JPH02284927A - 高吸水性樹脂の造粒方法 - Google Patents

高吸水性樹脂の造粒方法

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JPH02284927A
JPH02284927A JP1106520A JP10652089A JPH02284927A JP H02284927 A JPH02284927 A JP H02284927A JP 1106520 A JP1106520 A JP 1106520A JP 10652089 A JP10652089 A JP 10652089A JP H02284927 A JPH02284927 A JP H02284927A
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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] 本発明は高吸水性樹脂の造粒方法に関する。
さらに詳しくは、たとえば紙おむつ、生理用品などの衛
生関係の吸水性向上剤、農・園芸用保水剤、土壌改良剤
をはじめ、汚泥の凝固、建材の結露防止や油類の脱水な
どの種々の用途に好適に使用しうる高吸水性樹脂の造粒
方法に関する。
[従来の技術] 従来より、吸水性樹脂は、紙おむつ、生理用品、使い捨
て雑巾などの衛生関係用品や保水剤、土壌改良剤などの
農園芸関係用品に使用されているほか、汚泥の凝固、建
材の結露防止、油類の脱水などの種々の用途に用いられ
ている。
これらの吸水性樹脂としては、アクリル酸塩重合体架橋
物、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体架橋物の
ケン化物、デンプン−アクリル酸塩グラフト共重合体架
橋物、デンプンアクリロニトリルグラフト共重合体架橋
物のケン化物、無水マレイン酸グラフトポリビニルアル
コール架橋物、ポリエチレンオキシド架橋物などが知ら
れている。
これらの吸水性樹脂は、一般に逆相懸濁重合、逆相乳化
重合、水溶液重合または有機溶媒中での重合などによつ
て重合体を合成し、そのまま乾燥する方法または乾燥し
たのち、粉砕工程を施す方法により製造されている。
しかしながら、これらの方法により製造された吸水性樹
脂は、一般に粒径分布の広い微粉をかなりの割合で含む
ものであるので、たとえば衛生関係用品に用いられるば
あいには、製造工程において粉末状吸水性樹脂が粉砕バ
ルブと混合されたり、粉砕バルブ層の上に均一に散布さ
れたり、吸水紙の間にはさみ込まれて用いられることが
多いが、移送、供給の際にブリッジングを生じやすく、
取り扱いが難しいのみならず粉塵が立って作業環境を著
しく悪化させ、機器の汚染、故障をひきおこすことがあ
り、さらに微粉が衛生用品のバルブ繊維間を介して衛生
用品の表面や外周部に漏出するなどの欠点があった。
上記の欠点を解消した吸水性樹脂の造粒方法として、特
開昭81−97333号公報および特開昭61−101
536号公報にあげられているような高吸水性樹脂と無
機粉末との混合物を特殊装置により混合し、この混合物
に水性液(水単独もしくは水と混和性のある有機溶剤と
水との混合液またはこれらに水溶性高分子化合物を溶解
させたもの)を噴霧する方法があるが、この方法におい
ては高吸水性樹脂の吸水速度が大きいため、特殊装置で
の高速攪拌下に微細な水滴の形で水を噴霧しないと局所
ブロックが発生してしまうという欠点があった。
また、特開昭82−132938号公報には、不活性溶
媒中で高吸水性樹脂、水およびHLBが6〜12の界面
活性剤を混合した溶液に無機粉末を添加する方法があげ
られているが、不活性溶媒の使用は回収面で不利である
ばかりでなく、造粒体内部に溶媒が残りやすいので衛生
的でなく、しかも引火しやすいことなどから安全面にお
