JPH01131209A - 含水ゲル状重合体の中和方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は含水ゲル状重合体の中和方法に関する。

更に詳しくは、酸基を含有する含水ゲル状重合体の酸基
の一部または全部を中和する際に重合体の物性を低下さ
せず、しかも効率よく中和することができる中和方法に
関する。

（従来の技術および解決しようとする問題点）近年、自
重の数十倍から数百倍の水を吸収する吸水性重合体が開
発され、生理用ナプキン、紙オシメ等の衛生用品をはじ
めとして農林業分野、土木業分野等の保水・吸水材料に
利用されている。

この様な吸水性重合体は酸基を有するものが多く、その
合成方法は酸基含有モノマーを水溶液重合してなる含水
ゲル状重合体を経て製造されるのが一般的である。酸基
含有モノマーを水溶液重合し、得られた重合体をアルカ
リ金属の水酸化物等のアルカリ性を示す物質で中和する
ことは公知である。この際中和を均一なものにするため
には、重合体を細分化し十分な表面積をもたせて、アル
カリ性物質と接触させる必要がありた。含水ゲル状重合
体を機械的に細分化する方法としては、切断、押出等の
方法があるが、いずれの場合も含水ダル状重合体が強い
ゴム状弾性を有するため多大のエネルギーを要する等の
問題があった。

更にまた、中和の際に強いアルカリ性物質を用いると架
橋点の加水分解等が生じ得られる重合体の物性が低下す
る事がわかった。

従って、重合体の物性を低下させず、しかも効率のよい
含水ダル状重合体の中和方法が要望されていた。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記実情に鑑み鋭意研究を重ねた結果、
酸基を含有し、架橋構造を形成した含水ゲル状重合体の
酸基の一部または全部を中和するに際し、複数の回転撹
拌軸を有する容器内で含水ダル状重合体を該攪拌軸の回
転による剪断力により細分化しながら弱酸の塩を添加し
て中和を行なうこと全特徴とする含水ダル状重合体の中
和方法が、該重合体の物性を低下させず、しかも効率よ
く中和できることを見出し、本発明を完成した。

酸基を含有し、架橋構造を形成した含水ゲル状重合体は
種々の方法により得られるが、例えば、酸基含有上ツマ
−と分子内に重合性二重結合を２個以上有する架橋性七
ツマ−との共重合によるものやデンプン、セルロース、
ホリビニルブルコール等の親水性高分子の存在下で酸基
含有モノマーを水溶液重合することによって重合と同時
にグラフト結合やコンプレックスを形成することによる
もの等を挙げることができる。

含水ダル状重合体を前記例示の方法によって得る際に使
用する酸基含有モノマーとしては、たとえばアクリル酸
、メタクリル酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロ
パンスルホンｅ、２−Ｃｌり）ア／　ＩＪロイルエタン
スルホン酸、２−（メタ）アクリロイルプロパンスルホ
ン酸、マレイン酸、イタコン酸等を挙げることができ、
これらのうちの１種又は２種以上を用いることができる
。

架橋性モノマーとしては、たとえばエチレングリコール
、ジエチレングリコール、トリエチレンクリコール、グ
ロピレングリコール、１，４−ブタ／ジオール、１．５
−インタンジオール、１．６−ヘキサンジオール、ネオ
インチルグリコール、トリメチロールプロパン及ヒイン
タエリスリトールのジアクリレート又はジメタアクリレ
ート、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトー
ルのトリアクリレート又はトリメタアクリレート、ペン
タエリスリトールのテトラアクリレート又はテトラメタ
アクリレ−）、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド
、　Ｎ、Ｎ’−メチレンビスメタアクリルアミド、イン
シアヌル酸トリアリル、トリアリルアミン等を挙げるこ
とができ、これらのうちの１種又は２種以上を用いるこ
とができる。

本発明で用いられる複数の回転撹拌軸を有する容器は、
含水ダル状重合体に回転撹拌軸の回転により剪断力を与
え得るものである事が必要である。

回転撹拌軸は複数個である事が必要で、その様な容器の
中で双腕型ニーダ−は含水ゲル状重合体の細分化が効率
良く行なえるので好ましい。ニーダーを使用するに際し
ては、二本の回転撹拌軸を互いに逆方向に等速又は不等
速で回°転して使用する。

