KR20210130795A - 흡수성 수지 입자, 흡수체, 흡수성 물품, 흡수성 수지 입자의 통액 유지율의 측정 방법, 및 흡수성 수지 입자의 제조 방법 - Google Patents

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모에 니시다
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스미토모 세이카 가부시키가이샤
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Abstract

(A), (B) 및 (C)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정되는 건분 통액 속도, 및 (A), (B), (D) 및 (E)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정되는 팽윤 젤 통액 속도를 이용하여 하기 식에 의하여 나타나는 통액 유지율이 10% 이상인, 흡수성 수지 입자가 개시된다.
통액 유지율(%)=(팽윤 젤 통액 속도/건분 통액 속도)×100

Description

흡수성 수지 입자, 흡수체, 흡수성 물품, 흡수성 수지 입자의 통액 유지율의 측정 방법, 및 흡수성 수지 입자의 제조 방법
본 발명은, 흡수성(吸水性) 수지 입자, 흡수체(吸收體), 흡수성(吸收性) 물품, 흡수성 수지 입자의 통액 유지율의 측정 방법, 및 흡수성 수지 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
흡수성 수지는, 위생 용품의 분야에서 사용되고 있다. 구체적으로는, 기저귀 등의 흡수성 물품에 포함되는 흡수체의 재료로서 사용되고 있다(예를 들면 특허문헌 1).
일본 공표특허공보 2014-515987호
기저귀 등의 흡수성 물품은, 요(尿), 경혈 등의 체액을 흡수 및 유지하는 흡수체를 구비하고 있다. 흡수체는 일반적으로, 흡수성 수지 입자와, 펄프 등의 섬유상물(纖維狀物)을 포함하고 있으며, 섬유상물끼리, 또는 섬유상물과 흡수성 수지 입자가 얽혀 있다. 최근에는, 흡수성 물품이 박형화(薄型化)되는 경향이 있는 점에서, 흡수체 중의 섬유상물의 비율이 낮은 것이 선호되는 경향이 있다. 흡수체 중의 섬유상물의 비율이 낮은 경우, 예를 들면 흡수성 물품 장착 중의 체중의 부하 등에 의하여, 흡액 후의 흡수체에 전단력이 가해지면, 흡수체가 내부에서 단열(斷裂)되는 등, 흡수체의 변형이 발생하는 경우가 있다. 단열이 발생한 흡수체는, 흡수 성능을 충분히 발휘할 수 없다.
본 발명은, 흡수체에 있어서의 흡액 후의 단열의 발생을 억제할 수 있는 흡수성 수지 입자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 흡수성 수지 입자는, 하기 (A), (B) 및 (C)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정되는 건분 통액 속도, 및 하기 (A), (B), (D) 및 (E)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정되는 팽윤(膨潤) 젤 통액 속도를 이용하여 하기 식에 의하여 나타나는 통액 유지율이 10% 이상이다.
통액 유지율(%)=(팽윤 젤 통액 속도/건분 통액 속도)×100
(A) 메시상의 바닥부를 구비하는 내경 26mm의 원통상 용기 내에 흡수성 수지 입자 0.3g을 균일하게 살포한다.
(B) 메시상의 바닥부를 구비하는 외경 25mm, 내경 19mm의 원통상 소형 용기를 상기 원통상 용기 내에 삽입함으로써 측정부를 형성한다.
(C) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 생리 식염수를 60ml/분의 일정 속도로 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수의 양을 계측함으로써, 생리 식염수의 건분 통액 속도(g/분)를 구한다.
(D) 용기 내의 40g의 생리 식염수에 상기 측정부의 상기 바닥부 측을 30분간 침지함으로써, 상기 측정부 내의 상기 흡수성 수지 입자를 팽윤시킨다.
(E) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 20g의 생리 식염수를 한 번에 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수량을 계측함으로써, 생리 식염수의 팽윤 젤 통액 속도(g/분)를 구한다.
상기 흡수성 수지 입자는, 팽윤 젤 통액 속도가 2.5g/분 이상인 것이 바람직하다. 흡수성 수지 입자의 팽윤 젤 통액 속도가 상기 범위임으로써, 흡수체의 흡액 후에 있어서의 단열의 발생을 더 억제할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 흡수성 수지 입자를 함유하는, 흡수체를 제공한다. 흡수체가 상기 흡수성 수지 입자를 함유함으로써, 단열의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 흡수체를 구비하는, 흡수성 물품을 제공한다.
상기 흡수성 물품은, 기저귀여도 된다.
본 발명은 또한, 하기 (A), (B) 및 (C)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 건분 통액 속도를 측정하는 것과, 하기 (A), (B), (D) 및 (E)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 팽윤 젤 통액 속도를 측정하는 것을 포함하는, 하기 식에 의하여 나타나는 흡수성 수지 입자의 통액 유지율의 측정 방법을 제공한다.
통액 유지율(%)=(팽윤 젤 통액 속도/건분 통액 속도)×100
(A) 메시상의 바닥부를 구비하는 내경 26mm의 원통상 용기 내에 흡수성 수지 입자 0.3g을 균일하게 살포한다.
(B) 메시상의 바닥부를 구비하는 외경 25mm, 내경 19mm의 원통상 소형 용기를 상기 원통상 용기 내에 삽입함으로써 측정부를 형성한다.
(C) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 생리 식염수를 60ml/분의 일정 속도로 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수의 양을 계측함으로써, 생리 식염수의 건분 통액 속도(g/분)를 구한다.
(D) 용기 내의 40g의 생리 식염수에 상기 측정부의 상기 바닥부 측을 30분간 침지함으로써, 상기 측정부 내의 상기 흡수성 수지 입자를 팽윤시킨다.
(E) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 20g의 생리 식염수를 한 번에 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수량을 계측함으로써, 생리 식염수의 팽윤 젤 통액 속도(g/분)를 구한다.
상기 측정 방법에 의하여, 흡수체의 내단열성에 관여하는 흡수성 수지 입자의 확산성을 평가할 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법에 의하여 측정되는 통액 유지율이 10% 이상인 흡수성 수지 입자를 선별하는 것을 포함하는, 흡수성 수지 입자의 제조 방법을 제공한다. 당해 제조 방법에 의하여, 액체의 확산성이 우수하고, 흡수체에 이용했을 때의 흡액 후의 단열 발생을 억제할 수 있는 흡수성 수지 입자를 얻을 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 방법에 의하여 측정되는 흡수성 수지 입자의 통액 유지율을 증가시키는 것을 포함하는, 상기 흡수성 수지 입자를 함유하는 흡수체의 흡액 후의 단열 발생을 억제하는 방법을 제공한다.
본 발명에 의하여, 흡수체에 있어서의 흡액 후의 단열 발생을 억제할 수 있는 흡수성 수지 입자가 얻어진다.
도 1은 흡수성 물품의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시예에서 사용한 교반 날개(평판부에 슬릿을 갖는 평판 날개)의 개략 형태를 나타내는 평면도이다.
도 3은 통액 유지율의 측정 방법을 나타내는 모식 단면도이다.
도 4는 무가압 DW의 측정 방법을 나타내는 모식도이다.
도 5는 흡수체 단열 시간의 측정 방법을 나타내는 모식 단면도이다.
이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, "아크릴" 및 "메타크릴"을 합하여 "(메트)아크릴"이라고 표기한다. "아크릴레이트" 및 "메타크릴레이트"도 동일하게 "(메트)아크릴레이트"라고 표기한다. "(폴리)"란 "폴리"라는 접두어가 있는 경우 및 없는 경우의 쌍방을 의미하는 것으로 한다. 본 명세서에 단계적으로 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 소정 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 다른 단계의 수치 범위의 상한값 또는 하한값과 임의로 조합할 수 있다. 본 명세서에 기재되어 있는 수치 범위에 있어서, 그 수치 범위의 상한값 또는 하한값은, 실시예에 나타나 있는 값으로 치환해도 된다. "수용성"이란, 25℃에 있어서 물에 5질량% 이상의 용해성을 나타내는 것을 말한다. 본 명세서에 예시하는 재료는, 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다. 조성물 중의 각 성분의 함유량은, 조성물 중에 각 성분에 해당하는 물질이 복수 존재하는 경우, 특별히 설명하지 않는 한, 조성물 중에 존재하는 당해 복수의 물질의 합계량을 의미한다. 본 명세서에 있어서 생리 식염수는, 특별히 설명하지 않는 한, 농도 0.9질량% NaCl 수용액을 가리킨다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 하기 식에 의하여 나타나는 통액 유지율이 10% 이상이다. 본 발명자는, 건조 상태에서의 흡수성 수지 입자의 통액 속도인 건분 통액 속도에 대하여, 흡액 후의 팽윤 상태에서의 흡수성 수지 입자의 통액 속도인 팽윤 젤 통액 속도의 비율이 높을수록, 흡수체에 있어서의 흡액 후의 단열 발생이 억제되는 것을 알아냈다.
통액 유지율(%)=(팽윤 젤 통액 속도/건분 통액 속도)×100
본 발명자의 추측에 의하면, 본 발명의 흡수성 수지 입자는, 통액 유지율이 10% 이상이면, 흡수체 내부에 있어서 액체를 보다 균일하게 확산할 수 있다고 생각된다. 흡수체의 내부에 있어서 액체가 균일하게 확산되지 않는 경우, 매우 단열되기 어려운 부분(액체를 거의 흡수하고 있지 않은 부분)과 매우 단열되기 쉬운 부분(액체를 많이 흡수한 부분)이 산재하게 된다. 흡수성 물품의 장착 중, 체중 등의 부하가 흡수체에 가해지면, 흡수체는 이 매우 단열되기 쉬운 부분부터 단열되기 쉽다. 본 발명의 흡수성 수지 입자는, 흡수체 내부에 있어서 액체를 균일하게 확산할 수 있다고 생각되어, 매우 단열되기 쉬운 부분이 발생하기 어려워지고, 그 결과, 흡수체의 단열 발생이 억제된다고 생각된다.
건분 통액 속도는, 하기 (A), (B) 및 (C)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정된다. 팽윤 젤 통액 속도는, 하기 (A), (B), (D) 및 (E)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정된다. 더 구체적인 측정 방법은, 후술하는 실시예에 나타난다.
(A) 메시상의 바닥부를 구비하는 내경 26mm의 원통상 용기 내에 흡수성 수지 입자 0.3g을 균일하게 살포한다.
(B) 메시상의 바닥부를 구비하는 외경 25mm, 내경 19mm의 원통상 소형 용기를 상기 원통상 용기 내에 삽입함으로써 측정부를 형성한다.
(C) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 생리 식염수를 60ml/분의 일정 속도로 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수의 양을 계측함으로써, 생리 식염수의 건분 통액 속도(g/분)를 구한다.
(D) 용기 내의 40g의 생리 식염수에 상기 측정부의 상기 바닥부 측을 30분간 침지함으로써, 상기 측정부 내의 상기 흡수성 수지 입자를 팽윤시킨다.
(E) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 20g의 생리 식염수를 한 번에 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수량을 계측함으로써, 생리 식염수의 팽윤 젤 통액 속도(g/분)를 구한다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 통액 유지율이 12% 이상인 것이 바람직하고, 15% 이상, 20% 이상, 25% 이상 또는 30% 이상인 것이 보다 바람직하며, 35% 이상 또는 40% 이상인 것이 더 바람직하다. 본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자의 통액 유지율은, 예를 들면, 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 58% 이하, 55% 이하 또는 50% 이하여도 된다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 상술한 방법으로 측정되는 건분 통액 속도가, 예를 들면, 2g/분 이상, 5g/분 이상, 8g/분 이상, 10g/분 이상, 15g/분 이상, 18g/분 이상 또는 20g/분 이상이어도 된다. 흡수성 수지 입자의 건분 통액 속도는, 예를 들면, 50g/분 이하, 40g/분 이하, 35g/분 이하, 33g/분 이하 또는 30g/분 이하여도 된다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 상술한 방법으로 측정되는 팽윤 젤 통액 속도가, 예를 들면, 0.7g/분 이상, 1.0g/분 이상, 1.5g/분 이상, 2.0g/분 이상, 2.5g/분 이상, 3.0g/분 이상, 4.0g/분 이상, 5.0g/분 이상, 6.0g/분 이상 또는 8.0g/분 이상이어도 된다. 팽윤 젤 통액 속도가 상기 범위이면, 보다 흡수체의 흡액 후에 있어서의 단열 발생을 억제할 수 있는 경향이 있다. 흡수성 수지 입자의 팽윤 젤 통액 속도는, 예를 들면, 30g/분 이하, 25g/분 이하, 20g/분 이하, 18g/분 이하 또는 15g/분 이하여도 된다. 이들 관점에서, 팽윤 젤 통액 속도는, 바람직하게는 1~30g/분, 3~25g/분, 또는 5~20g/분이다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 생리 식염수에 대한 높은 흡수능을 가질 수 있다. 흡수성 수지 입자의 생리 식염수 보수량은, 예를 들면, 20g/g 이상, 23g/g 이상, 25g/g 이상, 28g/g 이상, 30g/g 이상, 또는 32g/g 이상이어도 되고, 60g/g 이하, 55g/g 이하, 53g/g 이하, 50g/g 이하, 48g/g 이하, 45g/g 이하, 43g/g 이하, 또는 40g/g 이하여도 된다. 흡수성 수지 입자의 생리 식염수 보수량은, 예를 들면, 20~60g/g, 23~55g/g, 25~50g/g, 28~45g/g, 또는 30~40g/g이어도 된다. 생리 식염수 보수량은, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의하여 측정된다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 무가압 DW 3분 값이, 예를 들면, 14ml/g 이상이어도 되고, 16ml/g 이상, 18ml/g 이상, 20ml/g 이상 또는 25ml/g 이상이어도 된다. 무가압 DW 3분 값은, 예를 들면, 55ml/g 이하, 50ml/g 이하, 40ml/g 이하여도 된다. 무가압 DW 3분 값은, 후술하는 실시예에 기재된 방법에 의하여 측정된다.
