JPWO2020096003A1 - 粒子状吸水剤の製造方法および粒子状吸水剤 - Google Patents
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Abstract
Description
(比表面積指数)=(吸水性樹脂粉末の比表面積)/(108×D502) ・・・(1)
(式(1)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]である)。
(比表面積指数)=(吸水性樹脂粉末の比表面積)/(108×D502) ・・・(1)(式(1)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]である)。
アルコール吸収パラメータが、下記式(2)(3)の範囲である:
(比表面積指数)=(粒子状吸水剤の比表面積)/(108×D502) ・・・(1a)CRC(35%EtOH)/CRC≧1.2 ・・・(2)
CRC(60%PG)/CRC≧0.40 ・・・(3)
(式(1a)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]であり;
式(2)中、CRC(35%EtOH)は、35質量%エタノール水溶液を用いて測定したCRCであり;
式(3)中、CRC(60%PG)は、60質量%1,2−プロピレングリコール水溶液を用いて測定したCRCである)。
個別の事項の説明に先立って、本発明の技術思想について簡潔に説明する。種々ある粒子状吸水剤の物性の中でも、液体の吸収速度は、尿などの体液の吸収速度に直結するため、吸収性物品の使用者の快適性に大きく関わる重要な指標である。粒子状吸水剤の吸収速度を向上させるためには、一般的に、粒子状吸水剤の比表面積を大きくする方法が採用されている。
[1−1]「吸水性樹脂」「吸水性樹脂粉末」
本明細書において「吸水性樹脂」とは、水膨潤性かつ水不溶性の高分子ゲル化剤をいう。ここで、水膨潤性および水不溶性とは、下記の物性を意味する。
・水膨潤性:CRC(ERT441.2−02により規定)が5g/g以上である。
・水不溶性:Ext(ERT470.2−02により規定)が50質量%以下である。
本明細書において「吸水剤」とは、吸水性樹脂を主成分として含んでいる、水性液の吸収ゲル化剤を意味する。ここで、上記水性液とは水のみならず、水を含む液体であれば特に限定されない。このような水性液の例としては、尿、血液、汗、糞、廃液、湿気、蒸気、氷、水と有機溶媒および/または無機溶媒との混合物、雨水、地下水などが挙げられる。本発明の一実施形態に係る吸収体が吸収する水性液は、好ましくは、尿、経血、汗、その他の体液である。
本明細書において「ポリアクリル酸(塩)」とは、ポリアクリル酸および/またはその塩を指す。上記ポリアクリル酸(塩)は、主成分として、アクリル酸および/またはその塩(以下、「アクリル酸(塩)」と称する)の繰り返し単位を含んでおり、任意成分としてグラフト成分をさらに含んでいる、重合体である。上記ポリアクリル酸(塩)は、アクリル酸(塩)の重合、ポリアクリルアミドやポリアクリニトリルなどの加水分解、などによって得られる。好ましくは、上記ポリアクリル酸は、アクリル酸(塩)の重合によって得られる。
「EDANA」は、欧州不織布工業会(European Disposables and Nonwovens Associations)の略称である。「ERT」は、EDANAが制定している、欧州標準(実質的な世界標準)の吸水性樹脂の測定法(EDANA Recommended Test Methods)の略称である。本明細書では、特に断りのない限り、2002年版のERTに準拠して、吸水性樹脂の物性を測定する。
「CRC」は遠心分離機保持容量(Centrifuge Retention Capacity)の略称であり、粒子状吸水剤または吸水性樹脂の無加圧下吸水倍率(本明細書においては、「吸水倍率」の表記と併用する)を意味する。CRCの測定方法の概要は、以下の通りである。まず、粒子状吸水剤または吸水性樹脂0.2gを不織布製の袋に入れ、大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液中に30分間浸漬して、自由膨潤させる。その後、遠心分離機(250G)で水切りし、質量を測定して、吸水倍率(単位:g/g)を算出する。
「AAP」は、Absorption Against Pressureの略称であり、粒子状吸水剤または吸水性樹脂の加圧下吸水倍率を意味する。AAPの測定方法の概要は、以下の通りである。まず、粒子状吸水剤または吸水性樹脂0.9gを、大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液に対して、1時間、2.06kPa(21g/cm2、0.3psi)荷重下で膨潤させる。その後、質量を測定して、吸水倍率(単位:g/g)を算出する。なお、荷重条件を4.83kPa(49g/cm2、0.7psi)に変更して測定する場合もあり、本明細書の実施例ではこちらの値も測定している。
「PSD」は、Particle Size Distributionの略称であり、篩分級により測定される、粒子状吸水剤または吸水性樹脂の粒度分布を意味する。これに関連して、質量平均粒子径(D50)、および粒度分布の対数標準偏差(σζ)は、米国特許第7638570号に記載されたものと同様の方法で測定する(同明細書の"(3)Mass-Average Particle Diameter (D50) and Logarithmic Standard Deviation (σζ) of Particle Diameter Distribution"を参照)。
「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。Extの測定方法の概要は、以下の通りである。まず、吸水性樹脂1.0gを、0.9質量%塩化ナトリウム水溶液200mLに添加し、500rpmで16時間攪拌する。その後、溶解ポリマー量をpH滴定により測定する(単位:質量%)。
本明細書において、吸水性樹脂の「通液性」とは、荷重下または無荷重下における、膨潤ゲルの粒子間を通過する液の流れ性のことを意味する。「通液性」の代表的な測定方法のひとつとして、SFC(Saline Flow Conductivity/食塩水流れ誘導性)がある。
本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は「X以上、Y以下」を意味する。
