JP2004339678A - Method for producing water-absorbing resin composite material and deposited material of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸水性樹脂複合体及びその堆積物の製造方法に関するものである。本発明によって製造される吸水性樹脂複合体の堆積物は、薄くて柔軟性が有り且つ開繊可能である。本発明によって製造される吸水性樹脂複合体およびその堆積物は、紙おむつ、生理用ナプキン等の衛生材料、産業用資材等のような吸水性物品の製造に用いるのが好適である。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a water-absorbent resin composite and a deposit thereof. The deposit of the water-absorbent resin composite produced by the present invention is thin, flexible and openable. The water-absorbent resin composite and the deposit thereof produced by the present invention are preferably used for the production of water-absorbent articles such as sanitary materials such as disposable diapers and sanitary napkins, and industrial materials.
従来、大量の水を吸収する吸水性樹脂は衛生材料、産業用資材等に広く用いられてきた。紙おむつのように吸水性樹脂を他の素材との複合体として用いる場合、吸水性樹脂の吸水前の固定性、吸水後の固定性、複合体としての薄型化、柔軟性、吸水性樹脂の高含量化等の向上が求められている。 Conventionally, water-absorbing resins that absorb a large amount of water have been widely used for sanitary materials, industrial materials, and the like. When a water-absorbent resin is used as a composite with other materials, such as a disposable diaper, the water-absorbent resin has a fixed property before water absorption, a fixed property after water absorption, a thin composite, flexibility, and a high water-absorbent resin. Improvement such as content increase is required.
特開昭63−63723号公報(特許公報1)には、吸水性樹脂に水あるいは含水溶剤を吸収膨潤させた状態で親水性繊維と混練分散させた後に乾燥粉砕させるか、あるいは水溶性エチレン性不飽和モノマーを親水性繊維と混合させながら重合させた後に乾燥粉砕させることにより、繊維の少なくとも一部分が埋め込まれた親水性基材からなる複合体が開示されている。この手法により、吸水性樹脂と繊維とからなる複合体を得ることができる。しかしながら、この手法により得られた複合体を使用に供するためには粉砕しなければならない。そのため繊維の破断や破砕品の発生が避けられず、繊維屑、吸水性樹脂細粒の発生、非固定吸水性樹脂の発生等の問題を生じていた。さらに、混練分散の際の機械的衝撃により、吸水性樹脂の分子鎖切断による吸水能の低下が避けられない。加えて、混連分散の際に空気を巻き込むことにより、吸水性樹脂内部に空隙(ボイド)の発生による、加圧下吸水能の低下および嵩密度の低下も避けられない。またこの手法で製造する限りは、繊維の少なくとも一部が吸水性樹脂に包埋されたものしか得られず、本発明のように吸水性樹脂表面に一部が接着した繊維を含む複合体は得られない。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-63723 (Patent Document 1) discloses that a water-absorbent resin is kneaded and dispersed with hydrophilic fibers in a state where water or a water-containing solvent is absorbed and swollen, followed by drying and pulverization, or water-soluble ethylenic resin. A composite comprising a hydrophilic base material in which at least a part of the fiber is embedded is disclosed by polymerizing the unsaturated monomer while mixing it with the hydrophilic fiber, followed by drying and pulverization. By this technique, a composite comprising a water-absorbent resin and fibers can be obtained. However, the composite obtained by this technique must be ground before it can be used. For this reason, fiber breakage and generation of crushed products are inevitable, causing problems such as generation of fiber waste, fine particles of water-absorbent resin, and generation of non-fixed water-absorbent resin. Furthermore, a reduction in the water absorption ability due to molecular chain cleavage of the water-absorbent resin is unavoidable due to mechanical shock during kneading and dispersion. In addition, by entraining air during the intermixing dispersion, it is inevitable that the water absorption capacity under pressure and the bulk density decrease due to the generation of voids (voids) inside the water absorbent resin. In addition, as long as it is manufactured by this method, only a fiber in which at least a part of the fiber is embedded in the water-absorbent resin can be obtained. I can't get it.
特公平5−58030号公報(特許公報2)には、少なくとも一部が疎水性繊維で構成されている繊維状基材と、基材に付着した吸水性樹脂とからなる吸水性物品が記載されている。この吸水性物品は、吸水性樹脂の少なくとも一部が略球状になって基材繊維を包み込み、かつ不連続に付着していることを特徴とする。この技術は基材が繊維であるため、複合体の柔軟性を確保することができる。また吸水性樹脂も固定化されている。しかしながら、吸水性樹脂が繊維を包み込んでいるために、繊維が吸水性樹脂の膨潤を阻害してしまうことが避けられない。また吸水性樹脂を繊維に対して不連続に付着させるために、吸水性樹脂/繊維の比を小さくしなければならない。もっとも、同一繊維上で吸水性樹脂同士が不連続であっても、樹脂間の距離が小さい場合は膨潤阻害を起こしてしまうため、その面を考慮すると吸水性樹脂/繊維の比を大きくすることはできない。さらに吸水性樹脂のモルフォロジー制御のため、使用基材が疎水性繊維に限られるという制約もある。 Japanese Patent Publication No. 5-58030 (Patent Publication 2) describes a water-absorbent article comprising a fibrous base material at least partially composed of hydrophobic fibers and a water-absorbent resin adhered to the base material. ing. This water-absorbent article is characterized in that at least a part of the water-absorbent resin has a substantially spherical shape, wraps the base fiber, and is attached discontinuously. In this technique, since the base material is a fiber, the flexibility of the composite can be ensured. Further, a water absorbing resin is also fixed. However, since the water-absorbent resin surrounds the fibers, it is inevitable that the fibers hinder the swelling of the water-absorbent resin. Also, the ratio of water-absorbent resin / fiber must be reduced in order to make the water-absorbent resin adhere to the fiber discontinuously. However, even if the water-absorbent resins are discontinuous on the same fiber, if the distance between the resins is small, swelling inhibition will occur. Therefore, considering that aspect, it is necessary to increase the ratio of the water-absorbent resin / fiber. Can not. Furthermore, there is a restriction that the base material used is limited to hydrophobic fibers for controlling the morphology of the water absorbent resin.
特開平11−93073号公報(特許公報3)には、非成形繊維の表面に略球状の吸水性樹脂が不連続に固定化されており且つ該非成形繊維が堆積されてなる吸水性樹脂と繊維の複合体、あるいは非成形繊維同士が前記吸水性樹脂を介して結合している複合体が開示されている。なるほど吸水性樹脂と繊維が接着している点から言えば、吸水性樹脂の固定化は実現しているといえる。しかしながら、接着が繊維の表面である以上、接着形態は点接着ないしは線接着にならざるを得ず、乾燥状態での接着強度は充分とは言えない。そのために乾燥状態での固定保持性が不十分であるという問題がある。加えて吸水性樹脂が吸水し表面が膨潤、伸展する状態では、吸水性樹脂が容易に剥離して移動してしまうという問題がある。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-93073 (Patent Publication 3) discloses a non-molded fiber in which a substantially spherical water-absorbent resin is discontinuously fixed on a surface thereof, and the non-molded fiber is formed by depositing the non-molded fiber. Or a composite in which non-molded fibers are bonded to each other via the water-absorbing resin. It can be said that the immobilization of the water-absorbent resin has been realized in view of the fact that the water-absorbent resin and the fiber are bonded. However, as long as the bonding is on the surface of the fiber, the bonding form must be point bonding or linear bonding, and the bonding strength in a dry state cannot be said to be sufficient. For this reason, there is a problem that the fixability in the dry state is insufficient. In addition, in a state where the water-absorbent resin absorbs water and the surface swells and expands, there is a problem that the water-absorbent resin easily peels off and moves.
この公報には、吸水性樹脂により繊維が包み込まれている態様についても記述されているが、上述の特公平5−58030号公報(特許公報4)と同様に、繊維による吸水性樹脂の膨潤阻害が避けられないという欠点がある。さらに繊維同士が吸水性樹脂を介して結合しているため、この組成物の開繊は困難であり、強いて開繊すると吸水性樹脂自体を破損してしまい、吸水性能の低下や非固定吸水性樹脂の発生等の問題を生じる。従ってこの複合体を含む組成物を開繊後、他の資材と均一混合することは困難である。 This publication also describes a mode in which the fibers are wrapped by the water-absorbent resin. However, similar to the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 5-58030 (Patent Publication 4), the swelling inhibition of the water-absorbent resin by the fibers is also described. There is a disadvantage that is inevitable. Further, since the fibers are bonded to each other via the water-absorbent resin, it is difficult to open the composition, and if the fiber is forcibly opened, the water-absorbent resin itself is damaged, and the water-absorbing performance deteriorates and the non-fixed water-absorbing property is reduced. Problems such as generation of resin occur. Therefore, it is difficult to uniformly mix the composition containing the composite with other materials after opening the composition.
本発明は、上記公報に記載されている従来技術の問題点を解決するためになされたものである。即ち、本発明は、乾燥時だけでなく吸水膨潤時においても繊維が吸水性樹脂に安定的に固定化され、吸水性樹脂を繊維に対して高含量で均一に固定可能であり、柔軟でかつ薄型化や開繊が可能であり、他の資材との均一混合も可能な、吸水性樹脂と繊維の複合体およびその堆積物を効率よく製造する方法を提供することを目的とする。特に、吸水性樹脂粒子内に包埋されるとともに一部が該樹脂粒子より露出している繊維と、該樹脂粒子内に包埋されることなく一部が前記樹脂粒子の表面に接着している繊維という2つのタイプの繊維を有する吸水性樹脂複合体を極めて効率よく製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the problems of the prior art described in the above publication. That is, in the present invention, the fibers are stably fixed to the water-absorbent resin not only at the time of drying but also at the time of water absorption and swelling, and the water-absorbent resin can be uniformly fixed to the fibers at a high content, and is flexible and An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a composite of a water-absorbent resin and a fiber and a deposit thereof, which can be thinned and spread, and can be uniformly mixed with other materials. In particular, fibers that are embedded in the water-absorbent resin particles and partially exposed from the resin particles, and partially adhered to the surface of the resin particles without being embedded in the resin particles. It is an object of the present invention to provide a method for extremely efficiently producing a water-absorbent resin composite having two types of fibers, ie, fibers.
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、以下に記載する特定の工程を有する吸水性樹脂複合体およびその堆積物の製造方法により目的を達成し得ることを見出した。
すなわち本発明は、重合することによって吸水性ポリマーを形成する重合性モノマーと繊維から、1個の吸水性樹脂粒子と2本以上の繊維を含む吸水性樹脂複合体を反応器内で製造する方法であって、前記吸水性樹脂複合体は、前記吸水性樹脂粒子が略球状であり、前記2本以上の繊維のうちの1本以上は繊維の一部が前記樹脂粒子内に包埋されるとともに一部が前記樹脂粒子より露出しており、かつ、前記2本以上の繊維のうちの1本以上は繊維が前記樹脂粒子内に包埋されることなく、その繊維の一部が前記樹脂粒子の表面に接着しており、前記方法は、重合前および/または重合中の前記重合性モノマーと溶媒とを含有する液滴と前記反応器の第1の供給口から供給される第1の繊維を気相中で接触させ、前記重合性モノマーの重合を進行させ、次いで重合中の重合性モノマーと溶媒と繊維を含む液滴を前記反応器の第2の供給口から供給される第2の繊維と気相中で接触させ、さらに前記重合性モノマーの重合を進行させることにより前記吸水性樹脂複合体を製造する各工程を含むことを特徴とする、吸水性樹脂複合体の製造方法を提供する。
また本発明は、この方法で得られる吸水性樹脂複合体を堆積させて堆積物を製造する工程を含むことを特徴とする吸水性樹脂複合体の堆積物の製造方法も提供する。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the object can be achieved by a method for producing a water-absorbent resin composite having specific steps described below and a deposit thereof.
That is, the present invention provides a method for producing a water-absorbent resin composite containing one water-absorbent resin particle and two or more fibers in a reactor from a polymerizable monomer and a fiber that form a water-absorbent polymer by polymerizing. In the water-absorbent resin composite, the water-absorbent resin particles are substantially spherical, and at least one of the two or more fibers has a part of the fibers embedded in the resin particles. And a part thereof is exposed from the resin particles, and one or more of the two or more fibers are not embedded in the resin particles, and a part of the fibers is the resin. Adhering to the surface of a particle, the method comprises the steps of: providing a droplet containing the polymerizable monomer and a solvent before and / or during polymerization, and a first droplet supplied from a first supply port of the reactor. The fibers are brought into contact in the gas phase to polymerize the polymerizable monomer. And then contacting the droplets containing the polymerizable monomer, solvent and fiber during polymerization with the second fiber supplied from the second supply port of the reactor in the gas phase, The present invention provides a method for producing a water-absorbent resin composite, which comprises the steps of producing the water-absorbent resin composite by promoting polymerization.
The present invention also provides a method for producing a deposit of a water-absorbent resin composite, comprising a step of depositing the water-absorbent resin composite obtained by this method to produce a deposit.
本発明の製造方法によれば、乾燥時だけでなく吸水膨潤時においても繊維が吸水性樹脂に安定に固定化されており、吸水性樹脂を繊維に対して高含量で均一に固定可能であり、柔軟でかつ薄型化が可能であり、さらには複合体自身が開繊可能であり、他の資材との均一混合も可能な、吸水性樹脂と繊維の複合体を含む組成物を効率よく製造することができる。 According to the production method of the present invention, the fibers are stably fixed to the water-absorbent resin not only at the time of drying but also at the time of water absorption and swelling, and the water-absorbent resin can be uniformly fixed to the fibers at a high content. Efficiently manufactures a composition containing a water-absorbent resin-fiber composite, which is flexible and thin, can be opened itself, and can be uniformly mixed with other materials. can do.
以下において、本発明の吸水性樹脂複合体およびその堆積物の製造方法について好ましい態様を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。 Hereinafter, the method for producing the water-absorbent resin composite and the deposit thereof of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments. In this specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit and an upper limit.
本発明の製造方法は、特徴的な構造を有している新規な吸水性樹脂複合体(以下「複合体A」)およびその堆積物を製造する方法である。 The production method of the present invention is a method for producing a novel water-absorbent resin composite having a characteristic structure (hereinafter, “composite A”) and a deposit thereof.
I.複合体A
1.構造と構成要素
複合体Aは、1個の略球状の吸水性樹脂粒子と2本以上の繊維を含むものである。複合体Aに含まれる1本以上の繊維は、繊維の一部が吸水性樹脂粒子内に包埋されるとともに一部が吸水性樹脂粒子より露出している。また、複合体Aに含まれる1本以上の繊維は、繊維が吸水性樹脂粒子内に包埋されることなく、その繊維の一部が吸水性樹脂粒子の表面に接着している。すなわち、複合体Aの必須構成要素は以下の3種である。
i) 吸水性樹脂粒子
ii) 吸水性樹脂粒子に一部が吸水性樹脂粒子内に包埋されるとともに一部が吸水性
樹脂粒子より露出している繊維(以下「部分包埋繊維」)
iii)吸水性樹脂粒子の表面に接着しているが吸水性樹脂粒子に包埋されていない繊
維(以下「表面接着繊維」)
なお以下、複合体A中で吸水性樹脂粒子と結合している繊維、即ちii)部分包埋繊維およびiii)表面接着繊維を「結合繊維」と総称することがある。複合体Aにおける結合繊維と吸水性樹脂粒子の乾燥重量比は、1:1〜1:1,000,000であることが好ましく、1:2〜1:100,000であることがより好ましく、1:3〜1:10,000であることがさらにより好ましい。
I. Complex A
1. Structure and Components Composite A contains one substantially spherical water-absorbent resin particle and two or more fibers. One or more fibers included in the composite A have a part of the fibers embedded in the water-absorbent resin particles and a part of the fibers is exposed from the water-absorbent resin particles. In addition, one or more fibers included in the composite A have a part of the fibers adhered to the surface of the water-absorbent resin particles without the fibers being embedded in the water-absorbent resin particles. That is, the essential components of the complex A are the following three types.
i) Water-absorbing resin particles
ii) Fiber partially embedded in the water-absorbent resin particles and partially exposed from the water-absorbent resin particles (hereinafter, “partially embedded fiber”)
iii) Fibers that adhere to the surface of the water-absorbent resin particles but are not embedded in the water-absorbent resin particles (hereinafter “surface-adhesive fibers”)
Hereinafter, fibers bonded to the water-absorbent resin particles in the composite A, that is, ii) partially embedded fibers and iii) surface-adhered fibers may be collectively referred to as “bonded fibers”. The dry weight ratio of the binding fiber and the water-absorbent resin particles in the composite A is preferably from 1: 1 to 1: 1,000,000, more preferably from 1: 2 to 1: 100,000, It is even more preferred that the ratio is 1: 3 to 1: 10,000.
2.各構成要素
1)吸水性樹脂
吸水性樹脂は、複合体Aにおいて、水、尿、血液、経血等の液体を使用目的に応じて吸収する役割を果たすものである。
2. Each component 1) Water-absorbent resin The water-absorbent resin plays a role in the complex A to absorb liquids such as water, urine, blood, and menstrual blood according to the purpose of use.
(化学組成)
複合体A中の吸水性樹脂は通常、水、尿、血液、経血等の液体を常温常圧下で自重の1〜1,000倍程度吸収しうる飽和吸水能を有する高分子である。これらの液体を吸収するためには、これらの液体と親和性の高い官能基を高分子鎖に有する必要がある。そのような官能基としては、(部分)中和カルボン酸、カルボン酸、(部分)中和スルホン酸、スルホン酸、ヒドロキシを挙げることができる。この中で、部分中和カルボン酸が好ましい。このような高分子鎖中に部分中和カルボン酸を与えるモノマーとしては不飽和カルボン酸が好ましく、特にアクリル酸が好ましい。
この高分子の分子構造は直鎖状でも差し支えないが、所望の液体を吸収し膨潤した後も形状を維持する必要がある。そのために、通常高分子鎖が溶解しないように高分子鎖同士の架橋構造を有する重合物架橋体が好ましい。この架橋は、共有結合あるいはイオン結合等の化学架橋ないしは高分子鎖の絡み合いによる物理架橋のいずれであってもよい。化学的安定性の面から、化学架橋が好ましく中でも共有結合がより好ましい。
従って、好ましい吸水性樹脂は不飽和カルボン酸重合物架橋体であり、より好ましくはアクリル酸重合物架橋体である。
(Chemical composition)
The water-absorbing resin in the complex A is generally a polymer having a saturated water-absorbing ability capable of absorbing liquids such as water, urine, blood, menstrual blood, and the like under normal temperature and normal pressure by about 1 to 1,000 times its own weight. In order to absorb these liquids, it is necessary to have a functional group having a high affinity for these liquids in the polymer chain. Such functional groups include (partially) neutralized carboxylic acids, carboxylic acids, (partially) neutralized sulfonic acids, sulfonic acids, and hydroxy. Of these, partially neutralized carboxylic acids are preferred. As such a monomer that provides a partially neutralized carboxylic acid in the polymer chain, an unsaturated carboxylic acid is preferable, and acrylic acid is particularly preferable.
Although the molecular structure of this polymer may be linear, it is necessary to maintain the shape even after absorbing and swelling a desired liquid. For this reason, a crosslinked polymer having a crosslinked structure between polymer chains is usually preferable so that the polymer chains are not dissolved. This cross-linking may be either chemical cross-linking such as covalent bonding or ionic bonding or physical cross-linking due to entanglement of polymer chains. From the viewpoint of chemical stability, chemical crosslinking is preferred, and covalent bonds are more preferred.
Therefore, the preferred water-absorbent resin is a crosslinked unsaturated carboxylic acid polymer, more preferably a crosslinked acrylic acid polymer.
(形状)
複合体A中の吸水性樹脂は略球状の粒子である。ここで略球状とは、全体として真球および楕円体の形状を有するものであり、表面に細かな凹凸(即ち、しわ、突起、陥没等)を有していても差し支えない。また、表面や内部に、細孔やクラック等の空隙を有していても差し支えない。この吸水性樹脂粒子の粒径は50〜1,000μmが好ましい。粒径は100〜900μmがより好ましく、200〜800μmが特に好ましい。
従来の粉砕した吸水性樹脂のように、不定形で鋭利な切断面を有していると、皮膚への刺激が大きくて、機械的付加に対して鋭利な切断面が欠損して細粒が生じるという欠点がある。しかしながら、本発明で用いる略球状の吸水性樹脂粒子はこのような欠点がない。また不定形品に比して、最密充填ができるため高密度化が可能であるという利点も有する。
(shape)
The water absorbing resin in the composite A is substantially spherical particles. Here, the term “substantially spherical” means a shape of a true sphere or an ellipsoid as a whole, and fine irregularities (ie, wrinkles, projections, depressions, etc.) may be provided on the surface. In addition, voids such as pores and cracks may be present on the surface or inside. The particle size of the water-absorbing resin particles is preferably from 50 to 1,000 μm. The particle size is more preferably from 100 to 900 μm, particularly preferably from 200 to 800 μm.
As with conventional pulverized water-absorbent resin, if it has an irregular and sharp cut surface, it will cause irritation to the skin, and the sharp cut surface will be lost due to mechanical addition, resulting in fine particles. There is a disadvantage that it occurs. However, the substantially spherical water-absorbing resin particles used in the present invention do not have such a disadvantage. In addition, there is an advantage that the density can be increased because the closest packing can be performed as compared with the irregular-shaped product.
2)結合繊維
前記のように結合繊維は部分包埋繊維および表面接着繊維とからなる。以下、各繊維について詳述する。
2) Bonding fiber As described above, the bonding fiber is composed of the partially embedded fiber and the surface adhesive fiber. Hereinafter, each fiber will be described in detail.
(繊維種)
繊維としては、合成繊維、天然繊維、半合成繊維、無機繊維などを用いることができる。各繊維は吸水前および吸水後とも吸水性樹脂と強固に接着していることが吸水性樹脂の固定性の面から好ましい。
一般に異物質間の接着力は両者の親和性が大きいほど、大きいことが知られている。吸水性樹脂は最も親水性の大きな物質の一つであり、この意味から親水性の大きな繊維ほど接着力が大きいと言える。この繊維の親水性の定量的な尺度として水の接触角を用いることができる。即ち、この接触角が小さいほど(つまり親水性が大きいほど)、接着力が大きく、逆に接触角が大きいほど(つまり親水性が小さいほど)接着力が小さい傾向がある。本発明では、水の繊維素材表面上における接触角が60°以下の繊維を用いて吸水性樹脂粒子1個に対して少なくとも2本の繊維を含む特殊形状の吸水性樹脂複合体を製造する。繊維の吸水性樹脂粒子への接着強度の観点から、水の繊維素材表面上における接触角は50°以下がより好ましく、40°以下が最も好ましい。このような親水性の大きな繊維いわゆる親水性繊維として、パルプ、レーヨン、木綿、再生セルロース、等のセルロース系繊維、ポリアミド系、ポリビニルアルコール系等の繊維を挙げることができる。このような親水性繊維を用いると、吸水性樹脂との接着力が強化されるだけでなく、親水性繊維の持っている他の作用、例えば水を吸水性樹脂に誘引する作用(いわゆる導水性)も高めることができる。特に衛生材料の用途には、皮膚に対する低刺激性、柔軟な感触の面から、親水性繊維の中でもパルプを選択することが好ましい。
(Fiber type)
As the fibers, synthetic fibers, natural fibers, semi-synthetic fibers, inorganic fibers, and the like can be used. It is preferable that each fiber is firmly bonded to the water-absorbent resin before and after water absorption from the viewpoint of the fixability of the water-absorbent resin.
