JPWO2017002972A1 - 粒子状吸水剤 - Google Patents
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Abstract
Description
(2)粒子径が500μm以上600μm未満である粒子の弾性率指数(EMI);5500以上
(3)Rec.CRC/CRCで規定されるリカバリー率;1.05〜1.20
また、本発明に係る吸収体は、上記の粒子状吸水剤を含有する吸収体である。
(1−1)「吸水性樹脂」
本発明における「吸水性樹脂」とは、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤を意味する。ここで、「水膨潤性」とは、ERT441.2−02にて規定されるCRC(遠心分離機保持容量)が5g/g以上であることをいい、「水不溶性」とは、ERT470.2−02にて規定されるExt(水可溶分)が50重量%以下であることをいう。
本発明における「ポリアクリル酸(塩)」とは、グラフト成分を必要に応じて含んでおり、繰り返し単位として、アクリル酸、その塩、またはその組み合わせ(本明細書中ではこれらをまとめて「アクリル酸(塩)」と称する)を主成分とする重合体を意味する。
「EDANA」とは、欧州不織布工業会(European Disposables and Nonwovens Associations)の略称であり、「ERT」とは、欧州標準(ほぼ世界標準)である吸水性樹脂の測定方法(EDANA Recommended Test Methods)の略称である。なお、本発明においては、特に断りのない限り、ERT原本(公知文献:2002年改定)に準拠して測定を行う。
「CRC」は、Centrifuge Retention Capacity(遠心分離機保持容量)の略称であり、吸水性樹脂の無加圧下での吸水倍率(「吸水倍率」と称する場合もある)を意味する。具体的には、吸水性樹脂0.20gを不織布製の袋に入れた後、大過剰の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液中に30分間浸漬して自由膨潤させ、その後、遠心分離機(250G)で3分間、水切りした後の吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。
「AAP」は、Absorption Against Pressureの略称であり、吸水性樹脂の加圧下での吸水倍率を意味する。具体的には、吸水性樹脂0.90gを大過剰の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に対して、1時間、2.06kPa(0.3psi)荷重下で膨潤させた後の吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。なお、ERT442.2−02では、Absorption Under Pressureと表記されているが、実質的に同一内容である。また、荷重条件を、目的に応じて4.83kPa(0.7psi)に変更することもある。
「Ext」は、Extractablesの略称であり、吸水性樹脂の水可溶分(水可溶成分量)を意味する。具体的には、吸水性樹脂1.0gを0.9重量%塩化ナトリウム水溶液200mlに添加し、500rpmで16時間攪拌した後、水溶液に溶解した物質の量(単位;重量%)のことをいう。水可溶分の測定には、pH滴定が用いられる。
「PSD」は、Particle Size Distributionの略称であり、篩分級により測定される、吸水性樹脂の粒度分布を意味する。なお、重量平均粒子径(D50)及び粒度分布の対数標準偏差(σζ)は、米国特許第7638570号に記載された「(3)Mass−Average Particle Diameter(D50) and Logarithmic Standard Deviation(σζ) of Particle Diameter Distribution」と同様の方法で測定する。
(1−4−1)「SFC」
本発明における「SFC」とは、Saline Flow Conductivity(食塩水流れ誘導性)の略称であり、荷重2.07kPaにおける吸水性樹脂に対する0.69重量%塩化ナトリウム水溶液の通液性(単位;×10−7・cm3・s・g−1)を意味する。SFCの値が大きいほど、吸水性樹脂は、高い液透過性を有することとなる。米国特許第5849405号明細書に記載されたSFC試験方法に準じて測定される。
本発明における「FSR」とは、Free Swell Rate(自由膨潤速度)の略称であり、吸水性樹脂1gが0.9重量%塩化ナトリウム水溶液20gを吸水するときの速度(単位;g/(g・s))を意味する。