いても問題があった。
[発明が解決しようとする課題] そこで本発明者らは、前記従来技術の問題点に鑑みて、
かかる問題点を解決しうる高吸水性樹脂の造粒方法を開
発するべく鋭意研究を重ねた結果、かかる問題点をこと
ごとく解決しうる方法を初めて見出し、本発明を完成す
るにいたった。
[課題を解決するための手段] すなわち、本発明はHLBが2.1〜5.0のソルビタ
ン系界面活性剤の有機溶媒溶液を高吸水性樹脂粉末と混
合し、該有機溶媒を揮発させて高吸水性樹脂粉末中の有
機溶媒の含有率を5重量%以下としたのち、水を添加し
て高吸水性樹脂粉末中の含水率を35〜60重量%に調
整し、該高吸水性樹脂粉末と無機粉末とを混合し、つい
で乾燥することを特徴とする高吸水性樹脂の造粒方法に
関する。
[作用および実施例] 本発明の高吸水性樹脂の造粒方法によれば、原料となる
高吸水性樹脂粉末を・、IILBが2.1〜5.0のソ
ルビタン系界面活性剤の有機溶媒溶液と混合し、該有機
溶媒を揮発させて高吸水性樹脂粉末中の有機溶媒の含有
率を5%(重ご%、以下同様)以下としたのち、水を添
加して高吸水性樹脂粉末中の含水率を35〜60%に調
整し、該高吸水性樹脂粉末と無機粉末とを混合し、乾燥
することにより高吸水性樹脂の造粒体かえられる。
本発明に用いられる高吸水性樹脂粉末としては、たとえ
ばアクリル酸塩系重合体架橋物、アクリル酸エステル−
酢酸ビニル共重合体架橋物のケン化物、デンプン−アク
リル酸塩グラフト共重合体架橋物、デンプン−アクリロ
ニトリルグラフト共重合体架橋物のケン化物、無水マレ
イン酸グラフトポリビニルアルコール架橋物などの粉末
があげられ、これらのなかではおむつなどの製品とした
ときにたとえば吸水速度などの物性がすぐれたものであ
るのでアクリル酸塩系重合体架橋物の粉末が好ましい。
これらの高吸水性樹脂粉末は、一般に逆[、!L%、i
i1重合、逆柑乳化重合、水溶液重合またはを機溶媒中
での重合などによって重合体を合成し、そのまま乾燥し
て製造されるか、または乾燥したのち、粉砕工程を経て
製造される。
代表的な高吸水性樹脂粉末の製造例を以下に記載する。
(1)  α、β−不飽和カルボン酸およびそのアルカ
リ金属塩水溶液を架橋剤の存在下または不存在下でショ
糖脂肪酸エステルを含有する石油系炭化水素溶媒中に懸
濁させ、ラジカル重合開始剤の存在下で重合せしめる方
法。
(1)  アクリル酸およびアクリル酸アルカリ塩水溶
液をHLBが8〜12の界面活性剤を共存する脂環族ま
たは脂肪族系炭化水素溶媒中に懸濁させ、水溶性ラジカ
ル重合開始剤の存在下で重合せしめる方法。
■ 分子量750〜1000のモノオレフィン重合体に
1〜20%のα、β−不飽和多価カルボン酸もしくはそ
の無水物をグラフト化した反応生成物またはモノオレフ
ィン重合体を最終的に酸価がlO〜100となるように
酸化してえられる生成物を保護コロイドとして用い、単
量体水溶液を重合不活性で疎水性の液体中に懸濁させて
水溶性ラジカル重合開始剤の存在下で重合せしめる方法
■ 重合温度で油溶性を呈するセルロースエステルまた
はセルロースエーテルを保護コロイドとして用い、単量
体水溶液の濃度が40%〜飽和濃度の範囲内の水溶性エ
チレン性不飽和単量体水溶液を、炭化水素またはハロゲ
ン化芳香族炭化水素中に分散、懸濁させて重合開始剤に
過硫酸塩を用いて重合せしめる方法。
(V)  (A)デンプンおよびセルロースのうち少な
(とも1種、(B)付加重合性二重結合を有する水溶性
の単量体および加水分解により水溶性となる単量体の少
なくとも1種および(C)架橋剤を必須成分として重合
し、必要により加水分解を行なうことにより重合体をう
る方法。
(2) アクリル酸カリウムと水温、和性ないし水溶性
ジビニル系化合物とを含有し、これらの単量体の濃度が
55〜80%の範囲にある加温水溶液に重合反応開始剤
