WO2022014550A1 - 吸水剤組成物およびその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a water absorbing composition and a method for producing the same.
- Water-absorbent resin (SAP / Super Absorbent polymer) is a water-swellable water-insoluble crosslinked polymer, and is a sanitary material (sanitary goods) such as paper diapers, sanitary napkins, adult incontinence products (incontinence pads), and pet sheets. ), Soil water retention agents for agriculture and gardening, water blocking agents for industrial use, etc., are used in various water-absorbing articles.
- Non-Patent Document 1 describes that starch-grafted sodium polyacrylate obtained by graft-polymerizing sodium acrylate and starch is commercially available as a water-absorbent resin.
- Patent Documents 1 and 2 describe a method for producing the water-absorbent resin (starch grafted sodium polyacrylate).
- Patent Document 4 describes a method for producing a super-absorbent composition (water-absorbent resin composition) in which a starch compound is added in an arbitrary production step of the water-absorbent resin.
- Patent Documents 5 and 6 also describe a method for producing a water-absorbent resin in which a polysaccharide such as starch is mixed with the water-containing gel-like crosslinked polymer after the polymerization of the water-absorbent resin.
- Patent Documents 7 to 9 also propose polyacrylic acid-based water-absorbent resins in which cellulose is mixed as a raw material.
- Patent Documents 10 to 12 also propose polyacrylic acid-based water-absorbent resins in which starch is mixed as a raw material.
- Patent Document 13 discloses a water-absorbent resin made of a modified starch crosslinked product.
- the water-absorbent resin itself is originally white, the water-absorbent resin is mainly used for diapers and sanitary napkins, and is mixed with white pulp at that time, so that it is water-absorbent from the viewpoint of hygiene. Coloring of the resin is generally unacceptable.
- the polysaccharides typified by starch used in Patent Documents 1 to 13 generally have poor heat resistance. Therefore, the water-absorbent composition obtained by adding a polysaccharide to a monomer or a water-absorbent resin in the production process is a process under high temperature conditions in the production process (for example, a water-absorbent resin containing water (water-containing gel)).
- the state-crosslinked polymer is colored brown or the like by a drying step at a high temperature or a surface cross-linking step at a high temperature). Further, since it is difficult to perform the drying treatment at a high temperature and the surface cross-linking treatment at a high temperature, if the drying treatment at a low temperature or the like is performed in order to suppress the coloring, the physical properties and productivity of the water absorbing agent composition are lowered. There is also the inconvenience of doing so. That is, the water-absorbent composition containing a polysaccharide is colored when placed under high temperature conditions (heating conditions of 100 ° C. or higher) in the manufacturing process. In order to suppress the coloring, there are restrictions on the manufacturing process (or manufacturing conditions).
- one aspect of the present invention is that even if a polysaccharide is used as a sustainable raw material in at least a part thereof, the productivity does not decrease and coloring does not occur due to heating in the manufacturing process, that is, under high temperature conditions (that is, The main purpose is to provide a high-quality (and stable quality) water-absorbent composition and a method for producing the same, which are not colored even in the production process (or production conditions) in a heating condition of 100 ° C. or higher. do.
- the present inventors have prevented coloring of polysaccharides (particularly starch) in which a reducing agent is mixed with a water-absorbent resin (particularly a water-containing gel-like crosslinked polymer) during high-temperature heating.
- the present invention was completed by finding that it is effective in the above. That is, it is a water-absorbing agent composition containing a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbing resin, a polysaccharide and a reducing agent, the water-absorbing agent composition is surface-crosslinked, and the water-absorbing agent composition contains the polysaccharide.
- the present invention includes the inventions described in the following [1] to [11].
- a water-absorbent composition containing a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin, a polysaccharide and a reducing agent, wherein the water-absorbent composition is surface-crosslinked, and the water-absorbent composition is the polysaccharide.
- the water-absorbing agent composition is characterized by containing 10% by mass or more of the reducing agent, 10 ppm to 10000 ppm of the reducing agent, and the degree of coloring (YI value) of the water-absorbing agent composition is 60 or less.
- the reducing agent is a reducing agent containing one or more compounds selected from the group consisting of an inorganic compound containing a sulfur atom, an organic compound containing a sulfur atom, and an inorganic compound containing a phosphorus atom [1].
- the water absorbing agent composition according to.
- a method for producing a water-absorbent composition containing a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin, a polysaccharide, and a reducing agent wherein the process for producing the water-absorbent composition includes a polymerization step, a drying step, and a drying step.
- the surface cross-linking step is included in this order, and the total mass of the monomer composition and the polysaccharide introduced into the polymerization step at any stage from the start of the polymerization step to the end of the surface cross-linking step.
- a method for producing a water absorbing agent composition which comprises adding the polysaccharide in an amount of 10% by mass or more and the reducing agent in an amount of 10 ppm to 100,000 ppm.
- the gel crushing step is further included between the polymerization step and the drying step, and at least one of the above, before the start of the gel crushing step (but after the end of the polymerization step), at the start, and during the gel crushing step.
- a gel crushing step is further included between the polymerization step and the drying step, and the reducing agent is added before the start of the gel crushing step (however, after the end of the polymerization step) and before the start of the surface cross-linking step.
- the method for producing a water absorbing agent composition according to any one of [9].
- a gel crushing step is further included between the polymerization step and the drying step, and the reducing agent is added before the start of the gel crushing step (however, after the end of the polymerization step) and / or at the start of the gel crushing step.
- the method for producing a water-absorbing agent composition is further included between the polymerization step and the drying step, and the reducing agent is added before the start of the gel crushing step (however, after the end of the polymerization step) and / or at the start of the gel crushing step.
- the gel crushing step is further included between the polymerization step and the drying step, and at least one of the above, before the start of the gel crushing step (but after the end of the polymerization step), at the start, and during the gel crushing step.
- the present invention further includes a gel crushing step between the polymerization step and the drying step, and the hydrogel-like crosslinked polymer obtained in the polymerization step is converted into a solid content of the hydrogel-like crosslinked polymer.
- the productivity does not decrease and coloring does not occur due to heating in the manufacturing process, that is, under high temperature conditions (that is, The effect of being able to provide a high-quality (and stable quality) water-absorbing agent composition and a method for producing the same, which are not colored even in the production process (or production conditions) in a heating condition of 100 ° C. or higher). Play.
- the water-absorbent resin means a water-swellable water-insoluble crosslinked polymer and is generally used. It is in the form of particles.
- the water swellability is defined as NWSP 241.0. It means that the water absorption ratio (CRC) under no pressure defined by R2 (15) is 5 g / g or more, and water insoluble means NWSP 270.0. It means that the soluble content (Ext) defined by R2 (15) is 50% by mass or less.
- the water-absorbent resin is a hydrophilic cross-linked polymer obtained by cross-linking and polymerizing an unsaturated monomer having a carboxyl group.
- the water-absorbent resin is "a polymer in which only the inside is crosslinked, that is, a polymer in which the crosslink density between the inside and the surface is substantially the same” or “the inside and the surface are crosslinked. In some cases, it refers to a polymer in which the crosslink density on the surface is relatively high with respect to the crosslink density inside.
- the "polymer in which only the inside is crosslinked” and the “polymer in which the inside and the surface are crosslinked” are not distinguished in principle, and both are referred to as “water-absorbent resin".
- water-absorbent resin when it is necessary to clearly distinguish the presence or absence of surface cross-linking, since the above-mentioned "polymer in which only the inside is cross-linked” is before surface cross-linking, "water-absorbent resin before surface cross-linking" or The term “base polymer” is used, and the above-mentioned "polymer in which the inside and the surface are crosslinked, that is, a polymer in which the surface crosslink density is relatively high with respect to the internal crosslink density” is after surface cross-linking.
- water-absorbent resin after surface cross-linking or "water-absorbent resin after surface cross-linking”.
- before surface cross-linking means "before adding a surface cross-linking agent” or “before the surface cross-linking reaction by heat treatment starts even after the surface cross-linking agent is added”.
- water-absorbent resin refers only to a resin component, and when it contains a component other than resin such as an additive, it is described as “water-absorbent resin composition”. Further, when the water-absorbent resin not surface-crosslinked contains an additive or the like, it is referred to as “water-absorbent resin composition before surface cross-linking" or “base polymer composition”, and the surface-crosslinked water-absorbent resin is described. When the resin contains an additive or the like, it is referred to as “water-absorbent resin composition after surface cross-linking” or “water-absorbent resin composition after surface cross-linking", respectively.
- water-absorbent resin composition at the stage of shipping as a final product is particularly referred to as "water-absorbent composition”.
- Acrylic acid (salt) -based monomer composition polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin
- acrylic acid (salt) means acrylic acid and / or a salt thereof.
- the acrylic acid (salt) -based monomer composition means a monomer composition containing 50 mol% or more of acrylic acid (salt) with respect to the entire monomer excluding the internal cross-linking agent.
- the polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin means a crosslinked polymer obtained by using the above-mentioned acrylic acid (salt) -based monomer composition as a raw material. That is, it is a crosslinked polymer having 50 mol% or more of the structural unit derived from acrylic acid (salt) with respect to the entire structural unit constituting the polyacrylic acid (salt) water-absorbent resin, and has a graft component as an optional component. It is a crosslinked polymer.
- the polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin is preferably 50 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, based on the portion of the monomer components involved in the polymerization reaction excluding the internal cross-linking agent. It is a polymer obtained by using 70 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, preferably 100 mol% or less, particularly preferably 100 mol% of acrylic acid (salt) as a raw material.
- the water-absorbent resin composition or the water-absorbent composition containing a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin as a main component is a composition containing 50% by mass or more of a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin. means.
- NWSP NWSP is an abbreviation for Non-Woven Standard Procedures-Edition 2015, and was jointly issued by EDANA (European Disposables and Nonwovens Associations) and INDA (Association of the Nonwoven Fabrics Industry). , A unified evaluation method for non-woven fabrics and their products in Europe and the United States.
- the NWSP also shows a standard method for measuring water-absorbent resins. In this specification, the physical properties of the water-absorbent resin (water-absorbent resin composition or water-absorbent composition) are measured in accordance with the original NWSP (2015).
- the measuring method for various physical properties of the water-absorbent resin, the water-absorbent resin composition or the water-absorbent agent composition follows the measuring method in the following examples.
- the water-absorbing composition according to the embodiment of the present invention is a water-absorbing composition containing a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbing resin, a polysaccharide and a reducing agent, and the water-absorbing composition.
- the agent composition is surface-crosslinked, and the water-absorbing agent composition contains 10% by mass or more of the polysaccharide, 10 to 10000 ppm of the reducing agent, and the degree of coloring (YI value) of the water-absorbing agent composition is 60 or less. Is.
- the water-absorbent composition is in a form in which a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin and a polysaccharide are mixed and / or kneaded (a state in which the water-absorbent resin and the polysaccharide are mixed and integrated). It is surface crosslinked. It is preferable that the water-absorbent resin and the polysaccharide are mixed and integrated to be surface-crosslinked.
- a composite resin in which a polysaccharide is kneaded into a polyacrylic acid (salt) water-absorbent resin, and an acrylic acid (salt) monomer and an internal cross-linking agent polymerized in the presence of the polysaccharide as raw materials.
- the water-absorbent composition may contain a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin and / or a polysaccharide that exists alone, and the portion of the composite resin in which the exposed polysaccharide is not surface-crosslinked. There may be.
- the polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin (hereinafter, simply referred to as “water-absorbent resin”) is a monomer composition containing an acrylic acid (salt) -based monomer as a main component, and the presence of a polymerization initiator. It is a crosslinked polymer obtained by polymerizing below.
- the acrylic acid (salt) -based monomer include (meth) acrylic acid and salts thereof.
- Monomers containing acid groups are preferred.
- Specific examples of the monomer include (anhydrous) maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, 2- (meth) acryloyl ethanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylpropanesulfonic acid, and 2-(. Meta) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, and salts thereof. These monomers may be used alone or in combination of two or more as required.
- the salt examples include alkali metal salts, ammonium salts and amine salts, with sodium salts, potassium salts, lithium salts and ammonium salts being more preferable, and sodium salts being particularly preferable.
- the monomer composition containing an acrylic acid (salt) -based monomer as a main component is preferably neutralized in the range of 10 to 90 mol%, and neutralized in the range of 40 to 80 mol%. It is more preferable that it is neutralized in the range of 60 to 75 mol%.
- the monomer composition containing an acrylic acid (salt) -based monomer as a main component includes hydroxides of alkali metals such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, and lithium hydroxide, sodium carbonate (hydrogen), and carbonic acid. It is preferably neutralized with a neutralizing solution containing a carbonate (hydrogen) salt such as (hydrogen) potassium and a monovalent basic compound such as ammonia, and is neutralized with a neutralizing solution containing sodium hydroxide. Is particularly preferred.
- the monomer composition may be neutralized after polymerization. That is, the hydrogel-like crosslinked polymer (hereinafter referred to as “hydrogen gel”) may be neutralized to obtain a neutralized product.
- hydrogel-like crosslinked polymer hereinafter referred to as “hydrogen gel”
- the monomer composition contains, if necessary, a hydrophilic or hydrophobic unsaturated monomer (hereinafter referred to as “another monomer”) in addition to the above-mentioned monomer. May be good.
- the other monomer include N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinylacetamide, (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, and 2-hydroxy.
- Examples thereof include ethyl (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, and stearyl acrylate.
- the amount of the other monomer used may be such that the physical properties of the obtained water-absorbing agent composition are not impaired, and specifically, 50 is used with respect to the portion of the monomer composition excluding the internal cross-linking agent. It is mol% or less, more preferably 20 mol% or less.
- (B) Internal cross-linking agent examples include N, N'-methylenebisacrylamide, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, and (polyoxyethylene).
- the internal cross-linking agent is preferably used in a range of 5.0 mol% or less with respect to the total amount of the monomer excluding the internal cross-linking agent from the above-mentioned monomer composition in consideration of the physical properties of the obtained water-absorbing agent composition. , 2.0 mol% or less, more preferably 0.5 mol% or less, particularly preferably 0.1 mol% or less, 0.01 to 0.01 to Most preferably, it is used in the range of 0.1 mol%. Further, a cross-linking method using an internal cross-linking agent and a known cross-linking method such as radical self-cross-linking and radiation cross-linking at the time of polymerization can also be used in combination.
- polymerization initiator examples include a photodegradable polymerization initiator, a thermal decomposition initiator, a redox-based polymerization initiator, and the like.
- the amount of the polymerization initiator used is preferably in the range of 0.0001 to 1 mol%, preferably in the range of 0.0005 to 0.5 mol%, based on the total amount of the monomer excluding the internal cross-linking agent from the monomer composition. More preferred.
- the photodegradable polymerization initiator examples include benzoin derivatives, benzyl derivatives, acetophenone derivatives, benzophenone derivatives, azo compounds and the like.
- thermal decomposition type polymerization initiator examples include persulfates (sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate), peroxides (hydrogen peroxide, t-butyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide), and azo compounds (2). , 2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, etc.) and the like.
- redox-based polymerization initiator examples include an initiator in which the persulfate or peroxide (oxidizing agent) is combined with a reducing compound (reducing agent) such as L-ascorbic acid and sodium hydrogen sulfite. ..
- a redox-based polymerization initiator When a redox-based polymerization initiator is used, the amount of unreacted monomer (residual monomer) contained in the final product water-absorbing agent composition through the polymerization step can be reduced, so that persulfuric acid can be used. It is more preferable to combine salts.
- the combined use ratio in this case may be appropriately set, but is preferably 1/100 to 100/1, more preferably 1/10 to 10/1.
- the persulfate and peroxide used as the polymerization initiator are consumed during the polymerization of the monomer composition and do not remain in the obtained water absorbing agent composition.
- the solvent used during the polymerization of the monomer composition is not particularly limited. That is, a known solvent can be appropriately used for the polymerization of the monomer composition.
- Deionized water ion-exchanged water
- the monomer composition obtained by using the deionized water is particularly referred to as a monomer aqueous solution.
- polysaccharides examples include natural polysaccharides obtained from living organisms and modified products thereof. Since these polysaccharides do not use fossil raw materials such as petroleum, they can be said to be renewable raw materials.
- the polysaccharide is a polymer having a skeleton containing a monosaccharide repeating unit. Examples of the polysaccharide include starch, amylopectin, amylose, cellulose, galactomannan, glucomannan, xanthan gum, carrageenan, chitin, chitosan, and modified products thereof.
- starch examples include corn starch, potato starch, wheat starch, tapioca starch, waxy corn starch, rice starch, sweet potato starch and the like.
- cellulose examples include cotton, wood-derived pulp, bacterial cellulose, lignocellulose, regenerated cellulose (cellophane, regenerated fiber, etc.), microcrystalline cellulose and the like.
- galactomannan examples include guar gum, locust bean gum, tara gum, cassia gum and the like.
- esterification such as acetylation treatment, carboxyalkylation and the like are used. Examples include esterification, denaturation, oxidation, sulfation, phosphate cross-linking, adipic acid cross-linking, enzymatic treatment, and combinations thereof.
- the type of the substituent introduced by the modification may be one type or two or more types.
- the degree of substitution at the time of modification is preferably 2 or less, more preferably 1 or less, further preferably 0.5 or less, and particularly preferably 0.25 or less, in consideration of the physical properties of the obtained water absorbing agent composition.
- the polysaccharide may be crosslinked.
- the polysaccharide can be crosslinked by any known method, specifically, it may be crosslinked using a cross-linking agent, and radiation (eg, gamma ray, X-ray, electron beam, etc.) and / or It may be crosslinked using heat.
- a cross-linking agent include N-methylol compounds having a cyclic moiety in the molecule (dimethylolethyleneurea, dimethyloldihydroxyethyleneurea, etc.), polycarboxylic acids (tricarbaryl citrate, butanetetracarboxylic acid, etc.), and the like.
- Polyfunctional epoxy compounds ethylene glycol diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, glycerol diglycidyl ether, etc.), polyvalent metal ions (aluminum ion, chromium ion, etc.), polyfunctional amines (amino acids, polyamines, triamines, diamines, etc.) Etc.), polyfunctional aldehydes (glutaraldehyde, glyoxal, etc.) and the like. These cross-linking agents may be used alone or in combination of two or more as required.
- starch, cellulose, and modified products thereof are more preferable, unmodified starch and unmodified cellulose are more preferable, and unmodified starch is most preferable because of easy availability.
- starch can be imparted with fluidity by gelatinization (pregelatinization), and can be uniformly kneaded with the water-absorbent resin. Therefore, it is most preferable because it is possible to suppress segregation of polysaccharides (only polysaccharides are present in large amounts) in the water-absorbent resin composition.
- the particle size of the polysaccharide is preferably in the range of 1 ⁇ m to 1000 ⁇ m, more preferably in the range of 1 ⁇ m to 500 ⁇ m, and even more preferably in the range of 1 ⁇ m to 200 ⁇ m.
- the polysaccharide is starch, its particle size is preferably in the range of 1 ⁇ m to 150 ⁇ m, and more preferably in the range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
- the molecular weight of the polysaccharide is preferably 500 or more, more preferably 1000 or more, further preferably 2000 or more, particularly preferably 5000 or more, and most preferably 10,000 or more.
- the upper limit of the molecular weight of the polysaccharide is not particularly limited, but is preferably 10 million or less, more preferably 8 million or less, and further preferably 5 million or less. If the molecular weight of the polysaccharide is less than 500, the water absorption ratio of the water absorbing agent composition may decrease. Moreover, when the molecular weight of the polysaccharide exceeds 10 million, it becomes difficult to handle it.
- the amount of the polysaccharide contained in the water-absorbing agent composition is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, with the total amount of the water-absorbing agent composition being 100% by mass.
- the upper limit of the content of the polysaccharide is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less. Therefore, as will be described later, polysaccharides are added to the water-absorbent resin, preferably the water-containing gel, so that the amount contained in the obtained water-absorbent composition is the above-mentioned amount.
- the content of the polysaccharide is less than 10% by mass, the amount of the polysaccharide used as a sustainable raw material is reduced. If the content of the polysaccharide exceeds 50% by mass, the water absorption ratio of the water absorbing agent composition may decrease.
- the reducing agent contains one or more selected from the group consisting of an inorganic compound containing a sulfur atom, an organic compound containing a sulfur atom, and an inorganic compound containing a phosphorus atom.
