JP3681372B2

JP3681372B2 - Method for producing water-absorbing composite

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Publication number: JP3681372B2
Application number: JP2002317784A
Authority: JP
Inventors: 幸司野村; 享美保; 浩司山本
Original assignee: Daio Paper Corp; Toagosei Co Ltd
Current assignee: Daio Paper Corp; Toagosei Co Ltd
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP2004149970A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙おむつ、生理用ナプキン等の製造に有用な吸水性複合体の製造方法に関する。本製造方法によれば、繊維質基材のしなやかさを保持しつつ、高い吸水速度及び高い吸水量を有する吸水性複合体を製造できる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、紙おむつ、生理用ナプキン等に用いられる吸水性複合体は、一般に紙、パルプ、不織布等の繊維質基材上に、架橋したポリアクリル酸等の吸水性樹脂粉末を均一に分散させ、固着させて製造されている。しかし、この製造方法による場合は、繊維質基材に吸水性樹脂粉末を確実に固着し難い。また粉末を取扱う点で操作が煩雑である。
【０００３】
上記問題を解決するため、アクリル酸及びアクリル酸塩からなる単量体混合物水溶液を繊維質基材に噴霧した後、これに電離放射線や微粒子イオン化放射線等を照射することにより、前記噴霧した単量体混合物を重合させて吸水性樹脂を繊維質基材に固着させる方法が知られている。
【０００４】
特許文献１には、基材を構成する繊維上に担持された単量体水溶液をＵＶ照射により重合させるという手段を用いることにより、上記と同様の吸水性複合体を製造する方法が開示されている。同公報には、重合後に未反応単量体が残らないように、ＵＶ重合により単量体の大半を重合させた後、電子線を照射し、さらにその後にＵＶを照射することにより重合転換率を高めることが好ましいと記載されている。このように、ＵＶ重合法を採用する場合にも未反応単量体が残存しない吸水性複合体を製造するためには、複雑な製造工程を採用せざるを得ないのが現状であった。
【０００５】
特許文献２には、重合中の単量体水溶液滴を繊維質基材に落下、付着させ、繊維質基材上でレドックス系の重合を完了させることにより、吸水能及び保水能が高い吸水性複合体を得る方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、同様な吸水性複合体においては、繊維質基材として空隙率が５０〜９９．５％であること、基材に担持された吸水性樹脂粒子の１次粒子径が５０〜１０００μｍであり、また基材１ｍ²当りの吸水性樹脂担持量が１０〜５００ｇであることが好ましいと記載されている。
【０００７】
上記特許文献２および特許文献３に記載の発明によれば、基材を構成する繊維上で単量体水溶液を重合させるため、得られる吸水性樹脂粒子は繊維に固着して一体となっており、粉末の吸水性樹脂を繊維質基材に適用する際に生じる前記問題点の多くが解決されている。
【０００８】
しかしながら、前記各公報に記載された発明においては、基材１ｍ²当りの吸水性樹脂固着量を増加させても、製造した吸水性複合体の吸水量がそれに比例して増加しないという問題があった。すなわち、吸水性樹脂固着量が１００ｇ／ｍ²以上の場合は固着量をさらに増加させても、その増加に見合う吸水量の増加は得られなかった。さらに、固着量が大きい場合は、未反応単量体が残存し易いという問題も発生した。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１−２９２１０３号（第１〜３頁）
【特許文献２】
特開平２０００−３２８４５６号（請求項１）
【特許文献３】
特開平９−６７４０３号（特許請求の範囲）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、多量の吸水性樹脂を固着でき、吸水量および吸水速度に優れ、かつ未反応単量体を僅かしか含まない、柔軟性に富む吸水性複合体を工業的な規模で製造する方法の提供を課題とした。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、吸水性樹脂の微細粒子を繊維質基材に固着した吸水性複合材料に、更にアクリル酸等の単量体水溶液を噴霧した後、繊維質基材に微細粒子状に担持された単量体水溶液を重合させるという手段を採用することにより、生成する吸水性樹脂を繊維質基材の繊維を中心軸とする独立分離した略球状の微細粒子として数珠状に繊維に固着させた状態を保ちながら吸水性樹脂固着量を大幅に増加させることができ、このようにして製造した吸水性樹脂を固着した繊維質基材は適度の柔軟性を有すると共に、吸水性樹脂の固着量と比例して吸水量が増加すること、更に繊維質基材を予め起毛処理する場合は柔軟性を保ったまま吸水性樹脂固着量を更に増加させることができること、このようにして製造した吸水性樹脂を固着した繊維質基材に更に熱圧縮処理を行う場合は、液の拡散速度及び逆戻り防止特性が大幅に改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、吸水性樹脂の微細粒子を繊維質基材に固着してなる吸水性複合材料に、アクリル酸および／またはその塩を主成分とする単量体水溶液を微細粒子状に担持させた後、該吸水性複合材料に担持させた単量体を重合させることを特徴とする吸水性複合体の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の吸水性複合体の製造方法の特徴は、繊維質基材上に吸水性樹脂粒子を固着させるに当たり、単量体水溶液を複数回に分けて基材表面上に塗布する点であり、その実施態様としては、一連の製造工程の中で、２度以上単量体水溶液を基材表面上に塗布する場合（最初基材上に塗布された単量体の大半が重合した後に、再度同じ表面に単量体水溶液を塗布し重合させるという操作を繰返す場合）と、既に吸水性樹脂粒子が固着した吸水性複合材料を出発原料として用い、それに重ねて単量体水溶液を塗布し重合させるという場合がある。
【００１４】
出発原料の吸水性複合材料は、何れの方法により製造しても良いが、以下に示すように起毛処理を施していない繊維質基材、又は起毛処理を施した繊維質基材にアクリル酸及び／またはその塩を主成分とする単量体水溶液を微細粒子状に担持させた後、該繊維質基材に担持させた単量体を重合させる方法により好適に製造できる。
【００１５】
繊維質基材としては、不織布が好ましい。本発明において、不織布は狭義の不織布すなわちバインダーでベース繊維が固着された繊維ウェブの他に、カーデイングまたはエアレイングしたウェブおよび繊維の収束性のゆるいパッドを総称する。本発明に於いて用いる不織布は、ベース繊維をバインダー繊維で熱融着させることにより製造されるものがより好ましい。この不織布は、後述する起毛処理ができるので、より好ましいものである。
【００１６】
不織布は、繊度（繊維の太さ）２．０〜２０dtex、繊維長３２〜１２８ｍｍのベース繊維を用いて製造されたものが好ましい。ベース繊維の繊度が２．０dtex未満である場合は、得られる不織布の通気性が不足し易い。一方２０dtexを越える場合は吸水性樹脂の付着量を多くすることが難しい。
【００１７】
ベース繊維の繊維長が３２ｍｍ未満である場合は、不織布の強度が低下しやすい。また、後述する加熱による起毛処理を行う場合は、繊維の起毛が不足し、吸水性樹脂の固着量が過少となり易い。一方１２８ｍｍを越えると不織布製造の際に行われるカーデイング処理が難しくなる。
【００１８】
不織布の目付けとしては１０〜１００ｇ／ｍ²が適当である。不織布の嵩高性は、不織布１ｇ当りの容積すなわち比容積で０．１×１０²〜２．０×１０²ml／ｇが好ましい。
【００１９】
ベース繊維の素材としては、後述するように単量体水溶液を霧状にして基材表面に担持させる際に、単量体水溶液が独立した微細粒子状に繊維に付着する点で非親水性樹脂が好ましい。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニルおよびポリ塩化ビニリデン等が挙げられる。また、レーヨン、木綿、再生セルロース繊維等の親水性繊維を少量成分として用いた不織布も好ましい。かかる非親水性樹脂からなる繊維をベース繊維として用いて製造した不織布は、単量体水溶液が重合して得られる吸水性樹脂を微細粒子状に繊維に固着できる点では好ましいが、繊維質基材自体にある程度の親水性がないと、得られる吸水性複合体を用いて製造した紙おむつや生理用品等はその使用時に、液洩れ等が発生し易い。このため、本発明において使用する不織布は、親水化処理を施した不織布、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンフェノールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタンエステル、ポリオキシエチレンアルキル脂肪酸エステルまたはポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックポリマー等のノニオン性界面活性剤、高級脂肪酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、ジアルキルコハク酸塩またはアルキル硫酸エステル塩等のアニオン系界面活性剤をコーティングした不織布が好ましい。