を添加して外部加熱を行なうことなく重合反応を行なわ
せるとともに水分を気化させ、高吸水性樹脂粉末をうる
方法。
本発明で用いられる高吸水性樹脂粉末は前記の方法に限
定されず、いかなる方法で製造されてもよい。
なお、本発明においては、たとえば式:で表わされるエ
ポキシ化合物、長鎖二塩基酸とエピクロルヒドリンとの
縮合物、ビスフェノールAとエピクロルヒドリンとの反
応物などの表面架橋剤を用いて表面架橋化処理を施すこ
とにより吸水速度および水の分散性が高められた高吸水
性樹脂粉末を用いてもよい。このばあい、前記表面架橋
剤の使用量は原料高吸水性樹脂粉末100部(重量部、
以下同様)に対して0.0005〜3部、好ましくは0
.O1〜1部程度とするのが望ましい。かかる使用量が
3部をこえるばあい、吸水能が低下する傾向がある。
前記高吸水性樹脂粉末は、まず界面活性剤の有機溶媒溶
液と混合される。
本発明において界面活性剤は、造粒効果が最も顕著に発
揮されるという理由でソルビタン系界面活性剤が用いら
れるが、とくにIILBが2.1〜5.0、好ましくは
3.3〜4.7、さらに好ましくは3.7〜4.7のソ
ルビタン系界面活性剤が好適に用いられる。前記界面活
性剤のIILBは2.1未満であるばあいには、造粒体
の吸水速度が低くなる傾向があり、また5、0をこえる
ばあいには、界面活性剤の疎水性が小さくなり、水添加
時に水との均一混合性が低下する傾向がある。
前記ソルビタン系界面活性剤の具体例としては、たとえ
ばソルビタンモノステアレート、ソルビタンジステアレ
ート、ソルビタンモノオレ−ト、ソルビタンジオレート
、ソルビタントリオレート、ソルビタンセスキオレート
などがあげられるが、これらのながでもえられる造粒体
が液体と接触したときにママコが発生しニ<<、吸水速
度も適度になるという点でソルビタンモノステアレート
、ソルビタンモノオレート、ソルビタントリオレート、
ソルビタンセスキオレートが好ましい。
前記界面活性剤の使用量は原料の高吸水性樹脂粉末に対
する比率(重量基準、以下同様)が50〜5000pl
)m 、好ましく ハlOO〜1500ppm 、とく
に好ましくは150〜tooopp■となるように調整
されることが望ましい。前記比率が509p■未満であ
るばあいには、高吸水性樹脂粉末と水との混合が均一と
なりにくくなる傾向があり、また5000ppmをこえ
るばあいには、えられる造粒体の吸水速度が小さくなり
すぎる傾向がある。
なお、前記高吸水性樹脂粉末と前記界面活性剤の混合時
において、高吸水性樹脂粉末は含水率が30%以下程度
であれば水が含有されてぃてもよい。
前記有機溶媒は、界面活性剤を溶解させるために使用さ
れるものであり、その具体例としては、たとえばシクロ
ヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエンなどがあ
げられる。かかる有機溶媒の配合量は、用いられる高吸
水性樹脂粉末および界面活性剤の種類などにより異なる
ため、−概には決定することができないが、通常、高吸
水性樹脂粉末100部に対して10〜40部、好ましく
は15〜30部程度である。
本発明においては、水を添加する前にあらかじめ高吸水
性樹脂粉末中の有機溶媒を常法により揮発させて少なく
する処理が施される。なお、かかる処理はチッ素雰囲気
中で行なわれることが好ましく、またかかる処理後、表
面架橋のため系内を50〜80℃に昇温して0.3〜2
時間保つことが好ましい。揮発させたのち残存している
有機溶媒の高吸水性樹脂粉末中の含有率は5%以下、好
ましくは1%以下、とくに好ましくは0.5%以下に調
整されることが望ましい。かかる含有率が5%をこえる
ばあいには、造粒体の強度が小さくなる傾向がある。
前記界面活性剤が混合されたのち、残存している有機溶
媒を5%以下とする処理が施された高吸水性樹脂粉末に
は系内温度常温〜80℃にて水が添加される。かかる水
