高吸水性樹脂等の機能化学品の開発sce-net.jp/main/wp-content/uploads/2018/08/2015VT523c12-11res.pdf · 高吸水性樹脂等の機能化学品の開発 201. 5年12月12日

高吸水性樹脂等の機能化学品の開発

201５年12月１2日元三洋化成工業株式会社

増田房義

SCE・Net「ケミカルズが産み出す日本の力」

2/108

会社紹介1

高吸水性樹脂の応用例

２

その他機能化学品の開発例４

高吸水性樹脂の開発

３

まとめ５

当社の概況（2013年度）

資本金 130億5,100万円

売上高 1,651億円

経常利益 92億円

従業員 1,917名

地域別売上構成

国内,61.1%

アジア,24.5%

その他,7.7%

アメリカ,6.7%

海外売上比率 38.9％

1.会社紹介

（海外採用を除く）

m2）

国内事業拠点Ⅰ.当社の概要 Confidential

衣浦工場（愛知県半田市、約14.0万

鹿島工場（茨城県神栖市、約13万m2）

本社・研究所・京都工場（東山区、約2.6万m2）

名古屋工場（愛知県東海市、約10万m2）

サンケミカル川崎工場（神奈川県川崎市、約1.1万m2）

東京支社・東京営業所（中央区）

北陸営業所（富山市）

名古屋営業所（中村区）大阪支社・大阪営業所（中央区）

中国営業所（広島市）

西日本営業所（福岡市）

桂研究所

5/108

海外事業拠点Ⅰ.当社の概要 Confidential

Sanyo Kasei (Thailand) Ltd.*

三大雅精細化学品（南通）有限公司*三洋化成精細化学品（南通）有限公司*

Sanyo Chemical & Resins, LLC*

Sanyo Chemical Texas Industries, LLC*

台湾三洋化成股份有限公司

韓国三洋化成株式会社

SAN NOPCO (KOREA) LIMITED 三洋化成(上海)貿易有限公司*SAN NOPCO (SHANGHAI) TRADING Co., Ltd.

SANAM Corp.*

*：連結関係会社

6/108

化粧品で保湿などの役割を担う“界面活性剤”

紙おむつで大活躍“高吸水性樹脂”

生活・健康産業関連

衛生管理で重要“殺菌剤” “抗菌剤”

人工腎臓で中空糸を束ねる“接着剤”

シャンプー、リンス、洗剤などの主成分“界面活性剤”

３９％

５５２億円

‘１2年度連結売上高1,426億円

1.会社紹介

プレゼンタープレゼンテーションのノートまず、生活や健康・医療産業で活躍している製品群です。紙おむつなどで活躍している高吸水性樹脂。化粧品で保湿成分として使われたり、シャンプー・リンス、洗剤などの主成分となる界面活性剤に加え、殺菌、抗菌剤や透析などで使われる人工腎臓の中にある中空糸を束ねる接着剤などがあります。本分野の昨年度の売上高は当社全体の３７％にあたる４４１億円でした。中でも、３０年ほど前に当社が世界に先駆け工業化に成功した高吸水性樹脂は紙おむつなどに使われ、現在でも中国を中心に需要は拡大しており、来年７月稼働を目指し、中国江蘇省南通市に能力増強のためのプラント建設を始めました。現在、当社の高吸水性樹脂のシェアーは国内１位、世界でも４位に位置しています。

7/108ダッシュボードなどの材料

“ウレタンビーズ”

変速機やエンジン用潤滑油を高性能化する添加剤

自動車シートの材料“ポリウレタンフォーム原料”

環境に配慮した自動車用水系塗料

環境に配慮した“水溶性切削油”

石油・輸送機産業関連

２３％

３２７億円

1.会社紹介


プレゼンタープレゼンテーションのノート自動車用途を中心に活躍している機械・輸送機産業には、変速機やエンジン用潤滑油を高性能化する添加剤。環境に配慮した水溶性切削油や自動車水系塗料用材料。自動車シートの材料となるポリウレタンフォーム原料、ダッシュボードやインパネに使われている自動車内装表皮材用ウレタンビーズなどがあります。本分野の昨年度の売上高は当社全体の２２％にあたる２６６億円でした。中でも潤滑油用添加剤は自動車メーカーが進める省燃費対応のＣＶＴと呼ばれる無段変速機用途への需要が増えています。潤滑油用添加剤のシェアーは国内１位、世界で２位といわれています

