JP3148220B2 - 超吸収性ポリマー微粉の再生法 - Google Patents
超吸収性ポリマー微粉の再生法Info
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Description
新規な方法を提供する。この方法によって微粉を再構成
して、おむつ、生理用ナプキン、土壌添加剤、燃料フィ
ルター、乾燥剤、セメント、およびスラッジ脱水剤のよ
うな用途に用いられる超吸収性ポリマーとする。
リマーと呼ぶ)は、吸収性構造および吸収性製品におけ
る吸収剤として用いられる。合成の超吸収性ポリマー
は、典型的にはゲル、反転懸濁または改質塊状重合のよ
うな方法の一つによって製造される。超吸収性ポリマー
を製造するための典型的なゲル法は1987年3月31日発行
の米国特許第4,654,039号明細書(ブラント(Brandt)
ら)および1981年8月25日発行の米国特許第4,286,082
号明細書(ツバキモト(Tsubakimoto)ら)に記載され
ている。超吸収性ポリマーを製造するための典型的な反
転懸濁法は、1987年10月6日発行の米国特許第4,698,40
4号明細書(クラム(Cramm)ら)、1984年5月1日発行
の米国特許第4,446,261号明細書(ヤマサキ(Yamasak
i)ら)および1982年7月20日発行の4,340,706号明細書
に開示されている。改質塊状法は、1987年10月27日発行
の米国特許第4,703,067号明細書(ミキタ(Mikita)
ら)に記載されている。
飽和の重合性酸基含有モノマーと、架橋剤と所望により
フリーラジカル開始剤とから本質的に成る反応混合物を
製造し、この反応混合物を重合条件に付し、実質的に水
に不溶性の若干架橋したポリマー材料であって有る条件
下で特定のゲル容積、ゲル強度および抽出可能なポリマ
ー含量特性を有するものを製造し、生成するポリマー材
料の酸官能性基の少なくとも一部を塩陽イオンで中和し
て、中和度が少なくとも25%の部分的に中和されたポリ
マー材料を形成させる工程を含んで成る。ブラントらの
特許明細書に記載の方法によって形成されるヒドロゲル
材料は、所望ならば乾燥して吸収性のヒドロゲル形成性
ポリマー材料であって、後で水または体液と接触してヒ
ドロゲルを再生するものを製造することができる。
法は、クラムらの特許明細書に開示されている。この方
法では、アクリル酸とアルカリ金属アクリレートまたは
アンモニウムアクリレートの水性溶液であってアクリル
酸のアルカリ金属アクリレートまたはアンモニウムアク
リレートに対するモル比が50/50〜2/98であるものを、H
LB値が8〜12の界面活性剤を含む環状脂肪族または脂肪
族炭化水素溶媒に懸濁し、生成する懸濁液を水溶性のラ
ジカル重合開始剤の存在下にて反転懸濁重合に付し、必
要ならば、生成するポリマーを架橋剤で架橋することに
よって、重合を水溶性の連鎖移動剤の存在にて行う。こ
の水溶性連鎖移動剤はギ酸である。
塊状法であって、アクリル酸カリウムとポリビニルモノ
マーを水と、アクリル酸カリウムとポリビニルモノマー
と水との総重量に対するアクリル酸カリウムとポリビニ
ルモノマーが55〜80合算重量%の量で結合させて、モノ
マー混合物を形成させ、このモノマー混合物に重合開始
剤を加えてモノマー混合物の重合を開始する工程を含ん
で成る方法を開示している。モノマー混合物は、外部か
ら加熱することなく実質的に唯一の非周囲エネルギー源
として反応の発熱性熱を利用することによって重合さ
れ、ポリアクリレート樹脂から水を除去して、架橋した
ポリアクリレート樹脂であって水含量が十分に低く、す
なわち15%以下であり、中間の乾燥工程なしで例えば微
粉砕によって粉砕されるものを形成する。
れぞれの方法は、超吸収性ポリマー微粉を生成すること
ができる。超吸収性ポリマー微粉は、例えばおむつ、生
理ナプキンなどの現在市場で利用されているものに対し
て粒度が小さすぎる粒子として定義される。微粉は上記
