JPH1045812A - 繊維含有吸水性樹脂の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】静置重合における突沸を抑えて、シートの波打
ちや変形などのない吸水性樹脂を効率よく製造できる繊
維含有吸水性樹脂の製造方法を提供することである。 【解決手段】 アクリル酸系モノマーの水溶液に重合開
始剤を加えて、攪拌することなく静置重合を行って繊維
含有吸水性樹脂を製造するにあたり、平均繊維径１〜１
００μｍで長さ０．５〜１０ｍｍの短繊維を前記アクリ
ル酸系モノマーの水溶液に含有させて静置重合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重合前に短繊維を
含有させて重合することにより突沸を防ぐ繊維含有吸水
性樹脂組成物の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、衛生用品、農園芸用土壌改良剤、
吸着剤等のさまざまなところで吸水性樹脂が盛んに使わ
れるようになった。特に使い捨てオムツ、生理用ナプキ
ンへの使用量は年々増加している。通常の吸水性樹脂は
主にアクリル酸塩を重合させたものであり、その製造方
法には逆相懸濁重合、静置重合等が知られている。

【０００３】このうち、逆相懸濁重合は重合熱の除去が
容易という利点があるものの、シクロへキサン等の溶媒
を用いるためコストがかかるという欠点がある。これに
対して、静置重合は、モノマーの水溶液に重合開始剤を
加え、加熱下で攪拌せずに重合を行わせるものであっ
て、安価なコストでシート状の吸水性樹脂を製造できる
が、重合熱の除去が困難であり、そのため突沸による過
大な発泡、波打ち、シートの変形などが生じやすい。そ
の結果、重合工程から乾燥工程への搬送コンベア間の受
け渡しに支障をきたしたり、シートを裁断するのが困難
になる。また品質的にもむらが生じてしまい好ましくな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】静置重合の急激な反応
を抑制する方法としては、特開平４−１７５３１９号公
報に開示の重合方法が挙げられる。この方法は、ビニル
系モノマーを含む水溶液を攪拌せずに、比較的低温度で
重合を行わせ、重合率が７０％以上の段階で必要により
重合温度を上げて重合を完結させるものである。

【０００５】しかし、この方法は、比較的低温度で重合
を行わせるために生産効率が低く、かつ温度管理のため
に複雑な設備を必要とし、しかも製造できるシートの厚
みにも制限があり、さらに得られるシート状の吸水性樹
脂は品質上残存モノマーが高くなるという欠点がある。
本発明の目的は、静置重合における突沸を抑えて、シー
トの波打ちや変形などのない吸水性樹脂を効率よく製造
できる繊維含有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】本発明者らは、上記の課
題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、アクリル酸系
モノマーの水溶液に短繊維を含有させて静置重合すると
きは、発熱反応時にゲル相内部からの水蒸気の逸散が容
易になり、前記のような突沸等の現象を抑えることがで
き、その結果、特別な温度管理を必要としないので、重
合コントロールが容易になり、効率よく繊維含有吸水性
樹脂を製造でき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】本発明の方法によって得られる繊維含有吸
水性樹脂は短繊維が重合当初から添加されているので、
吸水性樹脂から繊維が剥離しにくいという作用もある。
また、この繊維含有吸水性樹脂は、表面から繊維が出て
いるため、おむつ等の吸収体内で吸水性樹脂が移動、脱
落するのを阻止することができる。即ち、本発明の繊維
含有吸水性樹脂の製造方法は、アクリル酸系モノマーの
水溶液に重合開始剤を加えて、攪拌することなく静置重
合するものであって、平均繊維径１〜１００μｍで長さ
０．５〜１０ｍｍの短繊維を前記アクリル酸系モノマー
の水溶液に含有させて静置重合することを特徴とする。

【０００８】このとき、短繊維は、前記アクリル酸系モ
ノマー１００重量部に対して０．１〜５重量部の割合で
含有させるのが好ましい。なお、繊維含有吸水性樹脂
は、特開平５６−６５６３０号公報、特公平３−４５６
５５号公報、特公平８−１９６０９号公報に記載されて
いるように、従来より公知であるが、これらの公報に記
載の方法は、重合した吸水性樹脂と繊維とを混合するも
のであり、重合前から短繊維を加えて静置重合したもの
は知られていない。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明におけるアクリル酸系モノ
マーとしては、例えばアクリル酸またはメタクリル酸
と、その中和物とを主成分とするものである。中和物と
しては、例えば（メタ）アクリル酸のナトリウム塩、カ
リウム塩、アンモニウム塩から選ばれる１種または２種
以上が挙げられ、好ましくはナトリウム塩、カリウム塩
などのアルカリ金属塩である。アクリル酸モノマーをア
ルカリ金属塩へ中和するときのアルカリ剤としては、例
えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金
属の水酸化物等が挙げられる。

