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JPWO2019074099A1 - 吸水性樹脂及び吸収性物品 - Google Patents

吸水性樹脂及び吸収性物品 Download PDF

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JPWO2019074099A1 JP2019548257A JP2019548257A JPWO2019074099A1 JP WO2019074099 A1 JPWO2019074099 A1 JP WO2019074099A1 JP 2019548257 A JP2019548257 A JP 2019548257A JP 2019548257 A JP2019548257 A JP 2019548257A JP WO2019074099 A1 JPWO2019074099 A1 JP WO2019074099A1
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真央樹 濱
健太 熊澤
健太 熊澤
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Abstract

再生資源を回収する際に容易に再生資源と分離可能な吸水性樹脂、及び、該吸水性樹脂を含む吸収体を備える吸収性物品を提供する。本発明の吸水性樹脂は、水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体が後架橋剤で架橋された構造を有する。(1)生理食塩水に対する保水能が35g/g以上であり、(2)4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能が10mL/g以上であり、(3)初期のゲル粘度が3000mPa・s以上であり、(4)ゲル分解指数=B/A(但し、Aは初期のゲル粘度(mPa・s)、Bは1日後のゲル粘度(mPa・s)を表す)で表されるゲル分解指数が0.60以下である。

Description

本発明は、吸水性樹脂及び吸収性物品に関する。
吸水性樹脂は、紙おむつ及び生理用品等の衛生材料、保水剤及び土壌改良剤等の農園芸材料、止水剤及び結露防止剤等の工業資材等の種々の分野で広く使用されている。特に吸水性樹脂は、紙おむつ、生理用品及び簡易トイレ等の衛生材料に使用されることが多い。
近年、環境保全の観点から、使用済み衛生材料(例えば、紙おむつ)に含まれる再生資源(例えば、パルプ)を回収し、これを再利用する試みがなされている。衛生材料から再生資源を回収するには、まず再生資源を吸水性樹脂から分離させる必要がある。しかしながら、一般的に、水を吸収してゲル状となった吸水性樹脂(以下、「使用済み吸水性樹脂」と称する)は再生資源と分離し難く、それ故、衛生材料から使用済み吸水性樹脂を除いて再生資源だけを回収することが困難である。
このような問題を解決するため、使用済み吸水性樹脂を分解してから再生資源を回収する方法が検討されている。例えば、特許文献1及び2では、使用済み紙おむつを破断した後に、ポリマー分解剤を混ぜた水で紙おむつに含まれる使用済み吸水性樹脂をモノマーに分解してから、再生資源であるパルプ成分を分離回収している。
特開2000−084533号公報 特開2006−289154号公報
しかしながら、特許文献1及び2では、使用済み吸水性樹脂の分解にポリマー分解剤が必要であるため、再生資源の回収作業が煩雑であるだけでなく、ポリマー分解剤を常に保管しなければならないという問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、再生資源を回収する際に容易に再生資源と分離可能な吸水性樹脂、及び、該吸水性樹脂を含む吸収体を備える吸収性物品を提供することを目的とする。
本発明者らは、吸水後において優れた自己分解特性を示す吸水性樹脂を用いれば、ポリマー分解剤などの外的手段に依ることなく、容易に使用済み吸水性樹脂と再生資源を分離可能であることを見出し、鋭意研究の結果、本発明の吸水性樹脂を完成するに至った。
具体的には、本発明者らは吸水後において優れた自己分解特性を有する吸水性樹脂について研究を重ねた。その結果、水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体が後架橋剤で架橋された構造を有する吸水性樹脂において、特定の物性をすべて充足することにより、吸水後において自己分解特性に優れる吸水性樹脂が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、例えば、以下の項に記載の発明を包含する。
項1
水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体が後架橋剤で架橋された構造を有し、
(1)生理食塩水に対する保水能が35g/g以上であり、
(2)4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能が10mL/g以上であり、
(3)初期のゲル粘度が3000mPa・s以上であり、
(4)下記式(I)で表されるゲル分解指数が0.60以下である、吸水性樹脂。
式(I):ゲル分解指数=B/A
但し、上記式(I)において、Aは初期のゲル粘度(mPa・s)、Bは1日後のゲル粘度(mPa・s)を表す。
項2
前記重合体は、前記水溶性エチレン性不飽和単量体の逆相懸濁重合によって形成される、項1に記載の吸水性樹脂。
項3
項1又は2に記載の吸水性樹脂を含む吸収体を備える、吸収性物品。
本発明の吸水性樹脂は、吸水後において自己分解特性に優れる。そのため、該吸水性樹脂を含む再生資源を回収する場合、再生資源と吸水性樹脂とを容易に分離することが可能であり、再生資源の回収を簡便に行うことができる。
4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能を測定するための装置の概略構成を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書中において、「含有」及び「含む」なる表現については、「含有」、「含む」、「実質的にからなる」及び「のみからなる」という概念を含む。
また、本明細書中において、「〜」で結ばれる数値範囲は、「〜」の前後の数値を下限値及び上限値として含む数値範囲を意味する。複数の下限値と複数の上限値が別個に記載されている場合、任意の下限値と任意の上限値を選択し、「〜」で結ぶことで特定の数値範囲を得ることができるものとする。
1.吸水性樹脂
本発明の吸水性樹脂は、水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体が後架橋剤で架橋された構造を有する。特に、本発明の吸水性樹脂は、下記(1)、(2)、(3)及び(4)で規定される要件を満たす。
(1)生理食塩水に対する保水能が35g/g以上である。
(2)4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能が10mL/g以上である。