にはとくに限定はないが、純水であることが好ましい。
該高吸水性樹脂粉末は、その含水率が35〜BO%、好
ましくは35〜50%、とくに好ましくは40〜45%
となるように撹拌下で加水処理が行なわれる。前記含水
率が35%未満であるばあいには、造粒体かえられにく
くなる傾向があり、60%をこえるばあいには、造粒体
が固くなり、吸水速度が低下する傾向がある。
前記加水処理が施された高吸水性樹脂粉末は、緩凝集体
となっているが、これが適度な造粒体強度を有するよう
にするために、またえられる造粒体の吸水速度を大きく
するために無機粉末と混合される。かかる無機粉末は、
乾燥粉体の状態でまたは水に分散させたスラリー状で高
吸水性樹脂粉末と混合される。また、かがる混合の方法
にはとくに限定はないが、かがる混合は、高吸水性樹脂
粉末に無機粉末を少量ずつ添加することにより行なわれ
ることがとくに好ましい。
本発明に用いられる無機粉末としては、たとえば二酸化
ケイ素、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、二酸化チ
タンなどの粉末があげられ、これらのなかでもとくに二
酸化ケイ素の粉末が好ましい。これらの無機粉末の平均
粒径は0.1〜20虜、なかんづく1〜10虜であるの
が好ましい。
前記無機粉末の配合量は、高吸水性樹脂粉末100部に
対して0.005〜5.0部、好ましくは0.05〜3
部、とくに好ましくはo、i〜2部であることが望まし
い。前記配合量が0.005部未満であるばあいには、
えられる造粒体の機械的強度が小さくなるとともに吸水
速度が小さくなりすぎる傾向があり、また5、0部をこ
えるばあいには、えられる造粒体の粒子力(大きくなり
すぎ、また機械的強度が大きい固い造粒体となるため吸
水速度が小さくなりすぎる傾向がある。
本発明においては、前記高吸水性樹脂粉末が無機粉末と
混合されたのち、通常の方法により乾燥されることによ
って造粒体かえられる。なお、かかる乾燥は大気中にて
50〜80℃で1〜2時間、さらに真空乾燥機にて50
〜90℃で1〜2時間行なわれることが好ましい。
以上のようにして、本発明の造粒方法によってえられる
造粒体は、その密度が均一であり局所ブロックの発生が
なく、溶媒がほとんど残存していないので衛生的で安全
であり、適度な強度を有し、しかも大部分が用途に適し
た粒径(約12〜100メツシユ)を有するものであり
、さらに吸水速度が従来品よりもはるかにすぐれたもの
である。
つぎに本発明の高吸水性樹脂の造粒方法を実施例に基づ
いてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例の
みに限定されるものではない。
製造例1 [逆相懸濁重合による微粒状ポリアクリル酸
ソーダの製造] アクリル酸100gを500cc容のビー力に取り、冷
却下25.9%のカセイソーダ水溶液157gで中和し
た(以下、部分中和アクリル酸水溶液という)。これを
300cc容の滴下ロートに移し、30分間チッ素ガス
のバブリングを行なった。ついで、これに7%APS 
 (過硫酸アンモニウム)水溶液3ccおよび1%N、
N’−メチレンビスアクリルアミド水溶液iceを加え
、よく混合して調整液とした。
2g容のセパラブルフラスコにシクロヘキサン780c
cを入れ、HLB 4.7のソルビタンモノステアレー
ト4gを溶解し、ついで25℃にてチッ素ガスのバブリ
ングを30分間(全チッ素ガス体積=loj2)行ない
、溶存酸素および気相部の空気を除いたのち、系内を7
2℃に昇温した。かかるセパラブルフラスコ中に前記調
整液を1時間にわたって滴下し、攪拌下で重合を行なっ
た。
さらに1時間72℃に維持し、重合を完結させた。つぎ
に35℃に冷却したのち、ヌッチェロート、吸引ビン、
および濾紙を用いて減圧下で濾過した。濾過残物を50
