WO1998005420A1 - Produit hydrophile et procede d'elaboration - Google Patents

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WO1998005420A1
WO1998005420A1 PCT/JP1997/002706 JP9702706W WO9805420A1 WO 1998005420 A1 WO1998005420 A1 WO 1998005420A1 JP 9702706 W JP9702706 W JP 9702706W WO 9805420 A1 WO9805420 A1 WO 9805420A1
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water
neutralization
absorbing agent
polymer
particles
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PCT/JP1997/002706
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English (en)
French (fr)
Inventor
Toru Yanase
Kazuki Kimura
Shin-Ichi Fujino
Kinya Nagasuna
Kunihiko Ishizaki
Hirotama Fujimaru
Nobuyuki Harada
Original Assignee
Nippon Shokubai Co., Ltd.
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Publication date
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/42Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L15/60Liquid-swellable gel-forming materials, e.g. super-absorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26Synthetic macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/44Preparation of metal salts or ammonium salts
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    • C08F2800/00Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
    • C08F2800/20Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as weight or mass percentages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2810/00Chemical modification of a polymer
    • C08F2810/20Chemical modification of a polymer leading to a crosslinking, either explicitly or inherently

Definitions

  • the present invention relates to a water absorbing agent and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a water-absorbing agent which is suitably used for sanitary materials such as paper disposables (disposable ommut) and sanitary napkins, and which can remarkably improve the water-absorbing ability of the above-mentioned sanitary materials, and a method for producing the same. It is. Background art-In recent years, water-absorbing agents such as water-absorbing resins have been widely used as one of the materials for sanitary materials such as paper mummies, sanitary napkins, incontinence pads, etc. for the purpose of absorbing large amounts of water. Have been. In addition to sanitary materials, water absorbents such as water absorbent resins are widely used for the purpose of absorbing and retaining water, such as soil water retention agents and drip sheets for foods and the like.
  • water-absorbent resin examples include a crosslinked product of a partially neutralized product of polyacrylic acid, a hydrolyzate of a starch-acryl ⁇ -ditolyl copolymer, and a neutralization of a starch-acrylic acid graft polymer.
  • Product saponified product of vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer, hydrolyzed product of acrylonitrile copolymer or acrylyl copolymer or cross-linked product of these, and cationic monomer Crosslinked products are known.
  • the above-mentioned water-absorbing resin has the following characteristics.
  • the above water absorbent resin The properties that should be possessed are: absorption rate when in contact with aqueous liquids such as body fluids, excellent water absorption rate, liquid permeability, gel strength of swollen gel, and water from base materials containing aqueous liquids. The suction force at the time of sucking up is exemplified.
  • a water-absorbent resin having a higher absorption capacity has lower physical properties such as liquid permeability, gel strength, and water absorption speed. Therefore, as a method for improving various absorption characteristics of such a water-absorbent resin in a well-balanced manner, various methods for crosslinking the vicinity of the surface of the water-absorbent resin have been proposed.
  • a method using a specific compound as a cross-linking agent includes, for example, a method using (a) a polyhydric alcohol as a cross-linking agent (Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-180233). And (b) a method using a polyvalent glycidyl compound, a polyvalent aziridine compound, a polyvalent amine compound, or a polyvalent isocyanate compound (particularly, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-169003). (Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-189103), (c) a method using glyoxal (Japanese Patent Laid-Open No.
  • a method of uniformly dispersing a cross-linking agent on the surface of the water-absorbent resin to perform uniform surface cross-linking during the cross-linking reaction includes, for example, (h) A method in which an inert inorganic powder is present (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 60-169396 and 60-255584), (i) the presence of a dihydric alcohol Method (JP-A-1-292004), (j) a method in which an ether compound is present (JP-A-2-13939), and (k) alkylene of monovalent alcohol.
  • a method in which an oxide adduct, an organic acid salt, a lactam, or the like is present Japanese Patent No. 555692
  • the above surface treatment method can certainly improve the balance of various absorption characteristics of the water-absorbing resin, it is still not enough.
  • the water-absorbent resin obtained by the above-described conventional method uses a large amount of the water-absorbent resin, which is a trend in recent years, and is used for an absorbent in thinned sanitary articles. ⁇ Considering the properties required for fats, at present it has not yet reached a sufficient level of physical properties. For this reason, further improvement in quality of the water-absorbing resin is required.
  • the properties required of the water-absorbent resin in the absorber containing the water-absorbent resin at a high concentration include not only a high absorption capacity under no pressure, but also a higher load under a higher load than before. It has excellent absorption characteristics such as absorption capacity under pressure and liquid diffusivity.
  • the absorbent containing a high concentration of water-absorbent resin is worn for a long time, the amount of water-soluble components (mainly water-soluble polymer components) in the water-absorbent resin gradually elutes, In some cases, a phenomenon that the diffusibility of the aqueous liquid is reduced or the return amount of the aqueous liquid is increased, and it is desired to further reduce the amount of water-soluble components in the water-absorbing resin.
  • typical methods for producing a water-absorbent resin include (I) a method of polymerizing a monomer mainly containing acrylic acid or the like which has been previously neutralized, and (II) a method of neutralizing the monomer. It is necessary to polymerize a monomer containing acrylic acid or the like as a main component, which is neutralized or neutralized at a relatively low neutralization rate within a predetermined range even after neutralization, and then obtain the obtained hydrogel polymer.
  • a so-called post-neutralization polymerization method is known, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-126310, US Patent No. 4,985, 518
  • the method for producing the water-absorbent resin corresponds to the method (I).
  • the method (I) has a relatively large amount of water-soluble components, and when the water-absorbing agent is used for sanitary goods, it reduces the diffusibility of aqueous liquids such as body fluids and returns the aqueous liquids. There is a possibility that the amount of water-absorbing resin may increase. For this reason, as a method for producing the water-absorbing resin, the method of the above (II) requires that the absorption capacity of the water-absorbing resin under no pressure be kept high. This method is preferably used as a method for reducing the amount of water-soluble components.
  • the above method (U) includes, for example, (1) polymerizing atalylic acid in the presence of a vinyl crosslinking agent, and then neutralizing the resultant with an alkali metal to obtain a water-containing neutralized gel.
  • a water-containing polymer obtained by polymerizing a monomer having a free acid group such as a carboxylic acid.
  • a method of adding an alkali metal-containing compound to a gelled polymer to neutralize at least 50 mol% of the acid groups in the hydrogel polymer (US Pat. No. 4,654,075). No.
  • an alkali metal-containing compound was added to a hydrogel polymer obtained by polymerizing a monomer having an acid group such as a carboxylic acid and a copolymerizable crosslinker, A method of neutralizing 50 mol% to 90 mol% of the acid groups in the hydrogel polymer, and (0) polymerizing a monomer containing an acid group such as carboxylic acid.
  • a metal-containing compound is added to the hydrated gel polymer to neutralize 50 to 90 mol% of the acid groups in the hydrated gel polymer.
  • the acid group of the union and A method of performing a cross-linking reaction with a compound having at least two or more reactive groups capable of reacting with an alkali metal base Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 11-106606,
  • the water-absorbing resin obtained by polymerizing the acid group-containing monomer and then neutralizing the same as in the above method is water
  • it was possible to reduce the soluble component it was found that even if the surface cross-linking treatment was performed, the bridging effect was hardly exhibited.
  • the absorption capacity under pressure when the load to be pressed is low (for example, 20 g / cm 2 ) is improved to a certain level
  • the absorption capacity under high pressure for example, 50 g Z cm 2
  • a water-absorbing agent which has a high absorption capacity not only under no pressure but also under high pressure, and has a reduced amount of water-soluble components as compared with the conventional one, and can be suitably used for a thin absorber.
  • a method capable of stably producing the water absorbing agent is a need for a method capable of stably producing the water absorbing agent.
  • the water-absorbent resin obtained by polymerizing the acid group-containing monomer and then neutralizing the water-absorbent resin absorbs the aqueous liquid to form a swollen gel.
  • the pH of the swollen gel changed with time.
  • the water-absorbent resin is used in sanitary goods, there arises a problem of safety due to the residual alcohol used for neutralization and a problem that the pH of the sanitary goods is not stable.
  • a water-absorbing agent that can be more suitably used as an absorbent body for sanitary articles, etc., it has excellent absorption characteristics as described above, and when a water-absorbing agent absorbs an aqueous liquid to form a swollen gel, the pH changes over time. There is a need for a water-absorbing agent with a small water content. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has an object of the present invention.
  • the absorption capacity under no pressure and under high pressure is high, and the amount of water-soluble components is reduced as compared with the prior art.
  • An object of the present invention is to provide a water absorbing agent and a method for stably obtaining the water absorbing agent.
  • Another object of the present invention is to provide a water-absorbing agent having a small change in pH of a swollen gel and a method for producing the same.
  • the present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, post-neutralize a hydrogel polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an acid group-containing unsaturated monomer (salt).
  • the water soluble component can be reduced by the technique,
  • the neutralization rate of the polymer particles derived from the polymer obtained by post-neutralizing the hydrogel polymer is controlled, whereby the cross-linking treatment of the polymer particle surface is efficiently performed. It has been found that a water-absorbing agent having a high absorption capacity under no pressure and under high pressure can be stably obtained.
  • the inventors of the present invention have reported that the neutralization rate of the water-absorbing agent particles (aggregate of water-absorbing agent particles) obtained by the above method is highly controlled, It was found that the water-absorbing agent was swelled with the water-absorbing agent, and the change in pH over time was small.
  • a hydrogel polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an unsaturated monomer (salt) containing an acid group is obtained later. After heat treatment, heat treatment is performed while maintaining the gel state, and then dried and powdered, and then reacted with a cross-linking agent, thereby increasing the absorption capacity under no pressure and under high pressure. It has also been found that it is possible to stably obtain a water-absorbing agent that is high and has a reduced amount of water-soluble components as compared with the conventional case.
  • the water absorbing agent according to the present invention post-neutralizes a hydrogel polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an acid group-containing unsaturated monomer (salt).
  • a water-absorbing agent comprising a plurality of water-absorbing agent particles obtained by controlling the neutralization rates of the water-absorbing agent particles to be respectively acceptable neutralization rates,
  • the absorption capacity of physiological saline under a load of 50 g Z cm 2 is 20 g Z g or more.
  • the water absorbing agent according to the present invention comprises a plurality of water absorbing agent particles, and the neutralization ratio of each of the water absorbing agent particles is an allowable neutralization ratio. Is controlled so that
  • the water-soluble component is 20% by weight or less, and the absorption capacity of physiological saline under a load of 50 g / cm 2 is 20 g Z g or more.
  • the water absorbing agent according to the present invention is composed of a plurality of water absorbing agent particles, and is obtained by calculating the average neutralization rate of the water absorbing agent particles contained in the water absorbing agent particles 200. c, the number of water-absorbing agent particles child having 2 0 mol% or more low neutralization rate, a grain or has been equal to or less than 1 0 grain
  • the method for producing a water-absorbing agent according to the present invention provides a water-containing gel-like polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an acid group-containing unsaturated monomer (salt). Including a step of post-neutralizing the coalescence,
  • the present invention is characterized in that the neutralization ratio of polymer particles derived from a polymer obtained by post-neutralization of the above hydrogel polymer is controlled so as to be an allowable neutralization ratio.
  • the method for producing a water-absorbing agent according to the present invention is a method for producing a water-containing gel by polymerizing a monomer component containing an acid group-containing unsaturated monomer (salt). Post-neutralizing the coalescence,
  • the above-mentioned post-neutralized water-containing gel-like polymer is subjected to heat treatment for a fixed time while maintaining the gel-like state;
  • a crosslinking agent capable of reacting with a functional group of the polymer.
  • the hydrogel polymer used in the method for producing a water absorbing agent according to the present invention is a polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an acid group-containing unsaturated monomer (salt).
  • hydrogel polymer a hydrogel polymer using acrylic acid (salt) as an acid group-containing unsaturated monomer (salt) is preferable, and 0 mol% to 40 mol. More preferably, it is a hydrogel polymer obtained by polymerizing a neutralized acrylic acid (salt), and 0 mol% of a neutralized free acrylic acid, that is, It is particularly preferable that the polymer is a hydrogel polymer obtained by polymerizing neutralized acrylic acid.
  • the monomer component contains the above acrylic acid (salt) as a main component, and if necessary, other monomers other than the above acrylic acid (salt), that is, the above acrylic acid (salt) And other monomers copolymerizable with the polymer.
  • the other monomers are not particularly limited, but specific examples include, for example, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, sorbic acid, itaconic acid, Gay succinic acid, (anhydrous) maleic acid, / 3-acryloxypropionic acid, vinyl sulfonic acid, aryl sulfonic acid, vinyl toluene sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2- (meta) ac Lilamide 1 — Methylbutanesulfonic acid, 2 — (Meth) acryloylbutanesulfonic acid, 2-(Meth) acryloylbutanesulfonic acid, 2 —Hide mouth quinethyl (Meta) Unsaturated monomers containing acid groups other than acrylic acid, such as acryloyl phosphate, and salts thereof; acrylylamide, metaacrylylamide, N-ethyl (meta) acrylic acid Rua
  • One of these other monomers may be used alone, or two or more of them may be appropriately used in combination.
  • the ratio of the other unsaturated monomers in the monomer component is set to be 50 mol% or less, preferably 30 mol% or less. do it.
  • the above-mentioned internal cross-linking agent may be a compound having a plurality of polymerizable unsaturated groups and / or reactive groups in one molecule, and is not particularly limited.
  • the internal crosslinking agent may be a compound having a plurality of substituents in one molecule that copolymerize and / or react with the above-mentioned acid group-containing unsaturated monomer (salt).
  • the hydrogel polymer may have a self-crosslinking structure in which a crosslinked structure is formed without using an internal crosslinking agent.
  • the internal cross-linking agent examples include N, N'-methylenebis (meth) acrylamide, (poly) ethylene glycol (meta) atalylate, and (poly) ) Propylene glycol (meta) acrylate, trimethylolpropane triacrylate (meta) acrylate, trimethy [] loop Mouth pange (meta) acrylate, glyceride Gently acrylate, glycerine acrylate, methacrylate, ethylene glycol modified trimethylolprono, entry (meta) acrylate Pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hex (meta) atalylate, trilithia cyanate, triluy russia nurate , Triaryl phosphate, triarylamine, poly (meta) arylokine alkane, (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, glycerol Roll
  • One of these internal crosslinking agents may be used alone, or two or more of them may be used as appropriate.
  • an internal cross-linking agent having a plurality of polymerizable unsaturated groups in one molecule among the above-mentioned internal cross-linking agents it is possible to further improve the absorption characteristics and the like of the obtained water-absorbing agent. .
  • an internal cross-linking agent having a plurality of polymerizable unsaturated groups in one molecule is preferably used.
  • an ester which is frequently used in cross-linking polymerization of a normal water-absorbing resin is preferable.
  • (Metal) acrylate-based crosslinkers such as (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate and trimethylolpropane tri (meth) yl acrylate) having a bond are used in this product.
  • the present invention does not have good results. Therefore, preferably, a non-ester bond type internal crosslinking agent having a plurality of polymerizable unsaturated groups in one molecule is more preferably used in the present invention.
  • non-ester bond type internal cross-linking agent examples include an internal cross-linking agent having a plurality of polymerizable functional groups selected from an aryl group, an amide ester group, and a vinyl group in one molecule.
  • Acetals such as tetraaryloxyshetane: pentayl erythritol tetriaryl ether, pentayl erythritol triaryl ether, pentayl erythritol triaryl ether, trimethylol propyl ether
  • Realyl ether trimethylolpropane diaryl ether, ethylene glycol diaryl ether, diethyl glycol diaryl ether, triethylene glycol Ethers such as polyaryl ethers derived from compounds having two or more hydroxyl groups in one molecule, such as monoaryl ether, monosaccharide, disaccharide, polysaccharide, cellulose, etc .; , Trilucia nurate
  • amide-based crosslinking agent examples include N, N'-methylenebis (meth) acrylamide, N, N'-methylenebis (N-vinylalkylamide) and the like. Is done. Further, examples of the vinyl-based cross-linking agent include divinyl benzene and divinyl ether.
  • the amount of the internal crosslinking agent used is preferably in the range of 0.05 mol% to 3 mol% based on the monomer component, depending on the type of the crosslinking agent and the desired crosslinking density. It is more preferably in the range of 0.05 mol% to 5 mol%, particularly preferably in the range of 0.05 mol% to 1 mol%.
  • the amount of the internal crosslinking agent used is less than 0.05 mol%, or if it is more than 3 mol%, there is a possibility that a water absorbing agent having desired absorption characteristics may not be obtained. .
  • the internal cross-linking agent is added to the reaction system during or after polymerization of the monomer component, or after polymerization or neutralization. What should I do?
  • hydrophilic polymer such as starch, starch derivative, cellulose, cellulose derivative, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid (salt) and crosslinked polyacrylic acid (salt) is added to the reaction system.
  • a chain transfer agent such as hypophosphorous acid (salt), thiols, or thiolic acids may be added.
  • the method for polymerizing the monomer component is not particularly limited, and for example, a known method such as aqueous solution polymerization, reverse phase suspension polymerization, Balta polymerization, or precipitation polymerization can be employed.
  • aqueous solution polymerization reverse phase suspension polymerization
  • Balta polymerization Balta polymerization
  • precipitation polymerization the monomer component is converted to an aqueous solution to facilitate the control of the polymerization reaction and the performance of the resulting water-absorbing agent.
  • the preferred methods are aqueous solution polymerization and reverse phase impact polymerization.
  • aqueous solution polymerization and reverse phase suspension polymerization are conventionally known polymerization methods, for example, U.S. Pat.Nos. 4,076,663 and 4,625,001, Nos. 4, 769, 427, 4, 873, 299, 4, 09 3 776 6, 4, 3 67.3 2 3 Nos. 4, 446, 261; 4, 683, 274; 4, 721, 647; 5, 380, 8 08, etc.
  • the concentration of the monomer component that is, the ratio of the monomer component in the aqueous solution is not particularly limited, but is 10% by weight. As described above, the content is preferably not more than the saturation S degree, and more preferably in the range of 15% by weight to 40% by weight.
  • the reaction conditions such as the reaction temperature and the reaction time may be appropriately set according to the composition of the monomer component to be used, and are not particularly limited, but are usually from 10 ° C to 110 ° C.
  • the polymerization takes place in the temperature range C, preferably 10'C to 90'C.
  • potassium persulfate, ammonium persulfate, sodium persulfate, t-butyl hydroperoxide, hydrogen peroxide, 2,2′-abbis (2-amidinopropane) Radical polymerization initiators such as dihydrochloride or active energy rays such as ultraviolet rays and electron beams can be used.
  • a reducing agent such as sodium sulfite, sodium hydrogen sulfite, ferrous sulfate, and L-ascorbic acid. May be performed.
  • the use amount of these polymerization initiators is preferably within the range of 0.001 to 2 mol%, more preferably within the range of 0.01 to 0.5 mol%.
  • the polymerization initiator may be dissolved or dispersed in a solvent such as water.
  • the polymer obtained by the above polymerization is generally a hydrogel polymer, although it depends on the concentration of the aqueous solution of the monomer component.
  • the hydrogel polymer is further neutralized by a neutralizing agent.
  • the shape of the hydrogel polymer before neutralization may be a gel obtained by standing polymerization, for example, a sheet gel obtained by belt polymerization, or a tube obtained by a cylindrical polymerization vessel. It may be a gel in the form of a box or a box-shaped gel obtained in a box-type polymerization vessel. Further, the gel (hydrogel polymer) obtained after the polymerization may be finely divided, or may be a particulate gel having a large surface area by finely dividing the gel at the same time as the polymerization. A ball-like gel obtained by impact polymerization may be used.
  • the post-neutralization means that after neutralization, a monomer component containing acrylic acid (salt) having a relatively low neutralization rate within a predetermined range is polymerized. It is shown that the desired neutralization ratio is adjusted by neutralizing the polymer obtained. In the present embodiment, acrylic acid (salt) having a neutralization ratio of 0 mol% to 40 mol% is shown. ), The resulting hydrogel polymer is neutralized, and thereby the neutralization rate of the polymer obtained by neutralizing the hydrogel polymer is preferred. Indicates that the neutralization ratio is adjusted to more than 55 mol%.
  • the neutralization ratio is the mole percentage of acrylate in the total amount of acrylate and acrylate, and from the viewpoint of various physical properties, physical properties and safety, the above-mentioned acrylate It is preferable to adjust the neutralization rate of the polymer obtained by neutralizing the hydrogel polymer obtained by polymerizing the monomer component containing (salt) to more than 55 mol%. Adjusted to a neutralization rate of 55 mol% to 85 mol% It is more preferable to adjust the neutralization ratio to 65 to 75 mol%.
  • the neutralization rate of the polymer obtained by neutralizing the above hydrogel polymer is the neutralization rate of the neutralized hydrogel polymer (neutralized gel) obtained by actual measurement or calculation.
  • the desired neutralization ratio of the polymer obtained by neutralizing the hydrogel polymer is equal to the desired neutralization ratio of the obtained water-absorbing agent.
  • a method for obtaining a water-absorbing agent by previously polymerizing acrylic acid neutralized so as to have a desired neutralization ratio Japanese Patent Application Laid-Open No. No. 26310, U.S. Pat. Nos. 4,985, 518.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. No. 26310, U.S. Pat. Nos. 4,985, 518 Japanese Patent Application Laid-Open No. No. 26310, U.S. Pat. Nos. 4,985, 518.
  • the water-absorbing agent obtained by this method has a relatively large content of water-soluble components, and when the water-absorbing agent is used in sanitary articles, it reduces the diffusibility of aqueous liquids such as body fluids, It is not preferable because a phenomenon of increasing the return amount of the aqueous liquid may occur.
  • the water-absorbing agent of the present invention is a polymer derived from a polymer obtained by post-neutralizing a water-containing gel polymer obtained by polymerizing a monomer component containing the above-mentioned acid group-containing unsaturated monomer (salt). By controlling the neutralization ratio of the coalesced particles respectively, it is possible to obtain easily and stably.
  • the water-absorbing agent of the present invention is a water-containing gel-like polymer obtained by polymerizing a monomer component containing the acid group-containing unsaturated monomer (salt). After post-neutralization as described below, the obtained polymer can be easily and stably obtained by reacting the obtained polymer with a framework agent capable of reacting with a functional group of the polymer.
  • the neutralization index refers to the neutralized state of a polymer obtained by neutralizing a hydrogel polymer obtained by polymerizing an acid group-containing monomer, by drying the polymer, This is a novel parameter represented by the number of particles having an unacceptable neutralization ratio contained in a predetermined amount of polymer particles obtained by powdering.
  • the neutralization state of the polymer at the time of mixing and reacting a crosslinking agent capable of reacting with a functional group having the same is included in a predetermined amount of polymer particles obtained by drying and pulverizing the polymer.
  • the neutralization index indicated by the number of polymer particles having a lower neutralization rate than the allowable neutralization rate is defined as a first neutralization index.
  • the number of polymer particles having a lower neutralization rate than the second allowable neutralization rate contained in a predetermined amount of the polymer particles, and the second allowable neutralization rate is defined as a second neutralization measure number.
  • an opening 22 is formed on the lower surface side of a 1.6 mm-thick plastic plate 22 provided with an opening 22 a having a size of 20 mm ⁇ 20 mm.
  • a cover glass 23 ′ having a size of 25 mm ⁇ 25 mm is attached with a transparent adhesive tape (not shown) so as to cover a.
  • 200 particles of polymer particles 21 classified into 300 ⁇ m to 600 ⁇ m are sprayed around the center of the opening 22 a.
  • 0.2 ml of deionized water is added to the polymer particles 21 using a micro syringe.
  • the cover glass 23 ⁇ ⁇ ⁇ 23 ′ is transparent and the gel particles have high transparency, and the gel particles are almost all in the opening 22a of the plastic plate 22. Since they are lined up, even if the gel particles are partially overlapped, all the gel particles can be confirmed from the upper and lower surfaces of the plastic plate 22.
  • the comparative particles refer to a desired neutralization ratio (that is, an acid group-containing monomer, preferably an acrylic acid).
  • the weight obtained by drying and pulverizing the polymer. (The average neutralization rate of the aggregate of the coalesced particles) is at least 30 mol /%, which is obtained by drying each hydrogel polymer having a neutralization rate of at least 30 mol / ⁇ !
  • the particles classified to 6600 m are shown.
  • the particles for comparison also include particles obtained by drying a hydrogel polymer before neutralization (that is, a hydrogel polymer having a neutralization ratio of 0 mol%).
  • the particles having a color corresponding to the color of the comparative particles are defined as particles having a color corresponding to the color obtained when the above-described mixed indicator is added to the above-described comparative particles.
  • the color of the particles for comparison means that when the hydrogel polymer having a neutralization ratio of 0 mol% is neutralized to a neutralization ratio of 75 mol%, each neutralization ratio of 0 mol% to 55 mol% Polymerizes each acrylic acid (salt) having PP 0 706
  • the number of particles having a color corresponding to the color of the comparative particles is obtained by drying each hydrogel polymer having a neutralization ratio of at least 20 mol% lower than a desired neutralization ratio. It is preferably determined by measuring the number of particles of a color corresponding to the color when the above-mentioned mixed indicator is added to the particles divided into 300 m to 600 m.
  • the neutralization rate of the polymer obtained by neutralizing the hydrogel polymer used as a raw material of the water absorbing agent that is, the polymer is dried and pulverized.
  • the average neutralization rate of a plurality of polymer particles (aggregate of polymer particles) is adjusted to a neutralization rate exceeding 55 mol%, preferably from 65 mol% to 75 mol%.
  • the neutralization rate of the polymer particles so as to exceed 55 mol%, it is possible to stably obtain a water-absorbing agent having particularly excellent absorption capacity under high pressure.
  • the measurement of the number of particles having a color corresponding to the color of the above-mentioned comparative particles was carried out among the hydrogel polymers having a neutralization ratio of at least 20 mol% lower than the desired neutralization ratio.
  • particles obtained by drying each hydrogel polymer having a neutralization ratio of 55 mol% or less are obtained.
  • the mixed indicator may be regarded as the color of particles corresponding to the color of the comparative particles with a corresponding color of the particles in the color when added.
  • particles of the crosslinked polyacrylic acid having the above neutralization ratio may be used as the comparative particles.
  • the number of the polymer particles contained in the aggregate of the polymer particles is determined. Determining the number of polymer particles having an acceptable neutralization rate Can be.
  • the existence of the polymer particles having a neutralization ratio of 30 mol% or less is particularly high.
  • the mixing property and the dissociation degree of the surface cross-linking agent were significantly reduced, and the amount of the surface cross-linking agent greatly prevented the improvement of the absorption capacity under high pressure than originally expected.
  • the second allowable neutralization ratio indicates that the neutralization ratio of the polymer particles is more than 30 mol% and less than 95 mol%, and is 30 mol% or less.
  • the neutralization index represented by the total number of polymer particles having a neutralization ratio and the number of polymer particles having a neutralization ratio of 95 mol% or more is defined as a second neutralization index.
  • the neutralization ratio of the polymer particles is controlled so as to be more than 30 mol% and less than 95 mol%, respectively, so that the second neutralization index is not more than a predetermined value.
  • the comparative particles are obtained by drying each hydrogel polymer having a neutralization ratio of 30 mol% or less. Particles classified to tz m to 600 m, and 95 mol% or more 3 shows particles obtained by drying each hydrogel polymer having each neutralization ratio of 300 m to 600 m.
  • the particles for comparison may be substituted with particles of a crosslinked polyethylene acrylate having the above-described neutralization ratio.
  • a neutralization ratio 20 mol% lower than a desired neutralization ratio is used in measuring the number of particles having a color corresponding to the color of the comparative particles. Particles having the same color as the color obtained when the above-mentioned mixed indicator is added to particles obtained by drying a hydrogel polymer having a water-soluble polymer (or a crosslinked polyacrylic acid having a neutralization ratio of 55 mol%); What is necessary is just to count the number of reddish particles than particles.
  • a hydrogel weight having a neutralization ratio of 30 mol% is used for measuring the number of particles having a color corresponding to the color of the comparative particles.
  • the particles obtained by drying the coalesced particles (or the crosslinked polyacrylic acid having a neutralization rate of 30 mol%) are particles having the same color as the color obtained when the above-mentioned mixed indicator is added to the particles and redder than the particles.
  • the number of the tasted particles and the particles obtained by drying the hydrogel polymer having a neutralization rate of 95 mol% (or a poly (acrylic acid) having a neutralization rate of 30 mol%) are obtained. Particles having the same color as the color when the above-mentioned mixed indicator is added and the number of abducts that are darker than the abduct may be measured.
  • particles of 300 m to 600 um do not exist in the sample, use particles of 150 m to 300 m or 600 m to 850 im. Can be evaluated.
  • the first allowable neutralization rate is defined as Z, (mol%), where Z is the allowable neutralization rate of the polymer particles, and is the average neutralization rate of the aggregate of the polymer particles.
  • the non-first allowable neutralization ratio indicates a neutralization ratio lower than the average neutralization ratio of the polymer particles by 20 mol% or more, or a neutralization ratio of 55 mol% or less.
  • the second allowable neutralization ratio indicates a neutralization ratio of more than 30 mol% and less than 95 mol%, and the non-second allowable neutralization ratio is 30 mol% or less. Indicates a neutralization rate or a neutralization rate of 95 mol% or more.
  • the post-neutralization described above is: (1) a method in which the first neutralization index is less than 10; and (2) the second neutralization index is less than 30.
  • the former method is more preferable.
  • the post-neutralization is performed so as to satisfy both the conditions relating to the neutralization index described in the above methods (1) and (2).
  • the number of polymer particles having a non-first allowable neutralization ratio in 200 polymer particles is 10 particles or less (that is, (The ratio of the number of the polymer particles having the first allowable neutralization ratio in the aggregate of the coalesced particles is larger than 95%, and the ratio of the number of the polymer particles having the non-first allowable neutralization ratio is 5% or less.) Is excellent in absorption capacity under high pressure Water absorbing agent can be obtained stably. However, as described above, there is a problem that the presence of a highly neutralized substance having a neutralization rate of 95 mol% or more makes it difficult to exhibit the surface treatment effect.
  • the sum of the number of polymer particles having a non-first allowable neutralization ratio and the number of polymer particles having a neutralization ratio of 95 mol% or more in 200 polymer particles is 100. Or less (that is, the ratio of the number of polymer particles having a neutralization ratio of more than 55 mol% and less than 95 mol% in the aggregate of the polymer particles is more than 95% and 55 mol% or less) 5% or less of the total number of polymer particles having a neutralization ratio of 95% or more and the number of polymer particles having a neutralization ratio of 95 mol% or more, or a polymer in an aggregate of polymer particles
  • the ratio of the number of polymer particles having a neutralization ratio of not less than 20 mol% or less and less than 95 mol% than the average neutralization ratio of the particles is larger than 95%,
  • the first neutralization index needs to be 10 or less (that is, 0 or more and 10 or less), and preferably 5 or less.
  • the second neutralization index needs to be 30 or less (that is, 0 or more and 30 or less), and preferably 20 or less.
  • the neutralization index of 0 means that there is no particle having a color corresponding to the color of the comparative particles in the method of measuring the neutralization index, that is, the desired neutralization is completely uniform at the polymer particle level.
  • the first production method a point in time at which a polymer obtained by polymerizing the monomer component containing acrylic acid (salt) is reacted with a crosslinking agent capable of reacting with a functional group of the polymer.
  • a point in time at which a polymer obtained by polymerizing the monomer component containing acrylic acid (salt) is reacted with a crosslinking agent capable of reacting with a functional group of the polymer is reacted with a crosslinking agent capable of reacting with a functional group of the polymer.
  • the hydrogel polymer is post-neutralized by the method of the present invention, it is dried and pulverized to adjust the particle size to a value close to that of the water absorbent as the final product. Therefore, in this case, the first neutralization index of the polymer particles as the water-absorbing agent precursor which has been dried and pulverized to a particle size close to the final product has a first neutralization index of 10 or less and Z or the second neutralization index.
  • the neutralization index of the water-absorbing agent as the final product is determined so long as the water-absorbing agent absorbs water and does not form a swollen gel.
  • the neutralization index of the particles is maintained. That is, the neutralization index of the polymer particles directly becomes the neutralization index of the water-absorbing agent.
  • the neutralization index of the water-absorbing agent as the final product can be measured by the same method as the neutralization index of polymer particles obtained by polymerizing a monomer component containing acrylic acid (salt). .