(3)初期のゲル粘度が3000mPa・s以上である。
(4)下記式(I)
ゲル分解指数=B/A (I)
(但し、上記式(I)において、Aは初期のゲル粘度(mPa・s)、Bは1日後のゲル粘度(mPa・s)を表す。)
により表されるゲル分解指数が0.60以下である。
本発明の吸水性樹脂は、生理食塩水に対する保水能が35g/g以上(即ち、保水能の下限値が35g/g)である。なお、この測定方法は、実施例の項で詳述する。
本発明の吸水性樹脂は、生理食塩水に対する保水能が35g/g以上であるため、すなわち、前記(1)で規定される要件を満たすため、吸水性能が良く、吸収性物品に用いた場合に、より優れた吸収性能を吸収性物品に付与することができる。吸水性樹脂がより優れた吸水性能を有することができる観点から、保水能の下限値は40g/gであることが好ましく、45g/gであることがより好ましい。
また、保水能の上限値は、例えば、100g/gとすることができ、好ましくは90g/gであり、さらに好ましくは80g/gである。
本発明の吸水性樹脂は、4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能が10mL/g以上(即ち、4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能の下限値が10mL/g)である。なお、この測定方法は、実施例の項で詳述する。
本発明の吸水性樹脂は、4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能が10mL/g以上であるため、すなわち、前記(2)で規定される要件を満たすため、荷重下における吸水量が十分であり、各種用途への適用が容易になる。吸水性樹脂は、より優れた吸水性能を有することができる観点から、4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能の下限値は13mL/gであることが好ましく、15mL/gであることがより好ましい。また、4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能の上限値は、例えば、40mL/gとすることができ、好ましくは35mL/gであり、より好ましくは30mL/gである。
本発明の吸水性樹脂は、初期のゲル粘度が3000mPa・s以上(即ち、初期のゲル粘度の下限値が3000mPa・s)である。なお、この測定方法は、実施例の項で詳述する。
本発明の吸水性樹脂は、初期のゲル粘度が3000mPa・s以上、すなわち、前記(3)で規定される要件を満たすため、使用感に優れると共により優れた吸収性能を有する吸収性物品を製造し易い。この観点から、初期のゲル粘度の下限値は3500mPa・sであることが好ましく、4000mPa・sであることがより好ましい。
初期のゲル粘度の上限値は、例えば、20000mPa・sとすることができ、好ましくは15000mPa・sであり、より好ましくは13000mPa・sであり、さらに好ましくは9000mPa・sである。
本発明の吸水性樹脂は、ゲル分解指数が0.60以下(即ち、ゲル分解指数の上限値が0.60)である。なお、この測定方法は、実施例の項で詳述する。
本発明の吸水性樹脂は、前記式(I)により表されるゲル分解指数が0.60以下であるため、すなわち、前記(4)で規定される要件を満たすため、吸水後の分解が速い(優れた自己分解特性を有する)。このような吸水性樹脂を含む吸収性物品等は、リサイクル及び廃棄等がしやすく、エコフレンドリーの観点から好ましい。前記ゲル分解指数の上限値は、0.55であることが好ましく、0.50であることがより好ましい。また、ゲル分解指数の下限値は、例えば、0.01であり、好ましくは0.1である。
本発明の吸水性樹脂は、水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体(以下、単に重合体と称する場合がある)が後架橋剤で架橋された構造を有する。
吸水性樹脂は、後架橋剤で架橋された構造を有することにより、吸水性樹脂の表面近傍の架橋密度が高くなる。
重合体の内部は、架橋構造を有している。この内部の架橋構造は、水溶性エチレン性不飽和単量体が重合する際に形成されるものである。この架橋構造の架橋密度は、水溶性不飽和単量体を重合させる際、上述した後架橋剤と同一又は別種の架橋剤を用いることでより高くすることができる。以下、重合体の内部の架橋に用いられる架橋剤を、後架橋剤と区別するため、内部架橋剤と称する。使用できる内部架橋剤の例については、後記「2.吸水性樹脂の製造方法」の項で詳述する。
水溶性エチレン性不飽和単量体としては、例えば、一般的な吸水性樹脂に使用され得る公知の単量体が広く適用され得る。
水溶性エチレン性不飽和単量体は、例えば、(メタ)アクリル酸(本明細書においては「アクリ」及び「メタクリ」を合わせて「(メタ)アクリ」と表記する。以下同様)及びその塩;2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸及びその塩;(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の非イオン性単量体;N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のアミノ基含有不飽和単量体及びその4級化物等が挙げられる。これらの水溶性エチレン性不飽和単量体は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて(共重合させて)用いてもよい。なかでも、工業的に入手が容易である点から、(メタ)アクリル酸及びその塩、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミドが好ましく、(メタ)アクリル酸及びその塩がより好ましい。
これらの水溶性エチレン性不飽和単量体として、アクリル酸及びその塩を用いる場合、アクリル酸及びその塩は、主となる水溶性エチレン性不飽和単量体として、総水溶性エチレン性不飽和単量体に対して70〜100モル%用いられることが好ましい。
なお、上述の水溶性エチレン性不飽和単量体は、逆相懸濁重合する際に、炭化水素分散媒中での分散効率を上昇させるために水溶液にして用いてもよい。このような水溶液中における上述の単量体の濃度は特に限定はされないが、通常20質量%以上飽和濃度以下とすればよく、25〜70質量%が好ましく、30〜55質量%がより好ましい。
水溶性エチレン性不飽和単量体が(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等のように酸基を有する場合、必要に応じてその酸基が予めアルカリ性中和剤により中和されたものを用いてもよい。このようなアルカリ性中和剤としては、特に限定されず、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属塩;アンモニア等が挙げられる。特にこれらのアルカリ性中和剤は、中和操作を簡便にするために水溶液の状態にして用いてもよい。上述のアルカリ性中和剤は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アルカリ性中和剤による水溶性エチレン性不飽和単量体の中和度については、特に限定されないが、得られる吸水性樹脂の浸透圧を高めることで吸水性能を高め、かつ余剰のアルカリ性中和剤の存在に起因する安全性等に問題が生じないようにするために、水溶性エチレン性不飽和単量体が有する全ての酸基に対する中和度とし、通常10〜100モル%が好ましく、30〜80モル%がより好ましい。
