CN103619919A - 聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末及其制造方法 - Google Patents

聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供除了通液性能和吸水速度之外,耐冲击稳定性、耐候性也优异的吸水性树脂。提供一种聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末,其特征在于,无加压下吸水倍率(CRC)为30~45[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.3)为20~35[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.7)为10~28[g/g]以及重均粒径(D50)为300~500μm,所述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末含有对甲氧基苯酚,劣化可溶成分(0.05%L-A生理盐水·2小时/60℃、萃取冲洗1小时/室温)为40重量%以下,下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%。(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100。

Description

聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末及其制造方法
技术领域
本发明涉及聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末及其制造方法。更详细而言,涉及作为纸尿布吸收能力优异的吸水性树脂粉末,具体而言,涉及着色、残留单体、耐冲击性、粉末的输送性、耐尿性、耐光性优异的高吸水性能(特别是吸水速度快)的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末及其制造方法。
背景技术
吸水性树脂(SAP/Super Absorbent Polymer、高吸水性高分子)为水溶胀性水不溶性的高分子胶凝剂,作为纸尿布、生理用卫生巾等吸收物品、进而作为农业园艺用保水剂、工业用止水材料等,主要多用于一次性用途。作为这种吸水性树脂,提出了作为原料的很多单体、亲水性高分子,特别是使用丙烯酸和/或其盐作为单体的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂由于其吸水性能高,所以在工业上使用最广泛(非专利文献1)。
这种吸水性树脂能够经过聚合工序、干燥工序、根据需要的未干燥物的去除工序、粉碎工序、分级工序、表面交联工序等来制造(专利文献1~5以及专利文献50),随着主要用途即纸尿布的高性能化,对吸水性树脂要求许多功能(性能)。具体而言,不限于仅仅吸水倍率的高的程度,还可列举出凝胶强度、水可溶成分、吸水速度、加压下吸水倍率、通液性、粒度分布、耐尿性、抗菌性、耐冲击性(耐损伤性)、粉体流动性、消臭性、耐着色性(白度)、低粉尘等。因此,提出了表面交联技术、添加剂、制造工序的变更等大量提案。
上述物性之中,近年来随着纸尿布中的吸水性树脂的用量增加(例如50重量%以上),通液性被认为是更重要的因素。于是,提出了许多SFC(生理盐水导流性(Saline Flow Conductivity)/专利文献6)、GBP(凝胶床渗透性(Gel BedPermeabilty)/专利文献7~9)等负荷下通液性、无负荷下通液性的改善方法、改良技术。
另外,在上述物性中,还提出了许多包括通液性在内的多个参数的组合,已知规定耐冲击性(FI)的技术(专利文献10)、规定吸水速度(FSR/Vortex)等的技术(专利文献11)、规定液体扩散性能(SFC)和60分钟后的芯吸收量(DA60)之积的技术(专利文献12)。
进而,作为SFC、GBP等通液性的提高方法,已知在聚合前或聚合中添加石膏的技术(专利文献13)、添加间隔物的技术(专利文献14)、使用具有5~17[摩尔/kg]的能够质子化的氮原子的含氮聚合物的技术(专利文献15)、使用聚胺以及多价金属离子或多价阴离子的技术(专利文献16)、用聚胺覆盖pH小于6的吸水性树脂的技术(专利文献17)、使用聚碳酸铵的技术(专利文献18)。此外,已知以3%以上水可溶成分使用聚胺的技术、规定芯吸指数(WI)、凝胶强度的技术(专利文献19~21)。另外,为了改善着色和通液性,还已知在控制聚合时的阻聚剂即甲氧基苯酚的基础上使用多价金属盐的技术(专利文献22、23)。进而,还已知研磨颗粒来较高控制体积密度的技术(专利文献24)。
另外,除了通液性之外,吸水速度也为吸水性树脂的重要的基本物性,作为提高这种吸水速度的方法,已知提高比表面积来提高吸水速度的技术。具体而言,提出了细致控制粒径的技术(专利文献25)、对表面积大的微粒进行造粒的技术(专利文献26~28)、将含水凝胶冷冻干燥形成多孔的技术(专利文献29)、对颗粒进行造粒的同时进行表面交联的技术(专利文献30~32)、进行发泡聚合的技术(专利文献33~48)、在聚合后进行发泡和交联的技术(专利文献49)等。
在上述发泡聚合中,作为单体所使用的发泡剂,具体而言,已知使用碳酸盐的技术(专利文献33~40)、使用有机溶剂的技术(专利文献41、42)、使用非活性气体的技术(专利文献43~45)、使用偶氮化合物的技术(专利文献46、47)、使用不溶性无机粉末的技术(专利文献48)等。还已知聚合后的发泡(专利文献49)、专利文献50中对干燥时的凝胶的粒度分布进行控制的技术(专利文献50),还已知为了降低残留单体而组合使用还原剂和螯合剂等的技术(专利文献51)。
另外,在本申请优先权日(2011年6月29日),作为未公开的在先申请,专利文献52、53中提出了为了提高吸水而控制内部气泡率的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利第6576713号说明书
专利文献2:美国专利第6817557号说明书
专利文献3:美国专利第6291636号说明书
专利文献4:美国专利第6641064号说明书
专利文献5:美国专利申请公开第2008/0287631号说明书
专利文献6:美国专利第5562646号说明书
专利文献7:美国专利申请公开第2005/0256469号说明书
专利文献8:美国专利第7169843号说明书
专利文献9:美国专利第7173086号说明书
专利文献10:美国专利第6414214号说明书
专利文献11:美国专利第6849665号说明书
专利文献12:美国专利申请公开第2008/125533号说明书
专利文献13:美国专利申请公开第2007/293617号说明书
专利文献14:美国专利申请公开第2002/0128618号说明书
专利文献15:美国专利申请公开第2005/0245684号说明书
专利文献16:国际公开第2006/082197号
专利文献17:美国专利申请公开第2008/202987号说明书
专利文献18:国际公开第2006/082189号
专利文献19:国际公开第2008/025652号
专利文献20:国际公开第2008/025656号
专利文献21:国际公开第2008/025655号
专利文献22:美国专利申请公开第2010/041550号说明书
专利文献23:美国专利申请公开第2010/042612号说明书
专利文献24:美国专利第6562879号说明书
专利文献25:美国专利申请公开第2007/015860号说明书
专利文献26:美国专利第5624967号说明书
专利文献27:美国专利申请公开第2007/015860号说明书
专利文献28:美国专利第5002986号说明书
专利文献29:美国专利第6939914号说明书
专利文献30:美国专利第5124188号说明书
专利文献31:欧洲专利第0595803号说明书
专利文献32:欧洲专利第0450922号说明书
专利文献33:美国专利第5118719号说明书
专利文献34:美国专利第5154713号说明书
专利文献35:美国专利第5314420号说明书
专利文献36:美国专利第5399591号说明书
专利文献37:美国专利第5451613号说明书
专利文献38:美国专利第5462972号说明书
专利文献39:国际公开第95/02002号
专利文献40:美国专利申请公开第2005/063313号说明书
专利文献41:国际公开第94/022502号
专利文献42:美国专利第4703067号说明书
专利文献43:国际公开第97/017397号
专利文献44:国际公开第00/052087号
专利文献45:美国专利第6107358号说明书
专利文献46:美国专利第5856370号说明书
专利文献47:美国专利第5985944号说明书
专利文献48:美国专利申请公开第2010/268181号说明书
专利文献49:欧洲专利第1521601号说明书
专利文献50:日本特开平11-349687号公报
专利文献51:国际公开第2011/040530号
专利文献52:国际公开第2011/078298号
专利文献53:国际公开第2011/126079号
非专利文献
非专利文献1:Modern Superabsorbent Polymer Technology(1998)(特别是p.197~199)
发明内容
发明要解决的问题
如上所述,为了提高吸水性树脂的物性,提出了表面交联技术、添加剂、制造工序的变更等大量的提案。其中,通液性、吸水速度作为吸水性树脂的基本物性是重要的,迄今为止提出了许多改良技术。
因此,本发明人为了进一步改良吸水速度,在本申请优先权日申请了未公开的在先申请即上述专利文献52(国际公开第2011/078298号)和专利文献53(国际公开第2011/126079号),发现内部气泡率是重要的。
然而,任一技术的纸尿布的吸收能力仍不充分,特别是不能满足耐候性、耐冲击性、着色、残留单体等全部。
因此,本发明的目的在于,提供除了通液性能(例如SFC)和吸水速度(例如FSR)之外,作为纸尿布的绝对吸收量[g]、回渗量(Re-Wet[g])和防结块(Anti-Caking)性(吸湿时的抗结块(Blocking)性)中的至少一种优异、耐候性也优异的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末及其制造方法。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题,在专利文献51(国际公开第2011/040530号小册子)中发现,通过进一步提高专利文献52和53的吸水倍率(CRC)、将内部气泡率控制为0.1~2.5%、进而控制专利文献53中未公开的对甲氧基苯酚量,可以解决上述课题。
即,本发明提供一种聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末,其中,无加压下吸水倍率(CRC)为30~45[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.3)为20~35[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.7)为10~28[g/g]以及重均粒径(D50)为300~500μm,所述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末含有对甲氧基苯酚,劣化可溶成分(0.05%L-A生理盐水·2小时/60℃、萃取冲洗1小时/室温)为40重量%以下,下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%。进一步,本发明的吸水性树脂粉末优选含有金属螯合剂。另外,优选含有无机微粒。
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100
另外,本发明提供的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法(第一方法)包括下述工序:将含有对甲氧基苯酚、以丙烯酸作为主要成分的单体水溶液进行发泡聚合或沸腾聚合的工序;将由聚合得到的具有气泡的含水凝胶状聚合物混炼细粒化的工序;凝胶粉碎后在150~250℃下加热干燥的工序;将干燥物粉碎分级至平均粒径300~500μm的工序;将内部气泡率0.1~2.5%的粉碎分级物进行表面交联,使无加压下吸水倍率(CRC)为30~45[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.3)为20~35[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.7)为10~28[g/g]的工序,所述吸水性树脂粉末为下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂粉末。进一步,本发明中优选混合金属螯合剂,另外,优选混合无机微粒。
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100。
另外,本发明提供的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法(第二方法)包括下述工序:将含有对甲氧基苯酚、以丙烯酸作为主要成分的单体水溶液进行发泡聚合或沸腾聚合的工序;得到含有对甲氧基苯酚、内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂的工序;在聚合时或聚合工序以后添加螯合剂的工序;以及使无加压下吸水倍率(CRC)为30~45[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.3)为20~35[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.7)为10~28[g/g]的工序,所述吸水性树脂粉末为下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂粉末。进一步,优选混合无机微粒。
从吸水倍率的观点考虑,第一方法、第二方法中,吸水性树脂粉末的水可溶成分都优选为40重量%以下、更优选为30重量%以下、进一步优选为20重量%以下,下限为10重量%左右是充分的。单体中的Fe离子量优选为3ppm以下、进一步优选为0.1~3ppm。进一步混合无机还原剂,进而混合多价金属离子。另外,优选组合使用螯合剂和水不溶性无机微粒。
发明的效果
提供作为纸尿布的吸收能力优异的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末及其制造方法。
根据本发明的制造方法,能够得到通液性能(例如SFC)、吸水速度(例如FSR)优异、并且耐尿性、耐冲击稳定性、着色等优异、耐候性也优异的吸水性树脂粉末。
附图说明
图1为表示含水凝胶状交联聚合物的凝胶粉碎工序中使用的螺杆式挤出机的结构的示意图。
图2为示意性地表示吸水性树脂粉末中的闭孔气泡(Closed-Cell)和开孔气泡(Open-Cell)的截面图。
图3为示意性地表示本发明的用于测定真密度的将(例如粒度850~150μm的比例为95重量%以上的)吸水性树脂粉末微粉碎到不足45μm的操作的截面图。
具体实施方式
以下,对本发明的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末及其制造方法进行详细说明,但本发明的范围不限于这些说明,关于下述例示以外,也能够在不损害本发明的主旨的范围内适宜进行变更、实施。
[1]用语的定义
(1-1)“吸水性树脂”和“吸水性树脂粉末”
本发明中的“吸水性树脂”指的是水溶胀性水不溶性的高分子胶凝剂。“水溶胀性”指的是ERT442.2-02中规定的CRC(无加压下吸水倍率)为5[g/g]以上,“水不溶性”指的是ERT470.2-02中规定的Ext(水可溶成分)为0~50重量%。
上述吸水性树脂能够根据其用途适当设计,没有特别限定,但是优选使具有羧基的不饱和单体交联聚合而成的亲水性交联聚合物。另外,吸水性树脂并不限定于总量(100重量%)为聚合物的方式,在维持上述性能的范围内,也可以包含添加剂等。即,吸水性树脂组合物在本发明中也总称为吸水性树脂。
另外,“吸水性树脂粉末”指的是作为粉体具有一定的流动性的吸水性树脂,例如,指的是能够测定ERT450.2-02中规定的Flow Rate(流下速度)的吸水性树脂、或者能够以ERT420.2-02中规定的PSD(粒度分布)进行筛分级的吸水性树脂。具体而言,指的是通过筛分级规定的粒径为5mm以下的吸水性树脂。
(1-2)“聚丙烯酸(盐)”
本发明中的“聚丙烯酸(盐)”指的是任意地包含接枝成分、作为重复单元以丙烯酸和/或其盐(以下,有时称为丙烯酸(盐))作为主要成分的聚合物。具体而言,指的是聚合中使用的全部单体(除内部交联剂之外)中,丙烯酸(盐)的含量必须为50~100摩尔%的聚合物,优选为70~100摩尔%、更优选为90~100摩尔%、特别优选为实质100摩尔%的聚合物。另外,作为聚合物使用聚丙烯酸盐时,必须包含水溶性盐,作为中和盐的主要成分,优选为一价盐、更优选为碱金属盐或铵盐、进一步优选为碱金属盐、特别优选为钠盐。需要说明的是,虽然对形状没有特别特定,但是优选为颗粒状或粉体状。
(1-3)“EDANA”和“ERT”
“EDANA”是欧洲无纺布工业会(European Disposables and NonwovensAssociations)的简称,“ERT”是欧洲标准(大致为世界标准)的吸水性树脂的测定方法(EDANA Recommended Test Methods)的简称。需要说明的是,本说明书中,只要没有特别说明,则依据ERT原本(公知文献:2002年修定)进行测定。
(a)“CRC”(ERT441.2-02)
“CRC”是Centrifuge Retention Capacity(离心分离机保持容量)的简称,指的是无加压下吸水倍率(以下,有时也称为“吸水倍率”)。具体而言,是使无纺布袋中的吸水性树脂0.2g相对于大幅过量的0.9重量%氯化钠水溶液自由溶胀30分钟后,进而用离心分离机除水后的吸水倍率(单位:[g/g])。需要说明的是,含水凝胶状交联聚合物的CRC(以下,称为“凝胶CRC”)分别将试样变更为0.4g、自由溶胀时间变更为24小时来进行测定。
(b)“AAP”(ERT442.2-02)
“AAP”是Absorption Against Pressure(抗压吸收率)的简称,指的是加压下吸水倍率。具体而言,是将吸水性树脂0.9g相对于0.9重量%氯化钠水溶液、在2.06kPa(0.3psi、21[g/cm2])的载荷下溶胀1小时后的吸水倍率(单位:[g/g])。需要说明的是,ERT442.2-02中,记载为Absorption Under Pressure,但是实质上为同一内容。另外,本发明及实施例中,另外将载荷条件变更为4.83kPa(0.7psi、49g/cm2])来进行测定。
(c)“Ext”(ERT470.2-02)
“Ext”是Extractables(可溶物)的简称,指的是水可溶成分(水可溶成分量)。具体而言,是将吸水性树脂1.0g添加到0.9重量%氯化钠水溶液200ml中,使用35mm的搅拌子以500ppm搅拌16小时后的溶解聚合物量(单位:重量%)(别称:16小时可溶成分)。溶解聚合物量的测定使用pH滴定进行。需要说明的是,含水凝胶状交联聚合物的水可溶成分(以下,称为“凝胶Ext”)分别将试样变更为5.0g、搅拌时间变更为24小时来进行测定。