  • the desired neutralization rate of the water-absorbing agent is equal to the desired neutralization rate of the polymer obtained by neutralizing the hydrogel polymer, and further, neutralization of polymer particles derived from the polymer. Since the index is maintained after the production of the water absorbing agent, in the present invention, the allowable neutralization rate of the water absorbing agent particles constituting the water absorbing agent is equal to the allowable neutralization rate of the polymer particles. Therefore, the first allowable neutralization ratio of the water absorbing agent particles, the allowable neutralization ratio of the water absorbing agent particles Z, (as moles, the average neutralization ratio of the aggregate of the water absorbing agent particles Z 2 (moles %), The following relational expression Z i> Z 2 1 2 0 (mol%)
  • the non-first allowable neutralization ratio of the water-absorbing agent particles is a neutralization ratio that is at least 20 mol% lower than the average neutralization ratio of the water-absorbing agent particles, or a neutralization ratio of 55 mol% or less.
  • the second allowable neutralization ratio of the water-absorbing agent particles indicates a neutralization ratio of more than 30 mol% and less than 95 mol%, and the non-second allowable neutralization ratio is 30%. Indicates a neutralization rate of less than or equal to 95 mol%, or a neutralization rate of greater than or equal to 95 mol%.
  • the neutralization index is a particle having a color corresponding to the color of the comparative abundant in the polymer particles 21; (Hereinafter referred to as non-neutralized particles), and it is possible to evaluate how uniformly the polymer particles are neutralized one by one.
  • the agent can be obtained stably.
  • the above-mentioned neutralization index shows that the absorption capacity under no pressure and under high pressure is both high, the amount of water-soluble components is smaller than before, and the safety is excellent. This is particularly important for obtaining a stable water-absorbing agent with a small pH change.
  • the above-mentioned prior application describes a water-absorbent resin obtained by neutralizing a hydrogel polymer obtained by polymerizing a monomer component containing acrylic acid (salt) and then crosslinking the polymer with a crosslinking agent.
  • a polymer obtained by post-neutralization is dried and pulverized to obtain a water-absorbing agent close to the final product.
  • No consideration is given to the uniformity of the neutralization state at the particle level of the above polymer at the time of adjusting the particle size to a large value and reacting with the surface-building agent, and the neutralization of the polymer surface is uniform.
  • the neutralization state of each polymer particle at the time of performing the surface crosslinking reaction is still uneven.
  • the hydrogel polymer a basic substance is not visually observed or confirmed even by an indicator. Specifically, even when phenolphthalein is added to the hydrogel polymer, On the other hand, the point at which no color development (red) due to phenolphthalein was observed was regarded as the end point of the neutralization of the hydrogel polymer.
  • the above-mentioned hydrogel polymer that is, the polymer obtained through the post-neutralization step, which is used as a raw material of the conventional water-absorbent resin, has a desired neutralization rate in terms of the degree of macroscopicity. Even if it does, when the polymer particles are evaluated at the micro level, not all of the polymer particles have the desired neutralization ratio.
  • the uniformity of the neutralization state of the polymer obtained through the conventional post-neutralization step was evaluated by the first neutralization index of the present application
  • the conventional polymer particles were compared with the present application.
  • the first neutralization index is high
  • a large number of non-neutralized particles 21b are mixed with particles 21a within the allowable neutralization ratio range (hereinafter referred to as neutralized particles). Can be seen.
  • the water-absorbing resin (water-absorbing agent) obtained by reacting a polymer having a high neutralization index with a crosslinking agent capable of reacting with a functional group of the polymer has an absorption property under low pressure. Magnification is improved to a certain level, but absorption capacity under high pressure is difficult to improve to a certain level. In addition, the pH of the swollen gel formed by swelling the water-absorbing resin changes with time. Thus, the book In order to achieve the object of the present invention, in particular, to improve the absorption capacity under high pressure, it is critical that the first neutralization index is 10 or less and the Z or the second neutralization index is 30 or less.
  • the absorption capacity under no load (no pressure) or under low pressure does not change much, but the absorption capacity under high pressure of the whole water-absorbing agent particles is for comparison.
  • the physical properties are greatly reduced more than expected.
  • a hydrogel polymer is subdivided in a container having a plurality of tillage axes, while the hydrogel polymer is subdivided by a shearing force caused by rotation of a rotating shaft, and a neutralizing agent or a neutralizing agent.
  • a method of adding and kneading an aqueous solution Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-113209 is known. However, these methods are insufficient to achieve the neutralization index of the present invention.
  • the amount of the hydrogel polymer is greater than the amount of the neutralizing agent required to achieve the target degree of neutralization :! Immersion in a neutralizer solution containing a neutralizer, followed by filtration.
  • the method (1) is particularly preferable because the neutralization index of the present invention can be achieved easily and in a short time, and a water absorbing agent having more excellent absorption performance can be obtained.
  • the neutralizing agent used to achieve the neutralization index of the present invention is not particularly limited, and a conventionally known inorganic or organic salt or acid can be used.
  • Specific examples of the neutralizing agent include sodium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide, ammonium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, carbonated carbonate, and the like.
  • One of these neutralizers may be used alone, or two or more of them may be used as a mixture.
  • sodium hydroxide and potassium hydroxide are used.
  • Hydroxides of monovalent cations such as sodium, lithium hydroxide, and ammonium hydroxide
  • sodium acid, potassium carbonate, ammonium carbonate, sodium hydrogen carbonate, and potassium hydrogen carbonate are industrially easily available, have high physical properties, and can efficiently reduce the neutralization index. I like it.
  • a medium As long as the sum index falls within the range of the present application, a water-absorbing agent having excellent absorption capacity under high pressure and high load can be stably obtained.
  • the organic acid or inorganic acid used in this case include, but are not limited to, phosphoric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, carbonic acid, nitric acid, citric acid, and lactic acid. Also in this case, one kind of these organic acids and inorganic acids may be used alone, or two or more kinds thereof may be appropriately used in combination.
  • neutralizing agents include aqueous solutions; slurries: powders, powders such as condyla, and hydrogels. 2 g
  • the neutralizing agent can be added to the polymer.
  • the aqueous liquid used in the method (1) is preferably water.
  • the aqueous liquid is preferably used as a main component, and other salts other than the base, hydrophilic organic solvents, and the like do not disturb the object of the present invention. It may be included within the range.
  • a neutralizing agent is added to the hydrogel polymer so that the surface of the hydrogel polymer has been neutralized to the target PH region. It is preferable to add the aqueous liquid after confirming the above.
  • a neutralization indicator such as phenolphthalein is suitable for confirmation of neutralization.
  • the amount of the aqueous liquid to be added is preferably in the range of 2 parts by weight to 100 parts by weight, and more preferably in the range of 5 parts by weight to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the hydrogel polymer. Is more preferable, and the range of 10 to 50 parts by weight is particularly preferable. If the amount of the aqueous liquid is less than 2 parts by weight, the time required for reducing the neutralization index to a predetermined value or less becomes too long. On the other hand, if the amount of the aqueous liquid exceeds 100 parts by weight, the drying conditions become severe, and the drying step for obtaining the final product becomes too burdensome, which is not industrially preferable.
  • the aqueous liquid and the hydrogel polymer are preferably mixed or kneaded continuously or intermittently. It is preferred that the mixture be held for an additional hour or more before neutralization is complete, more preferably 2 hours or more, particularly preferably 6 hours or more, and most preferably 12 hours. Hold above.
  • the holding temperature in this case is 0 ° C ⁇ It is preferably in the range of 80'C, and in the range of 5 to 50'C, it is preferable that the conditions are such that the water content of the hydrogel polymer does not change. More preferably, the addition amount and the holding time of the aqueous liquid are selected so that the first neutralization index is 5 or less and the first or second neutralization index is 20 or less.
  • the polymer post-neutralized by the production method according to the present invention has a neutralization index of 10 or less and a no or second neutralization index of 30 or less, as shown in FIG.
  • Non-neutralized particles 2 1 We are neutralized to a lesser extent and more uniformly at the particle level than in the past.
  • the water-absorbing agent according to the present invention can be obtained by reacting a polymer post-neutralized by the above-mentioned method with a crosslinking agent capable of reacting with a functional group of the polymer to form a surface cross-linking. .
  • a crosslinking agent capable of reacting with a functional group of the polymer to form a surface cross-linking.
  • the polymer whose neutralization rate is controlled at the particle level is treated in the presence of the above-mentioned crosslinking agent (hereinafter, referred to as a surface cross-linking agent), and surface cross-linked, whereby the vicinity of the surface of the polymer is obtained.
  • the bridge density can be made higher than the inside. As a result, a water-absorbing agent having excellent absorption characteristics can be obtained.
  • the above polymer can be reacted with a crosslinking agent without adjusting its water content, but in order to maximize the absorption characteristics of the final product under high pressure, the polymer should be dried.
  • a crosslinking agent is added and reacted.
  • the method for drying the polymer is not particularly limited.
  • various conventionally known drying methods such as hot air drying, thin film drying using a drum dryer, reduced pressure drying, fluidized bed drying, and freeze drying.
  • the drying temperature of the polymer in this case is not particularly limited, 8 0 'may be set to 2 3 of about 0 e C Celsius to.
  • the method of pulverization is not particularly limited, and various conventionally known pulverization methods such as a method of pulverization using a hammer-type pulverizer, a roll-type pulverizer, a jet air-flow type pulverizer, or the like can be used.
  • a grinding method can be used.
  • the polymer as a water-absorbing agent precursor thus obtained is a primary particle or a granulated particle, and may be an irregular crushed, spherical, irregular granular, rod-like, substantially spherical, or flat-like or the like. It has various shapes, and preferably has a water content of 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less.
  • the average particle diameter of the polymer particles obtained by pulverizing and classifying the polymer after drying is 20 On! 6600 m, more preferably, the proportion of particles having a size of 150 m or less is 10 wt% or less, and more preferably the proportion of particles having a size of 150 / m or less is 5 wt% or less. is there.
  • the surface bridging agent is not particularly limited as long as it is a compound capable of reacting with the functional group of the polymer.
  • Specific examples of the above surface cross-linking agent include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, and the like.
  • solubility parameter The use of a surface cross-linking agent (see US Pat. No. 5,422,405) obtained by combining a first surface cross-linking agent and a second surface cross-linking agent having different values (SP value) from each other, It is preferable because a water-absorbing agent having particularly excellent absorption capacity under high compression can be obtained.
  • the above solubility parameter is a value generally used as a factor indicating the polarity of a compound.
  • the solubility parameter of the solvent described in Polymer Handbook, 3rd Edition (published by WILEY INTERSC1ENCE), pages 527 to 539, is set to 5 (ca 1 / cm 3) 8 ) 1 / z value shall be applied.
  • the solubility parameter of the solvent not described in the above-mentioned page it is described in the formula of Sma 11 described in page 524 of the polymer handbook and on page 525 of the same. The value derived by substituting the cohesive energy constant of Hoy will be applied.
  • first surface cross-linking agent a compound capable of reacting with the functional group of the polymer and having a solubility parameter of 12.5 (ca 1 / cm 3 ) 1 / J ⁇ is preferable, and 13.0 Compounds with (ca 1 / cm 3 ) ′ 2 or more are more preferred.
  • Specific examples of the first surface-building agent described above include, for example, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, pentaerythritol, sorbitol, and ethylene carbonate. Powers such as 3-dioxolan-1-one) and propylene carbonate (4-methyl-1.3-dioxolan-12-) are not limited to these compounds.
  • One of these first surface cross-linking agents may be used alone, or two or more of them may be used as a mixture.
  • a compound having a solubility parameter of less than 12.5 (ca 1 / cm 3 ) 1/2 capable of reacting with the functional group of the polymer is used.
  • Compounds in the range of 9.5 (ca ⁇ / cm 3 ) iz ⁇ 12.0 (cal / cm 3) 1 are more preferable.
  • the second surface cross-linking agent examples include, for example, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 5—Pentanediol, 1,6—Hexanediol, 2,5—Hexanediol, trimethylolpropane, Ethylene glycol diglycidyl ether, Polyethylene glycol Diglycidyl ether, Glycemic monophenol Examples thereof include glycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, and the like, but are not limited to these compounds.
  • the amount of the surface builder used that is, the total amount of the first surface builder and the second surface crosslinking agent depends on the type of the builder used and the combination thereof, but is ultimately obtained.
  • the solid content of the water-absorbing agent to be used is preferably within a range of 15 to 0.001 part by weight to about 0 part by weight, and 0.1 to 5 parts by weight. It is even more preferable to be within. If the amount of the surface-building agent used is within the above range, the cross-linking density near the surface of the water-absorbing agent can be made higher than that inside, thereby absorbing the material under pressure regardless of the magnitude of the load.
  • a water absorbing agent having excellent characteristics can be obtained. If the amount of the crosslinking agent used is less than 0.001 part by weight, it is not preferable because the effect of improving the absorption characteristics under pressure may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the used amount of the citrus agent exceeds 10 parts by weight, the added cross-linking agent is not efficiently used, which causes not only economy, but also formation of an optimum cross-linked structure in the water-absorbing agent. table It is not preferable because the amount of the surface cross-linking agent tends to be excessive and the absorption capacity may be excessively reduced.
  • water, steam, or an aqueous liquid composed of water and a hydrophilic organic solvent may be added as necessary during or after the mixing.
  • the surface cross-linking agent is a compound that reacts with a polymer through a covalent bond, such as a polyhydric alcohol compound, a polyvalent epoxy compound, or an alkylene carbonate, water, steam, or It is preferable to add an aqueous liquid or the like composed of water and a hydrophilic organic solvent since the absorption characteristics under pressure may be greatly improved.
  • the hydrophilic organic solvent is not particularly limited, and specific examples thereof include, for example, methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, is 0-propyl alcohol..n-butyl alcohol , Is 0 — lower alcohols such as butyl alcohol and t-butyl alcohol; ketones such as acetone; ethers such as dioxane, alkoxy (poly) ethylene glycol, and tetrahydrofuran; Classes: Amides such as N, N-dimethylformamide; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide.
  • the amount of water used in this case depends on the type and particle size of the polymer to be used, but is preferably 10 parts by weight or less, preferably 100 parts by weight, based on the solid content of the polymer. It is in the range of 1 to 5 parts by weight.
  • the amount of the hydrophilic organic solvent used depends on the type and particle size of the polymer to be used, or is 10 parts by weight or less, preferably 0 part by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of the polymer. It is within the range of 1 to 5 parts by weight.
  • the surface mounting agent When mixing the polymer and the surface crosslinking agent, for example, the aqueous liquid After dispersing the polymer in the polymer, the surface mounting agent may be mixed, and the surface mounting agent dissolved in water or an aqueous liquid may be directly sprayed or dropped onto the polymer and mixed. You may. In the case of mixing using water, finely powdery water-insoluble powder, a surfactant, various organic acids and inorganic acids, and the like may coexist.
  • the mixing device used for mixing the polymer and the surface cross-linking agent preferably has a large mixing force in order to uniformly and surely mix both.
  • Examples of the above mixing apparatus include a cylindrical mixer, a double-walled conical mixer, a V-shaped mixer, a ribbon-type mixer, a screw-type mixer, a fluidized-type furnace rotary desk mixer. , Air-flow type mixer, double arm type mixer, internal mixer, pulverization type kneader, rotary type mixer, screw type extruder and the like are suitable.
  • the polymer having a specific neutralization index according to the present invention is far superior in homogeneity with a surface extract, compared to a polymer obtained by conventional post-neutralization. ing.
  • a heat treatment is carried out, if necessary, depending on the type of the cross-linking agent, so as to bridge the vicinity of the surface of the polymer.
  • the treatment temperature of the above heat treatment depends on the surface cross-linking agent used, but is preferably 80 or more, more preferably in the range of 100 ° C. to 230 ° C., and more preferably in the range of 160 to 2 ° C. 2 0 within the range of e C is particularly preferred arbitrariness.
  • the heat treatment temperature is lower than 80, the heat treatment takes a long time and not only causes a decrease in productivity, but also does not form a uniform crosslinked structure, and absorbs under pressure which is the object of the present invention. There is a possibility that a water absorbing agent having high characteristics cannot be obtained.
  • the above heat treatment can be performed using a usual dryer or heating furnace.
  • the above dryers include a groove type mixing dryer and a rotary dryer. Dryers, desk dryers, fluidized bed dryers, flash dryers, infrared dryers and the like.
  • the above heat treatment time depends on the type of heat treatment equipment such as a dryer and a heating furnace used for the heat treatment, but is preferably 1 minute to 120 minutes, and more preferably 5 minutes. ⁇ 60 minutes.
  • the water-absorbing agent obtained by the above-described production method is composed of a plurality of water-absorbing agent particles obtained by crosslinking the surface of the polymer particles, and since the cross-linking of the surface of the water-absorbing agent particles is uniformly formed, absorption under no pressure is performed.
  • physiological saline is more than 20 gZ g, preferably more than 23 gZ g It exhibits an excellent absorption capacity of preferably at least 25 gZg, particularly preferably at least 27 gZg, most preferably at least 30 g / g.
  • the water-absorbing agent obtained by the above-mentioned production method has a water-soluble component content of 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less.
  • the ideal lower limit of the neutralization index is 0.
  • a large-scale mixing device is required, or ultra-high-speed mixing that places a large load on the product is required.
  • this may result in high costs and inconvenience such as product damage.
  • the lower limit of the neutralization index of the obtained water-absorbing agent is usually 1 in order to achieve the object of the present application.
  • the obtained water-absorbing agent has a first neutralization index of 1 or more, 10 or less, preferably 0 or more and 10 or less, and / or a second neutralization index of 1 or more, 30 or less, preferably 0 or more. , 30 or less, and the absorption capacity of physiological saline under a load of 50 g / cm 2 is 20 g Z g or more.
  • the neutralization index of a water-absorbing agent obtained by polymerizing an acid group-containing monomer previously neutralized to a desired neutralization ratio is such that the acid group-containing monomer as a raw material already has a desired neutralization ratio. Therefore, the first neutralization index and the second neutralization index both become zero.
  • an acid group-containing monomer previously neutralized to a desired neutralization ratio is polymerized, it is difficult to obtain a water-absorbing agent having reduced water-soluble components. Therefore, in order to stably obtain a water-absorbing agent having a low water-soluble component and a high absorption capacity under high pressure, it is necessary to carry out post-neutralization as described above, It is necessary to control the neutralization rate of the polymer obtained by neutralizing the gel polymer at the particle level.
  • the water-absorbing agent according to the present invention has a high absorption capacity under no pressure and under high pressure, and absorbs and transfers liquid into the water-absorbing agent under any use conditions regardless of under no pressure or under pressure. And a high absorption capacity can be obtained even under high pressure conditions. Therefore, the water absorbing agent, paper, complexed with a hydrophilic fiber material consisting of a support structure, such as ground pulp can be prolonged preferably used as a water absorbing agent such as sanitary products (Also, the present invention A 100-fold swelled gel obtained by swelling the obtained water-absorbing agent to 100 times its own weight with water has a p difference of 5 minutes and 120 minutes after the formation of the 100-fold swelled gel.
  • the change in H is as very small as 0.2 or less, that is, the pH of the 100-fold swelled gel is changed to Y,, for 120 minutes after the formation of the 100-fold swelled gel for 5 minutes. to a p H of the 1 0 0 times swollen gel after the Y 2 Then,
  • sanitary articles using the water-absorbing agent have a small amount of residual alcohol and acid used for neutralization, are excellent in stability even when absorbing an aqueous solution such as a body fluid, and have a higher stability than conventional ones. Safety has been improved.
  • a polymer obtained by neutralizing a hydrogel polymer obtained by polymerizing a monomer component containing an acid group-containing monomer (salt) is obtained.
  • the neutralization rate of the polymer particles derived from the coalescence is high, and It is possible to stably provide a water-absorbing agent having a smaller amount of water-soluble components than before and a small change in the swollen gel.
  • a water-absorbing agent is produced without controlling the neutralization rate of the polymer particles, it is difficult to stably obtain the water-absorbing agent having excellent water-absorbing properties.
  • the neutralization ratio of the water-absorbing agent particles constituting the obtained water-absorbing agent is not controlled, when the water-absorbing agent is swollen with an aqueous liquid to form a swollen gel, the water-absorbing agent remains in the water-absorbing agent. Neutralization gradually progresses in the gel due to the acid and alcohol used for neutralization, causing problems such as lack of safety and ⁇ ⁇ stability. Therefore, from this, the water-absorbing agent produced by the above-mentioned production method can be safely used for a long time as a water-absorbing agent for sanitary articles and the like.
  • measuring (confirming) the neutralization index of the aggregate of the polymer particles means that the water-absorbing agent having excellent water-absorbing properties can be stably obtained. This serves as an indication of the completion of neutralization of the hydrogel polymer to obtain, and the hydrogel polymer can be uniformly neutralized at a particle level in a shorter time. As a result, the above-mentioned water-absorbing agent having excellent water-absorbing properties can be obtained in a shorter time and It can be obtained stably.
  • the neutralization index can be used as a measure for ending the neutralization of the hydrogel polymer. For this reason, for example, at the time of the first production of a water-absorbing agent, the conditions satisfying the above-mentioned neutralization index are confirmed, and neutralization is performed according to the conditions.
  • the index confirmation process can be omitted.
  • the above-mentioned aggregate of polymer particles is neutralized until the neutralization index becomes equal to or less than a predetermined value, whereby the water-absorbing agent particles constituting the water-absorbing agent are each allowed to neutralize.
  • the water-absorbing agent of the present invention can be used, for example, in a water-absorbing article such as a disposable diaper or a sanitary napkin obtained by complexing with a fiber material, the ratio of the water-absorbing agent to the sum of the water-absorbing agent and the fiber material such as pulp.
  • the use of the water-absorbing agent makes it possible to provide an absorbent body and a water-absorbent article which are excellent in diffusivity over a long period of time and have less leakage.
  • the water-absorbing agent according to the present invention can efficiently exhibit its water-absorbing ability even when used in a thin absorber containing the water-absorbing agent at a high concentration. It can be used and suitably used as an absorber in a sanitary product having a reduced thickness.
  • the method for stably obtaining a water-absorbing agent having excellent water-absorbing properties includes: After post-neutralization of the polymer The polymer obtained is heated in a gel state while maintaining the water content in the polymer within a predetermined range, and further dried by reducing the water content in the polymer.
  • a reaction method may be employed.
  • the above-mentioned prior application discloses a water-absorbent resin obtained by neutralizing a hydrogel polymer obtained by polymerizing a monomer component containing acrylic acid (salt) and then crosslinking with a crosslinking agent.
  • a polymer obtained by neutralizing a hydrogel polymer neutralized gel
  • a surface-building agent Rather, heating and stirring of the neutralized gel was avoided as it would accompany polymer degradation.
  • heating or stirring a hydrogel polymer causes thermal deterioration or mechanical deterioration of the resulting polymer.
  • an indicator such as phenol-phthalein
  • the resulting water-absorbing agent is obtained under high pressure. It is difficult to improve the absorption capacity to a certain level, and it is not possible to stably obtain a water-absorbing agent having excellent absorption characteristics such as absorption capacity under high pressure.
  • the obtained polymer is not reacted with a crosslinking agent capable of reacting with the functional group of the polymer, Even when it is not added to the polymer, the absorption capacity under high pressure is difficult to improve to a certain level, and it is possible to stably obtain a water-absorbing agent having excellent absorption characteristics such as the absorption rate under high pressure. I found out that I could't.
  • the hydrogel polymer used for neutralization is preferably the largest diameter of the polymer. It is a coarse gel of at least lcm, more preferably more than 2 cm, especially preferably more than 3 cm, most preferably more than 5 cm.
  • the temperature of the hydrogel polymer at the time of neutralizing the hydrogel polymer is preferably 40 ° C. (preferably 100 ° C. to 60 ° C. to 90 ° C.). It is more preferable that the temperature be in the range of ° C.
  • the above coarse gel is obtained by the above-mentioned static polymerization (partially static polymerization or complete polymerization), the upper limit of which is determined as appropriate depending on the polymerization method and scale.
  • the maximum diameter is 200 cm. It is preferably not more than 100 cm, more preferably not more than 100 cm, and particularly preferably not more than 50 cm. If the hydrogel polymer after polymerization deviates from this range, if necessary, the hydrogel polymer is coarsely pulverized so that its maximum diameter is 1 cm to several tens cm, and then neutralized. do it.
  • a basic substance is added to these gels, and these gels are crushed simultaneously with the neutralization.
  • the finely pulverized gel may be kneaded and integrated.
  • a kneading machine such as a kneader, an extruder with a perforated plate such as a variety of gel cutters, and a meat potato are used.
  • the hydrogel polymer is post-neutralized.
  • the absorption capacity under pressure may not be improved. Therefore, when a method of subjecting the neutralized gel to heat treatment and drying before crosslinking the neutralized gel is used as a method for producing the water-absorbing agent, the maximum diameter may be reduced.
  • the method for neutralizing the hydrogel polymer is not particularly limited.
  • a method of adding and kneading a neutralizing agent or an aqueous solution thereof while subdividing a hydrogel polymer in a container having a rotating shaft by shearing force caused by rotation of the rotating shaft Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-13109 Gazette
  • the neutralizing agent is completely absorbed by the hydrogel polymer, and phenol phthalein or the like is used. The time when the disappearance of the base is confirmed by the indicator of I do not care.
  • neutralization may be performed by the above-mentioned methods (1) to (12).
  • the amount of the aqueous liquid used when the method (1) is used for neutralizing the hydrogel polymer is double to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the hydrogel polymer. It is preferably in the range of 100 parts by weight, more preferably in the range of 5 parts by weight to 100 parts by weight, and particularly preferably in the range of 100 parts by weight to 50 parts by weight. If the amount of the aqueous liquid added is not 2 parts by weight, the neutralization takes a long time, and the heated hydrogel polymer (neutralized gel) after the neutralization is subjected to heat treatment, and the dried polymer powder is dried.
  • the aqueous solution When the aqueous solution is added during the neutralization of the hydrogel polymer, it is preferable to continuously or intermittently mix and knead the aqueous solution and the hydrogel polymer. After the ripening of the neutralized gel is stopped, the gel may be dried after keeping it for 2 hours or more, preferably for 6 hours or more, more preferably for 12 hours or more while keeping it warm or not.
  • the holding temperature of the neutralized gel after the above-mentioned heat treatment is preferably 0 to within a range of 80 to 80 ° C, and 5 ° C to 50 ° C, and the moisture content of the neutralized gel. It is more preferable that the conditions do not change.
  • the heat treatment of the above-mentioned neutralized gel means that the above-mentioned hydrogel polymer is phenol-containing. This means that after neutralization until the coloration by the evening lens disappears, the resulting neutralized gel is kept in a gel state and heated for a certain period of time.
  • the heat treatment of the neutralized gel is performed before drying, and preferably, the neutralized gel is heated while substantially maintaining its solid content.
  • the solid content of the neutralized gel at the time of the heat treatment is preferably in the range of 10% by weight to 70% by weight.
  • the degree of change in the minute is within a range of ⁇ 30% by weight or less, preferably within a range of ⁇ 20% by weight or less, particularly preferably within a range of ⁇ 10% by weight or less, and most preferably ⁇ 5% by weight.
  • a force for performing the heat treatment so as to fall within the range of 96 or less; or (ii) the heat treatment is performed so that the solid content of the neutralized gel falls within the range of 10% to 70% by weight. .
  • the heat treatment is performed so as to satisfy all of the conditions (i) and (ii).
  • the heat treatment of the neutralized gel is carried out by keeping the neutralized gel in a gel state and adjusting the water content in the polymer within the range of 10% by weight to 70% by weight, preferably 15% by weight. % To 55% by weight, particularly preferably in the range of 20% to 40% by weight.
  • the water content of the neutralized gel is a value obtained by dividing the solid content from the weight of the neutralized gel.
  • the heating time of the above-mentioned neutralized gel is preferably in the range of 0.2 to 10 hours, more preferably in the range of 0.3 to 5 hours, and preferably in the range of 0.5 to 4 hours. Especially preferred is the range of.
  • the temperature may be adjusted by adding a solvent or salts other than water, adjusting the pressure, and the like.However, if the heating temperature is low, the effect of the present invention may not be easily exerted. ⁇ The fat may deteriorate.
  • the neutralized gel may be mechanically compressed to promote crushing and mixing.
  • the rotation speed of the stirring blade or the rotating shaft when stirring the above neutral gel is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 rpm to 100 rpm, and is preferably 10 rpm. More preferably, it is in the range of rpm to 500 rpm.
  • the apparatus used for the neutralization and the heat treatment has a large mixing force.
  • the above-mentioned mixing apparatus is not particularly limited.
  • the mixing apparatus having a heat retaining or heating structure exemplified in the preceding paragraph as a mixing apparatus of the polymer after neutralization and the surface-building agent is used.
  • the above-mentioned heat treatment is preferably carried out by external heating so that the temperature of the neutralized gel can be kept within the above range. Therefore, it is preferable that the above-mentioned mixing device can be externally heated using a jacket, hot air, infrared rays, microwaves, or the like as a heat source.
  • the mixing device used for the neutralization and the heat treatment device used for the heat treatment after the neutralization may be the same or different, but it is preferable that the heat treatment device also has a stirring structure. It is more preferable to further include a structure for performing crushing and kneading.
  • the method for drying the polymer (neutralized gel) after the heat treatment is not particularly limited. For example, a thin film drying method using a hot air dryer or a drum dryer, a reduced pressure drying method, a fluidized bed Various conventionally known drying methods such as a drying method and a freeze-drying method can be used.
  • the drying temperature for drying the above polymer is not particularly limited as long as the above polymer can be dried, but may be set to about 80 ° C. to 230 ° C.
  • the crushing method is not particularly limited, and various conventionally known crushing methods such as a crushing method using a hammer crusher, a roll crusher, a jet air crusher, or the like may be used.
  • a grinding method can be used.
  • drying means that the above-mentioned neutralized gel is in the form of a powder having a solid content of 80% or more, preferably 90% or more, and more preferably 95% or more. Show.
  • the water absorbing agent obtained by using the above method is Water soluble components are much less.
  • the increase or decrease of the water-soluble component is determined by the content (weight and water content of the neutralized gel without heat treatment) in the polymer (dry polymer) obtained by drying the heat-treated neutralized gel. It can be easily obtained by comparing the soluble component content (% by weight) and the increase or decrease.
  • the water-soluble component of the dried polymer may be determined or reduced by heat treatment of the neutralized gel, but is preferably in the range of 0.05% by weight to 20% by weight, It is preferably in the range of 0.1% to 10% by weight, especially ⁇
  • the heat treatment By performing the heat treatment so that the water content is preferably in the range of 0.2% by weight to 5% by weight, it is possible to stably obtain a water-absorbing agent having excellent absorption capacity under higher pressure.
  • the polymerization conditions are appropriately adjusted in advance so as to be within the desired amount of the water-soluble component of the dried polymer. It is good to increase the amount used.
  • the object of the present invention may not be achieved in some cases. Therefore, when the water-soluble component of the dry polymer is increased by heat treatment, the final water-soluble component content of the dry polymer is 20% by weight or less, preferably ⁇ 5% by weight or less. It is preferable to heat-treat the neutralized gel within a range of more preferably 10% by weight or less.
  • the amount of water-soluble components after the heat treatment is appropriately adjusted depending on the conditions of the heat treatment (temperature, time, presence or absence of stirring) and the bridge density of the neutralized gel before the heat treatment.
  • the amount of the water-soluble component of the dried polymer and the amount of increase in the amount of the water-soluble component due to the heat treatment do not fall within the above ranges due to the heat treatment of the neutralized gel, under a low pressure (eg, 20 g / Although the absorption capacity at cm 2 ) is improved to a certain level, the absorption capacity under high pressure (for example, 50 g / cm 2 ) may not be improved to a certain level.
  • the polymer after the above heat treatment is in a dry state (powder state), it can be reacted with a cross-linking agent without adjusting its water content, but the absorption characteristics of the final product under high pressure are maximized.
  • the above-mentioned polymer is preferably adjusted so that the water content thereof is 10% by weight or less, and then, if necessary, pulverized, and adjusted to a desired particle size. It is preferable to add and react a crosslinking agent.
  • the water-absorbing agent according to the present invention is obtained by subjecting the neutralized gel to a heating treatment once, further drying it to a powder, and then obtaining the obtained polymer as the water-absorbing agent precursor. It can be obtained by reacting with a crosslinking agent capable of reacting with the functional group of the polymer, and then crosslinking the surface.
  • the polymer as the water-absorbing agent precursor can be handled in the form of powder as primary particles or granules, and may be of various types such as irregular crushed, spherical, irregular granular, sticky, substantially spherical, and flat. It has a shape.
  • the water content of the above polymer is preferably 10% by weight or less, more preferably 7% by weight or less, particularly preferably 5% by weight or less.
  • the average particle size of the polymer particles obtained by pulverizing and separating the polymer after drying is 20 O z rr! ⁇ 600 m, more preferably particles less than 150 m Is less than 10% by weight, more preferably less than 5% by weight.