後架橋剤の種類としては、例えば、吸水性樹脂に使用され得る公知の後架橋剤が広く適用され得る。
後架橋剤は、反応性官能基を2個以上有する化合物を使用することができる。後架橋剤の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリグリセリン等のポリオール類;(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)グリセリンジグリシジルエーテル、(ポリ)グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(ポリ)プロピレングリコールポリグリシジルエーテル、(ポリ)グリセロールポリグリシジルエーテル等のポリグリシジル化合物;エピクロルヒドリン、エピブロムヒドリン、α−メチルエピクロルヒドリン等のハロエポキシ化合物;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等のイソシアネート化合物;3−メチル−3−オキセタンメタノール、3−エチル−3−オキセタンメタノール、3−ブチル−3−オキセタンメタノール、3−メチル−3−オキセタンエタノール、3−エチル−3−オキセタンエタノール、3−ブチル−3−オキセタンエタノール等のオキセタン化合物;1,2−エチレンビスオキサゾリン等のオキサゾリン化合物;エチレンカーボネート等のカーボネート化合物;ビス[N,N−ジ(β−ヒドロキシエチル)]アジプアミド等のヒドロキシアルキルアミド化合物が挙げられる。これらの中でも、(ポリ)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トリグリシジルエーテル、(ポリ)グリセリンジグリシジルエーテル、(ポリ)グリセリントリグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールポリグリシジルエーテル、(ポリ)グリセロールポリグリシジルエーテル等のポリグリシジル化合物が特に好ましい。これらの後架橋剤は、単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
本発明の吸水性樹脂の中位粒子径は、例えば、100〜1000μmであり、好ましくは200〜800μmであり、より好ましくは250〜600μmであり、さらに好ましくは300〜500μmである。
本発明の吸水性樹脂の形状は、例えば、球状、粉砕状、顆粒状、楕円球状、鱗片状、棒状、塊状等の種々の形状であってもよい。
本発明の吸水性樹脂の生理食塩水に対する吸水速度は、例えば、30秒以上であり、好ましくは50秒以上であり、より好ましくは70秒以上である。なお、この測定方法は、実施例の項で詳述する。
2.吸水性樹脂の製造方法
本発明の吸水性樹脂は、例えば、水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体を重合する工程(重合工程)と、該重合体から水分を除去する工程(乾燥工程)と、該重合体を後架橋剤で処理する工程(後架橋工程)とを含む製造方法によって製造することができる。以下、本発明の吸水性樹脂の製造方法について、詳述する。
(重合工程)
重合工程は、水溶性エチレン性不飽和単量体を重合し、重合体を得る工程である。重合方法は特に限定されず、例えば、逆相懸濁重合法、水溶液重合法、乳化重合法などを挙げることができる。製造工程の簡便さ及び優れた吸水性能などを有する吸水性樹脂を得やすい点、並びに、前記(1)乃至(4)で規定される要件を容易に満たし得る点を考慮すると、逆相懸濁重合法を採用することが好ましい。
逆相懸濁重合とは、例えば、分散媒中、分散安定剤の存在下、前記分散媒に難溶性の単量体を懸濁させて重合させる方法である。
逆相懸濁重合で用いられる分散媒として、炭化水素分散媒を用いることができる。炭化水素分散媒は、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、リグロイン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、メチルシクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素;並びに、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等を挙げることができる。これらの分散媒のなかでも、工業的に入手が容易であり、品質が安定しており、さらに安価であるため、n−ヘキサン、n−ヘプタン、及びシクロヘキサンが好適に用いられる。これらの分散媒は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。分散媒として、例えば、混合溶剤として知られる、Exxsol Heptane(エクソンモービル社製:ヘプタン及び異性体の炭化水素)やNappar6(エクソンモービル社製:シクロヘキサン及び異性体の炭化水素)などが使用できる。
逆相懸濁重合で使用することができる水溶性エチレン性不飽和単量体は、前述の「1.吸水性樹脂」の項で説明した水溶性エチレン性不飽和単量体と同様である。
逆相懸濁重合では、必要に応じて増粘剤を使用できる。増粘剤としては、例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸(部分)中和物、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、デキストリン、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド等を用いることができる。
逆相懸濁重合で使用する分散安定剤としては、界面活性剤を用いればよく、例えば、ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピルアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、アルキルグルコシド、N−アルキルグルコンアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルのリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルのリン酸エステル等を用いることができる。なかでも、単量体の分散安定性の面から、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等が好ましい。これらの界面活性剤は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤の使用量は、炭化水素分散媒中における、水溶性エチレン性不飽和単量体の分散状態を良好に保ち、かつ使用量に見合う分散効果を得るため、第1段目の水溶性エチレン性不飽和単量体100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは0.3〜20質量部とされる。
また分散安定剤として、界面活性剤とともに高分子系分散剤を併用してもよい。使用できる高分子系分散剤としては、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸変性EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマー)、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、無水マレイン酸・エチレン共重合体、無水マレイン酸・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・ブタジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、酸化型ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、酸化型エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース等が挙げられる。なかでも、単量体の分散安定性の面から、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・エチレン共重合体、無水マレイン酸・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・エチレン・プロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、酸化型ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、酸化型エチレン・プロピレン共重合体等が好ましい。これらの高分子系分散剤は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
高分子系分散剤の使用量は、炭化水素分散媒中における、水溶性エチレン性不飽和単量体の分散状態を良好に保ち、かつ使用量に見合う分散効果を得るため、第1段目の水溶性エチレン性不飽和単量体100質量部に対して、好ましくは0.1〜30質量部、より好ましくは0.3〜20質量部とされる。
重合工程では、例えば、公知の重合開始剤を広く使用することができる。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、過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩類;メチルエチルケトンパーオキシド、メチルイソブチルケトンパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルクミルパーオキシド、過酸化水素等の過酸化物類;並びに、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)2塩酸塩、2,2’−アゾビス〔2−(N−フェニルアミジノ)プロパン〕2塩酸塩、2,2’−アゾビス〔2−(N−アリルアミジノ)プロパン〕2塩酸塩、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等のアゾ化合物等を挙げることができる。
ラジカル重合開始剤は、単独で用いても良いが、前記(1)乃至(4)の条件を満たし易いことから、2種以上を組み合わせる方が好ましい。例えば、過硫酸カリウム等の過硫酸塩類と、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩等のアゾ化合物とを併用することができる。
ラジカル重合開始剤は、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、硫酸第一鉄、L−アスコルビン酸等の還元剤と併用して、レドックス重合開始剤とすることもできる。
重合工程で使用するラジカル重合開始剤の使用量の下限値は、使用する水溶性エチレン性不飽和単量体1モルに対して、例えば、0.01ミリモルであることが好ましく、0.05ミリモルであることがより好ましい。また、ラジカル重合開始剤の上限値は、使用する水溶性エチレン性不飽和単量体1モルに対して、20ミリモルであることが好ましく、10ミリモルであることがより好ましい。ラジカル重合開始剤をこの範囲で使用することにより、前記(1)乃至(4)の条件を満たし易くなる。
重合工程では、必要に応じて連鎖移動剤も使用できる。連鎖移動剤としては、次亜リン酸塩類、チオール類、チオール酸類、第2級アルコール類、アミン類等が例示される。
重合工程では、必要に応じて内部架橋剤を使用することができる。
内部架橋剤としては、重合性不飽和基を2個以上有する化合物が挙げられる。内部架橋剤の具体例として、(ポリ)エチレングリコール[本明細書において、例えば、「ポリエチレングリコール」と「エチレングリコール」を合わせて「(ポリ)エチレングリコール」と表記する。以下同様]、(ポリ)プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリンポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、及び(ポリ)グリセリン等のポリオール類のジまたはトリ(メタ)アクリル酸エステル類;前記のポリオールとマレイン酸及びフマール酸等の不飽和酸類とを反応させて得られる不飽和ポリエステル類;N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド等のビスアクリルアミド類;ポリエポキシドと(メタ)アクリル酸とを反応させて得られるジまたはトリ(メタ)アクリル酸エステル類;トリレンジイソシアネートやヘキサメチレンジイソシアネート等のポリイソシアネートと(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチルとを反応させて得られるジ(メタ)アクリル酸カルバミルエステル類;アリル化澱粉;アリル化セルロース;ジアリルフタレート;N,N’,N”−トリアリルイソシアヌレート;ジビニルベンゼン等が挙げられる。
また、内部架橋剤として、前記重合性不飽和基を2個以上有する化合物の他、(ポリ)エチ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、及び(ポリ)グリセリンジグリシジルエーテル等のグリシジル基含有化合物;(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)プロピレングリコール、(ポリ)グリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これら内部架橋剤は2種類以上を併用してもよい。これらの中では、低温での反応性に優れている観点から、(ポリ)エチ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、及び(ポリ)グリセリンジグリシジルエーテル及びN,N’−メチレンビスアクリルアミドが好ましい。
内部架橋剤の使用量は、前記(1)乃至(4)の条件を満たし易いことから、その下限値は、使用する水溶性エチレン性不飽和単量体1モルに対して、0.0001ミリモルであることが好ましく、0.0005ミリモルであることがより好ましく、0.001ミリモルであることがさらに好ましく、0.01ミリモルであることが特に好ましい。また、内部架橋剤の使用量の上限値は、使用する水溶性エチレン性不飽和単量体1モルに対して、5ミリモルであることが好ましく、0.5ミリモルであることがより好ましく、0.05ミリモルであることがさらに好ましい。
重合反応の温度は、ラジカル重合開始剤の種類及び使用量等に応じて適宜設定することができ、例えば、20〜110℃とすればよく、好ましくは40〜90℃とすることができる。反応時間は、例えば、0.1時間以上4時間以下で設定できる。
逆相懸濁重合の重合工程は、例えば、高分子分散安定剤が溶解した分散媒中に、必要に応じて中和処理した水溶性エチレン性不飽和単量体、増粘剤、ラジカル重合開始剤及び内部架橋剤を含む水溶液を加え、次いで、界面活性剤を加えることで、懸濁状態をつくりだして行うことができる。なお、各原料の添加する順序はこれに限定されない。
水溶性エチレン性不飽和単量体が重合して重合体が生成する。例えば、逆相懸濁重合では水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体が分散したスラリーが得られる。
逆相懸濁重合は、1段で行ってもよく、或いは、2段以上の多段で行っても良い。その段数は生産性を高める観点から、2〜3段であることが好ましい。
2段以上の逆相懸濁重合を行う場合には、上記した方法で1段目の逆相懸濁重合を行った後、1段目の重合工程で得られた反応混合物に水溶性エチレン性不飽和単量体を添加し混合して、1段目と同様の方法で2段目以降の逆相懸濁重合を行えばよい。2段目以降の各段における逆相懸濁重合では、水溶性エチレン性不飽和単量体の他に、ラジカル重合開始剤と、必要に応じて添加する内部架橋剤とを、2段目以降の各段における逆相懸濁重合の際に添加する水溶性エチレン性不飽和単量体の量を基準として、前述した水溶性エチレン性不飽和単量体に対する各成分のモル比の範囲内で添加して、上記した方法と同様の条件で逆相懸濁重合を行えばよい。
なお、逆相懸濁重合を多段で行う場合、前記(1)乃至(4)の条件を満たし易くなる観点から、逆相懸濁重合で使用した水溶性エチレン性不飽和単量体1モルあたり、重合開始剤の総量及び内部架橋剤の使用量の総量をそれぞれ、上述した範囲内となるようにすることが好ましい。
(乾燥工程)
乾燥工程は、外部から熱等のエネルギーを重合体に加えることにより、上記重合工程で得られた重合体から水分を除去する工程である。例えば、逆相懸濁重合の場合、乾燥工程では、上記重合工程で得られた重合体(含水ゲル)が炭化水素分散媒に分散した状態で共沸蒸留を行うことにより、重合体から水、炭化水素分散媒等を除去することができる。乾燥工程は常圧下でも減圧下で行ってもよく、乾燥効率を高めるため、窒素等の気流下で行ってもよい。乾燥工程が常圧の場合、乾燥温度は70〜250℃が好ましく、80〜180℃がより好ましく、80〜140℃が更に好ましく、90〜130℃が特に好ましい。減圧下の場合においては、乾燥温度は40〜160℃が好ましく、50〜120℃がより好ましい。
乾燥工程を実施することにより、後述の後架橋工程前における重合体の含水率を調整することができる。なお、乾燥工程は、後述する後架橋工程と同時に実施してもよい。
(後架橋工程)
後架橋工程は、前記重合工程で得られた水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体を後架橋剤で処理する工程である。
後架橋剤の種類としては前述の「1.吸水性樹脂」の項で説明した後架橋剤と同様の種類を例示することができる。
重合体を後架橋剤で処理する方法としては、例えば、後架橋剤と溶媒とを混合して後架橋剤を含む処理液を調製し、この処理液と重合体とを接触させることで、重合体を後架橋剤で処理することができる。
後架橋剤を含む処理液を調製するための溶媒は特に限定されず、例えば、後架橋剤の溶解性に優れる親水性有機溶媒を使用することができる。該溶媒としては、水の他、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール等の低級アルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類等が挙げられる。これら親水性有機溶媒は、それぞれ単独で使用してもよく、2種類以上を併用、又は水との混合溶媒として使用してもよい。
前記処理液は、例えば、後架橋剤を溶媒に溶解させることで調製できる。後架橋剤と溶媒との混合割合は特に限定されず、例えば、溶媒100質量部あたり、後架橋剤を0.1〜10質量部とすることができる。
重合体と、前記処理液との接触は、例えば、重合体と、前記処理液とを適宜の方法で混合させることで行うことができる。例えば、重合体を容器内でそのまま又は上記の炭化水素分散媒中で撹拌しながら、処理液を添加する方法を採用することができる。
後架橋剤の使用量は、前記(1)乃至(4)の条件を満たし易いことから、その下限値は、後架橋される重合体を構成する水溶性エチレン性不飽和単量体1モルに対して、0.01ミリモルであることが好ましく、0.05ミリモルであることがより好ましく、0.1ミリモルであることがさらに好ましい。また、その上限値は、水溶性エチレン性不飽和単量体1モルに対して、10ミリモルであることが好ましく、5ミリモルであることがより好ましく、2ミリモルであることがさらに好ましい。
また、前記(1)乃至(4)の条件を満たし易いことから、後架橋剤は、低含水率である重合体に添加されることが好ましい。具体的には、後架橋剤は、重合体が100質量%未満の水分を含んだ状態で添加されることが好ましく、50質量%以下の水分を含んだ状態で添加されることがより好ましく、10質量%以下の水分を含んだ状態で添加されることがさらに好ましい。なお、重合体の含水率は、後架橋剤を添加する直前における、重合体に含まれる水分の比率である。なお、含水率の測定方法を後述の実施例に記載する。
重合体の含水率の下限値は特に限定されないが、好ましくは0.01質量%であり、より好ましくは0.05質量%であり、さらに好ましくは0.1質量%である。
なお、重合体の含水率は、上述した乾燥工程により、調整することが可能である。
後架橋工程における反応温度(つまり、重合体を後架橋剤で処理する温度)は、50〜250℃が好ましく、60〜180℃がより好ましく、60〜140℃がさらに好ましい。また、前記後架橋の反応時間(つまり、前記反応温度にて重合体を後架橋剤で処理する時間)は、反応温度、後架橋剤の種類及び使用量等によって異なるので一概には決定することができないが、通常、1〜300分間、好ましくは5〜200分間である。
