を与えた。頂部にシリンダー内の生成物を載
せた金属プレートを0.9%生理的食塩溶液中に、ナイロンスクリーンと水面と
が同じレベルを有し、濾紙と吸水性樹脂粒子とが静水圧なしに水を吸収すること
ができるように浸漬した。1時間の浸漬時間を与えた。この水槽(water reservo
ir)からプレートを取り出し、プレートの孔中及びナイロンスクリーン中の過剰
な水をペーパーティッシュによって吸収した。次に、膨潤したゲルから重りを取
り出し、ゲルを計量した。このように算出された、荷重下で吸収された生理的食
塩溶液対吸水性樹脂粒子の重量比を荷重下吸収(AUL)として報告した。抽出可能物
吸水性樹脂粒子Igと0.9%生理的食塩溶液185mlとを250mlジャ
ーに入れ、このジャーにキャップを被せ、シェーカー(shaker)上に16時間載せ
た。抽出溶液の一部を濾過した。Metrohm Titroprocesso
rを用いて、一定量(defined volume)の濾液のpHを0.1N NaOHによっ
てpH10に調節し、最後に0.1N塩酸によってpH2.7まで滴定して、濾
液中に存在する抽出可能物量を測定した。残留モノマー
ポリマー1gを0.9%塩化ナトリウム溶液185g(実施例49〜72では
200g)に加え、混合物を16時間振とうすることによって残留アクリル酸を
測定した。濾液のサンプルを、ODSカラムと約205nmでのUV検出とを用
いる液体クロマトグラフに注入した。アクリル酸ピークのピーク面積を標準サン
プルのピーク面積と比較することによって、残留モノマーを算出した。水分%
本明細書で報告する水分%値は空気循環炉中での105℃、3時間にわたる磨
砕樹脂の10gサンプルの損失重量%として定義される。
以下の実施例では、濃度はアクリル酸モノマーを基準としたppmで測定する
。“前(Before)”又は“熱処理前”なる用語は、乾燥及びふるい分け後、熱処理
前のポリマー性質を意味する。“後(After)”又は“熱処理後”なる用語は、熱
処理後のポリマー性質を意味する。“ND”なる記載は数値が測定されなかった
ことを意味する。実施例1〜8
:ポリエチレングリコールに基づく架橋剤の使用−表1
これらの実施例はポリエチレングリコールに基づく架橋剤:DEGDA(ジエ
チレングリコールジアクリレート)、TEGDA(テトラエチレングリコール2
00ジアクリレート)、PEGDA(ポリエチレングリコール400ジアクリレ
ート)及びPEGDMA(ポリエチレングリコール600ジメタクリレート)に
よる本発明の適用を説明する。実施例2、4、6及び8は、重合前に反応混合物
に塩素酸カリウム300ppmを加えた本発明を示す。実施例1、3、5及び7
は、本発明の酸化剤を省略する場合に得られる結果を示す。(樹脂製造操作1、
熱処理操作1)
これらの実施例から、これらの架橋剤に関しては本発明の、酸化剤と熱処理と
の組合せ(クロレート効果)がこれらの要素のいずれもない又は一方のみの場合
に可能であるよりも高度な、CCと高荷重AULとの組合せを有する生成物を生
ずることが明らかである。実施例9〜16
:TMPTAに基づく架橋剤の使用−表2
これらの実施例はトリメチロールプロパントリアクリレートTMPTAに基づ
く架橋剤による本発明の適用を説明する。HE15はSARTOMER(登録商
標)9035、トリメチロールプロパン1モルとエチレンオキシド約15モルと
の反応から得られるポリオールのトリアクリレートである。HE3はSARTO
MER(登録商標)454、トリメチロールプロパン1モルとエチレンオキシド
約3モルとの反応から得られるポリオールのトリアクリレートてある。HE20
はSARTOMER(登録商標)415、トリメチロールプロパン1モルとエチ
レンオキシド約20モルとの反応から得られるポリオールのトリアクリレートで
ある。実施例10及び12〜16は、重合前に反応混合物に塩素酸カリウム30
0ppmを加えた本発明を示す。実施例9及び11は、本発明の酸化剤を省略す
る場合に得られる結果を示す。(樹脂製造操作1、熱処理操作1)
これらの実施例は、本発明のクロレート効果が高CCと高AULの両方を有す
る樹脂の製造において広範囲なトリメチロールプロパントリアクリレートに対し
て有効であることを示す。実施例17〜20
:プロポキシル又は炭化水素に基づく架橋剤の使用−表3
これらの実施例はTPGDA(トリプロピレングリコールジアクリレート)及
びHODA(ヘキサンジオールジアクリレート)による本発明の適用を示す。実
施例18と20は、重合前に反応混合物に塩素酸カリウム300ppmを加えた
本発明を示す。実施例17及び19は、本発明の酸化剤を省略する場合に得られ
る結果を示す。(樹脂製造操作1、熱処理操作1)
これらの実施例は、本発明のクロレート効果が、本質的にプロポキシル化又は
大きい炭化水素である架橋剤に対して作用することを示す。実施例21〜26
:架橋剤濃度の影響−表4
用いた架橋剤はHE−TMPTA(SARTOMER(登録商標)9035)
、トリメチロールプロパン1モルとエチレンオキシド約15モルとの反応から得
られるポリオールのトリアクリレートであり、Cray ValleyからもC
RAYNORTM435の商標と名称で入手可能である。各初期モノマー混合物に
塩素酸カリウム305ppmを加えた。実施例26以外は粒子を230℃におい
て
15分間加熱し、実施例26では230℃において20分間加熱した。(樹脂製
造操作2、熱処理操作2)
実施例27〜30:架橋剤としてのアリルメタクリレートの使用−表5
これらの実施例は、架橋剤としてのアリルメタクリレート(AMA)の350
0ppm濃度における使用を実証する。実施例28〜30は、重合前に重合混合
物に塩素酸カリウム305ppmを加えた本発明を示す。実施例27は、本発明
の酸化剤を省略する場合に得られる結果を示す。熱処理温度(HT Temp)
は変化し、目標温度に達した後の滞留時間は40分間である。(樹脂製造操作2
、熱処理操作2)
アリルメタクリレート架橋生成物に対する最適熱処理温度は200℃〜220
℃である。アリルメタクリレート架橋生成物は本発明の酸化剤なしの場合にも熱
処理による遠心容量の増加を示したが、塩素酸カリウムの添加はこの効果を強化
した。良好な吸収値と、抽出可能物の低い割合とを得るためにアリルメタクリレ
ート架橋生成物に対しては低い加熱温度が好ましい。実施例31〜43
:非ビニル架橋剤とHE−TMPTAとの使用−表6
これらの実施例はHE−TMPTA(SARTOMER(登録商標)9035
)ビニル架橋剤と種々な非ビニル架橋剤とのブレンドを用いた。全ての実施例に
おいて、重合前に重合混合物に塩素酸ナトリウム200ppmを加えた。実施例
31と32はビニル架橋剤のみによる対照であった。実施例33〜35は非ビニ
ル架橋剤としてポリエチレングリコール(PEG)600を用いた。実施例36
〜39は種々な分子量のPEGを用いた。実施例40〜43は非ビニル架橋剤と
して、グリセリン、エチレングリコールジグリシジルエーテル(EGDGE)、
ヘキサンジアミン(HexDAm)、及びエチレングリコールジアセテート(E
GDAc)を用いた。記載する値は全て熱処理済みサンプルに関するものである
。(樹脂製造操作1、熱処理操作3)
実施例44〜50:TMPTA又はAMAビニル架橋剤とPEG600非ビニル
架橋剤との使用−表7
これらの実施例はビニル架橋剤としてのTMPTA又はアリルメタクリレート
(AMA)と、非ビニル架橋剤としてのPEG600とのブレンドを用いる。全
ての実施例において、重合前に重合混合物に塩素酸ナトリウム200ppmを加
えた。実施例44と47は架橋剤としてTMPTAのみ(実施例44)又はAM
Aのみ(実施例47)を用いる対照であった。実施例45〜46はTMPTAと
PEGとのブレントを含み、実施例48〜50はAMAとPEGとのブレンドを
含有した。記載する値は全て熱処理済みサンプルに関するものである。(樹脂製
造操作1、熱処理操作3)
実施例51〜56:ジモーダル架橋剤とHE−TMPTAとの使用−表8
これらの架橋剤はHE−TMPTA(SARTOMER(登録商標)9035
