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JP7621259B2 - 超吸収体粒子を製造する方法 - Google Patents

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Description

本発明は、モノマー溶液又はモノマー懸濁液を重合させることによって超吸収体粒子を製造する方法であって、得られた水性ポリマーゲルを空気循環ベルト乾燥機中で乾燥させるステップ、粉砕するステップ、分類するステップ、及び任意選択で熱的表面後架橋するステップを含み、水性ポリマーゲルが振動コンベヤーベルトによって空気循環ベルト乾燥機中に導入され、誘導装置がコンベヤーベルトの端部に位置している、方法に関する。
超吸収体は、おむつ、タンポン、衛生ナプキン及び他の衛生物品を製造するのに使用されるが、市場向け園芸において保水剤としても使用される。超吸収体はまた、水吸収性ポリマーとも称される。
超吸収体の製造は、論文「Modern Superabsorbent Polymer Technology」、F. L. Buchholz及びA. T. Graham、Wiley-VCH、1998年、71～103頁に記載されている。
性能特性、例えば49.2g/cm2 (AUL0.7psi)の圧力下でのゲルベッド透過率(GBP)及び吸収率を改善するために、超吸収体粒子は、一般に、表面後架橋される。これは、粒子表面の架橋のレベルを上げ、このことは49.2g/cm2 (AUL0.7psi)の圧力下での吸収率と、遠心保持容量(CRC)とを少なくとも部分的に分離することができる。この表面後架橋は、水性ゲル相中で実施することができる。しかしながら、好ましくは、乾燥させ、粉砕し、篩ったポリマー粒子(ベースポリマー)は、表面後架橋剤で表面コーティングされ、熱的表面後架橋される。この目的に好適な架橋剤は、ポリマー粒子の少なくとも2つのカルボン酸基と共有結合を形成することができる化合物である。
WO2008/087114 A1、WO2010/139680 A2及びEP2 700 667 A1は、振動コンベヤーベルトによる、空気循環ベルト乾燥機の搬送ベルトへの水性ポリマーゲルのロードについて記載している。
本発明の目的は、超吸収体を製造するための改善された方法、特に、使用される振動コンベヤーベルトのより安定な動作を提供することであった。
この目的は、
a)酸基を有し、少なくとも部分的に中和されている、少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマー、
b)少なくとも1種の架橋剤、及び
c)少なくとも1種の開始剤
を含むモノマー溶液又はモノマー懸濁液を重合させることによって超吸収体を製造する方法であって、
得られた水性ポリマーゲルを空気循環ベルト乾燥機中で乾燥させるステップ、粉砕するステップ、分類するステップ、及び任意選択で熱的表面後架橋するステップを含み、水性ポリマーゲルが振動コンベヤーベルトによって空気循環ベルト乾燥機中に導入され、誘導装置(1)がコンベヤーベルト(2)の端部に位置している、
方法によって達成された。
振動コンベヤーベルトは、垂直軸で周期的に旋回可能なコンベヤーベルトである。振動コンベヤーベルトのコンベヤーベルト自体は、本質的に一定の速度で走行する。振動コンベヤーベルトのコンベヤーベルトは、空気循環ベルト乾燥機のコンベヤーベルトより明らかに小さい幅を有する。振動コンベヤーベルトの周期的な旋回運動によって、空気循環ベルト乾燥機のコンベヤーベルトが全幅にわたってポリマーゲルで均質に被覆される。
誘導装置(1)、コンベヤーベルト(2)、及び駆動/偏向ドラム(3)を有する本発明の実施形態を示す図である。
本発明の好ましい一実施形態では、誘導装置(1)は、コンベヤーベルトの放出端部に配置されており、誘導装置(1)の長さは、コンベヤーベルトの長さの好ましくは5%～70%、より好ましくは10%～50%、きわめて好ましくは15%～30%であり、このコンベヤーベルトの長さは、放出端部からの旋回軸の距離である。
誘導装置(1)の高さは、好ましくは5～30cm、より好ましくは8～25cm、きわめて好ましくは10～20cmである。
誘導装置(1)の長さ及び高さは、例えば、5%～70%及び5～30cm、5%～70%及び8～25cm、5～70%及び10～20cm、10%～50%及び5～30cm、10%～50%及び8～25cm、10%～50%及び10～20cm、15%～30%及び5～30cm、15%～30%及び8～25cm、又は15%～30%及び10～20cmである。