本発明の一態様に係る粒子状吸水剤(例えば、本発明の一態様に係る製造方法から得られる粒子状吸水剤)は、下記[2−1]および[2−2]の条件を満たしている。また、上記粒子状吸水剤を、吸収性物品(特に紙オムツ)に使用する場合、[2−3]〜[2−9]に掲げる物性のうち、好ましくは少なくとも1つ以上、より好ましくはAAPを含めた2つ以上、さらに好ましくはAAPを含めた3つ以上、より一層好ましくはAAPを含めた4つ以上、より一層好ましくはAAPを含めた5つ以上、特に好ましくはAAPを含めた6つ以上、最も好ましくはすべての物性を、所望する範囲に制御することが望まれる。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、下記式(1a)で表される比表面積指数が1.5以上であり、好ましくは1.6以上であり、より好ましくは1.7以上である。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、アルコール吸収能に優れる。具体的には、35質量%エタノール水溶液を用いて測定したCRCの、CRCに対する比率(CRC(35%EtOH)/CRC)が、1.2以上であり、好ましくは1.3以上であり、より好ましくは1.4以上であり、さらに好ましくは1.5以上である。また、60質量%1,2−プロピレングリコール水溶液を用いて測定したCRCの、CRCに対する比率(CRC(60%PG)/CRC)が、0.40以上であり、好ましくは0.45以上であり、より好ましくは0.50以上であり、さらに好ましくは0.55以上である。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、SFC(食塩水流れ誘導性)(単位;×10−7・cm3・s・g−1)が5以上であり、好ましくは10以上であり、より好ましくは15以上である。SFCの上限は、好ましくは200以下、より好ましくは150以下である。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、CRC(遠心分離機保持容量)が通常5g/g以上であり、好ましくは10g/g〜100g/g、より好ましくは15g/g〜80g/g、さらに好ましくは20g/g〜45g/g、特に好ましくは25g/g〜40g/gである。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、AAP−2.1kPa(加圧下吸水倍率)が、好ましくは10g/g〜100g/g、より好ましくは15g/g〜80g/g、さらに好ましくは20g/g〜45g/g、特に好ましくは25g/g〜40g/gである。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、Vortex(吸水速度)が、好ましくは50秒以下、より好ましくは47秒以下、さらに好ましくは45秒以下、特に好ましくは40秒以下である。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、Ext(水可溶分)が通常50質量%以下であり、好ましくは35質量%以下、より好ましくは25質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、特に好ましくは15質量%以下である。Extの下限は、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは0質量%、より好ましくは0.1質量%程度である。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、PSD(粒度分布、質量平均粒子径(D50)および粒度分布の対数標準偏差(σζ))が、以下の範囲内となるように制御されていることが好ましい。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、単体リウェットが3.7g以下であり、3.4g以下であることが好ましく、3.0g以下であることがより好ましい。単体リウェットが上記範囲内であるならば、粒子状吸収剤の内部または粒子間に一度保持された液体が、荷重をかけても保持されたままであるため、紙オムツなどの吸収性物品への適用に好適である。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤の製造方法は、表面架橋剤を用いて吸水性樹脂粉末を表面架橋する表面架橋工程を含む、粒子状吸水剤の製造方法であって;上記吸水性樹脂粉末は、下記式(1)で表される比表面積指数が1.5以上であり;上記表面架橋剤の見掛け上のハンセン溶解度パラメータが22.5MPa1/2〜28.5MPa1/2である:
(比表面積指数)=(吸水性樹脂粉末の比表面積)/(108×D502) ・・・(1)。
本工程は、単量体(例えばアクリル酸(塩))を主成分として含んでいる水溶液(以下、「単量体水溶液」と称する)を、調製する工程である。なお、得られる吸水性樹脂の吸水性能が低下しない限りは、単量体のスラリー液を使用することもできる。しかし、本項では便宜上、単量体水溶液について説明する。
本工程では、得られる粒子状吸水剤の物性および生産性の観点から、単量体としてアクリル酸および/またはその塩(以下「アクリル酸(塩)」と称する)を用いることが好ましい。
本工程における「他の単量体」とは、上記アクリル酸(塩)以外の単量体を指す。アクリル酸(塩)と他の単量体とを併用して、粒子状吸水剤を製造することができる。他の単量体の例としては、水溶性または疎水性の不飽和単量体が挙げられる。より具体的な例としては、米国特許出願公開第2005/0215734に開示されている化合物(ただし、アクリル酸は除く)を適用することができる。
粒子状吸水剤の製造に用いられる内部架橋剤としては、米国特許第6241928号に開示されている化合物を、適用することができる。上記化合物の中から、反応性を考慮して、1種または2種以上の化合物が選択される。
本発明の一態様に係る吸水性樹脂の製造方法においては、比表面積指数が1.5以上である吸水性樹脂粉末を使用する。このような吸水性樹脂粉末の製造方法の一例として、単量体溶液に界面活性剤および/または発泡剤を添加する方法が挙げられる。単量体溶液中の界面活性剤および/または発泡剤が発泡することによって、吸水性樹脂粉末の比表面積が増加し、当該吸水性樹脂粉末の比表面積指数を1.5以上とすることができる。
得られる吸水性樹脂の物性を向上させるために、単量体水溶液の調製工程においてその他の物質を添加することもできる。
本工程では、上述の各物質を水に加えることによって、単量体水溶液を調製する。単量体水溶液中の単量体成分の濃度は、特に限定されない。ただし、吸水性樹脂の物性を考慮すると、好ましくは10〜80質量%、より好ましくは20〜75質量%、さらに好ましくは30〜70質量%である。
単量体成分の濃度[質量%]=(単量体成分の質量/単量体水溶液の質量)×100 ・・・式(4)。
本工程は、単量体水溶液の調製工程で得られたアクリル酸(塩)系単量体水溶液を重合させて、含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」と称する)を得る工程である。
本工程で使用される重合開始剤は、重合方法などによって適宜選択され、特に限定されない。例えば、熱分解型重合開始剤、光分解型重合開始剤、またはレドックス系重合開始剤(熱分解型重合開始剤および/または光分解型重合開始剤の分解を促進する、還元剤を併用した重合開始剤)などが挙げられる。より具体的には、米国特許第7265190号に開示されている重合開始剤のうち、1種または2種以上が用いられる。重合開始剤の取り扱い性、および得られる粒子状吸水剤または吸水性樹脂の物性の観点から、重合開始剤としては、過酸化物またはアゾ化合物が好ましく、過酸化物がより好ましく、過硫酸塩がさらに好ましい。
本工程に適用される重合方法は、特に限定されない。ただし、得られる粒子状吸水剤の吸水特性(特に通液性)や、重合制御の容易性などを考慮すると、噴霧液滴重合、水溶液重合または逆相懸濁重合が好ましく、水溶液重合または逆相懸濁重合がより好ましく、水溶液重合がさらに好ましい。水溶液重合は、連続水溶液重合が特に好ましく、連続ベルト重合および連続ニーダー重合のいずれで重合してもよい。