- Inorganic compounds containing sulfur atoms include sulfites (sodium sulfite, potassium sulfite, ammonium sulfite, etc.), hydrogen sulfites (sodium hydrogen sulfite, potassium hydrogen sulfite, ammonium hydrogen sulfite, etc.), ferrous salts (ferrous sulfate). Etc.), ferrous salts (such as cuprous sulfate) and the like.
- organic compound containing a sulfur atom examples include 2-hydroxy-2-sulfonatoacetic acid and a salt thereof, 2-hydroxy-2-sulfinatoacetic acid and a salt thereof, and the like.
- Inorganic compounds containing a phosphorus atom include phosphite and phosphite (disophoric acid disodium, dipotassium phosphite, diammonium phosphite, etc.), hydrogen phosphite (sodium hydrogen phosphite, sodium hydrogenphosphite, etc.).
- Potassium hydrogen phosphite, ammonium hydrogen phosphite, etc.), hypophosphoric acid and hypophosphite sodium hypophosphite, potassium hypophosphite, ammonium hypophosphite, etc.
- These reducing agents may be used alone or in combination of two or more as needed.
- a reducing agent containing an inorganic compound containing a sulfur atom is preferable, and sodium hydrogen sulfite and sodium sulfite are more preferable.
- the amount of the reducing agent contained in the water-absorbing agent composition is preferably in the range of 10 to 10000 ppm, more preferably in the range of 30 to 5000 ppm, and more preferably 50 to 3000 ppm with respect to the total amount of the water-absorbing agent composition. It is more preferable that the range is. Therefore, as will be described later, a reducing agent is added to the water-absorbent resin, preferably the water-containing gel, so that the amount contained in the obtained water-absorbent composition is the above-mentioned amount.
- the content of the reducing agent is less than the above range, the water absorbing agent composition is colored by heating in the manufacturing process.
- various physical properties (water-absorbing physical properties) of the water-absorbing agent composition are lowered.
- the water-absorbent composition may optionally include a water-soluble resin such as polyvinyl alcohol or polyethyleneimine or a water-absorbent resin; a thermoplastic resin such as polyethylene or polypropylene; a foaming agent (carbonate, azo compound, air bubbles, etc.), a surfactant.
- a water-soluble resin such as polyvinyl alcohol or polyethyleneimine or a water-absorbent resin
- a thermoplastic resin such as polyethylene or polypropylene
- a foaming agent carbonate, azo compound, air bubbles, etc.
- a surfactant e.g., a surfactant
- Additives deodorants, antibacterial agents, fragrances; inorganic powders such as silicon dioxide and titanium oxide; pigments, dyes, hydrophilic short fibers, plastics
- chelate such as diethylenetriamine 5acetic acid / 3 sodium (DTPA / 3Na)
- the agent, hydroxycarboxylic acid can also be contained
- the amount of these optional components added is preferably 50% by mass or less in the case of the water-soluble resin, the water-absorbent resin, and the thermoplastic resin with respect to the total amount of the monomer excluding the internal cross-linking agent from the monomer composition. It is more preferably 20% by mass or less, particularly preferably 10% by mass or less, and most preferably 3% by mass or less. Further, in the case of the foaming agent, surfactant and additive, it is preferably 5% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less.
- the range of 10 to 5000 ppm is preferable, the range of 10 to 1000 ppm is more preferable, the range of 50 to 1000 ppm is further preferable, and the range of 100 to 1000 ppm is particularly preferable.
- the water-absorbing agent composition according to the embodiment of the present invention it is possible to suppress "coloring caused by heating in the manufacturing process" seen in the conventional water-absorbing agent composition containing a polysaccharide.
- the suppression of the "coloring caused by heating in the manufacturing process” is the mechanism of the problem "prevention of coloration of the water-absorbent resin composition containing no polysaccharide over time" which is the subject of the above-mentioned Patent Documents 7-9. I add that is very different.
- the "coloring caused by heating in the manufacturing process" found in the water-absorbent composition containing a polysaccharide is, for example, a base containing a polysaccharide (starch) and a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin.
- the polymer composition is caused by a surface cross-linking step at 150 ° C. or higher (that is, coloring immediately after the manufacturing step)
- the "time-coloring" found in the polysaccharide-free water-absorbent composition is, for example, , 90 ° C., 90% RH, a coloration that occurs in a week (ie, occurs during the post-production storage period), both of which are different colors from each other.
- the method for producing a water-absorbent resin composition is a water-absorbent agent containing a polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin, a polysaccharide, and a reducing agent.
- a method for producing a composition wherein the process for producing the water-absorbent composition includes a polymerization step, a drying step, and a surface cross-linking step in this order, from the start of the polymerization step to the end of the surface cross-linking step.
- the polysaccharide is added in an amount of 10% by mass or more and the reducing agent is added in an amount of 10 ppm to 100,000 ppm based on the total mass of the monomer composition and the polysaccharide introduced in the polymerization step. ..
- the polymerization method of the monomer composition is not particularly limited, and a known reverse phase suspension polymerization method or aqueous solution polymerization method can be used.
- the reverse phase suspension polymerization method is a polymerization method in which an aqueous solution of a monomer composition (hereinafter referred to as “monomer aqueous solution”) is suspended in a hydrophobic organic solvent (dispersion medium) for polymerization.
- the aqueous solution polymerization method is a polymerization method for polymerizing a monomeric aqueous solution without using a dispersion solvent.
- the aqueous solution polymerization method is preferable in consideration of productivity, ease of controlling polymerization, various physical properties of the obtained water-absorbent resin, and the like.
- a crosslinked polymer (hydrous gel) containing water is obtained.
- aqueous solution polymerization method examples include a static polymerization method in which a monomeric aqueous solution is polymerized in a static state, a stirring polymerization method in which a monomer aqueous solution is polymerized in a stirring device, and the like.
- a continuous static polymerization method using an endless belt or a polymerization vessel is more preferable.
- the endless belt a resin or rubber belt that does not easily release the heat of polymerization from the contact surface is preferable.
- the polymerization container has an open space above it.
- the supply amount of the monomer aqueous solution is usually preferably in the range of 1 to 100 mm in depth on the endless belt, more preferably in the range of 3 to 50 mm, and 5 An amount in the range of about 30 mm is more preferable. If the depth of the aqueous solution is less than 1 mm, it may be difficult to control the temperature of the monomeric aqueous solution. On the other hand, if the depth of the monomer aqueous solution exceeds 100 mm, it may be difficult to remove the heat of polymerization.
- a uniaxial stirrer or a biaxial or more stirrer is preferably used.
- the stirring polymerization method continuous kneader polymerization or the like is preferable.
- the concentration of the active ingredient (total of the monomer composition, the polymerization initiator and the optional component) in the aqueous monomer solution is not particularly limited, but is in the range of 30 to 80% by mass.
- the range of 40 to 70% by mass is more preferable, and the range of 45 to 65% by mass is further preferable. If the concentration of the active ingredient is less than 30% by mass, the productivity of the water-absorbing agent composition may decrease, and if it exceeds 70% by mass, the water absorption ratio of the water-absorbing agent composition may decrease.
- the heat of neutralization and / or the heat of hydration generated can be suitably used for removing the dissolved oxygen in the monomer aqueous solution.
- the prepared monomer aqueous solution is preferably stirred gently in an inert gas (preferably nitrogen) atmosphere so as not to bite bubbles.
- the neutralizing solution, the deionized water (ion exchanged water), etc. is deoxidized to prepare the monomer aqueous solution.
- the monomer composition and the neutralizing solution are line-mixed and the polymerization initiator is line-mixed to start the polymerization at 80 ° C. or higher, in order to prevent the polymerization from being started during the line mixing.
- Polymerization is usually carried out under normal pressure in consideration of ease of operation, but it is also a preferable embodiment that the polymerization is carried out while distilling off water under reduced pressure in order to lower the boiling temperature of the aqueous monomer solution.
- the polymerization start temperature is not particularly limited, it is usually preferably in the range of 20 to 105 ° C, more preferably in the range of 50 to 100 ° C, further preferably in the range of 60 to 100 ° C, and most preferably in the range of 70 to 100 ° C. ..
- the polymerization start temperature is less than 20 ° C., the polymerization time may become long and the productivity and / or various physical properties of the water-absorbent composition may decrease.
- the productivity exceeds 105 ° C., the productivity is improved, but the induction time (the time from the time when the conditions for starting the polymerization to the actual start of the polymerization) is shortened, so that the polymerization is carried out.
- the polymerization apparatus and / or the aqueous monomer solution may be heated, but it is preferable to utilize the heat of neutralization and / or the heat of hydration described above.
- the polymerization start temperature can be measured by observing cloudiness, viscosity increase, temperature increase, etc. of the monomer aqueous solution.
- an active energy ray such as ultraviolet rays, a redox-based polymerization initiator, or an azo compound
- the induction time is generally as short as about 1 second to 1 minute. It may be specified by the temperature of the monomer aqueous solution immediately before the addition or irradiation with the active energy ray.
- the maximum temperature reached during polymerization is not particularly limited, but is preferably in the range of 60 to 150 ° C, more preferably in the range of 70 to 140 ° C, further preferably in the range of 80 to 130 ° C, and even more preferably 85 to 120 ° C. Is particularly preferable, and the range of 90 to 115 ° C. is most preferable. If the maximum temperature reached exceeds 150 ° C., various physical properties of the obtained water-absorbing agent composition may deteriorate.
- the maximum temperature reached is the time when the temperature of the polymerization solution is measured every minute after the start of polymerization and the temperature rise stops (the time when the temperature change disappears).
- the polymerization time is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 second to 60 minutes, more preferably in the range of 10 seconds to 40 minutes, further preferably in the range of 15 seconds to 10 minutes, and most preferably in the range of 30 seconds to 3 minutes. preferable. If the polymerization time exceeds 60 minutes, the productivity and / or various physical properties of the obtained water-absorbing agent composition may decrease.
- the start time of the polymerization process refers to the time when the conditions for starting the polymerization are satisfied.
- the end of the polymerization process refers to the time when the maximum temperature reached.
- a hydrous gel is obtained when the polymerization is completed. Further, as long as the effect of the present embodiment is not hindered, the water-containing gel at the time when the polymerization is completed is not limited to use, and the water-containing gel at the stage before the completion of the polymerization (the stage during the polymerization) may be used. No.
- the rate of increase in solid content during polymerization is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and even more preferably 3% by mass or more.
- the rate of increase in solid content is defined by the difference between the solid content of the monomer aqueous solution and the solid content of the obtained hydrogel.
- the hydrogel obtained in the polymerization step has a solid content concentration preferably in the range of 40 to 70% by mass, more preferably in the range of 45 to 55% by mass.
- the hydrogel obtained in the polymerization step may be used as it is in the drying step.
- a hydrous gel is obtained by an aqueous solution polymerization method
- the gel is crushed (shredded) using a crusher such as a gel crusher until the size of the hydrogel is reduced to about 1/10 or less, and then dried. It is preferable to use it in the process.
- a small amount of water or water vapor may be added as needed.
- the hydrous gel obtained in the polymerization step is gel pulverized so that the mass average particle diameter d1 of the hydrous gel in terms of solid content is 1 mm or less, more preferably 800 ⁇ m or less, still more preferably 500 ⁇ m or less. ..
- the water-absorbent resin, the polysaccharide, and the reducing agent are uniformly kneaded, so that the color-suppressing effect can be imparted evenly to the entire water-absorbent composition.
- Gel crushing is performed by various methods.
- Specific examples of the gel crushing method include a method of extruding and crushing gel using a screw type extruder (meat chopper) equipped with a die having a porous structure having an arbitrary shape. Further, gel crushing may be carried out by combining a plurality of devices.
- examples of the gel crushing method that can be preferably used include the methods described in Patent Documents 14 to 17 (WO2011 / 126079, WO2016 / 158975, WO2016 / 204302, JP-A-2001-79829).
- the start time of the gel crushing step refers to the time when the hydrous gel is put into a crusher such as a gel crusher, and before the start of the gel crushing step (however, after the end of the polymerization step) is after the end of the polymerization step. Refers to the period from to the start of the gel crushing step. Further, the term “during the gel crushing step” means a period after the start of the gel crushing step and before being discharged as a crushed product from the crusher.
- the gel-crushed hydrous gel (hereinafter referred to as particulate hydrous gel) has a solid content concentration preferably in the range of 50 to 80% by mass, more preferably in the range of 55 to 70% by mass.
- a dried product is obtained by drying the pulverized particulate hydrogel.
- Various drying methods include heat drying, hot air drying, vacuum drying, infrared drying, microwave drying, drum dryer drying, band drying, azeotropic dehydration with a hydrophobic organic solvent, and high humidity drying using high temperature steam. Method can be mentioned.
- hot air drying with a gas having a dew point of 40 to 100 ° C. (more preferably 50 to 90 ° C.) is more preferable.
- the drying temperature is not particularly limited, but is preferably in the range of 100 to 200 ° C, more preferably in the range of 120 to 180 ° C, and even more preferably in the range of 140 to 160 ° C.
- the hot air temperature is preferably in the range of 100 to 200 ° C, more preferably in the range of 120 to 180 ° C, and even more preferably in the range of 140 ° C to 160 ° C.
- the drying time may be appropriately set and is not particularly limited, but is preferably in the range of about 10 seconds to 2 hours, more preferably in the range of about 1 minute to 1.5 hours, and further preferably in the range of about 10 minutes to 1 hour. ..
- the surface temperature of the particulate hydrogel immediately before being put into the dryer is preferably in the range of 40 to 110 ° C, more preferably in the range of 60 to 100 ° C. If the surface temperature is less than 40 ° C., a balloon-shaped dried product may be formed during drying and a large amount of fine powder may be generated during crushing, which may deteriorate various physical characteristics of the water-absorbing agent composition.
- the time until the particulate hydrogel is put into the dryer after the gel crushing step is short in order to prevent coloring of the obtained water absorbing agent composition.
- the time is preferably 2 hours or less, more preferably 1 hour or less, further preferably 30 minutes or less, particularly preferably 10 minutes or less, and preferably 2 minutes or less. Most preferred.
- the start of the drying process refers to the time when the particulate hydrogel is put into the dryer.
- the water content of the obtained dried product is preferably in the range of 3 to 15% by mass, more preferably in the range of 4 to 14% by mass, and in the range of 5 to 13% by mass. Is more preferable, and it is particularly preferable to set it in the range of 6 to 12% by mass. If the water content of the dried product is less than 3% by mass, various physical properties of the water absorbing agent composition may deteriorate. If the water content of the dried product exceeds 15% by mass, it may be difficult to crush the dried product in the crushing step.
- the dried product (water-absorbent resin or water-absorbent resin composition, hereinafter referred to as water-absorbent resin, etc.) obtained in the drying step may be crushed to obtain particles having a predetermined range in size, if necessary. ..
- the crushing method is not particularly limited, but for example, a vibration mill, a roll granulator, a knuckle type crusher, a roll mill, a high-speed rotary crusher (pin mill, hammer mill, screw mill, roll mill), a cylindrical mixer, or the like was used. The method can be mentioned.
- the shape of the water-absorbent resin or the like (crushed product) after crushing can be any shape such as granules, powders, flakes, and fibers.
- the pulverized product (water-absorbent resin, etc.) obtained in the pulverization step may be classified to sort only particles (classified products) having a predetermined range in size, if necessary.
- the classification method is not particularly limited, and examples thereof include sieving using a sieve. Specifically, for example, in the case of obtaining a water-absorbent resin or the like (classified product) having a size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m, first, the pulverized product is sieved with a sieve having an opening of 850 ⁇ m, and the pulverized product is passed through the sieve.
- the material may be sieved with a sieve having an opening of 150 ⁇ m, and the pulverized material that has not passed through the sieve (remaining on the sieve) may be collected.
- the mass average particle size (D50) of the water-absorbent resin or the like (classified product) before surface cross-linking is not particularly limited, but is preferably in the range of 250 ⁇ m to 450 ⁇ m, more preferably in the range of 275 ⁇ m to 425 ⁇ m, and preferably in the range of 300 ⁇ m to 400 ⁇ m. More preferred.
- the proportion of particles having a size of less than 150 ⁇ m is more preferable, and is usually preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and 1% by mass or less. More preferred.
- the proportion of particles having a size of 150 ⁇ m to 850 ⁇ m is preferably 95% by mass or more, more preferably 96% by mass or more, and further preferably 98% by mass or more (upper limit is 100). mass%).
- the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution is preferably in the range of 0.2 to 0.5, more preferably in the range of 0.25 to 0.45, and even more preferably in the range of 0.30 to 0.40.
- the particle size (mass average particle size, logarithmic standard deviation of particle size distribution, etc.) of the water-absorbent resin before surface cross-linking is preferably applied to the water-absorbent composition as a final product after surface cross-linking. Therefore, it is preferable to carry out surface cross-linking treatment of a water-absorbent resin or the like so that the particle size before surface cross-linking can be maintained even after surface cross-linking. In particular, it is more preferable to surface-crosslink the water-absorbent resin or the like so that the mass average particle diameter (D50) before surface crosslinking and the ratio of particles having a size of less than 150 ⁇ m can be maintained even after surface crosslinking.
- D50 mass average particle diameter
- the fine powder obtained in the classification step (for example, a water-absorbent resin having a size of less than 150 ⁇ m) is collected and regenerated as needed.
- the fine powder is added to the monomer aqueous solution in the polymerization step or mixed with a large amount of water (particularly water having a temperature of 50 ° C. to a boiling point) (mass ratio of fine powder to water is 5: 4 to 3: 7). After that, it is added to the water-containing gel obtained in the polymerization step. This makes it possible to reduce the amount of water-absorbent resin or the like that is discarded without becoming a final product.
- a surface-crosslinked water-absorbent resin or the like is obtained.
- the surface cross-linking is to provide a surface cross-linking layer having a higher cross-linking density than the inside on the surface of the water-absorbent resin or the like (near the surface: a depth of about several tens of ⁇ m from the surface of the water-absorbent resin or the like).
- Surface cross-linking can be performed, for example, by radical cross-linking or surface polymerization on the surface of the particles, or by a surface cross-linking reaction using a surface cross-linking agent.
- Examples of the surface cross-linking agent include oxazoline compounds, vinyl ether compounds, epoxy compounds, oxetane compounds, polyhydric alcohol compounds, polyamide polyamine-epihalo adducts, hydroxyacrylamide compounds, oxazolidinone compounds, bis or poly-oxazolidinone compounds, and 2-oxotetrahydro.
- Examples thereof include polyvalent metal ions such as -1,3-oxazolidine compounds, alkylene carbonate compounds and aluminum salts.
- These surface cross-linking agents may be used alone or in combination of two or more. Further, an organic acid and / or an inorganic acid may be used in combination with the surface cross-linking agent. Further, it is also possible to carry out surface cross-linking by polymerizing the monomer on the surface of a water-absorbent resin or the like.
- a method of polymerizing the monomer on the surface of a resin or the like is more preferable.
- the surface cross-linking agent examples include (di, tri, tetra, poly) ethylene glycol, (di, poly) propylene glycol, 1,3-propanediol, 2,2,4-trimethyl-1, 3-Pentanediol, (poly) glycerin, 2-butene-1,4-diol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, trimethylol Polyhydric alcohol compounds such as propane, di or triethanolamine, pentaerythritol, sorbitol; (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, (di, poly) glycerol polyglycidyl ether, (di, poly) propylene glycol diglycidyl ether, glycidole.
- polyhydric alcohol compounds such as propane, di or triethanolamine, pentaery
- Epoxy compounds such as; polyvalent oxazoline compounds such as 1,2-ethylenebisoxazoline; alkylene carbonate compounds such as 1,3-dioxolan-2-one; polyvalent metal compounds such as aluminum sulfate, polyamide polyamine-epihalohydrin adducts ( For example, Kymene 557LX, Kymene 557H, Kymene plus sold by Hercules, WS4002, WS4020, WS4010, WS4046, etc. sold by Starlight PMC); etc.
- the amount of the surface cross-linking agent used is preferably 0.005 to 10 parts by mass, more preferably 0.005 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the water-absorbent resin or the like before the surface cross-linking. It is more preferably 0.01 to 3 parts by mass. If the amount of the surface cross-linking agent used is less than 0.005 part by mass or more than 10 parts by mass, various physical properties of the water absorbing agent composition may be deteriorated.
- water it is preferable to use water as a solvent when the water-absorbent resin or the like and the surface cross-linking agent are mixed.
- the amount of water used is preferably 1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water-absorbent resin or the like before surface crosslinking.
