JP3043465B2

JP3043465B2 - 吸水性樹脂組成物

Info

Publication number: JP3043465B2
Application number: JP14874591A
Authority: JP
Inventors: 藤浩二加; 西俊一大
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1991-06-20
Filing date: 1991-06-20
Publication date: 2000-05-22
Anticipated expiration: 2015-05-22
Also published as: JPH04372636A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】〔発明の概要〕

【産業上の利用分野】本発明は、ビーズ状の吸水性樹脂
組成物に関する。本発明による吸水性樹脂組成物は、直
径２〜１０mmのビーズ状形体なので、取り扱い作業性に
優れかつ高い吸水能力と適度な吸水速度を有するもので
ある。具体的な用途としては、例えば土木工事の際に使
用する止水剤、滑剤、逸泥防止剤および農園芸用の土壌
保水剤等がある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、吸水性樹脂は粉粒状の吸水材
料として、主として紙おむつ、生理用品の用途で多く使
用されている。最近では、これら樹脂を土壌保水剤、土
木工事用滑剤または吸水剤、蓄冷剤用ゲル等に広く用途
開発が行なわれている。

【０００３】吸水性樹脂としては、例えば、デンプン−
アクリル酸塩グラフト共重合体、アクリル酸（塩）重合
体、変性セルロース誘導体、ビニルアルコール−アクリ
ル酸（塩）共重合体、変性ポリエチレンオキシド等が一
般的に知られている。これら吸水性樹脂は自重の数十倍
〜１０００倍程度の水を吸収し、膨潤ゲル化するもので
ある。吸水性樹脂として市販されているものは、粒径約
０．０５〜１mmの粉末状のものが一般的である。

【０００４】これらの吸水性樹脂の吸水速度は、紙おむ
つ、生理用品用途が吸水性樹脂の主用途であることよ
り、極めて速いものに設計されている。例えば、樹脂が
水と接触して飽和吸水量近くまで達する時間は、約１０
秒〜１０分程度である。

【０００５】したがって、これら吸水性樹脂を紙おむつ
等以外の用途に広く使用するには、前述の小さすぎる粒
径および速すぎる吸水速度が、取り扱い作業上および使
用目的、状況により、不都合な場合が多くあった。例え
ば、屋外にて土木用途、農業用途等にて取り扱う場合に
は風で拡散しやすく、また過度ないし過早に吸湿しやす
い等の問題がある。

【０００６】そうしたことから、最近では吸水性樹脂と
一般的な熱可塑性樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ酢酸ビニル、その他）またはゴム等との複合化
物（吸水性樹脂の混合分散物）が数多く提案されている
（特開昭５１−７５７４７号、同５６−３３０３２号、
同５７−１４５１５号、特開平２−２４２８５８号各公
報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の複合化物は、造
粒、成型可能であるゆえ、その取り扱い作業性が改善さ
れたものである。しかし、それらに使用する熱可塑性樹
脂およびゴム等は、通常の高分子量体（分子量数千以上
のもの）を使用するものであるため、生成複合物は、複
合された吸水性樹脂本来の吸水能力（吸水倍率）が大幅
に低下したものとなる。したがって、吸水速度が極めて
遅いものとなる。例えば、それが水と接触して飽和吸水
量近くまで達する時間は、数時間〜２４時間以上のもの
がほとんどである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】〔発明の概要〕＜要旨＞本発明者らは、前述の問題点に鑑み検討した
結果、高い吸水能力を持ち、かつ速すぎずかつ遅すぎな
い適度な吸水速度を有した取り扱い性に優れたビーズ状
の吸水性樹脂組成物を見出した。

【０００９】したがって、本発明による吸水性樹脂組成
物は、数平均分子量が１０００〜５０００の範囲にある
ポリエチレン樹脂またはポリプロピレン樹脂４０〜９５
重量％と吸水性樹脂５〜６０重量％とからなる複合体で
あって、直径２mm〜１０mmのビーズ状であること、を特
徴とするものである。

【００１０】＜効果＞本発明によるビーズ状の吸水性
樹脂組成物は、従来の吸水性樹脂と熱可塑性樹脂または
ゴム等との複合物に比べ、吸水性樹脂本来の吸水能を損
なわないので高い吸水能力と適度な吸水速度を有する。
速度の程度は、使用する吸水性樹脂の種類と割合い、ま
たはポリエチレン樹脂等の種類や分子量を適当に変更す
ることによりコントロールできる。通常、３０分〜１８
０分程度の吸水速度を有するものは前述の各用途におい
て実用的である。