  • the method for surface-crosslinking the polymer as the water-absorbing agent precursor is not particularly limited, and the same method as described above can be used.
  • the polymer (neutralized gel) after the post-neutralization is once subjected to heat treatment, further dried, and then treated in the presence of a crosslinking agent to obtain a surface.
  • a crosslinking agent By cross-linking, the cross-link density near the surface of the polymer can be made sufficiently higher than that inside. Thereby, a water-absorbing agent having excellent absorption characteristics can be obtained. That is, if the water content of the polymer before the addition of the surface cross-linking agent is high, the surface cross-linking agent penetrates into the polymer, and the absorption capacity under no pressure and under high pressure tends to be low.
  • the water-absorbing agent obtained by the above-mentioned method of performing heat treatment and drying before crosslinking the neutralized gel has an absorbency against artificial urine under no pressure of 40 g / g or more, preferably 45 g Z g. As described above, it is more preferably not less than 50 g / g, and is excellent in the amount of water-soluble components and the absorption capacity under high pressure.
  • the water-absorbing agent obtained by the above method has a water-soluble component content of 20% by weight or less, preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and most preferably 5% by weight. % Or less.
  • the above water-absorbing agent has a uniform frame reaction on the surface, so that the absorption characteristics under pressure are improved, 5 0 g / cm even in a high pressure (under a high load) of z, 2 0 GZG or saline, favored properly is 2 3 GZG or more, more preferred properly is 2 5 gZ g or more, particularly preferably 2 7 It shows an excellent absorption capacity of gZg or more, most preferably 30 gZg or more.
  • the above water-absorbing agent is preferably at least 25 g / g, more preferably at least 30 gZg, particularly preferably at least 35 gZg, most preferably at least 39 g / g for artificial urine. It shows an extremely excellent absorption capacity of gZg or more.
  • the water-absorbing agent particles constituting the water-absorbing agent are controlled so as to each have an allowable neutralization ratio, and are subjected to no pressure and high pressure (load).
  • the water-absorbing agent particles constituting the water-absorbing agent are controlled so as to each have an allowable neutralization ratio, and are subjected to no pressure and high pressure (load).
  • the neutralization rate of the polymer particles when reacting with the crosslinking agent can be controlled in a short time of several tens minutes to several hours, and the surface of the polymer particles can be controlled. It is possible to obtain a water-absorbing agent comprising a plurality of crosslinked water-absorbing agent particles, wherein the neutralization rate of each of the water-absorbing agent particles is controlled. Therefore, according to the above-mentioned method, it is possible to provide a method for producing a water-absorbing agent which has a high absorption capacity under no pressure and under high pressure, and has a reduced amount of water-soluble components as compared with the conventional method. .
  • the water absorbing agent obtained by the above method is neutralized uniformly at the particle level because the neutralization ratio is controlled. For this reason, even when the above-mentioned water-absorbing agent is formed into a swollen gel, the amount of alcohol and acid remaining in the water-absorbing agent is small, the pH change is small, and safety is good.
  • the water-absorbing agent obtained by the above-mentioned production method has a high absorption capacity under no pressure and under high pressure. Under the conditions, a liquid conducting space for absorbing and transferring the liquid into the water absorbing agent is secured, and a high absorption capacity can be obtained even under a high pressure condition.
  • the water-absorbing agent can be preferably used for a long time as a water-absorbing agent for sanitary articles by being combined with a support structure made of a hydrophilic fiber material such as paper or ground pulp.
  • a water-absorbing article such as a disposable diaper or a sanitary napkin obtained by compounding with a textile material, the above-mentioned water-absorbing agent is used. Even when used under high concentration conditions of 50% by weight or more, it does not cause blockage of the capillary under load.
  • the use of the water-absorbing agent makes it possible to provide an absorbent body and a water-absorbent article which are excellent in diffusibility over a long period of time and have less leakage.
  • the water-absorbing agent of the present invention can efficiently exhibit its water-absorbing ability even when used in a thin absorbent containing the water-absorbing agent at a high concentration. It can be suitably used as an absorbent in thinned sanitary goods.
  • FIG. 1 shows the neutralized state at the particle level of the hydrogel polymer used as a raw material of the water-absorbing agent in the present invention, and shows a plurality of polymers derived from a polymer obtained by neutralizing the hydrogel polymer.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing the number of non-neutralized particles having a non-first allowable neutralization ratio contained in particles.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a method for measuring a neutralization index according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a measuring device used for measuring an absorption capacity under pressure, which is one of the properties exhibited by the water-absorbing agent in the present invention.
  • FIG. 4 shows the state of neutralization of a conventional hydrogel polymer at the particle level, which is obtained by neutralizing the hydrogel polymer in a plurality of polymer particles derived from a polymer obtained by neutralizing the hydrogel polymer.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing the number of non-neutralized particles having an I allowable neutralization ratio.
  • the measurement of the absorption capacity of the polymer particles under normal pressure is performed by using the above-mentioned water absorbing agent instead.
  • the same procedure as above was performed using polymer particles.
  • the measuring device includes a ceiling, a container 2 having a predetermined volume placed on the ceiling 1, an outside air suction pipe 3, a conduit 4, a glass filter 6, and It consists of a measuring unit 5 mounted on a glass filter 6.
  • the container 2 has an opening 2a at the top and an opening 2b at the side, and the outside air suction pipe 3 is fitted into the opening 2a, while the opening 2b Is fitted with conduit 4.
  • the container 2 contains a predetermined amount of physiological saline 12.
  • the lower end of the outside air suction pipe 3 is immersed in a physiological saline solution 12.
  • the outside air suction pipe 3 is provided to maintain the pressure in the container 2 at almost normal pressure (atmospheric pressure).
  • the above glass filter 6 is formed with a diameter of 70 mm.
  • the container 2 and the glass filter 6 are in communication with each other by a conduit 4 made of a silicone resin.
  • the position S and the height of the glass filter 6 with respect to the container 2 are kept constant.
  • the upper surface of the glass fill 6 is slightly higher than the lower end surface 3 a of the outside air suction pipe 3. W
  • the measuring section 5 has a base paper 7, a support cylinder 9, a wire mesh 10 attached to the bottom of the support cylinder 9, and a weight 11.
  • the supporting paper 7 and the supporting cylinder 9 that is, the wire mesh 10) are placed on the glass filter 6 in this order, and the weight is placed on the inside of the supporting cylinder 9, that is, on the wire mesh 10. 1 1 is placed.
  • the support cylinder 9 is formed to have an inner diameter of 6 Omm, and the wire mesh 10 is made of stainless steel, and is formed to have a mesh of 400 (mesh size: 38 m). Then, a predetermined amount of the water absorbing agent 15 is evenly sprayed on the wire mesh 10.
  • the weight 11 can uniformly apply a load to the wire mesh 10, that is, the water absorbing agent 15.
  • predetermined preparation operations such as 1) putting a predetermined amount of physiological saline 12 into the container 2 and 2) fitting the outside air suction pipe 3 into the container 2 were performed.
  • the paper 7 was placed on the glass filter 6.
  • 0.9 g of the water absorbing agent 15 is evenly dispersed inside the support cylinder 9, that is, on the wire mesh 10, and the weight is placed on the water absorbing agent 15. I was placed.
  • the supporting cylinder 9 on which the wire mesh 10, that is, the water absorbing agent 15 and the weight 11 is placed is placed on the base paper 7 such that the center of the supporting cylinder 9 coincides with the center of the glass filter 6. did.
  • the absorption capacity (g / g) 60 minutes after the start of water absorption under pressure was calculated according to the following. Incidentally, the measurement of the absorption capacity at low pressure, 2 0 g / cm using a weight 1 1 which is a load of 2, the measurement of absorbency under high pressure, of 5 0 g / cm 2 load Weight 1 1 was used.
  • the absorption capacity of the physiological saline I2 under high pressure of the water-absorbing agent and the polymer particles in Examples 5 to 9 and Comparative Examples 4 to 6 is measured using the measuring device and the measuring method having the above configurations.
  • the absorption capacity under high pressure using artificial urine 12 instead of physiological saline 12 was measured.
  • a weight 11 having a load of 50 gZ cm 2 was used for the measurement of the absorption capacity under the high pressure.
  • the absorption capacity of the polymer particles under pressure was measured in the same manner as described above, using the polymer particles instead of the water absorbing agent 15.
  • 0.5 g of the water-absorbing agent was dispersed in 1000 g of deionized water, stirred for 16 hours, and filtered with a paper.
  • 50 g of the obtained filtrate was placed in a 100 ml beaker, and 1 ml of a 0.1 N aqueous solution of sodium hydroxide, 10 ml of an aqueous solution of N / 200 methyl glycol chitosan were added to the base solution. And 4 drops of a 0.1% toluidine blue aqueous solution were added.
  • the highest water-soluble polymer component in the aqueous solution in the beaker was subjected to colloid titration using an N / 400 polyvinyl sulfate aqueous solution.
  • the color of the solution changes from blue to magenta.
  • the titration A (ml) was determined using the time point of the conversion as the end point of the titration. Further, the same operation as above was performed using 50 g of deionized water instead of 50 g of the filtrate, and the titer B (ml) was obtained as a blank. Then, from these titration amounts A and B and the molecular weight C of the water absorbing agent,
  • the amount of water-soluble components was calculated according to the following.
  • a large change in pH is due to the fact that unreacted alkali (eg, sodium hydroxide as a neutralizing agent) portion in the water-absorbing agent and unneutralized or low-neutralized polyacrylic acid. (Weak acid on one side) is mixed, and the powder becomes a 100-fold swollen gel, indicating that neutralization gradually progresses with time in the gel even after swelling Things.
  • the fact that the pH change is large in the present invention means that as a water-absorbing agent before swelling, the neutralization is incomplete. It clearly shows the residual acid and alkali used.
  • the pH of the water-absorbing agent obtained from the previously neutralized monomer and not subjected to post-neutralization reaches an equilibrium value in about 5 minutes, and there is almost no change in pH over time thereafter. .
  • the polymerization was initiated by adding 18.0 g of a 1% by weight aqueous L-ascorbic acid solution and 20.6 g of a 3.5% by weight aqueous peroxide solution. At this time, the blade is stopped at the same time as the polymerization is started, and the temperature of the jacket is raised while appropriately following the rise of the temperature of the reaction solution so that the temperature of the jacket becomes almost equal to the temperature of the reaction solution. Polymerization was performed. The temperature of the reaction solution after reaching the maximum temperature, maintaining the temperature of the jacket Bok and controls the temperature of the reaction solution to 5 5 e C above, was aged The reaction for 3 hours.
  • hydrogel a cross-linked hydrogel-like hydrogel polymer (hereinafter referred to as hydrogel).
  • a polymer (noted as (A)) was obtained.
  • the hydrogel polymer (A) is kept at about 50 ° C while being further crushed, and 40% by weight sodium hydroxide as a neutralizing agent is added.
  • the aqueous solution (750 g) was added dropwise over 40 minutes and mixed. Thereafter, the blade was stopped and kept at 50 ° C. for 80 minutes. Then, when a 1% by weight phenol phthalein ethanol solution was added to the obtained polymer, red-purple color of phenol phthalein was observed. Did not. Further, 40 Og of deionized water as an aqueous liquid was added to the above polymer, mixed, and kept at room temperature for 2 hours to complete the neutralization (neutralization rate: 75 mol%).
  • polymer ( ⁇ ,) the polymer after neutralization
  • polymer ( ⁇ ,) the polymer after neutralization
  • polymer ( ⁇ ,) was dried with hot air at 50 ° C for 16 hours, and the dried product was ground using a vibrating mill.
  • polymer particles ( ⁇ ,)) as water-absorbing agent precursors having particle sizes of up to 850 m were obtained.
  • the water content of the polymer particles (A,) was 8% by weight.
  • the first neutralization index and the second neutralization index of the polymer particles ( ⁇ ,) were measured by the method described above.
  • Example 2 The same reaction and operation as in Example 1 were performed to obtain an unneutralized hydrogel polymer (A). Thereafter, the water-containing gel polymer (A) was further pulverized to about 50. While maintaining the temperature of C, 75 g of a 40% by weight aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise over 10 minutes and mixed. After that, the blade was stopped and kept at 50 ° C for 80 minutes, and then a 1 wt% phenolphthalein-ethanol solution was added to the obtained polymer. Not observed. Further, 400 g of deionized water was uniformly added to the above polymer, and the polymer was aged at room temperature for 5 days to complete the neutralization (neutralization rate: 75 mol).
  • polymer particles (A 2 )) as a water-absorbing agent precursor having a particle diameter of 150 / ⁇ ! To 850 m were obtained.
  • the water content of the polymer particles (A 2 ) was 5% by weight, and the first neutralization index and the second neutralization index of the polymer particles (A 2 ) were measured by the method described above.
  • Example 2 The same reaction and operation as in Example 1 were performed to obtain an unneutralized hydrogel polymer (A ). Thereafter, the hydrogel polymer (A) was kept at about 50 ° C. while being further crushed, and 75% of a 40% by weight aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise over 40 hours and mixed. . Thereafter, the blade was stopped and kept at 50 to 80 for 1 minute, and a 1% by weight phenolphthalein-phenol solution was added to the obtained polymer. There was no tl observed. Further, 400 g of deionized water was uniformly added to the above polymer, and the mixture was aged at room temperature for 111 to 12 hours to complete neutralization.
  • polymer (A 3 ) the polymer after neutralization
  • polymer (A 3 ) is dried with hot air for 50 hours for 16 hours, and the dried product is ground using a vibrating mill and crushed. in the this, 1 5 0 / zm 8 5 0; m polymer particles in the water absorbing agent precursor having a particle diameter (hereinafter, the polymer particles (a 3) and referred) was obtained.
  • the water content of the polymer particles (A 3 ) was 8% by weight. Further, the first neutralization index and the second neutralization index of the polymer particles t) were measured by the method described above.
  • Example 2 The same reaction and operation as in Example 1 were performed to obtain an unneutralized hydrogel polymer A). Thereafter, the hydrogel polymer (A) was further pulverized while being further crushed. While maintaining the temperature at 50 ° C., 75 g of a 40% by weight aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise over 40 minutes and mixed. Thereafter, the blade was stopped and kept at 50 ° C. for 80 minutes, and then a 1% by weight phenolphthalein-ethanol solution was added to the obtained polymer. Reddish purple of phthalein was not observed. Further, 200 g of deionized water was uniformly added to the above polymer, and the mixture was aged at room temperature for 12 hours to complete neutralization.
  • polymer particles (A 4 )) as a water-absorbing agent precursor having a particle diameter of 150 / zm to 850 m were obtained.
  • the water content of the particles (AJ was 7 wt%.
  • first neutralization index and a second neutralization method index was above the.
  • Example 2 The same reaction and operation as in Example 1 were performed to obtain an unneutralized hydrogel polymer A). Thereafter, the hydrogel polymer (A) was maintained at about 50 ° C. without further pulverization, and 75 g of a 40% by weight aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise over 10 minutes and mixed. did. After that, the blade was stopped and kept at 50 ° C. for 10 minutes, and then a 1% by weight of a phenol phthalate solution was added to the obtained polymer. The red-purple color is clear: This was observed. Further, the above polymer was aged at room temperature for 1 hour and neutralized to obtain a polymer for comparison (hereinafter, referred to as polymer (As)) with a molar ratio of 75 mol.
  • polymer (As) a polymer for comparison
  • polymer particles (A 5 ) As comparative TT bodies having a particle diameter of 8850 / m were obtained.
  • a 5 Polymer particles
  • the water content of the coalesced particles (A 5 ) was 8% by weight. Further, the first neutralization index and the second neutralization index of the polymer particles (A 5 ) were measured by the method described above.
  • Example 2 The same reaction and operation as in Example 1 were performed to obtain an unneutralized hydrogel polymer (A). Then, keeping about 5 0 e C while crushing hydrous gelatinous polymer (A) is in al, dropwise over 4 0 wt% aqueous Na Application Benefits um aqueous 7 5 0 g 4 0 minutes, Mixed. Thereafter, the blade was stopped and kept at 50 ° C for 80 minutes, and then a 1% by weight phenolphthalein-ethanol solution was added to the obtained polymer. No purple color was observed. Further, the above polymer was neutralized by keeping it at room temperature for 24 hours without adding deionized water to the polymer (neutralization ratio: 75 mol%). As a result, a polymer for comparison (hereinafter, referred to as polymer (A 6 )) was obtained.
  • the polymer of (Alpha beta) in the same manner as in Example 1 dried, pulverized, as classified to 1 5 0 / m ⁇ 8 5 0 / zm water-absorbing agent precursor for comparison with a particle size of of the polymer particles (hereinafter, referred to as polymer particles (Alpha beta)) was obtained.
  • the water content of the polymer particles (A s ) was 7% by weight. It was also measured by the first neutralization index and a second method of neutralizing ⁇ described above of the polymer particles (Alpha beta).
  • Example 2 Next, using the polymer particles (A s ), a method similar to that of Example 1 was used. The surface was crosslinked to obtain a comparative water absorbing agent. Various properties of this water absorbing agent were measured by the methods described above. The results are shown in Table 2 together with the first number of neutralization measures and the second neutralization index of the polymer particles (A s ).
  • a 33 wt% aqueous solution of a partially neutralized sodium acrylate having a neutralization rate of 75 mol% was added to 567 g, and boron as another monomer was added.
  • a reaction solution prepared by dissolving 2.87 g of ethylene glycol diacrylate was charged.
  • the inside of the reactor was purged with nitrogen while maintaining the temperature of the reaction solution at 26 ° C.
  • the above reaction solution was added with 2 g of a 20% by weight aqueous sodium persulfate solution as a polymerization initiator and 10 g of a 1% by weight aqueous L-ascorbic acid solution.
  • polymer (B) a water-containing gel-like crosslinked polymer having a particle size was obtained.
  • polymer (B) a water-containing gel-like crosslinked polymer having a particle size was obtained.
  • the polymer (B) was dried, pulverized, and separated in the same manner as in Example 1 to obtain a comparative water-absorbing agent precursor having a particle diameter of 150 to 850 m.
  • a comparative water-absorbing agent precursor having a particle diameter of 150 to 850 m.
  • the water content of the polymer particles (B) was 6% by weight.
  • the first neutralization index and the second neutralization index of the polymer particles (B) were measured by the method described above.
  • the comparative particles sodium acrylates having a neutralization ratio of 55 mol% or less were used.
  • the water absorbing agent obtained in the present example is the water absorbing agent particles constituting the water absorbing agent. It can be seen that the neutralization rate of is controlled.
  • the polymer particles obtained in Examples 1 and 2 satisfy both the first neutralization ratio and the second neutralization ratio, and the non-secondary particles in the polymer particles 200 It is also found that the sum of the number of polymer particles having an allowable neutralization ratio and the number of polymer particles having a neutralization ratio of 95 mol% or more is also 10 or less. So From the results shown in Table 1, the water-absorbing agent obtained in this example is uniformly neutralized at the particle level, so that the PH changes over time during swelling are small and the safety is low. You can see that it is excellent.
  • the reactor was a double-armed kneader with a 2.5-liter jacket with a sigma-type blade and a tephron-coated inner surface.
  • 240.0 g of acrylic acid, 696 mg of N, N'-methylenebisacrylamide as an internal cross-linking agent (0.1% for acrylic acid) 5 mol%) and deionized water 94.6.6 as a solvent were charged to obtain a reaction solution.
  • the inside of the reactor was purged with nitrogen while maintaining the temperature of the reaction solution at 15 ° C.
  • the temperature of the jacket is controlled to maintain the temperature of the reaction solution at 55 ° C, and the reaction solution is polymerized for a total of 1 hour. As a result, a hydrogel polymer (C) was obtained.
  • neutralized gel (d) The neutralization ratio of the hydrogel polymer after neutralization (hereinafter referred to as neutralized gel (d)) was 65 mol%, and the solid content was about 21% by weight.
  • the water content of the polymer particles (C!) was obtained.
  • the absorption capacity of the polymer particles (C,) for artificial urine under normal pressure was 65.0 (g / g), and the water-soluble component was 7.2% by weight.
  • the water-soluble component of the polymer particles (C) was obtained by heating the neutralized gel (C at 100 "C for 3 hours, as compared with the case without the heat treatment.
  • the first and second neutralization indices of the polymer particles (C,) were measured by the method described above.
  • As the comparative particles each crosslinked polyacrylic acid having a neutralization ratio of 45 mol% or less was used.
  • Example 5 except that the amount of N, N'-methylenebisacrylamide used as an internal cross-linking agent was changed from 769 mg to 513 mg (0.10 mol% based on atalylic acid). Then, the same adiabatic polymerization as in Example 5 was carried out to obtain a hydrogel polymer (D).
  • polymer particles (D,) As a water-absorbing agent precursor with particle size of ⁇ 600 Atm Polymer particles (hereinafter, referred to as polymer particles (D,)) were obtained.
  • the water content of the polymer particles (DJ was 8% by weight.
  • the absorption capacity of the polymer particles (D!) For artificial urine under normal pressure was 83.7 (g / g).
  • the water-soluble component was 18.1% by weight S%, and the first neutralization index and the second neutralization index of the polymer particles (D,) were measured by the method described above. .
  • the polymer particles (D,) were subjected to surface crosslinking by the same method as in Example 5 to obtain a water absorbing agent.
  • Various properties of this water absorbing agent were measured by the methods described above. Table 3 shows the results together with the physical properties of the polymer particles (D,).
  • the base was added to the hydrogel polymer that was an uncrushed integral gel, and then the hydrogel polymer was subdivided.
  • An example in which a base is added to a hydrogel polymer to neutralize it will be described.
  • the hydrogel polymer (D) was fragmented to a particle diameter of 5 mm or less with a kneader in Example 6, and then 48 wt% while rotating the kneader blade.
  • the polymerization and neutralization were carried out in the same manner as in Example 6, except that 208.2 g (75 mol% based on acrylic acid) of an aqueous sodium hydroxide solution was added.
  • 208.2 g (75 mol% based on acrylic acid) of an aqueous sodium hydroxide solution was added.
  • the above sodium hydroxide aqueous solution was quickly absorbed by the fragmented hydrogel polymer (D), and after about 10 minutes, the reddish purple color of phenolphthalein was fragmented. It was no longer observed in the individual hydrogel polymer (D). Therefore, neutralization was terminated at this point.
  • the neutralized gel (denoted as D 2 ) is subjected to heat treatment, drying, pulverization and classification in the same manner as in Example 6 to obtain 300 ⁇ !
  • a polymer particle (hereinafter, referred to as a polymer particle (D 2 )) as a water absorbing agent precursor having a particle diameter of up to 600 m was obtained.
  • the water content of the polymer particle (D 2 ) was about It was 7% by weight.
  • the first neutralization index and the second neutralization index of the above polymer particles (D 2 ) were measured by the method described above.
  • Example 6 the same reaction and operation as in Example 6 above (that is, the same procedures as those in Example 5) except that the heating time of the mixture obtained by adding the crosslinking agent solution to the polymer lactate (D 2 ) was set to 90 minutes.
  • the same reaction and operation were carried out) to perform surface crosslinking on the polymer particles (D 2 ) to obtain a water absorbing agent.
  • Various properties of this water absorbing agent were measured by the methods described above. Table 3 shows the results together with the physical properties of the polymer particles (D 2 ).
  • Example 5 the amount of the 48% by weight sodium hydroxide aqueous solution used for neutralization of the hydrogel polymer (C) was changed from 180.4 g to 194.3 g (acrylyl). Polymerization and neutralization were carried out in the same manner as in Example 5, except that the amount was changed to 70 mol with respect to the acid. As a result, 50 minutes after the start of neutralization, the hydrogel polymer (C) was differentiated to several mm, and the red-purple color of phenol phthalein was reduced to the finely divided individual hydrogel weight. It was not observed again in the union (C). Therefore, neutralization was terminated at this point.
  • the neutralization ratio of the hydrogel polymer after neutralization (hereinafter, referred to as neutralization gel (C 2 )) was 70 mol, and the solid content was about 21% by weight.
  • Example 5 pole was carried out to obtain polymer particles as a water-absorbing agent precursor having a particle diameter of 300 / m to 600 m (hereinafter, referred to as polymer particles (C 2 )).
  • the water content of the polymer particles (C 2 ) was about 7% by weight.
  • the first neutralization index and the second neutralization index of the above polymer particles (C 2 ) were measured by the method described above.
  • each polyacrylic acid crosslinked body having each neutralization ratio of 50 mol% or less was used as the comparative particles.
  • Example 5 the same reaction as in Example 5 was performed except that the heating time of the mixture obtained by adding the crosslinking agent solution to the polymer particles (C 2 ) was set to 30 minutes. (C 2 ) was subjected to surface mounting to obtain a water absorbing agent. Various properties of this water absorbing agent were measured by the methods described above. Table 3 shows the results together with the physical properties of the polymer particles (C 2 ).
  • Example 8 the amount of N, N'-methylenebisacrylamide as an internal cross-linking agent was changed from 769 mg to 667 mg (0.13 mol% based on acrylic acid).
  • the base used for neutralization was changed from a 48% by weight aqueous sodium hydroxide solution to sodium carbonate powder to 123.6 g (except that it was changed to 70 mol based on acrylic acid).
  • a neutralized hydrogel polymer hereinafter, referred to as a neutralized gel (C 3 )).
  • polymer particles as a water-absorbing agent precursor having a particle diameter of I / zm (hereinafter referred to as polymer particles (C 3 )) were obtained.
  • the water content of the polymer particles (C 3 ) was about 6% by weight.
  • the first neutralization index and the second neutralization index of the above polymer particles (C 3 ) were measured by the method described above.
  • the comparative particles crosslinked polyacrylic acids having a neutralization ratio of 5 (1 mol% or less) were used.
  • Example 5 the same reaction as in Example 5 was carried out except that the heating time of the mixture obtained by adding the crosslinking agent solution to the polymer particles (C 3 ) was set to 40 minutes. (C 3 ) was subjected to surface crosslinking to obtain a water absorbing agent. Various properties of this water absorbing agent were measured by the methods described above. Table 3 shows the results together with the physical properties of the polymer f-cube (C 3 ).
  • Example 5 the neutralized gel (C,) (neutralization rate: 65 mol%) obtained by neutralizing the hydrogel polymer (C) was subjected to heat treatment without heat treatment. It was dried with hot air at 0 ° C for 65 minutes. Then, the dried product was dried, crushed, and separated in the same manner as in Example 5 to obtain 300 ⁇ ! Polymer particles (hereinafter, referred to as polymer particles (C 4 )) as comparative water-absorbing agent precursors having a particle diameter of 6600 / zm were obtained. The water content of the polymer particles (C 4 ) was 8% by weight.
  • the absorption rate of the polymer particles (C 4 ) to artificial urine under normal pressure The ratio was 65.0 (g / g), and the water-soluble component was 4.5. Further, the first neutralization index and the second neutralization index of the above polymer particles (C 4 ) were measured by the method described above. As the comparative particles, each sodium boroacrylate crosslinked product having each neutralization ratio of 45 mol% or less was used.
  • Example 5 the same reaction and operation as in Example 5 were carried out except that the heating time of the mixture obtained by adding the crosslinking agent solution to the polymer abductant (C 4 ) was set to 40 minutes.
  • the coalesced particles (C 4 ) were applied to the surface to obtain a comparative water-absorbing agent.
  • Various properties of this water absorbing agent were measured by the methods described above. Table 4 shows the results together with the physical properties of the polymer particles (C 4 ).
  • Example 5 In a reactor similar to that in Example 5, 133 g of a 33% by weight aqueous solution of a partially neutralized sodium acrylate having a neutralization ratio of 75 mol% was used as an internal cross-linking agent. A reaction solution obtained by dissolving 639 mg (0.03 mol% based on acrylate) of the poly (ethylene glycol) diacrylate was prepared. Next, the reactor was purged with nitrogen while maintaining the temperature of the reaction solution at 30 ° C.
  • the above hydrogel polymer (E) is a neutralized gel having a neutralization ratio of 75 mol%. Not confirmed.
  • the average number of moles of ethylene oxide added in the above polyethylene glycol dichloride is 8 moles.
  • the hydrated gel polymer (E) is immediately passed to a dryer without heat treatment. Then, dry, pulverize, and separate in the same manner as in Example 5 to obtain 300!
  • Polymer particles (hereinafter, referred to as polymer particles ( ⁇ ,)) as comparative water-absorbing agent precursors having a particle diameter of !! to 600 were obtained.
  • the water content of the polymer particles ( ⁇ ) was 6% by weight.
  • the absorption capacity of the polymer particles ( ⁇ ,) for artificial urine under normal pressure was 68.4 (g / g).
  • the water-soluble component was 24.1% by weight, and the first neutralization index and the second neutralization index of the above polymer particles (,,) were determined by the method described above.
  • each sodium polyacrylate crosslinked material having each neutralization ratio of 55 mol% or less was used as the comparative particles.
  • Example 5 the same reaction and operation as in Example 5 were carried out, except that the heating time of the mixture obtained by adding the crosslinking agent solution to the polymer particles (,,) was set to 40 minutes, to thereby obtain the polymer particles.
  • the particles ( ⁇ ,) were subjected to surface crosslinking to obtain a comparative water-absorbing agent.
  • Various properties of the water absorbing agent were measured by the methods described above. Table 4 shows the results together with the physical properties of the polymer particles ( ⁇ ,). The change in ⁇ of the comparative water-absorbing agent was less than 0 ⁇ .
  • Example 5 The neutralized gel (Ci) in the kneader was used as a first surface cross-linking agent based on 100% by weight of the solid content of the neutralized gel (C). 1 part by weight of propylene glycol, ethylene as a second surface cross-linking agent A total of 6.05 parts by weight of an aqueous liquid consisting of 0.05 parts by weight of alcohol diglycidyl ether and 3 parts by weight of water and 2 parts by weight of isopropyl alcohol as a hydrophilic organic solvent was added and mixed.
  • the lid of the above kneader one, the temperature of the Jacket Tsu bets allowed to warm to 1 0 C 'e C, the neutralization gel (C,), no more than about 2 4% by weight divided the solid
  • the same water-absorbing agent polymer particles having a particle diameter of 300 m to 600 m was obtained by performing the same drying, pulverization and classification as in Example 5.
  • the water content of the water absorbing agent was about 7% by weight.
  • Various properties of the water absorbing agent (polymer particles) were measured by the methods described above. The results are shown in the table.
  • the polymer particles obtained by the method of neutralization before polymerization were the same as the polymer particles obtained by post-neutralization (Examples 5 to 9 and Comparative Example 4). • Compared to 6), it is clear that there are more water-soluble components as impurities. In other words, the polymer particles obtained in Examples 5 to 9 increased the water-soluble component due to the heat treatment of the neutralized gel, but compared with the case where the method of neutralizing before polymerization was adopted. Water soluble component is small.
  • the polymer particles obtained in Examples 5 to 9 satisfy both the first and second neutralization rates and the polymer particles 2
  • the total of the number of polymer particles having a non-first allowable neutralization ratio and the number of polymer particles having a neutralization ratio of 95 mol% or more in the 0 particles is also less than 10 particles. It turns out there is. Since the neutralization index of the polymer particles at the time of the overhead exploration reaction is also maintained in the final product, that is, the water absorbing agent, the water absorbing agent obtained in this example is the same as that of the water absorbing agent particles constituting the water absorbing agent. It can be seen that the neutralization rate is controlled and the particles are evenly neutralized at the particle level, and the change in pH over time during swelling is small, which is convenient for safety.
  • the absorption capacity under no pressure and under high load S is high, moreover, water-soluble. Can be provided.
  • conditions for satisfying the neutralization index of the present invention are checked in advance.
  • the neutralization ratio of the water-absorbing agent particles constituting the water-absorbing agent is controlled, and the neutralization at the particle level is made uniform. For this reason, no alkaline substance or acidic substance used for neutralization remains in the water-absorbing agent, and the water-absorbing agent absorbs the aqueous liquid to form a swollen gel.
  • the target pH change is small and safe.
  • the water-absorbing agent obtained by the present invention can effectively exhibit its water-absorbing ability even when used in a thin absorber containing the water-absorbing agent at a high concentration. And, it can be suitably used for an absorbent body in a sanitary product having a reduced thickness.

