JPWO2014021388A1 - ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末を用いた吸水剤及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、残存エポキシ化合物(特にグリシジル系架橋剤)を低減し、吸水性樹脂含有量の多い薄型の衛生材料・吸収性物品に用いられるのに適した吸水剤組成物であって、吸水倍率、加圧下吸水倍率などの物性に優れた安全性の高い吸水剤組成物を提供することにあり、かつ、その製造方法に関するものである。本発明は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋する粒子状吸水剤の製造方法において、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95重量%以上とし、かつ常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用する製造方法を提供する。
Description
本発明はポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末を用いる吸水剤及びその製造方法に関する。更に詳しくは、残存原料(特に表面架橋剤及びその副生物)の少ない、かつ、吸湿時の耐ブロッキング性に優れた高物性のポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末(吸水剤)、及び、その安定的な連続製造方法に関する。
近年、紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パッド等の衛生材料には、体液吸収性に優れるという観点から、その構成材料として吸水性樹脂が幅広く利用されている。吸水性樹脂は重合、乾燥、粉砕、分級、及び表面架橋等の多くの工程を経て製造される(非特許文献1)。そのような工程を含む吸水性樹脂の製造方法は、特許文献1〜14等に開示されている。
吸水性樹脂はその使用目的(例えば、紙オムツ、生理用ナプキン等)に応じて、規格化された多くの物性(例えば、吸水倍率、加圧下吸水倍率、吸水速度、通液性、ゲル安定性等)に合致するように制御されて生産されている。
しかし、これら公知の方法において物性は改善されるものの、選択された表面架橋剤がそのまま未反応物として残存し、あるいは表面架橋剤由来の副生成物が生成・残存してしまう点にはほとんど目が向けられていなかった。特に、近年の衛生材料の薄型化は、1枚当たりに使用される吸水性樹脂量(g)の増加と共に成り立っているが、吸水性樹脂の使用量(g)が増えてくると、衛生材料の装着者が使用する吸水性樹脂量(g)もおのずと増加するため、未反応物はできるだけ少なくすることが重要であり、その効果的な低減方法が望まれていた。
吸水性樹脂製造に使用された表面架橋剤の未反応物を低減する方法としては、例えば、表面架橋剤がエポキシ化合物であり飽和無機酸および有機酸からなる群より選ばれた添加剤を添加する方法(特許文献15)、表面架橋剤がエポキシ化合物であり特定の条件下で水などの求核剤を添加する、もしくは洗浄する方法(特許文献16)、ポリアミノ酸(塩)で処理する方法(特許文献17)、表面架橋剤が多価アルコール、アルキレンカーボネート、オキサゾリジノン化合物、(多価) オキセタン化合物から選ばれた架橋剤であり、加熱処理後の吸水性樹脂粉末を気流下で冷却処理すると同時に、気流により当該吸水性樹脂粉末の残存表面架橋剤の少なくとも一部を除去する方法(特許文献18)、表面架橋剤がアミノアルコール、アルキレンカーボネート及び多価アルコールから選ばれるアルコール系化合物(ただしエチレングリコールを除く)であり、加熱処理中及び/又は加熱処理後の吸水性樹脂を雰囲気温度60℃以上の気流下に暴露する方法(特許文献19)などが挙げられる。
また、本発明者らは本件先の出願時の未公開の先願として、特許文献20,21では、アルキレンカーボネート(特にエチレンカーボネート)で表面架橋する改良方法、具体的には、表面架橋剤エチレンカーボネート由来の残存エチレングリコールの低減方法などを出願している。
Modern Superabsorbent Polymer Technology(1998)(特に、p.39〜44、p.197〜199等)
しかし、上記特許文献15〜19に記載の方法は、特定の表面架橋剤にしか効果がない、若しくは架橋剤以外の特定の剤を表面架橋処理に用いなければならない、あるいは、特定条件の気流下に保持しなければならないなどの問題があり、特にエポキシ化合物の効果的な低減方法がなかった。
したがって本発明の目的は、残存エポキシ化合物(特にグリシジル系架橋剤)を低減し、吸水性樹脂含有量の多い薄型の衛生材料・吸収性物品に用いられるのに適した吸水剤であって、吸水倍率、加圧下吸水倍率などの物性に優れた安全性の高い吸水剤を提供することにあり、かつ、その製造方法に関するものである。
上記課題を解決するために、本発明者らは、グリシジル系架橋剤で表面架橋する粒子状吸水剤の製造方法において、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95重量%以上とし、かつ常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用することで、上記課題を解決し、高物性で残存エポキシ化合物(グリシジル系架橋剤)の少ない吸水性樹脂(吸水剤)を高生産性で安定的に得られることを見いだし、本発明を完成させた。更に、かかる手法で、吸水倍率(CRC)や加圧下吸収倍率(AAP)などのバランスに優れる吸水性樹脂(吸水剤)を安定的に提供できることを見いだし、本発明を完成させた。
上記課題を解決するために、本発明は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋する粒子状吸水剤の製造方法において、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95重量%以上とし、かつ常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用することを特徴とする製造方法を提供する。
また上記課題を解決するために、本発明は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋した吸水剤であって、粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95重量%以上で残存グリシジル系架橋剤が0〜5ppm以下、吸湿ブロッキング率が0〜20%以下である粒子状吸水剤を提供する。
本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法によると、高生産性で、残存エポキシ化合物の少ない吸水性樹脂(粒子状吸水剤)を安定的に製造することができる。更に以下の(1)〜(3)の効果も奏する。
(1)吸水性樹脂粉末に対する残存エポキシ化合物量を0〜5ppmの範囲まで低減することができる。
(2)吸収倍率(CRC)や加圧下吸収倍率(AAP)のバランスに優れる吸水性樹脂(粒子状吸水剤)を安定的に提供できる。
(3)さらに、無機粉末、及び/又は、多価金属表面架橋剤を添加することで、吸湿時の流動性に優れる吸水性樹脂(粒子状吸水剤)を安定的に提供できる。
以下、本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
具体的には、本発明は下記の各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
以下に、〔1〕用語の定義、〔2〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末及び吸水剤の製造方法(全般)について記載した後、〔3〕本願発明の吸水剤(吸水性樹脂)、〔4〕実施例について述べる。
(注記)
なお、以下、特許文献20(PCT/JP2012/042043号)及び特許文献21(PCT/JP2012/042044号)の記載を必要により段落番号で引用するが、特許文献20,21で引用した段落はそのまま本願の記載とする。必要により、特許文献20,21(何れもPCT出願2012年1月30日)についてもその国際公開公報を参照できる。
なお、以下、特許文献20(PCT/JP2012/042043号)及び特許文献21(PCT/JP2012/042044号)の記載を必要により段落番号で引用するが、特許文献20,21で引用した段落はそのまま本願の記載とする。必要により、特許文献20,21(何れもPCT出願2012年1月30日)についてもその国際公開公報を参照できる。
〔1〕用語の定義
当業者に汎用の技術用語である「吸水性樹脂」、「ポリアクリル酸(塩)」、「EDANA及びERT」、「遠心分離機保持容量CRC(ERT441.2−02)」、「加圧下吸水倍率AAP(ERT442.2−02)」、「可溶成分Ext(ERT470.2−02)」、「粒度分布PSD(ERT420.2−02)」、「通液性」、「SFC」、および「GBP」の定義は、特許文献20,21の〔1〕用語の定義と同じであり、特許文献20,21及びその他ERT原本や関連特許(SFC,GBP)などを参照。
当業者に汎用の技術用語である「吸水性樹脂」、「ポリアクリル酸(塩)」、「EDANA及びERT」、「遠心分離機保持容量CRC(ERT441.2−02)」、「加圧下吸水倍率AAP(ERT442.2−02)」、「可溶成分Ext(ERT470.2−02)」、「粒度分布PSD(ERT420.2−02)」、「通液性」、「SFC」、および「GBP」の定義は、特許文献20,21の〔1〕用語の定義と同じであり、特許文献20,21及びその他ERT原本や関連特許(SFC,GBP)などを参照。
また、特許文献20,21に記載のない「吸水剤」、「吸湿ブロッキング率」については下記に定義する。
(1−1)吸水剤
本明細書において、「吸水剤」とは、吸水性樹脂粉末に表面架橋工程及び必要であれば通液向上剤添加工程を施して得られた水性液のゲル化剤であり、その他に、キレート剤、還元剤、酸化防止剤、着色防止剤、などを、ポリアクリル酸(塩)吸水性樹脂粉末に対して、0〜10質量%、さらに好ましくは0.001〜1質量%で含有してもよい。
本明細書において、「吸水剤」とは、吸水性樹脂粉末に表面架橋工程及び必要であれば通液向上剤添加工程を施して得られた水性液のゲル化剤であり、その他に、キレート剤、還元剤、酸化防止剤、着色防止剤、などを、ポリアクリル酸(塩)吸水性樹脂粉末に対して、0〜10質量%、さらに好ましくは0.001〜1質量%で含有してもよい。
(1−2)常温で固体(常温を超えて固体)
本発明において、常温で固体の架橋剤とは、融点が25℃以上の非高分子有機架橋剤をさし、該架橋剤の融点は28℃以上が好ましく、31℃以上がより好ましく、33℃以上が更に好ましく、35℃以上が特に好ましい。なお、常温として日本工業規格では「常温」を20℃±15℃(5〜35℃)の範囲として規定(JIS Z 8703:1983)し、また日本薬局方の通則では、医薬品などに関する常温は15〜25℃とし、微生物学では常温をほぼ25℃としているが、本発明では上記融点の範囲をさす。好ましい融点は後述する。
本発明において、常温で固体の架橋剤とは、融点が25℃以上の非高分子有機架橋剤をさし、該架橋剤の融点は28℃以上が好ましく、31℃以上がより好ましく、33℃以上が更に好ましく、35℃以上が特に好ましい。なお、常温として日本工業規格では「常温」を20℃±15℃(5〜35℃)の範囲として規定(JIS Z 8703:1983)し、また日本薬局方の通則では、医薬品などに関する常温は15〜25℃とし、微生物学では常温をほぼ25℃としているが、本発明では上記融点の範囲をさす。好ましい融点は後述する。
(1−3)常温で液体
本発明において、常温で液体とは、融点が25℃未満である有機表面架橋剤をさし、該融点は0℃以下が好ましく、−10℃以下がより好ましく、−15℃以下が更に好ましい。
本発明において、常温で液体とは、融点が25℃未満である有機表面架橋剤をさし、該融点は0℃以下が好ましく、−10℃以下がより好ましく、−15℃以下が更に好ましい。
(1−4)融点差
上記「常温で固体の化合物」と「常温で液体の化合物」との融点差であり、必須に0℃を越え、好ましくは10℃以上、20℃以上、30℃以上、40℃以上、50℃以上、60℃以上の順に好ましい。なお、上記「常温で固体の化合物」と「常温で液体の化合物」との融点差の上限は、特に制限されないが、通常、300℃以下であり、200℃以下が好ましい。
上記「常温で固体の化合物」と「常温で液体の化合物」との融点差であり、必須に0℃を越え、好ましくは10℃以上、20℃以上、30℃以上、40℃以上、50℃以上、60℃以上の順に好ましい。なお、上記「常温で固体の化合物」と「常温で液体の化合物」との融点差の上限は、特に制限されないが、通常、300℃以下であり、200℃以下が好ましい。
(1−5)グリシジル系架橋剤(エポキシ系架橋剤)
グリシジル系架橋剤とは、複数の官能基のうち1つ以上のエポキシ基、好ましくはグリシジル基を有する架橋剤である。複数の官能基のうち1つがエポキシ基としては、他の官能基として水酸基を有するグリシドールなどが挙げられる。また、エポキシ基(グリシジル基)を複数有する架橋剤をポリエポキシ架橋剤(ポリグリシジル系架橋剤)と呼ぶ。
グリシジル系架橋剤とは、複数の官能基のうち1つ以上のエポキシ基、好ましくはグリシジル基を有する架橋剤である。複数の官能基のうち1つがエポキシ基としては、他の官能基として水酸基を有するグリシドールなどが挙げられる。また、エポキシ基(グリシジル基)を複数有する架橋剤をポリエポキシ架橋剤(ポリグリシジル系架橋剤)と呼ぶ。
(1−6)「架橋剤の併用」(グリシジル系架橋剤と常温で固体の架橋剤)
複数の異なる架橋剤(特にグリシジル系架橋剤と常温で固体の有機架橋剤、任意に常温で液体の有機架橋剤、さらには無機イオン性架橋剤)で吸水性樹脂粉末を表面架橋する形態を意味している。架橋の順序は問わず、複数の異なる架橋剤を吸水性樹脂粉末に混合後に反応させること、あるいは、架橋剤を吸水性樹脂粉末に混合後に反応させたのち、異なる別の架橋剤を吸水性樹脂粉末に混合後に反応させる形態のいずれも「架橋剤の併用」に含まれる。
複数の異なる架橋剤(特にグリシジル系架橋剤と常温で固体の有機架橋剤、任意に常温で液体の有機架橋剤、さらには無機イオン性架橋剤)で吸水性樹脂粉末を表面架橋する形態を意味している。架橋の順序は問わず、複数の異なる架橋剤を吸水性樹脂粉末に混合後に反応させること、あるいは、架橋剤を吸水性樹脂粉末に混合後に反応させたのち、異なる別の架橋剤を吸水性樹脂粉末に混合後に反応させる形態のいずれも「架橋剤の併用」に含まれる。
(1−7)「吸湿ブロッキング率」
本発明における「吸湿流動性」とは、粒子状吸水剤を温度25℃、相対湿度90%RHの条件下で放置した際の、ブロッキング、ケーキング、又は粉体としての流動性について評価したものであり、「吸湿ブロッキング率」で判断する。
本発明における「吸湿流動性」とは、粒子状吸水剤を温度25℃、相対湿度90%RHの条件下で放置した際の、ブロッキング、ケーキング、又は粉体としての流動性について評価したものであり、「吸湿ブロッキング率」で判断する。
(1−8)その他
本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は、「X以上Y以下」であることを意味する。また、重量の単位である「t(トン)」は、「Metric ton(メトリック トン)」であることを意味し、更に、特に注釈のない限り、「ppm」は「重量ppm」を意味する。更に、「重量」と「質量」、「重量%」と「質量%」、「重量部」と「質量部」は同義語として扱う。
本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は、「X以上Y以下」であることを意味する。また、重量の単位である「t(トン)」は、「Metric ton(メトリック トン)」であることを意味し、更に、特に注釈のない限り、「ppm」は「重量ppm」を意味する。更に、「重量」と「質量」、「重量%」と「質量%」、「重量部」と「質量部」は同義語として扱う。
更に、「〜酸(塩)」は「〜酸及び/又はその塩」を意味し、「(メタ)アクリル」は「アクリル及び/又はメタクリル」を意味する。
また、物性等の測定に関しては、特に断りのない限り、室温(20〜25℃、さらには約23℃)、相対湿度40〜50%RHで測定する。
〔2〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法(全般)
本発明は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋する粒子状吸水剤の製造方法において、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95%重量以上とし、かつ常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用する製造方法である。ここで、用いられるポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法は特に問わず、公知の製造方法が適用できるが、代表的には特許文献20,21の〔2〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法(全般)が適用でき、かかる段落の記載はそのまま本願の記載とする。
本発明は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋する粒子状吸水剤の製造方法において、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95%重量以上とし、かつ常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用する製造方法である。ここで、用いられるポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法は特に問わず、公知の製造方法が適用できるが、代表的には特許文献20,21の〔2〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法(全般)が適用でき、かかる段落の記載はそのまま本願の記載とする。
(2−1)アクリル酸(塩)系単量体水溶液の調製工程
本明細書において、「アクリル酸(塩)系単量体水溶液」とは、アクリル酸(塩)系単量体を主成分とする単量体の水溶液であって、必要により架橋剤、グラフト成分や微量成分(キレート剤、界面活性剤、分散剤等)等の吸水性樹脂粉末を構成する成分が調合されたものを指し、そのままの状態で重合開始剤を添加して重合に供されるものをいう。
本明細書において、「アクリル酸(塩)系単量体水溶液」とは、アクリル酸(塩)系単量体を主成分とする単量体の水溶液であって、必要により架橋剤、グラフト成分や微量成分(キレート剤、界面活性剤、分散剤等)等の吸水性樹脂粉末を構成する成分が調合されたものを指し、そのままの状態で重合開始剤を添加して重合に供されるものをいう。
前記アクリル酸(塩)系単量体水溶液に用いられるアクリル酸(塩)としては、未中和でも、塩型(完全中和型又は部分中和型)でもよい。
前記アクリル酸(塩)単量体水溶液とは、全溶質成分が完全に溶解した水溶液だけで無く、一部の溶質成分が溶解せずに分散している水分散液及び/又は溶質成分の一部が溶解していない水分散液の状態も含むものである。尚、得られる吸水性樹脂粉末の物性の観点から、少なくともアクリル酸(塩)の濃度は飽和濃度以下であることが好ましい。
