CN118284671A - 吸水性树脂组合物、吸收体及吸收性物品 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种吸水性树脂组合物,其包含吸水性树脂颗粒和活性炭,兼顾优异的除臭效果和抑制活性炭的脱落。吸水性树脂组合物包含基于涡流法(Vortex法)的吸水速度为40秒以下的吸水性树脂颗粒和中值粒径为10μm以上且100μm以下的活性炭。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸水性树脂组合物、吸收体和吸收性物品,更详细而言,涉及一种构成适合用于纸尿布、生理用卫生巾、失禁用护垫等卫生材料的吸收体的吸水性树脂组合物、吸水性树脂组合物的制造方法。
背景技术
吸水性树脂近年来广泛用于纸尿布、生理用卫生巾、失禁用护垫等卫生材料领域。
作为这样的吸水性树脂,丙烯酸部分中和盐聚合物的交联物在具有优异的吸水性能的同时,由于作为其原料的丙烯酸在工业上容易获得,因此具有品质稳定且能够廉价制造、而且很难发生腐败或劣化等诸多优点,因此被视为优选的吸水性树脂。
另一方面,纸尿布、生理用卫生巾、失禁用护垫等吸收性物品主要由配置在中心部的吸收从身体***出的尿、经血等体液并保持的吸收体,在与身体接触一侧配置的透液性的表面片材(顶部片材),以及在与身体接触的相反侧配置的非透液性的背面片材(背部片材)构成。另外,吸收体通常由纸浆等亲水性纤维和吸水性树脂构成。
在这样的吸收体被用于例如卫生材料等的情况下,有时会从吸收了体液、特别是尿、血液、汗等的吸收体产生氨、乙醛等不适气味。
作为抑制这样的不适气味的方法,例如已知有将酰肼化合物等有机胺化合物作为醛化合物的吸附剂添加到吸水性树脂中的方法(参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2001-323155号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上所述,作为抑制由吸收体产生的不适气味的方法,例如已知有将有机胺化合物作为乙醛的吸附剂的方法。
另一方面,作为对广泛的臭气具有优异的除臭效果的吸附剂,已知有活性炭。因此,本发明人等尝试了组合吸水性树脂颗粒和活性炭来对吸收体赋予除臭效果。
然而,本发明人等经过研究后结果发现如下问题:在将吸水性树脂颗粒与粉状的活性炭混合而得到的吸水性树脂组合物中,在制作吸收体时,可能是由于活性炭从吸水性树脂组合物脱落,所得到的吸收体的除臭效果不充分。
在这种情况下,本发明的主要目的在于提供一种吸水性树脂组合物,其包含吸水性树脂颗粒和活性炭,兼顾优异的除臭效果和抑制活性炭的脱落。
用于解决技术问题的技术方案
本发明人为了解决上述技术问题而进行了深入研究。其结果发现,通过组合基于涡流法(Vortex法)的吸水速度为40秒以下的吸水性树脂颗粒和中值粒径为10μm以上且100μm以下的活性炭,吸水性树脂组合物能够兼顾优异的除臭效果和抑制活性炭的脱落。本发明是基于这样的见解进一步反复深入研究从而完成的发明。
即,本发明提供具备下述的构成的发明。
项1.一种吸水性树脂组合物,包含基于涡流法(Vortex法)的吸水速度为40秒以下的吸水性树脂颗粒和中值粒径为10μm以上且100μm以下的活性炭。
项2.根据项1所述的吸水性树脂组合物,其中,上述吸水性树脂颗粒的中值粒径为150μm以上且850μm以下。
项3.根据项1或2所述的吸水性树脂组合物,其中,上述活性炭的含有率为0.05质量%以上且10质量%以下。
项4.一种吸收体,是包含项1~3的任一项所述的吸水性树脂组合物而成的。
项5.一种吸收性物品,是包含项4所述的吸收体而成的。
发明效果
根据本发明,能够提供一种吸水性树脂组合物,其包含吸水性树脂颗粒和活性炭,兼顾优异的除臭效果和抑制活性炭的脱落。进而,根据本发明,还能够提供利用了该吸水性树脂组合物的吸收体和吸收性物品。
附图说明
[图1]为4.14kPa载荷下的生理盐水吸水量的测定装置的示意图。
具体实施方式
在本说明书中,“包含”是指也包括“实质上由…构成”以及“由…构成”(The term“comprising”includes“consisting essentially of”and“consisting of”)。另外,在本说明书中,“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸或甲基丙烯酸”,“(甲基)丙烯酸酯”是指“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯”。需要说明的是,“水溶性”是指在25℃下在水中显示5质量%以上的溶解性。
另外,本说明书中,“~”所连接的数值是指包含“~”的前后的数值作为下限值和上限值的数值范围。在单独记载多个下限值和多个上限值的情况下,能够选择任意的下限值和上限值并以“~”连结。
1.吸水性树脂组合物
本发明的吸水性树脂组合物的特征在于,包含基于涡流法的吸水速度为40秒以下的吸水性树脂颗粒和中值粒径为10μm以上且100μm以下的活性炭。具备这样的特征的本发明的吸水性树脂组合物兼顾优异的除臭效果和抑制活性炭的脱落。以下,对本发明的吸水性树脂组合物进行详细描述。
(活性炭)
本发明的吸水性树脂组合物中所包含的活性炭的中值粒径为10μm以上且100μm以下。从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,活性炭的中值粒径优选为15μm以上,更优选为20μm以上,另外,从更适当地抑制将本发明的吸水性树脂组合物应用于吸收体时的异物感的观点出发,优选为70μm以下,更优选为50μm以下,作为优选的范围,可举出15μm~70μm、20μm~50μm等。
活性炭的中值粒径(D50(中位直径)、体积基准)能够使用激光衍射式粒度分布测定装置进行测定,具体而言,是通过实施例中记载的方法测定的值。
从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,活性炭的形状优选为破碎状、圆柱状等,更优选为破碎状。
另外,从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,活性炭的BET比表面积优选为100m2/g以上,更优选为1000m2/g以上,另外,优选为3000m2/g以下,更优选为2000m2/g以下,作为优选的范围,可举出100m2/g~3000m2/g、1000m2/g~2000m2/g等。
活性炭的BET比表面积能够使用比表面积测定装置进行测定,具体而言,是通过实施例中记载的方法测定的值。
从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,活性炭优选为在表面具有极性官能团(亲水性官能团)的活性炭(即亲水性的活性炭)。作为极性官能团,例如可举出羟基、羧基和酚基等。表面具有极性官能团的活性炭与吸水性树脂颗粒表面的亲和性高,更适当地发挥抑制活性炭的脱落效果。表面具有极性官能团的活性炭,例如作为液相用活性炭、水处理用活性炭等而市售。
