JPH03501493A - 水性液に対する吸収速度の高いポリマー - 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】 水性液に対する吸収速度の高いポリマーこの発明は、水および水性液を迅速に吸 収し、例えば、衛生用品（例えば、おむつおよび生理用ナプキン等）および他の 医療用品等の吸収性使い捨て製品の材料および保水性土地改良剤としての用途を 有するポリマー、該ポリマーの製法および水等の吸収剤としての該ポリマーの使 用に関する。

近年、水や体液に対して高い吸収能を示す種々のポリマーが開発されている。こ の種のポリマーの大部分のものは澱粉を原料とするポリマー［例えば澱粉−アク リルニトリループロフポリマー（米国特許第３，９９７．４８４号、同第３，６ ８１．８１５号、同第４．１５５．８８８号、および同第３．９３５，０９９号 １およびゼラチン他派□　粉誘導体く西独国特許公關公報第２７　０Ｚ　７８１ 号］、セルロースを原料とするポリマー［例えば、アルキル−もしくはヒドロキ シアルキルセルロース（日本国特叶公開公報１７７／１２５．４８１号）、カル ボキシメチルセルロース（西独国特許公告公報第８６２．１３０号および英国特 許第１　、１’５９．．９４９号明細書］および多糖類を原料とするポリマー（ 西独国特許公開公報第２６　５０　３７７号）等である。多数の特許明細書に記 載されている完全に合成された吸収剤としてはアクリル酸もしくはメタクリル酸 の架橋ポリマーおよびコポリマー（西独国特許公開公報第２４　２９　２３６号 、同第２６１４６６２号、同第２７　１２　０４３号、同第２６　５３　１３５ 号、同第２６　５０　３７７号、同第２８　１３　６３’４号、米国特許第４゜ ０１８．９５１号、同第３．９２６．８９１号、同第４．０６６．５８３号およ び同第４．０６２．８１７号）、マレイン酸誘導体（米国特許第４，０４１，２ ２８号）およびアクリルアミドプロパンスルホン酸コポリマー（西独国特許公告 公報第３１　２４　００８号）等が例示される。

この種の既知の吸収剤は実用的には水に不溶であって、平衡状態において、それ らの自重の何倍もの水、尿またはその他の水性溶液を吸収するが、水性液の吸収 速度が比較的遅いｔ；めに補助的な役割しか果さず、これに関しては、一部の特 許明細書に言及されているに過ぎない。例えば、西独国特許公開公報第２８　１ ３　６３４号には、アクリル酸／アクリルニトリル／ステアリルメタクリレ−１ ・混合ポリマーが記載されており、該混合ポリマーは３０秒以内に、自重の３８ 倍の人工尿を吸収するとされている。

西独国特許公告公報第３１　２８　１００号によれば、種々の水溶性物質、例え ば糖、深索または′ｆＩ７を酸アルミニウム等を添加することによって液体の吸 収速度が促進される。

西独国特許公開公報第２８　４４　９５６号およびヨーロッパ特許第０００９９ ７７号によれば、半合成または全合成の粉状吸収剤を、大抵の場合は有機溶媒に 溶解したポリエーテル類（該公報）まＩ；は脂肪アルコール類、脂肪酸またはそ のエステル類（該特許）を用いて後処理することによって、血液の吸収速度が部 分的に改良される。

この発明の課題は、既知の吸収剤として使用されているポリマーの水または尿や 血液等の水性液に対する吸収速度を改良し、また、水溶性ポリマーの溶解度と溶 解速度を高めることである。

驚くべきことに、粒径分布が０．２龍以下、好ましくは０゜１以下、就中、０． ０５ｉ＋ｍ以下である微細に粉砕したポリマーを常法に従って凝集させることに よって、最初の生成物よりも粒径の大きな粒状ポリマーを用いることにより、水 や水性溶液に対する吸収速度が明確に促進されることが判明した。この場合、凝 集化ポリマーの粒径分布は０．１〜０．５ｍｍ、特に０．２〜１．０關が好まし いが、粒径が１＋ｍｍ以上の粒状生成物を調製することも可能である。