前記単量体水溶液の溶媒は、主成分が水であることが好ましい。ここで、「溶媒の主成分が水である」とは、溶媒の100重量%が水に限定されず、水溶性有機溶剤(例えば、アルコール等)を0〜30重量%、好ましくは0〜5重量%を併用してもよく、本発明ではこれらを水溶液として扱う。
(2−1−1単量体)
本発明のアクリル酸(塩)系単量体としては、重合により吸水性樹脂(吸水性樹脂粉末)となるものであれば特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、ビニルスルホン酸、アリルトルエンスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルフォスフェート等のアニオン性不飽和単量体(塩);メルカプト基含有不飽和単量体;フェノール性水酸基含有不飽和単量体;(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有不飽和単量体;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のアミノ基含有不飽和単量体等が挙げられる。
本発明のアクリル酸(塩)系単量体としては、重合により吸水性樹脂(吸水性樹脂粉末)となるものであれば特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、ビニルスルホン酸、アリルトルエンスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルフォスフェート等のアニオン性不飽和単量体(塩);メルカプト基含有不飽和単量体;フェノール性水酸基含有不飽和単量体;(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有不飽和単量体;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のアミノ基含有不飽和単量体等が挙げられる。
上記アクリル酸(塩)系単量体の含有量(使用量)としては、単量体(内部架橋剤を除く)全体に対して、通常50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上、特に好ましくは95モル%以上(上限は100モル%)である。
尚、本発明においてポリアクリル酸(塩)は、未中和(中和率0モル%)に限定されず、部分中和あるいは完全中和(中和率100モル%)を含む概念である。
本発明において、アクリル酸(塩)系単量体又は重合後の含水ゲル状架橋重合体の中和率については特に限定されないが、得られる吸水性樹脂粉末の物性や表面架橋剤の反応性の観点から、40〜90モル%が好ましく、50〜80モル%がより好ましく、60〜74モル%が更に好ましい。なお、中和は予め単量体で行ってもよく、重合後に行ってもよく、または単量体と重合体の中和を併用してもよい。
上記中和率が低い場合は吸水速度(例えば、FSR)が低下する傾向にあり、逆に中和率が高い場合はポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末と表面架橋剤、特に後述の脱水反応性表面架橋剤、更にはアルキレンカーボネートとの反応性が低下し、生産性の低下や加圧下吸水倍率(例えば、AAP)が低下する傾向にあるため、上記範囲内の中和率が好ましい。
また、最終製品として得られる吸水性樹脂粉末の無加圧下吸水倍率(CRC)や吸水速度(FSR)の観点から、アクリル酸(塩)系単量体又は重合後の含水ゲル状架橋重合体は一部又は全部が塩型であるのが好ましく、該塩型としてはナトリウム塩型、リチウム塩型、カリウム塩型、アンモニウム塩型、アミン類等の一価塩型が好ましく、中でもアルカリ金属塩型がより好ましく、更にナトリウム塩型及び/又はカリウム塩型が好ましく、コストや物性の観点から特にナトリウム塩型が好ましい。
(2−1−2重合禁止剤)
アクリル酸(塩)系単量体は重合禁止剤を含有していることが好ましい。該重合禁止剤としては、特に限定されないが、例えば、特許文献20,21に記載の重合禁止剤や国際公開第2008/096713号に開示されるN−オキシル化合物、マンガン化合物、置換フェノール化合物等が挙げられる。中でも、置換フェノール類が好ましく、メトキシフェノール類が特に好ましい。
アクリル酸(塩)系単量体は重合禁止剤を含有していることが好ましい。該重合禁止剤としては、特に限定されないが、例えば、特許文献20,21に記載の重合禁止剤や国際公開第2008/096713号に開示されるN−オキシル化合物、マンガン化合物、置換フェノール化合物等が挙げられる。中でも、置換フェノール類が好ましく、メトキシフェノール類が特に好ましい。
尚、上記アクリル酸(塩)系単量体中のメトキシフェノール類の含有量は、10〜200ppmが好ましく、以下順に、5〜160ppm、10〜160ppm、10〜100ppm、10〜80ppmが好ましく、10〜70ppmが最も好ましい。
(2−1−3単量体中の微量成分)
特許文献20,21の段落に記載の高純度アクリル酸が使用できる。
特許文献20,21の段落に記載の高純度アクリル酸が使用できる。
(2−1−4内部架橋剤)
本発明では、上記重合に際して、必要に応じて内部架橋剤が用いられる。該内部架橋剤としては、公知のものが使用でき、例えば、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチルロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリアリルアミン、ポリ(メタ)アリロキシアルカン、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,4−ブタンジオール、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、プロピレンカーボネート、ポリエチレンイミン、グリシジル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの中から、反応性を考慮して、1種又は2種以上を使用することができ、中でも2個以上の重合性不飽和基を有する化合物を使用することが好ましい。
本発明では、上記重合に際して、必要に応じて内部架橋剤が用いられる。該内部架橋剤としては、公知のものが使用でき、例えば、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチルロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリアリルアミン、ポリ(メタ)アリロキシアルカン、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,4−ブタンジオール、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、プロピレンカーボネート、ポリエチレンイミン、グリシジル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの中から、反応性を考慮して、1種又は2種以上を使用することができ、中でも2個以上の重合性不飽和基を有する化合物を使用することが好ましい。
上記内部架橋剤の使用量は、所望する吸水剤の物性により適宜決定できるが、上記アクリル酸(塩)系単量体全体に対して、0.001〜5モル%が好ましく、0.005〜2モル%がより好ましく、0.01〜1モル%が更に好ましい。該使用量が0.001モル%未満の場合、得られる吸水性樹脂粉末の水可溶分が多くなり、加圧下での吸水量を充分に確保できない。一方、該使用量が5モル%を超える場合、得られる吸水性樹脂粉末の架橋密度が高くなり、吸水量が不充分となる。尚、内部架橋剤は、アクリル酸(塩)系単量体に全量添加でも、一部を重合中および/または重合後乾燥前の含水ゲルに添加してもよい。
(2−1−5界面活性剤・分散剤)
本発明では、上記単量体水溶液及び/又は重合時の上記単量体水溶液及び/又は重合後に、任意に特許文献20,21に記載の界面活性剤や分散剤を特許文献20,21に記載の量で添加してもよい。
本発明では、上記単量体水溶液及び/又は重合時の上記単量体水溶液及び/又は重合後に、任意に特許文献20,21に記載の界面活性剤や分散剤を特許文献20,21に記載の量で添加してもよい。
本発明において、吸水速度等の向上あるいは内部気泡率の制御を目的として、調製中又は重合工程前の調製後のアクリル酸(塩)系単量体水溶液に、界面活性剤及び/又は分散剤を添加し、発生する気泡を安定的に懸濁させることが好ましく、更に界面活性剤及び/又は分散剤の種類、添加量等を適宜設計することで、所望する物性の吸水性樹脂粉末が得られる。尚、界面活性剤は非高分子化合物が好ましく、分散剤は高分子化合物が好ましい。
上記界面活性剤及び/又は分散剤の添加量は、その種類に応じて適宜設計され、その具体的数値は後述するが、好ましくは得られる吸水性樹脂粉末の表面張力が60[mN/m]以上、より好ましくは65[mN/m]以上、70[mN/m]以上となるように、アクリル酸(塩)系単量体水溶液および/またはその後の工程(例えば表面架橋工程)に添加する。なお、上限は、特に制限されないが、例えば、75[mN/m]程度であり、好ましくは73[mN/m]程度である。
上記表面張力が60[mN/m]未満では、紙オムツ使用時に戻り量が増加する傾向にあるため、好ましくない。尚、表面張力の低下を防ぐためには、吸水性樹脂粉末やアクリル酸(塩)系単量体と、反応性又は重合性を有する界面活性剤、例えば、不飽和重合性基(特にα、β−不飽和二重結合)や反応性基(ヒドロキシル基、アミノ基)を有する界面活性剤の使用が好ましく、また、水への溶解度が高い親水性界面活性剤(HLB;1〜18、特に8〜15)の使用も好ましい。
(2−2)重合工程
(2−2−1重合方法)
本発明の吸水性樹脂粉末を得るための重合方法として、噴霧重合、液滴重合、バルク重合、沈殿重合、水溶液重合又は逆相懸濁重合等を挙げることができるが、本発明の課題解決には、単量体を水溶液とする水溶液重合や逆相懸濁重合、噴霧重合・液滴重合が好ましく、特に水溶液重合が好ましい。これら重合では、必要により発泡重合、特に気泡を分散させた重合が行われ、さらに内部気泡率(%)が制御される。
(2−2−1重合方法)
本発明の吸水性樹脂粉末を得るための重合方法として、噴霧重合、液滴重合、バルク重合、沈殿重合、水溶液重合又は逆相懸濁重合等を挙げることができるが、本発明の課題解決には、単量体を水溶液とする水溶液重合や逆相懸濁重合、噴霧重合・液滴重合が好ましく、特に水溶液重合が好ましい。これら重合では、必要により発泡重合、特に気泡を分散させた重合が行われ、さらに内部気泡率(%)が制御される。
尚、上記水溶液重合は、分散溶媒を用いずに単量体水溶液を重合する方法であり、例えば、米国特許第4625001号、同第4873299号、同第4286082号、同第4973632号、同第4985518号、同第5124416号、同第5250640号、同第5264495号、同第5145906号、同第5380808号、欧州特許第0811636号、同第0955086号、同第0922717号等に開示されている。
また、上記逆相懸濁重合は、単量体水溶液を疎水性有機溶媒に懸濁させて重合する方法であり、例えば、米国特許第4093776号、同第4367323号、同第4446261号、同第4683274号、同第5244735号等に開示されている。これらの特許文献に開示された単量体、重合開始剤等も本発明に適用することができる。
上記重合時における単量体水溶液の濃度については、特に制限がないが、20重量%〜飽和濃度以下が好ましく、25〜80重量%がより好ましく、30〜70重量%が更に好ましい。該濃度が20重量%未満の場合、生産性が低くなるため、好ましくない。尚、単量体の少なくとも一部が固体で存在するスラリー(アクリル酸塩の水分散液)での重合は物性の低下が見られるため、飽和濃度以下で重合を行うことが好ましい(参照;特開平1−318021号公報)。
本発明における重合工程は、常圧、減圧、加圧のいずれでも行うことができるが、好ましくは常圧(又はその近傍、通常±10mmHg)で行われる。
また、重合を促進し物性を向上させるため、重合時に必要に応じて単量体水溶液中の溶存酸素の脱酸素工程(例えば、不活性ガス導入での酸素の置換工程)を設けてもよく、不活性ガス導入によって気泡を分散させて発泡重合としてもよい。
また、重合開始時のアクリル酸(塩)系単量体水溶液の温度は、使用する重合開始剤の種類にもよるが、15〜130℃が好ましく、20〜120℃がより好ましい。
(2−2−2重合開始剤)
特許文献20,21と同様の重合開始剤が使用できる。
特許文献20,21と同様の重合開始剤が使用できる。
(2−2−3更に好適な重合方法)
本発明において、アクリル酸(塩)系単量体水溶液の重合方法として、吸水剤の物性(例えば、吸水速度や通液性)や重合制御の容易性等の観点から、水溶液重合が採用される。中でも連続水溶液重合がより好ましく、高濃度連続水溶液重合及び/又は高温開始連続水溶液重合が更に好ましく、高濃度・高温開始連続水溶液重合が特に好ましく採用される。
本発明において、アクリル酸(塩)系単量体水溶液の重合方法として、吸水剤の物性(例えば、吸水速度や通液性)や重合制御の容易性等の観点から、水溶液重合が採用される。中でも連続水溶液重合がより好ましく、高濃度連続水溶液重合及び/又は高温開始連続水溶液重合が更に好ましく、高濃度・高温開始連続水溶液重合が特に好ましく採用される。
上記水溶液重合の好ましい形態として、ニーダー重合又はベルト重合が挙げられ、具体的には連続ベルト重合(米国特許第4893999号、同第6241928号、米国特許出願公開第2005/215734号等に開示)、連続ニーダー重合、バッチニーダー重合(米国特許第6987151号、同第6710141号等に開示)等が例示される。これらの水溶液重合の形態を用いると、高生産性で吸水剤を生産することができる。また、上記高濃度・高温開始連続水溶液重合の好ましい形態としては、特に制限されない。例えば、高濃度・高温開始連続水溶液重合における、重合開始温度は、好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上、特に好ましくは70℃以上、最も好ましくは80℃以上(上限は該水溶液に最も多く含まれる単量体、好ましくはアクリル酸の沸点)である。また、単量体濃度は、好ましくは40重量%以上、より好ましくは45重量%以上、更に好ましくは50重量%以上(上限は90重量%以下、好ましくは80重量%以下、更に好ましくは70重量%以下)である。高濃度・高温開始連続水溶液重合を用いることにより発泡がより促進される。更に、発泡を促進させるため、重合時の最高到達温度が高いことが好ましく、具体的には100℃以上が好ましく、100〜130℃がより好ましく、105〜120℃が更に好ましい。尚、上記単量体濃度は、重合後の含水ゲル状架橋重合体の固形分濃度が前記範囲内であればよい。該単量体濃度を上記範囲とすることで、微細な気泡の安定性が高まり、特に本発明の優位性がある。
また、上記重合に際して、重合開始時間(重合開始剤を添加した時点から重合が開始するまでの時間)は、単量体水溶液中の気泡の減少を抑制するという観点から、0を超えて300秒以内が好ましく、1〜240秒がより好ましい。上記重合開始時間が300秒を超える場合、吸水性樹脂粉末の内部気泡率が低くなることがあるため、好ましくない。
尚、上記重合方法は、1ライン当りの生産量が多い巨大スケールでの製造装置において好ましく採用され、上記生産量としては、0.5[t/hr]以上が好ましく、1[t/hr]以上がより好ましく、3[t/hr]以上が更に好ましく、5[t/hr]以上がより更に好ましく、10[t/hr]以上が特に好ましい。
(2−3)ゲル粉砕工程(任意工程)
本工程は、上記重合工程等を経て得られる含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」と称する)をゲル粉砕し、粒子状の含水ゲル(以下、「粒子状含水ゲル」と称する)を得る任意の工程である。
本工程は、上記重合工程等を経て得られる含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」と称する)をゲル粉砕し、粒子状の含水ゲル(以下、「粒子状含水ゲル」と称する)を得る任意の工程である。
上記含水ゲル、特に水溶液重合のゲル粉砕よって細粒化されることで、重合中あるいは重合後のゲルは重合時の除熱や乾燥効率のために、必要よりニーダーやミートチョパー等で細粒化される。含水ゲルの重量平均粒子径(D50)は0.5〜4mmが好ましく、0.3〜3mmがより好ましく、0.5〜2mmが更に好ましい。尚、重量平均粒子径(D50)は特開2000−63527号公報の段落〔0091〕に記載の湿式分級方法を用いて測定できる。
本発明は、重合時に生成した含水ゲル状架橋重合体がゲル粉砕される連続ニーダー重合又は、重合工程が連続ベルト重合で行われ、得られた含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕工程に供する製造方法が好ましい。
(2−4)乾燥工程
本工程は、乾燥方法として、目的の含水率を得ることができれば、特に限定されず、種々の方法を採用することができる。具体的には、重合と同時に乾燥してもよいが、好ましくは重合後に、加熱乾燥、熱風乾燥、減圧乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、疎水性有機溶媒での共沸脱水乾燥、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥等が挙げられる。
本工程は、乾燥方法として、目的の含水率を得ることができれば、特に限定されず、種々の方法を採用することができる。具体的には、重合と同時に乾燥してもよいが、好ましくは重合後に、加熱乾燥、熱風乾燥、減圧乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、疎水性有機溶媒での共沸脱水乾燥、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥等が挙げられる。
乾燥温度としては60〜250℃が好ましく、100〜220℃がより好ましく、120〜200℃が更に好ましい。乾燥時間は1分間〜5時間、10分間〜2時間の範囲内で適宜選択すればよい。
乾燥後の乾燥重合体の含水率(重量%)は、乾燥減量(粉末又は粒子1gを180℃で3時間乾燥)から求められる。また、乾燥後の樹脂固形分(100−含水率)は80重量%以上が好ましく、85〜99重量%がより好ましく、90〜98重量%が更に好ましい。
尚、本工程における「含水率」とは、被測定物を180℃で3時間乾燥させた際の減量を、乾燥前の重量に対する比率(重量%)で表したものをいう。
(2−5)任意に粉砕・分級工程
本工程は、上記乾燥工程で得られた乾燥重合体を、粉砕及び/又は分級して、好ましくは特定粒度の吸水性樹脂粉末を得る工程である。尚、上記(2−3)ゲル粉砕工程とは、粉砕対象物が乾燥工程を経ている点で異なる。また、粉砕工程後の吸水性樹脂粉末を粉砕物と称することもある。なお、逆相重合、噴霧重合・液滴重合などを用いて、上記重合や乾燥にて目的粒度に制御できれば、粉砕・分級工程は必要なく任意工程であるが、好ましくは分級工程が行われ、必要に応じて、(2−5−1粒度)に記載の物性に調整するために粉砕工程を行うことがある。