誘導装置(1)は、コンベヤーベルトの走行方向に対して直角に角度αだけ走行方向においてコンベヤーベルトの中央に向かって回転していてもよく、誘導装置(1)は、好ましくは3°～15°、より好ましくは6°～12°、きわめて好ましくは8°～10°回転している。
コンベヤーベルトに接触している誘導装置(1)の部分は、硬すぎないようにするべきである。好適な材料は、天然又は合成ゴム、例えば、シリコーンゴム、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ハロゲン化ポリオレフィン、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)若しくはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)、又はポリエチレン(PE)である。シリコーンゴムが好ましい。
誘導装置(1)は、好ましくはコンベヤーベルトの湾曲に従う。好ましい誘導装置は、コンベヤーベルトから可能な限り短い距離にある。距離が長すぎると、ポリマーゲルは、誘導装置(1)とコンベヤーベルトの間で外側に移動する。距離が短すぎると、誘導装置(1)とコンベヤーベルトの間に摩擦、即ち望ましくない機械的荷重が生じる。
コンベヤーベルトに接触している誘導装置(1)の材料が十分に可撓性であるならば、誘導装置(1)をコンベヤーベルト上に直接置くことさえできる。実際に、コンベヤーベルト上に置かれた誘導装置(1)の可撓性材料、例えばシリコーンゴムを、内向きに、即ち、搬送されるポリマーゲルに向かって曲げることが可能である。
誘導装置(1)は、好ましくは、コンベヤーベルトの放出端部を越えて突出している。ここで好ましい誘導装置(1)は、偏向ドラム(3)において下向きに湾曲に従う。コンベヤーベルトの放出端部を越えて突出した誘導装置(1)の領域は、好ましくはコンベヤーベルトの走行方向に並行である。
本発明は、ポリマーゲルがコンベヤーベルトの下に入ることがあるという知見に基づく。このポリマーゲルは、次いで駆動ドラム又は偏向ドラムのドラム表面上に付く。ポリマーゲルはドラム表面上のベルトのずれを引き起こし、それはドラム上の循環コンベヤーベルトが側方に動くことを意味する。その上、駆動ドラムの表面上のポリマーゲルは、ドラムの滑り、即ち、駆動力の低減を引き起こす。誘導装置(1)は、ポリマーゲルがコンベヤーベルトの下に入ることを防止する。駆動ドラムのベルトのずれ及び滑りは、これによって防止される。
本発明の好ましい一実施形態では、戻りコンベヤーベルトの底面は、少なくとも1つのストリッピング装置によって、付着しているポリマーゲルが更に取り除かれる。
戻りコンベヤーベルトの底面はコンベヤーベルトの外側であり、それは転回後に更なる計量された量のポリマーゲルを受け取る。戻りコンベヤーベルトの上面はコンベヤーベルトの内側であり、それはポリマーゲルと接触することはない。
コンベヤーベルトの放出端部からのストリッピング装置の距離は、好ましくはコンベヤーベルトの長さの20%未満、より好ましくはコンベヤーベルトの長さの10%未満、きわめて好ましくはコンベヤーベルトの長さの5%未満であり、このコンベヤーベルトの長さは、放出端部からの旋回軸の距離である。
ストリッピング装置は、いかなる限定にも供されない。例えば、走行方向に横断して配置されたブラシが好適である。別の可能性は、スクレーパの使用である。スクレーパは、搬送方向に横断して配置された、非可撓性材料で作製されたストリッピング装置である。好適な非可撓性材料の例は、ポリテトラフルオロエチレンである。コンベヤーベルトへの損傷を防止するために、スクレーパは、コンベヤーベルトとの直接の接触がほとんどあるべきでなく、又は全くあるべきでない。スクレーパは、戻りコンベヤーベルトの走行方向に対して傾いているべきである。これは、付着しているポリマーゲルの剥離を促進し、コンベヤーベルトとスクレーパの間の詰まりを防ぐ。剥ぎ取られたポリマーゲルは、典型的には、空気循環ベルト乾燥機のコンベヤーベルト上に落下する。
スクレーパは、好ましくは、コンベヤーベルトの走行方向に対する垂直面に対して5°～45°、より好ましくは10°～35°、きわめて好ましくは15°～25°傾いている。戻りコンベヤーベルトの下側までのスクレーパの距離は、好ましくは0.1～5mm、より好ましくは0.2～2mm、きわめて好ましくは0.5～1.5mmである。
