JPWO2009154086A1 - アクリル酸塩系水溶性ポリマーおよびゲル化基剤 - Google Patents
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Abstract
パップ剤や冷却シートにした際に、適度な伸縮性を有するだけでなく、多価金属との適度な反応速度を有し、ゲルの硬化の際に、支持体の裏面にゲルが裏染みしたり、支持体からゲルがはみ出たりせずに、また、塗工の際に、支持体に塗工し易いゲル化基剤を提供できるアクリル酸塩系水溶性ポリマーを提供するものであって、ゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で静置してゲル化させる際、7.5時間静置後のゲル強度が3200〜7000dyn/cm2で、200時間静置後のゲル強度が5000〜9000dyn/cm2で、かつ、[7.5時間静置後のゲル強度]≦[200時間静置後のゲル強度]の関係式を満たすことを特徴とするアクリル酸塩系水溶性ポリマーである。
Description
本発明は、アクリル酸塩系水溶性ポリマー、該アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤、および該ゲル化基剤を有するパップ剤、冷却シートに関する。
不織布等の支持体上に、薬剤や水等の成分を混合したものを塗布してなるパップ剤や冷却シートには、ゲル化基剤として、ポリ(メタ)アクリル酸およびその塩である(メタ)アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤が使用されている。
このゲル化基剤には、一般に、肌等への接着性、曲部への貼付のための伸縮性等の特性が求められている。
また、上記特性だけでなく、製造工程における各種特性も求められている。パップ剤や冷却シート等の一般的な製造方法としては、各種配合成分を混合したゲル化基剤を、不織布等の支持体上に塗工し、ポリエチレンフィルム等のライナーで表面を覆った後、裁断、パッキングして、パック内でゲルを硬化熟成させる方法が採られている。
ゲルの硬化の際には、アルミニウム等の多価金属が利用されており、多価金属との反応速度が遅すぎる(硬化速度が遅すぎる)と、支持体の裏面にゲルが裏染みしたり、支持体からゲルがはみ出たりする等の問題がある。また、多価金属との反応速度が速すぎる(硬化速度が速すぎる)と、ゲルが硬くなりすぎて支持体に塗工しにくい等の問題がある。従って、ゲル化基剤の性能としては、多価金属との適度な反応速度を有することが求められている。
上記特性を有するゲル化基剤として、(メタ)アクリル酸およびそれらの塩が主たる構成単量体で、酸と塩の構成割合がモル比で40/60〜70/30で、温度20℃における0.2質量%水溶液の粘度が200〜450mPa・sである共重合体からなることを特徴とするパップ剤用基剤が提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、このゲル化基剤は、多価金属との適度な反応速度を有していないため、ゲルの硬化の際に、支持体の裏面にゲルが裏染みしたり、支持体からゲルがはみ出る等の問題がある。また、塗工の際に、ゲルが硬くなりすぎて支持体に塗工しにくい等の問題がある。
このため、多価金属との適度な反応速度を有するゲル化基剤が求められている。
本発明の課題は、パップ剤や冷却シートにした際に、適度な伸縮性を有するだけでなく、多価金属との適度な反応速度を有し、ゲルの硬化の際に、支持体の裏面にゲルが裏染みしたり、支持体からゲルがはみ出たりせずに、また、塗工の際に、支持体に塗工し易いゲル化基剤、ならびに該ゲル化基剤に含まれるアクリル酸塩系水溶性ポリマーを提供することにある。
本発明は、下記に示すとおりのアクリル酸塩系水溶性ポリマー、ゲル化基剤、パップ剤および冷却シートを提供するものである。
項1. アクリル酸塩系水溶性ポリマーであって、下記の配合組成のゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で静置してゲル化させる際、7.5時間静置後のゲル強度が3200〜7000dyn/cm2で、200時間静置後のゲル強度が5000〜9000dyn/cm2で、かつ、[7.5時間静置後のゲル強度]≦[200時間静置後のゲル強度]の関係式を満たすことを特徴とするアクリル酸塩系水溶性ポリマー。
[配合組成]
グリセリン4質量部、プロピレングリコール4質量部、アクリル酸塩系水溶性ポリマー5質量部、0.1N−HClによる酸反応性が180秒である乾燥水酸化アルミニウムゲル0.2質量部、酒石酸0.25質量部、および蒸留水86.55質量部。
項2. 中和度が42〜90モル%である項1に記載のアクリル酸塩系水溶性ポリマー。
項3. 重合率が85モル%以上となるまで、アクリル酸およびその塩を重合反応させて得られるものであることを特徴とする項1または2に記載のアクリル酸塩系水溶性ポリマー。
項4. 項1〜3のいずれか1項に記載のアクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤。
項5. 項4に記載のゲル化基剤を有するパップ剤。
項6. 項4に記載のゲル化基剤を有する冷却シート。
項1. アクリル酸塩系水溶性ポリマーであって、下記の配合組成のゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で静置してゲル化させる際、7.5時間静置後のゲル強度が3200〜7000dyn/cm2で、200時間静置後のゲル強度が5000〜9000dyn/cm2で、かつ、[7.5時間静置後のゲル強度]≦[200時間静置後のゲル強度]の関係式を満たすことを特徴とするアクリル酸塩系水溶性ポリマー。
[配合組成]
グリセリン4質量部、プロピレングリコール4質量部、アクリル酸塩系水溶性ポリマー5質量部、0.1N−HClによる酸反応性が180秒である乾燥水酸化アルミニウムゲル0.2質量部、酒石酸0.25質量部、および蒸留水86.55質量部。
項2. 中和度が42〜90モル%である項1に記載のアクリル酸塩系水溶性ポリマー。
項3. 重合率が85モル%以上となるまで、アクリル酸およびその塩を重合反応させて得られるものであることを特徴とする項1または2に記載のアクリル酸塩系水溶性ポリマー。
項4. 項1〜3のいずれか1項に記載のアクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤。
項5. 項4に記載のゲル化基剤を有するパップ剤。
項6. 項4に記載のゲル化基剤を有する冷却シート。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーは、下記の配合組成のゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で静置してゲル化させる際、7.5時間静置後のゲル強度が3200〜7000dyn/cm2で、200時間静置後のゲル強度が5000〜9000dyn/cm2で、かつ、[7.5時間静置後のゲル強度]≦[200時間静置後のゲル強度]の関係式を満たすことを特徴とする。
[配合組成]
グリセリン4質量部、プロピレングリコール4質量部、アクリル酸塩系水溶性ポリマー5質量部、0.1N−HClによる酸反応性が180秒である乾燥水酸化アルミニウムゲル0.2質量部、酒石酸0.25質量部、および蒸留水86.55質量部。
[配合組成]
グリセリン4質量部、プロピレングリコール4質量部、アクリル酸塩系水溶性ポリマー5質量部、0.1N−HClによる酸反応性が180秒である乾燥水酸化アルミニウムゲル0.2質量部、酒石酸0.25質量部、および蒸留水86.55質量部。
ここで、「0.1N−HClによる酸反応性が180秒である」とは、37±0.5℃の0.1N−HCl(50ml)を攪拌しながら、乾燥水酸化アルミニウムゲル0.8gを加えた際に、pH=3.0となるまでに要した時間が180秒であることを意味する。