固形分上昇度[質量%]=重合後の含水ゲルの固形分濃度[質量%]−単量体水溶液の固形分濃度[質量%] ・・・式(5)
式中、「単量体水溶液の固形分濃度」とは、下記式(6)で求められる値である。
単量体水溶液の固形分[質量%]={(単量体成分+グラフト成分+吸水性樹脂+その他固形物)の質量/重合系内の成分の質量}×100 ・・・式(6)
式中、「重合系内の成分」とは、単量体水溶液、ならびにグラフト成分、吸水性樹脂およびその他固形物(水不溶性微粒子など)である。「重合系内の成分」には、逆相懸濁重合における疎水性溶媒は含めない。
本工程は、重合工程で得られた含水ゲルを、例えば、スクリュー押出し機(ニーダー、ミートチョッパーなど)、ゲル粉砕機(カッターミルなど)などでゲル粉砕し、粒子状の含水ゲル(以下、「粒子状含水ゲル」と称する)を得る工程である。なお、重合工程においてニーダー重合を採用する場合、重合工程とゲル粉砕工程とが同時に進行している。また、粒子状含水ゲルが重合過程で直接得られる重合方法(気相重合、逆相懸濁重合など)を採用する場合には、ゲル粉砕工程を行わないこともある。
単位重量当たりの含水ゲルをゲル粉砕するために必要となるゲル粉砕エネルギー(GGE)の上限値は、60J/g以下が好ましく、50J/g以下がより好ましく、40J/g以下がさらに好ましい。一方、ゲル粉砕エネルギー(GGE)の下限値は、15J/g以上が好ましく、17J/g以上がより好ましく、20J/g以上がさらに好ましい。
含水ゲルの含水率は、40質量%以上が好ましく、45質量%以上がより好ましい。含水率を上記範囲とすることによって、優れた物性の粒子状吸水剤を得ることができる。
本工程は、重合工程および/またはゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲルを、所望する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。樹脂固形分は、吸水性樹脂の乾燥減量(吸水性樹脂1gを180℃で3時間加熱した際の質量変化)から求められる。吸水性樹脂(粒子状吸水剤)の乾燥固形分は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85〜99質量%、さらに好ましくは90〜98質量%、特に好ましくは92〜97質量%である。
粉砕工程は、乾燥工程で得られた乾燥重合体を粉砕する工程である。分級工程は、粉砕工程で得られた粉砕物を、所定範囲の粒度に調整して、吸水性樹脂粉末を得る工程である。なお、本明細書では、表面架橋を施す前の粉末状の吸水性樹脂を「吸水性樹脂粉末」と称する。
上述した一連の工程を経て得られる吸水性樹脂粉末の好ましいPSDの範囲は、[2−8]で説明した粒子状吸水剤の好ましいPSDの範囲と同じである。本発明においては、吸水性樹脂粉末のPSDは、表面架橋後の吸水性樹脂粒子、および最終製品としての粒子状吸水剤の粒度と同一と見做すことができる。このため、吸水性樹脂粉末のPSDが維持されるように、表面架橋工程が実施されることが好ましい。また、表面架橋工程以降に整粒工程を設けて、粒子状吸水剤の粒度を調整することがより好ましい。
本工程は、特定の比表面積指数を有する吸水性樹脂粉末の表面に、架橋密度の高い部分を形成させる工程である。表面架橋工程には、加湿混合、熱処理、冷却などの工程が含まれる。本工程では、吸水性樹脂粉末の表面上において、表面架橋剤による架橋反応が起こり、表面架橋された吸水性樹脂(以下「吸水性樹脂粒子」という)が得られる。
本工程は、表面架橋剤を含む溶液(以下「表面架橋剤溶液」という)を、吸水性樹脂粉末と混合する工程である。本工程を経て、加湿混合物が得られる。
表面架橋剤に用いられる化合物としては、吸水性樹脂粉末と架橋反応を起こす有機化合物が挙げられる。より具体的な例を挙げると、多価アルコール、エポキシ化合物、多価アミン化合物、ハロエポキシ化合物、多価アミン化合物と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、多価グリシジル化合物、オキセタン化合物、ビニルエーテル化合物、環状尿素化合物などがある。上記表面架橋剤は、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の一態様では、見掛け上のハンセン溶解度パラメータが22.5MPa1/2〜28.5MPa1/2である表面架橋剤を使用する。表面架橋剤の見掛け上のハンセン溶解度パラメータは、23.0MPa1/2〜28.0MPa1/2が好ましく、24.0MPa1/2〜27.0MPa1/2がより好ましい。見掛け上のハンセン溶解度パラメータが上記範囲にある表面架橋剤を使用することによって、高い液体の吸収速度と、低い単体リウェットとを両立させた粒子状吸水剤が得られるようになる。
ハンセン溶解度パラメータ={(δD)2+(δP)2+(δH)2}1/2 ・・・(8)
式中、
δD:非極性分散エネルギーによって発生する溶解度定数(単位;MPa1/2)
δP:双極子極性エネルギーによって発生する溶解度定数(単位;MPa1/2)
δH:水素結合エネルギーによって発生する溶解度定数(単位;MPa1/2)。
見掛け上のハンセン溶解度パラメータ=表面架橋剤Aのハンセン溶解度パラメータ×{a/(a+b)}+表面架橋剤Bのハンセン溶解度パラメータ×{b/(a+b)}
なお、表面架橋剤溶液中に1種類の表面架橋剤のみが含まれている場合は、当該表面架橋剤のハンセン溶解度パラメータを、見掛け上のハンセン溶解度パラメータとして扱う。
本発明の他の態様では、炭素数が6〜8の多価アルコールを表面架橋剤として用いる。このような多価アルコールとしては、1,2−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリエチレングリコール、からなる群より選択される1種類以上が好ましい。このような多価アルコールを表面架橋剤として使用することによって、高い液体の吸収速度と、低い単体リウェットとを両立させた粒子状吸水剤が得られるようになる。
吸水性樹脂粉末と表面架橋剤溶液との混合は、吸水性樹脂粉末に、予め調製された表面架橋剤溶液を噴霧または滴下することで行うことが好ましく、噴霧することで行うことがより好ましい。混合を行う装置は、吸水性樹脂粉末と表面架橋剤溶液とを均一かつ確実に混合するために必要なトルクを有することが好ましい。この観点から、混合装置としては、高速攪拌型混合機が好ましく、高速攪拌型連続混合機がより好ましい。高速攪拌型混合機の回転数は、好ましくは100rpm〜10000rpm、より好ましくは300rpm〜2000rpmである。
本工程は、上記加湿混合工程で得られる加湿混合物を熱処理して、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。
本工程における熱処理方法としては、加湿混合物を静置状態で加熱する方法および流動状態で加熱する方法などが挙げられる。加湿混合物全体を均等に加熱できるという観点から、流動状態で加熱することが好ましい。加湿混合物を流動状態にするためには、当該加湿混合物を攪拌したり、熱風を用いて流動させたりすればよい。したがって、熱処理を行う装置としては、攪拌乾燥機や流動層乾燥機が好ましく使用される。攪拌乾燥機の具体例としては、パドルドライヤー、マルチフィンプロセッサーなどが挙げられる。
