JPH01292003A - 吸水性樹脂の精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、吸水性樹脂の精製方法に関し、より詳細には
、ポリアクリル酸系吸水性樹脂中のモノマー、ダイマー
等の低重合度成分の残存濃度を低減することにより、上
記吸水性樹脂の安全性を高めるための吸水性樹脂の精製
方法に関するものである。

〈従来技術および発明が解決しようとする課題〉近年、
衛生用品、医薬、化粧品、農業、食品、土木建築、家庭
用品等、種々の分野で、吸水材および保水材として吸水
性樹脂が利用されており、特に、生理用品や紙おむつ等
の衛生用品の吸水材用途に、生産される吸水性樹脂の大
部分が使用されている。

吸水性樹脂には、架橋ポリエチレンオキシド、架橋ポリ
ビニルアルコール、架橋型ポリアクリル酸およびその塩
、セルロース−アクリル酸グラフト重合体およびその塩
、澱粉−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物
等が知られているが、中でも、上記架橋型ポリアクリル
酸等のポリアクリル酸系吸水性樹脂が、吸水量、吸水速
度等の吸水性能に優れ、また、工業的に生産し易く、か
つ安価なため汎用されており、前記衛生用品の吸水材も
、その大部分が上記ポリアクリル酸系吸水性樹脂で占め
られている。

ところが、上記ポリアクリル酸系吸水性樹脂中に含まれ
る未反応のモノマーやダイマーなどの低重合度成分は、
皮膚に対する刺激性を有するため、特に上記衛生用品を
始めとして、化粧品、家庭用品等の用途に使用する際に
は、この低重合度成分の残存濃度をいかに低減するかが
問題となる。

そこで、例えば重合段階において、重１３開始剤の使用
量を多くしたり、重合反応のコントロールを厳密に行い
ながら長時間かけて重合させたりして、低重合度成分の
残存濃度を減少させる試みがなされている。しかし、前
者の場合には、全体の重合度が低下するため、得られた
重合体は通常のポリアクリル酸系吸水性樹脂よりも吸水
速度や吸水量等の吸水性能が劣り、また後者の場合には
、従来の生産法に比べて、上記のように長時間を要する
他、エネルギー消費量が増大するなど、生産性が悪いと
いう問題がある。

〈発明の目的〉 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ポ
リアクリル酸系吸水性樹脂の吸水性能や生産性を低下さ
せることなく、樹脂の安全性を高めるため、常法で製造
された通常のアクリル酸系吸水性樹脂を精製して、樹脂
中に含まれる低重合度成分の残存濃度を低減させる吸水
性樹脂の精製方法を提供することを目的としている。

く課題を解決するための手段および作用〉上記課題を解
決するための本発明の吸水性樹脂の精製方法は、粉末状
のポリアクリル酸系吸水性樹脂を、水と親水性有機溶媒
の混合溶液（以下「膨潤液」と記す）で膨潤処理した後
、親水性有機溶媒（以下「脱水液」と記す）で脱水処理
して、吸水性樹脂中に含まれる水に可溶の低重合度成分
を除去することを特徴とする。

以下に、本発明の詳細な説明する。

本発明の吸水性樹脂の精製方法は、上記のように、膨潤
液による吸水性樹脂の膨潤処理工程と、脱水液による脱
水処理工程とを備えている。膨潤処理工程は、例えば、
上記膨潤液と吸水性樹脂とを処理槽中に投入し、必要に
応じて一定時間攪拌することでなされ、この処理により
、吸水性樹り旨が膨潤液中の水分を吸収して膨潤状態と
なる。そして、吸水性樹脂中に含まれている、水に可溶
の低重合度成分が、樹脂に吸収された水中に溶出する。

次に、脱水液による脱水処理工程は、上記膨潤処理によ
り膨潤状態となった吸水性樹脂に脱水液を添加すること
でなされ、この処理により吸水性樹脂は、上記低重合度
成分が溶は込んだ水を吐き出して収縮し、結果として樹
脂中の低重合度成分の残存濃度が低減される。なお、こ
の脱水液の添加に際しては、予め余剰の膨潤液を除去し
てもよいが、膨潤液を除去せずに脱水液を添加しても同
様に吸水性樹脂を脱水でき、その場合には、膨潤液除去
の工程を省略できるため作業効率を向上できるという利
点がある。また、脱水処理後の吸水性樹脂は、濾別、乾
燥等の手段により残余の有機溶媒、水を除去した粉末の
形状で好適に使用される。