本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーを前記組成で配合したゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で7.5時間静置してゲル化させたゲルの強度は、3200〜7000dyn/cm2であり、3200〜5500dyn/cm2であることが好ましい。
なお、本発明において「ゲル強度(ゲルの強度)」とは、以下の測定方法により測定した値である。
[ゲル強度]
カードメーター(アイテクノエンジニアリング社製、商品名:カードメーターMAX、型式:ME−303)を用いて、ゲル強度を測定する。測定条件は、荷重:100g、感圧軸径:16mm、スピード:7秒/インチ、測定モード:ネンチュウである。
[ゲル強度]
カードメーター(アイテクノエンジニアリング社製、商品名:カードメーターMAX、型式:ME−303)を用いて、ゲル強度を測定する。測定条件は、荷重:100g、感圧軸径:16mm、スピード:7秒/インチ、測定モード:ネンチュウである。
ここで、前記組成で配合したゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で7.5時間静置させた後のゲルの強度を測定する理由は、ゲルの硬化速度を評価するためである。すなわち、アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造する際、例えば、25℃、相対湿度60%の条件下で、ゲルを一定時間熟成させる方法が採用されており、本発明においては、この熟成条件をゲルの硬化速度を評価する条件とした。また、7.5時間静置させる理由としては、ゲルが適度に硬化してゲル強度の測定値にバラツキが生じにくくなるためである。5時間では、ゲルが充分に硬化していないため、ゲル強度の測定値にバラツキが生じ易くなるおそれがあり、10時間では、ゲルが充分に硬化しており、硬化速度を評価するのに適さないおそれがある。
つまり、25℃、相対湿度60%の条件下で7.5時間静置後のゲル強度が3200〜7000dyn/cm2である場合、ゲル化基剤が充分なゲルの硬化速度を有しているため、アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造する際、熟成途中(静置中)でのゲル化基剤の変形やはみ出し、不織布裏面への裏染みを防ぐだけでなく、所望の大きさに裁断後、裁断面から水分の蒸発を防ぎ、得られるパップ剤等の変形を防ぐことができる。
また、アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造する際、ゲル化基剤の塗工し易さの観点から、25℃、相対湿度60%の条件下で7.5時間静置後のゲル強度が3200〜5500dyn/cm2であることが好ましい。なお、ゲル化基剤を塗工するのは、ゲル化基剤を調製した直後であり、一定時間熟成させたゲルではないが、ゲル化基剤は調製直後から徐々に硬化し始めているため、7.5時間静置後のゲル強度を測定することにより、ゲル化基剤の塗工性を評価することも可能である。
本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーを前記組成で配合したゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で200時間静置してゲル化させたゲルの強度は、5000〜9000dyn/cm2であり、6000〜9000dyn/cm2であることが好ましい。
ここで、前記組成で配合したゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で200時間静置させた後のゲルの強度を測定する理由は、完全に硬化したゲルの強度を評価するためである。
つまり、25℃、相対湿度60%の条件下で200時間静置後のゲル強度が5000〜9000dyn/cm2である場合、ゲル化基剤が適度な硬さ(強度)を有しているため、アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造し、得られたパップ剤等を引っ張った際、ゲルが伸びきった状態になるのを防ぐだけでなく、ゲルが切れずに伸びることができる。
また、アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造し、得られたパップ剤等を引っ張った後に力を取り除いた際、ゲルの元の形に戻り易さの観点から、25℃、相対湿度60%の条件下で200時間静置後のゲル強度が6000〜9000dyn/cm2であることが好ましい。
前記7.5時間静置後のゲル強度と200時間静置後のゲル強度との関係は、通常、200時間静置後のゲル強度の方が高い値を示すため、下記の関係式を満たす。また、アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造する際のゲル化基剤の取り扱い性、また、得られたパップ剤等のゲルの伸びや戻り(ゲルの伸縮性)の観点からも、下記の関係式を満たす必要がある。
[7.5時間静置後のゲル強度]≦[200時間静置後のゲル強度]。
[7.5時間静置後のゲル強度]≦[200時間静置後のゲル強度]。
本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーとしては、前記組成で配合したゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で7.5時間静置してゲル化させたゲルの強度が3200〜7000dyn/cm2で、同条件下で200時間静置してゲル化させたゲルの強度が5000〜9000dyn/cm2であり、かつ、[7.5時間静置後のゲル強度]≦[200時間静置後のゲル強度]の関係式を満たすものであれば特に限定されない。そのようなアクリル酸塩系水溶性ポリマーとしては、例えば、アクリル酸およびその塩を重合する際に、極度な低分子量体や極度な高分子量体が生成しないように重合度をコントロールしたものが好ましく用いられる。また、重合方法としては、特に限定されず、代表的な重合方法である逆相懸濁重合法、水溶液重合法等が挙げられる。
本発明においては、実施形態の一例として、まず、逆相懸濁重合法についてより詳しく説明する。逆相懸濁重合法においては、例えば、アクリル酸およびその塩を、ラジカル重合開始剤を用いて、界面活性剤および/または高分子系分散剤を含む石油系炭化水素溶媒中、油中水系で逆相懸濁重合を行う。なお、前記逆相懸濁重合法においては、逆相懸濁重合によって得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーのスラリーに、アクリル酸およびその塩をさらに添加し、2段以上の多段で重合を行うこともできる。
アクリル酸およびその塩は、通常、水溶液の状態で用いることができる。アクリル酸およびその塩の水溶液におけるアクリル酸およびその塩の濃度は、重合反応を速やかに行う観点から、15質量%〜飽和濃度であることが好ましい。
アクリル酸塩は、アルカリ性中和剤により中和していることが好ましい。アルカリ性中和剤による中和度は、得られるアクリル酸塩系水溶性ポリマーを前記組成で配合したゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で200時間静置してゲル化させたゲルの強度を制御する観点、さらにアクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造し、得られたパップ剤等を引っ張った際の伸びを制御する観点から、42〜90モル%であることが好ましく、得られたパップ剤等を引っ張った後に力を取り除いた際、ゲルの元の形への戻り易さを制御する観点から、47〜60モル%であることがより好ましい。アルカリ性中和剤による中和度が、42モル%未満の場合、得られるアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いてゲルを調製した際に、ゲルが硬くなる傾向にあり、前記200時間静置後のゲル強度が9000dyn/cm2を超えるおそれがある。また、アルカリ性中和剤による中和度が、90モル%を超える場合、得られるアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いてゲルを調製した際に、ゲルが柔らかくなる傾向にあり、前記200時間静置後のゲル強度が5000dyn/cm2未満となるおそれがある。