なお、重合工程以降、吸水性樹脂に諸性能を付与するために、目的に応じた添加剤を配合してもよい。このような添加剤としては、無機粉末、界面活性剤、酸化剤、還元剤、金属キレート剤、ラジカル連鎖禁止剤、酸化防止剤、抗菌剤、消臭剤等が挙げられる。例えば、吸水性樹脂100重量部に対し、無機粉末として0.05〜5質量部の非晶質シリカを添加することで、吸水性樹脂の流動性を向上させることができる。
3.吸収性物品
本発明に係る吸水性樹脂を用いた吸収体は、吸水性樹脂と親水性繊維より構成されている。吸収体の構成としては、例えば、吸水性樹脂と親水性繊維とを均一な組成となるように混合することによって得られる混合分散体、層状の親水性繊維の間に吸水性樹脂が挟まれたサンドイッチ構造体、吸水性樹脂と親水性繊維とをティッシュで包んだ構造体等が挙げられるが、本発明はかかる例示に限定されるものではない。
吸収体には、他の成分、例えば、吸収体の形態保持性を高めるための熱融着性合成繊維、ホットメルト接着剤、接着性エマルジョン等の接着性バインダーが添加されていてもよい。
親水性繊維としては、例えば、木材から得られる綿状パルプ、メカニカルパルプ、ケミカルパルプ、セミケミカルパルプ等のセルロース繊維、レーヨン、アセテート等の人工セルロース繊維、親水化処理されたポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン等の合成樹脂からなる繊維等が挙げられる。
上記した本発明の吸収体を、液体が通過し得る液体透過性シート(トップシート)と、液体が通過し得ない液体不透過性シート(バックシート)との間に保持することによって、吸収性物品とすることができる。液体透過性シートは、身体と接触する側に配され、液体不透過性シートは、身体と接する反対側に配される。
液体透過性シートとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等の繊維からなる、エアスルー型、スパンボンド型、ケミカルボンド型、ニードルパンチ型等の不織布及び多孔質の合成樹脂シート等が挙げられる。
液体不透過性シートとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の樹脂からなる合成樹脂フィルム等が挙げられる。
吸収性物品の種類は、特に限定されない。例えば、紙おむつ、生理用ナプキン、失禁パッド等の衛生材料、ペット用の尿吸収材料等をはじめ、パッキング材等の土木建築用資材、ドリップ吸収剤、保冷剤等の食品鮮度保持用材料、土壌用保水材等の農園芸用物品、止水材等が挙げられる。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の態様に限定されるものではない。
[実施例1]
(逆相懸濁重合による水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体の製造)
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管、及び、翼径50mmの4枚傾斜パドル翼を2段で有する攪拌翼を備えた内径110mmで2L容の丸底円筒型セパラブルフラスコを準備した。このフラスコに、炭化水素分散媒としてn−ヘプタン300gをとり、ショ糖ステアリン酸エステル(三菱化学フーズ株式会社、リョートーシュガーエステルS−370)0.74g、無水マレイン酸変性エチレン−プロピレン共重合体(三井化学株式会社、ハイワックス1105A)0.74gを添加し、攪拌しつつ加温溶解した後、55℃まで冷却した。
一方、500mL容の三角フラスコに80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)をとり、外部より冷却しつつ、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液102.2gを滴下して75モル%の中和を行った。そこへ、増粘剤としてヒドロキシルエチルセルロース0.092g(住友精化株式会社、HEC AW−15F)、アゾ化合物として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.055g(0.204ミリモル)、過硫酸塩として過硫酸カリウム0.009g(0.034ミリモル)、内部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0.005g(0.026ミリモル)及びイオン交換水48.0gを加えて溶解し、第1段目の重合工程用のモノマー水溶液を調製した。
該モノマー水溶液を、前記セパラブルフラスコに添加して、系内(反応が行われる容器内をいう。以下、同じ。)を窒素で十分に置換した後、フラスコを70℃の水浴に浸漬して昇温し、重合反応を10分間行うことで第1段目の反応混合物を得た。
一方、別の500mL容の三角フラスコに80質量%のアクリル酸水溶液128.8g(1.43モル)をとり、外部より冷却しつつ、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液143.1gを滴下して75モル%の中和を行った。そこへ、アゾ系化合物として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.077g(0.285ミリモル)、過酸化物として過硫酸カリウム0.013g(0.048ミリモル)、内部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0.012g(0.069ミリモル)及びイオン交換水12.5gを加えて溶解し、第2段目の重合工程用のモノマー水溶液を調製した。 前記の第1段目の反応混合物を25℃に冷却した後、前記第2段目のモノマー水溶液の全量を、第1段目の反応混合物に添加して、系内を窒素で置換しながら25℃で30分間保持した。その後、再度、フラスコを70℃の水浴に浸漬して昇温し、第2段目の重合反応を5分間行うことで第2段目の反応混合物を得た。
なお、第1段目と第2段目の重合工程で使用した、エチレン性不飽和単量体(アクリル酸)の量は計2.45ミリモルであり、内部架橋剤(エチレングリコールジグリシジルエーテル)の量は計0.017g(0.095ミリモル)であった。内部架橋剤の使用量は、第1段目と第2段目の重合工程で使用したエチレン性不飽和単量体(アクリル酸)1モルに対して0.0388ミリモルであった。
125℃の油浴で第2段目の反応混合物を昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら255gの水を系外へ抜き出した後、キレート剤としてジエチレントリアミン五酢酸・五ナトリウム塩の4.5%水溶液5.89g(0.53ミリモル)を添加し、n−ヘプタンを蒸発させて重合物を得た。得られた重合物を目開き850μmの篩に通過させ、球状粒子が凝集した2次粒子の形態の重合体236.6gを得た。
(後架橋工程)
次に、100mLビーカーにプロピレングリコール10g、イオン交換水30g、イソプロパノール10g、及び、後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0.5g(2.87ミリモル)を入れ、マグネチックスターラーバー(8mmφ×30mmのリング無し)を使用し5分間攪拌することで50.5gの後架橋剤を含有する処理液を調製した。
一方、翼径90mmであるフッ素樹脂製碇型攪拌翼を備えた内径110mmで2L容の丸底円筒型セパラブルフラスコに、前記重合体30gを入れ、500rpmで攪拌しつつ、前記処理液1.12g(後架橋剤であるエチレングリコールジグリシジルエーテルを0.0636ミリモル含む)を該セパラブルフラスコに滴下した。なお、後架橋剤は、重合体が含水率8%の状態で添加した。含水率の測定方法は、次項で詳述する。後架橋剤の添加量は、後架橋される重合体を構成するエチレン性不飽和単量体(アクリル酸)1モルに対して0.21ミリモルであった。滴下終了から1分間攪拌した後、重合体を取り出した。該重合体を、フッ素樹脂コーティングされた、底面26×20cmで深さ約5cmのバットに広げ、このバットを180℃に設定した熱風乾燥機内(ADVANTEC社製、FV−320)に40分間静置した。これにより、重合体を後架橋剤によって架橋させ(後架橋工程における反応温度は180℃、反応時間は40分)、目的の吸水性樹脂を得た。取得した吸水性樹脂に対して0.2質量%の非晶質シリカ(エボニックデグサジャパン株式会社製、カープレックス#80)を混合し、得られた吸水性樹脂を下記の各種試験方法に従って評価した。
[含水率測定]
重合体約2gを、あらかじめ秤量したアルミホイールケース(8号)に精秤した(W(g))。上述サンプルを、内温を105℃に設定した熱風乾燥機(ADVANTEC社製、FV−320)で2時間乾燥させた後、デシケーター中で放冷して、乾燥後の重合体の質量W(g)を測定した。以下の式から、重合体の含水率を算出した。
含水率(%)={[W―W]/W}×100
[実施例2]
後架橋工程において、後架橋剤を含有する処理液の使用量を3.36g(後架橋剤であるエチレングリコールジグリシジルエーテルを0.191ミリモル含む)に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で吸水性樹脂を得た。後架橋工程における後架橋剤の添加量は、使用したエチレン性不飽和単量体(アクリル酸)1モルに対して0.62ミリモルであった。
[実施例3]
後架橋工程において、後架橋剤を含有する処理液の使用量を6.72g(後架橋剤であるエチレングリコールジグリシジルエーテルを0.382ミリモル含む)に変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で吸水性樹脂を得た。後架橋工程における後架橋剤の添加量は、後架橋される重合体を構成するエチレン性不飽和単量体(アクリル酸)1モルに対して1.24ミリモルであった。
[比較例1]
重合体の含水率が高い状態で後架橋剤を添加した。具体的には、逆相懸濁重合において、第1段目の重合工程用のモノマー水溶液を調製する際のエチレングリコールジグリシジルエーテル0.005gを0.012g(0.069ミリモル)に変更したこと以外は、実施例1と同様の手順で第2段目の反応混合物を得た。なお、第1段目と第2段目の重合工程で使用した、内部架橋剤(エチレングリコールジグリシジルエーテル)の量は計0.024g(0.138ミリモル)であった。内部架橋剤の使用量は、第1段目と第2段目で使用したエチレン性不飽和単量体(アクリル酸)1モルに対して0.056ミリモルであった。
得られた第2段目の反応混合物を125℃の油浴で昇温し、n−ヘプタンと水との共沸蒸留により、n−ヘプタンを還流しながら255gの水を系外へ抜き出した。次いで、キレート剤としてジエチレントリアミン五酢酸・五ナトリウム塩の4.5%水溶液5.89g(0.53ミリモル)及び、後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の2%水溶液4.42g(0.51ミリモル)を重合体に添加し、80℃で2時間保持した。なお、後架橋剤は、重合体が含水率23%の状態で添加した。後架橋剤の添加量は、後架橋される重合体を構成するエチレン性不飽和単量体(アクリル酸)1モルに対して0.21ミリモルであった。この後、n−ヘプタンを蒸発させて重合物を得た。得られた重合物を目開き850μmの篩を通過させ、球状粒子が凝集した形態の吸水性樹脂236.6gを得た。取得した吸水性樹脂に対して0.2質量%の非晶質シリカ(エボニックデグサジャパン株式会社製、カープレックス#80)を混合し、得られたこの吸水性樹脂を下記の各種試験方法に従って評価した。
[比較例2]
使用する重合開始剤を1種類とした。具体的には、第1段目の重合工程で使用する重合開始剤を過硫酸カリウム0.074g(0.272ミリモル)、第2段目の重合工程で使用する重合開始剤を過硫酸カリウム0.103g(0.381ミリモル)に変更したこと以外は実施例1と同様の方法で吸水性樹脂を得た。
[比較例3]
使用する重合開始剤を1種類とすると共に、重合体の含水率が高い状態で後架橋剤を添加した。具体的には、第1段目の重合工程で使用する重合開始剤を過硫酸カリウム0.074g(0.272ミリモル)、第2段目の重合工程で使用する重合開始剤を過硫酸カリウム0.103g(0.381ミリモル)に変更したこと、後架橋剤を、重合体が含水率20%の状態で添加したこと以外は比較例1と同様の方法で吸水性樹脂236.6gを得た。
[比較例4]
水溶液重合で吸水性樹脂を作製した。具体的には、攪拌機、攪拌翼、還流冷却器、滴下ロート及び窒素ガス導入菅を備えた内容積2リットルの5つ口円筒型丸底フラスコに、80質量%のアクリル酸水溶液92g(1.02モル)をとり、外部より冷却しつつ、30質量%の水酸化ナトリウム水溶液102.2gを滴下して75モル%の中和し、25質量%アクリル酸部分中和塩水溶液を調製した。
得られたアクリル酸部分中和塩水溶液に、内部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0.013g(0.075ミリモル)、水溶性ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.055g(0.204ミリモル)、過硫酸カリウム0.009g(0.034ミリモル)を添加して系内を窒素ガスで置換した後、50℃の水浴にて保持して1時間水溶液重合反応を行った。なお、内部架橋剤の使用量は、エチレン性不飽和単量体(アクリル酸)1モルに対して0.074ミリモルであった。
得られた重合反応物を、SUS製ミートチョッパーで粗粉砕した後、140℃の熱風乾燥機で1時間乾燥させた。次いで、この乾燥物をロータスピードミルで粉砕し、目開き850μmのJIS標準篩で分級し、850μm以下の粒子を水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体(90.7g)として得た。