흡수성 수지 입자의 형상으로서는, 대략 구상, 파쇄상, 과립상 등을 들 수 있다. 흡수성 수지 입자의 중위(中位) 입자경은, 250~850μm, 300~700μm, 또는 300~600μm여도 된다. 본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 후술하는 제조 방법에 의하여 중합체 입자가 얻어진 시점에서 원하는 입도 분포를 갖고 있어도 되지만, 체에 의한 분급을 이용한 입도 조정 등의 조작을 행함으로써 입도 분포를 조정해도 된다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 예를 들면, 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는 단량체의 중합에 의하여 형성된 가교 중합체를 포함할 수 있다. 가교 중합체는, 에틸렌성 불포화 단량체에서 유래하는 단량체 단위를 갖는다. 즉, 본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 에틸렌성 불포화 단량체에서 유래하는 구조 단위를 가질 수 있다.
상기 단량체를 중합시키는 방법으로서는, 역상(逆相) 현탁 중합법, 수용액 중합법, 벌크 중합법, 침전 중합법 등을 들 수 있다. 이들 중에서는, 얻어지는 흡수성 수지 입자의 양호한 흡수 특성의 확보, 및 중합 반응의 제어가 용이한 관점에서, 역상 현탁 중합법 또는 수용액 중합법이 바람직하다. 이하에 있어서는, 에틸렌성 불포화 단량체를 중합시키는 방법으로서, 역상 현탁 중합법을 예로 들어 설명한다.
에틸렌성 불포화 단량체는 수용성인 것이 바람직하고, 예를 들면, (메트)아크릴산 및 그 염, 2-(메트)아크릴아마이드-2-메틸프로페인설폰산 및 그 염, (메트)아크릴아마이드, N,N-다이메틸(메트)아크릴아마이드, 2-하이드록시에틸(메트)아크릴레이트, N-메틸올(메트)아크릴아마이드, 폴리에틸렌글라이콜모노(메트)아크릴레이트, N,N-다이에틸아미노에틸(메트)아크릴레이트, N,N-다이에틸아미노프로필(메트)아크릴레이트, 다이에틸아미노프로필(메트)아크릴아마이드 등을 들 수 있다. 에틸렌성 불포화 단량체가 아미노기를 함유하는 경우에는, 당해 아미노기는 4급화되어 있어도 된다. 상기 단량체가 갖는 카복실기 및 아미노기 등의 관능기는, 후술하는 표면 가교 공정에 있어서 가교가 가능한 관능기로서 기능할 수 있다. 이들 에틸렌성 불포화 단량체는, 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다.
이들 중에서도, 공업적으로 입수가 용이하다는 관점에서, 에틸렌성 불포화 단량체는, (메트)아크릴산 및 그 염, 아크릴아마이드, 메타크릴아마이드 및 N,N-다이메틸아크릴아마이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 포함하는 것이 바람직하고, (메트)아크릴산 및 그 염, 및 아크릴아마이드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 포함하는 것이 보다 바람직하다. 흡수 특성을 보다 높이는 관점에서, 에틸렌성 불포화 단량체는, (메트)아크릴산 및 그 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 포함하는 것이 더 바람직하다.
단량체로서는, 상기의 에틸렌성 불포화 단량체 이외의 단량체가 일부 사용되어도 된다. 이와 같은 단량체는, 예를 들면, 상기 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는 수용액에 혼합하여 이용할 수 있다. 에틸렌성 불포화 단량체의 사용량은, 단량체 전체량(흡수성 수지 입자를 얻기 위한 단량체 전체량. 예를 들면, 가교 중합체의 구조 단위를 부여하는 단량체의 전체량. 이하 동일.)에 대하여 70~100몰%여도 되고, 80~100몰%, 90~100몰%, 95~100몰%, 또는 100몰%여도 된다. 그중에서도 (메트)아크릴산 및 그 염이, 단량체 전체량에 대하여 70~100몰%여도 되고, 80~100몰%, 90~100몰%, 95~100몰%, 또는 100몰%여도 된다. "(메트)아크릴산 및 그 염의 비율"은, (메트)아크릴산 및 그 염의 합계량의 비율을 의미한다.
본 실시형태에 의하면, 흡수성 수지 입자의 일례로서, 에틸렌성 불포화 단량체에서 유래하는 구조 단위를 갖는 가교 중합체를 포함하는 흡수성 수지 입자로서, 에틸렌성 불포화 단량체가, (메트)아크릴산 및 그 염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 포함하고, (메트)아크릴산 및 그 염의 비율이, 흡수성 수지 입자를 얻기 위한 단량체 전체량에 대하여 70~100몰%인, 흡수성 수지 입자를 제공할 수 있다.
에틸렌성 불포화 단량체는, 통상, 수용액으로서 이용하는 것이 적합하다. 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는 수용액(이하, 단량체 수용액이라고 한다)에 있어서의 에틸렌성 불포화 단량체의 농도는, 통상 20질량% 이상 포화 농도 이하로 하면 되고, 25~70질량%가 바람직하며, 30~55질량%가 보다 바람직하다. 사용되는 물은, 예를 들면, 수돗물, 증류수, 이온 교환수 등을 들 수 있다.
단량체 수용액은, 이용되는 에틸렌성 불포화 단량체가 산기를 포함하는 경우, 그 산기를 알칼리성 중화제에 의하여 중화하여 이용해도 된다. 에틸렌성 불포화 단량체에 있어서의, 알칼리성 중화제에 의한 중화도는, 얻어지는 흡수성 수지 입자의 침투압을 높게 하고, 보수량 등의 흡수 특성을 보다 높이는 관점에서, 에틸렌성 불포화 단량체 중의 산성기의 10~100몰%, 바람직하게는 50~90몰%, 보다 바람직하게는 60~80몰%이다. 알칼리성 중화제로서는, 예를 들면 수산화 나트륨, 탄산 나트륨, 탄산수소 나트륨, 수산화 칼륨, 탄산 칼륨 등의 알칼리 금속염; 암모니아 등을 들 수 있다. 이들 알칼리성 중화제는, 중화 조작을 간편하게 하기 위하여 수용액의 상태로 하여 이용되어도 된다. 상술한 알칼리성 중화제는 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다. 에틸렌성 불포화 단량체의 산기의 중화는, 예를 들면, 수산화 나트륨, 수산화 칼륨 등의 수용액을 상기 단량체 수용액에 적하하여 혼합함으로써 행할 수 있다.
역상 현탁 중합법에 있어서는, 계면활성제의 존재하에서, 탄화수소 분산매 중에서 단량체 수용액을 분산하고, 라디칼 중합 개시제 등을 이용하여, 에틸렌성 불포화 단량체의 중합이 행해진다.
계면활성제로서는, 예를 들면, 비이온계 계면활성제 및 음이온계 계면활성제를 들 수 있다. 비이온계 계면활성제로서는, 예를 들면, 소비탄 지방산 에스터, 폴리글리세린 지방산 에스터, 자당 지방산 에스터, 폴리옥시에틸렌소비탄 지방산 에스터, 폴리옥시에틸렌글리세린 지방산 에스터, 소비톨 지방산 에스터, 폴리옥시에틸렌소비톨 지방산 에스터, 폴리옥시에틸렌알킬에터, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에터, 폴리옥시에틸렌 피마자유, 폴리옥시에틸렌 경화 피마자유, 알킬알릴폼알데하이드 축합 폴리옥시에틸렌에터, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 블록 코폴리머, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필알킬에터, 및 폴리에틸렌글라이콜 지방산 에스터 등을 들 수 있다. 음이온계 계면활성제로서는, 예를 들면, 지방산염, 알킬벤젠설폰산염, 알킬메틸타우린산염, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에터 황산 에스터염, 폴리옥시에틸렌알킬에터설폰산염, 폴리옥시에틸렌알킬에터의 인산 에스터, 및 폴리옥시에틸렌알킬알릴에터의 인산 에스터 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, W/O형 역상 현탁의 상태가 양호하며, 흡수성 수지 입자가 적합한 입자경으로 얻어지기 쉽고, 공업적으로 입수가 용이하다는 관점에서, 계면활성제는, 소비탄 지방산 에스터, 폴리글리세린 지방산 에스터 및 자당 지방산 에스터로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 얻어지는 흡수성 수지 입자의 흡수 특성이 향상된다는 관점에서, 계면활성제는, 자당 지방산 에스터를 포함하는 것이 보다 바람직하다. 이들 계면활성제는, 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다.
계면활성제의 양은, 사용량에 대한 효과가 충분히 얻어지고, 또한 경제적인 관점에서, 에틸렌성 불포화 단량체 수용액 100질량부에 대하여 0.05~10질량부인 것이 바람직하며, 0.08~5질량부인 것이 보다 바람직하고, 0.1~3질량부인 것이 더 바람직하다.
또, 상술한 계면활성제와 함께, 고분자계 분산제를 아울러 이용해도 된다. 고분자계 분산제로서는, 예를 들면, 무수 말레산 변성 폴리에틸렌, 무수 말레산 변성 폴리프로필렌, 무수 말레산 변성 에틸렌·프로필렌 공중합체, 무수 말레산 변성 EPDM(에틸렌·프로필렌·다이엔·터폴리머), 무수 말레산 변성 폴리뷰타다이엔, 무수 말레산·에틸렌 공중합체, 무수 말레산·프로필렌 공중합체, 무수 말레산·에틸렌·프로필렌 공중합체, 무수 말레산·뷰타다이엔 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌·프로필렌 공중합체, 산화형 폴리에틸렌, 산화형 폴리프로필렌, 산화형 에틸렌·프로필렌 공중합체, 에틸렌·아크릴산 공중합체, 에틸셀룰로스, 에틸하이드록시에틸셀룰로스 등을 들 수 있다. 이들 고분자계 분산제 중에서도, 특히, 단량체의 분산 안정성의 면에서, 무수 말레산 변성 폴리에틸렌, 무수 말레산 변성 폴리프로필렌, 무수 말레산 변성 에틸렌·프로필렌 공중합체, 무수 말레산·에틸렌 공중합체, 무수 말레산·프로필렌 공중합체, 무수 말레산·에틸렌·프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌·프로필렌 공중합체, 산화형 폴리에틸렌, 산화형 폴리프로필렌, 산화형 에틸렌·프로필렌 공중합체를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 고분자계 분산제는, 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 조합해도 된다.
고분자계 분산제의 양은, 사용량에 대한 효과가 충분히 얻어지고, 또한 경제적인 관점에서, 에틸렌성 불포화 단량체 수용액 100질량부에 대하여 0.05~10질량부인 것이 바람직하며, 0.08~5질량부인 것이 보다 바람직하고, 0.1~3질량부인 것이 더 바람직하다.
라디칼 중합 개시제는 수용성인 것이 바람직하고, 예를 들면, 과황산 칼륨, 과황산 암모늄, 과황산 나트륨 등의 과황산염; 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 메틸아이소뷰틸케톤퍼옥사이드, 다이-t-뷰틸퍼옥사이드, t-뷰틸큐밀퍼옥사이드, t-뷰틸퍼옥시아세테이트, t-뷰틸퍼옥시아이소뷰티레이트, t-뷰틸퍼옥시피발레이트, 및 과산화 수소 등의 과산화물; 2,2'-아조비스(2-아미디노프로페인) 2염산염, 2,2'-아조비스[2-(N-페닐아미디노)프로페인] 2염산염, 2,2'-아조비스[2-(N-알릴아미디노)프로페인] 2염산염, 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로페인] 2염산염, 2,2'-아조비스{2-[1-(2-하이드록시에틸)-2-이미다졸린-2-일]프로페인} 2염산염, 2,2'-아조비스{2-메틸-N-[1,1-비스(하이드록시메틸)-2-하이드록시에틸]프로피온아마이드}, 2,2'-아조비스[2-메틸-N-(2-하이드록시에틸)-프로피온아마이드], 4,4'-아조비스(4-사이아노발레르산) 등의 아조 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 과황산 칼륨, 과황산 암모늄, 과황산 나트륨, 2,2'-아조비스(2-아미디노프로페인) 2염산염, 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로페인] 2염산염, 2,2'-아조비스{2-[1-(2-하이드록시에틸)-2-이미다졸린-2-일]프로페인} 2염산염이 바람직하다. 이들 라디칼 중합 개시제는, 각각 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다.