)ビニル架橋剤と種々なジモーダル架橋剤とのブレンドを用いた。全ての実施例
において、重合前に重合混合物に塩素酸ナトリウム200ppmを加えた。実施
例51と52は架橋剤としてHE−TMPTAのみを用いる対照であった。用い
たジモーダル架橋剤はヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)、ポリエチ
レングリコール400モノメタクリレート(PEG400MMA)、グリシジル
メタクリレート(GMA)、及びアリルグリシジルエーテル(AGE)であった
。記載する値は全て熱処理済みサンプルに関するものである。(樹脂製造操作1
、熱処理操作3)
実施例57〜64:熱処理温度の影響−表9
実施例57〜64は最終生成物性質に対する熱処理温度(HT Temp)の
影響を示す。吸水性樹脂は重合混合物中にHE−TMPTA(SARTOMER
(登録商標)9035)5000ppmと塩素酸カリウム305ppmとを加え
て製造した。表示温度における熱処理中の滞留時間は20分間であった。実施例
57はこの研究のための供給材料(feed)であった。他の全ての記載値は熱処理済
みサンプルに関するものである。(樹脂製造操作2、熱処理操作2)
これらの実施例は、高AUL値と低い残留モノマーレベルの両方を得るために
、高い熱処理温度が必要であることを実証する。しかし、用いた温度は英国特許
出願第9208449.0号に記載され、この特許出願において高AULを得る
ために用いられる温度よりも低い。実施例65〜77
:熱処理時間の影響−表10
これらの実施例では、樹脂粒子の性質に対する熱処理時間の影響を示す。滞留
時間0は流動床中の温度計が目標温度よりも2℃以下低い温度を示す時間を意味
する。サンプルをヒーターに入れた時間から滞留時間0に達するまでの時間は一
般に約10分間であった。
個々のサンプルを200℃及び230℃において種々な時間加熱した。架橋剤
はHE−TMPTA(SARTOMER(登録商標)9035)であり、870
0ppmの濃度で存在した。塩素酸カリウムを305ppmの濃度でモノマー混
合物に加えた。(樹脂製造操作2、熱処理操作2)
これらの実施例は、高温においてAUL値の改良が短い加熱時間で得られるこ
とを実証する。残留モノマーレベルは両温度レベルにおいて滞留時間の増加によ
って低下したが、総低下度は高温において大きい。実施例78〜86
:クロレートレベルの影響−表11
実施例78〜86は、一定架橋剤レベルにおける種々な塩素酸カリウム濃度の
影響を示す。架橋剤はHE−TMPTA(SARTOMER(登録商標)903
5)であり、5000ppmの濃度で用いる。モノマー混合物中の塩素酸カリウ
ムの濃度は、アクリル酸を基準にして、0ppmから800ppmまで変化する
。熱処理は200℃において20分間の滞留時間(すなわち、200℃に達した
後)で実施する。(樹脂製造操作3、熱処理操作2)
これらの実施例は、塩素酸カリウムの200〜300ppm(アクリル酸基準
)の範囲内のクロレート濃度によって吸収性と低い残留モノマーレベルとの最適
の組合せが得られることを実証する。これより低いレベルは残留モノマーレベル
を充分に低下させず、これより高いレベルは抽出可能物の割合をあまりにも大き
く増加させる。実施例87〜94
:種々な酸化剤の影響−表12
実施例87〜94は種々な酸化剤の影響を示す。ポリマーはHE−TMPTA
(SARTOMER(登録商標)9035)を用いて製造した。選択した酸化剤
を重合前のモノマー混合物に加えた。添加した酸化剤のモル量は塩素酸カリウム
400ppm(アクリル酸基準)に相当した。初期物質の30〜50メッシュカ
ットを220℃において20分間(目標温度に達した後)再処理した。(樹脂製
造操作3、熱処理操作2)
酸化剤を含まない対照(実施例87)は熱処理後の容量の大きな低下を示した
。しかし、塩素酸カリウムを用いて得られたポリマーは熱処理後の遠心吸収容量
を大きく増加させ、本発明のクロレート効果を実証した。臭素酸カリウムを用い
て得られたポリマーの遠心吸収容量は熱処理後にやや上昇し、ブロメートも本発
明の酸化剤として有効であることを示す。ヨウ素酸カリウムによると、ポリマー
の遠心吸収容量は熱処理後に低下し、本発明において限定された効力を示す。硝
酸カリウムは対照に比べて生成物の性質に影響を与えなかった。それ故、本発明
の“クロレート効果”の生成に最も効果的なオキシダントは塩素酸塩、亜塩素酸
塩及び臭素酸塩であった。実施例95〜98
:残留モノマーレベルに対する水分レベルの影響−表13
これらの実施例は、残留モノマーレベル(ResAA)の減少に対する“クロ
レート効果”の大きさが乾燥及び粉砕後、熱処理前の樹脂中の水分含量にどのよ
うに依存するかを示す。架橋剤としてHE−TMPTA(SARTOMER(登
録商標)9035)を用いて、2種類の樹脂サンプル:(A)酸化剤を含まない
対照サンプルと;(B)反応混合物中に塩素酸ナトリウム200ppmを加えて
製造した本発明のサンプルとを製造した。2種類のサンプルの初期乾燥後の平均
水分レベルは4.6%であった。実施例95A、Bは処理前のResAAレベル
を示し、実施例96A、Bは典型的な熱処理(220℃、40分間)後のRes
AAレベルを示し、この処理後に本発明の(B)サンプルのResAAは酸化剤
なしの(A)サンプルよりも661ppm低く、これは661ppmのResA
Aレベルの“クロレート効果”低下(△)である。実施例97A、Bでは、粉砕
した樹脂を150℃オーブンに16時間入れることによって、樹脂は最初に平均
7.3%の水分減少を示し、次に通常の熱処理を実施された。実施例98A、B
では、粉砕した樹脂を170℃オーブンに16時間入れることによって、樹脂は
最初に平均8.4%の水分減少を示し、次に通常の熱処理を実施された。(樹脂
製造操作1、熱処理操作1)
実施例97A、Bは実施例96よりも7.3%低い水分含量を有し、ResA
A △(delta)は661ppmから253ppmに減少した。実施例98A、B
は実施例96よりも8.4%低い水分含量を有し、ResAA △は661pp
mから177ppmのみにさらに減少した。樹脂の水分含量が減少するにつれて
、本発明のポリマー(A)と非クロレート対照(B)の熱処理ResAAレベル
の差は低下した。それ故、残留モノマーレベルの減少に対する“クロレート効果
”レベルは、乾燥後、熱処理前の水分含量に依存する。大きい水分レベルは大き
い“クロレート効果”、したがって低い残留モノマーレベルを生じる。実施例99〜101
:吸収性に対する水分レベルの影響−表14
これらの実施例は、吸収性に関するような、“クロレート効果”が乾燥及びふ
るい分け後、熱処理前の樹脂中の水分含量にどのように依存するかを示す。実施
例99〜101は全て、架橋剤としてHE−TMPTA(SARTOMER(登
録商標)9035)を用いて、樹脂の単一バッチから製造し、塩素酸カリウム2
50ppmを重合混合物に加え、7.0重量%(総固形分基準)の微粉物質(同
等の初期重合から)を反応混合物に加えた。乾燥後に10.9%、3.7%及び
1.8%水分を有する3種類のサンプルを単一バッチの乾燥を制御し、次にふる
い分けし、熱処理することによって製造した。(樹脂製造操作4、熱処理操作1
)
サンプル間に0.6psiAULの差は殆どないが、熱処理遠心吸収容量値に
は強度な差が存在した。熱処理前の高い水分レベルは熱処理後の大きい遠心吸収
容量を生じた。換言すると、大きい熱処理後遠心吸収容量を与える“クローレー
ト効果”は、熱処理前に高い水分レベルが存在する場合には、それ自体大きい。実施例102〜103
:酸化剤によるヒドロゲルの表面処理−表15
実施例102〜103は、本発明の酸化剤を均一に供給するための代替え方法
を示す。これらの実施例では、架橋剤としてHE−TMPTA(SARTOME
R(登録商標)9035)4000ppmを用いて、但し反応に酸化剤を添加せ
ずにヒドロゲルサンプルを製造した。反応後に、ヒドロゲルの1/2を乾燥させ
、ふるい分けし、熱処理して、実施例99を得た。残りのヒドロゲルの中、30
0gをナイロンメッシュスクリーン上に均一に広げ、0.1%塩素酸カリウム水