、凝集化は、凝集助剤の水溶液または含水混合物を用いておこなうのが好ましい 。この場合、凝集助剤は適当な方法によって、微細に粉砕された状態で、被凝集 ポリマーと合体される。凝集助剤の水溶液または水性分散液を撹拌下で被凝集ポ リマーに吹き付ける方法が好ましい。しかしながら、凝集助剤は、水に対して混 和性を有する有機溶媒もしくは水に対して混和性を有さない有機溶媒または水と この種の有機溶媒との混合物に溶解または分散させてもよい。この場合、適当な 不活性な気体、好ましくは空気を用いて駆動される渦流層が非常に適している。

またこの場合、系から水を除去して凝集物を乾燥するために、空気はすぐに加熱 できるので好ましい。この方法を実施する装置としては、渦流層乾燥器が特に好 ましいことが判明しｔ；。個々のプロセスパラメーター、例えば、被処理ポリマ ー量、空気量、凝集助剤量、空気の温度および凝集剋理時間等は簡単な実験によ って適宜選定される。

凝集化は、噴霧装置と回転性混合機を備えたミキサー内で実施される。この場合 、該混合機には、ミキサーの壁部の付着物を削り取るガイドブレードが装着され る。撹拌機の回転数が一定の値になつｔ；後、混合機の回転性ガイドブレードが 被処理物マスから出現する際に個々の微粒子が噴き出され、このようにして粉末 の流動床が形成される。この段階において、分散もしくは溶解しＩ；凝集助剤の 噴霧ノズルからの吹き付けをおこなう。この装置は、室温または加熱用もしくは 冷却用マントルを用いるより高温もしくはより低温において駆動される。

このような方法によって凝集される適当なポリマーとしては、多糖類、例えばセ ルロース、セルロース誘導体（例えば、カルボキシメチルセルロース、アルキル −まＩ；はヒドロキシアルキルセルロース等）、澱粉、澱粉誘導体、植物ゴム（ キサンタンゴム、アルギン酸）およびこれらの塩類を原料とする水溶性まＩ；は 水膨潤性ポリマー並びに（メタ）アクリル酸または（メタ）アクリル酸誘導体を 原料とするポリマーまたはコポリマーが例示される。この場合、アクリル−、メ タクリル−またはアクリルアミドメチルプロノ（ンスルホン酸、これらの酸の塩 類およびアクリル−またはメタクリルアミドのホモポリマーもしくはコポリマー あるいはこれらの七ツマー類とビニルピロリドンおよび／またはビニルアセテー トとのコポリマーが特に重要である。これらのポリマー類は、少なくとも二官能 性の架橋剤を用いて架橋してもよく、このような架橋ポリマーは非水溶性で、水 中で膨潤する。上述のポリマー類は全て、既知の方法によって調製することがで きる。

凝集助剤としては、出発原料自体、即ち、合成原料もしくは天然原料（溶解状態 もしくは膨潤状態の多糖類原料）から得られる水溶性または水膨潤性のポリマー を使用することができる。天然原料から得られるこの種の水溶性もしくは水膨潤 性ポリマーとしては澱粉、特にトウモロコシ澱粉、セルロース誘導体、例えばカ ルボキシメチルセルロース、アルキル−もしくはヒドロキシアルキルセルロース 、澱粉、澱粉誘導体、植物ゴム（キサンタンゴム、アルギン酸）およびこれらの 塩類並びに合成原料から得られるポリマーとしては、（メタ）アクリル酸または （メタ）アクリル酸誘導体のポリマーまＩ；はコポリマー、例えばアクリル−、 メタクリル−またはアクリルアミドメチルプロパンスルホン酸、これらの酸類の 塩およびアクリル−もしくはメタクリルアミドのホモポリマーまＩこはコポリマ ーまｔ二はこれらの七ツマー類とビニルピロリドンおよび／またはビニルアセテ ートまＩ；はポリビニルアルコールとのコポリマーが例示される。これらのポリ マー類は、少なくとも二官能性の架橋剤によって架橋してもよく、これによって 非水溶性で水膨潤性のポリマーが調製される。