In general, it is known that the adhesive force between different substances increases as the affinity between the two substances increases. The water-absorbing resin is one of the substances having the highest hydrophilicity, and in this sense, it can be said that the fibers having higher hydrophilicity have higher adhesive strength. The contact angle of water can be used as a quantitative measure of the hydrophilicity of the fiber. That is, the smaller the contact angle (ie, the greater the hydrophilicity), the greater the adhesive strength. Conversely, the larger the contact angle (ie, the smaller the hydrophilicity), the smaller the adhesive strength. In the present invention, a water-absorbent resin composite having a special shape containing at least two fibers per water-absorbent resin particle is produced using fibers having a contact angle of 60 ° or less on the surface of a fiber material of water. From the viewpoint of the adhesive strength of the fibers to the water-absorbent resin particles, the contact angle of water on the surface of the fiber material is more preferably 50 ° or less, and most preferably 40 ° or less. Examples of such highly hydrophilic fibers, so-called hydrophilic fibers, include cellulose-based fibers such as pulp, rayon, cotton, and regenerated cellulose, and polyamide-based and polyvinyl alcohol-based fibers. The use of such a hydrophilic fiber not only enhances the adhesive strength with the water-absorbent resin, but also has other functions of the hydrophilic fiber, such as an action of attracting water to the water-absorbent resin (so-called water-conducting resin). ) Can also be increased. In particular, for use in sanitary materials, it is preferable to select pulp among hydrophilic fibers in view of low irritation to the skin and a soft feel.
逆に、親水性繊維と組み合わせて、通水性、水の拡散性の観点から親水性の小さな繊維、即ち、疎水性繊維を使用することもできる。例えば、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビリニデン系、ポリアクリロニトリル系、ポリ尿素系、ポリウレタン系、ポリフルオロエチレン系、ポリシアン化ビニリデン系繊維を挙げることができる。例えば、包埋繊維として親水性繊維を選択し、表面接着繊維として疎水性繊維を選択することができる。このような態様を採用すれば、疎水性繊維が吸水性樹脂間の水の拡散性を向上させることが期待できる。 Conversely, in combination with hydrophilic fibers, fibers having low hydrophilicity from the viewpoint of water permeability and water diffusibility, that is, hydrophobic fibers, can also be used. For example, polyester-based, polyethylene-based, polypropylene-based, polystyrene-based, polyvinyl chloride-based, polyvinylidene chloride-based, polyacrylonitrile-based, polyurea-based, polyurethane-based, polyfluoroethylene-based, and polyvinylidene cyanide-based fibers can be used. . For example, a hydrophilic fiber can be selected as the embedding fiber, and a hydrophobic fiber can be selected as the surface adhesive fiber. If such an embodiment is adopted, it can be expected that the hydrophobic fibers improve the diffusivity of water between the water-absorbing resins.
例示した各繊維の系列の親水性、疎水性は絶対的なものではなく、これらは原料モノマーや改質等により変化する。このため、用いる繊維の親水性、疎水性は接触角測定で評価される。なお、接触角は測定する繊維素材の形状や表面の平滑度等に依存するが、本発明における接触角は、繊維素材をフィルム状に成形し、その平滑な表面における蒸留水の接触角を後述する装置を用いて測定した値である。 The hydrophilicity and hydrophobicity of the exemplified series of fibers are not absolute, and they vary depending on the raw material monomer, modification, and the like. For this reason, the hydrophilicity and hydrophobicity of the fibers used are evaluated by contact angle measurement. The contact angle depends on the shape and the smoothness of the surface of the fiber material to be measured, but the contact angle in the present invention is obtained by molding the fiber material into a film, and determining the contact angle of distilled water on the smooth surface as described below. It is a value measured using an apparatus that performs the measurement.
(形状)
ブロッキング防止の観点からは、後述する繊維の剛性や径を考慮して繊維を選択することも重要である。
本発明において結合繊維として好ましいものは、平均繊維長が50〜50,000μmのものである。より好ましくは100〜30,000μm、さらに好ましくは500〜10,000μmである。繊維長が長すぎると、繊維が複数の吸水性樹脂と接着して各吸水性樹脂複合体の独立性が確保できず、この複合体を含む組成物の開繊が困難になる傾向がある。逆に繊維長が短すぎると吸水性樹脂への包埋や接着が困難になる傾向がある。
複合体Aが所望の形状を得るためには吸水性樹脂粒径:繊維長比率は2:1〜1:1,000が好ましい。より好ましくは1:1〜1:500、特に好ましくは1:2〜1:100である。
(shape)
From the viewpoint of blocking prevention, it is also important to select fibers in consideration of the rigidity and diameter of the fibers described below.
In the present invention, preferred as the binding fibers are those having an average fiber length of 50 to 50,000 μm. More preferably, it is 100 to 30,000 μm, and further preferably, it is 500 to 10,000 μm. If the fiber length is too long, the fibers adhere to a plurality of water-absorbent resins, and the independence of each water-absorbent resin composite cannot be ensured, and it tends to be difficult to open a composition containing this composite. Conversely, if the fiber length is too short, it tends to be difficult to embed or adhere to the water absorbent resin.
In order to obtain the desired shape of the composite A, the ratio of the water-absorbent resin particle diameter to the fiber length is preferably from 2: 1 to 1: 1,000. It is more preferably from 1: 1 to 1: 500, particularly preferably from 1: 2 to 1: 100.
本発明で用いる結合繊維は、繊維径が0.1〜500デシテックスである繊維が好ましく、0.1〜100デシテックスである繊維がより好ましく、さらにより好ましくは1〜50デシテックス、特に好ましくは1〜10デシテックスである。繊維径が大きすぎると繊維の剛性が大きすぎて吸水性樹脂への包埋、接着が困難になるばかりではなく、圧縮成型が困難になり、薄型化に好ましくない場合がある。また生理用品等の用途に対してはごわごわしたりちくちくしたりして、感触も好ましくない。逆に繊維径が細すぎると導水性や拡散性が確保できないことがある。また、剛性が不足するため、ブロッキング(ままこ)現象が防止できない場合がある。
繊維の外観は直線状でもけん縮等の縮れを有していても差し支えない。
以上の諸観点から繊維種、繊維長、繊維径、外観が適宜選択される。
The binding fiber used in the present invention is preferably a fiber having a fiber diameter of 0.1 to 500 dtex, more preferably a fiber having 0.1 to 100 dtex, still more preferably 1 to 50 dtex, particularly preferably 1 to 50 dtex. 10 decitex. If the fiber diameter is too large, the rigidity of the fiber is so large that not only embedding and adhesion to the water-absorbing resin become difficult, but also compression molding becomes difficult, which may be unfavorable for thinning. In addition, for applications such as sanitary products, the skin feels unpleasant and unpleasant. Conversely, if the fiber diameter is too small, water conductivity and diffusibility may not be ensured. In addition, due to insufficient rigidity, the blocking phenomenon may not be prevented.
The appearance of the fibers may be linear or have crimps such as crimps.
From the above viewpoints, the fiber type, fiber length, fiber diameter, and appearance are appropriately selected.
(部分包埋繊維)
部分包埋繊維は、吸水性樹脂の固定性を確保する役割を果たす。この繊維は吸水前および吸水後の吸水性樹脂の固定性をも向上させる。即ち吸水性樹脂表面から伸長する繊維が、押圧時の吸水性樹脂の回転運動や並進運動を防止する。この繊維の一部は吸水性樹脂に包埋されていて、吸水後も吸水性樹脂から脱離することがないので、吸水後の固定性に重要な役割を発揮しうる。用いる繊維の形状は、導水性を高めるために剛性の高い中空やサイドバイサイド型等であってもよい。
(Partially embedded fiber)
The partially embedded fibers play a role in securing the fixability of the water absorbent resin. The fibers also improve the fixability of the water-absorbing resin before and after water absorption. That is, the fibers extending from the surface of the water absorbent resin prevent the water absorbent resin from rotating or translating when pressed. Some of the fibers are embedded in the water-absorbent resin and do not detach from the water-absorbent resin even after water absorption, so that they can play an important role in the fixability after water absorption. The shape of the fiber used may be a hollow or side-by-side type having high rigidity in order to enhance water conductivity.
部分包埋繊維が親水性繊維で構成されている場合は、繊維が吸水性樹脂への水の導水性を高める作用を示す。即ち繊維を通じて水を吸水性樹脂の内部へ直接導水することができる。この機能をより効果的に発揮させるためには、前述の導水性の高い繊維を選択して用いることが好ましい。
さらにこの繊維は各吸水性樹脂複合体の独立性を確保する役割も持つ。後述の複合体前駆体重合過程においてこの繊維はたがいの立体障害により吸水性樹脂同士の融着を防止する。即ち吸水性樹脂表面から伸長する繊維が、互いの複合体前駆体内の重合進行中に吸水性樹脂同士の接触を妨害し、吸水性樹脂同士の融着を防止する。その結果、各吸水性樹脂複合体(前駆体)は独立性を保ち、製造工程、処理工程では反応器壁への付着を防止し、後述する組成物に開繊性を持たせることもできる。
When the partially embedded fibers are composed of hydrophilic fibers, the fibers have an effect of increasing the water conductivity of the water absorbent resin. That is, water can be directly introduced into the water absorbent resin through the fibers. In order to exhibit this function more effectively, it is preferable to select and use the above-mentioned fibers having high water conductivity.
Further, these fibers also have a role of ensuring the independence of each water absorbent resin composite. In the later-described composite precursor polymerization process, the fibers prevent the water-absorbent resins from fusing with each other due to steric hindrance. That is, the fibers extending from the surface of the water-absorbent resin prevent the water-absorbent resins from contacting each other during the polymerization in the composite precursor, thereby preventing fusion of the water-absorbent resins. As a result, each water-absorbent resin composite (precursor) maintains its independence, prevents adhesion to the reactor wall in the production process and the treatment process, and can impart the composition described later with openability.
一方、この繊維は各吸水性複合体同士に適度な物理的絡み合いを与え、複合体を複数個集めて塊状にしたときに、自重程度では容易にばらばらにならないという形態保持性も与える。即ち複合体Aは自由繊維等を加えなくてもそれ自体で形態保持性を持つ。従って、複合体Aは組成物にした場合に開繊性を付与しうるうえ、形態保持性も併せ持つという際立った特徴を有する。さらに加えるに、この繊維は複合体Aに柔らかで滑らかな感触を与える。吸水性樹脂が略球状であることとあいまって、複合体Aは乾燥状態においても押圧時に非常に柔らかな感触を与えることから、衛材等の用途に好適である。 On the other hand, this fiber gives each of the water-absorbing composites an appropriate physical entanglement, and also gives a form retention property that, when a plurality of composites are collected and formed into a lump, the composites do not easily come apart under their own weight. That is, the composite A itself has shape retention even without adding free fibers and the like. Therefore, the composite A has a remarkable feature that it can impart opening properties when formed into a composition and also has shape retention. In addition, the fibers give composite A a soft, smooth feel. Combined with the fact that the water-absorbent resin is substantially spherical, the composite A gives a very soft touch when pressed even in a dry state, and thus is suitable for applications such as sanitary materials.
(表面接着繊維)
表面接着繊維は、吸水前の吸水性樹脂の固定性を確保する効果がある。さらに膨潤後は、吸水性樹脂表面の繊維が吸水性樹脂同士の間に間隙を作り、水の流路を確保する作用がある。この作用を得るためには、必ずしも該繊維が吸水後も吸水性樹脂に接着していなくても良いが、少なくとも該繊維が吸水性樹脂表面に緊密に配置されていることが好ましい。そのために、本発明のように吸水前に繊維が吸水性樹脂表面に接着していることは好都合である。また、吸水性樹脂同士の間に間隙を作り、水の流路を確保するためには一定の剛性を備えた繊維を用いることが好ましい場合がある。また、上述の部分包埋繊維とあいまって、吸水前における吸水性樹脂の固定性を確保する効果もある。用いる繊維の形状は、拡散性を高めるために中空やサイドバイサイド型等であってもよい。
(Surface adhesive fiber)
The surface adhesive fibers have an effect of securing the fixability of the water-absorbing resin before absorbing water. Further, after swelling, the fibers on the surface of the water-absorbent resin form gaps between the water-absorbent resins, and have an effect of securing a flow path of water. In order to obtain this effect, the fibers need not necessarily adhere to the water-absorbent resin even after water absorption, but it is preferable that at least the fibers be closely arranged on the surface of the water-absorbent resin. Therefore, it is advantageous that the fibers adhere to the surface of the water-absorbent resin before water absorption as in the present invention. In some cases, it is preferable to use fibers having a certain rigidity in order to form a gap between the water-absorbing resins and secure a flow path for water. Further, in combination with the above-mentioned partially embedded fibers, there is also an effect of securing the fixability of the water-absorbing resin before water absorption. The shape of the fiber used may be hollow or side-by-side type or the like in order to enhance the diffusivity.
表面接着繊維が親水性繊維で構成されている場合は、繊維が吸水時の吸水性樹脂の膨潤により吸水性樹脂同士が接触し水の流路を妨害するブロッキング(ままこ)現象を防止する効果を示す。即ち、吸水時には水を各吸水性樹脂表面に満遍なく輸送拡散させる役割を果たす。一方、表面接着繊維が疎水性樹脂で構成されている場合は、繊維が吸水性樹脂間の水の拡散性を向上させる機能を発揮する。
さらにこの繊維は前述の部分包埋繊維同様の作用により各吸水性樹脂複合体の独立性、形態保持性、柔らかで滑らかな感触を確保する役割を持ち、同様の効果を与える。
When the surface-adhesive fibers are composed of hydrophilic fibers, the effect of preventing the blocking phenomenon that the water-absorbent resins come into contact with each other due to the swelling of the water-absorbent resin when the fibers absorb water and hinder the flow path of water. Is shown. That is, at the time of water absorption, it plays a role of transporting and diffusing water evenly to the surface of each water absorbing resin. On the other hand, when the surface-adhesive fibers are made of a hydrophobic resin, the fibers exhibit a function of improving the diffusivity of water between the water-absorbent resins.
Further, this fiber has a role of ensuring the independence of each water-absorbent resin composite, the shape retention, the soft and smooth feel by the same action as the above-mentioned partially embedded fiber, and gives the same effect.
3.特徴
1)固定性と吸水能力の両立(各繊維の複合効果)
一般的に吸水性樹脂の固定性確保と保持能や加圧下吸水能等の吸水能力確保とは両立しない。即ち吸水前だけでなく吸水後も十分な固定性を確保しようとすると、吸水後においてもなお、吸水膨張力を凌駕する吸水性樹脂と繊維の強固な接着力を必要とする。このことはとりもなおさず、繊維による吸水性樹脂自体の吸水膨潤阻害をもたらし、十分な吸水能を与えない。逆に、保持能や加圧下吸水能等の吸水能力を確保しようとして、吸水性樹脂と繊維との接着面が自由に膨潤できるようにすると、吸水性樹脂と繊維との接着面が破壊され、十分な固定性を与えない。
本発明の複合体Aには、部分包埋繊維および表面接着繊維が、ともに必須である。即ち、部分包埋繊維のみを有する吸水性樹脂複合体では吸水時のブロッキング(ままこ)現象を防止する効果が十分でない。一方、表面接着繊維のみを有する吸水性樹脂複合体では吸水後の吸水性樹脂の固定性が十分ではない。よって、吸水前後を通じて上述の作用を発揮するためには、両者の繊維がともに必須である。両者の繊維が共存することによって本来矛盾する関係の吸水性樹脂の固定性確保と吸水能力確保との両立が可能となった。即ち、複合体Aは吸水前だけでなく吸水後も十分な固定性を確保しながら、保持能だけでなく、加圧下吸水能をも確保する際だった特徴を有する。なお、両者の繊維の種類は同一でも異なっていても差し支えなく、使用目的、それぞれの効果発現のため適宜選択される。
3. Feature 1) Balance between fixability and water absorption capacity (composite effect of each fiber)
Generally, it is not compatible with securing the fixability of the water-absorbing resin and securing the water absorbing ability such as the holding ability and the water absorbing ability under pressure. That is, in order to ensure sufficient fixation not only before water absorption but also after water absorption, a strong adhesive force between the water-absorbent resin and the fiber, which exceeds the water-swelling expansion force, is required even after water absorption. As a matter of course, the fiber causes the water-absorbent resin itself to inhibit the water-absorbing swelling, and does not provide sufficient water-absorbing ability. Conversely, if the bonding surface between the water-absorbent resin and the fiber is allowed to swell freely in an attempt to secure water absorption capacity such as retention capacity and water absorption under pressure, the bonding surface between the water-absorbent resin and the fiber is destroyed, Does not provide sufficient fixation.
In the composite A of the present invention, both the partially embedded fiber and the surface-bonded fiber are essential. That is, a water-absorbent resin composite having only partially embedded fibers is not sufficiently effective in preventing a blocking phenomenon during water absorption. On the other hand, a water-absorbent resin composite having only surface-adhesive fibers does not have sufficient fixability of the water-absorbent resin after absorbing water. Therefore, both fibers are indispensable in order to exhibit the above-mentioned action before and after water absorption. The coexistence of the two fibers makes it possible to simultaneously secure the fixing properties of the water-absorbent resin and the water-absorbing ability, which are originally contradictory to each other. That is, the complex A has a feature that ensures not only the retention ability but also the water absorption ability under pressure while securing sufficient fixability not only before water absorption but also after water absorption. The types of the two fibers may be the same or different, and are appropriately selected for the purpose of use and the respective effects.
2)開繊性
複合体Aの特徴の一つは、複合体Aの集合体が開繊性を有しているばかりでなく、複合体Aを含む吸水性樹脂複合体組成物に開繊性を持たせることができる点にある。このような特徴は、各複合体が実質的に独立していることから確保される。即ち、1つの複合体を構成する繊維が他の複合体と実質的な接着をしていないことが望まれる。そのためには、製造条件にもよるが、用いる繊維の繊維長を前記のように適宜選択することにより得られる。開繊性は、後述のように、梳毛のしやすさおよび梳毛後の吸水性樹脂粒子の破損状況で評価することができる。
2) Spreadability One of the characteristics of the composite A is that not only the aggregate of the composite A has the spreadability but also the spreadability of the water-absorbent resin composite composition containing the composite A. In that it can have Such features are ensured by the fact that each complex is substantially independent. That is, it is desired that the fibers constituting one composite do not substantially adhere to the other composite. For that purpose, it depends on the manufacturing conditions, but can be obtained by appropriately selecting the fiber length of the fiber to be used as described above. As described later, the spreadability can be evaluated by the ease of worsting and the state of breakage of the water-absorbent resin particles after worsting.
3)形態保持性
さらに複合体Aは、複合体Aの集合体が形態保持性を有しているばかりでなく、複合体Aを含む吸水性樹脂複合体組成物に形態保持性を持たせることができる点にも特徴がある。前記のように複合体A中の結合繊維は各吸水性複合体同士に適度な物理的絡み合いを与え、複合体Aを含む吸水性樹脂複合体組成物を塊状にしたときに自重程度では容易にばらばらにならないという形態保持性を与える。
3) Morphological Retention In the composite A, not only the aggregate of the composite A has a shape retention property, but also the water-absorbent resin composite composition containing the composite A has a shape retention property. There is also a feature that can be. As described above, the binding fibers in the composite A give each of the water-absorbing composites an appropriate physical entanglement, and when the water-absorbent resin composite composition containing the composite A is agglomerated, it is easily weighed at its own weight. Provides form retention that does not fall apart.
II.吸水性樹脂複合体組成物
1.構造
本発明の製造方法により得られる吸水性樹脂複合体組成物(以下「本発明の組成物」)は、上記の複合体Aを含むことを特徴とし、以下の複合体B、複合体Cおよび自由繊維等の他の構成成分を含有してもよい。また本発明の組成物は、全繊維(結合繊維+自由繊維)と吸水性樹脂の乾燥重量比が、通常70:30〜2:98であり、好ましくは50:50〜5:95、さらに好ましくは30:70〜5:95である。また結合繊維の全繊維に対する比率は通常3〜100%である。
さらに本発明の組成物は、嵩密度が0.20〜0.85g/cm3であることが好ましく、0.30〜0.85g/cm3であることがより好ましく、0.40〜0.85g/cm3であることがさらにより好ましい。本発明の組成物に含まれる各成分はそれ自体独立しており開繊性を有するため、組成物自体も開繊性を維持している。
II. 1. Water-absorbent resin composite composition Structure A water-absorbent resin composite composition (hereinafter, “composition of the present invention”) obtained by the production method of the present invention is characterized by containing the above-mentioned composite A, and the following composite B, composite C and Other components such as free fibers may be contained. In the composition of the present invention, the dry weight ratio of the total fiber (bonded fiber + free fiber) to the water-absorbent resin is usually 70:30 to 2:98, preferably 50:50 to 5:95, more preferably. Is 30:70 to 5:95. The ratio of the bonding fibers to the total fibers is usually 3 to 100%.
Further, the composition of the present invention preferably has a bulk density of 0.20 to 0.85 g / cm 3 , more preferably 0.30 to 0.85 g / cm 3 , and more preferably 0.40 to 0. Even more preferably, it is 85 g / cm 3 . Since each component contained in the composition of the present invention is independent and has spreadability, the composition itself also maintains spreadability.
2.構成成分
1)複合体A
本発明の組成物は、上記の複合体Aを重量分率で通常1以下含み、0.1以上含むことが好ましく、0.2以上含むことがより好ましく、0.3以上含むことがさらに好ましい。本発明の組成物に含まれる複合体Aを構成する吸水性樹脂の平均粒径は50〜1,000μmが好ましく、100〜900μmがより好ましく、200〜800μmが特に好ましい。また、本発明の組成物に含まれる複合体Aを構成する繊維の平均繊維長は50〜50,000μmであることが好ましく、100〜30,000μmであることがより好ましく、500〜10,000μmであることが特に好ましい。さらに、本発明の組成物に含まれる複合体Aを構成する繊維の平均繊維径は0.1〜500デシテックスであることが好ましく、0.1〜100デシテックスであることがより好ましく、1〜50デシテックスであることがさらにより好ましく、1〜10デシテックスであることが特に好ましい。
2. Component 1) Complex A
The composition of the present invention usually contains the above-mentioned complex A in a weight fraction of 1 or less, preferably 0.1 or more, more preferably 0.2 or more, and still more preferably 0.3 or more. . The average particle size of the water-absorbing resin constituting the composite A contained in the composition of the present invention is preferably 50 to 1,000 μm, more preferably 100 to 900 μm, and particularly preferably 200 to 800 μm. Further, the average fiber length of the fibers constituting the composite A contained in the composition of the present invention is preferably 50 to 50,000 μm, more preferably 100 to 30,000 μm, and 500 to 10,000 μm. Is particularly preferred. Furthermore, the average fiber diameter of the fibers constituting the composite A contained in the composition of the present invention is preferably 0.1 to 500 dtex, more preferably 0.1 to 100 dtex, and 1 to 50 dtex. Even more preferably, it is decitex, and particularly preferably 1 to 10 decitex.
2)複合体B
「複合体B」は「1個以上の吸水性樹脂粒子と1本以上の繊維を含む吸水性樹脂複合体であって、前記吸水性樹脂粒子が略球状であり、1本以上の前記繊維は繊維の一部が前記樹脂粒子内に包埋されるとともに一部が前記樹脂粒子より露出しており、かつ、前記繊維はいずれも前記樹脂粒子の表面に接着していない吸水性樹脂複合体」である。複合体Bの吸水性樹脂に結合している結合繊維のうち1本以上は部分包埋繊維であり、表面接着繊維は含まれない。すなわち、複合体Bの必須構成要素は以下の2種であり、かつ表面接着繊維は構成要素ではない。
i) 吸水性樹脂粒子
ii) 部分包埋繊維
複合体B中の繊維は、複合体Aの結合繊維の項で前述した繊維と同様に選択することができる。本発明の組成物における複合体Bの重量分率は、通常0〜90重量%である。複合体Bが多すぎると、吸水前の吸水性樹脂の固定性が損なわれる傾向がある。
2) Complex B
“Composite B” is “a water-absorbent resin composite including one or more water-absorbent resin particles and one or more fibers, wherein the water-absorbent resin particles are substantially spherical, and one or more fibers are A part of the fibers is embedded in the resin particles and a part thereof is exposed from the resin particles, and none of the fibers is adhered to the surface of the resin particles. " It is. At least one of the bonding fibers bonded to the water-absorbent resin of the composite B is a partially embedded fiber, and does not include a surface-bonded fiber. That is, the essential components of the composite B are the following two types, and the surface adhesive fiber is not a component.
i) Water-absorbing resin particles
ii) The fibers in the partially embedded fiber composite B can be selected in the same manner as the fibers described above in the section of the binding fiber of the composite A. The weight fraction of the complex B in the composition of the present invention is usually 0 to 90% by weight. If the amount of the composite B is too large, the fixability of the water-absorbent resin before water absorption tends to be impaired.