本発明における「Vortex」とは、JIS K7224に記載の「高吸水性樹脂の吸水速度試験法」に準じて求めた吸水時間であり、吸水性樹脂2gが0.9重量%塩化ナトリウム水溶液50gを吸水するのに要する時間(単位;秒)のことをいう。
本発明における「Rec.CRC(リカバリーCRC)」とは、吸水性樹脂を一度、純水で膨潤させた後、遠心分離機を用いて水切り(又はエタノール置換した後に風乾)し、その後、0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液で再度膨潤させたときの、無加圧下吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。なお、具体的な測定方法は実施例で説明する。
本発明における「Rec.AAP(リカバリーAAP)」とは、純水での膨潤を経た吸水性樹脂の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に対する加圧下吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。なお、具体的な測定方法は実施例で説明する。
本発明における「Rec.SFC(リカバリーSFC)」とは、純水での膨潤を経た吸水性樹脂の、荷重2.07kPaにおける吸水性樹脂に対する0.69重量%塩化ナトリウム水溶液の通液性(単位;×10−7・cm3・s・g−1)のことをいう。なお、具体的な測定方法は実施例で説明する。
本発明における「弾性率指数」とは、弾性率を膨潤ゲル粒子の理論表面積及びCRCで補正した値であり、吸水性樹脂の性能を判断する指標となる値である。また、本明細書では、弾性率指数を「EMI」と略記する場合もある。なお、上記「膨潤ゲル粒子」とは、吸水性樹脂を純水によって膨潤させて得られた膨潤ゲルの粒子である。また、具体的な測定方法は実施例で説明する。
本発明における「拡散吸収時間」とは、吸水性樹脂または、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液での膨潤を経た吸水性樹脂の、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液75gに対する加圧下吸水時間(単位;秒)のことをいう。上記水溶液が、膨潤を経ていない吸水性樹脂に全て吸収された時間を1回目の拡散吸収時間、1回目の上記水溶液の投入開始から10分後に、2回目の上記水溶液の投入を行い、上記水溶液が、一度の膨潤を経た吸水性樹脂に全て吸収された時間を2回目の拡散吸収時間、同様に、10分間隔で上記水溶液の投入を行い、上記水溶液が、二度の膨潤を経た吸水性樹脂に全て吸収された時間を3回目の拡散吸収時間とした。なお、具体的な測定方法は実施例で説明する。
本明細書中において、範囲を示す「X〜Y」は、「X以上、Y以下」を意味する。重量の単位である「t(トン)」は、「Metric ton(メトリック トン)」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。「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。
本発明に係る粒子状吸水剤は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とし、表面架橋されていると共に、下記(1)〜(3)の物性を満たす、粒子状吸水剤である。
(2)粒子径が500μm以上600μm未満である粒子の弾性率指数(EMI);5500以上
(3)Rec.CRC/CRCで規定されるリカバリー率;1.05〜1.20
以下、本発明に係る粒子状吸水剤の物性について、詳細に説明する。
本発明に係る粒子状吸水剤のCRCは、好ましくは23g/g以上、より好ましくは25g/g以上、更に好ましくは26g/g以上である。上限値は、高値ほど好ましく特に限定されないが、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは50g/g以下、より好ましくは40g/g以下である。
本発明に係る粒子状吸水剤のAAPは、好ましくは15g/g以上、より好ましくは17g/g以上、更に好ましくは20g/g以上、特に好ましくは22g/g以上、最も好ましくは23g/g以上である。上限値は、高値ほど好ましく特に限定されないが、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは30g/g以下である。
本発明に係る粒子状吸水剤のExtは、通常50重量%以下であり、好ましくは35重量%以下、より好ましくは25重量%以下、更に好ましくは15重量%以下である。下限値については特に限定されないが、好ましくは0重量%、より好ましくは0.1重量%程度である。