エマルジョンポリマーとして水性分散液中に、乳化剤によって可溶化されて球状 微粒子形態で存在するより低分子量もしくはより高分子量のポリマーも使用でき る。この場合、エマルシヨンは水中油型（水不溶性ポリマーの場合）または油中 水を（水溶性ポリマーの場合）のいずれであってもよい。周知のように、油相は 大抵の場合は、水と混和性のない脂肪族もしくは芳香族炭化水素（例えば、ヘキ サン、トルエン）のような水と混和性のない有機溶媒から成る。

水中油型エマルジョンを生成し得るポリマーとしては、ブタジェン、スチレン、 イソプレン、クロロブレン、アクリルニトリル、ビニルアセテート、ビニルクロ リド、ビニリデンクロリド、アルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレー トのホモポリマー、これらの七ツマー類のコポリマー、およびこれらのモノマー 類とメチルスチレン、インブチレンまたはエチレンとのコポリマーが例示される 。

油中水型エマルジョンとして使用し得るポリマーとしては、前述の（メタ）アク リル酸誘導体から得られる水溶性もしくは水膨潤性のホモポリマーもしくはコポ リマーが例示される。これらのポリマー類は架橋されていてもよく、あるいは未 架橋であってもよい。

さらに、凝集化し得る他の物質も使用し得る。例えば西独国特許公告公報第３１ 　２８　１００号に記載されているようなポリマー、即ち、液体の吸収速度を改 良するｔ；めに用いられるポリマーも凝集助剤として使用し得る。

吸収速度を評価するｔ；めに、シュラオホ（Ｗ　、　Ｆ　、　Ｓ　ｃｈｌａｕｃ ｈ）による必要吸収性試験（Ｄｅｍａｎｄ　−Ａｂｓｏｒｂｅｎｅｙ　−Ｔｅ５ ｔ）［フオアトラーク・インデックス（Ｖｏｒｔｒａｇ　Ｉ　ｎｄｅｘ）　１９ ７８年、アムステルダム］に準拠して、モデル尿の吸収について調べ、６０秒後 の吸収速度並びに２０分後および４０分後の最大吸収量と保持能を評価した。モ デル原溶液（尿素２．０％、ＮａＣＱｏ、９％、ＭｇＳ　Ｏ４０−１％およびＣ ａＣＱ２を蒸留水に溶解させた溶液）を入れたメスビユレット、および該メスビ ユレットに接続されたモデル尿通過用開口部を有する試験テーブルから成る測定 装置を使用した。薄いフリース（ＩＯＸＩ３　、５　ｃｍ）で覆った試験テーブ ル上において、本発明による生成物０゜５ｇと「アエロジル（Ａｅｒｏｓｉｌ） ２００Ｊ５ｍｇを混合し、液体の出口を中心とする直径４．５ｃｍの円形平面内 に均一に散布しｔ；。ホースを閉鎖し、小さな圧力を加えてモデル原溶液と粉状 物とを接触させることによって、モデル尿を本発明による生成物に吸収させた。

モデル原溶液の吸収量を６０秒後に読み取り、さらに、２０〜３０分後に最初の 最大吸収量を読み取った。次いで、膨潤しｔ；ゲルに１０９／ｃ＋ａ”の圧力を ５分間印加することによって保持能を評価した。得られた６０秒後の吸収量、最 大吸収量および保持能に関するデータは後述の実施例において表に示す。

より短時間で液体の吸収速度を測定する別の方法として、チーバッグ試験をおこ なった。即ち、アエロジルを添加しない被験物０．２９をチーバッグに入れて液 体の吸収量を１５秒後に秤量し、被験物１９あたりに換算した。