コンベヤーベルトは、好ましくは2～10m、より好ましくは2.5～8m、最も好ましくは3～6mの長さを有し、このコンベヤーベルトの長さは、放出端部からの旋回軸の距離である。
コンベヤーベルトは、好ましくは0.5～1.5m、より好ましくは0.6～1.2m、最も好ましくは0.7～0.9mの幅を有する。
コンベヤーベルトの速度は、好ましくは0.2～2.0m/秒、より好ましくは0.3～1.5m/秒、最も好ましくは0.4～1.0m/秒である。
この目的に慣用であるコンベヤーベルトを使用することが可能である。コンベヤーベルトの表面、即ちポリマーゲルと接触することになる側は、撥水性であるべきであり、23℃にて、好ましくは少なくとも60°、より好ましくは少なくとも80°、最も好ましくは少なくとも100°の水接触角を有するべきである。接触角は、濡れ挙動の尺度であり、DIN 53900により測定される。
コンベヤーベルト上のポリマーゲルの水含有量は、好ましくは20～80重量%、より好ましくは30～70重量%、最も好ましくは40～60重量%である。
コンベヤーベルト上のポリマーゲルの温度は、好ましくは60～105℃、より好ましくは70～100℃、最も好ましくは80～95℃である。
超吸収体の製造を以下に詳細に記載する。
超吸収体は、モノマー溶液又は懸濁液を重合させることによって製造され、典型的には水溶性である。
モノマーa)は、好ましくは水溶性であり、即ち23℃でのそれらの水への溶解度は、典型的には少なくとも1g/水100g、好ましくは少なくとも5g/水100g、より好ましくは少なくとも25g/水100g、最も好ましくは少なくとも35g/水100gである。
好適なモノマーa)は、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸及びイタコン酸である。特に好ましいモノマーは、アクリル酸及びメタクリル酸である。きわめて特に好ましいのは、アクリル酸である。
モノマーa)は、典型的には、重合阻害剤、好ましくはヒドロキノンモノエーテルを保存安定化剤として含む。
好適な架橋剤b)は、架橋に好適な少なくとも2つの基を有する化合物である。このような基は、例えば、ポリマー鎖へとフリーラジカル重合され得るエチレン性不飽和基、及びモノマーa)の酸基と共有結合を形成することができる官能基である。加えて、モノマーa)の少なくとも2つの酸基と配位結合を形成することができる多価金属塩もまた、架橋剤b)として好適である。
架橋剤b)は、好ましくは、ポリマーネットワークへとフリーラジカル重合され得る少なくとも2つの重合性基を有する化合物である。好ましい架橋剤b)は、例えば、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、メタクリル酸アリル、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリアリルアミン、テトラアリルアンモニウムクロリド、テトラアリルオキシエタンであり、EP0530438 A1に記載されており；ジ-及びトリアクリレートであり、EP0547847 A1、EP0559476 A1、EP0632068 A1、WO93/21237 A1、WO03/104299 A1、WO03/104300 A1、WO03/104301 A1及びDE 103 31 450 A1に記載されており；アクリレート基と共に更なるエチレン性不飽和基を含む混合アクリレートであり、DE 103 31 456 A1及びDE 103 55 401 A1に記載されており；又は架橋剤混合物であり、例えばDE 195 43 368 A1、DE 196 46 484 A1、WO90/15830 A1及びWO02/032962 A2に記載されている。
架橋剤b)の量は、いずれの場合にも、使用されるモノマーa)の総量に基づいて計算して、好ましくは0.05重量%～1.5重量%、より好ましくは0.1重量%～1重量%、最も好ましくは0.3重量%～0.6重量%である。架橋剤の含有量を増加させると、遠心保持容量(CRC)は低下し、21.0g/cm2(AUL0.3psi)の圧力下での吸収率は最大値を通過する。