本発明に係る粒子状吸水剤のPSDとして、粒子径が150μm以上850μm未満である粒子の割合は、90重量%以上、好ましくは95重量%以上、より好ましくは97重量%以上、更に好ましくは98重量%(上限は100重量%)である。また、粒子径が150μm以上710μm未満である粒子の割合は、好ましくは90重量%以上、より好ましくは95重量%以上、更に好ましくは97重量%以上、特に好ましくは98重量%(上限は100重量%)である。
本発明に係る粒子状吸水剤のSFCは、好ましくは10以上、より好ましくは20以上、更に好ましくは30以上、更により好ましくは50以上、特に好ましくは70以上、最も好ましくは90以上である。上限値については特に限定されないが、好ましくは3000以下、より好ましくは2000以下である。
本発明に係る粒子状吸水剤のFSRは、好ましくは0.28以上、より好ましくは0.30以上、更に好ましくは0.35以上である。上限値は、高値ほど好ましく特に限定されないが、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは1.0以下である。
本発明に係る粒子状吸水剤のVortexは、好ましくは42秒以下、より好ましくは40秒以下、更に好ましくは35秒以下、特に好ましくは30秒以下、最も好ましくは25秒以下である。下限値は、0秒超であればよく特に限定されないが、好ましくは5秒以上、より好ましくは10秒以上である。
本発明に係る粒子状吸水剤のRec.CRCは、好ましくは24g/g以上、より好ましくは26g/g以上、更に好ましくは27g/g以上である。上限値は、高値ほど好ましく特に限定されないが、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは54g/g以下、より好ましくは48g/g以下、更に好ましくは47g/g以下、特に好ましくは42g/g以下である。
本発明に係る粒子状吸水剤のRec.AAPは、好ましくは10g/g以上、より好ましくは12g/g以上、更に好ましくは15g/g以上である。上限値は、高値ほど好ましく特に限定されないが、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは30g/g以下、より好ましくは25g/g以下である。
本発明に係る粒子状吸水剤のRec.SFCは、好ましくは5以上、より好ましくは7以上、更に好ましくは8以上、特に好ましくは10以上である。
本発明に係る粒子状吸水剤のRec.CRC/CRCは、好ましくは1.05以上、より好ましくは1.06以上、更に好ましくは1.07以上、特に好ましくは1.08以上である。上限値は、好ましくは1.20以下、より好ましくは1.18以下、更に好ましくは1.16以下、特に好ましくは1.15以下である。
本発明に係る粒子状吸水剤は、弾性に富み、良好なリカバリー率を有し、吸水特性及び通液性に優れている。したがって、当該「弾性」について、「弾性率」を用いて評価することが好ましい。しかしながら、当該弾性率は、粒子状吸水剤の吸水倍率によって変化することが判明している。そのため、粒子状吸水剤の弾性は、吸水倍率の影響を考慮した指標とすることが好ましい。
弾性率測定時の分級操作で得られた、粒子径が600μm以上710μm未満である粒子のEMI(弾性率指数)は、好ましくは5500以上、より好ましくは6000以上、更に好ましくは6500以上、特に好ましくは7000以上、最も好ましくは7500以上である。上限値は、好ましくは15500以下、より好ましくは11500以下、更に好ましくは9500以下、特に好ましくは8500以下、最も好ましくは8000以下である。
弾性率測定時の分級操作で得られた、粒子径が500μm以上600μm未満である粒子のEMI(弾性率指数)は、5500以上、好ましくは6000以上、より好ましくは6500以上、更に好ましくは7000以上である。上限値は、好ましくは15000以下、より好ましくは11000以下、更に好ましくは9500以下、より更に好ましくは9000以下、特に好ましくは8000以下、最も好ましくは7500以下である。
弾性率測定時の分級操作で得られた、粒子径が425μm以上500μm未満である粒子のEMI(弾性率指数)は、好ましくは4500以上、より好ましくは5000以上、更に好ましくは5500以上、特に好ましくは6000以上、最も好ましくは6500以上である。上限値は、好ましくは14500以下、より好ましくは10500以下、更に好ましくは8500以下、特に好ましくは7500以下、最も好ましくは7000以下である。
弾性率測定時の分級操作で得られた、粒子径が300μm以上425μm未満である粒子のEMI(弾性率指数)は、好ましくは3500以上、より好ましくは4000以上、更に好ましくは4500以上、特に好ましくは5000以上、最も好ましくは6000以上である。上限値は、好ましくは14000以下、より好ましくは10000以下、更に好ましくは8000以下、特に好ましくは7000以下、最も好ましくは6500以下である。