Description

明 細 書 吸水剤およびその製造方法
技術分野
本発明は、 吸水剤およびその製造方法に関するものである。 さらに詳 しく は、 本発明は、 紙ォムッ (使い捨てォムッ) や生理用ナプキン等の 衛生材料に好適に用いられ、 上記衛生材料の吸水能力を著しく改善する ことができる吸水剤およびその製造方法に関するものである。 背景技術 - 近年、 大量の水を吸収させるこ とを目的として、 紙ォムッや生理用ナ プキン、 失禁パッ ト等の衛生材料を構成する材料の一つに吸水性樹脂等 の吸水剤が幅広く利用されている。 また衛生材料以外にも、 土壌保水剤 並びに食品等の ドリ ップシー ト等、 吸水、 保水を目的として吸水性樹脂 等の吸水剤が広範囲に利用されている。
上記の吸水性樹脂としては、 例えば、 ボリアク リ ル酸部分中和物架橋 体、 澱粉—ァク リ π二ト リル共重合体の加水分解物、 澱粉ーァク リ ル酸 グラフ ト重合体の中和物、 酢酸ビニル—ァク リ ル酸エステル共重合体の ケン化物、 アタ リ ロニ ト リル共重合体もしく はアク リルア ミ ド共重合体 の加水分解物またはこれらの架橋体、 カチオン性モノマーの架橋体等が 知られている。
そして、 例えば上記衛生材料等に用いるために、 上記吸水性樹脂と し ては、 以下の特性を備えていることが望まれている。 上記の吸水性樹脂 が備えるべき特性と しては、 体液等の水性液体に接した際の髙ぃ吸収倍 率や優れた吸水速度、 通液性、 膨潤ゲルのゲル強度、 水性液体を含んだ 基材から水を吸い上げる際の吸引力等が挙げられる。
しかしながら、 これらの特性間の関係は必ずしも正の相関関係を示さ ず、 例えば、 吸収倍率の高い吸水性樹脂ほど通液性、 ゲル強度、 吸水速 度等の物性が低下する。 そこで、 このような吸水性樹脂の各種吸収特性 をバラ ンス良く改良する方法として、 吸水性樹脂の表面近傍を架橋する 方法が種々提案されている。
上記の方法のうち、 架橋剤として特定の化合物を用いる方法と しては、 例えば、 架橋剤として、 ( a ) 多価アルコールを用いる方法 (特開昭 5 8 — 1 8 0 2 3 3号公報、 特開昭 6 1 — 1 6 9 0 3号公報) 、 ( b ) 多 価グリ シジル化合物、 多価アジリ ジン化合物、 多価ア ミ ン化合物、 多価 イ ソ シァネー ト化合物を用いる方法 (特開昭 5 9 - 1 8 9 1 0 3号公報 ) 、 ( c ) グリオキサールを用いる方法 (特開昭 5 2 — 1 1 7 3 9 3号 公報) 、 ( d ) 多価金属を用いる方法 (特開昭 5 1 - 1 3 6 5 8 8号公 報、 特開昭 6 1 — 2 5 7 2 3 5号公報、 特開昭 6 2 — 7 7 4 5号公報) 、 ( e ) シラ ンカ ップリ ング剤を用いる方法 (特開昭 6 1 — 2 1 1 3 0 5 号公報、 特開昭 6 1 — 2 5 2 2 1 2号公報、 特開昭 6 1 — 2 6 4 0 0 6 号公報) 、 ( ί ) エポキシ化合物とヒ ドロキシ化合物とを用いる方法 ( 特開平 2 — 1 3 2 1 0 3号公報) 、 ( g ) アルキレ ンカーボネー トを用 いる方法 ( D E - 4 0 2 0 7 8 0号、 米国特許第 5 , 4 0 9. 7 7 1号 ) 等が知られている。
また、 架撟反応時に、 架橋剤を吸水性樹脂表面に均一に分散させて均 一な表面架橋を行う方法としては、 例えば、 架摘剤の添加時に、 ( h ) 不活性無機粉末を存在させる方法 (特開昭 6 0 - 1 6 3 9 5 6号公報、 特開昭 6 0 — 2 5 5 8 1 4号公報) 、 ( i ) 2価アルコールを存在させ る方法 (特開平 1 - 2 9 2 0 0 4号公報) 、 ( j ) エーテル化合物を存 在させる方法 (特開平 2 — 1 5 3 9 0 3号公報) 、 ( k ) 1 価アルコー ルのアルキレンオキサイ ド付加物、 有機酸塩、 ラクタム等を存在させる 方法 (特開平 6 — 2 0 0 0 4 6号公報、 欧州特許第 5 5 5 6 9 2号) 等 が知られている。
しかしながら、 上記の表面処理方法は、 確かに吸水性樹脂の各種吸収 特性のバランスの改良を行う こ とはできるものの、 未だ充分であるとは 言い難い。 つま り、 上記従来の方法により得られた吸水性樹脂は、 近年 の ト レン ドである、 吸水性樹脂を多量に使用し、 かつ、 薄型化された衛 生用品における吸収体に用いられる吸水性榭脂に必要とされる特性を考 慮した場合、 未だ充分な物性レベルにまで到達していないのが現状であ る。 このため、 吸水性樹脂のさらなる高品質化が求められている。
吸水性樹脂を高饞度に含有する吸収体中の吸水性樹脂に必要とされる 特性としては、 無加圧状態での吸収倍率が高いことに加えて、 従来より もさらに高荷重下、 高加圧下での吸収倍率や液拡散性等の吸収特性に優 れることが挙げられる。 また、 吸水性樹脂を高濃度に含有する吸収体を 長時間着用した場合には、 吸水性樹脂中の水可溶成分 (主に水溶性高分 子成分) 量が徐々に溶出し、 体液等の水性液体の拡散性を低下させたり、 上記水性液体の戻り量を增加させたりする現象が生じる場合があり、 吸 水性樹脂中の水可溶成分量をさらに低減させることが望まれている。
ところで、 吸水性樹脂の代表的な製法としては、 ( I ) 予め中和され たアク リ ル酸等を主成分とする単量体を重合する方法、 (I I ) 中和をし ないかあるいは中和しても所定範囲内の比較的低い中和率で中和したァ ク リル酸等を主成分とする単量体を重合した後、 得られた含水ゲル状重 合体を必要に応じて中和する、 いわゆる後中和重合方法が知られている, 例えば、 特開平 1 - 1 2 6 3 1 0号公報、 米国特許第 4 , 9 8 5 , 5 1 8号に記載の吸水性樹脂の製造方法が、 上記 ( I ) の方法に相当する。 しかしながら、 上記 ( I ) の方法は、 水可溶成分が比較的多く、 該吸水 剤を衛生用品に用いた場合に、 体液等の水性液体の拡散性を低下させた り、 上記水性液体の戻り量を増加させたりする現象が生じる虞れがある, このため、 吸水性樹脂の製法としては、 上記 (I I ) の方法が、 吸水性樹 脂の無加圧下での吸収倍率を高いまま維待させると共に水可溶成分を低 減させる方法と して、 好適に用いられている。
上記 (U ) の方法としては、 具体的には、 例えば、 ( 1 ) アタ リル酸 をビニル架榇剤の存在下で重合した後、 アルカ リ金属で中和し、 得られ た含水中和ゲルを 2価金属イオンでさらに架橋する方法 (米国特許第 4 , 2 9 5 , 9 8 7号) 、 ( m ) カルボン酸等の遊雜の酸基を含有する単量 体を重合してなる含水ゲル伏重合体にアル力 リ金属含有化合物を添加し て、 該含水ゲル状重合体中の酸基の少なく とも 5 0モル%を中和する方 法 (米国特許第 4 , 6 5 4 , 0 3 9号) 、 ( n ) カルボン酸等の酸基を 含有する単量体と共重合性架橘剤を重合してなる含水ゲル状重合体にァ ルカ リ金厲含有化合物を添加して、 該含水ゲル伏重合体中の酸基の 5 0 モル%〜 9 0モル%を中和する方法、 および、 ( 0 ) カルボン酸等の酸 基を含有する単量体を重合してなる含水ゲル伏重合体にアル力 リ金属含 有化合物を添加して、 該含水ゲル伏重合体中の酸基の 5 0モル%〜 9 0 モル%を中和した後、 該含水ゲル状重合体が有する酸基およびノまたは アルカ リ金属塩基と反応し得る反応性基を少なく とも 2つ以上有する化 合物と架橋反応させる方法 (特開平 1一 1 0 3 6 0 6号公報、 特開平 1
- 1 0 3 6 1 5号公報) 、 ( p ) 酸基含有単量体の 1 0モル%〜 5 0モ ル%が中和されてなる単量体成分を重合し、 さらに中和する方法 (特開 平 1 — 1 4 4 4 0 4号公報、 米国特許第 4 , 9 8 5 , 5 1 4号) 、 ( q ) 特定の 3種類の重合開始剤を特定量用いて、 アク リル酸を、 残存モノ マ一量が 1 0 0 0 p p m以下となるまで断熱重合した後、 得られるボリ アク リル酸を、 その中和率が 5 0モル%〜 1 0 0モル%となるように中 和し、 次いで、 中和後の含水ゲル状重合体に特定量の架橋剤を添加し、 該含水ゲル状重合体を架檎してからさらに乾燥粉砕する方法 (特開平 3
- 1 7 4 4 1 4号公報、 米国特許第 5 , 1 4 5 , 9 0 6号) が知られて いる。
しかしながら、 本願発明者等が種々検討した結果、 上記 (Ι ί ) の方法 のように、 酸基含有単量体を重合した後で中和するこ とにより得られた 吸水性榭脂は、 水可溶成分を低減させるこ とはできるものの、 表面架橋 処理を行ったとしても、 架榇効果が発現し難いこ とが判明した。
つまり、 具体的には、 上記 (I I ) の方法を用いた場合、 加圧する荷重 が低い (例えば 2 0 g / c m 2 ) 場合における加圧下での吸収倍率は一 定のレベルまで向上するものの、 高加圧下 (例えば 5 0 g Z c m 2 ) で の吸収倍率は向上し難いことが判明した。 また、 たとえ高加圧下での吸 収倍率が高い吸水剤が得られたとしても、 該吸水剤を安定して得るこ と は容易でははなく、 上記 (I I ) の方法に関して前述した何れの方法によ つても、 高加圧下での吸収倍率が高い吸水剤を安定して得るこ とができ るとは言い難いのが実情であった。 このため、 無加圧下のみならず高加圧下での吸収倍率が高く、 しかも 水可溶成分量が従来より も低減された、 薄型の吸収体に好適に用いるこ とができる吸水剤、 および、 該吸水剤を安定して製造するこ とができる 方法が求められている。
また、 本願発明者等が種々検討した結果、 上述したように、 酸基含有 単量体を重合した後、 中和して得られた吸水性樹脂は、 水性液を吸収さ せて膨潤ゲルとした場合に、 該膨潤ゲルの p Hが経時的に変化すること も判明した。 つま り、 該吸水性樹脂を衛生用品に用いた場合、 中和に用 いたアル力 リの残存による安全性の問題や、 衛生用品の p Hが安定しな いという問題が生じる。 そこで、 衛生用品等の吸収体により好適に用い るこ とができる吸水剤として、 上述した吸収特性に優れると共に、 吸水 剤に水性液を吸収させて膨潤ゲルとした場合に、 経時的 p H変化が小さ い吸水剤が求められている。 発明の開示
本発明は、 上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、 その目的は. 無加圧下および高加圧下での吸収倍率が高く、 しかも、 水可溶成分量が 従来より も低減されている吸水剤、 および、 該吸水剤を安定して得るこ とができる方法を提供するこ とにある。 また、 本発明の他の目的は、 膨 潤ゲルの p H変化が小さい吸水剤およびその製造方法を提供することに める。
本踬発明者等は、 上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、 酸基含有 不飽和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含水ゲル状重合体 を後中和する手法により水可溶成分を低威させることができると共に、 上記後中和工程において、 上記含水ゲル状重合体を後中和してなる重合 体から導かれる重合体粒子の中和率を各々制御するこ とにより、 重合体 粒子表面の架橋処理が効率良く行われ、 無加圧下および高加圧下での吸 収倍率が高い吸水剤を安定して得ることができることを見い出した。 さ らに、 本願発明者等は、 上記の方法によって得られた吸水剤 (吸水剤粒 子の集合体) は、 該吸水剤を構成する吸水剤粒子の中和率が高度に制御 され、 粒子レベルで均一に中和されており、 該吸水剤を膨潤させてなる 膨潤ゲルの経時的 p H変化が小さいことを見い出した。
また、 本願発明者等は、 上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、 酸 基含有不飽和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含水ゲル状 重合体を、 後中和した後、 ゲル状に保持しながら加熱処理を行い、 その 後、 さ らに乾燥させて粉末状にしてから架橋剤と反応させるこ とにより、 無加圧下および高加圧下での吸収倍率が高く、 しかも、 水可溶成分量が 従来より も低減されている吸水剤を安定して得ることができることもま た見いだした。
即ち、 本発明にかかる吸水剤は、 上記の目的を達成するために、 酸基 含有不飽和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含水ゲル状重 合体を後中和して得られる複数の吸水剤粒子からなる吸水剤であって、 上記吸水剤粒子の中和率が各々許容中和率となるように制御されてい ると共に、
5 0 g Z c m 2 の荷重下の生理食塩水の吸収倍率が 2 0 g Z g以上で あることを特徴としている。
また、 本発明にかかる吸水剤は、 上記の目的を達成するために、 複数 の吸水剤粒子からなり、 上記吸水剤粒子の中和率が各々許容中和率とな るように制御されていると共に、
水可溶成分が 2 0重量%以下であり、 かつ、 5 0 g / c m 2 の荷重下 の生理食塩水の吸収倍率が 2 0 g Z g以上であることを特徵としている。
さらに、 本発明にかかる吸水剤は、 上記の目的を達成するために、 複 数の吸水剤粒子からなり、 上記吸水剤粒子 2 0 0粒中に含まれる、 吸水 剤粒子の平均中和率より も 2 0 モル%以上低い中和率を有する吸水剤粒 子の数が、 1 粒以上、 1 0粒以下であることを特徴としている c
また、 本発明にかかる吸水剤の製造方法は、 上記の目的を達成するた めに、 酸基含有不飽和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含 水ゲル状重合体を後中和する工程を含み、
上記含水ゲル状重合体を後中和してなる重合体から導かれる重合体粒 子の中和率を、 各々許容中和率となるように制御するこ とを特徴と して いる。
さ らに、 本発明にかかる吸水剤の製造方法は、 上記の目的を達成する ために、 酸基含有不飽和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる 含水ゲル伏重合体を後中和する工程と、
上記後中和後の含水ゲル状重合体を、 ゲル状に保持しながら-—定時間 加熱処理する工程と、
上記加熱処理された含水ゲル状重合体を、 粉末状に乾燥させる工程と、 上記乾燥工程によって得られた重合体を、 該重合体が有する官能基と 反応し得る架槺剤と反応させる工程とを含むこ とを特徵としている。 以下に本発明について詳しく説明する。
本発明にかかる吸水剤の製造方法において用いられる含水ゲル状重合 体は、 酸基含有不飽和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる重 g
合体である。 上記含水ゲル状重合体としては、 酸基含有不飽和単量体 ( 塩) としてアク リ ル酸 (塩) を用いた含水ゲル伏重合体が好ま しく、 ま た、 0モル%〜 4 0モル%が中和されたアク リル酸 (塩) を重合してな る含水ゲル状重合体であるこ とがさらに好ま しく、 0モル%が中和され た遊離のァク リ ル酸、 すなわち、 未中和のアク リル酸を重合してなる含 水ゲル状重合体であることが特に好ま しい。
上記単量体成分は、 上記ァク リル酸 (塩) を主成分とし、 必要に応じ て、 上記アク リル酸 (塩) 以外のその他の単量体、 つまり、 上記アタ リ ル酸 (塩) と共重合可能なその他の単量体を含んでいてもよい。
上記その他の単量体としては、 特に限定されるものではないが、 具体 的には、 例えば、 メタ ク リル酸、 マレイ ン酸、 フマル酸、 クロ ト ン酸、 ソルビン酸、 ィ タコ ン酸、 ゲイ皮酸、 (無水) マ レイ ン酸、 /3—ァ ク リ ルォキシプロ ピオ ン酸、 ビニルスルホン酸、 ァ リ ルスルホン酸、 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 ド一 2 — メチルブ 'ンスルホン酸、 2 — (メ タ) ァク リ ロイルェタ ン スルホン酸、 2 - (メ タ) ァク リ ロイルブ 'ンスルホン酸、 2 — ヒ ド 口キンェチル (メ タ) ァ ク リ ロイルホスフ ェー ト等の、 ア ク リ ル酸以外 の酸基含有不飽和単量体およびその塩 ; アク リルア ミ ド、 メ タアク リル ア ミ ド、 N —ェチル (メ タ) アク リ ルア ミ ド、 N , N — ジメ チル (メ タ ) アク リ ルア ミ ド、 2 — ヒ ドロキンェチル (メ タ) ア タ リ レー ト、 2— ヒ ドロキシプロ ピル (メ タ) ァ ク リ レー 卜、 メ トキシボリ エチレ ングリ コール (メ タ) ァク リ レー 卜、 ボリ エチ レ ングリ コールモノ (メ タ) ァ ク リ レー ト、 ビニルビリ ジン、 N — ビニルピロ リ ドン、 N —ア タ リ ロイ ルビペリ ジン、 N —ァ ク リ ロイルビ口 リ ジン等のノニォン性の親水基含 有不飽和単量体等が挙げられる。 これらその他の単量体は、 一種類のみ を用いてもよく、 適宜、 二種類以上を混合して用いてもよい。 これらそ の他の不飽和単量体を用いる場合には、 単量体成分中のその他の不飽和 単量体割合が 5 0 モル%以下、 好ま しく は 3 0 モル%以下となるように 設定すればよい。
また、 上記含水ゲル状重合体を得る際には、 内部架橋剤を用いて架橋 構造を内部に導入することが望ま しい。 上記の内部架橋剤は、 重合性不 飽和基および/または反応性基を一分子中に複数有する化合物であれば よく、 特に限定されるものではない。 つま り、 内部架撟剤は、 上記酸基 含有不飽和単量体 (塩) と共重合および/または反応する置換基を一分 子中に複数有する化合物であればよい。 尚、 上記含水ゲル状重合体は、 内部架撟剤を用いなく とも架橋構造が形成される自己架橋型の構造を有 していてもよい。
上記内部架橋剤としては、 具体的には、 例えば、 N , N ' — メチレ ン ビス (メ タ) ア ク リ ルア ミ ド、 (ボリ ) エチレ ングリ コールジ (メ タ) アタ リ レー ト、 (ボリ ) プロ ピレ ングリ コールジ (メ タ) ァク リ レー ト、 ト リ メチロールプロパン ト リ (メ タ) ァ ク リ レー ト、 ト リ メチ []ールプ 口パンジ (メ タ) アタ リ レー ト、 グリ セ リ ン ト リ (メ タ) アタ リ レー ト、 グリ セ リ ンァ ク リ レー ト メ タ ク リ レー ト、 エチレ ンォキサイ ド変性 ト リ メチロールプロノ、'ン ト リ (メ タ) ァ ク リ レー 卜、 ペンタエリ ス リ トール テ ト ラ (メ タ) ァク リ レー ト、 ジペンタエ リ ス リ トールへキサ (メ タ) アタ リ レー ト、 ト リ ァ リ ルシアヌ レー ト、 ト リ ァ リ ルイ ソシァ ヌ レー ト、 ト リ ア リ ルホスフ ェー ト、 ト リ ア リ ルア ミ ン、 ボリ (メ タ) ァ リ ロキン アルカ ン、 (ボリ) 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 シジルェ一テル、 エチ レ ングリ コール、 ボリ エチ レ ングリ コール、 プロ ピレ ングリ コール、 グリ セ リ ン、 ペンタエ リ ス リ トール、 エチレ ンジァ ミ ン、 ポリエチ レ ンィ ミ ン、 グリ シジル (メ タ) アタ リ レ 一卜等が挙げられるが、 特に限定されるものではない。 これら内部架撟 剤は、 一種類のみを用いてもよ く、 適宜、 二種類以上を混合して用いて もよい。 そして、 上記例示の内部架榇剤のうち、 重合性不飽和基を一分 子中に複数有する内部架橋剤を用いることにより、 得られる吸水剤の吸 収特性等をより一層向上させることができる。
また、 上記内部架橋剤としては、 重合性不飽和基を一分子中に複数有 する内部架橋剤が好適に用いられるが、 それらの中でも、 通常の吸水性 樹脂の架橋重合に多用されているエステル結合を有する (メ タ) アタ リ レ一ト系架橋剤 ( (ボリ) エチレングリ コールジ (メタ) ァク リ レー ト や ト リ メチロールプロパン ト リ (メタ) 了ク リ レー トなど) は、 本発明 で良好な結果を有しない場合があり、 よって、 好ま しく は、 重合性不飽 和基を一分子中に複数有する非エステル結合系内部架榇剤が本発明では より好適に用いられる。
上記非エステル結合系内部架橋剤としては、 一分子内にァ リル基, ァ ミ ドエステル基, ビニル基から選ばれる重合性官能基を複数有する内部 架橋剤が例示され、 例えば、 ァリル系架橋剤として、 テ トラァリルォキ シェタ ンなどのァセタール : ペン夕エリスリ トールテ トラァ リルエーテ ル、 ペン夕エ リ ス リ トール ト リ ァ リ ノレエーテル、 ペン夕エ リ ス リ トール ジァ リ ルエーテル、 ト リ メチロールプロハ 'ン ト リ ア リ ルエーテル、 ト リ メチロールプロパンジァ リ ルエーテル、 エチレ ングリ コールジァ リ ルェ 一テル、 ジエチ レ ングリ コールジァ リ ルエーテル、 ト リ エチレングリ コ 一ルジァ リ ルエーテル、 単糖類、 二糖類、 多糖類、 セルロースなどの水 酸基を一分子内に 2個以上有する化合物から誘導されるボリァリ ルエー テルなどのエーテル類 ; ト リ ア リ ルイ ソシァヌ レー ト、 ト リ ァ リ ルシア ヌ レー トなどが挙げられる。 また、 アミ ド系架橋剤と しては、 N , N ' ー メチレ ン ビス (メ タ) アク リ ルア ミ ド、 N , N ' — メチ レ ン ビス ( N 一ビニルアルキルアミ ド) などが例示される。 さ らに、 ビニル系架橋剤 としては、 ジビニルベンゼン、 ジビニルエーテルなどが例示される。 上記内部架樣剤の使用量は、 架橋剤の種類や目的の架樣密度にもよる 、 前記単量体成分に対して 0 . 0 0 5 モル%〜 3 モル%の範囲内が好 ま しく、 0 . 0 1 モル%〜 に 5モル%の範囲内がよ り好ま しく、 0 . 0 5 モル%〜 1 モル%の範囲内が特に好ま しい。 上記内部架撟剤の使用 量が 0 . 0 0 5 モル%より も少ない場合、 並びに、 3 モル%より も多い 場合には、 所望の吸収特性を備えた吸水剤が得られない虞れがある。 上記内部架橋剤を用いて架樣構造を吸水剂内部に導入する場合には、 上記内部架橋剤を、 上記単量体成分の重合時あるいは重合後、 または重 合、 中和後に反応系に添加するようにすればよい。
尚、 上記重合に際しては、 反応系に、 澱粉、 澱粉の誘導体、 セルロー ス、 セルロースの誘導体、 ボリ ビニルアルコール、 ボリアク リル酸 (塩 ) . ポリアク リ ル酸 (塩) 架橋体等の親水性高分子 ; 次亜リ ン酸 (塩) 、 チオール類、 チオール酸類等の連鎖移動剤等を添加してもよい。
上記単量体成分の重合方法としては、 特に限定されるものではな く、 例えば、 水溶液重合、 逆相懸濁重合、 バルタ重合、 沈澱重合等の公知の 方法を採用することができる。 このうち、 重合反応の制御の容易さ、 お よび、 得られる吸水剤の性能面から、 単量体成分を水溶液にして重合さ せる方法、 即ち、 水溶液重合および逆相懸衝重合が好ま しい。 また、 水 溶液重合を行う場合、 実質、 無攪拌で行われる静置重合を行ってもよい し、 擾拌重合を行ってもよいし、 静置重合と授拌重合とを併用してもよ い。 尚、 水溶液重合、 逆相懸濁重合は、 従来公知の重合方法であり、 例 えば、 米国特許第 4 , 0 7 6 , 6 6 3号、 同第 4 , 6 2 5 , 0 0 1 号、 同第 4 , 7 6 9 , 4 2 7号、 同第 4 , 8 7 3 , 2 9 9号、 同第 4 , 0 9 3. 7 7 6号、 同第 4 , 3 6 7. 3 2 3号、 同第 4 , 4 4 6 , 2 6 1号、 同第 4 , 6 8 3 , 2 7 4号、 同第 4. 7 2 1 , 6 4 7号、 同第 5 , 3 8 0 , 8 0 8号等に記載されている。
上記重合方法として水溶液重合および逆相懸濁重合を採用する場合の 単量体成分の濃度、 即ち、 水溶液中における単量体成分の割合は、 特に 限定されるものではないが、 1 0重量%以上、 飽和 S度以下であるこ と が好ま しく、 1 5重量%〜 4 0重量%の範囲内であることがさ らに好ま しい。 また、 反応温度や反応時間等の反応条件は、 用いる単量体成分の 組成等に応じて適宜設定すればよく、 特に限定されるものではないが、 通常、 1 0 °C〜 I 1 0 °C、 好ま しく は 1 0 'C〜 9 0 'Cの温度範囲内で重 合が行われる。
また、 重合開始時には、 例えば、 過硫酸カ リ ウム、 過硫酸アンモニゥ ム、 過硫酸ナ ト リ ウム、 t一ブチルハイ ドロパーォキサイ ド、 過酸化水 素、 2, 2 ' 一アブビス ( 2—ア ミ ジノプロパン) 二塩酸塩等のラジカ ル重合開始剤、 或いは、 紫外線や ¾子線等の活性エネルギー線等を用い ることができる。 また、 酸化性ラジカル重合開始剤を用いる場合には、 例えば、 亜硫酸ナ ト リ ウム、 亜硫酸水素ナ ト リ ウム、 硫酸第一鉄、 L一 ァスコルビン酸等の還元剤を併用してレ ドッ クス重合を行ってもよい。 これら重合開始剤の使用量は、 0 . 0 0 1 モル%〜 2モル%の «¾囲内が 好ま しく 、 0 . 0 1 モル%〜 0 . 5モル%の範囲内がより好ま しい。 尚、 重合開始剤は、 水等の溶媒に溶解または分散させればよい。
上記の重合により得られた重合体は、 上記単量体成分の水溶液濃度に もよるが、 一般に含水ゲル伏重合体である。 本発明において、 上記含水 ゲル状重合体は、 さらに中和剤により後中和される。
中和される前の含水ゲル状重合体の形状は、 静置重合で得られたゲル、 例えば、 ベル ト重合により得られたシー ト状ゲルでもよいし、 筒状重合 器で得られた筒状ゲルでもよいし、 箱型重合器で得られた箱状ゲルでも よい。 また、 重合後に得られたゲル (含水ゲル状重合体) を細分化する か或いは重合と同時にゲルを細分化するこ とによつて表面積を大き く し た粒子状ゲルでもよいし、 逆相懸衝重合で得られた球伏ゲルでもよい。 本願において後中和とは、 中和をしないかあるいは中和しても所定範 囲内の比較的低い中和率を有するァク リル酸 (塩) を含む単量体成分を 重合した後、 得られた重合体を中和するこ とにより所望する中和率に調 整することを示し、 本実施の形態では、 0モル%〜 4 0モル%の中和率 を有するァク リル酸 (塩) を含む単量体成分を重合した後で、 得られた 含水ゲル状重合体を中和するこ とにより、 該含水ゲル状重合体を中和し てなる重合体の中和率を好ま しくは、 5 5モル%を越える中和率に調整 するこ とを示す。 上記中和率とは、 アク リル酸とアタ リ ル酸塩との総量 におけるアク リ ル酸塩のモル%であり、 諸物性、 現境性、 安全性の面か ら、 上記ァク リル酸 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含水ゲル状 重合体を中和して得られた重合体の中和率を、 5 5モル%を越える中和 率に調整することが好ましく、 5 5モル%〜 8 5モル%の中和率に調整 することがさらに好ま しく、 6 5モル%〜 7 5モル%の中和率に調整す ることが特に好ま しい。 上記含水ゲル状重合体を中和して得られた重合 体の中和率とは、 実測または計算によって求められた、 中和された含水 ゲル状重合体 (中和ゲル) の中和率を示し、 より厳密には、 上記中和ゲ ルを乾燥、 粉砕してなる複数の重合体粒子 (重合体粒子の集合体) の平 均の中和率を示す。 また、 上記含水ゲル状重合体を中和して得られた重 合体の所望の中和率は、 得られる吸水剤の所望の中和率に等しい。
尚、 従来の吸水剤の製造方法と しては、 予め、 所望する中和率を有す るように中和されたアタ リル酸を重合することにより吸水剤を得る方法 (特開平 1 一 1 2 6 3 1 0号、 米国特許 4 , 9 8 5 , 5 1 8号等) もあ る。 しかしながら、 この方法により得られた吸水剤は、 水可溶成分含有 量が比較的多く、 該吸水剤を衛生用品に用いた場合に、 体液等の水性液 体の拡散性を低下させたり、 上記水性液体の戻り量を増加させたりする 現象が生じる虞れがあるので好ま しく ない。
本発明の吸水剤は、 上記酸基含有不飽和単量体 (塩) を含む単量体成 分を重合してなる含水ゲル伏重合体を後中和してなる重合体から導かれ る重合体粒子の中和率を各々制御することによって、 容易かつ安定して 得るこ とができる。 具体的には、 本発明の吸水剤は、 上記酸基含有不飴 和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含水ゲル状重合体を、 中和指数が所定の値以下となるように後中和した後、 得られた重合体を、 該重合体が有する官能基と反応し得る架構剤と反応させるこ とによって、 容易かつ安定して得るこ とができる。
本発明において、 中和指数とは、 酸基含有単量体を重合してなる含水 ゲル状重合体を中和して得られた重合体の中和状態を、 該重合体を乾燥、 粉砗してなる重合体粒子の所定量中に含まれる、 非許容中和率を有する 粒子の数で示す新規なパラメータ—である。 本実施の形態では、, 酸基含 有単量体、 好ま しく はアク リ ル酸 (塩) を含む単量体成分を重合し、 後 中和工程を経て得られる重合体と該重合体が有する官能基と反応し得る 架撟剤とを混合、 反応させる時点における上記重合体の中和状態につい て、 上記重合体を乾燥、 粉砕してなる重合体粒子の所定量中に含まれる 第 1 許容中和率より も低い中和率を有する重合体粒子の数で示す中和指 数を、 第 1 の中和指数とする。 また、 上記重合体の中和状態について、 上記重合体粒子の所定量中に含まれる第 2許容中和率より も低い中和率 を有する重合体粒子の数と、 上記第 2許容中和率より も高い中和率を有 する重合体粒子の数との合計数で示す中和指数を、 第 2の中和措数とす る。
以下に、 本発明の中和指数の測定方法を、 図 2に基づいて以下に説明 する。