(d)“PSD”(ERT420.2-02)
“PSD”是Particle Size Distribution(粒径分布)的简称,指的是通过筛分级测定得到的粒度分布。需要说明的是,重均粒径(D50)和粒径分布及其宽度(对数标准偏差σζ)通过欧洲专利第0349240号(更详细而言欧洲公告专利第1594556号)“(1)Average Particle Diameter and Distribution of Particle Diameter”记载的方法进行测定。另外,测定颗粒状的含水凝胶状交联聚合物的粒径时,按照日本特开2000-063527号公报公开的方法进行测定。
(e)“Residual Monomers”(ERT410.2-02)
“Residual Monomers”指的是吸水性树脂中残留的单体(monomer)量(以下,称为“残留单体”)。具体而言,是将吸水性树脂1.0g添加到0.9重量%氯化钠水溶液200ml中,使用35mm的搅拌子以500ppm搅拌1小时后的溶解单体量(单位:ppm)。溶解单体量的测定使用HPLC(高效液相色谱)来进行。
(f)“Moisture Content”(ERT430.2-02)
“Moisture Content”指的是吸水性树脂的含水率。具体而言,是由将吸水性树脂4g在105℃下干燥3小时时的干燥失重算出的值(单位;重量%)。
本发明及实施例中,另外将吸水性树脂变更为1g、温度条件变更为180℃来进行测定。
(g)“Density”(ERT460.2-02)
“Density”指的是吸水性树脂的堆密度。具体而言,将吸水性树脂100g投入到EDANA规定的装置中,该吸水性树脂自由落下并填充到100mL容器中时的吸水性树脂的重量(单位;[g/ml])。
(h)“Flow Rate”(ERT450.2-02)
“Flow Rate”指的是吸水性树脂的流下速度。具体而言,是将吸水性树脂100g投入到EDANA规定的装置中后,从该装置最下部的排出口排出吸水性树脂时的、该排出所需的时间(单位;s)。
(1-4)“通液性”
本发明中的“通液性”指的是通过载荷下或无载荷下的溶胀凝胶的颗粒间的液体的流通性,作为代表性的测定方法,有SFC(Saline Flow Conductivity/生理盐水导流性)、GBP(Gel Bed Permeability/凝胶床渗透性)。
“SFC(生理盐水导流性)”指的是0.69重量%氯化钠水溶液相对于载荷2.06kPa(0.3psi)下的吸水性树脂的通液性,按照美国专利第5669894号中公开的SFC试验方法测定。另外,“GBP(凝胶床渗透性)”指的是0.69重量%氯化钠水溶液相对于载荷下或自由膨胀的吸水性树脂的通液性,按照国际公开第2005/016393号中公开的GBP试验方法测定。
(1-5)“FSR”
本发明中的“FSR”是Free Swell Rate的简称,指的是吸水速度(自由溶胀速度)。具体而言,是吸水性树脂1g吸收0.9重量%氯化钠水溶液20g时的速度(单位:[g/g/s])。
(1-6)“凝胶粉碎”、“水可溶成分的重均分子量”、“凝胶粉碎能量(GGE,GGE(2))”
在本申请优先权日,作为未公开的在先申请的上述专利文献53(国际公开第2011/126079号)的[0045]~[0053]的记载内容也适用于本发明。
(1-7)其它
本说明书中,表示范围的“X~Y”指的是“X以上且Y以下”。另外,作为重量单位的“t(吨)”指的是“公吨(Metric ton)”,“重量”和“质量”、“重量%”和“质量%”、“重量份”和“质量份”作为同义词对待。另外,只要没有特别注释,则“ppm”指的是“重量ppm”或“质量ppm”。进而,“~酸(盐)”指的是“~酸和/或其盐”,“(甲基)丙烯酸”指的是“丙烯酸和/或甲基丙烯酸”。
[2]聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末
本发明的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末,无加压下吸水倍率(CRC)为30~45[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.3)为20~35[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.7)为10~28[g/g]、重均粒径(D50)为300~500μm,所述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末含有对甲氧基苯酚,劣化可溶成分(0.05%L-A生理盐水·2小时/60℃、萃取冲洗1小时/室温)为40重量%以下,下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%。
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100
以下,对本发明的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的各特征及其控制方法进行说明。
(2-1)内部气泡率
对于本发明而言,在专利文献51中进一步控制内部气泡率。即,本发明的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末被控制为下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%。内部气泡率可以与专利文献52、53同样地、通过实施例中记载的方法来测定。具体而言,可以通过下述原理进行规定。
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100
本发明中的“真密度”指的是,对于充分干燥(含水率优选不足1重量%、更优选不足0.5重量%、特别优选不足0.1重量%)了的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末,通过化学组成(高分子的重复单元、交联剂等微量原料、任意使用的接枝成分等)明白地确定的密度(单位;[g/cm3])。因此,对于固体成分相同的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末而言,虽然根据其中和率、其盐的种类(例如中和率为75摩尔%的聚丙烯酸钠等)、微量原料而具有少许差异,但表示出大致恒定的值。
另一方面,本发明中的“表观密度”指的是考虑了存在于聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的颗粒内部的空隙(也称为内部气泡、闭孔气泡)的密度(单位;[g/cm3])。
例如,通过发泡聚合得到的吸水性树脂、经由造粒工序得到的吸水性树脂如图2所示存在表面与外部相连的空间(开孔气泡;开细孔)以及其内部不与外部相连的空间(空隙;内部气泡、闭孔气泡;闭细孔)。通过干式密度测定对吸水性树脂的密度进行测定时,由于虽然导入气体能够到达开细孔但是导入气体不能到达闭细孔,因此所测定的密度为由不包括开细孔(开孔气泡)但包括闭细孔(闭孔气泡)在内的体积求得的表观密度。需要说明的是,非专利文献1的p.197~199公开了对于40~60mesh-Cut后的吸水性树脂粉末的表观密度,使用甲醇的湿式测定方法,但是本发明的特征在于对于全部粒度进行干式测定,用该表观密度规定的内部气泡率对于吸水性树脂的物性提高而言是重要的。
吸水性树脂的密度(真密度和表观密度)测定可以通过使用规定气体的干式密度测定来正确地进行。需要说明的是,固体的干式密度测定的测定原理在定容积膨胀法中是周知的,是用特定的气体求出固体的体积的方法。具体而言,试样室的体积VCELL和膨胀室的体积VEXP已知时,能够通过压力(表压)P1g和P2g的测定求出试样的体积VSAMP。另外,测定试样的重量,该重量除以体积则可以求出密度。
(参考:岛津制作所主页:http://www.shimadzu.co.jp/powder/lecture/middle/m04.html)
上述真密度由化学组成(主要高分子的重复单元)明白地确定,因此可以直接使用已知的值,由于微量原料等的影响而存在少许变化,因此不清楚已知的值时,也可以用后述实施例中的方法求得。另外,通过粉碎将吸水性树脂中的闭孔气泡破坏或形成开孔气泡,达到实质上没有闭孔气泡的状态,因此将该粉碎后的吸水性树脂的密度视为真密度。需要说明的是,上述“开孔气泡”指的是与外部相通的气泡,测定干式密度时没有作为吸水性树脂的体积计算。因此闭孔气泡和开孔气泡可以通过干式密度测定来容易地判别。
需要说明的是,本发明的吸水性树脂粉末的内部气泡率(别称;闭孔气泡率)为0.1~2.5%。下限在上述范围内,进一步优选为0.2%以上,按以下顺序优选为0.3%以上、0.5%以上、0.7%以上、0.8%以上。另外,上限在上述范围内,进一步优选为2.0%以下,按以下顺序优选为1.7%以下、1.5%以下、1.3%以下、1.2%以下。例如,内部气泡率优选为0.5~2.5%、0.2~2.0%,更优选为0.3~1.7%,进一步优选为0.5~1.5%,最优选为0.8~1.2%。通过将内部气泡率控制在上述范围内,能够得到具有本发明中规定的吸水速度和通液性或耐冲击稳定性的吸水性树脂粉末。内部气泡率可以通过本发明的制造方法中的凝胶粉碎能量、水可溶成分分子量的增加幅度等进行控制,此外也可以采用(组合使用)发泡聚合(例如偶氮引发剂的使用)、干燥时的发泡等手法。需要说明的是,过度降低内部气泡率时,需要大的凝胶粉碎能量、干燥后的微粉碎,导致其它物性的降低,因此优选的下限为上述范围。
而在本申请优先权日未公开的专利文献52(国际公开第2011/078298号)中记载有:通过在单体水溶液中添加表面活性剂进行聚合,得到导入有微细气泡(闭孔气泡)的吸水性树脂粉末。该国际申请中,作为评价吸水性树脂粉末中的闭孔气泡的存在比例的手法记载有内部气泡率,并记载了其优选的范围为2.8~6.6%。而且,记载了通过使内部气泡率处于该范围内,可以提高作为相反物性的吸水速度(FSR)和通液性(SFC)。
另外,专利文献52的表3(实施例11、12及比较例10~12)中公开了通过表面交联提高AAP至20[g/g]以上的、内部气泡率为2.60~6.83[%]的吸水性树脂粉末,但是本申请通过提高吸水倍率(CRC)至30~45[g/g]且将内部气泡率控制得低,解决了问题。吸水倍率(CRC)的控制可以通过聚合时的交联剂量、链转移剂的使用、或者表面交联时的表面交联剂的量、反应时间等来适当控制。
(内部气泡的控制方法)
内部气泡率可以通过本发明的制造方法中的凝胶粉碎能量、水可溶成分分子量的增加幅度等进行控制。控制内部气泡时,可列举出将聚合时的气泡产生控制得低的方法、将干燥时的气泡产生控制得低的方法等,但是优选适用在本申请优先权日未公开的在先申请专利文献53(国际公开第2011/126079号)记载的凝胶粉碎、即后述的凝胶粉碎。
(2-2)MEHQ量
本发明的吸水性树脂粉末,与专利文献51(国际公开第2011/040530号)同样地,优选含有对甲氧基苯酚(MEHQ)5~60ppm、优选5~50ppm、更优选5~40ppm、进一步优选5~30ppm,由此可以形成耐候性进一步优异的吸水性树脂粉末。若对甲氧基苯酚过量则有可能着色,若少则耐候性有可能降低。需要说明的是,非专利文献1的2.5.3Inhibition(阻聚剂)(p.39~44)中表2.5中公开了市售的吸水性树脂(8种)中的MEHQ量为16~151ppm的事实,但是上述非专利文献1未公开本申请的效果(特别是通过控制于规定范围而防止着色以及耐候性)。
(添加方法)
从效果方面考虑,对甲氧基苯酚(MEHQ)优选均匀地含有在吸水性树脂粉末内部,因而,优选聚合时的单体(单体水溶液)中含有规定量的MEHQ。
对甲氧基苯酚在聚合、干燥中其一部分被消耗,因此,适当调整即可,可以通过上述聚合以及干燥进行调整,例如通过专利文献51、在先申请专利文献52中记载的方法调整最终的吸水性树脂粉末中的量即可。
具体而言,可以经由下述工序调整:将相对于单体固体成分含有对甲氧基苯酚优选5~200ppm、更优选5~130ppm、进一步优选5~100ppm、特别优选5~80ppm、最优选5~50ppm的丙烯酸(盐)作为主要成分的单体水溶液进行上述聚合(上述的浓度、温度、聚合引发剂等)后,将聚合得到的含水凝胶状交联聚合物在前述优选范围的条件下进行干燥(上述的温度、时间、风速、固体成分等)。
通常周知作为丙烯酸的阻聚剂能够以200ppm的量使用对甲氧基苯酚,另外还周知在吸水性树脂的聚合时对丙烯酸(沸点143℃)进行蒸馏精制(例如美国专利第6388000号)或者用活性炭对丙烯酸盐进行处理,这种蒸馏精制时,对甲氧基苯酚实质上从丙烯酸去除,因而不会成为本发明的对甲氧基苯酚。
在更优选的方式中,在上述聚合工序之前进一步包括用Fe含量为0~7ppm的碱中和丙烯酸的一部分或全部的工序,上述聚合工序为:使用聚合引发剂0.001~1摩尔%(相对于前述单体),使单体中含有丙烯酸(盐)90~100摩尔%的单体浓度30~55重量%的单体水溶液,在最高温度130℃以下、聚合时间0.5分钟~3小时的条件下进行水溶液聚合或反相悬浮聚合的工序,上述加热干燥工序为将聚合中得到的颗粒状含水凝胶状交联聚合物在干燥温度100~250℃、干燥时间10~120分钟下干燥至含水率20重量%以下的工序,上述表面交联工序为相对于粉碎、分级工序结束之后的吸水性树脂粉末100重量份,混合表面交联剂0.001~10重量份,在70~300℃下进行1分钟~2小时加热处理的工序。根据该方式,可以使吸水性树脂粉末中的对甲氧基苯酚含量处于上述范围内(例如5~50ppm)。
(定量方法)
对甲氧基苯酚的定量方法记载于专利文献51中。即,吸水性树脂粉末中含有的对甲氧基苯酚,除了将上述“Ext”评价方法中的搅拌时间由16小时变更为1小时之外,通过对进行同样的操作得到的滤液进行分析来求得。具体而言,通过用高效液相色谱对由该操作得到的滤液进行分析,可以求得吸水性树脂粉末的对甲氧基苯酚。需要说明的是,对甲氧基苯酚以ppm(相对于吸水性树脂粉末)表示。
(2-3)水不溶性无机微粒
本发明的吸水性树脂粉末与专利文献51(国际公开第2011/040530号小册子)同样地优选还含有水不溶性无机微粒。从通液性(SFC)提高、吸湿时的流动性等观点考虑、或者从实施例所示的纸尿布的绝对吸收量的提高的观点考虑,优选含有水不溶性无机微粒、特别优选含有白色的水不溶性无机微粒。
虽然即使使用水不溶性无机微粒、吸水倍率(CRC)也几乎不变化,但是由于后述的纸尿布、芯中的绝对吸收量提高,所以优选。另外,在此,通过添加白色的水不溶性无机微粒,所得到的吸水性树脂粉末的白色得到进一步改善,另外吸水性树脂粉末的凝胶强度提高,所以优选。
在此,水不溶性无机微粒的白度以L、a、b值计处于70以上(L值)、±5以内(a值)、±10以内(b值)的范围内,优选为80以上(L值)、±3以内(a值)、±7以内(b值),更优选为90以上(L值)、±2以内(a值)、±5以内(b值)。进而,可使用白度比混合前的吸水性树脂粉末更高(优选L为5以上、进一步为7以上)的水不溶性无机微粒。混合方法可以为干混,也可以添加分散于溶剂(特别是水)、表面交联剂溶液中的浆料液。溶剂相对于吸水性树脂粉末100重量份例如为0(未使用)~10重量份。
上述水不溶性无机微粒是通过库尔特计数法测得的平均粒径优选为0.001~200μm、更优选为0.005~50μm、进一步优选为0.01~10μm范围的微粒,优选为亲水性微粒,可列举出例如二氧化硅、氧化钛等金属氧化物,包含锌和硅、或者锌和铝的复合含水氧化物(例如例示于国际公开第2005/010102号),天然沸石、合成沸石等硅酸(盐),高岭土、滑石、泥土、膨润土、磷酸钙、磷酸钡、硅酸或其盐、粘土、硅藻土、硅胶、沸石、膨润土、羟基磷灰石、水滑石、蛭石、珠光体、伊索莱特(isolite)、活性白土、硅砂、二氧化硅、锶矿石、萤石、矾土等。另外,这些之中更优选为二氧化硅和硅酸(盐),进一步优选为二氧化硅和硅酸(盐)。
对上述二氧化硅没有特别限定,优选为通过干式法制造的无定形的气相二氧化硅。称为石英的二氧化硅等由于有可能引起健康上的问题,所以不优选。
水不溶性无机微粒的含量相对于吸水性树脂粉末优选处于0.05~1.0重量%的范围内,更优选处于0.05~0.8重量%的范围内,进一步优选处于0.05~0.7重量%的范围内,特别优选处于0.1~0.5重量%的范围内。将内部气泡率控制得低的吸水性树脂粉末的表面的、水不溶性无机微粒的含量为0.05重量%以上时,可以提高防结块(Anti-Caking)性(吸湿时的抗结块性)、纸尿布的绝对吸收量,抑制耐尿性的恶化。水不溶性无机微粒的含量为1.0重量%以下时,可以抑制吸水性树脂粉末的加压下吸水倍率的降低。
(水不溶性无机微粒的添加方法)
这种水不溶性无机微粒在干燥后的吸水性树脂、特别优选表面交联工序或其后、或者此后的第二表面交联工序或其后使用,吸水性树脂的表面被水不溶性无机微粒覆盖。水不溶性无机微粒对吸水性树脂的混合可以为干混,也可以以分散在溶剂中的浆料形式添加。
(2-4)水溶性多价金属量
本发明的吸水性树脂粉末与专利文献51(国际公开第2011/040530号小册子)、专利文献52、53同样地,优选进一步含有水溶性多价金属盐(除了铁盐以外)、即水溶性多价金属阳离子(除了铁盐以外)。
从吸水速度(Vorex)提高、通液性(SFC)提高、吸湿时的流动性等观点考虑,本发明的吸水性树脂粉末优选还含有多价金属盐和/或阳离子性聚合物。
作为上述多价金属阳离子,为多价金属的有机酸盐或无机酸盐,优选为铝、锆、钛、钙、镁、锌等的多价金属盐。多价金属盐可以为水溶性、非水溶性中的任一种,优选为水溶性多价金属盐,可以使用在25℃的水中溶解2重量%以上、进一步5重量%以上的水溶性多价金属盐。具体而言,可例示出例如氯化铝、聚氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、双硫酸铝钾、双硫酸铝钠、钾明矾、铵明矾、钠明矾、铝酸钠、氯化钙、硝酸钙、氯化镁、硫酸镁、硝酸镁、氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、氯化锆、硫酸锆、硝酸锆等无机酸盐,这些多价金属的乳酸盐、乙酸盐等有机酸盐。另外,从与尿等吸收液的溶解性方面考虑,优选使用它们的具有结晶水的盐。这些盐可以仅适用一种或组合使用两种以上。多价金属盐优选为三价盐或四价盐,能使用铝盐或锆盐。
以粉末或溶液形式混合的水溶性多价金属盐的含量,相对于吸水性树脂粉末,按阳离子量(例如Al3+)计优选处于0.001~5重量%的范围内,更优选处于0.001~3重量%的范围内,进一步优选处于0.01~2重量%的范围内。含量为5重量%以下时,可以抑制吸水性能(特别是吸水倍率)的降低。另一方面,含量为0.001重量%以上时,吸水速度、通液性(SFC)、吸湿时的流动性能够提高。需要说明的是,以粉末形式含有时,粒径处于与水不溶性无机微粒同样的范围内。
(水溶性多价金属盐的添加方法)
这种水溶性多价金属盐在干燥后的吸水性树脂、特别优选表面交联工序、或者此后的第二表面交联工序中以粉末状、溶液状或浆料液状使用,吸水性树脂的表面被多价金属覆盖或者进行反应。可以合适地使用专利文献51(国际公开第2011/040530号小册子)的(1-10)、专利文献52的(2-6)、专利文献53的(2-5)中记载的添加方法。这些记载视为本申请的记载。