アクリル酸塩の具体例としては、例えば、アクリル酸リチウム、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、アクリル酸アンモニウム等が挙げられる。これらのアクリル酸塩の中では、アクリル酸ナトリウムおよびアクリル酸カリウムが好適に用いられ、アクリル酸ナトリウムがより好適に用いられる。
また、本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーは、重合反応を阻害しない範囲、および、得られるアクリル酸塩系水溶性ポリマーに求められる性能を阻害しない範囲で、アクリル酸およびその塩以外の重合性単量体を含むことができる。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩;メチルエチルケトンパーオキシド、メチルイソブチルケトンパーオキシド、ジ−tert−ブチルパーオキシド、tert−ブチルクミルパーオキシド、tert−ブチルパーオキシアセテート、tert−ブチルパーオキシイソブチレート、tert−ブチルパーオキシピバレート、過酸化水素等の過酸化物;2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩、2,2’−アゾビス〔2−(N−フェニルアミジノ)プロパン〕2塩酸塩、2,2’−アゾビス〔2−(N−アリルアミジノ)プロパン〕2塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−〔1−(2−ヒドロキシエチル)−2−イミダゾリン−2−イル〕プロパン}2塩酸塩、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−〔1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシエチル〕プロピオンアミド}、2,2’−アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド〕、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等のアゾ化合物等が挙げられる。これらのラジカル重合開始剤は、単独で用いても、2種以上を併用しても良い。これらのラジカル重合開始剤の中では、工業的に入手が容易で、保存安定性が良好である観点から、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムおよび2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩が好適に用いられる。
ラジカル重合開始剤の使用量は、重合反応の時間を短縮する観点、急激な重合反応を防ぐ観点、重合度をコントロールする観点、得られるアクリル酸塩系水溶性ポリマーを前記組成で配合したゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で7.5時間静置してゲル化させたゲルの強度を制御する観点、さらにアクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造する際、熟成途中でのゲル化基剤の変形やはみ出し、不織布裏面への裏染みを防ぐ観点から、アクリル酸およびその塩の使用量100質量部に対して0.015〜0.15質量部であることが好ましい。また、アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造する際、ゲル化基剤の塗工し易さの観点から、アクリル酸およびその塩の使用量100質量部に対して0.02〜0.055質量部であることがより好ましい。ラジカル重合開始剤の使用量が0.015質量部未満の場合、重合反応が長くなるおそれがあるだけでなく、得られるアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いてゲルを調製した際に、ゲルが硬くなる傾向にあり、前記7.5時間静置後のゲル強度が7000dyn/cm2を超えるおそれがある。また、ラジカル重合開始剤の使用量が0.15質量部を超える場合、重合反応速度が速く、急激な反応となり、重合反応を制御できなくなるおそれがあるだけでなく、得られるアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いてゲルを調製した際に、ゲルの硬化速度が遅くなる傾向にあり、前記7.5時間静置後のゲル強度が3200dyn/cm2未満となるおそれがある。
なお、前記ラジカル重合開始剤は、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸第一鉄等の亜硫酸塩;D−アスコルビン酸、L−アスコルビン酸、ロンガリット等の還元剤を併用して、レドックス重合開始剤として用いることができる。
また、本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーの製造方法においては、極度な低分子量体や極度な高分子量体が生成しないように重合度をコントロールする観点から、水溶性連鎖移動剤を添加することが好ましい。水溶性連鎖移動剤としては、例えば、次亜リン酸塩類、亜リン酸類、チオール類、第2級アルコール類、アミン類等が挙げられる。これらの水溶性連鎖移動剤は、単独で用いても、2種以上を併用しても良い。これらの水溶性連鎖移動剤の中では、無臭であること、衛生面および安全性の観点から、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム等の次亜リン酸塩類が好適に用いられる。
水溶性連鎖移動剤の使用量は、重合度をコントロールする観点から、アクリル酸およびその塩の使用量100質量部に対して0.001〜2質量部であることが好ましく、0.001〜1.7質量部であることがより好ましい。水溶性連鎖移動剤の使用量が0.001質量部未満の場合、水溶性連鎖移動剤を使用する効果が発揮されないおそれがある。また、水溶性連鎖移動剤の使用量が2質量部を超える場合、低分子量体の割合が増えて、ゲルを調製した際にゲルの硬化速度が遅くなる傾向にあり、前記7.5時間静置後のゲル強度が3200dyn/cm2未満となるおそれがあるだけでなく、アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤を用いてパップ剤等を製造した際、得られるパップ剤等のゲル中に含まれる塩濃度が増加するため、ゲルの接着性が悪くなるおそれがある。
界面活性剤としては、例えば、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピルアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルのリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルのリン酸エステル等が挙げられる。これらの界面活性剤は、単独で用いても、2種以上を併用しても良い。これらの界面活性剤の中では、アクリル酸およびその塩の水溶液の分散安定性の観点から、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステルおよびショ糖脂肪酸エステルが好適に用いられる。