【００１１】本発明による組成物は、使用時に水を吸収
して膨潤するわけであるが、膨潤後にあっては元のビー
ズ状の形態は示さず、吸水性樹脂部分は不連続のゲル状
物となり、またポリエチレン樹脂等の部分は微粉状ない
し糸状（せんい状）にてゲル状物中に混在した状態とな
る。

【００１２】これは吸水性樹脂の吸水時の体積膨脹力に
より、バインダーとしてのポリエチレン樹脂等が寸断さ
れるためと考えられる。このような特性は従来の複合物
には見られないものである。

【００１３】〔発明の具体的説明〕＜ポリエチレン樹脂等＞本発明において使用されるポリ
エチレン樹脂またはポリプロピレン樹脂とは、数平均分
子量が１０００〜５０００、好ましくは２０００〜４０
００、のものであるから、本発明で使用するポリエチレ
ン樹脂またはポリプロピレン樹脂は、有意に低分子のも
のである。ここで「ポリエチレン樹脂」および「ポリプ
ロピレン樹脂」は、それぞれエチレンおよびプロピレン
を主成分とする重合体（単独重合体および共重合体）を
意味するものである。共重合体の場合の共単量体は、主
単量体と共重合可能なものであれば任意のものでありう
るし、また共重合形態もランダム、ブロック、グラフト
その他合目的的な任意のものでありうる。

【００１４】数平均分子量が１０００未満のものは、常
温で液体状となるため複合化してもビーズ状にならない
ので不適当である。通常、一般的によく使用されている
ものは、ほとんどが１００００以上のものである。

【００１５】本発明において使用する吸水性樹脂は、数
々のものが使用可能である。本発明では、例えば（イ）
デンプン‐アクリル酸塩‐グラフト重合体架橋物、
（ロ）ポリアクリル酸塩架橋物、（ハ）アクリル酸塩‐
アクリル酸エステル共重合体架橋物、（ニ）アクリル酸
エステル、酢酸ビニル共重合体架橋物のケン化物、
（ホ）アクリル酸塩‐アクリルアミド共重合体架橋物お
よび（ヘ）ポリアクリロニトリル架橋物の加水分解物か
らなる群より選ばれた一種または二種以上のものが使用
できる。

【００１６】上記の吸水性樹脂は、吸水能力が自重の５
０〜１０００倍程度のものである。また、その形状は、
０．０１〜１mm程度の微細な粉粒状のものである。１mm
以上の大きさの粒子は、ポリエチレン樹脂またはポリプ
ロピレン樹脂と配合して後にビーズ状への造粒する際に
うまく成型できないことであり、好ましくない。形状
は、球状粒子でも不定形粒子のどちらであっても良い。

【００１７】＜配合割合＞本発明において、ポリエチレ
ン樹脂またはポリプロピレン樹脂等と吸水性樹脂との配
合割合は、前者４０〜９５重量％、後者５〜６０重量％
である。好ましくは前者５０〜８０重量％、後者２０〜
５０重量％である。

【００１８】＜ビーズ状吸水性樹脂組成物の製造＞本発
明による吸水性樹脂組成物は、まず特定のポリオレフィ
ンと吸水性樹脂との複合体である。ここで「複合体」と
は、典型的には、これら両成分の一方のマトリックス中
に他方が分散している形態のものである。吸水性樹脂が
所謂「逆相懸濁重合法」によって得られるところより、
それ自身が粉状であることならびに低分子量ポリオレフ
ィンより高融点であることを考えれば、ポリオレフィン
マトリックス中に吸水性樹脂が分散している形態が代表
的である。

【００１９】そして、本発明による吸水性樹脂組成物
は、このような複合体の直径２mm〜１０mmのビーズ状の
ものである。このようなものは、製品の用途およびビー
ズ状物への加工精度等が好ましいものである。

【００２０】このようなビーズ状吸水性樹脂組成物を得
る方法は任意であるが、本発明において特に好ましい方
法の一つとしては、例えば下記のものがある。

【００２１】まず使用するポリエチレン樹脂等の融点以
上で溶融させた溶融樹脂液に吸水性樹脂を混合分散させ
た後、この溶融液を多数の孔を開けた円筒状の槽に圧送
し、その孔より押し出された小滴の溶融混合物を、ポリ
エチレン等の融点以下の温度の金属製ベルト式クーラー
の上に滴下させる。落下した溶融物は表面張力によりビ
ーズ状の形態に造粒し冷却して固形化する。なお、目的
とする組成物のサイズは、円筒状槽に開けられている孔
（ノズル）の孔径を替えることにより、任意に決定する
ことができる。

【００２２】本発明においては、ポリエチレン樹脂およ
び吸水性樹脂の他に、その他添加剤として、無機質物質
（土、砂、ベントナイト、活性炭、カーボン等）また
は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防カビ剤、香料、着色
剤、その他工業薬品、農薬等を少量添加することもでき
る。

【００２３】

【実施例】実施例および比較例における飽和吸水量およ
び吸水率の測定法、算出法を以下に示す。

【００２４】飽和吸水量吸水剤１ｇを２５０メッシュのナイロン製ティーバッグ
の中に封入し、これを２０００mlの大過剰の水（イオン
交換水、ｐＨ６．５〜７．０）の中に２４時間浸漬した
後、ティーバッグを引き上げて２０分間水切りをした後
の膨潤試料の重量（ｇ）を、飽和吸水量（ｇ）とする。吸水率飽和吸水量測定法と同様の操作にて、水中に浸漬させた
ティーバッグを任意の時間に取り出し、その時の膨潤試
料の重量を測定し、次式により算出する。

【００２５】＜実施例１＞内容積１リットルの攪拌式オ
ートクレーブ型連続反応器を用いて、エチレン重合体を
合成した（数平均分子量：４５００、融点：１１０
℃）。このエチレン重合体６０重量部を１１０℃以上の
温度で溶融させ、液状化した後、市販品の吸水性樹脂Ａ
（ポリアクリル酸ナトリウム架橋物、平均粒径６０〜１
００μ）４０重量部を添加混合して、溶融分散液を得
た。次に、この溶融分散液を造粒機（サンドビック社の
ロトホーマー）の専用ノズルに通し、予め１５〜３０℃
に冷却した金属製ベルト式クーラー上に滴下し、目的と
する本発明の吸水性樹脂組成物（１）を得た（粒径５m
m、白色ビーズ状）。このものの飽和吸水量および吸水
速度は下記の通りであった。

【００２６】＜実施例２＞実施例１のエチレン重合体を
使用するかわりに、同装置を使用して合成したプロピレ
ン重合体（数平均分子量：４７００、融点：１６８℃）
を使用する他は同様にして、吸水性樹脂組成物（２）を
得た（粒径５mm、白色ビーズ状）。このものの飽和吸水
量および吸水速度は下記の通りであった。

【００２７】＜比較例１＞実施例１のエチレン重合体を
使用するかわりに、同装置を使用して合成したエチレン
重合体（数平均分子量：１１０００、融点：１１０℃）
を使用する他は、同様にして、比較物（１）を得た。こ
のものの飽和吸水量および吸水速度は下記の通りであっ
た。

【００２８】＜比較例２＞実施例１で使用した吸水性樹
脂Ａ単独での飽和吸水量および吸水速度を測定した。

【００２９】〔テスト結果〕吸水速度テスト水との接触時間（分） 0 10 30 60 90 120 150 180 組成物(1) 0 7 25 55 80 95 100 組成物(2) 0 0 15 40 65 85 95 100 比較物(1) 0 0 0 5 8 12 16 20 吸水性樹脂Ａ 0 100 (%)

【００３０】

【００３１】飽和吸水後の状態組成物（１）および（２）原形のビーズ状を示さずに、全体が不連続のゲル状にな
った。バインダー（ポリエチレン等）は微粉または糸状
（せんい状）にてゲル状物中混在している。比較例
（１）原形のビーズ状を示し、それが膨潤して粒径が約
１０mm（２倍）の吸水体となった。

【００３２】

【発明の効果】本発明によるビーズ状吸水性樹脂組成物
は、高い吸水能力と適度な吸水速度を有するものである
ことは、「課題を解決するための手段」の項において前
記したところである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−95211（ＪＰ，Ａ) 特開平２−242858（ＪＰ，Ａ) 特開平１−252669（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−305170（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−48337（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−190239（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−145151（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 101/14 C08L 23/04 C08L 23/10 C08J 3/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】数平均分子量が１０００〜５０００の範囲
にあるポリエチレン樹脂またはポリプロピレン樹脂４０
〜９５重量％と吸水性樹脂５〜６０重量％とからなる複
合体であって、直径２mm〜１０mmのビーズ状であること
を特徴とする、吸水性樹脂組成物。