JPH0770228A

JPH0770228A - 吸水性樹脂の製造方法

Info

Publication number: JPH0770228A
Application number: JP21764793A
Authority: JP
Inventors: Masunori Ozaki; 益教尾崎; Akio Ikeda; 明夫池田; Takao Honmochi; 隆夫本持
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1993-09-01
Filing date: 1993-09-01
Publication date: 1995-03-14
Anticipated expiration: 2014-05-31
Also published as: JP2898180B2

Abstract

(57)【要約】【構成】水、分散剤および架橋剤からなる処理液にて吸
水性樹脂粉末を処理する際の処理液添加後の乾燥中また
は乾燥終了直後に、未処理吸水性樹脂粉末を加えて攪拌
混合する。。【効果】処理液で処理した吸水性樹脂粉末に未処理吸水
性樹脂粉末を混合するので、吸水性樹脂粉末の処理量を
低減でき、そのため処理の負担が軽減し、生産性が向上
する。また、得られる吸水性樹脂は充分に実使用が可能
な品質を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吸水性樹脂の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】吸水性樹脂は高い吸水量を有し、保水力
にも優れていることから、おむつ、生理用品などの衛生
用品はもとより、農業、園芸、食品、医薬などの分野で
も広く使用されている。一般に、吸水性樹脂には、高い
吸水量と保水力のほかに、高いゲル強度を有することが
要求される。吸水性樹脂のゲル強度が弱いと、例えばお
むつ製品の場合、含水ゲルが糊状となり、乳児の体重と
動きにより型崩れを起こし、おむつ漏れの原因となる場
合がある。さらに、ゲル強度が弱いと、含水ゲルのべと
つきが大きく、ウェットバックが悪くなり、おむつの品
質が悪くなる。

【０００３】そのため、従来より、二次処理として、吸
水性樹脂粉末の表面に処理を施してゲル強度を大きくす
ることが行われている。すなわち、特開昭５８−４２６
０２号公報には、水酸基またはカルボキシル基を有する
親水性架橋重合体を、メタノール、エタノールなどの分
散媒に分散させ、多価金属塩等の架橋剤で表面を架橋し
て、吸水速度およびゲル強度を高めることが開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような二次処理は、攪拌混合工程と乾燥工程とを必要と
するため、その処理能力に限界があった。そのため、全
ての吸水性樹脂に二次処理を施すことは処理能力のうえ
で困難であった。そこで、未処理吸水性樹脂粉末（一次
処理品）を、二次処理した吸水性樹脂粉末（二次処理
品）に混合することが提案されているが、混合して得ら
れる吸水性樹脂はゲル強度などの品質が二次処理品に比
べて非常に劣るため、実用に供することができなかっ
た。

【０００５】本発明の主たる目的は、二次処理の負担を
軽減し、かつ実使用が可能な品質を有する吸水性樹脂の
製造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】上述の技術的
課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を重ねた
結果、未処理吸水性樹脂粉末（一次処理品）と、二次処
理した吸水性樹脂粉末（二次処理品）とを単に混合する
のではなく、二次処理工程における処理液添加後の乾燥
中または乾燥終了直後に、未処理吸水性樹脂粉末を添加
し攪拌混合するときは、実使用が可能な高い品質を有す
る吸水性樹脂が得られるという新たな知見を得て、本発
明を完成するに到った。

【０００７】すなわち、本発明の吸水性樹脂の製造方法
は、水、分散剤および架橋剤からなる処理液にて吸水性
樹脂粉末を処理するにあたり、前記処理液添加後の乾燥
中または乾燥終了直後に、未処理吸水性樹脂粉末を添加
することを特徴とする。かかる本発明によれば、二次処
理した吸水性樹脂粉末に一次処理品である未処理吸水性
樹脂粉末を混合するので、吸水性樹脂粉末の二次処理量
を低減でき、二次処理の負担が軽減する。また、得られ
た吸水性樹脂はゲル強度などの品質が二次処理品と同等
か、あるいは殆ど変わらない程度であるので、充分に実
使用が可能である。