の方法を重合工程中またはそれに続く超吸収性ポリマー
を粉砕して整粒して所望な粒度規格に適合させる工程中
のいずれでも生成することができる。
用いられる超吸収性ポリマー材料の製造では、約+280
メッシュより小さな総ての粒子は微粉と考えられる。こ
の特定の用途に用いられる超吸収性材料から回収される
微粉は、生産されたポリマーの総量の5〜35%の量とす
ることができる。
粒子であるので、それらは粒度分類工程によって商業製
品から除去されるのが普通である。生成する微粉は、そ
れらについて好適な市場が見出されるまで保管または処
分されるのが普通である。超吸収性微粉は、粒度が小さ
いことによりゲルや粉立ちのように取扱いに難があるの
が普通であるため、商業的用途は限定されている。
る微粉もゲルブロッキングを生じることがあり、すなわ
ち微粉が大きな粒子をブロックして材料全体の吸収力を
減少させることがある。ゲルブロッキング効果があるた
め、微粉は通常は商業的に応用する前に超吸収性ポリマ
ー材料から分離される。
経費が高いため、これらの微粉を取り扱い且つ利用する
新たな方法を開発することが望ましい。本発明者らは、
超吸収性ポリマー微粉を回収し、再生して、商業的用途
に好適にするための新規な方法を見出した。
とによって微粉を互いに凝集させて、ポリマー微粉を商
業的に受容可能なポリマー材料へ転換させることを試み
てきた。このような凝集法としては、1970年5月26日発
行の米国特許第3,514,510号明細書(エイ・ホフマン
(A.Hoffman))に開示されている。ホフマンの特許明
細書には、ポリマー微粉を2種類のガスの混合物であっ
てその少量の方のガスをポリマーの軟化点より高い温度
に加熱したもので流動状態に保持された流動床中で凝集
させて、局部的に凝集を起こさせる方法が開示されてい
る。ポリマー粉末は、局部的に凝集して、流動床の底部
に沈澱した重い凝集物を抜き取り、新たな粉末を軟化域
に加えたものである。
の問題点は、商業的生産または使用の際に凝集粒子の摩
耗が起こることがあることである。分断された微粉は、
許容し得る粒度範囲よりも小さいのが普通であり、ゲル
ブロッキングや前記のような取扱上の問題を起こすこと
があるので、一般的には望ましくない。
る処分および取扱上の問題および典型的には凝集した粒
子に関する摩耗の問題を解決する独特な方法を提供する
ものである。本発明の方法の利点は、超吸収性ポリマー
微粉が回収され、商業的に受容可能な非晶質の超吸収性
ポリマー材料へ再構成されることである。更に、本発明
の方法は、微粉の保管、処分および使用に関する高い経
費および粉塵の取扱の問題点がない。更なる本発明の利
点は、下記の記載から明らかになるであろう。
する方法を提供することである。
該超吸収性ポリマー微粉が澱粉グラフト超吸収性ポリマ
ー、合成超吸収性ポリマーおよび架橋超吸収性ポリマー
から成る群から選択されるものであって、 前記の超吸収性ポリマー微粉を十分に湿潤させて該微
粉の非晶質ゲルを形成させる工程と、 該ゲルを粉砕する工程と、 粉砕されたゲルを乾燥して、超吸収性ポリマー材料を
形成させる工程とを含むことを特徴とする方法を提供す
る。
該超吸収性ポリマー微粉が澱粉グラフト超吸収性ポリマ
ー、合成超吸収性ポリマーおよび架橋した超吸収性ポリ
マーから成る群から選択されるものであって、 前記の超吸収性ポリマー微粉を十分に湿潤させて該微
粉の非晶質ゲルを形成させ、 前記の微粉のゲルを、進行中の超吸収性重合法からの
ゲルと組合わせる工程とを含むことを特徴とする方法も
提供する。本発明によって形成される超吸収性ポリマー
材料は、おむつ、生理用ナプキン、布巾、土壌添加剤、
燃料フィルター、スラッジの凝固、結露の防止(乾燥
剤)および油類の脱水のような用途に吸収剤として商業
的に利用するのに好適である。
マー材料を商業的に使用するのに十分な粒度に粉砕する
工程を行うことができる。乾燥粉砕工程の後に、所望に
より乾燥して粉砕された材料を分類して所望な粒度の粒