使用される開始剤c)は、重合条件下でフリーラジカルを生じさせる全ての化合物、例えば熱開始剤、レドックス開始剤又は光開始剤であってもよい。好適なレドックス開始剤は、ペルオキソ二硫酸ナトリウム/アスコルビン酸、過酸化水素/アスコルビン酸、ペルオキソ二硫酸ナトリウム/亜硫酸水素ナトリウム、及び過酸化水素/亜硫酸水素ナトリウムである。好ましいのは、熱開始剤及びレドックス開始剤の混合物、例えばペルオキソ二硫酸ナトリウム/過酸化水素/アスコルビン酸を使用することである。使用される還元成分は、好ましくは、2-ヒドロキシ-2-スルフィナト酢酸の二ナトリウム塩;又は、2-ヒドロキシ-2-スルフィナト酢酸のナトリウム塩、2-ヒドロキシ-2-スルフィナト酢酸の二ナトリウム塩及び亜硫酸水素ナトリウムの混合物である。このような混合物は、Bruggolite(登録商標)FF6及びBruggolite(登録商標) FF7(Bruggemann Chemicals社、ハイルブロン、ドイツ)として入手することができる。
典型的には、モノマー水溶液が使用される。モノマー溶液の水含有量は、好ましくは40重量%～75重量%、より好ましくは45重量%～70重量%、最も好ましくは50%～65重量%である。モノマー懸濁液、即ち、溶解度を超えるモノマーa)、例えばアクリル酸ナトリウムを有するモノマー溶液を使用することもまた可能である。水含有量が増加すると、続く乾燥におけるエネルギー支出量が増加し、水含有量が低減すると、重合の熱が不十分にしか除去され得ない。
最適な作用のために、好ましい重合阻害剤は溶存酸素を必要とする。したがって、重合前に、不活性化、即ち不活性ガス、好ましくは窒素又は二酸化炭素を流すことによって、溶存酸素をモノマー溶液から除くことができる。モノマー溶液の酸素含有量は、重合前に、好ましくは1重量ppm未満まで、より好ましくは0.5重量ppm未満まで、最も好ましくは0.1重量ppmまで低減される。
重合のための好適な反応器は、例えば混練反応器又はベルト反応器である。混練機中、水性モノマー溶液又は懸濁液の重合において形成されたポリマーゲルは、例えば反転スターラーシャフト(contrarotatory stirrer shafts)によって連続的に粉砕され、これはWO2001/038402 A1に記載されている。ベルト上での重合は、例えばDE 3825366 A1及びUS 6,241,928に記載されている。ベルト反応器中の重合は、例えば押出機又は混錬機中で粉砕が必要なポリマーゲルを形成する。
乾燥特性を改善するために、混錬機によって得られた粉砕されたポリマーゲルを、更に押出することができる。
得られたポリマーゲルの酸基は、典型的には、部分的に中和されている。中和は、好ましくはモノマー段階で実施される。これは、典型的には、水溶液としての或いはその他好ましくは固体としての中和剤中の混合によって達成される。中和の程度は、好ましくは40～85mol%、より好ましくは50～80mol%、最も好ましくは60～75mol%であり、そのために慣用の中和剤を使用することができ、好ましくはアルカリ金属水酸化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩又はアルカリ金属炭酸水素塩、更にはそれらの混合物である。アルカリ金属塩の代わりに、アンモニア塩を使用することもまた可能である。特に好ましいアルカリ金属はナトリウム及びカリウムであるが、きわめて特に好ましいのは水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム又は炭酸水素ナトリウム、更にはそれらの混合物である。ここで、固体炭酸塩及び炭酸水素塩もまた、好ましくは重合前に直接モノマー溶液中に、重合中に又は重合後その乾燥の前にポリマーゲル中に、カプセル化形態で導入することができる。カプセル化は、不溶性の又は徐々にのみ可溶である材料で(例えば、皮膜形成ポリマー、不活性無機材料又は可融性有機材料によって)表面をコーティングすることによって達成され、これにより、二酸化炭素が乾燥中まで放出されず、且つ形成された超吸収体が高い内部多孔度を有する程度まで、固体炭酸塩又は炭酸水素塩の溶解及び反応が遅延される。
次いで、ポリマーゲルを、典型的には、残留水分率が、好ましくは0.5～10重量%、より好ましくは1～7重量%、最も好ましくは2～5重量%になるまで、空気循環ベルト乾燥機で乾燥させる。この残留水分率は、EDANA推奨試験方法No. WSP 230.2-05「Mass Loss Upon Heating」によって測定される。残留水分率が高すぎる場合には、乾燥したポリマーゲルは、低すぎるガラス転移温度Tgを有し、更なる加工にはもっぱら困難を伴う。残留水分率が低すぎる場合には、乾燥したポリマーゲルは脆すぎ、続く粉砕ステップにおいて、望まない大量の過度に小さい粒子サイズを有するポリマー粒子(「微粉」)が得られる。乾燥前のポリマーゲルの固体含有量は、好ましくは25重量%～90重量%、より好ましくは35重量%～70重量%、最も好ましくは40重量%～60重量%である。続いて、乾燥したポリマーゲルは圧砕され、任意選択で粗く粉砕される。
