CN101641154A - 颗粒状吸水剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种颗粒状吸水剂及其制造方法。本发明的颗粒状吸水剂的制造方法包括向具有交联结构的吸水性树脂中添加有机表面交联剂的工序、作为添加该有机表面交联剂的工序的同时工序或后续工序添加透液性改善剂的工序、以及在这之后添加润滑性改善剂的工序。由此,可以提供空气输送状态良好,不降低透液性改善剂的效果,并且输送空气后的流动性、耐损伤性等物性优异的颗粒状吸水剂及其制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及以吸水性树脂作为主成分的颗粒状吸水剂及其制造方法。更具体地说,涉及不损害吸水性能并且在干燥状态及吸湿时的流动性、体积密度的稳定性等粉体特性良好,显示出稳定的吸收特性,从而在用于纸尿布、卫生巾、失禁垫等的卫生材料的吸收体中的情况下,能够减少回渗量,显示出良好的吸收特性的颗粒状吸水剂及其制造方法。
背景技术
近年来,出于吸收体液(尿或血液)的目的,吸水性树脂在纸尿布或卫生巾、失禁垫等的卫生材料(吸收物品)中,被作为其主要的构成材料广泛地应用。作为上述吸水性树脂,例如已知有聚丙烯酸局部中和物交联体、淀粉-丙烯腈接枝聚合物的水解物、淀粉-丙烯酸接枝聚合物的中和物、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物的皂化物、羧甲基纤维素交联体、丙烯腈共聚物或丙烯酰胺共聚物的水解物或它们的交联体、阳离子性单体的交联体、交联异丁烯-马来酸共聚物、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与丙烯酸的交联体等。
以往,作为对上述的吸水性树脂所期望的吸水特性,要求有与体液等水性液体接触时的高吸收倍率、尤其是在载荷下的高吸水倍率、良好的吸收速度、透液性、膨胀凝胶的凝胶强度、从含有水性液体的基材中吸出水的吸引量等。
这些吸水性树脂是在聚合物内部具有均匀的交联结构、变得不溶于水的亲水性树脂。但是,通常来说,为了获得上述的吸水特性,通过对吸水性树脂的粒子的表面进一步利用交联剂等进行交联处理而使粒子具有交联密度梯度,从而提高吸水性树脂的吸水速度,防止硬块的生成,提高凝胶强度,改善加压下的吸收倍率,防止凝胶阻塞,提高透液性(专利文献1~6)。
为了提高吸水性能,例如已知有进行使吸水性树脂的粒子的表面附近具有交联密度梯度的表面交联处理的颗粒状吸水剂(以往例1)。
除了上述方法以外,还已知有例如以提高透液性为目的的、由吸水性树脂和金属皂构成的吸水材料。另外,希望制造出如下的颗粒状吸水剂,其不仅吸水性能良好,而且在吸水性树脂的制造时或搬送时,以及在对吸水性树脂和纤维基材等进行加工而制作吸收体时,干燥状态下的粉体流动性及吸湿时的粉体流动性良好,向装置等上的附着也很少,并且吸水特性良好。作为赋予吸湿时的粉体流动性良好的特性的尝试,提出过添加无定形二氧化硅或高岭土等无机物质粉体的方案。例如,已知有由无机物质粉体和吸水性树脂粉末构成的颗粒状吸水剂、含有硬脂酸和无机物质粉末的颗粒状吸水剂。
另外,已知有含有季铵盐的颗粒状吸水剂。此外,已知有添加了改性聚硅氧烷、聚乙二醇或者聚丙二醇等的颗粒状吸水剂。另外,已知有含有聚合物系分散剂的颗粒状吸水剂(以往例3)。
另外,还已知有如下的颗粒状吸水剂,即,为了防止硬块的生成,防止凝胶阻塞,而用表面活性剂对吸水性树脂进行了处理(以往例4)。
此外,还提出过尝试提高体积密度的方案。例如,可以通过在将交联聚合物颗粒研磨后,进行表面交联,来制造体积密度大、加压下的吸收倍率良好的不定形破碎状吸水性树脂粉末(以往例5)。
这里,例如在专利文献1中公开了通过如下操作来制造的颗粒状吸水剂,即,向具有交联结构的吸水性树脂中添加表面交联剂而进行表面交联处理,然后再添加表面活性剂或粉体的润滑剂,从而制造颗粒状吸水剂。另外,专利文献2中公开了含有以下物质的高吸收性聚合物:包含可聚合的不饱和酸基的单体;内部交联剂;表面交联剂;透水性改性剂;多价金属盐;表面活性剂;不溶性无机粉末。此外,还已知有如下的含有吸水性树脂的吸水剂,即,该吸水性树脂的表面附近被表面交联剂交联或覆盖,该吸水性树脂在其表面及其附近的至少任意一方中含有多价金属盐及水不溶性无机粒子。
[专利文献1]
国际公开第2005/075070号小册子(2005年8月18日公开)
[专利文献2]
日本公表专利公报《特表2006-526691号公报(公表日:平成18年11月24日)》
[专利文献3]
日本公表专利公报《特表平8-509522号公报(公表日:平成8年10月8日)》
[专利文献4]
日本公表专利公报《特表2004-512165号公报(公表日:平成16年4月22日)》
[专利文献5]
中国公开专利公报《1970586号公报(公开日:2007年5月30日)》
[专利文献6]
台湾公开专利公报《200720346号公报》
发明内容
但是,上述的方法中,有如下等问题,即,干燥状态下的流动性及吸湿时的粉体流动性不够充分,加压下的吸收性能大幅度降低,在吸水性树脂与尿等吸收液接触的情况下,吸收液的表面张力降低。
例如,上述以往例1的颗粒状吸水剂具有干燥状态下的流动性及吸湿时的流动性低而不充分、吸水性树脂的处置性差的问题。
另外,上述以往例2的颗粒状吸水剂虽然通过添加无机物质而改善了吸湿时的流动性,然而干燥状态下的流动性及吸收性能大幅度降低,吸水性树脂的处置性差,此外使用了它们的吸收物品无法发挥出充分的吸水特性。特别是,在相对于吸水性树脂大量地添加了金属皂的情况下,会有金属皂的疏水性、防水性、表面活化能之类的性质对吸水性树脂的吸液性能造成不良影响的问题。
另外,上述以往例3的颗粒状吸水剂具有如下的问题,即,吸湿时的流动性不够充分,另外,在吸水性树脂与尿等吸收液接触的情况下,吸收液的表面张力降低。例如,在用于纸尿布中时,回渗量增加等吸收性物品的吸水特性降低,因此不能说是令人满意的吸水剂。
另外,上述以往例4的颗粒状吸水剂由于表面活性剂相对于吸水性树脂的使用量多,因此不够经济,另外,在颗粒状吸水剂与尿等吸收液接触的情况下,吸收液的表面张力降低。其结果是,例如在用于纸尿布中的情况下,具有回渗量(re-wet)增加等对颗粒状吸水剂的吸液性能造成不良影响的问题。
另外,上述以往例5的不定形破碎状吸水性树脂粉末的体积密度高,加压下的吸收倍率良好。但是,为了实现这些要对交联聚合物表面进行研磨,制造粉末的工序数增加。另外,需要处理因交联聚合物表面的研磨而产生的微粉。由此,就会具有制造的成本或劳力增大的问题。
另外,专利文献1中所示的颗粒状吸水剂由于未添加多价金属盐等透液性改善剂,因此具有透液性差的问题。
另外,专利文献2中所示的高吸收性聚合物由于同时地添加表面交联剂和表面活性剂,或者紧接在表面交联剂之前或之后添加表面活性剂,因此会因其后添加的多价金属盐向聚合物表面的析出,而使作为粉体的摩擦阻力变大。由此,就会有输送空气后的流动性、耐损伤性等物性降低的问题。
此外还发现,对于吸水性树脂的表面附近被表面交联剂交联或覆盖、并且在吸水性树脂的表面附近含有多价金属盐及水不溶性无机粒子的吸水剂来说,会产生多价金属盐向吸水性树脂表面的析出。这样,就会有输送空气后的流动性、耐损伤性等物性降低的问题。
这里,空气输送的方式大致上可以分为低浓度空气输送和高浓度空气输送。具体来说,在低浓度空气输送中,作为被输送物的粉体在输送管内以分散状态移动。另一方面,在高浓度空气输送中,作为被输送物的粉体在输送管内一边形成被称作渣子(slug)或塞子(plug)的集团一边移动。由于为了将粉体维持分散状态,气流速度必须很高,因此低浓度空气输送对应于高速输送。另一方面,高浓度空气输送对应于低速输送。在一般的空气输送中,为了防止输送管的堵塞现象,可以使用增加输送空气量的方法等。但是,该方法中,会产生输送压力、输送速度等的增加,对作为被输送物的粉体造成损伤,从而产生引起物性的降低这样的问题。另一方面,当为了缓解该损伤而减少输送空气量时,则又会出现输送管的堵塞现象,从而产生无法进行稳定的空气输送这样的问题。所以,兼顾被输送物的物性的维持和稳定的空气输送就成为课题。
上述专利文献虽然在批量水平或实验室中显示出一定的效果(透液性的提高等),然而有时在实际生产中不一定显示出高物性。所以,本发明人等追究了其原因,结果意外地发现原因在于输送行程中。
也就是说,本发明人等在含有多价金属盐或水不溶性无机微粒等透液性改善剂的颗粒状吸水剂及其制造方法中,发现了其特有的问题,即,伴随着透液性改善剂的使用产生的搬送性的降低(生产性降低)、以及混合透液性改善剂后的伴随着搬送产生的物性的降低的问题。另外,本发明人等发现,在吸水性树脂的制造工序中,在工序中间使用各种将工序之间连结的很多搬送机(例如带式输送机、螺旋输送机、斗式输送机、弹簧螺旋输送机等),然而其中伴随着透液性改善剂的使用产生的搬送性降低及物性降低在空气输送中是明显并且特有的。
本发明是鉴于上述以往的问题而完成的,其目的在于,提供空气输送状态良好,并且不会降低透液性改善剂的效果,在输送空气后的流动性、耐损伤性等物性方面良好的颗粒状吸水剂及其制造方法。
为了解决上述问题,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法的特征在于,包括:向具有交联结构的吸水性树脂中添加有机表面交联剂的工序、作为添加该有机表面交联剂的工序的同时工序或后续工序添加透液性改善剂的工序、以及在这之后添加润滑性改善剂的工序。
根据上述的发明,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法在向具有交联结构的吸水性树脂中添加了有机表面交联剂及透液性改善剂后,添加润滑性改善剂。由此,利用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂在最外侧,也就是在与吸水性树脂相反一侧存在润滑性改善剂层。这样,上述颗粒状吸水剂的吸湿时的流动性及干燥状态下的流动性就会变得良好。其结果是,上述颗粒状吸水剂在搬送时的处置性良好,向装置等上的附着也很少。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法向具有交联结构的吸水性树脂中,添加透液性改善剂。由此,利用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂在液体透过性方面良好。这样,上述颗粒状吸水剂的由空气输送造成的生理盐水流诱导性(SFC)的降低率小,耐损伤性良好。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好包括上述颗粒状吸水剂的空气输送工序。
空气输送虽然具有如上所述的问题,然而相对于输送机等机械的输送机构而言,维护管理容易,由于输送路径是单向的,因此设置容易,可以理想地用于颗粒状保水剂的制造中。上述的损伤及堵塞的问题可以利用本发明的技术来避免,在吸水剂的制造中,可以将空气输送作为合适的输送途径。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好作为添加上述有机表面交联剂的工序的后续工序包括添加上述透液性改善剂的工序。
这样,利用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂就在表面交联层的外侧存在透液性改善剂层。由此,上述颗粒状吸水剂在液体透过性方面就会更为良好。其结果是,上述颗粒状吸水剂的由空气输送造成的生理盐水流诱导性(SFC)的降低率变得更小,耐损伤性更为良好。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好上述透液性改善剂含有高分子聚胺化合物、水不溶性微粒或水溶性多价金属盐。另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好上述润滑性改善剂含有表面活性剂或粉体的润滑剂。
这样,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法就可以将上述透液性改善剂及/或上述润滑性改善剂设为特定的物质。由此,就可以可靠地使利用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂的液体透过性、以及吸湿时的流动性及干燥状态下的流动性变得良好。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好添加上述透液性改善剂的水溶液或水分散液。
从操作性、与颗粒状吸水剂的混合性、抑制混合后的透液性改善剂的偏析、分离等观点考虑,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好将透液性改善剂以水溶液或水分散液添加。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好包括加热表面交联工序和冷却工序,在该加热表面交联工序中,向具有交联结构的吸水性树脂中,添加有机表面交联剂而进行表面交联处理,在这之后的该冷却工序时或该冷却工序之后,添加透液性改善剂,然后再添加润滑性改善剂。
这样,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法就可以有效地制造输送空气后的流动性、耐损伤性等物性良好的颗粒状吸水剂。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好上述吸水性树脂的无加压下吸收倍率(CRC)在10g/g以上、60g/g以下的范围内。
这样,利用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂就会具有良好的吸收特性。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好上述吸水性树脂的质量平均粒径(D50)在150μm以上、小于850μm的范围内。
这样,利用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂由于质量平均粒径不会过小,因此就不会有由作业中的粉尘产生造成的作业环境的恶劣化的情况。另外,上述颗粒状吸水剂由于质量平均粒径不会过大,因此不会有上述颗粒状吸水剂的吸水速度变慢的情况。此外,在将上述颗粒状吸水剂用于吸收物品中时,不会有吸收物品的触感变差的情况,也不会有对使用者带来不快感的情况。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法最好在上述透液性改善剂添加后并且在上述润滑性改善剂添加前的吸水性树脂的在4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(AAP)为20g/g以上、40g/g以下的范围内。
这样,利用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂就会具有良好的吸收特性。如果上述吸水性树脂的加压下吸收倍率(AAP)脱离上述范围,则在将上述颗粒状吸水剂用于尿布等中的情况下,就会有显示不出高物性的情况,因此不够理想。