子を回収する工程を行ってもよい。望ましくない粒子
は、回収して、更に粉砕または再構成することができ
る。
せ、固形分を約5〜70%、好ましくは固形分を約20〜50
%、最も好ましくは固形分を約35〜45%とする。湿潤工
程に用いられる水の温度は約65〜160゜Fの範囲であるの
が好ましいが、この範囲外の温度、すなわち凍結点より
若干高い温度から沸点までの温度を用いることもでき
る。
潤した超吸収性ポリマー微粉が十分に撹拌されて非晶質
ゲルを形成するのが好ましい。
乾燥して、水分含量が約1〜15%、好ましくは約1〜4
%の範囲の超吸収性ポリマー材料を形成させることでも
ある。
微粉は、任意の澱粉グラフト超吸収性ポリマー、合成超
吸収性ポリマーおよび架橋した超吸収性ポリマーであっ
てもよい。架橋したポリマーは、架橋したポリアクリレ
ート超吸収性ポリマーのような実質的に水に不溶性であ
り、若干架橋して、部分的に中和したヒドロゲル形成性
のポリマー材料である。
含することもできる。
マーおよび架橋したポリアクリレート超吸収性ポリマー
のような超吸収性ポリマーは、おむつ生理用ナプキン、
土壌添加剤、燃料フィルター、乾燥剤、セメントおよび
スラッジ脱水のような用途に用いることができる。かか
るポリマーを商業的に生産または使用する際には、微粉
と呼ばれる好ましくない小さな粒子が発生することがあ
る。かかる微粉は、重合工程中、それに続く加工工程で
あって超吸収性ポリマーを粉砕および/または分類して
所望な粒度規格に合うようにする際に、または商業的生
産または使用中における摩耗の結果として発生すること
がある。
する新規な方法を提供する。任意の超吸収性ポリマー微
粉を本発明によって再構成することができるが、澱粉グ
ラフト超吸収性ポリマー、合成の超吸収性ポリマーおよ
び架橋したポリアクリレート超吸収性ポリマーには特に
好適である。
不溶性であり、若干架橋して、部分的に中和したヒドロ
ゲル形成性のポリマー材料である。このような架橋ポリ
マーとしては、架橋したポリアクリレート超吸収性ポリ
マーがある。ポリアクリレート超吸収性ポリマーは、ア
クリル酸および/またはアクリル酸のアルカリ金属塩を
単独でまたは他のモノマーおよび/または水吸収性のポ
リマーの製造に有用であることが知られている架橋剤と
組合わせて重合することによって形成させることができ
る。これらのモノマーの例には、アクリルアミド、メチ
ルメタクリレートおよびN−ビニルピロリドンのような
非イオン性モノマー;アクリルアミドメタンスルホン酸
ナトリウムおよびスチレンスルホン酸ナトリウムのよう
なスルホン化モノマー;およびジアリルジメチルアンモ
ニウムクロリドおよびジメチルアミノエチルメタクリレ
ート−メチルクロリド第四級塩のような陽イオン性モノ
マーが挙げられるが、これらに限定されるものではな
い。
許第4,654,039号、第4,286,082号、第4,698,404号、第
4,446,261号及び第4,703,067号明細書に記載されてお
り、これらの特許明細書は総て参考として本明細書中に
引用されている。
微粉のゲルを形成させ、このゲルを粉砕し、粉砕された
ゲルを乾燥し、これにより商業的使用に好適な超吸収性
材料を形成させる工程によって超吸収性ポリマー微粉を
再構成する。任意の超吸収性ポリマー微粉、具体的には
澱粉グラフト超吸収性ポリマー微粉、合成超吸収性ポリ
マー微粉および架橋超吸収性ポリマー微粉を、本発明の
方法によって再構成することができる。
を形成させ、この微粉のゲルを進行中のゲル重合工程か
らのゲルと組合わせることによって、超吸収性ポリマー
微粉を再構成することもできる。微粉のゲルを湿時粉砕
する前または後のいずれに組合わせを行うこともでき
る。
または分離の追加工程を行って所望な粒度の粒子を得る
ことができる。
状態として、不連続粒子のない連続的な非晶質ゲルのマ
スを形成させる。好ましくは、微粉の湿潤は撹拌条件下
で行って十分に液体または他の湿潤剤を微粉中に分散さ