- the surface cross-linking agent aqueous solution sufficiently permeates the surface of the water-absorbent resin or the like, so that a multi-layered surface cross-linking layer having an appropriate thickness and cross-linking density is formed.
- hydrophilic organic solvent may be used as the solvent.
- the hydrophilic organic solvent include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol and t-butyl alcohol; and acetone and the like.
- ketones include ketones; ethers such as dioxane, tetrahydrofuran and alkoxypolyethylene glycol; amides such as N, N-dimethylformamide; sulfoxides such as dimethylsulfoxide; and the like.
- the amount of the hydrophilic organic solvent used depends on the type of the water-absorbent resin and the like, the particle size and the like, but is preferably 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the water-absorbent resin or the like before surface cross-linking. . More preferably, it is in the range of 1 to 10 parts by mass.
- the method for mixing the water-absorbent resin or the like and the surface cross-linking agent is not particularly limited, but the surface cross-linking agent dissolved in water and / or a hydrophilic organic solvent is directly sprayed or dropped onto the water-absorbent resin or the like and mixed. The method of doing is preferable.
- the mixing device used when mixing the water-absorbent resin or the like and the surface cross-linking agent has a large mixing force in order to mix the two uniformly and reliably.
- the mixing device includes, for example, a cylindrical mixer, a double-walled conical mixer, a V-shaped mixer, a ribbon type mixer, a screw type mixer, a fluid type rotary disk mixer, and an air flow system. Examples include a type mixer, a double-arm type kneader, an internal mixer, a crushing type kneader, a rotary mixer, a screw type extruder, and a turbulizer.
- the mixture may be heated if necessary in order to proceed with the surface cross-linking reaction.
- the heating temperature is preferably in the range of 20 to 250 ° C, more preferably in the range of 30 to 200 ° C, and even more preferably in the range of 50 to 170 ° C.
- coloring can be particularly suppressed against a surface cross-linking reaction at 100 ° C. or higher. It is effective in suppressing the coloring of the water-absorbent composition (water-absorbent resin) in the surface cross-linking reaction at 100 to 250 ° C.
- the heating time is preferably in the range of 1 minute to 2 hours, more preferably in the range of 5 minutes to 1 hour, and even more preferably in the range of 10 minutes to 30 minutes, although it depends on the heating temperature. Suitable combinations of heating temperature and heating time include, for example, 70 to 120 ° C. for 3 minutes to 1 hour, 100 to 250 ° C. for 3 minutes to 1 hour, and 130 to 170 ° C. for 1 minute to 30 minutes.
- the water-absorbent resin is superior in various physical properties such as the water absorption ratio (AAP) under pressure.
- the end of the surface cross-linking process refers to the time when a predetermined heating time has elapsed.
- the water content of the water-absorbent resin or the like before surface cross-linking is in the range of 3 to 15% by mass, more preferably in the range of 4 to 14% by mass, and further preferably in the range of 5 to 5. It is preferable to carry out the surface cross-linking reaction in a state of holding in the range of 13% by mass, particularly preferably in the range of 6 to 12% by mass. If the water content of the water-absorbent resin or the like before surface cross-linking is less than 3% by mass, various physical properties of the water-absorbent composition may deteriorate. If the water content of the water-absorbent resin or the like before surface cross-linking exceeds 15% by mass, the handleability (fluidity) of the water-absorbent composition may decrease.
- the water-absorbent resin or the like may be further dried if necessary. Further, after surface cross-linking, water content and various physical properties may be adjusted by adding water, further additives, or the like to the water-absorbent resin or the like, if necessary.
- the further additive include water-insoluble fine particles such as hydrophilic amorphous silica, reducing agents, antibacterial agents, deodorants, chelating agents, polyvalent metal compounds and the like.
- the amount of the additive used is preferably 0.001 to 20 parts by mass, more preferably 0.01 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water-absorbent resin or the like after surface cross-linking. , 0.1 to 5 parts by mass is more preferable.
- polysaccharide addition process In the polysaccharide addition step, from the start of the polymerization step to the end of the surface cross-linking step, the monomer aqueous solution, hydrogel, particulate hydrogel, dried product, crushed dried product and its classified product, and before surface cross-linking, This is a step of adding a polysaccharide to at least one of the water-absorbent resin of the above and the water-absorbent resin after surface cross-linking.
- polysaccharide after the end of the polymerization step, and it is more preferable to add the polysaccharide before the start of the gel crushing step (however, after the end of the polymerization step), at the start, during the gel crushing step, and from the crushing step to the start of drying. It is more preferable to add to at least one of the above. Particularly preferably, it is added at least before the start of the gel crushing step (however, after the end of the polymerization step), at the start of the gel crushing step, and during the gel crushing step.
- the method for adding the polysaccharide is not particularly limited, and the entire amount of the polysaccharide may be added at one time, or may be added in several batches. Further, it is preferable to add the polysaccharide in the form of granules, powder or the like.
- the polysaccharide When the polysaccharide is added after the end of the polymerization step, the polysaccharide is delocalized on the surface of the water-absorbent resin particles and is present in a high concentration on a part of the surface of the water-absorbent resin particles. Further, when the water-absorbent resin and the polysaccharide are uniformly mixed, the surface of the water-absorbent resin particles is regarded as the sea, and the polysaccharide is regarded as an island. It will be. In addition, polysaccharides are present in high concentration on the surface of the water-absorbent resin particles. In other words, the content of the polysaccharide is higher in the surface layer than in the water absorbing composition.
- the method of adding the polysaccharide before the start of the gel crushing step (however, after the end of the polymerization step), at the start of the gel crushing step, and when the polysaccharide is added to at least one of the gel crushing steps is not particularly limited, but the mixture is more uniformly mixed.
- the method of kneading is more preferable so that it can be kneaded.
- the starch is gelatinized (pregelatinized) by the water contained in the water-absorbent resin and integrated (composite) with the water-absorbent resin without performing the gelatinization step. ..
- the reducing agent is uniformly dispersed in the composite resin of the integrated polysaccharide and the water-absorbent resin. Therefore, heating in the "manufacturing process (mainly, the step of surface cross-linking the water-absorbent resin composition (base polymer composition) after the drying step)" found in the conventional water-absorbing agent composition containing a polysaccharide). "Coloring caused by” can be suppressed.
- the polysaccharide may be added so that the amount of the polysaccharide contained in the water absorbing composition is 10% by mass or more.
- the amount of the polysaccharide added is 10% by mass or more with respect to the total mass of the monomer composition used as the raw material of the polymerization step and the polysaccharide.
- the amount of the polysaccharide contained in the water-absorbing agent composition is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, with the total amount of the water-absorbing agent composition being 100% by mass.
- the upper limit of the content of the polysaccharide is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less.
- the polysaccharide when the polysaccharide is added after the end of the polymerization step of the water-absorbent resin, the polysaccharide is delocalized on the surface of the water-absorbent resin and is present in a high concentration on a part of the surface of the water-absorbent resin. .. That is, the polysaccharide is present in a high concentration on the surface of the water-absorbent resin.
- the polysaccharide is starch, is the transparent water-absorbent resin and the polysaccharide colored by the iodine-starch reaction present in phase separation by using iodine (performing an iodine-starch reaction)? You can easily check whether or not.
- the reducing agent addition step the reducing agent is added to at least one of the monomer aqueous solution, the hydrogel, the dried product, the pulverized product, and the water-absorbent resin from the start of the polymerization step to the end of the surface cross-linking step.
- This is the process of adding. It is more preferable to add the reducing agent from the end of the polymerization step to the start of the drying step (or surface cross-linking step).
- the method for producing a water-absorbent resin composition according to an embodiment of the present invention further comprises a gel crushing step between the polymerization step and the drying step, and is before the start of the gel crushing step (however, after the completion of the polymerization step).
- the reducing agent To before the start of the surface cross-linking step, it is more preferable to add the reducing agent. It is more preferable to add the reducing agent at least before the start of the gel crushing step (however, after the end of the polymerization step), at the start, during the gel crushing step, and between the crushing step and the start of drying. In particular, it is preferable to add it to at least one of the gel crushing steps before the start (but after the completion of the polymerization step), at the start, and during the gel crushing step. Most preferably, it is added before the start of the gel pulverization step (but after the end of the polymerization step) and / or at the start.
- the method for producing a water-absorbent resin composition preferably includes a kneading step in order to uniformly mix the polysaccharide and the reducing agent with the water-absorbent resin.
- the kneading step for example, when the polysaccharide is starch, the starch is gelatinized (pregelatinized) by the water contained in the water-absorbent resin and integrated with the water-absorbent resin (without performing the gelatinization step).
- the reducing agent is uniformly dispersed in the composite resin of the integrated polysaccharide and the water-absorbent resin. With this form, it is possible to suppress "coloring caused by heating in the manufacturing process (mainly, surface cross-linking at high temperature)" observed in the conventional water-absorbing agent composition containing a polysaccharide.
- the water-absorbent resin composition containing the pregelatinized polysaccharide is particularly liable to be colored by the heating step, but the coloring is suppressed by the present embodiment.
- the kneading step is preferably carried out during and / or after the gel crushing step. Further, the gel crushing step and the kneading step may be substantially the same.
- the solid content concentration of the mixture containing the polysaccharide and the hydrous gel after kneading (but before the drying step) or after crushing the gel is preferably in the range of 30 to 80% by mass, more preferably 40 to 70% by mass. It is in the range of%.
- the water content in the mixture is preferably in the range of 20 to 70% by mass, more preferably in the range of 30 to 60% by mass.
- the temperature of the mixture in the kneading step or the gel pulverization step is preferably in the range of 50 to 100 ° C, more preferably in the range of 70 to 100 ° C, and even more preferably in the range of 90 to 100 ° C.
- the method of adding the reducing agent is not particularly limited, and the entire amount of the reducing agent may be added at one time, or may be added in several batches. Further, it is preferable to add the reducing agent in a state of being dissolved in a solvent (preferably water) so that the reducing agent can be mixed more uniformly.
- a solvent preferably water
- the amount of the reducing agent added is adjusted so that the amount of the reducing agent contained in the water absorbing agent composition is 10 ppm to 10000 ppm with respect to the total amount of the water absorbing agent composition.
- the amount of the reducing agent added is 10 to 100,000 ppm with respect to the total mass of the monomer composition used as the raw material of the polymerization step and the polysaccharide.
- the amount of the reducing agent added is more preferably 100 to 80,000 ppm, further preferably 1000 to 50,000 ppm, and most preferably 5000 to 30,000 ppm.
- the ratio of the amount of the polysaccharide added to the amount of the reducing agent added is preferably 99: 1 to 80:20, more preferably 97: 3. It is ⁇ 85:15, and more preferably 95: 5 to 90:10.
- the reducing agent By adding the reducing agent to the water-absorbent resin, it is possible to prevent coloring due to heating in the manufacturing process of the water-absorbing agent composition even if surface cross-linking treatment accompanied by heat drying and heating is performed in the manufacturing process. In addition, the residual monomer contained in the water-absorbing agent composition at the final product shipping stage can be reduced.
- Patent Documents 1 to 13 relating to a water-absorbent resin using a polysaccharide are described when a reducing agent is added to the water-absorbing resin using the polysaccharide or when the water-absorbing resin using the polysaccharide as the reducing agent is heated at a high temperature. It does not suggest that it contributes to the prevention of coloration.
- Patent Documents 14 to 17 disclose gel pulverization of a hydrogel after polymerization, but addition of a reducing agent to a water-absorbing resin also using a polysaccharide and water absorption using a polysaccharide as a reducing agent. It does not suggest that it contributes to the prevention of coloring when the resin is heated at high temperature.
- the productivity is not lowered and the surface is heated (heat-dried, heated) in the manufacturing process. Coloring does not occur due to cross-linking treatment).
- the polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin has a carboxylic acid (salt) group, and a free carboxylic acid and a basic compound are mixed in the resin. Therefore, if a polysaccharide such as starch is present, Coloring is likely to occur due to heating during the manufacturing process.
- the water content of the base polymer composition is low and the cooling action is low, so that coloring is more likely to occur by heating. .. Therefore, it is difficult to solve the problem of coloring with the prior art.
- the problem related to coloring which has been difficult in the prior art, can be solved by the method for producing the water-absorbing agent composition according to the embodiment of the present invention and the water-absorbing agent composition according to the embodiment of the present invention. Can be done.
- the difference between the YI value of the obtained water-absorbing agent composition (final product) and the YI value of the base polymer composition, and the ⁇ YI value (YI value of the water-absorbing agent composition-YI value of the base polymer composition) are 20.0. It is preferably 15.0 or less, more preferably 10.0 or less, still more preferably 5.0 or less.
- the water-absorbing agent composition can be used even under high temperature conditions (heating conditions of 100 ° C. or higher).
- the above-mentioned optional component may be added to the water-absorbing agent composition obtained by performing each of the above-mentioned steps.
- the water-absorbent composition obtained by performing each of the above-mentioned steps has a yellow index (YI value) of 60 or less, more preferably 50 or less, still more preferably 50 or less, which is colored by heating in the manufacturing process of the water-absorbent composition. It is 40 or less (the lower limit is 10).
- the water-absorbing agent composition obtained by performing each of the above-mentioned steps has a residual monomer of 1000 ppm or less, more preferably 700 ppm or less, still more preferably 500 ppm or less (the lower limit is 1 ppm).
- the water-absorbing agent composition obtained by performing each of the above-mentioned steps has a water absorption ratio under pressure (AAP0.3) of 10 g / g or more, more preferably 12 g / g or more, more preferably 12 g / g or more under a pressure of 0.3 kPa. Is 15 g / g or more.
- the upper limit of the water absorption ratio under pressure (AAP0.3) under pressure of 0.3 kPa is not particularly limited, but is 40 g / g or less, more preferably 35 g / g or less, still more preferably 30 g / g or less.
- the water-absorbing composition according to the embodiment of the present invention obtained by performing each of the above-mentioned steps is a sanitary material (sanitary product) such as a disposable diaper, a sanitary napkin, an incontinence product for adults (incontinence pad), and a pet sheet. ), Soil water-retaining agents for agriculture and horizons, industrial water-stopping agents, and the like, which can be suitably used for various water-absorbing articles.
- sanitary material such as a disposable diaper, a sanitary napkin, an incontinence product for adults (incontinence pad), and a pet sheet.
- Soil water-retaining agents for agriculture and horizons such as a disposable diaper, a sanitary napkin, an incontinence product for adults (incontinence pad), and a pet sheet.
- Soil water-retaining agents for agriculture and horizons such as a disposable diaper, a sanitary napkin, an incontinence product for adults (incontinence pad), and a pet sheet.
- CRC Unpressurized Absorption Magnification
- R2 Measured according to R2 (15). Specifically, 0.2 g of the water-absorbent composition is placed in a non-woven fabric bag and immersed in a large excess of 0.9% by mass sodium chloride aqueous solution for 30 minutes to freely swell the water-absorbent composition. It was dehydrated using a centrifuge (centrifugal force: 250 G), and CRC (absorption ratio under no pressurization) (unit: g / g) was measured.
- AAP (absorption ratio under pressure) is NWSP 242.0, except that the condition under pressure is changed from 0.7 psi to 0.3 psi. Measured according to R2 (15). Specifically, 0.9 g of the water-absorbing agent composition was swollen under a pressure of 2.07 kPa (21 g / cm 2 , 0.3 psi) for 1 hour using a large excess of 0.9 mass% sodium chloride aqueous solution. After that, AAP (absorption ratio under pressure) (unit: g / g) was measured. The result measured under the pressure of 0.3 psi is referred to as AAP0.3.
- the degree of coloration of the water-absorbent composition was measured by the Hunter Lab color system.
- a spectroscopic color difference meter (SE-7700) manufactured by Nippon Denshoku Kogyo Co., Ltd. was used as the measuring device, and reflection measurement was selected as the measurement condition.
- the spectroscopic color difference meter is a container for powder / paste sample (inner diameter 30 mm, height 12 mm), and a standard round white plate No. for powder / paste sample. It is equipped with 2 and 30 ⁇ floodlight pipes.
- the container for the powder / paste sample is filled with 5 g of the water-absorbent composition, and the L value, a value, and b of the surface of the water-absorbent composition are in an atmosphere of room temperature (20 to 25 ° C.) and a relative humidity of 50 RH%.
- the value and YI value were measured. The higher the L value, the brighter the color, and the smaller the YI value, the lower the coloration and the closer to white.
- the a value and b value chromaticity
- the smaller the a value and the b value the lower the coloring and the closer to white.
- the water-absorbent composition is a water-absorbent composition immediately after production or before shipment from the factory (normal), or after production under an atmosphere of a temperature of 30 ° C. or less and a relative humidity of 50% RH. In the case of the water-absorbent composition within one year, it was judged that there was no change in the color tone with time, and the color tone was defined as the degree of coloring of the water-absorbent composition.
- the sodium sulfite content of the water-absorbent composition is measured by extracting the soluble component from the water-absorbent composition and then measuring the extracted soluble component amount (unit: ppm (mass basis)) using high performance liquid chromatography. And quantified. Specifically, it was quantified using the following method.
- the sodium sulfite content corresponds to the amount of the reducing agent contained in the water-absorbing agent composition.
- Examples of the configuration of the high performance liquid chromatograph used for quantifying the sodium sulfite content include the following configurations.
- Ion Chromatography System Dionex Integrion RFIC System Columns: Dionex IonPac AS11-HC, Dionex IonPac AG11-HC First, sodium sulfite, which is the target of quantification, was dissolved in a 0.1% by mass aqueous formaldehyde solution to prepare an aqueous solution of sodium sulfite having an arbitrary concentration.
- This aqueous solution was analyzed using a high performance liquid chromatograph having the above composition, and a calibration curve was prepared from the relationship between the peak area of the obtained chromatogram and the concentration of sodium sulfite. Since the peak detected by the high-speed liquid chromatograph is a peak derived from the sulfite ion generated by the ionization of sodium sulfite, the mass conversion was performed assuming that all the sulfite ions are sodium sulfite at the time of calculation.
- the extraction solution to be measured was analyzed using a high performance liquid chromatograph having the above configuration, and the content of sodium sulfite in the water absorbent composition was determined from the relationship between the peak area of the obtained chromatogram and the calibration curve. Calculated.
- Example 1 (Preparation step of polymerization solution (monomer aqueous solution))
- As an agent 1.29 g (0.96 mmol% with respect to acrylic acid) of 2.0 mass% diethylenetriamine 5 acetate / 3 sodium (DTPA / 3Na) aqueous solution, 352.6 g of 48.5 mass% sodium hydroxide aqueous solution, and desorption.
- 405.1 g of ionized water (ion exchanged water) was uniformly mixed to prepare a monomer aqueous solution.
- the water-containing gel obtained by the above operation was put into a meat chopper (manufactured by Hiraga Seisakusho Co., Ltd .: 32 type, plate hole diameter: 6.4 mm) one by one every 6 seconds, and simultaneously heated to 90 ° C. 29 g of deionized water was added per minute and pulverized to obtain a particulate water-containing gel.
- a meat chopper manufactured by Hiraga Seisakusho Co., Ltd .: 32 type, plate hole diameter: 6.4 mm
- the obtained mixture was put into a 2.5 L tabletop kneader (manufactured by Koike Iron Works Co., Ltd.) whose temperature was adjusted to 90 ° C., and kneading and crushing were started. After setting the kneading speed to 6 with a transmission, 116.0 g of deionized water (ion exchanged water) was added to the kneaded product. Then, the kneader was covered and kneaded for 15 minutes to obtain a starch kneaded gel.
- deionized water ion exchanged water
- the obtained water-absorbent resin composition after surface cross-linking was crushed until it passed through a JIS standard sieve having an opening of 850 ⁇ m to obtain a surface-crosslinked water-absorbent resin composition.
- the CRC, AAP0.3, residual monomer, residual sodium sulfite, L value, a value, b value and YI value of the obtained water absorbent composition were measured, and the results are shown in Table 1. Further, the difference between the YI value of the obtained water-absorbing agent composition and the YI value of the base polymer composition, and the ⁇ YI value (YI value of the water-absorbing agent composition-YI value of the base polymer composition) were calculated and shown in Table 2. did.
- Example 2 In Example 1, the surface cross-linking agent solution was added to 100 parts by mass of the base polymer resin composition (base polymer composition) with 0.4 parts by mass of ethylene carbonate, 0.7 parts by mass of propylene glycol, and deionized water (ion-exchanged water). ) The same operation as in Example 1 was carried out except that a uniform mixed solution of 2.9 parts by mass was prepared and the heat treatment was carried out at 210 ° C. to obtain a surface-crosslinked water absorbing agent composition.