本工程は、熱処理工程の後に、必要に応じて配される任意の工程である。本工程は、熱処理工程から排出される高温の吸水性樹脂を所定の温度まで強制冷却し、表面架橋反応を速やかに停止させる工程である。
冷却工程における冷却方法としては、吸水性樹脂を静置状態で冷却する方法および流動状態で冷却する方法などが挙げられる。吸水性樹脂全体を均等に冷却できるという観点から、流動状態で冷却することが好ましい。吸水性樹脂を流動状態にするためには、当該吸水性樹脂を攪拌したり、冷風を用いて流動させたりすればよい。したがって、冷却工程を行う装置としては、攪拌乾燥機や流動層乾燥機が好ましく使用される。攪拌乾燥機の具体例として、パドルドライヤー、マルチフィンプロセッサーなどが挙げられる。これらの装置は、熱処理装置の熱媒を冷媒に変更することで、冷却装置として使用することができる。
本工程は、粒子状吸水剤の性能を向上させたり、粒子状吸水剤に種々の機能を付与したりするために、各種の化合物を添加する任意の工程である。
一実施形態においては、上述した工程以外に、蒸発モノマーのリサイクル工程、造粒工程、整粒工程、微粉の利用工程、除鉄工程などを、必要に応じて配することができる。また、輸送工程、貯蔵工程、充填工程、梱包工程、保管工程などを、粒子状吸水剤の製造方法に含めてもよい。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パッドなどの吸収性物品の吸収体用途として、好ましく使用される。特に、原料由来の臭気、着色が問題となっていた高濃度紙オムツ(製品1枚あたりの粒子状吸水剤の使用量が多い紙オムツ)の吸収体として使用することがより好ましい。また、本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤は、吸収体の上層部(使用者の体に近い側)に配置される場合に、より高い効果を発揮しうる。
本発明は、以下の構成を包含している:
<1>表面架橋剤を用いて吸水性樹脂粉末を表面架橋する表面架橋工程を含む、粒子状吸水剤の製造方法であって;上記吸水性樹脂粉末は、下記式(1)で表される比表面積指数が1.5以上であり;上記表面架橋剤の見掛け上のハンセン溶解度パラメータが22.5MPa1/2〜28.5MPa1/2である、製造方法:
(比表面積指数)=(吸水性樹脂粉末の比表面積)/(108×D502) ・・・(1)式(1)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]である。
<2>上記表面架橋剤は、1種類以上の多価アルコールまたはアルキレンカーボネート化合物を含んでいる、<1>に記載の製造方法。
<3>表面架橋剤を用いて吸水性樹脂粉末を表面架橋する表面架橋工程を含む、粒子状吸水剤の製造方法であって;上記吸水性樹脂粉末は、下記式(1)で表される比表面積指数が1.5以上であり;上記表面架橋剤は、炭素数が6〜8の多価アルコールを含んでいる、製造方法:
(比表面積指数)=(吸水性樹脂粉末の比表面積)/(108×D502) ・・・(1)式(1)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]である。
<4>上記表面架橋工程は、上記吸水性樹脂粉末を180℃〜300℃にて熱処理する工程を含む、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の製造方法。
<5>上記吸水性樹脂粉末は、D50が200μm〜600μmの範囲にある、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の製造方法。
<6>上記表面架橋剤は、1,2−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリエチレングリコール、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オンからなる群より選択される1種類以上を含んでいる、<1>〜<5>のいずれか1つに記載の製造方法。
<7>上記吸水性樹脂粉末は、式(1)で表される比表面積指数が3以下である、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の製造方法。
<8>下記式(1a)で表される比表面積指数が1.5以上であり;アルコール吸収パラメータが、下記式(2)(3)の範囲である、粒子状吸水剤:
(比表面積指数)=(粒子状吸水剤の比表面積)/(108×D502) ・・・(1a)CRC(35%EtOH)/CRC≧1.2 ・・・(2)
CRC(60%PG)/CRC≧0.40 ・・・(3)
式(1a)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]であり;
式(2)中、CRC(35%EtOH)は、35質量%エタノール水溶液を用いて測定したCRCであり;
式(3)中、CRC(60%PG)は、60質量%1,2−プロピレングリコール水溶液を用いて測定したCRCである。
<9>遊離状態にある表面架橋剤の含有量の合計が、1質量ppm〜5000質量ppmである、<8>に記載の粒子状吸水剤。
<10>上記表面架橋剤は、1,2−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリエチレングリコール、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オンからなる群より選択される1種類以上を含んでいる、<9>に記載の粒子状吸水剤。
<11>いずれも(g/g)の単位で表した場合、AAP−2.1kPaの値がCRCの値よりも大きい、<8>〜<10>のいずれか1つに記載の粒子状吸水剤。
<12>Vortexが50秒以下である、<8>〜<11>のいずれか1つに記載の粒子状吸水剤。
<13>D50が200μm〜600μmの範囲にある、<8>〜<12>のいずれか1つに記載の粒子状吸水剤。
<14>式(1)で表される比表面積指数が3以下である、<8>〜<13>のいずれか1つに記載の粒子状吸水剤。
<15>単体リウェットが3.7g以下である、<8>〜<14>のいずれか1つに記載の粒子状吸水剤。
<16>食塩水流れ誘導性(SFC)が5×10−7・cm3・s・g−1以上である、<8>〜<15>のいずれか1つに記載の粒子状吸水剤。
<17>単体リウェットが3.7g以下であり;かつ、食塩水流れ誘導性(SFC)が5×10−7・cm3・s・g−1以上である、<8>〜<16>のいずれか1つに記載の粒子状吸水剤。
下記式(1)で表される比表面積指数が2.0以上であり;単体リウェットが3.7g以下であり;食塩水流れ誘導性(SFC)が5×10−7・cm3・s・g−1以上である、粒子状吸水剤:
(比表面積指数)=(粒子状吸水剤の比表面積)/(108×D502) ・・・(1a)
式(1a)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]である(本技術分野においてD50の単位は[μm]である場合が多いが、式(1)においては[m]となっていることに留意されたい)。