せて均一で非晶質のまたは均質なゲルを提供するように
すべきである。水または脱イオン水のいずれを用いて
も、微粉を湿潤することができる。微粉を湿潤して、固
形分を約5〜70%、好ましくは固形分を約20〜50%、最
も好ましくは固形分を約35〜45%とする。水のような湿
潤剤の温度は約65〜160゜Fの範囲の温度でよいが、他の
温度を用いることもできる。
形成される非晶質ゲルは、その後任意の通常の湿式粉砕
装置によって粉砕される。湿式粉砕装置によってこの非
晶粋ゲルを細かく切断または切り刻んで、乾燥工程およ
び将来の加工要件を満足する粒度とする。本発明者ら
は、細かく切断したゲルを進行中のゲル重合法からのゲ
ルと直接組合わせることも考えている。
ゲルを形成するのに十分なほど再湿潤するのが好まし
い。混合は、バッチ式または連続混合装置のいずれで行
うこともできる。このようなゲルを得るのに要する混合
時間は、用いられる混合装置の種類によって変わる。
燥機または当業者に知られている任意の他の手段のいず
れかで行う。ゲルを十分に乾燥して、超吸収性ポリマー
材料に乾式粉砕し易くする。すなわち、ゲルを十分に乾
燥して、水分含量が約1〜15%、好ましくは約1〜4%
の範囲である超吸収性ポリマー材料を形成するようにす
べきである。
式粉砕することができる。有用な粉砕装置の種類には、
ハンマーミル、ピンミル、ボールミルおよびロールミル
例えば二本ロール粉砕装置が挙げられるるが、これらに
限定されるものではない。粒子は、それらの用いられる
用途によって任意の所望な粒度に粉砕することができ
る。本発明の方法によって再構成される超吸収性ポリマ
ー材料の粒度分離によって、微粉と大きめの粒子を再循
環させて更に再加工することができる。
粉は、微粉の凝集体ではなく、構造がある種の従来法、
例えばゲル重合法によって形成される超吸収性ポリマー
粒子に類似している非晶質の不連続性でない粒子である
ことを示している。したがって、これらの再構成された
超吸収性粒子は、単独でまたは従来の方法によって形成
された粒子と混合して商業的用途に用いることができ
る。
1、2および3は、架橋したポリアクリレートの超吸収
性ポリマー微粉であった。試料4は、架橋したポリアク
リレートの超吸収性材料を含む比較試料であった。
性ポリマー微粉を5ガロン容器中で脱イオン水を用いて
再湿潤して20〜25%の固形分とし、微粉と水をポータブ
ル混合装置で約1時間混合して総ての固形分を再湿潤し
て、ゲルを形成させ、ゲル生成物を1/4"ダイを有するベ
ルケル・ラブ・ミンサー(Berkel Lab Mincer)によっ
て細かく切断し、細かく切断された生成物を乾燥機パン
上に集め、ゲル生成物を200〜210゜Fの強制循環オーブ
ン中で3〜4時間乾燥し、超吸収性ポリマー材料を乾燥
して4〜5%の水分とし、大きな粒子を手で解体し、乾
燥した超吸収性ポリマー材料を6"二本ロール粉砕装置
(スターチューアント・ミル(STURTEUANT MILL))中
で粉砕し、粉砕した材料を20メッシュスクリーンを通し
て整粒し、+20メッシュをミルに戻して更に再加工し
て、生成物を分析した。
試料1〜3と比較試料4についてのデーターと結果を、
下記の表−1に示す。 表−1 スクリーン分析 実験1 実験2 実験3 比較試料 +20メッシュ 2.8 3.0 2.3 1.3 +40メッシュ 52.8 54.9 50.1 61.2 +70メッシュ 25.4 24.8 26.6 26.6 +140メッシュ 13.0 11.6 13.8 8.4 +200メッシュ 2.45 2.2 2.9 1.1 −200メッシュ 3.5 3.2 4.2 1.4 実験1 :20%固形分、150〜160゜F、0.28"ギャップ 実験2 :20%固形分、70〜75゜F、0.28"ギャップ 実験3 :25%固形分、65゜F、 0.28"ギャップ 比較試料: 0.28"ギャップ 20〜25%固形分では、微粉を再加工して、比較試料4
に粒度が類似している非晶質の超吸収性粒子とした。