【０００８】本発明において使用される吸水性樹脂とし
ては、従来より使用されている種々の吸水性樹脂、例え
ば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共重合体およびその塩、澱粉−アク
リロニトリルグラフト共重合体の加水分解物などがあげ
られ、とくにカルボキシル基および／またはカルボキシ
レート部分を有する重合体、例えば主鎖にアクリル酸ま
たはアクリル酸塩のモノマー単位を有する重合体または
共重合体からなるポリアクリル酸系の吸水性樹脂を使用
するのが好ましい。

【０００９】かかるポリアクリル酸系の重合体として
は、例えばポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、アクリ
ル酸とアクリル酸塩との共重合体等があげられる。ここ
で、ポリアクリル酸塩およびアクリル酸塩の塩部分とし
ては、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属
塩、アンモニウム塩等の有機塩基塩をあげることができ
る。また、親水性等の特性を改良するために、主鎖にア
クリル酸またはアクリル酸塩のモノマー単位を有する重
合体とアクリルアミド、Ｎ−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
もよい。

【００１０】また、吸水性樹脂は架橋したものが好まし
く、架橋に際しては公知の架橋手段を用いることができ
る。例えばＮ−メチロールアクリルアミド等の架橋性モ
ノマーとの共重合体を加熱したり、ペルオキソ硫酸カリ
ウム等の酸化性を有する触媒を用いることにより、ある
いは２個以上の重合性不飽和結合を有するＮ，Ｎ’−メ
チレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジアク
リレート等の架橋剤を重合の際に添加したりして架橋す
ることができる。

【００１１】通常はアクリル酸またはアクリル酸塩の水
溶液に、必要に応じて他の共重合性モノマーおよび上記
の架橋剤を添加して重合させる方法が採用されている。
この方法で得られる重合体は乾燥すると塊状に固化する
ので、高吸水性樹脂素材に適した大きさの粒径に粉砕機
を用いて粉砕する。なお、乳化重合または懸濁重合によ
り得られる重合体は小さな球状をなしているので、その
まま用いてもよく、さらに粉砕して微細化して用いても
よい。

【００１２】かくして得られる吸水性樹脂粉末（一次処
理品）の粒径は、タイラー標準篩において５〜４００メ
ッシュ品が好ましく、１６〜１５０メッシュ品（１１０
〜１０００μｍ）がより好ましい。吸水性樹脂粉末の二
次処理を行うための処理液は、水、分散剤および架橋剤
からなる。

【００１３】分散液は、二次処理の際に凝集によるダマ
が発生するのを防止し、均一な架橋処理を行うために使
用される。かかる分散液としては、例えばジエチレング
リコールメチルエーテル、ジエチレングリコールエチル
エーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジ
エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリ
コールメチルエーテル、プロピレングリコールエチルエ
ーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジプ
ロピレングリコールエチルエーテル、トリプロピレング
リコールメチルエーテル、テトラエチレングリコールジ
メチルエーテルなどのエーテル化合物；ブタンジオール
（例えば１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオ
ール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオー
ル）、ペンタンジオール（例えば１，５−ペンタンジオ
ール、１，３−ペンタンジオール、２，３−ペンタンジ
オール）、ヘキサンジオール（例えば１，６−ヘキサン
ジオール、２，５−ヘキサンジオール）、２−メチル−
２，４−ペンタンジオール、２−メチル−２，３−ブタ
ンジオールなどの炭素数４〜６の二価アルコールなどが
あげられる。分散剤の使用量は、吸水性樹脂１００重量
部に対して０．０５〜１０重量部であるのが好ましい。
また、水１００重量部に対しては２〜５０重量部である
のが好ましい。