0ccのニーダ−にとり、減圧下(約50g++sl1
g)70℃にて3時間乾燥し、含水率25%のアクリル
酸塩系重合体架橋物である高吸水性樹脂粉末をえた。え
られた高吸水性樹脂粉末は、平均粒径110.coのバ
ール状粒子であった。かかる高吸水性樹脂粉末をフラス
コに戻し、シクロヘキサン1gを用いて30℃にて30
分間攪拌下で処理を行なったのち、ヌッチェロート、吸
引ビンおよび濾紙を用いて減圧下で濾別を行なうという
操作を合計5回行なって、ソルビタンモノステアレート
が完全に除かれた高吸水性樹脂粉末をえ、これを原料の
高吸水性樹脂粉末とした。
製造例2[静置水溶液重合によるポリアクリル酸ソーダ
の製造] 製造例1と同様の操作により、部分中和アクリル酸水溶
液/APS /N、N’−メチレンビスアクリルアミド
の混合水溶液を調製した。
ポリエステルシートで完全に上面をシールした平底ステ
ンレス製バット(200X  150ma+)の上面シ
ートの中央部に約10m+*φの孔をあけ、ゴムホース
を通して、系内を充分にチッ素ガスで置換した。
前記混合水溶液を前記バットに注いでからバットを80
℃の温浴に浸し、重合を行なった。系内は約10分後に
最高温度105℃となった。つぎに、バットを60℃の
温浴に浸した状態で2時間保持したのち25℃まで冷却
してシート状のアクリル酸塩系重合体架橋物をえた。え
られたアクリル酸塩系重合体架橋物をバットよりとり出
し、はさみで細片に切り、真空乾燥機にて90℃で3時
間乾燥した。乾燥された細片を粉砕機にて粉砕し、70
〜200メツシユの粒度の粉末を分取し、原料の高吸水
性樹脂粉末とした。
実施例1 製造例1でえられた含水率25%の高吸水性樹脂粉末2
00gを1g容のニーダ−にとり、HLBが4.7のソ
ルビタンモノステアレート 0.1g 、表面架橋剤で
ある式: で表わされるエポキシ化合物0.04gおよびシクロヘ
キサン130gからなる溶液を室温中で混合し、ついで
系内にチッ素ガスを充分に流しながら室温にてシクロヘ
キサンを追い出し、高吸水性樹脂粉末中のシクロヘキサ
ンの含有率を0.5%以下とした。
シクロヘキサンの臭いがしなくなってから系内を70℃
に昇温し、1時間後にニーダ−に純水30gを添加した
。高吸水性樹脂粉末の含水率を測定したところ、40%
であった。系内に局所ブロックの発生はみられなかった
30分間混合したのち、系内に微粒子状シリカ(日本シ
リカ■製、商品名工ニップシールLp)1.0gを系内
温度70℃にて少量ずつ約30分かけて添加した。
ニーダーの蓋を開け、大気中で70℃で1.5時間乾燥
を行ない、ついで真空乾燥機にて90℃でさらに1.5
時間乾燥を行ない、高吸水性樹脂の造粒体をえた。
えられた造粒体を12メツシユおよび100メツシユの
金網にて粒度分けを行なった結果、使用上適度な12〜
100メツシユの粒度であるものが造粒体全体の93%
であったことから、本発明の高吸水性樹脂の造粒方法は
造粒性にすぐれていることがわかった。
なお、本発明において、高吸水性樹脂粉末の含水率およ
び残存溶媒の測定は以下のようにして行なった。
(含水率) 試料として高吸水性樹脂粉末的10g (S(g))を
ガラス製蒸発皿(100+uφ、A(g))にとり、真
空乾燥機にて90℃で3時間乾燥した。乾燥後の蒸発皿
を含む重!(B(g))を測定し、以下の式にしたがつ
て含水率を求めた。
含水率−((S−(B−A) ) + (B−A) )
 X 100(%)(残存溶媒の含有率) 試料として高吸水性樹脂粉末的1gをその1000倍重
量のメタノールを入れたフラスコに投入し、時々該フラ
スコを軽く振りまぜながら、1時間放置した。フラスコ
中の上澄液をガスクロマトグラフィーにて分析すること
により高吸水性樹脂粉末中の溶媒の含有率を測定した。
また、造粒体の物性の測定を12〜100メツシユ分に
ついて以下に示す方法にしたがって行なった。造粒体の