れた超吸収性ポリマー微粉は凝集体ではないが、粒子は
コントロール試料4よりも多孔性であることを示してい
る。
ート超吸収性ポリマー微粉を、微粉を再構成するための
本発明の方法を用いて再加工した。第4番目の試料であ
る架橋したポリアクリレート超吸収性ポリマーを比較試
料として用いた。試料1〜3を、ナウタ(Nauta)混合
装置(75ガロン)中で再湿潤して、それぞれ20、30およ
び35%固形分とした。撹拌装置を90rpmに設定して、微
粉が完全に湿潤させるようにした。最後に、超吸収性ポ
リマー微粉を、スコップを用いて12"取り入れ口からナ
ウタ混合装置中に加えた。微粉を徐々に加えて、微粉が
水と混合して連続的な非晶質ゲルを形成するようにし
た。総ての水と微粉を混合装置に加えたならば、混合を
30分間継続した。次いで、生成するゲルを1/4"ダイを備
えたベルケル・ラブ・ミンサーに移して、ゲルを粉砕し
た。次に、粉砕したまたは細かく切断したゲル生成物
を、約200〜210゜Fの強制循環オーブン中で水分含量が
約5%となるまで約2〜5時間乾燥した。次いで、乾燥
した超吸収性材料を、ギャップを0.028"に設定した二本
ロールミルで粉砕した。次いで、粉砕された材料を20メ
ッシュのスクリーンを通過させて所望な粒度規格に整粒
し、+20メッシュのものをミルに戻して更に粉砕を行っ
た。
す。
本ロールスクリューミキサーによって撹拌したこと以外
は、超吸収性ポリアクリレート微粉の試料を実施例1お
よび2に記載の工程によって再加工した。6個の試料を
30〜38%固形分で実験した。6回の実験の結果を、下記
の表−3に示した。
れらの態様は当業者には明らかな数多くの変更および改
質を行うことができることを明確に理解すべきである。
それ故、本発明は上記に示し且つ記載した詳細な説明に
限定されるものではなく特許請求の範囲にある総ての変
更および改質を示すことを意図するものである。
Claims (12)
- 【請求項1】下記の工程からなることを特徴とする、澱
粉グラフト超吸収性ポリマー、合成超吸収性ポリマーお
よび架橋超吸収性ポリマーから成る群から選択される超
吸収性ポリマー微粉の再生法。 (a) 超吸収性ポリマー微粉を水で湿潤させて固形分
を5〜70%とし、この湿潤化を、パッチ式または連続式
混合機、例えばスクリュー押出機、中で、湿潤剤を微粉
中に分散させるのに、そして不連続粒子のない連続的な
ゲルを形成させるのに、充分な攪拌条件下に、行なう工
程、 (b) 該ゲルを任意の通常の湿式粉砕装置で粉砕し
て、分離した粒子を生じさせる工程、および (c) この粉砕されたゲルを乾燥して、水分含量が1
〜15%である超吸収性ポリマー材料を形成させる工程
(ただし、このポリマー材料は、ポリマー微粉の凝集体
でない分離したポリマー粒子である)。 - 【請求項2】乾燥工程(c)の後に、超吸収性ポリマー
材料の粉砕工程(d)を行なう、請求項1に記載の方
法。 - 【請求項3】粉砕工程(d)の後に、粉砕された超吸収
性ポリマー材料の粒度を分級することによって所望の粒
子を捕捉する工程(e)を行なう、請求項2に記載の方
法。 - 【請求項4】超吸収性微粉を凍結温度より若干高温度付
近から沸点までの範囲の温度の水で膨潤させる、請求項
1に記載の方法。 - 【請求項5】水が脱イオン水である、請求項4に記載の
方法。 - 【請求項6】超吸収性ポリマー微粉を湿潤させて、固形
分を20〜50%とする、請求項1〜5のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項7】超吸収性ポリマー微粉を湿潤させて、固形
分を35〜45%とする、請求項1〜6のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項8】前記ゲルを、ベルトドライヤー、トレード
ライヤーまたは流動床ドライヤーによって乾燥させる、