作为活性炭的来源,例如可举出椰壳、不熔化或碳化了的有机质材料、酚醛树脂等不熔性树脂等。另外,作为有机质材料,例如可举出聚丙烯腈、沥青、聚乙烯醇、纤维素等。这其中,活性炭的来源优选为椰壳、沥青(例如煤沥青或纤维素沥青)。
从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,本发明的吸水性树脂组合物中的活性炭的含有率优选为0.05质量%以上,更优选为0.07质量%以上,进一步优选为0.1质量%以上,另外,优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进一步优选为1质量%以下,作为优选的范围,为0.05质量%~10质量%、0.1质量%~1质量%等。
从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,活性炭的碘吸附量优选为100mg/g以上,更优选为500mg/g以上,另外,优选为3000mg/g以下,更优选为2000mg/g以下,作为优选的范围,可举出100mg/g~3000mg/g、500mg/g~2000mg/g等。
在此,活性炭的碘吸附量是指依据JIS K1474:2014测定的值。
从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,活性炭的干燥减量优选为0.1%以上,更优选为0.3%以上,另外,优选为10%以下,更优选为5%以下,作为优选的范围,可举出0.1%~10%、0.3%~5%等。
在此,活性炭的干燥减量是指依据JIS K1474:2014测定的值。
从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,活性炭的pH优选为3以上,更优选为4以上或5以上,另外,优选为11以下,更优选为9以下,作为优选的范围,可举出3~12、4~10、5~10等。
在此,活性炭的pH是指依据JIS K1474:2014测定的值。
从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,活性炭的灼烧残渣优选为0.01以上,更优选为0.05以上,另外,优选为7.0以下,更优选为2.0以下,作为优选的范围,可举出0.01~7.0、0.05~2.0等。
在此,活性炭的灼烧残渣是指依据JIS K1474测定的值。
本发明的吸水性树脂组合物中,活性炭优选配置于吸水性树脂颗粒的表面(即,活性炭存在于吸水性树脂颗粒的表面)。如后所述,例如,通过以固相状态混合吸水性树脂颗粒和活性炭,活性炭附着于吸水性树脂颗粒的表面,能够将活性炭配置在吸水性树脂颗粒的表面。
接着,对本发明的吸水性树脂组合物中所包含的吸水性树脂进行详述。
(吸水性树脂颗粒)
本发明的吸水性树脂组合物所包含的吸水性树脂颗粒由将水溶性烯键式不饱和单体的聚合物交联而成的物质,即具有源自水溶性烯键式不饱和单体的结构单元的交联聚合物构成。
本发明中,关于吸水性树脂颗粒,基于涡流法的吸水速度为40秒以下。本发明中,关于该吸水速度被设定为40秒以下的吸水性树脂颗粒,由于表面的亲水性高,与活性炭的亲和性高,因此活性炭容易附着于吸水性树脂颗粒表面,能够防止脱落。
从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,吸水性树脂颗粒的基于涡流法的吸水速度优选为40秒以下,更优选为34秒以下,进一步优选为20秒以下,另外,优选为1秒以上,更优选为2秒以上,进一步优选为3秒以上,优选的范围为1秒~40秒、2秒~34秒、3秒~20秒等。
基于涡流法的吸水性树脂颗粒的吸水速度是通过实施例中记载的方法测定的值。
从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,吸水性树脂颗粒的生理盐水保水量优选为20g/g以上,更优选为25g/g以上,进一步优选为30g/g以上,另外,优选为60g/g以下,更优选为55g/g以下,进一步优选为50g/g以下等。
另外,从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,吸水性树脂颗粒的4.14kPa载荷下的生理盐水吸水量优选为10ml/g以上,更优选为13ml/g以上,进一步优选为15ml/g以上,另外,优选为40ml/g以下,更优选为35ml/g以下,进一步优选为30ml/g以下,优选的范围为10ml/g~40ml/g、15ml/g~30ml/g等。
吸水性树脂颗粒的生理盐水保水量和4.14kPa载荷下的生理盐水吸水量分别是通过实施例中记载的方法测定的值。
另外,从更适当地发挥本发明的效果的观点出发,吸水性树脂颗粒的BET比表面积优选为0.015m2/g以上,更优选为0.02m2/g以上,另外,优选为0.18m2/g以下,更优选为0.15m2/g以下,作为优选的范围,可举出0.01m2/g~0.18m2/g、0.02m2/g~0.15m2/g等。
吸水性树脂颗粒的BET比表面积能够使用比表面积测定装置进行测定,具体而言,是通过实施例中记载的方法测定的值。
吸水性树脂通常为颗粒状。从避免吸收性物品中的局部吸收并且适当地发挥本发明的效果的观点出发,吸水性树脂颗粒的中值粒径优选为150μm以上、200μm以上、240μm以上、260μm以上、280μm以上或300μm以上。另外,从使吸收性物品中的触感舒适并且适当地发挥本发明的效果的观点出发,中值粒径优选为850μm以下、600μm以下、550μm以下、500μm以下、450μm以下或400μm以下。即,中值粒径优选为150μm~850μm,更优选为200μm~600μm,进一步优选为240μm~500μm,进一步优选为280μm~450μm,更进一步优选为300μm~400μm。另外,对于本发明的吸水性树脂组合物,中值粒径也优选为150μm~850μm,更优选为200μm~600μm,进一步优选为240μm~500μm,进一步优选为280μm~450μm,更进一步优选为300μm~400μm。
需要说明的是,吸水性树脂颗粒除了各自包含单一的颗粒的形态以外,也可以是微细的颗粒(一次颗粒)凝聚的形态(二次颗粒)。作为一次颗粒的形状,可举出大致球状、不规则形状的破碎状、板状等。在为通过反相悬浮聚合而制造的一次颗粒的情况下,可举出如正球状、椭圆球状等那样的具有圆滑的表面形状的大致球状的单颗粒形状。
吸水性树脂颗粒的中值粒径可以使用JIS标准筛进行测定,具体而言,是通过实施例中记载的方法测定的值。
水溶性烯键式不饱和单体的聚合方法可使用作为代表性聚合法的水溶液聚合法、乳液聚合法、反相悬浮聚合法等。在水溶液聚合法中,根据需要将水溶性烯键式不饱和单体水溶液一边搅拌,一边加热,由此进行聚合。另外,在反相悬浮聚合法中,将水溶性烯键式不饱和单体在烃分散介质中,在搅拌下加热,由此进行聚合。
关于吸水性树脂颗粒,下面说明其制造方法的一个例子。
作为吸水性树脂颗粒的制造方法的具体例,可举出具有在使水溶性烯键式不饱和单体在烃分散介质中进行反相悬浮聚合来制造吸水性树脂颗粒的方法中,在自由基聚合引发剂存在下进行聚合的工序和对由聚合得到的含水凝胶状物在表面交联剂存在下进行表面交联的工序的制造方法。需要说明的是,在本发明的吸水性树脂颗粒的制造方法中,可以根据需要,在水溶性烯键式不饱和单体中添加内部交联剂而形成具有内部交联结构的含水凝胶状物。
