JP2009522387A - 吸水物質の製法 - Google Patents
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Abstract
Description
i)少なくとも1種のエチレン系不飽和酸−官能モノマー、
ii)少なくとも1種の架橋結合剤、
iii)適当ならば、i)と共重合可能な1種以上のエチレン系及び/又はアリル系不飽和モノマー及び
iv)適当ならば、モノマーi)、ii)及び適当ならば、iii)が少なくとも部分的にそれにグラフト結合し得る1種以上の水溶性ポリマー、
を含むモノマー溶液の重合によって得られるポリマー粒子であり、
この際、それによって得られるベースポリマーを乾燥させ、分類し、かつ適当ならば、乾燥させる前に、続いて、
v)少なくとも1種の後−架橋結合剤
で処理し、かつ熱的に後−架橋結合させる(即ち、表面架橋結合させる)。
有用な架橋結合剤ii)は、特に、N,N’−メチレンビスアクリルアミド及びN,N’−メチレンビスメタクリルアミド、ポリオールの不飽和モノ−又はポリカルボン酸のエステル、例えば、ジアクリレート又はトリアクリレート、例えば、ブタンジオールジアクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート及び同様にトリメチロールプロパントリアクリレート及びアリル化合物、例えば、アリル(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、ジアリルマレエート、ポリアリルエステル、テトラアリルオキシエタン、トリアリルアミン、テトラアリルエチレンジアミン、燐酸のアリルエステル及び同様に、例えば、EP−A343427に記載されているようなビニルホスホン酸誘導体を包含する。更に、有用な架橋結合剤ii)は、ペンタエリスリトールジアリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ペンタエリスリトールテトラアリルエーテル、ポリエチレングリコールジアリルエーテル、エチレングリコールジアリルエーテル、グリセロールジアリルエーテル、グリセロールトリアリルエーテル、ソルビトールをベースとするポリアリルエーテル、及び同様にそのエトキシル化変体を包含する。本発明の方法は、ポリエチレングリコールのジ(メタ)アクリレートを使用することが有利であり、使用されるポリエチレングリコールは、分子量300g/モル〜1000g/モルを有する。
有用な吸水ポリマーiv)は、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、澱粉、澱粉誘導体、ポリグルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルアミン又はポリアリルアミン、部分的に加水分解されたポリビニルホルムアミド又はポリビニルアセトアミド、有利にポリビニルアルコール及び澱粉を包含する。
R1は、C1〜C12−アルキル、C2〜C12−ヒドロキシアルキル、C2〜C12−アルケニル又はC6〜C12−アリールであり、
R2は、X又はOR6であり、
R3は、水素、C1〜C12−アルキル、C2〜C12−ヒドロキシアルキル、C2〜C12−アルケニル又はC6〜C12−アリール、又はXであり、
R4は、C1〜C12−アルキル、C2〜C12−ヒドロキシアルキル、C2〜C12−アルケニル又はC6〜C12−アリールであり、
R5は、水素、C1〜C12−アルキル、C2〜C12−ヒドロキシアルキル、C2〜C12−アルケニル、C1〜C12−アシル又はC6〜C12−アリールであり、
R6は、C1〜C12−アルキル、C2〜C12−ヒドロキシアルキル、C2〜C12−アルケニル、C1〜C12−アシル又はC6〜C12−アリールでありかつ
Xは、R2及びR3に共通のカルボニル酸素であり、
この際、R1及びR4及び/又はR5及びR6は、架橋C2〜C6−アルカンジイルであってよく、この際、前記の基R1〜R6は、なお全体で1個〜2個の自由原子価を有することができ、かつこれらの自由原子価を通じて少なくとも1個の好適な塩基性構造に結合され得る]のアミドアセタール又はカルバミン酸エステル、例えば、2−オキサゾリドン、例えば、2−オキサゾリドン及びN−ヒドロキシエチル−2−オキサゾリドン、N−ヒドロキシプロピル−2−オキサゾリドン、N−メチル−2−オキサゾリドン、N−アシル−2−オキサゾリドン、例えば、N−アセチル−2−オキサゾリドン、2−オキソテトラヒドロ−1,3−オキサジン、二環状アミドアセタール、例えば、5−メチル−1−アザ−4,6−ジオキサビシクロ[3.3.0]オクタン、1−アザ−4,6−ジオキサビシクロ[3.3.0]オクタン及び5−イソプロピル−1−アザ−4,6−ジオキサビシクロ[3.3.0]オクタン、ビス−2−オキサゾリドン及びポリ−2−オキサゾリドン;