それ以降、乾燥したポリマーゲルは、典型的には粉砕されて分類され、粉砕に使用される装置は、典型的には、1段階又は多段階ロールミル、好ましくは2段階又は3段階ロールミル、ピンミル、ハンマーミル又は振動ミルであってもよい。
生成物の画分として除去されるポリマー粒子の平均粒子サイズは、好ましくは150～850μm、より好ましくは250～600μm、きわめて特定すると300～500μmである。生成物の画分の平均粒子サイズは、EDANA推奨試験方法No. WSP 220.2 (05)「Particle Size Distribution」によって測定することができ、ここで、篩い分け画分の質量比率を累積してプロットし、平均粒子サイズをグラフ上で決定する。平均粒子サイズは、本明細書では、累積50重量%を生じるメッシュサイズの値である。
性質を更に改善するために、ポリマー粒子を熱的表面後架橋することができる。好適な表面後架橋剤は、ポリマー粒子の少なくとも2つのカルボン酸基と共有結合を形成することができる基を含む化合物である。好適な化合物は、例えば、EP0 083 022 A2、EP0 543 303 A1、及びEP0 937 736 A2に記載されるような多官能性アミン、多官能性アミドアミン、多官能性エポキシド、DE 33 14 019 A1、DE 35 23 617 A1及びEP0 450 922 A2に記載されるような二官能性若しくは多官能性アルコール、又はDE 102 04 938 A1及びUS 6,239,230に記載されるようなβ-ヒドロキシアルキルアミドである。
表面後架橋剤の量は、いずれの場合にもポリマー粒子に基づいて、好ましくは0.001重量%～2重量%、より好ましくは0.02重量%～1重量%、最も好ましくは0.05重量%～0.2重量%である。
本発明の好ましい実施形態では、多価カチオンが、表面後架橋剤に加えて粒子表面に適用される。
本発明の方法に使用可能な多価カチオンは、例えば、二価カチオン、例えば、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、及びストロンチウムのカチオン、三価カチオン、例えば、アルミニウム、鉄、クロム、希土類、及びマンガンのカチオン、四価カチオン、例えば、チタン及びジルコニウムのカチオンである。可能な対イオンは、塩化物イオン、臭化物イオン、水酸化イオン、硫酸イオン、硫化水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸二水素イオン、及びカルボン酸イオン、例えば、酢酸イオン及び乳酸イオンである。水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、及び乳酸アルミニウムが好ましい。
使用される多価カチオンの量は、例えば、いずれの場合にもポリマーに基づいて、0.001重量%～1.5重量%、好ましくは0.005重量%～1重量%、より好ましくは0.02重量%～0.8重量%である。
表面後架橋は、典型的には、表面後架橋剤の溶液が乾燥ポリマー粒子に噴霧されるような方法で実施される。噴霧適用後、表面後架橋剤でコーティングされたポリマー粒子は、表面後架橋されて乾燥され、乾燥前と乾燥中との両方で表面後架橋反応が起こり得る。
表面後架橋剤の溶液の噴霧適用は、可動型混合装置を有する混合機、例えばスクリュー式混合機、ディスク式混合機及びパドル式混合機中で好ましくは実施される。特に好ましいのは、水平型混合機、例えばパドル式混合機であり、きわめて特に好ましいのは垂直型混合機である。水平型混合機と垂直型混合機との違いは混合シャフトの位置によりなされ、即ち水平型混合機は、水平に取り付けられた混合シャフトを有し、垂直型混合機は、垂直に取り付けられた混合シャフトを有する。好適な混合機は、例えば、水平型のPflugschar(登録商標)プラウシェアミキサー(plowshare mixers)(Gebr. Lodige Maschinenbau GmbH社、パーダーボルン、ドイツ)、Vrieco-Nauta連続ミキサー(Hosokawa Micron BV社、ドゥーティンヘム、オランダ)、Processall Mixmillミキサー(Processall Incorporated社、シンシナティ、米国)及びSchugi Flexomix(登録商標)(Hosokawa Micron BV社、ドゥーティンヘム、オランダ)である。しかしながら、流動床中で表面後架橋剤溶液に噴霧することもまた可能である。