【００１０】また、（メタ）アクリル酸以外の他のモノ
マーを（メタ）アクリル酸と併用してもよい。このよう
な他のモノマーとしては、従来より吸水性樹脂の製造に
用いられているものであれば、特別な制限なしに使用可
能であり、例えばクロトン酸、（無水）マレイン酸、フ
マル酸、イタコン酸およびこれらの中和物から選ばれる
１種以上の水溶性エチレン性不飽和単量体が挙げられ
る。

【００１１】上記部分中和（メタ）アクリル酸の中和度
は、通常、５０〜９５モル％、好ましくは６０〜９０モ
ル％である。上記モノマーに架橋剤を併用することがで
きる。このような架橋剤としては、例えばメチレンビス
アクリルアミド、ポリエチレングリコールジアクリレー
ト等の２重結合が２個以上ありかつアクリル酸系モノマ
ーと共重合性を示すもの、エチレングリコールジグリシ
ジルエーテル等のアクリル酸系モノマー中のカルボキシ
ル基と反応する官能基を２個以上有する化合物等が使用
可能である。

【００１２】本発明における短繊維は、平均繊維径が１
〜１００μｍ、長さが０．５〜１０ｍｍの粉末繊維であ
る。平均繊維径が１μｍ未満または繊維長が０．５ｍｍ
未満では、発熱反応時にゲル相内部から水蒸気が抜けに
くく突沸を起こしてしまう。一方、平均繊維径が１００
μｍを超えるか、繊維長が１０ｍｍを超えると、吸水量
が落ちる等の品質面に影響を及ぼす。

【００１３】前記短繊維としては、例えばポリエステル
／ポリエチレン、ポリエステル／酢酸ビニル共重合体等
の複合繊維、ポリプロピレン等の疎水性繊維、パルプ、
レーヨン等の親水性繊維等が挙げられる。本発明におけ
る短繊維の使用量は、アクリル酸系モノマー１００重量
部に対して０．１〜５重量部が好ましい。短繊維の使用
量が０．１重量部未満であると、突沸を起こすおそれが
ある。一方、使用量が５重量部を超えると、アクリル酸
系モノマーの粘度が高くなり過ぎてモノマーの取扱いが
困難になるばかりでなく、繊維がきれいに分散しなくな
り好ましくない。

【００１４】本発明における重合開始剤としては、一般
に使用される水溶性ラジカル重合開始剤を用いることが
できる。このようなラジカル重合開始剤としては、例え
ば過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、
過酸化水素、クメンハイドロパーオキシド等のハイドロ
パ−オキシド、２．２−アゾビス−２−アミジノプロパ
ン塩酸塩等のアゾ化合物が挙げられる。

【００１５】これらのラジカル重合開始剤は１種類を単
独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用する
ことも可能であり、さらには亜硫酸塩、Ｌ−アスコルビ
ン酸等の還元剤との組み合わせによるレドックス開始剤
系も使用可能である。重合温度は、使用するラジカル重
合開始剤の種類等によって種々変えることができるが、
通常０〜１５０℃、好ましくは１０〜１００℃である。

【００１６】重合により吸水樹脂の含水ゲル・シートが
得られる。これを乾燥、粉砕、分級することにより製品
が得られる。その際、本発明の方法では、重合時に多量
の水蒸気を発生するためゲルシートの水分値が低く、従
って乾燥工程の時間が大幅に短縮されるという利点もあ
る。

【００１７】

【実施例】

実施例１ アクリル酸ナトリウム７５モル％およびアクリル酸２５
モル％からなる単量体成分の水溶液１０００ｇ（単量体
成分４５重量％）にＮ．Ｎーメチレンビスアクリルアミ
ド０．２ｇを加えて溶解後、窒素ガスを吹き込んで溶存
酸素を追い出し液温を１０℃とした。