溶液24g、又はモノマーを基準にした塩素酸カリウム300ppmの同等物を
噴霧した。このゲルを次に実施例102と同様に乾燥させ、ふるい分けし、熱処
理して、実施例103を得た。それ故、実施例103は本発明の代替え実施態様
を示し、実施例102は本発明の酸化剤を省略する場合に得られる対照結果を示
す。
熱処理容量と熱処理残留モノマーの両方に対して実施例103によって示される
“クロレート効果”は、本発明の酸化剤が重合後の未乾燥ヒドロゲルに対する表
面処理によっても適用可能であることを示す。(樹脂製造操作1、熱処理操作1
)
実施例104〜105:生成物性質に対する再循環微粉の影響−表16
実施例104〜105は、重合混合物に再循環“微粉”を加えて、本発明の樹
脂を製造することが可能であることを実証する。“微粉”は乾燥させ、粉砕した
生成物を熱処理前にふるい分けする際に140メッシュスクリーンを通過するポ
リマー画分である。実施例104〜105の樹脂は架橋剤としてHE−TMPT
A(SARTOMER(登録商標)9035)を用いて、重合前の重合混合物に
塩素酸カリウム250ppmを加えて製造した。実施例104は微粉を含まない
対照であった。実施例105では、同等の初期重合からの微粉物質7.0重量%
(総固形分基準)を反応混合物に加えた。2つのランの比較は、微粉の添加が生
成物性質に、又は熱処理残留モノマー濃度又は熱処理遠心吸収容量のいずれかに
対する“クロレート効果”の程度に本質的な影響を及ぼさないことを示す。(樹
脂製造操作4、熱処理操作1)
実施例106〜109:吸収対荷重の比較分析−表17
これらの実施例では、3種類の代表的な商業的に入手可能な吸水性樹脂と3種
類の本発明の吸水性樹脂とを試験して、本発明の樹脂が商業的に入手可能な吸水
性樹脂に比べて、徐々に増加する荷重に対して一貫して高い遠心吸収容量を示す
ことを実証する。遠心容量と、0.3psi、0.6psi、0.8psi及び
1.0psi荷重におけるAULとに関して、サンプルを測定した。荷重下吸収
試験のための浸漬時間は60分間であった。商業的に入手可能な吸水性樹脂は実
施例106のDRYTECHTM2000(The Dow Chemical
Companyの商標);実施例107のStockhausen SXMTM1
00;実施例108のHoechst IMTM3400であった。本発明の吸水
性樹脂は前記からの実施例21と23、及び塩素酸カリウム200ppmと、H
E−TMPTA(SARTOMER(登録商標)9035)8000ppmとを
用いて樹脂製造操作2に従って製造し、熱処理操作2を用いて230℃において
10分間熱処理した実施例109であった。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1995年2月10日
【補正内容】差し替え用紙第14頁の翻訳文:原翻訳文第17頁第20行〜第18頁第25行 (加熱時間が・・・・・残留モノマーレベルを有する。)と差し替える。
加熱時問が長すぎる場合には、不経済になり、樹脂粒子が損傷を受ける危険性
がある。樹脂粒子を所望の温度に好ましくは60分間以下、より好ましくは40
分間以下維持する。60分間を越えると、性質の有意な改良が認められない。加
熱工程の温度と時間との調節によって、樹脂粒子の性質を調節し、調整すること
ができる。長い加熱時間は一般に高い荷重下吸収、低いレベルの抽出可能物及び
低い吸収容量を生じる。加熱工程への高温の使用は一般に、高い荷重下吸収と低
いレベルの抽出可能物とを生じる。
熱処理後に、樹脂粒子を取り扱うことが、静電気のために困難になる可能性が
ある。静電気の影響を減ずる又は除去するために粒子を再加湿することが望まし
い。乾燥樹脂の加湿方法は技術上周知である。好ましい形式では、乾燥粒子を水
蒸気と接触させる。静電気の影響を減ずる又は除去するために充分な量の、しか
も粒子を凝集させるほとではない水と乾燥粒子を接触させる。好ましくは、乾燥
粒子を0.3重量%以上の水によって、より好ましくは0.5重量%以上の水に
よって加湿する。好ましくは、乾燥粒子を10重量%以下の水によって、より好
ましくは6重量%以下の水によって加湿する。任意に、凝集防止添加剤又は再水
和(rehydration)添加剤を架橋した親水性樹脂に加えることができる。このよう
な添加剤は技術上周知であり、界面活性剤と例えばシリカのような不活性無機粒
子とを含む:例えば米国特許第4,286,082号;第4,734,478号
;及びドイツ特許第2706135号を参照のこと。
本発明の樹脂粒子は既知の吸水性樹脂よりも良好な性質のバランスを有する。
荷重下吸収の測定値は例えば2.1kPa(0.3psi)、4.1kPa(0
.6psi)、5.5kPa(0.8psi)及び6.9kPa(1.0psi
)のように、徐々に増加する荷重において一貫して高いことが判明する。このこ
とは、市場で現在入手可能な樹脂粒子の荷重下吸収と本発明の実施例21とを比
較する図1によって説明される。図1は、DRYTECHTM2000吸水性樹脂
(The Dow Chemical Companyの商標)、Hoechs
t
Celancse SANWITIMTM3400吸水性樹脂、Stockhau
sen FAVORSXMMT100吸水性樹脂及び本発明の実施例21について
の60分間吸収後の荷重下吸収対圧力のプロットである。このプロットの零荷重
の値は実際に、30分間吸収後の測定された遠心容量値である。このプロットか
ら知ることができるように、本発明の樹脂は、商業的に入手可能な吸水性樹脂に
比べて、徐々に増加する荷重において一貫して高いAULを示す。
本発明の吸水性樹脂粒子は、粒子重量を基準にして、好ましくは800重量p
pm以下、より好ましくは700ppm以下、より一層好ましくは500ppm
以下、最も好ましくは300ppm以下の残留モノマーレベルを有する。差し替え用紙第17頁及び第18頁の翻訳文:原翻訳文第21頁第19行〜第2 3頁第28行(このような表面改質した・・・・・サンプルを製造した。)と差 し替える。
このような表面改質したポリエチレンはThe Dow Chemlcal
Companyから商品名AspunTM湿潤性ポリエチレンで商業的に入手可能
である。一般に疎水性ポリマーに親水性表面処理を与えることによって親水性繊
維を形成する場合には、所望の性能標準を得るために、一般に安定な表面処理を
用いることが望ましいと考えられる。例えばおむつのような、吸収性衣料品に用
いられる吸収性構造体はしばしば尿の多重発生(multiple insults)にさらされ、
表面処理が不安定である場合には、この表面処理は初期発生で洗い流され、疎水
性繊維表面を露出する。この疎水性繊維表面は吸収性構造体の吸収性能を妨げる
可能性がある。もちろん、特に繊維が低濃度であり、吸水性樹脂粒子が高濃度で
あるときに、疎水性繊維が使用可能である場合もある。
包含手段が2層の物質を含み、これらの層が結合して、吸水性樹脂粒子の包含
に適用されるコンパーメントを形成する、他の好ましい実施態様では、例えばエ
アレイド若しくはウェットレイド繊維、メルトブローン繊維、スパンボンデッド
繊維又は同時成形繊維のような、織物物質又は不織物質を含めて、吸水性樹脂粒
子を包含することのできる任意の物質から2層が適当に形成され、熱融合、音波
結合(sonic bonding)又は接着剤によって結合して、コンパートメントを形成す
る。2層を形成し、これらの2層を結合させて、コンパートメントを形成するた
めに広範囲な物質が使用可能であることは明らかである。
上述したように、超吸収性樹脂粒子は遠心吸収容量と荷重下吸収とを含む吸収
特性の前記組合せを有し、ゲルブロッキングを回避するために繊維質マトリック
ス中に比較的低濃度に維持される必要がないので、前記吸水性樹脂粒子は吸収性
構造体中に、既知吸収性構造体に比べて、比較的高濃度で存在することができる
。特に、本発明による吸収性構造体は適切には、包含手段と吸水性樹脂粒子との
総重量を基準にして、50〜100重量%の吸水性樹脂粒子を含む。好ましくは
、吸収性構造体は包含手段と吸水性樹脂粒子との総重量を基準にして、70〜1