(2-5)螯合剂
为了解决课题、特别是为了得到防止尿劣化及防止着色的高吸水倍率的吸水性树脂粉末,本发明的吸水性树脂粉末与专利文献51(国际公开第2011/040530号小册子)同样地优选含有金属螯合剂(以下,也仅称为“螯合剂”)。作为本发明的螯合剂,从效果方面考虑,为高分子化合物或非高分子化合物,其中优选为非高分子化合物,具体而言,优选为选自氨基多元羧酸、有机多元磷酸、无机多元磷酸、氨基多元磷酸中的化合物。从效果方面考虑,螯合剂的分子量优选为100~5000,更优选为200~1000。含有螯合剂时,成为着色、劣化方面优异的吸水性树脂粉末。本申请中可以使用的螯合剂例示于专利文献51的[2]的[0104]~[0108]段中,这些记载视为本申请的记载。
在此,多元指的是1分子中具有多个该官能团,优选具有2~30个、进一步优选具有3~20个、4~10个该官能团。另外,这些螯合剂优选为水溶性螯合剂,具体而言,在100g(25℃)的水中溶解1g以上、进而10g以上的水溶性螯合剂、进而水溶性非高分子螯合剂。
需要说明的是,这些专利文献51例示出的螯合剂中,从防止着色的观点考虑,适宜使用氨基羧酸系金属螯合剂、氨基多元磷酸系金属螯合剂及它们的盐。适当的官能团(酸基、特别是选自由羧基和磷酸基组成的组中的酸基)的个数处于上述范围内(2~30个、进而3~20个、4~10个、5~9个)。特别是,更适宜使用二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、反式-1,2-二氨基环己烷四乙酸、乙二胺四(亚甲基次膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五(亚甲基膦酸)及它们的盐。这些之中,更优选为二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、乙二胺四(亚甲基膦酸),最优选为乙二胺四(亚甲基膦酸)或其盐,作为盐,优选为一价盐,可列举出钠盐、钾盐等碱金属盐,铵盐、胺盐。另外,这些盐中特别优选为钠盐、钾盐。这些之中,更优选为二亚乙基三胺五乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、乙二胺四(亚甲基膦酸),最优选为乙二胺四(亚甲基膦酸)或其盐,作为盐,优选为一价盐,可列举出钠盐、钾盐等碱金属盐,铵盐、胺盐。另外,这些盐中,特别优选为钠盐、钾盐。
螯合剂的含量相对于吸水性树脂粉末为0.001~2重量%,进一步为0.001~0.5重量%,优选为0.001~0.1重量%,更优选为0.002~0.1重量%,进一步优选为0.003~0.05重量%,特别优选为0.005~0.05重量%。上述螯合剂的含量不足0.001重量%时,耐尿性、经时色调(保存时的着色)变差,所以不优选。上述螯合剂的含量超过0.5重量%时,发现初期着色增大,存在初期色调(刚制造之后的着色)变差的可能,所以不优选。
(螯合剂的添加方法)
上述螯合剂可以在后述的聚合工序、凝胶细粒化工序、干燥工序、粉碎工序/分级工序、表面交联工序、其它的工序中的任一种以上中添加,聚合工序中,可以在聚合工序以前的单体调整时添加螯合剂、也可以在聚合中添加螯合剂。可以适宜适用专利文献51(国际公开第2011/040530号小册子)、在本申请优先权日未公开的在先申请专利文献52、53的添加方法。优选在聚合工序以后混合金属螯合剂。
通过聚合时的添加可以使螯合剂均匀地含有在吸水性树脂粉末内部,可以实现均匀的防止劣化。另外,通过聚合后、特别是干燥后的螯合剂添加,可以使螯合剂含有在吸水性树脂粉末表面,可以抑制劣化、着色更容易的吸水性树脂粉末表面的劣化、着色,还适宜组合使用这些添加。前述在先申请专利文献52、53虽然公开了聚合时的螯合剂的使用,但是根据上述理由,本申请中,优选在表面含有螯合剂,进一步还组合使用存在于聚合物内部的螯合剂。
这些制造工序中的用量为实质上得到的吸水性树脂粉末中的含量,通过专利文献51记载的方法,螯合剂可以与残留单体、水可溶成分的定量同样地,通过水、生理盐水由吸水剂萃取螯合剂,利用液相色谱、离子色谱等进行适宜定量。
(2-6)铁离子量
进一步,本发明的吸水性树脂粉末与专利文献51同样地,从其防止着色的观点考虑,优选Fe离子含量(按Fe2O3换算值计)为3ppm以下、更优选为2ppm以下、进一步优选为1.5ppm以下、更进一步优选为1ppm以下、又进一步优选为0.5ppm以下、再进一步优选为0.1ppm以下、特别优选为0.02ppm以下。另一方面,对Fe离子含量的下限没有特别限定,但是从成本相对于效果方面考虑,0.1ppm至0.02ppm左右是充分的,从原料的精制成本方面考虑,优选为0.001ppm以上、更优选为0.01ppm、进一步优选为0.1ppm以上。因而,在上述范围内选择上限、下限,例如3(2、1、1.5、1、0.5)~0.1ppm。Fe离子量的控制时,吸水性树脂粉末的原料中的Fe离子量特别是能够通过适当精制中和所使用的碱、例如去除NaOH、Na2CO3中的Fe来进行控制。Fe离子量可以在原料中测定,也可以在最终的吸水性树脂粉末中测定。即,单体中的铁离子的含量优选处于上述范围内。
需要说明的是,“按Fe2O3换算值计”指的是,将单纯铁或含有铁的化合物(Fe2O3或其铁盐、氢氧化铁、铁络合物等)中的Fe的绝对量标记为以Fe2O3(分子量159.7)为代表的铁化合物,将Fe的抗衡离子全部氧化后的重量,作为Fe成分,铁量可以通过55.85×2/159.7以分子量(Fe2O3中的Fe)明白地算出。
例如,Fe用10(由Fe2O3的量求得Fe量时,以Fe2O3量×55.85×2/159.7来计算)ppm的NaOH中和时,对于由CH2=CHCOOH(分子量72)+NaOH(分子量40、Fe约7ppm)→CH2=CHCOONa(分子量94)得到的聚丙烯酸钠而言,中和率75摩尔%的丙烯酸钠(分子量88.55)下达到7ppm×40/88.55=约3ppm的Fe量。虽然这种规定量的铁促进使用后废弃时的吸水性树脂粉末的分解,但是过量的铁成为使用时的劣化、使用前的着色的原因,所以不优选。
(铁离子量控制方法)
铁量的控制主要通过中和所使用的碱(特别是氢氧化钠)的控制来进行,此外,可以通过原料(丙烯酸、交联剂、水等)的微量铁的控制,以及聚合装置或单体配管等各种吸水性树脂粉末的装置或配管的树脂涂层、玻璃涂层、不锈钢控制等进行。需要说明的是,碱中或吸水性树脂粉末中的铁量例如可以通过JIS K1200-6记载的ICP发光光谱分析方法进行定量,作为定量方法的参考文献,可以参照国际公开第2008/090961号。
(2-7)还原剂
本发明的吸水性树脂粉末优选含有专利文献51中记载的无机还原剂或有机还原剂,进一步优选含有无机还原剂、具有还原性无机元素的水溶性无机化合物或者具有还原性无机元素的水溶性有机化合物。需要说明的是,上述“水溶性”指的是对于25℃的水100g溶解1g以上、进一步溶解5g以上、特别地溶解10g以上。
本发明中的无机还原剂只要具有还原性无机元素即可,具体而言,可列举出具有还原性的硫原子或还原性的磷原子的化合物,优选列举出含有还原性的硫原子的化合物或者含有还原性的磷原子的水溶性化合物。
作为无机还原剂的、含有硫原子的无机化合物没有特别限定,可列举出例如亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸钙、亚硫酸锌、亚硫酸铵等亚硫酸盐;亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢钙、亚硫酸氢铵等亚硫酸氢盐;焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、焦亚硫酸铵等焦亚硫酸盐;连二亚硫酸钠、连二亚硫酸钾、连二亚硫酸铵、连二亚硫酸钙、连二亚硫酸锌等连二亚硫酸盐;连三硫酸钾、连三硫酸钠等连三硫酸盐;连四硫酸钾、连四硫酸钠等连四硫酸盐;硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、硫代硫酸铵等硫代硫酸盐;亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸钙、亚硝酸锌等亚硝酸盐等,作为含有磷原子的无机化合物,可列举出次磷酸钠等。这些之中,优选为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、焦亚硫酸盐、连二亚硫酸盐,更优选为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钾、连二亚硫酸钠。
另外,作为无机还原剂的、含有硫原子的水溶性有机化合物没有特别限定,可列举出例如2-羟基-2-亚磺酸根合乙酸甲醛次硫酸钠、甲脒亚磺酸及巯基乙酸三(2-羧基乙基)膦盐酸盐(TCEP)、三丁基膦(TBP)等,其中优选例示出2-羟基-2-亚磺酸根合乙酸、2-羟基-2-磺酸根合(sulfonato)乙酸、和/或它们的盐。
在本发明中,无机还原剂相对于单体或聚合物的固体成分优选为0.01~1.0重量%、更优选为0.05~1.0重量%、特别优选为0.05~0.5重量%。上述无机还原剂的含量为0.01重量%以上时,可以抑制经时着色、尿劣化,另外还可以有助于残留单体降低。另外,上述无机还原剂的含量为1.0重量%以下时,可以抑制臭气,特别是可以有效地抑制吸收水性液体后的臭气。
(还原剂的添加方法)
无机还原剂可以适宜地适用专利文献51中记载的添加方法,可以在后述的聚合工序、凝胶细粒化工序、干燥工序、粉碎工序/分级工序、表面交联工序、其它的工序(表面交联后的添加工序等)中的任一种以上中添加,聚合工序中,可以在聚合开始时添加,但是由于通常还原剂被消耗,优选在聚合中、进一步在聚合工序以后添加,包括制造工序、特别是干燥工序中消耗的还原剂的量来进行添加为宜。从残留单体降低方面优选聚合工序以后进一步混合还原剂,从防止着色、耐尿性方面、臭气防止方面考虑,进一步优选在干燥工序以后进一步混合还原剂。还原剂的添加可以将还原剂粉末干混,但是从效果方面、特别是残留单体降低效果方面考虑,以水溶液(例如在吸水性树脂粉末100重量份中水为0.5~20重量份)形式添加,另外优选最终的吸水性树脂的含水率[%]也处于下述范围内。
(2-8)吸水倍率、加压下吸水倍率、粒度等
(进一步的物性)
通过本发明的制造方法得到的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末,优选无加压下吸水倍率(CRC)为30~45[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.3)为20~35[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.7)为10~28[g/g],进一步满足下述物性。以该吸水性树脂粉末作为主要成分、以用于卫生材料、特别是纸尿布作为目的时,优选的是,通过上述聚合方法、表面交联方法等,进一步控制包括AAP在内的两种以上、特别是三种以上的物性。吸水性树脂粉末不满足下述各物性时,在吸水性树脂粉末浓度为40重量%以上的高浓度纸尿布中存在不能发挥充分性能的风险。
(a)CRC(无加压下吸水倍率)
本发明中得到的吸水性树脂粉末的CRC(无加压下吸水倍率)处于上述范围内,为30[g/g]以上,优选为32[g/g]以上,特别优选为34[g/g]以上、35[g/g]以上。CRC低时存在纸尿布中的吸收量变差的倾向。对CRC的上限值没有特别限定,但是从与其它物性(例如耐尿性、通液性)的平衡考虑,优选为45[g/g]以下、42[g/g]以下、40[g/g]以下。该CRC可以通过聚合时的交联剂量及此后的表面交联(二次交联)进行适当控制。由专利文献52、53可知,可以通过降低聚合时的交联剂量(例如单体中0.001~0.09摩尔%的范围)、水溶性链转移剂(优选无机磷系还原剂)的使用(例如单体中0.001~1摩尔%)等适当调整。适宜的链转移剂例示于国际公开第2005/027986号中,视为本发明的记载。
(b)AAP(相对于压力的吸收性)
关于本发明中得到的吸水性树脂粉末的AAP(加压下吸水倍率),为了防止纸尿布的泄漏,以上述聚合及表面交联作为达成手段的一个例子,1.9kPa至4.8kPa(优选4.8kPa)的加压下的AAP(APP0.7)优选为10[g/g]以上、13[g/g]以上、16[g/g]以上、20[g/g]以上,更优选为22[g/g]以上,进一步优选为24[g/g]以上。需要说明的是,1.9kPa下规定时,优选为上述范围20[g/g]以上,更优选为22[g/g]以上、24[g/g]以上,进一步优选为26[g/g]以上、28[g/g]以上、30[g/g]以上。
对AAP的上限没有特别限定,但是从与其它物性的平衡考虑,载荷4.8kPa(AAP0.7)的情况下为28[g/g]以下,优选为26[g/g]以下。另外,载荷1.9kPa(AAP0.3)的情况下优选为35[g/g]以下,更优选为30[g/g]以下,进一步优选为28[g/g]以下。
本发明的吸水性树脂粉末的加压下吸水倍率(AAP0.3)为20~35[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.7)为10~28[g/g],选自上述范围内。需要说明的是,由于加压下吸収倍率依赖于载荷,因此加压下吸水倍率(AAP0.3)>加压下吸水倍率(AAP0.7),其比处于0.3~0.95倍程度的范围内。需要说明的是,该AAP0.7可以通过粒度控制后的表面交联提高,通过进行表面交联直至达到上述范围,能得到本发明的新型吸水性树脂粉末的同时,在维持吸水速度(FSR)的状态下可以提高AAP、通液性(SFC)。
需要说明的是,该AAP可以通过粒度控制后的表面交联提高,通过进行表面交联直至达到上述范围,能得到本发明的新型吸水性树脂粉末的同时,在维持吸水速度(FSR)的状态下可以提高通液性(SFC)。
(c)Residual Monomers(残留单体)
关于本发明中得到的吸水性树脂粉末的Residual Monomers(残留单体),从安全性的观点考虑,以上述聚合作为达成手段的一个例子,通常控制在500ppm以下、优选0~400ppm、更优选0~300ppm、特别优选0~200ppm。该残留单体可以通过后述的聚合时的聚合引发剂及此后凝胶粉碎的干燥条件、以及上述还原剂的使用(参照专利文献51)来适当控制。另外,以聚合时的阻聚剂(特别是对甲氧基苯酚量)、Fe量的上述范围进行控制也是适宜的手段。
(d)劣化可溶成分
本发明的吸水性树脂粉末的劣化可溶成分(0.05%L-A生理盐水·2小时/60℃、萃取冲洗1小时/室温)优选为40重量%以下,进一步优选为30重量%以下、25重量%以下、23重量%以下、20重量%以下。若劣化可溶成分超过40重量%,则在纸尿布使用时,因尿而凝胶劣化进展,成为泄漏、回渗的原因。劣化可溶成分的控制时,上述螯合剂的使用、进而还原剂的使用、特别是组合使用是适宜的。另外,聚合时的链转移剂的使用也为适宜的手法,能适宜使用进而与螯合剂还原剂组合使用。
优选劣化可溶成分的下限少者,即使使用螯合剂,劣化可溶成分的降低时也需要吸水倍率(CRC)的降低,从与高CRC的平衡考虑,5重量%、进而10重量%是充分的。劣化可溶成分或劣化可溶成分增加量(=劣化可溶成分-16小时可溶成分之差)超过40重量%时,对尿等体液的稳定性不充分,实际使用中长时间使用吸收体的情况下不能发挥充分的吸收能力。
通常,劣化可溶成分依赖于吸水性树脂粉末的交联结构,交联结构变密时,虽然劣化可溶成分降低,但是存在吸水倍率(CRC)增加的倾向。本发明中发现,通过控制吸水性树脂粉末的交联结构、即聚合工序中的内部交联剂量,可以将劣化可溶成分量控制在规定范围内。
本发明中,能得到上述劣化可溶成分增加量小的吸水性树脂粉末,后述的劣化条件(L-抗坏血酸)下可溶成分的增加少,结果根据尿的种类(L-抗坏血酸等劣化成分量的变化)而表现出稳定的吸收。该劣化可溶成分增加量优选为40%以下,按照以下顺序优选为30%以下、20%以下、10%以下、5%以下,另外,作为下限值还存在负值的情况,优选为-20%以上、更优选为-10%以上、进一步优选为0%以上。需要说明的是,使劣化可溶成分增加量处于上述范围内能够通过使用螯合剂、还原剂的本发明的制造方法实现。
(e)吸湿试验后的粉末结块率
吸湿试验后的粉末结块率优选为0~30重量%、更优选为0~20重量%、进一步优选为0~10重量%、特别优选为0~5重量%。吸湿试验后的粉末结块率能够通过后述的实施例中记载的方法测定。
若吸湿结块率为30重量%以下,则例如制造纸尿布等的情况下,粉体的流动性变得良好,纸尿布的制造变得容易。这些粉末结块率能够通过上述(2-3)水不溶性无机微粒的使用、以及表面活性剂实现。
即,吸湿试验后的粉末流动性(防结块(Anti-Caking)性)优选为70~100重量%、更优选为80~100重量%、进一步优选为90~100重量%、特别优选为95~100重量%。“吸湿试验后的粉末流动性”通过由100重量%减去“吸湿试验后的粉末结块率”来算出。
(f)粒度
从本发明中得到的吸水性树脂粉末的物性提高的观点考虑,分级后的吸水性树脂颗粒的重均粒径(D50)优选为300~500μm、更优选为320~500μm、进一步优选为350~450μm。另外,通过孔径150μm的筛(JIS标准筛)的微细颗粒越少越好,相对于全部吸水性树脂颗粒,优选通常为0~5重量%、更优选为0~3重量%、进一步优选为0~1重量%。另外,未通过孔径850μm以上(或710μm以上)(JIS标准筛)的巨大颗粒越少越好,相对于全部吸水性树脂颗粒,优选通常为0~5重量%、更优选为0~3重量%、进一步优选为0~1重量%。另外,本发明中,粒径为150μm以上且不足850μm的颗粒的比例、进而150μm以上且不足710μm的颗粒的比例,相对于全部吸水性树脂颗粒,优选调整为95重量%以上、更优选调整为98重量%以上(上限为100重量%)。进一步,粒度分布的对数标准偏差(σζ)优选为0.20~0.50、更优选为0.25~0.50、进一步优选为0.25~0.45、特别优选为0.30~0.40。
这些粒度可通过聚合、粉碎、分级、造粒或微粉回收来适当调整,优选本发明的吸水性树脂粉末通过包括造粒颗粒或微粉回收(例如将全部的1~30重量%微粉再循环),吸水速度也提高,还可以控制粒度。造粒可以根据电子显微镜照片、美国专利第7473470号通过因冲击产生的粒度偏移进行确认。
本发明的吸水性树脂粉末优选通过造粒使平均粒径为造粒前的1.01~2倍、1.05~1.5倍、1.08~1.3倍,或者以10~300μm、20μm~100μm的幅度增加。
这些粒度通过与欧洲专利第0349240号说明书7页25~43行(更详细而言,欧洲公告专利第1594556号)中记载的“(1)Average Particle Diameter andDistribution of Particle Diameter”相同的方法测定。需要说明的是,粒度测定中使用的标准筛(孔径)根据对象物的粒度适当追加即可。例如,按照欧洲公告专利第1594556号追加孔径为710μm、600μm等的标准筛即可。上述表面交联前的粒度优选也适用于表面交联后、进而最终产品。即,上述粒度还同样地适用于本发明的吸水性树脂粉末。
(g)Ext(水可溶成分)