本工程は、上記乾燥工程で得られた乾燥重合体を、粉砕及び/又は分級して、好ましくは特定粒度の吸水性樹脂粉末を得る工程である。尚、上記(2−3)ゲル粉砕工程とは、粉砕対象物が乾燥工程を経ている点で異なる。また、粉砕工程後の吸水性樹脂粉末を粉砕物と称することもある。なお、逆相重合、噴霧重合・液滴重合などを用いて、上記重合や乾燥にて目的粒度に制御できれば、粉砕・分級工程は必要なく任意工程であるが、好ましくは分級工程が行われ、必要に応じて、(2−5−1粒度)に記載の物性に調整するために粉砕工程を行うことがある。
(2−5−1粒度)
表面架橋前の吸水性樹脂粉末の重量平均粒子径(D50)は、吸水速度や通液性、加圧下吸水倍率等の観点から、200〜600μmが好ましく、200〜550μmがより好ましく、250〜500μmが更に好ましく、350〜450μmが特に好ましい。
表面架橋前の吸水性樹脂粉末の重量平均粒子径(D50)は、吸水速度や通液性、加圧下吸水倍率等の観点から、200〜600μmが好ましく、200〜550μmがより好ましく、250〜500μmが更に好ましく、350〜450μmが特に好ましい。
ここで、表面架橋前の吸水性樹脂粉末は、150μm以上850μm未満の粒子の含有量(粒子含有量)が95重量%以上(上限:100重量%)である。ここで、上記粒子含有量が95重量%未満であると、表面架橋後の粒子状吸水剤は、エポキシ化合物(特にグリシジル系架橋剤)の残存量が多く、吸収倍率(CRC)と加圧下吸収倍率(AAP)とのバランスに劣る。好ましくは、表面架橋前の吸水性樹脂粉末は、150μm以上850μm未満の粒子の含有量(粒子含有量)が、70〜100重量%であり、80〜100重量%、90〜100重量%、95〜100重量%であることがより好ましい。
また、標準篩分級で規定される粒子径150μm未満の微粒子は少ない程よく、通液性等の観点から、0〜5重量%が好ましく、0〜3重量%がより好ましく、0〜1重量%が更に好ましい。
更に、標準篩分級で規定される粒子径850μm以上、好ましくは710μm以上の粗大粒子も少ない程よく、吸水速度等の観点から、0〜5重量%が好ましく、0〜3重量%がより好ましく、0〜1重量%が更に好ましい。またさらに好ましくは、710μm非通過物が0〜5重量%、0〜3重量%がより好ましく、0〜1重量%がさらにより好ましい。
また、粒子径が好ましくは150μm以上850μm未満、より好ましくは150μm以上710μm未満の割合が、吸水速度や通液性、加圧下吸水倍率等の面から、95重量%以上が好ましく、98重量%以上がより好ましく、99重量%以上が更に好ましい(上限は100重量%)。
また、150μm以上600μm未満の粒子の割合(標準ふるい分級で規定)が80重量%以上が好ましく、さらには85重量%以上、90重量%以上、92重量%以上である(上限は100重量%)。更に、500〜150μmの粒子の割合(標準ふるい分級で規定)は、60重量%以上が好ましく、65重量%以上がより好ましく、67重量%以上が更に好ましく、80重量%以上が特に好ましい(上限は100重量%)。
また、かかる粒度制御は必要により重合時の粒子径制御に加えて、粉砕工程、分級工程、分級後の調合工程(所定粒度分布への粒子混合)、その他必要により、造粒工程(複数の粒子を結着させて大きな粒子を得る工程)、微粉リサイクル工程(分級後の微粉、例えば150μm通過物を分級工程以前の工程、例えば、重合工程や乾燥工程で再使用する工程)を経て表面架橋前に粒度が制御される。かかる粒度範囲から外れると、本発明の吸水剤が得られにくく、残存グリシジル系架橋剤も増加するため、本発明の製造方法では好ましくは、表面架橋前の第1分級工程を含み、さらに好ましくは、及び表面架橋後の第2分級工程を含む。
尚、上記粒子径は表面架橋前の吸水性樹脂粉末のみならず、後記(3)で説明する最終の吸水剤にもそのまま適用される。
また、本発明に用いられる吸水性樹脂粉末の形状としては、球状やその凝集物、不定形破砕状が好ましく、吸水速度の観点から、不定形破砕状又はその造粒物がより好ましい。
(2−6)任意に微粉回収工程
特許文献20,21に記載のように、重合工程や乾燥工程などで任意に微粉回収工程を含んでもよい。
特許文献20,21に記載のように、重合工程や乾燥工程などで任意に微粉回収工程を含んでもよい。
(2−7)表面架橋工程
本発明の吸水剤の製造方法は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋する粒子状吸水剤の製造方法において、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95重量%以上とし、かつ常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用する製造方法である。本発明で好ましい融点や融点差は冒頭に記載した範囲である。なお、本明細書では、常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を「第2の架橋剤」とも称する。
本発明の吸水剤の製造方法は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋する粒子状吸水剤の製造方法において、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95重量%以上とし、かつ常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用する製造方法である。本発明で好ましい融点や融点差は冒頭に記載した範囲である。なお、本明細書では、常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を「第2の架橋剤」とも称する。
本発明の課題を解決するために、より好ましくは、第3の架橋剤として、常温で液体(融点25℃未満)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)をさらに併用する。なお、本明細書では、常温で液体(融点25℃未満)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を「第3の架橋剤」とも称する。
本発明では、グリシジル系架橋剤と常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用することを特徴とし、ここで、併用には複数の異なる架橋剤(特にグリシジル系架橋剤と常温で固体の有機架橋剤、任意に常温で液体の有機架橋剤、さらには多価金属イオン(無機イオン性架橋剤))で吸水性樹脂粉末を表面架橋する形態であり、架橋の順序は問わず、複数の異なる架橋剤を吸水性樹脂粉末に混合後に反応させること、あるいは、架橋剤を吸水性樹脂粉末に混合し反応させたのち、異なる別の架橋剤を吸水性樹脂粉末に混合し反応させる形態のいずれも「架橋剤の併用」に含む。
更に好ましくは、複数の異なる架橋剤(グリシジル系架橋剤と常温で固体の有機架橋剤、任意に常温で液体の有機架橋剤、さらには多価金属イオン(無機イオン性架橋剤))を吸水性樹脂粉末に混合後に反応させる。かかる併用によって、グリシジル系架橋剤の残存量を低減させ、かつ高物性(高AAP/高CRC)の吸水剤を得ることができる。
本発明において、好ましくは、グリシジル系架橋剤、及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を別々の水溶液、又は、混合水溶液として吸水性樹脂粉末に添加したのち、加熱処理する。すなわち、グリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)をそれぞれの水溶液として、又は、両架橋剤を含む水溶液として吸水性樹脂粉末に添加したのち、加熱処理することが好ましい。さらに好ましくは、グリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を含む水溶液を吸水性樹脂粉末に添加したのち加熱処理する。好適な加熱処理温度は後述する。
また、本発明の課題を解決するために、グリシジル系架橋剤と常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)との併用に加えて、より好ましくは、第3の架橋剤の代わりまたは第3の架橋剤に加えて、第4(常温で液体の有機表面架橋剤に次ぐ第4)の架橋剤として、グリシジル系架橋剤の混合と同時又は別の工程で、常温で固体の無機カチオン性表面架橋剤として多価金属カチオンをさらに併用する。かかる手法で、より残存グリシジル系架橋剤の低減が図れ、吸湿時の流動性も優れ、高物性(CRCおよびAAPが高い)の吸水剤を得ることができる。
(2−7−1グリシジル系架橋剤)
グリシジル系架橋剤としては、水溶性又は水不溶性のエポキシ基含有化合物であり、好ましくは水溶性(室温にて水90重量部に架橋剤10重量部を添加したときの溶解度(水溶率)が20重量%以上、よりに好ましく40重量%以上、更に好ましくは60重量%以上、より更に好ましくは80重量%以上、特に好ましくは90重量%以上(上限=100重量%))の化合物である。これらは高分子架橋剤(例えば、グリシジルアクレートの重合体)でもまた非高分子架橋剤でも使用できるが、好ましくは、物性面から非高分子グリシジル系架橋剤であり、モノグリシジル系架橋剤又は多価グリシジル系架橋剤より好ましい。また、非高分子架橋剤の分子量としては物性面から150〜3000が好ましく、さらには200〜1000がより好ましい。
グリシジル系架橋剤としては、水溶性又は水不溶性のエポキシ基含有化合物であり、好ましくは水溶性(室温にて水90重量部に架橋剤10重量部を添加したときの溶解度(水溶率)が20重量%以上、よりに好ましく40重量%以上、更に好ましくは60重量%以上、より更に好ましくは80重量%以上、特に好ましくは90重量%以上(上限=100重量%))の化合物である。これらは高分子架橋剤(例えば、グリシジルアクレートの重合体)でもまた非高分子架橋剤でも使用できるが、好ましくは、物性面から非高分子グリシジル系架橋剤であり、モノグリシジル系架橋剤又は多価グリシジル系架橋剤より好ましい。また、非高分子架橋剤の分子量としては物性面から150〜3000が好ましく、さらには200〜1000がより好ましい。
また、グリシジル系架橋剤としては常温で液体(液状)又は固体、好ましくは液体のエポキシ化合物、特にグリシジル化合物が挙げられる。常温で液体(液状)の架橋剤の粘度はその構造で決定され、例えば5〜30000cps(25℃、ヘップラー式粘度計又はB型粘度計)の範囲である。
具体的に、本発明で用いられるモノグリシジル系架橋剤としてはグリシドール(融点−54℃)が挙げられる。また、多価グリシジル系架橋剤としては、常温で液体の水溶性エポキシ化合物として、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレンジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタリスリトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルが挙げられる。
常温で液体(液状)の水不溶性エポキシ化合物としては、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、水素化ビスフェノールジグリシジルエーテル、ジブロモベオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ジグリシジルオルトフタレートなどが挙げられる。
また、常温で固体のエポキシ架橋剤としては、水不溶性のヒドロキノンジグリシジルエーテル(融点86〜91℃)、ジグリシジルテレフタレート(融点105〜107℃)、N−グリシジルフタルイミド(融点94〜96℃)、水溶性のポリエチレンググリコール(n=22)ジグリシジルエーテル(融点45℃)などが挙げられる。
これらのグリシジル系架橋剤の中でも多価エポキシ、さらにポリグリシジル(別称;多価グリシジル)化合物が好ましく、エチレングリコールジグリシジルエーテル(水溶率=100重量%)、ポリエチレンジグリシジルエーテル(EO単位の平均n数は2〜200が好ましく、2〜20が更に好ましく、2〜15が特に好ましい。また、水溶率が90重量%以上が好ましく、特に100重量%が好ましい)が加圧下吸水倍率などの吸水特性を向上する点でより好ましい。エポキシ架橋剤(グリシジル系架橋剤)は代表的には、ナガセケムテックの商品名デナコール(Denacol)で市販されており、かかる商品カタログも必要により参照される。
グリシジル系架橋剤の添加量は、得られる吸水性樹脂粉末の物性や使用する表面架橋剤の種類等によって適宜設定すればよく、特に限定されないが、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、0.001〜10重量部が好ましく、0.005〜5重量部がより好ましく、0.01〜1重量部が更に好ましく、0.02〜0.5重量部がより更に好ましく、0.02〜0.1重量部であると加圧下吸水倍率などの吸水特性を向上する点で特に好ましい。
(2−7−2溶媒、特に水)
架橋剤には溶媒、特に水を使用して溶液、さらには水溶液として吸水性樹脂粉末に混合される。
架橋剤には溶媒、特に水を使用して溶液、さらには水溶液として吸水性樹脂粉末に混合される。
前記架橋剤水溶液に用いられる水としては、特に限定は無いが、水道水、イオン交換水が好ましく、吸水特性や表面架橋反応を阻害しない点で、イオン交換水がより好ましい。
前記水の添加量は、得られる吸水剤の物性や使用する表面架橋剤の種類等によって適宜設定すればよく、特に限定されないが、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、0.5〜10重量部が好ましく、1〜8重量部がより好ましく、2〜5重量部であると加圧下吸水倍率などの吸水特性を向上する点で特に好ましい。また、水以外に後述の有機溶媒、特に親水性有機溶媒、低級アルコール、特に炭素数が1〜4の、一価のアルコールやケトンを0〜10重量部程度併用してもよい。
(2−7−3常温で固体の有機表面架橋剤/第2の架橋剤)
本発明ではグリシジル系架橋剤に加えて第2の架橋剤として常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用することを特徴とする。本発明で好ましく使用される常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤としては、グリシジル基を含有しない化合物であればよく、好ましくはエポキシ基を含有しない化合物であり、また、より好ましくは非高分子有機架橋剤である。例えば、常温で固体の、飽和2価アルコール、飽和3価アルコール、飽和4価アルコール、不飽和グリコール等の多価アルコール類、環状(炭酸)エステル等の環状化合物、ジアミン化合物、アミノアルコール等のアミン化合物、飽和脂肪酸等が挙げられ、より具体的には下記の化合物が例示される。
本発明ではグリシジル系架橋剤に加えて第2の架橋剤として常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用することを特徴とする。本発明で好ましく使用される常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤としては、グリシジル基を含有しない化合物であればよく、好ましくはエポキシ基を含有しない化合物であり、また、より好ましくは非高分子有機架橋剤である。例えば、常温で固体の、飽和2価アルコール、飽和3価アルコール、飽和4価アルコール、不飽和グリコール等の多価アルコール類、環状(炭酸)エステル等の環状化合物、ジアミン化合物、アミノアルコール等のアミン化合物、飽和脂肪酸等が挙げられ、より具体的には下記の化合物が例示される。
これら化合物、非高分子有機化合物、特に固体の表面架橋剤は好ましくは加熱、特に加熱溶融されて、加熱状態で架橋剤水溶液の調整、貯蔵および/または輸送される。
なお、常温で固体(常温を超えて固体)の定義は上記の通りであるが、融点の上限は通常150℃、好ましくは130℃、より好ましく100℃、特に95℃、85℃、75℃の順に好ましい。かかる融点によって表面架橋の加熱処理時に溶媒(水)が揮発しても液状を保ち、均一な表面架橋が進行するとともに、架橋反応後に最終製品に残存しても常温で固体であるため、吸水剤の流動性に悪影響を与えにくいと考えられるが、特に本発明の権利範囲はかかる理論に拘束されない。
本発明でさらに好ましくは常温で固体の、脱水反応性表面架橋剤、さらには、飽和2価アルコール、飽和3価アルコール、飽和4価アルコール、環状(炭酸)エステルが使用される。また、かかる脱水反応性表面架橋剤は、重合時の単量体や重合後のゲルに使用して内部架橋剤として使用してもよく、すなわち、脱水反応性架橋剤として使用できる。
上記飽和2価アルコールとしては、メソ−2,3−ブタンジオール(融点34.4℃)、テトラメチルエチレングルコール(融点38℃)やその6水和物(融点46〜47℃)、ヘキサンメチルトリメチレングリコール(融点126〜128℃)、2,2−ジメチル−1,3−ペタンタンジオール(融点60〜63℃)、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール(融点52℃)、2,5−ヘキサンジオール(融点43〜44℃)、1,6−ヘキサンジオール(融点42℃)、1,8−オクタンジオール(融点60℃)、1,9−ノナンジオール(融点45℃)、1,10−デカンジオール(融点72〜74℃)、1,11−ウンデカンジオール(融点62〜62.5℃)、1,12−ドデカンジオール(融点79〜79.5℃)、1,13−トリデカンジオール(融点76.4〜76.6℃)、1,14−テトラデカンジオール(融点83〜85℃)、1,12−オクタデカンジオール(融点66〜67℃)、1,18−オクタデカンジオール(融点96〜98℃)、ネオペンチルグリコール(融点130℃)、ソルビトール(融点96℃)等が挙げられる。
上記不飽和グリコールとしては、cis−2,5−ジメチル−3−ヘキセン−2,5−ジオール(融点69℃)、cis−2,5−ジメチル−3−ヘキセン−2,5−ジオール(融点77℃)、ラセミ−2,6−オクタジエン−4,5−ジオール(融点48℃)等が挙げられる。
上記飽和3価アルコールとしては、2−メチル−2,3,4−ブタントリオール(融点49℃)、2,3,4−ヘキサントリオール(融点47℃)、2,4−ジメチル−2,3,4−ヘキサントリオール(融点75℃)、ジメチルペタングリセリン(融点83℃)、2,4−ジメチル−2,3,4−ペンタントリオール(融点99℃)、トリメチロールプロパン(融点58℃)等が挙げられる。
上記飽和4価アルコールとしては、1,2,4,5−ヘキサンテトロール(融点88℃)、1,2,5,6−ヘキサンテトロール(融点96℃)等が挙げられる。
上記環状エステルとしては、アルキレンカーボネート、例えば、エチレンカーボネート(融点35〜38℃)、5,5−ジメチル−4−メチレン−1,3−ジオキソラン−2−オン(融点26℃)、2,2−ペンタメチレン−1,3−ジオキソラン−4−オン(融点32〜35℃)、1,3−ジオキサン−2−オン(融点48℃)、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オン(融点78℃)等が挙げられる。
その他環状化合物としては、オキサゾリジノン化合物、例えば、(S)−4−ベンジル−2−オキサゾリジノン(融点86〜88℃)、5−メチル−5−(3−イソプロポキシ−4−メトキシフェニル)−2−オキサゾリジノン(融点67〜69.5℃)、5−メチル−5−(3−エトキシ−4−メトキシフェニル)−2−オキサゾリジノン(融点63〜65℃)、オキサゾリジノン(融点86〜89℃)等が挙げられる。