等速の場合は二本の回転撹拌軸の回転半径は互いに重な
りあう部分を有する状態で使用し、不等速の場合は二本
の回転撹拌軸の回転半径は互いに重ならない状讐で使用
する。回転撹拌軸はシグマ型、Ｓ型、バンバリー型ある
いは魚尾型などのいずれも使用できる。

本発明の方法にしたがえば酸基を有合し、架橋構造を形
成した含水ダル状重合体は、中和に際し上記のニーダー
の様な装置内で細粒化される。粒子径は含水ゲル状重合
体の状態によって異なるが、通常３１１ｍ以下のものを
得ることができる。得られ九含水ゲル状重合体粒子は粒
子相互間の粘着性が少ないのみならず重合容器の内壁や
攪拌翼からの離型性も極めて良好で、しかも流動性がよ
い。

上記のようにして細粒化された含水ダル状重合体に弱酸
の塩を添加して酸基の一部または全部を中和することに
より、含水ダル状重合体の中和が容易に達成できる。弱
酸の塩としては、従来から公知の無機又は有機の弱酸の
塩が使用でき、具体的な例としては、例えば炭酸アンモ
ニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カリウム
ナトリウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素ナトリウ
ム、炭酸水素カリウム、リン酸アンモニウム、リン酸ナ
トリウム、リン酸カリウム、ホク酸アンモニクム、ホク
酸ナトリウム、ホウ酸カリウム、しゆう酸アンモニウム
、しゆう酸ナトリウム、しゆう酸カリウム、酢酸アンモ
ニウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム等を挙げること
ができ、これらの１種又は２種以上の混合物を用いるこ
とができる。これら弱酸の塩の中でも炭酸塩が工業的に
入手が容易でしかも中和効率が良いので好ましく、炭酸
の強アルカリ塩、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム
、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等が特に好ま
しい。

弱酸の塩は水溶液あるいはスラリーで添加してもよいが
、粉末あるいは顆粒のような粉体のまま直接投入しても
よい。本発明の方法にしたがえば、含水ダル状重合体は
十分に細粒化されておシ、また細粒化された含水ダル状
重合体と弱酸の塩との混合も十分であるため、弱酸の塩
を水溶液やスラリーとする工程を経ることなく粉体のま
まで直接投入しても酸基含有含水ダル状重合体の中和か
可能となるものである。また、上記のように細粒化され
た含水ダル状重合体の混合が十分であるので、弱酸の塩
を粉体のまま投入する場合でも、その投入の仕方を特に
均一にする必要はない。

弱酸の塩投入後、所定の中和が達成されるまでの時間は
、含、水ダル状重合体の粒径や酸基の量などにより異な
るが、通常１０分から６０分である。

その際、弱酸の塩投入後、容器のふたを閉じて該系の温
度を昇温し、含水ダル状重合体からの水分の蒸発を促進
し、系を蒸すようにすると中和の達成は早くなる。

上記のように、本発明の中和方法にしたがえば、水溶液
のかたちでアルカリ佳物質を加え中和を行なう従来の方
法に比べて含水ダル状重合体の固形分の低下がなく、こ
のあとに続くであろう乾燥工程の負担を低減できる。更
にまた、従来から周知の中和方法、即ち水酸化ナトリウ
ムあるいは水酸化カリウムの如き強アルカリ性物質を加
えて中和を行なう方法では架橋構造を形成している架橋
点が加水分解により切断されて得られる重合体の物性が
劣化する等の問題がありたのに対し、本発明の方法にし
たがえばそのような問題は生じない。

更に弱酸の塩として炭酸塩を用いた場合は酵根が炭酸が
スとなって含水ゲル状重合体から容易に除去されると共
に著しく乾燥効率が高くなる。

本発明の方法にしたがりて弱酸の塩を加え中和が完了し
たあとも、含水ゲル状重合体粒子は粒子相互間の粘着性
が少ないのみならず重合容器の内壁や攪拌翼からの離型
性も極めて良好で、しかも流動性がよく、重合容器から
の取出しゃ乾燥工程を必要とする場合の取扱いが極めて
容易である。