- the CRC, AAP0.3, residual monomer, residual sodium sulfite, L value, a value, b value and YI value of the obtained water absorbent composition were measured, and the results are shown in Table 1. Further, the difference between the YI value of the obtained water-absorbing agent composition and the YI value of the base polymer composition, and the ⁇ YI value (YI value of the water-absorbing agent composition-YI value of the base polymer composition) were calculated and shown in Table 2. did.
- Example 3 In Example 2, the same operation as in Example 2 was carried out except that the 10 mass% sodium sulfite aqueous solution was not added to the hydrogel, to obtain a water-absorbent resin composition (base polymer composition).
- the CRC, AAP0.3, residual monomer, residual sodium sulfite, L value, a value, b value and YI value of the obtained water absorbent composition were measured, and the results are shown in Table 1. Further, the difference between the YI value of the obtained water-absorbing agent composition and the YI value of the base polymer composition, and the ⁇ YI value (YI value of the water-absorbing agent composition-YI value of the base polymer composition) were calculated and shown in Table 2. did.
- Example 1 a water-absorbing agent composition was obtained by carrying out the same operation as in Example 1 except that a 10 mass% sodium sulfite aqueous solution and tapioca acetate starch BK-V were not added to the hydrogel.
- the water content of the mixture charged into the tabletop kneader was adjusted to be the same as the water content of the mixture of Example 1. That is, without mixing the hydrogel and the 10 mass% sodium sulfite aqueous solution, the cut hydrogel was added to the meat chopper one by one every 6 seconds, and at the same time, deionized water heated to 90 ° C. was added. 50 g / min was added and pulverized to obtain a particulate hydrogel.
- the CRC, AAP0.3, residual monomer, residual sodium sulfite, L value, a value, b value and YI value of the obtained water absorbent composition were measured, and the results are shown in Table 1. Further, the difference between the YI value of the obtained water-absorbing agent composition and the YI value of the base polymer composition, and the ⁇ YI value (YI value of the water-absorbing agent composition-YI value of the base polymer composition) were calculated and shown in Table 2. did.
- Example 2 In Example 2, the same operation as in Example 2 was carried out except that the 10% by mass sodium sulfite aqueous solution was not added to the hydrogel, to obtain a water-absorbing agent composition.
- the cut gel was added to the meat chopper one by one every 6 seconds, and at the same time, 90 ° C. Heated deionized water was added to the gel and crushed to obtain a particulate water-containing gel. However, at this time, 50 g of deionized water heated to 90 ° C., which was charged at 29 g per minute in Example 2, was charged.
- the residual sodium sulfite, L value, a value, b value and YI value of the obtained base polymer composition were measured, and the results are shown in Table 2.
- the CRC, AAP0.3, residual monomer, residual sodium sulfite, L value, a value, b value and YI value of the obtained water absorbent composition were measured, and the results are shown in Table 1. Further, the difference between the YI value of the obtained water-absorbing agent composition and the YI value of the base polymer composition, and the ⁇ YI value (YI value of the water-absorbing agent composition-YI value of the base polymer composition) were calculated and shown in Table 2. did.
- the water-absorbing composition of the water-absorbing composition of Example 1 obtained by adding a polysaccharide (tapioca acetate starch) to a water-absorbing resin (particulate water-containing gel) is Comparative Example 1 containing no polysaccharide. It can be seen that the YI value is almost the same as that of the water-absorbing agent composition of. Further, the water-absorbing agent compositions of Examples 2 and 3 (final products after surface cross-linking) have lower YI values than the water-absorbing agent compositions of Comparative Example 2 (final products after surface cross-linking). That is, it can be seen that the water-absorbing agent compositions of Examples 1 to 3 containing the polysaccharide are suppressed in coloring.
- the water-absorbent resin compositions of Examples 2 and 3 have an increase in YI value with respect to the base polymer composition (intermediate product) before surface cross-linking as compared with the water-absorbent resin composition of Comparative Example 2. ⁇ YI value) is small. The same applies to Example 1. From these facts, it can be seen that the addition of the reducing agent is effective in preventing coloration during high-temperature heating (hot air drying and surface cross-linking treatment) in the manufacturing process.
- a water-absorbent resin containing polysaccharides in the production of a water-absorbent resin containing polysaccharides, by adding a reducing agent in a specific step, it is possible to produce a water-absorbent resin under the same conditions as the conventional water-absorbent resin, and it is possible to prevent coloring.
- a water-absorbent resin with high productivity and high physical properties can be obtained without the need for new capital investment or lowering of the drying temperature.
- the water-absorbing composition according to the embodiment of the present invention includes disposable diapers, sanitary napkins, incontinence products for adults (incontinence pads), sanitary materials such as pet sheets (sanitary products), and soil water retention agents for agriculture and gardening. , Can be suitably used in various water-absorbent articles such as industrial water-stopping agents.
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Abstract
サステナブル原料として多糖類を少なくとも一部に用いても、生産性が低下することなく、高温条件下(100℃以上の加熱条件下)での製造工程(若しくは製造条件)でも着色することがない、高品質(および、安定した品質)の吸水剤組成物およびその製造方法を提供する。 ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類および還元剤を含む、吸水剤組成物であって、該吸水剤組成物は表面架橋されており、該吸水剤組成物が該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10ppm~10000ppm含有し、該吸水剤組成物の着色度(YI値)が60以下である。
Description
本発明は、吸水剤組成物およびその製造方法に関する。
吸水性樹脂(SAP/Super Absorbent polymer)は、水膨潤性水不溶性の架橋重合体であり、紙おむつ、生理用ナプキン、成人向け失禁用製品(失禁パッド)、ペット用シート等の衛生材料(衛生用品)、農園芸用の土壌保水剤、工業用の止水剤等、様々な吸水性物品において利用されている。
また近年、地球環境の負荷低減、資源保護、カーボンニュートラル、SDGs(持続可能な開発目標)等の観点に基づき、さらには生分解性を備えることが好ましいことから、一般に、石油等の枯渇性エネルギー資源に替えて、現生生物体構成物質である再生可能な動植物由来の有機性資源である、いわゆるサステナブル(持続可能な)原料を利用しようとする動きが活発化している。そして、吸水性樹脂の分野においても、サステナブル原料として天然物由来の多糖類を少なくとも一部に用いる研究が進められている。
例えば、非特許文献1には、アクリル酸ナトリウムとデンプンとをグラフト重合してなるデンプングラフトポリアクリル酸ナトリウムが吸水性樹脂として市販されていることが記載されている。特許文献1および2には、前記吸水性樹脂(デンプングラフトポリアクリル酸ナトリウム)の製造方法が記載されている。
また、特許文献4には、吸水性樹脂の任意の製造工程においてデンプン化合物を添加する超吸収性組成物(吸水性樹脂組成物)の製造方法が記載されている。
さらに、特許文献5および6にも、吸水性樹脂の重合後の含水ゲル状架橋重合体にデンプンなどの多糖類を混合する吸水性樹脂の製造方法が記載されている。特許文献7~9にもセルロースが原料として混合されたポリアクリル酸系吸水性樹脂が提案されている。特許文献10~12にもデンプンが原料として混合されたポリアクリル酸系吸水性樹脂が提案されている。特許文献13には変性デンプン架橋体からなる吸水性樹脂が開示されている。
日本薬局方外医薬品成分規格(1989)1319~1320頁
吸水性樹脂自体は本来白色であるが、吸水性樹脂は主におむつおよび生理用ナプキン等に使用され、その際白色のパルプと混合されて使用されるため、見た目の衛生感の点から吸水性樹脂の着色は一般的に許容されない。ところが、前記特許文献1~13で使用されるデンプンに代表される多糖類は、一般に耐熱性に乏しい。このため、製造過程で単量体または吸水性樹脂に多糖類を添加して得られる吸水剤組成物は、当該製造過程における高温条件下での工程(例えば、水を含む吸水性樹脂(含水ゲル状架橋重合体)の高温での乾燥工程、または、高温での表面架橋工程)によって茶褐色等に着色するという問題点を有している。また、高温での乾燥処理および高温での表面架橋処理を行うことが困難であることから、前記着色を抑制するために低温で乾燥等を行うと、吸水剤組成物の物性および生産性が低下するという不都合も生じる。つまり、多糖類を含む吸水剤組成物は、その製造過程において、高温条件下(100℃以上の加熱条件下)に置くと着色する。その着色を抑制するために、製造工程(若しくは製造条件)に制限が生じることになる。吸水性樹脂の物性向上を目的として乾燥後にも表面架橋が行われるが、かかる製造条件(乾燥条件や表面架橋条件)の制約によって、一般に多糖類を含む吸水性樹脂は物性的に低いもの、あるいは高価なものになる。
それゆえ、サステナブル原料として多糖類を少なくとも一部に用いても、生産性が低下することなく、高温条件下(100℃以上の加熱条件下)での製造工程(若しくは製造条件)でも着色することがない、高品質(および、安定した品質)の吸水剤組成物およびその製造方法が求められている。
即ち、本発明の一態様は、サステナブル原料として多糖類を少なくとも一部に用いても、生産性が低下することなく、製造過程での加熱によって着色を生じることのない、即ち、高温条件下(100℃以上の加熱条件下)での製造工程(若しくは製造条件)でも着色することがない、高品質(および、安定した品質)の吸水剤組成物およびその製造方法を提供することを主たる目的とする。
本発明者らは、前記課題を解決するために種々検討した結果、還元剤が吸水性樹脂(特に含水ゲル状架橋重合体)と混合された多糖類(特にデンプン)の高温加熱時の着色防止に有効であることを見出し本発明を完成した。すなわち、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類および還元剤を含む吸水剤組成物であって、該吸水剤組成物は表面架橋されており、該吸水剤組成物が該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10ppm~10000ppm含有し、該吸水剤組成物の着色度(YI値)が60以下である吸水剤組成物によって、上述した課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下の〔1〕~〔11〕に記載の発明を含む。
〔1〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類および還元剤を含む吸水剤組成物であって、該吸水剤組成物は表面架橋されており、該吸水剤組成物が該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10ppm~10000ppm含有し、該吸水剤組成物の着色度(YI値)が60以下であることを特徴とする吸水剤組成物。
〔2〕前記還元剤が硫黄原子を含む無機化合物、硫黄原子を含む有機化合物、および燐原子を含む無機化合物からなる群より選択される1種類以上の化合物を含む還元剤である、〔1〕に記載の吸水剤組成物。
〔3〕前記還元剤が亜硫酸水素ナトリウムおよび/または亜硫酸ナトリウムである、〔1〕または〔2〕に記載の吸水剤組成物。
〔4〕前記多糖類がデンプンおよび/またはデンプン変性物である、〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の吸水剤組成物。
〔5〕前記吸水剤組成物中の残存モノマーが1000ppm以下である、〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の吸水剤組成物。
〔6〕0.3kPaの加圧下における加圧下吸水倍率(AAP0.3)が、10g/g以上である、〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の吸水剤組成物。
〔7〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類、および還元剤を含む吸水剤組成物の製造方法であって、該吸水剤組成物の製造工程として、重合工程、乾燥工程、および表面架橋工程をこの順に含み、該重合工程の開始時から該表面架橋工程の終了時までの何れかの段階で、該重合工程に導入される単量体組成物および該多糖類の合計質量に対して、該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10ppm~100000ppm添加することを特徴とする吸水剤組成物の製造方法。
〔8〕重合工程の終了時以降に、前記多糖類を添加する、〔7〕に記載の吸水剤組成物の製造方法。
〔9〕重合工程と乾燥工程との間にゲル粉砕工程をさらに含み、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時および、該ゲル粉砕工程中の少なくともいずれかに、前記多糖類を添加する、〔7〕または〔8〕に記載の吸水剤組成物の製造方法。
〔10〕重合工程の終了時以降から乾燥工程の開始時までに、前記還元剤を添加する、〔7〕~〔9〕のいずれかに記載の吸水剤組成物の製造方法。
〔11〕重合工程と乾燥工程の間にゲル粉砕工程をさらに含み、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)から表面架橋工程の開始前の間に、前記還元剤を添加する、〔7〕~〔9〕のいずれかに記載の吸水剤組成物の製造方法。
〔12〕重合工程と乾燥工程の間にゲル粉砕工程をさらに含み、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)および/または開始時に、前記還元剤を添加する、〔7〕~〔11〕に記載の吸水剤組成物の製造方法。
〔13〕重合工程と乾燥工程との間にゲル粉砕工程をさらに含み、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時および、該ゲル粉砕工程中の少なくともいずれかに、前記多糖類を添加するとともに、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)から表面架橋工程の開始前の間に、前記還元剤を添加する、〔7〕に記載の吸水剤組成物の製造方法。
〔14〕前記表面架橋工程は、100~250℃での表面架橋反応を含むことを特徴とする〔7〕~〔13〕のいずれかに記載の吸水剤組成物の製造方法。
〔15〕〔7〕~〔14〕のいずれかに記載の吸水剤組成物の製造方法により製造された、吸水剤組成物。
また、本発明は、〔16〕重合工程と乾燥工程の間にゲル粉砕工程をさらに含み、重合工程で得られた含水ゲル状架橋重合体を、当該含水ゲル状架橋重合体の固形分換算の質量平均粒子径d1が1mm以下となるようにゲル粉砕する、〔7〕~〔14〕のいずれかに記載の吸水剤組成物の製造方法。;〔17〕前記多糖類がデンプンおよび/またはデンプン変性物である、〔7〕~〔14〕および〔16〕のいずれかに記載の吸水剤組成物の製造方法。;〔18〕前記デンプンおよび/またはデンプン変性物の粒子径が1~1000μmである、〔17〕に記載の吸水剤組成物の製造方法。;でもある。
本発明の一態様によれば、サステナブル原料として多糖類を少なくとも一部に用いても、生産性が低下することなく、製造過程での加熱によって着色を生じることのない、即ち、高温条件下(100℃以上の加熱条件下)での製造工程(若しくは製造条件)でも着色することがない、高品質(および、安定した品質)の吸水剤組成物およびその製造方法を提供することができるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態に関して詳細に説明する。但し、本発明はこれに限定されるものではなく、記述した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ記載された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態に関しても、本発明の技術的範囲に含まれる。なお、本明細書においては特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上、B以下」を意味し、「ppm」は、「質量ppm」または「重量ppm」を意味する。また、「(メタ)アクリル」は、「アクリルおよび/またはメタクリル」を意味し、「質量」と「重量」は、同義語であると見なす。さらに、吸水性樹脂、吸水性樹脂組成物および吸水剤組成物等の質量は、特に記載のない限り、固形分に換算した数値を表す。