以上のように、不法によれば、常法により高い生産性で
もって製造された通常のポリアクリル酸系吸水性樹脂を
、膨潤液および脱水液と順次混合するだけで、樹脂中に
残存する低重合度成分の濃度を低減できるので、上記樹
脂の吸水性能を維持しつつ、また、生産性を低下させる
ことなく、樹脂の安全性を高めることが可能となる。

なお、本発明により精製されるポリアクリル酸系吸水性
樹脂とは、主鎖に少なくともアクリル酸またはアクリル
酸塩のモノマー単位を含む重合体または共重合体を指し
、例えば、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、アクリ
ル酸−アクリル酸塩共重合体；澱粉−アクリル酸グラフ
ト重合体の部分中和物；セルロース−アクリル酸グラフ
ト重合体およびその塩；またはこれらの樹脂の架橋物等
が好ましいものとして例示される。また、上記ポリアク
リル酸系吸水性樹脂は、必要に応じて、親水性等の特性
を改善するため、アクリルアミド、ロービニルピロリド
ン、２−ヒドロキシエチルメタクリレート等との共重合
体であっても良い。

上記ポリアクリル酸系吸水性樹脂の製法としては、アク
リル酸或いはアクリル酸塩の水溶液に、必要に応じて他
の共重合モノマーや澱粉等のポリマー、架橋剤等を添加
したのぢ重合させる、いわゆる水溶液重合が一般的であ
り、この製法では、重合後に水分を除去すると樹脂がブ
ロック状で得られるため、粉砕機で適当な粒径に粉砕し
て粉末状とする。粒径はタイラー（Ｔｙｌｅｒ）標準篩
において５〜４００メツシユ、更に好ましくはｌＯ〜２
００メツシュのものが本発明に好適に使用される。また
、吸水性樹脂は、乳化重合や懸濁重合で製造することも
でき、その場合には樹脂が小さな球状で得られるため、
そのまま用いても良いが、更に粉砕することもできる。

なお、吸水性樹脂を架橋物にするには、前記のように重
合時に、アクリル酸モノマーと反応し得る架橋剤を添加
する方法の他、自己架橋、触媒による架橋等、公知の架
橋方法が採用できる。また、上記吸水性樹脂は、粉末粒
子の表面が重点的に架橋処理されたものが、吸水特性や
ゲル強度の点で好ましく、粒子表面を均一に架橋処理す
るためには、例えば、粉末状吸水性樹脂を、多価アルコ
ール等の親水性有機溶媒や水の存在下に、アルミニウム
化合物や２以上の官能基を有する有機系の架橋剤により
架橋する方法が好まし〈実施される。

上記ポリアクリル酸系吸水性樹脂を膨潤処理するだめに
使用される膨潤液は、前記のように水と親水性有機溶媒
との混合溶液であり、親水性有機溶媒としては、メタノ
ール、エタノール、イソプロパツール、アセトン、メチ
ルエチルケトン、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチル
ピロリドン、ヘキサメチレンスルフオアミド等の極性溶
媒が例示され、中でも易揮発性で乾燥しゃすいものが、
処理後の溶媒除去が容易なため、好適に用いられる。上
記極性溶媒は単独で、或いは２種以上混合して使用する
ことができる。また、水としては、イオン交換水、蒸溜
水、水道水等が好ましく使用できる。

上記膨潤液における水とを機溶媒の割合は特に限定され
ないが、両者の割合Ｗ（水）：Ｓ（有機溶媒）は、重量
比で１：９〜９：１の範囲内、より好ましくは５：５前
後であることが好ましい。