弾性率測定時の分級操作で得られた、粒子径が150μm以上300μm未満である粒子のEMI(弾性率指数)は、好ましくは3500以上、より好ましくは4000以上である。上限値は、好ましくは13500以下、より好ましくは9500以下、更に好ましくは4500以下である。
本発明に係る粒子状吸水剤の1回目の拡散吸収時間は、2.07kPa荷重下において、好ましくは26秒以下、より好ましくは24秒以下であり、2回目の拡散吸収時間は、好ましくは37秒以下、より好ましくは35秒以下であり、3回目の拡散吸収時間は、好ましくは67秒以下、より好ましくは65秒以下である。6.21kPa荷重下における1回目の拡散吸収時間は、好ましくは39秒以下、より好ましくは35秒以下であり、2回目の拡散吸収時間は、好ましくは75秒以下、より好ましくは70秒以下であり、3回目の拡散吸収時間は、好ましくは160秒以下、より好ましくは140秒以下である。拡散吸収時間を比較することで、高圧力下での液の取込み性の評価を行うことができる。拡散吸収時間がより短い場合、膨潤を経た後であっても高い加圧下吸水倍率を示すことがわかる。
以下、本発明の粒子状吸水剤の製造方法について説明する。当該製造方法は、上述した粒子状吸水剤が得られる製造方法であればよく、特に限定されないが、例えば、アクリル酸(塩)を主成分とする単量体水溶液を重合して、含水ゲル状架橋重合体が得られる重合工程が含まれる製造方法であることが好ましい。当該製造方法によって、上述した物性を有する粒子状吸水剤が効率よく得られる。
本工程は、アクリル酸(塩)を主成分として含む水溶液(以下、「単量体水溶液」と称する)を作製する工程である。なお、得られる粒子状吸水剤の吸水性能が低下しない範囲で、単量体のスラリー液を使用することもできるが、本項では便宜上、単量体水溶液について説明する。
本発明では、得られる粒子状吸水剤の物性及び生産性の観点から、単量体として好ましくはアクリル酸及び/又はアクリル酸塩(以下、「アクリル酸(塩)」と称する)が用いられる。
本発明において「塩基性化合物」とは、塩基性を示す化合物を指し、例えば、水酸化ナトリウム等が挙げられる。なお、例えば、市販の水酸化ナトリウムには、不純物として亜鉛、鉄、鉛等の重金属がppmオーダーで含まれており、厳密には塩基性組成物ということもできるが、本発明では塩基性化合物の範疇に含まれるものとする。
上記アクリル酸塩として、粒子状吸水剤の製造プラント内でアクリル酸を中和したものを使用する場合、当該中和を行う時機としては特に限定されず、アクリル酸に対する中和(重合前)、又は、アクリル酸の架橋重合中での中和(重合中)、アクリル酸を架橋重合して得られる含水ゲル状架橋重合体に対する中和(重合後)の何れかを選択又は併用することができる。なお、上記中和は、連続式でもバッチ式でもよく特に限定されないが、生産効率等の観点から、連続式が好ましい。
本発明においては、上述したアクリル酸(塩)に加えて、米国特許出願公開第2005/0215734号に記載された単量体(以下、「他の単量体」と称する)を、必要に応じて、アクリル酸(塩)と併用することができる。当該他の単量体としては、特に限定されないが、水溶性又は疎水性の不飽和単量体が挙げられる。
本発明の内部架橋剤として、米国特許第6241928号に記載された内部架橋剤が本発明に適用される。これらの中から反応性を考慮して1種又は2種以上の内部架橋剤が選択される。
本発明において、得られる粒子状吸水剤の物性向上の観点から、下記の物質を単量体水溶液の作製時に添加することもできる。
本工程において、単量体水溶液を作製する際に、上記の各物質が添加される。当該単量体水溶液中の単量体成分の濃度としては特に限定されないが、粒子状吸水剤の物性の観点から、好ましくは10重量%〜80重量%、より好ましくは20重量%〜75重量%、更に好ましくは30重量%〜70重量%、特に好ましくは40重量%〜60重量%の範囲内で適宜設定される。
本発明における上記重合工程では、バルク重合、逆相懸濁重合、又は沈澱重合を行うことも可能であるが、性能面や重合の制御の容易さから、単量体の水溶液又は水分散液を用いて水溶液重合を行うことが好ましい。かかる重合方法は、例えば、米国特許第4625001号、同第4769427号、同第4873299号、同第4093776号、同第4367323号、同第4446261号、同第4683274号、同第4690996号、同第4721647号、同第4738867号、同第4748076号、米国特許出願公開第2002/40095号等に記載されている。
本工程は、上記重合工程で得られた含水ゲルをゲル粉砕し、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、上記ゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲルを所望する範囲の樹脂固形分まで乾燥させて、乾燥重合体を得る工程である。