3)複合体C
「複合体C」は「1個以上の吸水性樹脂粒子と1本以上の繊維を含む吸水性樹脂複合体であって、前記吸水性樹脂粒子が略球状であり、1本以上の前記繊維は繊維の一部が前記樹脂粒子の表面に接着しており、かつ、前記繊維はいずれも前記樹脂粒子内に包埋されていない吸水性樹脂複合体」である。複合体Cの吸水性樹脂に結合している結合繊維のうち1本以上は表面接着繊維であり、部分包埋繊維を含まれない。すなわち、複合体Cの必須構成要素は以下の2種であり、かつ部分包埋繊維は構成要素ではない。
i) 吸水性樹脂粒子
ii) 表面接着繊維
複合体C中の繊維は、複合体Aの結合繊維の項で前述した繊維と同様に選択することができる。本発明の組成物における複合体Cの重量分率は、通常0〜90重量%である。複合体Cが多すぎると、吸水後のゲル固定性が損なわれる傾向がある。
3) Complex C
“Composite C” is “a water-absorbent resin composite containing one or more water-absorbent resin particles and one or more fibers, wherein the water-absorbent resin particles are substantially spherical, and one or more of the fibers are A part of the fiber is adhered to the surface of the resin particle, and none of the fiber is a water-absorbent resin composite which is embedded in the resin particle. " One or more of the bonding fibers bonded to the water-absorbent resin of the composite C are surface-bonded fibers and do not include partially embedded fibers. That is, the essential components of the composite C are the following two types, and the partially embedded fiber is not a component.
i) Water-absorbing resin particles
ii) The fibers in the surface-bonded fiber composite C can be selected in the same manner as the fibers described above in the section of the binding fiber of the composite A. The weight fraction of the composite C in the composition of the present invention is usually 0 to 90% by weight. If the amount of the complex C is too large, the gel fixability after water absorption tends to be impaired.
複合体A〜Cの重量比は、通常A:B:C=10〜100:0〜90:0〜90である。 The weight ratio of the composites A to C is usually A: B: C = 10 to 100: 0 to 90: 0 to 90.
4)自由繊維
「自由繊維」は「吸水性樹脂に包埋も接着もされることのない繊維」である。本発明の組成物は自由繊維を1本以上含んでいてもよい。自由繊維を加えることにより柔軟性、ソフト感、導水性、通水性、水の拡散性、通気性等をさらに向上させることができる。
繊維としては、結合繊維と同様に、合成繊維、天然繊維、半合成繊維、無機繊維などを用いることができる。用いる繊維は、吸水性樹脂複合体組成物の使用目的に応じて選択される。例えば、組成物を吸水性物品に使用するときには、親水性繊維を選択することが好ましい。親水性繊維として、パルプ、レーヨン、木綿、再生セルロース等のセルロース系繊維、ポリアミド系、ポリビニルアルコール系等の繊維が選ばれる。このような親水性繊維を用いると、組成物への導水性を高めることができる。特に衛生材料の用途には、皮膚に対する低刺激性や柔軟な感触の面から、親水性繊維の中でもパルプを選択することが好ましい。
一方、自由繊維として疎水性繊維を使用することもできる。例えば、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビリニデン系、ポリアクリロニトリル系、ポリ尿素系、ポリウレタン系、ポリフルオロエチレン系、ポリシアン化ビニリデン系繊維を選択することができる。これら疎水性繊維を用いることにより、組成物における通水性や水の拡散性を向上させることができる。
結合繊維と異なり、自由繊維の吸水性樹脂との親和性、あるいは吸水性樹脂複合体との親和性については、特に制限はない。
4) Free fiber "Free fiber" is "fiber that is neither embedded nor bonded in a water absorbent resin". The composition of the present invention may include one or more free fibers. By adding free fibers, flexibility, softness, water conductivity, water permeability, water diffusivity, air permeability and the like can be further improved.
As the fibers, as in the case of the binding fibers, synthetic fibers, natural fibers, semi-synthetic fibers, inorganic fibers and the like can be used. The fiber used is selected according to the purpose of use of the water-absorbent resin composite composition. For example, when using the composition for a water-absorbent article, it is preferable to select hydrophilic fibers. Cellulose fibers such as pulp, rayon, cotton, and regenerated cellulose, and fibers such as polyamide and polyvinyl alcohol are selected as hydrophilic fibers. Use of such a hydrophilic fiber can enhance water conductivity to the composition. In particular, for use in sanitary materials, it is preferable to select pulp among hydrophilic fibers from the viewpoint of low irritation to the skin and soft feel.
On the other hand, hydrophobic fibers can also be used as free fibers. For example, polyester, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyurea, polyurethane, polyfluoroethylene, and polyvinylidene cyanide fibers can be selected. it can. By using these hydrophobic fibers, water permeability and water diffusibility in the composition can be improved.
Unlike the binding fiber, the affinity of the free fiber with the water-absorbent resin or the affinity with the water-absorbent resin composite is not particularly limited.
自由繊維として用いる繊維種は、上記の複合体A、複合体B、あるいは複合体Cに含まれる結合繊維と同一であっても異なっていても差し支えない。例えば、結合繊維として親水性繊維を選択し、自由繊維として疎水性繊維を選択することができる。このような態様を採用すれば、疎水性繊維が吸水性樹脂複合体間の水の拡散性を向上させる機能を発揮する。また、ブロッキング防止の観点からは、後述する繊維の剛性や径を考慮して繊維を選択することも重要である。
本発明の組成物に用いる自由繊維として好ましいものは、繊維長が50〜100,000μmのものである。より好ましくは100〜50,000μm、さらに好ましくは500〜20,000μmである。繊維長が長すぎると組成物の開繊が困難になる場合がある。逆に繊維長が短すぎると繊維自体の易動性が大きいため、組成物から繊維が漏れる等の問題が生じることもある。
The kind of the fiber used as the free fiber may be the same as or different from the binding fiber contained in the above-mentioned composite A, composite B or composite C. For example, a hydrophilic fiber can be selected as the binding fiber, and a hydrophobic fiber can be selected as the free fiber. By adopting such an embodiment, the hydrophobic fiber exhibits a function of improving the diffusivity of water between the water-absorbent resin composites. From the viewpoint of preventing blocking, it is also important to select fibers in consideration of the rigidity and diameter of the fibers described below.
Preferred free fibers for use in the composition of the present invention are those having a fiber length of 50 to 100,000 μm. More preferably, it is 100 to 50,000 μm, and further preferably, it is 500 to 20,000 μm. If the fiber length is too long, it may be difficult to open the composition. Conversely, if the fiber length is too short, the mobility of the fiber itself is large, and thus a problem such as leakage of the fiber from the composition may occur.
本発明の組成物に用いる自由繊維は、繊維径が0.1〜500デシテックスである繊維が好ましく、0.1〜100デシテックスである繊維がより好ましく、さらにより好ましくは1〜50デシテックス、特に好ましくは1〜10デシテックスである。繊維径が大きすぎると繊維の剛性が大きすぎて吸水性樹脂複合体との混和が困難になるばかりではなく、圧縮成型が困難になり、薄型化に好ましくない場合がある。また生理用品等の用途に対してはごわごわしたりちくちくしたりして、感触も好ましくない。逆に繊維径が小さすぎると、繊維が細すぎるため上述の導水性や拡散性が確保できないことがある。また、剛性が不足するため、ブロッキング(ままこ)現象を防止できない場合がある。 Free fibers used in the composition of the present invention are preferably fibers having a fiber diameter of 0.1 to 500 dtex, more preferably 0.1 to 100 dtex, even more preferably 1 to 50 dtex, and particularly preferably. Is 1 to 10 dtex. If the fiber diameter is too large, not only is the rigidity of the fiber too large, it becomes difficult to mix with the water-absorbent resin composite, but also the compression molding becomes difficult, which may not be preferable for thinning. In addition, for applications such as sanitary products, the skin feels unpleasant and unpleasant. Conversely, if the fiber diameter is too small, the above-mentioned water conductivity and diffusibility may not be ensured because the fibers are too thin. In addition, since the rigidity is insufficient, the blocking phenomenon may not be prevented.
自由繊維と吸水性樹脂の乾燥重量比は通常95:5〜0:100であり、95:5〜5:95であることが好ましい。自由繊維の比率が高すぎると、実質的に吸水性樹脂の効果が発現しにくくなり、また嵩密度が小さくなるという欠点を有する場合がある。本発明の組成物中の自由繊維は、通常90重量%以下である。 The dry weight ratio between the free fiber and the water-absorbent resin is usually from 95: 5 to 0: 100, preferably from 95: 5 to 5:95. If the ratio of the free fibers is too high, the effect of the water-absorbing resin may not be substantially exerted, and the bulk density may be reduced. The free fiber in the composition of the present invention is usually 90% by weight or less.
III.製造法
IIIA.複合体Aの製造方法
原料
1)モノマー
(種類)
複合体Aの吸水性樹脂粒子を調製するために使用する重合性モノマーは、吸水性樹脂を与えるものである限りその種類を問わない。レドックス系開始剤によってその重合が開始される重合性モノマーを使用することが特に好ましい。このモノマーは通常、水溶性のものが好ましい。
III. Manufacturing method
IIIA. Production method raw material of composite A 1) Monomer (kind)
The type of the polymerizable monomer used for preparing the water-absorbent resin particles of the composite A is not particularly limited as long as it gives the water-absorbent resin. It is particularly preferable to use a polymerizable monomer whose polymerization is initiated by a redox initiator. Usually, this monomer is preferably water-soluble.
このようなモノマーの代表例であって、しかも本発明で使用するのにも好ましいものは、脂肪族不飽和カルボン酸またはその塩である。具体的には、アクリル酸またはその塩、メタクリル酸またはその塩等の不飽和モノカルボン酸またはその塩;或いはマレイン酸またはその塩、イタコン酸またはその塩等の不飽和ジカルボン酸またはその塩を例示することができ、これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよい。この中で好ましいのは、アクリル酸またはその塩、およびメタクリル酸またはその塩であり、特に好ましいのはアクリル酸またはその塩である。 Representative of such monomers, and also preferred for use in the present invention, are aliphatically unsaturated carboxylic acids or salts thereof. Specific examples include unsaturated monocarboxylic acids or salts thereof such as acrylic acid or salts thereof, methacrylic acid or salts thereof; and unsaturated dicarboxylic acids or salts thereof such as maleic acid or salts thereof, itaconic acid or salts thereof. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, preferred are acrylic acid or a salt thereof, and methacrylic acid or a salt thereof, and particularly preferred is acrylic acid or a salt thereof.
本発明で用いる吸水性樹脂を与える重合性モノマーとしては、上記の如く脂肪族不飽和カルボン酸またはその塩が好ましいので、この重合性モノマーの水溶液としては脂肪族不飽和カルボン酸またはその塩を主成分とする水溶液が好ましい。ここで、「脂肪族不飽和カルボン酸またはその塩を主成分とする」とは、脂肪族不飽和カルボン酸またはその塩が重合性モノマーの全量に対して50モル%以上、好ましくは80モル%以上含まれることを意味する。 As the polymerizable monomer that gives the water-absorbing resin used in the present invention, an aliphatic unsaturated carboxylic acid or a salt thereof is preferable as described above. Therefore, as the aqueous solution of the polymerizable monomer, an aliphatic unsaturated carboxylic acid or a salt thereof is mainly used. An aqueous solution as a component is preferred. Here, "mainly composed of an aliphatic unsaturated carboxylic acid or a salt thereof" means that the aliphatic unsaturated carboxylic acid or a salt thereof is 50 mol% or more, preferably 80 mol%, based on the total amount of the polymerizable monomer. This means that it is included.
脂肪族不飽和カルボン酸の塩としては、水溶性の塩、たとえば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等が通常用いられる。また、その中和度は、目的に応じて適宜定められるが、アクリル酸の場合には、カルボキシル基の20〜90モル%がアルカリ金属塩またはアンモニウム塩に中和されたものが好ましい。アクリル酸モノマーの部分中和度が低すぎると、生成する吸水性樹脂の吸水能が著しく低下する傾向がある。
アクリル酸モノマーの中和には、アルカリ金属の水酸化物や重炭酸塩等または水酸化アンモニウム等が使用可能であるが、好ましいのはアルカリ金属水酸化物であり、その具体例としては水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムが挙げられる。
As the salt of the aliphatic unsaturated carboxylic acid, a water-soluble salt, for example, an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, an ammonium salt and the like are usually used. The degree of neutralization is appropriately determined according to the purpose. In the case of acrylic acid, it is preferable that 20 to 90 mol% of the carboxyl groups is neutralized with an alkali metal salt or an ammonium salt. If the degree of partial neutralization of the acrylic acid monomer is too low, the water-absorbing ability of the resulting water-absorbing resin tends to be significantly reduced.
For neutralization of the acrylic acid monomer, an alkali metal hydroxide, bicarbonate or the like, or ammonium hydroxide can be used. Preferred is an alkali metal hydroxide, and specific examples thereof include hydroxides. Sodium and potassium hydroxide.
また、本発明においては、前記の脂肪族不飽和カルボン酸以外に、これらと共重合可能な重合性モノマー、例えば、(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、または低水溶性モノマーではあるが、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸アルキルエステル類等も、生成する吸水性樹脂の性能を低下させない範囲の量で共重合させても差し支えない。本明細書中「(メタ)アクリル」という用語は、「アクリル」および「メタクリル」の何れをも意味するものとする。
なお、これらの重合性モノマーのうち吸水性樹脂を与えるものは、脂肪族不飽和カルボン酸またはその塩に対する補助成分としてではなく、「吸水性樹脂を与える重合性モノマーの水溶液」の主要モノマーとして使用することもできる。
In the present invention, in addition to the above-mentioned aliphatic unsaturated carboxylic acids, polymerizable monomers copolymerizable therewith, for example, (meth) acrylamide, (poly) ethylene glycol (meth) acrylate, 2-hydroxyethyl ( Although it is a meth) acrylate or a low water-soluble monomer, alkyl acrylates such as methyl acrylate and ethyl acrylate may be copolymerized in an amount within a range that does not decrease the performance of the resulting water absorbent resin. Absent. In this specification, the term “(meth) acryl” shall mean both “acryl” and “methacryl”.
Among these polymerizable monomers, those that give a water-absorbing resin are not used as auxiliary components for aliphatic unsaturated carboxylic acids or salts thereof, but are used as main monomers of "aqueous solution of a polymerizable monomer giving a water-absorbing resin". You can also.
(モノマー濃度)
上述の脂肪族不飽和カルボン酸またはその塩を主成分として含む重合性モノマー水溶液の重合性モノマーの濃度は、好ましくは20重量%以上、より好ましくは25重量%以上である。濃度が20重量%より少ないと重合後の吸水性樹脂の吸水能が十分に得られない場合がある。上限は重合反応液の取り扱い上から80重量%程度とするのが良い。
(Monomer concentration)
The concentration of the polymerizable monomer in the aqueous polymerizable monomer solution containing the above-mentioned aliphatic unsaturated carboxylic acid or a salt thereof as a main component is preferably 20% by weight or more, more preferably 25% by weight or more. If the concentration is less than 20% by weight, the water-absorbing resin after polymerization may not have sufficient water-absorbing ability. The upper limit is preferably about 80% by weight from the viewpoint of handling of the polymerization reaction solution.
2)架橋剤
脂肪族不飽和カルボン酸またはその塩、特にアクリル酸またはその塩は、それ自身で自己架橋ポリマーを形成することがあるが、架橋剤を併用して架橋構造を積極的に形成させることもできる。架橋剤を併用すると、一般に生成する吸水性樹脂の吸水性能が向上する。架橋剤としては、前記重合性モノマーと共重合可能な多価ビニル化合物、例えば、N,N'−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールポリ(メタ)アクリレート類等、ならびにカルボン酸と反応し得る2個以上の官能基を有する水溶性の化合物、例えばエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル等が好適に使用される。この中で特に好ましいのは、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミドである。架橋剤の使用量は、モノマーの仕込み量に対して0.001〜1重量%、好ましくは、0.01〜0.5重量%である。
2) Crosslinking agent Aliphatic unsaturated carboxylic acid or a salt thereof, particularly acrylic acid or a salt thereof may form a self-crosslinking polymer by itself, but a crosslinking agent is used in combination to positively form a crosslinked structure. You can also. When a cross-linking agent is used in combination, the water-absorbing performance of the generally formed water-absorbing resin is improved. As the crosslinking agent, a polyvalent vinyl compound copolymerizable with the polymerizable monomer, for example, N, N′-methylenebis (meth) acrylamide, (poly) ethylene glycol poly (meth) acrylates, or the like, and a reaction with a carboxylic acid A water-soluble compound having two or more functional groups, for example, a polyglycidyl ether such as ethylene glycol diglycidyl ether and polyethylene glycol diglycidyl ether is preferably used. Among them, particularly preferred is N, N'-methylenebis (meth) acrylamide. The amount of the crosslinking agent used is 0.001 to 1% by weight, preferably 0.01 to 0.5% by weight, based on the charged amount of the monomer.
3)重合開始剤
本発明で用いられる重合開始剤は、水溶液ラジカル重合で用いられるものを用いることができる。このような重合開始剤としては、無機および有機過酸化物が挙げられ、例えばアンモニウムやアルカリ金属、特にカリウム等の過硫酸塩、過酸化水素、t−ブチルパーオキシドやアセチルパーオキシド等が挙げられる。
さらに、アゾ化合物として知られている重合開始剤も用いることができる。例えばある程度水溶性を示す、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロリド等が挙げられる。
重合はラジカル重合開始剤の分解により開始される。通常よく知られている手法は熱分解である。しばしば、予め重合開始剤の分解温度に昇温させた反応液のモノマーに対して加熱していない重合開始剤を添加して重合開始させる場合があるが、この場合もここでいう熱分解の範疇に属する。
3) Polymerization initiator As the polymerization initiator used in the present invention, those used in aqueous solution radical polymerization can be used. Examples of such a polymerization initiator include inorganic and organic peroxides, such as ammonium and alkali metals, particularly persulfates such as potassium, hydrogen peroxide, t-butyl peroxide and acetyl peroxide. .
Further, a polymerization initiator known as an azo compound can also be used. For example, 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, which shows water solubility to some extent, may be mentioned.
The polymerization is initiated by the decomposition of the radical polymerization initiator. A commonly known technique is pyrolysis. Often, polymerization is initiated by adding an unheated polymerization initiator to the monomer of the reaction solution that has been heated to the decomposition temperature of the polymerization initiator in advance. Belongs to.
本発明で用いられる重合開始剤として好ましいのは、ある程度水溶性のレドックス系をなす、酸化剤と還元剤の組み合わせである。
酸化剤としては、例えば過酸化水素、過硫酸アンモニウムや過硫酸カリウム等の過硫酸塩、t−ブチルハイドロパーオキシド、クメンハイドロパーオキシドその他、第二セリウム塩、過マンガン酸塩、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩等が挙げられる。この中でも過酸化水素が特に好ましい。これら酸化剤の使用量は、重合性モノマーに対して0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜2重量%である。
還元剤は、前記酸化剤とレドックス系を形成しうるものであり、具体的には亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の亜硫酸塩、チオ硫酸ナトリウム、酢酸コバルト、硫酸銅、硫酸第一鉄、L−アスコルビン酸またはL−アスコルビン酸アルカリ金属塩等を挙げることができる。中でも、L−アスコルビン酸またはL−アスコルビン酸アルカリ金属塩が特に好ましい。これらの還元剤の使用量は、重合性モノマーに対して0.001〜10重量%、好ましくは0.01〜2重量%である。
Preferred as the polymerization initiator used in the present invention is a combination of an oxidizing agent and a reducing agent, which forms a redox system to some extent water-soluble.
Examples of the oxidizing agent include hydrogen peroxide, persulfates such as ammonium persulfate and potassium persulfate, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide and the like, ceric salts, permanganates, chlorites, Hypochlorite and the like. Of these, hydrogen peroxide is particularly preferred. The amount of the oxidizing agent to be used is 0.01 to 10% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, based on the polymerizable monomer.
The reducing agent is capable of forming a redox system with the oxidizing agent. Specifically, sodium sulfite, a sulfite such as sodium hydrogen sulfite, sodium thiosulfate, cobalt acetate, copper sulfate, ferrous sulfate, L- Ascorbic acid or alkali metal salts of L-ascorbic acid can be mentioned. Above all, L-ascorbic acid or L-ascorbic acid alkali metal salt is particularly preferred. The amount of these reducing agents to be used is 0.001 to 10% by weight, preferably 0.01 to 2% by weight, based on the polymerizable monomer.
4)繊維
繊維種や形状等については前述のように適宜選択される。
繊維はなるべくミクロ的にも均一に分散されていることが好ましい。一般に繊維は、からみあいによる繊維塊をなす傾向があるが、そのみかけ繊維塊径が20mm以下が好ましく、10mm以下がより好ましく、5mm以下が最も好ましい。もちろん一本、一本の繊維に独立していることが好ましいことは言うまでもない。一般に均一性を確保するために開繊という手法が用いられる。なお、「開繊」とは解繊と繊維化の両方の概念を含むものである。解繊には、ナイロン等のシート状物を短冊状や繊維状に裂くこと等が含まれる。また、繊維化には、原紙状のセルロースを切り裂いてパルプにすること等が含まれる。
4) Fiber The fiber type and shape are appropriately selected as described above.
It is preferred that the fibers are evenly dispersed as microscopically as possible. Generally, the fibers tend to form a fiber mass due to entanglement, but the apparent fiber mass diameter is preferably 20 mm or less, more preferably 10 mm or less, and most preferably 5 mm or less. Of course, it is needless to say that the fibers are preferably independent of one fiber. Generally, a technique called fiber opening is used to ensure uniformity. In addition, "opening" includes both concepts of defibration and fiberization. The defibration includes tearing a sheet-like material such as nylon into a strip shape or a fiber shape. In addition, fibrillation includes severing base paper-like cellulose into pulp.
具体的な手法としては「繊維便覧(加工編)」(繊維学会編、丸善、1969)18頁以下に紹介されている、綿紡式、梳毛式、紡毛式、麻紡式、絹紡式あるいはまた回転羽式粉砕機、ハンマー式粉砕機、パルプ解繊機等を適宜用いることができる。またフロック加工として知られているように、繊維を帯電させ、繊維間の静電反発を利用して事実上、繊維一本一本を独立させ、均一分散させることも可能である。 As a specific method, there is a cotton spinning type, a worsted type, a woolen type, a hemp spinning type, a silk spinning type or a method described in “Textile Handbook (Processing Edition)” (edited by the Society of Textile Engineers, Maruzen, 1969), p. A rotary blade type pulverizer, a hammer type pulverizer, a pulp defibrator and the like can be appropriately used. Further, as is known as flocking, it is also possible to charge the fibers and to utilize the electrostatic repulsion between the fibers to effectively separate the fibers individually and uniformly disperse them.
2.製造工程
本発明の製造方法は、重合前および/または重合中の重合性モノマーと溶媒とを含有する液滴と反応器の第1の供給口から供給される第1の繊維を気相中で接触させる工程(第1工程)、前記重合性モノマーの重合を進行させる工程(第2工程)、次いで重合中の重合性モノマーと溶媒と繊維を含む液滴を反応器の第2の供給口から供給される第2の繊維と気相中で接触させる工程(第3工程)、さらに前記重合性モノマーの重合を進行させる工程(第4工程)の各工程を順に行うものである。本発明の製造方法は、これらの4工程以外の工程を含んでいてもよい。
2. Production Step The production method of the present invention comprises, in a gas phase, a droplet containing a polymerizable monomer and a solvent before and / or during polymerization and a first fiber supplied from a first supply port of a reactor. A step of bringing into contact (first step), a step of promoting the polymerization of the polymerizable monomer (second step), and then a droplet containing the polymerizable monomer, solvent and fiber during polymerization is supplied from the second supply port of the reactor. The step of bringing the second fiber into contact with the supplied second fiber in the gas phase (third step) and the step of further proceeding the polymerization of the polymerizable monomer (fourth step) are sequentially performed. The production method of the present invention may include steps other than these four steps.