得られた重合体を後架橋する工程において、後架橋剤を含有する処理液の使用量を10.08g(後架橋剤であるエチレングリコールジグリシジルエーテルを0.573ミリモル含む)に変更したこと、実施例1の後架橋工程における後架橋剤添加前にキレート剤としてジエチレントリアミン五酢酸・五ナトリウム塩の4.5%水溶液0.75g(0.067ミリモル)添加したこと以外は、実施例1の後架橋工程と同様の方法で30gの重合体に後架橋を施し、吸水性樹脂を得た。取得した吸水性樹脂に対して0.2質量%の非晶質シリカ(エボニックデグサジャパン株式会社製、カープレックス#80)を混合し、得られた吸水性樹脂を下記の各種試験方法に従って評価した。なお、後架橋剤は、重合体が含水率8%の状態で添加した。後架橋剤の添加量は、後架橋される重合体を構成するエチレン性不飽和単量体(アクリル酸)1モルに対して1.84ミリモルであった。
(評価方法)
各実施例及び比較例で得られた吸水性樹脂について、ゲル粘度(初期及び1日後)、生理食塩水に対する保水能、4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能及び吸水速度の測定を、以下のように行った。
[ゲル粘度測定]
500mLビーカーに蒸留水299gを加え、マグネチックスターラーバー(8mmφ×30mmのリング無し)を使用し、600rpmで攪拌した。この攪拌により生じる渦中に、吸水性樹脂1.0gを投入した後、渦が消えて液面が水平になるまで攪拌させた。作製した300倍膨潤ゲルを室温(25℃)で1時間静置後のゲル粘度(本発明において、これを「初期のゲル粘度」とする)及び90℃の熱風乾燥機(ADVANTEC社製、FV−320)で1日間(24時間)静置後のゲル粘度(本発明において、これを「1日後のゲル粘度」とする)、それぞれについて、ビスメトロン(芝浦システム社VS−H1型、ローターNo.5、回転数20rpm)を用いてゲル粘度測定を行った。なお、ゲル粘度測定時には作製したゲルを200mLビーカーに入れ、行った。
[生理食塩水に対する保水能測定]
評価用の吸水性樹脂2.0gを綿袋内に入れた後、生理食塩水(0.9%塩化ナトリウム水溶液)500gを綿袋(メンブロード60番、横100mm×縦200mm)内に流し込むと同時に全体を浸漬させた。綿袋の上部を輪ゴムで縛り、30分間浸漬後、遠心力が167Gとなるよう設定した脱水機(国産遠心機株式会社製、品番:H−122)を用いて綿袋を1分間脱水し、脱水後の膨潤ゲルを含んだ綿袋の重量Wを測定した。また、綿袋内に試料を入れないで同様の操作を実施して、綿袋の空重量Wを測定した。そして、以下の式より生理食塩水に対する保水能を算出した。
生理食塩水に対する保水能(g/g)=(W−W)/2.0
[4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能測定]
図1に概略構成を示した測定装置Xを用いて、吸水性樹脂の4.14kPa荷重下での生理食塩水に対する吸水能を測定した。
図1に示した測定装置Xは、ビュレット部1、導管2、測定台3、測定台3上に置かれた測定部4からなっている。ビュレット部1は、ビュレット10の上部にゴム栓14、下部に空気導入管11とコック12が連結されており、更に、空気導入管11の上部はコック13がある。ビュレット部1から測定台3までは、導管2が取り付けられており、導管2の直径は6mmである。測定台3の中央部には、直径2mmの穴があいており、導管2が連結されている。測定部4は、円筒40と、この円筒40の底部に貼着されたナイロンメッシュ41と、重り42とを有している。円筒40の内径は、2.0cmである。ナイロンメッシュ41は、200メッシュ(目開き75μm)に形成されている。そして、ナイロンメッシュ41上に所定量の吸水性樹脂5が均一に撒布されるようになっている。重り42は、直径1.9cm、質量119.6gである。この重り42は、吸水性樹脂5上に置かれ、吸水性樹脂5に対して4.14kPaの荷重を均一に加えることができるようになっている。
このような構成の測定装置Xでは、まずビュレット部1のコック12とコック13を閉め、25℃に調節された生理食塩水をビュレット10上部から入れ、ゴム栓14でビュレット上部の栓をした後、ビュレット部1のコック12、コック13を開ける。次に、測定台3中心部における導管2の先端と空気導入管11の空気導入口とが同じ高さになるように測定台3の高さの調整を行う。このとき、測定部から吸い出される生理食塩水と同体積の空気が、空気導入口から抵抗無く供給されるように調整を行う。
一方、円筒40のナイロンメッシュ41上に0.10gの吸水性樹脂5を均一に撒布して、この吸水性樹脂5上に重り42を置く。測定部4は、その中心部が測定台3中心部の導管口に一致するようにして置く。
吸水性樹脂5が吸水し始めた時点から継続的に、ビュレット10内の生理食塩水の減少量(吸水性樹脂5が吸水した生理食塩水量)W(mL)を読み取る。吸水開始から60分間経過後における吸水量を吸水性樹脂5の荷重下での生理食塩水に対する吸水能として、次式により求めた。
4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能(mL/g)
=W÷0.10
[吸水速度測定(Vortex法)]
100mLビ−カ−に、生理食塩水50gを加え、恒温槽内で25℃にて保持した。次いで、マグネチックスターラーバー(8mmφ×30mmのリング無し)を使用し600rpmで攪拌した生理食塩水の渦中に吸水性樹脂2.00gを投入し、同時にストップウォッチによる計測を開始した。渦が消えて液面が水平になった時点を終点として、それまでの時間(秒)を吸水速度とした。
Figure 2019074099
表1は、各実施例及び比較例で得られた評価用サンプルの評価結果である。
実施例1乃至3で得られた吸水性樹脂は、吸水から1日目のゲル粘度が、初期のゲル粘度よりも大きく低下していることがわかる(いずれも前記ゲル分解指数が0.60以下)。これらの結果から、実施例1乃至3で得られた吸水性樹脂は、優れた自己分解特性を有することがわかる。
これに対して、比較例1乃至4で得られた吸水性樹脂は、分解が進行しにくい性質であることがわかる。
X 測定装置
1 ビュレット部
2 導管
3 測定台
4 測定部
5 吸水性樹脂粒子
10 ビュレット
11 空気導入管
12 コック
13 コック
14 ゴム栓
40 円筒
41 ナイロンメッシュ
42 重り

Claims (3)

  1. 水溶性エチレン性不飽和単量体の重合体が後架橋剤で架橋された構造を有し、
    (1)生理食塩水に対する保水能が35g/g以上であり、
    (2)4.14kPa荷重下における生理食塩水に対する吸水能が10mL/g以上であり、
    (3)初期のゲル粘度が3000mPa・s以上であり、
    (4)下記式(I)で表されるゲル分解指数が0.60以下である、吸水性樹脂。
    式(I):ゲル分解指数=B/A
    但し、上記式(I)において、Aは初期のゲル粘度(mPa・s)、Bは1日後のゲル粘度(mPa・s)を表す。
  2. 前記重合体は、前記水溶性エチレン性不飽和単量体の逆相懸濁重合によって形成される、請求項1に記載の吸水性樹脂。
  3. 請求項1又は2に記載の吸水性樹脂を含む吸収体を備える、吸収性物品。
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