〔1〕用語の定義
〔1-1〕吸水性樹脂、吸水性樹脂組成物、吸水剤組成物
本明細書において、吸水性樹脂とは、水膨潤性水不溶性の架橋重合体を意味し、一般的に粒子状である。また、水膨潤性とは、NWSP 241.0.R2(15)で規定される無加圧下吸水倍率(CRC)が5g/g以上であることを意味し、水不溶性とは、NWSP 270.0.R2(15)で規定される可溶分(Ext)が50質量%以下であることを意味する。
〔1-1〕吸水性樹脂、吸水性樹脂組成物、吸水剤組成物
本明細書において、吸水性樹脂とは、水膨潤性水不溶性の架橋重合体を意味し、一般的に粒子状である。また、水膨潤性とは、NWSP 241.0.R2(15)で規定される無加圧下吸水倍率(CRC)が5g/g以上であることを意味し、水不溶性とは、NWSP 270.0.R2(15)で規定される可溶分(Ext)が50質量%以下であることを意味する。
前記吸水性樹脂は、カルボキシル基を有する不飽和単量体を架橋重合させてなる親水性の架橋重合体である。
また、本明細書において、前記吸水性樹脂は、「内部のみが架橋された重合体、つまり、内部と表面の架橋密度が実質的に同じである重合体」または「内部と表面とが架橋された重合体、つまり、表面の架橋密度が内部の架橋密度に対して相対的に高い重合体」を指す場合がある。
本明細書において、前記「内部のみが架橋された重合体」と前記「内部と表面とが架橋された重合体」は原則、区別することなく、何れも「吸水性樹脂」と表記する。但し、表面架橋の有無について明確に区別する必要がある場合は、前記「内部のみが架橋された重合体」は表面架橋が施される前であるため、「表面架橋前の吸水性樹脂」または「ベースポリマー」と表記し、前記「内部と表面とが架橋された重合体、つまり、表面の架橋密度が内部の架橋密度に対して相対的に高い重合体」は表面架橋が施された後であるため、「表面架橋後の吸水性樹脂」または「表面架橋された吸水性樹脂」と表記する。なお、「表面架橋前」とは、「表面架橋剤を添加する前」または「表面架橋剤が添加された後であっても加熱処理による表面架橋反応が始まる前」のことを意味する。
なお、本明細書においては、「吸水性樹脂」とは樹脂成分のみを指し、添加剤等の樹脂以外の成分を含む場合には「吸水性樹脂組成物」と表記する。さらに、前記表面架橋されていない吸水性樹脂に添加剤等が含まれる場合には「表面架橋前の吸水性樹脂組成物」または「ベースポリマー組成物」と表記し、前記表面架橋された吸水性樹脂に添加剤等が含まれる場合には「表面架橋後の吸水性樹脂組成物」または「表面架橋された吸水性樹脂組成物」と、それぞれ表記する。
さらに、本明細書において、最終製品として出荷する段階での「吸水性樹脂組成物」を特に「吸水剤組成物」と表記する。
〔1-2〕アクリル酸(塩)系単量体組成物、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂
本明細書において、アクリル酸(塩)とはアクリル酸および/またはその塩を意味し、アクリル酸(塩)系単量体組成物とは、内部架橋剤を除く単量体全体に対して、アクリル酸(塩)を50モル%以上含む単量体組成物を意味する。
本明細書において、アクリル酸(塩)とはアクリル酸および/またはその塩を意味し、アクリル酸(塩)系単量体組成物とは、内部架橋剤を除く単量体全体に対して、アクリル酸(塩)を50モル%以上含む単量体組成物を意味する。
本明細書において、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂とは、前記のアクリル酸(塩)系単量体組成物を原料として用いて得られた架橋重合体を意味する。つまり、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を構成する構造単位全体に対して、アクリル酸(塩)由来の構造単位を50モル%以上有する架橋重合体であり、任意成分としてグラフト成分を有する架橋重合体である。
具体的には、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂は、重合反応に関与する単量体成分のうち、内部架橋剤を除いた部分に対して、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上であって、好ましくは100モル%以下、特に好ましくは実質100モル%のアクリル酸(塩)を原料として用いて得られた重合体である。
また、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする、吸水性樹脂組成物または吸水剤組成物とは、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を50質量%以上含む組成物を意味する。
〔1-3〕NWSP
NWSPは、Non-Woven Standard Procedures-Edition 2015の略称であり、EDANA(European Disposables and Nonwovens Associations:欧州不織布工業会)とINDA(Association of the Nonwoven Fabrics Industry:北米不織布工業会)とが共同で発行した、欧州および米国において統一された、不織布およびその製品の評価方法である。また、NWSPには、吸水性樹脂の標準的な測定方法も示されている。本明細書では、NWSP原本(2015年)に準拠して、吸水性樹脂(吸水性樹脂組成物、または吸水剤組成物)の物性を測定する。
NWSPは、Non-Woven Standard Procedures-Edition 2015の略称であり、EDANA(European Disposables and Nonwovens Associations:欧州不織布工業会)とINDA(Association of the Nonwoven Fabrics Industry:北米不織布工業会)とが共同で発行した、欧州および米国において統一された、不織布およびその製品の評価方法である。また、NWSPには、吸水性樹脂の標準的な測定方法も示されている。本明細書では、NWSP原本(2015年)に準拠して、吸水性樹脂(吸水性樹脂組成物、または吸水剤組成物)の物性を測定する。
なお、本明細書では別途言及しない限り、吸水性樹脂、吸水性樹脂組成物または吸水剤組成物の各種物性の測定方法は、下記実施例での測定方法に従う。
〔2〕吸水剤組成物
本発明の実施の一形態に係る吸水剤組成物は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類および還元剤を含む吸水剤組成物であって、該吸水剤組成物は表面架橋されており、該吸水剤組成物が該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10~10000ppm含有し、該吸水剤組成物の着色度(YI値)が60以下である。
本発明の実施の一形態に係る吸水剤組成物は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類および還元剤を含む吸水剤組成物であって、該吸水剤組成物は表面架橋されており、該吸水剤組成物が該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10~10000ppm含有し、該吸水剤組成物の着色度(YI値)が60以下である。
前記吸水剤組成物は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂と多糖類とが混合および/または混練された形態(該吸水性樹脂と該多糖類とが混ぜ合わされて一体化した状態)が表面架橋されている。該吸水性樹脂と該多糖類とが混ぜ合わされて一体化した状態が表面架橋されていることが好ましい。例えば、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂に多糖類が練りこまれた複合樹脂、および、多糖類の存在下でアクリル酸(塩)系単量体と内部架橋剤とを原料として重合して得られた、ポリアクリル酸(塩)-多糖類の複合体等が表面架橋されている形態が挙げられる。吸水剤組成物は、単独で存在するポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂および/または多糖類を含んでいてもよく、前記複合樹脂の表面に露出した多糖類が、表面架橋されていない部分があってもよい。
〔ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂〕
ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂(以下、単に「吸水性樹脂」と称する)は、アクリル酸(塩)系単量体を主成分として含む単量体組成物を、重合開始剤の存在下で重合して得られる架橋重合体である。
ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂(以下、単に「吸水性樹脂」と称する)は、アクリル酸(塩)系単量体を主成分として含む単量体組成物を、重合開始剤の存在下で重合して得られる架橋重合体である。
(a)単量体
吸水性樹脂(ポリマー)を形成する原料成分(モノマー)であり、アクリル酸(塩)系単量体、アクリル酸(塩)系単量体以外の単量体および、内部架橋剤がある。吸水性樹脂を形成するモノマー全量は、単量体組成物である。アクリル酸(塩)系単量体としては、(メタ)アクリル酸およびその塩が挙げられる。
吸水性樹脂(ポリマー)を形成する原料成分(モノマー)であり、アクリル酸(塩)系単量体、アクリル酸(塩)系単量体以外の単量体および、内部架橋剤がある。吸水性樹脂を形成するモノマー全量は、単量体組成物である。アクリル酸(塩)系単量体としては、(メタ)アクリル酸およびその塩が挙げられる。
単量体組成物に含まれてもよいアクリル酸(塩)系単量体以外の単量体としては、不飽和二重結合を有する単量体(エチレン性不飽和単量体)のうち、酸基を含有する単量体が好ましい。当該単量体としては、具体的には、(無水)マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、2-(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、およびそれらの塩が挙げられる。これら単量体は、必要に応じて一種類または二種類以上用いられる。
前記塩としては、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩が挙げられ、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、アンモニウム塩がより好ましく、ナトリウム塩が特に好ましい。
また、アクリル酸(塩)系単量体を主成分として含む単量体組成物は、10~90モル%の範囲で中和されていることが好ましく、40~80モル%の範囲で中和されていることがより好ましく、60~75モル%の範囲で中和されていることが特に好ましい。
従って、アクリル酸(塩)系単量体を主成分として含む単量体組成物は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物、炭酸(水素)ナトリウム、炭酸(水素)カリウム等の炭酸(水素)塩、アンモニア等の一価の塩基性化合物を含む中和液で中和されていることが好ましく、水酸化ナトリウムを含む中和液で中和されていることが特に好ましい。
なお、単量体組成物は、重合した後に中和されてもよい。即ち、含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」と称する)を中和して中和物としてもよい。但し、吸水性樹脂の生産性、各種物性等を考慮すれば、中和された単量体組成物を用いて重合し、含水ゲルを得ることがより好ましい。
また、単量体組成物は、必要に応じて、上述した単量体以外に、親水性または疎水性の不飽和単量体(以下、「他の単量体」と称する)を含んでいてもよい。当該他の単量体としては、例えば、N-ビニル-2-ピロリドン、N-ビニルアセトアミド、(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(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-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリルアクリレート等が挙げられる。他の単量体の使用量は、得られる吸水剤組成物の物性を損なわない程度であればよく、具体的には、単量体組成物の内部架橋剤を除いた部分に対して、50モル%以下、より好ましくは20モル%以下である。
(b)内部架橋剤
内部架橋剤としては、例えば、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリオキシエチレン)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(β-アクリロイルオキシプロピオネート)、トリメチロールプロパントリ(β-アクリロイルオキシプロピオネート)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン等の、分子内に重合性二重結合を少なくとも2個有する化合物;ポリグリシジルエーテル(エチレングリコールジグリシジルエーテル等)、ポリオール(エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ソルビトール等)等の、カルボキシル基と反応して共有結合を形成し得る化合物;等が挙げられ、分子内に重合性二重結合を少なくとも2個有する化合物がより好ましい。これら内部架橋剤は、必要に応じて一種類または二種類以上用いられる。
内部架橋剤としては、例えば、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリオキシエチレン)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(β-アクリロイルオキシプロピオネート)、トリメチロールプロパントリ(β-アクリロイルオキシプロピオネート)、ポリ(メタ)アリロキシアルカン等の、分子内に重合性二重結合を少なくとも2個有する化合物;ポリグリシジルエーテル(エチレングリコールジグリシジルエーテル等)、ポリオール(エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ソルビトール等)等の、カルボキシル基と反応して共有結合を形成し得る化合物;等が挙げられ、分子内に重合性二重結合を少なくとも2個有する化合物がより好ましい。これら内部架橋剤は、必要に応じて一種類または二種類以上用いられる。
内部架橋剤は、得られる吸水剤組成物の物性を考慮して、前記の単量体組成物から内部架橋剤を除くモノマー全量に対して、5.0モル%以下の範囲で用いることが好ましく、2.0モル%以下の範囲で用いることがより好ましく、0.5モル%以下の範囲で用いることがさらに好ましく、0.1モル%以下の範囲で用いることが特に好ましく、0.01~0.1モル%の範囲で用いることが最も好ましい。また、内部架橋剤による架橋方法と、重合時のラジカル自己架橋、放射線架橋等の公知の架橋方法とを併用することもできる。
(c)重合開始剤
重合開始剤としては、例えば、光分解型重合開始剤、熱分解型重合開始剤、レドックス系重合開始剤等が挙げられる。重合開始剤の使用量は、前記単量体組成物から内部架橋剤を除くモノマー全量に対して、0.0001~1モル%の範囲が好ましく、0.0005~0.5モル%の範囲がより好ましい。光分解型重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等が挙げられる。熱分解型重合開始剤としては、例えば、過硫酸塩(過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム)、過酸化物(過酸化水素、t-ブチルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド)、アゾ化合物(2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド等)等が挙げられる。レドックス系重合開始剤としては、例えば、前記過硫酸塩または過酸化物(酸化剤)と、L-アスコルビン酸、亜硫酸水素ナトリウム等の還元性化合物(還元剤)とを組み合わせた開始剤が挙げられる。そして、レドックス系重合開始剤を用いる場合には、重合工程を経て最終製品となる吸水剤組成物に含有する未反応の単量体(残存モノマー)の量を低減することができることから、過硫酸塩を組み合わせることがより好ましい。
重合開始剤としては、例えば、光分解型重合開始剤、熱分解型重合開始剤、レドックス系重合開始剤等が挙げられる。重合開始剤の使用量は、前記単量体組成物から内部架橋剤を除くモノマー全量に対して、0.0001~1モル%の範囲が好ましく、0.0005~0.5モル%の範囲がより好ましい。光分解型重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等が挙げられる。熱分解型重合開始剤としては、例えば、過硫酸塩(過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム)、過酸化物(過酸化水素、t-ブチルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド)、アゾ化合物(2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド等)等が挙げられる。レドックス系重合開始剤としては、例えば、前記過硫酸塩または過酸化物(酸化剤)と、L-アスコルビン酸、亜硫酸水素ナトリウム等の還元性化合物(還元剤)とを組み合わせた開始剤が挙げられる。そして、レドックス系重合開始剤を用いる場合には、重合工程を経て最終製品となる吸水剤組成物に含有する未反応の単量体(残存モノマー)の量を低減することができることから、過硫酸塩を組み合わせることがより好ましい。
また、光分解型重合開始剤および熱分解型重合開始剤を併用することも、好ましい態様である。この場合の併用比率(モル比)は、適宜設定すればよいが、1/100~100/1が好ましく、1/10~10/1がより好ましい。
なお、重合開始剤として用いられる過硫酸塩および過酸化物は、単量体組成物の重合時に消費され、得られる吸水剤組成物に残留しない。
また、重合開始剤と併用して、または併用しないで、紫外線等の活性エネルギー線を用いて重合を行うこともできる。
(d)溶媒
単量体組成物の重合時に用いられる溶媒は、特に限定されない。即ち、単量体組成物の重合には、公知の溶媒を適宜用いることができる。前記公知の溶媒として、脱イオン水(イオン交換水)が好ましく、該脱イオン水(イオン交換水)を用いて得られた単量体組成物を、特に単量体水溶液と称する。
単量体組成物の重合時に用いられる溶媒は、特に限定されない。即ち、単量体組成物の重合には、公知の溶媒を適宜用いることができる。前記公知の溶媒として、脱イオン水(イオン交換水)が好ましく、該脱イオン水(イオン交換水)を用いて得られた単量体組成物を、特に単量体水溶液と称する。
〔多糖類〕
本発明で使用できる多糖類としては、例えば、生物体内から得られる天然の多糖類、または、その変性物が挙げられる。これらの多糖類は、石油等の化石原料を使用していないため、再生可能原料といえる。当該多糖類は、単糖類反復単位を含む骨格を有するポリマーである。多糖類としては、例えば、デンプン、アミロペクチン、アミロース、セルロース、ガラクトマンナン、グルコマンナン、キサンタンガム、カラギーナン、キチン、キトサン、およびこれらの変性物等が挙げられる。デンプンとしては、例えば、トウモロコシデンプン、バレイショデンプン、小麦デンプン、タピオカデンプン、ワキシーコーンデンプン、米デンプン、甘藷デンプン等が挙げられる。セルロースとしては、例えば、木綿、木材由来のパルプ、バクテリアセルロース、リグノセルロース、再生セルロース(セロハン、再生繊維等)、微結晶セルロース等が挙げられる。ガラクトマンナンとしては、例えば、グアガム、ローカストビーンガム、タラガム、カシアガム等が挙げられる。
本発明で使用できる多糖類としては、例えば、生物体内から得られる天然の多糖類、または、その変性物が挙げられる。これらの多糖類は、石油等の化石原料を使用していないため、再生可能原料といえる。当該多糖類は、単糖類反復単位を含む骨格を有するポリマーである。多糖類としては、例えば、デンプン、アミロペクチン、アミロース、セルロース、ガラクトマンナン、グルコマンナン、キサンタンガム、カラギーナン、キチン、キトサン、およびこれらの変性物等が挙げられる。デンプンとしては、例えば、トウモロコシデンプン、バレイショデンプン、小麦デンプン、タピオカデンプン、ワキシーコーンデンプン、米デンプン、甘藷デンプン等が挙げられる。セルロースとしては、例えば、木綿、木材由来のパルプ、バクテリアセルロース、リグノセルロース、再生セルロース(セロハン、再生繊維等)、微結晶セルロース等が挙げられる。ガラクトマンナンとしては、例えば、グアガム、ローカストビーンガム、タラガム、カシアガム等が挙げられる。
また、変性デンプン、変性アミロペクチン、変性アミロース、変性セルロース、変性ガラクトマンナン、変性グルコマンナン、変性キサンタンガム、変性カラギーナン等を得るための変性方法としては、アセチル化処理等のエステル化、カルボキシアルキル化等のエーテル化、リン酸化、酸化、硫酸化、リン酸架橋、アジピン酸架橋、酵素処理、およびこれらの組み合わせが挙げられる。変性によって導入される置換基の種類は、一種類であってもよく、二種類以上であってもよい。変性時の置換度は、得られる吸水剤組成物の物性を考慮して、2以下が好ましく、1以下がより好ましく、0.5以下がさらに好ましく、0.25以下が特に好ましい。
また、多糖類は、架橋されていてもよい。多糖類は、公知の任意の方法で架橋することができ、具体的には、架橋剤を用いて架橋させてもよく、放射線(例えば、ガンマ線、X線、電子ビーム等の放射線)および/または熱を用いて架橋させてもよい。前記架橋剤としては、例えば、分子内に環状部分を有するN-メチロール化合物(ジメチロールエチレン尿素、ジメチロールジヒドロキシエチレン尿素等)、ポリカルボン酸(クエン酸トリカルバリル酸、ブタンテトラカルボン酸等)、多官能性エポキシ化合物(エチレングリコールジ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、グリセロールジグリシジルエーテル等)、多価金属イオン(アルミニウムイオン、クロムイオン等)、多官能性アミン(アミノ酸、ポリアミン、トリアミン、ジアミン等)、多官能性アルデヒド類(グルタルアルデヒド、グリオキサール等)等が挙げられる。これら架橋剤は、必要に応じて一種類または二種類以上用いればよい。
前記多糖類の中でも、入手の容易さ等から、デンプン、セルロース、およびこれらの変性物がより好ましく、未変性のデンプン、未変性のセルロースがさらに好ましく、未変性のデンプンが最も好ましい。特に、デンプンは、糊化(α化)によって流動性を付与することが可能であり、吸水性樹脂に均一に混練できるようになる。それゆえ、吸水性樹脂組成物中に多糖類が偏析する(多糖類のみが多く存在する)ことを抑制することができるため、最も好ましい。
これら多糖類は、必要に応じて一種類または二種類以上用いられる。前記多糖類の粒子径は、1μm~1000μmの範囲であることが好ましく、1μm~500μmの範囲であることがより好ましく、1μm~200μmの範囲であることがさらに好ましい。また、前記多糖類がデンプンである場合には、その粒子径は、1μm~150μmの範囲であることが好ましく、1μm~100μmの範囲であることがより好ましい。
多糖類の分子量は、500以上であることが好ましく、1000以上であることがより好ましく、2000以上であることがさらに好ましく、5000以上であることが特に好ましく、10000以上であることが最も好ましい。多糖類の分子量の上限値は、特に限定されないものの、1000万以下であることが好ましく、800万以下であることがより好ましく、500万以下であることがさらに好ましい。多糖類の分子量が500未満であると、吸水剤組成物の吸水倍率が低下するおそれがある。また、多糖類の分子量が1000万を超えると、その取り扱いが難しくなる。