1)第1工程
第1工程では、1本以上の繊維を重合性モノマーを含む液滴を気相中で接触させることができるものであれば、その具体的な態様は特に制限されない。
1) First Step In the first step, a specific mode is not particularly limited as long as one or more fibers can be brought into contact with a droplet containing a polymerizable monomer in a gas phase.
液滴に含まれる重合性モノマーは、第1工程における第1の繊維との接触時において、重合前または重合中でなければならない。繊維との接触時のモノマー転化率は、0〜80%の範囲が好ましい。より好ましくは0〜70%で、最も好ましくは0〜60%の範囲である。転化率が高すぎると、接触させる繊維が吸水性樹脂に包埋も接着もされない可能性がある。第1の繊維との接触時において、重合性モノマーは重合中であることがより好ましい。
液滴には、架橋剤や重合開始剤などが含まれていてもよい。重合性モノマーに対する架橋剤や重合開始剤の添加量は上記のとおりである。
The polymerizable monomer contained in the droplet must be before or during polymerization at the time of contact with the first fiber in the first step. The monomer conversion at the time of contact with the fiber is preferably in the range of 0 to 80%. It is more preferably in the range of 0 to 70%, and most preferably in the range of 0 to 60%. If the conversion is too high, the fibers to be contacted may not be embedded or adhered to the water absorbent resin. More preferably, upon contact with the first fiber, the polymerizable monomer is undergoing polymerization.
The droplets may contain a crosslinking agent, a polymerization initiator, and the like. The amounts of the crosslinking agent and the polymerization initiator added to the polymerizable monomer are as described above.
液滴の形成方法は特に制限されない。好ましい液滴形成法として、吸水性ポリマーを与える重合性モノマーの水溶液、例えば、脂肪族不飽和カルボン酸またはその塩を主成分とする重合性モノマーの水溶液にレドックス系重合開始剤を配して当該モノマーの重合を開始させ、反応開始後のモノマーおよび生成ポリマーを含む重合進行中の反応混合物を気相中で液滴とする方法を例示することができる。また、別のより好ましい液滴形成法として、レドックス系重合開始剤を構成する酸化剤と還元剤の一方を含む重合性モノマー水溶液からなる第1液とレドックス系重合開始剤の他方および所望により重合性モノマーを含む水溶液からなる第2液を気相中で混合することにより液滴を形成する方法を挙げることができる。 The method for forming the droplet is not particularly limited. As a preferred droplet forming method, an aqueous solution of a polymerizable monomer that gives a water-absorbing polymer, for example, an aqueous solution of a polymerizable monomer containing an aliphatic unsaturated carboxylic acid or a salt thereof as a main component is provided with a redox-based polymerization initiator, and An example is a method in which polymerization of a monomer is started, and a reaction mixture undergoing polymerization containing the monomer and the produced polymer after the start of the reaction is formed into droplets in a gas phase. Further, as another more preferable droplet forming method, a first liquid comprising an aqueous polymerizable monomer solution containing one of an oxidizing agent and a reducing agent constituting a redox polymerization initiator and the other of the redox polymerization initiator and, if desired, polymerization. A method of forming droplets by mixing a second liquid composed of an aqueous solution containing a hydrophilic monomer in a gas phase can be used.
後者の方法は、例えば、第1液および第2液をノズルから流出する液同士の交差角度が15度以上の角度で、しかも液柱状態で衝突するようにそれぞれ別個のノズルより噴出させることにより実施することができる。このように両液に交差角度を持たせて互いに衝突させることにより、ノズルからの流出エネルギーの一部を混合に利用するのである。それぞれのノズルから流出する第1液と第2液の交差角度は、使用する重合性モノマーの性状、流量比等に応じ適宜選定する。例えば、液の線速度が大きければ交差角度は小さくすることができる。 In the latter method, for example, the first liquid and the second liquid are ejected from separate nozzles so that the liquids flowing out of the nozzles cross each other at an angle of 15 degrees or more and collide in a liquid column state. Can be implemented. In this way, by making the two liquids have an intersection angle and collide with each other, a part of the outflow energy from the nozzle is used for mixing. The intersection angle between the first liquid and the second liquid flowing out of each nozzle is appropriately selected according to the properties of the polymerizable monomer used, the flow ratio, and the like. For example, if the linear velocity of the liquid is high, the intersection angle can be reduced.
なお、この場合、第1液の温度は通常常温〜約60℃、好ましくは常温〜約40℃であり、また、第2液の温度も通常常温〜約60℃、好ましくは、常温〜約40℃である。
このように、ノズルから噴出されたそれぞれの水溶液は、液柱状態で衝突させて両液を合体させる。合体後は液柱を形成していて、その状態がある時間保持されるが、その後この液柱は解体して液滴となる。生成した液滴は気相中で重合が進行する。
In this case, the temperature of the first liquid is usually from room temperature to about 60 ° C., preferably from room temperature to about 40 ° C., and the temperature of the second liquid is also from room temperature to about 60 ° C., preferably from room temperature to about 40 ° C. ° C.
As described above, the respective aqueous solutions ejected from the nozzles collide in a liquid column state to combine the two liquids. After the merging, a liquid column is formed, and this state is maintained for a certain period of time. Thereafter, the liquid column is disassembled into a droplet. The polymerization of the generated droplets proceeds in the gas phase.
液滴の重合が進行し、繊維に接触して適当な吸水性樹脂複合体を形成するには、液滴の大きさが特に50〜1,000μmの範囲とするのが好ましい。反応器内の液滴の空間密度は0.1〜10,000g/m3であることが好ましい。この上限を超えると繊維と接触しない吸水性樹脂が生成し、この下限未満だと吸水性樹脂に接触しない繊維が生成して、吸水性樹脂複合体の収率が相対的に低下する問題が生じる。 In order for the polymerization of the droplets to proceed and to form an appropriate water-absorbent resin composite upon contact with the fiber, the size of the droplets is particularly preferably in the range of 50 to 1,000 μm. Spatial density of the droplets in the reactor is preferably 0.1~10,000g / m 3. If this upper limit is exceeded, a water-absorbent resin that does not come into contact with the fiber will be generated. .
このような重合の開始および重合進行中の液滴の形成を行う反応場を与える気相の気体としては、窒素、ヘリウム、炭酸ガス等の重合に不活性なものが好ましいが、空気でもよい。また、水蒸気のみの場合を含め、気体中の湿度には特に制限はないが、あまり湿度が低いと重合が進行する前にモノマー水溶液中の水分が蒸発してモノマーが析出し、その結果、重合速度が著しく低下、あるいは重合が途中で停止する可能性がある。気体の温度条件は、室温以上150℃以下、望ましくは100℃以下である。気体の流れ方向は液柱および液滴の進行方向に関して向流、並流のどちらでも良いが、液滴の気相中滞留時間を長くする必要がある場合、すなわち重合性モノマーの重合率を上げ、ひいては液滴の粘度を高める必要がある場合には向流(反重力方向)の方がよい。 As a gaseous phase gas that provides a reaction field for initiating such polymerization and forming droplets during the progress of polymerization, nitrogen, helium, carbon dioxide, or the like that is inert to the polymerization is preferable, but air may also be used. In addition, there is no particular limitation on the humidity in the gas including the case where only water vapor is used.However, if the humidity is too low, the water in the monomer aqueous solution evaporates before the polymerization proceeds, and the monomer is precipitated. The rate may decrease significantly or the polymerization may stop prematurely. The temperature condition of the gas is not lower than room temperature and not higher than 150 ° C, preferably not higher than 100 ° C. The flow direction of the gas may be either countercurrent or cocurrent with respect to the direction of travel of the liquid column and the droplet.However, when the residence time of the droplet in the gas phase needs to be extended, that is, the polymerization rate of the polymerizable monomer is increased. If it is necessary to increase the viscosity of the liquid droplets, countercurrent (anti-gravity direction) is better.
形成された液滴は、第1工程において第1の繊維と接触する。第1の繊維との接触回数は特に制限されない。好ましいのは液滴が複数の繊維と接触する場合である。
第1の繊維は、反応器の第1の供給口から供給される。第1の供給口の断面形状は、円形、楕円形、矩形などいずれの形状であってもよく、また、上方が開放されているU字状の断面を有するものであってもよい。また、反応容器の内壁をひと回りするように開口部を設けた供給口であってもよい。この場合は、内壁をひと回りする開口部が、反応容器の同じ高さ(レベル)に設けられていることが好ましい。第1の供給口の個数は1つであっても複数であってもよい。例えば、断面が円形である複数の供給口が、反応器の内壁を等間隔で一回りするように設けられていてもよい。
第1の供給口の前および/または後には、第1の繊維を反応器内の適切な位置に供給するための誘導路が設けられていることが好ましい。
The formed droplet contacts the first fiber in the first step. The number of times of contact with the first fiber is not particularly limited. Preferred is when the droplet contacts a plurality of fibers.
The first fiber is supplied from a first supply port of the reactor. The cross-sectional shape of the first supply port may be any shape such as a circle, an ellipse, and a rectangle, and may have a U-shaped cross section that is open at the top. Further, a supply port provided with an opening so as to go around the inner wall of the reaction vessel may be used. In this case, it is preferable that the opening part around the inner wall is provided at the same height (level) of the reaction vessel. The number of the first supply ports may be one or plural. For example, a plurality of supply ports having a circular cross section may be provided so as to go around the inner wall of the reactor at equal intervals.
It is preferable that a guide path for supplying the first fiber to an appropriate position in the reactor is provided before and / or after the first supply port.
重合進行中の液滴と接触させるために繊維を供給させる方法として、一般に知られている搬送方法を用いることができる。反応器内の繊維の空間密度は、繊維を吸水性樹脂に部分的に包埋させる場合は0.005〜1,000g/m3の範囲が好ましい。この上限を超えると吸水性樹脂複合体に包埋されない繊維が生成し、この下限以下だと繊維を包埋しない吸水性樹脂が生成して吸水性樹脂複合体の収率が相対的に低下する問題が生じる。繊維をできるだけ細かく均一に供給するためには、繊維を気体との混相流として供給することが好ましい。ここで用いる気体としては、上述の反応場を与える気相の気体として挙げたものを用いることができる。そのなかでも経済的観点、環境負荷軽減の観点から空気が好ましい。 As a method for supplying the fibers for contacting the droplets during the polymerization, a generally known transport method can be used. The space density of the fibers in the reactor is preferably in the range of 0.005 to 1,000 g / m 3 when the fibers are partially embedded in the water absorbent resin. If the upper limit is exceeded, fibers that are not embedded in the water-absorbent resin composite are generated, and if the lower limit or less is used, a water-absorbent resin that does not embed the fibers is generated, and the yield of the water-absorbent resin composite is relatively reduced. Problems arise. In order to supply the fibers as finely and uniformly as possible, it is preferable to supply the fibers as a multiphase flow with the gas. As the gas used here, those listed as the gaseous phase gas that provides the above-described reaction field can be used. Among them, air is preferable from the viewpoint of economy and reduction of environmental load.
混相流として供給する繊維と気体の重量混合比は1:1以下、気体の線速は1〜50m/秒の範囲が好ましい。気体の線速が50m/秒を超えると反応場の重合進行中の反応混合物の軌跡を乱し、反応器の内面への付着が問題になる場合がある。一方、下限未満では繊維の均一性が確保できない場合がある。
混相流として供給する気体の温度は、重合を著しく阻害しない範囲内で選択することが望まれる、その意味から具体的には室温以上150℃以下、望ましくは100℃以下である。繊維搬送の観点からは、気体中の湿度は低い方が好ましいが、あまり湿度が低いと反応器内の湿度を下げ、重合が進行する前にモノマー水溶液中の水分が蒸発してモノマーが析出し、その結果、重合速度が著しく低下、あるいは重合が途中で停止する可能性がある。
The weight mixing ratio of the fiber and the gas supplied as a multiphase flow is preferably 1: 1 or less, and the linear velocity of the gas is preferably in the range of 1 to 50 m / sec. If the linear velocity of the gas exceeds 50 m / sec, the trajectory of the reaction mixture during polymerization in the reaction field may be disturbed, and adhesion to the inner surface of the reactor may become a problem. On the other hand, if it is less than the lower limit, the uniformity of the fiber may not be secured.
It is desired that the temperature of the gas supplied as a multiphase flow be selected within a range that does not significantly inhibit polymerization. In that sense, it is specifically room temperature or higher and 150 ° C or lower, preferably 100 ° C or lower. From the viewpoint of fiber transport, it is preferable that the humidity in the gas is low.However, if the humidity is too low, the humidity in the reactor is reduced, and the water in the monomer aqueous solution evaporates before the polymerization proceeds, and the monomer precipitates. As a result, there is a possibility that the polymerization rate is remarkably reduced or the polymerization is stopped halfway.
2)第2工程
第2工程は、第1工程で第1の繊維と接触した液滴中に含まれる重合性モノマーの重合を進行させる工程である。第2工程は、第1工程において第1の繊維と接触するときの重合性モノマーの転化率よりも、第3工程において第2の繊維と接触するときの重合性モノマーの転化率を高くするために行うものである。
重合開始剤としてレドックス系重合開始剤を用いた場合は、液滴中における重合性モノマーの重合速度が極めて速い。このため、液滴が第1の繊維と接触した後、第2の繊維と接触するまでの間にわずかな時間があれば、重合性モノマーの重合が進行する。液滴が落下しながら第1の繊維と第2の繊維に相次いで接触する場合は、第1の繊維と接触した後、第2の繊維と接触するまでの落下中に重合性モノマーの重合が進行する。
液滴中の重合性モノマーの重合速度が遅い場合は、重合反応促進させるための手段を施してもよい。例えば、加熱ゾーンを通過させるなどの方法により、液滴に熱をかけて重合反応を促進してもよい。
2) Second Step The second step is a step in which the polymerization of the polymerizable monomer contained in the droplet contacted with the first fiber in the first step proceeds. The second step is to increase the conversion rate of the polymerizable monomer when contacting the second fiber in the third step, as compared with the conversion rate of the polymerizable monomer when contacting the first fiber in the first step. What to do.
When a redox-based polymerization initiator is used as the polymerization initiator, the polymerization rate of the polymerizable monomer in the droplet is extremely high. For this reason, if there is a short period of time between the contact of the droplet with the first fiber and the contact with the second fiber, the polymerization of the polymerizable monomer proceeds. When the droplets come into contact with the first fiber and the second fiber one after another while falling, the polymerization of the polymerizable monomer occurs during the fall until the droplet comes into contact with the first fiber after contact with the first fiber. proceed.
When the polymerization rate of the polymerizable monomer in the droplet is low, means for accelerating the polymerization reaction may be provided. For example, the polymerization reaction may be promoted by applying heat to the droplets by a method such as passing through a heating zone.
第2工程は、重合性モノマーの転化率が10%〜80%高まるように実施することが好ましい。より好ましくは10〜70%で、最も好ましくは10〜60%の範囲である。それぞれの接触場での転化率は、モノマー種や繊維種等に応じて適宜決定される。 The second step is preferably performed such that the conversion of the polymerizable monomer is increased by 10% to 80%. It is more preferably in the range of 10 to 70%, and most preferably in the range of 10 to 60%. The conversion in each contact field is appropriately determined according to the type of monomer, type of fiber, and the like.
3)第3工程
第3工程は、重合中の重合性モノマーと溶媒と繊維を含む液滴を反応器の第2の供給口から供給される第2の繊維と気相中で接触させる工程である。第3工程において第2の繊維と接触するときの重合性モノマーの転化率は10%〜90%であることが好ましく、10%〜80%であることがより好ましく、10%〜70%であることがさらに好ましい。
第1工程では、比較的転化率が低い段階で重合性モノマーが第1の繊維と接触する。このため、その後の重合の進行によって重合性モノマーが徐々に重合性ポリマーに変化して行くのに伴って、第1の繊維は重合性ポリマーによって包埋されて行く。最終的に得られる吸水性樹脂複合体において第1の繊維は、一部が樹脂粒子内に包埋されるとともに他の一部が樹脂粒子より露出している繊維となる。
一方、第3工程では、比較的転化率が高い段階で重合性モノマーが第2の繊維と接触する。このため、その後の重合の進行によっても第2の繊維は重合性ポリマーによって包埋されるに至らず、重合性ポリマーの表面に接着するにとどまる。したがって、最終的に得られる吸水性樹脂複合体において第2の繊維は、樹脂粒子内に包埋されることなく一部が樹脂粒子の表面に接着している繊維となる。
3) Third Step The third step is a step of bringing a droplet containing a polymerizable monomer, a solvent, and a fiber being polymerized into contact with a second fiber supplied from a second supply port of the reactor in a gas phase. is there. The conversion of the polymerizable monomer when coming into contact with the second fiber in the third step is preferably 10% to 90%, more preferably 10% to 80%, and more preferably 10% to 70%. Is more preferable.
In the first step, the polymerizable monomer contacts the first fiber at a stage where the conversion is relatively low. For this reason, as the polymerizable monomer gradually changes to a polymerizable polymer as the polymerization proceeds thereafter, the first fibers are embedded by the polymerizable polymer. In the water-absorbent resin composite finally obtained, the first fiber is a fiber partially embedded in the resin particles and partially exposed from the resin particles.
On the other hand, in the third step, the polymerizable monomer comes into contact with the second fiber at a stage where the conversion is relatively high. For this reason, even if the subsequent polymerization proceeds, the second fibers are not embedded in the polymerizable polymer, but only adhere to the surface of the polymerizable polymer. Therefore, in the water-absorbent resin composite finally obtained, the second fibers are fibers that are partially embedded in the surface of the resin particles without being embedded in the resin particles.
第3工程で供給される第2の繊維は、第1の繊維と同じ繊維であっても異なる繊維であってもよい。また、同じ材質であって、繊維径や繊維長が異なる繊維を用いてもよい。また、第2の繊維を供給するための第2の供給口の詳細は、第1の供給口と同様に自由に設計することができる。また、第2の供給口から第2の繊維を供給する方法や手段についても、第1の供給口から第1の繊維を供給する方法や手段と同様に自由に選択することができる。
好ましいのは、第1の供給口が第2の供給口よりも高い位置に設置されている反応器を用いて実施する場合である。第1の供給口から第1の繊維を反応器の高い位置に供給し、第2の供給口から第2の繊維を反応器の低い位置に供給し、上から重合性モノマーを含む液滴を落下させることによって、効率よく本発明を実施することができる。
もっとも、第1の供給口と第2の供給口が同じ高さに設置されており、第1の供給口からは第1の繊維を上方に向けて供給し、第2の供給口からは第2の繊維を下方に向けて供給することによっても、本発明を実施することが可能である。このようなバリエーションについては、本発明の製造方法が実施しうるものである限り、すべて採用することができる。
The second fiber supplied in the third step may be the same fiber as the first fiber or a different fiber. Further, fibers of the same material but different in fiber diameter and fiber length may be used. In addition, the details of the second supply port for supplying the second fiber can be freely designed similarly to the first supply port. Further, the method and means for supplying the second fiber from the second supply port can be freely selected in the same manner as the method and means for supplying the first fiber from the first supply port.
It is preferable to use a reactor in which the first supply port is installed at a higher position than the second supply port. A first fiber is supplied from a first supply port to a high position in the reactor, a second fiber is supplied from a second supply port to a low position in the reactor, and droplets containing a polymerizable monomer are supplied from above. By dropping, the present invention can be implemented efficiently.
However, the first supply port and the second supply port are installed at the same height, the first supply port supplies the first fiber upward, and the second supply port supplies the first fiber. It is also possible to carry out the present invention by feeding the two fibers downward. All such variations can be adopted as long as the production method of the present invention can be implemented.
4)第4工程
第4工程は、第3工程で第2の繊維と接触した液滴中に含まれる重合性モノマーの重合を進行させる工程である。第4工程において重合を進行させることによって、最終的に吸水性樹脂粒子と繊維からなる本発明の吸水性樹脂複合体を形成することができる。第4工程においても、第2工程と同様に重合を促進させるための手段を施してもよい。
4) Fourth Step The fourth step is a step in which the polymerization of the polymerizable monomer contained in the droplet that has come into contact with the second fiber in the third step proceeds. By allowing the polymerization to proceed in the fourth step, the water-absorbent resin composite of the present invention comprising the water-absorbent resin particles and fibers can be finally formed. In the fourth step, a means for accelerating the polymerization may be applied as in the second step.
第4工程では、液滴が気相中にある間に重合を完了させなくても構わない。すなわち、反応器中を液滴が落下している間に重合が完了せず、落下後も重合が進行する態様も本発明に含まれる。ただし、特徴的な構造を有する本発明の吸水性樹脂複合体が、落下後の条件によって特徴的な構造を損なうことがないように注意する。通常は、そのまま堆積させて堆積物として回収することができる。このとき、吸水性樹脂複合体が堆積する反応器底部にメッシュを設置しておき、そのメッシュの下から吸気することが好ましい。このとき、メッシュ上下の圧力差は100〜10,000Paであることが好ましい。また、メッシュがベルト状になっていて、次々と堆積してくる吸水性樹脂複合体が連続的に反応器から抜き出すことができるようになっていることがより好ましい。すなわち、液滴や繊維についても反応器に連続的に供給し、製造された吸水性樹脂複合体の堆積物を連続的に抜き出すことにより効率よく堆積物を得ることができる。 In the fourth step, the polymerization need not be completed while the droplets are in the gas phase. That is, the present invention includes a mode in which the polymerization is not completed while the droplet is falling in the reactor, and the polymerization proceeds even after the drop. However, care should be taken so that the water-absorbent resin composite of the present invention having a characteristic structure does not impair the characteristic structure depending on the conditions after falling. Usually, it can be deposited as it is and collected as a deposit. At this time, it is preferable to install a mesh at the bottom of the reactor where the water-absorbent resin composite is deposited, and to suction air from under the mesh. At this time, the pressure difference between the upper and lower portions of the mesh is preferably 100 to 10,000 Pa. Further, it is more preferable that the mesh is formed in a belt shape so that the water-absorbent resin composites that are successively deposited can be continuously extracted from the reactor. That is, the droplets and fibers are continuously supplied to the reactor, and the deposits of the manufactured water-absorbent resin composite are continuously extracted, whereby the deposits can be efficiently obtained.
なお、複合体Bの構造をより多く得るためには、重合率が比較的低い段階(例えば0〜60%の範囲)で繊維を供給することが好ましく、複合体Cの構造をより多く得るためには、重合率が相対的に高い段階(例えば30〜90%の範囲)で繊維を供給することが好ましい。 In order to obtain more structures of the composite B, it is preferable to supply the fibers at a stage where the polymerization rate is relatively low (for example, in the range of 0 to 60%), and to obtain more structures of the composite C. It is preferable to supply the fibers at a stage where the polymerization rate is relatively high (for example, in the range of 30 to 90%).
堆積物において各吸水性樹脂複合体は互いに独立しているため、容易に開繊可能である。開繊には、繊維の説明で述べた開繊方法を同様に適宜用いることができるが、機械的衝撃により吸水性樹脂が破損しない装置、条件が好ましい。 Since the water-absorbent resin composites are independent of each other in the sediment, they can be easily opened. For the fiber opening, the fiber opening method described in the description of the fiber can be used as appropriate, but an apparatus and conditions under which the water-absorbent resin is not damaged by mechanical impact are preferable.
5)その他の付加的工程
本発明の製造方法には、上記の4工程の他に付加的工程を行ってもよい。例えば付加的工程として、残存モノマー処理工程、表面架橋工程、他の機能を付与するために触媒、還元剤、消臭剤、人尿安定剤、抗菌剤等の添加剤添加工程を加えてもよい。
(残存モノマー処理工程)
残存モノマーを処理する方法としては、1)モノマーの重合を進行させる方法、2)モノマーを他の誘導体へ導く方法、3)モノマーを除去する方法が挙げられる。
5) Other additional steps In the production method of the present invention, additional steps may be performed in addition to the above four steps. For example, as an additional step, a residual monomer treatment step, a surface cross-linking step, and an additive addition step such as a catalyst, a reducing agent, a deodorant, a human urine stabilizer, and an antibacterial agent for imparting other functions may be added. .