라디칼 중합 개시제의 사용량은, 에틸렌성 불포화 단량체 1몰에 대하여 0.00005~0.01몰이어도 된다. 라디칼 중합 개시제의 사용량이 0.00005몰 이상이면, 중합 반응에 장시간을 필요로 하지 않아, 효율적이다. 사용량이 0.01몰 이하이면, 급격한 중합 반응이 일어나지 않는 경향이 있다.
상기 라디칼 중합 개시제는, 아황산 나트륨, 아황산수소 나트륨, 황산 제1철, L-아스코브산 등의 환원제와 병용하여, 레독스 중합 개시제로서 이용할 수도 있다.
중합 반응 시에는, 중합에 이용하는 에틸렌성 불포화 단량체 수용액 중에, 연쇄 이동제를 포함하고 있어도 된다. 연쇄 이동제로서는, 예를 들면, 차아인산염류, 싸이올류, 싸이올산류, 제2급 알코올류, 아민류 등을 들 수 있다.
또, 흡수성 수지 입자의 입자경을 제어하기 위하여, 중합에 이용하는 에틸렌성 불포화 단량체 수용액 중에, 증점제를 포함하고 있어도 된다. 증점제로서는, 예를 들면, 하이드록시에틸셀룰로스, 하이드록시프로필셀룰로스, 메틸셀룰로스, 카복시메틸셀룰로스, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 (부분)중화물, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리아크릴아마이드, 폴리에틸렌이민, 덱스트린, 알진산 나트륨, 폴리바이닐알코올, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥사이드 등을 이용할 수 있다. 또한, 중합 시의 교반 속도가 동일하면, 에틸렌성 불포화 단량체 수용액의 점도가 높을수록 얻어지는 입자의 중위 입자경은 커지는 경향이 있다.
탄화수소 분산매로서는, 예를 들면, n-헥세인, n-헵테인, 2-메틸헥세인, 3-메틸헥세인, 2,3-다이메틸펜테인, 3-에틸펜테인, n-옥테인 등의 쇄상 지방족 탄화수소; 사이클로헥세인, 메틸사이클로헥세인, 사이클로펜테인, 메틸사이클로펜테인, trans-1,2-다이메틸사이클로펜테인, cis-1,3-다이메틸사이클로펜테인, trans-1,3-다이메틸사이클로펜테인 등의 지환족 탄화수소; 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소 등을 들 수 있다. 이들 탄화수소 분산매는, 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다. 탄화수소 분산매는, 탄소수 6~8의 쇄상 지방족 탄화수소, 및 탄소수 6~8의 지환족 탄화수소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물을 포함하고 있어도 된다. 공업적으로 입수가 용이하고, 또한 품질이 안정되어 있는 관점에서, 탄화수소 분산매는, n-헵테인, 사이클로헥세인, 또는 이들 양방을 포함하고 있어도 된다. 또, 동일 관점에서, 상기 탄화수소 분산매의 혼합물로서는, 예를 들면, 시판되고 있는 엑솔헵테인(엑슨 모빌사제: n-헵테인 및 이성체의 탄화수소 75~85% 함유)을 이용해도 된다.
탄화수소 분산매의 사용량은, 중합열을 적절하게 제거하여, 중합 온도를 제어하기 쉽게 하는 관점에서, 단량체 수용액 100질량부에 대하여, 30~1000질량부가 바람직하고, 40~500질량부가 보다 바람직하며, 50~300질량부가 더 바람직하다. 탄화수소 분산매의 사용량이 30질량부 이상임으로써, 중합 온도의 제어가 용이한 경향이 있다. 탄화수소 분산매의 사용량이 1000질량부 이하임으로써, 중합의 생산성이 향상되는 경향이 있어, 경제적이다.
통상, 중합 시에 자기 가교에 의한 내부 가교가 발생할 수 있지만, 추가로 내부 가교제를 이용함으로써 내부 가교를 실시하여, 흡수성 수지 입자의 흡수 특성을 제어해도 된다. 이용되는 내부 가교제로서는, 예를 들면, 에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜, 트라이메틸올프로페인, 글리세린, 폴리옥시에틸렌글라이콜, 폴리옥시프로필렌글라이콜, 폴리글리세린 등의 폴리올류의 다이 또는 트라이(메트)아크릴산 에스터류; 상기 폴리올류와 말레산, 푸마르산 등의 불포화산을 반응시켜 얻어지는 불포화 폴리에스터류; N,N'-메틸렌비스(메트)아크릴아마이드 등의 비스(메트)아크릴아마이드류; 폴리에폭사이드와 (메트)아크릴산을 반응시켜 얻어지는 다이 또는 트라이(메트)아크릴산 에스터류; 톨릴렌다이아이소사이아네이트, 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트 등의 폴리아이소사이아네이트와 (메트)아크릴산 하이드록시에틸을 반응시켜 얻어지는 다이(메트)아크릴산 카밤일에스터류; 알릴화 전분, 알릴화 셀룰로스, 다이알릴프탈레이트, N,N',N''-트라이알릴아이소사이아누레이트, 다이바이닐벤젠 등의, 중합성 불포화기를 2개 이상 갖는 화합물; (폴리)에틸렌글라이콜다이글리시딜에터, (폴리)프로필렌글라이콜다이글리시딜에터, (폴리)글리세린다이글리시딜에터, (폴리)글리세린트라이글리시딜에터, (폴리)프로필렌글라이콜폴리글리시딜에터, 폴리글리세롤폴리글리시딜에터 등의 폴리글리시딜 화합물; 에피클로로하이드린, 에피브로모하이드린, α-메틸에피클로로하이드린 등의 할로에폭시 화합물; 2,4-톨릴렌다이아이소사이아네이트, 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트 등의 아이소사이아네이트 화합물 등의, 반응성 관능기를 2개 이상 갖는 화합물 등을 들 수 있다. 이들 내부 가교제 중에서도, 폴리글리시딜 화합물을 이용하는 것이 바람직하고, 다이글리시딜에터 화합물을 이용하는 것이 보다 바람직하며, (폴리)에틸렌글라이콜다이글리시딜에터, (폴리)프로필렌글라이콜다이글리시딜에터, (폴리)글리세린다이글리시딜에터를 이용하는 것이 특히 바람직하다. 이들 가교제는, 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다.
내부 가교제의 양은, 얻어지는 중합체가 적절하게 가교됨으로써 수용성의 성질이 억제되고, 충분한 흡수량을 나타내도록 하는 관점에서, 에틸렌성 불포화 단량체 1몰당, 0~0.03몰인 것이 바람직하며, 0.00001~0.01몰인 것이 보다 바람직하고, 0.00002~0.005몰인 것이 더 바람직하다.
에틸렌성 불포화 단량체, 라디칼 중합 개시제, 필요에 따라 내부 가교제 등의 성분을 포함하는 수상(水相)과, 탄화수소계 분산매, 계면활성제, 필요에 따라 고분자계 분산제 등의 성분을 포함하는 유상(油相)을 혼합하고, 교반하에서 가열하여, 유중수계(油中水系)에 있어서, 역상 현탁 중합을 행할 수 있다.
역상 현탁 중합을 행할 때에는, 계면활성제, 필요에 따라 고분자계 분산제의 존재하에, 에틸렌성 불포화 단량체를 포함하는 단량체 수용액을, 탄화수소 분산매에 분산시킨다. 이때, 중합 반응을 개시하기 전이면, 계면활성제나 고분자계 분산제의 첨가 시기는, 단량체 수용액 첨가의 전후 어느 쪽이어도 된다.
그중에서도, 얻어지는 흡수성 수지에 잔존하는 탄화수소 분산매량을 저감시키기 쉽다는 관점에서, 고분자계 분산제를 분산시킨 탄화수소 분산매에, 단량체 수용액을 분산시킨 후에, 추가로 계면활성제를 분산시키고 나서 중합을 행하는 것이 바람직하다.
이와 같은 역상 현탁 중합을, 1단, 또는 2단 이상의 다단으로 행하는 것이 가능하다. 또, 생산성을 높이는 관점에서 2~3단으로 행하는 것이 바람직하다.
2단 이상의 다단으로 역상 현탁 중합을 행하는 경우에는, 1단째의 역상 현탁 중합을 행한 후, 1단째의 중합 반응으로 얻어진 반응 혼합물에 에틸렌성 불포화 단량체를 첨가하여 혼합하고, 1단째와 동일한 방법으로 2단째 이후의 역상 현탁 중합을 행하면 된다. 2단째 이후의 각 단에 있어서의 역상 현탁 중합에서는, 에틸렌성 불포화 단량체 외에, 상술한 라디칼 중합 개시제나 내부 가교제를, 2단째 이후의 각 단에 있어서의 역상 현탁 중합 시에 첨가하는 에틸렌성 불포화 단량체의 양을 기준으로 하여, 상술한 에틸렌성 불포화 단량체에 대한 각 성분의 몰비의 범위 내에서 첨가하여 역상 현탁 중합을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 2단째 이후의 각 단에 있어서의 역상 현탁 중합에서는, 필요에 따라 내부 가교제를 이용해도 된다. 내부 가교제를 이용하는 경우는, 각 단에 제공하는 에틸렌성 불포화 단량체의 양을 기준으로 하여, 상술한 에틸렌성 불포화 단량체에 대한 각 성분의 몰비의 범위 내에서 첨가하여 역상 현탁 중합을 행하는 것이 바람직하다.
중합 반응의 온도는, 사용하는 라디칼 중합 개시제에 따라 다르지만, 중합을 신속하게 진행시켜, 중합 시간을 짧게 함으로써, 경제성을 높임과 함께, 용이하게 중합열을 제거하여 원활하게 반응을 행하는 관점에서, 20~150℃가 바람직하고, 40~120℃가 보다 바람직하다. 반응 시간은, 통상, 0.5~4시간이다. 중합 반응의 종료는, 예를 들면, 반응계 내의 온도 상승의 정지에 의하여 확인할 수 있다. 이로써, 에틸렌성 불포화 단량체의 중합체는, 통상, 함수 젤의 상태로 얻어진다.
중합 후, 얻어진 함수 젤상 중합체에 가교제를 첨가하여 가열함으로써, 중합 후 가교를 실시해도 된다. 중합 후 가교를 행함으로써 함수 젤상 중합체의 가교도를 높여, 흡수 특성을 보다 바람직하게 향상시킬 수 있다.
중합 후 가교를 행하기 위한 가교제로서는, 예를 들면, 에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜, 1,4-뷰테인다이올, 트라이메틸올프로페인, 글리세린, 폴리옥시에틸렌글라이콜, 폴리옥시프로필렌글라이콜, 폴리글리세린 등의 폴리올; (폴리)에틸렌글라이콜다이글리시딜에터, (폴리)프로필렌글라이콜다이글리시딜에터, 및 (폴리)글리세린다이글리시딜에터 등의 2개 이상의 에폭시기를 갖는 화합물; 에피클로로하이드린, 에피브로모하이드린, 및 α-메틸에피클로로하이드린 등의 할로에폭시 화합물; 2,4-톨릴렌다이아이소사이아네이트, 및 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트 등의 2개 이상의 아이소사이아네이트기를 갖는 화합물; 1,2-에틸렌비스옥사졸린 등의 옥사졸린 화합물; 에틸렌카보네이트 등의 카보네이트 화합물; 비스[N,N-다이(β-하이드록시에틸)]아디프아마이드 등의 하이드록시알킬아마이드 화합물 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, (폴리)에틸렌글라이콜다이글리시딜에터, (폴리)글리세린다이글리시딜에터, (폴리)글리세린트라이글리시딜에터, (폴리)프로필렌글라이콜폴리글리시딜에터, 폴리글리세롤폴리글리시딜에터 등의 폴리글리시딜 화합물이 바람직하다. 이들 가교제는, 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다.
중합 후 가교에 이용되는 가교제의 양은, 얻어지는 함수 젤상 중합체가 적절하게 가교됨으로써 적합한 흡수 특성을 나타내도록 하는 관점에서, 에틸렌성 불포화 단량체 1몰당, 0~0.03몰인 것이 바람직하고, 0~0.01몰인 것이 보다 바람직하며, 0.00001~0.005몰인 것이 더 바람직하다.
중합 후 가교의 첨가 시기로서는, 중합에 이용되는 에틸렌성 불포화 단량체의 중합 후이면 되고, 다단 중합의 경우는, 다단 중합 후에 첨가되는 것이 바람직하다. 또한, 중합 시 및 중합 후의 발열, 공정 지연에 의한 체류, 가교제 첨가 시의 계의 개방, 및 가교제 첨가에 따른 물의 첨가 등에 의한 수분의 변동을 고려하여, 중합 후 가교의 가교제는, 함수율(후술)의 관점에서, [중합 직후의 함수율±3질량%]의 영역에서 첨가하는 것이 바람직하다.