上記ジアミン化合物としては、テトラメチレンジアミン(融点27℃)、ヘキサメチレンジアミン(融点42℃)、ヘプタメチレンジアミン(融点28〜29℃)、オクタメチレンジアミン(融点52℃)、ノナメチレンジアミン(融点37.5℃)等が挙げられる。
上記アミノアルコールとしては、ジイソプロパノールアミン(融点43℃)、トリイソプロパノールアミン(融点57.2℃)、1−アミノペンタン−5−オール(融点36℃)等が挙げられる。
上記常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)の中でも、多価アルコール、環状炭酸エステル及び環状炭酸アミドから選ばれる有機表面架橋剤、さらには環状炭酸エステル及び環状炭酸アミドから選ばれる有機表面架橋剤、特に環状炭酸エステルが好適に使用される。環状炭酸エステル及び環状炭酸アミドとしては、上記化合物、特にアルキレンカーボネート及びオキサゾリジノン化合物から選ばれ、さらには、エチレンカーボネート(融点36℃)、オキサゾリジノン(融点87−91℃)、特にエチレンカーボネートが使用される。
常温で固体の有機架橋剤(グリシジル化合物を除く)、好ましくは融点25℃以上のアルキレンカーボネート化合物の添加量は、得られる吸水剤の物性や使用する表面架橋剤の種類等によって適宜設定すればよく、特に限定されないが、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、0.001〜10重量部が好ましく、0.005〜5重量部がより好ましく、0.01〜1重量部が更に好ましく、0.02〜0.5重量部がより更に好ましく、0.02〜0.1重量部であると残存エポキシ化合物を低減できる点で特に好ましい。
(2−7−4常温で液体の表面架橋剤/第3の架橋剤)
本発明ではグリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤に加えて、好ましくは、第3の架橋剤として常温で液体の表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)がさらに併用される。すなわち、本発明は、好ましくは、常温で液体の表面架橋剤(融点25℃未満、さらには上記範囲0℃以下、−10℃以下、−20℃以下、−25℃以下)がさらに併用される。また融点の下限は特に制限されず、例えば−200℃、さらには−100℃程度である。
本発明ではグリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤に加えて、好ましくは、第3の架橋剤として常温で液体の表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)がさらに併用される。すなわち、本発明は、好ましくは、常温で液体の表面架橋剤(融点25℃未満、さらには上記範囲0℃以下、−10℃以下、−20℃以下、−25℃以下)がさらに併用される。また融点の下限は特に制限されず、例えば−200℃、さらには−100℃程度である。
具体的には、2,2−ジメチル−1,3−ブタンジオール(融点10℃),エチレングリコール(融点−13℃)、エチレンジアミン(融点8.5℃)、グリセリン(融点18℃)、プロピレンカーボネート(融点−55℃)、プロピレングリコール(融点−59℃)、1,3−プロパンジオール(同−28℃)、グリセリン(18℃)、1,4−ブタンジオール(20℃)、1,3−ブタンジオール(−50℃以下)、2−メチル−2,4−ペンタンジオール(融点−40℃),エタノールアミン(融点10℃),トリエタノールアミン(20.5℃)、1,5−ペンタンジオール(融点−18℃)等が例示される。
これらの中では、常温で液体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)が多価アルコール及びアミノアルコールから選ばれることが好ましく、さらには、炭素数2〜6の多価アルコール及びアミノアルコールから選ばれることがより好ましく、炭素数3〜6のジオールであることがさらにより好ましく、特に好ましくは炭素数3のジオールが選択される。また、これら多価アルコールは得られた吸水剤にも後述の所定量、残存及び/又は含有(別途添加)することで粉塵も少なく表面親水化吸水剤を得ることができる。
常温で液体の有機架橋剤(グリシジル化合物を除く)の添加量は、得られる吸水剤の物性や使用する表面架橋剤の種類等によって適宜設定すればよく、特に限定されないが、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、0〜10重量部が好ましく、0.01〜10重量部がより好ましく、0.05〜5重量部がさらにより好ましく、0.1〜1重量部が更に好ましい。上記範囲であると、得られた吸水性樹脂粉末における残存量が少なく、かつ粉塵も少ない吸水性樹脂粉末を得ることができる。
(2−7−5多価金属カチオン/第4の架橋剤)
本発明ではグリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤に加えて、好ましくは、第4の架橋剤として常温で固体の多価金属カチオンが常温で固体の無機カチオン性表面架橋剤としてさらに併用される。ここで、第4の架橋剤は、グリシジル系架橋剤の混合と同時又は別の工程で併用されてもよい。上記第3の架橋剤としての常温で液体の有機表面架橋剤は任意であり、第3の架橋剤を未使用(0)で第4の架橋剤として常温で多価金属カチオンのみが併用されてもよいが、より好ましくは、第3の架橋剤及び第4の架橋剤も同時又は別途で併用される。
本発明ではグリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤に加えて、好ましくは、第4の架橋剤として常温で固体の多価金属カチオンが常温で固体の無機カチオン性表面架橋剤としてさらに併用される。ここで、第4の架橋剤は、グリシジル系架橋剤の混合と同時又は別の工程で併用されてもよい。上記第3の架橋剤としての常温で液体の有機表面架橋剤は任意であり、第3の架橋剤を未使用(0)で第4の架橋剤として常温で多価金属カチオンのみが併用されてもよいが、より好ましくは、第3の架橋剤及び第4の架橋剤も同時又は別途で併用される。
本発明で多価金属カチオンに使用できる多価金属化合物は水溶性であることが好ましい。多価金属カチオンとして必須に2価以上であり、2〜4価であることが好ましく、3価又は4価カチオンの無機酸塩又は有機酸塩であることが好ましい。
本発明における水溶性とは、水100g(25℃)に、1g以上、好ましくは10g以上溶解する化合物をさす。多価金属カチオンを含む多価金属化合物はそのまま(主に固体状)で吸水性樹脂粒子と混合してもよいが、吸湿流動性の観点から、水溶性の多価金属化合物を使用し、これを水溶液としたものを吸水性樹脂粉末と混合することが好ましい。水溶性の多価金属化合物を水溶液の状態で混合することで、多価金属化合物が解離して生じる多価金属カチオンが粒子間の静電的スペーサーとして作用し、吸湿流動性がより向上し、本発明の吸水剤がより得ることができる。
本発明に用いることができる多価金属カチオンは、典型金属及び族番号が4〜11の遷移金属の中から選ばれる少なくとも一つ以上の金属を含むことが好ましい。その多価金属の中でもMg,Ca,Ti,Zr,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Pd,Cu,Zn,Cd,Alを含むことが好ましく、Mg,Ca,Zn,Alがより好ましく、Alが特に好ましい。
本発明に用いることできる多価金属カチオンを含む多価金属化合物としては、カウンターアニオンは有機又は無機のいずれでもよく、特定に限定されない。
有機酸の多価金属塩を用いる場合には、例えば、アニス酸、安息香酸、p−ヒドロキシ安息香酸、ギ酸、吉草酸、クエン酸、グリコール酸、グリセリン酸、グルタル酸、クロロ酢酸、クロロプロピオン酸、けい皮酸、コハク酸、酢酸、酒石酸、乳酸、ピルビン酸、フマル酸、プロピオン酸、3−ヒドロキシプロピオン酸、マロン酸、マレイン酸、酪酸、イソ酪酸、イミジノ酢酸、リンゴ酸、イソチオン酸、メチルマレイン酸、アジピン酸、イタコン酸、クロトン酸、シュウ酸、サリチル酸、グルコン酸、没食子酸、ソルビン酸、ステアリン酸等の脂肪酸の多価金属塩が挙げられる。これらの中でも、酒石酸塩及び乳酸塩が好ましく、乳酸アルミニウムや乳酸カルシウム等の乳酸塩が最も好ましい。
無機の多価金属塩を用いる場合には、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、ビス硫酸カリウムアルミニウム、ビス硫酸ナトリウムアルミニウム等の水溶性アルミニウム塩;塩化カルシウム、硝酸カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム等の水溶性アルカリ土類金属塩;塩化亜鉛、硫酸亜鉛、硝酸亜鉛、硫酸銅、塩化コバルト、塩化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等の遷移金属塩等を例示することができる。
通液性の観点から、無機の多価金属塩の中で特に好ましいのはアルミニウム塩であり、中でも、硫酸アルミニウムが好ましく、硫酸アルミニウム14〜18水塩等の含水結晶の粉末(やその水溶液)は最も好適に使用することが出来る。
多価金属塩化合物の混合方法は、上記表面架橋剤と同時又は別途、吸水性樹脂粉末に前記多価金属化合物を含む水溶液、特に多価金属カチオン濃度が1〜60重量%、更には10〜50重量%の水溶液として混合するのが好ましい。
多価金属カチオンをグリシジル系表面架橋剤と同時に吸水性樹脂粉末に混合する場合は、混合後に、後述の表面架橋温度で加熱される。表面架橋剤と別途混合する場合は、該混合後に40〜150℃、更には60〜100℃程度で加熱すればよい。なお、表面架橋剤と別途混合する場合において、混合前の吸水性樹脂粉末の温度が上記範囲ならば加熱する必要はない。
別途混合する場合の水の使用量は吸水性樹脂粉末100重量部に対して0.1〜5重量部、更には0.5〜3重量部であることが好ましい。更に好ましくは、混合時に多価アルコールおよび/またはα−ヒドロキシカルボン酸が併用される。
尚、多価アルコールおよび/またはα−ヒドロキシカルボン酸としては、上述した各種化合物から適宜選択される。多価アルコールおよび/またはα−ヒドロキシカルボン酸は水より少量でかつ吸水性樹脂粉末100重量部に対して0〜4重量部、0.01〜3重量部、更には0.1〜0.5重量部で使用されることが好ましい。
(2−7−6混合量)
多価金属化合物の使用量は、多価金属カチオンとして、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、0〜3重量部が好ましく、0.001〜3重量部がより好ましく、0.01〜2重量部がさらにより好ましく、0.02〜1重量部が更に好ましく、0.03〜0.9重量部が特に好ましく、0.05〜0.8重量部が最も好ましい。吸水性樹脂粉末100重量部に対して多価金属カチオンが0.001重量部よりも少ない場合は、FSCの向上が十分ではなく、一方、3重量部より多い場合は、混合によってAAPが大きく低下するおそれがある。
多価金属化合物の使用量は、多価金属カチオンとして、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、0〜3重量部が好ましく、0.001〜3重量部がより好ましく、0.01〜2重量部がさらにより好ましく、0.02〜1重量部が更に好ましく、0.03〜0.9重量部が特に好ましく、0.05〜0.8重量部が最も好ましい。吸水性樹脂粉末100重量部に対して多価金属カチオンが0.001重量部よりも少ない場合は、FSCの向上が十分ではなく、一方、3重量部より多い場合は、混合によってAAPが大きく低下するおそれがある。
更に、吸水性樹脂粉末への表面架橋剤溶液の混合に際し、界面活性剤を、本発明の効果を妨げない範囲内で、吸水性樹脂粉末に対して例えば、0重量部を超え10重量部以下、好ましくは0重量部を超え5重量部以下、より好ましくは0重量部を超え1重量部以下、さらに好ましくは0.0005〜1重量部を共存させることもできる。この際、用いられる界面活性剤等については、米国特許第7473739号等に開示されている。
(2−7−7水溶液濃度)
グリシジル系架橋剤及び上記第2、第3の架橋剤の濃度は適宜決定されるが、物性面から、1種類の表面架橋剤水溶液中の該3種の表面架橋剤の合計濃度は、好ましくは1〜80重量%、より好ましくは5〜60重量%、更に好ましくは10〜40重量%、特に好ましくは15〜30重量%の水溶液とされる。なお、ここで水溶液は水のみの溶媒に限定されず、水以外の溶媒で0〜50重量%、0〜30重量%、0〜10重量%の有機溶媒、特に親水性有機溶媒(特に沸点150℃以下、更には100℃以下)を溶媒として含んでもよい。用いられる親水性有機溶媒としては、炭素数1〜4、更には炭素数2〜3の一級アルコール、その他、アセトン等の炭素数4以下の低級ケトン等が挙げられる。
グリシジル系架橋剤及び上記第2、第3の架橋剤の濃度は適宜決定されるが、物性面から、1種類の表面架橋剤水溶液中の該3種の表面架橋剤の合計濃度は、好ましくは1〜80重量%、より好ましくは5〜60重量%、更に好ましくは10〜40重量%、特に好ましくは15〜30重量%の水溶液とされる。なお、ここで水溶液は水のみの溶媒に限定されず、水以外の溶媒で0〜50重量%、0〜30重量%、0〜10重量%の有機溶媒、特に親水性有機溶媒(特に沸点150℃以下、更には100℃以下)を溶媒として含んでもよい。用いられる親水性有機溶媒としては、炭素数1〜4、更には炭素数2〜3の一級アルコール、その他、アセトン等の炭素数4以下の低級ケトン等が挙げられる。
(2−7−8水不溶性無機微粒子)
グリシジル系架橋剤の混合と同時又は別途、水不溶性無機微粒子をさらに併用してもよい。すなわち、本発明に係る吸水剤は、水不溶性無機微粒子を含むことが好ましい。ここで、水不溶性無機微粒子を、グリシジル系架橋剤の混合工程と同時又は別の工程で添加することが可能である。より具体的には、水不溶性無機微粒子はグリシジル系架橋剤及び/又は水溶液中に予め分散させていてもよいし、架橋剤を混合する前の吸水性樹脂粉末に予め混合していてもよいし、架橋剤と水不溶性無機微粒子とを同時に混合してもよいし、表面架橋後の吸水性樹脂(粒子状吸水剤)にさらに水不溶性無機微粒子を混合してもよい。特に好ましくは、水不溶性無機微粒子を、表面架橋後の吸水性樹脂(粒子状吸水剤)にさらに混合する。
グリシジル系架橋剤の混合と同時又は別途、水不溶性無機微粒子をさらに併用してもよい。すなわち、本発明に係る吸水剤は、水不溶性無機微粒子を含むことが好ましい。ここで、水不溶性無機微粒子を、グリシジル系架橋剤の混合工程と同時又は別の工程で添加することが可能である。より具体的には、水不溶性無機微粒子はグリシジル系架橋剤及び/又は水溶液中に予め分散させていてもよいし、架橋剤を混合する前の吸水性樹脂粉末に予め混合していてもよいし、架橋剤と水不溶性無機微粒子とを同時に混合してもよいし、表面架橋後の吸水性樹脂(粒子状吸水剤)にさらに水不溶性無機微粒子を混合してもよい。特に好ましくは、水不溶性無機微粒子を、表面架橋後の吸水性樹脂(粒子状吸水剤)にさらに混合する。
水不溶性無機微粒子としては、吸水剤が水性液体と接触した際に吸水剤の粒子同士が密着するのを抑制し、水性液体の流れをよくするものであれば特に限定されるものではない。中でも水不溶性の無機元素含有微粉末が好ましく、クレイ、カオリン、ベントナイト、二酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム等の無機化合物の微粒子、乳酸カルシウム、金属石鹸(長鎖脂肪酸の多価金属塩)等のカルボン酸塩の微紛末が挙げられる。
かかる無機化合物の微粒子が吸湿流動性を向上させるので好ましく、特に、二酸化ケイ素が吸湿流動性を向上する点でより好ましい。また、水不溶性無機微粒子の一次粒子体積平均粒子径は、1μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましく、0.1μm以下が更に好ましく、0.05μm以下の微粒子が特に好ましい。なお、水不溶性無機微粒子の体積平均粒子径の下限は特に制限されないが、通常、0.005μm以上であり、0.007μm以上であることが好ましい。
吸水性樹脂粉末と前記水不溶性無機微粒子の混合方法はドライブレンドでもよく、水不溶性無機微粒子を水分散液としたスラリーで混合してもよいが、好ましくはドライブレンドされ、その際の混合機は適宜選択される。水不溶性無機微粒子を水分散液とする場合、架橋剤水溶液中の分散液としてもよく、また界面活性剤や高分子分散剤を0〜1重量部(対吸水性樹脂粉末)で併用してもよい。
吸水性樹脂(粒子状吸水剤)と水不溶性無機微粒子との割合は、水不溶性無機微粒子の添加によって加圧下吸収倍率(AAP)が極端に低下しない程度、特にAAPの低下が3.0[g/g]以下であればよく、その量は適宜決定されるが、吸水性樹脂(粒子状吸水剤)100重量部に対して0〜3重量部が好ましく、2重量部以下がより好ましく、1重量部以下が更に好ましく、0.5重量部以下が特に好ましく、0.001重量部以上が好ましく、0.01重量部以上がより好ましく、0.05重量部以上が更に好ましく、0.1重量部以上が特に好ましい。なお、上記吸水性樹脂(粒子状吸水剤)と水不溶性無機微粒子との割合は、吸水性樹脂(粒子状吸水剤)100重量部を基準として規定しているが、(表面架橋前の)吸水性樹脂粉末を基準にした割合と実質的にまたは全く同じである。
吸水性樹脂(粒子状吸水剤)100重量部に対して水不溶性無機微粒子が0.001重量部よりも少ない場合、吸湿流動性の向上が十分ではなく、また3重量部より多い場合はAAPが本願を満たさないほど低下する可能性がある。
(2−7−9好ましい混合比)
上記成分の混合比としては、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、グリシジル系架橋剤が0.001〜10重量部:常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)0.1〜5重量部:常温で液体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)0〜5重量部:無機表面架橋剤0〜3重量部(多価金属カチオン量で規定):水不溶性無機微粒子0〜3重量部で併用されてなる。
(2−7−9好ましい混合比)
上記成分の混合比としては、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、グリシジル系架橋剤が0.001〜10重量部:常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)0.1〜5重量部:常温で液体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)0〜5重量部:無機表面架橋剤0〜3重量部(多価金属カチオン量で規定):水不溶性無機微粒子0〜3重量部で併用されてなる。
グリシジル系架橋剤と常温で固体の有機表面架橋剤(第2の架橋剤)は、特に制限されないが、重量比で、1:1000〜1:1の範囲が好ましく、1:500〜1:5の範囲がより好ましく、1:200〜1:10の範囲が更に好ましい。前記範囲を超える場合は、残存のエポキシ化合物量が増加するため好ましくない。