【００１４】また、水を添加するのは、二次処理におけ
る架橋深度、すなわち吸水性樹脂の架橋部分の表面から
の深さを均一化するためである。水の添加量は、吸水性
樹脂１００重量部に対して１〜５０重量部であるのが好
ましい。また、これらの水および分散剤と共に添加され
る架橋剤は、前記吸水性樹脂と反応しうる２個以上の官
能基を有するものである。かかる架橋剤としては、とく
に吸水性樹脂が有するカルボキシル基またはカルボキシ
レート部分と反応しうるものであればよく、例えばアル
デヒド化合物（グルタルアルデヒド、グリオキザールな
ど）、イソシアネート化合物（例えば２，４−トリレン
ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートな
ど）、ハロエポキシ化合物（例えばエピクロルヒドリ
ン、エピブロモヒドリンなど）、エポキシ化合物（例え
ばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ジエチレ
ングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリ
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、ジプロピレングリコールジグリシ
ジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジル
エーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ポリグリ
セリンポリグリシジルエーテル、ペンタエリトリトール
ポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジル
エーテルなど）、多価の金属化合物などをあげることが
できる。これらの架橋剤のうち、エポキシ化合物および
アルミニウム塩とアルミン酸塩またはアルミニウム塩と
アルカリ金属水酸化物との反応によって得られる水酸化
アルミニウムゲル（特開昭６２−２５０７２号公報を参
照）を使用するのが好ましい。

【００１５】これらの架橋剤の添加量は、求める吸水特
性、ゲル強度等に応じて適宜決定することができるが、
通常、吸水性樹脂１００重量部に対して０．００１〜１
０重量部、好ましくは０．００５〜５重量部の割合で用
いられる。二次処理方法としては、種々の方法があげら
れるが、一般には、混合機に吸水性樹脂粉末を収容し、
これに分散剤と架橋剤とを水に溶解または分散させた処
理液を攪拌しながら滴下またはスプレーし、充分に混合
して架橋処理した後、乾燥機で乾燥する方法などが採用
される。

【００１６】使用する混合機はとくに限定されず、ナウ
ターミキサー、リボンブレンダー、コニカルブレンダ
ー、ヘンシェルミキサー、ライカイ器などの混合機がい
ずれも使用可能である。また、処理後に行う乾燥に際し
ても、通常の乾燥機、例えば熱風循環乾燥機、減圧乾燥
機などがいずれも使用可能である。乾燥温度は室温〜１
５０℃、好ましくは９０〜１４０℃であり、かつ乾燥時
間は含水率が１〜７％になるように設定するのが好まし
い。

【００１７】本発明においては、前記処理液添加後の乾
燥中または乾燥終了直後に、未処理吸水性樹脂粉末を添
加し攪拌混合する。ただし、乾燥中の未処理吸水性樹脂
粉末の添加は、乾燥終了後の冷却に時間が必要であるた
め、乾燥終了直後に未処理吸水性樹脂粉末を添加するの
が好ましい。ここで、乾燥終了直後とは、乾燥機から取
り出した製品の温度が殆ど下がらないまでの時間をい
い、具体的には製品の温度が５℃以上下がらないまでの
時間である。

【００１８】未処理吸水性樹脂粉末との攪拌は、開放状
態で行ってもよいが、密閉状態で行うほうが、未処理吸
水性樹脂を混合して得られる吸水性樹脂の品質が高くな
るので好ましい。その理由は明らかではないが、処理液
の蒸気が未処理吸水性樹脂に吸収され、二次処理効果を
発揮するためではないかと考えられる。密閉状態で攪拌
混合するには、例えばスーパーミキサーに処理品を入
れ、蓋をして加熱、攪拌混合すればよい。

【００１９】また、処理後の冷却された二次処理品を加
熱して、これに未処理の吸水性樹脂を混合しても、得ら
れる製品は品質が劣っており、かつ加熱を必要とするの
で好ましくない。一方、未処理の吸水性樹脂をあらかじ
め加えて二次処理を行っても、品質は充分でない。乾燥
中または乾燥終了直後における未処理吸水性樹脂粉末の
添加量は、二次処理吸水性樹脂粉末１００重量部に対し
て１０〜５００重量部、好ましくは５０〜１５０重量部
である。未処理吸水性樹脂粉末の添加量が１０重量部よ
り少ないときは、実質的に二次処理品だけの製品と変わ
らず、二次処理の負担を軽減することにならない。一
方、未処理吸水性樹脂粉末の添加量が５００重量部を超
えるときは、ゲル強度などの品質が劣ったものになる。