以下、吸水性樹脂の物性の測定方法について説明する。なお、測定対象物に応じて、下記物性測定方法の説明中の「吸水性樹脂」をそれぞれの測定対象物に読み替えて適用する。例えば、測定対象物が吸水性樹脂粉末である場合は「吸水性樹脂」を「吸水性樹脂粉末」に、吸水性樹脂粒子である場合は「吸水性樹脂」を「吸水性樹脂粒子」に、粒子状吸水剤である場合は「吸水性樹脂」を「粒子状吸水剤」に、それぞれ読み替えて適用する。
吸水性樹脂の比表面積は、以下に記すとおりX線CTで撮影した画像を、解析ソフトで解析して求めた。
吸水性樹脂1.0gを樹脂容器(マルエム容器 No.1、2.5mL)に入れ、粒度に偏りがないようよく振り混ぜた後、株式会社島津製作所製マイクロフォーカスX線CTシステム inspeXio SMX−100CTにより測定を行った。測定条件を以下に記す。
・画像横サイズ(pixel):512
・画像縦サイズ(pixel):512
・X線管電圧(kV):50
・X線管電流(μA):40
・インチサイズ(inch):4.0
・X線フィルタ:なし
・SDD(X線源の焦点とX線検出器の距離)(mm):500
・SRD(X線源の焦点と測定試料の回転中心の距離)(mm):40
・走査モード 1:CBCT
・走査モード 2:ノーマル走査
・走査角度:フル走査
・ビュー数:1200
・アベレージ数:5
・スムージング:YZ
・スライス厚(mm):0.008
・スライス間距離(mm):0.010
・スケーリング数:50
・BHCデータ:なし
・精細モード:あり
・FOV XY(最大撮影領域 XY)(mm):5
・FOV Z(最大撮影領域 Z)(mm):4
・ボクセルサイズ(mm/voxel):0.010。
X線CTによる撮影データを、ラトックシステムエンジニアリング株式会社製解析ソフト TRI/3D−PRT−LRGを用いて、以下の手順で解析した。
1.メニューから、粒子計測>3D粒子>粒子分離>巨大粒子分離を選択する。EVパネル、BCパネル、EVCパネル、巨大粒子分離パネルが表示される。
2.EVCパネルのBinarizeタブでL−Wを選択し、L値を変化させて円形の計測対象領域を選択する。「Execute」を押し、すべてのスライス画像にこの処理を適用する(この結果、全体として円柱状の測定領域が選択される)。巨大粒子分離パネルの「ROI OK」を押す。
3.EVCパネルのBinarizeタブでL−Wを選択し、L値を37580に設定することにより、粒子のみを選択する。「Execute」を押す。BCパネルのbDを選択し、「保管」を押す。
4.EVCパネルのBinaryタブでErsSmlタブを選択する。粒子サイズを10に設定し、「実行」を押す。この操作により、小さいノイズが除去される。
5.EVCパネルのBinaryタブでInvertタブを選択し、「実行」を押す。同じくErsSmlタブを選択し、粒子サイズを10に設定して、「実行」を押す。同じくLabelingタブを選択し、体積、Maxを選択、微小粒子サイズを100に設定して、「実行」を押す。再度Invertタブを選択し、「実行」を押す。この操作により、粒子内の小さいノイズが除去され、独立voidが埋められる。巨大粒子分離パネルの「粒子分離対象 OK」を押す。この操作により、ノイズを処理し独立voidが埋められた粒子の情報がBCパネルのb1に保管される。
6.EVCパネルのL Opタブ(チャンネル間論理演算処理)でb1からbDを引く。続いて、EVCパネルのBinaryタブでErsSmlタブを選択し、粒子サイズを10に設定して、「実行」を押す。この操作により、独立voidが抽出される。BCパネルのb6を選択し、「保管」を押す。
7.BCパネルのb1を選択し、「表示」を押す。巨大粒子分離パネルの小粒子抽出を選択し(大粒子抽出は選択しない)、くびれ割合、Repair Filter Size、Repair Mrg Sml Diameterをいずれも0に設定して、「Exec」を押す。この操作により、粒子の分離・色分けが行われる。
8.EVCパネルの3DタブでLabelingタブを選択し、座標値(サイクル)を選択、微小粒子サイズを10に設定して、「実行」を押す。この操作により、座標値の順番に粒子が再度色分けされる。
9.メニューから、粒子計測>3D粒子中Void>分離後計測を選択する。分離後計測パネルが表示される。エッジ粒子除去、表面積計算、Void計算を選択、計算ROI指定でBinary 5chを選択し、「登録OK」を押してデータを保存するフォルダを選択する。「最新登録データ実行」を押し、計算処理を行う。
10.計算結果から、比表面積を下式により計算する。
比表面積(m2/kg)=粒子総表面積(mm2)/[{粒子総体積(mm3)−Void総体積(mm3)}×1.7(g/cm3)]。
吸水性樹脂のCRC(遠心分離機保持容量)は、EDANA法(ERT441.2−02)に準拠して測定した。具体的な手順は以下の通りである。
CRC(g/g)={(W1−W2)/(吸水性樹脂の質量)}−1 ・・・(b)。
(b−1)の操作手順において、0.9質量%塩化ナトリウム水溶液を35質量%エタノール水溶液に変更して、CRC(35%EtOH)を測定した。また、(b−1)の操作手順において、0.9質量%塩化ナトリウム水溶液を60質量%1,2−プロピレングリコール水溶液に変更して、CRC(60%PG)を測定した。
吸水性樹脂のAAP(加圧下吸水倍率)は、EDANA法(ERT442.2−02)に準拠して測定した。具体的な手順は以下の通りである。なお、本実施例では、ERT442.2−02で規定された荷重条件(21.0±0.2g/cm2)に加えて、49.0±0.5g/cm2荷重下でも測定を行った。荷重条件21.0±0.2g/cm2で測定したAAPを「AAP−2.1kPa」、荷重条件49.0±0.5g/cm2で測定したAAPを「AAP−4.8kPa」と、それぞれ表記する。
AAP(g/g)=(W4−W3)/吸水性樹脂の質量 ・・・(c)。
吸水性樹脂のVortex(吸水速度)は、以下の手順にて測定した。
吸水性樹脂のSFC(食塩水流れ誘導性)は、米国特許第5669894号に記載されたSFC測定方法に準拠して測定した。具体的な手順は以下の通りである。
SFC=(Fs(T=0)×L0)/(ρ×A×ΔP) ・・・(e)
式(e)中、
Fs(T=0)は、ゲル層を通過する最初の流速(単位;g/s)
L0は、人工尿で膨潤させたゲル層の層高(単位;cm)
ρは、0.69質量%塩化ナトリウム水溶液の密度(単位;g/cm3)
Aは、ゲル層上面の面積(単位;cm2)
ΔPは、ゲル層にかかる静水圧(dyne/cm2)
である。
吸水性樹脂のExt(水可溶分)は、EDANA法(ERT470.2−02)に準拠して測定した。具体的な手順は以下の通りである。
Ext(質量%)=0.1×Mw×200×100×([HCl]−[bHCl])/1000/(吸水性樹脂の質量)/50.0 ・・・(f−1)。
中和率(モル%)={1−([NaOH]−[bNaOH])/([HCl]−[bHCl])}×100 ・・・(f−2)。
吸水性樹脂のPSD(粒度分布、質量平均粒子径(D50)、粒度分布の対数標準偏差(σζ))は、特開2004−261797号に開示された測定方法に準拠して測定した。具体的な手順は以下の通りである。
σζ=0.5×ln(X2/X1) ・・・(g)
式中、X1はR=84.1質量%、X2はR=15.9質量%でのそれぞれの粒子径である。