高分子系分散剤としては、例えば、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸変性EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマー)、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、エチレン・無水マレイン酸共重合体、エチレン・プロピレン・無水マレイン酸共重合体、ブタジエン・無水マレイン酸共重合体、酸化型ポリエチレン、エチレン・アクリル酸共重合体、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース等が挙げられる。これらの高分子系分散剤は、単独で用いても、2種以上を併用しても良い。これらの中では、アクリル酸およびその塩の水溶液の分散安定性の観点から、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体、酸化型ポリエチレン、エチレン・アクリル酸共重合体が好適に用いられる。
界面活性剤および/または高分子系分散剤の各使用量は、石油系炭化水素溶媒中における、アクリル酸およびその塩の水溶液の分散状態を良好に保ち、かつ使用量に見合う分散効果を得る観点から、アクリル酸およびその塩の使用量100質量部に対して、それぞれ0.1〜5質量部が好ましく、0.2〜3質量部がより好ましい。界面活性剤および/または高分子系分散剤の各使用量が0.1質量部未満の場合、アクリル酸およびその塩の分散性が悪くなり、重合異常が起こるおそれがある。また、界面活性剤および/または高分子系分散剤の各使用量が5質量部を超える場合、使用量に見合う分散効果が得られないおそれがある。
石油系炭化水素溶媒としては、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、リグロイン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらの石油系炭化水素溶媒は、単独で用いても、2種以上を併用しても良い。これらの石油系炭化水素溶媒の中では、工業的に入手が容易で、品質が安定し、かつ安価である観点から、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサンが好適に用いられる。
石油系炭化水素溶媒の使用量は、重合熱を除去し、重合温度を制御し易くする観点から、通常、アクリル酸およびその塩の使用量100質量部に対して、50〜600質量部であることが好ましく、80〜550質量部であることがより好ましい。
重合反応の際の反応温度は、使用するラジカル重合開始剤によって異なるが、重合を迅速に進行させ、重合時間を短くすることにより、生産性を高めるとともに、容易に重合熱を除去して円滑に反応を行う観点から、20〜110℃であることが好ましい。また、重合温度制御の容易性の観点、重合度をコントロールする観点から、40〜90℃であることがより好ましい。反応温度が20℃未満の場合、重合速度が遅く、重合時間が長くなるので、経済的に好ましくない。反応温度が110℃を超える場合、重合熱を除去することが難しくなるので、円滑に反応を行うことが困難となるおそれがある。
重合反応の際の反応時間は、反応温度によって異なるが、アクリル酸およびその塩を充分に反応させて、重合度をコントロールする観点から、10分間〜8時間であることが好ましい。特に、本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーを得る観点から、重合反応の際、内温がピークに達した後、10分間〜6時間程度反応させて、アクリル酸およびその塩を充分に反応させ、重合率を、好ましくは85モル%以上、より好ましくは90モル%以上に高めることが望ましい。重合率が、85モル%未満の場合、未反応のアクリル酸およびその塩が多いため、重合以降の乾燥工程においてその未反応物が反応して低分子量体となるため、低分子量体の割合が増えて、ゲルを調製した際にゲルの硬化速度が遅くなる傾向があり、前記7.5時間静置後のゲル強度が3200dyn/cm2未満となるおそれがある。なお、本発明において「重合率」とは、重合反応終了後の重合系中の残存アクリル酸量から求めた値であり、詳しくは後述する測定方法により測定した値である。
重合反応終了後は、例えば、80〜200℃で加熱することによって水分や石油系炭化水素溶媒を除去し、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマーが得られる。
次に、実施形態の他の一例として、水溶液重合法について説明する。水溶液重合法においては、例えば、アクリル酸およびその塩を、ラジカル重合開始剤を用いて、水溶液重合する。
なお、当該水溶液重合法においては、アクリル酸およびその塩、ラジカル重合開始剤、その他の任意の添加剤等の種類および使用量等は、前記逆相懸濁重合法で記載したのと同様である。
また、当該水溶液重合法においては、重合反応の際の反応温度、反応時間、重合率等は、前記逆相懸濁重合法で記載したのと同様である。
重合反応終了後は、例えば、得られたゲル状物を、80〜200℃で加熱することによって水分を除去し、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマーが得られる。
また、本発明は、前記アクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤にも関する。ゲル化基剤は、前記アクリル酸塩系水溶性ポリマー以外に、多価金属塩、多価アルコール、pH調整剤等を配合することにより得られる。
多価金属塩は、アクリル酸塩系水溶性ポリマーに対して架橋剤として機能する。多価金属塩は、2〜6価の金属イオンと、塩化物イオン、硫酸イオン、ケイ酸イオン、リン酸イオンなどの陰イオンとの塩が挙げられる。多価金属イオンの具体例としては、アルミニウムイオン、カルシウムイオン、鉄イオン等が挙げられる。多価金属塩の具体例としては、例えば、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、アルミニウムグリシネード、水酸化カルシウム、硫酸第2鉄などが挙げられる。なお、多価金属塩は、単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。
多価アルコールは、保水剤として機能する。多価アルコールの具体例としては、グリセリン、ポリプロピレングリコール、ソルビトール、ブチレングリコール等が挙げられ、これらの多価アルコールは、単独で用いてもよく、複数組み合わせて用いてもよい。
pH調整剤は、多価金属塩から金属イオン溶出を促すと共に、ゲル基剤のpHコントロール剤として機能する。pH調整剤の具体例としては、酒石酸、乳酸、クエン酸等の有機酸が上げられる。なお、pH調整剤は、単独で用いても複数組み合わせて用いてもよい。
ゲル基材の製造方法としては、アクリル酸塩系水溶性ポリマー、多価金属塩、多価アルコールを混合して分散液を調製し、前記分散液とは別に、酒石酸及び水を混合した水溶液を調製した後、前記分散液と水溶液を混合することによって製造される。
本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーは、ゲル化基剤に配合した場合、適度のゲル強度を有し、多価金属との適度な硬化速度を有しているため、このゲル化基剤を用いて優れたパップ剤、冷却シート等を提供することができる。
パップ剤や冷却シートの製造方法としては、特に限定されず、例えば、本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤に、任意の添加剤を配合したものを、不織布等の支持体に塗工し、ポリエチレンフィルム等のライナーで表面を覆った後、必要により適度な大きさに裁断し、パッキングしてパック内で硬化熟成する方法等が挙げられる。
任意の添加剤としては、例えば、パップ剤の場合、サリチル酸メチル、L−メントール、D,L−カンフル、酢酸トコフェロール等が挙げられる。また、例えば、冷却シートの場合、パラベン、色素、香料等が挙げられる。
不織布としては、例えば、ポリエステル製の不織布等が挙げられる。このような不織布は、一般に市販されており、例えば、貼付薬用基布(日本バイリーン株式会社の製品)等が挙げられる。