另外,本发明的颗粒状吸水剂最好在上述吸水性树脂的表面,具有由表面交联层、透液性改善剂层及润滑性改善剂层构成的部位。
这样,本发明的颗粒状吸水剂通过具有表面交联层、透液性改善剂层及润滑性改善剂层,就可以兼顾液体透过性和流动性。
另外,本发明的颗粒状吸水剂最好4.83kPa的加压下吸收倍率(AAP)为20g/g以上、40g/g以下的范围内。
这样,本发明的颗粒状吸水剂就会具有良好的吸收特性。如果上述颗粒状吸水剂的加压下吸收倍率(AAP)脱离上述范围,则在将上述颗粒状吸水剂用于尿布等中的情况下,就会有显示不出高物性的情况,因此不够理想。
另外,本发明的颗粒状吸水剂最好具有10(10-7·cm3·s·g-1)以上的生理盐水流诱导性(SFC)。
这样,本发明的颗粒状吸水剂就会在液体透过性方面良好。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法是含有上述有机表面交联剂和上述透液性改善剂的颗粒状吸水剂的输送方法,最好还添加润滑性改善剂,其后进行空气输送。这里所说的含有上述有机表面交联剂和上述透液性改善剂的颗粒状吸水剂,除了上述有机表面交联剂及上述透液性改善剂以外,也可以还含有润滑性改善剂等其他的成分。
在一般的空气输送中,为了防止输送管的堵塞现象,使用增加输送空气量的方法等。但是,该方法中,会产生输送压力、输送速度等的增加,对被输送物造成损伤,引起物性的降低。另一方面,如果为了缓解该损伤而减少输送空气量,则又会出现输送管的堵塞现象,无法进行稳定的空气输送。所以,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法在添加了润滑性改善剂后进行空气输送。由此,由于是在上述颗粒状吸水剂的表面存在润滑性改善剂层的状态下进行空气输送,因此即使不增加输送空气量也可以防止输送管的堵塞现象。其结果是,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法可以实现上述颗粒状吸水剂的物性维持、上述颗粒状吸水剂的稳定的空气输送的兼顾。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法最好向具有交联结构的吸水性树脂中,添加有机表面交联剂,在添加该有机表面交联剂的同时或者在添加了该有机表面交联剂之后添加透液性改善剂,然后再添加润滑性改善剂,其后进行空气输送。
这样,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法是在上述颗粒状吸水剂的表面从上述吸水性树脂侧起依次层叠了透液性改善剂层、润滑性改善剂层的状态下进行空气输送的。由此,利用本发明的颗粒状吸水剂的输送方法输送的颗粒状吸水剂在液体透过性方面更为良好。其结果是,上述颗粒状吸水剂的由空气输送造成的生理盐水流诱导性(SFC)的降低率变得更小,耐损伤性更为良好。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法最好上述透液性改善剂含有高分子聚胺化合物、水不溶性微粒或水溶性多价金属盐,并且上述润滑性改善剂含有表面活性剂。
这样,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法就可以将上述透液性改善剂及上述润滑性改善剂设为特定的物质。由此,就可以可靠地使利用本发明的颗粒状吸水剂的输送方法输送的颗粒状吸水剂的液体透过性、以及吸湿时的流动性及干燥状态下的流动性变得良好。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法最好上述颗粒状吸水剂的输送距离为10m以上、1000m以下的范围内。
本发明的颗粒状吸水剂的输送方法中,上述颗粒状吸水剂含有上述有机表面交联剂和上述透液性改善剂。由此,上述颗粒状吸水剂在液体透过性及流动性方面良好,可以实现长距离的输送。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法最好是1metric ton/hr以上的连续输送。
本发明的颗粒状吸水剂的输送方法中,上述颗粒状吸水剂含有上述有机表面交联剂和上述透液性改善剂。由此,上述颗粒状吸水剂在液体透过性及流动性方面良好,可以实现大量的连续输送。此外,因本发明的颗粒状吸水剂的输送方法是1metric ton/hr以上的连续输送,因而所输送的颗粒状吸水剂与利用以往的颗粒状吸水剂的输送方法输送的颗粒状吸水剂相比,在液体透过性及流动性方面会起到明显的效果。
利用以下所示的记载可以充分地理解本发明的其他的目的、特征以及优良的方面。另外,利用参照了附图的以下的说明可以对本发明的优点有更清楚的认识。
附图说明
图1是表示本发明的高浓度空气输送装置的一个实施方式的剖面图。
[附图标记说明]
102-料斗,103-提升罐(lift tank),104-输送管,106-压缩机,108-料斗。
具体实施方式
下面对本发明进行详细说明,然而本发明的范围并不受这些说明约束,对于以下的例示以外,也可以在不损害本发明的主旨的范围中适当地变更而实施。
本发明的颗粒吸水剂在具有交联结构的吸水性树脂的表面,具有由有机表面交联层、透液性改善剂层及润滑性改善剂层构成的部位。另外,本发明的颗粒状吸水剂最好通过如下操作来形成上述部位,即,向上述具有交联结构的吸水性树脂中,添加有机表面交联剂而进行表面交联处理,与上述表面交联处理同时或者在上述表面交联处理之后,添加透液性改善剂,继而在这之后添加润滑性改善剂。另外,本发明的颗粒状吸水剂最好经由空气输送工序而制造。
上述颗粒状吸水剂也可以向具有交联结构的吸水性树脂中,仅添加有机表面交联剂、透液性改善剂、润滑性改善剂,只要不妨碍颗粒状吸水剂的特性,也可以添加其他的物质。作为添加其他的物质的方法,没有特别限定。
下面,对吸水性树脂、有机表面交联剂、透液性改善剂、润滑性改善剂、颗粒状吸水剂、能够发挥良好的吸收性能或作为粉体的流动性等的参数、吸水性物品进行具体说明。而且,本说明书中,“质量”与“重量”是同义的。另外,“粒径”与“粒子径”是同义的。
本发明的颗粒状吸水剂是指如下的吸水剂,即,该颗粒状吸水剂被用于对水或各种水溶液、尿或血液等水溶液的吸收用途,并且,该颗粒状吸水剂中所含的全部成分中,作为主成分含有吸水性树脂的纯树脂成分,其含量相对于颗粒状吸水剂的固体成分,通常为70重量%(质量%)以上100重量%以下、更优选80重量%(质量%)以上100重量%以下、进一步优选90重量%(质量%)以上100重量%以下。
(I)吸水性树脂
本发明中,作为吸水性树脂,必须使用将含有酸基及/或其盐的不饱和单体交联聚合了的吸水性树脂(只要是属于交联聚合了的结构的吸水性树脂即可,也可以是在将含有酸基及/或其盐的不饱和单体聚合后,利用交联剂或聚合时的自交联进行交联反应而得的吸水性树脂)。
本发明的所谓吸水性树脂是能够形成水凝胶的水溶胀性、水不溶性的交联聚合物。这里,所谓水溶胀性的吸水性树脂是指,以在离子交换水中或生理盐水中的CRC(详情后述)计必须吸收自重的5倍以上、优选50倍到1000倍这样的大量的水的树脂。另外,所谓水不溶性的吸水性树脂是指,吸水性树脂中的未交联的水可溶性成分(水溶性高分子)优选在ERT 470.1-99的规定中为50重量%以下(下限0%)、更优选为25重量%以下、进一步优选为20重量%以下、特别优选为15重量%以下、最优选为10重量%以下的树脂。
另外,上述所谓交联聚合物是指,在为了获得良好的吸收特性而通过将不饱和单体聚合得到的聚合物的内部具有交联结构(以下称作“内部交联结构”)的聚合物。此外,上述吸水性树脂既可以实施在该吸水性树脂表面附近形成交联结构的表面交联处理,也可以不实施该表面交联处理。其中,为了获得良好的吸收特性,优选实施表面交联处理。
作为由上述的交联聚合物构成的吸水性树脂,例如可以举出聚丙烯酸局部中和物聚合物、淀粉-丙烯腈接枝聚合物的水解物、淀粉-丙烯酸接枝聚合物或其中和物、羧甲基纤维素交联体、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物的皂化物、丙烯腈共聚物或丙烯酰胺共聚物的水解物或它们的交联体、含有羧基的交联聚乙烯醇改性物、阳离子性单体的交联体、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸与丙烯酸的交联体、交联异丁烯-马来酸(酐)共聚物等的1种或2种以上。其中,优选使用通过将以丙烯酸及/或其盐(中和物)作为主成分的不饱和单体聚合·交联而得的聚丙烯酸局部中和物聚合物。
由上述的交联聚合物构成的吸水性树脂可以通过将不饱和单体聚合·交联而得到,根据需要实施表面交联处理。下面,对吸水性树脂的制造中所用的不饱和单体、交联性单体(内部交联剂)、聚合引发剂、吸水性树脂的制造方法进行说明。
<不饱和单体>
作为为了获得本发明的颗粒状吸水剂中所含的吸水性树脂而使用的不饱和单体,只要使用可以获得所需的交联聚合物的不饱和单体即可。
例如在上述交联聚合物为丙烯酸局部中和物聚合物的情况下,作为不饱和单体,只要将丙烯酸及/或其盐(中和物)作为主成分使用即可,也可以不仅使用该丙烯酸及/或其盐,并且将丙烯酸及/或其盐以外的其他的不饱和单体作为共聚成分使用。这样,对于最终得到的吸水性树脂,除了吸水特性以外,还可以赋予抗菌或除臭等其他的特性,并且可以更为廉价地获得吸水性树脂。
作为上述其他的不饱和单体,例如可以举出β-丙烯酰氧基丙酸、甲基丙烯酸、马来酸(酐)、富马酸、丁烯酸、衣康酸、乙烯基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰氧基链烷磺酸等含有酸基的单体及它们的碱金属盐、铵盐、烷基胺盐;N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、异丁烯、月桂基(甲基)丙烯酸酯等水可溶性或水不溶性的不饱和单体等。这些单体既可以仅使用1种,也可以适当地混合使用2种以上。作为本发明的不饱和单体,还包括以上述不饱和单体作为共聚成分的。
而且,在作为上述不饱和单体及其他的不饱和单体,使用含有酸基的不饱和单体的情况下,作为该不饱和单体的盐,可以使用碱金属盐、碱土类金属盐、铵盐等一价盐,优选使用碱金属盐。其中,从所得的吸水性树脂的性能、不饱和单体的盐的工业性获得的容易度、安全性等方面考虑,优选至少必须使用钠盐或钾盐。
在并用上述丙烯酸(盐)以外的其他的不饱和单体的情况下,相对于为了获得吸水性树脂而使用的全部的不饱和单体的总摩尔数,优选以0~30摩尔%、更优选以0~10摩尔%、进一步优选以0~5摩尔%的比例使用。换言之,相对于为了获得吸水性树脂而使用的全部的不饱和单体的总摩尔数,作为主成分的丙烯酸及其盐的摩尔数优选为70~100摩尔%,更优选为90~100摩尔%,进一步优选为95~100摩尔%。
另外,从物性方面以及pH方面考虑,丙烯酸等含有酸基的不饱和单体优选为中性左右,优选将酸基中和。作为聚合物的酸基的中和比率(全部酸基中的被中和了的酸基的摩尔%)通常来说为20~100摩尔%,优选为30~95摩尔%,更优选为40~80摩尔%。酸基的中和既可以用单体来进行,也可以用聚合物来进行,还可以将它们并用。
<交联性单体(内部交联剂)>
本发明的吸水性树脂是具有内部交联结构的交联聚合物。这里,只要吸水性树脂具有水不溶性及水溶胀性,则可以认为具有内部交联结构。由此,吸水性树脂的内部交联结构也可以不是使用作为内部交联剂的交联单体,而是利用不饱和单体的自交联获得的。但是,优选使上述的不饱和单体与交联单体共聚或反应而得的。这里所说的作为内部交联剂的交联单体是在一个分子中具有2个以上的聚合性不饱和基、2个以上的反应性基的单体。
作为上述内部交联剂,例如可以举出N,N’-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、环氧乙烷改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基氰脲酸酯、三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基磷酸酯、三烯丙基胺、聚(甲基)丙烯酰氧基链烷、(聚)乙二醇二缩水甘油基醚、甘油二缩水甘油基醚、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、甘油、季戊四醇、乙二胺、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、聚乙烯亚胺、缩水甘油基(甲基)丙烯酸酯等。
上述内部交联剂可以单独使用,也可以适当地混合使用2种以上。另外,上述内部交联剂既可以一次性地添加到反应体系中,也可以分开地添加。在使用1种或2种以上的内部交联剂的情况下,考虑到最终得到的颗粒状吸水剂的吸收特性等,优选在聚合时必须使用具有2个以上的聚合性不饱和基的交联性单体。
对于上述内部交联剂的使用量,从获得吸水性树脂的良好的物性的观点考虑,相对于为了获得上述的吸水性树脂而使用的不饱和单体的总摩尔数(除去交联剂),优选为0.001~2摩尔%、更优选为0.005~0.5摩尔%、进一步优选为0.01~0.2摩尔%,特别优选为0.03~0.15摩尔%的范围内。在上述内部交联剂的使用量少于0.001摩尔%的情况下,以及超过2摩尔%的情况下,由于有可能无法获得吸水性树脂的足够的吸收特性,因此不够理想。
在使用上述内部交联剂向聚合物内部导入交联结构的情况下,只要在上述不饱和单体的聚合前、聚合途中或聚合后,或者在中和后,向反应体系中添加上述内部交联剂即可。
<聚合引发剂>
在为了获得本发明的吸水性树脂而将上述的不饱和单体聚合之时,最好使用聚合引发剂。作为所用的聚合引发剂,可以使用过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过乙酸钾、过乙酸钠、过碳酸钾、过碳酸钠、叔丁基氢过氧化物、过氧化氢、2,2’-偶氮二(2-脒基丙烷)二盐酸盐等自由基聚合引发剂;或2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮等光聚合引发剂。
对于上述聚合引发剂的使用量,从物性方面考虑,相对于为了获得吸水性树脂而使用的全部的不饱和单体的总摩尔数,优选为0.001~2摩尔%,更优选为0.01~0.1摩尔%。在上述聚合引发剂小于0.001摩尔%的情况下,未反应的残存不饱和单体就会变多,不够理想。另一方面,在聚合引发剂超过2摩尔%的情况下,由于聚合的控制变得困难,因此不够理想。
<聚合方法>
在为了获得本发明中所用的吸水性树脂而将上述的各单体(不饱和单体、其他的不饱和单体、交联性单体)聚合之时,可以进行水溶液聚合或反相悬浮聚合、整体聚合、沉淀聚合等。其中,从吸水性树脂的性能或聚合的控制的容易度、以及溶胀凝胶的吸收特性的观点考虑,优选通过将上述单体制成水溶液而进行的水溶液聚合或反相悬浮聚合,为了进一步发挥本发明的效果,优选进行水溶性聚合,尤其优选捏合机聚合或环带式聚合,更优选连续聚合。
将上述的各单体作为水溶液聚合时的该水溶液(以下称作“单体水溶液)中的单体的浓度由水溶液的温度或单体决定,没有特别限定。但是,通常来说为10~80重量%,优选为10~70重量%的范围内,更优选为20~60重量%的范围内。另外,在进行上述水溶液聚合之时,根据需要也可以并用水以外的溶剂,所并用的溶剂的种类没有特别限定。