<聚合工序>
[水溶性烯键式不饱和单体]
作为水溶性烯键式不饱和单体,例如,可举出:(甲基)丙烯酸(本说明书中,将“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”一并表述为“(甲基)丙烯酸”。以下相同)及其盐;2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及其盐;(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸-2-羟乙酯、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯等非离子性单体;N,N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等含有氨基的不饱和单体及其季铵化物等。这些水溶性烯键式不饱和单体中,从工业上容易获得等观点考虑,优选为(甲基)丙烯酸或其盐、(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺,更优选为(甲基)丙烯酸及其盐。需要说明的是,这些水溶性烯键式不饱和单体可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
其中,丙烯酸及其盐被广泛用作吸水性树脂颗粒的原材料,这些丙烯酸和/或其盐中,也有时共聚上述其他水溶性烯键式不饱和单体而使用。此时,丙烯酸和/或其盐相对于总水溶性烯键式不饱和单体,优选使用70摩尔%~100摩尔%作为主要的水溶性烯键式不饱和单体。
水溶性烯键式不饱和单体可以以水溶液的状态分散在烃分散介质中,供于反相悬浮聚合。水溶性烯键式不饱和单体通过形成水溶液,能够提高在烃分散介质中的分散效率。作为该水溶液中的水溶性烯键式不饱和单体的浓度,优选为20质量%~饱和浓度以下的范围。另外,作为水溶性烯键式不饱和单体的浓度,更优选为55质量%以下,进一步优选为50质量%以下,更进一步优选为45质量%以下。另一方面,作为水溶性烯键式不饱和单体的浓度,更优选为25质量%以上,进一步优选为28质量%以上,更进一步优选为30质量%以上。
水溶性烯键式不饱和单体在如(甲基)丙烯酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等那样具有酸基的情况下,也可以根据需要使用其酸基预先被碱性中和剂中和的单体。作为这样的碱性中和剂,可举出氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾等碱金属盐;氨等。另外,这些碱性中和剂为了简便中和操作,可以制成水溶液的状态使用。需要说明的是,上述的碱性中和剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
作为利用碱性中和剂的水溶性烯键式不饱和单体的中和度,作为相对于水溶性烯键式不饱和单体所具有的全部酸基的中和度,优选为10摩尔%~100摩尔%,更优选为30摩尔%~90摩尔%,进一步优选为40摩尔%~85摩尔%,更进一步优选为50摩尔%~80摩尔%。
[自由基聚合引发剂]
作为该聚合工序中添加的自由基聚合引发剂,例如可举出:过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠等过硫酸盐类,过氧化甲基乙基酮、过氧化甲基异丁基酮、过氧化二叔丁基、过氧化叔丁基异丙苯、过氧化乙酸叔丁酯、过氧化异丁酸叔丁酯、过氧化新戊酸叔丁酯、过氧化氢等过氧化物类,以及2,2'-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2'-偶氮双[2-(N-苯基脒基)丙烷]二盐酸盐、2,2'-偶氮双[2-(N-烯丙基脒基)丙烷]二盐酸盐、2,2'-偶氮双{2-[1-(2-羟基乙基)-2-咪唑啉-2-基]丙烷}二盐酸盐、2,2'-偶氮双{2-甲基-N-[1,1-双(羟基甲基)-2-羟基乙基]丙酰胺}、2,2'-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)-丙酰胺]、4,4'-偶氮双(4-氰基戊酸)等偶氮化合物等。这些自由基聚合引发剂中,从获得容易且容易操作的观点出发,优选可举出过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠和2,2'-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐。这些自由基聚合引发剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。另外,上述自由基聚合引发剂也可与亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、及L-抗坏血酸等还原剂并用,作为氧化还原聚合引发剂使用。
作为自由基聚合引发剂的使用量,例如,相对于水溶性烯键式不饱和单体1摩尔,可举出0.00005摩尔~0.01摩尔。通过满足这种使用量,能够避免急剧的聚合反应发生,并使聚合反应在适当的时间终止。
[内部交联剂]
作为内部交联剂,可举出能够交联所使用的水溶性烯键式不饱和单体的聚合物的内部交联剂,例如,可举出:使(聚)乙二醇[“(聚)”的表达表示有“聚”的前缀的情况和没有“聚”的前缀的情况。以下同样]、(聚)丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、三羟甲基丙烷、(聚)甘油等二元醇,三元醇等多元醇类与(甲基)丙烯酸、马来酸、富马酸等不饱和酸反应而得到的不饱和聚酯类;N,N-亚甲基双丙烯酰胺等双丙烯酰胺类;使聚环氧化物与(甲基)丙烯酸反应而得到的二(甲基)丙烯酸酯类或三(甲基)丙烯酸酯类;使甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等多异氰酸酯与(甲基)丙烯酸羟基乙酯反应而得到的二(甲基)丙烯酸氨基甲酰酯类;烯丙基化淀粉、烯丙基化纤维素、邻苯二甲酸二烯丙酯、N,N',N”-三烯丙基异氰脲酸酯、二乙烯基苯等具有两个以上聚合性不饱和基团的化合物;(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)丙二醇二缩水甘油醚、(聚)丙三醇二缩水甘油醚等二缩水甘油基化合物,三缩水甘油基化合物等多缩水甘油基化合物;表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇等表卤醇化合物;2,4-甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等异氰酸酯化合物等具有两个以上反应性官能团的化合物;3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-丁基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-甲基-3-羟乙基氧杂环丁烷、3-乙基-3-羟乙基氧杂环丁烷、3-丁基-3-羟乙基氧杂环丁烷等氧杂环丁烷化合物等。这些内部交联剂中,优选使用多缩水甘油基化合物,更优选使用二缩水甘油醚化合物,更进一步优选使用(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)丙二醇二缩水甘油醚、(聚)甘油二缩水甘油醚。这些内部交联剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