【００２０】なお、処理液の添加量を一定にして未処理
吸水性樹脂粉末の添加量を増大させると、ゲル強度が低
下するので、未処理吸水性樹脂粉末の添加量が多いとき
は、処理液の添加量もそれに応じて増大させるのが好ま
しい。二次処理吸水性樹脂粉末と未処理吸水性樹脂粉末
との攪拌混合は、未処理吸水性樹脂粉末の添加が乾燥終
了直後の場合には、そのまま前記した混合機を使用して
２〜５分間行えばよい。また、乾燥中の場合は乾燥後の
攪拌混合はとくに必要はないが、均一な混合を行ううえ
で混合処理を行うのが好ましい。

【００２１】

【実施例】

参考例（未処理吸水性樹脂粉末の調製）８０％アクリル酸水溶液７５．０重量部、４８．６％水
酸化ナトリウム水溶液５４．９重量部、脱イオン水５
６．１重量部を混合し、中和度８０％のモノマー水溶液
を調製した。

【００２２】次に、得られたモノマー水溶液１０２３ｇ
に１％Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド水溶液１
５ｇを添加した後、窒素ガスにて溶存酸素を置換した。
ついで、１％過硫酸カリウム３３ｇ、１％ピロ亜硫酸カ
リウム４０ｇおよび０．０４％グリオキザール水溶液２
５ｇを順次１５秒かけて投入混合した。なお、上記の
０．０４％グリオキザール水溶液は、グリオキザール
（４０％水溶液、日本合成化学社製）を水で１００倍に
希釈したものである。

【００２３】得られた混合液を縦１５cm、横２０cm、高
さ４cmの箱形容器（ＳＵＳ製、内面テトラフルオロエチ
レン樹脂加工）に注入し、温度３５℃のウォーターバス
を用いて重合を行わせ、含水ゲルを得た。この含水ゲル
をドラムドライヤーで乾燥してフレーク状とし、これを
ピンミルで粉砕してアクリル酸−アクリル酸塩共重合体
架橋物からなる平均粒径４２メッシュの吸水性樹脂粉末
（一次処理品）を得た。実施例１〜７ (1) 二次処理用処理液の調製水１０ｇに、分散剤としてジエチレングリコールモノエ
チルエーテル１ｇ、架橋剤としてエチレングリコールジ
グリシジルエーテル０．１ｇを溶解させて処理液を得
た。 (2) 二次処理参考例で得た一次処理品１００ｇを小型攪拌機に入れ、
攪拌しながら前記処理液の全量を噴霧して添加し、さら
に２分間攪拌した後、含水率が約７％になるように１４
０℃の温度で乾燥した。乾燥直後の樹脂が熱いままの状
態で小型攪拌機に入れ、さらに前記一次処理品を表１に
示す量でそれぞれ添加し、開放状態および密閉状態のい
ずれかで３分間攪拌混合した。かくして得られた各実施
例の吸水性樹脂について、ゲル強度を測定した。その結
果を表１に併せて示す。（ゲル強度の測定方法）１００ｍｌのビーカーに０．９
％食塩水６０ｇを加え、マグネットスターラーで攪拌し
ながら、吸水性樹脂２ｇを添加してゲル化させた。生成
したゲルを８時間放置した後、カードメーター（飯尾電
機（株）製）を用いてゲルの硬さを測定した。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から、一次処理品の配合量が多くなる
に従ってゲル強度は低下するものの、各実施例で得た吸
水性樹脂は、いずれも高いゲル強度を有していることが
わかる。また、実施例３と７との比較から、開放状態よ
りも密閉状態で攪拌混合したほうが高いゲル強度が得ら
れている。比較例１〜６参考例で得た一次処理品を実施例１〜７と同様にして処
理し、乾燥後、一次処理品を添加せずに放冷し、二次処
理品を得た。ついで、充分に放冷された二次処理品１０
０ｇと一次処理品の表２に示す量とをそれぞれ小型攪拌
機に入れ、３分間攪拌混合した。かくして得られた各比
較例の吸水性樹脂について、前記と同様にしてゲル強度
を測定した。その結果を表２に併せて示す。なお、二次
処理品の樹脂温度は２６℃であった。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２から、比較例２〜５のように、単に一
次処理品と二次処理品とを混合するだけでは、比較例６
の一次処理品単独の場合に比べてゲル強度は向上するも
のの、比較例１の二次処理品単独の場合に比べてゲル強
度が著しく低下することがわかる。実施例８〜９および比較例７〜９参考例で得た一次処理品を表３に示す量でかつ同表に示
す処理液で実施例１〜７と同様にして処理し、同表に示
す一次処理品を攪拌混合した。かくして得られた各実施
例および比較例の吸水性樹脂について、ゲル強度を前記
と同様にして測定した。その結果を表３に併せて示す。