また、常温で液体の有機表面架橋剤(第3の架橋剤)を併用する際の、グリシジル系架橋剤と常温で液体の有機表面架橋剤は、特に制限されないが、重量比で、1:100〜1:0.1の範囲が好ましく、1:50〜1:1の範囲がより好ましく、1:40〜1:10の範囲が更に好ましい。前記範囲であれば、残存のエポキシ化合物量を有効に低下できる。
(2−7−10溶融)
本発明で好ましくは、常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)が溶融状態で貯蔵又は混合されてなる。溶融状態で貯蔵することで架橋剤水溶液を調製することができ、架橋剤の混合がより簡便かつ安定的になり、物性も安定する。溶融状態で貯蔵又は混合する方法は、特許文献20,21に記載の方法が適用される。本発明において、溶融時の加熱は連続で行ってもよく、バッチで行ってもよい。連続で行う場合もバッチで行う場合も本発明で輸送や貯蔵の概念に含まれる。
本発明で好ましくは、常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)が溶融状態で貯蔵又は混合されてなる。溶融状態で貯蔵することで架橋剤水溶液を調製することができ、架橋剤の混合がより簡便かつ安定的になり、物性も安定する。溶融状態で貯蔵又は混合する方法は、特許文献20,21に記載の方法が適用される。本発明において、溶融時の加熱は連続で行ってもよく、バッチで行ってもよい。連続で行う場合もバッチで行う場合も本発明で輸送や貯蔵の概念に含まれる。
溶融時の加熱温度はその融点、分解温度、粘度で適宜決定されるが、常温で固体の場合、通常、融点を超えて加熱され、上限は融点の+100℃以下、さらには+80℃以下、+60℃以下、+20℃以下、+10℃以下の順に好ましい。すなわち、本発明で好ましくは、非高分子有機化合物が上記融点(好ましくは25〜100℃)を有し、融点以上で融点+100℃以下の範囲で加熱するのが好ましい。また、加熱温度の下限は融点などで適宜決定されるが、常温以上に加熱するのが好ましく、更に好ましくは、加熱温度が30℃以上で融点+100℃以下であり、特に30〜90℃の範囲で加熱するのが好ましい。
(2−7−11架橋剤水溶液の温度)
かかる表面架橋剤水溶液の温度は用いる表面架橋剤の溶解度や該水溶液の粘度などから適宜決定されるが、−10〜100℃、さらには5〜50℃、10〜30℃、35〜70℃、40〜65℃の範囲であると好ましい。温度が高いと、吸水性樹脂粉末と混合又は反応する前に、環状表面架橋剤が加水分解(例えば、エチレンカーボネートからエチレングリコールへの分解、オキサゾリジノンからエタノールアミンへの分解)したり、混合性が低下したりする傾向にある。温度が低すぎると溶解度や粘度の点で好ましくない場合がある。
かかる表面架橋剤水溶液の温度は用いる表面架橋剤の溶解度や該水溶液の粘度などから適宜決定されるが、−10〜100℃、さらには5〜50℃、10〜30℃、35〜70℃、40〜65℃の範囲であると好ましい。温度が高いと、吸水性樹脂粉末と混合又は反応する前に、環状表面架橋剤が加水分解(例えば、エチレンカーボネートからエチレングリコールへの分解、オキサゾリジノンからエタノールアミンへの分解)したり、混合性が低下したりする傾向にある。温度が低すぎると溶解度や粘度の点で好ましくない場合がある。
(2−7−12表面架橋剤の温度・貯蔵)
架橋剤の反応性や混合性から、吸水性樹脂粉末、及びグリシジル系架橋剤および常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)の少なくとも一方を含む架橋剤水溶液の温度が混合前に予め加熱されてなる。ここで、上記架橋剤水溶液は、グリシジル系架橋剤および/または常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)、ならびに必要であれば第3の架橋剤および/または第4の架橋剤を含む水溶液であり、好ましくは表面架橋に使用される上記架橋剤を全て含む水溶液である。水溶液の加熱温度は上記範囲であり、吸水性樹脂粉末も好ましくは上記範囲に加熱されてなる。
架橋剤の反応性や混合性から、吸水性樹脂粉末、及びグリシジル系架橋剤および常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)の少なくとも一方を含む架橋剤水溶液の温度が混合前に予め加熱されてなる。ここで、上記架橋剤水溶液は、グリシジル系架橋剤および/または常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)、ならびに必要であれば第3の架橋剤および/または第4の架橋剤を含む水溶液であり、好ましくは表面架橋に使用される上記架橋剤を全て含む水溶液である。水溶液の加熱温度は上記範囲であり、吸水性樹脂粉末も好ましくは上記範囲に加熱されてなる。
(2−7−13コリオリ式質量流量計)
本発明で好ましくは、上記架橋剤水溶液中の架橋剤の混合比がコリオリ式質量流量計で制御されてなる。コリオリ式質量流量計する方法は、特許文献20,21に記載の方法が適用される。
本発明で好ましくは、上記架橋剤水溶液中の架橋剤の混合比がコリオリ式質量流量計で制御されてなる。コリオリ式質量流量計する方法は、特許文献20,21に記載の方法が適用される。
(2−7−14架橋剤水溶液の調製)
本発明において、表面架橋剤水溶液として調製後は、なるべく短時間に使用すること、即ち、平均保存期間としては、10日以内、5日以内、1日以内、10時間以内、1時間以内、1分内に吸水性樹脂粉末へ混合して使用することが好ましい。即ち、所定の化合物を所定比率で混合後、上記温度とした後、更に10日以内に吸水性樹脂粉末に混合される。本発明では、表面架橋剤を含む後述の非高分子有機化合物と水などの他の化合物とを、又は、非高分子有機化合物と水とを混合した後、混合物の温度を50℃以下とし、該混合物を調製後10日以内に吸水性樹脂粉末に混合することが好ましい。
本発明において、表面架橋剤水溶液として調製後は、なるべく短時間に使用すること、即ち、平均保存期間としては、10日以内、5日以内、1日以内、10時間以内、1時間以内、1分内に吸水性樹脂粉末へ混合して使用することが好ましい。即ち、所定の化合物を所定比率で混合後、上記温度とした後、更に10日以内に吸水性樹脂粉末に混合される。本発明では、表面架橋剤を含む後述の非高分子有機化合物と水などの他の化合物とを、又は、非高分子有機化合物と水とを混合した後、混合物の温度を50℃以下とし、該混合物を調製後10日以内に吸水性樹脂粉末に混合することが好ましい。
また、表面架橋剤水溶液を調製した後、保存安定性の点から、吸水性樹脂粉末への混合前に50℃以下、好ましくは20〜50℃で貯蔵することが好ましい。
さらに、表面架橋剤水溶液の貯蔵時の、貯蔵槽内の上部空間は空気でもよく、劣化防止や着色防止などを目的として、窒素などの不活性ガスとしてもよい。また、適宜、上部空間は減圧或いは加圧としてもよいが、通常、常圧(大気圧)とされる。
また、貯蔵時の雰囲気露点(上部空間の露点)は低いことが好ましく、20℃以下、さらには10℃以下、0℃以下、−10℃以下、−20℃以下とされる。露点を制御するには貯蔵時にドライエアーを使用したり、不活性ガス好ましくは窒素ガスを使用したりすればよい。窒素ガスは露点−73℃或いはそれ以下、ヘリウムガスは露点−65℃或いはそれ以下である。
吸水性樹脂粉末へ表面架橋剤水溶液を混合する際には、質量流量計(好ましくはコリオリ式流量計)で流量を測定しながら行うことが好ましい。質量流量計を用いることで、気温や液温の変化による比重変化の影響がなくなるので、溶液の混合比をより精密に調整でき、また多くの成分(3成分以上)を混合しても、混合比が安定するため、吸水性樹脂(粒子状吸収剤)の物性が安定する。
(2−7−15架橋剤の連続調整)
本発明で好ましくは、グリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く/好ましくは溶融状態)の水溶液が連続的に調整され、水溶液調整後180秒以内、さらには90秒以内、30秒以内に吸水性樹脂粉末に混合される。かかる操作によって、残存架橋剤(特にエチレンカーボ由来の残存エチレングリコール)もより低減でき、また、使用前のグリシジル系架橋剤の分解も少ない。
本発明で好ましくは、グリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く/好ましくは溶融状態)の水溶液が連続的に調整され、水溶液調整後180秒以内、さらには90秒以内、30秒以内に吸水性樹脂粉末に混合される。かかる操作によって、残存架橋剤(特にエチレンカーボ由来の残存エチレングリコール)もより低減でき、また、使用前のグリシジル系架橋剤の分解も少ない。
(2−7−16表面架橋剤水溶液への酸又は塩基の併用)
表面架橋剤の反応や均一な混合を促進するため、表面架橋剤に酸又は塩基を併用してもよい。使用される酸又は塩基としては、有機酸又はその塩、無機酸又はその塩、無機塩基が使用され、吸水性樹脂粉末100重量部に対して0〜10重量部、更には0.01〜5重量部、0.1〜3重量部で適宜使用される。使用される有機酸としては、炭素数1〜6、更には炭素数2〜4の水溶性有機酸、水溶性飽和有機酸、特にヒドロキシル基含有の飽和有機酸である。
表面架橋剤の反応や均一な混合を促進するため、表面架橋剤に酸又は塩基を併用してもよい。使用される酸又は塩基としては、有機酸又はその塩、無機酸又はその塩、無機塩基が使用され、吸水性樹脂粉末100重量部に対して0〜10重量部、更には0.01〜5重量部、0.1〜3重量部で適宜使用される。使用される有機酸としては、炭素数1〜6、更には炭素数2〜4の水溶性有機酸、水溶性飽和有機酸、特にヒドロキシル基含有の飽和有機酸である。
代表的な有機酸として、酢酸、プロピオン酸、乳酸、3−ヒドロキシプロピオン酸、クエン酸、酒石酸やその塩であり、塩としては一価塩又は多価金属塩、特にアルカリ金属塩および/または3価塩(特にアルミニウム塩)である。また、使用される無機酸としては、炭酸、硫酸、塩酸、燐酸、ポリ燐酸やその塩であり、塩としては一価塩および/または多価金属塩、特にアルカリ金属塩および/または3価塩(特にアルミニウム塩)である。使用できる無機塩基としては、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、又は、多価金属の水酸化物等である。好適な無機酸として硫酸アルミニウム、有機酸としては乳酸等が挙げられる。また、前記酸を併用する場合には、表面架橋剤溶液のpHは、2.5〜6.9の酸性溶液であることが好ましい。
特に本発明で上記グリシジル系架橋剤、さらには環状炭酸エステル及び環状炭酸アミド、特にアルキレンカーボネートを使用する場合、表面架橋工程において表面架橋剤に酸(有機酸又は無機酸)又は塩基を併用することが好ましく、特に酸(有機酸又は無機酸)を環状脱水反応性表面架橋剤と併用することが好ましい。塩基の使用により表面架橋剤の混合性は向上されるが、吸水性樹脂粉末と表面架橋剤との反応性を低下させ、さらに表面架橋前の表面架橋剤水溶液の安定性を低下させることがある。例えば、エチレンカーボネートは塩基性水溶液中で分解してエチレングリコールを副生するため注意が必要である。かかる酸又は塩基、特に塩基を水溶性液として保存する場合の平均時間は前記の範囲、特に1時間以内である。
(2−7−17混合方法)
吸水性樹脂粉末と表面架橋剤との混合方法は特に問わないが、例えば、吸水性樹脂粉末を親水性有機溶剤に浸漬し、表面架橋剤を吸着させる方法、吸水性樹脂粉末に直接、表面架橋剤を噴霧若しくは滴下して混合する方法等が例示でき、所定量を均一に添加する観点から、後者が好ましい。更に、混合処理中は、均一に混合するために、吸水性樹脂粉末を攪拌しながら行うのが好ましく、更に表面架橋剤を噴霧するのが好ましい。1回の混合処理において、組成の異なる2種類以上の表面架橋剤を例えば異なる噴霧ノズルを用いて同時に添加しても良いが、均一性などの点から単一組成の方が好ましい。また、単一組成であるならば、混合処理装置の大きさや処理量及び噴霧ノズルの噴霧角等を勘案して、複数の噴霧ノズルを使っても良い。
吸水性樹脂粉末と表面架橋剤との混合方法は特に問わないが、例えば、吸水性樹脂粉末を親水性有機溶剤に浸漬し、表面架橋剤を吸着させる方法、吸水性樹脂粉末に直接、表面架橋剤を噴霧若しくは滴下して混合する方法等が例示でき、所定量を均一に添加する観点から、後者が好ましい。更に、混合処理中は、均一に混合するために、吸水性樹脂粉末を攪拌しながら行うのが好ましく、更に表面架橋剤を噴霧するのが好ましい。1回の混合処理において、組成の異なる2種類以上の表面架橋剤を例えば異なる噴霧ノズルを用いて同時に添加しても良いが、均一性などの点から単一組成の方が好ましい。また、単一組成であるならば、混合処理装置の大きさや処理量及び噴霧ノズルの噴霧角等を勘案して、複数の噴霧ノズルを使っても良い。
(2−7−18吸水性樹脂粉末の加熱)
表面架橋剤を混合後の吸水性樹脂粉末は、加熱処理されることにより反応(表面架橋反応)し、必要によりその後、冷却処理される。
表面架橋剤を混合後の吸水性樹脂粉末は、加熱処理されることにより反応(表面架橋反応)し、必要によりその後、冷却処理される。
本発明では、グリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)ならびに必要であれば第3の架橋剤および/または第4の架橋剤を含む水溶液を吸水性樹脂粉末に添加したのち加熱処理する。さらには、グリシジル系架橋剤、及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)ならびに必要であれば第3の架橋剤および/または第4の架橋剤がそれぞれ別々の水溶液、又は、混合水溶液として吸水性樹脂粉末に添加したのち、加熱処理する。
前記加熱温度は、好ましくは70〜300℃であり、より好ましくは120〜250℃であり、更に好ましくは150〜250℃、さらには170〜230℃であり、該温度における加熱時間は、好ましくは1分〜2時間、5分〜1時間の範囲である。
表面架橋剤後の冷却温度は表面架橋温度未満、特に10℃以上に冷却され、例えば、100℃以下、さらには30〜90℃、特に40〜80℃の範囲に冷却されるのが好ましい。
上記粒度制御後の吸水性樹脂粉末に前記条件での表面架橋を施すことによって、後述の加圧下吸水倍率(AAP)が後述の範囲、好ましくは20[g/g]以上、更に好ましくは20〜35[g/g]の吸水剤を得ることが出来る。
(2−7−19表面架橋前の吸水性樹脂粉末中のβ−ヒドロキシプロピオン酸(塩)量)
表面架橋による残存モノマーの発生増加を抑えるため、表面架橋前の吸水性樹脂粉末中のβ−ヒドロキシプロピオン酸(塩)の含有量は1000ppm以下が好ましく、500ppm以下が更に好ましく、200ppm以下がより更に好ましく、100ppm以下が特に好ましい。
表面架橋による残存モノマーの発生増加を抑えるため、表面架橋前の吸水性樹脂粉末中のβ−ヒドロキシプロピオン酸(塩)の含有量は1000ppm以下が好ましく、500ppm以下が更に好ましく、200ppm以下がより更に好ましく、100ppm以下が特に好ましい。
(2−8)添加剤の添加工程
本工程は吸水剤に種々の機能を付与するために、各添加剤を添加する工程であり、一つ又は複数の工程から構成される。上記添加剤としては、例えば、高温高湿下での吸水性樹脂粉末の取扱い性を向上させる吸湿流動性向上剤、通液性を向上させる通液性向上剤、吸水速度及び通液性を向上させる界面活性剤、あるいは着色防止剤、耐尿性向上剤等が挙げられる。また、全て又は一部のこれらの添加剤は、上記表面架橋剤と同時に添加しても別途添加してもよい。
本工程は吸水剤に種々の機能を付与するために、各添加剤を添加する工程であり、一つ又は複数の工程から構成される。上記添加剤としては、例えば、高温高湿下での吸水性樹脂粉末の取扱い性を向上させる吸湿流動性向上剤、通液性を向上させる通液性向上剤、吸水速度及び通液性を向上させる界面活性剤、あるいは着色防止剤、耐尿性向上剤等が挙げられる。また、全て又は一部のこれらの添加剤は、上記表面架橋剤と同時に添加しても別途添加してもよい。
本発明では、水不溶性無機微粒子及び/又は多価金属化合物を添加することができ、更に、無機粉末及び/又は多価金属以外の添加を同時あるいは、別途添加してもよい。
(2−8−1多価カチオン性ポリマー)
さらに、第4の架橋剤として、特許文献20,21に記載の多価カチオン性ポリマーを併用してもよい。
さらに、第4の架橋剤として、特許文献20,21に記載の多価カチオン性ポリマーを併用してもよい。
本発明で使用できる多価カチオン性ポリマーの重量平均分子量は、好ましくは1000以上であり、より好ましくは2000以上であり、更に好ましくは5000以上、特に好ましくは10000以上である。また、数平均分子量は、好ましくは2000以上であり、更に好ましくは5000以上である。上記重量平均分子量が1000未満の場合、期待する効果が得られなくなるおそれがある。なお、重量平均分子量は平衡沈降法で測定され、数平均分子量は粘度法で測定される。その他、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー、静的光散乱法等でも測定することができる。なお、コストの観点から、上限は重量平均分子量が500万程度、更には100万程度で十分である。
また、本発明にかかる多価カチオン性ポリマーは、カチオン密度が2[mmol/g]以上が好ましく、4[mmol/g]以上がより好ましく、6[mmol/g]以上が更に好ましい。上記カチオン密度が2[mmol/g]未満の場合、吸水性樹脂粉末と多価カチオン性ポリマーを混合して得られた吸水性樹脂(粒子状吸水剤)における、膨潤後の吸水性樹脂集合体の保型性が十分でなくなる虞がある。上限は繰り返し単位で適宜決定されるが、30[mmol/g]以下、更には25[mmol/g]以下である。
多価カチオン性ポリマーの具体例として、特許文献20,21に記載のポリマーがそのまま適用され、例えば、ポリエチレンイミンなどが挙げられる。
前記多価カチオン性ポリマーの中でも本発明の効果の面から、ポリアミジン又はその塩、ポリビニルアミン又はその塩、ポリビニルアミン−ポリ(N−ビニルホルムアミド)の共重合体又はその塩、ポリ(N−ビニルホルムアミド)の部分加水分解物又はその塩から選ばれる少なくとも1種を含むポリアミンポリマー、更には、ポリビニルアミン又はその塩、ポリ(N−ビニルホルムアミド)の部分加水分解物又はその塩を含むポリアミンポリマーが好適である。これらの多価カチオン性ポリマーは、0〜30モル%、更には0〜10モル%程度の他の繰り返し単位を含んでいてもよい。
吸水性樹脂粉末と多価カチオン性ポリマーとの割合は適宜決定されるが、AAPやCRC、吸湿流動性の点から、吸水性樹脂粉末100重量部に対して0.3重量部未満、0.25重量部以下、0.2部重量部以下、特に0.1部量部以下が好ましく、下限は0.001重量部以上、更には0.01重量部以上の範囲である。
(2−8−2キレート剤、α−ヒドロキシカルボン酸(塩)、無機又は有機還元剤添加工程)
本発明においては、着色防止や劣化防止(その他残存モノマー低減など)を目的として、キレート剤(特に有機リン系キレート剤、アミノカルボン酸系キレート剤)、α−ヒドロキシカルボン酸(特に乳酸(塩))、無機又は有機還元剤(特に硫黄系無機還元剤)から選ばれる着色防止剤又は耐尿性向上剤を更に含むことが好ましい。尚、表面積の大きい吸水性樹脂粉末は一般的に着色や劣化し易い傾向にある。
本発明においては、着色防止や劣化防止(その他残存モノマー低減など)を目的として、キレート剤(特に有機リン系キレート剤、アミノカルボン酸系キレート剤)、α−ヒドロキシカルボン酸(特に乳酸(塩))、無機又は有機還元剤(特に硫黄系無機還元剤)から選ばれる着色防止剤又は耐尿性向上剤を更に含むことが好ましい。尚、表面積の大きい吸水性樹脂粉末は一般的に着色や劣化し易い傾向にある。