本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いて得られるゲル化基剤は、特定のゲル強度を有するので、パップ剤や冷却シートに加工した際に、適度な伸縮性を有するだけでなく、多価金属との適度な反応速度を有し、ゲルの硬化の際に、支持体の裏面にゲルが裏染みしたり、支持体からゲルがはみ出たりしない。また、塗工の際に、支持体にゲル化基剤を塗工することが容易である。
以下、実施例および比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例になんら限定されるものではない。
実施例1〜6および比較例1〜3における重合率は、以下に示す方法により求めた。
また、実施例1〜6および比較例1〜3で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーは、以下に示す方法により、ゲル強度、伸縮性、および塗工性を評価した。評価結果を、表1に示す。
さらに、実施例7〜12および比較例4〜6で得られたパップ剤の外観は、以下に示す方法により評価した。評価結果を、表1に示す。
(1)重合率
重合系中に残存するアクリル酸の量を、高速液体クロマトグラフにより測定した。
重合系中に残存するアクリル酸の量を、高速液体クロマトグラフにより測定した。
[測定条件]
本発明において残存アクリル酸量の測定に使用した高速液体クロマトグラフの条件は、下記のとおりである。
機種:株式会社島津製作所製(型番:LC−10AD)
カラム:昭和電工株式会社製(型番:Shodex Ionpac KC−811、8mmφ×300mm)
キャリア:リン酸水溶液(pH=2.0)
キャリア流量:0.6ml/min
カラム温度:45℃
検出器:UV−VIS検出器(島津製作所製、型番:SPD−10A)
測定波長:210nm
試料注入量:25μl。
本発明において残存アクリル酸量の測定に使用した高速液体クロマトグラフの条件は、下記のとおりである。
機種:株式会社島津製作所製(型番:LC−10AD)
カラム:昭和電工株式会社製(型番:Shodex Ionpac KC−811、8mmφ×300mm)
キャリア:リン酸水溶液(pH=2.0)
キャリア流量:0.6ml/min
カラム温度:45℃
検出器:UV−VIS検出器(島津製作所製、型番:SPD−10A)
測定波長:210nm
試料注入量:25μl。
[検量線の作成]
既知濃度のアクリル酸水溶液と、そのクロマトグラムのピーク面積より、検量線を作成した。
既知濃度のアクリル酸水溶液と、そのクロマトグラムのピーク面積より、検量線を作成した。
[残存アクリル酸量の測定]
重合反応終了後の系内から、重合物を含むスラリー液(約2g)をサンプリングし、質量を精秤した。
重合反応終了後の系内から、重合物を含むスラリー液(約2g)をサンプリングし、質量を精秤した。
500ml容のビーカーに、生理食塩水(0.9質量%塩化ナトリウム水溶液、以下同様)300±0.1gを量り取り、マグネチックスターラーバー(8mmφ×30mmのリング無し)を投入し、マグネチックスターラー(iuchi社製、品番:HS−30D)の上に配置した。引き続き、マグネチックスターラーバーを750rpmで回転するように調整し、さらに、マグネチックスターラーバーの回転により生ずる渦の底部は、マグネチックスターラーバーの上部近くになるように調整した。
次に、上記サンプル全量を、ビーカー中の渦中央とビーカー側面の間に素早く流し込んで分散させ、1時間撹拌してサンプル中の残存モノマーを生理食塩水へ溶出させた。
撹拌後、アクリル酸塩系水溶性ポリマー溶液を、濾紙No.3を用いてろ過し、得られたろ液を試料とした。この試料を高速液体クロマトグラフに注入し、クロマトグラムを得た。
得られたクロマトグラムのピーク面積を基に、先に作成した検量線から、(A)試料に含まれるアクリル酸量(単位質量ppm)を算出した。(A)試料に含まれるアクリル酸量から、(B)サンプリングしたスラリー液に含まれるアクリル酸量、さらに(C)重合系中の残存アクリル酸量を算出した。(C)重合系中の残存アクリル酸量から、(D)重合率を算出した。一連の(D)重合率を算出する概念を、以下に示す。
(D)[モル%]=100−{(C)[g]÷使用したアクリル酸量[g]}
(C)[g]={重合系中の全仕込量[g]÷スラリー液量[g]}×(B)[g]
(B)[g]={300g+スラリー液量[g]}×(A)[ppm]。
(D)[モル%]=100−{(C)[g]÷使用したアクリル酸量[g]}
(C)[g]={重合系中の全仕込量[g]÷スラリー液量[g]}×(B)[g]
(B)[g]={300g+スラリー液量[g]}×(A)[ppm]。
(2)ゲル強度
[ゲルの調製]
グリセリン4質量部およびプロピレングリコール4質量部からなる混合溶媒に、アクリル酸塩系水溶性ポリマー5質量部、乾燥水酸化アルミニウムゲル(協和化学工業株式会社製、型番:S−100、酸反応性:0.1N−HCl=180秒)0.2質量部を添加し、分散させ、これをA液とした。
[ゲルの調製]
グリセリン4質量部およびプロピレングリコール4質量部からなる混合溶媒に、アクリル酸塩系水溶性ポリマー5質量部、乾燥水酸化アルミニウムゲル(協和化学工業株式会社製、型番:S−100、酸反応性:0.1N−HCl=180秒)0.2質量部を添加し、分散させ、これをA液とした。
次に、蒸留水86.55質量部に、酒石酸0.25質量部を添加し、溶解させ、これをB液とした。
500ml容のビーカーに、A液を全量添加し、翼径75mmのピッチドパドルを用いて500rpmで撹拌しながら、B液を全量投入し、30秒間撹拌することにより、ゲルを作成した。
[ゲルの熟成]
調製したゲル115〜120gをポリエチレン製容器(アズワン株式会社製、商品名:タイトボーイTB−2)に移し、コンディショニングミキサー(株式会社シンキー製、商品名:あわとり錬太郎MX−201型)を用いて1.5分間脱泡した後、25℃、相対湿度60%に調整した恒温恒湿器(エスペック株式会社製、商品名:LHU−113型)に入れ、7.5時間または200時間熟成させた。
調製したゲル115〜120gをポリエチレン製容器(アズワン株式会社製、商品名:タイトボーイTB−2)に移し、コンディショニングミキサー(株式会社シンキー製、商品名:あわとり錬太郎MX−201型)を用いて1.5分間脱泡した後、25℃、相対湿度60%に調整した恒温恒湿器(エスペック株式会社製、商品名:LHU−113型)に入れ、7.5時間または200時間熟成させた。
[ゲル強度]
所定時間熟成後のゲルは、カードメーター(アイテクノエンジニアリング社製、商品名:カードメーターMAX、型式:ME−303)を用いて、ゲル強度を測定した。なお、測定条件は、荷重:100g、感圧軸径:16mm、スピード:7秒/インチ、測定モード:ネンチュウである。
所定時間熟成後のゲルは、カードメーター(アイテクノエンジニアリング社製、商品名:カードメーターMAX、型式:ME−303)を用いて、ゲル強度を測定した。なお、測定条件は、荷重:100g、感圧軸径:16mm、スピード:7秒/インチ、測定モード:ネンチュウである。
(3)伸縮性
上記(2)ゲル強度において、200時間熟成させたゲルを切断し、直径6cm、厚さ1cmのゲルシートを作成した。ゲルシートの両端から1cmの部分を人差し指と親指でつまみ、ゆっくりと引っ張り、伸びた長さを測定した。また、その後に手を離し、しばらく静置させた後の長さを測定し、以下の基準で評価した。
A:18cm以上に伸び、7cm以下に戻る。
B:18cm以上に伸び、9cm以下に戻る。
C:18cm以上に伸びるが、9cm以下に戻らない。
D:18cm以上に伸びずにゲルシートが切れる。
上記(2)ゲル強度において、200時間熟成させたゲルを切断し、直径6cm、厚さ1cmのゲルシートを作成した。ゲルシートの両端から1cmの部分を人差し指と親指でつまみ、ゆっくりと引っ張り、伸びた長さを測定した。また、その後に手を離し、しばらく静置させた後の長さを測定し、以下の基準で評価した。
A:18cm以上に伸び、7cm以下に戻る。
B:18cm以上に伸び、9cm以下に戻る。
C:18cm以上に伸びるが、9cm以下に戻らない。