両者の割合Ｗ：Ｓが１：９未満では、膨潤液中の水の濃
度が低すぎて、吸水性樹脂を十分に膨潤できず、低重合
度成分を樹脂中から溶出させる働きが不十分になる虞が
ある。また、上記割合Ｗａｓが９：１を越えると、膨潤
時に吸水性樹脂粉末が凝集して結合位を生じる、いわゆ
るママコ現象が発生し易くなり、樹脂が均一に膨潤され
ず、やはり低重合度成分を十分に溶出できなくなる虞が
ある。

また、上記膨潤液の使用量は、吸水性樹脂１００ｆ！量
部に対して５０〜１０００重量部の範囲内であることが
好ましい。吸水性樹脂１００重量部に対する膨潤液の量
が５０重量部未満では、全ての吸水性樹脂を膨潤液と十
分に接触させることができず、膨潤処理が均一になされ
なくなる虞があり、吸水性樹脂１００重量部に対する膨
潤液の量が１０００重量部を越えると、処理後の水や有
機溶媒の回収作業が大掛かりになり、生産性が悪くなる
と共に、有機溶媒を使用する関係上、工業的に安全に製
造し難く、コスト高となる虞がある。

上記膨潤液によって膨潤処理された吸水性樹脂を脱水処
理するための脱水液としては、前記例示の親水性有機溶
媒が好ましく使用される。脱水液として使用される有機
溶媒と、前記膨潤液に含まれる有機溶媒とは同一であっ
ても、異なっていても良いが、処理後の回収、再使用を
考慮すると、両者は同一であることが好ましい。また、
上記脱水液の使用量は、吸水性樹脂１ｏｏ重量部に対し
て５０〜１０００重量部の範囲内であることが好ましい
。

吸水性樹脂１００重量部に対する脱水液の量が５０重量
部未満では、処理槽中に存在する水の量にもよるが、槽
内の水分濃度を十分に低減できず、吸水性樹脂から水分
を十分に脱水できなくなる虞があ′す、吸水性樹脂１０
０重量部に対する脱水液の量が１０００重量部を越える
と、膨潤液の場合と同様に、処理後の回収作業が大掛か
りになり、生産性が悪くなると共に、工業的に安全に製
造し難く、コスト高となる虞がある。

〈実施例〉 以下に、本発明の実施例を示す。なお、以下において９
６は、特に明示のない限り重量％を示す。

供試吸水性樹脂の作製 ８０％アクリル酸７５重量部、４８．６％水酸化ナトリ
ラム４８．０重量部、およびイオン交換水４８．３重量
部を混合して調製された、中和度７０％のアクリル酸塩
水溶液（中和液）　１０２８ｇを密閉可能な容器内に収
容し、容器内を窒素置換した後、４０％グリオキサール
水溶液を水で５０倍に希釈した溶液１４．４ｇ。

１％ベルオクソニ硫酸カリウム（Ｋ２　Ｓ２０８　）水
溶液３８ｇ５および、２％ピロ亜硫酸カリウム（Ｋ２　
Ｓ２０ｓ　）水溶液２１．８ｇを上記中和液に添加し混
合した。そして、得られた混合液を、縦４８０ｍ％横３
７ｃｍの、内面がテフロンコートされた浅底型バット内
に注入し、４２℃の熱風循環乾燥機内で２０分間加熱重
合させ・ることにより、厚み５〜６　ｍｍの含水ゲルを
得た。次に、この含水ゲルをドラムドライヤに投入し、
重合の完結と乾燥とを同時に行ってフレーク状の樹脂を
得た後、この樹脂をピンミルで粉砕して、大部分が１６
〜２００メツシユの粒径を有する粉末状吸水性樹脂（−
次品）を得た。

次に、上記−次品２０００　ｉを内容積２０ｇのスーパ
ーミキサー内に投入し、攪拌下、水２００ｇに、■、３
−ブタンジオール４０ｇ、エチレングリコールジグリシ
ジルエーテル２ｇが溶解された溶液を２分間かけて噴霧
添加した。上記溶液の添加終了後、更に５分間攪拌を続
けた後、上記スーパーミキサーのジャケットに圧力２　
ｋｇ　／　ｃ＋ａの水蒸気を導入して１０分間加熱乾燥
し、樹脂表面を架橋させて供試吸水性樹脂製品を完成し
た。