吸水性樹脂のMoisture Content(含水率)は、EDANA法(ERT430.2−02)に準拠して測定した。具体的な手順は以下の通りである。なお、本実施例では、ERT430.2−02で規定された試料量(4.0g)および乾燥温度(105℃)を、それぞれ1.0gおよび180℃に変更して測定した。
吸水性樹脂の単体リウェットは、特開2015−066009号に開示された測定方法を参考にして測定した(図1を参照)。具体的な手順は以下の通りである。
吸水性樹脂における、遊離状態の表面架橋剤の含有量を、以下の手順にて測定した。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤を使用したモデル吸収体を、以下の手順によって作成し、その性能を評価した。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤の製造装置として、重合、ゲル粉砕、乾燥、粉砕、分級、表面架橋(混合、加熱処理、冷却)、整粒を行う装置、およびこれらの装置間を連結する輸送装置、その他付帯設備から構成される連続製造装置を準備した。
1,6−ヘキサンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:25.2MPa1/2;炭素数6)0.7質量部、エチレンカーボネート(ハンセン溶解度パラメータ:28.7MPa1/2)0.4質量部および脱イオン水3.9質量部からなる表面架橋剤溶液(1)を調製した。表面架橋剤溶液(1)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは26.5であった。
1,6−ヘキサンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:25.2MPa1/2;炭素数6)0.5質量部、1,2−プロピレングリコール(ハンセン溶解度パラメータ:29.1MPa1/2;炭素数3)0.7質量部および脱イオン水2.9質量部からなる表面架橋剤溶液(2)を調製した。表面架橋剤溶液(2)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは27.5であった。
1,8−オクタンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:24.6MPa1/2;炭素数8)0.7質量部、1,2−プロピレングリコール(ハンセン溶解度パラメータ:29.1MPa1/2;炭素数3)0.7質量部、脱イオン水2.9質量部およびエタノール0.7質量部からなる表面架橋剤溶液(3)を調製した。表面架橋剤溶液(3)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは26.9であった。
1,6−ヘキサンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:25.2MPa1/2;炭素数6)0.5質量部、1,10−デカンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:23.0MPa1/2;炭素数10)0.5質量部、脱イオン水2.4質量部およびエタノール1.6質量部からなる表面架橋剤溶液(4)を調製した。表面架橋剤溶液(4)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは24.1であった。
1,6−ヘキサンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:25.2MPa1/2;炭素数6)1.0質量部および脱イオン水3.0質量部からなる表面架橋剤溶液(5)を調製した。表面架橋剤溶液(5)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは25.2であった。
1,5−ペンタンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:27.6MPa1/2;炭素数5)1.0質量部および脱イオン水3.0質量部からなる表面架橋剤溶液(6)を調製した。表面架橋剤溶液(6)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは27.6であった。
トリエチレングリコール(ハンセン溶解度パラメータ:27.5MPa1/2;炭素数6)2.0質量部および脱イオン水3.0質量部からなる表面架橋剤溶液(7)を調製した。表面架橋剤溶液(7)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは27.5であった。
エチレンカーボネート(ハンセン溶解度パラメータ:28.7MPa1/2)0.4質量部、1,2−プロピレングリコール(ハンセン溶解度パラメータ:29.1MPa1/2;炭素数3)0.7質量部および脱イオン水2.9質量部からなる比較表面架橋剤溶液(1)を調製した。比較表面架橋剤溶液(1)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは29.0であった。
エチレンカーボネート(ハンセン溶解度パラメータ:28.7MPa1/2)1.1質量部および脱イオン水2.9質量部からなる比較表面架橋剤溶液(2)を調製した。比較表面架橋剤溶液(2)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは28.7であった。
グリセリン(ハンセン溶解度パラメータ:34.2MPa1/2;炭素数3)0.8質量部および脱イオン水3.0質量部からなる比較表面架橋剤溶液(3)を調製した。比較表面架橋剤溶液(3)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは34.2であった。
1,3−プロパンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:31.7MPa1/2;炭素数3)1.0質量部および脱イオン水3.0質量部からなる比較表面架橋剤溶液(4)を調製した。比較表面架橋剤溶液(4)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは31.7であった。
1,4−ブタンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:28.9MPa1/2;炭素数4)0.4質量部、1,2−プロピレングリコール(ハンセン溶解度パラメータ:29.1MPa1/2;炭素数3)0.7質量部および脱イオン水2.9質量部からなる比較表面架橋剤溶液(5)を調製した。比較表面架橋剤溶液(5)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは29.0であった。
1,3−プロパンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:31.7MPa1/2;炭素数3)0.5質量部、1,2−プロピレングリコール(ハンセン溶解度パラメータ:29.1MPa1/2;炭素数3)0.5質量部および脱イオン水3.0質量部からなる比較表面架橋剤溶液(6)を調製した。比較表面架橋剤溶液(6)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは30.4であった。
実施例2において、表面架橋剤溶液(2)を、1,6−ヘキサンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:25.2MPa1/2;炭素数6)0.05質量部、1,2−プロピレングリコール(ハンセン溶解度パラメータ:29.1MPa1/2;炭素数3)1.0質量部および脱イオン水2.9質量部からなる比較表面架橋剤溶液(7)に変更した以外は同様の操作を行い、比較吸水性樹脂粒子(7)を得た。表面架橋剤溶液(2)に含まれる表面架橋剤の、見掛け上のハンセン溶解度パラメータは、28.9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整粒し、比較粒子状吸水剤(7)を得た。比較粒子状吸水剤(7)の物性を表1に掲載した。
1,12−ドデカンジオール(ハンセン溶解度パラメータ:20.6MPa1/2;炭素数12)2.0質量部および脱イオン水6.0質量部からなる表面架橋剤溶液(見掛け上のハンセン溶解度パラメータ:20.6)を調製しようと試みたが、1,12−ドデカンジオールがほとんど溶解せず、目的の表面架橋剤溶液を得ることができなかった。
製造例1において、ポリエチレングリコールジアクリレート(平均n数;9)の量を1.6質量部から1.8質量部に変更した以外は同様の操作を行い、含水ゲル(2)および吸水性樹脂粉末(2)を得た。ゲル粉砕工程で必要としたゲル粉砕エネルギー(GGE)は24.5J/g、GGE(2)は15.2J/gであった。また、得られた吸水性樹脂粉末(2)は、質量平均粒子径(D50)が392μm、CRC(遠心分離機保持容量)が36.2g/g、Moisture Content(含水率)が3.9質量%、比表面積が26.5m2/kgであった。したがって、吸水性樹脂粉末(2)の比表面積指数は、1.72である。
実施例1において、吸水性樹脂粉末(1)を吸水性樹脂粉末(2)に、また加熱処理時間を35分間から30分間に変更した以外は同様の操作を行い、吸水性樹脂粒子(8)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、粒子状吸水剤(8)を得た。粒子状吸水剤(8)の物性を表1に掲載した。
製造例1において、ポリエチレングリコールジアクリレート(平均n数;9)の量を1.6質量部から1.0質量部に変更した以外は同様の操作を行い、含水ゲル(3)および吸水性樹脂粉末(3)を得た。ゲル粉砕工程で必要としたゲル粉砕エネルギー(GGE)は21.6J/g、GGE(2)は13.3J/gであった。また、得られた吸水性樹脂粉末(3)は、質量平均粒子径(D50)が396μm、CRC(遠心分離機保持容量)が47.0g/g、Moisture Content(含水率)が3.7質量%、比表面積が25.5m2/kgであった。したがって、吸水性樹脂粉末(3)の比表面積指数は、1.63である。
実施例1において、吸水性樹脂粉末(1)を吸水性樹脂粉末(3)に、また加熱処理時間を35分間から40分間に変更した以外は同様の操作を行い、吸水性樹脂粒子(9)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、粒子状吸水剤(9)を得た。粒子状吸水剤(9)の物性を表1に掲載した。
製造例1において、スクリュー回転数を110rpmに変更した以外は同様の操作を行い、比較含水ゲル(1)および比較吸水性樹脂粉末(1)を得た。ゲル粉砕工程で必要としたゲル粉砕エネルギー(GGE)は17.6J/g、GGE(2)は8.1J/gであった。また、得られた比較吸水性樹脂粉末(1)は、質量平均粒子径(D50)が420μm、CRC(遠心分離機保持容量)が40.7g/g、Moisture Content(含水率)が3.9質量%、比表面積が22.3m2/kgであった。したがって、比較吸水性樹脂粉末(1)の比表面積指数は、1.26である。
実施例2において、吸水性樹脂粉末(1)を比較吸水性樹脂粉末(1)に、また加熱処理時間を35分間から40分間に変更した以外は同様の操作を行い、比較吸水性樹脂粒子(9)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、比較粒子状吸水剤(9)を得た。比較粒子状吸水剤(9)の物性を表1に掲載した。
比較例1において、吸水性樹脂粉末(1)を比較吸水性樹脂粉末(1)に、また加熱処理時間を30分間から40分間に変更した以外は同様の操作を行い、比較吸水性樹脂粒子(10)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、比較粒子状吸水剤(10)を得た。比較粒子状吸水剤(10)の物性を表1に掲載した。
比較製造例1において、脱イオン水の量を395.3質量部から390.5質量部に変更し、1.0質量%のポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノステアレート(花王株式会社製)4.8質量部を加えた以外は同様の操作を行い、含水ゲル(4)および吸水性樹脂粉末(4)を得た。ゲル粉砕工程で必要としたゲル粉砕エネルギー(GGE)は25.0J/g、GGE(2)は15.8J/gであった。また、得られた吸水性樹脂粉末(4)は、質量平均粒子径(D50)が375μm、CRC(遠心分離機保持容量)が41.5g/g、Moisture Content(含水率)が4.1質量%、比表面積が20.6m2/kgであった。したがって、吸水性樹脂粉末(4)の比表面積指数は、1.46である。製造例4では、ゲル粉砕条件を調整するのではなく、界面活性剤の発泡を利用することによって、吸水性樹脂粉末の比表面積指数を調節している。
実施例1において、吸水性樹脂粉末(1)を吸水性樹脂粉末(4)に変更した以外は同様の操作を行い、吸水性樹脂粒子(10)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、粒子状吸水剤(10)を得た。粒子状吸水剤(10)の物性を表1に掲載した。
実施例2において、吸水性樹脂粉末(1)を吸水性樹脂粉末(4)に変更した以外は同様の操作を行い、吸水性樹脂粒子(11)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、粒子状吸水剤(11)を得た。粒子状吸水剤(11)の物性を表1に掲載した。
実施例4において、吸水性樹脂粉末(1)を吸水性樹脂粉末(4)に変更した以外は同様の操作を行い、吸水性樹脂粒子(12)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、粒子状吸水剤(12)を得た。粒子状吸水剤(12)の物性を表1に掲載した。
比較製造例1において、炭酸水素ナトリウム(和光純薬株式会社製)6.0質量部を加えた以外は同様の操作を行い、含水ゲル(5)および吸水性樹脂粉末(5)を得た。ゲル粉砕工程で必要としたゲル粉砕エネルギー(GGE)は23.9J/g、GGE(2)は15.0J/gであった。また、得られた吸水性樹脂粉末(5)は、質量平均粒子径(D50)が390μm、CRC(遠心分離機保持容量)が41.7g/g、Moisture Content(含水率)が3.8質量%、比表面積が23.2m2/kgであった。したがって、吸水性樹脂粉末(5)の比表面積指数は、1.53である。製造例5では、ゲル粉砕条件を調整するのではなく、炭酸ガスの発泡を利用することによって、吸水性樹脂粉末の比表面積指数を調節している。