作为内部交联剂的使用量,相对于水溶性烯键式不饱和单体1摩尔,优选为0.000001摩尔~0.02摩尔,更优选为0.00001摩尔~0.01摩尔,进一步优选为0.00001摩尔~0.005摩尔,更进一步优选为0.00005摩尔~0.002摩尔。
[烃分散介质]
作为烃分散介质,例如可举出:正己烷、正庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2,3-二甲基戊烷、3-已基戊烷、正辛烷等碳原子数6~8的脂肪族烃;环己烷、甲基环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、反式-1,2-二甲基环戊烷、顺式-1,3-二甲基环戊烷、反式-1,3-二甲基环戊烷等脂环族烃;苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃等。这些烃分散介质中,从工业上容易获得、品质稳定且廉价的方面出发,特别优选使用正己烷、正庚烷、环己烷。这些烃分散介质可以单独使用,也可以组合使用两种以上。需要说明的是,作为烃分散介质的混合物的例子,使用Exxsol庚烷(Exxon Mobil公司制造:含有庚烷及其异构体的烃75质量%~85质量%)等市售品,也能够得到适宜的结果。
作为烃分散介质的使用量,从均匀地分散水溶性烯键式不饱和单体、容易控制聚合温度的观点出发,相对于第一阶段的水溶性烯键式不饱和单体100质量份,优选为100质量份~1500质量份,更优选为200质量份~1400质量份。需要说明的是,如后所述,反相悬浮聚合是以1阶段(单阶段)或2阶段以上的多阶段进行的,上述的第一阶段的聚合是指单阶段聚合或多阶段聚合中的第一阶段的聚合反应(以下也同样)。
[分散稳定剂]
(表面活性剂)
在反相悬浮聚合中,为了提高水溶性烯键式不饱和单体在烃分散介质中的分散稳定性,也能够使用分散稳定剂。作为该分散稳定剂,能够使用表面活性剂。
作为表面活性剂,能够使用例如,蔗糖脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯氢化蓖麻油、烷基烯丙基甲醛缩合聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、烷基葡糖苷、N-烷基葡糖酰胺、聚氧乙烯脂肪酸酰胺、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基醚的磷酸酯、聚氧乙烯烷基烯丙基醚的磷酸酯等。这些表面活性剂中,从单体的分散稳定性方面出发,特别优选使用山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯。这些表面活性剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
作为表面活性剂的使用量,相对于第一阶段的水溶性烯键式不饱和单体100质量份,优选为0.1质量份~30质量份,更优选为0.3质量份~20质量份。
(高分子系分散剂)
另外,作为反相悬浮聚合中使用的分散稳定剂,可以与上述表面活性剂一起,并用高分子系分散剂。
作为高分子系分散剂,例如可举出:马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性乙烯-丙烯共聚物、马来酸酐改性EPDM(乙烯-丙烯-二烯三元共聚物)、马来酸酐改性聚丁二烯、马来酸酐-乙烯共聚物、马来酸酐-丙烯共聚物、马来酸酐-乙烯-丙烯共聚物、马来酸酐-丁二烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、氧化型聚乙烯、氧化型聚丙烯、氧化型乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素等。这些高分子系分散剂中,从单体分散稳定性方面考虑,特别优选使用马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性乙烯-丙烯共聚物、马来酸酐-乙烯共聚物、马来酸酐-丙烯共聚物、马来酸酐-乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、氧化型聚乙烯、氧化型聚丙烯、氧化型乙烯-丙烯共聚物。这些高分子系分散剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
作为高分子系分散剂的使用量,相对于第一阶段的水溶性烯键式不饱和单体100质量份,优选为0.1质量份~30质量份,更优选为0.3质量份~20质量份。
[其他成分]
在吸水性树脂颗粒的制造方法中,可以根据期望向包含水溶性烯键式不饱和单体的水溶液中添加其他成分,进行反相悬浮聚合。作为其他成分,能够添加增稠剂、链转移剂等各种添加剂。
作为一例,能够对包含水溶性烯键式不饱和单体的水溶液添加增稠剂,进行反相悬浮聚合。通过这样添加增稠剂,调整水溶液的粘度,能够控制反相悬浮聚合中所得到的中值粒径。
作为增稠剂,能够使用例如:羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酸(部分)中和物、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、糊精、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚环氧乙烷等。需要说明的是,如果聚合时的搅拌速度相同,则有水溶性烯键式不饱和单体水溶液的粘度越高,得到的颗粒的一次颗粒和/或二次颗粒越大的倾向。
[反相悬浮聚合]
在进行反相悬浮聚合时,例如,使包含水溶性烯键式不饱和单体的单体水溶液在分散稳定剂存在下分散于烃分散介质中。此时,如果是开始聚合反应之前,则分散稳定剂(表面活性剂或高分子系分散剂)的添加时期在单体水溶液添加之前或之后都可以。
其中,从容易降低所得到的吸水性树脂颗粒中残留的烃分散介质量的观点出发,优选在分散有高分子系分散剂的烃分散介质中,使单体水溶液分散后,进而使表面活性剂分散后进行聚合。
这样的反相悬浮聚合能够以1阶段或2阶段以上的多阶段进行。另外,从提高生产率的观点出发,优选以2~3阶段进行。
当以2阶段以上的多阶段进行反相悬浮聚合时,在进行第一阶段反相悬浮聚合之后,在由第一阶段聚合反应得到的反应混合物中添加水溶性烯键式不饱和单体并进行混合,以与第一阶段相同的方法进行第二阶段以后的反相悬浮聚合即可。在第二阶段以后的各阶段的反相悬浮聚合中,优选除了水溶性烯键式不饱和单体之外,将自由基聚合引发剂以在第二阶段以后的各阶段的反相悬浮聚合时添加的水溶性烯键式不饱和单体的量作为基准,在上述的各成分相对于水溶性烯键式不饱和单体的摩尔比的范围内添加,进行反相悬浮聚合。需要说明的是,在第二阶段以后的聚合中,根据需要,也可以将内部交联剂添加到水溶性烯键式不饱和单体中。