在引发上述的聚合之时,可以使用上述聚合引发剂来引发聚合。另外,除了上述聚合引发剂以外,也可以将紫外线或电子束、γ射线等活性能量射线单独地或与聚合引发剂一起使用。上述聚合反应的反应温度虽然根据所用的聚合引发剂的种类而定,然而以聚合中的下限~上限温度计,优选为15~130℃的范围,更优选为20~120℃的范围。如果反应温度脱离上述的范围,则因所得的吸水性树脂的残存单体的增加、自交联反应的过度的进行,有可能会使吸水性树脂的吸水性能降低,因此不够理想。
而且,所谓反相悬浮聚合是使单体水溶液在疏水性有机溶剂中以粒子状悬浮的聚合法,例如记载于美国专利4093776号、相同的4367323号、相同的4446261号、相同的4683274号、相同的5244735号等美国专利中。
另一方面,水溶液聚合是不使用分散溶剂地将单体水溶液聚合的方法,例如记载于美国专利4625001号、相同的4873299号、相同的4286082号、相同的4973632号、相同的4985518号、相同的5124416号、相同的5250640号、相同的5264495号、相同的5145906号、相同的5380808号等美国专利;或欧洲专利0811636号、相同的0955086号、相同的0922717号等欧洲专利中。这些美国专利或欧洲专利中所例示的单体或聚合引发剂等也可以适用于本发明。
<干燥处理>
利用上述聚合方法将单体聚合而得的聚合物通常来说是水凝胶状交联聚合物,可以根据需要进行干燥处理或粉碎。粉碎通常来说是在干燥处理之前及/或之后进行的。
另外,作为干燥处理方法,为了达到目标的含水率,可以采用加热干燥、热风干燥、减压干燥、红外线干燥、微波干燥、利用与疏水性有机溶剂的共沸的脱水、使用了高温水蒸气的高湿干燥等各种方法,没有特别限定。在利用热风干燥来进行干燥处理的情况下,通常来说在60℃~250℃,优选在100℃~220℃,更优选在120℃~200℃的温度范围(热风温度)中进行。干燥时间依赖于聚合物的表面积、含水率及干燥机的种类,可以按照达到目标的含水率的方式选择。例如,干燥时间只要在1分钟~5小时的范围内适当地选择即可。
可以用于本发明中的吸水性树脂的含水率(以吸水性树脂或颗粒状吸水剂中所含的水分量来规定/在180℃下测定3小时的干燥减少量,是用该减少量相对于干燥前的吸水性树脂的比率表示的值)没有特别限定。但是,为了获得将该吸水性树脂作为主成分含有的本发明的颗粒状吸水剂的良好的物性,优选能够控制为即使在室温下也会形成显示出流动性的粒子(粉末)的含水率。即,上述颗粒状吸水剂优选为含水率(以从180℃-3小时静置干燥后的颗粒状吸水剂1g中的干燥减少量来规定)为0~30重量%的粉末状态,更优选为0.2~30重量%的粉末状态,进一步优选为0~20重量%的粉末状态,再进一步优选为0.3~15重量%的粉末状态,特别优选为0.5~10重量%的粉末状态。只要按照获得具有上述的范围内的含水率的颗粒状吸水剂的方式,对水凝胶状交联聚合物进行干燥处理,得到吸水性树脂即可。如果含水率升高,则流动性就会变差,不仅对制造带来妨碍,而且吸水性树脂无法粉碎,从而有可能无法控制为特定的粒度分布。
而且,在使用了利用上述反相悬浮聚合的聚合方法的情况下,通常来说,将在聚合反应结束后得到的水凝胶状交联聚合物以分散于例如己烷等烃的有机溶剂中的状态进行共沸脱水,在将聚合物的含水率设为40重量%以下(下限为0重量%,优选为5重量%以上),优选为30重量%以下后,利用倾析或蒸发与有机溶剂分离,根据需要可以进行干燥处理。另外,本发明的吸水性树脂可以在聚合中或聚合后,添加混合后述的有机表面交联剂、透液性改善剂、润滑性改善剂等。在聚合后添加混合的情况下,可以在干燥前、干燥后或粉碎后添加混合。
(II)有机表面交联剂
本发明的颗粒状吸水剂中所用的吸水性树脂对进行了上述的交联聚合及干燥处理、并根据需要粉碎了的材料,又在表面附近再进行有机表面交联(二次交联)处理。通常来说,有机表面交联剂能够与吸水性树脂以共价键或表面聚合反应而交联。但是,本发明中所说的吸水性树脂是指进行了表面交联处理的吸水性树脂、未进行表面交联处理的吸水性树脂双方。
作为用于在上述表面附近进行交联的有机表面交联剂,有各种交联剂,没有特别限定,然而优选为具有2个以上能够与上述吸水性树脂的官能团反应的官能团的化合物。通常来说,从吸收性能的观点考虑,可以使用多元醇化合物、环氧化合物、聚环氧化合物、多元胺化合物或其与卤化环氧化合物的缩合物、噁唑啉化合物、单、双或聚噁唑烷酮化合物、碳酸亚烃酯化合物等。它们当中,优选与吸水性树脂的羧基进行脱水交联反应的表面交联剂,即羟基、氨基或其衍生物(碳酸亚烃酯、噁唑烷酮等开环而变为羟基的化合物)。
作为可以用于本发明中的有机表面交联剂,具体来说,可以举出美国专利6228930号、相同的6071976号、相同的6254990号等中所例示的交联剂。例如,可以举出单、双、三、四或聚乙二醇、单丙二醇、1,3-丙二醇、二丙甘醇、2,3,4-三甲基-1,3-戊二醇、聚丙二醇、甘油、聚甘油、2-丁烯-1,4-二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,2-环己烷二甲醇、山梨醇等多元醇化合物;乙二醇二缩水甘油基醚、缩水甘油醚等环氧化合物;乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺聚胺等多元胺化合物;表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇等卤化环氧化合物;上述多元胺化合物与上述卤化环氧化合物的缩合物;2-噁唑烷酮等噁唑烷酮化合物;碳酸亚乙酯等碳酸亚烃酯化合物等,没有特别限定。
这些有机表面活性剂既可以单独使用,也可以适当地混合使用2种以上。为了使本发明的效果达到最大限度,这些交联剂当中优选至少使用脱水反应性交联剂,特别优选使用多元醇,更优选使用碳数为2~10、优选碳数为3~8的多元醇。
有机表面交联剂的使用量虽然根据所用的化合物或它们的组合等而定,然而相对于吸水性树脂100重量份(质量份),优选为0.001重量份~10重量份的范围内,更优选为0.01重量份~5重量份的范围内。
在上述表面交联处理中,优选使用水。此时,所用的水的量虽然根据所用的吸水性树脂的含水率而定,然而优选相对于吸水性树脂100重量份为0.5~20重量份,更优选为0.5~10重量份的范围内。
另外,在上述表面交联处理中,也可以不使用水而使用亲水性有机溶剂,还可以使用水和亲水性有机溶剂的混合溶剂。此时所用的亲水性有机溶剂或混合溶剂的量相对于吸水性树脂100重量份为0~10重量份,优选为0~5重量份,更优选为0~3重量份的范围内。
上述有机表面交联剂的添加可以利用各种方法来进行。但是,优选在将有机表面交联剂根据需要与水及/或亲水性有机溶剂预先混合后向吸水性树脂喷雾或滴加混合的方法,更优选喷雾的方法。对于进行喷雾的方法的情况,所喷雾的液体的大小以平均粒径计优选为0.1~300μm的范围内,更优选为0.1~200μm的范围。
对于将吸水性树脂、有机表面交联剂、水或亲水性有机溶剂混合之时所用的混合装置,为了将这些物质均匀地并且可靠地混合,优选具备大的混合力。作为上述的混合装置,例如适用圆筒型混合机、双重壁圆锥型混合机、高速搅拌型混合机、V字形混合机、带型混合机、螺旋型混合机、双臂型捏合机、粉碎型捏合机、旋转式混合机、气流型混合机、高速连续混合机(turbulizer)、间歇式犁刃(Lodige)混合机、连续式犁刃混合机等。
而且,在有机表面交联剂的混合之时,在表面交联前与在侧链中具有碳数为7以上的烃基的高分子添加剂混合,或使之与有机表面交联剂共存,也可以得到本发明的颗粒状吸水剂。另外,在有机表面交联剂的混合之时,也可以在不妨碍本发明的效果的范围中,共存水不溶性微粒粉体。
优选对混合有机表面交联剂后的吸水性树脂进行加热处理。作为进行上述加热处理之时的条件,加热温度(吸水性树脂温度或热溶剂温度)通常来说为80~300℃,优选为100~250℃,更优选为150~250℃,进一步优选为180~240℃。另外,加热时间优选为1分钟~2小时的范围。作为加热温度与加热时间的组合的合适的例子,是180℃下0.1~1.5小时、200℃下0.1~1小时。
而且,在吸水性树脂是利用反向悬浮聚合得到的情况下,在聚合结束后的共沸脱水途中及/或共沸脱水结束时,例如在水凝胶状交联聚合物的含水率为50重量%以下、优选为40重量%以下、更优选为30重量%以下时,通过在反向悬浮聚合中所用的疏水性有机溶剂中分散上述有机表面交联剂并加热,就可以得到表面被交联处理了的吸水性树脂。
另外,作为本发明的表面交联处理的其他的方式,可以举出如下的方法,即,在作为有机表面交联剂将含有自由基聚合性化合物的处理液添加到吸水性树脂中后,照射活性能量而进行表面交联处理,例如记载于美国专利申请公开第2005/0048221号(优先权:日本特愿2003-303306号)或WO2006/062253号中。另外,也可以向上述处理液中添加表面活性剂,照射活性能量而进行表面交联处理。此外,作为本发明的表面交联处理的其他的方式,还可以举出在将含有过氧化物自由基引发剂的水性溶液添加到吸水性树脂中后加热而进行表面交联处理的方法,例如记载于日本特公平7-8883号公报中。
如上所述,为了实现吸湿时的高流动性、高体积密度,优选将实施表面交联处理而成的本发明的吸水性树脂调整为特定的粒径(粒度)。而,由于上述吸水性树脂的粒径也适用于后述的颗粒状吸水剂,因此在这里省略其具体的说明。另外,吸水性树脂或颗粒状吸水剂的粒径也可以根据目的或其需要而添加混合不溶性微粒、亲水性溶剂,优选添加混合水,进一步造粒而调整。
(III)透液性改善剂
本发明的颗粒状吸水剂向上述吸水性树脂中,与上述有机表面交联剂同时或在上述有机表面交联剂之后,添加有机表面交联剂以外的透液性改善剂。本发明中所说的透液性改善剂是指如下的物质,即,对于通过向将表面交联处理而成的吸水性树脂粒子或未将表面交联处理的吸水性树脂粒子中添加透液性改善剂而得到的颗粒状吸水剂,使其生理盐水流诱导性(SFC)与未添加透液性改善剂的颗粒状吸水剂的SFC相比提高。
即,对于利用上述有机表面交联剂通常以共价键或表面聚合进行了表面交联的吸水性树脂,在本发明中,在与表面交联剂的添加的同时,或者另外单独地,将透液性改善剂作为间隔物(别称:Steric)或离子交联剂使用,提高透液性。即,作为优选的方式,使用(1)利用有机表面交联剂所致的共价键的表面交联剂、以及(2)作为间隔物(别称:Steric)或离子交联剂的透液性改善剂,继而应用后述的(3)润滑性改善剂、以及(4)空气输送。透液性改善剂在颗粒状吸水剂中的存在形态既可以是粒子状,也可以整体上以分子水平覆盖(通常来说以溶液覆盖),也可以将它们并用。
上述透液性改善剂的添加是与表面交联处理同时或者在表面交联处理之后进行的。在透液性改善剂中,具有间隔物的作用,或者利用离子的表面交联效应等,具有将溶胀了的吸水性树脂粒子间的间隙拓宽,提高液体透过性的作用。反过来说,在透液性改善剂中,还具有降低毛细管吸引力的效果。但是,在颗粒状吸水剂被控制为特定的范围的粒径分布的情况下,在液体透过性及毛细管吸引力方面是良好的。由此,即使吸水性树脂粒子含有透液性改善剂,也可以维持高的毛细管吸引力。另外,在被控制为特定的粒径分布的颗粒状吸水剂含有透液性改善剂的情况下,其液体透过性改善效果与以往的吸水剂相比明显提高。即,通常来说,SFC随着粒径分布而很大地变化,平均粒径越小,其值就越小。但是本发明人等发现,含有透液性改善剂的颗粒状吸水剂的SFC只要粒径分布是某个特定的范围,则无论其粒径分布如何,都仅依赖于无加压下吸收倍率(CRC)。另一方面,含有透液性改善剂的颗粒状吸水剂对0.90质量%生理盐水的毛细管吸收倍率(CSF)依赖于粒径分布。由此,通过使控制为某个特定的粒径分布的颗粒状吸水剂含有透液性改善剂,就可以获得SFC及CSF良好的颗粒状吸水剂。
作为本发明中所用的透液性改善剂,有各种材料,没有特别限定。例如,可以举出无机化合物或有机化合物,优选亲水性的无机化合物,作为间隔物可以使用水不溶性微粒,作为离子交联剂可以使用高分子多元胺、多价金属盐等。另外,也可以是兼具它们的化合物(例如水不溶性的阳离子性粒子)。本发明的优选的亲水性化合物例如可以举出欧洲专利第0629411号中记载的亲水性度为70%以上的化合物。
作为本发明中可以使用的透液性改善剂,可以例示出作为粒子(间隔物)的(1)有机或无机的水不溶性微粒、(2)水溶性多价金属的微粒;作为粒子以外(离子交联剂)的(3)水溶性多价金属(盐)、(4)高分子聚胺化合物。
即,作为本发明中可以使用的透液性改善剂的第一具体例,可以例示出有机或无机的水不溶性微粒,重均粒径优选为100μm以下,更优选为50μm以下、10μm以下、1μm以下(下限通常为1nm左右)。具体来说,作为能够成为间隔物的无机的水不溶性微粒,可以举出硅石、滑石、高岭土、漂白土(fuller’s earth)、膨润土、活性白土、重晶石、天然沥青、锶矿石、钛铁矿、珍珠岩(pearlite)等矿物;亲水性的无定形硅石(例如干式法:Tokuyama公司ReolosilQS-20、沉淀法:DEGUSSA公司Sipernat22S,Sipernat2200)类;氧化硅·氧化铝·氧化镁复合体(例如ENGELHARD公司Attagel#50)、氧化硅·氧化铝复合体、氧化硅·氧化镁复合体等氧化物复合体类;等。
作为本发明中可以使用的透液性改善剂的第二具体例,可以例示出多价金属的水溶性微粒,重均粒径优选为100μm以下,更优选为50μm以下、10μm以下、1μm以下。具体来说,作为能够成为间隔物或离子交联剂的多价金属的水溶性微粒,可以举出硫酸铝14~18水盐(或无水物)、硫酸钾铝12水盐、硫酸钠铝12水盐、硫酸铵铝12水盐、氯化铝、聚氯化铝、氧化铝等铝化合物类;其他的多价金属盐、多价金属氧化物及多价金属氢氧化物。
作为本发明中可以使用的透液性改善剂的第三具体例,可以例示出多价金属的水溶液或水分散液,可以将作为上述第二具体例的多价金属的水溶性微粒制成水溶液或水分散液使用。
对于作为第二或第三具体例的多价金属(盐),下面进行进一步说明。
作为本发明中可以使用的多价金属盐的具体例,例如可以举出选自Zn、Be、Mg、Ca、Sr、Al、Fe、Mn、Ti、Zr、Ce、Ru、Y、Cr等中的金属的硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、有机酸盐、卤化物(氯化物等)等。此外,还可以举出日本特开2005-113117号(美国专利申请公开第2007/10613号)公报中所记载的多价金属盐等。
另外,多价金属盐当中,优选使用水溶性多价金属盐,最优选使用3价的水溶性多价金属盐。作为3价的水溶性多价金属盐的具体例,可以举出氯化铝、聚氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、双硫酸钾铝、双硫酸钠铝、钾矾、铵矾、钠矾、铝酸钠、氯化铁(III)、氯化铈(III)、氯化钌(III)、氯化钇(III)、氯化铬(III)等。
另外,从尿等吸收液溶解性的方面考虑,优选使用它们的具有结晶水的盐。例如,优选铝化合物,尤其更优选氯化铝、聚氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、双硫酸钾铝、双硫酸钠铝、钾矾、铵矾、钠矾、铝酸钠,特别优选硫酸铝。可以最优选使用硫酸铝的水溶液(优选硫酸铝浓度为饱和浓度的90%以上的溶液)。