先ず、 図 2に示すように、 2 0 mm X 2 0 mmの大きさの開口部 2 2 aが設けられた厚さ 1 . 6 mmのプラスチッ クプレー ト 2 2の下面側に、 開口部 2 2 aを覆うように、 2 5 mm X 2 5 mmの大きさを有するカバ 一ガラス 2 3 ' を図示しない透明粘着テープで貼り付ける。 次いで、 上 記開口部 2 2 aの中央付近に、 3 0 0 ;um〜6 0 0 ^mに分級した重合 体粒子 2 1 を 2 0 0粒散布する。 次いで、 この重合体粒子 2 1 に、 脱ィ オン水 0. 2 m 1 をマイクロシリ ンジを用いて添加する。 その後、 重合 体粒子 2 1 が膨潤して脱イオン水を吸収しきる直前に、 ブロムチモール ブルー ( B T B) 0. 1 %エタノール溶液とメチルレ ツ ド (MR) 0. 1 %エタノ ール溶液との 1 . 5 : 1 混合溶液 0. 0 5 m 】 をマイクロシ リ ンジを用いて添加する。 これにより、 発色した膨潤ゲルが得られる。 その後、 プラスチッ クプレー ト 2 2上面側に、 開口部 2 2 aを覆うよう に、 2 5 m m x 2 5 ni mの大きさを有するカバーガラス 2 3を載置し、 カバ一ガラス 2 3 · 2 3 ' で覆われた開口部 2 2 a内に上記の膨潤ゲル を押し広げる。 そして、 この膨潤ゲルを形成する着色されたゲル粒子の うち、 比較用拉子の色に相当する色の粒子数を計測して中和指数とする。 尚、 上記カバーガラス 2 3 · 2 3 ' は透明であり、 かつ、 ゲル粒子の 透明性も高く、 しかも、 上記ゲル粒子は、 上記ブラスチッ クプレー ト 2 2の開口部 2 2 a内で殆ど一層に並ぶので、 たとえゲル粒子か一部重な つていたと しても、 プラスチッ クプレー ト 2 2の上面および下面側から、 全てのゲル拉子を確認することができる。
ここで、 比較用粒子とは、 上記中和指数と して第 1 の中和指数を採用 する場合には、 所望の中和率 (即ち、 酸基含有単量体、 好ま しく はァク リル酸 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含水ゲル伏重合体を中和 して得られた重合体の中和率であって、 上記重合体を乾燥、 粉砕してな る重合体粒子の集合体の平均中和率) より も 2 0モル%以上低い各中和 率を有する各含水ゲル状重合体を乾燥して得られる 3 0 0 / π!〜 6 0 0 mに分級した粒子を示す。 該比較用粒子の中には、 中和前の含水ゲル 伏重合体 (即ち、 0モル%の中和率を有する含水ゲル状重合体) を乾燥 して得られる粒子も含まれる。 この場合、 比較用粒子の色に相当する色 の粒子とは、 上記の比較用粒子に上記混合指示薬を添加した場合の色に 相当する色の粒子と定義される。 つまり、 比較用粒子の色とは、 中和率 0モル%の含水ゲル状重合体を 7 5モル%の中和率まで中和する場合、 0モル%〜 5 5モル%の各中和率を有する各ァク リ ル酸 (塩) を重合し P P 0 706
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てなる各含水ゲル伏重合体を後中和せずにそのまま乾燥して得られる粒 子に上記混合指示薬を添加した場合の粒子の色である。
本発明において、 上記比較用粒子の色に相当する色の粒子数は、 所望 の中和率より 2 0モル%以上低い各.中和率を有する各含水ゲル状重合体 を乾燥して得られる 3 0 0 m〜 6 0 0 〃 mに分极した粒子に上記混合 指示薬を添加した場合の色に相当する色の粒子の数を測定することによ つて決定されることが好ま しい。
しかしながら、 諸物性、 環境性、 安全性の面から、 吸水剤の原料とし て用いられる含水ゲル状重合体を中和してなる重合体の中和率、 即ち、 該重合体を乾燥、 粉砕してなる複数の重合体粒子 (重合体粒子の集合体 ) の平均中和率は 5 5モル%を越える中和率、 好ま しく は 6 5 モル%〜 7 5モル%の中和率に調整することが好ま しく、 また、 特に、 上記重合 体粒子の中和率を、 5 5モル%を越えるように各々制御するこ とで高加 圧下の吸収倍率に特に優れる吸水剤を安定して得ることができるこ とか ら、 上記比較用粒子の色に相当する色の粒子数の測定は、 所望の中和率 より 2 0モル%以上低い中和率を有する各含水ゲル状重合体のなかでも、 特に、 5 5モル%以下の中和率を有する各含水ゲル状重合体を乾燥して 得られる粒子に上記混合指示薬を添加した場合の色に相当する色の粒子 をもって比較用粒子の色に相当する色の粒子とみなしてもよい。 また、 上記比較用粒子には、 上記の中和率を有する含水ゲル状重合体の代わり に、 上記の中和率を有するボリァク リル酸架橋体の粒子を用いてもよし、。 本発明によれば、 上記重合体粒子の集合体中に含まれる比較用粒子の 色に相当する色の重合体粒子数を则定することで、 上記重合体粒子の集 合体中に含まれる非許容中和率を有する重合体粒子の数を測定すること ができる。
また、 本願発明者等がさらに検討を重ねた結果、 含水ゲル状重合体を 中和した後、 得られる重合体に表面架橋を施す場合、 9 5 モル%以上の 中和率を有する高中和物の存在は、 表面処理効果を発現し難くするこ と が判った。 特に、 上記の重合体中に遊離のアルカ リが残存していると、 たとえその残存量が少量であつたとしても、 残存するアル力 リ量から本 来低下すると予測される吸収倍率以上に、 高加圧下における吸収倍率が 大き く低下する。
さらに、 本願発明者等の検討によれば、 5 5 モル%以下の中和率を有 する重合体粒子のなかでも、 特に、 3 0 モル%以下の中和率を有する重 合体粒子の存在は、 表面架橋剤の混合性や解離度を大き く低下させ、 そ の存在量から本来予想される以上に高加圧下における吸収倍率の向上を 大き く妨げるこ とが判った。
従って、 本発明において、 第 2許容中和率とは、 上記重合体粒子の中 和率が、 3 0 モル%を越えて 9 5 モル%未満であるこ とを示し、 3 0 モ ル%以下の中和率を有する重合体粒子の数と、 9 5 モル%以上の中和率 を有する重合体粒子の数との合計数で示す中和指数を、 第 2の中和指数 とする。 本発明によれば、 上記重合体粒子の中和率を、 3 0 モル%を越 えて 9 5 モル%未満となるように各々制御して上記第 2の中和指数が所 定の値以下となるように上記含水ゲル伏重合体を中和するこ とで、 高加 圧下の吸収倍率に便れる吸水剤を安定して得ることができる。
上記中和指数として第 2の中和指数を採用する場合、 比較用粒子とは, 3 0 モル%以下の各中和率を有する各含水ゲル伏重合体を乾燥して得ら れる 3 0 0 tz m〜 6 0 0 mに分級した粒子、 並びに、 9 5 モル%以上 の各中和率を有する各含水ゲル状重合体を乾燥して得られる 3 0 0 m 〜 6 0 0 mに分极した粒子を示す。 そして、 上記第 2の中和指数を採 用する場合にも、 上記比較用粒子としては、 上記の中和率を有するボリ アタ リル酸架榇体の粒子にて代用することができる。
尚、 上記中和指数の測定において、 上記重合体粒子 2 1 に上記混合指 示薬を添加した場合の色は、 上記重合体粒子 2 1の中和率が高くなるに 従って、 赤—オレ ンジ→黄→黄綠 ~*緑と連铳的に変化する。
従って、 上記第 1 の中和指数を簡便に測定する方法としては、 比較用 粒子の色に相当する色の粒子の数の計測に際して、 所望の中和率よりも 2 0 モル%低い中和率を有する含水ゲル伏重合体 (あるいは 5 5 モル% の中和率を有するボリァク リル酸架橋体) を乾燥して得られる粒子に上 記混合指示薬を添加した場合の色と同じ色の粒子並びに該粒子よりも赤 味がかった粒子の数を計測すればよい。
同様に、 上記第 2の中和指数を簡便に測定する方法としては、 比較用 粒子の色に相当する色の粒子の数の計測に際して、 3 0 モル%の中和率 を有する含水ゲル状重合体 (あるいは 3 0 モル%の中和率を有するボリ ァク リル酸架橋体) を乾燥して得られる粒子に上記混合指示薬を添加し た場合の色と同じ色の粒子並びに該粒子よりも赤味がかった粒子の数と、 9 5 モル%の中和率を有する含水ゲル伏重合体 (あるいは 3 0 モル%の 中和率を有するボリアク リル酸架樣体) を乾燥して得られる粒子に上記 混合指示薬を添加した場合の色と同じ色の粒子並びに該拉子よりも綠が かった拉子の数とを計測すればよい。
尚、 試料中、 3 0 0 m〜 6 0 0 u mの粒子が存在しない場合には、 1 5 0 m〜 3 0 0 m、 若しくは 6 0 0 m〜 8 5 0 i mの粒子を用 いても評価が可能である。
以上のように、 本発明において、 第 1許容中和率とは、 上記重合体粒 子の許容中和率を Z , (モル%) とし、 上記重合体粒子の集合体の平均 中和率を Z 2 (モル%) とした場合に、 下記の関係式
2 1 > ∑ 2 — 2 0 (モル%)
を満たす中和率 (つまり、 重合体粒子の平均中和率よりも 2 0 モル%以 上、 下回らない中和率) 、 または、 5 5 モル%を越える中和率を示す。 また、 非第 1許容中和率とは、 重合体粒子の平均中和率よりも 2 0 モル %以上低い中和率、 あるいは、 5 5 モル%以下の中和率であることを示 す。
また、 本発明において、 第 2許容中和率とは、 3 0 モル%を越えて 9 5 モル%未満の中和率を示し、 非第 2許容中和率とは、 3 0 モル%以下 の中和率、 あるいは、 9 5 モル%以上の中和率であることを示す。
具体的には、 上記の後中和としては、 ①上記第 1 の中和指数が 1 0以 下となるように行われる方法と、 ②上記第 2の中和指数が 3 0以下とな るように行われる方法があり、 そのなかでも、 前者の方法①がより好ま しい。 そして、 上述した理由により、 上記の後中和としては、 上記①ぉ よび②の方法に記載された中和指数にかかる条件を共に満たすように行 われることが特に好ましい。
本発明において、 上記①の方法を採用する場合には、 重合体拉子 2 0 0粒中における、 非第 1許容中和率を有する重合体粒子の数が 1 0粒以 下 (即ち、 重合体粒子の集合体における第 1許容中和率を有する重合体 粒子の数の割合が 9 5 %よりも大きく、 非第 1許容中和率を有する重合 体粒子数の示す割合が 5 %以下) であれば、 高加圧下の吸収倍率に優れ る吸水剤を安定して得ることができる。 但し、 前述したように、 9 5モ ル%以上の中和率を有する高中和物の存在は、 表面処理効果を発現し難 くするという問題がある。 そこで、 重合体粒子 2 0 0粒中における、 非 第 1許容中和率を有する重合体粒子の数と、 9 5モル%以上の中和率を 有する重合体粒子の数との合計が 1 0粒以下 (即ち、 重合体粒子の集合 体における 5 5モル%を越えて 9 5モル%未満の中和率を有する重合体 粒子の数の割合が 9 5 %よりも大きく、 5 5モル%以下の中和率を有す る重合体粒子と 9 5モル%以上の中和率を有する重合体粒子の数との合 計の割合が 5 %以下、 または、 重合体粒子の集合体における重合体粒子 の平均中和率よりも 2 0モル%以上、 下回らず、 かつ、 9 5モル%未満 の中和率を有する重合体粒子の数の割合が 9 5 %よりも大き く、 重合体 粒子の平均中和率よりも 2 0モル%以上低い中和率を有する重合体粒子 と 9 5モル%以上の中和率を有する重合体粒子の数との合計の割合が 5 %以下) であれぱ、 吸収特性、 特に高加圧下の吸収倍率により一層優れ る吸水剤をさらに安定して得ることができる。
また、 本発明によれば、 上 fe第 1 の中和指数が 1 0を越える場合でも, 上記第 2の中和指数が 3 0以下であれは、 従来と比較して、 吸収特性、 特に高加圧下の吸収倍率に優れる吸水剤を安定して得ることができる。 本発明において、 上記第 1の中和指数は、 1 0以下 (つまり、 0以上, 1 0以下) であることが必要であり、 好ま しくは 5以下である。 また、 上記第 2の中和指数は、 3 0以下 (つまり、 0以上、 3 0以下) である ことが必要であり、 好ましくは 2 0以下である。 尚、 中和指数が 0 とは, 中和指数の測定方法において、 比較用粒子の色に相当する色の粒子がな いこと、 即ち、 重合体粒子レベルで、 完全に均一に所望する中和率に中 和されていることを示す。
上記第 1 の製造方法において、 上記ァク リル酸 (塩) を含む単量体成 分を重合してなる重合体と、 該重合体が有する官能基と反応し得る架橋 剤とを反応させる時点は、 好ま しく は含水ゲル状重合体を本発明の方法 で後中和した後、 乾燥粉砕して最終製品である吸水剤に近い粒度に調整 した後である。 従って、 この場合には、 乾燥粉砕して最終製品に近い粒 度に調整した吸水剤前駆体としての重合体粒子の第 1 の中和指数が 1 0 以下および Zまたは第 2の中和指数が 3 0以下となるように含水ゲル状 重合体を中和すればよい。
また、 上記中和状態は、 架橋反応後も維持されるので、 最終製品であ る吸水剤の中和指数は、 該吸水剤が吸水して膨潤ゲルとならない限り、 上記架橋反応時における重合体粒子の中和指数が維持される。 つまり、 上記重合体粒子の中和指数が、 そのまま、 吸水剤の中和指数となる。 尚、 最終製品である吸水剤の中和指数も、 アク リル酸 (塩) を含む単量体成 分を重合してなる重合体粒子の中和指数と同様の方法により測定するこ とができる。
また、 上記吸水剤の所望の中和率が上記含水ゲル状重合体を中和して 得られる重合体の所望の中和率に等しく、 しかも、 上記重合体から導か れる重合体粒子の中和指数が吸水剤の製造後も維持されるこ とから、 本 発明において、 上記吸水剤を構成する吸水剤粒子の許容中和率は、 上記 重合体粒子の許容中和率に等しい。 従って、 上記吸水剤粒子の第 1許容 中和率とは、 上記吸水剤粒子の許容中和率を Z , (モル と し、 上記 吸水剤粒子の集合体の平均中和率を Z 2 (モル%) とした場合に、 下記 の関係式 Z i > Z 2 一 2 0 (モル%)
を SIたす中和率 (つま り、 吸水剤粒子の平均中和率よりも 2 0 モル%以 上、 下回らない中和率) 、 または、 5 5 モル%を越える中和率を示す。 また、 上記吸水剤粒子の非第 1許容中和率とは、 吸水剤粒子の平均中和 率よりも 2 0 モル%以上低い中和率、 あるいは、 5 5 モル%以下の中和 率であることを示す。 そして、 本発明において、 吸水剤粒子の第 2許容 中和率とは、 3 0 モル%を越えて 9 5 モル%未満の中和率を示し、 非第 2許容中和率とは、 3 0 モル%以下の中和率、 あるいは、 9 5 モル%以 上の中和率であることを示す。
以上のように、 上記中和指数は、 重合体粒子 2 1 中における比較用拉 子の色に相当する色の粒子、 つまり、 許容中和率範囲を逸脱する粒子 ( 非許容中和率を有する拉子 ; 以下、 非中和粒子と記す) の数で表され、 重合体粒子一粒一粒までいかに均一に中和されているかを評価すること ができる。 そして、 上記中和指数が低いほど重合体粒子間の p Hのばら つきが小さ く、 安全性にも優れ、 本発明の目的とする高加圧下、 高荷重 下での吸収倍率に優れた吸水剤を安定して得ることかできる。 つまり、 上記の中和指数は、 無加圧下および高加圧下での吸収倍率がともに高く、 しかも、 水可溶成分量が従来よりも低減されていると共に安全性にも優 れ、 膨潤ゲルの P H変化が小さい吸水剤を安定して得る上で、 特に重要 である。
例えば、 上述した先行出願には、 アク リル酸 (塩) を含む単量体成分 を重合してなる含水ゲル状重合体を中和した後、 架撟剤で架橋してなる 吸水性樹脂について記載されている。 しかしながら、 これらの文献では、 後中和により得られた重合体を乾燥粉砕して最終製品である吸水剤に近 い粒度に調整し、 表面架榇剤と反応させる時点での上記重合体の粒子レ ベルでの中和状態の均一性については考慮されておらず、 重合体表面の 中和は均一であっても、 通常、 該重合体を乾燥、 粉砕した後、 表面架橋 反応を行う時点における重合体粒子一粒一粒の中和伏態は未だ不均一で める
つまり、 従来は、 該含水ゲル状重合体において、 塩基性物質が目視な いしは指示薬でも確認されない状態、 具体的には、 上記含水ゲル状重合 体にフ エ ノ ールフタ レイ ンを添加しても、 フ エ ノ ールフタ レイ ンによる 発色 (赤色) が確認されない状態が得られた時点をもって、 上記含水ゲ ル状重合体の中和の終点とみなしていた。 しかしながら、 上記の含水ゲ ル状重合体、 即ち、 従来の吸水性樹脂の原料として用いられている、 後 中和工程を経て得られた重合体は、 マク口的には所望する中和率を有し ていても、 重合体粒子をミ クロ レベルで評価した場合、 各々の重合体粒 子が全て所望する中和率を有しているわけではない。
実際、 従来の後中和工程を経て得られた重合体の中和伏態の均一性を 本願の第 1 の中和指数にて評価すると、 従来の重合体粒子は、 本願と比 較して上記第 1 の中和指数が高く、 図 4に示すように、 許容中和率範囲 内にある粒子 (以下、 中和粒子と記す) 2 1 aに混じって非中和粒子 2 1 bが多数見受けられる。
そして、 このよ う に中和指数の大きい重合体を該重合体が有する官能 基と反応し得る架榇剤と反応させて得られた吸水性榭脂 (吸水剤) は、 低加圧下における吸収倍率は一定のレベルまで向上するが、 高加圧下に おける吸収倍率は一定のレベルまで向上し難い。 しかも、 該吸水性樹脂 を膨潤させてなる膨潤ゲルの P Hは経時的に変化する。 このよ うに、 本 発明の目的、 特に、 高加圧下での吸収倍率の向上を達成するには、 第 1 の中和指数が 1 0以下および Zまたは第 2の中和指数が 3 0以下である ことが臨界的に必須である。 中和指数が上記の値を越える場合、 無荷重 (無加圧) 下や低加圧下での吸収倍率はあまり変わらないが、 吸水剤粒 子全体の高加圧下での吸収倍率は、 比較用粒子の色に相当する粒子の存 在割合 (例えば 1 0粒/ 2 0 0粒あるいは 3 0粒 2 0 0粒) によって、 本来低下すると予測される物性以上に大きく低下する。
上記含水ゲル状重合体を中和する方法としては、 例えば、 複数の回耘 軸を有する容器内で含水ゲル状重合体を、 回転軸の回転による剪断力に より細分化しながら中和剤やその水溶液を添加、 混練する方法 (特開平 1 - 1 3 1 2 0 9号公報) 等が知られている。 しかしながら、 本発明の 中和指数を達成するためには、 これらの方法では不充分である。
本発明の中和指数を達成する具体的な方法としては、 例えば、
( 1 ) 含水ゲル伏重合体に中和剤を添加して充分攙拌した後、 さらに水 性液を添加して中和剤に再配列を起こさせる方法、
(2) 含水ゲル状重合体を、 目標とする中和度を達成するために必要と される中和剤の量よりも多:!の中和剤を含む中和剤溶液中に充分浸潸し た後、 漶過する方法、
(3) 中和剤を I i n!〜 1 0 0 0 mの範囲内の非常に微細な液滴とし、 攪拌下、 長時間かけて含水ゲル状重合体と混合する方法、
(4) 含水ゲル伏重合体の粒径を 1 ;z m ~ 1 0 0 0 mの範囲内に調整 した後、 中和剤を添加する方法、
(5) 中和剤を添加した含水ゲル状重合体を高圧状態もしく は加圧状態 下で放置する方法、 (6) 中和剤を添加した含水ゲル状重合体にマイクロ波、 超音波等を照 射する方法、
(7) 中和剤を添加した含水ゲル状重合体を 2 4時間以上 (本発明の中 和指数が達成されるまで) 放置する方法、
(8) 界面活性剤や無機粉体の存在下で、 含水ゲル状重合体に中和剤を 添加して混合する方法、
(9) 逆相懸 ®重合して得られた粒子状含水ゲル状重合体に、 中和剤水 溶液を有機溶剤を介することなく直接散布する方法、
( 10)含水ゲル状重合体を乾燥し、 必要により粉碎して得られた最終製 品としての吸水剤に近い粒度を有する粉末 (吸水剤前駆体) に、 中和剤 水溶液を混合する方法、
(1 1 )上記粉末 (吸水剤前駆体) を、 目標とする中和度を達成するため に必要とされる中和剤の量より も多量の中和剤を含む中和剤溶液中に充 分浸清した後、 據過する方法、
( 12)アンモニア等のガス状中和剤と含水ゲル状重合体とを反応させる 方法等が挙げられる。
そのなかでも、 上記(1 ) の方法が、 容易、 かつ、 短時間で本発明の中 和指数を達成することができると共に、 より吸収性能に優れる吸水剤を 得ることができるので、 特に好ましい。
本発明の中和指数を達成するために用いられる上記中和剤としては、 特に限定されるものではなく、 従来公知の無機または有機の塩または酸 を使用することができる。 上記中和剤としては、 具体的には、 例えば、 水酸化ナ ト リ ウム、 水酸化力 リ ゥ厶、 水酸化リチウム、 水酸化ァンモニ ゥム、 炭酸ナ ト リウム、 炭酸カ リ ウム、 炭酸了ンモニゥム、 炭酸水素ナ ト リウム、 炭酸水素力 リウム、 炭酸水素ァンモニゥム、 リ ン酸ナ ト リウ ム、 リ ン酸カ リ ウム、 リ ン酸アンモニゥム、 ホウ酸ナ ト リ ウム、 ホウ酸 カ リ ウム、 ホウ酸ア ンモニゥム、 酸ナ ト リ ウム、 酢酸カ リ ウム、 酢酸 ア ンモニゥ厶、 乳酸ナ ト リ ウム、 乳酸カ リ ウム、 乳酸ア ンモニゥ厶、 プ ロ ピオン酸ナ ト リ ウム、 プロ ピオン酸カ リ ウム、 プロ ピオン酸ア ンモニ ゥム等が挙げられる。
これら中和剤は、 一種類のみを用いてもよ く、 適宜二種類以上を混合 して用いてもよい。 そのなかでも、 アク リ ル酸を主成分とする単量体成 分を重合して得られる含水ゲル状重合体を後中和する場合には、 水酸化 ナ ト リ ウム、 水酸化カ リ ウム、 水酸化リ チウム、 水酸化ア ンモニゥム等 の一価陽イオ ンの水酸化物 ; 酸ナ ト リ ウム、 炭酸カ リ ウム、 炭酸ア ン モニゥム、 炭酸水素ナ ト リ ウム、 炭酸水素カ リ ウム、 炭酸水素ア ンモニ ゥム等の一価陽イオンの炭酸塩が、 工業的に入手が容易で、 しかも、 高 物性であり、 また、 効率的に中和指数を低減させることができるこ とか ら好ま しい。
また、 無機酸または有機酸を用いて P Hの高い領域の含水ゲル状重合 体の中和を行う方法、 即ち、 一旦アルカ リ性にしてから酸で中和する方 法を用いた場合でも、 中和指数が本願の範囲内となる限り、 高加圧下、 高荷重下での吸収倍率に優れる吸水剤を安定して得るこ とができる。 こ の場合に用いられる上記有機酸または無機酸としては、 例えば、 リ ン酸、 硫酸、 塩酸、 炭酸、 硝酸、 クェン酸、 乳酸等が挙げられるが特に限定さ れるものではない。 この場合にも、 これら有機酸、 無機酸は、 一種類の みを用いてもよいし、 適宜、 二種類以上を混合して用いてもよい。
これら中和剤は、 水溶液 ; スラ リ ー : 粉末、 顆拉等の粉体で含水ゲル 2 g
状重合体に添加するこ とができる。 そのなかでも、 上記中和剤を水溶液 と して用いることが、 上記中和指数到達時間の短縮化を図るこ とができ るので好ましい。
また、 上記(1〉 の方法において用いられる水性液としては、 好ま しく は水であり、 水を主成分として、 塩基以外のその他の塩類や親水性有機 溶媒等を、 本発明の目的を妨げない範囲内で含んでいてもよい。
含水ゲル状重合体の中和時に、 上記水性液を添加する際には、 含水ゲ ル状重合体に中和剤を添加し、 含水ゲル伏重合体表面が目的の P H領域 に中和されたこ とを確認した後で水性液を添加するこ とが好ま しい。 こ の場合の中和確認は、 フ エノ ールフタレ イ ン等の中和指示薬が好適であ る ο
上記水性液の添加量は、 含水ゲル状重合体 1 0 0重量部に対し、 2重 量部〜 1 0 0重量部の範囲内が好ま しく、 5重量部〜 1 0 0重量部の範 囲内がさらに好ま しく、 1 0重量部〜 5 0重量部の範囲内が特に好ま し い。 上記水性液の添加量が 2重量部未満であれば、 中和指数を所定の値 以下に低減させるために要する時間が長く なりすぎる。 一方、 上記水性 液の添加量が 1 0 0重量部を越えると乾燥条件が厳しく なり、 最終製品 とするための乾燥工程に負担がかかりすぎるため、 工業的に好ま しく な い。
上記水性液を添加する場合には、 該水性液と含水ゲル伏重合体とを、 連続または間欠的に混合、 混練を行うことが好ま しい。 また、 中和を完 了させるまでには、 この混合物をさらに 1 時間以上保持することが好ま しく、 より好ましく は 2時間以上、 特に好ま しく は 6時間以上、 最も好 ま しく は 1 2時問以上保持する。 この場合の保持温度としては、 0 °C〜 8 0 'Cの範囲内であり、 5で〜 5 0 'Cの範囲内で、 含水ゲル状重合体の 含水率が変化しないような条件であるこ とが好ましい。 そして、 よ り好 ま しく は、 第 1 の中和指数が 5以下およびノまたは第 2の中和指数が 2 0 下となるように水性液の添加量および保持時間が選択される。
このように、 本発明にかかる製造方法により後中和された重合体は、 中和指数が 1 0以下およびノまたは第 2の中和指数が 3 0以下であり、 図 1 に示すように、 非中和粒子 2 1 わが、 従来と比較して少な く、 粒子 レベルでより均一に中和されている。
本発明にかかる吸水剤は、 上記の方法により後中和された重合体を、 該重合体が有する官能基と反応し得る架橋剤と反応させ、 表面架橋させ るこ とによって得るこ とができる。 このように、 粒子レベルで中和率が 制御された重合体を上記架橘剤 (以下、 表面架橋剤と記す) の存在下に 処理し、 表面架橋するこ とによって、 該重合体の表面近傍の架撟密度を 内部より も高く するこ とができる。 これにより、 吸収特性に優れる吸水 剤を得るこ とができる。
上記重合体は、 その含水率を調整せずに架樣剤と反応させるこ と もで きるが、 最終製品の高加圧下での吸収特性を最大限に高めるためには、 上記重合体を乾燥し、 好ましく は含水率が 1 0重量%以下となるように 調整した後、 必要に応じて粉砕を行い、 所望の粒度に調整してから架橋 剤を添加、 反応させるこ とが好ましい。
上記重合体の乾燥方法としては、 特に限定されるものではなく、 例え ば、 熱風乾燥、 ドラム ドライヤー等を用いた薄膜乾燥、 減圧乾燥、 流動 床乾燥、 凍結乾燥等、 従来公知の種々の乾燥方法を用いることができる, この場合の上記重合体の乾燥温度は、 特に限定されるものではないが、 8 0 'C〜 2 3 0 eC程度に設定すればよい。 また、 粉砕方法としては、 特 に限定されるものではなく、 例えば、 ハンマー式粉碎機、 ロール式粉砕 機、 またはジェ ッ ト気流式粉砕機等を用いて粉砕する方法等、 従来公知 の種々 の粉砕方法を用いるこ とができる。
このようにして得られた吸水剤前駆体としての重合体は、 一次粒子ま たは造粒粒子であって、 不定形破砕状、 球状、 不定形顆粒状、 棒状、 略 球状、 扁平状等の種々の形状を有し、 その含水率は 1 0重量%以下であ ることが好ま しく、 5重量%以下であるこ とがさらに好ま しい。 また、 上記乾燥後の重合体を粉砕、 分級して得られる重合体粒子の平均粒子径 は 2 0 O n!〜 6 0 0 mであり、 より好ま しく は 1 5 0 m以下の粒 子の割合が 1 0重量%以下、 さ らに好ましく は 1 5 0 / m以下の粒子の 割合が 5重量%以下である。
また、 上記表面架撟剤としては、 上記重合体が有する官能基と反応可 能な化合物であれば、 特に限定されるものではない。 上記表面架橋剤と しては、 具体的には、 例えば、 エチレ ンダリ コール、 ジエチレングリ コ ール、 プロ ピレ ングリ コール、 ト リ エチ レ ングリ コール、 テ ト ラエチ レ ングリ コール、 ボリ エチレ ングリ コール、 1 , 3 —プロパンジォ一ル、 ジブロピレ ングリ コール、 2 , 2 , 4 — ト リ メチル一 1 , 3 —ペンタ ン ジオール、 ポリ プロ ピレ ングリ コール、 グリ セ リ ン、 ボリ グリ セ リ ン、 2 —ブテン一 1 , 4 ー ジオール、 し 4 一ブタ ンジオール、 1 , 5 —ベ ン夕 ンジオール、 1 , 6 —へキサンジオール、 1 , 2—シク ロへキサン ジメ タノ ール、 1 , 2—ンク ロへキサノ ール、 ト リ メチロールブロ ノくン、 ジエタノ ールァ ミ ン、 ト リエタノ ールァ ミ ン、 ポリ オキンプロ ピレ ン、 ォキンエチ レ ンォキンプロ ピレ ンブロ ッ ク共重合体、 ペン夕エ リ ス リ ト 一ル、 ソルビトール等の多価アルコ一ル化合物 ; エチレングリ コ一ルジ グリ シジルエーテル、 ボリエチレングリ コールジグリ シジルェ一テル、 グリセロールボリ グリ シジルエーテル、 ジグリセロールボリ グリ シジル エーテル、 ボリ グリセ口一ルボリ グリ シジルエーテル、 ボリプ σピレン グリ コールジグリ シジルエーテル、 グリ シ ドール等の多価ェボキシ化合 物 : エチレンジァ ミ ン、 ジエチレン ト リア ミ ン、 ト リエチレンテ トラ ミ ン、 テ トラエチレンペンタ ミ ン、 ペン夕エチレンへキサミ ン、 ボリ ァ リ ルァ ミ ン、 ポリエチレンィ ミ ン等の多価ア ミ ン化合物 ; 2 , 4 - ト リ レ ンジイ ソシァネー ト、 へキサメチレンジイ ソンァネー ト等の多価イ ソシ ァネー ト化合物 ; 1 , 2 —エチレンビスォキサゾリ ン等の多価ォキサゾ リ ン化合物 : し 3 -ジォキフラン一 2 —オン、 4 —メチル 1 , 3 —ジ ォキソラ ン一 2 —オン、 4 , 5 —ジメチルー し 3 —ジォキソラン一 2 一オン、 4 , 4 —ジメチルー 1 , 3—ジォキソラ ン一 2 —オン、 4 —ェ チル— 1 , 3 —ジォキソラン一 2—オン、 4 — ヒ ド πキシメチル一 1, 3 —ジォキソラ ン一 2 —オン、 1 , 3 —ジォキサン一 2 —オン、. 4 —メ チル一 1 , 3—ジォキサン一 2—オン、 6 —ジメチルー 1 , 3 —ジ ォキサン一 2—オン、 し 3—ジォキソノくン一 2 -オン等のアルキレン カーボネー ト ; ェピクロルヒ ドリ ン、 ェビブロムヒ ドリ ン、 ひ メチル ェピクロロヒ ドリ ン等のハロエポキシ化合物 ; 7 —ァ ミ ノプロ ビル ト リ メ トキシシラン等のシランカップリ ング剤 ; 亜鉛、 カルシウム、 マグネ シゥム、 アルミニウム、 鉄、 ジルコニウム等の水酸化物および塩化物等 の多価金属等が挙げられるが、 特に限定されるものではない。
これら表面架橋剤は、 一種類のみを用いてもよ く、 適宜、 二種類以上 を混合して用いてもよい。 これら表面架榇剤のなかでも、 溶解度パラメ 一夕 (S P値) が互いに異なる第一表面架撟剤および第二表面架橋剤を 組み合わせてなる表面架橋剤 (米国特許第 5 , 4 2 2, 4 0 5号参照) を用いるこ とが、 高加 下での吸収倍率に特に優れる吸水剤を得るこ と ができるので好ま しい。 尚、 上記の溶解度パラメ一夕とは、 化合物の極 性を表すフ ァ クタ一として一般に用いられる値である。 本発明において は、 上記の溶解度パラメータに対して、 ポリマーハン ドブッ ク第 3版 ( WILEY INTERSC1ENCE社発行) 5 2 7頁〜 5 3 9頁に記載されている溶媒 の溶解度パラメータ 5 ( c a 1 / c m8)1/z の値を適用することとする。 また、 上記の頁に記載されていない溶媒の溶解度パラメータに関しては、 該ポリマーハン ドブッ クの 5 2 4頁に記載されている Sm a 1 1 の式に、 同 5 2 5頁に記載されている H o yの凝集エネルギー定数を代入して導 かれる値を適用することとする。