粒度分布および物性の測定の結果を第1表に併せて示す
(人工尿吸収速度) えられた造粒体のうち12〜100メツシユのものにつ
いてティバッグ法にしたがって測定した。
(生理食塩水またはイオン交換水の吸収倍率)500 
ml容のビー力に乾燥状態の造粒体粒子0.2gを入れ
、生理食塩水(0,9%塩化ナトリウム水溶液)60g
またはイオン交換水200gを加えてガラス棒で軽く攪
拌してから1時間室温中に放置し、325メツシニの金
網で濾過を行ない、濾過残ゲルの重量を測定して次式に
より吸収倍率を求めた。
(吸収倍率) −(濾過残ケルfflffi(g)−0,2)10.2
 (倍)(尿拡散性) フラフパルブからなるシート(たて:  120mm。
よこ:280朋、厚さ:5m鳳)の上面中央部(100
X240mm)に、えられた造粒体5gをほぼ均一に散
布し、ついでフラフパルブからなる前記シートと同形の
シートにて覆い、上部を手で軽くおさえ、テスト用おむ
つを作製した。
前記おむつの上面中央部に滴下ロートを通して人工尿的
200ccを注入した。30分経過後、上部のフラフバ
ルブを除き、人工尿で膨潤した造粒体の長さ(よこ)を
計測し、拡散長(關)とした。かかる拡散長が長いもの
ほど造粒体がより広範囲に吸収にあずかることを示唆す
るため、尿拡散性はおむつなどの吸収帯をもつ製品にと
って非常に重要な物性である。
実施例2〜4 第1表に示した製造例1または2でえられた原料の高吸
水性樹脂粉末、界面活性剤および無機粉末を調整し、実
施例1で用いたものと同じ表面架橋剤を用い、実施例1
に準じて高吸水性樹脂の造粒体をえた。
えられた造粒体の粒度分布および物性の測定を実施例1
と同様にして行なった。その結果を第1表に併せて示す
比較例1 界面活性剤を添加しなかった以外は実施例1と同様にし
て高吸水性樹脂の造粒体をえ、えられた造粒体の粒度分
布および物性の測定を実施例1と同様にして行なった。
その結果を第1表に併せて示す。
比較例2 シクロヘキサンの追い出しを行なわなかった以外は実施
例1と同様にして高吸水性樹脂の造粒体をえ、えられた
造粒体の粒度分布および物性の測定を実施例1と同様に
して行なった。その結果を第1表に併せて示す。
第1表に示した結果より、実施例1〜4でえられた造粒
体は、いずれも実用上適度な12〜100メツシユの粒
度であるものが72%以上であり、比較例1および2で
えられたものと比べて造粒性がよく、しかも人工尿吸収
速度、イオン交換水吸収倍率、生理食塩水吸収倍率およ
び原鉱散性もはるかにすぐれていることがわかる。
[発明の効果] 本発明の造粒方法によれば、密度が均一であり、局所ブ
ロックの発生がなく、溶媒がほとんど残存しないので衛
生的で、人体にとって安全であり、適度な強度があり、
しかも大部分が用途に適した粒径を有し、さらに吸水速
度が従来のものよりもはるかにすぐれているので、紙お
むつ、生理用品などの衛生関係の吸水性向上剤、農・園
芸用保水剤、土壌改良剤などの種々の用途に好適に使用
しうる高吸水性樹脂の造粒体かえられる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 HLBが2.1〜5.0のソルビタン系界面活性剤
    の有機溶媒溶液を高吸水性樹脂粉末と混合し、該有機溶
    媒を揮発させて高吸水性樹脂粉末中の有機溶媒の含有率
    を5重量%以下としたのち、水を添加して高吸水性樹脂
    粉末中の含水率を35〜60重量%に調整し、該高吸水
    性樹脂粉末と無機粉末とを混合し、ついで乾燥すること
    を特徴とする高吸水性樹脂の造粒方法。 2 前記高吸水性樹脂粉末がアクリル酸塩系重合体架橋
    物である請求項1記載の造粒方法。
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