作为聚合反应的反应温度,从使聚合迅速地进行、缩短聚合时间,从而提高经济性,并且容易地除去聚合热而使反应顺利进行的观点出发,优选为20℃~110℃、更优选为40℃~90℃。
<表面交联工序>
接着,本发明的吸水性树脂颗粒通过对具有将水溶性烯键式不饱和单体聚合而得到的内部交联结构的含水凝胶状物添加表面交联剂进行交联(表面交联反应)而得到。该表面交联反应优选在水溶性烯键式不饱和单体聚合后以后在表面交联剂的存在下进行。这样,在聚合后以后,通过对具有内部交联结构的含水凝胶状物实施表面交联反应,从而能够提高吸水性树脂颗粒的表面附近的交联密度,得到提高了载荷下吸水能力等各性能的吸水性树脂颗粒。
作为表面交联剂,可举出具有两个以上反应性官能团的化合物。例如可举出:乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、二乙二醇、三乙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、聚氧乙二醇、聚氧丙二醇,聚甘油等多元醇类;(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)甘油二缩水甘油醚、(聚)甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、(聚)丙二醇多缩水甘油醚、(聚)甘油多缩水甘油醚等多缩水甘油基化合物;表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇等卤代环氧化合物;2,4-甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等异氰酸酯化合物;3-甲基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-丁基-3-羟甲基氧杂环丁烷,3-甲基-3-羟乙基氧杂环丁烷、3-乙基-3-羟乙基氧杂环丁烷、3-丁基-3-羟乙基氧杂环丁烷等氧杂环丁烷化合物;1,2-亚乙基双噁唑啉等噁唑啉化合物;碳酸亚乙酯,碳酸亚丙酯、4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-羟甲基-1,3-二氧戊环-2-酮,1,3-二噁烷-2-酮、4-甲基-1,3-二噁烷-2-酮、4,6-二甲基-1,3-二噁烷-2-酮、1,3-二氧戊环-2-酮等碳酸酯化合物(例如碳酸亚烷基酯);双[N,N-二(β-羟乙基)]己二酰胺等羟烷基酰胺化合物。这些表面交联剂中,优选(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)甘油二缩水甘油醚、(聚)甘油三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚、(聚)丙二醇聚缩水甘油醚、(聚)甘油多缩水甘油醚等多缩水甘油基化合物。这些表面交联剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
作为表面交联剂的使用量,相对于聚合中使用的水溶性烯键式不饱和单体的总量1摩尔,优选为0.00001摩尔~0.01摩尔,更优选为0.00005摩尔~0.005摩尔,进一步优选为0.0001摩尔~0.002摩尔。
作为表面交联剂的添加方法,可将表面交联剂以原样添加或作为水溶液添加,也可根据需要作为将亲水性有机溶剂用作溶剂的溶液而添加。作为亲水性有机溶剂,例如可举出:甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇等低级醇类;丙酮、甲基乙基酮等酮类;二***、二噁烷、四氢呋喃等醚类;N,N-二甲基甲酰胺等酰胺类;二甲亚砜等亚砜类等。这些亲水性有机溶剂可以单独使用,也可以组合使用两种以上,或者与水制成混合溶剂使用。
作为表面交联剂的添加时期,只要是水溶性烯键式不饱和单体的聚合反应几乎全部结束后即可,相对于水溶性烯键式不饱和单体100质量份,优选在1质量份~400质量份的范围的水分存在下添加,更优选在5质量份~200质量份的范围的水分存在下添加,进一步优选在10质量份~100质量份的范围的水分存在下添加,更进一步优选在20质量份~60质量份的范围的水分存在下添加。需要说明的是,水分的量是指反应体系中所包含的水分与添加表面交联剂时根据需要使用的水分的总量。
作为表面交联反应中的反应温度,优选为50℃~250℃,更优选为60℃~180℃,进一步优选为60℃~140℃,更进一步优选为70℃~120℃。另外,作为表面交联反应的反应时间,优选为1分钟~300分钟,更优选为5分钟~200分钟。
<干燥工序>
进行上述反相悬浮聚合后,可以包含通过从外部施加热等能量,利用蒸馏除去水、烃分散介质等的干燥工序。当从反相悬浮聚合后的含水凝胶中进行脱水时,将烃分散介质中分散有含水凝胶的体系加热,由此将水和烃分散介质利用共沸蒸馏暂时蒸馏除去到体系外。此时,如果仅将蒸馏除去的烃分散介质返送回体系内,则能够进行连续地共沸蒸馏。这种情况下,干燥中的体系内的温度维持在与烃分散介质共沸的温度以下,因此从不易使树脂劣化等观点出发是优选的。接着,通过蒸馏除去水和烃分散介质,得到吸水性树脂颗粒。通过控制该聚合后的干燥工序的处理条件而调整脱水量,能够控制所得到的吸水性树脂颗粒的各性能。
在干燥工序中,利用蒸馏的干燥处理可以在常压下进行,也可以在减压下进行。另外,从提高干燥效率的观点出发,也可以在氮气等气流下进行。在常压下进行干燥处理的情况下,作为干燥温度,优选为70℃~250℃,更优选为80℃~180℃,进一步优选为80℃~140℃,更进一步优选为90℃~130℃。另外,在减压下进行干燥处理的情况下,作为干燥温度,优选为40℃~160℃,更优选为50℃~110℃。
需要说明的是,在通过反相悬浮聚合进行单体的聚合后进行利用表面交联剂的表面交联工序的情况下,在该表面交联工序结束后,进行上述的利用蒸馏的干燥工序。或者,也可以同时进行表面交联工序和干燥工序。
本发明的吸水性树脂组合物根据目的可以包含添加剂。作为这样的添加剂,可举出无机粉末、表面活性剂、氧化剂、还原剂、金属螯合剂、自由基链反应抑制剂、抗氧化剂、抗菌剂等。例如,通过相对于吸水性树脂颗粒100质量份添加0.05质量份~5质量份的非晶质二氧化硅作为无机粉末,能够进一步提高吸水性树脂组合物的流动性。需要说明的是,上述添加剂优选为亲水性或水溶性。
本发明的吸水性树脂组合物中,吸水性树脂颗粒(不包括添加剂)的含有率优选为70质量%以上,更优选为80质量%以上,进一步优选为90质量%以上。
本发明的吸水性树脂组合物例如能够通过将上述吸水性树脂颗粒与上述活性炭以固相状态混合来制造。
2.吸收体、吸收性物品
本发明的吸水性树脂组合物构成例如用于生理用品、纸尿布等卫生材料的吸收体,适用于包含上述吸收体的吸收性物品。