上記の第一表面架橋剤としては、 重合体が有する官能基と反応可能な、 溶解度パラメータが 1 2. 5 ( c a 1 / c m3)1/J ^上の化合物が好ま しく、 1 3. 0 ( c a 1 / c m3)'ノ 2 以上の化合物がより好ま しい。 上 記の第一表面架榇剤としては、 具体的には、 例えば、 エチレングリ コ一 ル、 プロ ピレ ングリ コール、 グリセ リ ン、 ペンタエリ ス リ トール、 ソル ビ ト ール、 エチレ ンカーボネー ト ( し 3—ジォキゾラ ン一 2—オン) 、 プロ ピレ ンカーボネー ト ( 4 ーメチルー 1 . 3—ジォキソラ ン一 2 —才 ン) 等が挙げられる力 <、 これら化合物に限定されるものではない。 これ ら第一表面架橋剤は、 一種類のみを用いてもよ く、 適宜、 二種類以上を 混合して用いてもよい。
また、 上記の第二表面架榇剤としては、 重合体が有する官能基と反応 可能な、 溶解度パラメータが 1 2. 5 ( c a 1 / c m3)1 /2 未満の化合 物が好ま しく、 9. 5 ( c a \ / c m 3)i z ~ 1 2. 0 ( c a l / c m 3 ) 1 の範囲内の化合物がより好ましい。 上記の第二表面架橋剤と して は、 具体的には、 例えば、 ジエチレングリ コール、 ト リエチレ ングリ コ ール、 テ トラエチレングリ コール、 1 , 3 —プロパンジオール、 1 , 4 一ブタンジオール、 し 5 —ペンタンジオール、 1 , 6 —へキサンジォ ール、 2 , 5 —へキサンジオール、 ト リ メ チロールプロパン、 エチ レ ン グリ コールジグリ シジルエーテル、 ボリ エチ レ ングリ コールジグリ シジ ルエーテル、 グリ セ口一ノレボリ グリ シジルエーテル、 ボリ グリ セロール ボリ 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、 ボリ プロ ピレングリ コールジグリ シジルェ一テル等が挙げられるが、 こ れら化合物に限定されるものではない。 これら第二表面架檎剤は、 一種 類のみを用いてもよく、 適宜、 二種類以上を混合して用いてもよい。 上記表面架榇剤の使用量、 即ち、 上記第一表面架榇剤および第二表面 架橋剤の合計量は、 用いる架撟剤の種類やそれらの組み合わせ等にもよ るが、 最終的に得られる吸水剤の固形分 1 0 0重量部に対して、 0 . 0 0 1 重量部〜 〗 0重量部の 15囲内であるこ とが好ま しく、 0 . () 1重量 部〜 5重量部の範囲内であることがさらに好ま しい。 上記表面架撟剤の 使用量が上記範囲内であれば、 吸水剤の表面近傍の架橋密度を内部より も高くすることができ、 これにより、 荷重の大きさによらず、 加圧下で の吸収特性に優れる吸水剤を得ることができる。 上記架榇剤の使用量が 0 . 0 0 1 重悬部未潢であれば、 加圧下での吸収特性の改良効果が充分 に得られない虞れがあるので好ま しくない。 また、 上記架橘剤の使用量 が 1 0重量部を越えると、 添加した架橋剤が効率良く使用されず、 不経 済となるばかりか、 吸水剤における最適な架橋構造を形成する上で、 表 面架橋剤の量が過剰量となり易く、 過度に吸収倍率が低下する虞れがあ るので好ま し く ない。
上記重合体と表面架橋剤とを混合する際には、 混合時あるいは混合後 に、 必要に応じて、 水、 水蒸気、 または水と親水性有機溶媒とからなる 水性液等を添加してもよい。 このとき、 上記表面架橋剤が多価アルコ一 ル化合物や多価エポキシ化合物、 アルキレンカーボネー ト等、 重合体と 共有結合で反応する化合物である場合には、 溶媒として水、 水蒸気、 ま たは水と親水性有機溶媒とからなる水性液等を添加することにより、 加 圧下での吸収特性が大き く 向上する場合があるので好ま しい。
上記親水性有機溶媒としては、 特に限定されるものではないか、 具体 的には、 例えぱ、 メ チルアルコール、 エチルアルコール、 n —プロ ピル ァノレコール、 i s 0—プロ ピルアルコール.. n —ブチルアルコール、 i s 0 —ブチルアルコール、 t 一ブチルアルコール等の低級アルコール類 ; アセ ト ン等のケ ト ン類 ; ジォキサン、 アルコキシ (ポリ ) エチ レ ング リ コール、 テ ト ラ ヒ ドロ フ ラ ン等のエーテル類 : N, N—ジメチルホル ムア ミ ド等のア ミ ド類 ; ジメチルスルホキシ ド等のスルホキシ ド類等が 挙げられる。
この場合に使用される水の量は、 用いる重合体の種類や粒径等にもよ るが、 重合体の固形分 1 0 0重量部に対して、 1 0重量部以下、 好ま し く は 1 重量部〜 5重量部の範囲内である。 また、 上記親水性有機溶媒の 使用量は、 用いる重合体の種類や粒径等にもよるか、 重合体の固形分 1 0 0重量部に対して、 1 0重量部以下、 好ま しく は 0 . 1 重量部〜 5重 量部の範囲内である。
上記重合体と表面架橋剤とを混合する際には、 例えば、 上記の水性液 中に重合体を分散させた後、 表面架榇剤を混合してもよ く、 水や水性液 に溶解させた表面架插剤を、 重合体に直接、 噴霧若しく は滴下して混合 してもよい。 また、 水を用いて混合する場合には、 水に不溶な微拉子状 の粉体や、 界面活性剤、 各種有機酸や無機酸等を共存させてもよい。 上記重合体と表面架橋剤とを混合する際に用いられる混合装置は、 両 者を均一にかつ確実に混合するために、 大きな混合力を備えていること が好ま しい。 上記の混合装置としては、 例えば、 円筒型混合機、 二重壁 円錐型混合機、 V字型混合機、 リ ボン型混合機、 スク リ ユー型混合機、 流動型炉ロータ リ ーデスク型混合機、 気流型混合機、 双腕型二—ダー、 内部混合機、 粉砕型ニーダー、 回転式混合機、 スク リ ュー型押出機等か 好適である。
詳しい理由は不明であるが、 本発明にかかる特定の中和指数を示す重 合体は、 従来の後中和による重合体と比較して、 表面架摘剤との均一混 合性に遙に優れている。
上記の製造方法では、 上記重合体と表面架橋剤とを混合した後、 架橋 剤の種類により、 必要に応じて加熱処理を行い、 重合体の表面近傍を架 橋させる。 上記加熱処理の処理温度は、 用いる表面架橋剤にもよるが、 8 0で以上が好ま しく、 1 0 0 'C〜 2 3 0 °Cの範囲内がさらに好ま しく, 1 6 0て〜 2 2 0 eCの範囲内が特に好ま しい。 上記加熱処理温度が 8 0 で未満であれば、 加熱処理に時間がかかり、 生産性の低下を引き起こす のみならず、 均一な架橋構造が形成されず、 本発明の目的とする加圧下 での吸収特性の高い吸水剤を得ることができない虞れがある。
上記の加熱処理は、 通常の乾燥機または加熱炉を用いて行う こ とがで きる。 上記の乾燥機としては、 例えば、 溝型混合乾燥機、 ロータ リ —乾 燥機、 デスク乾燥機、 流動層乾燥機、 気流型乾燥機、 赤外線乾燥機等か 挙げられる。 上記の加熱処理時間は、 該加熱処理に用いられる乾燥機や 加熱炉等の加熱処理装置の種類等にもよるが、 好ま しく は 1 分間〜 1 2 0分間、 さ らに好ま しく は 5分間〜 6 0分間である。
以上の製造方法により得られる吸水剤は、 上記重合体粒子表面が架橋 されてなる複数の吸水剤粒子からなり、 吸水剤粒子表面の架橋が均一に 形成されているため、 無加圧下での吸収倍率が高いだけでなく、 加圧下 での吸収特性が改善され、 5 0 g/ c m2 という高加圧下においても、 生理食塩水で 2 0 gZ g以上、 好ま しく は 2 3 gZ g以上、 より好ま し く は 2 5 gZ g以上、 特に好ま しく は 2 7 gZ g以上、 最も好ま しく は 3 0 g/ g以上という優れた吸収倍率を示す。 また、 上記の製造方法に より得られる吸水剤は、 水可溶成分量が 1 0重量%以下、 好ま しく は 5 重量%以下と少ない。
このように、 無加圧下および高加圧下での吸収倍率が高く、 しかも、 水可溶成分量が従来よりも低減された吸水剤を得るためには、 後中和を 行う必要がある。 本発明において中和指数の下限の理想値は 0である。 但し、 後中和工程を経て得られる重合体の中和指数を 0 とするためには、 例えば、 大規模な混合装置を必要としたり、 製品に大きな負荷がかかる ような超高速混合を必要とし、 結果的に高コス トとなったり、 製品の破 損等の不都合を招く場合がある。 このため、 中和指数を 0 とすることに より生じるデメ リ ッ トに見合う効果を考えると、 本願の目的を達成する ためには、 得られる吸水剤の中和指数の下限は通常 1 で充分である。 そ して、 中和状態は、 架橋反応後も維持されるので、 最終製品である吸水 剤の中和指数は、 前記架橋反応時における重合体粒子の中和指数が維持 されている。 従って、 得られる吸水剤は、 第 1 の中和指数が 1以上、 1 0以下、 好ましく は 0以上 1 0以下および/または第 2の中和指数が 1 以上、 3 0以下、 好ましくは 0以上、 3 0以下で、 かつ、 5 0 g / c m 2 の荷重下の生理食塩水の吸収倍率が 2 0 g Z g以上である。
尚、 予め所望の中和率に中和された酸基含有単量体を重合して得られ た吸水剤の中和指数は、 原料となる酸基含有単量体が既に所望の中和率 を有しているため、 第 1 の中和指数および第 2の中和指数ともに 0にな る。 しかしながら、 予め所望の中和率に中和された酸基含有単量体を重 合した場合、 水可溶成分が低滅された吸水剤を得ることは困難である。 従って、 水可溶成分が低減されていると共に高加圧下の吸収倍率が高 い吸水剤を安定して得るためには、 上述したように後中和を行う必要か あると共に、 原料となる含水ゲル状重合体を中和してなる重合体の中和 率を粒子レベルで制御する必要がある。
本発明にかかる吸水剤は、 無加圧下および高加圧下での吸収倍率が高 く、 無加圧下、 加圧下に関わらず、 いかなる使用条件下においても吸水 剤内部への液体の吸収移行のための導液空間が確保されており、 高加圧 条件下においても高い吸収倍率を得ることができる。 このため、 該吸水 剤は、 紙、 粉砕パルプ等の親水性繊維材料からなる支持構造体と複合さ れて、 衛生用品等の吸水剤として長時間好ましく使用することができる ( また、 本発明により得られる吸水剤を水で自重の 1 0 0倍に膨潤させ てなる 1 0 0倍膨潤ゲルは、 該 1 0 0倍膨潤ゲル形成後、 5分間経過後 と 1 2 0分間経過後との p H変化量が 0 . 2以下と非常に小さい。 つま り、 1 0 0倍膨潤ゲルを形成後、 5分間経過後の該 1 0 0倍膨潤ゲルの p Hを Y , 、 1 2 0分間経過後の該 1 0 0倍膨潤ゲルの p Hを Y 2 とす ると、 次式
Y! - Y 2 ≤ ! 0 . 2 1
を潢たす。 このため、 該吸水剤を用いた衛生用品は、 中和に用いたアル 力 リや酸の残存量が少なく、 体液等の水性溶液を吸収した場合でも Ρ Η 安定性に優れ、 従来と比較して安全性が向上されている。
以上のように、 本発明の吸水剤の製造方法によれば、 酸基含有単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含水ゲル状重合体を中和して得 られる重合体から導かれる重合体粒子の中和率を、 各々許容中和率とな るように制御するこ とで、 無加圧下および高加圧 (荷重) 下での吸収倍 率が高く 、 しかも、 水可溶成分量が従来より も低減されていると共に、 膨潤ゲルの Ρ Η変化が小さい吸水剤を安定して提供するこ とができる。 尚、 上記重合体粒子の中和率を制御せずに吸水剤を製造した場合、 上記 の吸水特性に優れた吸水剤を安定して得ることは困難である。 また、 得 られた吸水剤を構成する吸水剤粒子の中和率が制御されていない場合、 該吸水剤を水性液で膨潤させて膨潤ゲルとした場合に、 該吸水剤中に残 存している中和に用いた酸やアル力 リによって、 ゲル中で徐々に中和が 進行し、 安全性や ρ Η安定性に欠けるという問題を生じる。 従って、 こ のことからも、 上記の製造方法により製造された吸水剤は、 衛生用品等 の吸水剤と して、 長時間安全に使用するこ とができる。
また、 上記重合体粒子の中和率を制御する際に、 上記重合体粒子の集 合体の中和指数を測定 (確認) することは、 上記の吸水特性に優れた吸 水剤を安定して得るための含水ゲル状重合体の中和の終了の目安となり、 より短時間で含水ゲル状重合体を粒子レベルで均一に中和することがで きる。 この結果、 上記の吸水特性に優れた吸水剤を、 より短時間でかつ 安定して得ることができる。
従って、 本発明の吸水剤を得る際には、 上記重合体粒子の中和指数が 所定の値以下となったことを確認した後、 架橋工程を行うことが好まし い。 但し、 上記中和指数は、 上述したように、 上記含水ゲル伏重合体の 中和の終了の目安として用いることができる。 このため、 例えば吸水剤 の初回の製造時に、 上記中和指数にかかる規定を満たす条件を確認し、 該条件にそって中和を行うこ とで、 次回以降の吸水剤の製造時には、 中 和指数の確認工程を省く ことができる。 即ち、 本発明によれば、 上記の 重合体粒子の集合体を、 中和指数が所定の値以下となるまで中和するこ とで、 吸水剤を構成する吸水剤粒子が、 各々許容中和率を有するように に制御された、 吸水特性に優れる吸水剤を安定して得ることができる。 本発明の吸水剤は、 例えば縑維質材料とともに複合化して得られる紙 おむつや生理用ナプキン等の吸水性物品において、 吸水剤とパルプ等の 維維質材料との総和に対する吸水剤の比率が 5 0重量%以上といった高 康度条件下で使用された場合でも、 荷重下におけるキヤ ビラ リ 一の閉塞 を引き起こすことがない。 従って、 該吸水剤を用いれば、 長時間にわた つて拡散性に優れ、 しかも漏れの少ない吸収体、 吸水性物品を提供する ことができる。 以上のように、 本発明にかかる吸水剤は、 吸水剤が高濃 度に含有された薄型の吸収体に用いてもその吸水能を効率的に発揮する ことができるので、 吸水剤を多量に使用し、 かつ、 薄型化された衛生用 品における吸収体に好適に用いることかできる。
また、 本発明において、 吸水剤を構成する吸水剤粒子が、 各々許容中 和率を有するように制御された、 吸水特性に優れる吸水剤を安定して得 るための方法としては、 前記含水ゲル状重合体を後中和した後、 得られ た重合体を、 ゲル状態のまま、 該重合体中の水分量を所定の範囲内に保 持しながら加熱処理し、 さらに該重合体中の水分を減少させて乾燥させ てから架榇剤と反応させる方法を採用するこ ともできる。
従来、 例えば、 上述した先行出願には、 アク リル酸 (塩) を含む単量 体成分を重合してなる含水ゲル状重合体を中和した後、 架橋剤で架橋し てなる吸水性樹脂について記載されている。 しかしながら、 これらの文 献には、 含水ゲル状重合体を中和してなる重合体 (中和ゲル) を加熱処 理した後、 乾燥させてから表面架榇剤を施すこ とは記載されておらず、 むしろ、 中和ゲルの加熱や撹拌は重合体の劣化を伴う ものとして避けら れていた。
つまり、 含水ゲル状重合体を加熱したり攙拌したりすることにより、 得られる重合体が熱劣化したり機械的劣化したりするこ とはよ く知られ ているため、 従来、 中和の終点であるとみなされていた時点、 即ち、 フ エ ノ 一ルフ タ レイ ン等の指示薬で実質塩基の消費が確認された時点以後 は、 劣化を避け、 かつ、 生産性を向上させるため、 中和後の重合体 (中 和ゲル) の加熱や撹拌は行われていない。
しかしながら、 本願発明者等の検討によれば、 上記中和ゲルを一旦加 熱処理してから乾燥させて架橋剤と反応させた場合、 得られる吸水剤の 水可溶成分がたとえ増加したとしても、 予め中和されたアク リ ル酸等を 主成分とする単量体成分を重合して吸水剤を得る方法と比較して遙に水 可溶成分が少なく、 しかも、 意外なこ とに、 無加圧下および高加圧下で の吸収倍率が高くなることが判った。
また、 本願発明者等の検討によれば、 上記中和ゲルを、 加熱処理を行 わないで架橋剤と反応させた場合、 得られる吸水剤は、 高加圧下におけ る吸収倍率が一定のレベルまで向上し難く、 高加圧下における吸収倍率 等の吸収特性に優れた吸水剤を安定して得ることができないことが判つ た。 さ らに、 上記中和ゲルに加熱処理を施したとしても、 得られる重合 体を、 該重合体が有する官能基と反応し得る架橋剤と反応させない場合 や、 該架橘剤が乾燥後の重合体に添加されない場合にも、 高加圧下にお ける吸収倍率は一定のレベルまで向上し難く 、 高加圧下における吸収倍 率等の吸収特性に優れた吸水剤を安定して得るこ とができないこ とが判 つた。
上記のように中和ゲルを架撟する前に該中和ゲルに加熱処理並びに乾 燥を施す方法を採用する場合、 中和に用いられる含水ゲル状重合体は、 好ま しく は、 その最大直径が少なく とも l c m、 より好ま しく は 2 c m 以上、 特に好ま しく は 3 c m以上、 最も好ま しく は 5 c m以上の粗大ゲ ルである。 また、 上記含水ゲル状重合体を中和させる際の該含水ゲル状 重合体の温度は、 4 0 ° ( 〜 1 0 0ての範囲内であるこ とが好ま しく 、 6 0 °C〜 9 0 °Cの範囲内であるこ とがさ らに好ましい。
上記粗大ゲルは前述の静置重合 (一部静置重合または完全な諍置重合 ) によって得られ、 その上限は重合方法やスケールによって適宜決定さ れるが、 通常、 その最大直径は 2 0 0 c m以下であるこ とが好ま しく 、 1 0 0 c m以下であるこ とがさらに好ま しく 、 5 0 c m以下であるこ と が特に好ま しい。 重合後の含水ゲル状重合体がこの範囲を逸脱する場合、 必要に応じて、 上記含水ゲル伏重合体を、 その最大直径が 1 c m〜数十 c mとなるように粗粉砕した後、 中和すればよい。
上記粗大ゲルまたは粉砕ゲルを中和する際には、 これらのゲルに塩基 性物質を添加し、 中和と同時にこれらのゲルを粉砕する。 このとき、 好 ましく は 5 m m以下、 さらに好ま しく は 2 m m以下、 特に好ま しく は約
0 . 2 m m〜 2 m mの範囲内となるように上記粗大ゲルまたは粉砕ゲル を微粉砕するこ とが好ま しい。 上記の微粉砕したゲルは混練して一体化 させてもよい。 粉砕には、 ニーダ一等の混練機や各種ゲルカ ッター、 ミ ー トチヨ ツバ一等の多孔板付き押し出し機が用いられる。
尚、 米国特許第 4 , 9 8 5 , 5 1 4号に開示されているように、 含水 ゲル伏重合体を 5 m m以下に微粉砕した後、 該含水ゲル状重合体を後中 和する場合、 上記の方法では加圧下の吸収倍率が向上しない虞がある。 従って、 上記吸水剤の製造方法として、 中和ゲルを架橋する前に該中和 ゲルに加熱処理並びに乾燥を施す方法を採用する場合には、 最大直径か
1 c m以上の未粉砕の静置重合ゲルに塩基性物質を添加し、 フ エ ノ ール フタ レイ ンによる着色が消えるまで、 中和と同時に粉砗を行う こ とが好 ま しく、 中和後も粉砕ないし攪拌するこ とかより好ま しい。 静置重合し ない場合や上記含水ゲル状重合体の大きさか上記範囲を逸脱する場合に は、 加圧下での吸収倍率が充分に向上しない虞がある。
中和ゲルを架橋する前に該中和ゲルに加熱処理並びに乾燥を施す採用 する場合に、 上記含水ゲル状重合体を中和する方法としては、 特に限定 されるものではなく、 例えは、 複数の回転軸を有する容器内で含水ゲル 状重合体を、 回転軸の回転による剪断力により細分化しながら中和剤や その水溶液を添加、 混練する方法 (特開平 1一 1 3 I 2 0 9号公報) 等 を用いることができる。 本発明において、 中和ゲルを架橋する前に該中 和ゲルに加熱処理並びに乾燥を施す方法を採用する場合には、 中和剤が 全て含水ゲル状重合体に吸収され、 フエノ ールフタ レイ ン等の指示薬に て塩基の消失が確認された時点をもって一応の中和の終点と見なしても 構わない。
また、 上記の方法を用いる場合にも、 前述した ) 〜(: 12)の方法によ り中和を行ってもよい。 上記含水ゲル状重合体の中和に、 前記(1 ) の方 法を採用する場合に用いられる水性液の添加量は、 含水ゲル状重合体 I 0 0重量部に対し、 2重 部〜 1 0 0重量部の範囲内が好ま しく、 5重 量部〜 1 0 0重量部の範囲内がさらに好ま しく、 1 0重量部〜 5 0重量 部の範囲内が特に好ま しい。 上記水性液の添加量が 2重量部未溝であれ ぱ、 中和に時間がかかると共に、 中和後の含水ゲル状重合体 (中和ゲル ) の加熱処理を行い、 乾燥後の重合体粉末に架橋剤を添加したと しても、 高加圧下の吸収倍率が向上し難い場合がある。 一方、 上記水性液の添加 量か 1 0 0重量部を越えると、 乾燥条件が厳しく なり、 最終製品とする ための乾燥工程に負担がかかりすぎるのみならず、 得られる吸水性樹脂 の諸物性も劣ったものになり易く、 工業的に好ま しく ない。
含水ゲル状重合体の中和時に、 上記水性液を添加する場合には、 該水 性液と含水ゲル状重合体とを、 連続または間欠的に混合、 混練を行う こ とが好ましい。 また、 中和ゲルの加熟を中止した後、 保温下ないし非保 温下で 2時間以上、 好ましく は 6時間以上、 さらに好ま しく は 1 2時間 以上保持してから乾燥させてもよい。 上記加熱処理後の中和ゲルの保持 温度としては 0で〜 8 0 °Cの範囲内であるこ とが好ま しく、 5 'C〜 5 0 ての範囲內で、 かつ、 中和ゲルの含水率が変化しないような条件である ことがより好ま しい。
上記の方法を採用する場合には、 含水ゲル状重合体を後中和した後、 得られた中和ゲルに対して必須に加熱処理並びに乾燥が行われる。
上記中和ゲルの加熱処理とは、 上記含水ゲル状重合体をフエノ ールフ 夕 レンによる着色が消えるまで中和した後、 得られた中和ゲルを、 ゲル 状に保ちながら一定時間加熱された状態に保つことを意味している。 上 記中和ゲルの加熱処理は、 乾燥前に行われ、 好ま しく は、 該中和ゲルの 固形分を実質保ったまま加熱される。 上記加熱処理時の中和ゲルの固形 分は、 1 0重量%〜 7 0重量%の範囲が好ま しく、 ( i ) 例えば、 必要 に応じて水性液を添加することにより、 中和ゲルの固形分の饞度変化が ± 3 0重量%以下の範囲内、 好ましく は ± 2 0重量%以下の ίΒ囲内、 特 に好ま しく は ± 1 0重量%以下の範囲内、 最も好ま しく は ± 5重量 96以 下の範囲内となるように加熱処理を行う力、、 あるいは、 (i i ) 中和ゲル の固形分が 1 0重量%〜 7 0重量%の範囲内となるように加熱処理が行 われる。 そして、 好ま しく は、 上記 ( i ) および (i i ) の条件を何れも 溝たすように加熱処理が行われる。
つま り、 上記中和ゲルの加熱処理は、 該中和ゲルをゲル状態のまま、 該重合体中の水分量を、 1 0重量%〜 7 0重量%の範囲内、 好ま しく は 1 5重量%〜 5 5重量%の範囲内、 特に好ま しく は 2 0重量%〜 4 0重 量%の範囲内の範囲内に保持しながら一定時間行われる。 尚、 本発明に おいて、 上記中和ゲルの水分量は、 上記中和ゲルの重量から固形分を除 した値を示す。
また、 上記中和ゲルの加熱時間は、 0 . 2時間〜 1 0時間の範囲内が 好ま しく、 0 . 3時間〜 5時間の範囲内がさ らに好ま しく、 0 . 5時間 〜 4時間の範囲内が特に好ま しい。 また、 上記中和ゲルを加熱する際に は、 中和ゲルが 5 0 "C以上となるように保持することが好ま しく、 6 5 て〜 1 3 0 'Cの範囲内となるように保持するこ とがより好ま しく、 7 5 て〜 1 0 0ての範囲内となるように保持することが特に好ま しい。 加熱 温度は水以外の溶媒や塩類の添加、 圧力の調整などでも調整してもよい が、 加熱温度が低い場合、 本発明の効果が現れにく い場合があり、 高す ぎる場合には吸水性榭脂が劣化する場合もある。
また、 上記中和ゲルに加熱処理を施す際には、 加熱と同時に攪拌を行 う ことが好ま しく、 さらには、 攪拌と同時に中和ゲルの粉砕や混練を行 うことが、 本発明の目的を達成する上で、 より好ま しい。 また、 粉砕や 混棟を促進するため、 上記中和ゲルを機械的に圧縮してもよい。 上記中 和ゲルを擾拌する際の擾拌翼あるいは回転軸の回転速度は、 特に限定さ れるものではないが、 1 r p m〜 1 0 0 0 r p mの範囲内であることが 好ま しく、 1 0 r p m〜 5 0 0 r p mの範囲内であることがより好ま し い。
本発明において、 上記の方法を採用する場合、 中和および加熱処理に 用いる装置としては、 大きな混合力を備えているこ とが好ま しい。 上記 の混合装置としては、 特に限定されるものではないが、 例えば、 中和後 の重合体と表面架撟剤との混合装置と して前段で例示した、 保温または 加熱構造を有する混合装置を用いることができる。 また、 上記の加熱処 理は、 中和ゲルの温度を上記の範囲内に保持することができるように、 好ま しく は外部加熱で行われる。 従って、 上記の混合装置は、 熱源とし て、 ジャケ ッ ト、 熱風、 赤外線、 マイ クロ波等を用いて外部から加熱す ることができるようになつていることが好ま しい。 また、 中和に用いる 混合装置と、 中和後の加熱処理に用いる加熱処理装置は、 同一であって もよいし、 別であってもよいが、 加熱処理装置も撹拌構造を有すること が好ましく、 粉砕や混練を行うための構造をさらに備えていることがよ り好ま しい。 また、 加熱処理後の重合体 (中和ゲル) を乾燥させる方法としては、 特に限定されるものではなく、 例えば、 熱風乾燥機やドラム ドライヤー 等を用いた薄膜乾燥法、 減圧乾燥法、 流動床乾燥法、 凍結乾燥法等、 従 来公知の種々の乾燥方法を用いることができる。 上記の重合体を乾燥さ せる際の乾燥温度は、 上記の重合体を乾燥させることができれば、 特に 限定されるものではないが、 8 0 °C〜 2 3 0 'C程度に設定すればよい。 また、 粉砕方法としては、 特に限定されるものではなく、 例えば、 ハン マー式粉砕機、 ロール式粉砕機、 またはジェ ッ ト気流式粉砕機等を用い て粉砕する方法等、 従来公知の種々の粉砕方法を用いるこ とができる。 また、 上記の方法において、 乾燥とは、 上記中和ゲルを、 その固形分か 8 0 %以上、 好ま しく は 9 0 %以上、 より好ま しく は 9 5 %以上の粉末 状態にするこ とを示す。
本発明において、 上記の加熱処理を行う際には、 加熱に加え、 中和ゲ ルの攪拌や混練、 粉砕により、 水可溶成分の増加を伴う こともある。 し かしながら、 予め中和されたアク リル酸等を主成分とする単量体成分を 重合して吸水剤を得る方法と比較すれば、 上記の方法を採用した場合に 得られる吸水剤の水可溶成分は遙に少ない。 上記水可溶成分の増減は、 加熱処理を行った中和ゲルを乾燥した重合体 (乾燥重合体) 中の水可溶 成分の含有量 (重量 と、 加熱処理を行わない中和ゲルの水可溶成分 の含有量 (重量%) とを比較し、 その増減量を比較すれば容易に求める ことができる。
上記乾燥重合体の水可溶成分は、 上記中和ゲルの加熱処理によって、 —定または減少してもよいが、 むしろ、 好ま しく は 0 . 0 5重量%〜 2 0重量%の範囲、 より好ま しく は 0 . 1 重量%〜 1 0重量%の範囲、 特 Λ
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に好ましくは 0 . 2重量%〜 5重量%の範囲内で增加するように加熱処 理を行う ことで、 より高加圧下での吸収倍率に優れた吸水剤を安定して 得ることができる。 尚、 加熱処理によってその乾燥重合体の水可溶成分 を増加させる場合、 目的とする乾燥重合体の水可溶成分量に収まるよう に、 予め、 適宜、 重合条件の調整、 例えば内部架橋剤の使用量を増量す れぱよい。
但し、 加熱処理後の水可溶成分が多すぎる場合、 本発明の目的が達成 されない場合がある。 従って、 加熱処理によって、 上記乾燥重合体の水 可溶成分を増加させる場合には、 上記乾燥重合体の最終的な水可溶成分 量が 2 0重量%以下、 好ま しくは 〗 5重量%以下、 さらに好ましく は 1 0重量%以下となる範囲内において、 中和ゲルを加熱処理することが好 ましい。 加熱処理後の水可溶成分量は、 加熱処理の条件 (温度、 時間、 撹拌の有無) や、 加熱処理前の中和ゲルの架榇密度によって、 適宜調整 される。
中和ゲルの加熱処理によって、 乾燥重合体の水可溶成分量および加熱 処理による該水可溶成分量の増加量が上記の範囲内に入らない場合、 低 加圧下 (例えば、 2 0 g / c m 2 ) における吸収倍率は一定のレベルま で向上するが、 高加圧下 (例えば、 5 0 g / c m 2 ) における吸収倍率 は一定のレベルまで向上し難い場合がある。
上記中和ゲルの加熱処理によって高加圧下 (例えば、 5 0 g / c m 2 ) における吸収倍率が向上する理由の一つとしては、 上記中和ゲルの加 熱処理によつて、 粒子レベルでの中和の均一化が促進されるためである と考えられる。 つまり、 上記の方法を採用する場合、 水可溶成分量が多 くの場合、 増加することから、 加熱処理によって吸水性榭脂の重合体構 W
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造に何らかの最配列が起こ り、 その結果、 後の工程である、 上記乾燥重 合体に架橋剤を添加する工程に良好な影饗を及ぼしていると推定される。 実際、 上記の方法を採用した場合、 前述した中和ゲルの一応の終点の確 認時には該中和ゲルの中和率が前述した中和指数の規定を満たしていな く ても、 上記中和ゲルに加熱処理を施した後、 乾燥させて得られる重合 体の中和率を測定すると、 上記重合体の中和指数は、 前述した中和指数 の規定を満たすことが判る。
上記加熱処理後の重合体は、 乾燥状態 (粉末状態) であれば、 その含 水率を調整せずに架橋剤と反応させることもできるが、 最終製品の高加 圧下での吸収特性を最大限に高めるためには、 上記の重合体を、 好ま し く はその含水率が 1 0重量%以下となるように調整した後、 必要に応じ て粉砕を行い、 所望の粒度に調整してから架橋剤を添加、 反応させるこ とが好ま しい。
本発明にかかる吸水剤は、 上記のように、 中和ゲルを一旦加煞処理し、 さらに乾燥させて粉末状にした後、 得られた吸水剤前鞑体と しての重合 体を、 該重合体が有する官能基と反応し得る架橋剤と反応させ、 表面架 榇させるこ とによって得るこ とができる。
上記吸水剤前駆体としての重合体は、 一次粒子または造粒物として粉 末で取り扱えるものであり、 不定形破砕状、 球状、 不定形顆粒状、 棒伏、 略球状、 扁平状等の種々の形状を有している。 そして、 上記の重合体の 含水率は 1 0重量%以下であるこ とが好ま しく、 7重量%以下であるこ とがさらに好ま しく、 5重量%以下であるこ とが特に好ま しい。 また、 乾燥後の重合体を、 粉砕、 分极して得られる重合体粒子の平均粒子怪は 2 0 O z rr!〜 6 0 0 mであり、 より好ま しく は 1 5 0 m以下の粒子 の割合が 1 0重量%以下、 さ らに好ま しく は 1 5 0 m以下の粒子の割 合が 5重量%以下である。
上記吸水剤前駆体と しての重合体を表面架橋させる方法としては、 特 に限定されるものではなく、 前述した方法と同様の方法を用いるこ とが できる。