本発明は、衛生用品、例えばおむつや生理用ナプキン等において、体液、例えば 水分や尿等の吸収剤として使用される請求項１記載のポリマーを保有する使い捨 て製品にも関する。

実施例１〜７ 粉状ポリマーの凝集化は渦流層床乾燥機（Ｗｉｒｂｅｌｓｃｈｉｃｂｔｂｅｔｔ ｓ　−ｃｈｉｃｈｔｔｒｏｃｋｎｅｒ）を用いておこなった。この乾燥機は垂直 方向に円錐形の金属製シリンダーから成り、該シリンダーの下端部はフィルター 底部によって閉鎖され、また、該シリンダーは空気吸引装置を有する。被処理粒 状物はこのシリンダー内において、調節可能な量の空気によって、個々の微粒子 が運動するまで貫流させ、流動床または渦流床を十分にまぜ合わせる。この段階 において、凝集助剤溶液を噴射ノズルから噴霧させる。凝集助剤の量、空気量お よび空気温度は一定の範囲内において変化させることができる。

実施例１〜７の場合には、上記の装置内へ、微細に粉砕しｔ；粉状の部分架橋ポ リアクリル酸［粒径９０μ以下の粒子の含有量：９０重量％；モデル尿吸収速度 ：　１５＋＋＋Ｑ／９（ＤＡＴ　６０秒値）］を充填し、貫流空気を用いて１１ ０℃まで加熱した。次いで、渦流床中のポリマーを５〜１５分間以内に、低分子 量ポリアクリル酸の水溶液を吹き付けることによって凝集させた。この操作条件 と結果を以下の表−１にまとめて示す。粒径が９０〜６３０μｍの粒子の含有量 が８９〜９５重量％の凝集粒子が得られ、該凝集粒子の吸収速度は最初の吸収速 度（ＤＡＴ６０秒値）１５ｍ＋１２／９から２３０ｍＱ／ｇまたはそれ以上の値 まで改良された。

実施例８〜１２ 前述の装置内において、実施例１〜７の場合のように微細に粉砕したポリマー（ 粒径１５０ｕｓ以下の粒子の含有量：８８重量％）を、空気温度１２０℃の条件 下で、塩化ナトリウムを添加するかまたは添加しない高分子量アクリル酸／アク リルアミドコポリマー（Ｍ　ｖ　−８Ｘ　１０　’ｇ／ｍｏｌ）の水溶液を用い て凝集させた。粒径が１５０〜８５０μｍの粒子の含有量が５３〜９０重量％の 凝集粒子が得られ、該凝集粒子は最初の吸収速度を改良しＩ；。結果を以下の表 −２に示す。

実施例１３〜１５ 微細に粉砕された架橋度の非常に低いアクリル酸コポリマー［粒径９０μ以下の 粒子の含有量：　１００重量％；モデル尿吸収速度（ＤＡＴ６０秒値）：　２． ２Ｉ１１２／９］を１２０°Ｃにおいて、高分子量アクリルｌｔ＆／アクリルア ミドコポリマー（Ｍｖ−８Ｘ　１０　’９／ｍｏｌ）の水溶液を用いて凝集させ た後、さらに、硫酸アルミニウム水溶液を同じ直皮条件下で吹き付けた。このよ うな処理をおこなうことによって、出発ポリマーの最初の吸収速度（２、２ｒｔ ｒＱ／　ｍ１ｎ）は１２〜１４　ｍＱ／ｍｉｎまで改良されＩ；。粒径が９０〜 ６３０μ鶏の粒子の含有量が７２〜８５重量％の凝集粒子が得られた。操作条件 および結果を以下の表−３に示す。