吸水剤組成物に含有される多糖類の量は、吸水剤組成物の全量を100質量%として、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。多糖類の含有量の上限値は、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。従って、後述するが、吸水性樹脂、好ましくは含水ゲルには、得られる吸水剤組成物に含有される量が上述した量となるように、多糖類を添加する。多糖類の含有量が10質量%未満であると、サステナブル原料としての多糖類の使用量が少なくなる。多糖類の含有量が50質量%を超えると、吸水剤組成物の吸水倍率が低下するおそれがある。
〔還元剤〕
還元剤は、硫黄原子を含む無機化合物、硫黄原子を含む有機化合物、および燐原子を含む無機化合物からなる群より選択される1種類以上を含む。硫黄原子を含む無機化合物としては、亜硫酸塩(亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム等)、亜硫酸水素塩(亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素アンモニウム等)、第一鉄塩(硫酸第一鉄等)、第一銅塩(硫酸第一銅等)等が挙げられる。硫黄原子を含む有機化合物としては、2-ヒドロキシ-2-スルホナト酢酸およびその塩、2-ヒドロキシ-2-スルフィナト酢酸およびその塩等が挙げられる。燐原子を含む無機化合物としては、亜リン酸および亜リン酸塩(亜リン酸二ナトリウム、亜リン酸二カリウム、亜リン酸二アンモニウム等)、亜リン酸水素塩(亜リン酸水素ナトリウム、亜リン酸水素カリウム、亜リン酸水素アンモニウム等)、次亜リン酸および次亜リン酸塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸アンモニウム等)が挙げられる。これら還元剤は、必要に応じて一種類または二種類以上用いられる。前記還元剤の中でも、硫黄原子を含む無機化合物を含む還元剤が好ましく、亜硫酸水素ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムがより好ましい。
還元剤は、硫黄原子を含む無機化合物、硫黄原子を含む有機化合物、および燐原子を含む無機化合物からなる群より選択される1種類以上を含む。硫黄原子を含む無機化合物としては、亜硫酸塩(亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム等)、亜硫酸水素塩(亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素アンモニウム等)、第一鉄塩(硫酸第一鉄等)、第一銅塩(硫酸第一銅等)等が挙げられる。硫黄原子を含む有機化合物としては、2-ヒドロキシ-2-スルホナト酢酸およびその塩、2-ヒドロキシ-2-スルフィナト酢酸およびその塩等が挙げられる。燐原子を含む無機化合物としては、亜リン酸および亜リン酸塩(亜リン酸二ナトリウム、亜リン酸二カリウム、亜リン酸二アンモニウム等)、亜リン酸水素塩(亜リン酸水素ナトリウム、亜リン酸水素カリウム、亜リン酸水素アンモニウム等)、次亜リン酸および次亜リン酸塩(次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸アンモニウム等)が挙げられる。これら還元剤は、必要に応じて一種類または二種類以上用いられる。前記還元剤の中でも、硫黄原子を含む無機化合物を含む還元剤が好ましく、亜硫酸水素ナトリウムおよび亜硫酸ナトリウムがより好ましい。
吸水剤組成物に含有される還元剤の量は、吸水剤組成物の全量に対して、10~10000ppmの範囲であることが好ましく、30~5000ppmの範囲であることがより好ましく、50~3000ppmの範囲であることがさらに好ましい。従って、後述するが、吸水性樹脂、好ましくは含水ゲルには、得られる吸水剤組成物に含有される量が上述した量となるように、還元剤を添加する。還元剤の含有量が前記範囲を下回ると、製造過程での加熱によって吸水剤組成物に着色を生じる。還元剤の含有量が前記範囲を上回ると、吸水剤組成物の諸物性(吸水物性)が低下する。
〔任意成分〕
吸水剤組成物は、任意成分として、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン等の水溶性樹脂または吸水性樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂;発泡剤(炭酸塩、アゾ化合物、気泡等)、界面活性剤;添加剤(消臭剤、抗菌剤、香料;二酸化珪素、酸化チタン等の無機粉末;顔料、染料、親水性短繊維、可塑剤);ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウム(DTPA・3Na)等のキレート剤、ヒドロキシカルボン酸;を含有することもできる。これら任意成分の添加量は、単量体組成物から内部架橋剤を除くモノマー全量に対して、前記水溶性樹脂、吸水性樹脂、熱可塑性樹脂の場合は50質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが特に好ましく、3質量%以下であることが最も好ましい。また、前記発泡剤、界面活性剤、添加剤の場合は5質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましい。また、前記キレート剤、ヒドロキシカルボン酸の場合は10~5000ppmの範囲が好ましく、10~1000ppmの範囲がより好ましく、50~1000ppmの範囲がさらに好ましく、100~1000ppmの範囲が特に好ましい。
吸水剤組成物は、任意成分として、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン等の水溶性樹脂または吸水性樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂;発泡剤(炭酸塩、アゾ化合物、気泡等)、界面活性剤;添加剤(消臭剤、抗菌剤、香料;二酸化珪素、酸化チタン等の無機粉末;顔料、染料、親水性短繊維、可塑剤);ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウム(DTPA・3Na)等のキレート剤、ヒドロキシカルボン酸;を含有することもできる。これら任意成分の添加量は、単量体組成物から内部架橋剤を除くモノマー全量に対して、前記水溶性樹脂、吸水性樹脂、熱可塑性樹脂の場合は50質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることが特に好ましく、3質量%以下であることが最も好ましい。また、前記発泡剤、界面活性剤、添加剤の場合は5質量%以下であることが好ましく、1質量%以下であることがより好ましい。また、前記キレート剤、ヒドロキシカルボン酸の場合は10~5000ppmの範囲が好ましく、10~1000ppmの範囲がより好ましく、50~1000ppmの範囲がさらに好ましく、100~1000ppmの範囲が特に好ましい。
本発明の実施の一形態に係る吸水剤組成物によれば、多糖類を含む従来の吸水剤組成物に見られる「製造過程での加熱によって生じる着色」を抑制することができる。係る「製造過程での加熱によって生じる着色」の抑制は、上述した特許文献7~9で対象としている課題「多糖類を含まない吸水性樹脂組成物の経時着色の防止」とは、その機序が大きく異なっていることを念のため付言する。具体的には、多糖類を含む吸水剤組成物に見られる「製造過程での加熱によって生じる着色」は、例えば、多糖類(デンプン)とポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂とを含むベースポリマー組成物の150℃以上での表面架橋工程等によって生じる(即ち、製造工程直後の着色である)のに対して、多糖類を含まない吸水剤組成物に見られる「経時着色」は、例えば、90℃、90%RHの条件下、一週間で生じる(即ち、製造後の保存期間中に生じる)着色であり、両者は互いに異なる着色である。
〔3〕吸水剤組成物の製造方法
本発明の実施の一形態に係る吸水性樹脂組成物の製造方法は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類、および還元剤を含む吸水剤組成物の製造方法であって、該吸水剤組成物の製造工程として、重合工程、乾燥工程、および表面架橋工程をこの順に含み、該重合工程の開始時から該表面架橋工程の終了時までの何れかの段階で、該重合工程に導入される単量体組成物および該多糖類の合計質量に対して、該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10ppm~100000ppm添加する方法である。
本発明の実施の一形態に係る吸水性樹脂組成物の製造方法は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類、および還元剤を含む吸水剤組成物の製造方法であって、該吸水剤組成物の製造工程として、重合工程、乾燥工程、および表面架橋工程をこの順に含み、該重合工程の開始時から該表面架橋工程の終了時までの何れかの段階で、該重合工程に導入される単量体組成物および該多糖類の合計質量に対して、該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10ppm~100000ppm添加する方法である。
〔重合工程〕
単量体組成物の重合方法は、特に限定されず、公知の逆相懸濁重合法または水溶液重合法を用いることができる。逆相懸濁重合法は、単量体組成物の水溶液(以下、「単量体水溶液」と称する)を疎水性有機溶剤(分散媒)に懸濁させて重合する重合法である。水溶液重合法は、分散溶媒を用いずに単量体水溶液を重合する重合法である。前記重合方法のうち、生産性、重合の制御の容易さ、得られる吸水性樹脂の各種物性等を考慮すれば、水溶液重合法が好ましい。これらの重合によって、水を含有する架橋重合体(含水ゲル)が得られる。
単量体組成物の重合方法は、特に限定されず、公知の逆相懸濁重合法または水溶液重合法を用いることができる。逆相懸濁重合法は、単量体組成物の水溶液(以下、「単量体水溶液」と称する)を疎水性有機溶剤(分散媒)に懸濁させて重合する重合法である。水溶液重合法は、分散溶媒を用いずに単量体水溶液を重合する重合法である。前記重合方法のうち、生産性、重合の制御の容易さ、得られる吸水性樹脂の各種物性等を考慮すれば、水溶液重合法が好ましい。これらの重合によって、水を含有する架橋重合体(含水ゲル)が得られる。
水溶液重合法としては、単量体水溶液を静置状態で重合する静置重合法、攪拌装置内で重合する攪拌重合法等が挙げられる。
静置重合法では、エンドレスベルトまたは重合容器を用いた連続静置重合法がより好ましい。前記エンドレスベルトとしては、重合熱を接材面から逃し難い樹脂ないしゴム製のベルトが好ましい。また、前記重合容器は、その上部に開放空間が存在することが好ましい。
前記エンドレスベルトを用いる場合における単量体水溶液の供給量は、通常、エンドレスベルト上での深さが1~100mmの範囲となる量が好ましく、3~50mmの範囲となる量がより好ましく、5~30mmの範囲となる量がさらに好ましい。水溶液の深さが1mm未満であると、単量体水溶液の温度調節が困難となるおそれがある。一方、単量体水溶液の深さが100mmを超えると、重合熱を除熱することが困難となるおそれがある。
攪拌重合法では、一軸攪拌機、または二軸以上の攪拌機が好適に用いられる。攪拌重合法としては、連続ニーダー重合等が好ましい。
本発明の実施の一形態において、単量体水溶液に占める有効成分(単量体組成物、重合開始剤および任意成分の合計)の濃度は、特に限定されないものの、30~80質量%の範囲が好ましく、40~70質量%の範囲がより好ましく、45~65質量%の範囲がさらに好ましい。前記の有効成分の濃度が30質量%未満であると、吸水剤組成物の生産性が低下する場合があり、70質量%を超えると、吸水剤組成物の吸水倍率が低下する場合がある。
単量体水溶液の調製時における単量体の中和は、断熱状態で行うことが好ましい。また、単量体の中和を連続的に行うと共に重合を連続的に行うことがより好ましい。これにより、発生する中和熱および/または水和熱を単量体水溶液の昇温に有効に利用することができる。
また、発生する中和熱および/または水和熱は、単量体水溶液の溶存酸素を除去することにも好適に利用することができる。中和熱および/または水和熱を利用することにより、重合を阻害する溶存酸素を揮散させて除去するために不活性ガスを単量体水溶液に吹き込んだり、減圧脱気したりする必要が無くなる。具体的には、単量体水溶液を中和熱および/または水和熱によって昇温させ、単量体水溶液に占める溶存酸素の量を4mg/L以下にすることが好ましく、2mg/L以下にすることがより好ましく、1mg/L以下にすることがさらに好ましい。なお、調製した単量体水溶液は、不活性ガス(好ましくは窒素)雰囲気下で、気泡をかみ込まないように穏やかに攪拌することが好ましい。
また、単量体水溶液を調製する前に、単量体組成物、中和液、脱イオン水(イオン交換水)等の一部または全部を脱酸素しておき、単量体水溶液を調製するときに、中和熱および/または水和熱によって、さらに溶存酸素を除去することも好ましい。但し、単量体組成物と中和液をラインミキシングすると共に重合開始剤をラインミキシングして、80℃以上で重合を開始する場合には、ラインミキシング中に重合が開始されることを防ぐために、単量体組成物、中和液、脱イオン水(イオン交換水)等の脱酸素量を減らすか、または脱酸素しないことが好ましい。
重合は、操作の容易さ等を考慮して、通常、常圧下で行われるものの、単量体水溶液の沸騰温度を下げるために減圧下で水を留去しながら行うことも好ましい態様である。
重合開始温度は、特に限定されないものの、通常、20~105℃の範囲が好ましく、50~100℃の範囲がより好ましく、60~100℃の範囲がさらに好ましく、70~100℃の範囲が最も好ましい。重合開始温度が20℃未満であると、重合時間が長くなって吸水剤組成物の生産性および/または各種物性が低下する場合がある。重合開始温度が105℃を超えると、生産性は向上するものの、誘導時間(重合を開始するための条件が整った時点から、実際に重合が開始されるまでの時間)が短くなるため、重合開始剤の混合操作等を行うときの重合制御が難しくなる場合がある。重合開始温度を50℃以上にするには、重合装置および/または単量体水溶液を加熱してもよいが、上述した中和熱および/または水和熱を利用することが好ましい。
重合開始温度は、単量体水溶液の白濁、粘度上昇、温度上昇等を観測することによって測定することができる。なお、紫外線等の活性エネルギー線、レドックス系重合開始剤、アゾ化合物を用いて重合を行う場合には、一般に誘導時間が1秒間~1分間程度と短いため、重合開始温度を、重合開始剤を添加するまたは活性エネルギー線を照射する直前の単量体水溶液の温度で規定してもよい。
重合時における最高到達温度(ピーク温度)は、特に限定されないものの、60~150℃の範囲が好ましく、70~140℃の範囲がより好ましく、80~130℃の範囲がさらに好ましく、85~120℃の範囲が特に好ましく、90~115℃の範囲が最も好ましい。最高到達温度が150℃を超えると、得られる吸水剤組成物の各種物性が低下する場合がある。最高到達温度は、重合を開始してから1分おきに重合溶液の温度を測定し、該温度の上昇が止まった時点(温度変化がなくなった時点)をいう。
重合時間は、特に限定されないものの、1秒間~60分間の範囲が好ましく、10秒間~40分間の範囲がより好ましく、15秒間~10分間の範囲がさらに好ましく、30秒間~3分間の範囲が最も好ましい。重合時間が60分間を超えると、得られる吸水剤組成物の生産性および/または各種物性が低下する場合がある。ここで、重合時間は、重合を開始するための条件が整った時点(光分解型重合開始剤を用いる場合は光照射開始時、熱分解型重合開始剤等を用いる場合は単量体水溶液に重合開始剤を添加した時点)から、最高到達温度に達するまでの時間を指す。即ち、「重合時間=(誘導時間)+(実際に重合が開始されてから最高到達温度に達するまでの時間)」である。
従って、重合工程の開始時とは、重合を開始するための条件が整った時点を指す。重合工程の終了時とは、最高到達温度に達した時点を指す。重合終了した時点で含水ゲルを得る。また、本実施形態の効果に支障がない程度であれば、重合終了した時点の含水ゲルを用いることに限らず、重合終了する前の段階(重合中の段階)の含水ゲルを用いても構わない。
重合時の固形分の上昇率は、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることがさらに好ましい。なお、固形分の上昇率は、単量体水溶液の固形分と、得られた含水ゲルの固形分との差で規定される。
重合工程で得られた含水ゲルは、固形分濃度が、好ましくは40~70質量%の範囲、より好ましくは45~55質量%の範囲である。
〔ゲル粉砕工程〕
重合工程で得られた含水ゲルは、そのまま乾燥工程に供してもよい。しかし、例えば水溶液重合法で含水ゲルを得た場合には、ゲル粉砕機等の粉砕機を用いて含水ゲルの大きさが1/10以下程度になるまでゲル粉砕(細断)した後、乾燥工程に供することが好ましい。また、含水ゲルをゲル粉砕するときに、必要に応じて、少量の水または水蒸気を添加してもよい。
重合工程で得られた含水ゲルは、そのまま乾燥工程に供してもよい。しかし、例えば水溶液重合法で含水ゲルを得た場合には、ゲル粉砕機等の粉砕機を用いて含水ゲルの大きさが1/10以下程度になるまでゲル粉砕(細断)した後、乾燥工程に供することが好ましい。また、含水ゲルをゲル粉砕するときに、必要に応じて、少量の水または水蒸気を添加してもよい。
ゲル粉砕工程では、重合工程で得られた含水ゲルを、当該含水ゲルの固形分換算の質量平均粒子径d1が1mm以下、より好ましくは800μm以下、さらに好ましくは500μm以下となるようにゲル粉砕する。これにより、吸水性樹脂、多糖類、および還元剤が均一に混練されるため、吸水剤組成物全体にムラ無く着色抑制効果を付与することができる。
ゲル粉砕は種々の方法で行われる。ゲル粉砕の方法としては、具体的には、例えば、任意形状の多孔構造を有するダイを備えたスクリュー型押出機(ミートチョッパー)を用い、押し出してゲル粉砕する方法等が挙げられる。また、複数の機器を組み合わせてゲル粉砕を実施してもよい。例えば、好適に使用できるゲル粉砕方法としては、特許文献14~17(WO2011/126079、WO2016/158975、WO2016/204302、特開2001-79829号公報)等に記載の方法を挙げることができる。
従って、ゲル粉砕工程の開始時とは、含水ゲルをゲル粉砕機等の粉砕機に投入した時点を指し、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)とは、重合工程の終了後から前記ゲル粉砕工程の開始時までの期間を指す。また、ゲル粉砕工程中とは、ゲル粉砕工程の開始時より後であって、粉砕機から粉砕物として排出される前の期間をいう。
ゲル粉砕された含水ゲル(以下、粒子状含水ゲルと称する)は、固形分濃度が、好ましくは50~80質量%の範囲、より好ましくは55~70質量%の範囲である。
〔乾燥工程〕
前記ゲル粉砕された粒子状含水ゲルを乾燥することにより、乾燥物を得る。乾燥方法としては、加熱乾燥、熱風乾燥、減圧乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、ドラムドライヤー乾燥、バンド乾燥、疎水性有機溶媒との共沸脱水、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥等の種々の方法が挙げられる。このうち、露点が40~100℃(より好ましくは50~90℃)の気体による熱風乾燥がより好ましい。
前記ゲル粉砕された粒子状含水ゲルを乾燥することにより、乾燥物を得る。乾燥方法としては、加熱乾燥、熱風乾燥、減圧乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、ドラムドライヤー乾燥、バンド乾燥、疎水性有機溶媒との共沸脱水、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥等の種々の方法が挙げられる。このうち、露点が40~100℃(より好ましくは50~90℃)の気体による熱風乾燥がより好ましい。
乾燥温度は、特に限定されないものの、100~200℃の範囲が好ましく、120~180℃の範囲がより好ましく、140~160℃の範囲がさらに好ましい。また、熱風乾燥の場合には、熱風温度は、100~200℃の範囲が好ましく、120~180℃の範囲がより好ましく、140℃~160℃の範囲がさらに好ましい。
乾燥時間は適宜設定すればよく、特に限定されないものの、10秒間~2時間程度の範囲が好ましく、1分間~1.5時間程度の範囲がより好ましく、10分間~1時間程度の範囲がさらに好ましい。
乾燥機に投入する直前の粒子状含水ゲルの表面温度は、40~110℃の範囲が好ましく、60~100℃の範囲がより好ましい。表面温度が40℃に満たない場合には、乾燥時に風船状の乾燥物ができて粉砕時に微粉が多く発生し、吸水剤組成物の各種物性が低下することがある。
ゲル粉砕工程を行った後の粒子状含水ゲルを乾燥機に投入するまでの時間は、得られる吸水剤組成物の着色を防止するために、短い方が好適である。当該時間は、2時間以内であることが好ましく、1時間以内であることがより好ましく、30分間以内であることがさらに好ましく、10分間以内であることが特に好ましく、2分間以内であることが最も好ましい。
従って、乾燥工程の開始時とは、粒子状含水ゲルを乾燥機に投入した時点を指す。
乾燥工程においては、得られる乾燥物の含水率を3~15質量%の範囲にすることが好ましく、4~14質量%の範囲にすることがより好ましく、5~13質量%の範囲にすることがさらに好ましく、6~12質量%の範囲にすることが特に好ましい。乾燥物の含水率が3質量%を下回ると、吸水剤組成物の各種物性が低下する場合がある。乾燥物の含水率が15質量%を上回ると、粉砕工程で乾燥物を粉砕することが難しくなる場合がある。
〔粉砕工程〕
乾燥工程で得られた乾燥物(吸水性樹脂または吸水性樹脂組成物、以下吸水性樹脂等と称する)は、必要に応じて、所定の範囲の大きさの粒子を得るために粉砕すればよい。粉砕方法としては、特に限定されないものの、例えば、振動ミル、ロールグラニュレーター、ナックルタイプ粉砕機、ロールミル、高速回転式粉砕機(ピンミル、ハンマーミル、スクリューミル、ロールミル)、円筒状ミキサー等を用いた方法が挙げられる。
乾燥工程で得られた乾燥物(吸水性樹脂または吸水性樹脂組成物、以下吸水性樹脂等と称する)は、必要に応じて、所定の範囲の大きさの粒子を得るために粉砕すればよい。粉砕方法としては、特に限定されないものの、例えば、振動ミル、ロールグラニュレーター、ナックルタイプ粉砕機、ロールミル、高速回転式粉砕機(ピンミル、ハンマーミル、スクリューミル、ロールミル)、円筒状ミキサー等を用いた方法が挙げられる。
粉砕後の吸水性樹脂等(粉砕物)の形状は、例えば、顆粒状、粉末状、フレーク状、繊維状等の任意の形状とすることができる。
〔分級工程〕
粉砕工程で得られた粉砕物(吸水性樹脂等)は、必要に応じて、所定の範囲の大きさの粒子(分級物)のみを選別するために分級すればよい。分級方法としては、特に限定されないものの、例えば、篩を用いた篩い分けが挙げられる。具体的には、例えば、150μm~850μmの大きさの吸水性樹脂等(分級物)を得る場合には、先ず、粉砕物を目開きが850μmの篩で篩い分けし、当該篩を通過した粉砕物を目開きが150μmの篩で篩い分けし、当該篩を通過しなかった(篩上に残った)粉砕物を回収すればよい。
粉砕工程で得られた粉砕物(吸水性樹脂等)は、必要に応じて、所定の範囲の大きさの粒子(分級物)のみを選別するために分級すればよい。分級方法としては、特に限定されないものの、例えば、篩を用いた篩い分けが挙げられる。具体的には、例えば、150μm~850μmの大きさの吸水性樹脂等(分級物)を得る場合には、先ず、粉砕物を目開きが850μmの篩で篩い分けし、当該篩を通過した粉砕物を目開きが150μmの篩で篩い分けし、当該篩を通過しなかった(篩上に残った)粉砕物を回収すればよい。
