JPH11290682A - 吸水剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無加圧吸収量の低下がほとんどなく、加圧吸
収量を向上させる。 【解決手段】 １０〜１０００μｍの粒子が９５質量以
上の粒度を有する吸水性樹脂粒子の表面に、粒径５μｍ
以下の水不溶性有機ポリマー微粒子をまぶし、吸水剤を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は吸水剤に関する。更
に詳しくは、吸水性樹脂粒子からなり、無加圧及び加圧
下吸収能力の優れた吸水剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、生理用品、紙おむつなどの衛
生材料や土壌保水剤などに粉末状の吸水性樹脂が幅広く
用いられているが、これらの用途では、使用者の体重や
土壌圧が加わった状態でも吸収力を発揮する必要がある
ことから、加圧下における吸収能力の高いことが望まれ
る。加圧吸収量の高い吸水性樹脂としては、吸水性樹脂
粒子の表面を架橋剤で表面架橋したものが多く提案され
ている（特開昭５９ー１８９１０３号公報、特開昭６２
ー５０２５５号公報、特開平２−１５３９０３号公報
等）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、表面架橋した
吸水性樹脂粒子は、加圧吸収量はある程度向上していて
も、無加圧吸収量が大きく低下するという問題点があ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、吸水性樹脂粒子表面を水
不溶性有機ポリマー微粒子で処理することにより、意外
にも該吸水性樹脂粒子の表面架橋の有無に拘わらず、無
加圧吸収量の低下の問題が改善され、加圧吸収量が向上
することを見出し、本発明に到達した。即ち本発明は、
粒径１０μｍ以上の吸水性樹脂粒子（Ａ）の表面が、粒
径５μｍ以下の水不溶性有機ポリマー微粒子（Ｂ）で処
理されてなる吸水剤；並びに、吸水性樹脂粒子の表面に
水不溶性有機ポリマー微粒子がまぶされた構造であり、
生理食塩水の無加圧吸収量が５０ｇ／ｇ以上、生理食塩
水の２０ｇ／ｃｍ²条件での加圧吸収量が２５ｇ／ｇ以
上である吸水剤である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明において、吸水性樹脂粒子
（Ａ）における吸水性樹脂としては、例えば、ポリアク
リル酸中和物の架橋物、自己架橋型ポリアクリル酸中和
物、デンプン−アクリル酸グラフト共重合体架橋物、デ
ンプンーアクリロニトリルグラフト重合体架橋物の加水
分解物、酢酸ビニルーアクリル酸エステル共重合体のケ
ン化物、アクリル酸塩ーアクリルアミド共重合体架橋
物、アクリル酸ー２−アクリルアミド−２メチルプロパ
ンスルホン酸共重合体塩の架橋物、イソブチレンー無水
マレイン酸共重合体塩の架橋物、架橋カルボキシメチル
セルロース塩などの吸水性樹脂の１種以上が挙げられ
る。上記において塩としては、ナトリウム塩、カリウム
塩、アンモニウム塩、アミン塩（メチルアミン、トリメ
チルアミンなどのアルキルアミンの塩；トリエタノール
アミン、ジエタノールアミンなどのアルカノールアミン
の塩など）などの吸水性樹脂の粒子が用いられる。好ま
しい塩はナトリウム塩またはカリウム塩である。これら
のうちで好ましい吸水性樹脂は、最終的に得られる吸水
性樹脂の吸収性能を考慮すると、アクリル酸及び／また
はその塩を主構成単位とするエチレン性不飽和単量体の
架橋重合体である。

【０００６】以上例示した吸水性樹脂の粒子の表面近傍
を架橋したものも該吸水性樹脂粒子（Ａ）として使用で
きる。該吸水性樹脂粒子（Ａ）がこの表面架橋をする前
のものでも、表面架橋したものでも、粒子（Ａ）の表面
が微粒子（Ｂ）で処理され、表面に（Ｂ）がまぶされる
ことにより、無加圧吸収量の低下は改善され、加圧吸収
量を向上させる本発明の作用効果は発揮される。しか
し、相対的には表面架橋をする前のものを用いた方が、
加圧吸収量の向上率の幅が大きい。但し、加圧吸収量の
絶対値では表面架橋したものを用いた方が一般的には高
くなると言える。表面架橋したものを用いる場合は、表
面架橋の際の架橋剤の量を減らす等により、無加圧吸収
量の低下が余り大きくないものを用いることが望まし
い。