上記着色防止剤又は耐尿性向上剤の使用量は、吸水性樹脂粉末100重量部に対して0〜3重量部が好ましく、0.001〜1重量部がより好ましく、0.05〜0.5重量部が特に好ましい。これらの着色防止剤又は耐尿性(耐候性)向上剤は、単量体、含水ゲル、乾燥重合体、吸水性樹脂粉末等に添加されるため、添加工程については重合工程以降で適宜決定される。尚、上記無機又は有機還元剤は重合工程で消費されるため、重合工程後、更には乾燥工程後に、特に表面架橋工程後に添加することが好ましい。
上記キレート剤としては、米国特許第6599989号、同第6469080号、欧州特許第2163302号等に開示されたキレート剤、特に非高分子キレート剤、更には有機リン系キレート剤、アミノカルボン酸系キレート剤が挙げられる。上記α−ヒドロキシカルボン酸としては、米国特許出願公開第2009/0312183号等に開示されたリンゴ酸(塩)、琥珀酸(塩)、乳酸(塩)が挙げられる。上記無機又は有機還元剤としては、米国特許出願公開第2010/0062252号等に開示された硫黄系還元剤、特に亜硫酸塩又は亜硫酸水素塩等が挙げられる。
(2−8−3)界面活性剤
本発明において、上記表面架橋剤と同時又は別途、好ましくは、表面架橋剤水溶液中に界面活性剤が併用される。
本発明において、上記表面架橋剤と同時又は別途、好ましくは、表面架橋剤水溶液中に界面活性剤が併用される。
使用できる界面活性剤としては特に限定されないが、国際公開第97/017397号や米国特許第6107358号に開示された界面活性剤、即ち、ノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤等が挙げられる。これらの界面活性剤はアクリル酸(塩)系単量体や吸水性樹脂粉末との重合性又は反応性を有するものであってもよい。
さらに、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末は、界面活性剤を含んでいてもよく、本発明の製造方法がいずれかの工程で界面活性剤を混合する工程を含むことが好ましい。例えば、上述したように、吸水性樹脂粉末の気泡率の制御に使用される形態や、表面架橋工程において、表面架橋剤と併用される形態が挙げられる。また、吸水性樹脂粉末を界面活性剤で被覆してもよい。界面活性剤は上記重合時にも使用してもよいが、好ましくは表面被覆のために、さらに、上記表面架橋剤、特に表面架橋剤水溶液と同時又は別途、好ましくは同時に混合され、吸水性樹脂粉末の表面架橋後の物性も向上する。
使用する界面活性剤の種類や使用量は適宜決定されるが、好ましくは上記表面張力の範囲で使用され、吸水性樹脂粉末に対して0〜0.5重量部、さらには0.00001〜0.1重量部、0.001〜0.05重量部の範囲で使用される。これらの界面活性剤の中でも、効果の観点から、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、又はシリコーン系界面活性剤を用いることが好ましく、ノニオン性界面活性剤又はシリコーン系界面活性剤を用いることが更に好ましい。界面活性剤混合後の最終的な吸水剤の表面張力は上記範囲であり(60、65、70以上)、かかる範囲で界面活性剤の種類と量が選択される。
(2−9)その他の工程
上記工程以外に、必要に応じて、第2の分級工程(表面架橋工程後に実施)、蒸発モノマーの回収工程、造粒工程等を設けてもよい。
上記工程以外に、必要に応じて、第2の分級工程(表面架橋工程後に実施)、蒸発モノマーの回収工程、造粒工程等を設けてもよい。
更に、目的に応じて、吸水性樹脂粉末に、前記以外の酸化剤、酸化防止剤、水、多価金属化合物、シリカや金属石鹸等の水不溶性無機微粒子、消臭剤、抗菌剤、パルプや熱可塑性繊維等を、吸水性樹脂粉末中に、0重量%を超え3重量%以下、好ましくは0重量%を超え1重量%以下添加してもよい。
(2−10)従来の表面架橋
上記特許文献20,21以外にも吸水性樹脂(吸水性樹脂粉末)の表面架橋方法は多く提案され、特許文献32〜56号として、米国特許第6297319号,米国特許第6372852号,米国特許第6265488号,米国特許第6809158号,米国特許第4734478号,米国特許第4755562号,米国特許第4824901号,米国特許第6239230号,米国特許第6559239号,米国特許第6472478号,米国特許第6657015号,米国特許第5672633号,欧州特許公開第0940149号,国際公開第2006/033477号,米国特許出願公開第2005/48221号,米国特許第4783510号,欧州特許第1824910号,米国特許第6605673号),米国特許第2004−106745号),国際公開92/000108号),国際公開第98/49221号,国際公開第00/53644号),国際公開第01/074913号,国際公開第2002/020068号),国際公開第2005/080479号,国際公開第2007/065834号),国際公開第2008/092843号),米国特許第5672633号、国際公開第95/26209号,国際公開第2004/069915号,国際公開第2004/018005号,国際公開第2002/053199号,特開2009−114391号,国際公開第2004/096304号、特開平1−292004号が提案されている(順番に特許文献32〜56号とする)。
(2−10)従来の表面架橋
上記特許文献20,21以外にも吸水性樹脂(吸水性樹脂粉末)の表面架橋方法は多く提案され、特許文献32〜56号として、米国特許第6297319号,米国特許第6372852号,米国特許第6265488号,米国特許第6809158号,米国特許第4734478号,米国特許第4755562号,米国特許第4824901号,米国特許第6239230号,米国特許第6559239号,米国特許第6472478号,米国特許第6657015号,米国特許第5672633号,欧州特許公開第0940149号,国際公開第2006/033477号,米国特許出願公開第2005/48221号,米国特許第4783510号,欧州特許第1824910号,米国特許第6605673号),米国特許第2004−106745号),国際公開92/000108号),国際公開第98/49221号,国際公開第00/53644号),国際公開第01/074913号,国際公開第2002/020068号),国際公開第2005/080479号,国際公開第2007/065834号),国際公開第2008/092843号),米国特許第5672633号、国際公開第95/26209号,国際公開第2004/069915号,国際公開第2004/018005号,国際公開第2002/053199号,特開2009−114391号,国際公開第2004/096304号、特開平1−292004号が提案されている(順番に特許文献32〜56号とする)。
これら従来技術で、有機表面架橋剤と無機イオン性架橋剤の併用や、特開平1−292004号ではグリシジル系架橋剤とプロピレングリコールやプロパンジオール、ブタンジールなどの多価アルコールの併用は知られているが、上記した本願の吸水剤の製造方法、すなわち、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満の範囲の粒子を95重量%以上とし、かつ常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用、好ましくはさらに、常温で液体(融点25℃未満)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)をさらに併用する、製造方法は知られていない。
本願は、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満を95重量%以上とし常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用することで、特許文献15〜18とは異なる手法で、グリシジル系架橋剤の残存量を低減しかつ吸湿時の流動性を向上させた。
〔3〕本願発明の吸水剤
上記〔2〕で得られた吸水剤は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋した吸水剤であって、粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95重量%以上で残存グリシジル系架橋剤が5ppm以下、吸湿ブロッキング率が20%以下である粒子状吸水剤を提供する。
上記〔2〕で得られた吸水剤は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋した吸水剤であって、粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95重量%以上で残存グリシジル系架橋剤が5ppm以下、吸湿ブロッキング率が20%以下である粒子状吸水剤を提供する。
前述の特徴を満たす本願発明の吸水剤は、特に、吸水剤の使用比率の高いオムツなどの衛生材料において、かぶれなどを低減できる上、尿モレや排尿後のウェット感を低減できる。更に、衛生材料を高温、多湿な条件下で保管した場合も性能低下がない。本願発明の吸水剤は、前述の吸水剤の製造方法によって好ましく得ることができる。したがって、本発明は、さらに本発明の吸収剤を含む衛生材料をも提供する。
(3−1粒度)
本願発明の吸水剤は150μm以上850μm未満の粒子の含有量が、95質量%以上であることを特徴とする。好ましくは、150μm以上850μm未満の粒子の含有量が、97質量%以上であることによって、前述の特性を有する吸水剤とすることができる。なお、150μm以上850μm未満の粒子の含有量の上限は、100重量%である。また、150μm以上500μm未満の粒子の含有量が、60質量%以上、好ましくは、65質量%以上、より好ましくは、70質量%以上である。なお、150μm以上500μm未満の粒子の含有量の上限は、特に制限されないが、通常98重量%以下であり、好ましくは90重量%以下である。更に、150μm以上300μm未満の粒子の含有量が、20質量%以上、好ましくは、25質量%以上である。なお、150μm以上300μm未満の粒子の含有量の上限は、特に制限されないが、通常50重量%以下であり、好ましくは40重量%以下である。上記したような粒度分布によって前述の特徴を有する吸水剤とすることがよりできる。
本願発明の吸水剤は150μm以上850μm未満の粒子の含有量が、95質量%以上であることを特徴とする。好ましくは、150μm以上850μm未満の粒子の含有量が、97質量%以上であることによって、前述の特性を有する吸水剤とすることができる。なお、150μm以上850μm未満の粒子の含有量の上限は、100重量%である。また、150μm以上500μm未満の粒子の含有量が、60質量%以上、好ましくは、65質量%以上、より好ましくは、70質量%以上である。なお、150μm以上500μm未満の粒子の含有量の上限は、特に制限されないが、通常98重量%以下であり、好ましくは90重量%以下である。更に、150μm以上300μm未満の粒子の含有量が、20質量%以上、好ましくは、25質量%以上である。なお、150μm以上300μm未満の粒子の含有量の上限は、特に制限されないが、通常50重量%以下であり、好ましくは40重量%以下である。上記したような粒度分布によって前述の特徴を有する吸水剤とすることがよりできる。
本発明の吸水剤は、好ましくは、標準ふるいでの150μm通過物が5重量%以下、及び/又は、710μm非通過物が5重量%以下で、600〜150μmの粒子の割合(標準ふるい分級で規定)が80重量%以上である。
(3−2多価アルコール)
本願発明の吸水剤は、多価アルコールを含むことが好ましい。この際、多価アルコールの含有量は特に制限されないが、多価アルコールを0.1〜1%重量以下を含むことが好ましい。より好ましくは0.2%重量以上、1重量%以下、より好ましくは、0.2%重量以上、0.5重量%以下であることによって、より特性(例えば、吸水倍率、加圧下吸水倍率、これらのバランス)に優れた吸水剤とすることができる。多価アルコールは上記の化合物、特に炭素数2〜6の多価アルコール及びアミノアルコール、炭素数3〜6のジオール、特に炭素数3のジオールが選択される。
本願発明の吸水剤は、多価アルコールを含むことが好ましい。この際、多価アルコールの含有量は特に制限されないが、多価アルコールを0.1〜1%重量以下を含むことが好ましい。より好ましくは0.2%重量以上、1重量%以下、より好ましくは、0.2%重量以上、0.5重量%以下であることによって、より特性(例えば、吸水倍率、加圧下吸水倍率、これらのバランス)に優れた吸水剤とすることができる。多価アルコールは上記の化合物、特に炭素数2〜6の多価アルコール及びアミノアルコール、炭素数3〜6のジオール、特に炭素数3のジオールが選択される。
(残存エポキシ架橋剤)
本願発明の吸水剤はエポキシ化合物0(検出限界以下。以下NDと称することがある)〜5ppm、さらには0(ND)〜2ppmを含むことを特徴とし、好ましくは検出限界値(ND)〜2ppmであることによって前述の特徴を有する吸水剤とすることができる。
本願発明の吸水剤はエポキシ化合物0(検出限界以下。以下NDと称することがある)〜5ppm、さらには0(ND)〜2ppmを含むことを特徴とし、好ましくは検出限界値(ND)〜2ppmであることによって前述の特徴を有する吸水剤とすることができる。
(3−3無加圧下吸水倍率)
本願発明の吸水剤は無加圧下吸水倍率(CRC)が25g/g以上であることが好ましい。より好ましくは、27g/g以上、さらにより好ましくは、30g/g以上、更により好ましくは、33g/g以上であることによって前述の特徴を有する吸水剤とすることができる。上限は適宜決定されるが、AAPや液透過性(例えばSFCやGBP)など他の物性とのバランスから50g/g以下、さらには45g/g以下、40g/g以下の順に好ましい。
本願発明の吸水剤は無加圧下吸水倍率(CRC)が25g/g以上であることが好ましい。より好ましくは、27g/g以上、さらにより好ましくは、30g/g以上、更により好ましくは、33g/g以上であることによって前述の特徴を有する吸水剤とすることができる。上限は適宜決定されるが、AAPや液透過性(例えばSFCやGBP)など他の物性とのバランスから50g/g以下、さらには45g/g以下、40g/g以下の順に好ましい。
(3−4加圧下吸収倍率)
本願発明の吸水剤は加圧下吸水倍率(AAP0.3psi)が20g/g以上であることが好ましい。より好ましくは、24g/g以上、さらにより好ましくは、26g/g以上、更により好ましくは、28g/g以上であることによって前述の特徴を有する吸水剤とすることができる。上限は適宜決定されるが、AAPや液透過性(例えばSFCやGBP)など他の物性とのバランスから40g/g以下、さらには37g/g以下程度である。また、本発明の吸水剤の加圧下吸水倍率(AAP0.7psi)が好ましくは10g/g以上で、15g/g以上、20g/g以上、22g/g以上、24g/g以上である。
本願発明の吸水剤は加圧下吸水倍率(AAP0.3psi)が20g/g以上であることが好ましい。より好ましくは、24g/g以上、さらにより好ましくは、26g/g以上、更により好ましくは、28g/g以上であることによって前述の特徴を有する吸水剤とすることができる。上限は適宜決定されるが、AAPや液透過性(例えばSFCやGBP)など他の物性とのバランスから40g/g以下、さらには37g/g以下程度である。また、本発明の吸水剤の加圧下吸水倍率(AAP0.7psi)が好ましくは10g/g以上で、15g/g以上、20g/g以上、22g/g以上、24g/g以上である。
(3−5水不溶性無機微粒子及び/又は多価金属カチオン)
本願発明の吸水剤は水不溶性無機微粒子及び/又は多価金属カチオンを含むことを特徴とする。水不溶性無機微粒子としては、前述の化合物が好ましく、吸水剤と水不溶性無機微粒子の割合は、吸水剤100重量部に対して3重量部以下が好ましく、2重量部以下がより好ましく、1重量部以下が更に好ましく、0.5重量部以下が特に好ましく、0.001重量部以上が好ましく、0.01重量部以上がより好まく、0.05重量部以上が更に好ましく、0.1重量部以上が特に好ましい。
本願発明の吸水剤は水不溶性無機微粒子及び/又は多価金属カチオンを含むことを特徴とする。水不溶性無機微粒子としては、前述の化合物が好ましく、吸水剤と水不溶性無機微粒子の割合は、吸水剤100重量部に対して3重量部以下が好ましく、2重量部以下がより好ましく、1重量部以下が更に好ましく、0.5重量部以下が特に好ましく、0.001重量部以上が好ましく、0.01重量部以上がより好まく、0.05重量部以上が更に好ましく、0.1重量部以上が特に好ましい。
また、多価金属カチオンとしては、吸水剤100重量部に対して、0.001〜3重量部が好ましく、0.01〜2重量部がより好ましく、0.02〜1重量部が更に好ましく、0.03〜0.9重量部が特に好ましく、0.05〜0.8重量部が最も好ましい。
(3−6吸湿ブロッキング率)
本願発明の吸水性樹脂(粒子状吸水剤)は吸湿ブロッキング率が20重量%以下であることを特徴とする。吸湿ブロッキング率は好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、更に好ましくは0%とすることで前述の特徴を有する吸水剤とすることができる。なお、吸湿ブロッキング率は後述の測定方法で規定される。
本願発明の吸水性樹脂(粒子状吸水剤)は吸湿ブロッキング率が20重量%以下であることを特徴とする。吸湿ブロッキング率は好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、更に好ましくは0%とすることで前述の特徴を有する吸水剤とすることができる。なお、吸湿ブロッキング率は後述の測定方法で規定される。
(3−7)吸収体、吸収性物品
本発明の粒子状吸水剤は、吸水を目的とした用途に用いられ、特にシート状、テープ状の加工した用途に使用される。シート状、テープ状の加工した本発明の吸水剤は、止水ゴム、止水テープ、キッチンシート、ペットシート、止血シート、その他、紙オムツ、ナプキン等の吸収物品(最終消費財)に使用できる。また、本発明の吸水剤は、耐衝撃性や吸湿流動性に優れるため、吸収体や吸収性物品に使用する際、吸収性物品の製造工程でのトラブル減少や作業環境の改善が望めると共に、ダメージによる吸水性能の低下が抑えられ、粒子状吸水剤本来の性能を吸収性物品等で十分に発揮することができる。
本発明の粒子状吸水剤は、吸水を目的とした用途に用いられ、特にシート状、テープ状の加工した用途に使用される。シート状、テープ状の加工した本発明の吸水剤は、止水ゴム、止水テープ、キッチンシート、ペットシート、止血シート、その他、紙オムツ、ナプキン等の吸収物品(最終消費財)に使用できる。また、本発明の吸水剤は、耐衝撃性や吸湿流動性に優れるため、吸収体や吸収性物品に使用する際、吸収性物品の製造工程でのトラブル減少や作業環境の改善が望めると共に、ダメージによる吸水性能の低下が抑えられ、粒子状吸水剤本来の性能を吸収性物品等で十分に発揮することができる。
また、本発明の粒子状吸水剤は、吸水性能(CRCやAAP等)が高く、耐経時着色に優れ、更に劣化可溶分増加率等で評価される耐尿性にも優れている。したがって、吸収性物品等の経時的な着色や吸水性能の低下を抑制できるため、シート状、テープ状に加工後も液(尿)モレや肌アレ等の問題が生じない。