계속해서, 얻어진 함수 젤상 중합체로부터 수분을 제거하기 위하여, 건조를 행한다. 건조에 의하여, 에틸렌성 불포화 단량체의 중합체를 포함하는 중합체 입자가 얻어진다. 건조 방법으로서는, 예를 들면 (a) 상기 함수 젤상 중합체가 탄화수소 분산매에 분산된 상태에서, 외부로부터 가열함으로써 공비(共沸) 증류를 행하여, 탄화수소 분산매를 환류시켜 수분을 제거하는 방법, (b) 데칸테이션에 의하여 함수 젤상 중합체를 취출하여, 감압 건조하는 방법, (c) 필터에 의하여 함수 젤상 중합체를 여과 분리하여, 감압 건조하는 방법 등을 들 수 있다. 그중에서도, 제조 공정에 있어서의 간편함에서, (a)의 방법을 이용하는 것이 바람직하다.
흡수성 수지 입자의 입자경의 제어는, 예를 들면, 중합 반응 시의 교반기의 회전수를 조정함으로써, 및 중합 반응 후, 또는 건조의 초기에 있어서, 분말상 무기 응집제를 계 내에 첨가함으로써 행할 수 있다. 응집제를 첨가함으로써, 얻어지는 흡수성 수지 입자의 입자경을 크게 할 수 있다. 분말상 무기 응집제의 예로서는, 실리카, 제올라이트, 벤토나이트, 산화 알루미늄, 탤크, 이산화 타이타늄, 카올린, 클레이, 하이드로탈사이트 등을 들 수 있으며, 그중에서도 응집 효과의 관점에서, 실리카, 산화 알루미늄, 탤크 또는 카올린이 바람직하다.
역상 현탁 중합에 있어서, 분말상 무기 응집제를 첨가하는 방법으로서는, 중합에서 이용되는 것과 동종(同種)의 탄화수소 분산매 또는 물에, 분말상 무기 응집제를 미리 분산시키고 나서, 교반하의 함수 젤을 포함하는 탄화수소 분산매 중에 혼합하는 방법이 바람직하다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자의 제조에 있어서는, 건조 공정 또는 그 이후의 어느 하나의 공정에 있어서, 가교제를 이용하여 함수 젤상 중합체의 표면 부분의 가교(표면 가교)가 행해지는 것이 바람직하다. 표면 가교는, 함수 젤상 중합체가 특정의 함수율인 타이밍에 행해지는 것이 바람직하다. 표면 가교의 시기는, 함수 젤상 중합체의 함수율이 5~50질량%인 시점이 바람직하고, 10~40질량%인 시점이 보다 바람직하며, 15~35질량%인 시점이 더 바람직하다.
함수 젤상 중합체의 함수율(질량%)은, 다음의 식으로 산출된다.
함수율=[Ww/(Ww+Ws)]×100
Ww: 전체 중합 공정의 중합 전의 수성액에 포함되는 수분량으로부터, 건조 공정에 의하여 계 외부로 배출된 수분량을 뺀 양에, 분말상 무기 응집제, 표면 가교제 등을 혼합할 때에 필요에 따라 이용되는 수분량을 더한 함수 젤상 중합체의 수분량.
Ws: 함수 젤상 중합체를 구성하는 에틸렌성 불포화 단량체, 가교제, 개시제 등의 재료의 도입량으로부터 산출되는 고형분량.
표면 가교를 행하기 위한 표면 가교제로서는, 반응성 관능기를 2개 이상 갖는 화합물을 들 수 있다. 그 예로서는, 에틸렌글라이콜, 프로필렌글라이콜, 1,4-뷰테인다이올, 트라이메틸올프로페인, 글리세린, 폴리옥시에틸렌글라이콜, 폴리옥시프로필렌글라이콜, 폴리글리세린 등의 폴리올류; (폴리)에틸렌글라이콜다이글리시딜에터, (폴리)글리세린다이글리시딜에터, (폴리)글리세린트라이글리시딜에터, 트라이메틸올프로페인트라이글리시딜에터, (폴리)프로필렌글라이콜폴리글리시딜에터, (폴리)글리세롤폴리글리시딜에터 등의 폴리글리시딜 화합물; 에피클로로하이드린, 에피브로모하이드린, α-메틸에피클로로하이드린 등의 할로에폭시 화합물; 2,4-톨릴렌다이아이소사이아네이트, 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트 등의 아이소사이아네이트 화합물; 3-메틸-3-옥세테인메탄올, 3-에틸-3-옥세테인메탄올, 3-뷰틸-3-옥세테인메탄올, 3-메틸-3-옥세테인에탄올, 3-에틸-3-옥세테인에탄올, 3-뷰틸-3-옥세테인에탄올 등의 옥세테인 화합물; 1,2-에틸렌비스옥사졸린 등의 옥사졸린 화합물; 에틸렌카보네이트 등의 카보네이트 화합물; 비스[N,N-다이(β-하이드록시에틸)]아디프아마이드 등의 하이드록시알킬아마이드 화합물을 들 수 있다. 이들 중에서도, (폴리)에틸렌글라이콜다이글리시딜에터, (폴리)글리세린다이글리시딜에터, (폴리)글리세린트라이글리시딜에터, (폴리)프로필렌글라이콜폴리글리시딜에터, 폴리글리세롤폴리글리시딜에터 등의 폴리글리시딜 화합물이 보다 바람직하다. 이들 표면 가교제는, 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다.
표면 가교제의 양은, 얻어지는 함수 젤상 중합체가 적절하게 가교됨으로써 적합한 흡수 특성을 나타내도록 하는 관점에서, 통상, 중합에 사용하는 에틸렌성 불포화 단량체 1몰에 대하여, 0.00001~0.02몰, 바람직하게는 0.00005~0.01몰, 보다 바람직하게는, 0.0001~0.005몰의 비이다.
중합체 입자의 표면 부분에 있어서의 가교 밀도를 충분히 높이고, 흡수성 수지 입자의 젤 강도를 높이는 관점에서, 표면 가교제의 사용량은 0.00001몰 이상인 것이 바람직하다. 또, 흡수성 수지 입자의 보수능을 높게 하는 관점에서 0.02몰 이하인 것이 바람직하다.
표면 가교 반응 후, 공지의 방법에 의하여, 물 및 탄화수소 분산매를 증류 제거함으로써, 표면 가교된 건조품인 중합체 입자를 얻을 수 있다.
중합 반응은, 교반 날개를 갖는 각종 교반기를 이용하여 행할 수 있다. 교반 날개로서는, 평판 날개, 격자 날개, 패들 날개, 프로펠러 날개, 앵커 날개, 터빈 날개, 파우들러 날개, 리본 날개, 풀존 날개, 맥스블렌드 날개 등을 이용할 수 있다. 평판 날개는, 축(교반축)과, 축의 주위에 배치된 평판부(교반부)를 갖고 있다. 평판부는, 슬릿 등을 갖고 있어도 된다. 교반 날개로서 평판 날개를 이용한 경우에는, 중합체 입자에 있어서의 가교 반응을 균일하게 행하기 쉽고, 보수량 등의 흡수 특성을 유지하면서, 통액 유지율을 본건 발명에 적합하게 되는 범위로 조정하기 쉽다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는 중합체 입자만으로 구성되어 있어도 되지만, 예를 들면, 무기 분말, 계면활성제, 산화제, 환원제, 금속 킬레이트제, 라디칼 연쇄 금지제, 산화 방지제, 항균제, 소취제, 젤 안정제, 유동성 향상제(활제(滑劑)) 등으로부터 선택되는 각종 추가 성분을 더 포함할 수 있다. 추가 성분은, 중합체 입자의 내부, 중합체 입자의 표면 상, 또는 그들의 양방에 배치될 수 있다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 무기 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 무기 입자로서는, 예를 들면, 비정질 실리카 등의 실리카 입자를 들 수 있다. 비정질 실리카는, 친수성 비정질 실리카여도 된다. 예를 들면, 중합체 입자와 무기 입자를 혼합함으로써, 중합체 입자의 표면 상에 무기 입자를 배치할 수 있다. 여기에서의 무기 입자는, 통상, 중합체 입자의 크기와 비교하여 미소(微小)한 크기를 갖는다. 예를 들면, 무기 입자의 평균 입자경이, 0.1~50μm, 0.5~30μm, 또는 1~20μm여도 된다. 여기에서의 평균 입자경은, 동적 광산란법, 또는 레이저 회절·산란법에 의하여 측정되는 값일 수 있다. 무기 입자의 첨가량이 상기 범위 내임으로써, 흡수 특성이 양호한 흡수성 수지 입자가 얻어지기 쉽다.
예를 들면, 중합체 입자 100질량부에 대하여, 무기 입자로서 0.05~5질량부의 비정질 실리카를 첨가함으로써, 흡수성 수지 입자의 유동성을 향상시킬 수 있다. 흡수성 수지 입자가 무기 입자를 포함하는 경우, 중합체 입자의 질량에 대한 무기 입자의 비율은, 0.05질량% 이상, 0.1질량% 이상, 0.2질량% 이상, 0.5질량% 이상, 1.0질량% 이상, 또는 1.5질량% 이상이어도 되고, 5.0질량% 이하, 3.5질량% 이하, 1.5질량% 이하, 1.0질량% 이하, 0.8질량% 이하, 0.5질량% 이하 또는 0.3질량% 이하여도 된다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자의 제조 방법은, 상기 방법에 의하여 측정되는 통액 유지율이 10% 이상인 흡수성 수지 입자를 선별하는 공정을 포함하고 있어도 된다. 상기 제조 방법은, 흡수성 수지 입자의 통액 유지율을 측정하는 공정을 포함하고 있어도 된다. 선별되는 흡수성 수지 입자의 성질로서는, 상술한 흡수성 수지 입자의 양태(예를 들면 특정 범위의 생리 식염수 보수량, 특정 범위의 무가압 DW 3분 값 등)를 충족시키는 것이어도 된다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 요, 혈액 등의 체액의 흡수성이 우수하여, 예를 들면, 종이 기저귀, 생리용 냅킨, 탐폰 등의 위생 용품, 펫 시트, 개 또는 고양이의 화장실 배합물 등의 동물 배설물 처리재 등의 분야에 응용할 수 있다.
본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 흡수체에 적합하게 이용할 수 있다. 본 실시형태에 관한 흡수체는, 흡수성 수지 입자를 포함한다. 흡수체에 있어서의 흡수성 수지 입자의 함유량은, 흡수체가 흡수성 물품에 사용되었을 때에 충분한 액체 흡수 성능을 얻는 관점에서, 흡수체의 1평방미터당 100~1000g(즉 100~1000g/m2)인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 150~800g/m2, 더 바람직하게는 200~700g/m2이다. 흡수성 물품으로서의 충분한 액체 흡수 성능을 발휘시키고, 특히 액체 누설을 억제하는 관점에서, 상기 함유량은 100g/m2 이상인 것이 바람직하다. 젤 블로킹 현상의 발생을 억제하고, 흡수성 물품으로서 액체의 확산 성능을 발휘시켜, 액체의 침투 속도를 더 개선하는 관점에서, 상기 함유량은 1000g/m2 이하인 것이 바람직하다.
흡수체는, 흡수성 수지 입자에 더하여, 예를 들면 섬유상물을 더 구비하고 있어도 된다. 흡수체는, 예를 들면, 흡수성 수지 입자 및 섬유상물을 포함하는 혼합물이어도 된다. 흡수체에 있어서의, 흡수성 수지 입자의 질량 비율은, 흡수성 수지 입자 및 섬유상물의 합계에 대하여, 2질량%~100질량%여도 되고, 10질량%~80질량%인 것이 바람직하며, 20질량%~70질량%인 것이 보다 바람직하다. 흡수체의 구성으로서는, 예를 들면, 흡수성 수지 입자 및 섬유상물이 균일 혼합된 형태여도 되고, 시트상 또는 층상으로 형성된 섬유상물의 사이에 흡수성 수지 입자가 끼워진 형태여도 되며, 그 외의 형태여도 된다.
섬유상물로서는, 예를 들면, 미분쇄된 목재 펄프, 코튼, 코튼 린터, 레이온, 셀룰로스아세테이트 등의 셀룰로스계 섬유, 폴리아마이드, 폴리에스터, 폴리올레핀 등의 합성 섬유를 들 수 있다. 또, 섬유상물은, 상술한 섬유의 혼합물이어도 된다.
흡수체의 사용 전 및 사용 중에 있어서의 형태 유지성을 더 높이기 위하여, 섬유상물에 접착성 바인더를 첨가함으로써 섬유끼리를 접착시켜도 된다. 접착성 바인더로서는, 예를 들면, 열융착성 합성 섬유, 핫멜트 접착제, 접착성 에멀션 등을 들 수 있다. 본 실시형태에 관한 흡수성 수지 입자는, 흡수체에 이용했을 때의 보형성이 우수하기 때문에, 접착성 바인더 사용량을 저감시킬 수 있다.
열융착성 합성 섬유로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 전융형(全融型) 바인더, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 사이드 바이 사이드나 심초 구조로 이루어지는 비전융형 바인더를 들 수 있다. 상술한 비전융형 바인더에 있어서는, 폴리에틸렌 부분만 열융착한다. 핫멜트 접착제로서는, 예를 들면, 에틸렌-아세트산 바이닐 코폴리머, 스타이렌-아이소프렌-스타이렌 블록 코폴리머, 스타이렌-뷰타다이엔-스타이렌 블록 코폴리머, 스타이렌-에틸렌-뷰틸렌-스타이렌 블록 코폴리머, 스타이렌-에틸렌-프로필렌-스타이렌 블록 코폴리머, 어모퍼스 폴리프로필렌 등의 베이스 폴리머와 점착 부여제, 가소제, 산화 방지제 등의 배합물을 들 수 있다.
접착성 에멀션으로서는, 예를 들면, 메틸메타크릴레이트, 스타이렌, 아크릴로나이트릴, 2-에틸헥실아크릴레이트, 뷰틸아크릴레이트, 뷰타다이엔, 에틸렌, 및 아세트산 바이닐로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나 이상의 단량체의 중합물을 들 수 있다. 이들 접착성 바인더는, 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상을 조합하여 이용되어도 된다.
본 실시형태에 관한 흡수체는, 무기 분말(예를 들면 비정질 실리카), 소취제, 안료, 염료, 항균제, 향료, 점착제 등의 첨가제를 더 포함하고 있어도 된다. 이들 첨가제에 의하여, 흡수체에 다양한 기능을 부여할 수 있다. 흡수성 수지 입자가 무기 입자를 포함하는 경우, 흡수체는 흡수성 수지 입자 중의 무기 입자와는 별개로 무기 분말을 포함하고 있어도 된다. 무기 분말로서는, 예를 들면, 이산화 규소, 제올라이트, 카올린, 클레이 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 관한 흡수체의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 시트상이어도 된다. 흡수체의 두께(예를 들면, 시트상의 흡수체의 두께)는, 예를 들면 0.1~20mm, 0.3~15mm여도 된다.
본 실시형태에 관한 흡수성 물품은, 흡수체 외에, 예를 들면, 코어랩, 액체 투과성 톱 시트, 액체 불투과성 백 시트를 구비하고 있어도 된다. 코어랩은, 흡수체를 보형하는 것이다. 액체 투과성 톱 시트는, 흡액 대상의 액체가 침입하는 측의 최외부에 배치되는 것이다. 액체 불투과성 백 시트는, 흡액 대상의 액체가 침입하는 측과는 반대 측의 최외부에 배치되는 것이다.
흡수성 물품으로서는, 기저귀(예를 들면 종이 기저귀), 화장실 트레이닝 팬츠, 실금 패드, 위생 용품(생리용 냅킨, 탐폰 등), 땀흡수 패드, 펫 시트, 간이 화장실용 부재, 동물 배설물 처리재 등을 들 수 있다.
도 1은, 흡수성 물품의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 흡수성 물품(100)은, 흡수체(10)와, 코어랩(20a, 20b)과, 액체 투과성 톱 시트(30)와, 액체 불투과성 백 시트(40)를 구비한다. 흡수성 물품(100)에 있어서, 액체 불투과성 백 시트(40), 코어랩(20b), 흡수체(10), 코어랩(20a), 및 액체 투과성 톱 시트(30)가 이 순서로 적층되어 있다. 도 1에 있어서, 부재 사이에 간극이 있는 것처럼 도시되어 있는 부분이 있지만, 당해 간극이 존재하지 않고 부재 사이가 밀착되어 있어도 된다.
흡수체(10)는, 흡수성 수지 입자(10a)와, 섬유상물을 포함하는 섬유층(10b)을 갖는다. 흡수성 수지 입자(10a)는, 섬유층(10b) 내에 분산되어 있다.
코어랩(20a)은, 흡수체(10)에 접한 상태에서 흡수체(10)의 일방면 측(도 1 중, 흡수체(10)의 상측)에 배치되어 있다. 코어랩(20b)은, 흡수체(10)에 접한 상태에서 흡수체(10)의 타방면 측(도 1 중, 흡수체(10)의 하측)에 배치되어 있다. 흡수체(10)는, 코어랩(20a)과 코어랩(20b)의 사이에 배치되어 있다.
코어랩(20a) 및 코어랩(20b)은, 예를 들면, 흡수체(10)와 동등한 크기의 주면(主面)을 갖고 있다. 코어랩을 이용함으로써, 흡수체의 보형성을 유지하여, 흡수체를 구성하는 흡수성 수지 입자 등의 탈락이나 유동을 방지할 수 있다. 코어랩으로서는, 예를 들면, 부직포, 직포, 티슈, 액체 투과 구멍을 갖는 합성 수지 필름, 그물코를 갖는 네트상 시트 등을 들 수 있으며, 경제성의 관점에서, 분쇄 펄프를 습식 성형하여 이루어지는 티슈가 바람직하게 이용된다.
액체 투과성 톱 시트(30)는, 흡수 대상의 액체가 침입하는 측의 최외부에 배치되어 있다. 액체 투과성 톱 시트(30)는, 코어랩(20a)에 접한 상태에서 코어랩(20a) 상에 배치되어 있다. 액체 불투과성 백 시트(40)는, 흡수성 물품(100)에 있어서 액체 투과성 톱 시트(30)와는 반대 측의 최외부에 배치되어 있다. 액체 불투과성 백 시트(40)는, 코어랩(20b)에 접한 상태에서 코어랩(20b)의 하측에 배치되어 있다. 액체 투과성 톱 시트(30) 및 액체 불투과성 백 시트(40)는, 예를 들면, 흡수체(10)의 주면보다 넓은 주면을 갖고 있으며, 액체 투과성 톱 시트(30) 및 액체 불투과성 백 시트(40)의 외연부는, 흡수체(10) 및 코어랩(20a, 20b)의 주위로 연장되어 있다.
액체 투과성 톱 시트(30)로서는, 부직포, 다공질 시트 등을 들 수 있다. 부직포로서는, 예를 들면, 서멀 본드 부직포, 에어 스루 부직포, 레진 본드 부직포, 스펀 본드 부직포, 멜트 블로 부직포, 스펀 본드/멜트 블로/스펀 본드 부직포, 에어레이드 부직포, 스펀 레이스 부직포, 포인트 본드 부직포 등을 들 수 있다. 그중에서도, 서멀 본드 부직포, 에어 스루 부직포, 스펀 본드 부직포, 스펀 본드/멜트 블로/스펀 본드 부직포가 바람직하게 이용된다.
액체 투과성 톱 시트(30)의 구성 소재로서는, 당해 기술분야에서 공지의 수지 또는 섬유를 이용할 수 있으며, 흡수성 물품에 이용되었을 때의 액체 침투성, 유연성 및 강도의 관점에서, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리트라이메틸렌테레프탈레이트(PTT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터, 나일론 등의 폴리아마이드, 레이온, 그 외의 합성 수지 또는 합성 섬유, 면, 견, 마, 펄프(셀룰로스) 섬유 등을 들 수 있다. 구성 소재로서는, 액체 투과성 톱 시트(30)의 강도를 높이는 등의 관점에서, 합성 섬유가 바람직하게 이용되고, 그중에서도 폴리올레핀, 폴리에스터인 것이 바람직하다. 이들 소재는, 단독으로 이용되어도 되고, 2종 이상의 소재를 조합하여 이용되어도 된다.
액체 투과성 톱 시트(30)에 이용되는 부직포는, 흡수성 물품의 액체 흡수 성능을 향상시키는 관점에서, 적절한 친수성을 갖고 있는 것이 바람직하다. 당해 관점에서, 국제 공개공보 제2011/086843호에 기재된 "부직포의 친수도"(종이 펄프 시험 방법 No. 68(2000)에 준거)에 따라 측정했을 때의 친수도가, 5~200인 것이 바람직하고, 10~150인 것이 보다 바람직하다. 이와 같은 친수성을 갖는 부직포는, 상술한 부직포 중, 레이온 섬유와 같이 소재 자체가 적절한 친수도를 나타내는 것을 이용한 것이어도 되고, 폴리올레핀 섬유, 폴리에스터 섬유와 같은 소수성의 화학 섬유에, 공지의 방법으로 친수화 처리하여, 적절한 친수도를 부여한 것을 이용한 것이어도 된다.
화학 섬유의 친수화 처리의 방법으로서는, 예를 들면, 스펀 본드 부직포에 있어서, 소수성의 화학 섬유에 친수화제를 혼합한 것을 스펀 본드법으로 부직포를 얻는 방법, 소수성 화학 섬유로 스펀 본드 부직포를 제작할 때에 친수화제를 동반시키는 방법, 또는 소수성 화학 섬유로 스펀 본드 부직포를 얻은 후에 친수화제를 함침시키는 방법 등을 들 수 있다. 친수화제로서는, 지방족 설폰산염, 고급 알코올 황산 에스터염 등의 음이온계 계면활성제, 제4급 암모늄염 등의 양이온계 계면활성제, 폴리에틸렌글라이콜 지방산 에스터, 폴리글리세린 지방산 에스터, 소비탄 지방산 에스터 등의 비이온계 계면활성제, 폴리옥시알킬렌 변성 실리콘 등의 실리콘계 계면활성제, 및 폴리에스터계, 폴리아마이드계, 아크릴계, 유레테인계의 수지로 이루어지는 스테인·릴리스제 등이 이용된다.
액체 투과성 톱 시트(30)에 이용되는 부직포는, 흡수성 물품에 양호한 액체 침투성, 유연성, 강도 및 쿠션성을 부여하는 것, 및 흡수성 물품의 액체 침투 속도를 빠르게 하는 관점에서, 적절하게 벌키하고, 단위면적당 중량이 큰 것이 바람직하다. 부직포의 단위면적당 중량은, 바람직하게는 5~200g/m2이며, 보다 바람직하게는 8~150g/m2이고, 더 바람직하게는 10~100g/m2이다. 또, 부직포의 두께는, 20~1400μm인 것이 바람직하고, 50~1200μm인 것이 보다 바람직하며, 80~1000μm인 것이 더 바람직하다.
액체 불투과성 백 시트(40)는, 흡수체(10)에 흡수된 액체가 백 시트(40) 측으로부터 외부로 새어 나가는 것을 방지한다. 액체 불투과성 백 시트(40)에는, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀 수지를 주체로 한 액불투과성 필름, 통기성의 수지 필름, 스펀 본드 또는 스펀 레이스 등의 부직포에 통기성의 수지 필름이 접합된 복합 필름, 내수성의 멜트 블로 부직포를 고강도의 스펀 본드 부직포 사이에 끼운 스펀 본드/멜트 블로/스펀 본드(SMS) 부직포 등을 이용할 수 있다. 흡수성 물품의 착용감을 저해하지 않도록, 유연성을 확보하는 관점에서, 백 시트(40)는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지를 주체로 한 단위면적당 중량 10~50g/m2의 수지 필름을 사용할 수 있다. 또, 통기성 소재를 이용한 경우, 장착 시의 습함이 저감되어, 착용자에게 주는 불쾌감을 경감시킬 수도 있다.
흡수체(10), 코어랩(20a, 20b), 액체 투과성 톱 시트(30), 및 액체 불투과성 백 시트(40)의 대소 관계는, 특별히 한정되지 않고, 흡수성 물품의 용도 등에 따라 적절히 조정된다. 또, 코어랩(20a, 20b)을 이용하여 흡수체(10)를 보형하는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 도 1에 나타내는 바와 같이 복수의 코어랩에 의하여 흡수체가 협지되어 있어도 되며, 1매의 코어랩에 의하여 흡수체가 피복되어 있어도 된다.
흡수체(10)는, 액체 투과성 톱 시트(30)에 접착되어 있어도 된다. 흡수체(10)와 액체 투과성 톱 시트(30)를 접착함으로써, 액체가 보다 원활하게 흡수체로 유도되기 때문에, 액체 누설 방지가 보다 우수한 흡수성 물품이 얻어지기 쉽다. 흡수체(10)가 코어랩에 의하여 협지 또는 피복되어 있는 경우, 적어도 코어랩과 액체 투과성 톱 시트(30)가 접착되어 있는 것이 바람직하고, 또한 코어랩과 흡수체(10)가 접착되어 있는 것이 보다 바람직하다. 접착 방법으로서는, 예를 들면, 핫멜트 접착제를 액체 투과성 톱 시트(30)에 대하여 그 폭방향으로 소정 간격으로 세로 방향 스트라이프상, 스파이럴상 등의 형상으로 도포하여 접착하는 방법, 전분, 카복시메틸셀룰로스, 폴리바이닐알코올, 폴리바이닐피롤리돈 및 그 외의 수용성 고분자로부터 선택되는 수용성 바인더를 이용하여 접착하는 방법 등을 들 수 있다. 또, 흡수체(10)가 열융착성 합성 섬유를 포함하는 경우는, 그 열융착에 의하여 접착하는 방법을 채용해도 된다.
본 발명은 또한, 하기 식으로 나타나는 흡수성 수지 입자의 통액 유지율의 측정 방법을 제공한다.
통액 유지율(%)=(팽윤 젤 통액 속도/건분 통액 속도)×100
건분 통액 속도는, 하기 (A), (B) 및 (C)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정된다.
(A) 메시상의 바닥부를 구비하는 내경 26mm의 원통상 용기 내에 흡수성 수지 입자 0.3g을 균일하게 살포한다.
(B) 메시상의 바닥부를 구비하는 외경 25mm, 내경 19mm의 원통상 소형 용기를 상기 원통상 용기 내에 삽입함으로써 측정부를 형성한다.
(C) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 생리 식염수를 60ml/분의 일정 속도로 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수의 양을 계측함으로써, 생리 식염수의 건분 통액 속도(g/분)를 구한다.
팽윤 젤 통액 속도는, 상기 (A), (B)의 공정에 더하여, 또한 하기 (D) 및 (E)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정된다.
(D) 용기 내의 40g의 생리 식염수에 상기 측정부의 상기 바닥부 측을 30분간 침지함으로써, 상기 측정부 내의 상기 흡수성 수지 입자를 팽윤시킨다.
(E) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 20g의 생리 식염수를 한 번에 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수량을 계측함으로써, 생리 식염수의 팽윤 젤 통액 속도(g/분)를 구한다.
흡수체에 이용되는 흡수성 수지 입자의 통액 유지율이 높을수록, 흡수체의 흡액 후에 있어서의 단열 발생을 보다 억제할 수 있는 경향이 있다. 따라서, 본 발명은 또한, 상술한 측정 방법에 의하여 측정되는 흡수성 수지 입자의 통액 유지율을 증가시키는 것을 포함하는, 흡수성 수지 입자를 함유하는 흡수체의 흡액 후의 단열 발생을 억제하는 방법이라고 파악할 수도 있다. 통액 유지율이 높은 흡수성 수지 입자는, 흡수한 액의 확산성이 우수하고, 또한, 당해 흡수성 수지 입자를 함유하는 흡수체는, 보형성이 우수한 경향이 있다. 따라서, 상기 방법은, 흡수성 수지 입자의 확산성을 향상시키는 방법, 또는 흡수체의 보형성을 향상시키는 방법이라고 파악할 수도 있다. 흡수성 수지 입자의 통액 유지율은, 예를 들면, 흡수성 수지 입자의 제조 조건을, 흡수성 수지 입자 중의 가교의 균일성이 높아지도록 선택함으로써 행할 수 있다.
실시예
이하에 실시예를 들어 본 발명을 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
<흡수성 수지 입자의 제조>
[실시예 1]
환류 냉각기, 적하 깔때기, 질소 가스 도입관, 및 교반기를 구비한 내경 11cm, 내용적 2L의 둥근 바닥 원통형 세퍼러블 플라스크를 준비했다. 교반기에는, 도 2에 개략 형태를 나타내는 교반 날개(평판 날개)(200)를 장착했다. 교반 날개(200)는, 축(200a) 및 평판부(200b)를 구비하고 있다. 평판부(200b)는, 축(200a)에 용접되어 있음과 함께, 만곡(灣曲)된 선단을 갖고 있다. 평판부(200b)에는, 축(200a)의 축방향을 따라 뻗는 4개의 슬릿(S)이 형성되어 있다. 4개의 슬릿(S)은 평판부(200b)의 폭방향으로 배열되어 있으며, 내측의 2개의 슬릿(S)의 폭은 1cm이고, 외측 2개의 슬릿(S)의 폭은 0.5cm이다. 평판부(200b)의 길이는 약 10cm이며, 평판부(200b)의 폭은 약 6cm이다. 계속해서, 상기 플라스크에, 탄화수소 분산매로서 n-헵테인 293g을 넣고, 고분자계 분산제로서 무수 말레산 변성 에틸렌·프로필렌 공중합체(미쓰이 가가쿠 주식회사, 하이왁스 1105A) 0.736g을 첨가함으로써 혼합물을 얻었다. 이 혼합물을 교반하면서 80℃까지 승온함으로써 분산제를 용해한 후, 혼합물을 50℃까지 냉각했다.
한편, 내용적 300ml의 비커에, 에틸렌성 불포화 단량체로서 80.5질량%의 아크릴산 수용액 92.0g(1.03몰)을 넣고, 외부로부터 냉각하면서, 20.9질량%의 수산화 나트륨 수용액 147.7g을 적하하여 75몰%의 중화를 행했다. 그 후, 증점제로서 하이드록시에틸셀룰로스 0.092g(스미토모 세이카 주식회사, HEC AW-15F), 라디칼 중합 개시제로서 2,2'-아조비스(2-아미디노프로페인) 2염산염 0.092g(0.339밀리몰), 및 과황산 칼륨 0.018g(0.067밀리몰), 내부 가교제로서 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 0.0046g(0.026밀리몰)을 첨가하고 용해하여, 제1단째의 수성액을 조제했다.
조제한 수성액을 상기 세퍼러블 플라스크 내의 반응액에 첨가하여, 10분간 교반했다. 이어서, n-헵테인 6.62g에 계면활성제로서 자당 스테아르산 에스터(미쓰비시 가가쿠 푸즈 주식회사, 료토 슈가에스터 S-370, HLB: 3) 0.736g을 가열 용해하여 계면활성제 용액을 조제했다. 계면활성제 용액을 반응액에 더 첨가하고, 교반기의 회전수를 425rpm으로 하여 교반하면서 계 내를 질소로 충분히 치환했다. 그 후, 플라스크를 70℃의 수욕(水浴)에 침지하여 승온하고, 중합을 60분간 행함으로써, 제1단째의 중합 슬러리액을 얻었다.
한편, 다른 내용적 500ml의 비커에 에틸렌성 불포화 단량체로서 80.5질량%의 아크릴산 수용액 128.8g(1.44몰)을 넣고, 외부로부터 냉각하면서, 27질량%의 수산화 나트륨 수용액 159.0g을 적하하여 75몰%의 중화를 행했다. 그 후, 라디칼 중합 개시제로서 2,2'-아조비스(2-아미디노프로페인) 2염산염 0.129g(0.476밀리몰), 및 과황산 칼륨 0.026g(0.096밀리몰), 및 내부 가교제로서 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 0.0116g(0.067밀리몰)을 첨가하고 용해하여, 제2단째의 수성액을 조제했다.
교반기의 회전수를 650rpm으로 하여 교반하면서, 상기의 세퍼러블 플라스크 계 내를 25℃로 냉각했다. 이어서, 상기 제2단째의 수성액의 전체량을, 제1단째의 중합 슬러리액에 첨가하고, 계 내를 질소로 30분간 치환했다. 그 후, 재차, 플라스크를 70℃의 수욕에 침지하여 승온하고, 중합 반응을 60분간 행하여, 함수 젤상 중합체를 얻었다.
제2단째의 중합 후의 함수 젤상 중합체에, 45질량%의 다이에틸렌트라이아민 5아세트산 5나트륨 수용액 0.589g을 교반하에서 첨가했다. 그 후, 125℃로 설정한 유욕(油浴)에 플라스크를 침지하고, n-헵테인과 물의 공비 증류에 의하여, n-헵테인을 환류하면서, 207.9g의 물을 계 외로 빼냈다. 그 후, 플라스크에 표면 가교제로서 2질량%의 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 수용액 4.42g(0.507밀리몰)을 첨가하고, 83℃에서 2시간 유지했다.
그 후, n-헵테인을 125℃에서 증발시켜 건조시킴으로써, 중합체 입자(건조품)를 얻었다. 이 중합체 입자를 눈 크기 850μm의 체를 통과시키고, 중합체 입자의 질량에 대하여 0.2질량%의 비정질 실리카(오리엔탈 실리카즈 코포레이션, 토쿠실 NP-S)를 중합체 입자와 혼합하여, 비정질 실리카를 포함하는 흡수성 수지 입자를 232.3g 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 361μm였다.
[실시예 2]
계 외로 빼내는 물의 양을 224.3g으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 231.0g의 흡수성 수지 입자를 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 342μm였다.
[실시예 3]
계 외로 빼내는 물의 양을 234.6g으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 232.1g의 흡수성 수지 입자를 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 355μm였다.
[실시예 4]
제1단째의 수성액의 조제에 있어서의 라디칼 중합 개시제로서 2,2'-아조비스(2-아미디노프로페인) 2염산염을 이용하지 않고, 과황산 칼륨의 사용량을 0.0736g(0.272) 밀리몰로 변경한 것, 내부 가교제로서의 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터의 사용량을 0.010g(0.057밀리몰)으로 변경한 것, 제2단째의 수성액의 조제에 있어서의 라디칼 중합 개시제로서 2,2'-아조비스(2-아미디노프로페인) 2염산염을 이용하지 않고, 과황산 칼륨의 사용량을 0.090g(0.333밀리몰)으로 변경한 것, 및 계 외로 빼내는 물의 양을 247.3g으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 231.5g의 흡수성 수지 입자를 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 359μm였다.
[실시예 5]
제1단째의 수성액의 조제에 있어서의 내부 가교제로서의 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터의 사용량을 0.010g(0.057밀리몰)으로 변경한 것, 및 계 외로 빼내는 물의 양을 238.5g으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 222.4g의 흡수성 수지 입자를 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 354μm였다.
[실시예 6]
제1단째의 수성액의 조제에 있어서의 라디칼 중합 개시제로서 2,2'-아조비스(2-아미디노프로페인) 2염산염을 이용하지 않고, 과황산 칼륨의 사용량을 0.0736g(0.272밀리몰)으로 변경한 것, 내부 가교제로서의 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터의 사용량을 0.010g(0.057밀리몰)으로 변경한 것, 제2단째의 수성액의 조제에 있어서의 라디칼 중합 개시제로서 2,2'-아조비스(2-아미디노프로페인) 2염산염을 이용하지 않고, 과황산 칼륨의 사용량을 0.090g(0.334밀리몰)으로 변경한 것, 및 계 외로 빼내는 물의 양을 257.6g으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 229.8g의 흡수성 수지 입자를 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 362μm였다.
[실시예 7]
계 외로 빼내는 물의 양을 201.3g으로 변경한 것, 표면 가교제로서의 2질량% 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 수용액의 사용량을 6.62g(0.761밀리몰)으로 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여, 224.0g의 흡수성 수지 입자를 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 356μm였다.
[비교예 1]
환류 냉각기, 적하 깔때기, 질소 가스 도입관, 및 교반기로서, 날개 직경 5cm의 4매 경사 패들 날개를 2단으로 갖는 교반 날개를 구비한, 내경 11cm, 2L 용량의 둥근 바닥 원통형 세퍼러블 플라스크를 준비했다. 이 플라스크에, 탄화수소 분산매로서 n-헵테인 293g을 넣고, 고분자계 분산제로서 무수 말레산 변성 에틸렌·프로필렌 공중합체(미쓰이 가가쿠 주식회사, 하이왁스 1105A) 0.736g을 첨가함으로써 혼합물을 얻었다. 이 혼합물을 교반하면서 80℃까지 승온함으로써 분산제를 용해한 후, 혼합물을 50℃까지 냉각했다.
한편, 내용적 300ml의 비커에, 에틸렌성 불포화 단량체로서 80.5질량%의 아크릴산 수용액 92.0g(1.03몰)을 넣고, 외부로부터 냉각하면서, 20.9질량%의 수산화 나트륨 수용액 147.7g을 적하하여 75몰%의 중화를 행했다. 그 후, 증점제로서 하이드록시에틸셀룰로스 0.092g(스미토모 세이카 주식회사, HEC AW-15F), 라디칼 중합제로서 과황산 칼륨 0.0736g(0.272밀리몰), 및 내부 가교제로서 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 0.010g(0.057밀리몰)을 첨가하고 용해하여, 제1단째의 수성액을 조제했다.
조제한 수성액을 상기 세퍼러블 플라스크 내의 반응액에 첨가하여, 10분간 교반했다. 이어서, n-헵테인 6.62g에 계면활성제로서 자당 스테아르산 에스터(미쓰비시 가가쿠 푸즈 주식회사, 료토 슈가에스터 S-370, HLB: 3) 0.736g을 가열 용해하여 계면활성제 용액을 조제했다. 계면활성제 용액을 반응액에 더 첨가하고, 교반기의 회전수를 550rpm으로 하여 교반하면서 계 내를 질소로 충분히 치환했다. 그 후, 플라스크를 70℃의 수욕에 침지하여 승온하고, 중합을 60분간 행함으로써, 제1단째의 중합 슬러리액을 얻었다.
한편, 다른 내용적 500ml의 비커에 에틸렌성 불포화 단량체로서 80.5질량%의 아크릴산 수용액 128.8g(1.44몰)을 넣고, 외부로부터 냉각하면서, 27질량%의 수산화 나트륨 수용액 159.0g을 적하하여 75몰%의 중화를 행했다. 그 후, 라디칼 중합 개시제로서 과황산 칼륨 0.090g(0.333밀리몰)을 첨가하고 용해하여, 제2단째의 수성액을 조제했다.
교반기의 회전수를 1000rpm으로 하여 교반하면서, 상기의 세퍼러블 플라스크계 내를 25℃로 냉각했다. 이어서, 상기 제2단째의 수성액의 전체량을, 제1단째의 중합 슬러리액에 첨가하고, 계 내를 질소로 30분간 치환했다. 그 후, 재차, 플라스크를 70℃의 수욕에 침지하여 승온하고, 중합 반응을 60분간 행했다. 그 후, 중합 후 가교를 위한 가교제로서 2질량%의 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 수용액 0.580g(0.067밀리몰)을 첨가하고, 함수 젤상 중합체를 얻었다.
제2단째의 중합 후의 함수 젤상 중합체에, 45질량%의 다이에틸렌트라이아민 5아세트산 5나트륨 수용액 0.265g을 교반하에서 첨가했다. 그 후, 125℃로 설정한 유욕에 플라스크를 침지하고, n-헵테인과 물의 공비 증류에 의하여, n-헵테인을 환류하면서, 259.4g의 물을 계 외로 빼냈다. 그 후, 플라스크에 표면 가교제로서 2질량%의 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 수용액 6.30g(0.723밀리몰)을 첨가하고, 83℃에서 2시간 유지했다.
그 후, n-헵테인을 125℃에서 증발시켜 건조시킴으로써, 중합체 입자(건조품)를 얻었다. 이 중합체 입자를 눈 크기 850μm의 체를 통과시키고, 중합체 입자의 질량에 대하여 0.5질량%의 비정질 실리카(오리엔탈 실리카즈 코포레이션, 토쿠실 NP-S)를 중합체 입자와 혼합하여, 비정질 실리카를 포함하는 흡수성 수지 입자를 230.8g 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 349μm였다.
[비교예 2]
제2단째의 수성액의 조제에 있어서의 내부 가교제로서 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 0.012g(0.067밀리몰)을 첨가한 것, 중합 후 가교를 위한 2질량% 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 수용액을 이용하지 않았던 것, 계 외로 빼내는 물의 양을 278.9g으로 변경한 것, 표면 가교제로서의 2질량% 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 수용액의 사용량을 4.42g(0.507밀리몰)으로 변경한 것, 중합체 입자에 대한 비정질 실리카의 혼합량을 0.2질량%로 변경한 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여, 230.8g의 흡수성 수지 입자를 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 358μm였다.
[비교예 3]
제1단째의 수성액의 조제에 있어서의 내부 가교제로서의 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터의 사용량을 0.011g(0.063밀리몰)으로 변경한 것, 제2단째의 수성액의 조제에 있어서의 내부 가교제로서 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 0.013g(0.075밀리몰)을 첨가한 것, 중합 후 가교를 위한 가교제를 사용하지 않았던 것, 계 외로 빼내는 물의 양을 262.6g으로 변경한 것, 표면 가교제로서의 2질량% 에틸렌글라이콜다이글리시딜에터 수용액의 사용량을 9.93g(1.14밀리몰)으로 변경한 것, 및 비정질 실리카를 혼합하지 않았던 것 이외에는 비교예 1과 동일하게 하여, 230.3g의 흡수성 수지 입자를 얻었다. 흡수성 수지 입자의 중위 입자경은 349μm였다.
얻어진 흡수성 수지 입자에 대하여, 이하의 방법에 의하여, 통액 유지율, 생리 식염수 보수량, 중위 입자경, 무가압 DW 3분 값, 및 흡수체의 단열성을 평가했다. 또한, 본 실시예에 있어서 이용한 생리 식염수는 0.9질량% NaCl 수용액이다.
<통액 유지율의 측정>
[팽윤 젤 통액 속도의 측정]
팽윤 젤 통액 속도의 측정은 도 3에 나타내는 기구를 이용하여 행했다. 측정부(60)는, 바닥부에 250메시의 나일론 메시 시트(64)를 구비하는 아크릴 수지제의 원통상 용기(61)와, 원통상 용기(61)의 내부에 들어간, 동일하게 바닥부에 나일론 메시 시트(63)를 구비하는 아크릴 수지제의 원통상 소형 용기(62)를 갖는다. 원통상 용기(61)는, 내경 26mm, 외경 40mm, 높이 140mm이다. 원통상 소형 용기(62)는 내경 19mm, 외경 25mm, 높이 120mm, 질량 30g이다. 원통상 소형 용기(62)는 원통상 용기(61)의 내부를 상하로 저항 없이 움직일 수 있다.
팽윤 젤 통액 속도의 측정은 이하와 같이 행했다. 원통상 용기(61)에 0.3g의 흡수성 수지 입자(10a)를 균일하게 살포하고, 그 위로부터 원통상 소형 용기(62)를 삽입하여, 나일론 메시 시트(63) 및 나일론 메시 시트(64) 사이에 흡수성 수지 입자(10a)를 끼움으로써, 건조 상태의 흡수성 수지 입자(10a)를 갖는 측정부(60)를 형성했다.
별도로, 40±0.1g의 생리 식염수를 넣은 샬레를 준비하고, 측정부(60)의 바닥부 측을 생리 식염수에 30분간 침지함으로써, 흡수성 수지 입자(10a)에 생리 식염수를 흡수시켜 포화 팽윤시켜, 팽윤 젤을 갖는 측정부(60)를 얻었다.
미리 빈 질량(Wa)을 측정한 내경 약 90mm의 샬레(66) 상에, 한 변이 10cm인 사각형의 크기를 갖는 눈 크기 2mm의 철망(67)을 두고, 철망(67) 상에, 상기의 팽윤 젤을 포함하는 측정부(60)를 두었다. 원통상 소형 용기(62)의 상부로부터 20g의 생리 식염수(65)를, 측정부(60) 내에 한 번에 투입했다. 투입 개시부터 1분 동안에 팽윤 젤을 통과한 생리 식염수(65)를 포함하는 샬레(66)의 질량(Wb)을 측정하고, 하기 식에 의하여 통액 속도(g/분)를 구했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
통액 속도(g/분)=Wb-Wa
[건분 통액 속도의 측정]
건분 통액 속도의 측정에는, 25℃, 습도 45%(RH)로 보관해 둔 건조 상태의 흡수성 수지 입자를 이용했다. 통액 속도의 측정은 25℃, 습도 45%(RH)로 행했다. 상기 팽윤 젤 통액 속도의 측정과 동일하게, 건조 상태의 흡수성 수지 입자(10a)를 갖는 측정부(60)를 형성했다. 원통상 소형 용기(62)의 상부로부터, 자동 펌프(INTEGRA DOSE IT P910)를 이용하여 생리 식염수를 60ml/분의 일정 속도로 1분간, 측정부(60) 내에 투입했다. 측정부(60) 내의 흡수성 수지 입자(10a)를 통과하여 측정부(60) 하부로부터 유출된 액을 다른 용기에 고이게 하고, 고인 액의 질량을 측정함으로써, 투입 개시부터 1분 동안에 건분을 통과한 액의 양(통액 속도(g/분))을 구했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
측정한 팽윤 젤 통액 속도 및 건분 통액 속도로부터, 통액 유지율을 산출했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
통액 유지율(%)=(팽윤 젤 통액 속도/건분 통액 속도)×100
<생리 식염수 보수량의 측정>
흡수성 수지 입자 2.0g을 칭량한 면 백(bag)(면 브로드 60번, 가로 100mm×세로 200mm)을 500ml 용량의 비커 내에 설치했다. 흡수성 수지 입자가 들어간 면 백 안에 생리 식염수 500g을 뭉치지 않도록 한 번에 주입하고, 면 백의 상부를 고무 밴드로 묶어, 30분 정치시킴으로써 흡수성 수지 입자를 팽윤시켰다. 30분 경과 후의 면 백을, 원심력이 167G가 되도록 설정한 탈수기(주식회사 고쿠산제, 품번: H-122)를 이용하여 1분간 탈수하여, 탈수 후의 팽윤 젤을 포함한 면 백의 질량 Wc(g)를 측정했다. 흡수성 수지 입자를 첨가하지 않고 동일한 조작을 행하여, 면 백의 습윤 시의 공(空)질량 Wd(g)를 측정하고, 이하의 식으로부터 생리 식염수 보수량을 산출했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
생리 식염수 보수량(g/g)=[Wc-Wd]/2.0
<중위 입자경(입도 분포)의 측정>
흡수성 수지 입자 50g을 중위 입자경(입도 분포) 측정용으로 이용했다. JIS 표준 체를 위로부터, 눈 크기 850μm의 체, 눈 크기 500μm의 체, 눈 크기 425μm의 체, 눈 크기 300μm의 체, 눈 크기 250μm의 체, 눈 크기 180μm의 체, 눈 크기 150μm의 체, 및 받침 접시의 순으로 조합했다.
조합한 가장 위의 체에, 흡수성 수지 입자를 넣고, 로 탭식 진탕기(주식회사 이이다 세이사쿠쇼제)를 이용하여 JIS Z 8815(1994)에 준하여 분급했다. 분급 후, 각 체 위에 남은 흡수성 수지 입자의 질량을 전체량에 대한 질량 백분율로서 산출하여 입도 분포를 구했다. 이 입도 분포에 관하여 입자경이 큰 쪽부터 순서대로 체 위를 적산함으로써, 체의 눈 크기와 체 위에 남은 흡수성 수지 입자의 질량 백분율의 적산값의 관계를 대수 확률지에 플롯했다. 확률지 상의 플롯을 직선으로 연결함으로써, 적산 질량 백분율 50질량%에 상당하는 입자경을 중위 입자경으로 했다.
<무가압 DW의 측정>
흡수성 수지 입자의 무가압 DW는, 도 4에 나타내는 측정 장치를 이용하여 측정했다. 측정은 1종류의 흡수성 수지 입자에 관하여 5회 실시하고, 최젓값과 최곳값을 제외한 3점의 측정값의 평균값을 구했다.
당해 측정 장치는, 뷰렛부(1), 도관(5), 측정대(13), 나일론 메시 시트(15), 가대(架臺)(11), 및 클램프(3)를 갖는다. 뷰렛부(1)는, 눈금이 기재된 뷰렛관(21)과, 뷰렛관(21)의 상부의 개구를 밀전(密栓)하는 고무 마개(23)와, 뷰렛관(21)의 하부의 선단에 연결된 콕(22)과, 뷰렛관(21)의 하부에 연결된 공기 도입관(25) 및 콕(24)을 갖는다. 뷰렛부(1)는 클램프(3)로 고정되어 있다. 평판상의 측정대(13)는, 그 중앙부에 형성된 직경 2mm의 관통 구멍(13a)을 갖고 있으며, 높이가 가변인 가대(11)에 의하여 지지되어 있다. 측정대(13)의 관통 구멍(13a)과 뷰렛부(1)의 콕(22)이 도관(5)에 의하여 연결되어 있다. 도관(5)의 내경은 6mm이다.
측정은 온도 25℃, 습도 60±10%의 환경하에서 행해졌다. 먼저 뷰렛부(1)의 콕(22)과 콕(24)을 폐쇄하고, 25℃로 조절된 생리 식염수(50)를 뷰렛관(21) 상부의 개구로부터 뷰렛관(21)에 넣었다. 생리 식염수의 농도(0.9질량%)는, NaCl 수용액의 질량을 기준으로 하는 농도이다. 고무 마개(23)로 뷰렛관(21)의 개구를 밀전한 후, 콕(22) 및 콕(24)을 개방했다. 기포가 들어가지 않도록 도관(5) 내부를 0.9질량% 식염수(50)로 채웠다. 관통 구멍(13a) 내에 도달한 생리 식염수의 수면의 높이가, 측정대(13)의 상면의 높이와 동일해지도록, 측정대(13)의 높이를 조정했다. 조정 후, 뷰렛관(21) 내의 생리 식염수(50)의 수면의 높이를 뷰렛관(21)의 눈금으로 판독하여, 그 위치를 제로점(0초 시점의 판독값)으로 했다.
측정대(13) 상의 관통 구멍(13a)의 근방에서 나일론 메시 시트(15)(100mm×100mm, 250메시, 두께 약 50μm)를 깔고, 그 중앙부에, 내경 30mm, 높이 20mm의 실린더를 두었다. 이 실린더에, 1.00g의 흡수성 수지 입자(10a)를 균일하게 살포했다. 그 후, 실린더를 주의 깊게 제거하여, 나일론 메시 시트(15)의 중앙부에 흡수성 수지 입자(10a)가 원상으로 분산된 샘플을 얻었다. 이어서, 흡수성 수지 입자(10a)가 재치된 나일론 메시 시트(15)를, 그 중심이 관통 구멍(13a)의 위치가 되도록, 흡수성 수지 입자(10a)가 흩어지지 않을 정도로 빠르게 이동시켜, 측정을 개시했다. 공기 도입관(25)으로부터 뷰렛관(21) 내에 기포가 최초로 도입된 시점을 흡수 개시(0초)로 했다.