作为本发明中可以使用的透液性改善剂的第四具体例,可以例示出高分子聚胺化合物,优选水溶性高分子聚胺,其重均分子量可以在2000以上、优选4000~1000万的范围中适当地选择。可以例示出聚乙烯亚胺、聚烯丙基铵或它们的盐(例如盐酸盐)等水溶性高分子聚胺,它们可以单独地或作为溶液(特别是水溶液)添加。
以上的第一~第四具体例等这些透液性改善剂既可以单独使用,也可以适当地混合使用2种以上。透液性改善剂的使用量虽然根据所用的化合物或它们的组合等而定,然而相对于吸水性树脂100重量份(质量份),优选为0.001重量份~5重量份的范围内,更优选为0.01重量份~1重量份,进一步优选为0.02~0.7重量份,特别优选为0.03~0.5重量份的范围内。如果透液性改善剂的使用量为上述范围内,则可以提高颗粒状吸水剂相对于4.83kPa的压力的加压下吸收倍率(AAP)、生理盐水流诱导性(SFC)。如果透液性改善剂的使用量超过5重量份,则会导致吸收倍率的降低,如果小于0.001重量份,则有可能无法获得透液性改善剂使用的效果。另外,通过改变透液性改善剂的使用量,可以调整颗粒状吸水剂的液体透过性及毛细管吸引力。
上述透液性改善剂的添加可以利用各种方法来进行。但是,优选在将透液性改善剂根据需要与水及/或亲水性有机溶剂预先混合而制成水溶液或水分散液后向吸水性树脂喷雾或滴加混合的方法,更优选喷雾的方法。另外,也可以在透液性改善剂的添加之后进行干燥的工序。作为水的使用量可以适当地决定,然而相对于吸水性树脂100重量份,优选为0.01~20重量份,更优选为0.1~10重量份,特别优选为0.5~5重量份,该水溶液浓度优选为饱和浓度的50重量%以上,更优选为70重量%以上。
吸水性树脂粒子与透液性改善剂的混合装置不需要具备特别大的混合力,例如也可以利用破碎机、筛选机等混合。作为上述的混合装置,例如适用圆筒型混合机、双重壁圆锥型混合机、V字形混合机、带型混合机、螺旋型混合机、流动型炉转盘型混合机、气流型混合机、双臂型捏合机、内部混合机、粉碎型捏合机、旋转式混合机、螺旋型挤出机、静态混合机等。
上述透液性改善剂的添加优选在颗粒状吸水剂的冷却工序时或冷却工序后进行,特别优选与冷却同时地进行。对于冷却工序的详情在后面叙述。
(IV)润滑性改善剂
本发明的颗粒状吸水剂向被进行表面交联处理并且添加了透液性改善剂的吸水性树脂中,还添加润滑性改善剂。作为本发明中可以使用的润滑性改善剂的具体例,可以举出表面活性剂、粉体的润滑剂等。上述制造方法中,在颗粒状吸水剂的表面存在润滑性改善剂(表面活性剂、粉体的润滑剂等)。
<润滑剂>
所谓润滑剂是指在相互滑动的两个面间起到减少摩擦(阻力)的作用的物质。即,在物体与物体接触时,因该物质之间的表面状态,会引起容易滑动·难以滑动之类的现象、阻力大·阻力小之类的现象等。润滑剂是用于在物体与物体接触时,使之容易滑动并且减小其阻力的物质。
作为润滑剂,有各种材料,没有特别限定。
本发明中所用的润滑剂是用于减少吸水性树脂之间的摩擦(阻力)的物质。通过使用润滑剂,可以获得增大了松体积密度或下流速度的颗粒状吸水剂。通过增大下流速度,就可以缩短从容器向料斗中的转移时间、从料斗向容器的填充时间,从而能够提高作业上的效率。这些效果对于后述的表面活性剂也是相同的,是本发明的颗粒状吸水剂的很大的效果。
另外,因松体积密度或下流速度的增大,而可以期待减少制造颗粒状吸水剂时的粉体搅拌动力、空气输送中所必需的能量。另外,因粉体搅拌动力或空气输送中所必需的能量减少,就不用担心将吸水性树脂的粒子压碎,还可以期待抑制由空气输送造成的加压下吸收倍率等物性的降低。
本发明中可以使用的润滑剂的状态没有特别限定。优选在常温(25℃)及常压(0.101MPa)下为固体的润滑剂,更优选为粉体的润滑剂。另外,将润滑剂以料浆添加或水溶液添加的情况也包含于本发明中。
例如,可以举出烃系润滑剂、脂肪酸系润滑剂、脂肪酸酰胺系润滑剂、酯系润滑剂、醇系润滑剂、金属皂润滑剂等。从具有作为润滑剂的作用,并且还具有作为稳定剂的作用的方面考虑,尤其优选使用金属皂润滑剂。
作为烃系润滑剂,可以使用低聚合聚乙烯等。低聚合聚乙烯是重均分子量为1500~2000的聚乙烯。
作为脂肪酸系润滑剂,只要是作为润滑剂发挥作用的脂肪酸,就没有特别限定。尤其优选使用碳数为12(C12)以上的饱和或不饱和脂肪酸。具体来说,是C12~C28的饱和或不饱和脂肪酸,优选饱和脂肪酸,例如可以举出月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山萮酸等。从容易获得的方面考虑,尤其优选使用硬脂酸。另外,这些脂肪酸系润滑剂优选使用微粒的材料,优选不含有会促进吸水性树脂的劣化的Fe、Ni等重金属且碘价·酯价低的精制品。
脂肪酸酰胺系润滑剂是由脂肪酸衍生的以通式RCONH2表示的化合物。作为这些脂肪酸酰胺,有伯酰胺(R-CONH2)、仲酰胺((RCO)2NH)、叔酰胺((RCO)3N),优选使用伯酰胺。作为伯酰胺,例如可以举出硬脂酸酰胺、棕榈酸酰胺、油酸酰胺、亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺等。亚甲基双硬脂酸酰胺、亚乙基双硬脂酸酰胺由于相溶性、透明性、耐气候性、不粘附性良好,因此尤其优选。
作为酯系润滑剂,可以举出脂肪酸的多元醇酯、脂肪酸聚乙二醇酯等。作为脂肪酸的多元醇酯,优选使用硬化蓖麻油。另外,作为脂肪酸聚乙二醇酯,优选使用乙二醇单硬脂酸酯。
醇系润滑剂是将上述烃系润滑剂或脂肪酸系润滑剂的氢用羟基取代了的物质,其碳数与上述相同。作为醇系润滑剂,没有特别限定。例如可以使用在分子内具有1个羟基的十六醇或十八醇等脂肪醇;在分子内具有2个羟基的聚乙二醇等二醇类;在分子内具有3个羟基的聚甘油等。聚乙二醇或聚甘油除了作为润滑剂的作用以外,还具有防静电干扰作用。
金属皂润滑剂可以使用美国专利7282262号等中所例示的化合物,由作为有机酸的脂肪酸、石油酸、高分子酸等的碱金属盐以外的金属盐构成,优选由碳数为7以上的有机酸与多价金属构成。
粉体的润滑剂通常来说是粉末的形状,其粒径没有特别限定。通常来说,小于吸水性树脂的质量平均粒径,可以使用粉末的90重量%以上为100μm以下,优选为50μm以下,更优选为10μm以下的润滑剂。而且,下限为10nm左右。
在将粉体的润滑剂以料浆状分散而混合到吸水性树脂中的情况下,该料浆中的润滑剂浓度可以根据所用的润滑剂或分散溶剂的种类、料浆的粘性适当地选择,没有特别限定。作为润滑剂固体成分,通常为0.0001~1重量%、优选为0.001~0.5重量%的范围内。与润滑剂混合之时的吸水性树脂的粉体温度通常是在室温以上混合,然而为了获得颗粒状吸水剂的稳定的吸水特性或下流速度、体积密度,优选在40℃以上、更优选在50℃以上混合。另外,与润滑剂混合之时的吸水性树脂的粉体温度的上限为润滑剂的熔点以下。如果上述温度超过润滑剂的熔点,则会有混合性降低的情况。
即,本发明的颗粒状吸水剂中,润滑剂的添加量只要根据作为目标的体积密度、下流速度适当地变更即可。相对于吸水性树脂100重量%,优选为0.0001~1重量%的范围内,特别优选为0.001~0.5重量%的范围内。在润滑剂的添加量为上述范围内的情况下,由于添加量是微量的,因此不会有赋予疏水性·防水性的情况。由此就可以不降低吸水特性地增大体积密度,并且可以增大下流速度。另外,在润滑剂的添加量在上述范围内的情况下,还可以期待防止由机械的冲击力造成的吸水特性的降低、减小制造颗粒状吸水剂时的粉体搅拌动力、减小为了将颗粒状吸水剂空气输送而必需的能量等。另一方面,在润滑剂的添加量超过上述范围的情况下,不仅不够经济,而且有可能导致吸水特性的降低。
<表面活性剂>
本发明的所谓表面活性剂是在其分子内兼具亲水性的部分和亲油性(疏水性)的部分,利用亲水与亲油的平衡而牢固地吸附于物体的表面,将该物体的表面特性改性的物质。作为可以使用的表面活性剂,例如有阴离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、两性表面活性剂等。
这些表面活性剂相对于所用的吸水性树脂100重量份超过0而在0.2重量份以下,优选为0.0001~0.2重量份,更优选为0.0005~0.1重量份,进一步优选为0.001~0.05重量份,最优选为0.001~0.01重量份。即,如果小于0.0005重量份,则会有流动性、体积密度的提高不够充分的情况。另一方面,如果超过0.2重量份,甚至超过0.1重量份,特别是超过0.012重量份,则会有吸收液的表面张力降低的问题,另外会有不能产生与其添加量匹配的效果的情况,因而不够经济。
另外,本发明中所用的表面活性剂的HLB(亲水性-疏水性平衡值)没有特别限定,然而优选为8~18,更优选为9~17,进一步优选为10~17的范围。在HLB为上述范围的情况下,可以更为合适地提高颗粒状吸水剂的流动性、体积密度。
例如,作为阴离子性表面活性剂,可以举出混合脂肪酸钠皂、半硬化牛油脂肪酸钠皂、硬脂酸钠皂、油酸钾皂、蓖麻油钾皂等脂肪酸盐;月桂基硫酸钠、高级醇硫酸钠、月桂基硫酸三乙醇胺等烷基硫酸酯盐;十二烷基苯磺酸钠等烷基苯磺酸盐;烷基萘磺酸钠等烷基萘磺酸盐;二烷基磺基琥珀酸钠等烷基磺基琥珀酸盐;烷基二苯基醚二磺酸钠等烷基二苯基醚二磺酸盐;烷基磷酸钾等烷基磷酸盐;聚氧乙烯月桂基醚硫酸钠、聚氧乙烯烷基醚硫酸钠、聚氧乙烯烷基醚硫酸三乙醇胺、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸钠等聚氧乙烯烷基(或烷基烯丙基)硫酸酯盐;特殊反应型阴离子表面活性剂;特殊羧酸型表面活性剂;β-萘磺酸福尔马林缩合物的钠盐、特殊芳香族磺酸福尔马林缩合物的钠盐等萘磺酸福尔马林缩合物;特殊聚羧酸型高分子表面活性剂;聚氧乙烯烷基磷酸酯等。
作为非离子性表面活性剂,可以举出聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯膏剂醇醚等聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等聚氧乙烯烷基芳基醚;聚氧乙烯衍生物;山梨糖醇酐单月桂酸酯、山梨糖醇酐单棕榈酸酯、山梨糖醇酐单硬脂酸酯、山梨糖醇酐三硬脂酸酯、山梨糖醇酐单油酸酯、山梨糖醇酐三油酸酯、山梨糖醇酐倍半油酸酯、山梨糖醇酐二硬脂酸酯等山梨糖醇酐脂肪酸酯;聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯等聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯;四油酸聚氧乙烯山梨糖醇酐酯等聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯;甘油醇单硬脂酸酯、甘油醇单油酸酯、自乳化型甘油醇单硬脂酸酯等甘油脂肪酸酯;聚乙二醇单月桂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯等聚氧乙烯脂肪酸酯;聚氧乙烯烷基胺;聚氧乙烯硬化蓖麻油;烷基链烷醇酰胺等。
作为阳离子性表面活性剂及两性表面活性剂,可以举出椰油基胺乙酸酯、硬脂基胺乙酸酯等烷基胺盐;月桂基三甲基氯化铵、硬脂基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、二硬脂基二甲基氯化铵、烷基苄基二甲基氯化铵等季铵盐;月桂基甜菜碱、硬脂基甜菜碱、月桂基羧基甲基羟基乙基咪唑啉鎓甜菜碱等烷基甜菜碱;月桂基二甲基氧化胺等氧化胺。通过使用阳离子性表面活性剂,还可以对所得的亲水性聚合物赋予抗菌性。
此外,作为表面活性剂,还有氟系表面活性剂。通过使用氟系表面活性剂,也可以赋予抗菌性。作为氟系表面活性剂,有各种材料,例如可以举出将普通的表面活性剂的亲油基的氢取代为氟而制成全氟烷基的材料。它是表面活性变得相当强的材料。
在氟系表面活性剂中,如果改变亲水基,则有阴离子型、非离子型、阳离子型及两性型4种。另外,亲油基一方经常使用相同结构的氟碳链。另外,作为亲油基的碳链无论是直链还是支链状都可以使用。作为代表性的氟系表面活性剂,可以举出如下的材料。
例如,可以举出氟烷基(C2~C10)羧酸、N-全氟辛基磺酰基谷氨酸二钠、3-[氟烷基(C6~C11)氧基]-1-烷基(C3~C4)磺酸钠、3-[ω-氟烷酰基(C6~C8)-N-乙基氨基]-1-丙磺酸钠、N-[3-(全氟辛基磺酰胺基)丙基]-N,N-二甲基-N-羧基亚甲基铵甜菜碱、全氟烷基(C11~C20)羧酸、全氟烷基羧酸(C7~C13)、全氟辛基磺酸二乙醇酰胺、全氟烷基(C4~C12)磺酸盐(Li、K、Na)、N-丙基-N-(2-羟基乙基)全氟辛基磺酰胺、全氟烷基(C6~C10)磺酰胺丙基三甲基铵盐、全氟烷基(C6~C10)-N-乙基磺酰基氨基乙酸盐(K)、磷酸双(N-全氟辛基磺酰基-N-乙基氨基乙基)、单全氟烷基(C6~C10)乙基磷酸酯、全氟烷基季铵碘化物(商品名Fluorad FC-135、住友3M株式会社制阳离子性氟系表面活性剂)、全氟烷基烷氧基化物(商品名Fluorad FC-171、住友3M株式会社制非离子性表面活性剂)、全氟烷基磺酸钾盐(商品名Fluorad FC-95及FC-98、住友3M株式会社制阴离子性表面活性剂)。
该发明中,也可以使用有机金属表面活性剂。本发明中所用的有机金属表面活性剂是指在分子的主链或侧链中具有Si、Ti、Sn、Zr、Ge等金属的物质。优选在分子的主链中具有Si,更优选为硅氧烷系表面活性剂。作为代表性的有机金属表面活性剂,可以举出(吉田、近藤、大垣、山中、“新版表面活性剂手册”、工学图书(1966)、34页)等。
本发明中所用的表面活性剂并不限定于上述表面活性剂。在上述表面活性剂当中,从安全性的方面考虑,优选非离子性表面活性剂,其中特别优选山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯。
<润滑性改善剂的添加、混合等>
上述的各润滑性改善剂既可以单独使用,也可以并用两种以上。对于润滑性改善剂向吸水性树脂中的添加方法,可以利用各种方法来进行。但是,优选在将润滑性改善剂根据需要与水及/或亲水性有机溶剂预先混合后向吸水性树脂喷雾或滴加混合的方法,更优选喷雾的方法。另外,也可以在润滑性改善剂的添加之后进行干燥的工序。
水的使用量可以适当地决定,然而相对于吸水性树脂100重量份,优选为0.01~20重量份,更优选为0.1~10重量份,特别优选为0.5~5重量份,该水溶液浓度在表面活性剂的情况下,只要是在室温(25℃)下不呈现浊点的浓度以下即可。
吸水性树脂粒子与润滑性改善剂的混合装置不需要具备特别大的混合力,例如也可以利用破碎机、筛选机等混合。作为上述的混合装置,例如适用圆筒型混合机、双重壁圆锥型混合机、V字形混合机、带型混合机、螺旋型混合机、流动型炉转盘型混合机、气流型混合机、双臂型捏合机、内部混合机、粉碎型捏合机、旋转式混合机、螺旋型挤出机、静态混合机等。
(V)颗粒状吸水剂
<颗粒状吸水剂的外观>
本发明的颗粒状吸水剂在具有交联结构的吸水性树脂的表面,具有由有机表面交联层、透液性改善剂层及润滑性改善剂层构成的部位。上述部位既可以存在于吸水性树脂的整个表面,也可以存在于吸水性树脂的表面的一部分中。此外,在存在于吸水性树脂的表面的一部分中的情况下,上述部位无论是存在1个还是多个都可以。