このように、 本発明によれば、 後中和後の重合体 (中和ゲル) を一旦 加熱処理し、 さ らに乾燥させてから該重合体を架榇剤の存在下で処理し、 表面架橋することによって、 該重合体の表面近傍の架橋密度を内部より も充分に高く することができる。 これにより、 吸収特性に優れる吸水剤 を得るこ とができる。 つまり、 表面架橋剤添加前の重合体の含水率が高 い場合、 表面架橋剤が重合体内部まで浸透してしまうため、 無加圧下お よび高加圧下での吸収倍率が低く なり易い。 特に、 従来のように乾燥前 の含水ゲル状重合体に架橋剤を添加する場合、 架橋剤を添加してから乾 燥させる間に中和ゲルの加熱処理を行ったとしても、 水可溶成分はある 程度は低減できるが、 無加圧下や加圧下の吸収倍率に劣ったものとなり、 本発明の目的は達成され得ない。
中和ゲルを架橋する前に加熱処理並びに乾燥を施す上記の方法により 得られる吸水剤は、 人工尿に対する無加圧下での吸収倍率が 4 0 g / g 以上、 好ま しく は 4 5 g Z g以上、 より好ま しく は 5 0 g / g以上と高 いだけでなく、 水可溶成分量や高加圧下での吸収倍率にも優れている。 また、 上記の方法で得られる吸水剤は、 水可溶成分量が 2 0重量%以下、 好ま しく は 1 5重量%以下、 さらに好ま しく は 1 0重量%以下、 最も好 ま しく は 5重量%以下と非常に少ない。 しかも、 上記の吸水剤は、 表面 の架構反応が均一に形成されるため、 加圧下での吸収特性が改善され、 5 0 g/ c mz という高加圧下 (高荷重下) においても、 生理食塩水で 2 0 gZg以上、 好ま しく は 2 3 gZg以上、 より好ま しく は 2 5 gZ g以上、 特に好ましく は 2 7 gZg以上、 最も好ま しく は 3 0 gZg以 上という優れた吸収倍率を示す。 また、 上記の吸水剤は、 人工尿に対し ては、 好ま しく は 2 5 g/g以上、 より好ま しく は 3 0 gZg以上、 特 に好ま しく は 3 5 gZg以上、 最も好ま しく は 3 9 gZg以上という、 極めて優れた吸収倍率を示す。
以上のように、 上記の吸水剤の製造方法によれば、 吸水剤を構成する 吸水剤粒子が、 各々許容中和率を有するように制御され、 無加圧下およ び高加圧 (荷重) 下での吸収倍率が高く、 しかも、 水可溶成分量が従来 より も低減されている吸水剤を安定して提供するこ とができる。
また、 上記の方法によれば、 架橋剤と反応させる際の重合体粒子の中 和率を、 数十分〜数時間と短時間で、 各々制御することができると共に、 上記重合体粒子表面が架橋されてなる複数の吸水剤粒子からなり、 該吸 水剤粒子の中和率が各々制御された吸水剤を得るこ とができる。 従って、 上記の方法によれば、 無加圧下および高加圧下での吸収倍率が高く、 し かも、 水可溶成分量が従来より も低減されている吸水剤の製造方法を提 供することができる。
また、 上記の方法により得られた吸水剤は、 その中和率が制御されて いることから、 粒子レベルで均一に中和されている。 このため、 上記の 吸水剤を膨潤ゲルとした場合にも、 該吸水剤中に残存するアル力 リや酸 の量が少なく、 p H変化が小さ く、 安全性に便れている。
また、 上記の製造方法により得られた吸水剤は、 無加圧下および高加 圧下での吸収倍率が高く、 無加圧下、 加圧下に閱わらず、 いかなる使用 条件下においても吸水剤内部への液体の吸収移行のための導液空間が確 保されており、 高加圧条件下においても高い吸収倍率を得ることができ る。 このため、 該吸水剤は、 紙、 粉砕パルプ等の親水性繊維材料からな る支持構造体と複合されて、 衛生用品等の吸水剤として長時間好ましく 使用することができる。 例えば、 織維質材料とともに複合化して得られ る紙おむつや生理用ナプキン等の吸水性物品において、 上記の吸水剤は. 吸水剤とパルプ等の織維質材料との総和に対する吸水剤の比率が 50重量 %以上といつた高濃度条件下で使用された場合でも、 荷重下におけるキ ャピラ リーの閉塞を引き起こすことがない。
従って、 該吸水剤を用いれば、 長時間にわたって拡散性に優れ、 しか も漏れの少ない吸収体、 吸水性物品を提供することができる。 以上のよ うに、 本発明の吸水剤は、 吸水剤が高嬝度に含有された薄型の吸収体に 用いてもその吸水能を効率的に発揮することができるので、 吸水剤を多 量に使用し、 かつ、 薄型化された衛生用品における吸収体に好適に用い ることができる。
本発明のさらに他の目的、 特徴、 および優れた点は、 以下に示す記載 によって十分わかるであろう。 また、 本発明の利益は、 添付図面を参照 した次の説明で明白になるであろう。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明における吸水剤の原料として用いられる含水ゲル状重 合体の粒子レベルでの中和状態を、 該含水ゲル伏重合体を中和してなる 重合体から導かれる複数の重合体粒子中に含まれる非第 1 許容中和率を 有する非中和粒子の数で示す説明図である。 図 2は本発明における中和指数の測定方法を説明する説明図である。 図 3は、 本発明における吸水剤が示す性能の一つである加圧下での吸 収倍率の測定に用いる測定装置の概略の断面図である。
図 4は、 従来の含水ゲル状重合体の粒子レベルでの中和状態を、 該含 水ゲル状重合体を中和してなる重合体から導かれる複数の重合体粒子中 に含まれる非第 I許容中和率を有する非中和粒子の数で示す説明図であ る。 発明を実施するための最良の形態
以下、 実施例および比較例により、 本発明をさらに詳細に説明するが、 本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。 尚、 吸水剤の諸性 能は、 以下の方法により測定した。
( a ) 常圧下 (無荷重下) での吸収倍率
吸水剤の常圧下での吸収倍率を測定する際には、 先ず、 吸水剤 0. 2 gを不織布製の袋 ( 6 0 mm 6 O mm) に均一に入れ、 生理食塩水 ( 0. 9重量%塩化ナ ト リゥム水溶液) ないし人工尿中に室温で浸潰した。 その後、 6 0分経過後、 上記の袋を引き上げ、 遠心分離機を用いて 2 5 0 Gで 3分間水切りを行った後、 袋の重量 ( g) を測定した。 また、 同様の操作を吸水剤を用いないで行い、 そのときの重量 W。 ( g) を測 定した。 そして、 これら重量 W, - Wo から、 次式
常圧下での吸収倍率 ( gZg)
= (重量 , (g) —重量 W。 ( g) ) Z吸水剤の重量 ( g) - 1 に従って常圧下での吸収倍率 (g/g) を算出した。
また、 重合体粒子の常圧下での吸収倍率の測定は、 上記吸水剤の代わ りに重合体粒子を用いて、 上記の方法と同様の方法により行った。
上記の人工尿には、 I Lのイオン交換水中に、 2. 0 8の 〔: 1 と、 2. O gの N a 2 S 04 と、 0. 8 5 gの NH4 H2 P 04 と、 0. 1 5 gの (NH* ) 2 H P〇4 と、 0. 1 9 gの C a C I 2 と、 0. 2 3 gの Mg C l 2 とを溶解させたものを用いた。
( b ) 加圧下 (荷重下) での吸収倍率
先ず、 加圧下での吸収倍率の測定に用いる測定装匿について、 図 3を 参照しながら、 以下に簡単に説明する。
図 3に示すように、 測定装置は、 天抨〗 と、 この天枰 1上に載置され た所定容量の容器 2 と、 外気吸入パイブ 3 と、 導管 4 と、 ガラスフィ ル 夕 6 と、 このガラスフィ ルタ 6上に載匱された測定部 5 とからなってい る。
上記の容器 2は、 その頂部に開口部 2 aを、 その側面部に開口部 2 b をそれぞれ有しており、 開口部 2 aに外気吸入パイブ 3が嵌入される一 方、 開口部 2 bに導管 4が取り付けられている。 尚、 容器 2には、 所定 量の生理食塩水 1 2が入っている。
また、 上記外気吸入パイプ 3の下端部は、 生理食塩水 1 2中に没して いる。 上記外気吸入パイプ 3は、 容器 2内の圧力をほほ常圧 (大気圧) に保っために設けられている。
上記のガラスフ ィ ル夕 6は、 直径 7 0 mmに形成されている。 そして, 容器 2およびガラスフ ィ ルタ 6は、 シリ コーン樹脂からなる導管 4によ つて互いに連通している。 また、 ガラスフィルタ 6の容器 2に対する位 Sおよび高さは一定に保たれている。 さらに、 ガラスフィル夕 6は、 そ の上面が、 外気吸入パイブ 3の下端面 3 aに対してごく僅かに高い位置 W
5 5
になるように固定されている。
上記測定部 5は、 據紙 7 と、 支持円筒 9 と、 この支持円筒 9の底部に 貼着された金網 1 0 と、 重り 1 1 とを有している。 上記測定部 5は、 ガ ラスフィ ルタ 6上に、 據紙 7、 支持円筒 9 (つま り、 金網 1 0 ) がこの 順に載置されると共に、 支持円筒 9内部、 即ち、 金網 1 0上に重り 1 1 が載置されてなつている。 上記支持円筒 9は、 内径 6 O m mに形成され、 金網 1 0 は、 ステンレスからなり、 4 0 0 メ ッシュ (目の大きさ 3 8 m ) に形成されている。 そして、 金網 1 0上に、 所定量の吸水剤 1 5が 均一に散布されるようになつている。 また、 重り 1 1 は、 金網 1 0、 即 ち、 吸水剤 1 5に対して、 荷重を均一に加えることかできるようになつ ている。
上記構成の測定装置を用いて、 実施例 1 〜 4および比較例 1 〜 3にお ける吸水剤の加圧下での吸収倍率を測定した。 測定方法について以下に 説明する。
先ず、 ①容器 2に所定量の生理食塩水 1 2を入れる、 ②容器 2に外気 吸入パイプ 3を嵌入する、 等の所定の準備動作を行った。 次に、 ガラス フィルタ 6上に據紙 7を載置した。 一方、 この載置動作に並行して、 支 持円筒 9内部、 即ち、 金網 1 0上に、 0 . 9 gの吸水剤 1 5を均一に撒 布し、 この吸水剤 1 5上に重り 〗 I を載置した。
次いで、 據紙 7上に、 金網 1 0、 つまり、 吸水剤 1 5および重り 1 1 を載置した上記支持円筒 9を、 その中心部がガラスフィルタ 6の中心部 に一致するようにして載 Sした。
そして、 據紙 7上に支持円筒 9を載置した時点から、 6 0分間にわた つて経時的に、 該吸水剤 1 5が吸水した生理食塩水 1 2の重量 W 2 ( ) を、 天抨 1の測定値から求めた。
そして、 上記の重量 W2 ( g) と、 吸水剤 1 5の重量 ( 0. 3 g) 力、 ら、 次式
加圧下での吸収倍率 ( gZg)
-重量 W2 ( g) Z吸水剤の重量 ( g )
に従って、 加圧下における吸水開始から 6 0分後の吸収倍率 ( g/g) を算出した。 尚、 低加圧下での吸収倍率の測定には、 2 0 g/ c m2 の 荷重となる重り 1 1を用い、 高加圧下での吸収倍率の測定には、 5 0 g / c m 2 の荷重となる重り 1 1 を用いた。
さらに、 上記構成の測定装置並びに、 測定方法を用いて、 実施例 5〜 9並びに比較例 4〜 6における吸水剤および重合体粒子の高加圧下での 生理食塩水 I 2の吸収倍率を測定すると共に、 生理食塩水 1 2の代わり に人工尿 1 2を用いた高加圧下での上記吸収倍率を測定した。 該高加圧 下での吸収倍率の測定には、 5 0 gZ c m2 の荷重となる重り 1 1 を用 いた。 また、 重合体粒子の加圧下での吸収倍率は、 上記吸水剤 1 5の代 わりに重合体粒子を用いて、 上記の方法と同様の方法により行った。
( c ) 水可溶成分量
吸水剤 0. 5 gを 1 0 0 0 gの脱イオン交換水中に分散させ、 1 6時 間攪拌した後、 慮紙で濂過した。 次いで、 得られた濾液 5 0 gを 1 0 0 m 1 ビーカ一にとり、 該據液に 0. 1 N水酸化ナト リウム水溶液 1 m 1 、 N/ 2 0 0 メチルグリコールキトサン水溶液 1 0 m 1、 および 0. 1 % トルイジンブルー水溶液 4滴を添加した。 その後、 上記ビーカ一内の ¾ 液中の水溶性高分子成分最を、 N/ 4 0 0ボリ ビニル硫酸力 リゥ厶水溶 液を用いてコロイ ド滴定した。 そして、 溶液の色が青色から赤紫色に変 化した時点を滴定の終点として滴定量 A (m l ) を求めた。 また、 濾液 5 O gに代えて脱イオン水 5 0 gを用いて上記と同様の操作を行い、 ブ ランク として滴定量 B (m l ) を求めた。 そして、 これら滴定量 A · B と吸水剤の分子量 Cとから、 次式
水可溶成分量 (重量%) = (B— A) X 0. 0 1 x C
に従って、 水可溶成分量 (重量%) を算出した。
( d ) p H変化
内容積 2 5 0 m Iのビーカーに純水 (温度 2 3 BC± 2 °C) 1 9 8. 0 0 gを入れ、 長さ 4 0 mmの回転子を用いてマグネチッ クスタラ一で攪 拌した。 次いで、 捷拌下、 この純水中に、 吸水剤 2. 0 0 0 gを一度に 添加し、 純水が全て均一にゲル化し、 回転子か回らなくなるまで放置し た。 回転子停止後、 即座にバッ ファー溶液で調整した p Hメーター (堀 場製作所製ガラス電極式イオン水素濃度計) の電極を前記ビーカー中の 膨潤ゲル、 つまり、 吸水により自重の 1 0 0倍に膨潤した 1 0 0倍膨潤 ゲルのほぼ中央に差し込み、 5分後の p Hの値 ( Y,)と 1 2 0分後の p Hの値 (Y2)とを読み取った。 そして、 これらの測定値から、 次式
pH変化 = (Υ,)- ( Υ2)
に従って、 ρ Η変化を算出した。
尚、 本発明で pH変化が大きいことは、 吸水剤中に未反応のアルカ リ (例えば中和剤の水酸化ナ ト リ ウム) の部分と、 未中和ないし低中和の ポリアク リ ル酸 (一股に弱酸) の部分とが混在しており、 その粉末が 1 0 0倍膨潤ゲルとなることで、 膨潤後にもゲル中で経時的に徐々に中和 が進行していることを示すものである。 つまり、 本発明で p H変化が大 きいこ とは、 膨潤前の吸水剤としては朱だ中和が不完全であり、 中和に 用いた酸やアルカ リの残存を明確に示すものである。 尚、 予め中和され た単量体により得られた、 後中和を行っていない吸水剤は、 ほほ 5分で p Hが平衡値に達し、 その後の経時的 p H変化は殆ど見られない。
( e ) 重合体粒子の含水量
重合体粒子 I . 0 0 0 gをアルミカップ (内径 5 3 m m X高さ 2 3 m m ) に入れ、 1 8 0 'Cの無風オーブンで 3時間再乾燥し、 その乾燥滅量 より重合体粒子の含水量 (重量? 6 ) を算出した。
〔実施例 1 〕
シグマ型羽根を 2本有する内容積 J 0 Lのジャケッ ト付きステンレス 製双腕型ニーダ一に蓋を付けた反応器内に、 アク リル酸 7 2 0 g、 内部 架橋剤としての N , N ' —メチレンビスアク リルア ミ ド 3 . 0 8 g、 溶 媒としての脱イオン水 2 7 1 8 gを仕込んで反応液とした。 次に、 この 反応液の温度を 1 5でに保ちながら上記反応器内を窒素置換した。 次い で、 上記ニーダ一のブレードを援拌しながら上記反応液に、 重合開始剤 としての 1 0重量% 2 , 2 ' —ァゾビス ( 2 —アジノブロノ、'ン) 二塩酸 塩水溶液 2 し 6 g、 1重量%L—ァスコルビン酸水溶液 1 8 . 0 g、 および 3 . 5重量%過酸化水溶液 2 0 . 6 gを添加して重合を開始させ た。 このとき、 重合開始と同時にブレー ドを停止し、 ジャケッ 卜の温度 力、'、 反応液の温度とほぼ等しくなるように、 反応液の温度の上昇に追随 してジャケッ トを適宜昇温しながら重合を行った。 そして、 反応液の温 度が最高到達温度に達した後、 ジャケッ 卜の温度をコン トロールして反 応液の温度を 5 5 eC以上に維持し、 該反応液を 3時間熟成させた。 反応 終了後、 ブレー ドを回転させて、 得られた含水ゲル状架榇重合体を粒子 状に解砕することで、 拉子状の含水ゲル状架橋重合体 (以下、 含水ゲル 伏重合体 (A) と記す) を得た。
次に、 ブレー ドを回転させて、 上記含水ゲル状重合体 (A) をさ らに 解砕しながら約 5 0 'Cに保ち、 中和剤としての 4 0重量%水酸化ナ ト リ ゥム水溶液 7 5 0 gを 4 0分間かけて滴下、 混合した。 その後、 ブレー ドを停止し、 5 O 'Cで 8 0分間保持した後、 得られた重合体に 1 重量% フエノールフタ レイ ンーェタノ一ル溶液を添加したところ、 フエノール フタレイ ンの赤紫色は観察されなかった。 さらに、 上記の重合体に水性 液である脱イオン水 4 0 O gを添加、 混合し、 2 時間室温で保持して 中和を完結させた (中和率 7 5モル%) 。
その後、 中和後の重合体 (以下、 重合体 (Α,)と記す) を 5 0 °Cの熱 風で 1 6時間乾燥した後、 この乾燥物を振動ミ ルを用いて粉砕し、 分极 するこ とで、 1 5 0 〃 π!〜 8 5 0 mの粒子怪を有する吸水剤前駆体と しての重合体粒子 (以下、 重合体粒子 (Α ,)と記す) を得た。 該重合体 粒子 ( A ,)の含水率は 8重量%であった。 また、 この重合体粒子 (Α ,) の第 1 の中和指数および第 2の中和指数を前述した方法により測定した。 次いで、 得られた重合体粒子 (A ,) l 0 0重量部に対し、 第一表面架 槺剤としてのグリセリ ン 0. 5重量部、 第二表面架榇剤としてのェチレ ングリ コールジグリ シジルエーテル 0. 0 5重量部、 並びに、 水 3重量 部および親水性有機溶媒としてのイソプロピルアルコール 0. 7 5重量 部からなる水性液を添加、 混合し、 得られた混合物を 1 7 5でで 6 0分 間加熱処理するこ とにより吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を上述し た方法により測定した。 この結果を、 重合体粒子 (Α ,)の第 I の中和指 数および第 2の中和指数と併せて表 1 に示す。
[実施例 2〕 実施例 1 と同様の反応 · 操作を行って未中和の含水ゲル伏重合体 (A ) を得た。 その後、 該含水ゲル伏重合体 (A) をさ らに解砕しながら約 5 0。Cに保ち、 4 0重量%水酸化ナ ト リ ウム水溶液 7 5 0 gを ' 1 0分間 かけて滴下、 混合した。 その後、 ブレー ドを停止し、 5 0 °Cで 8 0分間 保持した後、 得られた重合体に 1 重量%フヱノールフタ レイ ン—ェタノ ール溶液を添加したところ、 フエノールフタ レイ ンの赤紫色は観察され なかった。 さらに、 上記の重合体に脱イオン水 4 0 0 gを均一に添加し、 5 日間室温で熟成させて中和を完結させた (中和率 7 5モル ) 。
その後、 中和後の重合体 (以下、 重合体 (A2)と記す) を 5 (广 Cの熱 風で 1 6時間乾燥した後、 この乾燥物を振動ミ ルを用いて粉砕し、 分极 することで、 1 5 0 / π!〜 8 5 0 mの粒子径を有する吸水剤前駆体と しての重合体拉子 (以下、 重合体粒子 (A2)と記す) を得た。 該重合体 粒子 (A 2)の含水率は 5重量%であった。 また、 この重合体粒子 (A2) の第 1 の中和指数および第 2の中和指数を前述した方法により则定した。 次いで、 得られた重合体粒子 ( A 2) 1 0 0重量部に対し、 第一表面架 橋剤と してのプロ ピレングリ コール 1 重量部、 第二表面架橋剤としての エチレングリ コールジグリ シジルェ一テル 0. 0 5重量部、 並びに、 水 3重量部およびィ ソプロピルアルコール 0. 7 5重量部からなる水性溶 液を添加、 混合し、 得られた混合物を 1 7 5 °Cで 4 0分間加熱処理する こ とにより吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を上述した方法により測 定した。 この結果を、 重合体粒子 (A 2)の第 1 の中和指数および第 2の 中和指数と併せて表 1 に示す。
(実施例 3〕
実施例 1 と同様の反応 · 操作を行って未中和の含水ゲル状重合体 (A ) を得た。 その後、 該含水ゲル状重合体 (A) をさらに解砕しなか 約 5 0 °Cに保ち、 4 0重量%水酸化ナト リ ゥム水溶液 7 5 0 gを 4 0 間 かけて滴下、 混合した。 その後、 ブレー ドを停止し、 5 0てで 8 0 間 保持した後、 得られた重合体に 1 重量%フヱノ ールフタ レイ ン—ェ ノ ール溶液を添加したところ、 フヱノールフタ レイ ンの赤紫色は観察 tl なかった。 さらに、 上記の重合体に脱イオン水 4 0 0 gを均一に添 111 1 2時間室温で熟成させて中和を完成させた。
その後、 中和後の重合体 (以下、 重合体 (A 3)と記す) を 5 0 こ熱 風で 1 6時間乾燥した後、 この乾燥物を振動ミ ルを用いて粉砕し、 ÷极 するこ とで、 1 5 0 /zm 8 5 0 ; mの粒子径を有する吸水剤前駆 と しての重合体粒子 (以下、 重合体粒子 (A3)と記す) を得た。 該重 体 粒子 (A3)の含水率は 8重量%であった。 また、 この重合体粒子 し t ) の第 1 の中和指数および第 2の中和指数を前述した方法により測定 . 。 次いで、 得られた重合体粒子 (A3) l 0 0重量部に対し、 第一表面架 橋剤としてのプロ ピレ ングリ コール 1重量部、 第二表面架橋剤とし 0 エチ レ ングリ コールジグリ シジルエーテル 0. 0 5重量部、 並びに. ,κ 3重量部およびイ ソプロピルアルコール 0. 7 5重量部からなる水 ^溶 液を添加、 混合し、 得られた混合物を 1 7 5 °Cで 4 0分間加熱処理 る ことにより吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を上述した方法によ ::測 定した。 この結果を、 重合体粒子 ( A 3)の第 1 の中和指数および第:: 中和指数と併せて表 1 に示す。
〔実施例 4〕
実施例 1 と同様の反応 ·操作を行って未中和の含水ゲル状重合体 A ) を得た。 その後、 該含水ゲル状重合体 (A) をさらに解砕しなか 妁 5 0 °Cに保ち、 4 0重量%水酸化ナ ト リウム水溶液 7 5 0 gを 4 0分間 かけて滴下、 混合した。 その後、 ブレー ドを停止し、 5 0 'Cで 8 0分間 保持した後、 得られた重合体に 1 重量%フヱノールフタレイ ン—ェ夕ノ ール溶液を添加したところ、 フヱノールフタレイ ンの赤紫色は観察され なかった。 さらに、 上記の重合体に脱イオン水 2 0 0 gを均一に添加し、 1 2時間室温で熟成させて中和を完成させた。
その後、 中和後の重合体 (以下、 重合体 (A4)と記す) を 5 (TCの熱 風で 1 6時間乾燥した後、 この乾燥物を振動ミ ルを用いて粉砕し、 分級 するこ とで、 1 5 0 /z m〜 8 5 0 mの粒子径を有する吸水剤前駆体と しての重合体粒子 (以下、 重合体粒子 (A4)と記す) を得た。 該重合体 粒子 (AJの含水率は 7重量%であった。 また、 この重合体拉子 (A4) の第 1 の中和指数および第 2の中和指数を前述した方法により測定した。 次いで、 得られた重合体粒子 (A4) 1 0 0重量部に対し、 第一表面架 撟剤としてのプロ ピレングリ コール 1 重量部、 第二表面架橋剤としての エチレングリ コールジグリ シジルェ一テル 0. 0 5重量部、 並びに、 水 3重量部およびィ ソプロ ピルアルコール 0. 7 5重量部からなる水性溶 液を添加、 混合し、 得られた混合物を 1 7 5 °Cで 4 0分間加熱処理する こ とにより吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を上述した方法により測 定した。 この結果を、 重合体粒子 ( A 4)の第 1 の中和指数および第 2の 中和指数と併せて表 1 に示す。 表 1
Figure imgf000065_0001
〔比較例 1 〕
実施例 1 と同様の反応 · 操作を行って未中和の含水ゲル伏重合体 A ) を得た。 その後、 該含水ゲル状重合体 (A) をさらに解砕しなが 約 5 0 'Cに保ち、 4 0重量%水酸化ナ ト リ ウム水溶液 7 5 0 gを 1 0 間 かけて滴下、 混合した。 その後、 ブレー ドを停止し、 5 0 °Cで 1 0 間 保持した後、 得られた重合体に 1重量%フ ヱノ ールフタ レイ ン一ェ ノ —ル溶液を添加したところ、 フ Xノールフタ レイ ンの赤紫色が鲜明:こ観 察された。 さらに、 上記の重合体を室温で 1 時間熟成させて中和さてる こ とにより比較用の重合体 (以下、 重合体 (As)と記す) を得た 和 率 7 5モル ) 。
その後、 上記重合体 (As)を実施例 1 と同様の方法により乾燥、 砕、 分級して 1 5 0 π!〜 8 5 0 / mの粒子径を有する比較用の吸水剤 TT 体としての重合体粒子 (以下、 重合体粒子 (A 5)と記す) を得た。 ^重 合体粒子 (A5)の含水率は 8重量%であった。 また、 この重合体粒子 ( A5)の第 1 の中和指数および第 2の中和指数を前述した方法により測定 した。
次いで、 上記重合体粒子 (A5)を用いて、 実施例 1 と同様の方法によ り表面架摘処理を行い、 比較用の吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を 上述した方法により測定した。 この結果を、 重合体粒子 (A5)の第 1 の 中和指数および第 2の中和指数と併せて表 2に示す。
〔比較例 2〕
実施例 1 と同様の反応 · 操作を行って未中和の含水ゲル状重合体 (A ) を得た。 その後、 該含水ゲル状重合体 (A) をさ らに解砕しながら約 5 0 eCに保ち、 4 0重量%水酸化ナ ト リ ウム水溶液 7 5 0 gを 4 0分間 かけて滴下、 混合した。 その後、 ブレー ドを停止し、 5 0 °Cで 8 0分間 保持した後、 得られた重合体に 1重量%フヱノールフタ レイ ン—ェ夕ノ ール溶液を添加したところ、 フエノ ールフタ レイ ンの赤紫色は観察され なかった。 さ らに、 上記の重合体を該重合体に脱イオン水を加えるこ と なく、 2 4時間室温で保持して中和した (中和率 7 5モル%) 。 これに より、 比較用の重合体 (以下、 重合体 (A6)と記す) を得た。
その後、 該重合体 ( Αβ)を、 実施例 1 と同様の方法により乾燥、 粉砕、 分級して 1 5 0 /m〜 8 5 0 /zmの粒子径を有する比較用の吸水剤前駆 体としての重合体粒子 (以下、 重合体粒子 (Αβ)と記す) を得た。 該重 合体粒子 (As)の含水率は 7重量%であった。 また、 この重合体粒子 ( Α β)の第 1 の中和指数および第 2の中和措数を前述した方法により測定 した。
次いで、 上記重合体粒子 (As)を用いて、 実施例〗 と同様の方法によ り表面架橋処理を行い、 比較用の吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を 上述した方法により測定した。 この結果を、 重合体粒子 (A s)の第 1 の 中和措数および第 2の中和指数と併せて表 2に示す。
〔比較例 3〕
実施例 1 と同様の反応器内に、 中和率 7 5モル%の部分中和アク リル 酸ナト リウム塩の 3 3重量%水溶液 5 3 6 7 gに、 その他の単量体とし てのボリエチレングリ コールジァク リ レー ト 2. 8 7 gを溶解させてな る反応液を仕込んだ。 次に、 この反応液の温度を 2 6 °Cに保ちながら上 記反応器内を窒素置換した。 次いで、 上記二一ダ一のブレー ドを攪拌し ながら上記反応液に、 重合開始剤としての 20重量%過硫酸ナ ト リウム水 溶液 〗 2 gと、 1 重量% L—ァスコルビン酸水溶液 1 0 g とを添加して、 6 0分間ゲルを解砕しながら重合を行った。 この結果、 粒子伏の含水ゲ ル状架橋重合体 (以下、 重合体 ( B) と記す) を得た。 得られた重合体 ( B) に 1 重量%フェノールフタ レイ ン一ェタノール溶液を添加したと ころ、 フユノ ールフタ レイ ンの赤紫色は確認されなかった。
その後、 該重合体 ( B) を用いて、 実施例 1 と同様の方法により乾燥、 粉砕、 分扱して 1 5 0 m〜 8 5 0 mの粒子径を有する比較用の吸水 剤前駆体としての重合体粒子 ( B) を得た。 該重合体粒子 ( B) の含水 率は 6重量%であった。 また、 この重合体粒子 ( B) の第 1 の中和指数 および第 2の中和指数を前述した方法により測定した。 尚、 比較用粒子 には、 5 5モル%以下の各中和率を有する各ボリ アク リル酸ナ ト リ ウム 架棟体を用いた。
次いで、 上記重合体粒子 ( B ) を用いて、 実施例 1 と同様の方法によ り表面架橋処理を行い、 比較用の吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を 上述した方法により測定した。 この結果を、 重合体粒子 ( B ) の第 1 の 中和指数および第 2の中和指数と併せて表 2に示す。
表 2
Figure imgf000068_0001
表 1 および表 2に記載の結果から、 本実施例で得られた重合体を用い た吸水剤は、 無加圧 (常圧) 下のみならず、 低加圧下および高加圧下で の吸収倍率が高く、 しかも、 水可溶成分量が比較例で得られた重合体を 用いた吸水剤よりも低減されていることが判る。
また、 架撟反応時における重合体粒子の中和指数は、 最終製品である 吸水剤においても維持されるため、 本実施例で得られた吸水剤は、 該吸 水剤を構成する吸水剤粒子の中和率が制御されていることが判る。 特に. 本実施例 1 · 2で得られた重合体拉子は、 上記第 1中和率および第 2中 和率の規定を何れも満たすと共に、 重合体粒子 2 0 0粒中における、 非 第 1許容中和率を有する重合体粒子の数と、 9 5モル%以上の中和率を 有する重合体粒子の数との合計もまた、 1 0以下であることが判る。 そ して、 表 1 に記載の結果から、 本実施例で得られた吸水剤は、 粒子レべ ルで均一に中和されているため、 膨潤時の P Hの経時変化が小さ く、 安 全性に優れているこ とが判る。
〔実施例 5〕
シグマ型羽根を 2本有すると共に、 内面がテフロ ンコーティ グされた 内容積 2. 5 Lのジャケ ッ ト付き双腕型ニーダ一に蓋を付けて反応器と した。 該反応器内に、 アク リ ル酸 2 4 0. 0 g、 内部架橋剤と しての N, N ' —メチレンビスアク リ ルア ミ ド 7 6 9 m g (アク リル酸に対して 0. 1 5モル% ) 、 溶媒と しての脱イオン水 9 4 6. 6 を仕込んで反応液 とした。 次に、 この反応液の温度を 1 5 °Cに保ちながら上記反応器内を 窒素置換した。 次いで、 上記ニーダ一のブレー ドを «拌しながら上記反 応液に、 重合開始剤としての 1 0重量% 2, 2 ' 一アブビス ( 2 —アジ ノ プロパン) 二塩酸塩水溶液 7. 2 g、 2重量%の —ァスコルビン酸 水溶液 3. 0 g、 および 7重量%過酸化水溶液 3. 4 2 gを添加して重 合を開始させた。 このとき、 重合開始と同時にブレー ドを停止し、 ジャ ケッ トの温度が、 反応液の温度とほぼ等しく なるように、 反応液の温度 の上昇に追随してジャケ ッ トを適宜昇温しながら静置断熱重合を行つた。 そして、 反応液の温度が最高到達温度に達した後、 ジャケ ッ トの温度を コ ン ト ロールして反応液の温度を 5 5 °Cに維持し、 該反応液を合計 1 時 間重合させることで、 含水ゲル状重合体 (C) を得た。