実施例1において、吸水性樹脂粉末(1)を吸水性樹脂粉末(5)に変更した以外は同様の操作を行い、吸水性樹脂粒子(13)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、粒子状吸水剤(13)を得た。粒子状吸水剤(13)の物性を表1に掲載した。
実施例2において、吸水性樹脂粉末(1)を吸水性樹脂粉末(5)に変更した以外は同様の操作を行い、吸水性樹脂粒子(14)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、粒子状吸水剤(14)を得た。粒子状吸水剤(14)の物性を表1に掲載した。
実施例4において、吸水性樹脂粉末(1)を吸水性樹脂粉末(5)に変更した以外は同様の操作を行い、吸水性樹脂粒子(15)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、粒子状吸水剤(15)を得た。粒子状吸水剤(15)の物性を表1に掲載した。
実施例2において、加熱処理の温度を210℃から60℃に変更した以外は同様の操作を行い、参考吸水性樹脂粒子(1)を得た。その後、目開きが850μmのJIS標準篩を通過させることで整粒し、参考粒子状吸水剤(1)を得た。つまり、参考例1の製造方法は、熱処理工程を含まない。
粒子状吸水剤(1)、(2)、(5)、(9)および比較粒子状吸水剤(1)、参考粒子状吸水剤(1)について、遊離状態にある表面架橋剤の含有量を測定した。その結果を表3に示す。
粒子状吸水剤(1)、(2)、(3)、(5)、(9)および比較粒子状吸水剤(1)、(2)について、CRC(35%EtOH)およびCRC(60%PG)を測定した。その結果を表4に示す。
本発明の一実施形態に係る粒子状吸水剤(粒子状吸水剤(1)〜(15))は、単体リウェットが低減されている。粒子状吸水剤(1)〜(15)の単体リウェットは最大でも3.4gであり、いずれも3.7g以下であった。一方、比較粒子状吸水剤(1)〜(10)の単体リウェットは、最小でも4.0gであり、いずれも3.7を超えていた。
Claims (17)
- 表面架橋剤を用いて吸水性樹脂粉末を表面架橋する表面架橋工程を含む、粒子状吸水剤の製造方法であって、
上記吸水性樹脂粉末は、下記式(1)で表される比表面積指数が1.5以上であり、
上記表面架橋剤の見掛け上のハンセン溶解度パラメータが22.5MPa1/2〜28.5MPa1/2である、製造方法:
(比表面積指数)=(吸水性樹脂粉末の比表面積)/(108×D502) ・・・(1)
式(1)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]である。 - 上記表面架橋剤は、1種類以上の多価アルコールまたはアルキレンカーボネート化合物を含んでいる、請求項1に記載の製造方法。
- 表面架橋剤を用いて吸水性樹脂粉末を表面架橋する表面架橋工程を含む、粒子状吸水剤の製造方法であって、
上記吸水性樹脂粉末は、下記式(1)で表される比表面積指数が1.5以上であり、
上記表面架橋剤は、炭素数が6〜8の多価アルコールを含んでいる、製造方法:
(比表面積指数)=(吸水性樹脂粉末の比表面積)/(108×D502) ・・・(1)
式(1)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]である。 - 上記表面架橋工程は、上記吸水性樹脂粉末を180℃〜300℃にて熱処理する工程を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 上記吸水性樹脂粉末は、D50が200μm〜600μmの範囲にある、請求項1〜4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 上記表面架橋剤は、1,2−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリエチレングリコール、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オンからなる群より選択される1種類以上を含んでいる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 上記吸水性樹脂粉末は、式(1)で表される比表面積指数が3以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 下記式(1a)で表される比表面積指数が1.5以上であり、
アルコール吸収パラメータが、下記式(2)(3)の範囲である、粒子状吸水剤:
(比表面積指数)=(粒子状吸水剤の比表面積)/(108×D502) ・・・(1a)CRC(35%EtOH)/CRC≧1.2 ・・・(2)
CRC(60%PG)/CRC≧0.40 ・・・(3)
式(1a)中、上記比表面積指数の単位は[1/kg]であり;上記比表面積の単位は[m2/kg]であり;D50は質量平均粒子径を表し、D50の単位は[m]であり;
式(2)中、CRC(35%EtOH)は、35質量%エタノール水溶液を用いて測定したCRCであり;
式(3)中、CRC(60%PG)は、60質量%1,2−プロピレングリコール水溶液を用いて測定したCRCである。 - 遊離状態にある表面架橋剤の含有量の合計が、1質量ppm〜5000質量ppmである、請求項8に記載の粒子状吸水剤。
- 上記表面架橋剤は、1,2−ヘキサンジオール、1,3−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,3−ペンタンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2−メチル−2−プロピル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、トリエチレングリコール、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オンからなる群より選択される1種類以上を含んでいる、請求項9に記載の粒子状吸水剤。
- いずれも(g/g)の単位で表した場合、AAP−2.1kPaの値がCRCの値よりも大きい、請求項8〜10のいずれか1項に記載の粒子状吸水剤。
- Vortexが50秒以下である、請求項8〜11のいずれか1項に記載の粒子状吸水剤。
- D50が200μm〜600μmの範囲にある、請求項8〜12のいずれか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 式(1)で表される比表面積指数が3以下である、請求項8〜13のいずれか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 単体リウェットが3.7g以下である、請求項8〜14のいずれか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 食塩水流れ誘導性(SFC)が5×10−7・cm3・s・g−1以上である、請求項8〜14のいずれか1項に記載の粒子状吸水剤。
- 単体リウェットが3.7g以下であり、かつ、
食塩水流れ誘導性(SFC)が5×10−7・cm3・s・g−1以上である、請求項8〜14のいずれか1項に記載の粒子状吸水剤。
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