8/1０８携帯電話などの液晶の“ハードコーティング剤”

家電製品などへのほこり付着を防ぐ“永久帯電防止剤”

プラスチックを均一に着色する“顔料分散剤”

産業資材用や衣料の原糸製造で活躍“繊維製造用薬剤”

仕上がり面の美しいモデルが得られる“合成木材”

１２％

１７５億円

プラスチック・繊維産業関連

1.会社紹介


プレゼンタープレゼンテーションのノートプラスチック・繊維産業分野で活躍している製品はシートベルトやエアーバックなどの産業資材や衣料の原糸製造に使われる繊維製造用薬剤。家電製品などのプラスチックへのほこり付着を防止したり、電子部品の誤作動、静電気ショックを防ぐ、永久帯電防止剤。プラスチックを均一に着色する顔料分散剤。携帯電話などの液晶を保護するハードコーティング剤。自動車のデザイン決定などに使われるモデル用合成木材などがあり、本分野の昨年度の売上高は当社全体の１３％にあたる１５５億円でした。

9/1０８

ハードディスクや半導体の製造時に使われる洗浄剤

コピー機のトナーに使われる“トナーバインダー”

ＬＥＤの長寿命化に対応する”ＬＥＤ用封止樹脂“

蓄電素子“電気二重層コンデンサ用電解液”

高精細な画像を描ける“重合トナー中間体”

１４％

２０１億円

情報・電気電子産業関連

1.会社紹介


プレゼンタープレゼンテーションのノート

情報・電気電子関連分野で活躍している製品はハードディスクや半導体の製造時に使われる洗浄剤。コピー用インクのトナーに使われる材料。電気自動車のアシスト電源としての期待が高い電気二重層コンデンサ用電解液。ＬＥＤに使われる封止樹脂などがあり、本分野の昨年度の売上高は当社全体の１６％にあたる１８５億円でした。

10/108

“原油増産用ポリマー”

環境・住設関連、その他製品

掘削しやすくし、掘削後の壁を安定させる“泥水用薬剤”

排水中の汚濁物の沈降を促進する“高分子凝集剤”

ソファーのクッションなどに“ポリウレタンフォーム原料”

住宅や冷蔵庫、冷凍庫に“ポリウレタン断熱材原料”

１２％

１６９億円

1.会社紹介


プレゼンタープレゼンテーションのノート環境・住設関連で活躍している製品群は、排水中の汚濁物の沈降を促進する高分子凝集剤。原油を少しでも多く採掘するための原油増産ポリマー。地中を掘削する際に使われる泥水用薬剤。ソファーのクッションなどに使われるポリウレタンフォーム原料。住宅や冷蔵庫・冷凍庫に使われるポリウレタン断熱材原料があり、本分野の昨年度の売上高は当社全体の１２％にあたる１４３億円でした。

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

'50

'55

'60

'65

'70

'75

'80

'85

'90

'95

'00

'05

'06

'07

'08

'09

'10

'11

'12

'13 （年度）

売上高

（億円

）

特殊化学品

親水系高分子

親油系高分子

ウレタン関連製品

界面活性剤

高吸水性樹脂

永久帯電防止剤

ウレタンビーズ

柔軟剤

ＰＰＧ

潤滑油添加剤

ウレタン原料

臨床検査薬

合成木材

トナーバインダー

凝集剤

売上高の推移1.会社紹介

12/1０８

会社紹介1

高吸水性樹脂の応用例

２

その他機能化学品の開発例４

高吸水性樹脂の開発

３

まとめ５

２．高吸水性樹脂（ＳＡＰ）の開発「サンウェット」

2010年文部科学大臣表彰「開発部門賞」1983年毎日新聞「工業技術賞」1980年近畿化学協会「化学技術賞」

２.高吸水性樹脂の開発

25/1０８

14/108

紙おむつ

止水剤

土壌保水剤

パップ剤


15/1０８

膨潤ビデオ-1


16/1０８

膨潤ビデオ-２


３０年前は需要ゼロ、今は約２００万トン/年

SAPの世界需要量

ＳＡＰは日本から始まった

0

50

100

150

200

250

'83 '84 '85 '86 '87 '88 '89 '90 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00 '01 '02 '03 '04 '05 '06 '07 '08 '09 '10 '11 '12 '13 '14 '15