施例１６および１７ 微細に粉砕した部分架橋アクリル酸コポリマー［粒径９０μ以下の粒子の含有量 ：９６！量％；モデル尿吸収速度：　１８１１１２／９（１５秒、チーバッグ試 験）］を、５０℃において、低分子量ポリアクリル酸（Ｍｖ−６，０００）の水 性液（該水性液中においては、非常に微細に粉細されな低架橋度ポリマーが膨潤 状態で存在する）を用いて前記実施例の場合と同じ装置内で凝集させた。凝集助 剤溶液はホースポンプを用いて調製し、加圧下で噴霧した。

粒径が９０〜３００μｍの粒子の含有量が６０〜６５重量％で、粒径が３００〜 ８００μ重の粒子の含有量が約２４重量％の凝集粒子が得られた。操作条件と結 果を以下の表−４に示す。表−４から明らかなように、凝集生成物はチーバッグ 試験（浸漬時間２１５秒間）においても、非凝集出発物よりも明らかに高い液体 吸収速度を示す。

実施例１８および１９ 微細に粉砕した水溶性高分子量ポリアクリルアミド（粒径９０μ以下の粒子の含 有量：９２重量％；分子量：４Ｘ１０つをポリアクリル酸水溶液を用いて渦流層 乾燥機内において６５℃で凝集させた。

粒径が９０〜３００μｍの粒子含有量が８０〜８５重量％で、粒径が３００〜８ ００μｍの粒子含有量が６〜２０重量％である凝集粒子を得た。操作条件と結果 を以下の表−５に示す。

０．１％溶液を調製する場合、凝集生成物（実施例１８および１９）の溶解速度 は非常に速く、２０〜３０秒以内に完全に水に溶解した。

これに対して、出発原料の溶解速度は明らかに遅く、同じ条件下で溶液を調製す る場合、塊状物が生成し、均一な溶液を生成するまで２０〜３０分間を要した。

哀罠８２０二２２ 微細に粉砕した部分架橋アクリル酸コポリマー［粒径９０μ以下の粒子の含有量 ：９２重量％；モデル尿吸収速度（チーバッグ試験、１５秒間）：　ｌ　８！１ １１２／ｇ］を凝集助剤（澱粉、ポリビニルアルコール）の水溶液を用いて前述 の実施例の場合と同一の装置内において９００Ｃで凝集させた。この溶液はホー スポンプを用いて調製し、窒素ガス圧下で噴霧した。粒径が９０〜’３００／７ １１１の粒子の含有量が５５〜６５重量％で、粒径が３００〜８００μｍの粒子 の含有量が３２〜４２重量％の凝集粒子が得られた。操作条件および結果を以下 の表−６に示す。

実施例２３〜２６ 微細に粉砕した前述の実施例２０〜２２に記載のアクリル酸ポリマーに、渦流未 乾燥機内において、西独国特許公告公報第３１２８１００号記載の水溶性化合物 （成分Ｂ）の溶液を８０°Ｃで噴霧した。この溶液はホースポンプを用いて調製 し、加圧空気を用いて噴霧した。操作条件と結果を以下の表−７に示す。

実施例２７〜３３ 微細に粉砕した部分架橋アクリル酸コポリマー［粒径９０μ以下の粒子の含有量 ：９１．５重量％；モデル尿吸収速度（チーバッグ試験、１５秒間）：　１８　 ＋ｄ／ｇｌを、前述の実施例の場合と同一の装置内において、ポリアクリル酸エ ステルまたはポリビニルアセテートの水性分散液を用いて凝集させた。凝集助剤 の分散液は、場合によっては水で希釈し、ホースポンプを用いて調製し、加圧下 で噴霧した。

粒径が９０〜３００μｍの粒子の含有量が５０〜８８重量％で、粒径が３００〜 ８００μｍの粒子の含有量が１０〜５０重量％の凝集粒子が得られＩ；。操作条 件と結果を以下の表−８に示す。