D:18cm以上に伸びずにゲルシートが切れる。
(4)塗工性
上記(2)ゲル強度と同様の方法でゲルを調製した。調製後のゲルを、PETシート上に置き、10mm隙間のアプリケーターで塗工した。塗工後のゲルの厚みをノギスで測定し、以下の基準で評価した。
A:8.5mm以上、10mm以下
B:7mm以上、8.5mm未満
C:7mm未満。
上記(2)ゲル強度と同様の方法でゲルを調製した。調製後のゲルを、PETシート上に置き、10mm隙間のアプリケーターで塗工した。塗工後のゲルの厚みをノギスで測定し、以下の基準で評価した。
A:8.5mm以上、10mm以下
B:7mm以上、8.5mm未満
C:7mm未満。
(5)外観
得られたパップ剤をアルミコートポリ袋(アズワン株式会社製、商品名:アルミラミジップ)に封入し、25℃、相対湿度60%に調整した恒温恒湿器(エスペック株式会社製、商品名:LHU−113型)に入れ、200時間熟成させた。熟成後、アルミコートポリ袋からパップ剤を取り出し、以下の基準で評価した。
A:不織布裏面に裏染みなし、はみ出しなし。
B:不織布裏面に裏染みなし、はみ出しあり。
C:不織布裏面に裏染みあり、はみ出しなし。
D:不織布裏面に裏染みあり、はみ出しあり。
得られたパップ剤をアルミコートポリ袋(アズワン株式会社製、商品名:アルミラミジップ)に封入し、25℃、相対湿度60%に調整した恒温恒湿器(エスペック株式会社製、商品名:LHU−113型)に入れ、200時間熟成させた。熟成後、アルミコートポリ袋からパップ剤を取り出し、以下の基準で評価した。
A:不織布裏面に裏染みなし、はみ出しなし。
B:不織布裏面に裏染みなし、はみ出しあり。
C:不織布裏面に裏染みあり、はみ出しなし。
D:不織布裏面に裏染みあり、はみ出しあり。
実施例1
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
一方、500ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液68.1g(0.51モル)を滴下して50モル%の中和を行った後、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩の2.0質量%水溶液1.15g、次亜リン酸ナトリウム1水和物の1.0質量%水溶液0.92g、およびイオン交換水51.6gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
この単量体水溶液の全量を、前記円筒型丸底フラスコに添加した。フラスコを60℃の水浴に浸漬して58℃まで昇温し、系内を窒素置換して重合反応を行った。30分後にピーク温度79℃に達し、そこから0.5時間、60℃の水浴に浸漬させた状態を保持し、反応を継続させた。0.5時間後の内液温度は59℃であった。得られた重合スラリー液を30℃まで冷却してサンプリングし、重合率を測定した。重合率は、96モル%であった。
重合終了後、125℃の油浴で重合スラリー液を昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら109gの水を系外へ除去した。さらに、系内のn−ヘプタンを蒸留により除去して、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマー89.4gを得た。
実施例2
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
一方、500ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液68.1g(0.51モル)を滴下して50モル%の中和を行った後、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩の2.0質量%水溶液1.15g、次亜リン酸ナトリウム1水和物の1.0質量%水溶液0.92g、およびイオン交換水51.6gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
この単量体水溶液の全量を、前記円筒型丸底フラスコに添加した。フラスコを60℃の水浴に浸漬して58℃まで昇温し、系内を窒素置換して重合反応を行った。30分後にピーク温度79℃に達し、そこから1時間、55℃の水浴に浸漬させた状態を保持し、反応を継続させた。1時間後の内液温度は53℃であった。得られた重合スラリー液を30℃まで冷却してサンプリングし、重合率を測定した。重合率は、94モル%であった。
重合終了後、125℃の油浴で重合スラリー液を昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら109gの水を系外へ除去した。さらに、系内のn−ヘプタンを蒸留により除去して、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマー89.8gを得た。
実施例3
300ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液27g(0.3モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液20g(0.15モル)を滴下して50モル%の中和を行った後、イオン交換水52.6gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
300ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液27g(0.3モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液20g(0.15モル)を滴下して50モル%の中和を行った後、イオン交換水52.6gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた500ml容の5つ口円筒型丸底フラスコに、前記単量体水溶液の全量を添加した。系内を窒素置換した後、フラスコを60℃の水浴に浸漬して58℃まで昇温した。ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩の2.0質量%水溶液0.54g、および次亜リン酸ナトリウム1水和物の1.0質量%水溶液0.72gを加えて重合反応を行った。1分後から系内が増粘し、2分後に撹拌を停止させた。4分後にピーク温度75℃に達し、そこから3時間、60℃の水浴に浸漬させた状態を保持し、反応を継続させた。3時間後の内液温度は58℃であった。得られた重合液を30℃まで冷却してサンプリングし、重合率を測定した。重合率は、91モル%であった。
重合終了後、一体化した重合物を120℃で2時間乾燥させた後に、解砕し、110℃で2時間乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマー23.4gを得た。
実施例4
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
一方、500ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液68.1g(0.51モル)を滴下して50モル%の中和を行った後、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩の2.0質量%水溶液0.69g、次亜リン酸ナトリウム1水和物の1.0質量%水溶液0.92g、およびイオン交換水51.6gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
この単量体水溶液の全量を、前記円筒型丸底フラスコに添加した。フラスコを60℃の水浴に浸漬して58℃まで昇温し、系内を窒素置換して重合反応を行った。33分後にピーク温度76℃に達し、そこから1時間、55℃の水浴に浸漬させた状態を保持し、反応を継続させた。1時間後の内液温度は54℃であった。得られた重合スラリー液を30℃まで冷却してサンプリングし、重合率を測定した。重合率は、90モル%であった。