本発明の吸収体や吸収性物品は本発明の吸水剤を含んでなるが、ここでいう「吸収体」とは、吸水剤と親水性繊維とを主成分として成型された吸収材をいう。
本発明では吸水剤20〜100重量%及び親水性繊維80〜0重量%とを含んで成型される吸収体を提供する。尚、上記吸収体中の吸水剤の含有量(コア濃度/吸水剤及び親水性繊維の合計重量に対する含有量)は、20〜100重量%が好ましく、25〜90重量%がより好ましく、30〜80重量%が更に好ましく、40〜80重量%が最も好ましい。上記含有量が高くなる程、吸収体や吸収物品等の吸水性能は吸水剤の吸水性能の影響を受けやすくなる。
〔4〕実施例
以下、実施例に従って発明を説明するが、本発明は実施例に限定され解釈させるものではない。また、本発明の特許請求の範囲や実施例に記載の諸物性は、以下の測定法(4−1)〜(4−8)に従って求めた。尚、特に断りのない限り、各実施例での各工程は実質常圧(大気圧の±5%、更に好ましくは1%以内)で行われ、同一工程では意図的な加圧又は減圧による圧力変化は加えずに実施した。
以下、実施例に従って発明を説明するが、本発明は実施例に限定され解釈させるものではない。また、本発明の特許請求の範囲や実施例に記載の諸物性は、以下の測定法(4−1)〜(4−8)に従って求めた。尚、特に断りのない限り、各実施例での各工程は実質常圧(大気圧の±5%、更に好ましくは1%以内)で行われ、同一工程では意図的な加圧又は減圧による圧力変化は加えずに実施した。
(4−1)粒度
本発明に係る吸水性樹脂粉末の粒度は、欧州特許0349240号に開示された測定方法に準じて行った。
本発明に係る吸水性樹脂粉末の粒度は、欧州特許0349240号に開示された測定方法に準じて行った。
即ち、目開き850μm、710μm、600μm、500μm、420μm、300μm、212μm、150μm、106μm、45μmを有するJIS標準篩(JIS Z8801−1(2000))又は相当する篩を用いて、粒子状吸水剤10gを分級した。
(4−2)CRC(無加圧下吸水倍率)
ERT441.2−0.2に従い、0.90重量%塩化ナトリウム水溶液(生理食塩水とも称する)に対する無加圧下で30分の吸水倍率(CRC)を求めた。
ERT441.2−0.2に従い、0.90重量%塩化ナトリウム水溶液(生理食塩水とも称する)に対する無加圧下で30分の吸水倍率(CRC)を求めた。
(4−3)加圧下吸水倍率(AAP)
本発明に係る吸水性樹脂粉末の加圧下吸水倍率(AAP)の測定は、ERT442.2−02に準じて行った。
本発明に係る吸水性樹脂粉末の加圧下吸水倍率(AAP)の測定は、ERT442.2−02に準じて行った。
即ち、粒子状吸水剤0.9g(重量W3[g])を測定装置に投入し、測定装置一式の重量(W4[g])を測定した。次に、0.90重量%塩化ナトリウム水溶液を2.06kPaの加圧下で該粒子状吸水剤に吸収させた。1時間経過後、測定装置一式の重量(W5[g])を測定した。得られたW3[g]、W4[g]、W5[g]から次式にしたがって、加圧下吸水倍率(AAP)を算出した。
(4−4)固形分
吸水性樹脂粉末において、180℃で揮発しない成分が占める割合(重量%)を表す。含水率との関係は、{固形分=100−含水率}となる。
吸水性樹脂粉末において、180℃で揮発しない成分が占める割合(重量%)を表す。含水率との関係は、{固形分=100−含水率}となる。
固形分の測定方法は、以下のように行った。
底面の直径が約5cmのアルミカップ(重量W3[g])に、約1gの吸水性樹脂粉末を量り取り(重量W4[g])、180℃の無風乾燥機中において3時間静置し、乾燥させた。乾燥後のアルミカップと吸水性樹脂粉末との合計重量(W5[g])を測定し、数2より固形分を求めた。
(4−5)吸水性樹脂粉末の多価アルコール含有量
260mlのポリプロピレン製ビーカーに35mmのテフロン(登録商標)の回転子を入れ、秤量した吸水性樹脂粉末1g、0.9 質量% 塩化ナトリウム水溶液100gを加え、膨潤ゲル粒子(約1mm前後)をマグネチックスターラーで1時間攪拌した。
260mlのポリプロピレン製ビーカーに35mmのテフロン(登録商標)の回転子を入れ、秤量した吸水性樹脂粉末1g、0.9 質量% 塩化ナトリウム水溶液100gを加え、膨潤ゲル粒子(約1mm前後)をマグネチックスターラーで1時間攪拌した。
攪拌後、上澄み液をポリプロピレン製シリンジで吸い取り、クロマトディスク(GLクロマトディスク25A 、ジーエルサイエンス株式会社製) で濾過した。濾液を液体クロマトで分析することで、吸水性樹脂粉末の多価アルコール含有量を定量した。なお、検出限界(N.D.レベル)は100ppm以下であった。
(4−6)吸水性樹脂粉末のエポキシ化合物の含有量の測定
下記の手順で、吸水剤中の残存架橋剤について、ニコチンアミド−架橋剤付加物としてHPLCで定量した。
下記の手順で、吸水剤中の残存架橋剤について、ニコチンアミド−架橋剤付加物としてHPLCで定量した。
すなわち、吸水性樹脂粉末(吸水剤)2.0gを100mlのビーカーに加え、メチルアルコール/水=2/1(重量比)からなる組成液2mlを加え、蓋をして室温で1時間放置する。次いで、メチルアルコール5mlを上記ビーカーに加え、吸水剤の分散液からシリンジに付けたHPLC用フィルターを用いて溶液を濾過した。得られた濾液1.0gを50mlのナスフラスコに入れ、12wt%のニコチンアミド水溶液0.05mlを添加する。ナスフラスコに空冷管をつけ沸騰したウォーターバスで溶液が乾固しないように30分間加熱することで、ニコチンアミドと残存架橋剤とを反応させる。反応液をろ紙を用いて濾過し、濾過液を濃縮乾固した後、HPLC溶離液を加えニコチンアミド−架橋剤付加物を高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)で、UV吸収によって分析した。一方、吸水剤粉末を用いず既知量の架橋剤を加えて同様の操作を行い、得られた検量線を外部標準となし、濾過液の希釈倍率を考慮して、吸水性樹脂粉末のエポキシ化合物含有量(ppm)を求めた。
(4−7)粒子状吸水剤のグリシジル系架橋剤の含有量の測定
粒子状吸水剤のグリシジル系架橋剤(未反応物及び反応物)の含有量は、以下の方法によって測定される。
粒子状吸水剤のグリシジル系架橋剤(未反応物及び反応物)の含有量は、以下の方法によって測定される。
(未反応物量を測定する方法)
上記(4−6)と同様にして分析した。
上記(4−6)と同様にして分析した。
(反応物量を測定する方法)
吸水性樹脂(ポリアクリル酸)と架橋剤(例えば、グリシジルジル架橋剤、多価アルコール、アミノアルコールetc)との反応が基本的にはエステル結合またはアミド結合であることから、吸水剤中の反応した架橋剤は、加水分解生成物の分析を行った。すなわち、粒子状吸水剤100mgと3.3wt%KOH5mlを密閉容器に入れ、90℃、6日間放置後、5mlの3.3wt%KOHで希釈し、フィルターで濾過したロ液をGC−MS(JEOL G−239)に1μl注入し、分析した。
吸水性樹脂(ポリアクリル酸)と架橋剤(例えば、グリシジルジル架橋剤、多価アルコール、アミノアルコールetc)との反応が基本的にはエステル結合またはアミド結合であることから、吸水剤中の反応した架橋剤は、加水分解生成物の分析を行った。すなわち、粒子状吸水剤100mgと3.3wt%KOH5mlを密閉容器に入れ、90℃、6日間放置後、5mlの3.3wt%KOHで希釈し、フィルターで濾過したロ液をGC−MS(JEOL G−239)に1μl注入し、分析した。
検出は、グリシジル系架橋剤の反応物から得られる特徴的な2つの成分(保持時間約25分と31分)の持つ強度の大きな質量数M/Z=87とM/Z=74のイオン種を選択(SIMモード)する。
グリシジル系架橋剤で表面架橋された粒子状吸水性は、質量数M/Z=74のイオン種の強度に対する質量数M/Z=87のイオン種の強度の比が1.0〜2.5の範囲で検出される特徴を有することで、グリシジル系架橋剤の使用有無および使用量を判断することができる。
(4−8)粒子状吸水剤の常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(第2の表面架橋剤)の含有量および粒子状吸水剤の常温で液体(融点25℃未満)の有機表面架橋剤(第3の表面架橋剤)の含有量の測定
粒子状吸水剤の常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(第2の表面架橋剤)の含有量および粒子状吸水剤の常温で液体(融点25℃未満)の有機表面架橋剤(第3の表面架橋剤)の含有量は、以下の方法によって測定される。
粒子状吸水剤の常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(第2の表面架橋剤)の含有量および粒子状吸水剤の常温で液体(融点25℃未満)の有機表面架橋剤(第3の表面架橋剤)の含有量は、以下の方法によって測定される。
260mlのポリプロピレン製ビーカーに35mmのテフロン(登録商標)の回転子を入れ、秤量した吸水性樹脂粉末1g、0.9質量%塩化ナトリウム水溶液100gを加え、膨潤ゲル粒子(約1mm前後)をマグネティックスターラー(約100〜200rpm)を用いて1時間攪拌した。攪拌後、上澄み液をポリプロピレン製シリンジで吸い取り、クロマトディスク(GLクロマトディスク25A、ジーエルサイエンス株式会社製)で濾過した。濾液を液体クロマトで分析することで、残存エチレングリコール含有量及びその他多価アルコールを定量した。
(4−10)アルミニウムカチオン量の定量
260mlのポリプロピレン製ビーカーに35mmのテフロン(登録商標)の回転子を入れ、秤量した吸水性樹脂粉末1g、0.9 質量% 塩化ナトリウム水溶液190g、2N塩酸10gを加え、マグネチックスターラーを用いて5分間攪拌した。
260mlのポリプロピレン製ビーカーに35mmのテフロン(登録商標)の回転子を入れ、秤量した吸水性樹脂粉末1g、0.9 質量% 塩化ナトリウム水溶液190g、2N塩酸10gを加え、マグネチックスターラーを用いて5分間攪拌した。
攪拌後、上澄み液をポリプロピレン製シリンジで吸い取り、クロマトディスク(GLクロマトディスク25A 、ジーエルサイエンス株式会社製)で濾過した。濾液をICP(プラズマ発光分光分析)にて分析した。
(4−11)吸湿ブロッキング率
吸水性樹脂粉末約2gを、直径52mmのアルミカップに均一に散布した後、温度25℃、相対湿度90±5%RHに調整した恒温恒湿器(エスペック株式会社製;MODEL: SH−641)に1時間静置した。
吸水性樹脂粉末約2gを、直径52mmのアルミカップに均一に散布した後、温度25℃、相対湿度90±5%RHに調整した恒温恒湿器(エスペック株式会社製;MODEL: SH−641)に1時間静置した。
その後、上記アルミカップ中の吸水性樹脂粉末を目開き2000μm(8.6メッシュ)のJIS標準篩(The IIDA TESTING SIEVE/内径80mm)上に静かに移し、ロータップ型篩振とう機(株式会社飯田製作所製;ES−65型篩振とう機/回転数230rpm、衝撃数130rpm)を用いて、温度20〜25℃、相対湿度50%RHの条件下で5秒間分級した。
次いで、上記JIS標準篩上に残存した吸水性樹脂粉末(重量W9[g])及びJIS標準篩を通過した吸水性樹脂粉末(重量W10[g])の重量を測定し、下記数3に従って吸湿流動性(吸湿ブロッキング率)を算出した。吸湿ブロッキング率はその値が低い程、吸湿流動性に優れている。
[製造例1]
中和率75モル%のアクリル酸ナトリウム水溶液5500g(単量体濃度35重量%)に、トリメチロールプロパントリアクリレート(分子量296)0.38g(0.006モル%対単量体)を溶解し、単量体水溶液(a)とした後、窒素ガス雰囲気下で30分間脱気した。
中和率75モル%のアクリル酸ナトリウム水溶液5500g(単量体濃度35重量%)に、トリメチロールプロパントリアクリレート(分子量296)0.38g(0.006モル%対単量体)を溶解し、単量体水溶液(a)とした後、窒素ガス雰囲気下で30分間脱気した。
次に、内容積10Lのシグマ型羽根を2本有する双腕型のジャケット付きステンレス製ニーダーに蓋を付けて形成した反応器に、上記単量体水溶液(a)を投入し、液温を30℃に保ちながら反応器内に窒素ガスを吹き込み、系内の溶存酸素が1ppm以下となるように窒素置換した。
続いて、10重量%の過硫酸ナトリウム水溶液24.6g及び0.2重量%のL−アスコルビン酸水溶液21.8gをそれぞれ別個に、上記単量体水溶液(a)を攪拌させながら添加したところ、約1分後に重合が開始した。そして、生成した含水ゲル状架橋重合体(a)を解砕しながら30〜90℃で重合し、重合開始から60分経過後に含水ゲル状架橋重合体(a)を反応器から取り出した。尚、得られた含水ゲル状架橋重合体(a)は、その径が5mm程度に細粒化されていた。
上記細粒化された含水ゲル状架橋重合体(a)を、目開き300μm(50メッシュ)の金網上に広げ180℃で45分間熱風乾燥して、乾燥物を得た。なお、この乾燥物の含水率は、3.7重量%であった。次に、この乾燥物をロールミルで粉砕し、更に目開きが850μmと150μmのJIS標準篩で分級した。この一連の操作により、吸水性樹脂粉末(a)を得た。得られた吸水性樹脂粉末(a)中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量は、97.3重量%であった。また、得られた吸水性樹脂粉末(a)の重量平均粒子径(D50)は、386μmであった。尚、吸水性樹脂粉末(a)のCRC(無加圧下吸水倍率)は53.0[g/g]、AAPは9.8〔g/g〕であった。
[製造例2]
断熱材である発泡スチロールで覆われた、内径80mm、容量1リットルのポリプロピレン製容器に、アクリル酸291g、内部架橋剤としてのポリエチレングリコールジアクリレート(分子量 523)0.43g(カルボキシル基含有不飽和単量体に対し0.02モル%)、および1.0重量%ジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液1.80g、IRGACURE(登録商標)184の1.0重量%アクリル酸溶液3.60gを混合した溶液(A)と、48.5重量%水酸化ナトリウム水溶液247gと50℃に調温したイオン交換水255gを混合した溶液(B)を作成した。長さ5cmのマグネチックスターラーを用い800r.p.m.で攪拌した溶液(A)に、溶液(B)をすばやく加え混合することで単量体水溶液(C)を得た。単量体水溶液(C)は、中和熱と溶解熱により、液温が約100℃まで上昇した。なお、アクリル酸の中和率は、73.5モル%であった。
断熱材である発泡スチロールで覆われた、内径80mm、容量1リットルのポリプロピレン製容器に、アクリル酸291g、内部架橋剤としてのポリエチレングリコールジアクリレート(分子量 523)0.43g(カルボキシル基含有不飽和単量体に対し0.02モル%)、および1.0重量%ジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウム水溶液1.80g、IRGACURE(登録商標)184の1.0重量%アクリル酸溶液3.60gを混合した溶液(A)と、48.5重量%水酸化ナトリウム水溶液247gと50℃に調温したイオン交換水255gを混合した溶液(B)を作成した。長さ5cmのマグネチックスターラーを用い800r.p.m.で攪拌した溶液(A)に、溶液(B)をすばやく加え混合することで単量体水溶液(C)を得た。単量体水溶液(C)は、中和熱と溶解熱により、液温が約100℃まで上昇した。なお、アクリル酸の中和率は、73.5モル%であった。
次に、単量体水溶液(C)に3重量%の過硫酸ナトリウム水溶液1.8gを加え、約1秒間攪拌した後すぐに、内面にテフロン(登録商標)を貼り付けたステンレス製バット型容器中に開放系で注いだ。また、ステンレス製バット型容器に単量体水溶液を注ぎ込むと同時に紫外線を照射した。
単量体水溶液がバットに注がれて間もなく重合が開始し、重合は約1分以内にピーク温度となった。3分後、紫外線の照射を停止し、含水重合物を取り出した。なお、これら一連の操作は大気中に開放された系で行った。
得られた含水重合物を、ミート・チョッパー(MEAT−CHOPPER TYPE:12VR−400KSOX 飯塚工業株式会社、ダイ孔径:6.4mm、孔数:38、ダイ厚み8mm)により粉砕し、細分化された粉砕含水重合物粒子を得た。尚、得られた粉砕含水重合物粒子は2mm以下に細粒化(細分化)されていた。
この細分化された粉砕含水重合物粒子を50メッシュ(目開き300μm)の金網上に広げ、180℃で45分間熱風乾燥を行い、乾燥物を得た。なお、この乾燥物の含水率は、3.8重量%であった。次に、この乾燥物をロールミルを用いて粉砕し、さらに目開き850μmと目開き150μmのJIS標準篩で分級することにより、不定形破砕状の吸水性樹脂(固形分96重量%)である吸水性樹脂粉末(b)を得た。得られた吸水性樹脂粉末(b)中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量は、97.1重量%であった。また、得られた吸水性樹脂粉末(b)の重量平均粒子径(D50)は、435μmであった。尚、吸水性樹脂粉末(b)のCRC(無加圧下吸水倍率)は47.3[g/g]、AAPは9.8〔g/g〕であった。
[比較例1]
製造例1記載の吸水性樹脂粉末(a)を比較吸水性樹脂(1)として、諸物性を表1に示した。
製造例1記載の吸水性樹脂粉末(a)を比較吸水性樹脂(1)として、諸物性を表1に示した。
[比較例2]
製造例2記載の吸水性樹脂粉末(b)を比較吸水性樹脂(2)として、諸物性を表1に示した。
製造例2記載の吸水性樹脂粉末(b)を比較吸水性樹脂(2)として、諸物性を表1に示した。
[実施例1]
製造例1記載の吸水性樹脂粉末(a)100重量部に対して、エチレングリコールジグリシジルエーテル(商品名デナコールEX−810、ナガセケムテック社製)0.03重量部、予め45℃に加熱して溶融させたエチレンカーボネート(融点36℃)1.0重量部、水3.0重量部からなる表面処理剤を均一に混合して、架橋剤水溶液を調製し、当該架橋剤水溶液を調製してから約10秒で吸水性樹脂粉末に混合し、175℃で40分間加熱処理した。なお、吸水性樹脂粉末及び架橋剤水溶液は、混合前に予め、それぞれ、45℃及び45℃に加熱された。また、混合時の(加熱処理前の)表面架橋剤水溶液の温度は、45℃であった。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで吸水性樹脂粉末(a−1)を得た。吸水性樹脂粉末(a−1)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで吸水性樹脂粉末(1)を得た。吸水性樹脂粉末(1)の諸物性を表1に示す。
製造例1記載の吸水性樹脂粉末(a)100重量部に対して、エチレングリコールジグリシジルエーテル(商品名デナコールEX−810、ナガセケムテック社製)0.03重量部、予め45℃に加熱して溶融させたエチレンカーボネート(融点36℃)1.0重量部、水3.0重量部からなる表面処理剤を均一に混合して、架橋剤水溶液を調製し、当該架橋剤水溶液を調製してから約10秒で吸水性樹脂粉末に混合し、175℃で40分間加熱処理した。なお、吸水性樹脂粉末及び架橋剤水溶液は、混合前に予め、それぞれ、45℃及び45℃に加熱された。また、混合時の(加熱処理前の)表面架橋剤水溶液の温度は、45℃であった。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで吸水性樹脂粉末(a−1)を得た。吸水性樹脂粉末(a−1)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで吸水性樹脂粉末(1)を得た。吸水性樹脂粉末(1)の諸物性を表1に示す。