請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 - 【請求項9】前記架橋超吸収性ポリマーが、実質的に水
に不溶性であり、僅かに架橋され、部分的に中和され、
ヒドロゲル形成性のポリマー材料である、請求項1〜8
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】前記架橋超吸収性ポリマーが、架橋され
たポリアクリレート超吸収性ポリマーである、請求項9
に記載の方法。 - 【請求項11】下記の工程からなることを特徴とする、
澱粉グラフト超吸収性ポリマー、合成超吸収性ポリマー
および架橋超吸収性ポリマーから成る群から選択される
超吸収性ポリマー微粉の再生法。 (a) 超吸収性ポリマー微粉を水で湿潤させて固形分
を5〜70%とし、この湿潤化を、バッチ式または連続式
混合機、例えばスクリュー押出機、中で、湿潤剤を微粉
中に分散させるのに、そして不連続粒子のない連続的な
ゲルを形成させるのに、充分な攪拌条件下に、行なう工
程、および (b) 前記のゲルを進行中の超吸収性重合法からのゲ
ルと組合わせる工程。 - 【請求項12】前記の連続的ゲルを、進行中の超吸収性
重合法からの前記ゲルと組合わせる前に粉砕する、請求
項11に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14325690A JP3148220B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 超吸収性ポリマー微粉の再生法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14325690A JP3148220B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 超吸収性ポリマー微粉の再生法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0441532A JPH0441532A (ja) | 1992-02-12 |
| JP3148220B2 true JP3148220B2 (ja) | 2001-03-19 |
Family
ID=15334519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14325690A Expired - Lifetime JP3148220B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 超吸収性ポリマー微粉の再生法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3148220B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US9593212B2 (en) | 2006-09-29 | 2017-03-14 | Nippon Shokubai Co., Ltd. | Method for producing water absorbent resin particle |
| CN102498134B (zh) * | 2009-09-16 | 2013-10-30 | 株式会社日本触媒 | 吸水性树脂粉末的制造方法 |
| WO2019221236A1 (ja) | 2018-05-16 | 2019-11-21 | 株式会社日本触媒 | 吸水性樹脂粉末、及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP14325690A patent/JP3148220B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0441532A (ja) | 1992-02-12 |
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