需要量

（万トン／年

）

南米・東欧・中東他

ヨーロッパ

北米

中国/東南アジア/オセアニア

日本

78万t

34万t

41万t

50万t

18万t

予測

４.高吸水性樹脂の開発

Graph3

'83'83'83'83'83

'84'84'84'84'84

'85'85'85'85'85

'86'86'86'86'86

'87'87'87'87'87

'88'88'88'88'88

'89'89'89'89'89

'90'90'90'90'90

'91'91'91'91'91

'92'92'92'92'92

'93'93'93'93'93

'94'94'94'94'94

'95'95'95'95'95

'96'96'96'96'96

'97'97'97'97'97

'98'98'98'98'98

'99'99'99'99'99

'00'00'00'00'00

'01'01'01'01'01

'02'02'02'02'02

'03'03'03'03'03

'04'04'04'04'04

'05'05'05'05'05

'06'06'06'06'06

'07'07'07'07'07

'08'08'08'08'08

'09'09'09'09'09

'10'10'10'10'10

'11'11'11'11'11

'12'12'12'12'12

'13'13'13'13'13

'14'14'14'14'14

'15'15'15'15'15

78万t

34万t

41万t

50万t

18万t

日本

中国/東南アジア/オセアニア

北米

ヨーロッパ

南米・東欧・中東他

需要量（万トン／年）

0.37

0

0.25

0.08

0.03

0.62

0

0.55

0.25

0.05

1.05

0.05

1.05

0.5

0.12

1.6

0.13

2.75

1

0.25

2.08

0.25

4.8

2.3

0.6

2.45

0.45

6.2

4

0.88

2.85

0.65

8.5

5.8

1.3

3.18

0.9

9.8

7.5

1.83

3.6

1.2

11.3

8.8

2.6

4.6

1.5

12.8

9.8

3.45

5.7

1.9

17.5

13

4.4

5.8

2.3

22.5

18

5.7

5.9

2.8

26.6

21.1

7

6

3.6

29.8

23.3

8.6

6.9

4.6

31.1

24.6

10.2

7.7

5.4

31.8

25.2

11.1

9

6.5

32

26

13

10

8

32

27

15

11.5

9.5

30

28.5

18.5

12

11

31

29

20

12

12.5

32

29

22.5

12.5

14

33

29.5

25

12.5

16

34

29.5

28

13

17.5

35

30

31.5

13

19

36

30

35

13.5

20.4

36.5

30.5

39

14

24

37.5

31

43.5

15

25.5

38

31.5

48

15.5

29

38.5

32

53

16.8

33

39

32.5

56.7

17.1

37.5

40

33

62.4

17.5

43

40.5

33.5

70.5

17.8

50

41.1

33.8

78.3

Sheet1

SAP World Demand （'83～'04）（thousand metric tons）

'83'84'85'86'87'88'89'90'91'92'93'94'95'96'97'98'99'00'01'02'03'04'05

日本ニホン3.76.210.51620.824.528.531.83646575859606977808593102103104105

中国チュウゴク00000000000012368111419222743

ｱｼﾞｱ/ｵｾｱﾆｱ000.51.32.54.56.59121519232734434853556175808692

北米ホクベイ2.55.510.527.548628598113128175225266298311318320326330348351355358

ﾖｰﾛｯﾊﾟ0.82.5510234058758898130180211233246252255253268285288291294

中南米チュウナンベイ0.30.512571014202633425058657175103119132142152162

その他タ000.20.511.834.368.511152028374041424344454650

Total7.314.727.757.3100.3139.8191232.1275321.5425543634713774812832875928100510311104