又は多価アルコール(この場合には、多価アルコールの分子量は、ヒドロキシル基に対して、有利に100g/モル以下、有利に90g/モル以下、より有利に80g/モル以下及び最も有利に70g/モル以下であり、かつ多価アルコールは、隣接、共有、二級又は三級ヒドロキシル基を含有せず、かつ多価アルコールは、一般式IIa:
HO―R6―OH (IIa)
[式中、R6は、式 −(CH2)m− の非分枝鎖ジアルキル基か、又は非分枝鎖、分枝鎖又は環状のジアルキル基であり、この際、mは、2〜20及び有利に3〜12の整数であり、かつ2つのヒドロキシル基は末端である]
のジオールであるか、
又は一般式IIb:
又は一般式III:
又は一般式IV:
吸水粒子は球形であってよく、不規則に形成された粒子であってもよい。
同様に有用な非−反応性コーティング剤は、界面活性剤を包含する。界面活性剤は、単独で、又は前記の非−反応性コーティング剤の1種、有利に水−不溶性塩と混合して使用され得る。
a)吸水ポリマー粒子に、水−不溶性無機粉末の水性分散液を、連続法で、流動床反応機中で、有利に0℃〜120℃の範囲で噴霧−コーティングさせること、及び
b)被覆粒子を50℃以上の温度で乾燥させること。
a)水−不溶性無機粉末及び/又は水溶性無機塩、
b)結合剤及び
c)任意に、臭気調整剤及び/又は抗−微生物剤
を、この順序で連続して噴霧させる。
a)後−架橋結合された吸水ポリマー粒子A(主流)を、任意に、粒子Aと異なった吸水ポリマー粒子と一緒に、連続流動床反応機中に供給させる、
b)吸水ポリマー粒子を、ガス流によって10μm以下の任意の粒子をストリップ除去させることによって制塵させる、
c)吸水ポリマー粒子に、非反応性コーティング剤の分散液及び/又は溶液を、有利に0℃〜120℃の範囲、有利に10℃〜90℃の範囲の温度で噴霧−コーティングさせる、
d)任意に、被覆粒子を、50℃以上の温度で乾燥させる、及び
e)乾燥粒子を、90℃以下の温度に冷却させる。
吸水物質は、典型的に、得られる物質が個体であると記載された方法によって得られる;これは、ゲル、フレーク、繊維、凝集体、大ブロック、顆粒、粒子、球体及び後記の吸水ポリマー粒子のための当業者に公知の他の成形体を包含する。
測定は、他の記載のない限り、環境温度23±2℃及び相対湿度50±10%で実施されるべきである。吸水ポリマー粒子を、測定前に完全に混合させる。次の方法の目的のために、AGMは、"吸収ゲル化物質(Absorbent Gelling Material)"を意味し、かつ吸水ポリマー粒子にも、吸水物質にも同様に関係し得る。各意味は、後記の例中に示されるデータによって明らかに定義される。
この方法は、ティーバックにおけるヒドロゲルの自由膨潤度を測定する。CRCを測定するために、乾燥ヒドロゲル(粒度画分106〜850μm又は後続の例で詳記されるような)0.2000+/−0.0050gを、60×85mmの大きさのティーバック中に量り入れ、その後これを閉じて密封する。ティーバックを、塩化ナトリウム溶液0.9質量%超過(少なくとも塩化ナトリウム溶液0.83l/ポリマー粉末1g)中に30分間置いておく。続いて、ティーバックを250gで3分間遠心分離にかける。液体量を、遠心分離したティーバックを秤量することによって測定する。方法は、EDANA(EDANA=欧州使い捨て品及び不織布協会(European Disposable and Nonwovens Association))推薦試験法No. 441.2-02のそれに相応する。ティーバック物質及び同様に遠心分離及び評価も同様にそこに定義されている。
受圧吸収性は、EDANA(European Disposable and Nonwovens Association)によって推薦される受圧吸収試験法No. 442.2-02と同様に測定されるが、各例について、例中に報告される粒度分布を有する実際の試料は計測されるということは除く。
AUL0.7psi[g/g]=[Wb−Wa]/[Wa−W0]
AUL0.3psi及び0.5psiを、適切な低い圧で同様に測定する。
膨潤ゲル相の透過性を測定するための方法は、"食塩水流れ伝導性(Saline Flow Conductivity)"であり、"ゲル相透過性(Gel Layer Permeability)としても公知であり、EP A640330に記載されている。
筒の外径:70.35mm
筒の内径:60.0mm
筒の高さ:60.5mm
筒蓋Oの規格詳細は次の通りである:
SFC蓋の外径:76.05mm
SFC蓋の内径:70.5mm
SFC蓋の全外高:12.7mm
カラーを含まないSFC蓋の高さ:6.35mm
中心に位置するプランジャーシャフトの孔の直径:22.25mm
SFC蓋における孔の直径:12.7mm
前記の2孔の中心距離:23:5mm
金属重りMの規格詳細は次の通りである:
金属重りのプランジャーシャフトの直径:16.0mm
金属重りの直径:50.0mm
金属重りの高さ:39.0mm
図3は、プランジャー中心Pの規格詳細を示す。
SFCプランジャー中心の直径m:59.7mm
SFCプランジャー中心の高さn:16.5mm
ボルト円周47.8mm上に等しく一定の間隔で置かれる、直径9.65mmを有する14個の孔o、及びボルト円周26.7mm上に等しく一定の間隔で置かれる、直径9.65mmを有する7個の孔p
5/8インチ糸q
使用前に、SFC装置の不錆鋼スクリーンを、目詰まり、孔キズ又は過剰緊張について正しく調査し、かつ必要な場合には交換すべきである。損傷スクリーンを有するSFC装置は、誤ったSFC結果を出すことがあり、スクリーンが完全に交換されるまで使用してはならない。
次の製造は、標準1リットル容量に関する。1リットルより多い製造については、全ての成分を割り当てて計算すべきである。
1L容積のフラスコに脱イオン水をその容量の80%まで充填し、攪拌棒を加え、かつそれを攪拌プレート上に置く。別々に、秤量紙又はビーカーを用いて、分析天秤を使用して、次の乾燥成分の量を秤量し(正確に±0.01gに)、後記に挙げた同じ順序で容量フラスコにそれらを加える。全ての固体が溶解するまで混合させ、次いで、攪拌棒を取り除き、蒸留水で希釈して1L容積にする。攪拌棒を再び加え、攪拌プレート上で更に数分間混合させる。製造溶液の伝導度は、7.6±0.23mS/cmでなければならない。
塩化カリウム(KCl)2.00g
硫酸ナトリウム(Na2SO4)2.00g
燐酸二水素アンモニウム(NH4H2PO4)0.85g
燐酸アンモニウム、二塩基性((NH4)2HPO4)0.15g
塩化カルシウム(CaCl2)0.19g(2H2O)0.25g
塩化マグネシウム(MgCl2)0.23g(6H2O)0.50g
より確かな製造をするために、次の物を加える前に、各塩が全部溶解するまで待つ。ジャイコ(Jayco)を清潔なガラス容器中で2週間貯蔵することができる。溶液が濁ったら使用しない。清潔なプラスチック容器中での保存期限は10日間である。
秤量紙又はビーカーを用いて、塩化ナトリウム6.90gを1L容積フラスコ中に量り入れ(正確に±0.01gに)、脱イオン水を容量まで満たす。攪拌棒を加え、攪拌プレート上で固体が溶解するまで混合させる。製造溶液の伝導度は、12.50±0.38mS/cmでなければならない。
対照金属筒(直径40mm;高さ140mm)を用いて、ゼロを記録するために、はさみ尺(例えば、Mitotoyo Digimatic Height Gage)を設定する。この操作は、平らな水平の作業台頂点上で連続して行なわれる。SFC装置は、AGM無しで、はさみ尺下に位置し、はさみ尺は0.01mmに最も近くにL1として記録する。
AGM試料は、閉鎖容器中に貯蔵され、一定の低湿環境で保たれるべきである。粒度を均等に分布させるために、粒子を混合させる。試験されるべき物質の代表的試料を、へらを用いて容器の中央から取り出す。試料分配器の使用は、試料粒度分布の均一性を増加させるために推奨される。
秤量漏斗を分析天秤プレート上に位置させ、天秤をゼロにする。へらを用いて、AGM0.9g(±0.05g)を秤量漏斗中に量り入れる。SFC筒を作業台上に位置させ、秤量漏斗を取り、慎重に指で叩き、AGMを筒中に移し、スクリーン上のその均等分散の保有を確実にする。AGM移動中に、分散を容易にするために筒を徐々に回転させ、均一の分布を得る。最高の精密結果を得るために、スクリーン上の粒子の均等分布を有することが重要である。分布の終わりに、AGM物質は筒壁に付着してはならない。プランジャーシャフトを蓋中心孔に挿入させ、次いで、プランジャー中心を筒中に数cm挿入させる。プランジャー中心をAGMから遠ざけて、蓋を筒中に挿入させ、それを慎重に、2つの間の並列が達成するまで回転させる。蓋との並列を達成するために、プランジャーを慎重に回転させ、次いで、それを下に動かして、乾燥AGMの頂点上に停滞させる。不錆鋼重りをプランジャーロッドに挿入させ、蓋が自由に動くかを調べる。蓋の確かな着座は結合を保護し、ゲル床上の質量の均等分布を確かにする。
a)定静水頭溜めの活栓を開け、液体を5cm標識に到達させる。この液体水準は活栓開口の10秒間以内で得られるべきである。
b)液体の5cmが到達されたら、直ちにデータ収集プログラムを開始する。
SFC[cm3s/g]=(Fg(t=0)xL0)/(dxAxWP)
ここで、Fg(t=0)は、NaCl溶液の通過−流量g/sであり、これは、t=0への外挿による通過−流量測定のFg(t)の一次回帰分析から得られ、L0は、ゲル層の厚さcmであり、dは、NaCl溶液の密度g/cm3であり、Aはゲル層の面積cm2であり、かつWPは、ゲル層上の静水圧dyn/cm2である。
粒度分布は、EDANA(欧州使い捨て品及び不織布協会(European Disposable and Nonwovens Association))推薦試験法No.420.2-02"粒度分布(Particle Size Distribution)"によって測定される。
吸水ポリマー粒子中の抽出成分の水準は、EDANA(欧州使い捨て品及び不織布協会(European Disposable and Nonwovens Association))推薦試験法No. 470.2-02"電位差滴定による抽出可能なポリマー含量の測定(Determination of polymer content by potentiometric titration)"によって測定される。抽出時間は16時間である。
吸水ポリマー粒子のpHは、EDANA(欧州使い捨て品及び不織布協会(European Disposable and Nonwovens Association))推薦試験法No.400.2-02"pHの測定(Determination of pH)"によって測定される。
乾燥吸水ポリマー粒子1.00g(=W1)を、25ml入りガラスビーカーに量り入れ、ガラスビーカーの底に均一に分布させる。次いで、0.9質量%塩化ナトリウム溶液20mlを第二ガラスビーカーに分散させ、このビーカーの内容物を第一ビーカーに速やかに加え、ストップウォッチを開始させる。塩溶液の最後の一滴が吸収されたら直ちに、液体表面上の反射の消失によって確認し、ストップウォッチを停止させる。第二ビーカーから注がれ、第一ビーカーでポリマーによって吸収される液体の正確な量を、第二ビーカーを量り直して正確に測定する(=W2)。ストップウォッチで測定した吸収に必要な時間をtで示す。表面上での液体の最終滴の消失を、時間tと定義する。
FSR[g/gs]=W2/(W1xt)
しかし、ベースポリマーの水分含量が3質量%以上である場合には、質量W1はこの水分含量について補正されなければならない。
吸水ポリマー粒子0.50gを小ガラスビーカー中に量り入れ、0.9質量%食塩溶液40mlと混合させる。ビーカー内容物を磁気的に500rpmで3分間攪拌し、次いで、2分間放置した。最後に、上澄水相の表面張力を、K10−STデジタル張力計又は白金プレートを有する比較可能な装置(Kruess製)で測定する。測定は23℃の温度で実施される。
吸水ポリマー粒子の水含量は、EDANA(欧州使い捨て品及び不織布協会(European Disposable and Nonwovens Association))推薦試験法No. 430.2-02"水分含量(Moisture content)"によって測定される。
BASF AG製の広い粒度分布(150〜850μm)を有する市販製品ASAP 510 Z(表面架橋結合化)を、本発明による次の例で使用し、連続流動床反応機で被覆させた。
方形流入面0.5m2を有する実験室規模の連続流動床ユニットを使用した。約24℃の温度で流入速度1.2m/sを有する窒素をキャリヤーガスとして使用した。流動床ユニットは、底部近くに取付けられた口径2mmを有する4個の2−流体ノズルを備えていた。噴霧ガスは21℃の温度で窒素であった。
方法は例1と完全に類似した。例1との相違で、硫酸アルミニウム水溶液を、約5kg/hの大量流速で、底部に近くに2−流体ノズルを介して噴霧させた。全部で硫酸アルミニウム0.2質量%(硫酸アルミニウム100%として計算した)を吸収ポリマーの表面に施した。(前記の質量%は、使用される吸収ポリマーに関する。)
被覆物質を排出点で取り出し、塊を荒篩(1000μm)によって除去した。吸水物質の適用−関連特性は、表1に示されている。
方法は例1と完全に類似した。例1との相違で、空気をキャリヤーガスとして使用し、21℃の温度で、燐酸カルシウム及びポリオールTP70(Perstorp製の7重にエトキシル化されたトリス(ヒドロキシメチル)プロパン)の水性分散液を、約5kg/hの大量速度で底部に近くに2−流体ノズルを介して噴霧させた。この方法で、燐酸カルシウム0.5質量%及びポリオールTP70 0.2質量%(各々、使用される吸水ポリマーに対して)を、吸収ポリマーの表面に施した。
方法は例1と完全に類似した。例1との相違で、空気をキャリヤーガスとして使用し、硫酸アルミニウム水溶液を、約5kg/hの大量速度で底部に近くに2−流体ノズルを介して噴霧させた。この方法で、硫酸アルミニウム0.1質量%(硫酸アルミニウム100%として計算した)を吸収ポリマーの表面に施した。質量%は、使用される吸収ポリマーに関する。
BASF AG製の、150μmより小さい粒子を除去した、広い粒度分布(150〜850μm)及びpH5.75を有する市販製品ASAP 500 Z(表面架橋結合化)を、次の例で本発明により使用し、連続的流動床反応機中で被覆させた。
方法は例1と完全に類似した。例1との相違で、空気をキャリヤーガスとして使用し、ASAP 500 Zをポリマーとして使用した。
流速=8.7g/s
見掛嵩密度=0.62g/ml
残留アクリル酸モノマー=268ppm
抽出物16h=9.4質量%
水性抽出物の表面張力(STR)=69mN/m
L−色=89.7
a−色=−0.25
b−色=4.0
粒度分布:
>850μm=0.2質量%
600〜850μm=32質量%
300〜600μm=52質量%
150〜300μm=15質量%
45〜150μm=0.7質量%
<45μm=<0.1質量%
例6
方法は例1と完全に類似した。例1との相違で、空気をキャリヤーガスとして使用し、ASAP 500 Zをポリマーとして使用した。
方法は例1と完全に類似した。例1との相違で、空気をキャリヤーガスとして使用し、ASAP 500 Zをポリマーとして使用した。
Claims (18)
- 非−反応性コーティング剤は弾性被膜−形成ポリマーを含まないことを条件に、吸水ポリマー粒子に、少なくとも1種の非−反応性コーティング剤を、連続方法で、流動床反応機中0℃〜150℃の範囲で噴霧−コーティングさせる段階を含む吸水物質の製法。
- 吸水ポリマー粒子に、少なくとも1種の非−反応性コーティング剤を、連続方法で、流動床反応機中0℃〜150℃の範囲で噴霧−コーティングさせる段階を含み、この際、非−反応性コーティング剤は、水−不溶性無機粉末、水溶性多価金属塩、ポリカチオンポリマー、おが屑及び結合剤を含む群から選択される、吸水物質の製法。
- 吸水ポリマー粒子は、後−架橋結合される、請求項1又は2に記載の方法。
- 非−反応性コーティング剤は、水−不溶性無機粉末及び/又は水溶性多価金属塩である、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- 水−不溶性無機粉末は、吸水ポリマー粒子の質量に基づき、0.001質量%〜20質量%の範囲の量で適用される、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
- 非−反応性コーティング剤は、おが屑及び任意に結合剤である、請求項1から3までのいずれか1項に記載の方法。
- 非−反応性コーティング剤は、結合剤と一緒の水−不溶性無機粉末である、請求項1から6までのいずれか1項に記載の方法。
- 吸水ポリマー粒子は、水−不溶性塩の水性分散液で噴霧−コーティングされる、請求項1から5まで及び7のいずれか1項に記載の方法。
- コーティングは、ヴルスター−又はグラッツ−ツェラー原理を用いるコーターで適用される、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。
- 吸水ポリマー粒子は、0〜120℃の範囲の生成物及び/又はキャリヤーガス温度で噴霧−コーティングされる、請求項1から9までのいずれか1項に記載の方法。
- 流動床反応機中のガス流は、ガス流の出口の時点での相対湿度が、0.1%〜90%の範囲であるように選択される、請求項10に記載の方法。
- コーティングは、不活性ガス下に実施される、請求項1から11までのいずれか1項に記載の方法。
- 請求項1から12までのいずれか1項に記載の方法によって得られる吸水物質。
- 請求項6に記載の方法によって得られる吸水物質。
- 抗−微生物コーティングを有する吸水物質を製造するための、請求項6に記載の方法。
- 衛生製品及びパッケージ物質における、請求項13又は14に記載の吸水ポリマー物質の使用。
- 衛生製品、乳児用おむつ又は失禁用製品における、請求項13又は14に記載の吸水物質の使用。
- 請求項13又は14に記載の吸水ポリマー粒子を含む衛生製品。
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