(Residual monomer treatment step)
Examples of the method for treating the residual monomer include 1) a method for promoting the polymerization of the monomer, 2) a method for introducing the monomer to another derivative, and 3) a method for removing the monomer.
1)のモノマーの重合を進行させる方法としては、例えば吸水性樹脂と繊維との複合体をさらに加熱する方法、吸水性樹脂にモノマーの重合を促進する触媒ないしは触媒成分を添加した後に加熱する方法、紫外線を照射する方法、電磁放射線または微粒子性イオン化放射線を照射する方法などが挙げられる。
該吸水性樹脂複合体をさらに加熱する方法は、該吸水性樹脂複合体を100〜250℃で加熱処理し、該吸水性樹脂複合体に残存するモノマーを重合させるものである。
Examples of the method of promoting the polymerization of the monomer 1) include a method of further heating the composite of the water-absorbent resin and the fiber, and a method of adding a catalyst or a catalyst component for promoting the polymerization of the monomer to the water-absorbent resin and then heating the resultant. And a method of irradiating ultraviolet rays, and a method of irradiating electromagnetic radiation or particulate ionizing radiation.
In the method of further heating the water-absorbent resin composite, the water-absorbent resin composite is heated at 100 to 250 ° C. to polymerize the monomers remaining in the water-absorbent resin composite.
吸水性樹脂複合体にモノマーの重合を促進する触媒ないしは触媒成分を添加する方法は、例えばレドックス系重合開始剤を用いて重合を行った場合には、ラジカル発生剤が残存していることが多いので吸水性樹脂に還元剤溶液を付与すればよい。還元剤としては、レドックス系重合開始剤として用いる亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、L−アスコルビン酸等を用いればよく、通常はこれらを0.5〜5重量%水溶液として該吸水性樹脂複合体に付与する。還元剤の付与量は乾燥樹脂基準で0.1〜2重量%がよい。還元剤溶液の付与は、噴霧器を用いてスプレーしたり、還元剤溶液中に浸漬するなど、任意の方法で行うことができる。還元剤を付与した吸水性樹脂複合体は次いで加熱してモノマーを重合させる。加熱は例えば100〜150℃で10〜30分間程度行えばよい。この加熱により吸水性樹脂複合体の含水率は低下するが、もし含水率が高い場合にはさらに乾燥機で乾燥して製品の吸水材とする。 In a method of adding a catalyst or a catalyst component for promoting polymerization of a monomer to a water-absorbent resin composite, for example, when polymerization is performed using a redox polymerization initiator, a radical generator often remains. Therefore, a reducing agent solution may be applied to the water absorbent resin. As the reducing agent, sodium sulfite, sodium bisulfite, L-ascorbic acid, or the like used as a redox polymerization initiator may be used, and these are usually applied to the water-absorbent resin composite as a 0.5 to 5% by weight aqueous solution. I do. The amount of the reducing agent applied is preferably 0.1 to 2% by weight based on the dry resin. The application of the reducing agent solution can be performed by an arbitrary method such as spraying using a sprayer or dipping in the reducing agent solution. The water-absorbent resin composite provided with the reducing agent is then heated to polymerize the monomer. Heating may be performed, for example, at 100 to 150 ° C. for about 10 to 30 minutes. This heating lowers the water content of the water-absorbent resin composite, but if the water content is high, it is further dried by a dryer to obtain a water-absorbing material for the product.
該吸水性樹脂複合体に紫外線を照射する方法では、通常の紫外線ランプを用いればよく、照射強度、照射時間等は用いる繊維の種類、残存モノマー含浸量等によって変化するが、一般的には紫外線ランプ10〜200W/cm、好ましくは30〜120W/cm、照射時間0.1秒〜30分、ランプ−複合体間隔2〜30cmである。また、この時の吸水性樹脂複合体中の水分量としては、一般的には重合体1重量部に対して0.01〜40重量部、好ましくは0.1〜1.0重量部が採用される。0.01重量部未満又は40重量部超過の水分量は、残存モノマーの低減化に著しい影響を及ぼすので好ましくない。紫外線を照射する時の雰囲気としては、真空下または窒素、アルゴン、ヘリウム等の無機ガス存在下、または空気中のいずれも使用できる。また照射温度は特に制限はなく、室温で充分その目的を達成することができる。用いる紫外線照射装置にも特に制限はなく、静置状態にて一定時間照射する方法、あるいはベルトコンベヤーにて連続的に照射する方法等、任意の方法を用いることができる。 In the method of irradiating the water-absorbent resin composite with ultraviolet light, a normal ultraviolet lamp may be used. Irradiation intensity, irradiation time, and the like vary depending on the type of fiber used, the amount of residual monomer impregnated, and the like. The lamp is 10 to 200 W / cm, preferably 30 to 120 W / cm, the irradiation time is 0.1 second to 30 minutes, and the distance between the lamp and the complex is 2 to 30 cm. The amount of water in the water-absorbent resin composite at this time is generally 0.01 to 40 parts by weight, preferably 0.1 to 1.0 part by weight per 1 part by weight of the polymer. Is done. A water content of less than 0.01 parts by weight or more than 40 parts by weight is not preferred because it has a significant effect on the reduction of residual monomers. As an atmosphere for irradiating ultraviolet rays, any of a vacuum, in the presence of an inorganic gas such as nitrogen, argon, and helium, or in air can be used. The irradiation temperature is not particularly limited, and the object can be sufficiently achieved at room temperature. There is no particular limitation on the ultraviolet irradiation apparatus to be used, and any method such as a method of irradiating for a fixed time in a stationary state or a method of continuously irradiating with a belt conveyor can be used.
該吸水性樹脂複合体に放射線を照射する方法には、加速電子やガンマー線の様な高エネルギー放射線が用いられる。照射されるべき線量は、複合体中の残存モノマー量や、水分量等により変化するが、一般的には0.01〜100メガラド、好ましくは0.1〜50メガラドである。100メガラド超過の線量では吸水量が極めて小さくなり、また0.01メガラド未満では本発明で目的とする吸水能や吸水速度が大きく、残存モノマーが特段に小さいものが得られ難い。また、この時の吸水性樹脂複合体水分量としては、一般的には重合体1重量部に対して40重量部以下、好ましくは10重量部以下が採用される。40重量部超過の水分量では吸水速度改良効果が少なく、特に未重合モノマーの低減化に著しい影響を及ぼすので好ましくない。前記複合体に高エネルギー放射線を照射する時の雰囲気としては、真空下または窒素、アルゴン、ヘリウム等の無機ガス存在下、または空気中のいずれも使用できる。好ましい雰囲気は空気であって、空気中で照射を行なうと吸水能や吸水速度の大きくかつ残存モノマーが特段に小さくなる。また、照射温度には特に制限は無く室温で十分にその目的を達成することができる。 As a method for irradiating the water-absorbent resin composite with radiation, high-energy radiation such as accelerated electrons or gamma rays is used. The dose to be irradiated varies depending on the amount of residual monomers in the composite, the amount of water, and the like, but is generally 0.01 to 100 Mrad, preferably 0.1 to 50 Mrad. If the dose exceeds 100 megarads, the water absorption becomes extremely small. If the dose is less than 0.01 megarads, the water absorption capacity and water absorption rate aimed at in the present invention are large, and it is difficult to obtain those having particularly small residual monomers. The water content of the water-absorbent resin composite at this time is generally 40 parts by weight or less, preferably 10 parts by weight or less, per 1 part by weight of the polymer. If the amount of water exceeds 40 parts by weight, the effect of improving the water absorption rate is small, and it is not preferable because the effect of reducing the amount of unpolymerized monomer is particularly significant. As an atmosphere for irradiating the composite with high-energy radiation, any of under vacuum, in the presence of an inorganic gas such as nitrogen, argon, and helium, or in air can be used. The preferred atmosphere is air. Irradiation in air will increase the water absorption capacity and water absorption rate and reduce the residual monomer in particular. The irradiation temperature is not particularly limited, and the object can be sufficiently achieved at room temperature.
2)のモノマーを他の誘導体へ導く方法としては、例えばアミン、アンモニア等を加える方法、亜硫酸水素塩、亜硫酸塩、ピロ亜硫酸塩等の還元剤を加える方法が挙げられる。 Examples of the method of introducing the monomer into the other derivative of 2) include a method of adding an amine, ammonia, and the like, and a method of adding a reducing agent such as a bisulfite, a sulfite, and a pyrosulfite.
3)のモノマーを除去する方法としては、例えば有機溶媒による抽出、留去する方法が挙げられる。有機溶媒により抽出する方法では、吸水性樹脂複合体を、含水有機溶媒中に浸漬して、残存モノマーを抽出除去する。含水有機溶媒としてはエタノール、メタノール、アセトン等を用いることができ、その含水率は10〜99重量%、特に30〜60重量%であるのが好ましい。一般に含水率が高いほど残存モノマーの除去能が高いが、含水率の高い含水有機溶媒を用いると後続する乾燥工程でのエネルギー消費が多くなる。複合体を含水有機溶媒に浸漬する時間は通常5〜30分間程度で十分であり、複合体を揺動させるなど残存モノマーの抽出を促進する手段を採用するのも好ましい。浸漬処理後は通常乾燥機で処理して乾燥する。 As a method of removing the monomer in 3), for example, a method of extracting and distilling off with an organic solvent can be mentioned. In the method of extracting with an organic solvent, the water-absorbent resin composite is immersed in a water-containing organic solvent to extract and remove the remaining monomer. As the water-containing organic solvent, ethanol, methanol, acetone or the like can be used, and its water content is preferably from 10 to 99% by weight, particularly preferably from 30 to 60% by weight. In general, the higher the water content, the higher the ability to remove residual monomers. However, when a water-containing organic solvent having a high water content is used, energy consumption in the subsequent drying step increases. The time for immersing the complex in the aqueous organic solvent is usually about 5 to 30 minutes, and it is also preferable to employ a means for promoting the extraction of the residual monomer, such as rocking the complex. After the immersion treatment, it is usually treated by a dryer and dried.
また、モノマーを留去する方法としては、複合体を過熱水蒸気または水蒸気含有ガスで処理する方法がある。例えば110℃の飽和水蒸気を120〜150℃に加熱して過熱水蒸気として複合体に接触させることにより、吸水性樹脂中の残存モノマーを低減させることができる。この方法では、吸水性樹脂中の水が水蒸気となって蒸発する際に、残存モノマーも同時に気化して吸水性樹脂から抜け出るものと考えられる。この方法によれば、残存モノマーの除去と製品の乾燥とを兼ねることができる。 As a method for distilling off the monomer, there is a method of treating the complex with superheated steam or a steam-containing gas. For example, the residual monomer in the water-absorbent resin can be reduced by heating the saturated steam at 110 ° C to 120 to 150 ° C and bringing it into contact with the composite as superheated steam. In this method, it is considered that when water in the water-absorbent resin evaporates as water vapor, the residual monomer is also vaporized and escapes from the water-absorbent resin. According to this method, both the removal of the residual monomer and the drying of the product can be performed.
(表面架橋工程)
また、吸水性能を向上させる目的で、吸水性樹脂の表面を架橋剤により架橋させることも可能である。一般に、粉末状の吸水性ポリマー粒子の表面に架橋剤とともに適量の水分を付与した後、加熱して表面を架橋することにより樹脂粒子の特性を改良することは公知であり、表面に選択的に架橋構造が形成される結果、吸水して膨潤するに際し、膨潤を阻害せずにその形状を維持することができるものと考えられている。この工程ではまず吸水性樹脂複合体に表面架橋剤の溶液を付与する。表面架橋剤としてはN,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールビス(メタ)アクリレート等の重合性モノマーと共重合し得る多官能化合物や、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル等のカルボン酸基と反応し得る官能基を複数個有する化合物が用いられる。これらの表面架橋剤は、通常、吸水性樹脂複合体に対して0.1〜1重量%、好ましくは0.2〜0.5重量%となるように用いられる。なお、これらの表面架橋剤は、吸水性樹脂複合体全体に均一に付与されるように、水、エタノール、メタノールなどで希釈して0.1〜1重量%、特に0.2〜0.5重量%の溶液として用いるのが好ましい。架橋剤溶液の付与は通常は噴霧器を用いて架橋剤溶液を吸水性樹脂複合体に噴霧したり、ロールブラシで架橋剤溶液を塗布する方法により行うのが好ましい。なお、架橋剤溶液を過剰に付与した後、圧搾ロールで樹脂粒子がつぶれない程度に軽く圧搾したり、風を吹き付けたりして、余剰の架橋剤溶液を除去するようにしてもよい。この架橋剤溶液の付与は室温で行えばよい。架橋剤溶液を付与された吸水性樹脂複合体は、次いで加熱して架橋反応を進行させ、吸水性樹脂表面に選択的に架橋構造を形成させる。架橋反応の条件は用いる架橋剤により適宜選択すればよいが、通常は100℃以上の温度で10分間以上反応させる。本発明では、吸水性樹脂として不飽和カルボン酸重合物架橋体や部分中和アクリル酸重合体架橋体を好ましく用いることができる。
(Surface crosslinking process)
In addition, the surface of the water-absorbent resin can be cross-linked with a cross-linking agent for the purpose of improving the water-absorbing performance. In general, it is known to improve the properties of resin particles by imparting an appropriate amount of moisture together with a crosslinking agent to the surface of the powdery water-absorbing polymer particles and then heating and crosslinking the surface to selectively improve the properties of the resin particles. It is considered that as a result of the formation of the crosslinked structure, when swelling by absorbing water, the shape can be maintained without inhibiting swelling. In this step, first, a solution of the surface crosslinking agent is applied to the water-absorbent resin composite. Examples of the surface cross-linking agent include polyfunctional compounds copolymerizable with polymerizable monomers such as N, N'-methylenebis (meth) acrylamide and (poly) ethylene glycol bis (meth) acrylate, and (poly) ethylene glycol diglycidyl ether. A compound having a plurality of functional groups capable of reacting with the carboxylic acid group is used. These surface cross-linking agents are generally used in an amount of 0.1 to 1% by weight, preferably 0.2 to 0.5% by weight, based on the water-absorbent resin composite. These surface cross-linking agents are diluted with water, ethanol, methanol, or the like, so that the surface cross-linking agent is uniformly applied to the entire water-absorbent resin composite. It is preferably used as a solution by weight. It is generally preferable to apply the crosslinking agent solution by spraying the crosslinking agent solution onto the water-absorbent resin composite using a sprayer, or by applying the crosslinking agent solution with a roll brush. After excessively applying the cross-linking agent solution, the surplus cross-linking agent solution may be removed by squeezing the resin particles lightly with a squeezing roll so that the resin particles are not crushed or by blowing air. The application of the crosslinking agent solution may be performed at room temperature. The water-absorbent resin composite provided with the cross-linking agent solution is then heated to cause a cross-linking reaction to proceed, thereby selectively forming a cross-linked structure on the surface of the water-absorbent resin. The conditions of the cross-linking reaction may be appropriately selected depending on the cross-linking agent to be used. In the present invention, a crosslinked unsaturated carboxylic acid polymer or a crosslinked partially neutralized acrylic acid polymer can be preferably used as the water-absorbing resin.
(添加剤添加工程)
吸水性樹脂複合体、あるいは吸水性樹脂複合体組成物には、目的とする用途に応じて所望の機能を付与するために各種の添加剤を加えることができる。これら添加剤としては、吸収する液体によるポリマー分解、変質を防止する安定剤、抗菌剤、消臭剤、脱臭剤、芳香剤、発泡剤等を挙げることができる。
(Additive addition step)
Various additives can be added to the water-absorbent resin composite or the water-absorbent resin composite composition in order to impart a desired function according to the intended use. Examples of these additives include stabilizers for preventing polymer decomposition and deterioration due to the liquid to be absorbed, antibacterial agents, deodorants, deodorants, fragrances, and foaming agents.
安定剤)
このうち吸収する液体によるポリマー分解、変質を防止する安定剤としては排泄物(即ち人尿、糞便)、体液(人血、経血、分泌液等の体液)による吸水性樹脂の分解、変質を防止する安定剤が挙げられる。特開昭63−118375号公報にはポリマー中に含酸素還元性無機塩および/または有機酸化防止剤を含有させる方法、特開昭63−153060号公報には酸化剤を含有させる方法、特開昭63−127754号公報には酸化防止剤を含有させる方法、特開昭63−272349号公報には硫黄含有還元剤を含有させる方法、特開昭63−146964号公報には金属キレート剤を含有させる方法、特開昭63−15266号公報にはラジカル連鎖禁止剤を含有させる方法、特開平1−275661号公報にはホスフィン酸基またはホスホン酸基含有アミン化合物またはその塩を含有させる方法、特開昭64−29257号公報には多価金属酸化物を含有させる方法、特開平2−255804号公報、特開平3−179008号公報には重合時水溶性連鎖移動剤を共存させる方法等が提案されている。これらはすべて本発明にて使用することができる。また、特開平6−306202号公報、特開平7−53884号公報、特開平7−62252号公報、特開平7−113048号公報、特開平7−145326号公報、特開平7−145263号公報、特開平7−228788号公報、特開平7−228790号公報に記載される材料および方法を使用することもできる。具体的にはたとえばシュウ酸チタン酸カリウム、タンニン酸、酸化チタン、ホスフィン酸アミン(またはその塩)、ホスホン酸アミン(またはその塩)、金属キレート等挙げられる。このうち特に人尿、人血、経血に対する安定剤をそれぞれ人尿安定剤、人血安定剤、経血安定剤と呼ぶことがある。
Stabilizer)
Among these, as stabilizers for preventing polymer decomposition and deterioration due to the liquid to be absorbed, decomposition and deterioration of the water-absorbing resin due to excretion (that is, human urine, feces) and body fluid (body fluid such as human blood, menstrual blood, secretion fluid) are included. Stabilizing agents to prevent. JP-A-63-118375 discloses a method of incorporating an oxygen-containing reducing inorganic salt and / or an organic antioxidant in a polymer, and JP-A-63-153060 discloses a method of containing an oxidizing agent. JP-A-63-127754 discloses a method of containing an antioxidant, JP-A-63-272349 discloses a method of containing a sulfur-containing reducing agent, and JP-A-63-146964 discloses a method of containing a metal chelating agent. JP-A-63-15266 discloses a method containing a radical chain inhibitor, JP-A-1-275661 discloses a method containing a phosphinic acid group or phosphonic acid group-containing amine compound or a salt thereof. Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-29257 discloses a method for containing a polyvalent metal oxide, and Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-255804 and 3-179008 disclose a method. How coexist case when a water-soluble chain transfer agent and the like have been proposed. All of these can be used in the present invention. Also, JP-A-6-306202, JP-A-7-53884, JP-A-7-62252, JP-A-7-113048, JP-A-7-145326, JP-A-7-145263, The materials and methods described in JP-A-7-228788 and JP-A-7-228790 can also be used. Specific examples include potassium oxalate titanate, tannic acid, titanium oxide, amine phosphinate (or a salt thereof), amine phosphonate (or a salt thereof), and metal chelates. Of these, stabilizers for human urine, human blood, and menstrual blood may be called human urine stabilizers, human blood stabilizers, and menstrual blood stabilizers, respectively.
抗菌剤)
吸収した液による腐敗を防止するためには抗菌剤が用いられる。抗菌剤として例えば、「殺菌・抗菌技術の新展開」17〜80頁(東レリサーチセンター(1994))、「抗菌・抗カビ剤の検査・評価法と製品設計」128〜344頁(エヌ・ティー・エス(1997))、特許第2760814号公報、特開昭39−179114号公報、特開昭56−31425号公報、特開昭57−25813号公報、特開昭59−189854号公報、特開昭59−105448号公報、特開昭60−158861号公報、特開昭61−181532号公報、特開昭63−135501号公報、特開昭63−139556号公報、特開昭63−156540号公報、特開昭64−5546号公報、特開昭64−5547号公報、特開平1−153748号公報、特開平1−221242号公報、特開平2−253847号公報、特開平3−59075号公報、特開平3−103254号公報、特開平3−221141号公報、特開平4−11948号公報、特開平4−92664号公報、特開平4−138165号公報、特開平4−266947号公報、特開平5−9344号公報、特開平5−68694号公報、特開平5−161671号公報、特開平5−179053号公報、特開平5−269164号公報、特開平7−165981号公報に紹介されているものを適宜選択できる。
Antibacterial agent)
Antimicrobial agents are used to prevent spoilage due to the absorbed liquid. Examples of antibacterial agents include "New Development of Sterilization and Antibacterial Technology", pp. 17-80 (Toray Research Center (1994)), "Testing and Evaluation Methods and Product Design of Antibacterial and Antifungal Agents", pp. 128-344 (NTT) S (1997)), Japanese Patent No. 2760814, JP-A-39-179114, JP-A-56-31425, JP-A-57-25813, JP-A-59-189854, JP-A-59-105448, JP-A-60-158861, JP-A-61-181532, JP-A-63-135501, JP-A-63-139556, JP-A-63-156540 JP-A-64-5546, JP-A-64-5547, JP-A-1-153748, JP-A-1-221242, JP-A-2-253 No. 47, JP-A-3-59075, JP-A-3-103254, JP-A-3-221141, JP-A-4-11948, JP-A-4-92664, JP-A-4-138165 JP, JP-A-4-266947, JP-A-5-9344, JP-A-5-68694, JP-A-5-161671, JP-A-5-17953, JP-A-5-269164, Those introduced in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-165981 can be appropriately selected.
例えばアルキルピリジニウム塩、塩化ベンザルコニウム、グルコン酸クロルヘキシジン、ピリジオン亜鉛、銀系無機粉体等が挙げられる。四級窒素系の抗菌剤の代表的な例としては、メチルベンズエトニウムクロライド、ベンズアルコニウムクロライド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド、テトラデシルトリメチルアンモニウムブロマイドおよびヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロマイドを挙げることができる。ヘテロ環四級窒素系の抗菌剤としては、ドデシルピリジニウムクロライド、テトラデシルピリジニウムクロライド、セチルピリジニウムクロライド(CPC)、テトラデシル−4−エチルピリジニウムクロライドおよびテトラデシル−4−メチルピリジニウムクロライドを挙げることができる。 Examples thereof include alkylpyridinium salts, benzalkonium chloride, chlorhexidine gluconate, zinc pyridione, and silver-based inorganic powder. Representative examples of quaternary nitrogen-based antibacterial agents include methylbenzethonium chloride, benzalkonium chloride, dodecyltrimethylammonium bromide, tetradecyltrimethylammonium bromide and hexadecyltrimethylammonium bromide. Examples of the heterocyclic quaternary nitrogen-based antibacterial agents include dodecylpyridinium chloride, tetradecylpyridinium chloride, cetylpyridinium chloride (CPC), tetradecyl-4-ethylpyridinium chloride, and tetradecyl-4-methylpyridinium chloride.
他の好ましい抗菌剤として、ビス−ビグアニド類を挙げることができる。これらは、例えば、米国特許第2,684,924号明細書、同2,990,425号明細書、同第2,830,006号明細書および同第2,863,019号明細書に詳細に記載されている。最も好ましいビス−ビグアニドとしては、1,6−ビス(4−クロロフェニル)ジグアニドヘキサンであり、クロロヘキシジンおよびその水溶性塩として知られているものである。特に好ましいのは、クロロヘキシジンの塩酸塩、酢酸塩およびグルコン酸塩である。 Other preferred antimicrobial agents include bis-biguanides. These are described, for example, in U.S. Pat. Nos. 2,684,924, 2,990,425, 2,830,006 and 2,863,019. It is described in. The most preferred bis-biguanide is 1,6-bis (4-chlorophenyl) diguanidehexane, which is known as chlorohexidine and its water-soluble salts. Particularly preferred are the hydrochloride, acetate and gluconate salts of chlorohexidine.