关于本发明中得到的吸水性树脂粉末的Ext(水可溶成分/ERT410.02-02),为了防止由于液体溶出成分的影响而纸尿布的使用时的粘性等,优选为35重量%以下、更优选为25重量%以下、进一步优选为20重量%以下、15重量%以下、特别优选为10重量%以下。该Ext可以通过聚合时的交联剂量及此后的凝胶粉碎时的水可溶成分量增加进行适当控制。需要说明的是,由于水可溶成分的降低时通常导致吸水倍率(CRC)的降低、生产率降低,因此下限为10重量%(或者13重量%、进而15重量%)程度是充分的,因而,从平衡考虑,水可溶成分例如可以处于10~35重量%、10~25重量%、10~20重量%的范围内。进而下限可以为13重量%、15重量%。
(h)含水率
本发明中得到的吸水性树脂粉末的含水率(%)被调整为0.1~15重量%、0.5~10重量%、1~8重量%的范围内。含水率过度低时,吸水性树脂粉末的耐冲击稳定性、粉尘防止差,另外,含水率过度高时,存在吸水倍率的降低、聚集或经时着色的问题。另外,通过规定量的含水率在保存时或还原剂使用时还具有残留单体或残留交联剂降低的优点。
(i)吸水速度
从纸尿布吸收方面考虑,作为吸水速度的FSR(国际公开第2009/016055号)为0.20[g/g/s]以上、0.25[g/g/s]以上、0.30[g/g/s]以上、0.32[g/g/s]以上、0.35[g/g/s]以上、0.37[g/g/s]以上。从与其它物性的平衡考虑,FSR的上限为2.0[g/g/s]以下、进而1.0[g/g/s]程度。Vortex吸水速度为90秒以下、60秒以下、40秒以下,下限为1秒以上、10秒程度。吸水速度可以通过本发明的制造方法进行控制。本发明中,吸水速度的提高、尤其是FSR提高、特别是提高到上述范围的FSR、尤其是FSR0.30[g/g/s]以上能更显著地发挥效果,因此可以适宜适用于这种高吸水速度的吸水性树脂粉末的制法。
(j)“Density”(ERT460.2-02)
堆密度“Density”通过本发明的内部气泡率的控制而处于0.58[g/cm3]以上、0.60~0.85[g/cm3]、0.61~0.80[g/cm3]、0.62~0.78[g/cm3]的范围内。通过提高堆密度,可以紧凑化、削减输送或保存的成本,另外可以提高通液性。
(k)表面张力
表面张力过低时,由于纸尿布中的回渗量(Re-Wet)增加,因此美国专利第7473739号中规定的表面张力依次较高地控制为64[N/m]以上、66[N/m]以上、68[N/m]以上、70[N/m]以上。上限通常为75[N/m]程度,这些控制可以通过表面活性剂等的未使用或减量来进行调整。
(l)初期色调(别称;初期着色)
本发明的吸水性树脂粉末可以适宜用于纸尿布等卫生材料,优选为白色粉末。优选的是,从清洁感方面考虑,YI(黄度指数、Yellow Index)值为0~25,更优选为0~10。需要说明的是,初期色调指的是吸水性树脂粉末制造后的色调,但是通常视为工厂出货前测定的色调。另外,例如只要在30℃以下、相对湿度50%RH的气氛下保存,则为制造后、1年以内测定的值。
(m)经时色调(别称;经时着色)
本发明的吸水性树脂粉末可以适宜用于纸尿布等卫生材料,此时,优选在高的湿度、温度条件下长时间储藏状态下也能维持显著洁净的白的状态。上述长时间储藏状态可以如下进行研究:作为长时间储藏颜色稳定性促进试验,包括后述的实施例在内,对吸水性树脂粉末在温度70±1℃、相对湿度65±1%RH的气氛下暴露7天后的吸水性树脂粉末的YI(Yellow Index)值进行测定。本发明的吸水性树脂粉末优选上述长时间储藏颜色稳定性促进试验后的YI值为0~50,更优选为0~30。
需要说明的是,上述YI(Yellow Index)值可以通过后述实施例中的方法进行测定。
(2-9)现有技术
专利文献51(国际公开第2011/040530号小册子)中,为了防止着色,在组合使用螯合剂和还原剂的基础上,进而公开了无机微粒、甲氧基苯酚、含水率,但是没有公开特定内部气泡率及其本申请控制方法。
在本申请优先权日未公开的在先申请专利文献52(国际公开第2011/078298号)中,为了吸水速度和通液性,公开了通过特定发泡聚合而内部气泡率为2.8~6.6%的吸水性树脂粉末(权利要求32、表3等),比较例17、18中,作为现有品(市售品)公开了内部气泡率为0.60%至1.21%的吸水性树脂粉末,但没有公开基于本申请内部气泡率的控制方法具有0.1~2.5%内部气泡率(优选含有无机微粒)的吸水性树脂粉末。
专利文献52公开了内部气泡率为2.8~6.6%的吸水性树脂粉末,但是没有公开本申请规定的各物性、本申请内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂粉末。本申请与专利文献52相比,将内部气泡率控制得低,进而通过提高表面交联后的吸水倍率(CRC)从而提高耐冲击性和纸尿布的吸收能力。
在本申请优先权日未公开的在先申请专利文献53(国际公开第2011/126079号)中,公开了通过特定凝胶粉碎而内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂粉末(权利要求21、表3等),但是没有公开甲氧基苯酚的使用,也没有公开具有0.7~2.5%内部气泡率的、含有对甲氧基苯酚(MQ)、无机微粒的吸水性树脂粉末。本申请通过在专利文献52中进一步使用对甲氧基苯酚(MQ),提高耐候性、进而提高表面交联后的吸水倍率(CRC),从而提高纸尿布的吸收能力。
另外,以往,为了提高吸水速度,在上述专利文献18~35等中已知吸水性树脂的发泡聚合。但是,以相当于专利文献45(美国专利第61007358号)的本申请比较例8等为代表的以往的发泡聚合中,难以控制内部气泡率。其结果,超过6.6%而过度含有内部气泡、或如专利文献43、44那样为了发泡而使用大量的表面活性剂(例如0.1~10重量%),因此存在所得到的吸水性树脂粉末的表面张力降低(特别是不足60[mN/m]、进而不足55[mN/m])、或由于过度的发泡而产生微粉(特别是10重量%以上)的问题。
另外,非专利文献1的p.197~199和表5.6中,对于市售的(聚丙烯酸系)吸水性树脂(五种),公开了其40~60mesh-Cut(相当于上下限425~250μm的粉末)品的BET表面积、吸水速度、吸水倍率、堆密度和表观密度。
上述非专利文献1中,作为利用甲醇湿式法得到的表观密度的具体数值,公开了商品名Arasorb720(荒川化学)及Sanwet1M-1000(三洋化成)为1.500[g/cm3]、Aridall1078(American Colloid)为1.250[g/cm3]、Aquakeep(住友精化)及Drytech510(Dow Chemical)为1.667[g/cm3]的事实。即,非专利文献1中公开了表观密度为1.250~1.667[g/cm3]的五种市售的吸水性树脂。非专利文献1中对于40~60mesh-Cut品的表观密度(甲醇湿式法),与本申请整体粒度的干式密度不同,另外也没有单独的真密度、其化学组成的记载,若假定Aquakeep(反相悬浮聚合-球状颗粒)的真密度1.667[g/cm3]为大致真密度,且表5.6中记载的五种市售的吸水性树脂为全部相同的化学组成,则市售的吸水性树脂(表5.6)的内部气泡率基于上述假定大致分为0%或接近0%的类型(Aquakeep、Drytech510)、和约10~25%的类型(Arasorb720、Sanwet1M-1000、Aridall1078)。另一方面,本发明的特征在于,将内部气泡率(2.8~6.6%)和粒度控制于特定的狭窄范围内(粒度850~150μm的比例为95重量%以上)。
另外,上述专利文献31(美国专利第5856370号)公开了通过使用偶氮化合物而干燥状态下的密度超过1.0[g/cm3]、溶胀状态下的密度(用比重瓶测定)为1.0[g/cm3]的多孔吸水性树脂,但是没有公开本发明的特定的内部气泡率(0.1~2.5%)、粒度。
本申请通过上述专利文献1~50、特别是专利文献51~53中没有公开的吸水性树脂,而兼具着色和吸水速度。
进而,在上述专利文献52和专利文献53的实施例中,聚合工序中的作为内部交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯多,没有公开本申请这种劣化可溶成分量少的吸水性树脂粉末。
[3]聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法
本发明的一方式的吸水性树脂粉末的制造方法(第一方法)包括下述工序:将含有对甲氧基苯酚、以丙烯酸作为主要成分的单体水溶液进行发泡聚合或沸腾聚合的工序;将由聚合得到的具有气泡的含水凝胶状聚合物混炼细粒化的工序;凝胶粉碎后的干燥工序;将内部气泡率0.1~2.5%的粉碎分级物进行表面交联,使无加压下吸水倍率(CRC)为30~45[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.3)为20~35[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.7)为10~28[g/g]的工序,所述吸水性树脂粉末为下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂粉末。
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100。
另外,本发明提供的吸水性树脂粉末的制造方法(第二方法)包括下述工序:将含有对甲氧基苯酚、以丙烯酸作为主要成分的单体水溶液进行发泡聚合或沸腾聚合的工序;得到含有对甲氧基苯酚、内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂的工序;在聚合时或聚合工序以后添加螯合剂的工序;以及使无加压下吸水倍率(CRC)为30~45[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.3)为20~35[g/g]、加压下吸水倍率(AAP0.7)为10~28[g/g]的工序,所述吸水性树脂粉末为下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂粉末。
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100。
优选进一步混合无机微粒。得到内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂粉末的工序优选进行后述的聚合和凝胶粉碎。
第一方法、第二方法均从吸水倍率的观点考虑,吸水性树脂粉末的可溶成分优选为40重量%以下、30重量%以下、20重量%以下,下限为10重量%程度是充分的。单体中的Fe离子量优选为3ppm以下、进一步优选为0.1~3ppm。进一步混合无机还原剂。进一步混合多价金属离子。另外,优选组合使用螯合剂和水不溶性无机微粒。
以下,对各工序进行说明。
(3-1)聚合工序
本工序为将以丙烯酸(盐)作为主要成分的水溶液聚合、得到含水凝胶状交联聚合物(以下,有时也称为“含水凝胶”或“含水凝胶状聚合物”)的工序。即,本工序为:将含有对甲氧基苯酚、以丙烯酸作为主要成分的单体水溶液进行发泡聚合或沸腾聚合的工序。需要说明的是,沸腾聚合指的是经由作为聚合溶剂的水的沸点100℃以上的聚合(特别是聚合热下的沸腾),另外,发泡聚合指的是在聚合时或聚合中在聚合物或单体中含有或产生气泡的聚合(例如发泡剂在单体中使用、非活性气体在单体中的分散)。作为适宜的聚合方法,可例示出在先申请·专利文献52、53的方法。
(单体)
本发明中得到的吸水性树脂粉末作为其原料(单体),使用含有丙烯酸(盐)作为主要成分的单体,通常,在水溶液状态下进行聚合。作为单体水溶液中的单体(monomer)浓度,优选为10~80重量%、更优选为20~80重量%、进一步优选为30~70重量%、更进一步优选为40~60重量%、特别优选为30~55重量%。
另外,从吸水性能、残留单体的观点考虑,通过上述单体水溶液的聚合得到的含水凝胶优选聚合物的酸基的至少一部分被中和。作为这种部分中和盐没有特别限定,从吸水性能的观点考虑,优选为选自碱金属盐、铵盐、胺盐中的一价盐,更优选为碱金属盐,进一步优选为选自钠盐、锂盐、钾盐中的碱金属盐,特别优选为钠盐。因此,作为上述中和中使用的碱性物质没有特别限定,但优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等碱金属的氢氧化物,碳酸(氢)钠、碳酸(氢)钾等碳酸(氢)盐等一价的碱性物质,特别优选为氢氧化钠。
上述中和可以在聚合前、聚合中或聚合后以各种形态、状态实施,例如可以将未中和或低中和(例如,0~30摩尔%)的丙烯酸聚合而得到的含水凝胶进行中和、特别是与凝胶粉碎的同时进行中和,但是从生产率、物性提高等观点考虑,优选对聚合前的丙烯酸进行中和。即,优选使用经过了中和的丙烯酸(丙烯酸的部分中和盐)作为单体。
需要说明的是,对上述中和中的中和率没有特别限定,作为最终的吸水性树脂粉末,优选为10~100摩尔%、更优选为30~95摩尔%、进一步优选为45~90摩尔%、特别优选为60~80摩尔%。另外,对于中和温度也没有特别限定,优选为10~100℃、更优选为30~90℃。
另外,为了改善本发明中得到的吸水性树脂粉末的物性,可以在单体水溶液、含水凝胶、干燥聚合物或吸水性树脂等、本发明的制造工序的任意工序中添加淀粉、纤维素、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(盐)、聚乙烯亚胺等水溶性树脂或吸水性树脂;碳酸盐、偶氮化合物、气泡等各种发泡剂;表面活性剂;添加剂等任意成分。这些任意成分的添加量在上述水溶性树脂或吸水性树脂的情况下,相对于单体优选为0~50重量%、更优选为0~20重量%、进一步优选为0~10重量%、特别优选为0~3重量%。另一方面,上述发泡剂、表面活性剂或添加剂的情况下,优选为0~5重量%、更优选为0~1重量%。需要说明的是,通过上述水溶液树脂或吸水性树脂的添加,能得到接枝聚合物或吸水性树脂组合物,这些淀粉-丙烯酸聚合物、PVA-丙烯酸聚合物等在本发明中也作为聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末对待。
另外,本发明中,使用丙烯酸(盐)作为主要成分时,还可以组合使用丙烯酸(盐)以外的亲水性或疏水性的不饱和单体(以下,称为“其它单体”)。作为这种其它单体没有特别限定,可列举出例如甲基丙烯酸、马来酸(酐)、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰氧基链烷烃磺酸、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、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸硬脂酯、以及它们的盐等。使用其它单体时,其用量可适当确定,没有特别限定,在全部单体中优选为0~50摩尔%、更优选为0~30摩尔%、进一步优选为0~10摩尔%。
(内部交联剂)
本发明中,从所得到的吸水性树脂粉末的吸水性能的观点考虑,优选使用交联剂(以下,有时也称为“内部交联剂”)。作为该内部交联剂没有特别限定,可列举出例如与丙烯酸的聚合性交联剂、与羧基的反应性交联剂、或者一并聚合它们的交联剂等。
作为上述聚合性交联剂,可列举出例如N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚氧乙烯)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、聚(甲基)烯丙氧基烷烃等分子内具有至少两个聚合性双键的化合物。另外,作为上述反应性交联剂,可列举出例如乙二醇二缩水甘油基醚等聚缩水甘油基醚;丙二醇、甘油、山梨醇等多元醇等的共价键合性交联剂;铝盐等多价金属化合物等的离子键合性交联剂。这些之中,从吸水性能的观点考虑,更优选为与丙烯酸的聚合性交联剂,特别优选为丙烯酸酯系、烯丙基系、丙烯酰胺系的聚合性交联剂。这些内部交联剂可以单独使用一种或组合使用两种以上。需要说明的是,组合使用上述聚合性交联剂和共价键合性交联剂时,其混合比率优选为10:1~1:10。
另外,关于上述内部交联剂的用量,从物性的观点考虑,相对于除了交联剂之外的上述单体,优选为0.001~5摩尔%、更优选为0.002~2摩尔%、进一步优选为0.04~1摩尔%、特别优选为0.06~0.5摩尔%、最优选为0.06~0.08摩尔%。进而在本发明特别优选的方式中,优选使用0.01~1摩尔%、更优选0.04~0.5摩尔%、进一步优选0.05~0.1摩尔%、特别优选0.06~0.08摩尔%的上述聚合性交联剂。
(聚合引发剂)
本发明中使用的聚合引发剂根据聚合方式适当选择,没有特别限定,可列举出例如光分解型聚合引发剂、热分解型聚合引发剂、氧化还原系聚合引发剂等。上述聚合引发剂的用量相对于上述单体优选为0.0001~1摩尔%,更优选为0.0005~1摩尔%,进一步优选为0.001~1摩尔%,特别优选为0.001~0.5摩尔%。上述聚合引发剂的用量为1摩尔%以下时,可以防止吸水性树脂粉末的色调的恶化。另外,上述聚合引发剂的用量为0.0001摩尔%以上时,可以防止残留单体的增加。另外,为了含有一定量的内部气泡,可以使用含有气泡的单体、或者发泡剂(例如水溶性偶氮化合物、碳酸(氢)盐、尿素类)或进行沸腾聚合。
作为光分解型聚合引发剂,可例示出例如苯偶姻衍生物、联苯酰衍生物、苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、偶氮化合物等。另外,作为热分解型聚合引发剂,可例示出例如过硫酸盐(过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵)、过氧化物(过氧化氢、过氧化叔丁基、过氧化甲乙酮)、偶氮化合物(2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐等)等。
作为氧化还原系聚合引发剂,可例示出例如在上述过硫酸盐、过氧化物组合使用L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠等还原性化合物、两者组合而成的系统。另外,组合使用上述光分解型聚合引发剂和热分解型聚合引发剂可以作为优选的方式被列举出。
(聚合方法)
本发明的吸水性树脂粉末的制造方法中,对于其聚合方法,虽然通过喷雾液滴聚合或反相悬浮聚合可以得到颗粒状含水凝胶,但是从所得到的吸水性树脂粉末的通液性(SFC)、吸水速度(FSR)以及聚合控制的容易性等观点考虑,采用水溶性聚合,该水溶液聚合可以采用罐式(筒仓式)的无搅拌聚合,但是优选采用捏合机聚合或带式聚合,更优选采用连续水溶液聚合,进一步优选采用高浓度连续水溶液聚合,特别优选采用高浓度·高温开始连续水溶液聚合。需要说明的是,搅拌聚合指的是,将含水凝胶(特别是聚合率10摩尔%以上、进而50摩尔%以上的含水凝胶)进行搅拌、特别是搅拌及细化的同时进行聚合。另外,在无搅拌聚合的前后,也可以适当搅拌单体水溶液(聚合率为0~不足10摩尔%)。
作为上述连续水溶液聚合,可列举出例如美国专利第6987171号、美国专利第6710141号等中记载的连续捏合机聚合,美国专利第4893999号、美国专利第6241928号、美国专利申请公开第2005/215734号等中记载的连续带式聚合。通过这些水溶液聚合,可以以高生产率制造吸水性树脂粉末。
(3-2)凝胶粉碎工序
本工序为将由聚合得到的具有气泡的含水凝胶状聚合物混炼细粒化的工序。具体而言,本工序为聚合中或聚合后的含水凝胶状交联聚合物的凝胶粉碎工序,是将上述聚合中或聚合后的含水凝胶状交联聚合物细化,从而得到颗粒状的含水凝胶状交联聚合物(以下,有时也称为“颗粒状含水凝胶”)的工序。