実施例３４〜３８ 粉状ポリマーの凝集化は回転性混合装置を備えｔ；ミキサー内においておこなっ た。この装置は、垂直方向もしくは水平方向に位置する金属製シリンダー（容積 ６０００＋１ＩＱ）から成り、該シリンダーには、ミキサーの壁部の付着物を除 去するガイドブ１／−ドを有する混合装置、および噴霧装置が装着される。撹拌 機が一定の回転数（３００Ｕｐｍ）に達しｔ；後、混合装置の回転性ブレードが 、噴き出した個々の被処理マス微粒子から出現する際に、粉体流動床が金属製シ リンダーの全長にわたって形成される。この段階において、凝集助剤の分散液も しくは溶液を噴射ノズルから噴霧する。この装置は室温で駆動させた。

実施例３４〜３８の場合には、微細に粉砕された粉状の部分架橋ポリアクリル酸 Ｅ粒径９０μ以下の粒子の含有量＝８８重量％；モデル尿吸収能（１５秒間のチ ーバッグ試験）：１６．５鱈／９１１０００９を充填し、常温で撹拌しながら、 水溶液および／または水性分散液を５〜１５分間噴霧することによって凝集処理 をおこなった。操作条性および結果を以下の表−９に一括して示す。凝集粒子（ 粒径９０〜８００μｍの粒子の含有量：８４〜９９重量％）が好収率で得られた 。これらの凝集粒子の吸収能（１５秒間のチーバッグ試験）は、出発物質の吸収 能（１６ｒｔｒＱ／ｅ）に比べて改良され、３２〜４５ｔｙ＋Ｑ／ｙとなった。

国際調査報告 国際調査報告　ＥＰ　８８０１０９０ ＳＡ　２５４２３

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．水、水に対して混和性のある有機溶媒、水に対して非混和性の有機溶媒また は水とこの種の有機溶媒との混合物を溶媒とする凝集助剤の溶液または分散液お よび所望による他の凝集作用を有する添加剤を用いることによって、微粉末状出 発物質を凝集化することによって製造される、水および水性液に対して高吸収能 を有する天然もしくは合成の水溶性もしくは水膨潤ポリマー。
2. ２．水、水に対して混和性のある有機溶媒、水に対して非混和性の有機溶媒また は水とこの種の有機溶媒との混合物を溶媒とする凝集助剤の溶液または分散液を 用いることによって、微粉末状出発物質を凝集化することを特徴とする、水およ び水性液に対して高吸収能を有する天然もしくは合成の水溶性もしくは水膨潤ポ リマーの製法。
3. ３．出発物質として、粒径が０．２ｍｍ以下、好ましくは０・０１ｍｍ以下、就 中０．５ｍｍ以下の物質を使用する請求項２記載の方法。
4. ４．凝集助剤の水溶液または含水分散液を用いて凝集処理をおこなう請求項２ま たは３記載の方法。
5. ５．凝集助剤の水溶液または含水混合物を用いて凝集処理をおこなう請求項２ま たは３記載の方法。
6. ６．凝集処理を渦流層内でおこなう請求項５記載の方法。
7. ７．凝集処理を、凝集助剤の水溶液または混合物を用いておこなう請求項２から ６いずれかに記載の方法。
8. ８．出発物質として、多糖類を原料とする天然ポリマー、または（メタ）アクリ ル酸誘導体を原料とし、所望により低架橋されていてもよい合成ポリマーを使用 する請求項２から７いずれかに記載の方法。
9. ９．凝集助剤として、被凝集ポリマー自体または（メタ）アクリル酸を原料とす る低分子量ポリマーを使用する請求項２から７いずれかに記載の方法。
10. １０．渦流層を加熱空気によって駆動させる請求項６記載の方法。
11. １１．水および水性液、特に体液に対する吸収剤としての請求項１から１０いず れかに記載のポリマーの使用。
12. １２．水分や尿等の体液に対する吸収剤として請求項１記載のポリマーを保有す る、おむつや生理用ナプキン等の衛生用品に使用する使い捨て製品。