这里,有机表面交联层并不限定为存在于吸水性树脂的外侧的情况,存在于吸水性树脂的内侧的情况,即,有机表面交联层成为吸水性树脂的一部分的情况也包含于本发明的范围中。
本发明的颗粒状吸水剂在吸水性树脂的表面,具有由有机表面交联层、透液性改善剂层及润滑性改善剂层构成的部位。此外,上述部位如添加有机表面交联剂、透液性改善剂及润滑性改善剂的顺序所示,从上述吸水性树脂侧起,依次层叠有机表面交联剂、透液性改善剂及润滑性改善剂的各层。另外,在与添加有机表面交联剂同时地添加透液性改善剂的情况下,在上述部位中,以将有机表面交联层和透液性改善剂层混合的状态层叠。
有机表面交联层、透液性改善剂层及润滑性改善剂层的厚度没有特别限定。另外,有机表面交联层、透液性改善剂层及润滑性改善剂层的各厚度既可以是相同的厚度,也可以是不同的厚度。此外,有机表面交联层、透液性改善剂层及润滑性改善剂层既可以是层的吸水性树脂侧的面与其相反一侧的面不平行,也可以是在1个部位当中,根据场所不同厚度各异。这里,透液性改善剂层的厚度优选为0.1~100μm,更优选为0.5~80μm,进一步优选为1~50μm。另外,润滑性改善剂层的厚度优选为0.01~100μm,更优选为0.05~50μm,进一步优选为0.1~10μm。
<颗粒状吸水剂的形状>
作为颗粒状吸水剂的形状,即作为颗粒状,可以举出球形、椭圆体形、维也纳香肠形、或将球形或椭圆体形的粒子凝聚了的造粒物的形状等。此外,还可以举出作为来源于将单体水溶液聚合而得的水凝胶状聚合物的破碎物的形状的不定形破碎状或其造粒物的形状。优选为球形或椭圆体形,更优选为球形粒子的造粒物的形状、椭圆体形粒子的造粒物的形状、或作为来源于将单体水溶液聚合而得的水凝胶状聚合物的破碎物的形状的不定形破碎状或其造粒物的形状,特别优选为上述不定形破碎状或其造粒物的形状。
球形或椭圆体形的颗粒状吸水剂在制作吸收性物品等时,与纸浆等纤维材料的混合性低,另外,该颗粒状吸水剂容易从将颗粒状吸水剂和纤维材料混合而成的吸收体上脱落。由此,如果使用球形或椭圆体形的颗粒状吸水剂,则会产生难以使颗粒状吸水剂均匀地分布在吸收体中的问题。
<颗粒状吸水剂的制造方法>
本发明的颗粒状吸水剂的制造方法包括:向具有交联结构的吸水性树脂中添加有机表面交联剂的工序、作为该添加有机表面交联剂的工序的同时工序或后续工序添加透液性改善剂的工序、以及在这之后添加润滑性改善剂的工序。特别是,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法优选作为添加上述有机表面交联剂的工序的后续工序包括添加上述透液性改善剂的工序。另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法优选包括加热表面交联工序和冷却工序,在上述加热表面交联工序中,向具有交联结构的吸水性树脂中,添加有机表面交联剂而进行表面交联处理,在这之后的上述冷却工序中,添加透液性改善剂,然后再添加润滑性改善剂。即,优选向吸水性树脂中,依次添加有机表面交联剂、透液性改善剂、润滑性改善剂。另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法优选包括上述颗粒状吸水剂的空气输送工序。而且,对于本发明的空气输送将在后面叙述。
本发明的颗粒状吸水剂的制造方法只要是包括:向具有交联结构的吸水性树脂中添加有机表面交联剂的工序、作为该添加有机表面交联剂的工序的同时工序或后续工序添加透液性改善剂的工序、以及在这之后添加润滑性改善剂的工序的方法,对于除此以外的制造方法就没有特别限定。
加热表面交联工序的加热可以例示出上述温度范围,优选在向具有交联结构的吸水性树脂中添加有机表面交联剂而进行了表面交联处理后,进行强制加热(外部加热)。此外,冷却工序的冷却优选将吸水性树脂的材料温度冷却到小于上述表面交联时的加热温度并且在100~20℃、更优选为95~40℃、特别优选为80~45℃的范围。上述透液性改善剂的添加优选在颗粒状吸水剂的冷却工序时或冷却工序后进行,特别优选与冷却同时地进行。
冷却工序的冷却即使使用冷却机等强制性地冷却,也可以通过放置而自然地冷却。另外,作为冷却中所用的冷却机,例如可以使用将加热表面交联工序中所用的干燥机的热介质变换为冷介质的机器等。
加热表面交联工序的加热与冷却工序的冷却既可以使用相同装置来进行,也可以各自使用不同的装置来进行。
<空气输送>
本发明人等在含有多价金属盐或水不溶性无机微粒等透液性改善剂的颗粒状吸水剂及其制造方法中,发现了实际生产中的其特有的问题,即,发现伴随着透液性改善剂的使用产生的搬送性降低、以及伴随着透液性改善剂的混合后的搬送产生的物性降低的问题。另外还发现,在吸水性树脂的制造工序中,在工序中间使用各种将工序之间连结的很多搬送机(例如带式输送机、螺旋输送机、斗式输送机、弹簧螺旋输送机等),然而其中伴随着透液性改善剂的使用产生的搬送性降低及物性降低在空气输送中是明显并且特有的。
如上所述,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法优选包含上述颗粒状吸水剂的空气输送工序。对于空气输送,例如可以使用日本特开2004-345804号公报、WO2007/104657号、WO2007/104673号、WO2007/104676号中记载的空气输送方法。在空气输送工序中,颗粒状吸水剂被使用低浓度空气输送装置或高浓度空气输送装置在输送管内输送。另外,向上述输送管内,根据需要喷出二次空气。
本发明的颗粒状吸水剂的制造方法中,上述颗粒状吸水剂的输送工序的输送距离优选为10m以上1000m以下的范围内,更优选为10m以上200m以下的范围内,特别优选为10m以上150m以下的范围内。这里,所谓输送距离是指,从输送管内部的颗粒状吸水剂的空气输送开始的部位到输送管内部的颗粒状吸水剂的空气输送结束的部位的水平及/或垂直距离。一般来说,如果输送距离长到一定程度以上,则容易产生颗粒状吸水剂的物性降低或塞子的堵塞。但是,如果应用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法或输送方法,则即使在输送距离长的情况下,也可以有效地抑制颗粒状吸水剂的物性降低或塞子的堵塞。
另外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法优选为生产量在1metric ton(Mt)/hr以上的连续制造,更优选为生产量在2metric ton(Mt)/hr以上的连续制造,特别优选为生产量在4metric ton(Mt)/hr以上的连续制造。上述生产量的上限没有特别限定,然而也可以是100metric ton/hr左右,它们只要将上述聚合、干燥、筛分、表面交联连续化即可。
即,本发明中解决了实际生产中的特有的问题,即,解决了伴随着透液性改善剂的使用产生的搬送性的降低、以及在透液性改善剂的混合后伴随着搬送产生的物性降低的问题。
本发明的颗粒状吸水剂的输送方法是包含上述有机表面交联剂和上述透液性改善剂,然后再添加润滑性改善剂,其后进行空气输送的方法。另外,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法优选向具有交联结构的吸水性树脂中,添加有机表面交联剂,与添加该有机表面交联剂同时或在添加了该有机表面交联剂后,添加透液性改善剂,然后再添加润滑性改善剂,其后进行空气输送。另外,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法中,优选上述透液性改善剂含有水不溶性微粒或水溶性多价金属盐,并且上述润滑性改善剂含有表面活性剂。
本发明的颗粒状吸水剂的输送方法中,上述颗粒状吸水剂的输送距离优选为10m以上、1000m以下的范围内。另外,本发明的颗粒状吸水剂的输送方法优选为1metric ton/hr以上的连续输送。
下面,对本发明的空气输送进行详细说明。本发明的空气输送能够广泛地适用于在上述颗粒状吸水剂的制造工序中输送中间体或完成品。
这里,对于本发明的空气输送方法,在参照图1的同时进行说明。图1是表示高浓度空气输送装置的一个实施方式的概略剖面图。所输送的颗粒状吸水剂被贮存于料斗102中。由料斗102中输送的颗粒状吸水剂穿过提升罐103,向输送管104供给。在从料斗102向输送管104的颗粒状吸水剂的供给、以及输送管104内的颗粒状吸水剂的输送中,使用由压缩机106生成的压缩空气。利用由压缩空气造成的高浓度空气输送,将颗粒状吸水剂向料斗108输送。也可以在输送管104中,设置用于喷出二次空气的气体喷嘴。该情况下,二次空气被压缩机压缩,穿过二次空气供给管,向恰当地设于输送管104中的气体喷嘴供给。向气体喷嘴供给的二次空气被向输送管104内部喷出。
高浓度空气输送与低浓度高速输送相比,所需动力小。如果在输送管中输送的颗粒状吸水剂的浓度变高,则颗粒状吸水剂的集团就会以塞子状将整个输送管截面填塞。此时,由于大部分的颗粒状吸水剂不与输送管的壁面碰撞,因此可以抑制输送管的磨损或颗粒状吸水剂的破碎。像这样,颗粒状吸水剂就在以塞子状将输送管填塞的同时输送。理想化了的塞子输送是将颗粒状吸水剂的集团与空气整齐地分离而输送颗粒状吸水剂。但是,颗粒状吸水剂与空气被整齐地分离的情况很少。在实际的输送系统中,在输送管底侧形成颗粒状吸水剂的静止堆积层,塞子在其上呈现波动的运动的同时移动。另外,颗粒状吸水剂的堆积层生长而由丘陵状的块变为塞子,在发展了一定程度后,塞子崩塌。反复进行该变化地输送颗粒状吸水剂。
本申请中,将此种实现颗粒状吸水剂的高浓度空气输送的装置称作高浓度空气输送装置。换言之,在高浓度空气输送装置中,颗粒状吸水剂在形成塞子的同时在输送管内移动。本发明的颗粒状吸水剂的输送方法中所用的高浓度空气输送装置的构成没有特别限定,然而至少具有颗粒状吸水剂移动的输送管。也就是说,本发明的高浓度空气输送装置由贮存颗粒状吸水剂的料斗等贮存罐、将由上述贮存罐供给的上述颗粒状吸水剂加压输送的输送管构成。此外,本发明的高浓度空气输送装置根据需要还包括二次空气供给管,其与上述输送管连结,并且用于向在上述输送管中被加压输送的上述颗粒状吸水剂供给二次空气。另外,本发明的高浓度空气供给装置优选具有向上述输送管供给一次空气的压缩机。另外,本发明的高浓度空气供给装置优选具有向上述二次空气供给管供给二次空气的压缩机。也可以是1个压缩机供给一次空气及二次空气。优选在贮存罐的底部,设有能够气封的阀。高浓度空气输送装置可以参照日本特开平6-191640号公报;日本特开平6-345264号公报;社团法人化学工学会编“化学工学便览”丸善、p.890、“16·6·2利用流体的输送法”;等公知技术来设计。
在高浓度空气输送装置中,供给二次空气的方式没有特别限定。作为二次空气的供给方式,可以举出连续地供给二次空气的方式、从旁通管中喷出二次空气的方式、控制二次空气的喷出的方式等。优选从旁通管中喷出二次空气的方式。
二次空气是指在输送管的途中向输送管内供给的气体。如果考虑成本,则作为二次空气可以使用压缩了的空气。在有特殊的情况时,如颗粒状吸水剂对氧具有反应性等,则也可以将氮气等惰性气体作为二次空气使用。该情况下,作为为了向输送管供给颗粒状吸水剂而使用的一次空气,也最好使用氮气等惰性气体。
如果向输送管供给二次空气,则容易防止输送管内部的颗粒状吸水剂的堵塞。另外,在颗粒状吸水剂被输送的情况下,通过使用二次空气来输送颗粒状吸水剂,就可以进一步抑制颗粒状吸水剂的物性的降低。具体来说,在维持生理盐水流诱导性(SFC)等物性方面有明显的效果。颗粒状吸水剂是一种其评价很大程度上受物性左右的产品。由此,通过应用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法或输送方法,就可以改善颗粒状吸水剂的评价,提高颗粒状吸水剂的竞争力。
二次空气的供给部位的数目或喷嘴的大小没有特别限定。颗粒状吸水剂的堵塞是受颗粒状吸水剂的性质、颗粒状吸水剂的供给量、输送管的尺寸等诸多条件左右的现象。所以,考虑颗粒状吸水剂的堵塞容易度地决定二次空气的供给部位的数目及喷嘴的大小。二次空气的供给量也没有特别限定。同样地,考虑颗粒状吸水剂的堵塞容易度地决定二次空气的供给量。
本发明中,向输送管供给的颗粒状吸水剂的温度为30℃以上,优选为40℃以上,更优选为50℃以上。通过将向输送管供给的颗粒状吸水剂的温度保持为规定温度以上,就可以抑制颗粒状吸水剂的物性的降低。具体来说,对于维持生理盐水流诱导性(SFC)等物性具有明显的效果。
向输送管供给的颗粒状吸水剂的温度可以通过测定输送管的入口的颗粒状吸水剂的温度来求出。这里所说的“输送管的入口”是指颗粒状吸水剂进入被进行空气输送的输送管的部位周边。通过将在输送管内输送的颗粒状吸水剂的温度保持为规定温度以上,就可以抑制颗粒状吸水剂的物性的降低。另外,为将粒子状吸水剂的温度保持在高温,需要大量能量。因此,向输送管供给的粒子状吸水剂的温度优选是100℃以下,更优选为95℃以下,进一步优选为90℃以下。
另外,输送管出口处的粒子状吸水剂的温度优选为30℃以上,更优选为40℃以上,进一步优选为50℃以上。这里所指的“输送管出口”意味着粒子状吸水剂从输送管排出的部位周边。通过将在输送管内输送的粒子状吸水剂的温度保持在规定温度以上,可以抑制粒子状吸水剂的物性降低。
对于将颗粒状吸水剂的温度控制为30℃以上的方法,没有特别限定,然而优选使用配置从外部将料斗等贮存罐及输送管加热的机构的方法。例如,通过在料斗等贮存罐及输送管的外壁配置铜管,使蒸气在铜管内穿过,就可以将向输送管供给的颗粒状吸水剂及在输送管内部移动的颗粒状吸水剂的温度维持为规定温度以上。
高浓度空气输送装置本身也可以使用以往公知的高浓度空气输送装置。如果需要,则也可以在高浓度空气输送装置上配置用于将所输送的颗粒状吸水剂保持为规定温度以上的加热机构。
对于高浓度空气输送装置的大小,没有特别限定,可以根据所输送的颗粒状吸水剂的量或输送距离来决定。颗粒状吸水剂的输送距离可以通过调整输送管的长度来控制。
本发明的颗粒状吸水剂的制造方法是在向具有交联结构的吸水性树脂中添加了有机表面交联剂及透液性改善剂后添加润滑性改善剂的方法。由此,利用本发明的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂在最外侧,也就是在与吸水性树脂相反一侧存在润滑性改善剂层,所以吸湿时的流动性及干燥状态下的流动性变得良好。其结果是,上述颗粒状吸水剂在搬送时的处置性良好,向装置等上的附着也很少。另外,上述颗粒状吸水剂由于存在透液性改善剂层,因此液体透过性良好。其结果是,上述颗粒状吸水剂的由空气输送造成的生理盐水流诱导性(SFC)的降低率小,耐损伤性良好。此外,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法通过在空气输送工序中向输送管内喷出二次空气,而使上述本发明的效果变得更为明显。
<颗粒状吸水剂中所含的其他的成分>
也可以包含如下等赋予各种功能的工序,即,向本发明的颗粒状吸水剂中,根据需要,还添加除臭剂、抗菌剂、香料、发泡剂、颜料、染料、亲水性短纤维、增塑剂、粘附剂、肥料、氧化剂、还原剂、水、盐类、螯合剂、杀菌剂、防着色剂、聚乙二醇、亲水性高分子、石蜡等疏水性高分子、聚乙烯或聚丙烯等热塑性树脂、聚酯树脂或脲树脂等热固化性树脂等。这些添加剂的使用量为,相对于吸水性树脂100重量份,通常为0~30重量份,优选为0~10重量份的范围,更优选为0~1重量份的范围。