重合終了後、 上記ニーダ一内の、 最大直径約 15c mの未粉砕の含水ゲ ル状重合体 ( C) 1 2 0 0 gに対し、 ニーダー上部より 4 8重量%水酸 ィ匕ナ ト リ ゥ厶水溶液 1 8 0. 4 g (アタ リ ル酸に対して 6 5モル%) を —括添加 ( 1 0秒以内で添加) した所、 含水ゲル状重合体 (C ) の上部 に、 未吸収の上記水酸化ナ ト リゥ厶水溶液が分離して残っている 2相状 態となつた。 次いで、 ニーダ一のブレー ドを回転させることで、 未粉砕 の含水ゲル状重合体 ( C) に塩基性物質を添加して中和と同時に上記含 水ゲル伏重合体 (C) の粉砕を行った。 この結果、 約 1 0分間で上記含 水ゲル状重合体 (C) は 1 0 mm以下の不定形に細分化され、 かつ未吸 収の水酸化ナ ト リゥ厶水溶液も目視では確認されなかった。 しかしなが ら、 細分化した上記含水ゲル状重合体 (C) に 1重量%フヱノールフタ レイ ン一ェ夕ノール溶液を直接添加したところ、 一部の含水ゲル伏重合 体 ( C) にはフヱノールフタ レイ ンの赤紫色が未だ見られた。 そこで、 さらにブレー ドの撹拌を挠けたところ、 4 0分後には、 上記含水ゲル状 重合体 (C) は数 mm (約 0. 2 mm〜 2 mmの粒度) にまで細分化さ れ、 フ ノ ールフタ レイ ンの赤紫色は、 細分化された個々の含水ゲル伏 重合体 (C) においてもはや観察されなかった。 このため、 この時点で 中和を終了した。 中和後の含水ゲル伏重合体 (以下、 中和ゲル (d)と 記す) の中和率は 6 5モル%で、 固形分は約 2 1重量%であつた。
次いで、 上記のニーダ一に蓋をして、 該ニーダ一中の中和ゲル ( C >) を 3 0 r p mで攪拌し、 ジャケッ トの温度を 1 0 0 °Cに昇温させて上記 中和ゲル (C ,)のゲル温度を約 8 5で〜 9 (TCに保つと共に、 固形分を 約 2 1重量%に保ちながら、 3時間加熱処理を行った。 その後、 二一ダ —から加熱処理を施した中和ゲル (C ,)を取り出し、 該加熱処理後の中 和ゲル ( C】)を 1 6 0ての熱風で 6.5分間乾燥した。 次いで、 得られた 乾燥物を振動ミ ルを用いて粉碎し、 J I S標準篩により分扱して 3 0 0 m〜 6 0 0 mの粒子径を有する吸水剤前駆体としての重合体粒子 ( 以下、 重合体粒子 (C !)と記す) を得た。 該重合体粒子 (C !)の含水率 は 7重量%であった。 また、 この重合体粒子 ( C ,)の常圧下での人工尿 に対する吸収倍率は 6 5. 0 ( g/g) であり、 水可溶成分は 7. 2重 量%であった。 尚、 上記重合体粒子 ( C】)の水可溶成分は、 中和ゲル ( C を 1 0 0 "Cで 3時間加熱処理したことにより、 該加熱処理を行わな かった場合と比較して、 約 2. 7重量%の増加しているこ とが確認され た。 また、 上記の重合体粒子 ( C ,)の第 1 の中和指数および第 2の中和 指数を前述した方法により測定した。 尚、 比較用粒子には、 4 5モル% 以下の各中和率を有する各ポリアク リル酸架橋体を用いた。
次いで、 上記重合体粒子 (C t) l 0 0重量部に対し、 第一表面架橋剤 としてのプロ ピレングリ コール 1重量部、 第二表面架橋剤と してのェチ レングリ コールジグリ シジルエーテル 0. 0 5重量部、 並びに、 水 3重 : B部および親水性有機溶媒としてのイ ソプロ ビルアルコール 2重量部か らなる水性液 (架橋剤溶液) 、 計 6. 0 5重量部を添加、 混合し、 得ら れた混合物を 1 8 5 °Cで 2 0分間加熱処理するこ とにより上記重合体粒 子 ( C ^の表面架榇を行って吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を上述 した方法により測定した。 この結果を、 上記重合体粒子 (C ,)の物性と 合わせて表 3 に示す。
〔実施例 6〕
実施例 5において、 内部架橋剤としての N, N' —メチレンビスァク リルァ ミ ドの使用量を 7 6 9 m gから 5 1 3 m g (アタ リル酸に対して 0. 1 0モル%) とする以外は、 実施例 5 と同様の静置断熱重合を行つ て含水ゲル状重合体 (D) を得た。
重合終了後、 上記ニーダー内の、 最大直径約 15c mの未粉砕の含水ゲ ル伏重合体 (D) 1 2 0 0 gに対し、 ニーダー上部より 4 8重量%水酸 ィ匕ナ ト リ ウム水溶液 2 0 8. 2 g (アタ リル酸に対して 7 5モル%) を —括添加 ( 1 0秒以内で添加) した所、 含水ゲル状重合体 (D) の上部 に、 未吸収の上記水酸化ナ ト リ ゥム水溶液が分離して残っている 2相状 態となつた。 次いで、 ニーダ一のブレー ドを回転させることで、 未粉砕 の含水ゲル状重合体 (D) に塩基性物質を添加して中和と同時に上記含 水ゲル状重合体 (D) の粉砕を行った。 この結果、 約 1 0分間で上記含 水ゲル状重合体 (D) は 1 0 mm以下の不定形に細分化され、 かつ未吸 収の水酸化ナ ト リ ゥム水溶液も目視では確認されなかった。 しかしなが ら、 細分化した上記含水ゲル状重合体 (D) に 1 重量%フヱノ 一ルフ夕 レイ ン—エタノール溶液を直接添加.したところ、 一部の含水ゲル状重合 体 (D) にはフエノールフタ レイ ンの赤紫色が未だ見られた。 そこで、 さらにブレー ドの撹拌を統けたところ、 5 0分後には、 上記含水ゲル状 重合体 (D) は数 mm (約 0. 2 mm〜 2 mmの粒度) にまで細分化さ れ、 フエノ ールフタ レイ ンの赤紫色は、 紬分化された個々の含水ゲル状 重合体 (D) においてもはや観察されなかった。 このため、 この時点で 中和を終了した。 中和後の含水ゲル状重合体 (以下、 中和ゲル (D ,)と 記す) の中和率は 7 5モル%であり、 固形分は約 2 1重量%であつた。
その後、 上記のニーダ一に蓋をして、 該ニーダ一中の中和ゲル (D ,) を 3 0 r p mで 81拌し、 ジャケッ 卜の温度を 1 0 0 'Cに昇温させて上記 中和ゲル (D ,)のゲル温度を約 8 5 'C〜 9 O 'Cに保つと共に、 固形分を 約 2 1 重量%に保ちながら、 3時間加熱処理を行った。 その後、 ニーダ 一から加熱処理を施した中和ゲル (D ,)を取り出し、 該加熱処理後の中 和ゲル (D、)に対して、 実施例 5 と同様の方法で乾燥 · 粉砕 · 分級を行 つて、 3 0 0 π!〜 6 0 0 At mの粒子怪を有する吸水剤前駆体としての 重合体粒子 (以下、 重合体粒子 (D ,)と記す) を得た。 該重合体粒子 ( D Jの含水率は 8重量%であった。 また、 この重合体粒子 (D !)の常圧 下での人工尿に対する吸収倍率は 8 3. 7 ( g/g) であり、 水可溶成 分は 1 8. 1 重 S%であつた。 また、 上記の重合体粒子 (D ,)の第 1 の 中和指数および第 2の中和指数を前述した方法により測定した。
次いで、 上記重合体粒子 (D ,)に、 実施例 5 と同様の方法により表面 架橋を施して吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を上述した方法により 測定した。 この結果を、 上記重合体粒子 (D ,)の物性と合わせて表 3に 示す。
〔実施例 7〕
上記実施例 5 · 6では、 未粉砕の一体ゲルである含水ゲル状重合体に 塩基を追加した後、 該含水ゲル状重合体の細分化を行ったが、 本実施例 では、 予め細分化した含水ゲル状重合体に塩基を添加して中和する例を 示す。
即ち、 本実施例では、 実施例 6において、 含水ゲル伏重合体 (D) を ニーダ一で 5 mm以下の粒子径に細分化した後、 ニーダ一のブレー ドを 回転させつつ、 4 8重量%水酸化ナ ト リ ウム水溶液 2 0 8. 2 g (ァク リル酸に対して 7 5モル%) を添加する以外は、 実施例 6 と同様の重合 および中和を行った。 その結果、 上記の水酸化ナ ト リ ウム水溶液は、 細 分化された含水ゲル状重合体 (D) に素早く吸収され、 約 1 0分後には フエノールフタ レイ ンの赤紫色は、 細分化された個々の含水ゲル伏重合 体 (D) においてもはや観察されなかった。 このため、 この時点で中和 を終了した。
その後、 上記の工程により得られた中和後の含水ゲル状重合体 下、 中和ゲル (D 2)と記す) を、 実施例 6 と同様の方法で加熱処理 ·乾燥 . 粉砕 ·分級することで、 3 0 0 π!〜 6 0 0 mの粒子径を有する吸水 剤前駆体と しての重合体粒子 (以下、 重合体粒子 (D2)と記す) を得た 該重合体粒子 (D 2)の含水率は約 7重量%であった。 また、 上記の重合 体粒子 (D 2)の第 1 の中和指数および第 2の中和指数を前述した方法に より測定した。
次いで、 上記重合体拉子 (D2)に架橋剤溶液を添加してなる混合物の 加熱時間を 9 0分間とした以外は、 上記実施例 6 と同様の反応 ·操作 ( 即ち、 実施例 5 と同様の反応,操作) を行って、 上記重合体粒子 (D 2) に表面架橋を施して吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を上述した方法 により測定した。 この結果を、 上記重合体粒子 (D 2)の物性と合わせて 表 3に示す。
〔実施例 8
実施例 5において、 含水ゲル状重合体 (C) の中和に用いた 4 8重量 %水酸化ナ ト リウム水溶液の使用量を、 1 8 0. 4 gから 1 9 4. 3 g (アク リル酸に対して 7 0モル? ) .に変更した以外は、 実施例 5 と同様 の重合および中和を行った。 その結果、 中和開始後 5 0分後には、 含水 ゲル状重合体 ( C) は数 mmにまで细分化され、 フエノ ールフタ レイ ン の赤紫色は、 細分化された個々の含水ゲル状重合体 (C) においてもは や観察されなかった。 このため、 この時点で中和を終了した。 中和後の 含水ゲル状重合体 (以下、 中和ゲル (C 2)と記す) の中和率は 7 0モル であり、 固形分は約 2 1 重量%であった。
その後、 上記のニーダ一に蓋をして、 該ニーダ一中の中和ゲル ( C 2) を 3 0 r p Qで ¾拌し、 ジャケッ 卜の温度を 1 0 0てに昇温させて上記 中和ゲル ( C2)のゲル温度を約 8 5て〜 9 0でに保つと共に、 該中和ゲ ル ( C 2)の固形分を、 約 2 4重量%を越えないように保ちながら、 1 . 5時間加熱処理を行った。 その後、 ニーダ一から加熱処理を施した中和 ゲル (C 2)を取り出し、 該加熱処理後の中和ゲル ( C 2)に対して、 実施 例 5 と同様の方法で乾燥 ·粉砕 ' 分极を行って、 3 0 0 / m〜 6 0 0 mの粒子径を有する吸水剤前駆体としての重合体粒子 (以下、 重合体粒 子 ( C 2)と記す) を得た。 該重合体粒子 ( C 2)の含水率は約 7重量%で あった。 また、 上記の重合体粒子 ( C 2)の第 1 の中和指数および第 2の 中和指数を前述した方法により測定した。 尚、 比較用粒子には、 5 0モ ル%以下の各中和率を有する各ポリアク リ ル酸架橋体を用いた。
次いで、 上記重合体粒子 ( C 2)に架橋剤溶液を添加してなる混合物の 加熱時間を 3 0分間と した以外は、 実施例 5 と同様の反応 ' 操作を行つ て、 上記重合体粒子 ( C 2)に表面架榇を施して吸水剤を得た。 この吸水 剤の諸性能を上述した方法により測定した。 この結果を、 上記重合体粒 子 ( C 2)の物性と合わせて表 3に示す。
〔実施例 9〕
実施例 8において、 内部架橋剤としての N, N' ーメチレ ンビスァク リ ルア ミ ドの量を 7 6 9 m gから 6 6 7 m g (アク リル酸に対して 0. 1 3モル%) に変更すると共に、 中和に用いる塩基を、 4 8重量%水酸 化ナ 卜 リ ゥム水溶液から炭酸ナ ト リ ゥム粉末 1 2 3. 6 g (アク リ ル酸 に対して 7 0モル に変更した以外は、 実施例 8 と同様の重合および 中和を行って、 中和された含水ゲル状重合体 (以下、 中和ゲル ( C 3)と 記す) を得た。
その後、 上記のニーダ一に蓋をして、 該ニ一ダ一中の中和ゲル ( C 3) を 3 0 r p mで攪拌し、 ジャケッ トの温度を 1 0 0 °Cに昇温させて上記 中和ゲル ( C 3)のゲル温度を約 8 5 BC〜 9 0 'Cに保つと共に、 該中和ゲ ル (C 3)の固形分を、 約 2 4重量%を越えないように保ちながら、 1 時 間加熱処理を行った。 その後、 二—ダ一から加熱処理を施した中和ゲル ( C 3)を取り出し、 該加熱処理後の中和ゲル ( C 3)に対して、 実施例 5 と同様の方法で乾燥 · 粉砕 ' 分級を行って、 3 0 0 π!〜 6 0 〔I /zmの 粒子径を有する吸水剤前駆体としての重合体粒子 (以下、 重合体粒子 ( C 3)と記す) を得た。 該重合体粒子 ( C3)の含水率は約 6重量%であつ た。 また、 上記の重合体粒子 (C 3)の第 1 の中和指数および第 2の中和 指数を前述した方法により測定した。 尚、 比較用粒子には、 5 (1モル% 以下の各中和率を有する各ポリアク リ ル酸架橋体を用いた。
次いで、 上記重合体粒子 (C 3)に架橋剤溶液を添加してなる混合物の 加熱時間を 4 0分間とした以外は、 実施例 5 と同様の反応 ■ 操作を行つ て、 上記重合体粒子 ( C 3)に表面架橋を施して吸水剤を得た。 この吸水 剤の諸性能を上述した方法により測定した。 この結果を、 上記重合体 f立 子 ( C 3)の物性と合わせて表 3に示す。
表 3
Figure imgf000077_0001
〔比較例 4〕
実施例 5において、 含水ゲル状重合体 ( C ) を中和して得られた中和 ゲル (C ,) (中和率 6 5モル%) に対して、 加熱処理を行わずに、 1 6 0 °Cの熱風で 6 5分間、 乾燥した。 その後、 この乾燥物を、 実施例 5 と 同様の方法で乾燥 ·粉砕 ·分极を行って、 3 0 0 π!〜 6 0 0 /zmの粒 子径を有する比較用の吸水剤前駆体としての重合体粒子 (以下、 重合体 粒子 (C 4)と記す) を得た。 該重合体粒子 (C 4)の含水率は 8重量%で あった。 また、 該重合体粒子 (C 4)の常圧下での人工尿に対する吸収倍 率は 6 5. 0 ( g/ g) であり、 水可溶成分は 4. 5重と であった。 また、 上記の重合体粒子 (C 4)の第 1 の中和指数および第 2の中和指数 を前述した方法により測定した。 尚、 比較用粒子には、 4 5 モル%以下 の各中和率を有する各ボリアク リル酸ナト リ ゥム架橋体を用いた。
次いで、 上記重合体拉子 ( C 4)に架樣剤溶液を添加してなる混合物の 加熱時間を 4 0分間と した以外は、 実施例 5 と同様の反応 · 操作を行つ て、 上記重合体粒子 ( C 4)に表面架橘を施して比較用の吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を上述した方法により測定した。 この結果を、 上記 重合体粒子 ( C 4)の物性と合わせて表 4に示す
〔比較例 5〕
実施例 5 と同様の反応器内に、 中和率 7 5モル%の部分中和ァク リ ル 酸ナ ト リ ウム塩の 3 3重量%水溶液 1 2 0 0 gに内部架橋剤と してのポ リエチレ ングリ コ一ルジアタ リ レー ト 6 3 9 m g (アク リ ル酸塩に対し て 0. 0 3モル%) を溶解させてなる反応液を仕込んだ。 次に、 この反 応液の温度を 3 0 °Cに保ちながら上記反応器内を窒素置換した。 次いで、 上記二一ダ一のブレー ドを撹拌しながら上記反応液に、 重合開始剤と し ての 2 0重量%過硫酸ナ ト リ ウム水溶液 2. 6 4 gと、 1 重量% L -ァ スコルビン酸水溶液 2. 2 g とを添加し、 得られるゲルを解砕しながら 1 時間重合を行うことで、 数 mmに.钿分化された粒子状の含水ゲル伏重 合体 (E ) を得た。 上記含水ゲル伏重合体 ( E ) は、 中和率 7 5モル% の中和ゲルであり、 1 重量%フヱノールフタ レイ ンーェ夕ノ一ル溶液を 添加しても、 フエノールフタ レイ ンの赤紫色は確認されなかった。 尚、 上記ボリエチレングリ コールジァク リ レ一 トにおけるエチレンォキサイ ドの平均付加モル数は 8モルである。 上記の含水ゲル状重合体 (E) にフエノールフタ レイ ンによる着色が ないこ とが確認されると、 該含水ゲル状重合体 ( E ) を、 加熱処理を行 わずにそのまま直ぐに乾燥機に入れ、 実施例 5 と同様の方法で乾燥 · 粉 砕 · 分极を行って、 3 0 0 !!!〜 6 0 0 の粒子径を有する比較用の 吸水剤前駆体としての重合体粒子 (以下、 重合体粒子 (Ε ,)と記す) を 得た。 該重合体粒子 (Ε の含水率は 6重量%であった。 また、 該重合 体粒子 (Ε ,)の常圧下での人工尿に対する吸収倍率は 6 8. 4 ( g/g ) であり、 水可溶成分は 2 4. 1重量%であった。 また、 上記の重合体 粒子 ( Ε ,)の第 1 の中和指数および第 2の中和指数を前述した方法によ り则定した。 尚、 比較用粒子には、 5 5モル%以下の各中和率を有する 各ポリアク リ ル酸ナ ト リ ゥ厶架橋体を用いた。
次いで、 上記重合体粒子 ( Ε ,)に架橋剤溶液を添加してなる混合物の 加熱時間を 4 0分間とした以外は、 実施例 5 と同様の反応 · 操作を行つ て、 上記重合体拉子 ( Ε ,)に表面架橋を施して比較用の吸水剤を得た。 この吸水剤の諸性能を上述した方法により则定した。 この結果を、 上記 重合体粒子 (Ε ,)の物性と合わせて表 4に示す。 尚、 上記比較用の吸水 剤の ρ Η変化は、 0. 〗 未満であった。
〔比較例 6〕
上記の実施例 5〜 9では、 架橋剤を乾燥後の重合体粉末に添加した。 これに対し、 本比較例では、 乾燥前の中和ゲルに架橋剤を添加した例を 示す。
即ち、 実施例 5において得られた.ニーダ一中の中和ゲル ( C i)に、 該 中和ゲル (C】)の固形分 1 0 0重量%に対して、 第一表面架橋剤として のプロ ピレングリ コール 1重量部、 第二表面架橋剤としてのェチレ ング リ コールジグリ シジルエーテル 0. 0 5重量部、 並びに、 水 3重量部お よび親水性有機溶媒と してのイソプロピルアルコール 2重量部からなる 水性液、 計 6. 0 5重量部を添加、 混合した。
その後、 上記のニーダ一に蓋をし、 ジャケ ッ トの温度を 1 0 C' eCに昇 温させ、 上記中和ゲル ( C ,)を、 その固形分か約 2 4重量%を越えない ように 1 時間加熱処理した後、 実施例 5 と同様の乾燥 · 粉砕 · 分級を行 つて、 3 0 0 m〜 6 0 0 mの粒子径を有する比較用の吸水剤 (重合 体粒子) を得た。 該吸水剤の含水率は約 7重量%であった。 この吸水剤 (重合体粒子) の諸性能を上述した方法により測定した。 この結果を表 に示す。
表 4
Figure imgf000081_0001
表 3および表 4に記載の結果から、 比較例 6のように、 乾燥後の重合 体粉末に架椟剤を添加しない場合は、 高加圧下での吸収倍率が非常に低 いことが判る。 また、 実施例 5 ~ 9で得られた吸水剤は、 比較例 4〜 6 で得られた吸水剤と比較して高加圧下での吸収倍率が高いことが判る。 従って、 本発明によれば、 無加圧 (常圧) 下のみならず、 加圧下での吸 収倍率が高く、 しかも、 水可溶成分量が従来 (重合前に中和する方法) よりも低減されていることが判る。
また、 重合前に中和する方法によって得られた重合体粒子 (比較例 5 ) は、 後中和により得られた重合体粒子 (実施例 5〜 9および比較例 4 • 6 ) と比較して、 不純物である水可溶成分が多いことが判る。 つまり, 本実施例 5〜 9で得られた重合体粒子は、 中和ゲルの加熱処理によって 水可溶成分が増加してはいるものの、 重合前に中和する方法を採用した 場合と比較して水可溶成分が小さいことが判る。
さらに、 表 3に記載の結果から、 本実施例 5〜 9で得られた重合体粒 子は、 上記第 1 中和率および第 2中和率の規定を何れも満たすと共に、 重合体粒子 2 0 0粒中における、 非第 1許容中和率を有する重合体粒子 の数と、 9 5モル%以上の中和率を有する重合体粒子の数との合計もま た、 1 0粒以下であることが判る。 そして、 架探反応時における重合体 粒子の中和指数は、 最終製品である吸水剤においても維持されるため、 本実施例で得られた吸水剤は、 該吸水剤を構成する吸水剤粒子の中和率 が制御され、 粒子レベルで均一に中和されており、 膨潤時の p Hの経時 変化が小さ く、 安全性に便れていることが判る。
発明の詳細な説明の項においてなした具体的な実施態様、 または実施 例は、 あく までも、 本発明の技術内容を明らかにするものであって、 そ のような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、 本 発明の精神と次に記載する特許請求事項の範囲内で、 いろいろと変更し て実施することができるものである。 産業上の利用の可能性
本発明にかかる吸水剤の製造方法によれば、 無加圧下および高加 S下 での吸収倍率が高く、 しかも、 水可.溶成分量が従来よりも低減されてい る吸水剤を安定して提供することができる。 そして、 上記吸水剤を製造 する際に、 本発明の中和指数の規定を满たす条件を予め確認し、 該条件 にそって中和を行うことで、 上記の各吸水特性に優れた吸水剤をより短 時間で、 効率良く得ることができる。
また、 上記の吸水剤は、 該吸水剤を構成する吸水剤粒子の中和率が制 御されており、 粒子レベルでの中和の均一化がなされている。 このため、 該吸水剤中には、 中和に用いたアルカ リ性物質や酸性物質が残存してお らず、 該吸水剤は、 水性液を吸収して膨潤ゲルとなった場合でも、 経時 的 p H変化が小さ く、 安全である。
従って、 本発明により得られた吸水剤は、 吸水剤が高濃度に含有され た薄型の吸収体に用いてもその吸水能を効果的に発揮することができる ので、 吸水剤を多量に使用し、 かつ、 薄型化された衛生用品における吸 収体に好適に用いることができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 酸基含有不飽和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含 水ゲル状重合体を後中和して得られる複数の吸水剤拉子の集合体からな る吸水剤であって、
上記吸水剤粒子の中和率が各々許容中和率となるように制御されてい ると共に、
5 0 gノ c m 2 の荷重下の生理食塩水の吸収倍率が 2 0 g Z g以上で あることを特徴とする吸水剤。
2 . 上記吸水剤粒子の許容中和率を Z , (モル%) とし、 上記吸水剤 粒子の集合体の平均中和率を Z 2 (モル%) とすると、
Z ) > Z 2 一 2 0 (モル%)
であり、 上記吸水剤中の吸水剤粒子に対して上記許容中和率を有する吸 水剤粒子の数の占める割合が 9 5 %以上であることを特徵とするク レー ム 1記載の吸水剤。
3 . 上記吸水剤粒子の許容中和率が 5 5 モル%を越える中和率である ことを特徵とするクレーム 2記載の吸水剤。
4 . 上記吸水剤粒子 2 0 0粒中に含まれる、 上記吸水剤粒子の平均中 和率よりも 2 0 モル%以上低い中和率を有する吸水剤粒子の数が 1 0粒 以下であることを特徴とするクレーム 2記載の吸水剤。
5 . 上記吸水剤粒子の許容中和率が 3 0 モル%を越えて 9 5 モル%未 満であり、 上記吸水剤中の吸水剤粒子に対して上記許容中和率を有する 吸水剤粒子の数の占める割合が、 8 5 %以上であることを特徴とするク レーム 1記載の吸水剤。
6. 上記吸水剤粒子 2 0 0粒中に含まれる、 3 0モル%以下の中和率 を有する吸水剤粒子と、 9 5モル%以上の中和率を有する吸水剤粒子と の合計数が 3 0粒以下であることを特徵とするク レーム 5記載の吸水剤 (
7. 水で自重の 1 0 0倍に膨潤させてから 5分間経過後と 1 2 0分間 経過後との p H変化量が 0. 2以下であるこ とを特徴とするク レーム 1 記載の吸水剤。
8. 複数の吸水剤粒子からなり、 上記吸水剤粒子の中和率が、 各々許 容中和となるように制御されていると共に、 水可溶成分が 2 0重量%以 下であり、 かつ、 S O g Z c m2 の荷重下の生理食塩水の吸収倍率が 2 O gZg以上であることを特徵とする吸水剤。
9. 複数の吸水剤粒子からなり、 上記吸水剤粒子 2 0 0粒中に含まれ る、 吸水剤粒子の平均中和率より も 2 0モル%以上低い中和率を有する 吸水剤粒子の数が、 1 粒以上、 1 0粒以下であることを特徴とする吸水 剤。
1 0. 5 0 g/ c m2 の荷重下の生理食塩水の吸収倍率が 2 0 g Z g以 上であるこ とを特徴とするク レーム 9記載の吸水剤。
1 1 . 複数の吸水剤粒子からなり、 上記吸水剤粒子 2 0 0粒中に含まれ る、 3 0モル%以下の中和率を有する吸水剤粒子と、 9 5モル%以上の 中和率を有する吸水剤粒子との合計数が、 i粒以上、 3 0粒以下である ことを特徵とする吸水剤。
1 2. 5 0 g/ c m2 の荷重下の生理食塩水の吸収倍率が 2 0 g Z g以 上であるこ とを特徴とするク レーム 1 1記載の吸水剤。
1 3. ク レーム 1記載の吸水剤の製造方法であって、
酸基含有不飽和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含水ゲ ル状重合体を後中和する工程を含み、
上記含水ゲル状重合体を中和してなる重合体から導かれる重合体粒子 の中和率を、 各々許容中和率となるように制御するこ とを特徵とする吸 水剤の製造方法。
1 4 . 上記後中和を、 上記重合体所定量中に含まれる、 非許容中和率を 有する重合体粒子の数を示す中和指数が所定の値以下となるまで行う こ とを特徴とするク レーム 1 3記載の吸水剤の製造方法。
1 5 . 上記非許容中和率が、 上記重合体粒子の集合体の平均中和率より も 2 0 モル%以上低い中和率であり、 上記後中和を、 上記重合体拉子 2 0 0粒中に含まれる非許容中和率を有する重合体粒子の数を示す第 1 の 中和指数が 1 0以下となるまで行う こ とを特徴とするク レーム 1 4記載 の吸水剤の製造方法。
1 6 . 上記後中和を、 上記第 1 の中和措数が 5以下となるまで行う こ と を特徵とするク レーム 〗 5記載の吸水剤の製造方法。
1 7 . 上記非許容中和率が中和率 5 5 モル%以下であるこ とを特徴とす るク レーム 1 5記截の吸水剤の製造方法。
1 8 . 上記非許容中和率が、 上記重合体粒子の集合体の平均中和率より も 2 0 モル%以上低い中和率であり、 上記後中和を、 上記重合体粒子の 集合体における非許容中和率を有す.る重合体粒子の数の割合が 5 %以下 となるまで行う ことを特徵とするク レーム 1 4記載の吸水剤の製造方法 < 1 9 . 上記非許容中和率が、 3 0 モル%以下の中和率および 9 5 モル% 以上の中和率であり、 上記後中和を、 上記重合体粒子の集合体における 非許容中和率を有する重合体粒子の数の割合が 1 5 %以下となるまで行 うことを特徴とするク レーム 1 4記載の吸水剤の製造方法。
2 0 . 上記非許容中和率が、 3 0 モル%以下の中和率および 9 5 モル% 以上の中和率であり、 上記後中和を、 上記重合体粒子 2 0 0粒中に含ま れる非許容中和率を有する重合体粒子の数を示す第 2の中和指数が 3 0 以下となるまで行う ことを特徴とするク レーム 1 4記載の吸水剤の製造 方法。
2 1 . 上記後中和を、 上記第 2の中和指数が 2 0以下となるまで行う こ とを特徵とするク レーム 2 0記載の吸水剤の製造方法。
2 2 . 上記酸基含有不飽和単量体 (塩) が遊離のァク リル酸であること を特徵とするク レーム 1 3記載の吸水剤の製造方法。
2 3 . 上記含水ゲル状重合体を後中和して得られる重合体の含水率を I 0重量%以下に調整してから該重合体を、 該重合体が有する官能基と反 応し得る架橋剤と反応させるこ とを特徵とするク レーム 1 3記載の吸水 剤の製造方法。
2 4 . 上記後中和が、 上記含水ゲル状重合体と中和剤とを混合した後、 さらに水性液を混合することにより行われるこ とを特徴とするク レーム 1 3記載の吸水剤の製造方法。
2 5 . 上記含水ゲル状重合体 i 0 0重量部に対する水性液の使用量が 5 重量部〜 1 0 0重量部の範囲内であるこ とを特徴とするク レーム 2 4記 載の吸水剤の製造方法。
2 6 . ク レーム 1記載の吸水剤を製造する方法であって、
酸基含有不飽和単量体 (塩) を含む単量体成分を重合してなる含水ゲ ル伏重合体を後中和する工程と、
上記後中和後の含水ゲル状重合体を、 ゲル状に保持しながら一定時間 加熱処理する工程と、 上記加熱処理された含水ゲル状重合体を、 粉末伏に乾燥させる工程と、 上記乾燥工程によって得られた重合体を、 該重合体が有する官能基と 反応し得る架榇剤と反応させる工程とを含むことを特徴とする吸水剤の 製造方法。
2 7 . 上記加熱工程が、 上記含水ゲル状重合体中の水分量を 1 0重量% 〜 7 0重量%の範囲内に保持しながら行われることを特徴とするク レ一 ム 2 6記載の吸水剤の製造方法。
2 8 . 上記加熱工程が、 上記含水ゲル伏重合体中の水分量を 2 0重量% 〜 4 0重量%の範囲内に保持しながら行われるこ とを特徴とするク レ一 ム 2 7記載の吸水剤の製造方法。
2 9 . 上記加熱工程が、 上記含水ゲル伏重合体の固形分の港度変化が土
3 0重量%の範囲内となるように行われることを特徴とするク レーム 2 6記載の吸水剤の製造方法。
3 0 . 上記加熱処理が、 上記重合体の水可溶成分が 0 . 0 5重量%〜 2 0重量%の範囲内で増加するまで行われるこ とを特徴とするク レーム 2 6記載の吸水剤の製造方法。
3 1 . 上記重合体の乾燥が、 該重合体の固形分が 8 0重量%以上となる ように行われることを特徴とするク レーム 2 6記載の吸水剤の製造方法。
3 2 . 上記含水ゲル状重合体の後中和が、 該含水ゲル状重合体の粉砕と 同時に行われることを特徴とするク レーム 2 6記載の吸水剤の製造方法。
3 3 . 上記含水ゲル状重合体が、 静'置重合によって得られた重合体であ ると共に、 少なく とも 1 c mの最大直径を有しているこ とを特徴とする ク レーム 2 6記載の吸水剤の製造方法。
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