뷰렛관(21) 내의 생리 식염수(50)의 감소량(즉, 흡수성 수지 입자(10a)가 흡수한 생리 식염수의 양)을 0.1ml 단위로 순차 판독하고, 흡수성 수지 입자(10a)의 흡수 개시부터 기산하여 3분 후의 생리 식염수(50)의 감량분 We(g)를 판독했다. We로부터, 하기 식에 의하여 무가압 DW의 3분 값을 구했다. 무가압 DW는, 흡수성 수지 입자(10a)의 1.00g당 흡수량이다. 결과를 표 1에 나타낸다.
무가압 DW의 3분 값(ml/g)=We/1.00
<흡수체 단열성의 측정>
[평가용 흡수성 물품의 제작]
유한회사 오텍사제 패드 포머를 이용하여 흡수성 수지 입자 10g 및 분쇄 펄프 6.67g을 공기 초조(抄造)에 의하여 균일 혼합하여, 크기 40cm×12cm의 흡수체를 제작했다. 크기 42cm×14cm, 단위면적당 중량 16g/m2의 티슈페이퍼 위에 둔 상기 흡수체에, 분무에 의하여 이온 교환수를 0.4g 살포하고, 40cm×12cm의 티슈를 당해 흡수체 위에 추가로 올려, 적층체를 제작했다. 다음으로, 눈 크기 2mm를 갖는 크기 62cm×22cm의 철망을 상기 적층체 위에 올리고, 프레스기(소형 에어식 프레스기, 이모토 세이사쿠쇼)를 이용하여 0.141MPa의 압력으로 적층체를 프레스했다. 프레스 후, 철망을 적층체로부터 제거했다.
프레스 후의 적층체의 중심부로부터 길이 방향으로 각각 15cm의 거리를, 롤 커터로 잘라내어, 길이 30cm로 했다. 당해 적층체를, 단위면적당 중량 22g/m2, 34cm×14cm의 2매의 폴리에틸렌제 에어 스루형 다공질 액체 투과 시트(이하, "액투과 시트"라고도 한다.) 사이에 끼우고, 히트 실러(후지 임펄스 실러, 형번: FI-450-5형, 후지 임펄스제)에 의하여, 적층체를 끼운 2매의 액투과 시트의 4변을 압착시켜, 평가용 흡수성 물품(100')을 얻었다. 압착 시, 흡수체로부터 티슈가 돌출되어 있는 부분에 대해서는, 돌출된 티슈를 액투과 시트 사이에 끼워 압착했다.
[시험액의 조제]
10L의 용기에 적당량의 증류수를 넣고, 염화 나트륨 100g, 염화 칼슘·2수화물 3.0g 및 염화 마그네슘·6수화물 6.0g을 첨가하여, 용해했다. 이어서, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에터 0.25g을 첨가하고, 증류수를 더 추가하여, 전체의 질량을 10kg으로 했다. 또한, 소량의 청색 1호로 착색함으로써, 단열성 측정용의 시험액을 조제했다.
[흡수체 단열 시간의 측정 1]
흡수체 단열 시간의 측정은, 온도 25±2℃의 실내에 있어서, 도 5에 나타내는 U자형 기구(51)(깊이 14cm, 아크릴제)를 이용하여 행했다. U자형 기구(51)의 개구 폭 w는 21cm, 깊이 d는 18.5cm이며, 개구부가 상방이 되도록 이용했다. U자의 바닥 부분에 14cm×6.5cm의 두꺼운 종이(52)를 올림으로써, 폭 6.5cm×깊이 14cm의 평평한 바닥 부분을 형성했다. 평가용 흡수성 물품(100')의 중심을 두꺼운 종이(52)의 중앙에 맞추고, 평가용 흡수성 물품(100')의 길이 방향을 U자형 기구(51)의 커브를 따르도록 하여, 평가용 흡수성 물품(100')을 U자형 기구(51) 상에 두었다. 평가용 흡수성 물품(100')의 중심에, 내경 2cm, 외경 3cm, 높이 6.5cm, 질량 60g의 원통형 실린더(53)를 두고, 25±1℃로 조정한 80ml의 상기 시험액을 실린더(53) 내에 투입했다. 시험액을 투입하고 있는 동안은, 시험액의 액면의 높이를 실린더 바닥으로부터 약 5cm로 유지하도록 계속 투입했다.
실린더(53) 내에 투입한 시험액이 평가용 흡수성 물품(100')에 모두 흡수된 후, 실린더(53)를 평가용 흡수성 물품(100') 상으로부터 제거했다. 시험액의 투입 개시부터 3분 후, 재차 실린더(53)를 U자형 기구(51)에 놓인 평가용 흡수성 물품(100')의 중심에 두고, 상기와 동일하게, 80ml의 시험액(2회째)을 투입하여 평가용 흡수성 물품(100')에 흡수시켰다.
1회째의 시험액 투입 개시부터 6분 후에, 평가용 흡수성 물품(100')과 동일한 크기의 두꺼운 종이(단위면적당 중량 3500g/m2) 상에 평가용 흡수성 물품(100')을 올리고, 길이 방향의 양단(兩端)을 점착 테이프로 첩부함으로써 평가용 흡수성 물품(100')을 두꺼운 종이에 고정했다. 공기를 빼기 위한 1cm의 절개를 3개소 넣은 지퍼 포함 폴리에틸렌제 투명 백(40cm×28cm, 두께 0.04mm, 유니팩, 주식회사 세이산 닛폰샤제, K-4)에, 고정한 평가용 흡수성 물품(100')을 넣었다. 상기 투명 백에 평가용 흡수성 물품(100')을 넣을 때는, 백의 모서리와 평가용 흡수성 물품(100')의 모서리가 맞도록 넣고, 백의 남은 부분을 되접어 점착 테이프로 고정하여, 전체를 평가용 흡수성 물품(100')과 대략 동일한 크기가 되도록 충전했다.
충전한 평가용 흡수성 물품(100')을, 1회째의 시험액 투입 개시부터 11분 후에, 원심력 27.5G(회전수 405r/분)로 원심시켰다. 원심은, 회전축에 대하여 평가용 흡수성 물품(100')의 면이 직각이 되고, 회전축이 평가용 흡수성 물품(100')의 중심이 되도록, 직경 30cm의 턴테이블에, 충전한 평가용 흡수성 물품(100')을 검 테이프로 고정하여 행했다.
원심 개시부터 4분째까지는 1분마다, 원심 개시부터 4분 후 이후는 2분마다 원심을 중단하여, 흡액 후의 흡수체의 단열의 유무를 육안으로 확인했다. 단열이 확인될 때까지의 합계 원심 시간을 단열 시간으로 했다. 단열 시간은, 긴 쪽이 양호한 성능이라고 판단할 수 있다. 측정은 20분까지 행하고, 그 동안에 흡수체의 단열이 확인되지 않는 경우는, "20분 이상"이라고 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
[흡수체 단열 시간의 측정 2]
2회째의 시험액 투입 후, 다시 3분 후에 80ml의 시험액(3회째)을 동일하게 투입하고, 그 후의 조작을 3분씩 느리게 하여 행한 것 이외에는 상기 흡수체 단열 시간의 측정 1과 동일하게 하여, 실시예에서 얻어진 흡수체의 단열성을 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
통액 유지율이 일정 이상인 실시예의 흡수성 수지 입자를 이용한 흡수체는, 측정 1(시험액 2회 투입)에서의 단열성 측정에 있어서 단열 시간이 20분 이상으로, 흡액 후의 흡수체에 있어서의 단열 발생이 억제되어 있는 것이 확인되었다. 보다 엄격한 조건인 측정 2(시험액 3회 투입)에서의 단열성 측정에 있어서는, 실시예 1~3, 7, 특히 실시예 1 및 7에 있어서 단열성이 더 억제되어 있는 것이 확인되었다.
1…뷰렛부
3…클램프
5…도관
10…흡수체
10a…흡수성 수지 입자
10b…섬유층
11…가대
13…측정대
13a…관통 구멍
15, 63, 64…나일론 메시 시트
20a, 20b…코어랩
21…뷰렛관
22…콕
23…고무 마개
24…콕
25…공기 도입관
30…액체 투과성 톱 시트
40…액체 불투과성 백 시트
50…생리 식염수
51…U자형 기구
52…두꺼운 종이
53…원통형 실린더
60…측정부
61…원통상 용기
62…원통상 소형 용기
65…생리 식염수
66…샬레
67…철망
100, 100'…흡수성 물품
200…교반 날개
200a…축
200b…평판부
S…슬릿

Claims (8)

  1. 하기 (A), (B) 및 (C)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정되는 건분 통액 속도, 및 하기 (A), (B), (D) 및 (E)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 측정되는 팽윤 젤 통액 속도를 이용하여 하기 식에 의하여 나타나는 통액 유지율이 10% 이상인, 흡수성 수지 입자.
    통액 유지율(%)=(팽윤 젤 통액 속도/건분 통액 속도)×100
    (A) 메시상의 바닥부를 구비하는 내경 26mm의 원통상 용기 내에 흡수성 수지 입자 0.3g을 균일하게 살포한다.
    (B) 메시상의 바닥부를 구비하는 외경 25mm, 내경 19mm의 원통상 소형 용기를 상기 원통상 용기 내에 삽입함으로써 측정부를 형성한다.
    (C) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 생리 식염수를 60ml/분의 일정 속도로 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수의 양을 계측함으로써, 생리 식염수의 건분 통액 속도(g/분)를 구한다.
    (D) 용기 내의 40g의 생리 식염수에 상기 측정부의 상기 바닥부 측을 30분간 침지함으로써, 상기 측정부 내의 상기 흡수성 수지 입자를 팽윤시킨다.
    (E) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 20g의 생리 식염수를 한 번에 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수량을 계측함으로써, 생리 식염수의 팽윤 젤 통액 속도(g/분)를 구한다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 팽윤 젤 통액 속도가 2.5g/분 이상인, 흡수성 수지 입자.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 흡수성 수지 입자를 함유하는, 흡수체.
  4. 청구항 3에 기재된 흡수체를 구비하는, 흡수성 물품.
  5. 청구항 4에 있어서,
    기저귀인, 흡수성 물품.
  6. 하기 (A), (B) 및 (C)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 건분 통액 속도를 측정하는 것과,
    하기 (A), (B), (D) 및 (E)의 공정을 이 순서로 포함하는 방법에 의하여 팽윤 젤 통액 속도를 측정하는 것을 포함하는, 하기 식에 의하여 나타나는 흡수성 수지 입자의 통액 유지율의 측정 방법.
    통액 유지율(%)=(팽윤 젤 통액 속도/건분 통액 속도)×100
    (A) 메시상의 바닥부를 구비하는 내경 26mm의 원통상 용기 내에 흡수성 수지 입자 0.3g을 균일하게 살포한다.
    (B) 메시상의 바닥부를 구비하는 외경 25mm, 내경 19mm의 원통상 소형 용기를 상기 원통상 용기 내에 삽입함으로써 측정부를 형성한다.
    (C) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 생리 식염수를 60ml/분의 일정 속도로 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수의 양을 계측함으로써, 생리 식염수의 건분 통액 속도(g/분)를 구한다.
    (D) 용기 내의 40g의 생리 식염수에 상기 측정부의 상기 바닥부 측을 30분간 침지함으로써, 상기 측정부 내의 상기 흡수성 수지 입자를 팽윤시킨다.
    (E) 상기 측정부의 상기 원통상 소형 용기 내에 20g의 생리 식염수를 한 번에 투입하고, 투입 개시부터 1분 동안에 상기 측정부의 상기 바닥부로부터 유출되는 생리 식염수량을 계측함으로써, 생리 식염수의 팽윤 젤 통액 속도(g/분)를 구한다.
  7. 청구항 6에 기재된 방법에 의하여 측정되는 통액 유지율이 10% 이상인 흡수성 수지 입자를 선별하는 것을 포함하는, 흡수성 수지 입자의 제조 방법.
  8. 청구항 6에 기재된 방법에 의하여 측정되는 흡수성 수지 입자의 통액 유지율을 증가시키는 것을 포함하는, 상기 흡수성 수지 입자를 함유하는 흡수체의 흡액 후의 단열(斷裂) 발생을 억제하는 방법.
KR1020217031036A 2019-03-08 2020-03-05 흡수성 수지 입자, 흡수체, 흡수성 물품, 흡수성 수지 입자의 통액 유지율의 측정 방법, 및 흡수성 수지 입자의 제조 방법 KR20210130795A (ko)

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