颗粒状吸水剂与这些添加剂的混合方法没有特别限定,例如可以采用将粉体之间混合的干式混合法、湿式混合法(将添加剂分散或溶解于溶剂中而添加)等。
下面,对本实施方式的颗粒状吸水剂的特性进行说明。
而且,如上所述,在含有多价金属盐或水不溶性无机微粒等透液性改善剂的颗粒状吸水剂及其制造方法中,发现了实际生产中的其特有的问题,即,伴随着透液性改善剂的使用产生的搬送性的降低(生产性降低)、以及混合透液性改善剂后的伴随着搬送产生的物性的降低的问题。该物性降低的比例因子(相对于实验室的物性降低)很明显,适用于下述的吸水性树脂或颗粒状吸水剂。
这里,颗粒状吸水剂的物性是制造工序的最终产品的物性,吸水性树脂的物性是指制造工序的中间工序的物性(特别是表面交联后或透液性改善剂添加后的物性,尤其是添加透液性改善剂后的搬送前的物性)。
<颗粒状吸水剂的质量平均粒径(D50)等>
本发明的颗粒状吸水剂根据需要,利用无机粉末或亲水性有机溶剂等造粒而成。为此,颗粒状吸水剂优选相对于颗粒状吸水剂的质量含有90重量%以上(上限100%)的150μm以上而小于850μm的颗粒,更优选含有95重量%以上的150μm以上而小于850μm的颗粒,进一步优选含有98重量%以上的150μm以上而小于850μm的颗粒。而且,在进行上述造粒的情况下,优选将颗粒状吸水剂调整为达到上述的质量平均粒径。为此,表面交联处理前的吸水性树脂的质量平均粒径(D50)优选控制为150μm以上、小于850μm的范围。
表示吸水性树脂或颗粒状吸水剂的质量平均粒径的分布的对数标准偏差值σζ优选为0.25~0.45的范围,更优选为0.25~0.42,进一步优选为0.25~0.40,特别优选为0.25~0.38的范围。
在吸水性树脂或颗粒状吸水剂的小于150μm的粒子(微粉)超过10重量%的情况下,就会产生如下等诸多问题,即,在吸水时血液或尿等向吸收体中的液体的扩散性受到阻碍,在作为吸收体使用时由于与空气的接触面积增加因此颗粒状吸水剂容易发生溶液化,此外吸湿时的流动性也会变差,颗粒状吸水剂或尿布等卫生材料制造时由作业中的粉尘产生造成作业环境的恶劣化,由具有宽范围的粒度分布造成偏析的增大,因此不够理想。另外在对数标准偏差小于0.25的情况下,就会有体积密度降低的情况。特别是,在粉体的流动性提高的本发明的颗粒状吸水剂中,在质量平均粒径的分布宽时或微粉多时,由于在料斗或袋中偏析变得很明显,因此在装入尿布等中之时很容易引起质量的波动。在850μm以上的粒子超过10重量%的情况下,由于颗粒状吸水剂的吸水速度变慢,另外,在用于吸收物品中时吸收体的触感差,显现出异物感,对使用者造成不快感,因此不够理想。由此,通过将质量平均粒径调整为本发明的优选的范围,就可以获得流动性、体积密度良好;不会降低吸水性能;并且没有偏析等问题的颗粒状吸水剂。
颗粒状吸水剂的质量平均粒径根据目的或其需要,也可以添加混合不溶性微粒或亲水性溶剂,优选添加混合水而进一步造粒调整。优选将吸水性树脂或颗粒状吸水剂的质量平均粒径控制为250~600μm、更优选为300~500μm、350~450μm左右。
质量平均粒径的调整也可以像反相悬浮聚合那样以粒子状分散聚合及分散干燥,然而对于水溶液聚合等情况,通常是在干燥后粉碎及筛分,根据需要利用造粒等来回收微粉,从而调整为特定的质量平均粒径。
另外,为了获得本发明的颗粒状吸水剂,本发明中所用的吸水性树脂优选将其松体积密度(由JIS K-3362规定)调整为0.45~0.85g/ml,更优选调整为0.50~0.80g/ml,进一步优选调整为0.55~0.80g/ml的范围。
<加压下吸收倍率(AAP/Absorbency Against Pressure)>
本发明的颗粒状吸水剂在4.83kPa的压力下(载荷下)的加压下吸收倍率(AAP)为17g/g以上,优选为18g/g以上,更优选为19g/g以上,特别优选为20g/g以上。另外,该吸水性树脂在实际生产中的比例因子(相对于实验室的物性降低)明显,适用于该吸水性树脂中。
本发明的颗粒状吸水剂在2.03kPa的压力下(载荷下)的加压下吸收倍率(AAP1)为20g/g以上,优选为22g/g以上,更优选为24g/g以上。另外,加压下吸收倍率的上限没有特别限定,越高越好。但是,根据制造成本等经济性,通常来说为50g/g以下,优选为45g/g以下。
而且,使用4.83kPa及2.03kPa的压力下(载荷下)的加压下吸收倍率的原因在于,设想的是在婴幼儿正在睡眠的状态及坐立的状态下,吸收体或纸尿布等吸水性物品被使用的状况。
<无加压下吸收倍率(CRC)>
本发明的颗粒状吸水剂对于0.90重量%氯化钠水溶液的无加压下吸收倍率(CRC/Centrifuge Retention Capacity)的30分钟的值的下限优选为10g/g,更优选为15g/g,进一步优选为20g/g。另外,本发明的颗粒状吸水剂的无加压下吸收倍率(CRC)的30分钟的值的上限优选为50g/g,更优选为40g/g,进一步优选为35g/g。如果吸收倍率脱离该范围,则在将颗粒状吸水剂用于尿布中时,会有显示不出高物性的情况。由此,优选将表面交联处理前的吸水性树脂的无加压下吸收倍率(CRC)控制为10~60g/g,更优选控制为25~40g/g的范围。
另外,本发明中,其吸收倍率因上述表面交联而降低。但是,需要抑制降低,优选为表面交联前的吸收倍率的95~50%,更优选为90~60%。而且,吸收倍率的降低只要利用交联剂的种类或量、反应温度或时间等来适当地调整即可。
<生理盐水流诱导性(SFC)>
生理盐水流诱导性是表示颗粒状吸水剂溶胀时的液体透过性的值,其值越大,则说明具有越高的液体透过性。
本发明中得到的颗粒状吸水剂优选具有10(10-7·cm3·s·g-1)以上、更优选30(10-7·cm3·s·g-1)以上、进一步优选50(10-7·cm3·s·g-1)以上、特别优选80(10-7·cm3·s·g-1)以上的生理盐水流诱导性(SFC/Saline FlowConductivity)。另外,该吸水性树脂在实际生产中的比例因子(相对于实验室的物性降低)明显。由此,适用于该吸水性树脂中。
(VI)空气输送方法
除了上述颗粒状吸水剂的制造方法以外,本发明中,还提供如下的颗粒状吸水剂的输送方法以及包括该输送方法的颗粒状吸水剂的制造方法,即,向具有交联结构的吸水性树脂中,添加有机表面交联剂,在与添加该有机表面交联剂同时,或者在添加了该有机表面交联剂之后,添加透液性改善剂,继而,同时或者另行添加润滑性改善剂,其后进行空气输送。而且,润滑性改善剂的添加时期虽然也可以与透液性改善剂同时,然而优选在这之后添加而将颗粒状吸水剂的最表面覆盖。
利用该输送方法,可以没有搬送性降低(生产性降低)或物性降低地以工业水平来生产高物性(例如上述SFC、AAP、粒度、CRC)的颗粒状吸水剂。
优选的吸水性树脂或其物性、透液性改善剂(优选高分子聚胺化合物、水不溶性微粒或水溶性多价金属盐)、润滑性改善剂(优选表面活性剂)、输送距离(10m以上、1000m以下)、输送量(1Mt/hr以上的连续输送)等详细的条件是上述的范围。
(VII)吸收体及/或吸收性物品
本发明的颗粒状吸水剂被用于以吸水为目的的用途,可以作为吸收体或吸收性物品广泛地使用,然而特别适于作为用于吸收尿或血液等体液的卫生材料使用。本发明的吸收体或吸收性物品是包含本发明的颗粒状吸水剂而成的材料。
这里所说的上述吸收体是以颗粒状吸水剂和亲水性纤维作为主成分成形的吸收材料。上述吸收体是使用本发明的颗粒状吸水剂和亲水性纤维,例如以薄膜状、筒状、薄片状成形、制造的。上述吸收体的颗粒状吸水剂相对于颗粒状吸水剂与亲水性纤维的合计质量的含量(芯浓度)优选为20~100重量%,更优选为30~100重量%,进一步优选为40~100重量%的范围。上述吸收体的颗粒状吸水剂的芯浓度越高,则制作吸收体或纸尿布等时的颗粒状吸水剂的吸收特性降低效果就会越明显地显现出来。另外,上述吸收体优选为厚度为0.1~5mm的薄型。
上述所谓的吸收性物品是具备上述吸收体、具有液体透过性的表面薄片、以及具有液体不透过性的背面薄片的吸收性物品。上述吸收性物品的制造方法是,首先,例如通过将纤维材料和颗粒状吸水剂混匀或交互重叠,而制作吸收体(吸收芯)。然后,通过将上述吸收体用具有液体透过性的表面薄片和具有液体不透过性的背面薄片夹在中间,根据需要安装弹性构件、扩散层、粘附胶带等,而制成吸收性物品,特别是制成成人用纸尿布或卫生巾。上述吸收体是以密度0.06~0.50g/cc、坪量0.01~0.20g/cm2的范围压缩成形而使用的。而且,作为所用的纤维材料,是亲水性纤维,例如可以例示出粉碎了的木材浆粕、棉短绒或交联纤维素纤维、人造丝、棉、羊毛、乙酸酯、维尼纶等。优选将它们无尘化(air-laid)了的材料。
本发明的吸水性物品显示出良好的吸收特性。作为此种吸收性物品,具体来说,可以举出以近年来增长显著的成人用纸尿布为首的婴幼儿用纸尿布、卫生巾、所谓的失禁垫等的卫生材料等。但是,并不限定于它们。本发明的吸水性物品由于存在于吸收性物品当中的颗粒状吸水剂的良好的吸收特性,回渗量很少,干爽感明显,可以大大地减少穿戴着的本人·看护的人的负担。
[实施例]
下面,利用实施例及比较例对本发明进行更为具体的说明,然而本发明并不限定于它们。另外,实施例及比较例中所用的电器全都是在100V、60Hz的条件下使用的。此外,只要没有特别指定,就都是在25℃±2℃、相对湿度50%RH的条件下使用的。
这里,以下“吸水性树脂组合物”与“颗粒状吸水剂”是同义的。
[吸水性树脂的制造方法]
在具有2根西格玛(sigma)型叶片的内容积10升的带有护套的不锈钢型双臂型捏合机(kneader)上安装盖子而形成的反应器中,向具有71.3摩尔%的中和比率的丙烯酸钠的水溶液5438g(单体浓度39重量%)中溶解聚乙二醇二丙烯酸酯11.7g(0.10摩尔%)而制成反应液。然后,将该反应液在氮气环境下,脱气30分钟。接下来,向反应液中一边搅拌一边添加10重量%的过硫酸钠水溶液29.34g及0.1重量%的L-抗坏血酸水溶液24.45g后,在约1分钟后开始聚合。此后,在将所生成的凝胶粉碎的同时,在20~95℃下进行聚合,聚合开始30分钟后取出水凝胶状交联聚合物。所得的水凝胶状交联聚合物被细分化为直径约5mm以下。将该细分化了的水凝胶状交联聚合物在50目(网眼300μm)的金属网上摊开,在180℃下热风干燥50分钟。这样,能够得到不定形且容易被粉碎的颗粒状或粉末状或颗粒状干燥物凝聚体的吸水性树脂(1)。
另外,将所得的吸水性树脂(1)使用碾磨粉碎机(商品名:“WML型”、有限公司lnoguchi Giken公司制)粉碎,继而用网眼600μm的JIS标准筛筛分。然后,将利用上述的操作穿过了网眼600μm的粒子用网眼150μm的JIS标准筛筛分。此后,除去穿过了网眼150μm的JIS标准筛的吸水性树脂粒子(1aF)。这样,就得到了颗粒状的吸水性树脂。
将所除去的吸水性树脂(1aF)依照美国专利第6228930号中记载的Granulation Example 1的方法造粒。将该造粒物用与上述相同的步骤粉碎、筛分。像这样就得到被造粒了的吸水性树脂(1aA)。
将如此得到的吸水性树脂(1a)80重量份和吸水性树脂(1aA)20重量份均匀地混合,制成了吸水性树脂(A)。
向该吸水性树脂(A)100g中,混合由1,4-丁二醇0.5g、丙二醇1.0g、纯水3.0g的混合液构成的表面处理剂后,将该混合物在210℃下加热处理30分钟。继而,将该粒子粉碎至穿过网眼600μm的JIS标准筛,得到将表面交联处理了的吸水性树脂(A1)。
此外,测定了吸水性树脂(A1)的物性,将结果表示于表1中。
[实施例1]
向所得的吸水性树脂(A1)100重量份中,均匀地混合作为透液性改善剂的硫酸铝14~18水合盐(关东化学株式会社制、质量平均粒径182μm、体积比重(bulk density)0.60g/cm3)1.0重量份。然后,均匀地混合作为润滑性改善剂的10重量%聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯(商品名:“Rheodol TW-S210V”、花王株式会社制)(polyoxyethylene(20)sorbitan monostearate)0.02重量份,得到作为颗粒状吸水剂的吸水性树脂组合物(1)。
[比较例1]
向所得的吸水性树脂(A1)100重量份中,均匀地混合硫酸铝14~18水合盐(质量平均粒径182μm、体积比重0.60g/cm3)1.0重量份,得到作为比较材料的吸水性树脂组合物(2)。
[比较例2]
向所得的吸水性树脂(A1)100重量份中,均匀地混合10重量%聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液0.02重量份。然后,均匀地混合硫酸铝14~18水合盐(质量平均粒径182μm、体积比重0.60g/cm3)1.0重量份,得到作为比较材料的吸水性树脂组合物(3)。
<空气输送条件>
空气输送(气力输送)是使用加压输送式的空气输送装置进行的。加压输送式的空气输送装置主要具备空气源、粒子供给部、输送管、粒子回收部。此外,搭乘着来自空气源的气流来输送粒子。也就是说,利用因粒子供给部与粒子回收部的压力差产生的气流,来输送粒子。这里,空气输送中所用的工作流体并不限定于空气,也可以使用惰性气体等。空气输送条件是以输送距离120m、末端线速度27m/秒进行的。
[物性的测定结果]
表1是收集了基准物质及比较例1中测定的质量平均粒径(D50)、无加压下吸收倍率(CRC)、4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(AAP)、生理盐水流诱导性(SFC)的数值的表。
[表1]
添加剂 | 质量平均粒径D50(μm) | 无加压下吸收倍率CRC(g/g) | 加压下吸收倍率AAP(g/g) | 生理盐水流诱导性SFC(10-7·cm3·s·g1) | |
基准物质 | 无 | 302 | 26 | 25 | 72 |
比较例1 | 透液性改善剂(硫酸铝) | 304 | 26 | 24 | 168 |
如表1所示,如果比较吸水性树脂(A1)和比较例1,则通过在比较例1中添加作为透液性改善剂的硫酸铝,生理盐水流诱导性(SFC)的数值就会变大。也就是说,通过向将表面交联处理了的吸水性树脂中添加透液性改善剂,就会形成液体透过性提高的结果。
另外,表2是收集了实施例1及比较例1、2中测定的空气输送前后的无加压下吸收倍率(CRC)、4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(AAP)、生理盐水流诱导性(SFC)的评价结果的表。
[表2]
※关于(1)、(2),表示先添加(1),后添加(2)。
※关于○或×的评价,将实施例1的评价设为○,如果比较例1、2是与实施例1同等的物性,则设为○,如果比较例1、2具有比实施例1差的物性,则设为×。