DSG中国ｽﾀｰﾄチュウゴクP&G中国チュウゴク

SAP World Demand （'83～'04）（thousand metric tons）

'83'84'85'86'87'88'89'90'91'92'93'94'95'96'97'98'99'00'01'02'03'04'05'06'07'08'09'10'11'12'13'14'15

日本ニホン0.370.621.051.62.082.452.853.183.64.65.75.85.966.97.791011.5121212.512.5131313.5141515.516.817.117.517.8

中国/東南アジア/オセアニアチュウゴクトウナン000.050.130.250.450.650.91.21.51.92.32.83.64.65.46.589.51112.5141617.51920.42425.5293337.54350

北米ホクベイ0.250.551.052.754.86.28.59.811.312.817.522.526.629.831.131.832323031323334353636.537.53838.5394040.541.1

ヨーロッパ0.080.250.512.345.87.58.89.8131821.123.324.625.2262728.5292929.529.5303030.53131.53232.53333.533.8

南米・東欧・中東他ナンベイトウオウチュウトウホカ0.030.050.120.250.60.881.31.832.63.454.45.778.610.211.1131518.52022.5252831.5353943.5485356.762.470.578.3

Total0.731.472.775.7310.0313.9819.123.2127.532.1542.554.363.471.377.481.286.59298103108114120127133139.9150158168178190205221

Sheet1

日本

中国

ｱｼﾞｱ/ｵｾｱﾆｱ

北米

ﾖｰﾛｯﾊﾟ

中南米

その他

年度

SAP入り紙おむつは1980年フランスとドイツで

最初に製品化された

ペット・トイレ・ハップ材・シーラント・鮮度保持・電池用ゲル化剤など

SAP入り生理用ナプキンが1978年世界で初めて日本で製品化された

非衛材5,000ｔ

3%

ナプキン1,000ｔ

1%

大人用77,000ｔ

44%

子供用90,000ｔ

52%

SAPの用途別需要－日本－

合計 173,000 ｔ／年

４.高吸水性樹脂の開発

19/108

SAPメーカー別生産能力(2011年度予測)

合計 1,885千ｔ／年

当社(SDP)260千t13.8%

日本触媒470千t24.9%

住友精化190千t10.1%

ＥＶＯＮＩＫ420千t22.3%

ＢＡＳＦ375千t19.9%

ＦＰＣ80千t4.2%

その他15千t0.8%

ＬＧ70千t3.7%

４.機能化学品の開発例

20/1０８

フローリーの理論

架橋ポリアクリル酸の技術の確立（’53）(B.F.Goodrich社)