本工序是将上述聚合中或聚合后的含水凝胶状交联聚合物细化,从而得到颗粒状的含水凝胶状交联聚合物(以下,有时也称为“颗粒状含水凝胶”)的工序。需要说明的是,凝胶粉碎工序优选在聚合后进行。需要说明的是,与下述粉碎工序/分级工序中的“粉碎”相区别,而将本工序称为“凝胶粉碎”。作为凝胶粉碎装置没有特别限定,可列举出间歇式或连续式的双臂型捏合机等、具备多个旋转搅拌叶片的凝胶粉碎机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、碎肉机、特别是螺杆型挤出机等。凝胶粉碎技术公开于美国专利第7694900号、美国专利第6565768及美国专利第6140395等中。
(专利文献53)
本发明中内部气泡率的控制方法优选适用在本申请优先权日未公开的在先申请专利文献53(国际公开第2011/126079号)的(2-2)凝胶粉碎工序中记载的凝胶粉碎,本发明中为了内部气泡率及其控制,适用赋予以往以上的剪切力、进行剪切直至增加水可溶成分的重均分子量程度的制造方法。
以下,专利文献53的(2-2)凝胶粉碎工序可以直接适用于本发明,这种记载被视为本发明的记载。
(凝胶粉碎前的含水凝胶的物性)
本发明的吸水性树脂粉末的优选制造方法(优选通过第一凝胶粉碎进行的制造方法)中,凝胶粉碎能量(GGE)被控制在一定范围内。该制造方法中,优选将凝胶温度、树脂固体成分、凝胶CRC、凝胶Ext和水可溶成分的重均分子量中的任一种以上的物性控制在以下范围内的含水凝胶状交联聚合物(也称为“聚丙烯酸(盐)交联聚合物”)进行凝胶粉碎。
优选的是,对树脂固体成分为10~80重量%的含水凝胶状交联聚合物进行满足下述(1)~(4)中至少一种的凝胶粉碎。
(1)以18~60[J/g]的凝胶粉碎能量(GGE)进行凝胶粉碎,
(2)以9~40[J/g]的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))进行凝胶粉碎,
(3)含水凝胶状交联聚合物的水可溶成分的重均分子量增加10000~500000[Da],
(4)进行凝胶粉碎直至含水凝胶状交联聚合物的重均粒径(D50)为350~2000μm、并且粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.2~1.0。
其中,凝胶粉碎为上述(4)的情况下,干燥使用通气(带式)干燥机,投入到通气(带式)干燥机时的、颗粒状的含水凝胶状聚合物的树脂固体成分为10~80重量%,上述通气带式干燥机的干燥温度为150~250℃、并且热风的风速在垂直方向(上下方向)为0.8~2.5[m/s]。
在此,本发明的凝胶粉碎必须满足上述(1)~(4)中的任意一种以上,优选满足两种以上,进一步优选满足三种以上,特别优选满足四种。另外,干燥工序中,凝胶粉碎不限于上述(4),优选在上述(1)~(3)的凝胶粉碎中也适用上述通气带式干燥机的干燥及其干燥条件(热风的风速等)。另外,进一步优选表面交联,特别是组合使用后述的共价键合性表面交联剂和离子键合性表面交联剂。
另外,本发明中,通过上述螯合剂、还原剂的使用、和/或内部交联剂量的控制,能够控制劣化可溶成分。
即,本发明的吸水性树脂粉末的优选制造方法(第一制造方法)例如为下述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法,其包括下述工序:丙烯酸(盐)系单体水溶液的聚合工序;聚合中或聚合后的含水凝胶状交联聚合物(含水凝胶状聚合物)的凝胶粉碎工序;和凝胶粉碎后的干燥工序,上述凝胶粉碎工序中,对树脂固体成分为10~80重量%的含水凝胶状交联聚合物以18~60[J/g]的凝胶粉碎能量(GGE)进行凝胶粉碎后,在干燥温度150~250℃下进行干燥,进而进行表面处理。
另外,本发明的吸水性树脂粉末的优选制造方法(优选的第二制造方法)中,将凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))控制在一定范围内。该制造方法中,优选将凝胶温度、树脂固体成分、凝胶CRC、凝胶Ext和水可溶成分的重均分子量中的任一种以上的物性控制在以下范围内的含水凝胶状交联聚合物(也称为“聚丙烯酸(盐)交联聚合物”)进行凝胶粉碎。
即,本发明的吸水性树脂粉末的制造方法(第二制造方法)例如为下述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法,其包括下述工序:丙烯酸(盐)系单体水溶液的聚合工序;聚合中或聚合后的含水凝胶状交联聚合物的凝胶粉碎工序;和凝胶粉碎后的干燥工序,上述凝胶粉碎工序中,对树脂固体成分为10~80重量%的含水凝胶状交联聚合物以9~40[J/g]的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))进行凝胶粉碎后,在干燥机的干燥温度150~250℃下进行干燥,进而进行表面处理。
下述(a)~(e)以及“凝胶粉碎机”~“凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶的物性”的记载,除了“(b)凝胶粉碎后的凝胶CRC”、“(c)凝胶粉碎后的凝胶Ext”之外,可以直接适用专利文献53的公开公报(0080~0127段),这种记载被视为本发明的记载((a)凝胶温度、(b)树脂固体成分、(c)凝胶CRC、(d)凝胶Ext、(e)水可溶成分的重均分子量、(凝胶粉碎机)、(多孔板)、(凝胶粉碎能量(GGE)/凝胶粉碎能量(2)(GGE2))、(凝胶粉碎区域)、(凝胶粉碎装置的工作条件)、(水的使用)、(添加剂的使用)、(凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶的物性))。
本发明中,用于对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(GGE),作为上限值,优选为60[J/g]以下、更优选为50[J/g]以下、进一步优选为40[J/g]以下。另外,作为下限值,优选为18[J/g]以上、更优选为20[J/g]以上、进一步优选为25[J/g]以上。例如,在本发明中,用于对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(GGE)为18~60[J/g]、优选为20~50[J/g]、更优选为25~40[J/g]。通过将该GGE控制在上述范围内,可以对含水凝胶赋予适当的剪切力、压缩力的同时进行凝胶粉碎。需要说明的是,上述凝胶粉碎能量(GGE)包括凝胶粉碎机的空运转时的能量在内进行规定。
另外,本发明中,还可以通过除了凝胶粉碎机的空运转时的能量之外的凝胶粉碎能量(2)进行规定。即,本发明中,用于对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2)),作为上限值,优选为40[J/g]以下、更优选为32[J/g]以下、进一步优选为25[J/g]以下。另外,作为下限值,优选为9[J/g]以上、更优选为12[J/g]以上、进一步优选为15[J/g]以上。例如,在本发明中,用于对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为9~40[J/g]、优选为12~32[J/g]、更优选为15~25[J/g]。通过将该GGE控制在上述范围内,可以对含水凝胶赋予适当的剪切力、压缩力的同时进行凝胶粉碎。
凝胶粉碎前的含水凝胶中的水可溶成分的重均分子量优选为50,(不用删吧?)000~450,000[Da]、更优选为100,000~430,000[Da]、进一步优选为150,000~400,000[Da]。
上述水可溶成分的重均分子量为50,000[Da]以上时,在凝胶粉碎后得到的颗粒状含水凝胶的粒径不会变得过细,可以得到所希望物性的吸水性树脂粉末。另外,上述水可溶成分的重均分子量为450,000[Da]以下时,由于存在充分的交联点,可以抑制剪切导致的损伤,因此可以防止凝胶粉碎后的水可溶成分量的增加等性能降低。这种水可溶成分的重均分子量可以通过聚合时的交联剂添加量、聚合浓度、以及根据需要的链转移剂等进行适当控制。
从物性的观点考虑,凝胶粉碎前的含水凝胶的树脂固体成分为10~80重量%、优选为30~80重量%、更优选为40~80重量%、进一步优选为45~60重量%、特别优选为50~60重量%。上述树脂固体成分为10重量%以上时,可以抑制含水凝胶的软度的过度增加,反之上述树脂固体成分为80重量%以下时,可以抑制含水凝胶的硬度的过度增加,颗粒形状、粒度分布的控制变得容易,所以优选。这种含水凝胶的树脂固体成分可以通过聚合浓度或聚合中的水分蒸发、吸水性树脂微粉向聚合工序中的添加(微粉再循环工序)、根据需要的聚合后的水添加或部分干燥等进行适当控制。
凝胶粉碎前的含水凝胶的CRC(凝胶CRC)优选为10~50[g/g]、更优选为15~45[g/g]、进一步优选为15~42[g/g]、特别优选为15~40[g/g]。上述凝胶CRC不足10[g/g]或超过50[g/g]时,由于凝胶粉碎时的颗粒形状、粒度分布的控制变得困难,所以不优选。这种凝胶CRC可以通过聚合时的交联剂添加量、以及聚合浓度等进行适当控制。需要说明的是,优选具有高CRC的吸水性树脂粉末是周知的事实,但在本发明中发现,上述凝胶CRC超过50[g/g]时,颗粒形状、粒度分布的控制困难。
凝胶粉碎前的含水凝胶的水可溶成分(凝胶Ext)优选为0.1~10重量%、更优选为0.5~8重量%、进一步优选为1~5重量%。上述凝胶Ext为10重量%以下时,可以防止因凝胶粉碎导致的剪切而增加的水可溶成分的重均分子量变得过大,能得到所希望的通液性。
本发明的凝胶粉碎工序中使用的凝胶粉碎装置为螺杆挤出机时,该螺杆挤出机的螺杆轴转速可通过该圆筒状胴体(壳体)部的内径改变旋转叶片的外周速度,不能一概规定,但轴转速优选为90~500rpm、更优选为100~400pm、进一步优选为120~200rpm。上述轴转速为90rpm以上时,能得到凝胶粉碎所必要的剪切力、压缩力,另外,上述轴转速为500rpm以下时,对含水凝胶赋予的剪切力、压缩力不会变得过量,可以抑制物性降低,另外,可以防止对凝胶粉碎机施加的负荷增大而破损。
另外,本发明的吸水性树脂粉末的优选制造方法(通过第四的凝胶粉碎进行的制造方法)中,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶的重均粒径(D50)为350~2000μm、并且粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.2~1.0、进而树脂固体成分为10~80重量%。
即,为了解决本发明的课题,本发明的吸水性树脂粉末的制造方法(第四制造方法)为下述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法,其包括下述工序:丙烯酸(盐)系单体水溶液的聚合工序;聚合中或聚合后的含水凝胶状交联聚合物的凝胶粉碎工序;和凝胶粉碎后的干燥工序,上述凝胶粉碎工序中得到的颗粒状的含水凝胶状交联化合物的重均粒径(D50)为350~2000μm、并且粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.2~1.0,在上述干燥工序中,投入到通气带式干燥机时的、颗粒状的含水凝胶状聚合物的树脂固体成分为10~80重量%、上述通气带式干燥机的干燥温度为150~250℃、并且热风的风速在垂直方向为0.8~2.5[m/s],进一步包括表面处理工序。
下述(a)~(e)以及“凝胶粉碎机”~“凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶的物性”的记载可以直接适用专利文献53的公开公报(0080~0127段),这种记载被视为本发明的记载((a)粒度、(b)凝胶粉碎后的凝胶CRC、(c)凝胶粉碎后的凝胶Ext、(d)凝胶粉碎后的水可溶成分的重均分子量、(e)凝胶粉碎后的树脂固体成分)。
(测定点数)
对上述凝胶粉碎前的含水凝胶或凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶的物性进行评价时,需要由制造装置以必要量及频率进行取样及测定。本发明中,以凝胶粉碎前的含水凝胶的、水可溶成分的重均分子量为基准进行评价,但是有必要使该值为充分平均化的数值。因此,例如通过利用连续捏合机、碎肉机等进行的连续式的凝胶粉碎,吸水性树脂粉末的生产量为1~20[t/hr]或1~10[t/hr]时,每100kg含水凝胶进行2点以上、总计至少10点以上的取样及测定即可,另外,间歇式的凝胶粉碎(例如,间歇式捏合机)的情况下,由间歇式样品进行至少10点以上的取样及测定、评价颗粒状含水凝胶的物性即可。
(3-3)干燥工序(加热干燥工序)
作为本发明的干燥工序中的干燥方法,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、转鼓式干燥器干燥、与疏水性有机溶剂的共沸脱水干燥、使用高温的水蒸气的高湿干燥等各种干燥方法,优选采用热风干燥,特别是露点为40~100℃的热风干燥、更优选露点为50~90℃的热风干燥。
本发明的干燥工序的干燥温度为150~250℃、优选为160~220℃、进一步优选为170~200℃。通过使该干燥温度为150~250℃,能够兼具干燥时间的缩短和所得到的干燥聚合物的着色降低。进一步,发现所得到的吸水性树脂粉末的通液性、吸水速度提高的倾向。需要说明的是,干燥温度为250℃以下时,可以防止高分子链的损伤,可以抑制物性的降低。另外,干燥温度为150℃以上时,能得到吸水速度的增加,可以抑制未干燥物的生成导致的此后的粉碎工序时的堵塞。
(干燥时间)
本发明的干燥工序中的干燥时间依赖于颗粒状含水凝胶的表面积及干燥机的种类等,进行适当设定以达到目标含水率即可,优选为1分钟~10小时、更优选为5分钟~2小时、进一步优选为10分钟~120分钟、特别优选为20分钟~60分钟。
(风速)
本发明的干燥工序中,为了进一步解决本发明的课题,上述通风干燥机、特别是带式干燥机的热风的风速在垂直方向(上下方向)为0.8~2.5[m/s]、优选为1.0~2.0[m/s]。通过使上述风速处于上述范围内,不仅可以将所得到的干燥聚合物的含水率控制在所希望的范围内,还提高吸水速度。上述风速为0.8[m/s]以上时,可以防止干燥时间的延迟,可以防止吸水速度的降低。另外,上述风速为2.5[m/s]以下时,可以防止干燥过程中的颗粒状含水凝胶飞扬,可以进行稳定的干燥。
(3-4)粉碎工序、分级工序
本工序为将上述干燥工序中得到的干燥聚合物(干燥物)进行粉碎、分级,从而得到吸水性树脂颗粒的工序。优选的是,粉碎、分级后的吸水性树脂颗粒进行粉碎、分级直至达到(2-8)(f)中的上述粒度。
(内部气泡率)
通过本发明的凝胶粉碎、进一步优选在特定的温度和风速下的干燥得到的吸水性树脂粉末可以达到特定的内部气泡率。对于该吸水性树脂粉末的内部气泡率及其优选范围在(2-1)中进行了记载,对于通过上述粉碎、分级得到的吸水性树脂颗粒也同样地适用。即,表面交联前的吸水性树脂颗粒优选粒径150μm以上且不足850μm的颗粒的比例为95重量%以上,并且粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.25~0.50,下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%。内部气泡率的下限在上述范围内,进一步优选为0.2%以上、按照以下顺序优选为0.3%以上、0.5%以上、0.7%以上、0.8%以上。另外,内部气泡率的上限在上述范围内,进一步优选为2.0%以下、按照以下顺序优选为1.7%以下、1.5%以下、1.3%以下、1.2%以下。例如,内部气泡率更优选为0.2~2.0%、进一步优选为0.3~1.7%、特别优选为0.5~1.5%、最优选为0.8~1.2%。
通过将具有上述内部气泡率、粒度分布的吸水性树脂颗粒进行表面交联、特别是进行表面交联直至加压下吸水倍率(AAP0.3)为20[g/g]以上,可以提供吸水速度(FSR)得到提高的吸水性树脂粉末,进一步解决本发明的课题。内部气泡率过高时,表面交联后的耐损伤性降低,此后的制造工序、实际使用时(例如,纸尿布制造时)因颗粒表面的破坏而物性降低、产生粉尘或微粉、或者吸水性树脂粉末的堆密度降低,从而输送成本方面也是不利的。
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100
需要说明的是,作为表面交联前的吸水性树脂颗粒,不限定于这种内部气泡率、粒度分布,以下对本发明的表面交联进行说明。
(3-5)表面处理工序
为了提高吸水性能(对于压力的吸收性、通液性、吸收速度等),本发明的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造方法包括表面处理工序。表面处理工序包括使用公知的表面交联剂和表面交联方法进行的表面交联工序,进一步根据需要包括其它的添加工序。
(共价键合性表面交联剂)
作为本发明中可以使用的表面交联剂,可例示出各种有机或无机交联剂,但是优选使用有机表面交联剂。从物性方面考虑,优选的是,作为表面交联剂,有多元醇化合物、环氧化合物、多元胺化合物或其与卤代环氧化合物的缩合物、噁唑啉化合物、(单、二、或聚)噁唑烷酮化合物、碳酸亚烷基酯化合物,特别地可以使用高温下的反应需要的包含多元醇化合物、碳酸亚烷基酯化合物、噁唑烷酮化合物的脱水反应性交联剂。未使用脱水反应性交联剂时,更具体而言,可列举出美国专利第6228930号、美国专利第6071976号、美国专利第6254990号等中例示的化合物。可列举出例如单丙二醇、一缩二丙二醇、三丙二醇、四丙二醇、聚丙二醇、1,3-丙二醇、甘油、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、山梨醇等多元醇;乙二醇二缩水甘油基醚、环氧丙醇等环氧化合物;碳酸亚乙酯等碳酸亚烷基酯化合物;氧杂环丁烷化合物;2-咪唑啉酮等环状脲化合物等。
(溶剂等)
表面交联剂的用量,相对于100重量份吸水性树脂颗粒,优选适当确定为0.001~10重量份、更优选0.01~5重量份程度。与表面交联剂一起优选使用水。所使用的水的量相对于100重量份吸水性树脂颗粒,优选处于0.5~20重量份、更优选处于0.5~10重量份的范围内。组合使用无机表面交联剂和有机表面交联剂时,相对于100重量份吸水性树脂颗粒,优选分别以0.001~10重量份、更优选0.01~5重量组合使用。
另外,此时还可以使用亲水性有机溶剂,其用量相对于100重量份吸水性树脂颗粒,优选处于0~10重量份、更优选处于0~5重量份的范围内。另外,向吸水性树脂颗粒混合交联剂溶液时,还可以在不妨碍本发明效果的范围、例如以优选0~10重量份、更优选0~5重量份、进一步更优选0~1重量份共存水不溶性微粒粉体、表面活性剂。所使用的表面活性剂及其用量例示于美国专利7473739号等中。
(混合)
上述表面交联剂溶液与吸水性树脂颗粒混合时,通过表面交联剂溶液中的水等而吸水性树脂颗粒溶胀。该溶胀了的吸水性树脂颗粒通过加热而被干燥。此时,作为加热温度优选为80~220℃。另外,加热时间优选为10~120分钟。
另外,表面交联剂的混合时,可适宜使用立式或卧式的高速旋转搅拌型的混合机。该混合机的转速优选为100~10000rpm、更优选为300~2000rpm。另外,滞留时间优选为180秒以内,更优选为0.1~60秒,进一步优选为1~30秒。