0
0重量%の吸水性樹脂粒子を含む。最も好ましくは、吸収性構造体は包含手段と
吸水性樹脂粒子との総重量を基準にして、75〜99重量%の吸水性樹脂粒子を
含む。
本発明の吸収性構造体中に存在する吸水性樹脂粒子は高濃度で存在することが
できるので、本発明の吸収性構造体は比較的薄くてよく、比較的小さい体積を有
して、なお望ましく機能することができる。本発明による吸収性構造体は適切に
は0.2インチ(5.1mm)未満、好ましくは0.15インチ(3.8mm)
未満の平均厚さを有する。さらに、吸収性構造体は適切には75平方インチ(4
84cm2)未満、好ましくは50平方インチ(323cm2)未満、最も好まし
くは40平方インチ(258cm2)未満の表面積を有する主要平面を画定する
。
本明細書で用いるかぎり、吸収性構造体の平均厚さなる表現は、約1.3kP
a(0.2psi)の供給荷重下で実施された数回の厚さ測定の平均値を意味す
るように意図される。厚さ測定の実施回数は吸収性構造体全体の平均厚さを表す
ために充分である。
本発明の吸収性構造体は使用中の快適さを高めるために比較的フレキシブルで
あることが望ましい。本発明の目的のために、このような吸収性構造体は2g未
満、好ましくは1g未満のガーレー(Gurley)剛性を有するときに、望ましいフレ
キシビリティ度を有すると見なされる。
本発明による吸収性構造体は例えば尿、月経分泌物及び血液のような体液を含
めた、多くの流体を吸収するために適し、例えばおむつ、成人失禁製品及びベッ
ドパッドのような吸収性衣料品に;例えば衛生ナプキン及びタンポンのような月
経用デバイス;例えばワイプ(wipe)、よだれ掛け及び創傷包帯のような他の吸収
性製品に用いるために適する。したがって、本発明は他の態様では上述したよう
な、吸収性構造体を含む吸収性衣料品に関する。
吸収性衣料品への吸収性構造体の使用は、放出される液体を迅速に受容するこ
とができ、しかも薄い吸収性衣料品の形成を可能にする。本発明のこの態様によ
る吸収性衣料品の平均厚さは、その上に包含される吸収性構造体と同じ範囲であ
る衣料品部分における衣料品の平均厚さと定義される。この平均厚さは、吸収性
構造体のみでなく吸収性衣料品を用いることを除いて、吸収性構造体の平均厚さ
の測定に関して上述した通りに測定する。
本発明のこの態様による吸収性衣料品は適切には0.25インチ(6.4mm
)未満、好ましくは0.22インチ(5.6mm)未満、最も好ましくは0.2
0インチ(5.1mm)未満の平均厚さを有する。
下記実施例は本発明を例示するために含めるものであり、請求の範囲を限定す
るものではない。他に記載しないかぎり、部と%との全ては重合混合物の重合可
能な成分に基づく重量によるものである。樹脂製造操作1
2リットルのガラス樹脂ケットルボトム(kettle bottom)と、ステンレス鋼撹
拌機アセンブリと、歯車減速機付き高トルク撹拌モーターとを備えた反応器にお
いてサンプルを製造した。差し替え用紙第20頁、第21頁及び第22頁の翻訳文:原翻訳文第25頁第1 5行〜第29頁第10行(ゲルを反応器において・・・・・を意味する。)と差 し替える。
ゲルを反応器において70℃に1時間維持し、取り出した(offloading)後に細
断し(minced)、ベルトドライヤー中で170℃の空気流によって20分間乾燥さ
せた。
得られた乾燥生成物の一部を実験室用ミル(lab mill)で粉砕し、次に30〜5
0メッシュカットにふるい分けした。樹脂製造操作3
20%水酸化ナトリウム水溶液138.2gと脱イオン水35.2gとを、冷
却水供給源に接続した中空ジャケットを有するガラスフラスコに装填した。アク
リル酸51.6gを徐々に加え、混合物を室温に冷却した。次に、水中ジエチレ
ントリアミンペンタアセテートの40%活性溶液(Versenex(登録商標
)80)0.1gと、ポリビニルアルコール溶液(水中5重量%)0.4gとを
混合物に加えた。適当量の架橋剤をアクリル酸1.9g中に溶解し、得られた混
合物をフラスコに加えた。得られたモノマー混合物を頂部にプレーンフランジ(p
lane flange)を備えた250ml丸底フラスコに入れた。このフランジは、4個
の開口を含む蓋によって密封され、これらの開口の2個は温度計とN2供給との
ために残され、1個の開口はベント系に接続し、第4開口は隔壁(septum)によっ
て密封された。モノマー混合物を迅速な窒素流によって少なくとも10分間パー
ジして、痕跡量の酸素を除去した。窒素泡立ちが減少してから、1.5%過酸化
水素水溶液1.7gと、10重量%過硫酸ナトリウム水溶液1.24gと、1%
アスコルビン酸水溶液1.1gとを隔壁を通して注射器を用いて次々と反応混合
物に導入した。重合はアスコルビン酸の導入から約5分間後に24℃の温度にお
いて開始した。
70℃のピーク温度に達した後に、フラスコを水浴に70℃において60分間
入れた。次に、反応器を開放し、水性ポリマーゲル塊を回収した。この水性ポリ
マーゲルを小片に切断し、105℃のオーブン(oven)中で一晩乾燥させた。生成
物を粉砕し、30〜50メッシュカットにふるい分けした。0.595〜0.2
97mm(30〜50メッシュ)の粒度画分を性能分析と品質分析とのために用
いた。ゲル強度測定のためには、0.177mm〜0.297mm(50〜80
メッシュ)画分を用いた。30〜50メッシュ画分を回収し、30分間遠心吸収
容量(CC)g/gと、荷重下吸収(AUL)g/gと、16時間抽出可能物画
分(%Ext)とに関して分析した。樹脂製造操作4
30ガロン(120リットル)ゲル反応器中でポリマーを製造した。モノマー
溶液を50ガロン混合タンク中で最初に製造した。アクリル酸22kg(48ポ
ンド)と、Versenex(登録商標)80(29g)と、ポリ(ビニルアル
コール)(5%,109g)と、HE−TMPTA(SARTOMER(登録商
標)9035,185.2g)と、水23kg(50ポンド)とを最初に混合タ
ンクに装填し、次に炭酸ナトリウム(22重量%溶液として、10kg(23ポ
ンド)を加えた。中和中及び後に、アクリル酸インヒビター(inhibitor)活性を
維持するために混合タンクの底部に空気パージを加えた。二酸化炭素発生が終了
した後に、塩素酸カリウム溶液(加える場合には、固形分5.5g)を加えた。
7%レベルで用いるべき再循環微粉2kg(4.4ポンド)を次に混合タンクに
装填し、10分間混合してから、ゲル反応器に移した。過酸化水素(50.8g
)と過硫酸塩(36.0g)とを反応器に加え、次に混合物を20リットル/分
の窒素によって30分間脱酸素した(deoxygenated)。次に、エリソルビン酸ナト
リウム(3.5g)を加えた。
真空が80℃において開始されるまで、この反応は断熱的に発熱した。ピーク
温度は84℃であった。次に、ポリマーを65℃に3時間維持してから、冷却し
た。重合したゲルを反応器から取り出し、0.375インチ孔を有するミートグ
ラインダー中で磨砕して、大きい塊(lump)を破壊した。ゲルをトレードライヤー
(tray drier)中で有孔トレーに載せて17kg/m2(3.6ポンド/ft2)に
おいて全体で35分間乾燥させた。次に、サンプルをフードブレンダー中で磨砕
し、20〜100メッシュカットのふるい分けした。熱処理操作1
熱処理のために、樹脂100gを20x30cm(8x12インチ)アルミニ
ウムトレー上に均一に広げ、220℃の強制通風炉に40分間入れた。熱処理操作2
ホットエアガン(hot air gun)によってある領域を予熱することによって、加
熱を実施した。目標温度に達し、この温度が安定化したならば、サンプルをこの
領域に入れ、接触温度計をサンプルと接触させて配置した。サンプルの温度が目
標温度に安定化するまで、サンプル温度を監視した。サンプルを目標温度に所望
の時間維持した。熱処理操作3
熱処理のために、樹脂100gを20x30cm(8x12インチ)アルミニ
ウムトレー上に均一に広げ、230℃の強制通風炉に40分間入れた。
得られた吸水性樹脂粒子の性能と品質とを下記方法によって評価した。遠心吸収容量
吸水性樹脂粒子200mgを密封可能なティーバッグ(63.5x76.2m
m)に入れ、0.9重量%生理的食塩(塩化ナトリウム)溶液中に30分間浸漬
し、1600ppmにおいて3分間遠心した。吸収された生理的食塩溶液対吸水
性樹脂粒子の重量比を算出し、遠心吸収容量(CC)として報告する。荷重下吸収
有孔金属プレート(5mmの孔)の頂部にナイロンスクリーン(50x50m
m:100メッシュ)を載せ、次に濾紙を載せ、最後に、両端が開放したステン
レス鋼シリンダー(内径26mm、外径37mm、高さ50mm)を載せた。吸
水性樹脂粒子167mgをシリンダーに入れ、均一に分配し、直径26mmの不
織シートによって覆い、最後に、重りを有する直径26mmのプラスチックピス
トンによって押し下げた。ピストンとシリンダーとの総重量は109.4gであ
り、2.1kPa(0.3psi)荷重を生じた。比例的に重いピストンを用い
て、4.1、5.5、6.2及び6.9kPa(0.6、0.8、0.9及び1
.0psi)の荷重を与えた。頂部にシリンダー内の生成物を載せた金属プレー
ト
を0.9%生理的食塩溶液中に、ナイロンスクリーンと水面とが同じレベルを有
し、濾紙と吸水性樹脂粒子とが静水圧なしに水を吸収することができるように浸
漬した。1時間の浸漬時間を与えた。この水槽(water reservoir)からプレート
を取り出し、プレートの孔中及ひナイロンスクリーン中の過剰な水をペーパーテ
ィッシュによって吸収した。次に、膨潤したゲルから重りを取り出し、ゲルを計
量した。このように算出された、荷重下で吸収された生理的食塩溶液対吸水性樹
脂粒子の重量比を荷重下吸収(AUL)として報告した。抽出可能物
吸水性樹脂粒子1gと0.9%生理的食塩溶液185mlとを250mlジャ
ーに入れ、このジャーにキャップを被せ、シェーカー(shaker)上に16時間載せ
た。抽出溶液の一部を濾過した。Metrohm Titroprocesso
rを用いて、一定量(defined volume)の濾液のpHを0.1N NaOHによっ
てpH10に調節し、最後に0.1N塩酸によってpH2.7まで滴定して、濾
液中に存在する抽出可能物量を測定した。残留モノマー
ポリマー1gを0.9%塩化ナトリウム溶液185g(実施例49〜72では
200g)に加え、混合物を16時間振とうすることによって残留アクリル酸を
測定した。濾液のサンプルを、ODSカラムと約205nmでのUV検出とを用
いる液体クロマトグラフに注入した。アクリル酸ピークのピーク面積を標準サン
プルのピーク面積と比較することによって、残留モノマーを算出した。水分%
本明細書で報告する水分%値は空気循環炉中での105℃、3時間にわたる磨
砕樹脂の10gサンプルの損失重量%として定義される。
以下の実施例では、濃度はアクリル酸モノマーを基準としたppmで測定する
。“前(Before)”又は“熱処理前”なる用語は、乾燥及びふるい分け後、熱処理
前のポリマー性質を意味する。“後(After)”又は“熱処理後”なる用語は、熱
処理後のポリマー性質を意味する。“ND”なる記載は数値が測定されなかった
ことを意味する。差し替え用紙第36頁の翻訳文:原翻訳文第43頁第8行〜第44頁第17行( 大きい水分レベルは・・・・・それ自体大きい。)と差し替える。
大きい水分レベルは大きい“クロレート効果”、したがって低い残留モノマー
レベルを生じる。実施例99〜101
:吸収性に対する水分レベルの影響−表14
これらの実施例は、吸収性に関するような、“クロレート効果”が乾燥及びふ
るい分け後、熱処理前の樹脂中の水分含量にどのように依存するかを示す。実施
例99〜101は全て、架橋剤としてHE−TMPTA(SARTOMER(登
録商標)9035)を用いて、樹脂の単一バッチから製造し、塩素酸カリウム2
50ppmを重合混合物に加え、7.0重量%(総固形分基準)の微粉物質(同
等の初期重合から)を反応混合物に加えた。乾燥後に10.9%、3.7%及び
1.8%水分を有する3種類のサンプルを単一バッチの乾燥を制御し、次にふる
い分けし、熱処理することによって製造した。(樹脂製造操作4、熱処理操作1
)
サンプル間に4.1kPa(0.6psi)AULの差は殆どないが、熱処理
遠心吸収容量値には強度な差が存在した。熱処理前の高い水分レベルは熱処理後
の大きい遠心吸収容量を生じた。換言すると、大きい熱処理後遠心吸収容量を与
える“クローレート効果”は、熱処理前に高い水分レベルが存在する場合には、
それ自体大きい。差し替え用紙第38頁の翻訳文:原翻訳文第45頁第23行〜第46頁第25行 (実施例105では、・・・・・実施例109であった。)と差し替える。
実施例105では、同等の初期重合からの微粉物質7.0重量%(総固形分基
準)を反応混合物に加えた。2つのランの比較は、微粉の添加が生成物性質に、
又は熱処理残留モノマー濃度又は熱処理遠心吸収容量のいずれかに対する“クロ
レート効果”の程度に本質的な影響を及ぼさないことを示す。(樹脂製造操作4
、熱処理操作1)
実施例106〜109:吸収対荷重の比較分析−表17
これらの実施例では、3種類の代表的な商業的に入手可能な吸水性樹脂と3種
類の本発明の吸水性樹脂とを試験して、本発明の樹脂が商業的に入手可能な吸水
性樹脂に比べて、徐々に増加する荷重に対して一貫して高い遠心吸収容量を示す
ことを実証する。遠心容量と、2.1kPa(0.3psi)、4.1kPa(
0.6psi)、5.5kPa(0.8psi)及び6.9kPa(1.0ps
i)荷重におけるAULとに関して、サンプルを測定した。荷重下吸収試験のた
めの浸漬時間は60分間であった。商業的に入手可能な吸水性樹脂は実施例10
6のDRYTECHTM2000(The Dow Chemical Comp
anyの商標);実施例107のStockhausen SXMTM100;実
施例
108のHoechst IMTM3400であった。本発明の吸水性樹脂は前記
からの実施例21と23、及び塩素酸カリウム200ppmと、HE−TMPT
A(SARTOMER(登録商標)9035)8000ppmとを用いて樹脂製
造操作2に従って製造し、熱処理操作2を用いて230℃において10分間熱処
理した実施例109であった。
【図1】
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1995年5月8日
【補正内容】差し替え用紙第2、3、4及び4a頁の翻訳文:原翻訳文第2頁第8行〜第5頁 第23行(この荷重下吸収(AUL)は・・・・・変更することを可能にする。 )と差し替える。
この荷重下吸収(AUL)は樹脂の性能にとって重要であり、高い値が好まし
い。大抵の商業的に入手可能な樹脂粒子は例えば2.1kPa(0.3ポンド/
平方ィンチ)(psi、1psi=6894.76Pa)のような低い荷重にお
いては良好なAULを実証する。残念ながら、これらの樹脂は、荷重が例えば4
.1kPa(0.6psi)、5.5kPa(0.8psi)又は6.9kPa
(1.0psi)のような高いレベルに増加するにつれて、吸収容量の明白な低
下を実証する。必要であることは、荷重増加時にその吸収容量の大部分を保持す
る吸水性樹脂粒子である。
商業的に入手可能な吸水性樹脂粒子に関する他の問題は、浸出する可能性があ
るモノマー又は低分子量ポリマーの存在である。このモノマー又は低分子量ポリ
マーは付加的な原料費用を生じ、この費用は樹脂性質に対して、あるとしても、
せいぜい可能な、些細な利益を与えるに過ぎない。吸収容量又は荷重下吸収容量
を有意に低下させずに、樹脂の残留モノマー又は浸出可能な低分子量ポリマーを
減ずることが好ましい。
それ故、高い吸収容量、高い荷重下吸収及び低い残留モノマーレベルを有する
有効吸水性樹脂粒子とこのような粒子の製造方法を有することが望ましい。
本発明は、26g/g以上の遠心(centrifuged)吸収容量と、4.1kPa(
0.6psi)荷重における24g/g以上の荷重下吸収とを有する吸水性樹脂
粒子であって、下記成分:
(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜99.
9重量%と;
(b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と;
(c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマー、0
〜25重量%[重量混合物の重量%は(a)、(b)及び(c)の総重量を基準
とする]と;
(d)塩素又は臭素含有酸化剤10〜2000重量ppm[重量混合物の重量
%とppmは(a)、(b)及び(c)の総重量を基準とする]と
を含む重合混合物を重合することによって製造された架橋カルボキシル含有ポリ
マー80〜99.9%を含み、酸化剤が熱処理前の樹脂粒子中に実質的に均一に
分配されてあり、かつ樹脂粒子が170℃〜250℃の温度において1〜60分
間加熱されたものである前記吸水性樹脂粒子に関する。
吸水性樹脂粒子の好ましい実施態様は、
(i)樹脂粒子が5.5kPa(0.8psi)荷重において17g/g以上
の荷重下吸収を有する、又は
(ii)樹脂粒子が6.9kPa(1psi)荷重において14g/g以上の荷
重下吸収を有する、又は
(iii)樹脂粒子が5.5kPa(0.8psi)荷重において22g/g以
上の荷重下吸収を有し、6.9kPa(1psi)荷重において20g/g以上
の荷重下吸収を有する、又は
(iv)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量を有する、又は
(v)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8p
si)荷重において17g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vi)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、6.9kPa(1psi
)荷重において14g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vii)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8
psi)荷重において22g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(viii)樹脂粒子が37g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8
psi)荷重において17g/g以上の荷重下吸収とを有する
ような吸水性樹脂粒子である。
本発明の他の態様は吸水性樹脂粒子の製造方法において、
(I)(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜
99.9重量%と;
(b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と;
(c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマ
ー、0〜25重量%と;
(d)水性又は非水性の重合媒質と;
(e)塩素又は臭素含有酸化剤、10〜2000重量ppmと
を含む重合混合物(前記重量%とppmとは(a)、(b)及び(c)の総重量
を基準とする)を重合して、架橋ヒトロゲルを形成する工程と;
(II)任意に、該ヒト泊ゲルを粒子に粉砕する工程と;
(III)該重合媒質を実質的に除去することによって、該ヒドロゲルを乾燥さ
せて、樹脂を形成する工程と;
(IV)任意に、該樹脂を粒子に粉砕する工程と;
(V)該粒子を170℃〜250℃の温度において1〜60分間加熱する工程
とを含む前記方法である。
他の実施態様では、本発明のこの態様は吸水性樹脂粒子の製造方法であって、
(I)(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜
99.9重量%と;
(b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と;
(c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマ
ー、0〜25重量%と;
(d)水性又は非水性の重合媒質と
を含む重合混合物(前記重量%とppmとは(a)、(b)及び(c)の総重量
を基準とする)を重合して、架橋ヒドロゲルを形成する工程と;
(II)任意に、該ヒドロゲルを粒子に粉砕する工程と;
(III)(a)、(b)及び(c)の総重量を基準として10〜2000重量
ppmの塩素又は臭素含有酸化剤がヒドロゲル粒子全体にわたって実質的に均一
に分配されるように、液体中に分散又は溶解した塩素又は臭素含有酸化剤を該ヒ
ドロゲルに供給する工程と;
(IV)該重合媒質及び該液体を実質的に除去することによって、該ヒドロゲル
を乾燥させて、樹脂を形成する工程と;
(V)任意に、該樹脂を粒子に粉砕する工程と;
(VI)該粒子を170℃〜250℃の温度において1〜60分間加熱する工程
とを含む前記方法である。
さらに他の実施態様では、本発明は合成又は天然繊維の、織物構造体又は不織
構造体と、本発明の吸水性樹脂粒子又は本発明の方法によって製造された粒子と
を含む吸収性構造体である。
図1は、数種の商業的に入手可能な樹脂、DRYTECHTM2000吸水性樹
脂(The Dow Chemical Companyの商標)、Hoech
st Celanese SANWITIMTM3400吸水性樹脂、Stock
hausen FAVORSXMTM100吸水性樹脂及び本発明の実施例21に
ついての、60分間吸収後の荷重下吸収対psiでの圧力(psiはポンド/平
方インチであり、1psiは6894.76パスカル(Pa)である)のプロッ
トである。
本発明の吸水性樹脂粒子(以下では“樹脂粒子”)は高い吸収容量、高い荷重
下吸収、及び低い残留モノマーレベルを示す。この粒子は、商業的に入手可能な
吸水性粒子に比べて、荷重レベルの増加時に吸収容量の低い低下を示す。この樹
脂粒子は、酸化剤、典型的には塩素又は臭素含有酸化剤(本発明の酸化剤又は適
正な(just)酸化剤と呼ぶことがある)によって製造され、実質的な乾燥状態で加
熱されて望ましい性質を得る、架橋カルボキシル含有ポリマーを含む。実質的な
乾燥状態とは、重合媒質と任意の液体分散媒質とを実質的に除去して、任意の粉
砕工程のためのヒドロゲルを製造する、本発明の方法の乾燥工程において得られ
る状態である。実質的な乾燥状態において、残留水分含量は20重量%程度にな
ることができる。吸水性樹脂粒子の製造方法における重合後加熱工程は、性質す
なわち荷重下吸収、吸収容量及び残留モノマーレベルの好ましいミックスを得る
ように方法を変更することを可能にする。差し替え用紙第15頁の翻訳文:原翻訳文第19頁第1行〜第19頁24行(望 ましくは、・・・・・荷重下吸収とを有する。)と差し替える。
望ましくは、2.1kPa(0.3psi)における吸水性樹脂粒子の荷重下
吸収は26以上、より好ましくは28g/g以上、より一層好ましくは31g/
g以上である。好ましくは、4.1kPa(0.6psi)における吸水性樹脂
粒子の荷重下吸収は16g/g以上、より好ましくは20g/g以上である。好
ましくは、6.9kPa(1.0psi)における吸水性樹脂粒子の荷重下吸収
は9g/g以上、より好ましくは15g/g以上である。
吸水性樹脂粒子が26g/g以上の遠心吸収容量と、4.1kPa(0.6p
si)荷重における24g/g以上の荷重下吸収とを有することが望ましい。上
記値が望ましいが、好ましい実施態様は下記のような樹脂粒子である
(i)樹脂粒子が5.5kPa(0.8psi)荷重において17g/g以上の
荷重下吸収を有する、又は
(ii)樹脂粒子が6.9kPa(1psi)荷重において14g/g以上の荷重
下吸収を有する、又は
(iii)樹脂粒子が5.5kPa(0.8psi)荷重における22g/g以上
の荷重下吸収と、6.9kPa(1psi)荷重における20g/g以上の荷重
下吸収とを有する、又は
(iv)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量を有する、又は
(v)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8ps
i)荷重における17g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vi)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、6.9kPa(1psi)
荷重における14g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vii)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8p
si)荷重における22g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(viii)樹脂粒子が37g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8p
si)荷重における17g/g以上の荷重下吸収とを有する。
好ましい実施態様では、重合混合物のカルボキシル含有モノマーがアクリル酸
又はメタクリル酸又はこれらの塩であり、酸化剤か塩素酸ナトリウム、塩素酸カ
リウム、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム、亜塩素酸ナトリウム又は亜塩素酸
カリウムである。
請求の範囲
1.26g/g以上の遠心吸収容量と、0.6psi荷重における24g/
g以上の荷重下吸収とを有する吸水性樹脂粒子であって、下記成分:
(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜99.
9重量%と;
(b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と;
(c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマー、0
〜25重量%と
(d)塩素又は臭素含有酸化剤、10〜2000重量ppmと
を含む重合混合物[重量混合物の重量%とppmは(a)、(b)及び(c)の
総重量を基準とする]を重合することによって製造された架橋カルボキシル含有
ポリマー80〜99.9%を含み、酸化剤が熱処理前の樹脂粒子中に実質的に均
一に分配されてあり、かつ樹脂粒子が170℃〜250℃の温度において1〜6
0分間加熱されたものである前記吸水性樹脂粒子。
2.カルボキシル含有モノマーが1種以上のエチレン系不飽和カルボン酸、
エチレン系不飽和カルボン酸無水物又はこれらの塩であり;任意のコモノマーが
アクリルアミド、ビニルピロリドン、ビニルスルホン酸若しくはその塩、アクリ
ルニトリル、セルロースモノマー、変性セルロースモノマー、ポリビニルアルコ
ールモノマー又は澱粉加水分解物モノマーであり;架橋剤が1種以上のポリビニ
ル架橋剤、又は1種以上のポリビニル架橋剤と1種以上の非ビニル架橋剤、又は
1種以上のポリビニル架橋剤と1種以上のジモーダル架橋剤である請求項1記載
の吸水性樹脂粒子。
3.吸水性樹脂粒子が26g/g以上の遠心吸収容量と、4.1kPa(0
.6psi)荷重における24g/g以上の荷重下吸収とを有するか、又は
(i)樹脂粒子が26g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8ps
i)荷重における17g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(ii)樹脂粒子が26g/g以上の遠心吸収容量と、6.9kPa(1psi)
荷重における14g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(iii)樹脂粒子が5.5kPa(0.8psi)荷重における22g/g以上
の荷重下吸収と、6.9kPa(1psi)荷重における20g/g以上の荷重
下吸収とを有する、又は
(iv)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、4.1kPa(0.6ps
i)荷重における24g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(v)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8ps
i)荷重における17g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vi)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、6.9kPa(1psi)
荷重における14g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vii)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8p
si)荷重における22g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(viii)樹脂粒子が37g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8p
si)荷重における17g/g以上の荷重下吸収とを有する
請求項1又は2に記載の吸水性樹脂粒子。
4.ポリビニル架橋剤が不飽和モノー若しくはポリカルボン酸とポリオール
とのジー若しくはポリエステル、ポリオールを不飽和酸と反応させることによっ
て得られる不飽和ポリエステル、ポリエポキシドを(メタ)アクリル酸と反応さ
せることによって得られるジー若しくはトリ(メタ)アクリル酸エステル、ビス
(メタ)アクリルアミド、ポリイソシアネートをヒドロキシル基含有モノマーと
反応させることによって得られるカルバミルエステル、ポリオールのジー若しく
はポリ(メタ)アリルエーテル、ポリカルボン酸のジー若しくはポリアリルエス
テル、ポリオールのモノ(メタ)アリルエステルによる不飽和モノー若しくはポ
リカルボン酸のエステル;カルボキシル基、カルボン酸無水物基、ヒドロキシル
基、アミノ基若しくはアミド基と反応性の少なくとも1つの基を含むエチレン系
不飽和化合物;又はアルカリ土類金属若しくは亜鉛の酸化物、水酸化物若しくは
弱酸塩である請求項1〜3のいずれかに記載の吸水性粒子。
5.用いる架橋剤が式:
R1(−(R2O)n−C(O)R3)x
[式中、
R1はバックボーンにおいて1個以上の酸素原子によって仔意に置換される、炭
素数1〜10の直鎖若しくは分枝鎖ポリアルコキシラジカルであり、x原子価を
有する;
R2は各出現において独立的に炭素数2〜4のアルキレン基であり;
R3は各出現において独立的に炭素数2〜10の直鎖若しくは分枝鎖アルケニル
部分であり;
nは1〜20の正の整数であり;
xは2〜8の正の整数である]
で示される化合物である請求項1〜4のいずれかに記載の吸水性粒子。
6.R1がトリメチロールプロパンから誘導され、R2がエチレン(CH2C
H2)であり、R3がビニル(CH=CH2)であり、nが2〜6の範囲内の平均
値であり、xが3である請求項5記載の吸水性粒子。
7.カルボキシル含有モノマーがアクリル酸又はメタクリル酸又はこれらの
塩であり、酸化剤が塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、臭素酸ナトリウム、臭
素酸カリウム、亜塩素酸ナトリウム又は亜塩素酸カリウムであり、粒子が200
〜235℃の温度において5〜40分間加熱されたものである請求項1〜6のい
ずれかに記載の吸水性粒子。
8.紙、合成繊維又は天然繊維の織物若しくは不織構造体と、請求項1〜7
のいずれかに記載の吸水性樹脂粒子とを含む吸収性構造体。
9.吸収性樹脂粒子の製造方法であって、
(I)(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜
99.9重量%と;
(b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と;
(c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマ
ー、0〜25重量%と;
(d)水性又は非水性の重合媒質と;
(e)塩素又は臭素含有酸化剤、10〜2000重量ppmと
を含む重合混合物(前記重量%とppmとは(a)、(b)及び(c)の総重量
を基準とする)を重合して、架橋ヒトロゲルを形成する工程と;
(II)任意に、該ヒドロゲルを粒子に粉砕する工程と;
(III)該重合媒質を実質的に除去することによって、該ヒドロゲルを乾燥さ
せて、樹脂を形成する工程と;
(IV)任意に、該樹脂を粒子に粉砕する工程と;
(V)該粒子を170℃〜250℃の温度において1〜60分間加熱する工程
とを含む前記方法。
10.吸水性樹脂粒子の製造方法であって、
(I)(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜
99.9重量%と;
(b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と;
(c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマ
ー、0〜25重量%と;
(d)水性又は非水性の重合媒質と
を含む重合混合物(前記重量%とppmとは(a)、(b)及び(c)の総重量
を基準とする)を重合して、架橋ヒドロケルを形成する工程と;
(II)任意に、該ヒドロゲルを粒子に粉砕する工程と;
(III)(a)、(b)及び(c)の重量を基準として10〜2000重量p
pmの塩素又は臭素含有酸化剤がヒドロゲル粒子全体にわたって実質的に均一に
分配されるように、液体中に分散又は溶解した該塩素又は臭素含有酸化剤をヒド
ロゲルに供給する工程と;
(IV)該重合媒質及び該液体を実質的に除去することによってヒドロゲルを乾
燥させて、樹脂を形成する工程と;
(V)任意に、該樹脂を粒子に粉砕する工程と;
(VI)該粒子を170℃〜250℃の温度において1〜60分間加熱する工程
とを含む前記方法。
11.カルボキシル含有モノマーが1種以上のエチレン系不飽和カルボン酸
、
エチレン系不飽和カルボン酸無水物又はこれらの塩であり;任意のコモノマーが
アクリルアミド、ビニルピロリドン、ビニルスルホン酸若しくはその塩、アクリ
ルニトリル、セルロースモノマー、変性セルロースモノマー、ポリビニルアルコ
ールモノマー又は澱粉加水分解物モノマーであり;架橋剤が1種以上のポリビニ
ル架橋剤、又は1種以上のポリビニル架橋剤と1種以上の非ビニル架橋剤、又は
1種以上のポリビニル架橋剤と1種以上のジモーダル架橋剤である請求項9又は
10に記載の方法。
12.吸収性樹脂粒子が26g/g以上の遠心吸収容量と、4.1kPa(
0.6psi)における24g/g以上の荷重下吸収容量とを有するか、又は
(i)樹脂粒子が26g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8ps
i)荷重における17g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(ii)樹脂粒子が26g/g以上の遠心吸収容量と、6.9kPa(1psi)
荷重における14g/g以上の荷重下吸収を有する、又は
(ii)樹脂粒子が5.5kPa(0.8psi)荷重において22g/g以上の
荷重下吸収を有し、6.9kPa(1psi)荷重において20g/g以上の荷
重下吸収を有する、又は
(iv)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、4.1kPa(0.6ps
i)における24g/g以上の荷重下吸収容量とを有する、又は
(v)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8ps
i)荷重における17g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vi)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、6.9kPa(1psi)
荷重における14g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(vii)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8p
si)荷重における22g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は
(viii)樹脂粒子が37g/g以上の遠心吸収容量と、5.5kPa(0.8p
si)荷重における17g/g以上の荷重下吸収とを有する
請求項9〜11のいずれかに記載の方法。
13.ポリビニル架橋剤が不飽和モノー若しくはポリカルボン酸とポリオー
ルとのジー若しくはボリエステル;ポリオールを不飽和酸と反応させることによ
って得られる不飽和ポリエステル;ポリエポキシドを(メタ)アクリル酸と反応
させることによって得られるジー若しくはトリ(メタ)アクリル酸エステル;ビ
ス(メタ)アクリルアミド;ポリイソシアネートをヒトロキシル基含有モノマー