本工程は、上記乾燥工程で得られた乾燥重合体を粉砕(粉砕工程)し、所望する範囲の粒度に調整(分級工程)して、吸水性樹脂粉末を得る工程である。なお、粒子状吸水剤のPSD(粒度分布)が上記(2−4)の範囲を満たすように、本工程が行われる。また、本工程は、粉砕対象物が乾燥工程を経ている点で、上記(3−2)ゲル粉砕工程と異なる。
本工程は、上述した工程を経て得られる吸水性樹脂粉末の表面層(吸水性樹脂粉末の表面から数10μmまでの部分)に、更に架橋密度の高い部分を設ける工程であり、混合工程、加熱処理工程及び冷却工程(任意)から構成されている。当該表面架橋工程において、吸水性樹脂粉末の表面でラジカル架橋や表面重合、表面架橋剤との架橋反応等が行われ、表面架橋された吸水性樹脂粉末(以下、「吸水性樹脂粒子」と称する)が得られる。
本発明で使用される表面架橋剤としては、特に限定されないが、有機又は無機の表面架橋剤が挙げられる。中でも、粒子状吸水剤の物性や表面架橋剤の取扱性の観点から、カルボキシル基と反応する有機表面架橋剤(脱水縮合性表面架橋剤)が好ましい。例えば、米国特許第7183456号に開示される1種又は2種以上の表面架橋剤が挙げられる。より具体的には、多価アルコール化合物、エポキシ化合物、ハロエポキシ化合物、多価アミン化合物又はそのハロエポキシ化合物との縮合物、オキサゾリン化合物、オキサゾリジノン化合物、アルキレンカーボネート化合物、環状尿素化合物等が挙げられる。中でも、本発明の効果の観点から、多価アルコール化合物、アルキレンカーボネート化合物、オキサゾリジノン化合物から選択される少なくとも1種の脱水エステル反応性表面架橋剤を使用することが好ましい。
本工程は、上記吸水性樹脂粉末と上記表面架橋剤とを混合して加湿混合物を得る工程である。当該混合方法については特に限定されないが、例えば、予め表面架橋剤溶液を作製しておき、当該溶液を吸水性樹脂粉末に対して、好ましくは噴霧又は滴下して、より好ましくは噴霧して、混合する方法が挙げられる。
本工程は、上記混合工程から排出された加湿混合物を加熱して、吸水性樹脂粉末の表面上で架橋反応を起こさせる工程である。
本工程は、上記加熱処理工程後に必要に応じて設置される任意の工程であり、加熱処理された混合物を所定の温度まで強制冷却する工程である。
上記の表面架橋剤を用いる表面架橋に代わって、ラジカル重合開始剤を用いる表面架橋方法(米国特許第4783510号、国際公開第2006/062258号)、又は吸水性樹脂の表面で単量体を重合する表面架橋方法(米国出願公開第2005/048221号、同第2009/0239966号、国際公開第2009/048160号)を用いることもできる。
本工程は、上記表面架橋工程を経て得られた吸水性樹脂粒子に、多価金属塩を添加する工程である。本工程は、上記表面架橋時又は表面架橋後に行うことが好ましい。吸水性樹脂粒子に、多価金属塩、好ましくは3価の水溶性多価金属塩を添加することで、AAPを大きく低下させることなく、SFCを向上させた粒子状吸水剤が得られるため、好ましい。
本発明に係る粒子状吸水剤の用途は、特に限定されないが、好ましくは紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パット等の吸収性物品の吸収体用途が挙げられる。中でも、紙オムツ1枚あたりの吸水性樹脂の使用量が多い「高濃度オムツ」に使用される場合、優れた性能を発揮する。
すなわち、本発明は以下の態様であり得る。
1.ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とし、表面架橋されていると共に、下記(1)〜(3)の物性を満たす、粒子状吸水剤。
(1)粒子径が150μm以上850μm未満である粒子の割合;90重量%以上
(2)粒子径が500μm以上600μm未満である粒子の弾性率指数(EMI);5500以上
(3)Rec.CRC/CRCで規定されるリカバリー率;1.05〜1.20
2.上記(3)におけるリカバリー率が1.05〜1.16である、1の粒子状吸水剤。
3.上記(2)における弾性率指数(EMI)が6000〜9500である、1又は2の粒子状吸水剤。
4.AAP(加圧下吸水倍率)が20g/g以上である、1〜3の何れか1つの粒子状吸水剤。
5.SFC(食塩水流れ誘導性)が10×10−7・cm3・s・g−1以上である、1〜4の何れか1つの粒子状吸水剤。
6.ボルテックス法による吸水時間が42秒以下である、1〜5の何れか1つの粒子状吸水剤。
7.FSR(自由膨潤速度)が0.28g/(g・s)以上である、1〜6の何れか1つの粒子状吸水剤。
8.共有結合性表面架橋剤によって表面架橋されている、1〜7の何れか1つの粒子状吸水剤。
9.粒子径が150μm未満である粒子の割合が5重量%以下である、1〜8の何れか1つの粒子状吸水剤。
10.下記(4)の物性を更に満たす、1〜9の何れか1つの粒子状吸水剤。