在此,使用了本发明的吸水性树脂组合物的吸收体包含本发明的颗粒状吸水性树脂组合物。吸收体可以进一步包含亲水性纤维。作为吸收体的构成,可举出:将吸水性树脂颗粒固定在无纺布上或多个无纺布之间的形态的片状结构体、通过将颗粒状吸水性树脂组合物和亲水性纤维以成为均匀的组成的方式混合而得到的混合分散体、在层状的亲水性纤维之间夹持有颗粒状吸水性树脂组合物的夹层结构体、用薄纸包裹颗粒状吸水性树脂组合物和亲水性纤维而成的结构体等。需要说明的是,吸收体中可以配合其他成分,例如用于提高吸收体的形态保持性能的热熔接性合成纤维、热熔粘接剂、粘接性乳液等粘接性粘合剂。
作为吸收体中的吸水性树脂组合物的含有率,优选为5质量%~100质量%,更优选为10质量%~95质量%,进一步优选为20质量%~90质量%,更进一步优选为30质量%~80质量%。
作为亲水性纤维,可举出:从木材得到的棉状纸浆、机械纸浆、化学纸浆、半化学纸浆等纤维素纤维,人造丝、醋酸纤维素等人造纤维素纤维,包含经亲水化处理的聚酰胺、聚酯、聚烯烃等合成树脂的纤维等。亲水性纤维的平均纤维长度通常为0.1mm~10mm,或为0.5mm~5mm。
通过将使用了本发明的颗粒状吸水性树脂组合物的吸收体保持在液体能够通过的透液性片材(顶部片材)与液体不能通过的非透液性片材(底部片材)之间,能够制成本发明的吸收性物品。透液性片材配置在与身体接触的一侧,非透液性片材配置在与身体接触的相反一侧。
作为透液性片材,可举出包含聚乙烯、聚丙烯、聚酯等纤维的热风型、纺粘型、化学键合型、针刺型等无纺布以及多孔质的合成树脂片材等。另外,作为非透液性片材,可举出包含聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等树脂的合成树脂膜等。
实施例
以下示出实施例和比较例对本发明进行详细说明。但是本发明并不限定于实施例。
需要说明的是,下述制造例中所得到的吸水性树脂颗粒、实施例和比较例中所得到的吸水性树脂组合物通过以下各种试验进行评价。需要说明的是,在没有特别说明的情况下,测定在温度25±2℃、湿度50±10%的环境下实施。
[吸水性树脂颗粒的制造]
<制造例1>
作为回流冷凝器、滴液漏斗、氮气导入管、以及搅拌器,准备了具备以两阶段具有翼径为5cm的4枚倾斜桨翼的搅拌翼的内径11cm、2L容积的圆底圆筒型可分离式烧瓶。在该烧瓶中,取作为烃分散介质的正庚烷293g,添加作为高分子系分散剂的马来酸酐改性乙烯-丙烯共聚物(三井化学株式会社,HI-WAX 1105A)0.736g,一边搅拌一边升温至80℃,溶解分散剂后,冷却至50℃。另一方面,在内容积300mL的烧杯中,取作为水溶性烯键式不饱和单体的80.5质量%的丙烯酸水溶液92.0g(1.03摩尔),一边用冰水冷却,一边滴加20.9质量%的氢氧化钠水溶液147.7g,进行75摩尔%的中和后,加入作为增稠剂的羟乙基纤维素0.092g(住友精化株式会社、HEC AW-15F)、作为水溶性自由基聚合剂的过硫酸钾0.0736g(0.272毫摩尔)、作为内部交联剂的乙二醇二缩水甘油醚0.010g(0.057毫摩尔)并溶解,制备第一阶段的水性液。然后,将上述制备的水性液添加到可分离式烧瓶中,搅拌10分钟后,在20mL-管形瓶中,进一步添加在正庚烷6.62g中加热溶解有作为表面活性剂的HLB3的蔗糖硬脂酸酯(三菱化学食品株式会社,RYOTO Sugar Ester S-370)0.736g的表面活性剂溶液,一边将搅拌器的转速设为550rpm进行搅拌,一边将体系内用氮气充分置换后,将烧瓶浸渍于70℃的水浴中进行升温,进行60分钟聚合,由此得到第一阶段的聚合浆液。
另一方面,在另一内容积500mL的烧杯中,取作为水溶性烯键式不饱和单体的80.5质量%的丙烯酸水溶液128.8g(1.43摩尔),一边用冰水冷却,一边滴加27质量%的氢氧化钠水溶液159.0g,进行75摩尔%的中和后,加入作为水溶性自由基聚合引发剂的过硫酸钾0.103g(0.381毫摩尔)、作为内部交联剂的乙二醇二缩水甘油醚0.0117g(0.067毫摩尔)并溶解,制备第二阶段的水性液。
一边将搅拌器的转速设为1000rpm进行搅拌,一边将上述的可分离式烧瓶体系内冷却至25℃后,将上述第二阶段的水性液的总量添加到第一阶段的聚合浆液中,将体系内用氮气置换30分钟后,再次将烧瓶浸渍于70℃的水浴中进行升温,进行60分钟聚合反应,得到含水凝胶聚合物。
然后,将烧瓶浸渍于设定为125℃的油浴中,通过正庚烷与水的共沸蒸馏,一边使正庚烷回流,一边将256.2g的水排出至体系外。然后,向烧瓶中添加作为表面交联剂的2质量%的乙二醇二缩水甘油醚水溶液4.42g(0.507毫摩尔),在83℃下保持2小时。
然后,在125℃下使正庚烷蒸发并干燥,进而使其通过网眼850μm的筛,由此得到吸水性树脂颗粒226.4g。吸水性树脂颗粒的生理盐水保水量为39g/g,吸水速度为35秒,中值粒径为348μm,4.14kPa载荷下的生理盐水吸水量为22ml/g,BET比表面积为0.032m2/g。
<制造例2>
准备具备回流冷凝器、滴液漏斗、氮气导入管和搅拌器的内径110mm、2L容量的带有4处侧壁挡板的圆底圆筒型可分离式烧瓶(挡板宽度:7mm)。在搅拌器上安装了具有两阶段利用氟树脂进行了表面处理的翼径50mm的4片倾斜桨翼的搅拌翼。在准备的可分离式烧瓶内,将正庚烷451.4g、和山梨糖醇酐单月桂酸酯(商品名:NONION LP-20R,HLB值8.6,日油株式会社制造)1.288g混合。一边将可分离式烧瓶内的混合物用搅拌器搅拌,一边升温至50℃,由此使山梨糖醇酐单月桂酸酯溶解于正庚烷。将形成的溶液冷却至40℃。
在内容积为500mL容量的三角烧瓶中装入80.5质量%的丙烯酸水溶液92.0g(丙烯酸:1.03摩尔)。一边从外部冰冷,一边向烧瓶内的丙烯酸水溶液中滴加20.9质量%氢氧化钠水溶液147.7g,部分地中和丙烯酸。接着,加入作为水溶性自由基聚合引发剂的过硫酸钾0.1011g(0.374毫摩尔),并将它们溶解于水溶液中,制备单体水溶液。
将所得到的单体水溶液加入装有包含山梨糖醇酐单月桂酸酯的溶液的上述可分离式烧瓶中,用氮气充分置换体系内。一边将搅拌器的转速设为700rpm进行搅拌,一边将可分离式烧瓶内的反应液在70℃的温水浴中保持60分钟,由此进行聚合反应。
在包含通过聚合反应生成的含水凝胶状聚合物的反应液中,添加将0.092g非晶质二氧化硅(Oriental Silicas Corporation(立安东化工股份有限公司),TOKUSIL NP-S)分散于100g正庚烷中而成的分散液,并将反应液搅拌10分钟。将可分离式烧瓶浸渍于125℃的油浴中,通过共沸蒸馏将112.5g的水排出到体系外。然后,添加作为表面交联剂的2质量%的乙二醇二缩水甘油醚水溶液4.14g(乙二醇二缩水甘油醚:0.475毫摩尔),在内温80±2℃下保持2小时,由此进行表面交联反应。
通过将反应液加热至125℃,使水和正庚烷蒸发,得到聚合物颗粒的干燥品。使该干燥品通过网眼850μm的筛,得到87.1g吸水性树脂颗粒。吸水性树脂颗粒的生理盐水保水量为35g/g,吸水速度为4秒,中值粒径为320μm,4.14kPa载荷下的生理盐水吸水量为12ml/g,BET比表面积为0.150m2/g。
<制造例3>