従って該ゲル状重合体粒子を重合容器から取シ出すには
重合容器管傾斜あるいは転倒せしめて流し出すか、また
は回転撹拌軸の他に重合容器底部にスクリューを設けて
押出す等の方法により容易に行うことができる。

（実施例） 以下実施例および比較例を挙げて本発明を更に詳述する
が、本発明の範囲がこれらの例により限定されるもので
はない。尚実施例および比較例中のチは特に断シのない
限シ重ｔｑｂを又、部は重量部を意味するものとする。

またこれらの例に記載の吸水倍率および水可溶分は下記
の試験方法によって測定した数値を指す。

吸水倍率 重合体０．２ＩＩを不織布製のティーバッグ式袋（４０
鉗×１５０絹）に均一に入れ、０．９幅食塩水に浸漬し
、３０分後の重ｆｌｔ−測定し、次式に従って吸水倍率
を求めた。

水可溶分 重合体０．５．９−！１ｌｏ００１７の脱イオン水中に
分散し、１２時間攪拌後、Ａｌ＝紙で濾過し、Ｐ液の固
形分を測定して次式に従って水可溶分を求めた。

実施例１ 内容積２１．開口部１００顛Ｘ１００顛、深さ２００ｆ
ｉのジャケット付きステンレス製直方体容器に、アクリ
ル酸１８０部、トリメチロールグロノ９ントリアクリレ
ー）０．５３部および水９００部からなるモノマー水溶
液を入れ、窒素がスを吹き込み反応系内の窒素置換を行
なっ念。次にジャケットに２０℃の温水を通して加熱し
、重合開始剤として過硫酸アンモニウム０．２５部と亜
硫酸水素す）　ＩＪウム０．２５部を添加し、静置塊状
重合を行った。重合開始剤全添加して１５分後に重合が
開始し、モノマー水溶液は重合の進行に伴ない透明なゲ
ル状となった。重合開始剤を添加して３０分後にステン
レス製直方体容器内の温度は６０℃に上がり、以後下が
り始めた。次いでダルｔ−６０分間６０℃の温度に加熱
し、含水ゲル状重合体を取シ出し念。得られた約１００
ｍＸ１００關Ｘ１００ｍの含水ゲル状重合体を、内容！
Ｒ２１，開ロ部１６０ｍ×１５０ｗ１１深さ１３５ｘｉ
ｇｘ羽根の回転径７０ｍのシダｉ型羽根ｔｌ−２本有す
るジャケット付きステンレス製双腕型ニーダ−に移し、
ふたをして次いで２本のシダｉ型羽根をそれぞれ６７お
よび５６ｒａｐ、ｎｌの速度で回転させ、ジャケットに
８０℃温水を通して加熱しながら、含水ゲル状重合体ｔ
−細分化した。１０分間攪拌を続けたところ、約５　ｍ
ｌｌの径の細粒に細分化された。次いでふたをはずし、
粉末状無水炭酸ナトリウム９９．４部ｆ！：１０分間か
けて投入した。（重合体の中和率は７５モルチとなる）
再びふたをして２０分間攪拌を続けた。ふたをはずしフ
ェノールブタンイン溶液を滴下したところ、どの箇所に
おいても赤い発色は認められなかっ九。

得られた含水ゲル状重合体の細粒化物を５０メッシ、金
網上におき１５０℃の温度で１時間熱風乾燥した。乾燥
物の含水率は３％であった。この乾燥物を振動ミルを用
いて粉砕し、得られた粉体（以下吸収剤（１）という）
の吸水倍率および水可溶外を測定し、結果全館１表に示
し之。

比較例１ 実施例１における粉末状無水炭酸す）　ＩＪウムのかわ
シに４５係水酸化ナトリウム溶液１６６．７部を用いた
以外は実施例１と同様の操作をくシ返して、重合および
中和を行った。フェノールフタレイン溶液を滴下したと
ころ、どの箇所においても赤い発色は認められなかった
。