【００２８】

【表３】

【００２９】実施例３，８，９のように、乾燥直後に一
次処理品を混合するときは、比較例７〜９のように一次
処理品をあらかじめ混合しておくよりも、同じ処理液量
で高いゲル強度が得られることがわかる。また、実施例
８，９における一次処理品の添加量は実施例３よりも高
いにもかかわらず、処理液の使用量を実施例３のそれよ
りも多くすることにより、ゲル強度が低下するのが防止
されている。実施例１０〜１２および比較例１０〜１１参考例で得た一次処理品２ｋｇをジャケット付小型攪拌
機（容量：１０リットル）に入れ、攪拌しながら処理液
（水２００ｇ、ジエチレングリコールモノエチルエーテ
ル２０ｇおよびエチレングリコールジグリシジルエーテ
ル２ｇを混合溶解したもの）を噴霧して添加した後、さ
らに３分間攪拌した。ついで、含水率が約７％になるよ
うに攪拌機のジャケットに蒸気を入れ、開放状態にて１
００℃で乾燥した。乾燥には２５分間必要であった。こ
れらの工程の間、表４に示す各段階でそれぞれ一次処理
品２ｋｇを添加した。乾燥終了後、各試料の条件を一定
にするために５分間攪拌を続けた。その間、ジャケット
への蒸気の導入を停止し、１分間通水して若干冷却させ
た。かくして得られた各実施例および比較例の吸水性樹
脂について、ゲル強度を前記と同様にして測定した。そ
の結果を表４に併せて示す。

【００３０】

【表４】

【００３１】表４から、一次処理品の添加時期が乾燥終
了直後のときに最もゲル強度が高く、ついで乾燥開始か
ら２０分後、１０分後の順になっていることがわかる。比較例１２比較例１で調製した二次処理品１００ｇを加熱して樹脂
温度を９５℃にし、小型攪拌機に入れ、さらに一次処理
品１００ｇを加えて密閉し、５分間攪拌混合した。得ら
れた吸水性樹脂のゲル強度を前記と同様にして測定した
ところ、２３０００ｄｙｎ／ｃｍ²であった。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、処理液で処理した吸水
性樹脂粉末に未処理吸水性樹脂粉末を混合するので、吸
水性樹脂粉末の処理量を低減でき、そのため処理の負担
が軽減され、生産性が向上する。また、処理液添加後の
乾燥中または乾燥終了直後に、未処理吸水性樹脂粉末を
添加することにより、得られる吸水性樹脂は充分に実使
用が可能な品質を有しているという効果がある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水、分散剤および架橋剤からなる処理液に
て吸水性樹脂粉末を処理する吸水性樹脂の製造方法にお
いて、前記処理液添加後の乾燥中または乾燥終了直後
に、未処理吸水性樹脂粉末を添加することを特徴とする
吸水性樹脂の製造方法。