(4)粒子径が425μm以上500μm未満である粒子の弾性率指数(EMI);4500以上
11.下記(5)の物性を更に満たす、10の粒子状吸水剤。
(5)粒子径が300μm以上425μm未満である粒子の弾性率指数(EMI);3500以上
12.(a)粒子径が150μm以上300μm未満である粒子の割合が5重量%〜50重量%、
(b)粒子径が300μm以上425μm未満である粒子の割合が10重量%〜60重量%、
(c)粒子径が425μm以上500μm未満である粒子の割合が5重量%〜50重量%、
(d)粒子径が500μm以上600μm未満である粒子の割合が5重量%〜50重量%、
(e)粒子径が600μm以上850μm未満である粒子の割合が0.1重量%〜50重量%
であり、上記(a)〜(e)にそれぞれ示す粒子径の粒子の割合の合計が90重量%〜100重量%である、1〜11の何れか1つの粒子状吸水剤。
13.重量平均粒子径(D50)が300μm〜500μmであり、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.25〜0.45であることを特徴とする1〜12の何れか1つの粒子状吸水剤。
14.1〜13の何れか1つの粒子状吸水剤を含有する、吸収体。
15.1〜13の何れか1つの粒子状吸水剤を含有する、吸収性物品。
以下、本発明に係る粒子状吸水剤について、その物性の測定方法を説明する。なお、測定対象が、粒子状吸水剤以外である場合、例えば、吸水性樹脂粉末である場合は、物性測定の説明中の「粒子状吸水剤」を「吸水性樹脂粉末」に読み替えて適用する。
本発明に係る粒子状吸水剤のCRCは、EDANA法(ERT441.2−02)に準拠して測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤のAAPは、EDANA法(ERT442.2−02)に準拠して、装置(図1)を利用して、測定した。なお、荷重条件を4.83kPa(0.7psi)に変更して測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤のExtは、EDANA法(ERT470.2−02)に準拠して測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤のPSDは、EDANA法(ERT420.2−02)に準拠して測定した。また、D50及びσζは、米国特許第7638570号に記載された「(3)Mass−Average Particle Diameter (D50) and Logarithmic Standard Deviation (σζ) of Particle Diameter Distribution」に準拠して測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤のSFCは、米国特許第5669894号に開示された測定方法に準拠して、装置(図2)を利用して、測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤のFSRは、国際公開第2009/016055号に開示された測定方法に準拠して測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤のVortexは、以下の手順により測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤のRec.CRCは、以下の手順により測定した。
本発明に係る粒子状吸水剤のRec.CRC/CRCは、上記(1)に記載された手法により求めたCRC、及び上記(8)に記載された手法により求めたRec.CRCから、下記(式4)に基づいて、算出した。
[弾性率]
(手順1.粒子状吸水剤の分級)
目開きが710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、150μmである6つのJIS標準篩(THE IIDA TESTING SIEVE;径8cm)を用いて、粒子状吸水剤10gを分級した。分級は、振動分級機(IIDA SIEVE SHAKER/Type;ES−65型、回転数;60Hz、230rpm、衝撃数;60Hz、130rpm/SER.No.0501)で5分間篩い分けることで実施した。
上記手順1で得られた粒度別に分級された粒子状吸水剤について、下記(式5)に従って算出して得られた量(添加量)を、容量10mlのプラスチック製容器に入れ、純水8.0gを加えて16時間浸漬させて膨潤した。
上記手順2で得られた膨潤した粒子状吸水剤(以下、「膨潤ゲル」と称する)について、レオメーター(アントンパール社製;MCR301)(図4参照)を用いて、当該膨潤ゲルの弾性率を測定した。以下、図4を用いて、測定方法を詳細に説明する。
測定モード ;振動(動的)測定