表面後架橋剤は、典型的には、水溶液の形態において使用される。表面後架橋剤の、ポリマー粒子中への侵入深さは、非水性溶媒の含有量及び溶媒の総量を介して調整することができる。
表面後架橋は、好ましくは接触式乾燥機、より好ましくはパドル式乾燥機、最も好ましくはディスク式乾燥機中で実施される。好適な乾燥機は、例えば、Hosokawa Bepex(登録商標)Horizontal Paddle Dryer(Hosokawa Micron GmbH社、ラインガルテン、ドイツ)、Hosokawa Bepex(登録商標)Disc Dryer(Hosokawa Micron GmbH社、ラインガルテン、ドイツ)、Holo-Flite(登録商標)乾燥機(Metso Minerals Industries Inc.社、ダンビル、米国)、及びNara Paddle Dryer(NARA Machinery Europe社、フレッヒェン、ドイツ)である。その上、流動床式乾燥機もまた使用することができる。
表面後架橋は、ジャケットを加熱するか暖かい空気を吹き込むことによって、混合機それ自体中で行うことができる。等しく好適なのは、下流乾燥機、例えば、棚段乾燥機、回転管状炉、又は加熱可能なスクリューである。混合及び熱的表面後架橋を流動床式乾燥機中で行うことが、特に有利である。
好ましい反応温度は、100～250℃、好ましくは110～220℃、より好ましくは120～210℃、最も好ましくは130～200℃の範囲内である。この温度での好ましい滞留時間は、好ましくは少なくとも10分、より好ましくは少なくとも20分、最も好ましくは少なくとも30分、典型的には最大60分である。
続いて、表面後架橋されたポリマー粒子は、再度分類することができ、過度に小さいポリマー粒子及び/又は過度に大きいポリマー粒子が除去されて本方法へと再循環される。
性質を更に改善するために、表面後架橋されたポリマー粒子を、コーティング又は再湿潤化することができる。
再湿潤化は、好ましくは30～80℃、より好ましくは35～70℃、最も好ましくは40～60℃で実施される。過度に低い温度でポリマー粒子は塊を形成する傾向があり、より高い温度で水は既に顕著な程度まで蒸発している。再湿潤化のために使用される水の量は、好ましくは1重量%～10重量%、より好ましくは2重量%～8重量%、最も好ましくは3重量%～5重量%である。再湿潤化は、ポリマー粒子の機械的安定性を向上させ、それらの、静電荷を帯びる傾向を弱める。再湿潤化は、有利には、熱表面後架橋後に冷却機中で実施される。
自由膨潤速度及びゲルベッド透過率(GBP)を改善するのに好適なコーティングは、例えば無機不活性物質、例えば、水不溶性金属塩、有機ポリマー、カチオン性ポリマー、及び二価又は多価の金属カチオンである。ダストバインディング(dust binding)のための好適なコーティングは、例えばポリオールである。ポリマー粒子の望ましくない固化傾向に対抗するための好適なコーティングは、例えば、ヒュームドシリカ、例えばAerosil(登録商標)200、沈降シリカ、例えばSipernat(登録商標)D17、及び界面活性剤、例えばSpan(登録商標)20である。
本発明は、本発明の方法によって製造された超吸収体を含む衛生物品を更に提供する。
方法
この後に記載される、「WSP」と称される標準試験方法は、「Standard Test Methods for the Nonwovens Industry」、2005年版、国際的戦略パートナーのEDANA (Herrmann-Debrouxlaan 46、1160 Oudergem、Belgium、www.edana.org)とINDA (1100 Crescent Green、Suite 115、Cary、North Carolina 27518、米国、www.inda.org)とによる共同刊行、に記載されている。この刊行物は、EDANAとINDAとの両方から得ることができる。
測定は、別段の記述がない限り、23±2℃の周囲温度及び50±10%の相対空気湿度にて行われるべきである。吸水ポリマー粒子は、この測定前に完全に混合される。
遠心保持容量
遠心保持容量(CRC)は、EDANA推奨試験方法No. WSP 241.2 (05)「Fluid Retention Capacity in Saline, After Centrifugation」によって測定される。