他のいくつかのタイプの抗菌剤も有用である。例えば、カルバニリド類、置換フェノール、金属化合物および界面活性剤の希土類塩を例示することができる。カルバニリドとしては、3,4,4’−トリクロロカルバニリド(TCC,トリクロカルバン)および3−(トリフルオロメチル−4,4’−ジクロロカルバニリド(IRGASAN)が含まれる。置換フェノールとしては、5−クロロ−2−(2,4−ジクロロフェノキシ)フェノール(IRGASAN DP−300)を挙げることができる。金属化合物としては、黒鉛およびすずの塩、例えば塩化亜鉛、硫化亜鉛および塩化すずが含まれる。界面活性剤の希土類塩は、欧州特許公開第10819号公報に開示されている。このタイプの希土類塩としては、直鎖のC10〜18アルキルベンゼンスルホン酸塩のランタン塩などを例示することができる。 Some other types of antimicrobial agents are also useful. For example, carbanilides, substituted phenols, metal compounds, and rare earth salts of surfactants can be exemplified. Carbanilides include 3,4,4'-trichlorocarbanilide (TCC, triclocarban) and 3- (trifluoromethyl-4,4'-dichlorocarbanilide (IRGASAN). Mention may be made of 5-chloro-2- (2,4-dichlorophenoxy) phenol (IRGASAN DP-300) Metal compounds include salts of graphite and tin, such as zinc chloride, zinc sulfide and tin chloride. Rare earth salts of surfactants are disclosed in European Patent Publication No. 10819. Examples of this type of rare earth salt include lanthanum salts of linear C10-18 alkylbenzene sulfonates.
消臭剤、脱臭剤、芳香剤)
また、吸収した液の不快な臭気を防止あるいは緩和するものとして消臭剤、脱臭剤、芳香剤が用いられる。消臭剤、脱臭剤、芳香剤は例えば「新しい消臭・脱臭剤と技術と展望」(東レリサーチセンター(1994))、特開昭59−105448号公報、特開昭60−158861号公報、特開昭61−181532号公報、特開平1−153748号公報、特開平1−221242号公報、特開平1−265956号公報、特開平2−41155号公報、特開平2−253847号公報、特開平3−103254号公報、特開平5−269164号公報、特開平5−277143号公報に紹介されているものを適宜選択できる。具体的には消臭剤、脱臭剤としては鉄錯体、茶抽出成分、活性炭が挙げられる。芳香剤としては例えば香料系(シトラール、シンナミックアルデヒド、ヘリオトピン、カンファ、ボルニルアセテート)木酢液、パラジクロルベンゼン、界面活性剤、高級アルコール、テルペン系化合物(リモネン、ピネン、カンファ、ボルネオール、ユカリプトール、オイゲノール)が挙げられる。
Deodorant, deodorant, fragrance)
Further, deodorants, deodorants, and fragrances are used to prevent or reduce the unpleasant odor of the absorbed liquid. Deodorants, deodorants, and fragrances are described in, for example, "New Deodorants and Deodorants, Techniques and Prospects" (Toray Research Center (1994)), JP-A-59-105448, JP-A-60-158861, JP-A-61-181532, JP-A-1-153748, JP-A-1-221242, JP-A-1-265959, JP-A-2-41155, JP-A-2-253847, Those introduced in Japanese Unexamined Patent Publication Nos. 3-103254, 5-269164 and 5-277143 can be appropriately selected. Specifically, examples of the deodorant and the deodorant include iron complexes, tea extract components, and activated carbon. As the fragrance, for example, fragrance (citral, cinnamaldehyde, heliotopin, camphor, bornyl acetate) wood vinegar, paradichlorobenzene, surfactant, higher alcohol, terpene compound (limonene, pinene, camphor, borneol, eucalyptol, Eugenol).
発泡剤、発泡助剤)
また吸水性樹脂の吸水性能向上のために多孔化、広表面積化を図るべく、発泡剤、発泡助剤を併用することができる。発泡剤、発泡助剤としては例えば「ゴム・プラスチック配合薬品」(ラバーダイジェスト社、1989、259〜267頁)に紹介されているものを適宜選択できる。例えば重炭酸ナトリウム、ニトロソ化合物、アゾ化合物、スルフォニル・ヒドラジド等が挙げられる。
これらの添加剤は吸水性樹脂複合体の製造各工程で目的、作用機構に応じ適宜加えられる。例えば発泡剤は、吸水性樹脂の製造工程では重合工程前乃至重合工程途中で添加するのが適当である。人尿安定剤、人血安定剤、抗菌剤、消臭剤、芳香剤は吸水性樹脂複合体製造工程、吸水性樹脂複合体組成物製造工程、吸水性物品製造工程の各工程で添加可能である。もちろん予め繊維に施すことも可能である。
Foaming agent, foaming aid)
In addition, a foaming agent and a foaming aid can be used in combination in order to increase the water absorption performance of the water-absorbent resin by making it porous and increasing the surface area. As the foaming agent and the foaming aid, for example, those introduced in “Rubber / Plastic Compounding Chemicals” (Rubber Digest, 1989, pp. 259-267) can be appropriately selected. For example, sodium bicarbonate, a nitroso compound, an azo compound, sulfonyl hydrazide and the like can be mentioned.
These additives are appropriately added in each step of the production of the water-absorbent resin composite according to the purpose and mechanism of action. For example, the foaming agent is suitably added before or during the polymerization step in the process of producing the water absorbent resin. Human urine stabilizer, human blood stabilizer, antibacterial agent, deodorant, and fragrance can be added in each step of the water-absorbent resin composite production process, the water-absorbent resin composite composition production process, and the water-absorbent article production process. is there. Of course, it is also possible to apply it to the fiber in advance.
IIIB.吸水性樹脂複合体組成物の製造方法
1.原料および製造工程
本発明の組成物は、一般的には、製造された上記複合体Aに対して適宜、別途調製された複合体Bおよび/または複合体Cおよび/または自由繊維を混合・分散させる方法(後混合法)あるいは、複合体Aの重合工程で同時に組成物を得る方法(同時混合法)等で調製後、必要に応じ圧密等の処理を加えることで製造される。
IIIB. 1. Method for producing water-absorbent resin composite composition Raw Materials and Manufacturing Process In general, the composition of the present invention is prepared by mixing and dispersing a separately prepared complex B and / or complex C and / or free fiber with respect to the manufactured composite A as appropriate. The composition is prepared by a method of allowing the composition to be simultaneously obtained in the polymerization step of the complex A (simultaneous mixing method), or the like, and then, if necessary, adding a treatment such as consolidation.
1)後混合法
例えば、上記の堆積した複合体Aあるいは上記の開繊され独立した複合体Aと複合体Bおよび/または複合体Cおよび/または自由繊維とを混合器で混合することにより任意の組成で混合した吸水性樹脂複合体組成物を製造することができる。この際、混合機としては粉体同士、粉体と繊維、あるいは繊維同士を混合できる固体混合装置を用いることができる。具体的には「化学工学II」(大山義年、岩波全書、1963、229頁)に詳述されている、たとえば、円筒型混合機、V型混合機、二重円錐型混合機、正立方体型混合機等の回転型混合機、スクリュー型混合機、リボン型混合機、回転円板型混合機、流動化型混合機等の固定型混合機等が挙げられる。
1) Post-mixing method: for example, by mixing the above-deposited composite A or the above-described opened and independent composite A with the composite B and / or the composite C and / or the free fiber in a mixer. A water-absorbent resin composite composition mixed with the above composition can be produced. At this time, a solid mixing device capable of mixing powders, powder and fibers, or fibers can be used as a mixer. Specifically, for example, a cylindrical mixer, a V-type mixer, a double-cone-type mixer, a double cubic mixer, and a cube are described in detail in “Chemical Engineering II” (Yoshinori Oyama, Iwanami Zensho, 1963, 229). Examples thereof include a rotary mixer such as a mold mixer, a screw mixer, a ribbon mixer, a rotating disc mixer, and a fixed mixer such as a fluidized mixer.
2)同時混合法
繊維の供給位置を工夫することにより、実質的に本発明の組成物を得ることができる。即ち重合率が低い段階で液滴を繊維と接触させると複合体B含有組成物が得られ、重合率が高い段階で液滴と接触させると複合体C含有組成物が得られる。
あるいはまた、重合進行中の吸水性樹脂あるいは吸水性樹脂複合体中の吸水性樹脂と実質的に接触しない方法で吸水性樹脂複合体製造時に繊維を供給、混合、分散させることによっても自由繊維を含有する組成物が得られる。
2) Simultaneous mixing method The composition of the present invention can be substantially obtained by devising the supply position of the fiber. That is, when the droplets are brought into contact with the fiber at a low polymerization rate, a composite B-containing composition is obtained, and when the droplets are brought into contact with the droplets at a high polymerization rate, a composite C-containing composition is obtained.
Alternatively, the free fibers can also be obtained by supplying, mixing, and dispersing the fibers during the production of the water-absorbent resin composite in a manner that does not substantially come into contact with the water-absorbent resin during polymerization or the water-absorbent resin in the water-absorbent resin composite. The resulting composition is obtained.
3)圧密法
圧密は、圧力、温度、湿度等の条件を適宜調整しながら行う。例えば、プレス機は、平板プレス機、ロールプレス機等を使用することができる。圧力は、吸水性樹脂粒子が割れない範囲内であれば構わない。吸水性樹脂粒子が割れると、割れた粒子片が繊維から離脱して最終製品である吸収性物品から漏れたり、膨潤時に吸水ゲルが繊維から外れて漏れたり移動したりして、吸収性物品の性能を低下させることとなる。
また、圧密過程で加熱する場合は、使用する繊維の溶融点以下の温度に加熱することができる。溶融点以上で加熱すると、繊維同士が結着してネットワークを形成して、複合体の機能が損なわれる。
圧密過程で加湿する場合は、通常は蒸気を用いて加湿する。加湿条件により、組成物の密度を向上させ、吸水性樹脂粒子の繊維への固着性を改善することができる。
3) Consolidation method Consolidation is performed while appropriately adjusting conditions such as pressure, temperature, and humidity. For example, a flat press, a roll press, and the like can be used as the press. The pressure may be within a range where the water-absorbing resin particles are not broken. When the water-absorbent resin particles are broken, the broken particle pieces are detached from the fibers and leak from the absorbent product as the final product, or the water-absorbing gel leaks or moves off the fibers when swelling, resulting in the absorption of the absorbent article. Performance will be degraded.
In the case of heating in the consolidation process, the heating can be performed at a temperature lower than the melting point of the fiber used. If heated above the melting point, the fibers will bind together to form a network, impairing the function of the composite.
When humidifying in the consolidation process, humidification is usually performed using steam. By the humidification conditions, the density of the composition can be improved, and the adhesion of the water-absorbent resin particles to the fibers can be improved.
2.吸水性樹脂複合体組成物の開繊
吸水性樹脂複合体組成物は、構成成分自体が互いに独立しているため、前記の複合体Aの集合体と同様に容易に開繊可能である。開繊には、前記の繊維の説明で述べた開繊方法を同様に適宜用いることができるが、機械的衝撃により吸水性樹脂が破損しない装置や条件を採用することが好ましい。
2. Spreading of the water-absorbent resin composite composition The water-absorbent resin composite composition can be easily opened similarly to the aggregate of the composite A because the constituent components themselves are independent of each other. For the fiber opening, the fiber opening method described in the description of the fiber can be used as appropriate, but it is preferable to employ a device and conditions under which the water-absorbent resin is not damaged by mechanical shock.
IV.測定法および評価法
1.繊維
1)水の接触角
(1)用いた繊維を溶解または分散可能な溶媒を用いて濃度が1〜10重量%の溶液を調製した。
(2)その溶液を薄くシャーレに展開し、室温で、乾燥空気により穏やかに溶媒を蒸発させて十分に乾燥することにより、薄く展開したフィルム状成型物を得た。
(3)そのフィルム状成型物の空気表面に対する、25℃での蒸留水の接触角を求めた。接触角は自動接触角計CA−V型(協和界面科学(株)製)を用いて測定した。
IV. Measurement method and evaluation method Fiber 1) Contact angle of water (1) A solution having a concentration of 1 to 10% by weight was prepared using a solvent capable of dissolving or dispersing the used fiber.
(2) The solution was spread thinly on a petri dish, and the solvent was gently evaporated with dry air at room temperature to sufficiently dry, thereby obtaining a thinly developed film-like molded product.
(3) The contact angle of distilled water at 25 ° C. to the air surface of the film-shaped molded product was determined. The contact angle was measured using an automatic contact angle meter CA-V (manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
2)空間密度
繊維が混相流として共に供給される空気の流れにのって、上から下に移動すると仮定することにより繊維の反応場における滞留量を計算し、さらにその滞留量を全反応場の体積で割ることで反応場における繊維の空間密度を計算した。
2) Spatial density The amount of fiber retained in the reaction field is calculated by assuming that the fiber moves from top to bottom along the flow of air supplied together as a multi-phase flow, and the amount of the retained fiber is calculated as the total reaction field. The spatial density of the fiber in the reaction field was calculated by dividing by the volume of the fiber.
2.液滴
1)液滴径
後述する3.2)の方法にしたがって測定した、吸水性樹脂複合体を構成する吸水性樹脂粒子の平均粒径dpおよびモノマー濃度Cmから下記式に従い計算した。
液滴径dd = dp /( Cm )1/3
2. Droplet 1) Droplet diameter It was calculated from the average particle diameter dp of the water-absorbent resin particles constituting the water-absorbent resin composite and the monomer concentration Cm according to the following formula, which was measured according to the method of 3.2) described later.
Drop diameter dd = dp / (Cm) 1/3
2)空間密度
液滴が、ノズルからの下向き吐出速度を初速度として、反応場を落下すると仮定することにより、液滴の反応場における滞留量を計算し、さらにその滞留量を全反応場の体積で割ることで反応場における液滴の空間密度を計算した。
2) Space density By assuming that the droplets fall in the reaction field with the downward velocity of discharge from the nozzle as the initial velocity, the amount of residence of the droplets in the reaction field is calculated. The spatial density of the droplet in the reaction field was calculated by dividing by the volume.
3)重合率(繊維との接触位置における重合率)
(1)繊維を導入する位置にメタノールの液面が位置するように約150gのメタノールの入ったビーカーを設置し、重合を開始させた反応混合物の液滴を気相中で形成し、ビーカー中のメタノールへ約1gの重合進行中の液滴が落下するようにした。
(2)メタノール中のモノマー量を液体クロマトグラフィーで測定した。
(3)メタノール中のポリマーを130℃で3時間減圧乾燥した後、重量を測定した。
(4)それぞれの重量から以下の式により重合率を計算した(Mpはポリマー重量、Mmはモノマー重量)。
Mp
重合率(%) = ――――――――― x 100
Mm + Mp
3) Polymerization rate (polymerization rate at contact position with fiber)
(1) A beaker containing about 150 g of methanol is placed so that the liquid level of methanol is located at the position where the fiber is introduced, and droplets of the reaction mixture that has started polymerization are formed in the gas phase. About 1 g of the polymerization-initiating droplet was allowed to fall into methanol.
(2) The amount of monomer in methanol was measured by liquid chromatography.
(3) After drying the polymer in methanol under reduced pressure at 130 ° C. for 3 hours, the weight was measured.
(4) The polymerization rate was calculated from the respective weights according to the following formula (Mp is the weight of the polymer, and Mm was the weight of the monomer).
Mp
Polymerization rate (%) = ――――――――― x 100
Mm + Mp
3.吸水性樹脂複合体
1)吸水性樹脂複合体の形態確認
(1)吸水性樹脂複合体を走査型電子顕微鏡により20〜20,000倍に拡大して観察することにより繊維の一部が該樹脂内部に包埋され、その繊維の一部が該樹脂より露出している構造、あるいは繊維の該樹脂表面への接着状況を確認した。
(2)さらにミクロトーム等の精密切削装置により連続的に断面を切削し、その断面を20〜20,000倍に拡大して観察することによって、繊維の一部が該樹脂内部に包埋され、その繊維の一部が該樹脂より露出している構造、あるいは繊維の該樹脂表面への接着状況を確認した。
3. Water-absorbent resin composite 1) Confirmation of morphology of water-absorbent resin composite (1) By observing the water-absorbent resin composite at a magnification of 20 to 20,000 times with a scanning electron microscope, a part of the fiber is converted to the resin. The structure embedded in the inside and a part of the fiber was exposed from the resin, or the state of adhesion of the fiber to the resin surface was confirmed.
(2) Further, by cutting the cross section continuously by a precision cutting device such as a microtome and observing the cross section at a magnification of 20 to 20,000 times, a part of the fiber is embedded in the resin, The structure in which a part of the fiber was exposed from the resin or the state of adhesion of the fiber to the resin surface was confirmed.
2)吸水性樹脂粒子の平均粒径
吸水性樹脂複合体の光学顕微鏡写真を撮影し、複合体を構成する100個の吸水性樹脂粒子(本明細書中で測定対象とした吸水性樹脂粒子はいずれも略球状であった)を任意に選定してそれらの直径を測定し、その個数基準の平均値を平均粒径とした。
2) Average particle size of water-absorbent resin particles An optical microscope photograph of the water-absorbent resin composite was taken, and 100 water-absorbent resin particles constituting the composite (the water-absorbent resin particles measured in the present specification were: Each of them was substantially spherical), their diameters were measured, and the average value based on the number was defined as the average particle size.
3)各吸収性樹脂複合体の乾燥重量比
約1gの吸水性樹脂複合体を、光学顕微鏡を用い、複合体A、複合体Bおよび複合体Cに分類した。各複合体の重量を精密天秤で測定し、各吸水性複合体の乾燥重量比を得た。
3) A dry weight ratio of about 1 g of the water absorbent resin composite of each absorbent resin composite was classified into a composite A, a composite B and a composite C using an optical microscope. The weight of each composite was measured with a precision balance to obtain the dry weight ratio of each water-absorbing composite.
4)各複合体を構成する結合繊維と吸水性樹脂の乾燥重量比
前項3)各吸水性樹脂複合体の乾燥重量比の測定で分類された各吸収性樹脂複合体について、複合体中の吸水性樹脂を選択的に分解させる薬剤を用い繊維を単離し、繊維重量を秤量することによって求めた。
具体的には、例えば吸水性樹脂複合体Aに関して、
(1)3)で得られた吸水性樹脂複合体Aの重量をWcとした。50mlの密閉ガラス容器にこの吸水性樹脂複合体Aを仕込み、25gの蒸留水に0.03gのL−アスコルビン酸を溶解させた水溶液を加えて膨潤させ、40℃で24時間保持した。
(2)その後、80℃で3時間減圧乾燥した恒量値になった濾紙でガラス容器の内容物を到達真空度10〜25mmHgのアスピレーターで吸引濾別し、濾紙上の繊維を十分水洗し、100℃で5時間乾燥して精秤し、その値をWfとした。
(3)下記式により吸水性樹脂複合体Aを構成する結合繊維と吸水性樹脂の乾燥重量比を得た。
Wf
結合繊維と吸水性樹脂の乾燥重量比 = ――――――――
Wc − Wf
4) Dry weight ratio of binding fibers and water-absorbent resin constituting each composite 3) Water absorption in the composites for each absorbent resin composite classified by measuring the dry weight ratio of each water-absorbent resin composite The fiber was isolated by using an agent capable of selectively decomposing the reactive resin, and the weight was determined by weighing the fiber.
Specifically, for example, regarding the water-absorbent resin composite A,
(1) The weight of the water-absorbent resin composite A obtained in 3) was defined as Wc. This water-absorbent resin composite A was charged into a 50-ml closed glass container, and an aqueous solution in which 0.03 g of L-ascorbic acid was dissolved in 25 g of distilled water was added to swell, followed by holding at 40 ° C. for 24 hours.
(2) Then, the content of the glass container was filtered off with suction using an aspirator having an ultimate vacuum of 10 to 25 mmHg with a filter paper having a constant weight, which was dried under reduced pressure at 80 ° C. for 3 hours, and the fibers on the filter paper were thoroughly washed with water. After drying at 5 ° C. for 5 hours, the sample was precisely weighed, and the value was defined as Wf.
(3) The dry weight ratio of the binding fiber constituting the water-absorbent resin composite A to the water-absorbent resin was obtained by the following formula.
Wf
Dry weight ratio of binding fiber to water absorbent resin = ――――――――
Wc-Wf
5)開繊性
(1)約5gの吸水性樹脂複合体をアッシュフォード社製の1対のハンドカーダー(22cm×12.5cm)の間にはさみ、手動により5回梳毛した。
(2)梳毛のしやすさと、梳毛後の吸水性樹脂粒子の破損状況により以下の様に3段階で評価した。
○: 梳毛しやすく、かつ梳毛後の吸水性樹脂粒子にほとんど破損がない。
△: 梳毛に抵抗感があり、梳毛すると梳毛後の吸水性樹脂粒子の破損がある。
×: 梳毛できない程度に抵抗感が強いか、あるいは梳毛に強い抵抗感があり、
梳毛すると梳毛後の吸水性樹脂粒子の破損が著しい。
5) Spreadability (1) About 5 g of the water-absorbent resin composite was sandwiched between a pair of hand carders (22 cm × 12.5 cm) manufactured by Ashford and worsted manually five times.
(2) Ease of worsting and the state of breakage of the water-absorbent resin particles after worsting were evaluated in the following three grades.
:: Worssing is easy and the water-absorbing resin particles after worsting are hardly damaged.
Δ: Worsting is felt, and when the worsting is performed, the water-absorbing resin particles after the worsting are damaged.
×: Strong sense of resistance to the extent that it cannot be worsted, or strong sense of resistance to worsted,
When worsted, the water-absorbent resin particles after worsting are markedly damaged.
6)保水能
(1)あらかじめ必要量の生理食塩水(0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液)を調製した。
(2)吸水性樹脂複合体中の結合繊維と吸水性樹脂の比率を上記3.3)と同様の方法で求め、吸水性樹脂複合体中の吸水性樹脂の重量が約1gとなるように吸水性樹脂複合体を集め、その重量(W1)を測定した。また吸水性樹脂と繊維の比率から吸水性樹脂複合体中の繊維の重量(W2)を計算で求めた。
(3)この吸水性樹脂複合体を250メッシュのナイロン袋(20cm×10cm)に入れ、室温の生理食塩水500ml中に30分間浸漬した。
(4)次いでナイロン袋を引上げ、15分間懸垂して水切りしたのち、遠心分離機を用いて90Gで90秒間脱水した。
(5)脱水後の吸水性樹脂複合体を含むナイロン袋の重量W3を測定した。
(6)製造に用いたものと同一の繊維を上記複合体に含まれる重量(W2)と同一重量分、同様に250メッシュのナイロン袋(20cm×10cm)に入れ、室温の生理食塩水500ml中に30分間浸漬した。
(7)次いでナイロン袋を引上げ、15分間懸垂して水切りしたのち、遠心分離機を用いて90Gで90秒間脱水した。脱水後の繊維を含むナイロン袋の重量W4を測定した。
(8)生理食塩水の保水能Sは以下の式にしたがって算出した。ここでW1〜W3の単位はすべてgである。
W3 − W4
保水能S = ――――――――
W1 − W2
6) Water retention capacity (1) A required amount of physiological saline (0.9% by weight aqueous sodium chloride solution) was prepared in advance.
(2) The ratio between the binding fiber and the water-absorbent resin in the water-absorbent resin composite is determined by the same method as in the above 3.3) so that the weight of the water-absorbent resin in the water-absorbent resin composite becomes about 1 g. The water-absorbent resin composite was collected and its weight (W1) was measured. The weight (W2) of the fiber in the water-absorbent resin composite was calculated from the ratio of the water-absorbent resin to the fiber.
(3) The water-absorbent resin composite was placed in a 250-mesh nylon bag (20 cm × 10 cm) and immersed in 500 ml of room temperature saline for 30 minutes.
(4) Next, the nylon bag was pulled up, suspended for 15 minutes, drained, and then dehydrated at 90 G for 90 seconds using a centrifuge.