【００１８】次にポリプロピレン短織維（長さ５ｍｍ、
平均繊維径２５μｍ）１０ｇを単量体溶液に投入し撹件
した。５分後、イオン交換水１３０ｇに過硫酸カリウム
１．３ｇ，チオ硫酸カリウム０．３ｇを加えた水溶液
（Ａ）を、攪拌下で単量体溶液に投入し、それを７０℃
の温水に浸したテフロンコートのステンレスバット（３
７０ｍｍ×４７０ｍｍ×５０ｍｍ）中に注入した。

【００１９】得られたゲルシートの厚みは約５ｍｍであ
った。約５分後、発熱がピークに達し、水蒸気がゲルシ
ートの表面から出てきたものの突沸による大きな気泡の
生成やゲルシートの変形は見られなかった。得られた含
水ゲルを乾燥、粉砕、分級を行って繊維含有吸水性樹脂
の製品を得た。 実施例２ 実施例１においてポリプロピレン短繊維の添加量を２０
ｇにしたほかは実施例１と同様の操作を行った。その結
果、実施例１と同様に、重合開始から５分後にゲルシー
トの表面より水蒸気が出てきたものの突沸による大きな
気泡の生成やゲルシートの変形は見られなかった。 実施例３ 実施例１で使用したポリプロピレン短織維（長さ５ｍ
ｍ）に代えて、繊維長が２ｍｍのポリプロピレン短繊維
を使用したほかは実施例１と同様の操作を行った。その
結果、実施例１と同様に、重合開姶から５分後にゲルシ
ートの表面より水蒸気が出てきたものの突沸による大き
な気泡の生成やゲルシートの変形は見られなかった。 実施例４ 実施例１で使用したポリプロピレン短繊維に代えて、ポ
リプロピレン／ポリエチレン複合繊維（長さ５ｍｍ、平
均繊維径１５μｍ）を使用したほかは、実施例１と同様
の操作を行った。その結果、実施例１と同様に、重合開
始から５分後にゲルシート表面より水蒸気が出てきたも
のの突沸による大きな気泡の生成やゲルシートの変形は
見られなかった。 実施例５ 実施例１で使用したポリプロピレン短織維（平均繊維径
２５μｍ）に代えて、平均繊維径５μｍのポリプロピレ
ン短繊維を使用したほかは実施例１と同様の操作を行っ
た。その結果、実施例１と同様に、重合開始から５分後
にゲルンートの表面より水蒸気が出てきたものの突沸に
よる大きな気泡の生成やゲルシートの変形は見られなか
った。 比較例１ 繊維を添加しなかったほかは実施例１と同様の操作を行
った。その結果、重合開始から５分後に突沸が発生し、
ゲルシートが部分的に裂けてしまった。 比較例２ 繊維長０．１ｍｍのポリプロピレン短繊維を使用したほ
かは実施例１と同様の操作を行った。その結果、重合開
始から５分後に突沸が発生し、ゲルシートが部分的に裂
けてしまった。 比較例３ ポリプロピレン短繊維に代えて、セルロース短繊維（平
均繊維径０．１μｍ）を使用したほかは実施例１と同様
の操作を行った。その結果、重合開姶から５分後に突沸
が発生し、ゲルシートが部分的に裂けてしまった。 比較例４ 平均繊維径３００μｍのポリプロピレン短繊維を使用し
たほかは実施例１と同様の操作を行った。その結果、重
合開姶から５分後にゲルシート表面より水蒸気が出てき
たものの突沸による大きな気泡の生成やゲルシートの変
形は見られなかった。しかし、得られた吸水性樹脂は吸
水量においては通常の吸水性樹脂の２／３倍量しかなか
った。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、静置重合において、所
定の短繊維を重合前にアクリル酸系モノマーに含有させ
ることにより、発熱反応時に突沸等の現象を抑えられ、
重合コントロールが容易になり、効率よく繊維含有吸水
性樹脂を製造できるという効果がある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクリル酸系モノマーの水溶液に重合開始
   剤を加えて、攪拌することなく静置重合する吸水性樹脂
   の製造方法において、 平均繊維径１〜１００μｍで長さ０．５〜１０ｍｍの短
   繊維を前記アクリル酸系モノマーの水溶液に含有させて
   静置重合することを特徴とする繊維含有吸水性樹脂の製
   造方法。
2. 【請求項２】短繊維を前記モノマー１００重量部に対し
   て０．１〜５重量部の割合で前記アクリル酸系モノマー
   の水溶液に含有させた請求項１記載の繊維含有吸水性樹
   脂の製造方法。