得られた含水ゲル状重合体′ｔ−５０メッシ、金網上に
おき１５０℃の温度で１時間熱風乾燥した。

乾燥物の含水率は１Ｏ３１チでありた。この乾燥物を振
動ミルを用いて粉砕し、得られ九粉体（以下、比較吸収
剤（１）という）の吸水倍率および水可溶外を測定し、
結果を第１表に示した。

実施例２ １３７部のトウモロコシデングンを６６０部の水に分散
させ、６０℃で１時間攪拌し糊化し念。

得られたデングン液にアクリル酸２００部およびトリメ
チロールグロノ母ントリアク１）Ｖ−）１．５４部を加
え、実施例１で用いた重合容器に移した。

窒素ガスを吹き込み反応系内の窒素置換を行なりた。ジ
ャケットに２０℃の温水を通して過熱し１重合開始剤と
して過硫酸アンモニクム０．３部と亜硫酸水素ナトリウ
ム０．３部を添加し、静置塊状重合を行った。重合開始
剤を添加して１０分後に重合が開始し、モノマー水溶液
は重合の進行に伴ないダル状となった。重合開始剤を添
加して２６分後に重合容器内の温度が７０℃に上がシ、
以後下が）始めた。次いでダルｔ−６０分間６０℃の温
度に加熱し、含水ゲル状重合体を取シ出した。得られた
約１００ｍＸ　１００龍Ｘ　１００ｍｍ、Ｏ含水）ｆル
状重合体を実施例１で用い九ニーダーに移し、実施例１
と同操作で含水ゲル状重合体を細分化した。

１０分間攪拌を続けたところ約５ｔＩＩの径の細粒に細
分化された。次いでぶ念ヲはずし、５９．６％炭酸ナト
リウム水スラリー１９７．４部ｔ−１２分間かけて投入
した。（重合体の中和率は８０モルチとなる）再びふた
をして２５分間攪拌を続けた。ふたをはずしてフェノー
ルフタレイン溶液を滴下したところ、どの箇所において
も赤り発色は認められなかっ次。

得られた含水ゲル状重合体の細粒化物ｔ−５０メツシユ
金網上におき１５０℃の温度で１時間熱風乾燥し念。乾
燥物の含水率は３チであった。この乾燥物を振動ミルを
用いて粉砕し、得られた粉体（以下吸収剤（２）という
）の吸水倍率および水可溶分を測定し、結果を第１表に
示した。

比較例２ 実施例２における５９．６％炭酸ナトリウム水スラリー
のかわシに、４５％水酸化ナトリウム溶液１９７、４部
を用いた以外は実施例２と同様の操作をくシ返して、重
合および中和を行った。フェノールフタレイン溶液全滴
下したところ、どの箇所においても赤い発色は認められ
なかった。

得られた含水ゲル状重合体’ｉ５０メッシ、金網上にお
き、１５０℃の温度で１時間熱風乾燥した。

乾燥物の含水率は８．２％でありた。この乾燥物を振動
ミルを用いて粉砕し、得られた粉体（以下比較吸収剤（
２）という）の吸水倍率および水可溶分を測定し、結果
を第１表に示した。

（発明の効果） 本発明の中和方法を適用して得られる重合体は、上記実
施例および比較例から明らかなように、中和による物性
の低下が見られない。即ち、吸水倍率が高く、水可溶分
が少ない吸収剤を得ることができる。更に付随する効果
として乾燥効率が良く１乾燥機に負担をかけないもので
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸基を含有し架橋構造を形成した含水ゲル状重合体
   の酸基の一部または全部を中和するに際し、複数の回転
   撹拌軸を有する容器内で、含水ゲル状重合体を該攪拌軸
   の回転による剪断力により細分化しながら弱酸の塩を添
   加して中和を行なう事を特徴とする含水ゲル状重合体の
   中和方法。 ２、複数の回転撹拌軸を有する容器が双腕型ニーダーで
   ある請求項１記載の含水ゲル状重合体の中和方法。 ３、弱酸の塩を粉体のまま添加する請求項１記載の含水
   ゲル状重合体の中和方法。 ４、弱酸の塩が炭酸塩である請求項１記載の含水ゲル状
   重合体の中和方法。