抽出分
吸水ポリマー粒子の抽出分の含有量は、EDANA推奨試験方法No. WSP 270.2 (05)「Extractable」によって測定される。
実施例
脱イオン水、50重量%の水酸化ナトリウム溶液及びアクリル酸を連続的に混合することによって、中和度が71.3mol%に相当するように、アクリル酸/アクリル酸ナトリウム溶液を調製した。モノマー溶液の固体含有量は、38.8重量%であった。
使用したポリエチレン性不飽和架橋剤は、ポリエチレングリコール-400ジアクリレート(400g/molの平均モル質量を有するポリエチレングリコールから出発したジアクリレート)であった。使用した量は、モノマー溶液1t当たり2kgの架橋剤であった。
フリーラジカル重合を開始するために、モノマー溶液1t当たり、1.03kgの0.25重量%過酸化水素水溶液、3.10kgの15重量%ペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液、及び1.05kgの1重量%アスコルビン酸水溶液を使用した。
モノマー溶液のスループットは、20t/時であった。反応溶液は、23.5℃の供給温度を有した。
個々の成分を、6.3m3の収容能力を有するList Contikneter連続混錬反応器(LIST AG、アリスドルフ、スイス)中に、以下の量で連続して計量した:
20t/時のモノマー溶液
40kg/時のポリエチレングリコール-400ジアクリレート
82.6kg/時の過酸化水素溶液/ペルオキソ二硫酸ナトリウム溶液
21kg/時のアスコルビン酸溶液
架橋剤の添加ポイントと開始剤の添加サイトとの間で、モノマー溶液を窒素で不活性化させた。
滞留時間の約50%の後、粉砕し、篩うことによる製造工程から得た微粉の、反応器への付加的な計量添加(1000kg/時)があった。反応器中の反応混合物の滞留時間は15分であった。
得られた水性ポリマーゲルを、振動コンベヤーベルトによって、空気循環ベルト乾燥機のコンベヤーベルトに適用した。
空気循環ベルト乾燥機は、48mの長さを有した。空気循環ベルト乾燥機のコンベヤーベルトは、4.4mの有効幅を有した。
振動コンベヤーベルトは5mの長さを有した。コンベヤーベルトは0.8mの幅、及び0.5mの有効幅を有した。コンベヤーベルト上の水性ポリマーゲルの安息角は約15°であった。コンベヤーベルト上のポリマーゲル床の断面は約0.04m2であった。コンベヤーベルトの速度は0.5m/秒であった。
1つの端部位置から出発し、振動コンベヤーベルトは、13°の第1の旋回軸角β1から33°/秒の角速度へと加速し、20°の第2の旋回軸角β2から17°/秒の角速度へと減速し、第3の旋回軸角β3から他の端部位置へと減速した。旋回軸角の総計は50°であった。二重パス(第1の端部位置から他の端部位置へ、それから戻る)が約7秒続いた。循環コンベヤーベルトは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の表面を有した。
振動コンベヤーベルト上の水性ポリマーゲルの温度は、90℃であった。
図1に示すように、コンベヤーベルトの放出端部には、コンベヤーベルトの端部の各々に誘導装置(1)が位置した。誘導装置(1)は、いずれの場合も約1200mmの長さを有し、コンベヤーベルトの放出端部を越えて約100mm突出していた。コンベヤーベルトに接触している誘導装置(1)の部分はシリコーンゴムで作製され、約5mmの厚さを有した。誘導装置(1)は各々、コンベヤーベルトの走行方向に対して直角に約8.5°だけ走行方向においてコンベヤーベルトの中央に向かって回転している。コンベヤーベルトの放出端部を越えて延びる誘導装置の部分は、コンベヤーベルトの走行方向に対して再び平行であった。誘導装置(1)は、垂直になるまで偏向ローラー(3)の湾曲に従い、そこから真下に約165mm延びていた。
振動コンベヤーベルトの底面には、ストリッピング装置が位置した。ストリッピング装置は、戻りコンベヤーベルトの走行方向に横切って取り付けられた細長いスクレーパであった。スクレーパは、戻りコンベヤーベルトの走行方向に対して20°傾いていた。放出端部からのストリッピング装置の距離は約5cmであり、即ち、ストリッピング装置は、偏向ローラーの領域に位置していた。ストリッピング装置の戻りコンベヤーベルトまでの距離は1mmであった。戻りコンベヤーベルトの外側に付着している水性ポリマーゲルは、ストリッピング装置を使用して剥ぎ取られる。