重合終了後、125℃の油浴で重合スラリー液を昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら109gの水を系外へ除去した。さらに、系内のn−ヘプタンを蒸留により除去して、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマー89.3gを得た。
実施例5
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
一方、500ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液88.4g(0.66モル)を滴下して65モル%の中和を行った後、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩の2.0質量%水溶液1.15g、次亜リン酸ナトリウム1水和物の1.0質量%水溶液0.92g、およびイオン交換水39.5gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
この単量体水溶液の全量を、前記円筒型丸底フラスコに添加した。フラスコを60℃の水浴に浸漬して58℃まで昇温し、系内を窒素置換して重合反応を行った。30分後にピーク温度76℃に達し、そこから30分間、60℃の水浴に浸漬させた状態を保持し、反応を継続させた。30分後の内液温度は59℃であった。得られた重合スラリー液を30℃まで冷却してサンプリングし、重合率を測定した。重合率は、91モル%であった。
重合終了後、125℃の油浴で重合スラリー液を昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら123gの水を系外へ除去した。さらに、系内のn−ヘプタンを蒸留により除去して、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマー91.9gを得た。
実施例6
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
一方、500ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液64.0g(0.48モル)を滴下して47モル%の中和を行った後、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩の2.0質量%水溶液0.69g、次亜リン酸ナトリウム1水和物の1.0質量%水溶液0.92g、およびイオン交換水54.5gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
この単量体水溶液の全量を、前記円筒型丸底フラスコに添加した。フラスコを60℃の水浴に浸漬して58℃まで昇温し、系内を窒素置換して重合反応を行った。33分後にピーク温度76℃に達し、そこから30分間、60℃の水浴に浸漬させた状態を保持し、反応を継続させた。30分後の内液温度は59℃であった。得られた重合スラリー液を30℃まで冷却してサンプリングし、重合率を測定した。重合率は、92モル%であった。
重合終了後、125℃の油浴で重合スラリー液を昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら108gの水を系外へ除去した。さらに、系内のn−ヘプタンを蒸留により除去して、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマー86.6gを得た。
比較例1
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
一方、500ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液68.1g(0.51モル)を滴下して50モル%の中和を行った後、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩の2.0質量%水溶液1.15g、次亜リン酸ナトリウム1水和物の1.0質量%水溶液0.92g、およびイオン交換水51.6gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
この単量体水溶液の全量を、前記円筒型丸底フラスコに添加して、系内を窒素で充分に置換した後、フラスコを60℃の水浴に浸漬して昇温し、重合反応を行った。30分後にピーク温度79℃に達した後、すぐに、得られた重合スラリー液を30℃まで冷却してサンプリングし、重合率を測定した。重合率は、78モル%であった。
重合終了後、125℃の油浴で重合スラリー液を昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら109gの水を系外へ除去した。さらに、系内のn−ヘプタンを蒸留により除去して、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマー89.4gを得た。
比較例2
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
一方、500ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液88.4g(0.66モル)を滴下して65モル%の中和を行った後、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩の2.0質量%水溶液1.15g、次亜リン酸ナトリウム1水和物の1.0質量%水溶液0.92g、およびイオン交換水39.5gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
この単量体水溶液の全量を、前記円筒型丸底フラスコに添加した。フラスコを60℃の水浴に浸漬して58℃まで昇温し、系内を窒素置換して重合反応を行った。30分後にピーク温度76℃に達し、そこからすぐに重合スラリー液を30℃まで冷却してサンプリングし、重合率を測定した。重合率は、76モル%であった。
重合終了後、125℃の油浴で重合スラリー液を昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら123gの水を系外へ除去した。さらに、系内のn−ヘプタンを蒸留により除去して、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマー91.7gを得た。
比較例3
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管ならびに撹拌機および撹拌羽根を備えた1000ml容の5つ口円筒型丸底フラスコを準備した。このフラスコに、n−ヘプタン340gを入れ、HLB3のショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社製、リョートーシュガーエステルS−370)0.92gおよび無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(三井化学株式会社製、ハイワックス1105A)0.92gを添加し、撹拌しながら80℃まで昇温して界面活性剤を溶解した後、55℃まで冷却した。
一方、500ml容の三角フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)を入れ、外部より冷却しながら、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液54.5g(0.41モル)を滴下して40モル%の中和を行った後、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩の2.0質量%水溶液1.15g、次亜リン酸ナトリウム1水和物の1.0質量%水溶液0.92g、およびイオン交換水51.6gを加えて溶解し、単量体水溶液を調製した。