【００２０】
具体的な親水化処理方法としては、ベース繊維を紡糸する際に紡糸原料樹脂に上記界面活性剤すなわち親水化剤を予め混合しておき、それを紡糸しても良い。また溶媒等に溶解した親水化剤を紡糸後の繊維に散布してもよい。
【００２１】
本発明においては、上記繊維質基材をそのまま使用しても良いが、好ましくは加熱により起毛させて使用する。加熱温度は繊維質基材のベース繊維の軟化点付近が好ましく、実用的には７０〜１５０℃の範囲の温度が選択される。加熱時間は、加熱温度によっても異なるが、通常数〜１８０秒間が適当である。さらに好ましい加熱条件は、８０〜１１０℃で２０〜６０秒の加熱である。加熱手段は限定されず、例えば繊維質基材を加熱炉内を所定時間かけて通過させてもよいし、熱風を繊維質基材に吹付けても良く、または赤外線ランプ等によって繊維質基材を加熱してもよい。
【００２２】
上記の加熱方法等により、繊維質基材を構成する繊維の一部が基材面と垂直の方向に配向する結果、繊維質基材はそれに使用されているベース繊維の繊維長によっても異なるが、通常その体積が起毛処理前の１．３〜３．０倍程度に膨らむ。ベース繊維の繊維長および加熱条件を適宜選択することにより、加熱による起毛処理で、繊維質基材の体積を起毛処理前の１．５〜２．５倍に膨らませることが好ましい。
【００２３】
なお、不織布または繊維ウェブ等の起毛処理手段としては、加熱以外にも、例えば針山の付いたロールを用いる起毛処理手段等が知られている。しかし、加熱以外の機械的な起毛処理手段を採用する場合は、後記する単量体水溶液を繊維上に微細粒子として多量に担持させることが困難で、このため得られる吸水性複合体の吸水量および吸水速度は劣るものになる。
【００２４】
上記繊維質基材、又は上記起毛処理した繊維質基材（通常はシート状である）にアクリル酸および／またはその塩（以下アクリル酸系単量体と総称する）を主成分とする単量体の水溶液を霧状にして吹きつけて担持させる。好ましい単量体は、アクリル酸の２０〜９０モル％がアルカリ金属塩またはアンモニウム塩に変換されているアクリル酸とアクリル酸塩との混合物である。アクリル酸系単量体以外の単量体も併用することができ、具体例としては、メタクリル酸またはその塩、（メタ）アクリルアミド、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートおよび２―アクリルアミド―２−メチルプロパンスルホン酸またはその塩等が挙げられる。かかる単量体の好ましい使用量は、アクリル酸系単量体との合計量を基準にして２０モル％以下である。
【００２５】
単量体水溶液における単量体の好ましい濃度は、２０〜８０質量％で、更に好ましくは４０〜６０質量％である。単量体濃度が高ければ、繊維質基材上に吸水性樹脂を多量に固着させ易く、また単量体を重合させた後の乾燥処理に際し、必要とする熱エネルギーを削減できる。従って、可能な限り高濃度の単量体水溶液を使用することが好ましい。通常は、単量体の飽和溶解度付近の濃度が選択される。
【００２６】
上記単量体水溶液には、単量体以外に、架橋剤および重合開始剤等を添加することが好ましい。
【００２７】
架橋剤としては、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、N,N'−メチレンビスアクリルアミド、ジアリルフタレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートおよびトリアリルホスフェート等が例示できる。
【００２８】
架橋剤の添加割合は、単量体合計質量に対して１００〜１０００ｐｐｍが好ましく、３００〜７５０ｐｐｍが特に好ましい。
【００２９】
単量体の重合は、一般的なラジカル重合法によって行うことができ、その際の重合開始方法としては、熱によりラジカルを発生する化合物を重合開始剤として用いる熱重合法、または紫外線、電子線等の活性エネルギー線の照射により重合開始させる方法等が採用できる。好ましくは、熱重合法、または光重合開始剤の存在下に紫外線照射する方法（以下、ＵＶ照射重合法という）であり、特に好ましくはＵＶ照射重合法である。
【００３０】
熱重合開始剤としては、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド及びクメンハイドロパーオキサイド等の水溶性ラジカル重合開始剤が挙げられる。これらの化合物は、例えば、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、Ｌ−アスコルビン酸またはアミン等の還元性化合物と併用して、レドックス系重合開始剤として使用しても良い。
【００３１】
ＵＶ照射重合法で重合させる場合に使用する光重合開始剤としては、特に制限が無く、紫外線によりラジカルを発生させることのできる光重合開始剤であれば何れのものでも使用でき、公知の光重合開始剤を適宜目的に応じて選択して使用できる。具体的には、２，２’−アゾビス（２−アミノジプロパン）塩等のアゾ化合物、１−ベンゾイル−１−ヒドロキシシクロヘキサン及びベンゾフェノン等のケトン、ベンゾイン及びそのアルキルエーテル、ベンジルケタール類、並びにアントラキノン誘導体等を例示できる。
【００３２】
１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン等のベンゾイル系、２，２’−アゾビス｛２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン｝等のアゾ系のものが好ましい。
【００３３】
光重合開始剤の添加量は、単量体に対して１００〜２０００ｐｐｍが好ましい。光重合開始剤の濃度が１００ｐｐｍ未満の場合は、充分に重合が起らず、また２０００ｐｐｍを超える場合は得られる重合体の重合度が低下する。
【００３４】
上記光重合開始剤に加えて、熱分解型ラジカル重合開始剤を併用することが好ましい。この開始剤を併用することにより、ＵＶ重合と並行的に熱重合も起り、その結果重合転換率が上がり未反応単量体の残存量を低減できる。熱分解型ラジカル重合開始剤の添加量は、単量体に対して１００〜５０００ｐｐｍが好ましく、特に５００〜２０００ｐｐｍが好ましい。
【００３５】
重合温度は５０〜８０℃が好ましく、従って熱分解型ラジカル重合開始剤としては、水中にて８０℃以下で分解してラジカルを発生する化合物が好ましい。具体的には過硫酸アンモニウムや過硫酸ナトリウム等の過硫酸塩が挙げられる。
【００３６】
単量体水溶液には、更に添加剤として、連鎖移動剤や界面活性剤等を必要により添加しても良い。
【００３７】
上記単量体水溶液は、前記のとおり霧状にして繊維質基材上に噴霧（塗布）することにより、繊維質基材上に独立した微細粒子状に担持させ得る。単量体水溶液を霧状にする方法としては、公知の微粒化技術を利用できる。例えば、滴化法、スプレーノズルを用いた液滴化法、回転盤型アトマイザーを用いた液滴化法、超音波法等が挙げられる。
【００３８】
噴霧液滴の平均径は、５０〜５００μｍが好ましい。平均径が５０μｍに満たない場合は、繊維質基材に噴霧した液滴が繊維質基材に付着することなく裏側まで突抜けやすくなるため、繊維質基材へ付着し難くなる場合がある。液滴の平均径が５００μｍを超える場合は、液滴の付着が不均一となり、その結果重合して得られる吸水性複合材料の吸水量および吸水速度は不十分となる場合がある。５０〜５００μｍの大きさの単量体水溶液は重合、乾燥工程を経ることにより、概略３０〜３００μｍの吸水性樹脂粒子となって、繊維質基材に固着される。
【００３９】
単量体水溶液の担持量は、その重合によって得られる吸水性樹脂の繊維質基材に対する固着量が５〜５００ｇ／ｍ²となる量であり、好ましくは２０〜３００ｇ／ｍ²である。
【００４０】
上述のようにして単量体水溶液が担持された繊維質基材に紫外線（ＵＶ）を照射するか、または該基材を所定の温度に加熱して、アクリル酸系単量体を架橋剤の存在下に重合させる。
【００４１】
重合に際しては、単量体水溶液を取り囲む雰囲気を窒素ガス等の不活性ガスで置換し、酸素を極力排除することが好ましい。
【００４２】
紫外線ランプとしては、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の２５０〜４５０nmの波長を照射可能なもので、３０〜２４０Ｗ／cmのランプ入力の水銀ランプが好ましい。紫外線照射量は１００〜１００００ｍｊ／ｃｍ²、より好ましくは２０００〜６０００ｍｊ／ｃｍ²である。必要な線量に応じて水銀ランプを多数並べて使用することができる。
【００４３】
上記のＵＶ照射により単量体の大半（約９０％以上）が５〜６０秒程度で重合を完結する。この際、重合温度は基材に塗布された単量体水溶液の微粒子の温度として８０〜９０℃程度と推測される。このようにして、水分を１５〜３０質量％程度および未反応単量体を０．１〜１０質量％含む含水重合体粒子が繊維質基材上に形成される。
【００４４】
以下、さらに適当な時間加熱を継続し、未反応単量体を低減させるとともに上記含水重合体粒子を乾燥させることにより、本発明の出発原料である吸水性複合材料が得られる。
【００４５】
前述のとおり、本発明おいては、上記の方法等により製造された吸水性複合材料の表面上に、さらに吸水性樹脂を形成しうる単量体水溶液を塗布し重合させることにより、繊維質基材上の吸水性樹脂量を増量する。また、出発原料として上記のような吸水性複合材料を使用せずに、一連の製造工程中で繊維質基材への単量体水溶液の塗布、重合という操作を複数回繰返しても良い。
【００４６】
後者の場合１回当りの単量体水溶液の塗布量は１０〜１０００ｇ／ｍ²が好ましく、さらに好ましくは５０〜５００ｇ／ｍ²である。また、先の単量体水溶液の重合が進み、重合率で５０％以上となった段階で、次の単量体水溶液の塗布をするのが好ましい。先に塗布された単量体の重合率が５０％未満の段階で次の単量体水溶液を塗布すると、単量体水溶液の液滴が半重合物と合一し、大きな粒子を形成する結果、得られる吸水性複合体シートが硬くなり易く、また吸水性も不十分となり易い。
【００４７】
該単量体水溶液の担持および重合操作の繰返し回数は１回でも、複数回でも良く、得られる吸水性複合体の使用目的等を勘案して、適宜繰返し回数を決定する。
【００４８】
単量体水溶液の担持、単量体の重合等の操作の詳細は、上記出発原料の吸水性複合材料の製造に於いて述べた方法がそのまま利用できる。
【００４９】
本発明の吸水性複合体の製造方法によれば、吸水性樹脂の繊維質基材に対する固着量が１００ｇ／ｍ²以上になり、好ましくは１５０〜１０００ｇ／ｍ²である。
【００５０】
上記方法により吸水性複合体を製造した後に、カルボキシル基と反応性のエポキシ基等を複数有する架橋剤（以下表面処理剤という）の水溶液を該複合体上に散布することが望ましい。この操作により、吸水性樹脂粒子の表面層の架橋度をさらに上げることができる。
【００５１】
表面処理剤としては、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グリシジルエーテル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等のポリオール、エチレンジアミン等のポリアミンを例示できる。表面処理剤の添加量は、吸水性樹脂粒子に対して１００〜１０００ｐｐｍが好ましい。
【００５２】
得られる吸水性複合体は、吸水性能（吸水速度、吸水量、液拡散性、液逆戻り防止性等）をより一層向上させる目的で、更に熱圧縮することが好ましい。熱圧縮は熱プレス、熱ロールまたはエンボスロール等を用いて行うことが好ましい。
【００５３】
熱圧縮温度は、５０〜１５０℃が好ましく、７０〜１２０℃がより好ましい。熱圧縮温度が５０℃未満の場合は十分な圧縮効果が得られず、１５０℃よりも高い場合は繊維質基材が熱溶融して得られる吸水性複合体の柔軟性が損われる場合があるので、好ましくない。
【００５４】
熱圧縮圧力は、０．０１〜１００ＭＰａが好ましく、０．１〜１０ＭＰａがより好ましい。熱圧縮時間は、熱圧縮温度及び熱圧縮圧力により異なるが、１〜１００秒が好ましい。
【００５５】
工業的規模で熱圧縮する場合は、特に熱ロールを用いることが好ましい。具体的には、一対のロールを１〜１００ｋｇ／ｃｍの線圧になるように加圧しながら、前記吸水性複合体を連続的にロール間に導き、ロール間で熱圧縮する。
【００５６】
熱圧縮に用いる一対のロール間隙は熱圧縮される吸水性複合体の厚さにもよるが、通常１０〜５００μｍが好ましい。１０μｍ未満の場合は、繊維質基材が切断される場合があり、また５００μｍを超える場合は圧縮効果が不十分になる。
【００５７】
前記一対のロールは、少なくとも一方のロールに凹凸模様が形成されていることが好ましい。凹凸模様の深さは、０．００１ｍｍ以上、好ましくは０．０１〜１ｍｍが好ましい。凹凸模様は、１０ｍｍ以下の間隔で凹凸が繰返されているものや、直径１０ｍｍの円に収る模様が１０ｍｍ以下の間隔で連続的に形成されていることが好ましい。繰返し間隔が１０ｍｍを超える模様や、１０ｍｍの円に収らない模様の場合は繊維質基材を圧縮することにより生じる前記本発明の利点が十分発揮されない場合がある。
【００５８】
以下、図１を参照して、本発明の吸水性複合体の製造方法を取り入れた、吸水性複合体シートの連続的な製造工程の一例について説明する。この製造工程は、主発原料である吸水性複合材料を製造する工程１と、吸水性複合材料に再度単量体水溶液を担持させた後、単量体を重合する工程２とからなる。
【００５９】
（工程１）
図１中２は、巻回された不織布からなる繊維質基材ロールである。このロール２に巻回された繊維質基材は液透過性、ガス透過性にすぐれたものが好ましい。
【００６０】
前記ロール２から繰出された繊維質基材４は、次いで起毛処理部６に送られ、ここで加熱されて、起毛処理が施される。起毛処理のための処理条件は既に詳述した。
【００６１】
上記加熱処理によって連続的に起毛処理を施された繊維質基材４には、次いでスプレーノズル７により架橋剤、重合開始剤等が含まれた単量体水溶液が塗布される。図１中、８は単量体及び架橋剤等の水溶液を収納する単量体水溶液槽、１０は重合開始剤等の添加剤水溶液を収納する添加剤槽である。これらの各槽中の架橋剤および単量体の水溶液と、重合開始剤等の添加剤の水溶液とは混合され、前記スプレーノズル７に供給される。
【００６２】
本例に於いては、重合開始剤として光重合開始剤に加えて、熱分解型ラジカル重合開始剤を併用している。
【００６３】
上述のようにして単量体水溶液が担持された繊維質基材４は、次いで複数の紫外線ランプ１２を上部に備えた第１重合処理部１００に送られ、ここで上方から紫外線を照射されることにより繊維質基材４に塗工された単量体が重合せしめられる。第１重合処理部１００内は窒素ガス等の不活性ガス雰囲気に保たれ、酸素は極力排除される。紫外線ランプ１２としては、水銀ランプや、メタルハライドランプが好ましい。
【００６４】
これにより、本発明の出発原料の吸水性複合材料５が得られる。
【００６５】
（工程２）
その後、第１重合処理部１００を通過して得られた吸水性複合材料５に、再度スプレーノズル１４を用いて前記と同様の単量体水溶液が塗工される。これにより、繊維質基材４に十分な量の単量体が担持される。
【００６６】
次に、再度単量体水溶液が塗工された吸水性複合材料５は第２重合処理部１１０に送られる。第２重合処理部１１０は、第１重合処理部１００と同様に内部が不活性雰囲気に保持されていると共に、上部には複数の紫外線ランプ１６が備えられており、この紫外線ランプの照射する紫外線により前記再度塗工した単量体が重合させられる。
【００６７】
第２重合処理部１１０の後段には、表面処理剤槽１８内に貯留した表面処理剤を噴霧する表面処理剤塗工用スプレーノズル２０が配備されている。この塗工用スプレーノズル２０により、前記第２重合処理部１１０を通過した吸水性複合材料５に表面処理剤が塗工される。
【００６８】
前記表面処理剤塗工用スプレーノズル２０の後段には、第３重合処理部１２０が設けられている。この第３処理部１２０は、前記第２処理部１１０と同様に不活性ガス雰囲気に保たれており、その上部には複数の紫外線ランプ２２が取付けられている。
【００６９】
表面処理剤を塗工された吸水性複合材料５は、この第３処理部を通過する際に、紫外線を照射され、光ラジカル重合が行われると共に、光ラジカル重合の進行に伴い発生する重合熱による温度上昇により、熱重合開始剤が作用して熱重合が開始され、これにより残存単量体は殆ど消滅する。更に、表面処理剤により、吸水性樹脂粒子の表面近傍の架橋密度が高められる。
【００７０】
前記第３重合処理部１２０の下方には、保温部１３０が構成されており、前記吸水性樹脂粒子を付着した吸水性複合材料５がここを通過することにより吸水性樹脂粒子が乾燥され、これにより吸水性複合体２４が得られる。
【００７１】
（熱圧縮処理）
なお、２６は熱圧縮ロールで、これにより吸水性複合体が熱圧縮される。
【００７２】
吸水性複合体２４に熱圧縮を施す方法としては、従来公知の各種方法が採用できるが、図１に示すように、加熱手段を備えた互いに対向する１対のロール２６間に、吸水性複合体２４を通過させて連続的に熱圧縮処理を施す方法が好ましい。
【００７３】
上記熱圧縮処理をした後、圧縮吸水性複合体２７は巻取られ、これにより製品吸水性複合体ロール２８が得られる。
【００７４】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【００７５】
【実施例】
実施例１
アクリル酸ナトリウム７０ｍｏｌ％、アクリル酸３０ｍｏｌ％からなる単量体水溶液（単量体合計含有量４２質量％）に、架橋剤としてテトラエチレングリコールジアクリレート（東亞合成株式会社製アロニックスＭ−２４０）０．０５質量％（単量体質量基準）を添加し、この単量体水溶液を２０℃に冷却した。次いで、この単量体水溶液に窒素ガスを吹込み、溶存酸素濃度を１ｐｐｍ以下に低減させた。
【００７６】
この単量体水溶液に、光重合開始剤として１−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニル−ケトン０．０２質量％（単量体質量基準）、熱重合開始剤として過硫酸ナトリウム０．１５質量％（単量体質量基準）を添加した。
【００７７】
一方、ＰＥ／ＰＰからなるエアスルー不織布（目付４０ｇ／ｍ²）に前記調製した単量体水溶液をスプレーノズルを用いて１９０ｇ／ｍ²（該水溶液の量で）となるように塗工した。この単量体水溶液をスプレーした不織布に、窒素雰囲気下で高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射した。紫外線光量は１０００ｍｊ／ｃｍ²であった。
【００７８】
得られた吸水性複合材料に、更に上記単量体水溶液を１９０ｇ／ｍ²（該水溶液の量で）となるようにスプレーした。その後、窒素雰囲気下で高圧水銀ランプを用いて紫外線を照射した。紫外線光量は２５００ｍｊ／ｃｍ²であった。得られた吸水性複合体は、吸水性樹脂が１６０ｇ／ｍ²固着した柔軟性のあるものであった。
【００７９】
実施例２
単量体水溶液を１２７ｇ／ｍ²となるようにスプレーした後、重合させることを合計３回繰返した以外は実施例１と同様に操作して、吸水性樹脂の固着量が１６０ｇ／ｍ²の吸水性複合体を得た。
【００８０】
比較例１
単量体水溶液を一度に３８０ｇ／ｍ²スプレーした以外は実施例１と同様にして吸水性樹脂が１６０ｇ／ｍ²固着した吸水性複合体を得た。
【００８１】
実施例１、２及び比較例１の吸水性複合体を以下に記載の試験法により評価した。その結果を表１に示した。なお、人工尿（１０ｋｇ当り）は以下の組成のものである。
【００８２】
尿素／NaCl／MgSO₄・7H₂O／CaCl₂・2H₂O／純水＝200g／80g／8.0g/3.0g／9709g
（人工尿吸水量）
３００ｍｌのビーカーに６ｃｍｘ７ｃｍに切出した吸水性複合体、及び人工尿２００ｍｌを入れ、３０分間室温で放置した。その後、人工尿を吸収して膨潤した吸水性複合体を人工尿中から取出し、２００メッシュの濾布で付着した人工尿をぬぐい去り、その質量を測定した。人工尿吸水量Ａ（ｋｇ／ｍ²）を下記式により算出した。
【００８３】
【数１】
Ａ＝（Ｗ１−Ｗ２）／０．４２
但し、Ｗ１は吸水後の、Ｗ２は吸水前の吸水性複合体の質量を示す。
【００８４】
（人工尿吸水速度）
３００ｍｌのビーカーに６ｃｍｘ７ｃｍに切出した吸水性複合体、及び人工尿２００ｍｌを入れ、５分間室温で放置した。その後、人工尿により膨潤した吸水性複合体又は吸水性樹脂担持繊維質基材を人工尿中から取出し、２００メッシュの濾布で付着した人工尿をぬぐい去り、その質量を測定した。人工尿吸水速度Ｂ（ｋｇ／ｍ²）を下記式により算出した。
【００８５】
【数２】
Ｂ＝（Ｗ１−Ｗ２）／０．４２
（人工尿吸引速度）
結果を表１に示した。
【００８６】
【表１】

【００８７】
【発明の効果】
本発明の吸水性複合体の製造方法においては、吸水性樹脂を固着した繊維質基材に更に単量体水溶液を担持させ、単量体を重合させるようにしているので、得られる吸水性複合体は、吸水性樹脂の固着量が大きい。更に、更に本発明の吸水性複合体の製造方法においては、繊維質基材に単量体水溶液を噴霧し、繊維質基材に担持された単量体水溶液を重合させるようにしているので、基材の繊維に吸水性樹脂粒子を確実に互いに独立していわゆる数珠繋ぎの状態で付着できる。このようにして製造した吸水性複合体は、その内部に吸水性樹脂粒子が互いに独立して均一に分散されているので、吸水速度が高く、吸水量が大きく、且つ柔軟性が高い。このため本発明方法により製造する吸水性複合体は、例えば紙おむつ等の衛生材料に好適である。また更に、繊維質基材を予め加熱による起毛処理をする場合は、更に高性能な吸水性複合体を製造できる。また、得られる吸水性複合体を熱圧縮して吸水性複合体の表面に凹凸模様を付ける場合は、吸水速度、吸水量等を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸水性複合体の連続的製造方法に用いる製造装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
２繊維質基材ロール
４繊維質基材
５吸水性複合材料
６起毛処理部
７、１４スプレーノズル
８単量体水溶液槽
１０添加剤槽
１２、１６、２２紫外線ランプ
１８表面処理剤槽
２０表面処理剤塗工用スプレーノズル
２４吸水性複合体
２６熱圧縮ロール
２７圧縮吸水性複合体
２８製品吸水性複合体ロール
１００第１重合処理部
１１０第２重合処理部
１２０第３重合処理部
１３０保温部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a water-absorbent composite useful for producing disposable diapers, sanitary napkins and the like. According to this production method, it is possible to produce a water-absorbing composite having a high water absorption rate and a high water absorption amount while maintaining the flexibility of the fibrous base material.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, water-absorbing composites used for paper diapers, sanitary napkins, etc. are generally dispersed by uniformly dispersing a water-absorbing resin powder such as cross-linked polyacrylic acid on a fibrous base material such as paper, pulp or nonwoven fabric. Is manufactured. However, according to this manufacturing method, it is difficult to reliably fix the water absorbent resin powder to the fibrous base material. Also, the operation is complicated in that the powder is handled.
[0003]
In order to solve the above problems, after spraying a monomer mixture aqueous solution composed of acrylic acid and acrylate onto a fibrous base material, the sprayed single amount is irradiated with ionizing radiation, fine particle ionizing radiation, etc. A method is known in which a body mixture is polymerized to fix a water absorbent resin to a fibrous base material.
[0004]
Patent Document 1 discloses a method for producing a water-absorbing composite similar to the above by using means for polymerizing an aqueous monomer solution supported on fibers constituting a substrate by UV irradiation. Yes. In this publication, the polymerization conversion rate is obtained by polymerizing most of the monomers by UV polymerization so that no unreacted monomers remain after polymerization, and then irradiating with an electron beam and then irradiating with UV. It is described that it is preferable to increase the value. As described above, in order to produce a water-absorbing composite in which unreacted monomers do not remain even when the UV polymerization method is employed, it has been necessary to employ a complicated production process.
[0005]
In Patent Document 2, a water-absorbing and water-holding ability is high by dropping and adhering a monomer aqueous solution droplet during polymerization onto a fibrous base material to complete redox polymerization on the fibrous base material. A method for obtaining a complex is described.
[0006]
Patent Document 3 discloses that, in a similar water-absorbent composite, the fiber substrate has a porosity of 50 to 99.5%, and the primary particle diameter of the water-absorbent resin particles carried on the substrate. Is 50 to 1000 μm, and the base material is 1 m. ² It is described that the amount of water-absorbing resin supported per unit is preferably 10 to 500 g.
[0007]
According to the inventions described in Patent Document 2 and Patent Document 3, since the monomer aqueous solution is polymerized on the fibers constituting the base material, the water-absorbing resin particles obtained are fixed to the fibers and integrated. Many of the problems that occur when applying a powdered water-absorbing resin to a fibrous base material have been solved.
[0008]
However, in the invention described in each of the above publications, the base material 1m ² There is a problem that even if the amount of water-absorbing resin fixed per unit is increased, the amount of water absorption of the produced water-absorbing composite does not increase proportionally. That is, the water absorbent resin fixing amount is 100 g / m. ² In the above case, even if the fixing amount was further increased, an increase in water absorption corresponding to the increase was not obtained. Further, when the amount of fixing is large, there also occurs a problem that unreacted monomers easily remain.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-1-292103 (pages 1 to 3)
[Patent Document 2]
JP 2000-328456 A (Claim 1)
[Patent Document 3]
JP-A-9-67403 (Claims)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, a flexible water-absorbing composite that can fix a large amount of water-absorbing resin, is excellent in water absorption and absorption speed, and contains only a few unreacted monomers is produced on an industrial scale. Providing a method was an issue.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors further sprayed an aqueous monomer solution such as acrylic acid onto the water-absorbent composite material in which fine particles of the water-absorbent resin are fixed to the fibrous base material. After that, by adopting a means of polymerizing the monomer aqueous solution supported in fine particles on the fibrous base material, the generated water-absorbing resin is separated substantially with the fiber of the fibrous base material as the central axis. The amount of water-absorbing resin fixed can be greatly increased while maintaining the state of being fixed to the fiber in the form of beads as spherical fine particles, and the fibrous base material to which the water-absorbing resin manufactured in this way is fixed is appropriate. In addition to having flexibility, the amount of water absorption increases in proportion to the amount of water-absorbent resin fixed, and when the fibrous base material is previously brushed, the amount of water-absorbent resin fixed is further increased while maintaining flexibility. Can be like this In the case where the thermal compression treatment is further performed on the fibrous base material to which the water-absorbing resin produced is fixed, the liquid diffusion rate and the anti-reverse property are found to be greatly improved, and the present invention has been completed. .
[0012]
That is, the present invention supports a water-absorbing composite material formed by adhering fine particles of a water-absorbent resin to a fibrous base material, and a monomer aqueous solution mainly composed of acrylic acid and / or a salt thereof, supported in the form of fine particles. And then polymerizing the monomer supported on the water-absorbing composite material.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A feature of the method for producing a water-absorbent composite of the present invention is that, when fixing water-absorbing resin particles on a fibrous base material, the aqueous monomer solution is applied to the surface of the base material in several steps. As an embodiment, when a monomer aqueous solution is applied to the substrate surface more than once in a series of manufacturing steps (after the majority of the monomer first applied on the substrate is polymerized, Repeat the operation of coating and polymerizing the monomer aqueous solution on the same surface) and using the water absorbent composite material with the water absorbent resin particles already fixed as the starting material, and then coating and polymerizing the monomer aqueous solution on top of it. There is a case.
[0014]
The water-absorbing composite material of the starting material may be produced by any method. However, as shown below, the fibrous base material that has not been subjected to raising treatment, or the fibrous base material that has undergone raising treatment has acrylic acid and It can be preferably produced by a method in which an aqueous monomer solution mainly containing a salt thereof is supported in fine particles and then the monomer supported on the fibrous base material is polymerized.
[0015]
As the fibrous base material, a nonwoven fabric is preferable. In the present invention, the non-woven fabric is a generic term for a non-woven fabric in a narrow sense, that is, a carded or air-laid web and a loosely converged pad of fibers, in addition to a fiber web to which base fibers are fixed with a binder. The nonwoven fabric used in the present invention is more preferably produced by heat-sealing base fibers with binder fibers. This non-woven fabric is more preferable because it can be raised later.
[0016]
The nonwoven fabric is preferably manufactured using a base fiber having a fineness (fiber thickness) of 2.0 to 20 dtex and a fiber length of 32 to 128 mm. When the fineness of the base fiber is less than 2.0 dtex, the air permeability of the obtained nonwoven fabric tends to be insufficient. On the other hand, if it exceeds 20 dtex, it is difficult to increase the amount of water-absorbing resin attached.
[0017]
When the fiber length of the base fiber is less than 32 mm, the strength of the nonwoven fabric tends to decrease. Moreover, when performing the raising process by the heating mentioned later, the raising of a fiber is insufficient and the fixed amount of a water absorbing resin tends to become too small. On the other hand, if it exceeds 128 mm, the carding process performed at the time of nonwoven fabric manufacture will become difficult.
[0018]
The basis weight of the nonwoven fabric is 10 to 100 g / m ² Is appropriate. The bulkiness of the nonwoven fabric is 0.1 × 10 in volume per gram of nonwoven fabric, that is, specific volume. ² ~ 2.0 × 10 ² ml / g is preferred.
[0019]
The base fiber material is a non-hydrophilic resin in that the monomer aqueous solution adheres to the fibers in independent fine particles when the monomer aqueous solution is atomized and supported on the substrate surface as described later. Is preferred. Specific examples include polyethylene, polypropylene, ethylene / propylene copolymer, polyethylene terephthalate, polyamide, polystyrene, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, and polyvinylidene chloride. Further, a nonwoven fabric using hydrophilic fibers such as rayon, cotton, and regenerated cellulose fibers as a minor component is also preferable. A non-woven fabric produced using such a non-hydrophilic resin fiber as a base fiber is preferable in that a water-absorbing resin obtained by polymerizing an aqueous monomer solution can be fixed to the fiber in the form of fine particles. If the paper itself does not have a certain degree of hydrophilicity, a paper diaper, a sanitary product, and the like manufactured using the water-absorbing composite can easily leak when used. For this reason, the nonwoven fabric used in the present invention is a nonwoven fabric subjected to a hydrophilic treatment, such as polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene phenol ether, polyoxyethylene sorbitan ester, polyoxyethylene alkyl fatty acid ester or polyoxyethylene oxypropylene. Nonwoven surfactants coated with anionic surfactants such as nonionic surfactants such as block polymers, higher fatty acid salts, alkylnaphthalene sulfonates, dialkyl succinates or alkyl sulfate esters are preferred.
[0020]
As a specific hydrophilization treatment method, when the base fiber is spun, the above-mentioned surfactant, that is, a hydrophilizing agent may be mixed in advance with the spinning raw material resin, and then it may be spun. Further, a hydrophilizing agent dissolved in a solvent or the like may be sprayed on the fiber after spinning.
[0021]
In the present invention, the fibrous base material may be used as it is, but is preferably used after raising by heating. The heating temperature is preferably near the softening point of the base fiber of the fibrous base material, and a temperature in the range of 70 to 150 ° C. is practically selected. The heating time varies depending on the heating temperature, but usually several to 180 seconds is appropriate. Further preferable heating conditions are heating at 80 to 110 ° C. for 20 to 60 seconds. The heating means is not limited. For example, the fibrous base material may be passed through a heating furnace over a predetermined time, hot air may be blown onto the fibrous base material, or the fibrous base material may be formed by an infrared lamp or the like. May be heated.
[0022]
As a result of a part of the fibers constituting the fibrous base material being oriented in a direction perpendicular to the base material surface by the heating method described above, the fibrous base material varies depending on the fiber length of the base fiber used in the fiber base material. Usually, the volume swells to about 1.3 to 3.0 times before the raising treatment. By appropriately selecting the fiber length of the base fiber and the heating conditions, it is preferable that the volume of the fibrous base material is expanded 1.5 to 2.5 times before the raising treatment by raising the hair by heating.
[0023]
As a raising treatment means such as a nonwoven fabric or a fiber web, a raising treatment means using, for example, a roll with a needle thread is known in addition to heating. However, when a mechanical brushing treatment means other than heating is employed, it is difficult to carry a large amount of a monomer aqueous solution, which will be described later, as fine particles on the fiber, and thus the water absorption amount of the resulting water-absorbing composite And the water absorption speed is inferior.
[0024]
The above-mentioned fiber base material or the above-mentioned raised fiber base material (usually in a sheet form) containing acrylic acid and / or a salt thereof (hereinafter collectively referred to as an acrylic monomer) as a main component The aqueous solution of the body is sprayed and carried. A preferred monomer is a mixture of acrylic acid and acrylate in which 20 to 90 mole percent of acrylic acid has been converted to an alkali metal salt or ammonium salt. Monomers other than acrylic acid monomers can be used in combination. Specific examples include methacrylic acid or a salt thereof, (meth) acrylamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and 2-acrylamido-2-methyl. Examples thereof include propanesulfonic acid or a salt thereof. The preferable usage amount of such a monomer is 20 mol% or less based on the total amount with the acrylic acid monomer.
[0025]
The preferable concentration of the monomer in the monomer aqueous solution is 20 to 80% by mass, and more preferably 40 to 60% by mass. If the monomer concentration is high, a large amount of the water-absorbent resin can be easily fixed on the fibrous base material, and the necessary heat energy can be reduced in the drying process after polymerizing the monomer. Therefore, it is preferable to use a monomer aqueous solution having a concentration as high as possible. Usually, a concentration near the saturation solubility of the monomer is selected.
[0026]
In addition to the monomer, it is preferable to add a crosslinking agent, a polymerization initiator, and the like to the monomer aqueous solution.
[0027]
Cross-linking agents include ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, and glycerin tri (meth) acrylate. N, N′-methylenebisacrylamide, diallyl phthalate, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl phosphate and the like.
[0028]
The addition ratio of the crosslinking agent is preferably from 100 to 1000 ppm, particularly preferably from 300 to 750 ppm, based on the total mass of the monomers.
[0029]
Polymerization of the monomer can be performed by a general radical polymerization method. In this case, the polymerization initiation method includes a thermal polymerization method using a compound that generates radicals by heat as a polymerization initiator, or ultraviolet rays, electron beams. A method of initiating polymerization by irradiation with active energy rays such as can be employed. A thermal polymerization method or a method of irradiating ultraviolet rays in the presence of a photopolymerization initiator (hereinafter referred to as a UV irradiation polymerization method) is preferable, and a UV irradiation polymerization method is particularly preferable.
[0030]
Examples of the thermal polymerization initiator include water-soluble radical polymerization initiators such as hydrogen peroxide, ammonium persulfate, potassium persulfate, t-butyl hydroperoxide, and cumene hydroperoxide. These compounds may be used as a redox polymerization initiator in combination with a reducing compound such as sodium bisulfite, sodium thiosulfate, L-ascorbic acid or amine.
[0031]
The photopolymerization initiator used for polymerization by the UV irradiation polymerization method is not particularly limited, and any photopolymerization initiator that can generate radicals by ultraviolet rays can be used. An initiator can be appropriately selected according to the purpose and used. Specifically, azo compounds such as 2,2′-azobis (2-aminodipropane) salt, ketones such as 1-benzoyl-1-hydroxycyclohexane and benzophenone, benzoin and alkyl ethers thereof, benzyl ketals, and anthraquinone Examples thereof include derivatives.
[0032]
A benzoyl group such as 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone and an azo group such as 2,2′-azobis {2- (2-imidazolin-2-yl) propane} are preferable.
[0033]
The addition amount of the photopolymerization initiator is preferably 100 to 2000 ppm with respect to the monomer. When the concentration of the photopolymerization initiator is less than 100 ppm, sufficient polymerization does not occur, and when it exceeds 2000 ppm, the degree of polymerization of the resulting polymer is lowered.
[0034]
In addition to the photopolymerization initiator, a thermal decomposition type radical polymerization initiator is preferably used in combination. By using this initiator in combination, thermal polymerization also occurs in parallel with UV polymerization. As a result, the polymerization conversion rate increases and the remaining amount of unreacted monomer can be reduced. The amount of the thermal decomposition type radical polymerization initiator added is preferably from 100 to 5000 ppm, particularly preferably from 500 to 2000 ppm, based on the monomer.
[0035]
The polymerization temperature is preferably 50 to 80 ° C. Therefore, the thermal decomposition type radical polymerization initiator is preferably a compound that decomposes in water at 80 ° C. or less to generate radicals. Specific examples thereof include persulfates such as ammonium persulfate and sodium persulfate.
[0036]
A chain transfer agent, a surfactant or the like may be further added to the monomer aqueous solution as an additive as necessary.
[0037]
The monomer aqueous solution can be carried in the form of an independent fine particle on the fibrous base material by spraying (coating) it onto the fibrous base material in the form of a mist as described above. As a method for atomizing the monomer aqueous solution, a known atomization technique can be used. Examples thereof include a droplet formation method, a droplet formation method using a spray nozzle, a droplet formation method using a rotating disk atomizer, and an ultrasonic method.
[0038]
The average diameter of the spray droplets is preferably 50 to 500 μm. When the average diameter is less than 50 μm, the droplet sprayed on the fibrous base material is likely to penetrate to the back side without adhering to the fibrous base material, and thus it may be difficult to adhere to the fibrous base material. When the average diameter of the droplets exceeds 500 μm, the adhesion of the droplets becomes uneven, and as a result, the water absorption amount and the water absorption rate of the water-absorbing composite material obtained by polymerization may be insufficient. The monomer aqueous solution having a size of 50 to 500 μm is subjected to polymerization and drying steps to become water-absorbing resin particles of approximately 30 to 300 μm, and is fixed to the fibrous base material.
[0039]
The amount of the monomer aqueous solution carried is such that the water-absorbent resin obtained by the polymerization is fixed to the fibrous base material in an amount of 5 to 500 g / m. ² And preferably 20-300 g / m ² It is.
[0040]
The fiber base material carrying the monomer aqueous solution is irradiated with ultraviolet rays (UV) as described above, or the base material is heated to a predetermined temperature, and the acrylic acid monomer is used as a crosslinking agent. Polymerize in the presence.
[0041]
In the polymerization, it is preferable to replace the atmosphere surrounding the monomer aqueous solution with an inert gas such as nitrogen gas so as to eliminate oxygen as much as possible.
[0042]
As the ultraviolet lamp, a mercury lamp capable of irradiating a wavelength of 250 to 450 nm, such as a high-pressure mercury lamp and a metal halide lamp, is preferably a mercury lamp with a lamp input of 30 to 240 W / cm. UV irradiation dose is 100-10000mj / cm ² , More preferably 2000 to 6000 mj / cm ² It is. Many mercury lamps can be used side by side according to the required dose.
[0043]
By the UV irradiation, most of the monomers (about 90% or more) complete the polymerization in about 5 to 60 seconds. At this time, the polymerization temperature is estimated to be about 80 to 90 ° C. as the temperature of the fine particles of the aqueous monomer solution applied to the substrate. In this manner, water-containing polymer particles containing about 15 to 30% by mass of water and 0.1 to 10% by mass of unreacted monomers are formed on the fibrous base material.
[0044]
Hereinafter, the water-absorbing composite material which is the starting material of the present invention is obtained by further heating for an appropriate time to reduce the unreacted monomer and to dry the water-containing polymer particles.
[0045]
As described above, in the present invention, a fibrous base material is formed by coating and polymerizing an aqueous monomer solution capable of forming a water absorbent resin on the surface of the water absorbent composite material produced by the above-described method. Increase the amount of water-absorbing resin on the material. Further, without using the water-absorbing composite material as described above as a starting material, the operation of applying the monomer aqueous solution to the fibrous base material and polymerization may be repeated a plurality of times in a series of manufacturing steps.
[0046]
In the latter case, the coating amount of the monomer aqueous solution per time is 10 to 1000 g / m. ² Is more preferable, and 50 to 500 g / m is more preferable. ² It is. Moreover, it is preferable to apply the next monomer aqueous solution when the polymerization of the previous monomer aqueous solution progresses and the polymerization rate reaches 50% or more. When the next monomer aqueous solution is applied when the polymerization rate of the previously applied monomer is less than 50%, droplets of the monomer aqueous solution coalesce with the semipolymer and form large particles. The resulting water-absorbing composite sheet is likely to be hard, and the water absorption tends to be insufficient.
[0047]
The number of repetitions of the carrying of the monomer aqueous solution and the polymerization operation may be one or more, and the number of repetitions is appropriately determined in consideration of the purpose of use of the resulting water-absorbing composite.
[0048]
For the details of operations such as loading of the monomer aqueous solution and polymerization of the monomer, the methods described in the production of the water-absorbing composite material as the starting material can be used as they are.
[0049]
According to the method for producing a water-absorbent composite of the present invention, the amount of water-absorbent resin fixed to the fibrous base material is 100 g / m. ² Or more, preferably 150-1000 g / m ² It is.
[0050]
After producing the water-absorbing composite by the above method, it is desirable to spray an aqueous solution of a crosslinking agent having a plurality of carboxyl groups and reactive epoxy groups (hereinafter referred to as surface treatment agent) on the composite. By this operation, the degree of crosslinking of the surface layer of the water-absorbent resin particles can be further increased.
[0051]
Examples of the surface treating agent include glycidyl ethers such as ethylene glycol diglycidyl ether and polyethylene glycol diglycidyl ether, polyols such as diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, glycerin and pentaerythritol, and polyamines such as ethylenediamine. The addition amount of the surface treatment agent is preferably 100 to 1000 ppm with respect to the water absorbent resin particles.
[0052]
The obtained water-absorbing composite is preferably further heat-compressed for the purpose of further improving the water absorption performance (water absorption speed, water absorption amount, liquid diffusibility, liquid reversion prevention property, etc.). The thermal compression is preferably performed using a hot press, a hot roll, an embossing roll, or the like.
[0053]
The heat compression temperature is preferably 50 to 150 ° C, more preferably 70 to 120 ° C. When the heat compression temperature is less than 50 ° C., a sufficient compression effect cannot be obtained, and when it is higher than 150 ° C., the flexibility of the water-absorbent composite obtained by thermally melting the fibrous base material may be impaired. Therefore, it is not preferable.
[0054]
The hot compression pressure is preferably from 0.01 to 100 MPa, more preferably from 0.1 to 10 MPa. Although heat compression time changes with heat compression temperature and heat compression pressure, 1 to 100 second is preferable.
[0055]
When heat-compressing on an industrial scale, it is particularly preferable to use a heat roll. Specifically, the water-absorbing composite is continuously guided between the rolls while being pressed so that a pair of rolls has a linear pressure of 1 to 100 kg / cm, and is thermally compressed between the rolls.
[0056]
The gap between the pair of rolls used for thermal compression is preferably 10 to 500 μm, although it depends on the thickness of the water-absorbing composite to be thermally compressed. If it is less than 10 μm, the fibrous base material may be cut, and if it exceeds 500 μm, the compression effect is insufficient.
[0057]
In the pair of rolls, it is preferable that an uneven pattern is formed on at least one of the rolls. The depth of the concavo-convex pattern is 0.001 mm or more, preferably 0.01 to 1 mm. The concavo-convex pattern is preferably such that the concavo-convex pattern is repeated at intervals of 10 mm or less, or a pattern that fits in a circle with a diameter of 10 mm is continuously formed at intervals of 10 mm or less. In the case of a pattern having a repetition interval exceeding 10 mm or a pattern that does not fit in a 10 mm circle, the advantages of the present invention that are generated by compressing the fibrous base material may not be sufficiently exhibited.
[0058]
Hereinafter, with reference to FIG. 1, an example of a continuous production process of a water-absorbent composite sheet incorporating the method for producing a water-absorbent composite of the present invention will be described. This production process includes a process 1 for producing a water-absorbing composite material as a main starting material, and a process 2 for polymerizing the monomer after the water-absorbing composite material is again loaded with the aqueous monomer solution.
[0059]
(Process 1)
In FIG. 1, 2 is a fibrous base material roll made of a wound nonwoven fabric. The fibrous base material wound around the roll 2 is preferably excellent in liquid permeability and gas permeability.
[0060]
The fibrous base material 4 fed out from the roll 2 is then sent to the raising treatment section 6 where it is heated and subjected to raising treatment. The treatment conditions for the raising treatment have already been described in detail.
[0061]
Next, a monomer aqueous solution containing a crosslinking agent, a polymerization initiator, and the like is applied by a spray nozzle 7 to the fibrous base material 4 that has been subjected to the raising treatment continuously by the heat treatment. In FIG. 1, 8 is a monomer aqueous solution tank for storing an aqueous solution of a monomer and a crosslinking agent, and 10 is an additive tank for storing an aqueous solution of an additive such as a polymerization initiator. The aqueous solution of the crosslinking agent and monomer in each tank and the aqueous solution of an additive such as a polymerization initiator are mixed and supplied to the spray nozzle 7.
[0062]
In this example, a thermal decomposition type radical polymerization initiator is used in combination with a photoinitiator as a polymerization initiator.
[0063]
The fibrous base material 4 carrying the monomer aqueous solution as described above is then sent to the first polymerization processing unit 100 provided with a plurality of ultraviolet lamps 12 on the upper side, where it is irradiated with ultraviolet rays from above. Thereby, the monomer coated on the fibrous base material 4 is polymerized. The inside of the first polymerization processing unit 100 is maintained in an inert gas atmosphere such as nitrogen gas, and oxygen is excluded as much as possible. As the ultraviolet lamp 12, a mercury lamp or a metal halide lamp is preferable.
[0064]
Thereby, the water-absorbing composite material 5 of the starting material of the present invention is obtained.
[0065]
(Process 2)
Thereafter, the same aqueous monomer solution as described above is applied to the water-absorbing composite material 5 obtained by passing through the first polymerization processing unit 100 using the spray nozzle 14 again. As a result, a sufficient amount of monomer is supported on the fibrous base material 4.
[0066]
Next, the water-absorbing composite material 5 on which the aqueous monomer solution has been applied again is sent to the second polymerization processing unit 110. Similar to the first polymerization processing unit 100, the second polymerization processing unit 110 is maintained in an inert atmosphere, and is provided with a plurality of ultraviolet lamps 16 at the upper part. Thus, the monomer coated again is polymerized.
[0067]
A spray nozzle 20 for applying a surface treatment agent for spraying the surface treatment agent stored in the surface treatment agent tank 18 is disposed downstream of the second polymerization treatment unit 110. The surface treatment agent is applied to the water-absorbing composite material 5 that has passed through the second polymerization processing unit 110 by the coating spray nozzle 20.
[0068]
A third polymerization processing unit 120 is provided downstream of the surface treatment agent coating spray nozzle 20. The third processing unit 120 is maintained in an inert gas atmosphere similarly to the second processing unit 110, and a plurality of ultraviolet lamps 22 are attached to the top thereof.
[0069]
When the water-absorbing composite material 5 coated with the surface treatment agent passes through the third treatment part, it is irradiated with ultraviolet rays, photoradical polymerization is performed, and polymerization heat generated as the photoradical polymerization proceeds. Due to the temperature rise due to the thermal polymerization initiator, the thermal polymerization initiator acts to start thermal polymerization, and the residual monomer is almost lost. Furthermore, the surface treatment agent increases the crosslink density near the surface of the water-absorbent resin particles.
[0070]
A heat retaining unit 130 is formed below the third polymerization processing unit 120, and the water absorbent resin particles are dried by passing the water absorbent composite material 5 to which the water absorbent resin particles are adhered. Thus, the water-absorbent composite 24 is obtained.
[0071]
(Heat compression treatment)
Reference numeral 26 denotes a heat compression roll, which compresses the water-absorbing composite.
[0072]
Various conventionally known methods can be adopted as a method for applying heat compression to the water-absorbent composite 24. As shown in FIG. 1, the water-absorbent composite is provided between a pair of opposed rolls 26 provided with heating means. A method in which the body 24 is continuously passed through the body 24 is preferable.
[0073]
After the thermal compression treatment, the compressed water-absorbing composite 27 is wound up, whereby a product water-absorbing composite roll 28 is obtained.
[0074]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
[0075]
【Example】
Example 1
Tetraethylene glycol diacrylate (Aronix M-240, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) as a crosslinking agent was added to a monomer aqueous solution (monomer total content 42 mass%) composed of 70 mol% sodium acrylate and 30 mol% acrylic acid. 05% by mass (based on monomer mass) was added, and the aqueous monomer solution was cooled to 20 ° C. Subsequently, nitrogen gas was blown into the monomer aqueous solution to reduce the dissolved oxygen concentration to 1 ppm or less.
[0076]
In this monomer aqueous solution, 0.02% by mass of 1-hydroxycyclohexyl-phenyl-ketone as a photopolymerization initiator (based on monomer mass) and 0.15% by mass of sodium persulfate as a thermal polymerization initiator (monomer quality) Amount basis) was added.
[0077]
On the other hand, an air-through nonwoven fabric made of PE / PP (weight per unit: 40 g / m ² ) 190 g / m of the prepared monomer aqueous solution using a spray nozzle ² The coating was performed so that (in the amount of the aqueous solution). The nonwoven fabric sprayed with this aqueous monomer solution was irradiated with ultraviolet rays using a high-pressure mercury lamp in a nitrogen atmosphere. UV light intensity is 1000mj / cm ² Met.
[0078]
The obtained water-absorbing composite material was further mixed with the above monomer aqueous solution at 190 g / m. ² Sprayed to (in the amount of the aqueous solution). Thereafter, ultraviolet rays were irradiated using a high-pressure mercury lamp in a nitrogen atmosphere. Ultraviolet light quantity is 2500mj / cm ² Met. The obtained water-absorbing composite has a water-absorbing resin of 160 g / m. ² It was fixed and flexible.
[0079]
Example 2
127 g / m of monomer aqueous solution ² After spraying so that the amount of the water-absorbent resin was fixed was 160 g / m, the same procedure as in Example 1 was repeated except that the polymerization was repeated a total of 3 times. ² A water-absorbing composite was obtained.
[0080]
Comparative Example 1
380 g / m of monomer aqueous solution at a time ² Except for spraying, the water-absorbent resin was 160 g / m in the same manner as in Example 1. ² A fixed water-absorbing composite was obtained.
[0081]
The water-absorbing composites of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were evaluated by the test methods described below. The results are shown in Table 1. Artificial urine (per 10 kg) has the following composition.
[0082]
Urea / NaCl / MgSO _Four ・ 7H ₂ O / CaCl ₂ ・ 2H ₂ O / pure water = 200g / 80g / 8.0g / 3.0g / 9709g
(Artificial urine water absorption)
A 300 ml beaker was filled with a water-absorbing complex cut into 6 cm × 7 cm and 200 ml of artificial urine and left at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the water-absorbing complex that swelled by absorbing artificial urine was taken out from the artificial urine, and the artificial urine adhered with a 200-mesh filter cloth was wiped off, and its mass was measured. Artificial urine water absorption A (kg / m ² ) Was calculated by the following formula.
[0083]
[Expression 1]
A = (W1-W2) /0.42
However, W1 shows the mass of the water absorbing composite after water absorption, and W2 shows the mass of the water absorbing composite before water absorption.
[0084]
(Artificial urine water absorption speed)
A 300 ml beaker was filled with 6 ml × 7 cm of the water-absorbing complex and 200 ml of artificial urine, and left at room temperature for 5 minutes. Thereafter, the water-absorbing composite or the water-absorbing resin-supported fibrous base material swollen by artificial urine was taken out from the artificial urine, and the artificial urine adhered with a 200-mesh filter cloth was wiped off, and its mass was measured. Artificial urine absorption speed B (kg / m ² ) Was calculated by the following formula.
[0085]
[Expression 2]
B = (W1-W2) /0.42
(Artificial urine suction speed)
The results are shown in Table 1.
[0086]
[Table 1]

[0087]
【The invention's effect】
In the method for producing a water-absorbing composite of the present invention, the aqueous monomer solution is further supported on the fibrous base material to which the water-absorbing resin is fixed, and the monomer is polymerized. The body has a large amount of fixed water-absorbing resin. Furthermore, in the method for producing a water-absorbing composite of the present invention, the aqueous monomer solution is sprayed onto the fibrous base material, and the aqueous monomer solution supported on the fibrous base material is polymerized. The water-absorbing resin particles can be reliably attached to the fibers of the base material independently of each other in a so-called beaded state. The water-absorbing composite produced in this way has water-absorbing resin particles dispersed uniformly and uniformly therein, so that the water-absorbing rate is high, the water-absorbing amount is large, and the flexibility is high. Therefore, the water-absorbent composite produced by the method of the present invention is suitable for sanitary materials such as paper diapers. Furthermore, when raising the fiber base material by heating in advance, a higher performance water-absorbing composite can be produced. In addition, when the resulting water-absorbing composite is heat-compressed to provide a concavo-convex pattern on the surface of the water-absorbing composite, the water absorption speed, the amount of water absorption, and the like can be further increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a production apparatus used in a continuous production method for a water-absorbent composite according to the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Fiber base roll
4 Fiber base material
5 Water-absorbing composite materials
6 Brushed treatment part
7, 14 Spray nozzle
8 Monomer aqueous solution tank
10 Additive tank
12, 16, 22 UV lamp
18 Surface treatment agent tank
20 Spray nozzle for surface treatment agent coating
24 Water-absorbing composite
26 Thermal compression roll
27 Compressed water-absorbing composite
28 Product water absorbent composite roll
100 1st polymerization processing part
110 Second polymerization processing section
120 Third polymerization processing section
130 Thermal insulation part

Claims

独立した吸水性樹脂の微細粒子をベース素材が非親水性樹脂からなる繊維質基材の繊維に固着してなる吸水性複合材料に、アクリル酸および／またはその塩を主成分とする単量体水溶液を微細粒子状に担持させた後、該吸水性複合材料に担持させた単量体を重合させることを特徴とする繊維質基材の繊維に独立した吸水性樹脂粒子が担持された吸水性複合体の製造方法。Monomer mainly composed of acrylic acid and / or salt thereof in water-absorbing composite material in which fine particles of independent water-absorbing resin are fixed to fibers of a fibrous base material whose base material is made of non-hydrophilic resin A water-absorbing material in which water-absorbing resin particles independent on fibers of a fibrous base material are supported by polymerizing a monomer supported on the water-absorbing composite material after the aqueous solution is supported in fine particles A method for producing a composite.

下記工程１及び工程２を含むことを特徴とする繊維質基材の繊維に独立した吸水性樹脂粒子が担持された吸水性複合体の製造方法。
（工程１）起毛処理を施したベース素材が非親水性樹脂からなる繊維質基材の繊維に、アクリル酸および／またはその塩を主成分とする単量体水溶液を微細粒子状に担持させた後、該繊維質基材に担持させた単量体を重合させて繊維質基材の繊維に独立した吸水性樹脂微粒子が担持された吸水性複合材料を得る工程
（工程２）工程１で得た吸水性複合材料に、更にアクリル酸および／またはその塩を主成分とする単量体水溶液を微細粒子状に担持させた後、該吸水性複合材料に担持させた単量体を重合させる工程The manufacturing method of the water absorptive composite body by which the water-absorbing resin particle independent on the fiber of the fibrous base material supported by the following process 1 and process 2 was supported .
(Step 1) A monomer aqueous solution mainly composed of acrylic acid and / or a salt thereof is supported in fine particles on fibers of a fibrous base material in which the base material subjected to raising treatment is made of a non-hydrophilic resin . Thereafter, a step of polymerizing the monomer supported on the fibrous base material to obtain a water-absorbing composite material in which water-absorbing resin fine particles independent on the fibers of the fibrous base material are supported (Step 2) is obtained in Step 1. A water-absorbing composite material is further loaded with a monomer aqueous solution mainly composed of acrylic acid and / or a salt thereof in the form of fine particles, and then the monomer supported on the water-absorbing composite material is polymerized.

吸水性樹脂の微粒子が繊維質基材に１００ｇ／ｍ²以上固着された吸水性複合体を得る請求項１又は２に記載の繊維質基材の繊維に独立した吸水性樹脂粒子が担持された吸水性複合体の製造方法。The water-absorbent composite particles in which fine particles of the water-absorbent resin are fixed to the fibrous base material in an amount of 100 g / m ² or more are obtained . A method for producing a water-absorbent composite.