循環コンベヤーベルトの動作には、問題はなかった。誘導装置(1)は、戻りコンベヤーベルトの上面に落下するポリマーゲルが、ドラムとコンベヤーベルトの間をポリマーゲルとして通過することを防止した。
空気循環ベルト乾燥機上に、空気/ガス混合物を水性ポリマーゲルの周りに連続的に流し、水性ポリマーゲルを乾燥させた。空気循環ベルト乾燥機中の滞留時間は37分であった。
乾燥させたポリマーゲルを粉砕し、150～850μmの粒径の画分へと篩った。
得られた吸水ポリマー粒子は、34.9g/gの遠心保持容量(CRC)、及び8.5重量%の抽出分含有量を有した。

Claims (15)

  1. a)酸基を有し、少なくとも部分的に中和されている、少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマー、
    b)少なくとも1種の架橋剤、及び
    c)少なくとも1種の開始剤
    を含むモノマー溶液又はモノマー懸濁液を重合させることによって超吸収体粒子を製造する方法であって、
    前記モノマー溶液又はモノマー懸濁液を重合させることによって得られた水性ポリマーゲルを空気循環ベルト乾燥機中で乾燥させるステップ、粉砕するステップ、及び分類するステップを含み、水性ポリマーゲルが振動コンベヤーベルトによって空気循環ベルト乾燥機中に導入され、誘導装置(1)が前記振動コンベヤーベルト(2)の放出端部に位置して、ポリマーゲルが前記振動コンベヤーベルトの駆動ドラム又は偏向ドラムのドラム表面上に付くことを防止し、前記振動コンベヤーベルトが垂直軸で周期的に旋回可能なコンベヤーベルトである、
    方法。
  2. 誘導装置(1)の長さが振動コンベヤーベルトの長さの15%～30%であり、振動コンベヤーベルトの長さは放出端部からの旋回軸の距離である、及び/又は誘導装置(1)の高さが10～20cmである、請求項1に記載の方法。
  3. 誘導装置(1)が、振動コンベヤーベルトの走行方向に対して直角に角度αだけ走行方向において振動コンベヤーベルトの中央に向かって回転している、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 誘導装置(1)が8°～10°回転している、請求項3に記載の方法。
  5. 振動コンベヤーベルトに接触している誘導装置(1)の部分がシリコーンゴムで作製されている、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 誘導装置(1)が振動コンベヤーベルトの湾曲に従う、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 誘導装置(1)が振動コンベヤーベルトの放出端部を越えて突出している、請求項6に記載の方法。
  8. 戻り振動コンベヤーベルトの底面が、少なくとも1つのストリッピング装置によって、付着しているポリマーゲルが取り除かれる、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 振動コンベヤーベルトの放出端部からのストリッピング装置の距離が振動コンベヤーベルトの長さの5%未満であり、振動コンベヤーベルトの長さは放出端部からの旋回軸の距離である、請求項8に記載の方法。
  10. 戻り振動コンベヤーベルトの底面に取り付けられたストリッピング装置がスクレーパである、請求項8又は9に記載の方法。
  11. スクレーパが、振動コンベヤーベルトの走行方向に対する垂線に対して15°～25°傾いている、請求項10に記載の方法。
  12. 戻り振動コンベヤーベルトの下側までのスクレーパの距離が0.1～5mmである、請求項10又は11に記載の方法。
  13. 振動コンベヤーベルトが2～10mの長さを有し、振動コンベヤーベルトの長さは放出端部からの旋回軸の距離である、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 振動コンベヤーベルトの表面が、23℃にて、少なくとも60°の水接触角を有する、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 乾燥、粉砕、及び分類した水性ポリマーゲルを、熱的表面後架橋する、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
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