【０００７】該吸水性樹脂粒子（Ａ）の形状について
は、特に限定はなく、製法の違いにより、逆相懸濁重合
法で得られるパール状、樹脂乾燥物を粉砕して得られる
塊状あるいは無定形状、ドラム乾燥で得られるリン片状
などが挙げられるが、いずれであってもよい。該吸水性
樹脂粒子（Ａ）の粒度は、通常１０〜１，０００ミクロ
ンが９５％以上、好ましくは５０〜８５０ミクロンが９
５％以上の粒度を有する。

【０００８】本発明において、該ポリマー微粒子（Ｂ）
としては、ポリウレタン系、ポリアクリル酸エステル
系、ポリアクリルアミド系又は合成ゴム系（スチレン−
ブタジエン共重合体等）の有機ポリマー微粒子が挙げら
れる。該ポリマー微粒子（Ｂ）としては、４級アンモニ
ウム塩基等のカチオン性基を有するものが好ましい。該
ポリマー微粒子（Ｂ）として特に好ましいものは、共重
合性架橋剤を１〜１０モル％構成単位として含有し、カ
チオン性基を有するポリアクリルアミド系ポリマーであ
る。

【０００９】（Ｂ）の使用量は、（Ａ）の種類と、得ら
れる吸水剤の性能目標などにより種々変化させることが
できるが、通常、（Ａ）の質量に基づいて、０．１〜１
０％、好ましくは０．３〜５％、特に０．５〜２％であ
る。（Ｂ）の量が０.１％未満では、表面処理の効果が
十分に得られない。一方１０％を越えると、吸水剤中の
吸水性能を有する粒子（Ａ）の割合が少なくなり、逆に
無加圧及び加圧下吸収性能を低下させる結果となる。
（Ｂ）の粒径は、通常５μｍ以下、好ましくは２μｍ以
下、特に０．０１〜１μｍである。（Ｂ）の粒径が５μ
ｍを越えると粒子（Ａ）の表面に処理された状態での付
着安定性が不十分となり、加圧下吸収性能の改善効果が
十分発揮されないことがある。

【００１０】本発明の吸水剤の製法を例示すると、該吸
水性樹脂粒子（Ａ）を、該ポリマー微粒子（Ｂ）含有乳
化又は懸濁液（Ｃ）で処理することにより本発明の吸水
剤を得ることができる。この乳化又は懸濁液（Ｃ）の媒
体としては、水あるいは水と水溶性有機溶剤の混合溶液
が挙げられる。水溶性有機溶剤としては、メタノール、
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール等が挙げられるが、これらに限定される
ものではない。また、２種以上を混合使用することも可
能である。（Ｂ）の乳化又は懸濁液として、ウレタンエ
マルションやアクリルエマルションなどを用いると、粒
子の粒径は通常サブミクロンオーダーであり、（Ｂ）と
して好適に使用できるものである。

【００１１】（Ａ）に対する、該乳化又は懸濁液（Ｃ）
の使用量は、（Ａ）、（Ｂ）各々の種類、液中の（Ｂ）
の濃度、得られる吸水剤の性能目標などによって種々変
化させることができるが、（Ａ）の質量に基づいて、通
常２〜１００％、好ましくは５〜２０％である。

【００１２】該吸水性樹脂粒子（Ａ）を、乳化又は懸濁
液（Ｃ）で処理する方法としては、乳化又は懸濁液
（Ｃ）を粒子（Ａ）の表面に噴霧するか、または、粒子
（Ａ）を攪拌混合しながら、乳化又は懸濁液（Ｃ）を滴
下するのが一般的である。処理する装置としては、通常
の混合機でよく、例えば、円筒型混合機、スクリュー型
混合機、タービュライザー、ナウター型混合機、Ｖ型混
合機、リボン型混合機、双腕型ニーダー、万能混合機、
流動層式混合機、気流型混合機、回転円盤型混合機、ロ
ールミキサーなどが挙げられる。

【００１３】上記のように処理して得られた混合物から
水および／又は水溶性有機溶剤を除去する必要がある場
合には加熱操作を行う。この加熱には乾燥機や加湿機、
例えば熱風乾燥機、回転式乾燥機、パドルドライヤー、
円盤型乾燥機、流動層式乾燥機、ベルト式乾燥機、Ｊナ
ウター型乾燥機、ロータリーキルン、赤外線乾燥機など
を使用することができる。なお、上記の混合と加熱操作
とを同時に、同じ装置で行うことも可能である。

【００１４】加熱処理する温度と時間は、（Ａ）、
（Ｂ）及び水溶性有機溶剤の種類および使用量、水の量
によっても異なるが、通常、温度は８０〜２２０℃、好
ましくは１００〜１５０℃である。加熱時間は１０〜３
００分間、好ましくは３０〜１２０分である。この加熱
は、必要により不活性気流（窒素、ヘリウム、炭酸ガス
など）雰囲気下あるいは減圧下で実施してもよい。不活
性気流雰囲気下あるいは減圧下で加熱処理することによ
り、吸水性樹脂の着色、酸化、熱劣化を抑制することが
可能となる。また、必要により、加熱処理した後に冷却
工程を加えることもできる。得られる吸水剤は、粒子
（Ａ）の表面に微粒子（Ｂ）が付着し、まぶされた状態
である。

【００１５】本発明の吸水剤は、吸水性樹脂粒子（Ａ）
の無加圧吸収量を従来の表面架橋法のようには低下させ
ることなく加圧吸収量を向上させたものである。即ち、
本発明の吸水剤は、吸該吸水性樹脂粒子（Ａ）の吸収性
能と比較して、生理食塩水の無加圧吸収量の低下が５％
未満、好ましくは３％未満、生理食塩水の２０ｇ／ｃｍ
²条件での加圧吸収量が通常１０５％以上、好ましくは
１１０％以上の吸収性能を有する。また、（Ａ）が表面
架橋していない吸水性樹脂粒子の場合は、加圧吸収量は
１５０％〜３００％程度に向上させることも可能であ
る。

【００１６】本発明の吸水剤は、使用目的により吸収性
能を任意にコントロールすることができるが、生理食塩
水に対する無加圧吸収量が５０ｇ／ｇ以上、好ましくは
５５ｇ／ｇ以上であり、生理食塩水に対する２０ｇ／ｃ
ｍ²条件での加圧吸収量が、２５ｇ／ｇ以上、好ましく
は３０ｇ／ｇ以上である。なお、生理食塩水とは、塩化
ナトリウム水溶液（濃度０．５８〜０．９５重量％）で
ある。更に、本発明の吸水性樹脂は、吸水後のゲルのド
ライ感が良好であり、吸水後もさらっとした感触を示
す。

【００１７】本発明の方法における任意の段階で、防腐
剤、防かび剤、殺菌剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着
色剤、芳香剤、消臭剤、無機質粉末、有機質繊維状物な
どを添加することができ、その量は得られた吸水性樹脂
に対して通常５重量％以下である。

【００１８】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明をさら
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。無加圧下吸収量および加圧下吸収量は下記の方法に
より測定した。以下、特に定めない限り、％は重量％を
示す。 ＜無加圧吸収量＞２５０メッシュのナイロン網で作成し
たティーバッグ（縦２０ｃｍ、横１０ｃｍ）に吸水剤１
ｇを入れ、生理食塩水（濃度０.９％）中に６０分間浸
漬した後、１５分間吊るして水切りしてから増加重量を
測定する。

【００１９】＜加圧吸収量＞２５０メッシュのナイロン
網を底面に貼った円筒型プラスチックチューブ（内径３
０ｍｍ、高さ６０ｍｍ）内に吸水剤０.１ｇを入れて均
一に均し、この樹脂の上に２０ｇ／ｃｍ²の荷重となる
ように外径３０ｍｍの分銅を乗せる。生理食塩水６０ｍ
ｌの入ったシャーレ（直径:１２ｃｍ）の中央に吸水剤
の入ったプラスチックチューブをナイロン網側を下面に
して浸し、放置する。吸水剤が生理食塩水を吸収して増
加した重量を６０分後に測定し、その値の１０倍値を加
圧吸収量とした。

【００２０】製造例１ トリメチルアミノエチルアクリレート塩酸塩３００ｇ、
共重合性架橋剤としてメチレンビスアクリルアミド６
ｇ、イオン交換水１５０ｇを混合しモノマー水溶液を得
た。１Ｌのセパラブルコルベンにｎ−パラフィン２５０
ｇを入れ、ソルビタンモノオレエート５０ｇ（イオネッ
トＳ−８０：三洋化成工業製）を溶解し、撹拌下モノマ
ー水溶液を全量滴下した。ついで窒素バブリングを１時
間行い、溶液温度を３０℃に調節した後、Ｖ−５０（和
光純薬工業製アゾ系触媒）０．３ｇを加え、溶解した。
３０分後重合が開始し、２時間後に最高到達温度に達し
た。ビーカーにアセトンを入れ、得られたポリマー溶液
を滴下するとポリマーが沈降した。その沈降物を吸引濾
過して取り出し、減圧乾燥を行いカチオン性基含有ポリ
マー（ａ）を得た。得られたポリマーの平均粒子径は
０．８μｍであった。

【００２１】実施例１ アクリル酸２００ｇ、架橋剤としてメチレンビスアクリ
ルアミド０.８ｇ、イオン交換水６００ｇを混合して重
合性単量体水溶液を調整し、この混合液を断熱重合可能
な重合槽に投入した。溶液中に窒素ガスを導入すること
により、溶液中の溶存酸素量を０．１ｐｐｍ以下、溶液
温度を５℃とした。この重合溶液に、３５％過酸化水素
水０．１１ｇ、アスコルビン酸０．０１ｇ、Ｖ−５０
（和光純薬工業製アゾ系触媒）０．３ｇを添加した。１
０分後に重合開始を示す温度上昇が確認され、約３時間
後に最高到達温度に達した。更に４時間熟成してゲル状
重合体を得た。このゲル状重合体６００ｇを小型ニーダ
ーを用いて小片に砕断した後、これに４８％のＮａＯＨ
水溶液１６２ｇを添加し、均一に混合した。この中和さ
れたゲルを熱風乾燥した後、２０〜１４５メッシュ（８
５０〜１０６μｍ）の粒度に粉砕して含水率４．５％の
吸水性樹脂（ｂ）を得た。この吸水性樹脂１００部に、
製造例１のカチオン性基含有ポリマー（ａ）１部、メタ
ノール１５部、水５部の分散液を添加し、１２０℃で３
０分加熱処理して、本発明の吸水剤（１）を得た。得ら
れた吸水性樹脂（ｂ）および本発明の吸水剤（１）各々
の無加圧吸収量と加圧吸収量の測定結果を対比して表１
に示す。

【００２２】実施例２ 吸水性樹脂（ｂ）１００部にウレタンエマルジョン（三
洋化成工業製「パーマリンＵＣ−２０」純分２３％）
２．２部、ジエチレングリコール３部、水３部の混合液
を添加し、１４０℃で３０分加熱処理して、本発明の吸
水剤（２）を得た。得られた吸水剤（２）の無加圧吸収
量と加圧吸収量の測定結果を表１に示す。

【００２３】実施例３ 実施例２において、ウレタンエマルジョンの代わりに、
アクリルエマルジョン（三洋化成工業製「アクリジョン
Ｇ−４５」純分４５％）２．２部を使用する以外は実施
例２と同様にして本発明の吸水剤（３）を得た。得られ
た吸水剤（３）の無加圧吸収量と加圧吸収量の測定結果
を表１に示す。

【００２４】実施例４ 実施例２において、ウレタンエマルジョンの代わりに、
スチレン−ブタジエン共重合体（ＪＳＲ製「ＪＳＲ０６
９６」純分４８％）２．１部を使用する以外は実施例２
と同様にして本発明の吸水剤（４）を得た。得られた吸
水剤（４）の無加圧吸収量と加圧吸収量の測定結果を表
１に示す。

【００２５】比較例１ 実施例２において、ウレタンエマルジョンに代えて、エ
チレングリコールジグリシジルエーテル（ナガセ化成工
業製「デナコールＥＸ−８１０」）０．１部を使用する
以外は実施例２と同様にして吸水剤（５）を得た。得ら
れた吸水剤（５）の無加圧吸収量と加圧吸収量の測定結
果を表１に示す。

【００２６】比較例２ 実施例２において、ウレタンエマルジョンに代えて、ポ
リグリセロールポリグリシジルエーテル（ナガセ化成工
業製「デナコールＥＸー５１２」）を０．２部使用する
以外は実施例２と同様にして吸水剤（６）を得た。得ら
れた吸水剤（６）の無加圧吸収量と加圧吸収量の測定結
果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】加圧吸収量を向上させる一般的な方法で
ある表面架橋では、処理前後での吸水剤の無加圧下吸収
量の低下幅が大きかったが、本発明に記載の方法で吸水
剤を処理すれば、無加圧吸収量の低下がほとんどなく加
圧吸収量を向上させることができる。また、被吸収液と
接触したときにママコを生成しない。これらのことか
ら、本発明の吸水剤は子供および大人用の紙おむつに使
用した場合、尿に対する吸収能力が高く、排尿後の紙お
むつの表面のドライ感が良好となる。

【００２９】上記効果を奏することから、本発明の吸水
剤は、吸収性当材、紙おむつ以外の衛生材料（生理用ナ
プキン、失禁用パッド、紙タオル、手術用アンダーパッ
ド等）などの人体に接する用途；青果物等の鮮度保持
剤、肉類、魚介類のドリップ吸収剤、保冷剤等の食品と
接触する可能性のある用途；植物や土壌などの保水剤；
内装建材に使用した結露防止剤；土木建築用の止水材や
パッキング材、電線ケーブルや光ファイバーケーブル等
の止水材など、種々の用途に有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ (Ｃ０８Ｌ 101/14 33:08） (Ｃ０８Ｌ 101/14 33:26） (Ｃ０８Ｌ 101/14 21:00）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １０〜１０００μｍの粒子が９５質量以
   上の粒度を有する吸水性樹脂粒子（Ａ）の表面が、粒径
   ５μｍ以下の水不溶性有機ポリマー微粒子（Ｂ）で処理
   されてなる吸水剤。
2. 【請求項２】 該ポリマー微粒子（Ｂ）の粒径が０．０
   １〜１μｍである請求項１記載の吸水剤。
3. 【請求項３】 該ポリマー微粒子（Ｂ）がポリウレタン
   系、ポリアクリル酸エステル系、ポリアクリルアミド系
   又は合成ゴム系のポリマー微粒子である請求項１又は２
   記載の吸水剤。
4. 【請求項４】 該ポリマー微粒子（Ｂ）がカチオン性基
   を有する水不溶性有機ポリマー微粒子である請求項１〜
   ３の何れか記載の吸水剤。
5. 【請求項５】 該ポリマー微粒子（Ｂ）が、共重合性架
   橋剤を１〜１０モル％構成単位として含有し、カチオン
   性基を有するポリアクリルアミド系ポリマーである請求
   項１〜４の何れか記載の吸水剤。
6. 【請求項６】 吸水性樹脂粒子（Ａ）の質量に基づい
   て、該ポリマー微粒子（Ｂ）を０．１〜１０質量％含有
   する請求項１〜５の何れか記載の吸水剤。
7. 【請求項７】 該吸水性樹脂粒子（Ａ）を、該ポリマー
   微粒子（Ｂ）含有乳化又は懸濁液（Ｃ）で処理してなる
   請求項１〜６の何れか記載の吸水剤。
8. 【請求項８】 該吸水性樹脂粒子（Ａ）の吸収性能と比
   較して、生理食塩水の無加圧吸収量の低下が５％未満
   で、生理食塩水の２０ｇ／ｃｍ²条件での加圧吸収量が
   １０５％以上の吸収性能を有する請求項１〜７の何れか
   記載の吸水剤。
9. 【請求項９】 吸水性樹脂粒子の表面に水不溶性有機ポ
   リマー微粒子がまぶされた構造であり、生理食塩水の無
   加圧吸収量が５０ｇ／ｇ以上、生理食塩水の２０ｇ／ｃ
   ｍ²条件での加圧吸収量が２５ｇ／ｇ以上である吸水
   剤。