(5) The weight W3 of the nylon bag containing the water-absorbent resin composite after dehydration was measured.
(6) The same fibers as those used in the production are put in a 250-mesh nylon bag (20 cm × 10 cm) in the same weight as the weight (W2) contained in the composite, and the same fiber is placed in 500 ml of physiological saline at room temperature. For 30 minutes.
(7) Next, the nylon bag was pulled up, suspended for 15 minutes, drained, and then dehydrated at 90 G for 90 seconds using a centrifuge. The weight W4 of the nylon bag containing the fibers after dehydration was measured.
(8) The water retention capacity S of the physiological saline was calculated according to the following equation. Here, the units of W1 to W3 are all g.
W3-W4
Water retention capacity S = ――――――――
W1-W2
7)加圧下吸水能
加圧下吸水能(AUL)は、吸水性材料が負荷を受けているときに、液体を吸収する能力の指標である(図1参照)。
(1)吸水性樹脂複合体中の吸水性樹脂の重量が約0.16gとなるように吸水性樹脂複合体を集め、重量を測定した。金網11付き円筒管12(金網#100、内径25.4mmφ)の重量を測定した。これらの重量をそれぞれ、吸水性樹脂複合体重量Sd(g)および円筒管重量Td(g)とする。
(2)シャーレ13(100mmφ)に人工尿(組成後述)を25g入れた。
(3)吸水性樹脂複合体を金網付き円筒管に均一に仕込んだ。
(4)荷重14(100g)を吸水性樹脂複合体の上に乗せた。なおこの荷重14と円筒管12の間には、抵抗や摩擦がないようにしなければならない。
(5)吸水性樹脂複合体の入った円筒管12を、金網を下にしてシャーレ13の中の人工尿に静かに浸した。
(6)その状態で1時間吸水させた。
(7)円筒管12をシャーレ13から静かに取り出した。
(8)円筒管12を濾紙(#424)の上に静かに乗せて円筒管底部(金網部)の余剰水をぬぐい取った。
(9)荷重14を取り除き、荷重に付着した吸水性樹脂は円筒管側へ移した。
(10)円筒管12の重量を測定した。この重量を吸水後円筒管重量Tw(g)とする。
(11)吸水後試料重量Sw(g)を以下の計算により求めた。
Sw = Tw−(Sd+Td)
(12)吸水性複合体製造に用いたのと同一の繊維単独の加圧下吸水能を測定した。即ち用いた繊維についても1)〜11)の操作を実施し、2)で繊維の重量をNd(g)とし、11)で得られた繊維単独の吸水量に対応する吸水後繊維重量Nw(g)を求めた。
(13)加圧下吸水能は以下の計算で求めた。
吸水量A(g) = Sw−Nw
加圧下吸水能(AUL)(g/g) = A/(Sd−Nd)
7) Water absorption capacity under pressure Water absorption capacity under pressure (AUL) is an index of the ability of a water-absorbing material to absorb a liquid when under load (see FIG. 1).
(1) The water-absorbent resin composite was collected so that the weight of the water-absorbent resin in the water-absorbent resin composite was about 0.16 g, and the weight was measured. The weight of the cylindrical tube 12 with the wire mesh 11 (wire mesh # 100, inner diameter 25.4 mmφ) was measured. These weights are referred to as the weight Sd (g) of the water-absorbent resin composite and the weight Td (g) of the cylindrical tube, respectively.
(2) 25 g of artificial urine (composition described later) was placed in a Petri dish 13 (100 mmφ).
(3) The water-absorbent resin composite was uniformly charged in a cylindrical tube with a wire mesh.
(4) A load of 14 (100 g) was placed on the water-absorbent resin composite. In addition, there must be no resistance or friction between the load 14 and the cylindrical tube 12.
(5) The cylindrical tube 12 containing the water-absorbent resin composite was gently immersed in artificial urine in a Petri dish 13 with the wire net facing down.
(6) In this state, water was absorbed for one hour.
(7) The cylindrical tube 12 was gently taken out of the petri dish 13.
(8) The cylindrical tube 12 was gently placed on the filter paper (# 424), and excess water at the bottom (wire mesh) of the cylindrical tube was wiped off.
(9) The load 14 was removed, and the water-absorbing resin attached to the load was transferred to the cylindrical tube side.
(10) The weight of the cylindrical tube 12 was measured. This weight is taken as the weight Tw (g) of the cylindrical tube after water absorption.
(11) The sample weight Sw (g) after water absorption was determined by the following calculation.
Sw = Tw- (Sd + Td)
(12) The same fiber alone used in the production of the water-absorbing composite was measured for its water absorbing capacity under pressure. That is, the operations of 1) to 11) are also performed on the used fibers, the weight of the fibers is set to Nd (g) in 2), and the fiber weight after water absorption Nw (corresponding to the water absorption of the fiber alone obtained in 11) is obtained. g) was determined.
(13) The water absorption capacity under pressure was determined by the following calculation.
Water absorption A (g) = Sw-Nw
Water absorption capacity under pressure (AUL) (g / g) = A / (Sd-Nd)
4.高密度化吸水性樹脂複合体組成物
1)高密度化吸水性複合体組成物の作製
3.で得られた各吸水性樹脂複合体の重量比および各吸水性複合体を構成する結合繊維と吸水性樹脂の乾燥重量比を用い、吸水性樹脂目付量および繊維(結合繊維+自由繊維)と吸水性樹脂の乾燥重量比が所定の値となるように吸水性樹脂複合体および自由繊維を混合した。
例えば複合体A、BおよびCの乾燥重量比がそれぞれa、b、c(a+b+c=1)、各複合体を形成する繊維の乾燥重量比率がα、β、γである吸水性樹脂複合体×[g/m2]と自由繊維y[g/m2]から、吸水性樹脂目付量がP[g/m2]、自由繊維と吸水性樹脂の乾燥重量比がF[w/w]である高密度化吸水性樹脂複合体組成物を作製するとき、
[a(1−α)+b(1−β)+c(1−γ)]x = P[g/m2]
と
y
――――――――――――――――――――――― = F[w/w]
[a(1−α)+b(1−β)+c(1−γ)]x
の関係が成立し、a、b、c、α、β、γおよびP、Fが与えられれば、x,yは計算することができる。ただしここではP=300g/m2(一定値)とした。
この混合物が、40cm×10cmとなるようにステンレス板上に均一に敷き詰め、さらにその上にステンレス板を重ね、両側から0.6MPaの荷重をかけ、20分間放置後、圧力を開放し、高密度吸収性樹脂複合体組成物を得た。
上記手順で作製した高密度化吸水性樹脂複合体組成物を以下の手順でそれぞれ評価、測定した。
4. 2. Densified water-absorbent resin composite composition 1) Preparation of densified water-absorbent composite composition Using the weight ratio of each water-absorbent resin composite obtained in and the dry weight ratio of the binding fiber and the water-absorbent resin constituting each water-absorbent composite, the weight of the water-absorbent resin and the fiber (bonded fiber + free fiber) The water-absorbent resin composite and the free fiber were mixed so that the dry weight ratio of the water-absorbent resin became a predetermined value.
For example, the composites A, B, and C have a dry weight ratio of a, b, and c (a + b + c = 1), respectively, and the dry weight ratio of the fibers forming each composite is α, β, and γ. From [g / m 2 ] and free fiber y [g / m 2 ], the basis weight of the water-absorbent resin is P [g / m 2 ], and the dry weight ratio between the free fiber and the water-absorbent resin is F [w / w]. When making a certain densified water-absorbent resin composite composition,
[a (1-α) + b (1-β) + c (1-γ)] x = P [g / m 2 ]
When
y
――――――――――――――――――――――― = F [w / w]
[a (1-α) + b (1-β) + c (1-γ)] x
X, y can be calculated if a, b, c, α, β, γ and P, F are given. However, here, P = 300 g / m 2 (constant value).
The mixture was evenly spread on a stainless steel plate so as to have a size of 40 cm × 10 cm, a stainless steel plate was further laid thereon, a load of 0.6 MPa was applied from both sides, the pressure was released after standing for 20 minutes, and a high density An absorbent resin composite composition was obtained.
The densified water-absorbent resin composite composition produced by the above procedure was evaluated and measured by the following procedure.
2)厚み
高密度化吸水性樹脂複合体組成物を5cmX5cmに切りだし、JIS l−1096に準拠して、高密度化吸収性樹脂複合体組成物の厚みを測定した(図2)。
(1)レオメーター(FUDOH社製品、型番:NRM−2003J)に直径30mmのアダプター1を取り付けてサンプル台2が2cm/minの速度で上昇し、0.2psiの圧力がかかった時点で停止するようにセットした。
(2)サンプル3を測定台にセットしてサンプル台2を上昇させて0.2psiの圧力になって停止した位置でのアダプター1の上面からサンプル台2の下面までの距離4をノギスを用いて測定した。
(3)サンプルは5枚測定し、その平均値を求めた。
(4)サンプルをサンプル台2に乗せずにブランク測定も同時に行った。
(5)厚みは下記式から求めた。
厚み(mm) = サンプル測定値(mm)−ブランク測定値(mm)
2) Thickness The densified water-absorbent resin composite composition was cut into 5 cm × 5 cm, and the thickness of the densified absorbent resin composite composition was measured according to JIS 1-1096 (FIG. 2).
(1) An adapter 1 having a diameter of 30 mm is attached to a rheometer (a product of FUDOH, model number: NRM-2003J), and the sample table 2 rises at a speed of 2 cm / min and stops when a pressure of 0.2 psi is applied. Was set as follows.
(2) Set the sample 3 on the measuring table, raise the sample table 2 to a pressure of 0.2 psi, and use a caliper to measure the distance 4 from the upper surface of the adapter 1 to the lower surface of the sample table 2 at the stop position. Measured.
(3) Five samples were measured, and the average value was determined.
(4) The blank measurement was also performed at the same time without placing the sample on the sample stand 2.
(5) The thickness was determined from the following equation.
Thickness (mm) = sample measurement (mm)-blank measurement (mm)
3)嵩密度
高密度化吸水性樹脂複合体組成物を5cmX5cmに切り出し、その重量を測定し、下記式から嵩密度を求めた。サンプルは5枚測定し、その平均値を求めた。
サンプル重量(g)
嵩密度(g/cm3)= ――――――――――――――――――――――
サンプル厚み(cm)Xサンプル面積(cm2)
3) Bulk Density The densified water-absorbent resin composite composition was cut into 5 cm × 5 cm, the weight was measured, and the bulk density was determined from the following formula. Five samples were measured, and the average value was determined.
Sample weight (g)
Bulk density (g / cm 3 ) = ――――――――――――――――――――――
Sample thickness (cm) X sample area (cm 2 )
4)剛軟性
高密度化吸水性樹脂複合体組成物を2cmX25cmに切りだし、温度25℃、湿度50℃に一昼夜保管後、図3に示すJIS L−1096の比較的柔らかい織物に使用されるハートループ法を用いて剛軟性を測定した。
(1)図3に示される水平棒のつかみ51にサンプル片52をハートループ状に取り付け、サンプル片の有効長が20cmとなるようにした。
(2)1分間経過してから水平棒の頂部とループの最下点との距離L(cm)を測定した。ここではLを剛軟性と定義した。サンプルは5枚測定し、その平均値を求めた。
4) Rigid-softness The high-density water-absorbent resin composite composition is cut into 2 cm × 25 cm, stored at a temperature of 25 ° C. and a humidity of 50 ° C. for 24 hours, and then used for a relatively soft fabric of JIS L-1096 shown in FIG. Rigidity was measured using the loop method.
(1) A sample piece 52 was attached to a grip 51 of a horizontal bar shown in FIG. 3 in the form of a heart loop so that the effective length of the sample piece was 20 cm.
(2) After one minute, the distance L (cm) between the top of the horizontal bar and the lowest point of the loop was measured. Here, L is defined as rigidity. Five samples were measured, and the average value was determined.
5)復元率
高密度化吸水性樹脂複合体組成物を5cm×5cmに切り出し、10MPaの圧力を10分間かけて圧縮し、4.2)厚み測定法に基づき、圧縮直後および温度25℃、湿度50℃ の条件下で30日間保管した後の厚みを測定し、下記式によって算出した。サンプルは5枚測定し、その平均値を求めた。
圧縮30日後の厚み−圧縮直後の厚み(mm)
復元率(%)= ―――――――――――――――――――――― X 100
圧縮直後の厚み(mm)
5) Restoration rate The high-density water-absorbent resin composite composition is cut into 5 cm × 5 cm, and compressed at 10 MPa for 10 minutes. 4.2) Based on the thickness measurement method, immediately after compression and at a temperature of 25 ° C., humidity The thickness after storage at 50 ° C. for 30 days was measured and calculated by the following equation. Five samples were measured, and the average value was determined.
Thickness 30 days after compression-Thickness immediately after compression (mm)
Restoration rate (%) = ―――――――――――――――――――――― X 100
Thickness immediately after compression (mm)
5.吸収性物品
(吸水性物品の作製)
高密度化吸水性樹脂複合体組成物を用いて下記の手順で吸水性物品であるおむつを作製した。
(1)水不透過性ポリエチレンシート(目付量18g/m2)21上に、ティッシュ22(目付量14g/m2)、高密度化吸水性樹脂複合体組成物24(吸水性樹脂が300g/m2となる量かつ10cmX40cmの大きさ)、ティッシュ25(目付量14g/m2)、および水透過性ポリエステル繊維不織布26(目付量23g/m2)の順に図4に示すように重ね、両側からステンレス板で挟み0.6MPaの圧をかけ、20分間放置し、密着させた。
(2)圧力を開放し、吸水性物品の4辺を熱圧着させた。
(3)圧着部分の外端を切り出し、約10cmX約40cmの吸水性物品が作成された。
上記手順で作製した吸収性物品を、以下の手順で測定し、評価した。
5. Absorbent articles (production of water absorbent articles)
Using the densified water-absorbent resin composite composition, a diaper as a water-absorbent article was produced by the following procedure.
(1) On a water-impermeable polyethylene sheet (basis weight 18 g / m 2 ) 21, a tissue 22 (basis weight 14 g / m 2 ) and a densified water-absorbent resin composite composition 24 (water-absorbent resin 300 g / m 2 ) m 2 and a size of 10 cm × 40 cm), a tissue 25 (basis weight 14 g / m 2 ), and a water-permeable polyester fiber nonwoven fabric 26 (basis weight 23 g / m 2 ) in this order as shown in FIG. From above, a pressure of 0.6 MPa was applied thereto, left for 20 minutes, and adhered.
(2) The pressure was released, and four sides of the water-absorbent article were thermocompressed.
(3) The outer end of the pressure-bonded portion was cut out to produce a water-absorbent article of about 10 cm × about 40 cm.
The absorbent article produced by the above procedure was measured and evaluated by the following procedure.
1)吸水性樹脂脱落率
(1)吸水性物品を10cmX10cmの大きさに切り出し(4辺とも開放)、重量を測定した。吸水性樹脂複合体中の吸水性樹脂の重量割合から、全吸水性樹脂量を求めた。JISZ8801で規定された標準網篩(内枠の寸法が、内径150mm、深さ45mm、20メッシュ)に切りだした吸水性物品をテープで中央に固定した。
(2)(株)東京篠原製作所製、型番SS−S−228型ロータップ型震とう機を用意し、JIS Z8815の図(図5)における最上段にのみ吸水性物品を固定した。
(3)衝動数165回/分、回転数290回/分にセットし、振とう60分後に吸水性物品から離脱する吸水性樹脂粒子の重量を測定し下記式から脱落率を求めた。
脱落吸水性樹脂量(g)
吸水性樹脂脱落率(%)= ――――――――――――――― X 100
振とう前全吸水性樹脂量(g)
1) Desorption rate of water-absorbent resin (1) A water-absorbent article was cut into a size of 10 cm × 10 cm (open on all four sides), and the weight was measured. The total amount of the water-absorbent resin was determined from the weight ratio of the water-absorbent resin in the water-absorbent resin composite. A water-absorbent article cut into a standard mesh screen defined by JISZ8801 (inner frame size: inner diameter 150 mm, depth 45 mm, 20 mesh) was fixed in the center with a tape.
(2) A low-tapping type shaking machine model SS-S-228 manufactured by Tokyo Shinohara Seisakusho Co., Ltd. was prepared, and the water-absorbent article was fixed only to the uppermost stage in the JIS Z8815 (FIG. 5).
(3) The number of impulses was set to 165 times / minute and the number of rotations was 290 times / minute. The weight of the water-absorbent resin particles detached from the water-absorbent article after 60 minutes of shaking was measured, and the drop-off rate was obtained from the following equation.
Amount of water-absorbent resin dropped (g)
Water-absorbent resin falling-off rate (%) = ――――――――――――――― X 100
Total amount of water-absorbing resin before shaking (g)
2)ゲル脱落率
吸水性物品をこするように作用する力が反復して加わったときの、吸水性物品の吸水ゲルの脱落量を以下の手順で測定した。
(1)面平滑台上に吸水性物品31を置き、中央に内径40mmの上方が開放された円筒32が取付けられており、かつ円筒32で囲まれた部分に、直径5mmの7箇の貫通孔33がほぼ等間隔となるように設けられているアクリル板34(100×100×10mm、全重量150g)を図6に示すように置いた。
(2)人工尿(組成後述)150mlを円筒内に入れ、吸水性物品に吸水させた。
(3)完全吸水後30分間室温下に放置して、図7に示すように吸水性物品の中心41から5cmずつのところ42を切り取った。切り取った部分の重量を測定した。
(4)測定後、20cmX20cmのアクリル板の中心に載せた。切り取ったサンプルと同じ大きさの底面積(10cmX10cm)の荷重(3Kg)を形状に合わせてはみ出さないように載せた。
(5)一体サンプルを振とう機(井内盛栄堂社製品、型番MS−1)の移動方向に対してサンプルの切り口が垂直になるようにセットし、振幅50mm、振動数80回/分で、30分間振とうさせた。
(6)振とう後荷重を取り除き、サンプルから脱落した吸水ゲルの重量を測定し、下記式を用いてゲル脱落率を計算した。
押し出されたゲル量(g)
ゲル脱落率(%) = ―――――――――――――――― X 100
押し出される前の全ゲル量(g)
2) Gel detachment rate When the force acting to rub the water-absorbent article was repeatedly applied, the amount of the water-absorbent gel falling off the water-absorbent article was measured by the following procedure.
(1) A water-absorbent article 31 is placed on a surface smooth table, and a cylinder 32 having an inner diameter of 40 mm and having an open top is attached at the center, and seven parts having a diameter of 5 mm are penetrated in a portion surrounded by the cylinder 32. An acrylic plate 34 (100 × 100 × 10 mm, total weight 150 g) in which holes 33 are provided at substantially equal intervals was placed as shown in FIG.
(2) 150 ml of artificial urine (composition described later) was placed in a cylinder, and the water-absorbent article absorbed water.
(3) After complete water absorption, the sample was allowed to stand at room temperature for 30 minutes, and as shown in FIG. The weight of the cut portion was measured.
(4) After the measurement, the sample was placed on the center of a 20 cm × 20 cm acrylic plate. A load (3 kg) having a bottom area (10 cm × 10 cm) of the same size as the cut sample was placed so as not to protrude according to the shape.
(5) The integrated sample was set so that the cut side of the sample was perpendicular to the moving direction of the shaking machine (product of Inuchi Seieido Co., model number MS-1). The amplitude was 50 mm and the frequency was 80 times / min. Shake for 30 minutes.
(6) The load was removed after shaking, the weight of the water-absorbing gel dropped from the sample was measured, and the gel dropping rate was calculated using the following equation.
Extruded gel amount (g)
Gel shedding rate (%) = ―――――――――――――――― X 100
Total gel amount before extrusion (g)
6.その他
5.1)吸水速度および放水量測定と、5.2)ゲル脱落率測定には、以下の組成の人工尿を用いた。
尿素 1.94重量%
塩化ナトリウム 0.80重量%
塩化カルシウム 0.06重量%
硫酸マグネシウム 0.11重量%
蒸留水 97.09重量%
6. Others 5.1) The artificial urine having the following composition was used for the measurement of the water absorption rate and the amount of discharged water, and for 5.2) the measurement of the gel shedding rate.
Urea 1.94% by weight
0.80% by weight of sodium chloride
0.06% by weight of calcium chloride
Magnesium sulfate 0.11% by weight
97.09% by weight of distilled water
以下に実施例、比較例、試験例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の具体例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 Hereinafter, features of the present invention will be described more specifically with reference to Examples, Comparative Examples, and Test Examples. The materials, usage amounts, ratios, processing contents, processing procedures, and the like shown in the following specific examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples described below.
実施例1
アクリル酸100重量部に、25重量%の水酸化ナトリウム水溶液133.3重量部、蒸留水3.3重量部を加え、モノマー濃度50重量%、中和度60モル%の部分中和アクリル酸水溶液を調製した。該部分中和アクリル酸水溶液100重量部に対して架橋剤としてN,N’−メチレンビスアクリルアミド0.14重量部とさらに酸化剤として31重量%の過酸化水素水溶液4.55重量部を加えて溶液Aを調製した。
Example 1
133.3 parts by weight of a 25% by weight aqueous sodium hydroxide solution and 3.3 parts by weight of distilled water are added to 100 parts by weight of acrylic acid, and a partially neutralized acrylic acid aqueous solution having a monomer concentration of 50% by weight and a degree of neutralization of 60 mol% is added. Was prepared. To 100 parts by weight of the partially neutralized acrylic acid aqueous solution, 0.14 parts by weight of N, N'-methylenebisacrylamide as a crosslinking agent and 4.55 parts by weight of a 31% by weight aqueous hydrogen peroxide solution as an oxidizing agent were added. Solution A was prepared.
これとは別に該部分中和アクリル酸水溶液100重量部に対して架橋剤としてN,N’−メチレンビスアクリルアミド0.14重量部とさらに還元剤としてL−アスコルビン酸0.57重量部を加えて溶液Bを調製した。 Separately, 0.14 parts by weight of N, N'-methylenebisacrylamide as a crosslinking agent and 0.57 parts by weight of L-ascorbic acid as a reducing agent are added to 100 parts by weight of the partially neutralized acrylic acid aqueous solution. Solution B was prepared.
調製した溶液Aと溶液Bを、図8に示したノズルを用いて混合した。図8のノズルの内径は0.13mmであり、各溶液用のノズルは5本ずつ1cm間隔で配置されている。ノズルから流出する溶液Aと溶液Bとの交差角度は30度、ノズル先端の距離は4mmに調節した。溶液Aおよび溶液Bはそれぞれ液温を40℃に加温して、それぞれ流速5m/秒となるようにポンプで供給した。
溶液Aおよび溶液Bは、それぞれのノズル対のノズルを出たところで合流し、それぞれ約10mmほど液柱を形成した後、液滴となって重合を進行させながら気相中(空気中、温度50℃)を落下した。反応器の空間容量とモノマー供給量および液滴の落下速度から見積もられる反応器内の液滴の空間密度は2g/m3であった。
The prepared solution A and solution B were mixed using the nozzle shown in FIG. The inner diameter of the nozzle in FIG. 8 is 0.13 mm, and five nozzles for each solution are arranged at intervals of 1 cm. The intersection angle between the solution A and the solution B flowing out of the nozzle was adjusted to 30 degrees, and the distance at the tip of the nozzle was adjusted to 4 mm. The solution A and the solution B were heated at a liquid temperature of 40 ° C., respectively, and supplied by a pump so that the flow rate was 5 m / sec.
The solution A and the solution B join at the exit of each nozzle pair, form a liquid column of about 10 mm each, and form droplets in the gas phase (in air, at a temperature of 50 ° C). The space density of the droplets in the reactor, which was estimated from the space capacity of the reactor, the amount of the supplied monomer, and the falling speed of the droplets, was 2 g / m 3 .