从上起依次按照网眼212μm的筛、网眼106μm的筛和接盘的顺序组合JIS标准筛。在组合的最上面的筛中放入制造例1中所得到的吸水性树脂颗粒,使用Ro-Tap式振荡器振荡10分钟。将被调整为保持在该网眼106μm的筛上的粒径的吸水性树脂颗粒回收,将所得到的吸水性树脂颗粒作为制造例3。制造例3的吸水速度为25秒,中值粒径为159μm。
<制造例4>
从上起依次按照网眼600μm的筛、网眼400μm的筛和接盘的顺序组合JIS标准筛。在组合的最上面的筛中放入制造例1中所得到的吸水性树脂颗粒,使用Ro-Tap式振荡器振荡10分钟。将被调整为保持在该网眼400μm的筛上的粒径的吸水性树脂颗粒回收,将所得到的吸水性树脂颗粒作为制造例4。制造例4的吸水速度为51秒,中值粒径为500μm。
[吸水性树脂颗粒的评价]
<生理盐水保水量>
将量取了2.0g吸水性树脂颗粒的棉袋(阔幅棉布(cotton broad)60号,宽100mm×长200mm)设置于500ml容量的烧杯内。在装有吸水性树脂颗粒的棉袋中,将0.9质量%氯化钠水溶液(生理盐水)500g以不形成团块的方式一次性注入,用橡皮圈将棉袋的上部捆绑,静置30分钟,由此使吸水性树脂颗粒溶胀。将经过30分钟后的棉袋使用以离心力成为167G的方式设定的脱水机(株式会社KOKUSAN制造,产品编号:H-122)进行1分钟脱水后,测定包含脱水后的溶胀凝胶的棉袋的质量Wd(g)。不添加吸水性树脂颗粒而进行同样的操作,测定棉袋湿润时的空质量We(g),根据下式计算生理盐水保水量。
生理盐水保水量(g/g)=[Wd-We]/2.0
<基于涡流法的吸水速度的测定>
在恒温水槽中在100mL烧杯中量取调整为25±0.2℃的温度的生理盐水50±0.1g,用磁力搅拌棒(的无环)搅拌,以转速600rpm产生涡流。将2.0±0.002g吸水性树脂颗粒一次性添加到上述生理盐水中,测定从吸水性树脂颗粒添加后到液面涡流收敛的时刻为止的时间(秒),将该时间作为吸水性树脂颗粒的吸水速度。该吸水速度也表现为涡流法或涡流时间。
<中值粒径(粒度分布)>
将吸水性树脂颗粒50g用于中值粒径(粒度分布)测定用。从上起依次按照网眼850μm的筛、网眼500μm的筛、网眼425μm的筛、网眼300μm的筛、网眼250μm的筛、网眼180μm的筛、网眼150μm的筛和接盘的顺序组合JIS标准筛。在组合的最上面的筛中装入吸水性树脂颗粒,使用Ro-Tap式振荡器振荡20分钟进行分级。分级后,计算在各筛上残留的吸水性树脂颗粒的质量相对于总量的质量百分率,并求出粒度分布。关于该粒度分布,从粒径大的一侧起按顺序对筛上进行累计,由此将筛的网眼与在筛上残留的吸水性树脂颗粒的质量百分率的累计值的关系在对数概率纸上标绘。通过用直线连接概率纸上的标绘,将相当于累计质量百分比50质量%的粒径作为中值粒径。
<4.14kPa载荷下的生理盐水吸水量>
4.14kPa载荷下的生理盐水吸水量(载荷下吸水量)使用图1中示出概略的测定装置进行测定。对一种吸水性树脂颗粒进行两次测定,求出平均值。测定装置具备滴定管部1、夹具3、导管5、架台11、测定台13和放置于测定台13上的测定部4。滴定管部1具有:记载有刻度的滴定管21、将滴定管21上部的开口盖紧的橡胶塞23、连结于滴定管21下部前端的旋塞22、连结于滴定管21下部的空气导入管25和旋塞24。滴定管部1由夹具3固定。平板状的测定台13具有形成于其中央部的直径2mm的贯通孔13a,由高度可变的架台11支撑。测定台13的贯通孔13a与滴定管部1的旋塞22通过导管5连结。导管5的内径为6mm。
测定部4具有:有机玻璃制的圆筒31、粘接于圆筒31的一方开口部的聚酰胺网32、以及在圆筒31内沿上下方向可动的配重33。圆筒31隔着聚酰胺网32载置在测定台13上。圆筒31的内径为20mm。聚酰胺网32的网眼为75μm(200目)。配重33的直径为19mm,质量为119.6g,如后所述,能够对均匀地配置在聚酰胺网32上的吸水性树脂颗粒10a施加4.14kPa(0.6psi)的载荷。
首先,关闭滴定管部1的旋塞22和旋塞24,将调节为25℃的0.9质量%生理盐水从滴定管21上部的开口注入到滴定管21内。接着,用橡胶塞23盖紧滴定管21的上部开口后,打开旋塞22和旋塞24。以不进入气泡的方式,用0.9质量%食盐水50充满导管5内部。调整测定台13的高度,使得到达贯通孔13a内的0.9质量%食盐水的水面的高度与测定台13的上表面的高度相同。调整后,用滴定管21的刻度读取滴定管21内的0.9质量%食盐水50的水面的高度,将其位置作为零点(0秒时刻的读取值)。
测定部4中,在圆筒31内的聚酰胺网32上均匀地配置0.10g的吸水性树脂颗粒10a,在吸水性树脂颗粒10a上配置配重33,将圆筒31以其中心部与测定台13中心部的导管口一致的方式设置。读取从吸水性树脂颗粒10a开始吸收来自导管5的生理盐水时起60分钟后的滴定管21内的生理盐水的减少量(即,吸水性树脂颗粒10a吸收的生理盐水量)Wc(ml),通过下式计算吸水性树脂颗粒10a的4.14kPa载荷下的生理盐水吸水能力。
4.14kPa载荷下的生理盐水吸水能力(ml/g)=Wc(ml)/吸水性树脂颗粒的质量(g)
<BET比表面积>
将测定的吸水性树脂颗粒调整为通过网眼400μm的筛并保持在网眼300μm的筛上的粒径,将其用于比表面积的测定。接着,将该分级后的样品10g分散于乙醇100g中,用超声波清洗机(US-103,株式会社SND制造)进行5分钟清洗后,用网眼300μm的筛滤出。再实施2次同样的清洗操作,得到实施了合计3次清洗的测定用试样。将该试样在100℃、16小时加热真空排气的脱气条件下干燥。然后,利用比表面积测定装置(AUTOSORB-1,Quantachrome公司制造),通过使用氪气作为吸附气体的方法,在温度77K下测定吸附等温线,由多点BET曲线求出比表面积,作为吸水性树脂颗粒的BET比表面积。
[活性炭的准备]
<活性炭A>
准备BET比表面积为1619m2/g、中值粒径为38μm、灼烧残渣0.1%、干燥减量0.8%、碘吸附量1560mg/g、pH为7.1、形状为破碎状的活性炭(大阪燃气化学株式会社,产品名:FP-3)。将其作为活性炭A。
<活性炭B>
准备BET比表面积为1495m2/g、中值粒径为7μm、灼烧残渣3.2%、干燥减量3.4%、碘吸附量1600mg/g、pH为10.2、形状为破碎状的活性炭(大阪燃气化学株式会社,产品名:FPG-1)。将其作为活性炭B。
<活性炭C>
另外,将BET比表面积为1600m2/g、中值粒径为567μm、灰分0.3%、干燥减量1.7%、碘吸附量1460mg/g、pH为7.9、形状为破碎状的活性炭(大阪燃气化学株式会社、产品名:LH2c 20/48SS)装入电动搅拌器(爱丽思欧雅玛株式会社制造,IJM-M800-W)中,粉碎5分钟。接着,从上起依次按照网眼106μm的筛、网眼75μm的筛和接盘的顺序组合JIS标准筛,在组合的最上段的筛中装入粉碎的活性炭,使用Ro-Tap式振荡器振荡10分钟进行分级。然后,将通过网眼106μm的筛而被保持在网眼75μm的筛上的活性炭回收。回收的活性炭的中值粒径为90μm,比表面积为1608m2/g。将其作为活性炭D。
[活性炭的评价]