表面架橋前の吸水性樹脂等(分級物)の質量平均粒子径(D50)は、特に限定されないものの、250μm~450μmの範囲が好ましく、275μm~425μmの範囲がより好ましく、300μm~400μmの範囲がさらに好ましい。また、150μm未満の大きさの粒子の割合は、少ないほど好適であり、通常、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。さらに、150μm~850μmの大きさの粒子の割合は、95質量%以上であることが好ましく、96質量%以上であることがより好ましく、98質量%以上であることがさらに好ましい(上限値は100質量%)。粒度分布の対数標準偏差(σζ)は、0.2~0.5の範囲が好ましく、0.25~0.45の範囲がより好ましく、0.30~0.40の範囲がさらに好ましい。
前記表面架橋前の吸水性樹脂等の粒度(質量平均粒子径、粒度分布の対数標準偏差等)は、好ましくは表面架橋後、さらには最終製品としての吸水剤組成物にも適用される。従って、表面架橋前の粒度を表面架橋後も維持することができるように、吸水性樹脂等を表面架橋処理することが好ましい。特に、表面架橋前の質量平均粒子径(D50)と150μm未満の大きさの粒子の割合を表面架橋後も維持することができるように、吸水性樹脂等を表面架橋処理することがより好ましい。
〔微粉回収工程〕
分級工程で得られた微粉(例えば150μm未満の大きさの吸水性樹脂等)は、必要に応じて、回収し、再生する。前記微粉は、重合工程における単量体水溶液に添加するか、または、多量の水(特に温度が50℃~沸点の水)と混合(微粉と水の質量比は5:4~3:7)した後、重合工程で得られた含水ゲルに添加する。これにより、最終製品にならずに廃棄される吸水性樹脂等の量を低減することができる。
分級工程で得られた微粉(例えば150μm未満の大きさの吸水性樹脂等)は、必要に応じて、回収し、再生する。前記微粉は、重合工程における単量体水溶液に添加するか、または、多量の水(特に温度が50℃~沸点の水)と混合(微粉と水の質量比は5:4~3:7)した後、重合工程で得られた含水ゲルに添加する。これにより、最終製品にならずに廃棄される吸水性樹脂等の量を低減することができる。
〔表面架橋工程〕
前記各工程を経て得られた表面架橋前の吸水性樹脂等を表面架橋することにより、表面架橋された吸水性樹脂等を得る。表面架橋とは、吸水性樹脂等の表面(表面近傍:吸水性樹脂等の表面から数10μm程度までの深さ)に、架橋密度が内部よりも高い表面架橋層を設けることである。表面架橋は、例えば、粒子表面でのラジカル架橋または表面重合によって、または、表面架橋剤を用いた表面架橋反応によって行うことができる。
前記各工程を経て得られた表面架橋前の吸水性樹脂等を表面架橋することにより、表面架橋された吸水性樹脂等を得る。表面架橋とは、吸水性樹脂等の表面(表面近傍:吸水性樹脂等の表面から数10μm程度までの深さ)に、架橋密度が内部よりも高い表面架橋層を設けることである。表面架橋は、例えば、粒子表面でのラジカル架橋または表面重合によって、または、表面架橋剤を用いた表面架橋反応によって行うことができる。
表面架橋剤としては、例えば、オキサゾリン化合物、ビニルエーテル化合物、エポキシ化合物、オキセタン化合物、多価アルコール化合物、ポリアミドポリアミン-エピハロ付加物、ヒドロキシアクリルアミド化合物、オキサゾリジノン化合物、ビスまたはポリ-オキサゾリジノン化合物、2-オキソテトラヒドロ-1,3-オキサゾリジン化合物、アルキレンカーボネート化合物、アルミニウム塩等の多価金属イオン等が挙げられる。これら表面架橋剤は、一種類または二種類以上用いられる。また、表面架橋剤と共に、有機酸および/または無機酸等を併用してもよい。さらに、吸水性樹脂等の表面で単量体の重合を行って表面架橋することもできる。
表面架橋方法としては、表面架橋剤としてエポキシ化合物、ポリアミドポリアミン-エピハロ付加物を用いる方法、アルミニウム塩等の多価金属イオンを用いる方法、有機酸および/または無機酸等を併用する方法、吸水性樹脂等の表面で単量体の重合を行う方法がより好ましい。これら方法により、低温で含水率を維持したまま吸水性樹脂等の表面架橋反応を進行させることができるので、各種物性に優れた吸水剤組成物を得ることができる。
表面架橋剤としては、具体的には、例えば、(ジ、トリ、テトラ、ポリ)エチレングリコール、(ジ、ポリ)プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール、(ポリ)グリセリン、2-ブテン-1,4-ジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ジまたはトリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール化合物;(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ジ、ポリ)グリセロールポリグリシジルエーテル、(ジ、ポリ)プロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリシドール等のエポキシ化合物;1,2-エチレンビスオキサゾリン等の多価オキサゾリン化合物;1,3-ジオキソラン-2-オン等のアルキレンカーボネート化合物;硫酸アルミニム等の多価金属化合物、ポリアミドポリアミン-エピハロヒドリン付加物(例えば、Hercules社が販売するKymene 557LX、Kymene 557H、Kymene plus、星光PMC社が販売するWS4002、WS4020、WS4010、WS4046等);等が挙げられる。
表面架橋剤の使用量は、表面架橋前の吸水性樹脂等100質量部に対して、0.005~10質量部であることが好ましく、0.005~5質量部であることがより好ましく、0.01~3質量部であることがさらに好ましい。表面架橋剤の使用量が0.005質量部未満または10質量部を超えると、吸水剤組成物の各種物性が低下する場合がある。
吸水性樹脂等と表面架橋剤とを混合するときの溶媒としては、水を用いることが好ましい。水の使用量は、表面架橋前の吸水性樹脂等100質量部に対して、1~10質量部であることが好ましい。これにより、吸水性樹脂等の表面に表面架橋剤水溶液が十分に浸透するので、適切な厚さおよび架橋密度を有する多層的な表面架橋層が形成される。
また、前記溶媒として親水性有機溶媒を用いてもよい。当該親水性有機溶媒としては、具体的には、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t-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;ジオキサン、テトラヒドロフラン、アルコキシポリエチレングリコール等のエーテル類;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。親水性有機溶媒の使用量は、吸水性樹脂等の種類や粒子径等にもよるが、表面架橋前の吸水性樹脂等100質量部に対して、20質量部以下であることが好ましく、0.1~10質量部の範囲であることがより好ましい。
吸水性樹脂等と表面架橋剤とを混合する方法は、特に限定されないものの、水および/または親水性有機溶媒に溶解させた表面架橋剤を、吸水性樹脂等に直接、噴霧または滴下して混合する方法が好ましい。
吸水性樹脂等と表面架橋剤とを混合するときに用いる混合装置は、両者を均一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望ましい。当該混合装置としては、具体的には、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、スクリュー型混合機、流動型ロータリーディスク混合機、気流型混合機、双腕型ニーダー、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、タービュライザー等が挙げられる。
吸水性樹脂等と表面架橋剤とを混合した後、表面架橋反応を進行させるために、必要に応じて混合物を加熱してもよい。加熱温度は、20~250℃の範囲が好ましく、30~200℃の範囲がより好ましく、50~170℃の範囲がさらに好ましい。本発明の一実施形態によれば、100℃以上の表面架橋反応に対し特に着色を抑制することができる。100~250℃の表面架橋反応における吸水剤組成物(吸水性樹脂)の着色を抑制することに効果がある。また、加熱時間は、加熱温度にもよるが、1分間~2時間の範囲が好ましく、5分間~1時間の範囲がより好ましく、10分間~30分間の範囲がさらに好ましい。加熱温度と加熱時間の好適な組み合わせとしては、例えば、70~120℃で3分間~1時間、100~250℃で3分間~1時間、130~170℃で1分間~30分間が挙げられる。表面架橋することにより、吸水性樹脂は、加圧下吸水倍率(AAP)等の各種物性により優れる。
従って、表面架橋工程の終了時とは、所定の加熱時間が経過した時点を指す。
各種物性に優れた吸水剤組成物を得るには、表面架橋前の吸水性樹脂等の含水率を3~15質量%の範囲、より好ましくは4~14質量%の範囲、さらに好ましくは5~13質量%の範囲、特に好ましくは6~12質量%の範囲に保持した状態で、表面架橋反応を行うことが好適である。表面架橋前の吸水性樹脂等の含水率が3質量%を下回ると、吸水剤組成物の各種物性が低下する場合がある。表面架橋前の吸水性樹脂等の含水率が15質量%を上回ると、吸水剤組成物の取り扱い性(流動性)が低下する場合がある。
表面架橋後、必要に応じて、吸水性樹脂等をさらに乾燥させてもよい。また、表面架橋後、必要に応じて、吸水性樹脂等に水、更なる添加剤等を加えて、含水率、各種物性を調整してもよい。当該更なる添加剤としては、例えば、親水性のアモルファスシリカ等の水不溶性微粒子、還元剤、抗菌剤、消臭剤、キレート剤、多価金属化合物等が挙げられる。更なる添加剤の使用量は、表面架橋後の吸水性樹脂等100質量部に対して、0.001~20質量部であることが好ましく、0.01~10質量部であることがより好ましく、0.1~5質量部であることがさらに好ましい。
〔多糖類添加工程〕
多糖類添加工程は、重合工程の開始時から表面架橋工程の終了時までに、単量体水溶液、含水ゲル、粒子状含水ゲル、乾燥物、乾燥物の粉砕物およびその分級物、表面架橋前の吸水性樹脂、または表面架橋後の吸水性樹脂のうちの少なくとも一つに、多糖類を添加する工程である。多糖類は、重合工程の終了時以降に添加することがより好ましく、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時、該ゲル粉砕工程中、粉砕工程後から乾燥開始まで間の少なくともいずれかに添加することがさらに好ましい。特に好ましくは、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時および、該ゲル粉砕工程中の少なくともいずれかに添加することである。
多糖類添加工程は、重合工程の開始時から表面架橋工程の終了時までに、単量体水溶液、含水ゲル、粒子状含水ゲル、乾燥物、乾燥物の粉砕物およびその分級物、表面架橋前の吸水性樹脂、または表面架橋後の吸水性樹脂のうちの少なくとも一つに、多糖類を添加する工程である。多糖類は、重合工程の終了時以降に添加することがより好ましく、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時、該ゲル粉砕工程中、粉砕工程後から乾燥開始まで間の少なくともいずれかに添加することがさらに好ましい。特に好ましくは、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時および、該ゲル粉砕工程中の少なくともいずれかに添加することである。
多糖類の添加方法としては、特に限定されず、多糖類の全量を一度に添加してもよく、数回に分けて添加してもよい。また、多糖類は、顆粒状、粉末状等の状態で添加することが好ましい。
多糖類を重合工程の終了時以降に添加すると、多糖類は吸水性樹脂粒子の表面に非局在化し、吸水性樹脂粒子の表面の一部に高濃度に存在することになる。そして、さらに吸水性樹脂と多糖類とが均一に混合されることにより、吸水性樹脂粒子の表面を海に、多糖類を島に見立てると、吸水性樹脂と多糖類とが海島状に存在していることになる。また、吸水性樹脂粒子の表面に、多糖類が高濃度で存在していることになる。言い換えれば、前記多糖類の含有量が、前記吸水剤組成物の内部より表層部でより高い。また、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時、該ゲル粉砕工程中の少なくともいずれかに多糖類を添加する場合における添加方法は、特に限定されないものの、より均一に混合することができるように、混練する方法がより好ましい。これにより、例えば多糖類がデンプンである場合には、糊化工程を行わなくとも吸水性樹脂に含まれる水分でデンプンが糊化(α化)して吸水性樹脂と一体化(複合化)する。これにより、還元剤が、一体化した多糖類と吸水性樹脂との複合化樹脂に均一に分散することとなる。それゆえ、多糖類を含む従来の吸水剤組成物に見られる「製造過程(主に、乾燥工程後の吸水性樹脂組成物(ベースポリマー組成物)を高温での表面架橋する工程)での加熱によって生じる着色」を抑制することができる。
吸水剤組成物に含有される多糖類の量が10質量%以上となるように、多糖類を添加すればよい。多糖類の添加量は、前記重合工程の原料として用いられる単量体組成物および、多糖類の合計質量に対し、10質量%以上である。吸水剤組成物に含有される多糖類の量は、吸水剤組成物の全量を100質量%として、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であることがより好ましい。多糖類の含有量の上限値は、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましい。
また、多糖類を吸水性樹脂の重合工程の終了時以降に添加すると、多糖類は吸水性樹脂の表面に非局在化し、吸水性樹脂の表面の一部に高濃度に存在することになる。つまり、吸水性樹脂の表面に、多糖類が高濃度で存在していることになる。なお、多糖類がデンプンである場合には、ヨウ素を用いる(ヨウ素デンプン反応を行う)ことにより、透明な吸水性樹脂と、ヨウ素デンプン反応によって着色した多糖類とが相分離して存在しているかどうかを容易に確認することができる。
〔還元剤添加工程〕
還元剤添加工程は、重合工程の開始時から表面架橋工程の終了時までに、単量体水溶液、含水ゲル、乾燥物、粉砕物、または吸水性樹脂のうちの少なくとも一つに、還元剤を添加する工程である。還元剤は、重合工程の終了時以降から乾燥工程(もしくは、表面架橋工程)の開始時までに添加することがより好ましい。より好ましくは、本発明の一実施形態に係る吸水性樹脂組成物の製造方法が、重合工程と乾燥工程の間にゲル粉砕工程をさらに含み、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)から表面架橋工程の開始前までに、前記還元剤を添加することがさらに好ましい。ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時、該ゲル粉砕工程中、粉砕工程後から乾燥開始まで間の少なくともいずれかに前記還元剤を添加することがさらに好ましい。特に、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時、該ゲル粉砕工程中の少なくともいずれかに添加することが好ましい。ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)および/または開始時に添加することが最も好ましい。
還元剤添加工程は、重合工程の開始時から表面架橋工程の終了時までに、単量体水溶液、含水ゲル、乾燥物、粉砕物、または吸水性樹脂のうちの少なくとも一つに、還元剤を添加する工程である。還元剤は、重合工程の終了時以降から乾燥工程(もしくは、表面架橋工程)の開始時までに添加することがより好ましい。より好ましくは、本発明の一実施形態に係る吸水性樹脂組成物の製造方法が、重合工程と乾燥工程の間にゲル粉砕工程をさらに含み、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)から表面架橋工程の開始前までに、前記還元剤を添加することがさらに好ましい。ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時、該ゲル粉砕工程中、粉砕工程後から乾燥開始まで間の少なくともいずれかに前記還元剤を添加することがさらに好ましい。特に、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時、該ゲル粉砕工程中の少なくともいずれかに添加することが好ましい。ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)および/または開始時に添加することが最も好ましい。
さらに、多糖類および還元剤を共に、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)および/または開始時に添加することが特に好ましい。また、本発明の実施の一形態に係る吸水性樹脂組成物の製造方法は、多糖類および還元剤を吸水性樹脂と均一に混合するために、混練工程を含むことが好ましい。混練工程を含むことで、例えば多糖類がデンプンである場合には、糊化工程を行わなくとも吸水性樹脂に含まれる水分でデンプンが糊化(α化)して吸水性樹脂と一体化(複合化)し、一体化した多糖類と吸水性樹脂との複合樹脂に還元剤が均一に分散している形態となる。この形態により、多糖類を含む従来の吸水剤組成物に見られる「製造過程(主に、高温での表面架橋)での加熱によって生じる着色」を抑制することができる。α化した多糖類を含む吸水性樹脂組成物は、加熱工程によって特に着色が生じやすいが、本実施形態によって、その着色が抑制される。混錬工程は、ゲル粉砕工程中および/またはゲル粉砕工程後に実施されることが好ましい。また、ゲル粉砕工程と混錬工程が実質的に同じであってもよい。
また、混練後(但し、乾燥工程前)またはゲル粉砕後の、多糖類と含水ゲルとを含有する混合物の固形分濃度は、好ましくは30~80質量%の範囲、より好ましくは40~70質量%の範囲である。換言すると、前記混合物中の含水率は、好ましくは20~70質量%の範囲、より好ましくは、30~60質量%の範囲である。混練する工程またはゲル粉砕工程での混合物の温度は、50~100℃の範囲が好ましく、70~100℃の範囲がより好ましく、90~100℃の範囲がさらに好ましい。
還元剤の添加方法としては、特に限定されず、還元剤の全量を一度に添加してもよく、数回に分けて添加してもよい。また、還元剤は、より均一に混合することができるように、溶媒(好ましくは水)に溶解させた状態で添加することが好ましい。
吸水剤組成物に含有される還元剤の量が吸水剤組成物の全量に対して、10ppm~10000ppmになるように、還元剤の添加量を調整する。還元剤の添加量は、前記重合工程の原料として用いられる単量体組成物および、多糖類の合計質量に対し、10~100000ppmである。前記還元剤の添加量は、より好ましくは、100~80000ppmであり、さらに好ましくは、1000~50000ppmであり、最も好ましくは、5000~30000ppmである。また、多糖類の添加量と還元剤の添加量との比率(多糖類の添加量:還元剤の添加量)は、好ましくは99:1~80:20であり、より好ましくは、97:3~85:15であり、さらに好ましくは、95:5~90:10である。
還元剤を吸水性樹脂に添加することにより、製造過程において、加熱乾燥、加熱を伴う表面架橋処理を行っても、吸水剤組成物の製造過程での加熱による着色を防止することができる。また、最終の製品出荷段階での吸水剤組成物に含まれる残存モノマーも低減することができる。
〔従来技術との差異〕
前記特許文献1~13のように、吸水性樹脂の原料の一部または全部に多糖類を使用した吸水性樹脂は知られているが、多糖類の低い耐熱性、特に含水ゲルと混合された多糖類の低い耐熱性のため、前記課題をかかえるものであった。本発明者らは、前記課題を解決するために種々検討した結果、還元剤が吸水性樹脂(特に含水ゲル)と混合された多糖類(特にデンプン)の高温加熱時の着色防止に有効であることを見出し、本発明を完成した。
前記特許文献1~13のように、吸水性樹脂の原料の一部または全部に多糖類を使用した吸水性樹脂は知られているが、多糖類の低い耐熱性、特に含水ゲルと混合された多糖類の低い耐熱性のため、前記課題をかかえるものであった。本発明者らは、前記課題を解決するために種々検討した結果、還元剤が吸水性樹脂(特に含水ゲル)と混合された多糖類(特にデンプン)の高温加熱時の着色防止に有効であることを見出し、本発明を完成した。
なお、従来、吸水性樹脂の改質(吸水性樹脂への耐尿性付与(尿によるゲルの劣化抑制)、吸水性樹脂の残存モノマー低減、吸水性樹脂の長時間保管時の着色防止など)を目的として、吸水性樹脂に還元剤を添加する技術は知られている(例えば特許文献17~21)。しかし、これらの技術は上述のような効果をなんら示唆しない。
また、多糖類を使用した吸水性樹脂に関する前記特許文献1~13は、多糖類を使用した吸水性樹脂への還元剤の添加や、還元剤が多糖類を使用した吸水性樹脂の高温加熱時の着色防止に寄与することをなんら示唆しない。
さらに、前記特許文献14~17は、重合後の含水ゲルのゲル粉砕を開示するが、同じく多糖類を使用した吸水性樹脂への還元剤の添加や、還元剤が多糖類を使用した吸水性樹脂の高温加熱時の着色防止に寄与することをなんら示唆しない。
本発明の実施の一形態に係る吸水剤組成物は、サステナブル原料として多糖類を少なくとも一部に用いても、生産性が低下することなく、製造過程での加熱(加熱乾燥、加熱を伴う表面架橋処理)によって着色を生じることがない。ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂は、カルボン酸(塩)基を有し、当該樹脂中に遊離のカルボン酸および塩基性化合物が混在しているため、デンプン等の多糖類が存在すると、製造過程での加熱によって着色を生じ易い。特に、乾燥工程後の吸水性樹脂組成物(ベースポリマー組成物)を高温で表面架橋する工程では、ベースポリマー組成物の含水率が低く冷却作用が低くなることから、加熱によってより着色が生じやすい。そのため、従来技術では着色に関する課題を解決することが困難である。しかしながら、本発明の実施の一形態に係る吸水剤組成物、および、本発明の実施の一形態に係る吸水剤組成物の製造方法によって、従来技術では困難であった着色に関する課題を解決することができる。得られた吸水剤組成物(最終製品)のYI値とベースポリマー組成物のYI値との差、ΔYI値(吸水剤組成物のYI値-ベースポリマー組成物のYI値)は、20.0以下であり、好ましくは15.0以下、より好ましくは10.0以下、更に好ましくは5.0以下である。
また、吸水剤組成物は、高温条件下(100℃以上の加熱条件下)でも使用することができる。
〔吸水剤組成物の各種物性〕
上述した各工程を行って得られる吸水剤組成物には、必要に応じて、上述した任意成分を添加してもよい。
上述した各工程を行って得られる吸水剤組成物には、必要に応じて、上述した任意成分を添加してもよい。
上述した各工程を行って得られる吸水剤組成物は、吸水剤組成物の製造過程での加熱による着色がASTM D1925によるイエローインデックス(YI値)で60以下、より好ましくは50以下、さらに好ましくは40以下である(下限値は10)。
また、上述した各工程を行って得られる吸水剤組成物は、残存モノマーが1000ppm以下、より好ましくは700ppm以下、さらに好ましくは500ppm以下である(下限値は1ppm)。
また、上述した各工程を行って得られる吸水剤組成物は、0.3kPaの加圧下における加圧下吸水倍率(AAP0.3)が、10g/g以上、より好ましくは12g/g以上、さらに好ましくは15g/g以上である。0.3kPaの加圧下における加圧下吸水倍率(AAP0.3)の上限値は、特に限定されないものの、40g/g以下、より好ましくは35g/g以下、さらに好ましくは30g/g以下である。
上述した各工程を行って得られる本発明の実施の一形態に係る吸水剤組成物は、紙おむつ、生理用ナプキン、成人向け失禁用製品(失禁パッド)、ペット用シート等の衛生材料(衛生用品)、農園芸用の土壌保水剤、工業用の止水剤等、様々な吸水性物品において好適に利用することができる。
以下に示す実施例および比較例に従って本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定解釈されるものではなく、各実施例に記載された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施例も、本発明の範囲に含まれることとする。
<評価方法>
〔CRC(無加圧下吸収倍率)〕
CRC(無加圧下吸収倍率)は、NWSP 241.0.R2(15)に準拠して測定した。具体的には、吸水剤組成物0.2gを不織布製の袋に入れ、大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液中に30分間浸漬して当該吸水剤組成物を自由膨潤させた後、遠心分離機(遠心力:250G)を用いて脱水し、CRC(無加圧下吸収倍率)(単位:g/g)を測定した。
〔CRC(無加圧下吸収倍率)〕
CRC(無加圧下吸収倍率)は、NWSP 241.0.R2(15)に準拠して測定した。具体的には、吸水剤組成物0.2gを不織布製の袋に入れ、大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液中に30分間浸漬して当該吸水剤組成物を自由膨潤させた後、遠心分離機(遠心力:250G)を用いて脱水し、CRC(無加圧下吸収倍率)(単位:g/g)を測定した。
〔AAP(加圧下吸収倍率)〕
AAP(加圧下吸収倍率)は、加圧下条件を0.7psiから0.3psiに変更した以外はNWSP 242.0.R2(15)に準拠して測定した。具体的には、大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液を用い、吸水剤組成物0.9gを1時間、2.07kPa(21g/cm2、0.3psi)の加圧下で膨潤させた後、AAP(加圧下吸収倍率)(単位:g/g)を測定した。なお、0.3psiの加圧下条件で測定した結果をAAP0.3と表記する。
AAP(加圧下吸収倍率)は、加圧下条件を0.7psiから0.3psiに変更した以外はNWSP 242.0.R2(15)に準拠して測定した。具体的には、大過剰の0.9質量%塩化ナトリウム水溶液を用い、吸水剤組成物0.9gを1時間、2.07kPa(21g/cm2、0.3psi)の加圧下で膨潤させた後、AAP(加圧下吸収倍率)(単位:g/g)を測定した。なお、0.3psiの加圧下条件で測定した結果をAAP0.3と表記する。
〔着色度〕
吸水剤組成物の着色度は、ハンターLab表色系で測定した。測定装置として、日本電色工業株式会社製の分光式色差計(SE-7700)を使用し、測定条件として反射測定を選択した。なお、前記分光式色差計は、粉末・ペースト試料用容器(内径30mm、高さ12mm)、粉末・ペースト試料用標準丸白板No.2および30Φ投光パイプを備えている。
吸水剤組成物の着色度は、ハンターLab表色系で測定した。測定装置として、日本電色工業株式会社製の分光式色差計(SE-7700)を使用し、測定条件として反射測定を選択した。なお、前記分光式色差計は、粉末・ペースト試料用容器(内径30mm、高さ12mm)、粉末・ペースト試料用標準丸白板No.2および30Φ投光パイプを備えている。
前記粉末・ペースト試料用容器に、吸水剤組成物5gを充填し、室温(20~25℃)、相対湿度50RH%の雰囲気下で、当該吸水剤組成物の表面のL値、a値、b値、YI値を測定した。L値は高いほど明るく、YI値は小さいほど低着色で白色に近づくことを示す。同じ測定装置を用い、同じ測定方法によって、他の尺度の物体色であるa値およびb値(色度)も測定することができる。a値およびb値は小さいほど低着色で白色に近づくことを示す。
なお、前記吸水剤組成物が、製造直後若しくは工場出荷前(通常)の吸水剤組成物である場合、または、保存条件が気温30℃以下、相対湿度50%RHの雰囲気下であって製造後1年以内である吸水剤組成物である場合には、経時での色調変化が無いと判断し、その色調を当該吸水剤組成物の着色度とした。
〔残存モノマー〕
吸水剤組成物1.0gを0.9質量%塩化ナトリウム水溶液200mlに添加し、1時間攪拌して残存モノマーを抽出した。その後、塩化ナトリウム水溶液に抽出した残存モノマー量(単位:ppm(質量基準))を、高速液体クロマトグラフィーを用いて測定し、定量した。
吸水剤組成物1.0gを0.9質量%塩化ナトリウム水溶液200mlに添加し、1時間攪拌して残存モノマーを抽出した。その後、塩化ナトリウム水溶液に抽出した残存モノマー量(単位:ppm(質量基準))を、高速液体クロマトグラフィーを用いて測定し、定量した。
〔亜硫酸ナトリウム含有量〕
吸水剤組成物の亜硫酸ナトリウム含有量は、当該吸水剤組成物から可溶成分を抽出した後、抽出した可溶成分量(単位:ppm(質量基準))を、高速液体クロマトグラフィーを用いて測定し、定量した。具体的には、以下の方法を用いて定量した。
吸水剤組成物の亜硫酸ナトリウム含有量は、当該吸水剤組成物から可溶成分を抽出した後、抽出した可溶成分量(単位:ppm(質量基準))を、高速液体クロマトグラフィーを用いて測定し、定量した。具体的には、以下の方法を用いて定量した。
なお、実施例および比較例において、亜硫酸ナトリウム含有量は、吸水剤組成物が含有する還元剤の量に相当する。
〔可溶成分の抽出〕
吸水剤組成物0.1gを0.1質量%ホルムアルデヒド水溶液100gに添加し、500rpmで1時間攪拌した。得られた水溶液の上澄みを、定性濾紙(ADVANTEC社製、No.2)を用いて濾過し、抽出溶液とした。
吸水剤組成物0.1gを0.1質量%ホルムアルデヒド水溶液100gに添加し、500rpmで1時間攪拌した。得られた水溶液の上澄みを、定性濾紙(ADVANTEC社製、No.2)を用いて濾過し、抽出溶液とした。
〔高速液体クロマトグラフィーによる定量分析〕
亜硫酸ナトリウム含有量を定量するのに用いる高速液体クロマトグラフの構成としては、例えば、以下の構成が挙げられる。
イオンクロマトグラフィーシステム:Dionex Integrion RFICシステム
カラム:Dionex IonPac AS11-HC,Dionex IonPac AG11-HC
先ず、定量対象である亜硫酸ナトリウムを0.1質量%ホルムアルデヒド水溶液に溶解させ、任意の濃度の亜硫酸ナトリウム水溶液を作製した。この水溶液を前記構成の高速液体クロマトグラフを用いて分析し、得られたクロマトグラムのピーク面積と亜硫酸ナトリウムの濃度との関係から、検量線を作製した。高速液体クロマトグラフで検出されたピークは亜硫酸ナトリウムの電離によって発生した亜硫酸イオンに由来するピークであるため、計算時には、亜硫酸イオンを全て亜硫酸ナトリウムであるとして、質量換算を行った。
亜硫酸ナトリウム含有量を定量するのに用いる高速液体クロマトグラフの構成としては、例えば、以下の構成が挙げられる。
イオンクロマトグラフィーシステム:Dionex Integrion RFICシステム
カラム:Dionex IonPac AS11-HC,Dionex IonPac AG11-HC
先ず、定量対象である亜硫酸ナトリウムを0.1質量%ホルムアルデヒド水溶液に溶解させ、任意の濃度の亜硫酸ナトリウム水溶液を作製した。この水溶液を前記構成の高速液体クロマトグラフを用いて分析し、得られたクロマトグラムのピーク面積と亜硫酸ナトリウムの濃度との関係から、検量線を作製した。高速液体クロマトグラフで検出されたピークは亜硫酸ナトリウムの電離によって発生した亜硫酸イオンに由来するピークであるため、計算時には、亜硫酸イオンを全て亜硫酸ナトリウムであるとして、質量換算を行った。
続いて、測定対象の抽出溶液を前記構成の高速液体クロマトグラフを用いて分析し、得られたクロマトグラムのピーク面積と検量線との関係から、吸水剤組成物中の亜硫酸ナトリウムの含有量を算出した。
なお、実施例および比較例で使用する原料化合物、反応試薬および溶媒は、特に注釈の無い限り、市販品(例えば、株式会社日本触媒から販売されている市販品等)とした。
〔実施例1〕
(重合溶液(単量体水溶液)の調製工程)
容量2Lのポリプロピレン製容器に、アクリル酸416.5g、内部架橋剤として10質量%ポリエチレングリコールジアクリレート(分子量:523)アクリル酸溶液6.13g(アクリル酸に対して0.02モル%)、キレート剤として2.0質量%ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウム(DTPA・3Na)水溶液1.29g(アクリル酸に対して0.96ミリモル%)、48.5質量%水酸化ナトリウム水溶液352.6g、および脱イオン水(イオン交換水)405.1gを均一に混合して、単量体水溶液を調製した。
(重合溶液(単量体水溶液)の調製工程)
容量2Lのポリプロピレン製容器に、アクリル酸416.5g、内部架橋剤として10質量%ポリエチレングリコールジアクリレート(分子量:523)アクリル酸溶液6.13g(アクリル酸に対して0.02モル%)、キレート剤として2.0質量%ジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウム(DTPA・3Na)水溶液1.29g(アクリル酸に対して0.96ミリモル%)、48.5質量%水酸化ナトリウム水溶液352.6g、および脱イオン水(イオン交換水)405.1gを均一に混合して、単量体水溶液を調製した。
(吸水性樹脂組成物の製造)
前記単量体水溶液を液温77.5℃で攪拌しながら、重合開始剤として4.5質量%過硫酸ナトリウム水溶液18.4gを加えた。その後、当該単量体水溶液を、ホットプレートにより50℃に調温したステンレス製バット型容器に注いだ。重合反応の開始から3分間経過後に、含水ゲルを取り出し、一片が60±5gの大きさになるように切断した。次いで、切断したゲルの全量をポリ袋(大倉工業株式会社製:OK袋No.18)に入れた後、還元剤として10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液76.7g(含水ゲル中の固形分に対して18750ppm。単量体組成物および多糖類の合計質量に対して、15000ppmとなる)を投入した。直ちにポリ袋の口を縛り、ポリ袋に水滴が付着しなくなるまで振り混ぜた。
前記単量体水溶液を液温77.5℃で攪拌しながら、重合開始剤として4.5質量%過硫酸ナトリウム水溶液18.4gを加えた。その後、当該単量体水溶液を、ホットプレートにより50℃に調温したステンレス製バット型容器に注いだ。重合反応の開始から3分間経過後に、含水ゲルを取り出し、一片が60±5gの大きさになるように切断した。次いで、切断したゲルの全量をポリ袋(大倉工業株式会社製:OK袋No.18)に入れた後、還元剤として10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液76.7g(含水ゲル中の固形分に対して18750ppm。単量体組成物および多糖類の合計質量に対して、15000ppmとなる)を投入した。直ちにポリ袋の口を縛り、ポリ袋に水滴が付着しなくなるまで振り混ぜた。
上記操作で得られた含水ゲルを、ミートチョッパー(株式会社平賀製作所製:32型、プレート孔径:6.4mm)に6秒間経過する毎に一つずつ投入しながら、同時に、90℃に加熱した脱イオン水を毎分29g投入して粉砕し、粒子状の含水ゲルとした。
この粒子状含水ゲル787.0g、および多糖類としてタピオカ酢酸デンプンBK-V97.0g(東海澱粉株式会社製)(固形分90%、含水ゲル中の固形分に対して25質量%。単量体組成物および該多糖類の合計質量に対して、20質量%添加する。吸水剤組成物に対する含有量が、20質量%となる)をポリ袋(大倉工業株式会社製:OK袋No.15)に入れ、直ちにポリ袋の口を縛った後、全体が均一になるように振り混ぜた。これにより、混合物を得た。
得られた混合物を、90℃に調温した2.5L卓上ニーダー(小池鉄工株式会社製)に投入し、混練・粉砕を開始した。変速機で混練速度を6速にした後、混練物に脱イオン水(イオン交換水)116.0gを加えた。その後、ニーダーに蓋をして15分間混練し、デンプン混練ゲルを得た。
このデンプン混練ゲル700.0gを50メッシュの金網上に広げ、170℃で45分間、熱風乾燥を行った。乾燥物を、ロールミル(有限会社井ノ口技研社製:WML型ロール粉砕機)を用いて粉砕し、さらに目開き600μm、300μmのJIS篩で篩い分けた。これにより、粒子径が300~600μmの不定形破砕状の吸水性樹脂組成物(ベースポリマー組成物)を得た。得られたベースポリマー組成物の残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表2に記載した。
得られたベースポリマー組成物100質量部に対して、プロピレングリコール0.75質量部、デナコールEX-810(ナガセケムテックス株式会社製)0.07質量部、および脱イオン水(イオン交換水)1.75質量部からなる表面架橋剤溶液を添加して均一に混合し混合物を得た。その後、当該混合物を100℃で40分間、加熱処理することで表面架橋処理を行った。
得られた表面架橋後の吸水性樹脂組成物を、目開き850μmのJIS標準篩を通過するまで解砕し、表面架橋された吸水剤組成物を得た。
得られた吸水剤組成物のCRC、AAP0.3、残存モノマー、残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表1に記載した。また、得られた吸水剤組成物のYI値とベースポリマー組成物のYI値との差、ΔYI値(吸水剤組成物のYI値-ベースポリマー組成物のYI値)を算出し表2に記載した。
〔実施例2〕
実施例1において、表面架橋剤溶液をベースポリマー樹脂組成物(ベースポリマー組成物)100質量部に対してエチレンカーボネート0.4質量部、プロピレングリコール0.7質量部、脱イオン水(イオン交換水)2.9質量部の均一な混合溶液とし、加熱処理を210℃とした以外は、実施例1と同様の操作を行って、表面架橋された吸水剤組成物を得た。
実施例1において、表面架橋剤溶液をベースポリマー樹脂組成物(ベースポリマー組成物)100質量部に対してエチレンカーボネート0.4質量部、プロピレングリコール0.7質量部、脱イオン水(イオン交換水)2.9質量部の均一な混合溶液とし、加熱処理を210℃とした以外は、実施例1と同様の操作を行って、表面架橋された吸水剤組成物を得た。
得られた吸水剤組成物のCRC、AAP0.3、残存モノマー、残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表1に記載した。また、得られた吸水剤組成物のYI値とベースポリマー組成物のYI値との差、ΔYI値(吸水剤組成物のYI値-ベースポリマー組成物のYI値)を算出し表2に記載した。
〔実施例3〕
実施例2において、含水ゲルに10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液を添加しなかった以外は、実施例2と同様の操作を行い、吸水性樹脂組成物(ベースポリマー組成物)を得た。
実施例2において、含水ゲルに10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液を添加しなかった以外は、実施例2と同様の操作を行い、吸水性樹脂組成物(ベースポリマー組成物)を得た。
得られたベースポリマー組成物100質量部に対して、20質量%亜硫酸ナトリウム水溶液5質量部(単量体組成物および多糖類の合計質量に対して10000ppm)を均一に混合し、60℃で30分間加温することにより、亜硫酸ナトリウム含有ベースポリマー組成物を得た。得られた亜硫酸ナトリウム含有ベースポリマー組成物の残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表2に記載した。続いて、当該亜硫酸ナトリウム含有ベースポリマーに実施例2と同様の表面架橋を行い、表面架橋された吸水剤組成物を得た。得られた吸水剤組成物のCRC、AAP0.3、残存モノマー、残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表1に記載した。また、得られた吸水剤組成物のYI値とベースポリマー組成物のYI値との差、ΔYI値(吸水剤組成物のYI値-ベースポリマー組成物のYI値)を算出し表2に記載した。
〔比較例1〕
実施例1において、含水ゲルに10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液およびタピオカ酢酸デンプンBK-Vを添加しなかった以外は、実施例1と同様の操作を行って、吸水剤組成物を得た。
実施例1において、含水ゲルに10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液およびタピオカ酢酸デンプンBK-Vを添加しなかった以外は、実施例1と同様の操作を行って、吸水剤組成物を得た。
但し、卓上ニーダーによる混練時には、当該卓上ニーダーに投入する混合物の含水量を、実施例1の混合物の含水量と同じになるように調節した。即ち、含水ゲルと10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液との混合を行わず、前記の切断した含水ゲルをミートチョッパーに6秒毎に一つずつ投入しながら、同時に、90℃に加熱した脱イオン水を毎分50g投入して粉砕し、粒子状の含水ゲルとした。そして、粒子状含水ゲルとタピオカ酢酸デンプンBK-Vとの混合を行わず、卓上ニーダーに当該粒子状含水ゲル984gと脱イオン水16gを投入して混錬した。
得られたベースポリマー組成物の残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表2に記載した。
得られた吸水剤組成物のCRC、AAP0.3、残存モノマー、残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表1に記載した。また、得られた吸水剤組成物のYI値とベースポリマー組成物のYI値との差、ΔYI値(吸水剤組成物のYI値-ベースポリマー組成物のYI値)を算出し表2に記載した。
〔比較例2〕
実施例2において、含水ゲルに10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液を添加しなかった以外は、実施例2と同様の操作を行い、吸水剤組成物を得た。
実施例2において、含水ゲルに10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液を添加しなかった以外は、実施例2と同様の操作を行い、吸水剤組成物を得た。
具体的には、前記の切断したゲルと10質量%亜硫酸ナトリウム水溶液との混合を行わないで、前記の切断したゲルを、ミートチョッパーに6秒毎に一つずつ投入しながら、同時に、90℃に加熱した脱イオン水を投入して粉砕し、粒子状の含水ゲルとした。但し、このとき実施例2では毎分29g投入した、90℃に加熱した脱イオン水を、毎分50g投入した。
得られたベースポリマー組成物の残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表2に記載した。
得られた吸水剤組成物のCRC、AAP0.3、残存モノマー、残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表1に記載した。また、得られた吸水剤組成物のYI値とベースポリマー組成物のYI値との差、ΔYI値(吸水剤組成物のYI値-ベースポリマー組成物のYI値)を算出し表2に記載した。
得られた吸水剤組成物のCRC、AAP0.3、残存モノマー、残存亜硫酸ナトリウム、L値、a値、b値およびYI値を測定し、結果を表1に記載した。また、得られた吸水剤組成物のYI値とベースポリマー組成物のYI値との差、ΔYI値(吸水剤組成物のYI値-ベースポリマー組成物のYI値)を算出し表2に記載した。
また、実施例2および実施例3の吸水性樹脂組成物は、比較例2の吸水性樹脂組成物と比較して、表面架橋前のベースポリマー組成物(中間品)に対するYI値の増加量(ΔYI値)が小さい。実施例1も同様である。これらのことから、還元剤の添加が製造過程での高温加熱時(熱風乾燥および表面架橋処理)の着色防止に有効であることが分かる。
本発明では多糖類を含む吸水性樹脂の製造において、特定の工程で還元剤を添加することによって、従来の吸水性樹脂と同じ条件での吸水性樹脂の製造が可能性であり、着色防止に新たな設備投資や乾燥温度の低温化の必要もなく、高い生産性および高物性の吸水性樹脂が得られる。
本発明の実施の一形態に係る吸水剤組成物は、紙おむつ、生理用ナプキン、成人向け失禁用製品(失禁パッド)、ペット用シート等の衛生材料(衛生用品)、農園芸用の土壌保水剤、工業用の止水剤等、様々な吸水性物品において好適に利用することができる。
Claims (15)
- ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類および還元剤を含む吸水剤組成物であって、
該吸水剤組成物は表面架橋されており、
該吸水剤組成物が該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10ppm~10000ppm含有し、該吸水剤組成物の着色度(YI値)が60以下であることを特徴とする吸水剤組成物。 - 前記還元剤が硫黄原子を含む無機化合物、硫黄原子を含む有機化合物、および燐原子を含む無機化合物からなる群より選択される1種類以上の化合物を含む還元剤であることを特徴とする請求項1に記載の吸水剤組成物。
- 前記還元剤が亜硫酸水素ナトリウムおよび/または亜硫酸ナトリウムであることを特徴とする請求項1または2に記載の吸水剤組成物。
- 前記多糖類がデンプンおよび/またはデンプン変性物であることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の吸水剤組成物。
- 前記吸水剤組成物中の残存モノマーが1000ppm以下であることを特徴とする請求項1~4のいずれか一項に記載の吸水剤組成物。
- 0.3kPaの加圧下における加圧下吸水倍率(AAP0.3)が、10g/g以上であることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の吸水剤組成物。
- ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂、多糖類、および還元剤を含む吸水剤組成物の製造方法であって、
該吸水剤組成物の製造工程として、重合工程、乾燥工程、および表面架橋工程をこの順に含み、
該重合工程の開始時から該表面架橋工程の終了時までの何れかの段階で、該重合工程に導入される単量体組成物および該多糖類の合計質量に対して、該多糖類を10質量%以上、該還元剤を10ppm~100000ppm添加することを特徴とする吸水剤組成物の製造方法。 - 重合工程の終了時以降に、前記多糖類を添加することを特徴とする請求項7に記載の吸水剤組成物の製造方法。
- 重合工程と乾燥工程との間にゲル粉砕工程をさらに含み、
ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時および、該ゲル粉砕工程中の少なくともいずれかに、前記多糖類を添加することを特徴とする請求項7または8に記載の吸水剤組成物の製造方法。 - 重合工程の終了時以降から乾燥工程の開始時までに、前記還元剤を添加することを特徴とする請求項7~9のいずれか一項に記載の吸水剤組成物の製造方法。
- 重合工程と乾燥工程の間にゲル粉砕工程をさらに含み、
ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)から表面架橋工程の開始前の間に、前記還元剤を添加することを特徴とする請求項7~9のいずれか一項に記載の吸水剤組成物の製造方法。 - 重合工程と乾燥工程の間にゲル粉砕工程をさらに含み、ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)および/または開始時に、前記還元剤を添加することを特徴とする請求項7~11に記載の吸水剤組成物の製造方法。
- 重合工程と乾燥工程との間にゲル粉砕工程をさらに含み、
ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)、開始時および、該ゲル粉砕工程中の少なくともいずれかに、前記多糖類を添加するとともに、
ゲル粉砕工程の開始前(但し重合工程の終了後)から表面架橋工程の開始前の間に、前記還元剤を添加することを特徴とする請求項7に記載の吸水剤組成物の製造方法。 - 前記表面架橋工程は、100~250℃での表面架橋反応を含むことを特徴とする請求項7~13のいずれか一項に記載の吸水剤組成物の製造方法。
- 請求項7~14のいずれか一項に記載の吸水剤組成物の製造方法により製造された、吸水剤組成物。
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