(离子键合性表面交联剂)
本发明中,与上述表面交联工序同时或者另外进一步包括添加多价金属盐、阳离子性聚合物或无机微粒中的任一种以上的添加工序。即,除了上述表面交联剂以外可以使用或组合使用无机表面交联剂来提高通液性、吸水速度等。可以与上述有机表面交联剂同时使用或另外使用。所使用的无机表面交联剂可例示出2价以上、优选3价或4价的多价金属盐(有机盐或无机盐)或氢氧化物。作为可使用的多价金属,可列举出铝、锆等,可列举出乳酸铝、硫酸铝。优选为含有硫酸铝的水溶液。
(3-6)其它的工序
上述工序以外,根据需要还可以设置第二分级工序、蒸发单体的再循环工序、造粒工序、微粉去除工序等。例如,上述吸水性树脂粉末优选包含造粒物或微粉回收物。进而,为了经时颜色稳定性效果、凝胶劣化防止等,还可以在单体或其聚合物中使用添加剂。
通过包含造粒物、微粉回收物,能够进行粒度的控制、吸水速度的提高。造粒向吸水性树脂粉末中添加水(例如1~200重量%)、根据需要进行干燥即可。另外,微粉回收为将分级后的吸水性树脂微粒(例如孔径150μm的筛通过物/1~30重量%)再循环到聚合工序、干燥工序的工序。
进而,根据目的可以向吸水性树脂粉末中,以吸水性树脂粉末中超过0重量%且为3重量%以下、优选超过0重量%且为1重量%以下添加还原剂、螯合剂、氧化剂、抗氧化剂、水、消臭剂、抗菌剂、多价金属化合物、二氧化硅或金属皂等水不溶性无机或有机粉末、消臭剂、抗菌剂、浆粕、热塑性纤维等。吸水性树脂粉末中的优选表面活性剂量处于上述范围内。
[4]聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的用途
对通过本发明的制造方法得到的吸水性树脂粉末的用途没有特别限定,优选用于纸尿布、生理用卫生巾、失禁垫片等吸收性物品中。用于以往来自原料的臭气、着色等成为问题的高浓度尿布(1片纸尿布的吸水性树脂粉末的用量多的纸尿布)中,尤其是用于上述吸收性物品的吸收体上层部时,发挥优异的性能。
这些吸收性物品中的任意含有其它吸收性材料(纸浆纤维等)的吸收体中的吸水性树脂粉末的含量(芯浓度)优选为30~100重量%、更优选为40~100重量%、进一步优选为50~100重量%、更进一步优选为60~100重量%、特别优选为70~100重量%、最优选为75~95重量%。例如,通过本发明的制造方法得到的吸水性树脂粉末以上述浓度特别是用于吸收体上部时,由于因高通液性而尿等吸收液的扩散性优异,因此能有效地进行液体分配,吸收性物品整体的吸收量提高。进而可以提供吸收体维持具有卫生感的白色状态的吸收性物品。上述芯浓度以吸水性树脂粉末[g]相对于芯中的吸水性树脂粉末[g]与亲水性纤维材料[g]的总量[g]的重量比[重量%]规定。
实施例
以下,根据实施例对本发明进行说明,但本发明并不受实施例限定性解释。另外,本发明的权利要求书、实施例中记载的各物性,只要没有特别记载,则在室温(20~25℃)和湿度50%RH的条件下、按照EDANA法或以下的测定方法求得。进而,实施例和比较例中示出的电设备使用200V或100V下为60Hz的电源。需要说明的是,为了方便,有时将“升”记为“L”、将“重量%”记为“wt%”。
(吸水性树脂粉末的物性测定)
(A)CRC(无加压下吸水倍率)
本发明的吸水性树脂粉末的CRC(无加压下吸水倍率)按照EDANA法(ERT441.2-02)进行测定。
(B)AAP(加压下吸水倍率)
本发明的吸水性树脂粉末的AAP(加压下吸水倍率)按照EDANA法(ERT442.2-02)进行测定。需要说明的是,有时还将载荷条件变更为4.83kPa(0.7psi)进行测定。这种情况下,表示为AAP0.7。另外,载荷条件为EDANA法的2.07kPa(0.3psi)时,表示为AAP0.3。
(C)Ext(水可溶成分)
本发明的吸水性树脂粉末的Ext(水可溶成分)按照日本特开2006-055833号的[0134]~[0146]段或EDANA法(ERT470.2-02)进行测定。
(D)含水率
本发明的吸水性树脂粉末的含水率按照EDANA法(ERT430.2-02)进行测定。需要说明的是,本实施例中,变更为吸水性树脂粉末1g、温度条件180℃来进行测定。
(E)劣化可溶成分
本发明的吸水性树脂粉末的劣化可溶成分通过下述方法测定。
即,在预先制备的生理盐水中添加达到0.05重量%的L-抗坏血酸,制作劣化试验液。具体而言,在999.5g的生理盐水中溶解0.5g的L-抗坏血酸,制备1000.0g的劣化试验液。
将劣化试验液200ml加入到带有盖的250ml聚丙烯杯中后,添加吸水性树脂粉末1.0g,从而形成溶胀凝胶。将该容器盖上盖从而密封,将溶胀凝胶在60℃的气氛下静置2小时。2小时后,投入长30mm粗8mm的圆筒型搅拌子,对于进行劣化后的可溶成分,通过与上述(Ext(水可溶成分))相同的方法,搅拌1小时,从而由含水凝胶抽提。
通过1小时的搅拌抽提后,通过与上述可溶成分的测定法相同的方法进行过滤,进行pH滴定,使用相同的计算式求出劣化试验液中的劣化可溶成分[重量%]。
(F)FSR(吸水速度)
本发明的吸水性树脂粉末的FSR(吸水速度)按照上述专利文献11(美国专利第6849665号)的15栏、5~20行公开的方法进行测定。
(G)吸湿后的粉末流动性评价
作为本发明的吸水性树脂粉末的吸湿后的粉末流动性评价,有通过下述测定方法求得的“吸湿结块率”和由该吸湿结块率求出的“粉末流动性”。
即,关于吸湿结块率,将吸水性树脂粉末2g均匀地散布于底面的直径为52mm、高度为22mm的铝制杯中后,迅速地放入到预先调整为25℃、相对湿度90%的恒温恒湿器(Tabai Espec Corp.制PLATIOOUS LUCIFER PL-2G)中,放置60分钟。然后,将吸湿了的吸水性树脂粉末转移至直径7.5cm、孔径2000μm的JIS标准筛。此时,吸湿了的吸水性树脂粉末牢固地附着于铝杯时,小心尽可能不会使吸湿结块的吸水性树脂粉末破裂地剥取,转移至筛。
接着,将放入有吸湿了的吸水性树脂粉末的上述筛使用振动分级器(IIDA SIEVE SHAKER、TYPE:ES-65型、SER.No.0501)筛分8秒后,测定残留于该筛上的吸水性树脂粉末的重量(W1[g])和通过该筛的吸水性树脂粉末的重量(W2[g])。通过下式,算出吸湿结块率和粉末流动性。该吸湿结块率的值越小,则吸湿时的流动性越优异,粉末的处理性等提高。
(吸湿结块率)[%]=W1/(W1+W2)×100
(粉末流动性)[%]=100-(吸湿结块率)
(H)吸水性树脂粉末中含有的对甲氧基苯酚、螯合剂、还原剂
本发明的吸水性树脂粉末中含有的对甲氧基苯酚、螯合剂和还原剂的含量分别按照上述专利文献51(国际公开第2011/040530号)的[0317]~[0319]段公开的方法进行测定。
(I)内部气泡率
本发明的吸水性树脂粉末的内部气泡率由下述的表观密度(ρ1)和真密度(ρ2)通过下式算出。
(内部气泡率)[%]=(ρ2-ρ1)/ρ2×100
(表观密度)
去除吸水性树脂粉末的水分后,利用干式密度计测定(对于规定重量的吸水性树脂粉末,对其体积进行干式测定)考虑到存在于该吸水性树脂粉末内部的气泡(也称为内部气泡/闭孔气泡)的表观密度。
即,在底面的直径约5cm的铝杯中量取吸水性树脂粉末6.0g,在180℃的无风干燥机中进行干燥。静置3小时以上,充分干燥至该吸水性树脂粉末的含水率为1重量%以下。干燥后的吸水性树脂5.00g使用干式自动密度计(AccuPycII1340TC-10CC;株式会社岛津制作所制/载气;氦气)测定表观密度(单位;[g/cm3])。反复测定直至测定值连续5次以上相同。
(真密度)
吸水性树脂粉末的内部存在的内部气泡(闭孔气泡)的直径通常为1~300μm,然而,粉碎时闭孔气泡附近的部分优先被粉碎。因此,吸水性树脂粉末粉碎至粒径不足45μm时,处于几乎不含有闭孔气泡的状态(参照图3)。因此,本发明中将粉碎至不足45μm的吸水性树脂粉末的干式密度作为真密度进行评价。
即,在球磨壶(Teraoka Corporation制;型号No.90/内尺寸:直径80mm、高75mm、外尺寸:直径90mm、高110mm)中,放入15.0g的吸水性树脂粉末和400g的圆柱状磁制球(直径13mm、长13mm)后,以60Hz工作2小时,得到通过孔径45μm的JIS标准筛的(粒径不足45μm)的吸水性树脂粉末。对于该粒径不足45μm的吸水性树脂粉末6.0g,与上述“表观密度”同样地以180℃干燥3小时以上后,测定干式密度。将所得到的测定值作为本发明中所称的“真密度”。
(J)耐损伤性试验
本发明的吸水性树脂粉末的耐损伤性试验按照上述专利文献24(美国专利第6562879号)的21栏、23~45行公开的机械的损伤试验方法进行。其中,将振动时间变更为10分钟。
(K)耐候性促进试验
本发明的吸水性树脂粉末的耐候性促进试验按照上述专利文献51(国际公开第2011/040530)的[0305]~[0312]段公开的耐候性促进试验(凝胶劣化试验中的1)进行。
(L)初期色调和经时色调(YI值)
本发明的吸水性树脂粉末的色调用YI(Yellow Index)值进行评价。测定装置使用日本电色工业株式会社制的分光式色差计SZ-Σ80,测定条件选择反射测定。需要说明的是,该分光式色差计具备粉末-糊剂试样用容器(内径30mm、高12mm)、粉末-糊剂试样用标准圆白板No.2及30φ投光管。
接着,将约5g吸水性树脂粉末填充到上述粉末-糊剂试样用容器中,在室温(20~25℃)、相对湿度50%RH的气氛下测定该吸水性树脂粉末表面的YI值。需要说明的是,上述吸水性树脂粉末为刚制造后或工厂出货前的(通常的)吸水性树脂粉末、或者在保存条件为气温30℃以下、相对湿度50%RH的气氛下、制造后1年以内的吸水性树脂粉末时,将该色调称为“初期色调”。另外,上述吸水性树脂粉末为以下所述的着色促进试验后的吸水性树脂粉末时,将该色调称为“经时色调”。
(着色促进试验)
上述着色促进试验指的是:在调整为温度70±1℃、相对湿度65±1%RH的恒温恒湿机(小型环境试验器;型号SH-641/ESPEC CORP.)中使吸水性树脂粉末(在上述粉末-糊剂试样用容器中填充5g)暴露7天的试验。
(M)吸收体、吸收性物品的评价
关于本发明的吸水性树脂粉末,制作以下举出的各种吸收体(微型吸收体、纸尿布型吸收体)、吸收性物品,并进行评价。
(a)吸收性物品的吸收量
使用混合器将吸水性树脂粉末50g和木材粉碎浆50g干式混合后,将所得到的混合物展开到400目(孔径38μm)的丝网上,使用间歇型空气抄制装置空气抄制为网状(片状)。需要说明的是,根据空气抄制时间调整基重为526[g/m2]。之后,切割成长方形(大小为120mm×380mm)而成型。接着,以压力196.14kPa(2[kgf/cm2])将该网压制5秒,从而得到纸尿布型吸收体。
然后,将大小为120mm×380mm的液体不透过性的聚丙烯构成的具有所谓腿部褶的背面片(液体不透过性片)、上述纸尿布型吸收体以及大小为120mm×380mm的液体透过性的聚丙烯构成的表面片(液体透过性片)依次使用双面胶带互相贴附,进而安装2个搭扣带从而制成吸收性物品(即纸尿布)。
将上述吸收性物品分别安装于所谓的裸体偶娃(身长55cm/重量5kg;3个、身长65cm/重量6kg;1个)4个后,在37℃的气氛下处于俯卧状态,在相当于人体中进行排尿的位置插入导管。
接着,以每次50g、90分钟间隔依次注入含有0.005重量%L-抗坏血酸的生理盐水。然后,在注入的该生理盐水从吸收性物品漏出的时点停止该操作,测定至此为止注入的生理盐水量。本发明中的吸收性物品的吸收量用上述4个裸体偶娃的测定值的平均值进行评价。
(b)微型吸收体的绝对吸收量
使用混合器将吸水性树脂粉末5g和木材粉碎浆5g干式混合后,将所得到的混合物展开到400目(孔径38μm)的丝网上,成型为长方形(大小:100mm×167mm)的网。接着,以压力196.14kPa(2[kgf/cm2])将该网压制1分钟,从而得到微型吸收体(基重;约0.06[g/cm2])。
将上述微型吸收体(大小:100mm×167mm/芯浓度50%)装入无纺布制的袋(大小:120×180mm)中并热封后,在温度调节为25±3℃的含有L-抗坏血酸0.005重量%的0.9重量%氯化钠水溶液2L中浸渍。经过30分钟后,提起该袋并悬挂10分钟而除水,测定袋的重量(W3[g])。
不放入微型吸收体而进行同样的操作,测定此时的袋的重量(W4[g])。算出其差(W3-W4)作为微型吸收体的绝对吸收量[g]。
(c)纸尿布型吸收体的绝对吸收量
使用混合器将吸水性树脂粉末60g和木材粉碎浆40g干式混合后,将所得到的混合物展开到400目(孔径38μm)的丝网上,使用间歇型空气抄制装置空气抄制为网状(片状)。需要说明的是,根据空气抄制时间调整基重为439[g/m2]。之后,切割成长方形(大小:120mm×380mm)而成型。接着,以压力196.14kPa(2[kgf/cm2])将该网压制1分钟,从而得到纸尿布型吸收体。所得到的纸尿布型吸收体中的吸水性树脂粉末的含量为12g,芯浓度为60%。
将上述纸尿布型吸收体(大小:120mm×380mm/芯浓度60%)装入无纺布制的袋(大小:130×400mm)中并热封后,在温度调节为25±3℃的含有L-抗坏血酸0.005重量%的0.9重量%氯化钠水溶液5L中浸渍。经过30分钟后,提起该袋并悬挂10分钟而除水,测定袋的重量(W5[g])。
不放入纸尿布型吸收体而进行同样的操作,测定此时的袋的重量(W6[g])。算出其差(W5-W6)作为纸尿布型吸收体的绝对吸收量[g]。
(d)纸尿布型吸收体的回渗量
通过下述方法制作模拟纸尿布。
即,在大小为120mm×380mm的液体不透过性的聚丙烯构成的背面片(液体不透过性片)上放置上述纸尿布型吸收体,在其上放置大小为120mm×380mm的无纺布、进而相同大小的液体透过性的聚丙烯构成的表面片(液体透过性片),制作4层构成的模拟纸尿布。
接着,在上述模拟纸尿布上放置中央部具有直径为70mm的液体投入口的亚克力板(大小:120mm×380mm),进而在其上放置以2.1kPa的负荷均等地施加于整体的方式调整的砝码。
接着,从上述液体投入口每隔30分钟共5次注入含有0.005重量%L-抗坏血酸的生理盐水(0.9重量%氯化钠水溶液)75ml(总投入量:375ml)。将第5次投入的生理盐水被纸尿布型吸收体所吸收为止的时间(即,生理盐水从液体透过性片的上方进入为止的时间)记录为“吸液时间”。
测定上述吸液时间后,经过30分钟,然后取下上述砝码和亚克力板,放置30张预先测定了总重量(W7[g])的厨房用纸(大小:120mm×380mm、OjiNepia Co.,Ltd.制),进而快速放置均等施加负荷的亚克力板(大小:120mm×380mm)和砝码(总重量10kg)。
经过1分钟后,测定30张上述厨房用纸的重量(W8[g]),算出其差(W8-W7)作为纸尿布型吸收体的回渗量[g]。
[比较例1]按照专利文献45的实施例18
按照上述专利文献45(美国专利第6107358号)的实施例18进行以下的操作,得到比较吸水性树脂粉末(1)。
即,将丙烯酸306g、37%丙烯酸钠3240g、聚乙二醇(n=8)二丙烯酸酯8.2g、聚氧亚乙基脱水山梨糖醇单硬脂酸酯(商品名:LEVENOL TW-S120、花王株式会社制)0.3g、纯水1420g和10%过硫酸钠水溶液10g混合,制备单体水溶液。使用株式会社爱工舍制Whip Auto Z将该单体水溶液与氮气流体混合,使氮气的气泡分散于单体水溶液中,在气泡的分散状态下进行单体的聚合。具体而言,使用吸气器以每分钟1kg由喷嘴侧供给该单体水溶液,以每分钟2L由侧管供给氮气,将两者流体混合,进而通过具有凹凸(突起)的混合区域而导入到聚合槽。通过混合区域的单体水溶液,氮气的气泡分散,体积增加至1.5倍。在该含气泡的单体水溶液中加入10%亚硫酸水溶液,立即开始聚合。接着,在气泡分散的状态下、温度25~95℃下进行1小时静置聚合,得到比较含水凝胶状交联聚合物(1)。
接着使用碎肉机(饭塚工业株式会社制、MEAT-CHOPPER TYPE:12VR-400KSOX、模头孔径:6.4mm、孔数:38、模头厚度:8mm)将上述比较含水凝胶(1)进行凝胶粉碎,进行干燥、粉碎、分级,得到固体成分为95重量%、重均粒径(D50)为450μm、粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.39的不定形破碎状的比较吸水性树脂粉末(1)。比较吸水性树脂粉末(1)的CRC为37.8[g/g]、FSR为0.48[g/g/s]、堆比重为0.53[g/cm3]、内部气泡率为6.8%。表1表示比较吸水性树脂粉末(1)的各物性。
[比较例2]比较例1的表面交联
相对于上述比较例1中得到的比较吸水性树脂粉末(1)100重量份,对该比较吸水性树脂粉末(1)均匀地喷雾包含1,4-丁二醇0.48重量份、丙二醇0.75重量份、去离子水4.0重量份的表面交联剂溶液,并进行混合。利用热风干燥机(温度:180℃)对混合有表面交联剂溶液的比较吸水性树脂颗粒(2’)进行45分钟加热表面交联处理。加热处理后,对所得到的比较吸水性树脂颗粒(2’)进行粉碎直至通过孔径850μm的JIS标准筛,从而得到表面被交联的比较吸水性树脂颗粒(2)。
相对于所得到的表面被交联的比较吸水性树脂颗粒(2)100重量份,添加包含作为多价金属阳离子的硫酸铝27重量%水溶液(按氧化铝换算计为8重量%)0.80重量份、作为α-羟基羧酸的乳酸钠60重量%水溶液0.134重量份和丙二醇0.016重量份的混合液。添加后,在无风条件下、60℃下干燥1小时。接着,使所得到的颗粒通过孔径850μm的JIS标准筛,从而得到比较吸水性树脂粉末(2)。
比较吸水性树脂粉末(2)的CRC为27.6[g/g]、SFC为48[×10-7·s·cmg-1]、FSR为0.50[g/g/s]、堆比重为0.55[g/cm3]、内部气泡率为6.8%。表1表示比较吸水性树脂粉末(2)的各物性。
[比较例3]按照专利文献52的比较例2
按照上述专利文献52(国际公开第2011/078298号)的比较例2进行以下的操作,得到比较吸水性树脂粉末(3)。
即,向容量2L的聚丙烯制容器中投入丙烯酸351.6g、作为内部交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量523)2.17g、作为螯合剂的0.1重量%的二亚乙基三胺5乙酸·3钠水溶液94.6g、48.5重量%的氢氧化钠水溶液144.9g、和去离子水(离子交换水)242.5g,使其溶解(混合),从而制作比较单体水溶液(3’)。该比较单体水溶液(3’)的温度由于刚制作之后的第一段的中和热而升高至65℃。
接着对上述比较单体水溶液(3’)进行搅拌的同时冷却,在液温为53℃的时点,加入调温为30℃的48.5重量%的氢氧化钠水溶液148.9g,进行混合,从而制作比较单体水溶液(3)。此时,该比较单体水溶液(3)的温度由于刚制作之后的第二段的中和热而升高至83.5℃。
接着,在上述比较单体水溶液(3)的温度降低到83℃的时点,搅拌的同时加入3.8重量%的过硫酸钠水溶液15.3g后,立即以大气开放系统注入到不锈钢制盘型容器(底面340mm×340mm、高度25mm、内表面粘贴有Teflon(注册商标))。需要说明的是,该盘型容器使用加热板(株式会社井内盛荣堂制;NEOHOTPLATE HI-1000),将表面温度加热到40℃。另外,加入过硫酸钠水溶液之前的比较单体水溶液(3)的溶解氧量为6.53[mg/L]。