<活性炭的中值粒径(激光衍射)>
使用的活性炭的中值粒径(D50(中位直径),体积基准)利用激光衍射式粒度分布测定装置(岛津制作所制造,SALD2300)进行测定。
<活性炭的BET比表面积的测定>
使用前处理装置(MicrotracBel公司制造,BELPREP VAC II),在60℃、24小时加热真空排气的脱气条件下,对测定的活性炭0.1g进行干燥。然后,利用比表面积测定装置(MicrotracBel公司制造,BELSORP MINI II),通过使用氮气作为吸附气体的方法,在温度77K下测定吸附等温线,由多点BET曲线求出比表面积,作为活性炭的BET比表面积。
[吸水性树脂组合物的制造]
<实施例1>
相对于制造例1中所得到的吸水性树脂颗粒100质量份,加入0.1质量份活性炭A,使用明和工业株式会社制造的交叉旋转混合机,使其在自转转速50rpm和公转转速50rpm的条件下旋转20分钟,进行粉体混合,得到活性炭含有率0.1质量%的吸水性树脂组合物。
<实施例2>
除了加入0.1质量份活性炭C代替活性炭A以外,与实施例1同样地进行操作,得到活性炭含有率0.1质量%的吸水性树脂组合物。
<实施例3>
除了使用制造例2中所得到的吸水性树脂颗粒代替制造例1中所得到的吸水性树脂颗粒以外,与实施例1同样地进行操作,得到活性炭含有率0.1质量%的吸水性树脂组合物。
<实施例4>
除了使用制造例3中所得到的吸水性树脂颗粒代替制造例1中所得到的吸水性树脂颗粒以外,与实施例1同样地进行操作,得到活性炭含有率0.1质量%的吸水性树脂组合物。
<比较例1>
除了加入0.1质量份活性炭B代替活性炭A以外,与实施例1同样地进行操作,得到活性炭含有率0.1质量%的吸水性树脂组合物。
<比较例2>
除了使用制造例4中所得到的吸水性树脂颗粒代替制造例1中所得到的吸水性树脂颗粒以外,与实施例1同样地进行操作,得到活性炭含有率0.1质量%的吸水性树脂组合物。
[吸水性树脂组合物的评价]
<活性炭的脱落试验>
实施例1~4和比较例1~2的吸水性树脂组合物的脱落率是使用气流型混合装置(O-tec有限责任公司制造,Padformer)进行测定的。需要说明的是,作为气流型混合装置,例如参照WO2017/026529所记载的装置。气流型混合装置具备:至少输送吸水性树脂组合物的输送单元;接收由输送单元输送的吸水性树脂组合物的混合单元;具有在混合单元中混合的吸水性树脂组合物落下的内部空间的腔室部;配置在腔室部的下方,具有在该腔室部内落下的吸水性树脂组合物被层叠的凹部的层叠部;以及在腔室部内产生负压的吸引单元。在这样的气流型混合装置中,将吸水性树脂组合物20g在输送单元上以10cm×30cm的范围均匀地铺展,在层叠部(筛网网眼4mm,40cm×12cm)的上表面配置薄纸(22g/m2,40cm×12cm)。在输送单元运转速度15cm/分钟、混合单元的转速2500rpm、减压度0.7kPa的条件下使装置运转。吸水性树脂组合物总量通过装置的混合单元后,停止装置,回收配置在层叠部的上表面的薄纸所保持的吸水性树脂组合物总量。
(活性炭的脱落率计算)
实施例1的吸水性树脂组合物中的活性炭的脱落率按照以下的i)和ii)的步骤计算。
i)在30mL螺旋管中量取10.0g制造例1中所得到的吸水性树脂颗粒,相对于吸水性树脂颗粒加入0.05质量份的活性炭A,使其振荡5分钟,进行混合。对0.075质量份、0.1质量份、0.125质量份、0.15质量份的活性炭(大阪燃气化学制造FP-3)也进行同样的操作,使用测色色差计(日本电色工业株式会社制造,产品编号:ZE-6000)测定所得到的吸水性树脂组合物的白色度W(Lab)值。将所得到的白色度W(Lab)相对于活性炭含量标绘并进行对数近似,由此得到吸水性树脂组合物的活性炭含量与白色度W(Lab)的相关性。在实施例2~4和比较例1~2中也同样地制作校准曲线。
ii)测定实施例1~4和比较例1~2的吸水性树脂组合物的脱落试验后的白色度W1(Lab),根据i)中得到的活性炭含量与白度W(Lab)的相关性计算各吸水性树脂组合物的活性炭含量X0。接着,分别测定活性炭的脱落试验中所得到的吸水性树脂组合物的白色度W2(Lab),以同样的步骤计算脱落试验后的活性炭含量X1。活性炭的脱落率[%]通过下式求出。
活性炭的脱落率[%]=(1-X1/X0)×100
<除臭试验>
按照以下步骤评价吸水性树脂组合物的除臭性能。首先,准备两个不锈钢培养皿(Φ120mm×25mm),分别量取3.75g吸水性树脂组合物。在一个培养皿中加入试验用人尿150mL。准备在另一个装有吸水性树脂组合物的培养皿中不加入人尿的。(需要说明的是,上述试验用人尿是从40岁~60岁的6名成人采样,混合后,当天使用。)将装有吸水性树脂组合物的两个不锈钢培养皿放入聚酯制10L采样袋(GL Sciences株式会社制造,PAAAK10)中,使用热封机(富士音派路思株式会社制造,型号:FI-450-5型)压接、密封。使用1000mL容量的注射器抽出采样袋内部的气相部,取而代之注入5L干燥空气。然后,在设定为温度36±1℃、湿度60±5%的恒温恒湿机(ESPEC株式会社制造,LHU-113)中放入采样袋并保存。1小时后,从恒温恒湿机取出采样袋,将气相部的1000mL回收到预先脱气的1L采样袋(GL Sciences株式会社制造,PAAAK1)中。另外,对未添加活性炭的吸水性树脂颗粒(制造例1)也进行同样的操作,回收气相部,将该气相部的臭气作为对照。让6名小组成员闻从实施例1~4的吸水性树脂组合物、比较例1~2的吸水性树脂组合物和对照中分别回收的臭气,按照以下的评价基准进行判定。将其平均值示于表1。
5:与对照相比,臭气增加。
4:与对照相比,臭气没有变化
3:与对照相比,臭气稍微减少。
2:与对照相比,臭气减少。
1:与对照相比,臭气大幅减少。
0:无臭
<异物感的评价>
在不锈钢培养皿(Φ50mm×15mm)中量取吸水性树脂组合物2.0g,振荡培养皿,将吸水性树脂组合物均匀地铺展在不锈钢培养皿整体上。然后,从培养皿的正上方通过目视评价有无异物感(色调的不均匀性、基于活性炭的黑色的易显眼性的有无)。
[表1]
附图标记说明
1 滴定管部
3 夹具
4 测定部
5 导管
10a 吸水性树脂颗粒
11 架台
13 测定台
13a 贯通孔
15 尼龙网片
21 滴定管
22 旋塞
23 橡胶塞
24 旋塞
25 空气导入管
31 圆筒
32 聚酰胺网
33 配重。
Claims (5)
1.一种吸水性树脂组合物,其特征在于,包含基于涡流法的吸水速度为40秒以下的吸水性树脂颗粒和中值粒径为10μm以上且100μm以下的活性炭。
2.根据权利要求1所述的吸水性树脂组合物,其中,所述吸水性树脂颗粒的中值粒径为150μm以上且850μm以下。
3.根据权利要求1或2所述的吸水性树脂组合物,其中,所述活性炭的含有率为0.05质量%以上且10质量%以下。
4.一种吸收体,其特征在于,所述吸收体是包含权利要求1或2所述的吸水性树脂组合物而成的。
5.一种吸收性物品,其特征在于,所述吸收性物品是包含权利要求4所述的吸收体而成的。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication |