(57)【要約】  吸収性ポリマーの乾燥法は、該吸収性ポリマーの提供を含む。Ｃ１０〜Ｃ２４エステル基を有する界面活性剤が吸水性ポリマーと混和される。界面活性剤の酸価は、吸水性ポリマーの乾燥効率をさらに高めるために高められている。さらに具体的には、界面活性剤の酸価が高められた後、該吸水性ポリマーは、高められた界面活性剤の酸価を有さない界面活性剤を含む吸水性ポリマーと比較して改善されたポンパビリティーおよび塗布性を示す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収性ポリマーの乾燥法であって、以下の工程；
吸収性ポリマーを提供する工程、
Ｃ１０〜Ｃ２４エステル基を有する界面活性剤を吸収性ポリマーと混和する工程、および
界面活性剤の酸価を高める工程
を有する、吸収性ポリマーの乾燥法。
【請求項２】
酸価を高める工程が、酸価を少なくとも０．５ｍｇ ＫＯＨ／ｇ高めることを有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
界面活性剤の酸価を高める工程が、酸を界面活性剤に添加することを有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
酸を添加する工程が、以下の構造：
【化１】
2009517510.tif 000006
［式中、Ｒは、それぞれ炭素原子９〜２３個を有する脂肪族基およびオレフィン基の群から選択される］
を有する脂肪酸を添加することを有する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
脂肪酸を、カプリン酸、ネオデカン酸、ペンタンデカン酸、ネオオクタン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストオレイン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキジン酸、およびそれらの組み合わせ物の群から選択する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
脂肪酸を、界面活性剤の全質量に対して少なくとも０．５質量部の量で添加する、請求項４記載の方法。
【請求項７】
界面活性剤を、Ｃ１０〜Ｃ２４エステル基を有する多価分子とさらに定義する、請求項１記載の方法。
【請求項８】
多価分子が、少なくとも３個のヒドロキシル基を有する糖アルコールの無水物を有する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
糖アルコールを、ソルビトール、グリセロール、マンニトール、キシリトール、マルチトール、ラクチトール、エリトリトール、ペンタエリトリトール、およびそれらの組み合わせ物から選択する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
界面活性剤がソルビタン脂肪酸エステルを有する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
ソルビタン脂肪酸エステルを、ソルビタン脂肪酸エステル１モル当たり約２０モルのアルキレンオキシドを有するアルコキシル化ソルビタン脂肪酸エステルとさらに定義する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
吸収性ポリマーを提供する工程が、吸収性ポリマーを形成するために、重合性酸、重合性酸のアミド、アミノ基またはアンモニウム基を含有するエステルおよびアミド、ヒドロキシアルキルエステル、カルボン酸塩、トリメチルアミン、第４級アンモニウム塩、スルホン酸、およびそれらの組み合わせ物から選択される不飽和分子を重合することを有する、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
吸収性ポリマーを提供する工程が、架橋剤および不飽和分子を反応させることを有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
界面活性剤を吸収性ポリマーと混和する工程が、重合に先立って界面活性剤を不飽和分子と混和することを有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
界面活性剤の酸価を高める工程が、界面活性剤を吸収性ポリマーと混和することに先立って酸を界面活性剤に添加することを有する、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
界面活性剤の酸価を高める工程が、界面活性剤を不飽和分子と混和した後に酸を界面活性剤および不飽和分子に添加することを有する、請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
さらに、吸収性ポリマーを粉砕する工程を有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１８】
さらに、粉砕された吸収性ポリマーを接触乾燥機の表面上で乾燥する工程を有する、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
さらに、吸収性ポリマーを粉砕する工程を有する、請求項１記載の方法。
【請求項２０】
界面活性剤を吸収性ポリマーと混和する工程が、界面活性剤を粉砕された吸収性ポリマーと混和することを有する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
界面活性剤の酸価を高める工程が、界面活性剤を粉砕された吸収性ポリマーと混和することに先立って酸を界面活性剤に添加することを有する、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
さらに、粉砕された吸収性ポリマーを接触乾燥機の表面上で乾燥する工程を有する、請求項２１記載の方法。
【請求項２３】
以下の工程；
Ｃ１０〜Ｃ２４エステル基を有する界面活性剤を提供する工程；および
界面活性剤の酸価を少なくとも０．５ｍｇ ＫＯＨ／ｇ高める工程
を有する、界面活性剤を処理する方法。
【請求項２４】
酸価を高める工程が、酸を界面活性剤に添加することを有する、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
酸を添加する工程が、以下の構造：
【化２】
2009517510.tif 000007
［式中、Ｒは、それぞれ炭素原子９〜２３個を有する脂肪族基およびオレフィン基の群から選択される］
を有する脂肪酸を添加することを有する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
脂肪酸を、カプリン酸、ネオデカン酸、ペンタンデカン酸、ネオオクタン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストオレイン酸、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキジン酸、およびそれらの組み合わせ物の群から選択する、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
脂肪酸を、界面活性剤の全質量に対して少なくとも０．５質量部の量で添加する、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】
界面活性剤を、Ｃ１０〜Ｃ２４エステル基を有する多価分子とさらに定義する、請求項２４記載の方法。
【請求項２９】
多価分子が、少なくとも３個のヒドロキシル基を有する糖アルコールの無水物を有する、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
糖アルコールを、ソルビトール、グリセロール、マンニトール、キシリトール、マルチトール、ラクチトール、エリトリトール、ペンタエリトリトール、およびそれらの組み合わせ物から選択する、請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
界面活性剤がソルビタン脂肪酸エステルを有する、請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
ソルビタン脂肪酸エステルを、ソルビタン脂肪酸エステル１モル当たり約２０モルのアルキレンオキシドを有するアルコキシル化ソルビタン脂肪酸エステルとさらに定義する、請求項３１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
１．発明の分野
一般に、本発明は吸水性ポリマーの乾燥法に関する。さらに具体的には、一般に本発明は吸水性ポリマーの乾燥効率を高めるために界面活性剤を吸水性ポリマーと混和する方法に関する。
【０００２】
２．関連技術の記載
しばしば、"ヒドロゲル"、ヒドロゲル形成性吸水性ポリマー、"高吸収性物質"またはＳＡＰｓ、吸収性ゲル材料またはＡＧＭｓ、または"親水コロイド"材料と呼ばれる吸水性ポリマーは、多数の用途において、最も顕著には体液を吸収するためのオムツおよび他の衛生用品において幅広く使用されている。吸水性ポリマーは、ワイピングクロス、保水剤、脱水剤、スラッジ凝集剤、使い捨てタオル、バスマットおよびドアマット、増粘剤、ペット用使い捨てトイレマット、凝縮防止剤、および種々の化学物質のための剥離制御剤においても使用されうる。そのような吸水性ポリマーは、例えばＵＳ特許番号３，６９９，１０３（Ｈａｒｐｅｒ他）、ＵＳ特許番号５，６６９，８９４および５，５９９，３３５（Ｇｏｌｄｍａｎ他）、およびＵＳ特許番号３，７７０，７３１（Ｈａｒｍｏｎ）の中で議論されている。
【０００３】
これらの吸水性ポリマーは、置換および非置換の天然および合成のポリマー、例えば不飽和分子の架橋ポリマー、（共）重合された不飽和分子、適したグラフトベース上の１つ以上の不飽和分子のグラフト（コ）ポリマー、架橋セルロースエーテルまたはデンプンエーテル、天然物、例えばグアー誘導体（それらは水性液体中で膨潤されえ、かつそれらは化学的に変性された形であってよい）を含めた、種々の化学形態において入手可能である。最も一般的な吸水性ポリマーの中から挙げられるのは、一般に、不飽和カルボン酸、例えばアクリル酸、または不飽和カルボン酸の誘導体、例えばアクリル酸のアルカリ金属塩またはアンモニウム塩、アルキルアクリレート等を重合することによって作製される架橋ポリアクリレートである。水溶性であるこれらのポリマーは、カルボキシル基含有ポリマー鎖を、少量の慣例的な二官能性または多官能性のモノマー材料、例えばＮ，Ｎ'−メチレン−ビスアクリルアミド、トリメチロール−プロパン−トリアクリレートまたはトリアリルアミンと架橋することによって水不溶性にされる。架橋ポリアクリレートはなお、荷電したカルボキシル基を有する。荷電したカルボキシル基は、架橋ポリアクリレートを水膨潤性にさせることが可能であり、すなわち架橋ポリアクリレートは浸透力でもって体液を吸収しえ、このように流体と一緒にヒドロゲルを形成する。
【０００４】
一般に、吸水性ポリマーは水溶液中で形成される。結果的に生じる吸収性ポリマーそれ自体は、通常は水である水溶液を吸収し、かつ意図された用途において使用することができるように乾燥を要する。典型的に、吸収性ポリマーの乾燥を促進するために、吸収性ポリマーは、乾燥を速める目的で吸収性ポリマーの表面積を高めるために粉砕されている。
【０００５】
吸収性ポリマーを損傷することなく急速な乾燥を可能にするドラム乾燥(drum drying)は、吸収性ポリマーを乾燥するのに用いられる一般的な一方法である。ドラム乾燥において、粉砕された吸収性ポリマーは回転ドラム上の平行ノズルを介して供給される。吸収性ポリマーは、圧力をかけながらアプリケーターロールを用いてドラムの表面上に塗布される。塗布を通じて、それだけの表面を利用するために最大均一性の吸収性ポリマーフィルムを形成すること、および最大限の乾燥効率をもたらす吸収性ポリマーの均一の乾燥を達成することがその目的である。ドラムの一回転中に吸収性ポリマーフィルムは乾燥され、かつ固定ブレードによってドラムの表面から分離される。ドラムの表面からその一回転後に分離される前に吸収性ポリマーが十分に乾燥されることを保証するために、１００〜２５０℃のドラムの表面温度と０．１〜５ｒｐｍのドラムの回転速度とのバランスがとられる。正確な表面温度および回転速度は、個々のプロセスの考察に依存する。
【０００６】
慣例的なドラム乾燥プロセスにおいて、粉砕された吸収性ポリマーはアプリケーターノズルに至るパイプライン系を介して搬送される。粉砕された吸収性ポリマーは高圧でアプリケーターノズルを介して圧搾されるが、これは機械的な問題につながる。さらに、粉砕された吸収性ポリマーの固形分は、アプリケーターロールが最大均一性の吸収性ポリマーフィルムを形成することができるように２０質量部を下回っていなければならない。より高い固形分では、アプリケーターロールはその代わりに、追加の乾燥時間を要する吸収性ポリマーのより厚い面を有する厚みが異なる吸収性ポリマーフィルムを形成する。結果として乾燥機の能力は完全には利用されず、また吸収性ポリマーの乾燥効率は乏しい。
【０００７】
ＵＳ特許番号５，９４５，４９５（Daniel他）は、界面活性剤を吸収性ポリマー中に混和することによって吸収性ポリマーの乾燥効率を高める方法を開示する。界面活性剤、すなわち表面活性剤は親水基および疎水基を含む。界面活性剤は、多価分子、すなわち１個を上回るヒドロキシル基を有する分子、例えばソルビタンから形成されている。ヒドロキシル基は親水基であり、かつ疎水基はＣ１０〜Ｃ２４エステル基である。該エステル基は、１個のヒドロキシル基と脂肪酸、例えばラウリン酸とのエステル化によって形成される。粉砕された吸収性ポリマーの粉体レオロジーは、界面活性剤の添加によって改善される。さらに具体的には、吸収性ポリマーへの界面活性剤の添加後、乾燥機の表面に至るパイプラインを通り抜ける粉砕された吸収性ポリマーのポンパビリティーは、アプリケーターロールの使用による乾燥機の表面上での粉砕された吸収性ポリマーの塗布性(spreadability)と同様に改善される。
【０００８】
界面活性剤を有する吸収性ポリマーの乾燥効率の改善に関して現在まで向上がなされてきたにも関わらず、なお吸収性ポリマーの乾燥効率をさらに高める可能性が存続している。
【０００９】
本発明の概要および利点
主題発明は、吸収性ポリマーの乾燥法および界面活性剤の処理法を提供する。吸収性ポリマーの乾燥法は、該吸収性ポリマーの提供を含む。Ｃ１０〜Ｃ２４エステル基を有する界面活性剤が吸水性ポリマーと混和される。界面活性剤の酸価は、吸水性ポリマーの乾燥効率をさらに高めるために高められている。さらに具体的には、界面活性剤の酸価が高められた後、吸水性ポリマーは、高められた酸価を有さない界面活性剤を含む吸水性ポリマーと比べて改善されたポンパビリティーおよび塗布性を示す。
【００１０】
有利な態様の詳細な記載
主題発明に従って、吸収性ポリマーの乾燥法は、該吸収性ポリマーの提供を含む。この中で用いられる吸収性ポリマーは、"ヒドロゲル"、ヒドロゲル形成性吸水性ポリマー、"高吸収性物質"またはＳＡＰｓ、吸収性ゲル材料またはＡＧＭｓ、または"親水コロイド"材料とも呼ばれうる。該吸収性ポリマーは、多数の用途において、最も顕著には体液を吸収するためのオムツおよび他の衛生用品において役に立つ。吸収性ポリマーは、ワイピングクロス、保水剤、脱水剤、スラッジ凝集剤、使い捨てタオル、バスマットおよびドアマット、増粘剤、ペット用使い捨てトイレマット、凝縮防止剤、および種々の化学物質のための剥離制御剤においても使用されうる。
【００１１】
主題発明の目的に適した吸収性ポリマーは、不飽和分子の架橋ポリマー、（共）重合された不飽和分子、適したグラフトベース上の１つ以上の不飽和分子のグラフト（コ）ポリマー、架橋セルロースエーテルまたはデンプンエーテル、天然物、例えばグアー誘導体（それらは水性液体中で膨潤されえ、かつそれらは化学的に変性された形であってよい）、およびそれらの組み合わせ物を含む。前述の吸収性ポリマーの全ては従来技術において公知である。
【００１２】
主題発明の目的のために、吸収性ポリマーを提供する工程は、典型的には吸収性ポリマーを形成するために不飽和分子の重合を含む。しかしながら、不飽和分子の重合後の、供給業者から取得されうる吸収性ポリマーが理解されるべきであり、かつ主題発明の乾燥法は、不飽和分子の重合の場所(site)とは異なる場所で実施されうる。
【００１３】
吸収性ポリマーの製造のために適した不飽和分子の例は、重合性酸、例えばアクリル酸、メタクリル酸、ビニルスルホン酸、ビニルホスホン酸、マレイン酸（その無水物を含む）、フマル酸、イタコン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンホスホン酸、重合性酸のアミド、例えばＮ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、アミノ基またはアンモニウム基を含有するエステルまたはアミド、例えばジアルキルアミノアルキルエステル、ヒドロキシアルキルエステル、カルボン酸塩、例えばマレイン酸ナトリウム、トリメチルアミン、第４級アンモニウム塩、例えばＮ，Ｎ，Ｎ−トリアルキル−Ｎ−（メチル）−アクリロイルオキシアルキルアンモニウム塩、スルホン酸、例えばビニルスルホン酸、およびそれらの組み合わせ物を含むが、しかしそれらに限定されない。典型的にはアクリル酸およびメタクリル酸は、それぞれポリアクリレートまたはポリメタクリレートの吸収性ポリマーを形成するために重合される不飽和分子として使用される。
【００１４】
代替的に、上で述べたように、適した吸収性ポリマーは、適したグラフトベース上の不飽和分子のグラフト重合によっても取得されうる。適したグラフトベースは、天然または合成に由来していてよく、その特定の例は、デンプン、セルロースまたはセルロース誘導体、および他のポリサッカリドおよびオリゴサッカリド、ポリアルキレンオキシド、特にポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオキシド、親水性ポリエステル、およびそれらの組み合わせ物を含む。
【００１５】
典型的には、架橋剤および不飽和分子が反応される。さらに具体的には、典型的に架橋剤は、不飽和モノマーの重合中に吸水性ポリマーの中へ重合によって導入される。架橋剤は吸収性をポリマーに付与し、それは他の点では液体を吸収する能力を保持する一方で水溶性、水不溶性であるとされる。
【００１６】
適した架橋剤は、メチレンビスアクリルアミドおよびメチレンビスメタクリルアミド、不飽和モノ−またはポリカルボン酸とポリオール、例えばブタンジオールとのエステルまたはエチレングリコールジアクリレートまたはジメタクリレート、およびトリメチロールプロパントリアクリレートおよびアリル化合物、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、例えばペンタエリトリトールトリアリルエーテル、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、リン酸、ビニルホスホン酸誘導体のアリルエステル、およびそれらの組み合わせ物を含むが、それらに限定されない。
【００１７】
架橋剤は、不飽和分子の官能基と反応するのに化学量論的に不十分な量で使用され、それによって吸収性ポリマー中の未反応の官能基が残る。未反応の官能基により、吸収性ポリマーは液体を吸収することが可能である。有利には、架橋剤は吸収性ポリマーの全質量に対して０．１〜５質量部、典型的には０．５質量部の量で含まれている。
【００１８】
吸収性ポリマーを形成するための重合技術は従来技術において公知である。とりわけ、典型的に重合はゲル重合によって水溶液中で行われる。ゲル重合において、１５〜５０質量％の１つ以上の不飽和分子の水溶液、架橋剤、および所望される場合、適したグラフトベースがフリーラジカル開始剤の存在下で、Ｔｒｏｍｍｄｏｒｆｆ−Ｎｏｒｒｉｓｈ（トロムドルフーノリッシュ）効果を利用して重合される（Ｂｉｏｓ Ｆｉｎａｌ Ｒｅｐ．３６３．２２； Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．１（１９４７）１６９）。
【００１９】
適した開始剤は、有機過酸化物、例えばベンゾイルペルオキシド、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、アゾ化合物、例えばアゾジイソブチロニトリル、無機ペルオキシ化合物、例えば（ＮＨ４）２Ｓ２Ｏ８またはＫ２Ｓ２Ｏ８またはＨ２Ｏ２を、単独でまたは、還元剤、例えば亜硫酸水素ナトリウムおよび硫酸鉄（ＩＩ）、または還元成分が脂肪族または芳香族スルフィン酸、例えばベンゼンスルフィン酸およびトルエンスルフィン酸およびこれらの酸の誘導体、例えばスルフィン酸のマンニッヒアダクト、アルデヒド、およびアミノ化合物を有するレドックス系と組み合わせて含む。代替的に、重合は高エネルギー電磁線を用いて開始されうる。
【００２０】
典型的に、重合は０℃〜１５０℃、有利には１０℃〜１００℃の範囲の温度内で行われる。通例、重合は不活性ガス雰囲気中で、例えば窒素下でも行われうる。
【００２１】
重合後、吸収性ポリマーは、それが形成されていた水溶液と結合される。吸収性ポリマーそれ自体は、商業的に使用可能な吸収性ポリマーを提供するために乾燥されなければならない。吸収性ポリマーを乾燥するために、典型的に、水溶液と結合されている吸収性ポリマーは接触乾燥機(contact dryer)に輸送される。吸収性ポリマーはヒドロゲルの形をしておりかつ容易には流動しないので、吸収性ポリマーは顆粒へと粉砕される。吸収性ポリマーの顆粒は、パイプラインを通して接触乾燥機に対してより容易にポンプ供給される。接触乾燥機は、吸収性ポリマーを乾燥するためのドラム乾燥機または従来技術において公知の任意の他のタイプの乾燥機であってよい。
【００２２】
Ｃ１０〜Ｃ２４エステル基を有する界面活性剤が、吸収性ポリマーの乾燥効率を高めるために吸収性ポリマーと混和される。界面活性剤は、界面活性剤を含まない吸収性ポリマーと比較して吸収性ポリマーの顆粒のレオロジーを改善しかつさらに潤滑剤として作用し、より高いおよびより大きい粘度のポリマー固体が同じポンプ圧力下で搬送されることを可能にすると仮定される。さらに具体的には、吸収性ポリマーへの界面活性剤の添加後、接触乾燥機の表面に至るパイプラインを通り抜ける顆粒のポンパビリティーは、アプリケーターロールの使用による接触乾燥機の表面上での顆粒の塗布性と同様に改善される。改善されたポンパビリティーおよび塗布性により、水溶液中での吸収性ポリマーのより高い固体含量がパイプラインを通してポンプ供給されることが可能となり、かつポンプ圧力を高めることなく接触乾燥機の表面上に効果的に塗布されうることが可能となる。より高い固体含量の結果として、さらに吸収性のポリマーが乾燥されえ、このように乾燥効率は高められる。
【００２３】
界面活性剤、すなわち表面活性剤は親水基および疎水基を含む。該界面活性剤は、多価分子、すなわち１個を上回るヒドロキシル基を有する分子とさらに定義されうる。さらに具体的には、ヒドロキシル基は親水基であり、かつ疎水基はＣ１０〜Ｃ２４エステル基である。
【００２４】
適した界面活性剤は、少なくとも３個のヒドロキシル基を有する糖アルコールの無水物を含むが、それらに限定されず、またそれは部分的にＣ１０〜Ｃ２４脂肪酸でエステル化されている。典型的に多価分子は、少なくとも３個のヒドロキシル基を有する糖アルコールの無水物を含む。部分エステル化後に残るヒドロキシル基は、２〜２０モルのアルキレンオキシド、例えばエチレンオキシドと反応されうる。
【００２５】
部分的にエステル化されており、かつ所望される場合アルコキシル化されている糖アルコールの無水物の例は、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、マルチトール、ラクチトール、エリトリトール、ペンタエリトリトール、およびそれらの組み合わせ物の群から選択される無水物を含むが、それらに限定されない。糖アルコールの無水物の例はソルビタンであり、それはソルビトールの無水物であり、かつ典型的には以下の構造を有する：
【化１】
2009517510.tif 000002
【００２６】
糖アルコールの無水物は部分的にＣ１０〜Ｃ２４脂肪酸でエステル化されている。Ｃ１０〜Ｃ２４脂肪酸は、有利には以下の構造を有する：
【化２】
2009517510.tif 000003
「式中、Ｒは、それぞれ炭素原子９〜２３個を有する脂肪族基およびオレフィン基の群から選択される」エステル化において使用されうる脂肪酸の特定の例は、カプリン酸、ネオデカン酸、ペンタンデカン酸(pentanedecanoic acid)、ネオオクタン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ミリストオレイン酸(myristooleic acid)、パルミチン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキジン酸、およびそれらの組み合わせ物を含む。脂肪酸によるエステル化は、エステル化されなかった多価アルコールの少なくとも１個のＯＨ基を残す程度にのみ行われる。例えば、１個のヒドロキシル基のみがラウリン酸でエステル化される場合、界面活性剤は、主にソルビタンモノラウレート（下で示される）、ソルビタン脂肪酸、およびより少量のジエステルおよびトリエステルを含有するエステルの混合物である。
【００２７】
【化３】
2009517510.tif 000004
【００２８】
他の適した脂肪酸の例は、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、マンニトールモノオレエート、グリセロールモノオレエート、およびグリセロールジオレエートを含むが、それらに限定されない。
【００２９】
上記の脂肪酸エステルはなお、少なくとも１つの遊離ヒドロキシル基を含有する。上で述べられたように、脂肪酸エステルはアルコキシル化されていてよい。さらに具体的には、遊離ヒドロキシル基は、さらにエチレンオキシド、プロピレンオキシドまたはエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物と反応されうる。脂肪酸エステルのそれぞれのモルに関して、２〜２０モルのアルキレンオキシドを使用することが有利である。アルコキシル化界面活性剤の一例は、Ｆｌｏｒｈａｍ Ｐａｒｋ，ＮＪのＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されている、ソルビタン脂肪酸エステル１モル当たり約２０モルのエチレンオキシドを有するエトキシル化ソルビタン脂肪酸エステルである。
【００３０】
有利には界面活性剤は、乾燥されるべき吸収性ポリマーの全固体含量に対して０．０１〜５質量部、さらに有利には０．０２〜２質量％の量で使用される。
【００３１】
界面活性剤は、様々な方法で吸収性ポリマー中に混和されうる。一例として、界面活性剤は重合に先立って不飽和分子と混和されえ、そのため重合後に界面活性剤はすでに吸収性ポリマー中に存在している。別の選択肢は、粉砕された吸収性ポリマー中に、その粉砕中または粉砕後のいずれかに、適した装置、例えばミンサー(mincer)を用いることによって界面活性剤を混和することである。
【００３２】
主題発明に従って、なおいっそう改善されたポンパビリティーおよび塗布性、およびそれに伴って吸収性ポリマーのより高い乾燥効率が、界面活性剤の酸価を高めることによって達成されることが見つかった。さらに具体的には、酸価を有利には少なくとも０．５ｍｇ ＫＯＨ／ｇ高めるために酸が界面活性剤に添加される。
【００３３】
典型的には、酸価範囲を有する界面活性剤が製造されかつ提供される。界面活性剤の酸価は、その中に存在する微量の脂肪酸によって影響を及ぼされ、それは界面活性剤中の微量の水からの加水分解に基づく界面活性剤のエステル基から形成される。酸価は、界面活性剤に水を加えることによって、かつ水が界面活性剤を十分に加水分解し、かつ界面活性剤の酸価を典型的に少なくとも０．５ｍｇ ＫＯＨ／ｇ高めることが可能な十分な期間のあいだ界面活性剤を貯蔵することによって高められうる。しかしながら、界面活性剤を十分に加水分解するために、水を有する界面活性剤は、界面活性剤の酸価を十分に高めるために数年間貯蔵されなければならないこともある。
【００３４】
有利には、界面活性剤に添加される酸は脂肪酸であり、それは添加と同時に即座に界面活性剤の酸価を高める。必要とはされていないが、酸価を高めるために界面活性剤中に混和される脂肪酸は、有利には界面活性剤を形成するのに使用されたのと同じ脂肪酸である。さらに具体的には、上記のように、脂肪酸は以下の構造を持つ：
【化４】
2009517510.tif 000005
「式中、Ｒは、それぞれ炭素原子９〜２３個を有する脂肪族基およびオレフィン基の群からされる」脂肪酸は、糖アルコールの無水物をエステル化するための、上で言及された任意の脂肪酸と同じであってよい。
【００３５】
典型的には、単に相対的に少量の脂肪酸が、界面活性剤の酸化を十分に高めるために界面活性剤に添加される必要がある。さらに具体的には、典型的に脂肪酸は、界面活性剤の全質量に対して少なくとも０．５質量部、有利には０．８質量部の量で添加される。
【００３６】
酸は、界面活性剤の酸価を高めるために吸収性ポリマーの製造中にそれぞれ異なる箇所で添加してよい。例えば、酸は界面活性剤を吸収性ポリマーと混和するのに先立って界面活性剤に添加してよい。代替的に、酸は界面活性剤を不飽和分子と混和した後に界面活性剤および不飽和分子に添加してよい。界面活性剤の酸価を十分に高めることを保証するために、界面活性剤、不飽和分子、および酸の混合物は、有利には適したミキサーで完全混合される。
【００３７】
界面活性剤の酸価を高めた結果、吸収性ポリマーの製造のプロセス効率は１０％まで高められる。さらに具体的には、プロセス効率の上昇は、主題発明に従って製造された吸収性ポリマーおよび従来技術の方法に従って製造された吸収性ポリマーの異なるポンプ速度および塗布性に従って測定される。ポンプ速度は、パイプラインを通して１０００ｋｇ／ｈｒで搬送するのに必要とされるポンプ圧力に関して測定される。主題発明に従って製造された吸収性ポリマーは、酸価が上昇されなかった界面活性剤を含む吸収性ポリマーより、パイプラインを通して吸収性ポリマーを１０００ｋｇ／ｈｒで搬送する圧力が少なくとも２ｂａｒ小さくて済む。塗布性は、吸収性ポリマーのサンプル３０ｇをプレスに設置し、該吸収性ポリマーの外部境界をチェックし、かつ吸収性ポリマーを１５秒間２ｂａｒの圧力にかけることによって測定される。酸価が上昇されなかった界面活性剤を含む吸収性ポリマーがプレスされ、かつ吸収性ポリマーの最初の外部境界と塗布後の外部境界との吸収性ポリマーの延展間隔(spread distance)が測定され、かつ主題発明の方法に従って製造された吸収性ポリマーのためのさらなる塗布試験における基準として設定される。次いで、主題発明に従って製造された吸収性ポリマーがプレスに設置され、かつ延展間隔が測定される。主題発明に従って製造された吸収性ポリマーは、酸価が上昇されなかった界面活性剤を含む吸収性ポリマーより少なくとも１．１１倍さらに延展する。
【００３８】
吸収性ポリマーに界面活性剤を混和し、かつ界面活性剤の酸価を高めた後の吸収性ポリマーの乾燥効率に関しての改善点を説明する以下の例は、該主題発明を説明するものであって、それを限定することを意図していない。
【００３９】
実施例１
ペンタエリトリトールトリアリルエーテル４部を、アクリル酸８００質量部に添加する。次いで、この混合物をＤＩ水２２３６質量部で希釈し、かつ断熱反応器中に設置する。付加的に、界面活性剤も該断熱反応器に添加する。さらに具体的には、Ｔ−ＭＡＺ（Ｒ）２０ エトキシル化ソルビタンモノラウレート界面活性剤を使用し、かつＴ−ＭＡＺ（Ｒ）２０の質量に対してラウリン酸０．８質量％をＴ−ＭＡＺ（Ｒ）２０に添加し、Ｔ−ＭＡＺ（Ｒ）２０の酸価を約０，６ｍｇ ＫＯＨ／ｇから約２．５ｍｇ ＫＯＨ／ｇに高める。次いで、Ｔ−ＭＡＺ（Ｒ）２０の約０．２質量％を反応器に添加する。次いで、窒素を反応混合物に吹き込んで溶存酸素含量を１ｐｐｍ以下に減少させる。反応混合物の温度は１０℃にて制御される。以下の開始剤を示された順序で添加する：
アスコルビン酸０．００８質量部；
過酸化水素水溶液３５質量％の０．０１６質量部
５分の誘導段階後、重合が開始しかつ８５℃の最大温度に１時間かけて到達する。ヒドロゲルの形である、このように得られた吸収性ポリマーは、残留アクリル酸レベルをさらに減少させるためにもう２時間のあいだ反応器中で保持する。次いで、該吸収性ポリマーをミンサー中で粉砕し、その後に水酸化ナトリウム溶液５０質量％の６４４．３８質量部を吸収性ポリマーに添加する。水酸化ナトリウム溶液を添加する前、吸収性ポリマーの温度は約６０℃であり、かつ水酸化ナトリウム溶液の温度は３８℃である。吸収性ポリマーの微粒子を、機械的に粉砕された吸収性ポリマーと混合する。さらに具体的には、該微粒子は０．０９０ｍｍ以下の直径を有する吸収性ポリマーの粒子である。微粒子は粉砕化の副産物であり、しばしば製造中に失われる。あらかじめ水０．５部とペーストにされていた約０．８部の微粒子を、機械的に粉砕されたポリマー（固体２２．５質量％）１０部の中に混ぜた。吸収性ポリマーと水酸化ナトリウム溶液との良好な混合、それに伴い吸収性ポリマーの均一な中和(homogeneous neutralization)を保証するために吸収性ポリマーを再びミンサーに通す。発熱反応である均一な中和に基づき、吸収性ポリマーは７５〜８０℃の温度を有する。
【００４０】
このようにして調製された機械的に粉砕された吸収性ポリマーを、ドラム乾燥機に吸収性ポリマーを輸送するために組み立てられたパイプラインを通して搬送する。該吸収性ポリマーを、４５ｂａｒの最大パイプライン圧力を生み出すことができるポンプによって輸送する。この場合、３０ｂａｒのポンプ圧力は、ドラム乾燥機当たり６４１５ｋｇ／ｈの搬送速度を確立する。
【００４１】
次いで、機械的に粉砕された吸収性ポリマー３０ｇをプレスに設置し、かつ該吸収性ポリマーに１５秒間２ｂａｒの圧力をかける。次いで、吸収性ポリマーの延展間隔を測定し、それは約８．９ｃｍである。
【００４２】
実施例２
吸収性ポリマーを、上で記載された実施例１におけるのと同じ方法で調製し、ただし、機械的に粉砕されたポリマー１０部当たり約０．８部の微粒子の代わりに、約０．８５部の微粒子を、機械的に粉砕されたポリマー１０部の中に混ぜる。機械的に粉砕された吸収性ポリマーを、３５ｂａｒのポンプ圧力でポンプによって再びパイプラインを通して搬送する。この場合、３５ｂａｒのポンプ圧力は、ドラム乾燥機当たり６６０７ｋｇ／ｈの搬送速度を確立する。より高いポンプ圧力によって得られるメリットは、実施例１（その際、ポリマーは３０ｂａｒのポンプ圧力で搬送される）と比較した場合に全体の効率の実質的な変化は見られなかったけれども、乾燥速度は、パイプラインを通してドラム乾燥機に供給されたポリマー中に含有される、より高い活性ポリマー固体に基づき高まることである。
【００４３】
実施例３
吸収性ポリマーを、上で記載された実施例１におけるのと同じ方法で調製し、ただし、ラウリン酸をＴ−ＭＡＺ（Ｒ）２０に添加しない。その代わりに、製造されたＴ−ＭＡＺ（Ｒ）２０は約３年の期間にわたりＴ−ＭＡＺ（Ｒ）２０を貯蔵することによって加水分解に付される。加水分解に基づき、Ｔ−ＭＡＺ（Ｒ）２０の酸価を約０．６ｍｇ ＫＯＨ／ｇから約２．５ｍｇ ＫＯＨ／ｇに高める。この場合、３１ｂａｒのポンプ圧力は、約６４４０ｋｇ／ｈの搬送速度を確立し、かつ延展間隔は約９．０ｃｍである。
【００４４】
比較例
吸収性ポリマーを、上で記載された実施例１におけるのと同じ方法で調製し、ただし、ラウリン酸をＴ−ＭＡＺ（Ｒ）２０に添加せず、かつ該Ｔ−ＭＡＺ（Ｒ）２０を比較のため加水分解しない。言い換えれば、約０．６ｍｇ ＫＯＨ／ｇの酸価を有するＴ−ＭＡＺ（Ｒ）２０を断熱反応器中の反応混合物に添加する。この場合、３１ｂａｒのポンプ圧力は、５９９０ｋｇ／ｈの搬送速度、および約８．０ｃｍの延展間隔を確立する。
【００４５】
主題に従って製造された吸収性ポリマーに必要とされるポンプ圧力と比較例に必要とされるポンプ圧力との比較によって明らかなように、さらにポリマー約７．０％を、主題発明に従って製造された吸収性ポリマーのより大きい体積に対応する乾燥機に供給する。さらに、主題発明の吸収性ポリマーの延展間隔は、比較例の吸収性ポリマーの延展間隔より少なくとも１．４倍大きい。主題発明に従って製造された吸収性ポリマーのポンプに要するポンプ圧力の量がより少ない結果、比較例の吸収性ポリマーと比べてより大きい延展間隔に加えて、約１０％のより大きい乾燥効率が主題発明に従って製造された吸収性ポリマーによって達成される。
【００４６】
本発明は例示的に記載されており、かつ使用される用語は限定というよりはむしろ説明の類の単語を意図していると理解されるべきである。明らかに、本発明の多数の変形および変化が上の教示に鑑みて可能であり、かつ本発明は、具体的に記載された以外の別の方法で行ってもよい。
【国際調査報告】
2009517510.tif 000008
2009517510.tif 000009
2009517510.tif 000010