将上述比较单体水溶液(3)注入盘型容器15秒后开始聚合反应。该聚合反应,在产生水蒸气的同时向着上下左右膨胀发泡来进行,然后收缩至比盘型容器稍大的尺寸。该膨胀、收缩在约1分钟以内结束。从聚合反应开始经过3分钟后取出比较含水凝胶状交联聚合物(比较含水凝胶)(3)。需要说明的是,这些一系列的操作在大气开放系统中进行,聚合时的峰温度为108℃。
接着使用碎肉机(饭塚工业株式会社制、MEAT-CHOPPER TYPE:12VR-400KSOX、模头孔径:6.4mm、孔数:38、模头厚度:8mm)将所得到的含水凝胶状交联聚合物(含水凝胶)通过上述聚合反应得到的含水凝胶状交联聚合物(比较含水凝胶(3))进行凝胶粉碎,得到细化的比较含水凝胶(3)状交联聚合物(颗粒状比较含水凝胶(3))。此时,比较含水凝胶(3)的投入量为350[g/分钟],与比较含水凝胶(3)的投入并行,以80[g/分钟]添加调温到90℃的去离子水的同时进行凝胶粉碎破碎。
接着将上述凝胶粉碎操作中得到的颗粒状含水凝胶(3)被细化的含水凝胶状交联聚合物扩展于孔径850μm的不锈钢制金属丝网上,180℃下热风干燥30分钟。接着所得到的比较干燥物(3)使用辊磨机(Inoguchi Giken Co.,Ltd.制、WML型辊粉碎机)粉碎后,使用孔径850μm和孔径45μm的JIS标准筛进行分级,通过上述操作,得到固体成分为97质量%、重均粒径(D50)为460μm、粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.40的不定形破碎状的比较吸水性树脂粉末(3)。
比较吸水性树脂粉末(3)的CRC为34.0[g/g]、FSR为0.27[g/g/s]、堆比重为0.66[g/cm3]、内部气泡率为2.6%。表1中表示比较吸水性树脂粉末(3)的各物性。
[比较例4]比较例3的表面交联
对于上述比较例3中得到的比较吸水性树脂粉末(3),进行与上述比较例2同样的操作,从而得到比较吸水性树脂粉末(4)。比较吸水性树脂粉末(4)的CRC为26.6[g/g]、SFC为150[×10-7·s·cm3·g-1]、FSR为0.26[g/g/s]、堆比重为0.66[g/cm3]、内部气泡率为2.6%。表1中表示比较吸水性树脂粉末(4)的各物性。
[制造例1]按照专利文献53的制造例1
按照上述专利文献53(国际公开第2011/126079号)的制造例1,进行下述操作,从而得到带状的含水凝胶交联聚合物(a)。以下,将含水凝胶交联聚合物称为“含水凝胶”。
首先,制作包含丙烯酸193.3重量份、48重量%氢氧化钠水溶液64.4重量份、聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数9)1.26重量份(相对于丙烯酸为0.09摩尔%)、0.1重量%乙二胺四(亚甲基膦酸)5钠水溶液52重量份、去离子水134重量份的单体水溶液(a)。
接着,用定量泵连续供给调温至40℃的上述单体水溶液(a)后,进而连续地管线混合48重量%氢氧化钠水溶液97.1重量份。需要说明的是,此时,利用中和热,单体水溶液(a)的液温升高至85℃。
进而,连续地管线混合4重量%过硫酸钠水溶液8.05重量份后,连续地供给到两端具备挡板的具有平面状聚合带的连续聚合机以使厚度达到约7.5mm。然后,连续地进行聚合(聚合时间3分钟/聚合峰温度110℃),得到带状的含水凝胶(a)。该带状的含水凝胶(a)的CRC为28.0[g/g]、树脂固体成分为53.0重量%、水可溶成分为4.0重量%、水可溶成分的重均分子量为218,377[Da]。另外,由于聚合时的沸腾而含有气泡。
[制造例2]高CRC化及对甲氧基苯酚的使用
在上述制造例1中,将聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数9)变更为0.88重量份(相对于丙烯酸为约0.06摩尔%),进而在聚合时使用对甲氧基苯酚70ppm(相对于丙烯酸),除此以外进行与制造例1同样的操作,得到带状的含水凝胶(b)。该带状的含水凝胶(b)的CRC为30.1[g/g]、树脂固体成分为53重量%、水可溶成分为5.5重量%、水可溶成分的重均分子量为310,000[Da]。
[制造例3]制造例2中的对甲氧基苯酚增量
在上述制造例2中,将对甲氧基苯酚变更为250ppm(相对于丙烯酸),除此以外进行与制造例2同样的操作,得到带状的含水凝胶(c)。该带状的含水凝胶(c)的各物性与制造例2的含水凝胶(b)为大致相同程度。
[制造例4]未使用制造例2中的对甲氧基苯酚
在上述制造例2中,聚合时未使用对甲氧基苯酚,除此以外进行与制造例2同样的操作,得到带状的含水凝胶(d)。该带状的含水凝胶(d)的各物性与制造例2的含水凝胶(b)为大致相同程度。
[制造例5]未使用制造例2中的螯合剂
在上述制造例2中,聚合时未使用螯合剂,除此以外进行与制造例2同样的操作,得到带状的含水凝胶(e)。该带状的含水凝胶(e)的各物性与制造例2的含水凝胶(b)为大致相同程度。
[制造例6]制造例2的高CRC化(交联剂减量)
在上述制造例2中,将聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数9)变更为0.41重量份(相对于丙烯酸为约0.03摩尔%),除此以外进行与制造例2同样的操作,得到带状的含水凝胶(f)。该带状的含水凝胶(f)的CRC为38.1[g/g]、树脂固体成分为53重量%、水可溶成分为8.5重量%、水可溶成分的重均分子量为550,000[Da]。
[制造例7]制造例2的高CRC化(交联剂减量)
在上述制造例2中,将聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数9)变更为0.27重量份(相对于丙烯酸为约0.02摩尔%),除此以外进行与制造例2同样的操作,得到带状的含水凝胶(g)。该带状的含水凝胶(g)的CRC为40.9[g/g]、树脂固体成分为53重量%、水可溶成分为8.5重量%、水可溶成分的重均分子量为651,000[Da]。
[制造例8]制造例2的高CRC化(链转移剂的使用)
在上述制造例2中,将作为水溶性链转移剂的亚磷酸钠0.1摩尔%(相对于丙烯酸(盐))添加到单体中,除此以外进行与制造例2同样的操作,得到带状的含水凝胶(h)。该带状的含水凝胶(h)的CRC为30.1[g/g]、树脂固体成分为53重量%、水可溶成分为5.0重量%、水可溶成分的重均分子量为200,000[Da]。
[制造例9]制造例1中的对甲氧基苯酚的使用
在上述制造例1中,在单体中使用70ppm对甲氧基苯酚,除此以外进行与制造例1同样的操作,得到带状的含水凝胶(i)。该带状的含水凝胶(i)的各物性与制造例1的含水凝胶(a)为大致相同程度。
[比较例5]专利文献53的比较例1的凝胶粉碎
对于上述制造例2中得到的带状的含水凝胶(b),按照专利文献53(国际公开第2011/126079号)的比较例1,进行凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,得到内部气泡率为2.6%的比较吸水性树脂粉末(5)。
即,将制造例2中得到的带状的含水凝胶(b)在相对于聚合带的行进方向为宽度方向以切断长约300mm等间隔地连续切断,作为比较含水凝胶(5)。
将上述切断长约300mm的比较含水凝胶(5)供给到螺杆挤出机进行凝胶粉碎。作为该螺杆挤出机,使用前端部具备直径340mm、孔径22mm、孔数105个、开孔率52%、厚度20mm的多孔板的、螺杆轴的直径为152mm的碎肉机。该碎肉机的螺杆轴转速为96rpm的状态下,以132800[g/分钟]供给比较含水凝胶(5),同时以855.8[g/分钟]供给70℃的温水并且以3333[g/分钟]供给水蒸气。此时的凝胶粉碎能量(GGE)为17.9[J/g]、凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为8.7[J/g]。需要说明的是,凝胶粉碎前的比较含水凝胶(5)的温度为90℃,凝胶粉碎后的比较粉碎凝胶(5)、即比较颗粒状含水凝胶(5)的温度升高至110℃。
接着,在凝胶粉碎结束后1分钟以内将上述比较颗粒状含水凝胶(5)散布于通气带上(此时的比较颗粒状含水凝胶(5)的温度为80℃),185℃下进行30分钟干燥,得到比较干燥聚合物(5)246重量份(干燥工序中的总排出量)。上述通气带的移动速度为1[m/分钟],另外,热风的平均风速在相对于通气带的行进方向垂直方向上为1.0[m/s]。需要说明的是,热风的风速用KANOMAXJAPAN INC.制恒定温度热式风速计Anemomaster6162进行测定。
接着,将上述干燥工序中得到的约60℃的比较干燥聚合物(5)总量连续供给到三辊磨并进行粉碎,此后进而用孔径710μm和175μm的JIS标准筛进行分级,得到不定形破碎状的比较吸水性树脂(5)。比较吸水性树脂(5)的重均粒径(D50)为350μm、粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.33、CRC为42.1[g/g]、水可溶成分为14.1重量%、150μm通过颗粒(通过孔径150μm的筛的颗粒的比例)为0.6重量%。
接着,相对于上述比较吸水性树脂(5)100重量份,将包含1,4-丁二醇0.3重量份、丙二醇0.6重量份和去离子水3.0重量份的(共价键合性)表面交联剂溶液均匀混合,在208℃下进行40分钟左右加热处理以使所得到的比较吸水性树脂粉末(5)的CRC达到约32[g/g]。
然后,进行破碎(整粒)直至通过孔径710μm的JIS标准筛,得到内部气泡率2.6%的比较吸水性树脂粉末(5)。比较吸水性树脂粉末(5)的各物性示于表1中。
[实施例1]专利文献53的实施例1的凝胶粉碎
对于上述制造例2中得到的带状的含水凝胶(b),按照专利文献53的实施例1进行凝胶粉碎后,进行与上述比较例5同样的干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到吸水性树脂粉末(1)。
即,对于制造例2中得到的带状的含水凝胶(b),使切断长为200mm、不进行温水及水蒸气的供给、将碎肉机的螺杆轴转速变更为115rpm来进行凝胶粉碎,除此以外进行与比较例5同样的操作,得到粉碎凝胶(1)、即颗粒状含水凝胶(1)和吸水性树脂粉末(1)。
在实施例1中,凝胶粉碎能量(GGE)为27.8[J/g]、凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为15.5[J/g]。需要说明的是,凝胶粉碎前的含水凝胶(1)的温度为90℃,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶(1)的温度降低至85℃。进而导入干燥机时的颗粒状含水凝胶(1)的温度为75℃。
另外,吸水性树脂粉末(1)的重均粒径(D50)为340μm、粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.32、150μm通过颗粒(通过孔径150μm的筛的颗粒的比例)为0.7重量%。需要说明的是,吸水性树脂粉末(1)的内部气泡率为1.9%,其它物性示于表1中。
[实施例2]专利文献53的实施例2的凝胶粉碎(内部气泡率的调整)
对于上述制造例2中得到的带状的含水凝胶(b),按照专利文献53的实施例2进行凝胶粉碎后,进行与上述比较例5同样的干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到吸水性树脂粉末(2)。
即,对于制造例2中得到的带状的含水凝胶(b),使切断长为200mm、不进行温水及水蒸气的供给、将碎肉机的螺杆轴转速变更为134rpm来进行凝胶粉碎,除此以外进行与比较例5同样的操作,得到粉碎凝胶(2)、即颗粒状含水凝胶(2)和吸水性树脂粉末(2)。
在实施例2中,凝胶粉碎能量(GGE)为28.2[J/g]、凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为15.8[J/g]。需要说明的是,凝胶粉碎前的含水凝胶(2)的温度为90℃,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶(2)的温度降低至86℃。进而导入干燥机时的颗粒状含水凝胶(2)的温度为76℃。
另外,吸水性树脂粉末(2)的重均粒径(D50)为331μm、粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.32、150μm通过颗粒(通过孔径150μm的筛的颗粒的比例)为0.6重量%。需要说明的是,吸水性树脂粉末(2)的内部气泡率为1.1%,其它物性示于表1中。
[实施例3]专利文献53的实施例3的凝胶粉碎(内部气泡率的调整)
对于上述制造例2中得到的带状的含水凝胶(b),按照专利文献53的实施例3进行凝胶粉碎后,进行与上述比较例5同样的干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到吸水性树脂粉末(3)。
即,对于制造例2中得到的带状的含水凝胶(b),使切断长为200mm、不进行温水及水蒸气的供给、将碎肉机的螺杆轴转速变更为153rpm来进行凝胶粉碎,除此以外进行与比较例5同样的操作,得到粉碎凝胶(3)、即颗粒状含水凝胶(3)和吸水性树脂粉末(3)。
在实施例3中,凝胶粉碎能量(GGE)为31.9[J/g]、凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为19.2[J/g]。需要说明的是,凝胶粉碎前的含水凝胶(3)的温度为90℃,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶(3)的温度降低至87℃。进而导入干燥机时的颗粒状含水凝胶(3)的温度为77℃。
另外,吸水性树脂粉末(3)的重均粒径(D50)为356μm、粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.34、150μm通过颗粒(通过孔径150μm的筛的颗粒的比例)为0.6重量%。需要说明的是,吸水性树脂粉末(3)的内部气泡率为0.8%,其它物性示于表1中。
[实施例4]专利文献53的实施例4的凝胶粉碎(内部气泡率的调整)
对于上述制造例2中得到的带状的含水凝胶(b),按照专利文献53的实施例4进行凝胶粉碎后,进行与上述比较例5同样的干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到吸水性树脂粉末(4)。
即,对于制造例2中得到的带状的含水凝胶(b),不进行温水及水蒸气的供给来进行凝胶粉碎,除此以外进行与比较例5同样的操作,得到粉碎凝胶(4)、即颗粒状含水凝胶(4)和吸水性树脂粉末(4)。
在实施例4中,凝胶粉碎能量(GGE)为23.5[J/g]、凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为13.2[J/g]。需要说明的是,凝胶粉碎前的含水凝胶(4)的温度为90℃,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶(4)的温度降低至87℃。进而导入干燥机时的颗粒状含水凝胶(4)的温度为77℃。
另外,吸水性树脂粉末(4)的重均粒径(D50)为351μm、粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.33、150μm通过颗粒(通过孔径150μm的筛的颗粒的比例)为0.5重量%。需要说明的是,吸水性树脂粉末(4)的内部气泡率为2.3%,其它物性示于表1中。
[实施例5]防结块剂的添加
在上述实施例1中得到的吸水性树脂粉末(1)100重量份中,干式混合水不溶性无机微粒(Aerosi200;Nippon Aerosil Co.,Ltd.)0.5重量份,从而得到表面被水不溶性无机微粒覆盖的吸水性树脂粉末(5)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(5)的内部气泡率为1.9%,其粒度与实施例1为大致相同程度。其它物性示于表1中。
[比较例6]未使用螯合剂
对于上述制造例5中得到的带状的含水凝胶(e),进行与上述实施例1同样的凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到比较吸水性树脂粉末(6)。需要说明的是,比较吸水性树脂粉末(6)的内部气泡率为1.9%,其粒度与实施例1为大致相同程度。其它物性示于表1中。
[比较例7]未使用对甲氧基苯酚
对于上述制造例4中得到的带状的含水凝胶(d),进行与上述实施例1同样的凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到比较吸水性树脂粉末(7)。需要说明的是,比较吸水性树脂粉末(7)的内部气泡率为1.9%,其粒度与实施例1为大致相同程度。其它物性示于表1中。
[实施例6]对甲氧基苯酚250ppm的使用
对于上述制造例3中得到的带状的含水凝胶(c),进行与上述实施例1同样的凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到吸水性树脂粉末(6)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(6)的内部气泡率为1.9%,其粒度与实施例1为大致相同程度。其它物性示于表1中。
[实施例7]高CRC化(还原剂的使用)
对于上述制造例8中得到的带状的含水凝胶(h),进行与上述实施例2同样的凝胶粉碎、干燥、粉碎和分级后,将表面交联工序中的反应时间缩短为25分钟,降低交联密度,除此以外进行与实施例2同样的操作,从而得到吸水性树脂粉末(7)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(7)的内部气泡率为1.6%,其粒度与实施例2为大致相同程度。其它物性示于表1中。
[实施例8]高CRC化(交联剂减量)
对于上述制造例6中得到的带状的含水凝胶(f),进行与上述实施例2同样的凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到吸水性树脂粉末(8)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(8)的内部气泡率为0.8%,其粒度与实施例2为大致相同程度。其它物性示于表1中。
[实施例9]高CRC化(交联剂减量)
对于上述制造例7中得到的带状的含水凝胶(g),进行与上述实施例2同样的凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到吸水性树脂粉末(9)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(9)的内部气泡率为0.9%,其粒度与实施例2为大致相同程度。其它物性示于表1中。
[比较例8]按照专利文献52的实施例2
按照上述专利文献52(国际公开第2011/078298号)的实施例2(使用表面活性剂)进行聚合后,进行与上述比较例3同样的凝胶粉碎、干燥、粉碎和分级,从而得到比较吸水性树脂粉末(8)。
即,在上述比较例3中,将去离子水变更为236.0g、进一步添加作为表面活性剂的1.0重量%聚氧亚乙基(20)脱水山梨糖醇单硬脂酸酯(花王株式会社制)水溶液6.45g进行发泡聚合(聚合峰温度;108℃),除此以外进行与比较例3同样的操作,得到比较吸水性树脂粉末(8)。需要说明的是,比较吸水性树脂粉末(8)的内部气泡率为3.9%,其它物性示于表1中。