歪み(strain);0.02%
角周波数 ;10rad/s
測定開始時 ;パラレルプレート52が膨潤ゲル51に接触した時点
垂直荷重 ;10N〜40N/非連続的に荷重
測定時間が100秒経過するごとに5Nずつ増加させる
測定間隔 ;5秒
測定点数 ;20点×7荷重条件
測定時間 ;700秒(=5秒×20点×7荷重条件)。
上記CRC、CRCdw及び弾性率の値を用いて、下記(式6)〜(式14)に基づいて、弾性率指数(EMI)を算出した。当該弾性率指数は、弾性率G’を膨潤ゲルの理論表面積及びCRCで補正した値であり、粒子状吸水剤の性能を判断する指標となる値である。以下、弾性率指数をEMIと略記する。
本発明に係る粒子状吸水剤の拡散吸収時間は、拡散吸収時間測定装置(図5および図6)を利用して、以下に記載する方法によって、拡散吸収時間[sec]を測定した。測定には、図5に外観の概略を示す拡散吸収時間測定装置を用いた。
内径50mm、容量120mLのポリプロピレン製容器にアクリル酸23.2g、ポリエチレングリコールジアクリレート(重量平均分子量(Mw)523)0.135g(0.080モル%)、2.0重量%のジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウム水溶液0.071g、イオン交換水22.2g及び48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液9.6gを混合し、溶液(A)を作製した。
実施例1において、ポリエチレングリコールジアクリレート(重量平均分子量(Mw)523)の量を0.135g(0.080モル%)から0.101g(0.060モル%)に変更し、得られる吸水性樹脂粒子のCRCが29.5g/g〜30.5g/gの範囲内となるように加熱処理を行った以外は、実施例1と同様の操作を行って、粒子状吸水剤(2)を得た。
実施例1において、ケース内の圧力を常圧(101.3kPa)に変更した以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較粒子状吸水剤(1)を得た。
実施例1において、ポリエチレングリコールジアクリレート(重量平均分子量(Mw)523)の量を0.135g(0.080モル%)から0.338g(0.200モル%)に変更し、更に表面処理工程を行わなかった以外は、実施例1と同様の操作を行って、比較粒子状吸水剤(2)を得た。
2013年5月に日本で購入した紙オムツ(プロクター・アンド・ギャンブル社製:商品名「Pampers さらさらケアパンツ」)から吸水性樹脂を取り出し、比較粒子状吸水剤(3)とした。
2014年12月にパキスタンで購入した紙オムツ(オンテックス社製:商品名「Canbebe」)から吸水性樹脂を取り出し、比較粒子状吸水剤(4)とした。
2013年6月にベルギーで購入した紙オムツ(プロクター・アンド・ギャンブル社製:商品名「Pampers Easy Up Pants」、サイズ4Maxi)から吸水性樹脂を取り出し、比較粒子状吸水剤(5)とした。
2013年2月にポーランドで購入した紙オムツ(プロクター・アンド・ギャンブル社製:商品名「Pampers Cruisers」、サイズ4Maxi)から吸水性樹脂を取り出し、比較粒子状吸水剤(6)とした。
2011年10月にインドネシアで購入した紙オムツ(ユニ・チャーム社製:商品名「Mamy Poko Pants」、サイズL)から吸水性樹脂を取り出し、比較粒子状吸水剤(7)とした。
2013年4月にトルコで購入した紙オムツ(キンバリー・クラーク社製:商品名「HUGGIES」、サイズ4Maxi)から吸水性樹脂を取り出し、比較粒子状吸水剤(8)とした。
実施例1において、得られた加湿混合物(1)を80℃で6時間保温せずに速やかに212℃で35分間程度、得られる吸水性樹脂粒子のCRCが26.7g/g〜27.7g/gの範囲内になるように加熱処理した以外は実施例1と同様の操作を行って、比較粒子状吸水剤(9)を得た。上記得られた比較粒子状吸水剤(9)について、「Rec.CRC/CRC」、「Rec.AAP」、「Rec.SFC」及び「EMI」を測定、算出した。その結果を表1に示す。また、粒度別の弾性率測定結果を表12に示す。
実施例1で得られた粒子状吸水剤(1)を用いて拡散吸収時間を測定した。測定結果を表13に示す。
比較例1で得られた比較粒子状吸水剤(1)を用いて拡散吸収時間を測定した。測定結果を表13に示す。
比較例9で得られた比較粒子状吸水剤(9)を用いて拡散吸収時間を測定した。測定結果を表13に示す。
図7は、実施例及び比較例で得られた各粒子状吸水剤について、横軸に「Rec.CRC/CRC」、縦軸に「EMI(600/500)」をプロットしたグラフである。なお、各プロットの表記は、実;実施例、比;比較例、「Rec.AAP」の値/「Rec.SFC」の値を示している。また、上記「EMI(600/500)」は、粒子径が500μm以上600μm未満である粒子についての弾性率指数を意味する。