[実施例2]
製造例2記載の吸水性樹脂粉末(b)100重量部に対して、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.025重量部、予め45℃に加熱して溶融させたエチレンカーボネート0.3重量部、1,2−プロパンジオール(プロピレングリコール)(融点−59℃)0.5重量部、水3.0重量部からなる表面処理剤(3成分)を均一に混合して、架橋剤水溶液を調製し、当該架橋剤水溶液を調製してから約10秒で吸水性樹脂粉末に混合し、175℃で40分間加熱処理した。なお、混合時の(加熱処理前の)表面架橋剤水溶液の温度は、45℃であった。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで吸水性樹脂粉末(b−2)を得た。吸水性樹脂粉末(b−2)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200(BET比表面積=200±25m2/g、一次平均粒子径=約12nm)を0.3重量部加え均一に混合することで吸水性樹脂粉末(2)を得た。吸水性樹脂粉末(2)の諸物性を表1に示す。
製造例2記載の吸水性樹脂粉末(b)100重量部に対して、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.025重量部、予め45℃に加熱して溶融させたエチレンカーボネート0.3重量部、1,2−プロパンジオール(プロピレングリコール)(融点−59℃)0.5重量部、水3.0重量部からなる表面処理剤(3成分)を均一に混合して、架橋剤水溶液を調製し、当該架橋剤水溶液を調製してから約10秒で吸水性樹脂粉末に混合し、175℃で40分間加熱処理した。なお、混合時の(加熱処理前の)表面架橋剤水溶液の温度は、45℃であった。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで吸水性樹脂粉末(b−2)を得た。吸水性樹脂粉末(b−2)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200(BET比表面積=200±25m2/g、一次平均粒子径=約12nm)を0.3重量部加え均一に混合することで吸水性樹脂粉末(2)を得た。吸水性樹脂粉末(2)の諸物性を表1に示す。
[実施例3]
実施例2記載の吸水性樹脂粉末(b−2)100重量部に、第4の架橋剤(多価金属カチオン;無機イオン性架橋剤)として50重量%硫酸アルミニウム水溶液(酸化アルミニウム分として8重量%)を1.0重量部加え均一に混合することで吸水性樹脂粉末(3)を得た。吸水性樹脂粉末(3)の諸物性を表1に示す。
実施例2記載の吸水性樹脂粉末(b−2)100重量部に、第4の架橋剤(多価金属カチオン;無機イオン性架橋剤)として50重量%硫酸アルミニウム水溶液(酸化アルミニウム分として8重量%)を1.0重量部加え均一に混合することで吸水性樹脂粉末(3)を得た。吸水性樹脂粉末(3)の諸物性を表1に示す。
[比較例3]
製造例1記載の吸水性樹脂粉末(a)100重量部に、日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(3)を得た。吸水性樹脂粉末(3)の諸物性を表1に示す。
製造例1記載の吸水性樹脂粉末(a)100重量部に、日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(3)を得た。吸水性樹脂粉末(3)の諸物性を表1に示す。
[比較例4]
製造例1記載の吸水性樹脂粉末(a)100重量部に対して、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.03重量部、水3.0重量部からなる表面処理剤を均一に混合し、175℃で40分間加熱処理した。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで吸水性樹脂粉末(a−C−4)を得た。吸水性樹脂粉末(a−C−4)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(4)を得た。比較吸水性樹脂粉末(4)の諸物性を表1に示す。
製造例1記載の吸水性樹脂粉末(a)100重量部に対して、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.03重量部、水3.0重量部からなる表面処理剤を均一に混合し、175℃で40分間加熱処理した。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで吸水性樹脂粉末(a−C−4)を得た。吸水性樹脂粉末(a−C−4)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(4)を得た。比較吸水性樹脂粉末(4)の諸物性を表1に示す。
[比較例5]
製造例2記載の吸水性樹脂粉末(b)100重量部に対して、エチレンカーボネート1.0重量部、水3.0重量部からなる表面処理剤を均一に混合し、175℃で40分間加熱処理した。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで吸水性樹脂粉末(a−C−5)を得た。吸水性樹脂粉末(a−C−5)100重量部に50%硫酸アルミニウム水溶液(酸化アルミニウムとして8%)を1.0重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(5)を得た。比較吸水性樹脂粉末(5)の諸物性を表1に示す。
製造例2記載の吸水性樹脂粉末(b)100重量部に対して、エチレンカーボネート1.0重量部、水3.0重量部からなる表面処理剤を均一に混合し、175℃で40分間加熱処理した。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで吸水性樹脂粉末(a−C−5)を得た。吸水性樹脂粉末(a−C−5)100重量部に50%硫酸アルミニウム水溶液(酸化アルミニウムとして8%)を1.0重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(5)を得た。比較吸水性樹脂粉末(5)の諸物性を表1に示す。
[比較例6]
特開平6−184320に記載の実施例3と同様にして吸水性樹脂粉末を得た。
特開平6−184320に記載の実施例3と同様にして吸水性樹脂粉末を得た。
すなわち、75モル%の中和率を有するアクリル酸ナトリウム塩の水溶液5500g(単量体濃度 33%)に、架橋剤としてN,N’−メチレンビスアクリルアミド1.58gを溶解させ窒素ガスで30分脱気後、内容積10Lでシグマ型羽根を2本有するジャケット付きステンレス製双腕型ニーダーに蓋をつけた反応器に供給し、単量体を30℃の温度に保ち反応系をさらに窒素置換した。
次いで、過硫酸アンモニウム2.4gとl−アスコルビン酸0.12gを添加したところ1分後に重合が開始し、16分後には反応系内のピーク温度は83℃に達し、含水ゲル重合体は約5mmの径に細分化され、更に撹拌を続け、重合を開始して60分後に含水ゲル重合体を取り出した。
得られた含水ゲル状重合体の細粒化物を50メッシュの金網上に広げ、150℃で90分間熱風乾燥した。乾燥物を振動ミルを用いて粉砕し、更に20メッシュで分級し、不定形破砕状で、平均粒子径400μmのべ−スポリマ−としての吸水性樹脂粉末(C6)を得た。
吸水性樹脂粉末(C6)100部に、第一架橋剤としてのプロピレングリコ−ル(SP値 δ=12.6)3部、第二架橋剤としてのプロピレングリコールジグリシジルエーテル(SP値δ=10.1)0.1部、水5部及びメタノ−ル2部からなる架橋剤組成液を混合し、得られた混合物を195℃で40分間加熱処理した。得られた比較吸水性樹脂(6)の性能評価結果を表1に示した。
[比較例7]
比較吸水性樹脂(7)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(7)を得た。比較吸水性樹脂粉末(7)の諸物性を表1に示す。
比較吸水性樹脂(7)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(7)を得た。比較吸水性樹脂粉末(7)の諸物性を表1に示す。
本願発明である実施例1〜3において、CRC、AAP、吸湿ブロッキング率の3種の物性が高く、エポキシ化合物、多価アルコールの含有量が少ない吸水性樹脂粉末が得られていることが分かる。
特許文献1:国際公開第2009/123193号パンフレット(US 2011/0039961 A1に該当)
特許文献2:国際公開第2009/113679号パンフレット(US 2011/0015351 A1に該当)
特許文献3:国際公開第2009/113678号パンフレット(US 2011/0009590 A1に該当)
特許文献4:国際公開第2009/113671号パンフレット(US 2011/0011491 A1に該当)
特許文献5:国際公開第2009/113672号パンフレット(US 2011/0003926 A1に該当)
特許文献6:国際公開第2009/119754号パンフレット(US 2011/0028670 A1に該当)
特許文献7:国際公開第2009/123197号パンフレット(US 2011/0021725 A1に該当)
特許文献8:米国特許第6716894号明細書
特許文献9:米国特許第6727345号明細書
特許文献10:米国特許第6164455号明細書
特許文献11:米国特許第6817557号明細書
特許文献12:米国特許第6641064号明細書
特許文献13:米国特許第6291635号明細書
特許文献14:欧州特許第1949011号明細書(US 2008/0287631 A1に該当)
特許文献15:欧州特許出願公開第0668080号明細書(US 2006/0025536 A1に該当)
特許文献16:国際公開第97/0003114パンフレット(EP 0 780 424 A1に該当)
特許文献17:米国特許第5610208号明細書
特許文献18:米国特許第7378453号明細書
特許文献19:国際公開第2006/033477パンフレット(US 2008/0075937 A1に該当)
特許文献20:PCT/JP2012/052043号(PCT出願2012年1月30日)
特許文献21:PCT/JP2012/052044号(PCT出願2012年1月30日)
特許文献2:国際公開第2009/113679号パンフレット(US 2011/0015351 A1に該当)
特許文献3:国際公開第2009/113678号パンフレット(US 2011/0009590 A1に該当)
特許文献4:国際公開第2009/113671号パンフレット(US 2011/0011491 A1に該当)
特許文献5:国際公開第2009/113672号パンフレット(US 2011/0003926 A1に該当)
特許文献6:国際公開第2009/119754号パンフレット(US 2011/0028670 A1に該当)
特許文献7:国際公開第2009/123197号パンフレット(US 2011/0021725 A1に該当)
特許文献8:米国特許第6716894号明細書
特許文献9:米国特許第6727345号明細書
特許文献10:米国特許第6164455号明細書
特許文献11:米国特許第6817557号明細書
特許文献12:米国特許第6641064号明細書
特許文献13:米国特許第6291635号明細書
特許文献14:欧州特許第1949011号明細書(US 2008/0287631 A1に該当)
特許文献15:欧州特許出願公開第0668080号明細書(US 2006/0025536 A1に該当)
特許文献16:国際公開第97/0003114パンフレット(EP 0 780 424 A1に該当)
特許文献17:米国特許第5610208号明細書
特許文献18:米国特許第7378453号明細書
特許文献19:国際公開第2006/033477パンフレット(US 2008/0075937 A1に該当)
特許文献20:PCT/JP2012/052043号(PCT出願2012年1月30日)
特許文献21:PCT/JP2012/052044号(PCT出願2012年1月30日)
(注記)
なお、以下、特許文献20(PCT/JP2012/052043号)及び特許文献21(PCT/JP2012/052044号)の記載を必要により段落番号で引用するが、特許文献20,21で引用した段落はそのまま本願の記載とする。必要により、特許文献20,21(何れもPCT出願2012年1月30日)についてもその国際公開公報を参照できる。
なお、以下、特許文献20(PCT/JP2012/052043号)及び特許文献21(PCT/JP2012/052044号)の記載を必要により段落番号で引用するが、特許文献20,21で引用した段落はそのまま本願の記載とする。必要により、特許文献20,21(何れもPCT出願2012年1月30日)についてもその国際公開公報を参照できる。
[比較例7]
比較吸水性樹脂(6)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(7)を得た。比較吸水性樹脂粉末(7)の諸物性を表1に示す。
比較吸水性樹脂(6)100重量部に日本アエロジル社製のヒュームドシリカAEROSIL200を0.3重量部加え均一に混合することで比較吸水性樹脂粉末(7)を得た。比較吸水性樹脂粉末(7)の諸物性を表1に示す。
Claims (24)
- ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋されてなる粒子状吸水剤の製造方法において、吸水性樹脂粉末中の粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量を95重量%以上とし、かつ常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を併用する製造方法。
- 常温で液体(融点25℃未満)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)をさらに併用する、請求項1に記載の製造方法。
- 常温で固体の無機カチオン性表面架橋剤として多価金属カチオンを、グリシジル系架橋剤の混合工程と同時又は別の工程で添加する、請求項1又は2に記載の製造方法。
- 水不溶性無機微粒子を、グリシジル系架橋剤の混合工程と同時又は別の工程で添加する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)が溶融状態で貯蔵又は混合されてなる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 吸水性樹脂粉末100重量部に対して、グリシジル系架橋剤が0.001〜10重量部、常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)0.001〜10重量部、常温で液体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)0〜10重量部、常温で固体の無機カチオン性表面架橋剤0〜3重量部(多価金属カチオン量で規定)、水不溶性無機微粒子0〜3重量部で添加される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- グリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)をそれぞれの水溶液として、又は、両架橋剤を含む水溶液として吸水性樹脂粉末に添加したのち、加熱処理する請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- グリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)を含む水溶液を吸水性樹脂粉末に添加したのち、加熱処理する請求項7に記載の製造方法。
- 吸水性樹脂粉末及び前記グリシジル系架橋剤および常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)の少なくとも一方を含む架橋剤水溶液が混合前に予め加熱されてなる請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
- グリシジル系架橋剤及び常温で固体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)の水溶液が連続的に調製され、該水溶液調製後180秒以内に吸水性樹脂粉末に混合される請求項1〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
- グリシジル系架橋剤および常温で固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)の少なくとも一方を含む架橋剤水溶液中の架橋剤の混合比がコリオリ式質量流量計で制御されてなる、請求項1〜10のいずれか1項に記載の製造方法。
- 常温を超えて固体(融点25℃以上)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)が環状炭酸エステル及び環状炭酸アミドから選ばれる請求項1〜11のいずれか1項に記載の製造方法。
- 環状炭酸エステル及び環状炭酸アミドがアルキレンカーボネート及びオキサゾリジノン化合物からばれる請求項12に記載の製造方法。
- 常温で液体の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)が多価アルコール及びアミノアルコールから選ばれる請求項2に記載の製造方法。
- 常温で液体(融点25℃未満)の有機表面架橋剤(グリシジル系架橋剤を除く)の炭素数が3〜6のジオールである、請求項2に記載の製造方法。
- 無機カチオン性表面架橋剤が3価又は4価カチオンの無機酸塩又は有機酸塩である、請求項3に記載の製造方法。
- 吸水剤が標準ふるいでの150μm通過物が5重量%以下、及び/又は、710μm非通過物が5重量%以下で、600〜150μmの粒子の割合(標準ふるい分級で規定)が80重量%以上である、請求項1〜16のいずれか1項に記載の製造方法。
- ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末をグリシジル系架橋剤で表面架橋した吸水剤であって、粒子径150μm以上850μm未満を95重量%以上で残存グリシジル系架橋剤が5ppm以下、吸湿ブロッキング率が20重量%以下である粒子状吸水剤。
- 多価アルコールを0.1〜1重量%含む請求項18に記載の吸水剤。
- 無加圧下吸水倍率(CRC)が25g/g以上、加圧下吸水倍率(AAP0.3psi)が20g/g以上である、請求項18又は19に記載の吸水剤。
- 水不溶性無機微粒子を含む、請求項18〜20のいずれか1項に記載の吸水剤。
- 多価金属カチオンを含む、請求項18〜21のいずれか1項に記載の吸水剤。
- 標準ふるいでの150μm通過物が5重量%以下、及び/又は、710μm非通過物が5重量%以下で、600〜150μmの粒子の割合(標準ふるい分級で規定)が80重量%以上である、請求項18〜22のいずれか1項に記載の吸水剤。
- 請求項18〜23のいずれか1項に記載の吸水剤を含む、衛生材料。
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