一方、ノズルの先端より下方0.8mおよび1.6mに設置した供給口より開繊された繊維を空気との混相流で供給した(繊維:空気=1:100)。その際、混相流中の空気の温度は室温であり、線速度は10m/秒であった。また、ノズルの先端より下方0.8mおよび1.6mにおける、重合率はそれぞれ15%および40%であった。用いた繊維は、繊維径が2.2デシテックス、長さが2.5mmで、水の接触角が0°のパルプであった。供給量はそれぞれ11.5g/分であった。反応場の空間容量と繊維供給量および繊維の落下速度から見積もられる反応場の繊維の空間密度は8g/m3であった。
液滴は気相中で繊維と衝突して吸水性樹脂複合体前駆体を形成しノズルの先端より下方3mに設置した搬送部分がメッシュベルトであるベルトコンベアー上に堆積物として回収した。なお、メッシュ下はブロワーで吸引することで、メッシュ上下の圧力差が1,000Paとなるようにコントロールした。さらに回収物を乾燥後ふるいにかけ、吸水性樹脂と結合しなかった自由繊維を除去し、吸水性樹脂と繊維とからなる製造物を得た。
On the other hand, the fibers opened from the supply ports located 0.8 m and 1.6 m below the tip of the nozzle were supplied in a multiphase flow with air (fiber: air = 1: 100). At that time, the temperature of the air in the multiphase flow was room temperature, and the linear velocity was 10 m / sec. The polymerization rates at 0.8 m and 1.6 m below the tip of the nozzle were 15% and 40%, respectively. The fibers used were pulp having a fiber diameter of 2.2 decitex, a length of 2.5 mm, and a water contact angle of 0 °. The feed rates were 11.5 g / min each. The spatial density of the fibers in the reaction field, which was estimated from the space capacity of the reaction field, the fiber supply amount, and the falling speed of the fibers, was 8 g / m 3 .
The droplets collided with the fibers in the gas phase to form a water-absorbent resin composite precursor, and were collected as deposits on a belt conveyor whose transporting portion, which was set 3 m below the tip of the nozzle, was a mesh belt. The lower part of the mesh was controlled by suction using a blower so that the pressure difference between the upper and lower parts of the mesh became 1,000 Pa. Further, the recovered material was dried and sieved to remove free fibers that did not bind to the water-absorbent resin, to obtain a product comprising the water-absorbent resin and the fibers.
この製造物を顕微鏡で観察したところ、樹脂粒子は略球状であり、1個の吸水性樹脂粒子と2本以上の繊維を含む吸水性樹脂複合体であって、前記2本以上の繊維のうちの1本以上は繊維の一部が前記樹脂粒子内に包埋されるとともに一部が前記樹脂粒子より露出しており、かつ、前記2本以上の繊維のうちの1本以上は繊維が前記樹脂粒子内に包埋されることなく、その繊維の一部が前記樹脂粒子の表面に接着している構造の吸水性複合体であることが確認できた。(図9中の略図、写真101および102) When this product was observed with a microscope, the resin particles were substantially spherical, and were a water-absorbent resin composite containing one water-absorbent resin particle and two or more fibers. In at least one of the fibers, a part of the fibers is embedded in the resin particles and a part of the fibers is exposed from the resin particles, and at least one of the two or more fibers has the fiber It was confirmed that the composite was a water-absorbing composite having a structure in which a part of the fiber was bonded to the surface of the resin particle without being embedded in the resin particle. (Schematic diagram in FIG. 9, photographs 101 and 102)
実施例2
繊維として用いたパルプの代わりに、繊維径が1.7デシテックス、長さが0.9mmで、水の接触角が80°であるポリエチレンテレフタレート(PET)を用いる以外は実施例1と同様に製造し、製造物を得た。その製造物は実施例1と同様の構造の吸水性樹脂複合体であることが確認できた。(図10中の写真103および104)
Example 2
Manufactured in the same manner as in Example 1 except that polyethylene terephthalate (PET) having a fiber diameter of 1.7 decitex, a length of 0.9 mm, and a water contact angle of 80 ° was used instead of the pulp used as the fiber. Then, a product was obtained. The product was confirmed to be a water-absorbent resin composite having the same structure as in Example 1. (Photos 103 and 104 in FIG. 10)
実施例3
繊維として用いたパルプの代わりに、繊維径1.7がデシテックス、長さが0.9mmで、水の接触角が50°であるナイロンを用いる以外は実施例1と同様に製造し、製造物を得た。その製造物は実施例1と同様の構造の吸水性樹脂複合体であることが確認できた。(図11中の写真105および106)
Example 3
Instead of the pulp used as the fiber, the same procedure as in Example 1 was repeated except that nylon having a fiber diameter of 1.7 and a length of 0.9 mm and a water contact angle of 50 ° was used. Got. The product was confirmed to be a water-absorbent resin composite having the same structure as in Example 1. (Photos 105 and 106 in FIG. 11)
実施例4
繊維として用いたパルプの代わりに、繊維径が1.7デシテックス、長さが0.9mmで水の接触角が50°であるナイロンと、同一の繊維径および長さを有し、水の接触角が0°であるレーヨンとの重量比が1:1の繊維混合物を用いる以外は実施例1と同様に製造し、製造物を得た。その製造物は実施例1と同様の構造の吸水性樹脂複合体であることが確認できた。(図12中の写真107および108)
Example 4
Instead of the pulp used as the fiber, nylon having a fiber diameter of 1.7 decitex, a length of 0.9 mm and a contact angle of water of 50 ° with the same fiber diameter and length as water, Production was carried out in the same manner as in Example 1 except that a fiber mixture having a weight ratio of 1: 1 to rayon having an angle of 0 ° was used to obtain a product. The product was confirmed to be a water-absorbent resin composite having the same structure as in Example 1. (Photos 107 and 108 in FIG. 12)
実施例5
繊維として用いたパルプの代わりに、繊維径1.7がデシテックス、長さが0.9mmで、水の接触角が108°であるポリ四フッ化エチレン(PTFE)を用いる以外は実施例1と同様に製造し、製造物を得た。その製造物は実施例1と同様の構造の吸水性樹脂複合体であることが確認できた。
Example 5
Example 1 was repeated except that the pulp used as the fiber was polytetrafluoroethylene (PTFE) having a fiber diameter of 1.7 decitex, a length of 0.9 mm, and a water contact angle of 108 °. It was manufactured in the same manner to obtain a product. The product was confirmed to be a water-absorbent resin composite having the same structure as in Example 1.
比較例1
ノズルの先端より下方0.8mに設置した繊維供給口からのみ繊維を供給した以外は実施例1と同様に製造し、製造物を得た。この製造物を顕微鏡で観察したところ、以下の2種類の吸水性樹脂複合体からなる組成物であることが判明した。
(1)実施例1と同様の構造の吸水性複合体
(2)1個の吸水性樹脂粒子と1本以上の繊維を含む略球状の吸水性樹脂複合体であ
って、1本以上の前記繊維は繊維の一部が前記樹脂粒子内に包埋されるととも
に一部が前記樹脂粒子より露出しており、かつ、前記繊維はいずれも前記樹脂
粒子の表面に接着していない吸水性樹脂複合体(図13中の略図、写真109
および110)
顕微鏡観察の結果、(1)の全体における比率は0.3であった。
Comparative Example 1
The product was produced in the same manner as in Example 1 except that the fiber was supplied only from the fiber supply port located 0.8 m below the tip of the nozzle, to obtain a product. Observation of this product with a microscope revealed that it was a composition comprising the following two types of water-absorbent resin composites.
(1) A water-absorbing composite having the same structure as in Example 1 (2) A substantially spherical water-absorbing resin composite containing one water-absorbing resin particle and one or more fibers, A part of the fibers is embedded in the resin particles and a part of the fibers is exposed from the resin particles, and none of the fibers adheres to the surface of the resin particles. Resin composite (schematic in FIG. 13, photo 109
And 110)
As a result of observation with a microscope, the ratio of (1) in the whole was 0.3.
比較例2
ノズルの先端より下方1.6mに設置した繊維供給口からのみ繊維を供給した以外は実施例1と同様に製造し、製造物を得た。この製造物を顕微鏡で観察したところ、以下の2種類の吸水性樹脂複合体からなる組成物であることが判明した。
(1)実施例1と同様の構造の吸水性複合体
(2)1個の吸水性樹脂粒子と1本以上の繊維を含む略球状の吸水性樹脂複合体であ
って、1本以上の前記繊維は繊維の一部が前記樹脂粒子の表面に接着しており
かつ、前記繊維はいずれも前記樹脂粒子内に包埋されていない吸水性樹脂複合
体(図14中の略図、写真111および112)
顕微鏡観察の結果、(1)の全体における比率は0.2であった。
Comparative Example 2
The product was produced in the same manner as in Example 1 except that the fiber was supplied only from the fiber supply port located 1.6 m below the tip of the nozzle, to obtain a product. Observation of this product with a microscope revealed that it was a composition comprising the following two types of water-absorbent resin composites.
(1) A water-absorbing composite having the same structure as in Example 1 (2) A substantially spherical water-absorbing resin composite containing one water-absorbing resin particle and one or more fibers, As for the fibers, a part of the fibers is adhered to the surface of the resin particles, and none of the fibers is embedded in the resin particles (a schematic diagram in FIG. 14, photograph 111 and FIG. 112)
As a result of observation with a microscope, the ratio of (1) in the whole was 0.2.
比較例3
特開昭63−63723号公報の実施例に準拠して、以下の実験を行った。
アクリル酸45.0gおよび蒸留水1.5gを200mlのビーカーに秤取り、35℃以下の冷却下25%の水酸化ナトリウム水溶液60.0gで中和し、部分中和アクリル酸水溶液を得た(モノマー濃度50重量%、中和度60モル%)。41.9mgのN,N'−メチレンビスアクリルアミドおよびL−アスコルビン酸0.31gを溶解した。ポリエステルシートで完全に上面をシールした300mlのステンレス製ビーカーの上面シートに穴を開けゴム管を通して系内を十分に窒素置換した。前記混合モノマー水溶液を前記ステンレス製ビーカーに注いでからステンレス製ビーカーを50℃の浴温に浸し、攪拌下、30%過酸化水素水0.84gを投入し重合を行った。約1分後に最高温度110℃を示した。以後50℃の温浴に浸した状態で2時間保持した後20℃まで冷却して、含水吸水性樹脂を得た。この含水吸水性樹脂70g(吸水性樹脂35g)と水200gおよび実施例1で用いたのと同じ開繊されたパルプ10gとをスクリュー回転式混合機を用いて約2時間混練後、100℃で8時間減圧乾燥機にて乾燥した。その後、回転羽根式粉砕機にて粉砕し、さらにふるいにかけ、自由繊維を除去して吸水性複合体組成物を得た。
この製造物を顕微鏡で観察したところ、繊維の一部が吸水性樹脂に包埋されている構造が確認できた。しかしながら繊維が前記樹脂粒子内に包埋されることなく、その繊維の一部が前記樹脂粒子の表面に接着している構造は見られなかった。(図15中の略図、写真113および114)
Comparative Example 3
The following experiment was conducted based on the example of JP-A-63-63723.
45.0 g of acrylic acid and 1.5 g of distilled water were weighed into a 200 ml beaker, and neutralized with 60.0 g of a 25% aqueous sodium hydroxide solution under cooling at 35 ° C. or less to obtain a partially neutralized acrylic acid aqueous solution ( Monomer concentration 50% by weight, degree of neutralization 60 mol%). 41.9 mg of N, N'-methylenebisacrylamide and 0.31 g of L-ascorbic acid were dissolved. A hole was made in the top sheet of a 300 ml stainless steel beaker whose top face was completely sealed with a polyester sheet, and the inside of the system was sufficiently purged with nitrogen through a rubber tube. After pouring the mixed monomer aqueous solution into the stainless steel beaker, the stainless steel beaker was immersed in a bath temperature of 50 ° C., and 0.84 g of a 30% hydrogen peroxide solution was added thereto with stirring to carry out polymerization. After about 1 minute, the maximum temperature was 110 ° C. Thereafter, the substrate was kept in a warm bath at 50 ° C. for 2 hours and then cooled to 20 ° C. to obtain a water-containing water-absorbent resin. After kneading 70 g of this water-absorbent resin (35 g of water-absorbent resin), 200 g of water and 10 g of the opened pulp same as that used in Example 1 for about 2 hours using a screw rotary mixer, the mixture was heated at 100 ° C. It dried with a reduced pressure drier for 8 hours. Thereafter, the mixture was pulverized with a rotary blade type pulverizer and further sieved to remove free fibers to obtain a water-absorbing composite composition.
When this product was observed with a microscope, a structure in which a part of the fiber was embedded in the water-absorbent resin was confirmed. However, no structure was found in which the fibers were not embedded in the resin particles and some of the fibers were adhered to the surfaces of the resin particles. (Schematic in FIG. 15, photographs 113 and 114)
比較例4
特開平11−93073号公報の実施例に準拠して、以下の実験を行った。
80重量%アクリル酸水溶液125重量部および30重量%水酸化ナトリウム水溶液133重量部を混合して、中和度72モル%、濃度47重量%の部分中和アクリル酸水溶液を得た。該部分中和アクリル酸水溶液に、架橋剤N,N'―メチレンビスアクリルアミド0.04重量部と、開始剤2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩0.3重量部とを、蒸留水13重量部に溶解したものを加え、窒素にて脱気し、モノマー水溶液とした。
実施例1のノズルの代わりに一液型スプレーノズルを用い、液温を25℃に保持し、流速40ml/分となるようにポンプで供給した。
モノマー溶液は液滴となって重合を進行させながら気相中(空気中、温度25℃)を落下した。反応器の空間容量とモノマー供給量および液滴の落下速度から見積もられる反応器内の液滴の空間密度は3g/m3であった。
Comparative Example 4
The following experiment was performed based on the example of JP-A-11-93073.
125 parts by weight of an 80% by weight aqueous acrylic acid solution and 133 parts by weight of a 30% by weight aqueous sodium hydroxide solution were mixed to obtain a partially neutralized acrylic acid aqueous solution having a degree of neutralization of 72 mol% and a concentration of 47% by weight. To the aqueous solution of partially neutralized acrylic acid, 0.04 part by weight of a crosslinking agent N, N'-methylenebisacrylamide and 0.3 part by weight of an initiator 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride were added. A solution dissolved in 13 parts by weight of distilled water was added thereto, followed by degassing with nitrogen to obtain an aqueous monomer solution.
A one-component spray nozzle was used in place of the nozzle of Example 1, the solution temperature was maintained at 25 ° C., and the solution was supplied by a pump at a flow rate of 40 ml / min.
The monomer solution was dropped in the gas phase (in air, at a temperature of 25 ° C.) as droplets while the polymerization proceeded. The spatial density of the droplets in the reactor, which was estimated from the space capacity of the reactor, the amount of the supplied monomer, and the falling speed of the droplets, was 3 g / m 3 .
一方、ノズルの先端より下方0.8mに設置した供給口より開繊された繊維を空気との混相流で供給した(繊維:空気=1:100)。その際、混相流中の空気の温度は25℃であり、線速度は10m/秒であった。また、ノズルの先端より下方0.8mの重合率は1%未満であった。用いた繊維は、繊維径が1.7デシテックス、長さが0.9mmで、水の接触角が80°のポリエテレンテレフタレート(PET)であった。供給量は11.5g/分であった。反応場の空間容量と繊維供給量および繊維の落下速度から見積もられる反応場の繊維の空間密度は8g/m3であった。
液滴は気相中で繊維と衝突して吸水性樹脂複合体前駆体を形成し、ノズルの先端より下方3mに設置した搬送部分がメッシュベルトであるベルトコンベア上で堆積物として回収された。なお、メッシュ下にブロワーで吸引することでメッシュ上下の圧力差が1,000Paとなるようにコントロールした。さらに回収物を80℃のオーブンに入れて、付着しているモノマー水溶液の重合を30分間行い、その後140℃で熱風処理をして吸水性樹脂複合体を得た。
さらに回収物をふるいにかけ、自由繊維を除去しようと試みたが吸水性樹脂が繊維間の接着剤ともなっており、事実上自由繊維はなかった。このようにして吸水性樹脂と繊維とからなる製造物を得た。
この製造物を顕微鏡で観察したところ、繊維の一部が前記樹脂粒子の表面に接着している構造が確認できた。しかしながら繊維の一部が吸水性樹脂に包埋されている構造は見られなかった。(図16中の略図、写真115および116)
On the other hand, the fiber opened from a supply port located 0.8 m below the tip of the nozzle was supplied in a multiphase flow with air (fiber: air = 1: 100). At that time, the temperature of the air in the multiphase flow was 25 ° C., and the linear velocity was 10 m / sec. Further, the polymerization rate of 0.8 m below the tip of the nozzle was less than 1%. The fiber used was a polyethylene terephthalate (PET) having a fiber diameter of 1.7 dtex, a length of 0.9 mm, and a water contact angle of 80 °. The feed rate was 11.5 g / min. The spatial density of the fibers in the reaction field, which was estimated from the space capacity of the reaction field, the fiber supply amount, and the falling speed of the fibers, was 8 g / m 3 .
The droplets collided with the fibers in the gas phase to form a water-absorbent resin composite precursor, and the transport portion set 3 m below the tip of the nozzle was collected as a deposit on a belt conveyor which was a mesh belt. In addition, it controlled so that the pressure difference of the upper and lower sides of a mesh might be set to 1,000 Pa by sucking under a mesh with a blower. Further, the collected product was placed in an oven at 80 ° C., and polymerization of the attached monomer aqueous solution was performed for 30 minutes. Thereafter, hot air treatment was performed at 140 ° C. to obtain a water-absorbent resin composite.
Further, the collected material was sieved to remove free fibers, but the water-absorbing resin was also used as an adhesive between the fibers, and there was virtually no free fibers. Thus, a product comprising the water absorbent resin and the fiber was obtained.
When this product was observed with a microscope, a structure in which a part of the fiber was adhered to the surface of the resin particles was confirmed. However, no structure was found in which a part of the fibers was embedded in the water-absorbing resin. (Schematic in FIG. 16, photos 115 and 116)
試験例
実施例1〜5および比較例1〜4で製造された吸水性樹脂複合体およびその集合体に関して、形態観察、吸水性樹脂の平均粒径、複合体A中の繊維と吸水性樹脂の乾燥重量比、開繊性、保水能、加圧下吸水能を測定した。
また、実施例1〜5および比較例1〜4で製造された吸水性樹脂複合体を用いて、吸水性樹脂複合体組成物を調製し、高密度化処理前に各複合体と自由繊維の重量比率および自由繊維と吸水性樹脂の乾燥重量比を測定した。なお、この比は引き続いて行った圧密処理により変化しないと考えた。また、吸水性樹脂複合体組成物の圧密処理により得られた高密度化吸水性樹脂複合体組成物について、厚み、嵩密度、剛軟性、復元率を測定した。
さらに高密度化吸水性樹脂複合体組成物を用い、吸収性物品を作製し、吸水性樹脂脱落率とゲル脱落率を測定した。
それぞれの測定、評価結果を表1にまとめた。
なお、比較例3,4の吸水性樹脂複合体は開繊した際、破砕部分が発生した。
Test Examples Regarding the water-absorbent resin composites and the aggregates thereof produced in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, the morphological observation, the average particle diameter of the water-absorbent resin, the fibers in the composite A and the water-absorbent resin The dry weight ratio, openability, water retention capacity, and water absorption capacity under pressure were measured.
Further, using the water-absorbent resin composites produced in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 4, a water-absorbent resin composite composition was prepared, and before each densification treatment, each composite and free fibers were prepared. The weight ratio and the dry weight ratio between the free fiber and the water absorbent resin were measured. It was considered that this ratio was not changed by the subsequent consolidation treatment. Further, for the densified water-absorbent resin composite composition obtained by the consolidation treatment of the water-absorbent resin composite composition, the thickness, bulk density, rigidity, and restoration rate were measured.
Further, an absorbent article was produced using the densified water-absorbent resin composite composition, and the water-absorbent resin detachment rate and the gel detachment rate were measured.
Table 1 summarizes the measurement and evaluation results.
In addition, when the water-absorbent resin composites of Comparative Examples 3 and 4 were opened, crushed portions were generated.
本発明の方法によって製造される吸水性樹脂複合体およびその組成物は、紙おむつ、生理ナプキンのような衛材および他の吸水性物品のような工業材料として好適に用いられる。特に本発明の方法によって製造される吸水性樹脂複合体およびその組成物には、特開昭63−267370号公報、特開昭63−10667号公報、特開昭63−295251号公報、特開昭63−270801号公報、特開昭63−294716号公報、特開昭64−64602号公報、特開平1−231940号公報、特開平1−243927号公報、特開平2−30522号公報、特開平2−153731号公報、特開平3−21385号公報、特開平4−133728号公報、特開平11−156188号公報等に提案されているシート状吸水材に利用されている技術を適宜目的に応じて用いることもできる。 The water-absorbent resin composite and its composition produced by the method of the present invention are suitably used as industrial materials such as sanitary materials such as disposable diapers and sanitary napkins and other water-absorbent articles. Particularly, the water-absorbent resin composite and the composition thereof produced by the method of the present invention include JP-A-63-267370, JP-A-63-10667, JP-A-63-295251, and JP-A-63-295251. JP-A-63-270801, JP-A-63-294716, JP-A-64-64602, JP-A-1-231940, JP-A-1-243927, JP-A-2-30522, The technique used for the sheet-shaped water-absorbing material proposed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 2-153731, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 3-213385, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 4-133728, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. It can also be used accordingly.
1 アダプター
2 サンプル台
3 サンプル
4 距離
11 金網
12 円筒管
13 シャーレ
14 荷重
21 水不透過性ポリエチレンシート
22 ティッシュ
24 高密度化吸水性樹脂複合体組成物
25 ティッシュ
26 水透過性ポリエステル繊維不織布
31 吸水性物品
32 円筒
33 貫通孔
34 アクリル板
41 中心
42 切断線
51 つかみ
52 サンプル片
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Adapter 2 Sample stand 3 Sample 4 Distance 11 Wire mesh 12 Cylindrical tube 13 Petri dish 14 Load 21 Water-impermeable polyethylene sheet 22 Tissue 24 Densified water-absorbent resin composite composition 25 Tissue 26 Water-permeable polyester fiber nonwoven fabric 31 Water absorption Article 32 Cylinder 33 Through hole 34 Acrylic plate 41 Center 42 Cutting line 51 Grab 52 Sample piece
Claims (17)
前記吸水性樹脂複合体は、前記吸水性樹脂粒子が略球状であり、前記2本以上の繊維のうちの1本以上は繊維の一部が前記樹脂粒子内に包埋されるとともに一部が前記樹脂粒子より露出しており、かつ、前記2本以上の繊維のうちの1本以上は繊維が前記樹脂粒子内に包埋されることなく、その繊維の一部が前記樹脂粒子の表面に接着しており、
前記方法は、重合前および/または重合中の前記重合性モノマーと溶媒とを含有する液滴と前記反応器の第1の供給口から供給される第1の繊維を気相中で接触させ、前記重合性モノマーの重合を進行させ、次いで重合中の重合性モノマーと溶媒と繊維を含む液滴を前記反応器の第2の供給口から供給される第2の繊維と気相中で接触させ、さらに前記重合性モノマーの重合を進行させることにより前記吸水性樹脂複合体を製造する各工程を含むことを特徴とする、吸水性樹脂複合体の製造方法。 A method for producing a water-absorbent resin composite containing one water-absorbent resin particle and two or more fibers in a reactor from a polymerizable monomer and a fiber that forms a water-absorbent polymer by polymerization,
In the water-absorbent resin composite, the water-absorbent resin particles are substantially spherical, and at least one of the two or more fibers has a part of the fibers embedded in the resin particles and a part thereof. Exposed from the resin particles, and one or more of the two or more fibers are not embedded in the resin particles, some of the fibers on the surface of the resin particles Glued,
The method comprises contacting a droplet containing the polymerizable monomer and a solvent before and / or during polymerization with a first fiber supplied from a first supply port of the reactor in a gas phase, The polymerization of the polymerizable monomer is allowed to proceed, and then a droplet containing the polymerizable monomer, solvent, and fiber being polymerized is brought into contact with a second fiber supplied from a second supply port of the reactor in a gas phase. And a process for producing the water-absorbent resin composite by further promoting the polymerization of the polymerizable monomer.
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