101;円筒セル
102;金網
103;粒子状吸水剤
104;ピストン
105;錘
106;金属バット
107;グラスフィルター
108;濾紙
109;0.9%塩化ナトリウム水溶液
200;測定装置
201;容器
202;ガラス管
203;0.69%塩化ナトリウム水溶液
204;樹脂製配管
205;コック
250;測定装置
251;円筒セル
252;金網
254;粒子状吸水剤
255;金網
256;ピストン
257;穴
260;蓋
261;錘
262;金属バット
263;グラスフィルター
264;人工尿
300;レオメーター
301;ディッシュ(収容部)
302;膨潤ゲル
303;パラレルプレート(板状体)
304;回転軸
400;拡散吸収時間測定装置
401;アクリル樹脂製トレー
402;両面テープ
403;ティッシュペーパー
404;吸収体
405;トップシート
406;金網
407;投入孔
408;上蓋
409;錘
Claims (15)
- ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とし、表面架橋されていると共に、下記(1)〜(3)の物性を満たす、粒子状吸水剤。
(1)粒子径が150μm以上850μm未満である粒子の割合;90重量%以上
(2)粒子径が500μm以上600μm未満である粒子の弾性率指数(EMI);5500以上
(3)Rec.CRC/CRCで規定されるリカバリー率;1.05〜1.20 - 上記(3)におけるリカバリー率が1.05〜1.16である、請求項1に記載の粒子状吸水剤。
- 上記(2)における弾性率指数(EMI)が6000〜9500である、請求項1又は2に記載の粒子状吸水剤。
- AAP(加圧下吸水倍率)が20g/g以上である、請求項1〜3の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- SFC(食塩水流れ誘導性)が10×10−7・cm3・s・g−1以上である、請求項1〜4の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- ボルテックス法による吸水時間が42秒以下である、請求項1〜5の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- FSR(自由膨潤速度)が0.28g/(g・s)以上である、請求項1〜6の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 共有結合性表面架橋剤によって表面架橋されている、請求項1〜7の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 粒子径が150μm未満である粒子の割合が5重量%以下である、請求項1〜8の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 下記(4)の物性を更に満たす、請求項1〜9の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
(4)粒子径が425μm以上500μm未満である粒子の弾性率指数(EMI);4500以上 - 下記(5)の物性を更に満たす、請求項10に記載の粒子状吸水剤。
(5)粒子径が300μm以上425μm未満である粒子の弾性率指数(EMI);3500以上 - (a)粒子径が150μm以上300μm未満である粒子の割合が5重量%〜50重量%、
(b)粒子径が300μm以上425μm未満である粒子の割合が10重量%〜60重量%、
(c)粒子径が425μm以上500μm未満である粒子の割合が5重量%〜50重量%、
(d)粒子径が500μm以上600μm未満である粒子の割合が5重量%〜50重量%、
(e)粒子径が600μm以上850μm未満である粒子の割合が0.1重量%〜50重量%
であり、上記(a)〜(e)にそれぞれ示す粒子径の粒子の割合の合計が90重量%〜100重量%である、請求項1〜11の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。 - 重量平均粒子径(D50)が300μm〜500μmであり、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.25〜0.45であることを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 請求項1〜13の何れか1項に記載の粒子状吸水剤を含有する、吸収体。
- 請求項1〜13の何れか1項に記載の粒子状吸水剤を含有する、吸収性物品。
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