[比较例9]按照专利文献52的实施例8
按照上述专利文献52(国际公开第2011/078298号)的实施例8(使用表面活性剂)进行聚合后,进行与上述比较例3同样的凝胶粉碎、干燥、粉碎和分级,从而得到比较吸水性树脂粉末(9)。
即,在上述比较例3中,将去离子水变更为236.0g、进一步添加作为表面活性剂的1.0重量%聚醚改性硅氧烷(侧链改性末端OH型)(Dow Corning TorayCo.,Ltd.制)水溶液6.45g进行发泡聚合(聚合峰温度;108℃),除此以外进行与比较例3同样的操作,得到比较吸水性树脂粉末(9)。需要说明的是,比较吸水性树脂粉末(9)的内部气泡率为6.4%,其它物性示于表1中。
[比较例10]比较例8的表面交联
对于上述比较例8中得到的比较吸水性树脂粉末(8),进行与上述比较例4同样的操作,得到比较吸水性树脂粉末(10)。表1中表示比较吸水性树脂粉末(10)的各物性。
[比较例11]比较例9的表面交联
对于上述比较例9中得到的比较吸水性树脂粉末(9),进行与上述比较例4同样的操作,得到比较吸水性树脂粉末(11)。表1中表示比较吸水性树脂粉末(11)的各物性。
[比较例12]对甲氧基苯酚70ppm的使用(制造例1)
对于上述制造例9中得到的带状的含水凝胶(i),进行与上述实施例1同样的凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级、表面交联和整粒,从而得到比较吸水性树脂粉末(12)。需要说明的是,比较吸水性树脂粉末(12)的内部气泡率为1.9%,其它物性示于表1中。
[实施例10]防结块剂的减量
在上述实施例5中,将水不溶性无机微粒(Aerosi200;Nippon Aerosil Co.,Ltd.)减量为0.2重量份,除此以外进行与实施例5同样的操作,得到吸水性树脂粉末(10)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(10)的内部气泡率为1.9%,其粒度与实施例1为大致相同程度。其它物性示于表1中。
[实施例11~13]防结块剂的添加
在上述实施例2~4中得到的吸水性树脂粉末(2)~(4)100重量份中,分别干式搅拌混合水不溶性无机微粒(Aerosi200;Nippon Aerosil Co.,Ltd.)0.5重量份,从而得到表面被水不溶性无机微粒覆盖、与混合前粒度大致相同的吸水性树脂粉末(11)~(13)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(11)~(14)的各物性示于表1中。
[实施例14~16]防结块剂的添加
在上述实施例6~8中得到的吸水性树脂粉末(6)~(8)100重量份中,分别干式搅拌混合水不溶性无机微粒(Aerosi200;Nippon Aerosil Co.,Ltd.)0.5重量份,从而得到表面被水不溶性无机微粒覆盖、与混合前粒度大致相同的吸水性树脂粉末(14)~(16)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(14)~(16)的各物性示于表1中。
[实施例17]多价金属阳离子的添加
相对于上述实施例9中得到的吸水性树脂粉末(9),添加包含与上述比较例2同样组成比的硫酸铝水溶液后,与比较例2同样地,在无风条件下、60℃下干燥1小时。接着,使得到的颗粒通过孔径850μm的JIS标准筛,从而得到与混合前大致相同粒度的吸水性树脂粉末(17)。吸水性树脂粉末(17)中的微粉量通过硫酸铝水溶液进行的造粒而降低至0.2重量%。需要说明的是,吸水性树脂粉末(17)的内部气泡率为0.9%,其它物性示于表1中。
[实施例18]还原剂的添加
相对于上述实施例9中得到的吸水性树脂粉末(9)100重量份,喷雾混合0.1重量%亚硫酸氢钠5重量份后,60℃下干燥1小时。接着,使得到的颗粒通过孔径850μm的JIS标准筛,从而得到吸水性树脂粉末(18)。吸水性树脂粉末(18)为通过水的添加而被造粒的造粒颗粒,重均粒径(D50)为360μm,微粉量含量降低至0.2重量%。需要说明的是,吸水性树脂粉末(18)的内部气泡率为0.9%,其它物性示于表1中。
[实施例19]追加的螯合剂的添加
相对于上述实施例9中得到的吸水性树脂粉末(9)100重量份,喷雾混合0.1重量%二亚乙基三胺5乙酸水溶液5重量份后,60℃下干燥1小时。接着,使得到的颗粒通过孔径850μm的JIS标准筛,从而得到吸水性树脂粉末(19)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(19)的内部气泡率为0.9%,其粒度与实施例18为大致相同程度。其它物性示于表1中。
[实施例20~22]防结块剂的添加
在上述实施例17~19中得到的吸水性树脂粉末(17)~(19)100重量份中,分别干式搅拌混合水不溶性无机微粒(Aerosi200;Nippon Aerosil Co.,Ltd.)0.5重量份,从而得到表面被水不溶性无机微粒覆盖、与混合前粒度大致相同的吸水性树脂粉末(20)~(22)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(20)~(22)的各物性示于表1中。
[实施例23]螯合剂的添加
在上述比较例6的表面交联工序中,在表面交联剂中添加作为螯合剂的三亚乙基五胺6乙酸钠500ppm(相对于吸水性树脂),除此以外进行与比较例6同样的操作,得到吸水性树脂粉末(23)。吸水性树脂粉末(23)为通过水的添加而被造粒的造粒颗粒,重均粒径(D50)为360μm,微粉量含量降低至0.2重量%。需要说明的是,其它物性示于表1中。
[实施例24]还原剂的添加
对于上述比较例6中得到的比较吸水性树脂粉末(6),在表面交联后添加作为无机还原剂的亚硫酸氢钠1重量%(相对于吸水性树脂),除此以外进行与比较例6同样的操作,得到吸水性树脂粉末(24)。需要说明的是,吸水性树脂粉末(24)的粒度与实施例24为大致相同程度,其它物性示于表1中。
[表1]
Figure BDA0000448798470000681
(总结)
如表1所示可知,在对甲氧基苯酚的存在下进行聚合(特别是连续带式聚合),在该聚合时或聚合后添加螯合剂或无机还原剂,进而以特定的凝胶粉碎能量进行凝胶粉碎,由此可提供劣化可溶成分被控制得低、内部气泡率低、含有特定量对甲氧基苯酚的新型吸水性树脂粉末。进一步可知,通过在吸水性树脂粉末的表面混合水不溶性无机微粒,可提供防结块性优异、内部气泡率低、含有特定量对甲氧基苯酚的新型吸水性树脂粉末。
相对于其它实施例(增量对甲氧基苯酚的实施例6、增量Fe的后述实施例29除外)中残留单体290~310ppm,在实施例18、21、24中添加还原剂(亚硫酸氢盐)和水5重量%,残留单体降低至约190ppm。
另外可知,相对于比较例1、2,本申请实施例中堆密度高、约0.6[g/cm3]、紧凑。进而,表面张力也高、约71[N/m]、后述的纸尿布的回渗量(Re-Wet)也少。
[实施例25]耐冲击性试验
对于上述实施例1~3和比较例2、4、5中得到的吸水性树脂粉末(1)~(3)以及比较吸水性树脂粉末(2)、(4)、(5),进行上述耐损伤性试验,对各吸水性树脂粉末带来损伤。
对于上述损伤后的吸水性树脂粉末,测定AAP0.7和微粉量,求出AAP降低量和微粉增加量。结果如表2所示。
Figure BDA0000448798470000701
(总结)
如表2所示可知,本发明的吸水性树脂粉末的物性(AAP和微粉)的降低小、通过将内部气泡率控制得低,耐冲击性提高。这种吸水性树脂粉末,空气输送时、纸尿布制造时的损伤导致的物性降低少,在纸尿布、尤其是高浓度尿布制造后也维持高物性。特别是使用水不溶性无机微粒的情况下,不仅防结块性提高,而且CRC(无加压下吸水倍率)为相同程度下,纸尿布的绝对吸收量也提高(参照后述的表4)。
[实施例26]耐候性促进试验
对于上述实施例1、6和比较例6中得到的吸水性树脂粉末(1)、(6)和比较吸水性树脂粉末(6),进行上述耐候性促进试验,求出劣化率(耐候性)。初期色调的测定结果也汇总示于表3中。
(总结)
如表3所示可知,本发明的吸水性树脂粉末通过含有特定量的对甲氧基苯酚,耐候性提高(溶解成分量的降低)。然而,含有规定量(50ppm)以上的对甲氧基苯酚量时,初期色调(YI值)、残留单体变差。
[实施例27]纸尿布评价
分别使用上述实施例1、5、15~17和比较例6、10、11中得到的吸水性树脂粉末(1)、(5)、(15)~(17)和比较吸水性树脂粉末(6)、(10)、(11),制作吸收性物品、微型吸收体和纸尿布型吸收体。
对于这些吸收性物品、微型吸收体和纸尿布型吸收体,测定上述吸收性物品的吸收量、微型吸收体的绝对吸收量、纸尿布型吸收体的绝对吸收量和纸尿布型吸收体的回渗量。结果如表4所示。
Figure BDA0000448798470000741
(总结)
如表4所示,通过将劣化可溶成分控制得低,吸收性物品、吸收体中的吸收量、绝对吸收量增大(提高)、回渗量(Re-Wet)减少。
[实施例28]氢氧化钠水溶液的Fe量
在实施例8中,将氢氧化钠水溶液中的Fe量变更为5ppb,除此以外进行与实施例8同样的操作,得到吸水性树脂粉末(28)。需要说明的是,实施例1~24中使用的氢氧化钠水溶液中的Fe量(Fe离子量换算)为1ppm,该实施例中得到的吸水性树脂粉末(1)~(24)中,含有来自原料的氢氧化钠的Fe约0.3ppm。
对于上述吸水性树脂粉末(28),初期色调、经时色调和劣化可溶成分的测定结果如表5所示。
[实施例29]氢氧化钠水溶液中的Fe量
在实施例8中,将氢氧化钠水溶液中的Fe量变更为14ppm,除此以外进行与实施例8同样的操作,得到吸水性树脂粉末(29)。对于所得到的吸水性树脂粉末(29),初期色调、经时色调和劣化可溶成分的测定结果如表5所示。
Figure BDA0000448798470000761
(总结)
如表5所示,Fe量的控制从残留单体、吸水性树脂粉末的色调及劣化的观点考虑是重要的。另外,如表1所示,在与比较例6(无螯合剂)的对比中可知,即使Fe存在0.3ppm,通过螯合剂的使用也可抑制劣化。需要说明的是,过度的精制有可能延缓聚合速度,从精制成本、聚合速度方面考虑,下限为0.1ppm左右是可以容许的。
[实施例30]
在上述实施例18、19、21、24中,在吸水性树脂粉末中添加水5重量%和螯合剂(或还原剂),结果以水作为粘合剂得到的吸水性树脂粉末(18)(19)(21)(24)中,可确认到造粒(平均粒径的20~30μm的提高)、以及微粉降低(0.1~0.3%)。通过螯合剂或还原剂的添加,能得到内部气泡率和含水率得到控制的造粒颗粒。
产业上的可利用性
通过本发明的制造方法制造的吸水性树脂粉末对于纸尿布、生理用卫生巾和医疗用保血剂等卫生用品是有用的。
附图标记说明
11  壳体
12  台
13  螺杆
14  供给口
15  加料斗
16  挤出口
17  多孔板
18  旋转刃
19  环
20  返回防止部件
20a 带状突起(返回防止部件)
21  电动机
22  条纹状突起

Claims (32)

1.一种聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末,其特征在于,无加压下吸水倍率CRC为30~45[g/g]、加压下吸水倍率AAP0.3为20~35[g/g]、加压下吸水倍率AAP0.7为10~28[g/g]以及重均粒径D50为300~500μm,
所述聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末含有对甲氧基苯酚,
劣化可溶成分(0.05%L-A生理盐水·2小时/60℃、萃取冲洗1小时/室温)为40重量%以下,
下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%,
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100。
2.根据权利要求1所述的吸水性树脂粉末,其还含有水不溶性无机微粒。
3.根据权利要求1或2所述的吸水性树脂粉末,其还含有除了铁盐以外的水溶性多价金属盐。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的吸水性树脂粉末,其还含有金属螯合剂。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,铁离子的含量为0.1~3ppm。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,对甲氧基苯酚的含量为5~50ppm。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的吸水性树脂粉末,其还含有无机或有机还原剂。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,残留单体为500ppm以下。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,劣化可溶成分(0.05%L-A生理盐水·2小时/60℃、萃取冲洗1小时/室温)为30重量%以下。
10.根据权利要求9所述的吸水性树脂粉末,其中,劣化可溶成分(0.05%L-A生理盐水·2小时/60℃、萃取冲洗1小时/室温)为20重量%以下。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,吸湿试验后的粉末流动性为70重量%以上。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,所述吸水性树脂粉末含有造粒物或微粉回收物。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,所述吸水性树脂粉末的水可溶成分为35重量%以下。
14.根据权利要求1~13中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,相对于吸水性树脂粉末含有0.001~2重量%的金属螯合剂。
15.根据权利要求1~13中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,相对于吸水性树脂粉末含有0.001~2重量%的水不溶性无机微粒。
16.根据权利要求1~15中任一项所述的吸水性树脂粉末,其含有金属螯合剂和水不溶性无机微粒。
17.根据权利要求1~16中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,含水率(180℃*3小时的干燥失重)为0.1~15重量%。
18.根据权利要求1~17中任一项所述的吸水性树脂粉末,其中,劣化可溶成分增加量为20重量%以下,所述劣化可溶成分增加量以劣化可溶成分(%)-16小时可溶成分(%)规定。
19.根据权利要求4~17中任一项所述的吸水性树脂粉末,其含有作为选自氨基多元羧酸和氨基多元磷酸中的水溶性非高分子螯合剂的螯合剂。
20.一种吸水性树脂粉末的制造方法,其包括下述工序:
将含有对甲氧基苯酚、以丙烯酸作为主要成分的单体水溶液进行发泡聚合或沸腾聚合的工序;
将由聚合得到的具有气泡的含水凝胶状聚合物混炼细粒化的工序;
凝胶粉碎后在150~250℃下加热干燥的工序;
将干燥物粉碎分级至平均粒径300~500μm的工序;
将内部气泡率0.1~2.5%的粉碎分级物进行表面交联,使无加压下吸水倍率CRC为30~45[g/g]、加压下吸水倍率AAP0.3为20~35[g/g]、加压下吸水倍率AAP0.7为10~28[g/g]的工序,
所述吸水性树脂粉末为下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂粉末,
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100。
21.一种吸水性树脂粉末的制造方法,其包括下述工序:
将含有对甲氧基苯酚、以丙烯酸作为主要成分的单体水溶液进行发泡聚合或沸腾聚合的工序;
在聚合时或聚合工序以后添加螯合剂的工序;
将含有对甲氧基苯酚、内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂进行表面交联,使无加压下吸水倍率CRC为30~45[g/g]、加压下吸水倍率AAP0.3为20~35[g/g]、加压下吸水倍率AAP0.7为10~28[g/g]的工序,
所述吸水性树脂粉末为下式规定的内部气泡率为0.1~2.5%的吸水性树脂粉末,
(内部气泡率)[%]={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100。
22.根据权利要求20或21所述的制造方法,其在所述聚合后包括凝胶粉碎工序。
23.根据权利要求20~22中任一项所述的制造方法,其中,所述凝胶粉碎工序中,对树脂固体成分为10~80重量%的含水凝胶状交联聚合物进行满足下述(1)~(4)中至少一种的凝胶粉碎,
(1)以18~60[J/g]的凝胶粉碎能量(GGE)进行凝胶粉碎,
(2)以9~40[J/g]的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))进行凝胶粉碎,
(3)含水凝胶状交联聚合物的水可溶成分的重均分子量增加10000~500000[Da],
(4)进行凝胶粉碎直至含水凝胶状交联聚合物的重均粒径D50为350~2000μm、并且粒度分布的对数标准偏差σζ为0.2~1.0。
24.根据权利要求20~23中任一项所述的制造方法,其中,在干燥工序以后进一步混合水不溶性无机微粒。
25.根据权利要求20~24中任一项所述的制造方法,其中,在干燥工序以后进一步混合除了铁盐以外的水溶性多价金属盐。
26.根据权利要求20~25中任一项所述的制造方法,其中,在聚合工序以后进一步混合金属螯合剂。
27.根据权利要求20~26中任一项所述的制造方法,其中,单体中的铁离子的含量为0.1~3ppm。
28.根据权利要求20~27中任一项所述的制造方法,其中,单体中的对甲氧基苯酚相对于单体固体成分的含量为5~200ppm。
29.根据权利要求20~28中任一项所述的制造方法,其中,在干燥工序以后进一步混合还原剂。
30.根据权利要求20~29中任一项所述的制造方法,其中,
在所述聚合工序之前还包括用Fe含量为0~7ppm的碱中和丙烯酸的一部分或全部的工序,
所述聚合工序为,使单体中含有丙烯酸(盐)90~100摩尔%、单体浓度30~55重量%的单体水溶液,通过相对于所述单体为0.001~1摩尔%的聚合引发剂,在最高温度130℃以下、聚合时间0.5分钟~3小时的条件下进行水溶液聚合或反相悬浮聚合的工序,
所述加热干燥工序为将呈颗粒状的由聚合得到的含水凝胶状交联聚合物在干燥温度100~250℃、干燥时间10~120分钟的条件下干燥至含水率20重量%以下的工序,
所述表面交联工序为对于粉碎、分级工序结束后的吸水性树脂粉末100重量份,混合表面交联剂0.001~10重量份,并在70~300℃下进行1分钟~2小时的加热处理的工序。
31.一种吸收性物品,其含有权利要求1~19中任一项规定的吸水性树脂粉末。
32.根据权利要求31所述的吸收性物品,其中,以吸水性树脂相对于吸水性树脂与亲水性纤维材料的总量的重量比规定的芯浓度为30~100重量%。
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