如表2所示,如果比较实施例1和比较例1、2,则比较例1、2中,与实施例1相比,输送空气后的4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(AAP)及生理盐水流诱导性(SFC)的评价变差。也就是说,通过向将表面交联处理了的吸水性树脂中,按照透液性改善剂、润滑性改善剂的顺序加入添加剂,就会形成输送空气后的4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(AAP)及生理盐水流诱导性(SFC)良好的结果。简而言之,显而易见的是,实施例1的吸水性树脂组合物是输送能力大、由空气输送造成的AAP降低率、SFC降低率都很小的良好的颗粒状吸水剂。
[制造例1]
使用将聚合工序(带上的静置聚合)、凝胶细粒化(破碎)工序、干燥工序、粉碎工序、筛分工序、表面交联工序(表面交联剂的喷雾工序、加热工序)、冷却工序、整粒工序、各工序间的输送工序分别连结,可以连续地进行各工序的吸水性树脂的连续制造装置(每1小时约1500kg的生产能力),连续制造了颗粒状吸水性树脂。
具体来说,将作为内部交联剂含有聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数(平均聚合度)为9)0.06摩尔%(相对于单体)的75摩尔%被中和了的丙烯酸局部钠盐水溶液(浓度38质量%)设为单体水溶液(1),将所得的单体水溶液(1)用定量泵进行连续进料,在输送管的途中连续地吹入氮气,将氧浓度设为0.5ppm以下。
然后,向单体水溶液(1)中,再以线上混合(line-mixing)连续混合过硫酸钠/L-抗坏血酸=0.14(g)/0.005(单体mol),以约30mm的厚度向在两端具有堤坝的平面不锈钢带供给,连续地进行30分钟静置水溶液聚合。将如此得到的水凝胶状交联聚合物(2)用孔径7mm的绞肉机细分化为约1mm,将其铺开放置在连续通风带式干燥机的移动的多孔板上,使得厚度达到50mm,在185℃干燥30分钟,得到了干燥聚合物。
在通过将该干燥聚合物的全量向3段辊研磨机(辊间隙从上游起为1.0mm/0.55mm/0.42mm)连续供给而粉碎后,用具有网眼850μm及150μm的金属筛网的筛分装置筛分,得到粒径850~150μm约为98质量%的颗粒状吸水性树脂(3)(CRC=35g/g)。
[制造例2]
使用将聚合工序(带上的静置聚合)、凝胶细粒化(破碎)工序、干燥工序、粉碎工序、筛分工序、表面交联工序(表面交联剂的喷雾工序、加热工序)、冷却工序、整粒工序、各工序间的输送工序分别连结,可以连续地进行各工序的吸水性树脂的连续制造装置(每1小时约1500kg的生产能力),连续制造了颗粒状吸水性树脂。
具体来说,将作为内部交联剂含有聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数(平均聚合度)为9)0.1摩尔%(相对于单体)的74摩尔%被中和了的丙烯酸局部钠盐水溶液(浓度38质量%)设为单体水溶液(4),将所得的单体水溶液(4)用定量泵进行连续进料,在输送管的途中连续地吹入氮气,将氧浓度设为0.5ppm以下。
然后,向单体水溶液(4)中,再以线上混合连续混合过硫酸钠/L-抗坏血酸=0.14(g)/0.005(单体mol),以约30mm的厚度向在两端具有堤坝的平面不锈钢带供给,连续地进行30分钟静置水溶液聚合。将如此得到的水凝胶状交联聚合物(5)用孔径7mm的绞肉机细分化为约1mm,将其铺开放置在连续通风带式干燥机的移动的多孔板上,使得厚度达到50mm,在185℃干燥30分钟,得到了干燥聚合物。
在通过将该干燥聚合物的全量向3段辊研磨机(辊间隙从上游起为1.0mm/0.4mm/0.3mm)连续供给而粉碎后,用具有网眼710μm及150μm的金属筛网的筛分装置筛分,得到粒径710~150μm约为98质量%的颗粒状吸水性树脂(6)(CRC=33g/g)。
[实施例2]
将制造例1中得到的吸水性树脂(3)以1500kg/hr向高速连续混合机(Turbulizer、1000rpm)连续供给,相对于吸水性树脂100质量份,利用喷雾器喷雾混合由1,4-丁二醇0.3质量份、丙二醇0.5质量份、纯水2.7质量份的混合液构成的表面处理剂溶液。
然后,在将所得的混合物利用桨叶式干燥机连续地在198℃下加热处理40分钟后,使用相同的桨叶式干燥机强制冷却到60℃(冷却工序)。继而,利用筛分装置筛分850μm通过物,在将残留于网眼850μm的筛网上的物质再次粉碎后,通过与上述850μm通过物混合,得到全量都为850μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂(A)。测定所得的吸水性树脂(A)的物性,将结果表示于表3中。
[实施例3]
在上述冷却工序之时,在冷却机装置内的约90℃的区域中,每100质量份吸水性树脂中,添加作为透液性改善剂的硫酸铝14~18水合盐粉末(关东化学株式会社制、质量平均粒径182μm、体积密度0.60g/cm3)1.0质量份,均匀地混合后,在冷却机装置内的约70℃的区域中,添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液(商品名:“Rheodol TW-S210V”、花王株式会社制)0.02质量份,得到全量都为850μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂组合物。测定所得的吸水性树脂组合物(B1)的物性,将结果表示于表3中。
[实施例4]
将制造例2中得到的吸水性树脂(6)以1500kg/hr向高速连续混合机(turbulizer/1000rpm)连续供给,相对于吸水性树脂100质量份,利用喷雾器喷雾混合由1,4-丁二醇0.4质量份、丙二醇0.6质量份、纯水3.0质量份的混合液构成的表面处理剂溶液。
然后,在将所得的混合物利用桨叶式干燥机连续地在200℃下加热处理40分钟后,使用相同的桨叶式干燥机强制冷却到60℃(冷却工序)。在该冷却工序之时,在冷却机装置内的约90℃的区域中,每100质量份吸水性树脂中,添加作为透液性改善剂的硫酸铝14~18水合盐粉末(关东化学株式会社制、质量平均粒径182μm、体积密度0.60g/cm3)1.0质量份,均匀地混合后,在冷却机装置内的约70℃的区域中,添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液(商品名:“Rheodol TW-S210V”、花王株式会社制)0.02质量份,均匀地混合。将从冷却机中排出的吸水性树脂用筛分装置筛分710μm通过物,在将残留于网眼710μm的筛网上的物质再次粉碎后,通过与上述710μm通过物混合,得到全量都为710μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂组合物。测定所得的吸水性树脂组合物(B2)的物性,将结果表示于表3中。
[实施例5]
在上述冷却工序之时,在冷却机装置内的约70℃的区域中,每100质量份吸水性树脂中,作为透液性改善剂不是添加硫酸铝14~18水合盐粉末,而是添加硫酸铝水溶液(采用JIS K1450水道用硫酸铝Al203,8.1%)1.0质量份,均匀地混合后,又在冷却机装置内的约65℃的区域中,添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液(商品名:“Rheodol TW-S210V”、花王株式会社制)0.02质量份,均匀地混合,除此以外,通过进行与实施例3相同的操作,得到全量都为850μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂组合物。测定所得的吸水性树脂组合物(B3)的物性,将结果表示于表3中。
[实施例6]
在上述冷却工序之时,在冷却机装置内的约70℃的区域中,每100质量份吸水性树脂中,作为透液性改善剂不是添加硫酸铝14~18水合盐粉末,而是添加硫酸铝水溶液(采用JIS K1450水道用硫酸铝Al203,8.1%)1.0质量份,均匀地混合后,又在冷却机装置内的约65℃的区域中,添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液(商品名:“Rheodol TW-S210V”、花王株式会社制)0.02质量份,均匀地混合,除此以外,通过进行与实施例4相同的操作,得到全量都为710μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂组合物。测定所得的吸水性树脂组合物(B4)的物性,将结果表示于表3中。
[比较例3]
除了未添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液以外,进行了与实施例3相同的操作。测定所得的吸水性树脂组合物(C1)的物性,将结果表示于表3中。
[比较例4]
除了未添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液以外,进行了与实施例4相同的操作。测定所得的吸水性树脂组合物(C2)的物性,将结果表示于表3中。
[比较例5]
除了未添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液以外,进行了与实施例5相同的操作。测定所得的吸水性树脂组合物(C3)的物性,将结果表示于表3中。
[比较例6]
除了未添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液以外,进行了与实施例6相同的操作。测定所得的吸水性树脂组合物(C4)的物性,将结果表示于表3中。
[实施例7]
将制造例1中得到的吸水性树脂(3)以1500kg/hr向高速连续混合机(turbulizer/1000rpm)连续供给,相对于吸水性树脂100质量份,利用喷雾器喷雾混合由1,4-丁二醇0.3质量份、丙二醇0.5质量份、纯水2.7质量份的混合液构成的表面处理剂溶液。
然后,在将所得的混合物利用桨叶式干燥机连续地在198℃下加热处理40分钟后,使用相同的桨叶式干燥机强制冷却到70℃(冷却工序)。向从冷却机中排出的每100质量份吸水性树脂中,连续地添加水不溶性硅石微粒(商品名:“Aerosil 200CF”、日本AEROSIL株式会社制、一级粒径:约12nm、BET比表面积:约200m2/g、干燥减量1%以下)0.3质量份,然后再添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液(商品名:“Rheodol TW-S210V”、花王株式会社制)0.02质量份而混合后,利用筛分装置筛分850μm通过物。此时,在将残留于网眼850μm的筛网上的物质再次粉碎后,通过与上述850μm通过物混合,得到全量都为850μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂组合物。测定所得的吸水性树脂组合物(B5)的物性,将结果表示于表3中。
[实施例8]
将制造例2中得到的吸水性树脂(6)以1500kg/hr向高速连续混合机(turbulizer/1000rpm)连续供给,相对于吸水性树脂100质量份,利用喷雾器喷雾混合由1,4-丁二醇0.4质量份、丙二醇0.6质量份、纯水3.0质量份的混合液构成的表面处理剂溶液。
然后,在将所得的混合物利用桨叶式干燥机连续地在200℃下加热处理40分钟后,使用相同的桨叶式干燥机强制冷却到60℃(冷却工序)。向从冷却机中排出的每100质量份吸水性树脂中,连续地添加水不溶性硅石微粒(商品名:“Aerosil 200CF”、日本AEROSIL株式会社制、一级粒径:约12nm、BET比表面积:约200m2/g、干燥减量1%以下)0.5质量份,然后再添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液(商品名:“Rheodol TW-S210V”、花王株式会社制)0.02质量份而混合后,利用筛分装置筛分710μm通过物。此时,在将残留于网眼710μm的筛网上的物质再次粉碎后,通过与上述710μm通过物混合,得到全量都为710μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂组合物。测定所得的吸水性树脂组合物(B6)的物性,将结果表示于表3中。
[比较例7]
除了未添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液以外,进行了与实施例7相同的操作。测定所得的吸水性树脂组合物(C5)的物性,将结果表示于表3中。
[比较例8]
除了未添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液以外,进行了与实施例8相同的操作。测定所得的吸水性树脂组合物(C6)的物性,将结果表示于表3中。
[实施例9]
将制造例1中得到的吸水性树脂(3)以1500kg/hr向高速连续混合机(turbulizer/1000rpm)连续供给,相对于吸水性树脂100质量份,利用喷雾器喷雾混合由1,4-丁二醇0.3质量份、丙二醇0.5质量份、硫酸铝水溶液(采用JIS K1450水道用硫酸铝Al203,8.1%)2.0质量份、纯水1.7质量份的混合液构成的表面处理剂溶液。
然后,在将所得的混合物利用桨叶式干燥机连续地在198℃下加热处理40分钟后,使用相同的桨叶式干燥机强制冷却到70℃(冷却工序)。在该冷却工序之时,在冷却机装置内的约70℃的区域中,添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液(商品名:“Rheodol TW-S210V”、花王株式会社制)0.02质量份,均匀地混合。将从冷却机中排出的吸水性树脂利用筛分装置筛分850μm通过物,在将残留于网眼850μm的筛网上的物质再次粉碎后,通过与上述850μm通过物混合,得到全量都为850μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂组合物。测定所得的吸水性树脂组合物(B7)的物性,将结果表示于表3中。
[实施例10]
将制造例2中得到的吸水性树脂(6)以1500kg/hr向高速连续混合机(turbulizer/1000rpm)连续供给,相对于吸水性树脂100质量份,利用喷雾器喷雾混合由1,4-丁二醇0.4质量份、丙二醇0.6质量份、硫酸铝水溶液(采用JIS K1450水道用硫酸铝Al203,8.1%)2.0质量份、纯水2.0质量份的混合液构成的表面处理剂溶液。
然后,在将所得的混合物利用桨叶式干燥机连续地在200℃下加热处理40分钟后,使用相同的桨叶式干燥机强制冷却到60℃(冷却工序)。在该冷却工序之时,在冷却机装置内的约70℃的区域中,添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液(商品名:“Rheodol TW-S210V”、花王株式会社制)0.02质量份,均匀地混合。将从冷却机中排出的吸水性树脂利用筛分装置筛分710μm通过物,在将残留于网眼710μm的筛网上的物质再次粉碎后,通过与上述710μm通过物混合,得到全量都为710μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂组合物。测定所得的吸水性树脂组合物(B8)的物性,将结果表示于表3中。