実施例１ ５ｇのポリビーカーにエタノールと水からなる膨潤液（
エタノール：水−４：６）ｌｈｇおよび前記吸水性樹脂
製品４００ｇを投入して５分間攪拌した後、攪拌を続け
ながら、脱水液としてエタノール１ｋｇを追加投入して
更に１０分間攪拌を続けた。

攪拌終了後、水およびエタノールを濾別除去し、更に１
００℃で６０分間乾燥して粉末状吸水性樹脂の精製を完
了した。

実施例２ 使い捨ての紙おむつ（大王製紙■製、商品名エリエール
フレンド）を分解して採取した粉末状のポリアクリル酸
系吸水性樹脂５０Ｋを、アセトンと水からなる膨潤液（
アセトン：水−６：４）３００ｇと共に１０分間攪拌し
た後、攪拌を続けながら脱水液としてアセトン２００ｇ
を追加投入して更に３０分間攪拌を続けた。次いで、水
およびアセトンを濾別除去した後、実施例１と同条件で
乾燥して粉末状吸水性樹脂の精製を完了した。

上記各実施例に用いられた粉末状吸水性樹脂の、精製前
後の残存低重合度成分量をガスクロマトグラフ法によっ
て定量すると共に、下記ａ）ｂ）に示した方法により、
精製前後の粉末状吸水性樹脂の吸水量（倍）と、吸水時
のゲル強度を測定した。

結果を表に示す。

なお、上記ガスクロマトグラフ法による定量では、精製
前後の何れにおいても、七ツマー以外の低重合度成分は
殆ど検出できなかったので、表では、残存モノマーｆｆ
１（％）のみを提示した。また、この残存モノマー量（
精製前Ｑ％、精製後ｑ％）から、下記式によりモノマー
の減少率（％）を算出した。結果を同じく表に示す。

ａ）吸水量の測定 ひだ折りした市販のコーヒーフィルタに粉末状吸水性樹
脂（Ｘｇ）を入れ、０．９％食塩水に一定時間浸漬した
後、コーヒーフィルタを含めた全体の重量（Ｙ＋ｒ）を
測定した。一方、吸水したコーヒーフィルタのみの重量
（Ｚｇ）を測定しておき、下記の式から吸水量（倍）を
求めた。

吸水量（倍）−（Ｙ−Ｚ）／Ｘ ｂ）ゲル強度の測定 内容積２００　ｍｌのビーカーに０．９％食塩水９７．
５ｇを入れ、マグネチックスターラで攪拌しながら、粉
末状吸水性樹脂２，５ｇを添加してゲル化させた。

生成したゲルを２４時間放置した後、直径３ノ１６イン
チからｌ／１６インチずつ大きくなったＪＩＳ規格玉軸
受用鋼球を、小さいものから順次上記ゲル上に載せ、鋼
球がゲル内に沈降するか否かを観察した。

そして、ゲル内に沈降しなかった鋼球の最大直径をもっ
てゲル強度とした。なお、上記測定に際しては、沈降し
なかった鋼球を除去してから、次の鋼球を載せるように
した。

表の結果より、実施例１．２では、吸水量やゲル強度な
どの吸水性能を精製前のレベルに維持しつつ、残存モノ
マー量を精製前に比べて大幅に減少させることができ、
安全性を向上できた。

く効果〉 上記構成からなる、本発明の吸水性樹脂の精製方法によ
れば、常法により高い生産性をもって製造されたアクリ
ル酸系吸水性樹脂中に残存する低重合度成分を、膨潤液
および脱水液と順次混合するだけで樹脂外に除去するこ
とができるため、吸水性能を維持しつつ、また、生産性
を低下させることなく、上記アクリル酸系吸水性樹脂の
安全性を向上することが可能となる。

特許出願人　　積水化成品工業株式会社（ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉末状のポリアクリル酸系吸水性樹脂 を、水と親水性有機溶媒の混合溶液で膨 潤処理した後、親水性有機溶媒で脱水処 理して、吸水性樹脂中に含まれる水に可 溶の低重合度成分を除去することを特徴 とする吸水性樹脂の精製方法。