この単量体水溶液の全量を、前記円筒型丸底フラスコに添加した。フラスコを60℃の水浴に浸漬して58℃まで昇温し、系内を窒素置換して重合反応を行った。30分後にピーク温度79℃に達し、そこから30分間、60℃の水浴に浸漬させた状態を保持し、反応を継続させた。30分後の内液温度は59℃であった。得られた重合スラリー液を30℃まで冷却してサンプリングし、重合率を測定した。重合率は、96モル%であった。
重合終了後、125℃の油浴で重合スラリー液を昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら106gの水を系外へ除去した。さらに、系内のn−ヘプタンを蒸留により除去して、乾燥させることにより、アクリル酸塩系水溶性ポリマー86.1gを得た。
実施例7
グリセリン4質量部およびプロピレングリコール4質量部からなる混合溶媒に、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマー5質量部、乾燥水酸化アルミニウムゲル(協和化学工業株式会社製、型番:S−100、酸反応性:0.1N−HCl=180秒)0.2質量部を添加し、分散させ、これをA液とした。
グリセリン4質量部およびプロピレングリコール4質量部からなる混合溶媒に、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマー5質量部、乾燥水酸化アルミニウムゲル(協和化学工業株式会社製、型番:S−100、酸反応性:0.1N−HCl=180秒)0.2質量部を添加し、分散させ、これをA液とした。
次に、蒸留水86.55質量部に、酒石酸0.25質量部を添加し、溶解させ、これをB液とした。
500ml容のビーカーに、A液を全量添加し、翼径75mmのピッチドパドルを用いて500rpmで撹拌しながら、B液を全量投入し、30秒間撹拌することにより、ゲルを作成した。
上記ゲルを、ポリエステル製の不織布(日本バイリーン株式会社製、商品名:貼付薬用基布)の片面に2mm厚で延伸塗布し、さらにゲルの上をナイロンフィルムで覆い、100mm×50mmの大きさに裁断してパップ剤を作成した。
実施例8
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例2で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例2で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例9
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例3で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例3で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例10
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例4で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例4で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例11
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例5で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例5で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例12
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例6で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、実施例6で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
比較例4
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、比較例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、比較例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
比較例5
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、比較例2で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、比較例2で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
比較例6
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、比較例3で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
実施例7において、実施例1で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーに代えて、比較例3で得られたアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いた以外は、実施例7と同様にして、パップ剤を作成した。
表1より、特定の配合組成のゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で静置してゲル化させる際、7.5時間静置後のゲル強度が3200〜7000dyn/cm2で、200時間静置後のゲル強度が5000〜9000dyn/cm2で、かつ、[7.5時間静置後のゲル強度]≦[200時間静置後のゲル強度]の関係式を満たす、実施例1〜6のアクリル酸塩系水溶性ポリマーは、比較例1〜3と比較して、伸縮性および塗工性に優れていることがわかる。また、実施例7〜12の本発明のパップ剤は、比較例4〜6と比較して、不織布裏面に裏染みやはみ出しがないため、外観性に優れていることがわかる。
本発明のアクリル酸塩系水溶性ポリマーを用いて得られるゲル化基剤は、特定のゲル強度を有するので、パップ剤や冷却シートに加工した際に、適度な伸縮性を有するだけでなく、多価金属との適度な反応速度を有し、ゲルの硬化の際に、支持体の裏面にゲルが裏染みしたり、支持体からゲルがはみ出たりしない。また、塗工の際に、支持体にゲル化基剤を塗工することが容易である。
Claims (6)
- アクリル酸塩系水溶性ポリマーであって、下記の配合組成のゲル化基剤を、25℃、相対湿度60%の条件下で静置してゲル化させる際、7.5時間静置後のゲル強度が3200〜7000dyn/cm2で、200時間静置後のゲル強度が5000〜9000dyn/cm2で、かつ、[7.5時間静置後のゲル強度]≦[200時間静置後のゲル強度]の関係式を満たすことを特徴とするアクリル酸塩系水溶性ポリマー。
[配合組成]
グリセリン4質量部、プロピレングリコール4質量部、アクリル酸塩系水溶性ポリマー5質量部、0.1N−HClによる酸反応性が180秒である乾燥水酸化アルミニウムゲル0.2質量部、酒石酸0.25質量部、および蒸留水86.55質量部。 - 中和度が42〜90モル%である請求項1に記載のアクリル酸塩系水溶性ポリマー。
- 重合率が85モル%以上となるまで、アクリル酸およびその塩を重合反応させて得られるものであることを特徴とする請求項1または2に記載のアクリル酸塩系水溶性ポリマー。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のアクリル酸塩系水溶性ポリマーを含有するゲル化基剤。
- 請求項4に記載のゲル化基剤を有するパップ剤。
- 請求項4に記載のゲル化基剤を有する冷却シート。
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