デンプングラフト重合の研究

C. R. Brookway (A. E. Staley) G. Fanta (N. R. R. L.)

NRRLによるSuper Slurper の発表

高吸水性樹脂の工業生産を開始（’78）（生理用品用途）

紙おむつ使用開始

田中豊一先生の相転移理論

熱応答性、電気応答性ゲルの開発

紙おむつ用途に需要拡大（世界で約110万ｔ）

BRIC’sでも需要拡大（世界で約150万ｔ）

’50

’60

’70

’80

’90

増粘剤

高吸水性樹脂

機能性ゲル’00

高分子ゲルの歴史

７年

１３年

３０年

’10


21/1０８

米国農務省の研究所（NRRL）の発表（1974年7月）トウモロコシ・デンプンとCH2＝ＣＨ－ＣＮをセリウム金属触媒を用い５パーセント濃度で重合

これに大量のＮａＯＨを加えて加水分解

ドロドロの液体になり、これを酸で中和、精製する。

乾燥し、粉砕すると多量の水を吸う物質が得られる。

これは安全性、生産性が問題。それになぜ吸うかが疑問。ここから始まった。


22/1０８

架橋度

高吸水性樹脂

イオン交換樹脂

増粘剤

吸水力

「高吸水性樹脂（SAP）は高分子電解質の微架橋物」２.高吸水性樹脂の開発

23/1０７

浸透圧

ポリマー内部と外部溶液との浸透圧によって吸収が始まる。

浸透圧が大きい程、吸収能は大きくなる。


24/1０８

イオンの浸透圧＋ポリマーの水との親和力膨潤力＝

ポリマーの架橋密度

フローリーの膨潤理論（高分子電解質）

膨潤力Ｑ5/3 1/2 2

Ｑ＝ 1/2×i /Vu×1/S ＋（1/2－χ1）/V1 ／（νe/V0）i /Vu ：ポリマーに固定されたイオン濃度

S ：外部溶液中のイオン濃度（1/2－χ1）/V1 ：ポリマーと水との親和力νe /V0 ：ポリマーの架橋密度

《参考文献》岡小天、金丸競共訳「高分子化学」(下)、丸善（1955）

吸水機能に関する理論


25/1０８

（“サンウェット IM-1000”による評価）

非電解質

吸水性樹脂の吸収挙動

溶液中の電解質濃度が吸収能に及ぼす影響

被吸収液吸収量

（g/g）イオン交換水 1,000生理食塩水 80

人工尿 600.1N NaOH 700.1N H2SO4 10メタノール 1＞ガソリン～0～


26/1０８

a, b, c, d：吸熱ピークなし（結合水）e, f：－7℃付近に吸熱ピーク（半結合水）

-7℃含水ゲルの示差熱曲線

(サンウェット IM-1000 による測定）

SAPに吸収された水の大部分（99％以上）は自由水（Free Water）であり、通常の水と同様の挙動を示す（0℃で凍り、100℃で蒸発する）。

結合水（Bounded Water）a～d

半結合水（Half-bounded Water）e , f

自由水（Free Water）g ～ j

膨潤ゲル中の水の性質


27/1０８

不凍水層（A）

拘束水層（B）

自由水（C）

高分子鎖近傍の水の状態（模式図）

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

A

BC

高分子

不凍水層はほぼ１分子層


28/1０８

グラフト重合

中和苛性ソーダ（NaOH）

重合触媒

生産プロセスの概略

乾燥

粉砕

製品


29/1０８

吸水性樹脂の製法（概略）

アクリル酸の水溶液重合法

アクリル酸

架橋剤＋

水溶液重合

重合開始剤

中和

NaOH中和ゲル乾燥粉砕

表面架橋

架橋剤

現在主流の製法例－１


(*) 高分子量重合体を得る為にアクリル酸を使用し、重合後に中和するプロセスを採用。

30/1０８

吸水性樹脂の製法（概略）

② アクリル酸ナトリムの水溶液重合法中和アクリル酸

架橋剤＋

重合開始剤重合ゲル乾燥粉砕

表面架橋

架橋剤

③ アクリル酸ナトリウムの逆相懸濁重合法

固液分離

乾燥表面架橋

架橋剤

中和アクリル酸

架橋剤＋

逆相懸濁重合

有機溶剤界面活性剤（分散剤）

重合開始剤

含水ゲル分散液

現在主流の製法例－２


高吸水性樹脂等の�　　　　　　機能化学品の開発スライド番号 2スライド番号 3国内事業拠点海外事業拠点スライド番号 6スライド番号 7スライド番号 8スライド番号 9スライド番号 10スライド番号 11スライド番号 12スライド番号 13スライド番号 14スライド番号 15スライド番号 16スライド番号 17スライド番号 18スライド番号 19スライド番号 20スライド番号 21スライド番号 22スライド番号 23スライド番号 24スライド番号 25スライド番号 26スライド番号 27スライド番号 28スライド番号 29スライド番号 30スライド番号 31スライド番号 32スライド番号 33スライド番号 34スライド番号 35スライド番号 36スライド番号 37スライド番号 38スライド番号 39スライド番号 40スライド番号 41スライド番号 42スライド番号 43スライド番号 44スライド番号 45スライド番号 46スライド番号 47スライド番号 48サンウェットＳＧシリーズ（第４世代ＳＡＰ）スライド番号 50スライド番号 51スライド番号 52

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