[比较例9]
除了未添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液以外,进行了与实施例9相同的操作。测定所得的吸水性树脂组合物(C7)的物性,将结果表示于表3中。
[比较例10]
除了未添加作为润滑性改善剂的10质量%的聚氧乙烯(20)山梨糖醇酐单硬脂酸酯水溶液以外,进行了与实施例10相同的操作。测定所得的吸水性树脂组合物(C8)的物性,将结果表示于表3中。
[实施例11]
将制造例1中得到的吸水性树脂(3)以1500kg/hr向高速连续混合机(turbulizer/1000rpm)连续供给,相对于吸水性树脂100质量份,利用喷雾器喷雾混合由1,4-丁二醇0.3质量份、丙二醇0.5质量份、纯水2.7质量份的混合液构成的表面处理剂溶液。
然后,在将所得的混合物利用桨叶式干燥机连续地在198℃下加热处理40分钟后,使用相同的桨叶式干燥机强制冷却到60℃(冷却工序)。在该冷却工序之时,在冷却机装置内的约70℃的区域中,每100质量份吸水性树脂中,添加作为透液性改善剂的硫酸铝水溶液(采用JIS K1450水道用硫酸铝Al203,8.1%)1.0质量份,均匀地混合后,继而在冷却机装置内的约65℃的区域中,每100质量份吸水性树脂中,添加作为润滑性改善剂的硬脂酸锌0.01质量份,均匀地混合。将从冷却机中排出的吸水性树脂利用筛分装置筛分850μm通过物,在将残留于网眼850μm的筛网上的物质再次粉碎后,通过与上述850μm通过物混合,得到全量都为850μm通过物的作为整粒了的产品的吸水性树脂组合物。测定所得的吸水性树脂组合物(B9)的物性,将结果表示于表3中。
[空气输送条件1]
使用高浓度空气输送装置,将实施例及比较例中得到的吸水性树脂组合物连续约12小时地空气输送。吸水性树脂组合物的输送量为1500kg/hr,总输送距离为水平输送部110m及垂直输送部20m的合计130m,末端线速度约为10m/sec。将空气输送前后的吸水性树脂组合物的物性表示于表3中。另外,将空气输送中的输送管堵塞的状态(空气输送状态)用以下的基准来表述。
<12小时后的空气输送状态的基准>
A:在12小时的空气输送中,输送管堵塞0次
B:在12小时的空气输送中,输送管堵塞1次
C:在12小时的空气输送中,输送管堵塞2次以上
[空气输送条件2]
使用高浓度空气输送装置,将实施例及比较例中得到的吸水性树脂组合物连续约12小时地空气输送。吸水性树脂组合物的输送量为1500kg/hr,总输送距离为水平输送部110m及垂直输送部20m的合计130m,末端线速度约为20m/sec。将空气输送前后的吸水性树脂组合物的物性表示于表3中。另外,将空气输送中的输送管堵塞的状态(空气输送状态)与空气输送条件1相同地表述。
[物性的测定方法]
<质量平均粒径(D50)>
将吸水性树脂或吸水性树脂组合物用850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μm等JIS标准筛来筛分,将各粒度的残留百分率描绘在对数概率纸上。由此,根据相当于R=50%的粒径来读取质量平均粒径(D50)。
而且,筛分是将吸水性树脂或吸水性树脂组合物10g在室温(20~25℃)、相对湿度50%RH的条件下,加入上述的JIS标准筛中,利用罗太普(Ro-tap)型筛分机(商品名:“ES-65型筛分机”、株式会社饭田制作所制),筛分5分钟或10分钟。
这里所说的质量平均粒径(D50)如美国专利5051259号公报等中所示,是在一定网眼的标准筛中,与全体粒子的50重量%对应的标准筛的粒径。
<无加压下吸收倍率(CRC)>
将吸水性树脂或吸水性树脂组合物0.2g均匀地放入无纺布制的袋子(60mm×60mm)中,浸渍于调温为25℃的大大过剩(例如100g以上)的0.9重量%氯化钠水溶液(生理盐水)中。30分钟后将袋子提起,使用离心分离机以250G进行3分钟水分去除后,测定袋子的质量W2(g)。另外,不使用吸水性树脂或吸水性树脂组合物地进行相同的操作,测定此时的质量W1(g)。此后,根据这些质量W1、W2,依照下述(式1),算出无加压下吸收倍率(g/g)。
无加压下吸收倍率(g/g)=(质量W2(g)-质量W1(g))/吸水性树脂或吸水性树脂组合物的质量(g)-1...(式1)
<4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(AAP)>
准备了按照达到4.83kPa(0.7Psi)的压力的方式制备的载荷。此后,向在底部贴附了400目(网眼38μm)的金属网的直径60mm的塑料圆筒的金属网上,均匀地散布吸水性树脂或吸水性树脂组合物0.90g。在其上放置上述载荷,测定该整套测定装置的质量W3(g)。
然后,在直径150mm的陪替氏培养皿的内侧,放置直径90mm的玻璃过滤器(株式会社相互理化学玻璃制作所制、细孔直径100~120μm),加入0.90重量%的氯化钠水溶液(20~25℃),使之达到与玻璃过滤器的上面相同的水平。
在其上,放置1张直径90mm的滤纸(商品名:“JIS P 3801 No.2”、ADVANTEC东洋株式会社制、厚0.26mm、保留粒径5μm),使表面全部润湿,并且去掉过多的液体。
将上述整套测定装置放置于上述润湿的滤纸上,在载荷下吸收液体。1小时(60分钟)后,抬起整套测定装置,测定其质量W4(g)。此后,根据这些质量W3、W4,依照下述(式2),算出加压下吸收倍率(g/g)。
4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(g/g)=(W4(g)-W3(g))/吸水性树脂或吸水性树脂组合物的质量(g)...(式2)
<生理盐水流诱导性(SFC)>
生理盐水流诱导性(SFC)是表示吸水性树脂或吸水性树脂组合物的溶胀时的液体透过性的值。SFC的值越大,则表示具有越高的液体透过性。在这里,是依照美国公开专利US2004-0106745的生理盐水流诱导性(SFC)试验进行的。
具体来说,使均匀地放入了池子中的吸水性树脂或吸水性树脂组合物0.90g在人造尿中,在0.3psi(2.07kPa)的加压下,溶胀60分钟,记录凝胶层的高度。然后,在0.3psi(2.07kPa)的加压下,将0.69重量%氯化钠水溶液以一定的流体静压从罐中向溶胀了的凝胶层流通。
在罐中,插入有玻璃管。玻璃管被调整下端的位置而配置,使得池子中的0.69重量%氯化钠水溶液的液面被维持为比溶胀凝胶的底部高5cm的高度。罐中的0.69重量%氯化钠水溶液穿过带有旋塞的L字管向池子供给。在池子之下,配置有捕集穿过的液体的捕集容器,捕集容器设于托盘天平之上。池子的内径为6cm,在下部的底面设有No.400不锈钢制金属网(网眼38μm)。在活塞的下部,有足够液体通过的孔,在底部安装有透过性良好的玻璃过滤器,以便使吸水性树脂或吸水性树脂组合物或其溶胀凝胶不会进入孔中。池子被放置于用于放置池子的台子上,该台子为了不妨碍液体的透过,而被设于不锈钢制的金属网之上。
上述人造尿使用加入了氯化钙二水合物0.25g、氯化钾2.0g、氯化镁六水合物0.50g、硫酸钠2.0g、磷酸二氢铵0.85g、磷酸氢二铵0.15g、以及纯水994.25g的溶液。
而且,SFC试验是在室温(20~25℃)进行的。使用计算机和天平,作为时间的函数以20秒间隔记录10分钟穿过凝胶层的液体量。穿过溶胀了的凝胶(的主要是粒子间)的流速Fs(t)是通过将增加质量(g)用增加时间(s)除而以g/s的单位决定的。将获得一定的流体静压和稳定的流速的时间设为ts,使用从ts起10分钟所得的流速,计算Fs(t=0)的值,也就是穿过凝胶层的最初的流速。Fs(t=0)是通过将Fs(t)的对时间的最小二乘法的结果外插到t=0而计算的。此后,使用以下的式(3)求出生理盐水流诱导性(加压下透液速度)。而且,加压下透液速度的单位是(10-7×cm3×s×g-1)。
加压下透液速度=Fs(t=0)×L0/(ρ×A×ΔP)...(式3)
Fs(t=0):以g/s表示的流速
L0:以cm表示的凝胶层的高度
ρ:NaCl溶液的密度(1.003g/cm3)
A:池子中的凝胶层上侧的面积(28.27cm2)
ΔP:加在凝胶层上的流体静压(4920dyne/cm2)
另外,表3是收集了实施例2~11及比较例3~10中测定的空气输送前后的无加压下吸收倍率(CRC)、4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(AAP)、生理盐水流诱导性(SFC)、以及空气输送的输送管堵塞的状态的评价结果的表。
如表3所示,如果比较实施例2~11和比较例3~10,则在比较例3~10中,与实施例2~11相比,在末端线速度约为10m/sec(低速)的空气输送条件1中,空气输送的输送管堵塞增加,空气输送状态变差。另外,在比较例3~10中,与实施例2~11相比,在末端线速度约为20m/sec(高速)的空气输送条件2中,输送空气后的AAP降低率、SFC降低率都变大。简而言之,显而易见的是,实施例2~11的吸水性树脂组合物与比较例3~10的吸水性树脂组合物相比,是空气输送状态良好、并且输送空气后的流动性、耐损伤性等物性良好的颗粒状吸水剂。
以上,本发明人等在含有多价金属盐或水不溶性无机微粒等透液性改善剂的颗粒状吸水剂及其制造方法中,发现了其特有的问题,即,伴随着透液性改善剂的使用产生的搬送性的降低、混合透液性改善剂后的伴随着搬送(尤其是空气输送)产生的物性的降低的问题。
这样,为了解决上述问题,本发明的颗粒状吸水剂的制造方法如上所述,是包括:向具有交联结构的吸水性树脂中添加有机表面交联剂的工序、作为添加该有机表面交联剂的工序的同时工序或后续工序添加透液性改善剂的工序、以及在这之后添加润滑性改善剂的工序的方法。
由此就会起到如下的效果,即,提供空气输送状态良好;并且不降低透液性改善剂的效果;输送空气后的流动性、耐损伤性等物性良好的颗粒状吸水剂及其制造方法。
发明的详细的说明的项目中提出的具体的实施方式或实施例只不过是用于阐明本发明的技术内容的,不应当仅限定于此种具体例地狭义地解释,在本发明的精神和以下所述的技术方案的范围内,可以进行各种变更而实施。
(工业上的利用可能性)
如上所述,本发明的颗粒状吸水剂不降低吸水特性及透液性改善剂的效果,在输送空气后的流动性、耐损伤性等物性方面良好。由此,本发明的吸水性物品由于含有上述颗粒状吸水剂,因此显示出良好的吸收特性等。此种吸收性物品例如可以广泛地用于近年来增长明显的成人用纸尿布、婴幼儿用纸尿布、卫生巾、所谓的失禁垫等卫生材料等中。
Claims (18)
1.一种颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,包括:向具有交联结构的吸水性树脂中添加有机表面交联剂的工序、作为添加该有机表面交联剂的工序的同时工序或后续工序添加透液性改善剂的工序、以及在这之后添加润滑性改善剂的工序。
2.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,包括所述颗粒状吸水剂的空气输送工序。
3.根据权利要求1或者2所述的颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,作为添加所述有机表面交联剂的工序的后续工序包括添加所述透液性改善剂的工序。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,所述透液性改善剂含有高分子聚胺化合物、水不溶性微粒或水溶性多价金属盐。
5.根据权利要求1~4中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,添加所述透液性改善剂的水溶液或水分散液。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,所述润滑性改善剂含有表面活性剂或粉体的润滑剂。
7.根据权利要求1~6中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,
包括加热表面交联工序和冷却工序,
在该加热表面交联工序中,向具有交联结构的吸水性树脂中添加有机表面交联剂,以进行表面交联处理,
在进行这之后的所述冷却工序时或该冷却工序之后,添加透液性改善剂,然后再添加润滑性改善剂。
8.根据权利要求1~7中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,所述吸水性树脂的无加压下吸收倍率(CRC)在10g/g以上、60g/g以下的范围内。
9.根据权利要求1~8中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,所述吸水性树脂的质量平均粒径(D50)在150μm以上、小于850μm的范围内。
10.根据权利要求1~9中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于,在添加所述透液性改善剂后并且添加所述润滑性改善剂前的吸水性树脂的在4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(AAP)为20g/g以上、40g/g以下的范围内。
11.一种利用权利要求1~10中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂,其特征在于,
在所述吸水性树脂的表面具有由表面交联层、透液性改善剂层及润滑性改善剂层构成的部位。
12.一种利用权利要求1~10中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂或根据权利要求11所述的颗粒状吸水剂,其特征在于,
在4.83kPa压力下的加压下吸收倍率(AAP)为20g/g以上、40g/g以下的范围内。
13.一种利用权利要求1~10中任意一项所述的颗粒状吸水剂的制造方法得到的颗粒状吸水剂或根据权利要求11或12所述的颗粒状吸水剂,其特征在于,
具有10(10-7·cm3·s·g-1)以上的生理盐水流诱导性(SFC)。
14.一种颗粒状吸水剂的输送方法,所述颗粒状吸水剂含有所述有机表面交联剂和所述透液性改善剂,其特征在于,在所述颗粒状吸水剂中还添加润滑性改善剂,其后进行空气输送。
15.根据权利要求14所述的颗粒状吸水剂的输送方法,其特征在于,向具有交联结构的吸水性树脂中添加有机表面交联剂,在添加该有机表面交联剂的同时或者在添加了该有机表面交联剂之后添加透液性改善剂,然后再添加润滑性改善剂,其后进行空气输送。
16.根据权利要求14或15所述的颗粒状吸水剂的输送方法,其特征在于,所述透液性改善剂含有高分子聚胺化合物、水不溶性微粒或水溶性多价金属盐,并且所述润滑性改善剂含有表面活性剂。
17.根据权利要求14~16中任意一项所述的颗粒状吸水剂的输送方法,其特征在于,所述颗粒状吸水剂的输送距离为10m以上、1000m以下的范围内。
18.根据权利要求14~17中任意一项所述的颗粒状吸水剂的输送方法,其特征在于,是1metric ton/hr以上的连续输送。
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