と反応させることによって得られるカルバミルエステル;ポリオールのジー若し
くはポリ(メタ)アリルエーテル;ポリカルボン酸のジー若しくはポリアリルエ
ステル;ポリオールのモノ(メタ)アリルエステルによる不飽和モノー若しくは
ポリカルボン酸のエステル;カルボキシル基、カルボン酸無水物基、ヒドロキシ
ル基、アミノ基若しくはアミド基と反応性の少なくとも1つの基を含むエチレン
系不飽和化合物;又はアルカリ土類金属若しくは亜鉛の酸化物、水酸化物若しく
は弱酸塩である請求項9〜12のいずれかに記載の記載の方法。
14.用いる架橋剤が式:
R1(−(R2O)n−C(O)R3)x
[式中、
R1はバックボーンにおいて1個以上の酸素原子によって任意に置換される、炭
素数1〜10の直鎖若しくは分枝鎖ポリアルコキシラジカルであり、x原子価を
有する;
R2は各出現において独立的に炭素数2〜4のアルキレン基であり;
R3は各出現において独立的に炭素数2〜10の直鎖若しくは分枝鎖アルケニル
部分であり;
nは1〜20の正の整数であり;
xは2〜8の正の整数である]
で示される化合物である請求項9〜13のいずれかに記載の方法。
15.R1がトリメチロールプロパンから誘導され、R2がエチレン(CH2
CH2)であり、R3がビニル(CH=CH2)であり、nが2〜6の範囲内の平
均値であり、xが3である請求項14記載の方法。
16.カルボキシル含有モノマーがアクリル酸又はメタクリル酸又はこれら
の塩のポリマーであり、酸化剤が塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、臭素酸ナ
トリウム、臭素酸カリウム、亜塩素酸ナトリウム又は亜塩素酸カリウムである請
求項9〜15のいずれかに記載の方法。
17.粒子を200℃〜235℃の温度において5〜30分間加熱する請求
項9〜16のいずれかに記載の方法。
18.存在する唯一の架橋剤が(I)の重合混合物中の架橋剤である請求項
9〜17のいずれかに記載の方法。
19.請求項9〜18のいずれかに記載の方法によって製造される吸水性樹
脂粒子。
20.紙、合成繊維又は天然繊維の、織物構造体又は不織構造体と、請求項
19記載の吸水性樹脂粒子とを含む吸収性構造体。
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(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI
C08F 216/06 MKV 9166−4J C08F 216/12 MLA
216/12 MLA 9166−4J 218/16 MLL
218/16 MLL 8619−4J 290/06 MRR
290/06 MRR 7421−4C A61F 13/18 307A
(72)発明者 クリステンセン,スティーブン・ビー
アメリカ合衆国ミシガン州48642,ミドラ
ンド,オタワ・ストリート 4410
(72)発明者 ブチホルズ,フレデリック・エル
アメリカ合衆国ミシガン州48640,ミドラ
ンド,ヤング・ドライブ 256
(72)発明者 ジョンソン,トーマス・シー
アメリカ合衆国ミシガン州48642,ミドラ
ンド,エアフィールド・レーン 1908
(72)発明者 グレアム,アンドリュー・ティー
アメリカ合衆国ミシガン州48642,ミドラ
ンド,イースト・ウィリーズ・コート
2214
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.26g/g以上の遠心吸収容量と、0.6psi荷重における24g/ g以上の荷重下吸収とを有する吸水性樹脂粒子であって、下記成分: (a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜99. 9重量%と; (b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と; (c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマー、0 〜25重量%と を含む重合混合物(前記重量%は(a)、(b)及び(c)の総重量を基準とす る)を重合することによって製造される架橋カルボキシル含有ポリマー80〜9 9.9%を含む前記吸水性樹脂粒子。 2.吸水性樹脂粒子の製造方法であって、 (I)(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜 99.9重量%と; (b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と; (c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマ ー、0〜25重量%と; (d)水性又は非水性の重合媒質と; (e)塩素又は臭素含有酸化剤、10〜2000重量ppmと を含む重合混合物(前記重量%とppmとは(a)、(b)及び(c)の総重量 を基準とする)を重合して、架橋ヒドロゲルを形成する工程と; (II)任意に、該ヒドロゲルを粒子に粉砕する工程と; (III)該重合媒質を実質的に除去することによって、該ヒドロゲルを乾燥さ せて、樹脂を形成する工程と; (IV)任意に、該樹脂を粒子に粉砕する工程と; (V)該粒子を170℃〜250℃の温度において1〜60分間加熱する工程 とを含む前記方法。 3.吸水性樹脂粒子の製造方法であって、 (I)(a)1種以上のエチレン系不飽和カルボキシル含有モノマー、70〜 99.9重量%と; (b)1種以上の架橋剤、0.1〜5重量%と; (c)該カルボキシル含有モノマーと共重合可能な1種以上のコモノマ ー、0〜25重量%と; (d)水性又は非水性の重合媒質と を含む重合混合物(前記重量%とppmとは(a)、(b)及び(c)の総重量 を基準とする)を重合して、架橋ヒトロゲルを形成する工程と; (II)任意に、該ヒドロゲルを粒子に粉砕する工程と; (III)(a)、(b)及び(c)の総重量を基準として10〜2000重量 ppmの塩素又は臭素含有酸化剤がヒドロゲル粒子全体にわたって実質的に均一 に分配されるように、液体中に分散又は溶解した該塩素又は臭素含有酸化剤をヒ ドロゲルに供給する工程と; (IV)該重合媒質及び該液体を実質的に除去することによって該ヒドロゲルを 乾燥させて、樹脂を形成する工程と; (V)任意に、該樹脂を粒子に粉砕する工程と; (VI)該粒子を170℃〜250℃の温度において1〜60分間加熱する工程 とを含む前記方法。 4.10〜2000重量ppmの塩素又は臭素含有酸化剤をさらに含み、1 70℃〜250℃の温度における1〜60分間の熱処理を受けたものである請求 項1記載の粒子;又は樹脂粒子が26g/g以上の遠心吸収容量と0.6psi 荷重における24g/g以上の荷重下吸収とを有する請求項2又は3に記載の方 法;或いは、カルボキシル含有モノマーが1種以上のエチレン系不飽和カルボン 酸、エチレン系不飽和カルボン酸無水物又はこれらの塩であり;任意のコモノマ ーがアクリルアミド、ビニルピロリドン、ビニルスルホン酸若しくはその塩、ア クリルニトリル、セルロースモノマー、変性セルロースモノマー、ポリビニルア ルコールモノマー又は澱粉加水分解物モノマーであり;架橋剤が1種以上のポリ ビニル架橋剤、又は1種以上のポリビニル架橋剤と1種以上の非ビニル架橋剤、 又は1種以上のポリビニル架橋剤と1種以上のジモーダル架橋剤である、請求項 1記載の吸水性粒子又は請求項2又は3に記載の方法。 5. (i)樹脂粒子が0.8psi荷重において17g/g以上の荷重下吸収を有す る、又は (ii)樹脂粒子が1psi荷重において14g/g以上の荷重下吸収を有する、 又は (iii)樹脂粒子が0.8psi荷重において22g/g以上の荷重下吸収を有 し、1psi荷重において20g/g以上の荷重下吸収を有する、又は (iv)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量を有する、又は (v)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、0.8psi荷重における 17g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は (vi)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、1psi荷重における14 g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は (vii)樹脂粒子が30g/g以上の遠心吸収容量と、0.8psi荷重におけ る22g/g以上の荷重下吸収とを有する、又は (viii)樹脂粒子が37g/g以上の遠心吸収容量と、0.8psi荷重におけ る17g/g以上の荷重下吸収とを有する 請求項1〜4のいずれかに記載の吸水性樹脂粒子又は請求項2〜4のいずれかに 記載の方法。 6.架橋剤がジー若しくはポリビニル化合物;不飽和モノー若しくはポリカ ルボン酸とポリオールとのジー若しくはポリエステル;ポリオールを不飽和酸と 反応させることによって得られる不飽和ポリエステル;ポリエポキシドを(メタ )アクリル酸と反応させることによって得られるジー若しくはトリ(メタ)アク リル酸エステル;ビス(メタ)アクリルアミド;ポリイソシアネートをヒドロキ シル基含有モノマーと反応させることによって得られるカルバミルエステル;ポ リオールのジー若しくはポリ(メタ)アリルエーテル;ポリカルボン酸のジー若 しくはポリアリルエステル;ポリオールのモノ(メタ)アリルエステルによる不 飽 和モノー若しくはポリカルボン酸のエステル;カルボキシル基、カルボン酸無水 物基、ヒドロキシル基、アミノ基若しくはアミド基と反応性の少なくとも1つの 基を含むエチレン系不飽和化合物;又はアルカリ土類金属若しくは亜鉛の酸化物 、水酸化物若しくは弱酸塩である、請求項1〜5のいずれかに記載の吸水性粒子 又は請求項2〜5のいずれかに記載の方法。 7.用いる架橋剤が式: R1(−(R2O)n−C(O)R3)x [式中、 R1はバックボーンにおいて1個以上の酸素原子によって任意に置換される、炭 素数1〜10の直鎖若しくは分枝鎖ポリアルコキシラジカルであり、x原子価を 有する; R2は各出現において独立的に炭素数2〜4のアルキレン基であり; R3は各出現において独立的に炭素数2〜10の直鎖若しくは分枝鎖アルケニル 部分であり; nは1〜20の正の整数であり; xは2〜8の正の整数である] で示される化合物である、請求項1〜5のいずれかに記載の吸水性粒子又は請求 項2〜5のいずれかに記載の方法。 8.R1がトリメチロールプロパンから誘導され、R2がエチレン(CH2C H2)であり、R3がビニル(CH=CH2)であり、nが2〜6の範囲内の平均 値であり、xが3である、請求項7記載の吸水性粒子又は方法。 9.カルボキシル含有モノマーが(メタ)アクリル酸又はその塩であり、酸 化剤が塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム 、亜塩素酸ナトリウム又は亜塩素酸カリウムであり、粒子が200℃〜235℃ の温度において5〜30分間加熱される、請求項1〜8のいずれかに記載の吸水 性粒子又は方法。 10.存在する唯一の架橋剤が(I)の重合混合物中の架橋剤である請求項 2〜9のいずれかに記載の方法。 11.紙、合成繊維又は天然繊維の、織物又は不織構造体と、請求項1〜1 0のいずれかに記載の吸水性樹脂粒子とを含む吸収性構造体。
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