CN107405600B - 颗粒状吸水剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供加压下吸水倍率及渗液性优异的颗粒状吸水剂。关于本发明的颗粒状吸水剂，由离心机保持量/Ln(可溶水成分量)所表达的比率、可溶水成分的分子量分布、水解处理后的重均分子量、及水解处理后的支化密度为特定范围的值。

Description

颗粒状吸水剂
技术领域
本发明涉及颗粒状吸水剂。
背景技术
吸水性树脂(SAP；Super Absorbent Polymer)是具水溶胀性的不溶水性高分子凝胶化剂，其作为纸尿布及生理用卫生巾等吸收性物品、农园艺用的保水剂、以及工业用阻水剂等而主要用于一次性用途。这样的吸水性树脂中，特别是将丙烯酸及/或其盐用作单体的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂因其吸水性能高而在工业上使用得最广泛。
伴随着作为所述吸水性树脂主用途的纸尿布的高性能化，对吸水性树脂要求许多功能(物性)。作为吸水性树脂的物性的具体例子，可列举离心机保持量、食盐水导流性、加压下的吸收力及可溶水成分量等物性。因此，提出了大量的表面交联技术、添加剂及制造工序的变更方案等大量提案。
例如，专利文献1中，公开了以包含90摩尔％以上的丙烯酸及/或其盐的水溶性不饱和单体作为主链重复单元且在内部具有交联结构的吸水性树脂，其经特定处理后，在重均分子量Log(Mw)＝6.10的情况下的固有粘度(IV)为7.3(dL/g)以下。
此外，在纸尿布的实际使用中，要求长时间维持吸收性能，因此出现了防止吸水剂劣化的改善技术(提高耐尿性)。例如有在吸水性树脂的制造方法中添加金属螯合物的技术(专利文献2～5)、用具有次膦酸基或膦酸基的胺化合物或其盐来处理吸水性树脂的技术(专利文献6)、用含氧还原性无机盐来处理吸水性树脂的技术(专利文献7)、及用氨基羧酸(盐)等螯合剂来处理吸水性树脂的技术(专利文献8)等。
〔现有技术文献〕
专利文献1：日本国公表特许公报“特表2009-531467号(2009年9月3日公表)”
专利文献2：日本国公开特许公报“特开2003-206305号(2003年7月22日公开)”
专利文献3：日本国公开特许公报“特开2003-206381号(2003年7月22日公开)”
专利文献4：美国专利第5610208号说明书(1997年3月11日登记)”
专利文献5：国际公布第2005/92956号小册子(2005年10月6日公开)”
专利文献6：日本国公开特许公报“特开平1-275661号(1989年11月6日公开)”
专利文献7：日本国公开特许公报“特开昭63-118375号(1988年5月23日公开)”
专利文献8：日本国公开特许公报“特开平11-315148号公报(1999年11月16日公开)”
发明内容
〔发明要解决的课题〕
但是，吸水性树脂(颗粒状吸水剂)被要求物性进一步提高。例如，虽然上述的现有技术可优异地防止吸水剂劣化(耐尿性提高)，但在吸水性能或操作性方面存在问题。
本发明是鉴于上述问题点而研发的，其目的在于提供加压下吸水倍率及渗液性优异的吸水性树脂(颗粒状吸水剂)，其在用于纸尿布时吸收性能的降低情况少而适宜。
〔用以解决课题的手段〕
本发明人等为了达成所述目的而反复研究，结果发现，可溶水成分量比离心机保持量少、且可溶水成分的分子量分布窄、且构成交联结构主链的聚合物链的分子量处于一定范围内、且该聚合物链的支化密度小的吸水性树脂(颗粒状吸水剂)具有特别优异的加压下吸水倍率、渗液性及吸水速度等性能且耐尿性高，从而完成了本发明。
即，本发明包含以下的构成。
一种颗粒状吸水剂，其特征在于，其以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为主成分且满足以下的(a)～(d)：
(a)由下式(1)
EXI＝离心机保持量/Ln(可溶水成分量) (1)
所表达的EXI为11.5以上；
(b)可溶水成分的由下式(2)
分子量分布＝重均分子量/数均分子量 (2)
所表达的分子量分布为1.0～4.8；
(c)水解处理后的重均分子量为450,000～1,800,000Da；
(d)水解处理后的支化密度为0.100以下(其中，所述水解处理如下：将用0.9重量％氯化钠水溶液使所述颗粒状吸水剂溶胀并进一步除去可溶水成分后而得到的凝胶600mg，在10mL的0.1N氢氧化钠水溶液中以80℃条件静置3周时间)。
〔发明效果〕
本发明的颗粒状吸收剂不仅吸水性能优异，而且吸收了尿时的耐尿性也优异，因此特别是当被用于纸尿布等卫生用品时，由于劣化得到抑制，因此实际使用时的凝胶的形状难以崩溃，能长时间维持良好的吸水性能。
附图说明
图1是扩散吸收时间的测定中使用的测定装置的结构示意图。
图2是扩散吸收时间的测定中使用的测定装置的上盖及托盘的外观图。
具体实施方式
以下，对本发明的颗粒状吸水剂进行详细说明，但本发明的范围不限于这些说明，关于除以下的例示方案以外的方案，也可以在无损本发明宗旨的范围内适当变更及实施。
具体地，本发明不限于下述各实施方式，能在权利要求所示的范围内进行各种变更，对不同的实施方式中分别公开的技术手段进行适当组合而得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
〔1〕术语的定义
〔1-1〕“吸水性树脂”
本说明书中，“吸水性树脂”是指具有水溶胀性的不溶水性高分子凝胶化剂，满足以下的物性。即，在“水溶胀性”方面，ERT441.2-02所规定的CRC(离心机保持量)为5[g/g]以上，且在“不溶水性”方面，ERT470.2-02所规定的Ext(可溶水成分量)为50质量％以下。
所述吸水性树脂可以视其用途来适当设计，并无特别限定，但优选其是含羧基的不饱和单体进行交联聚合而得的亲水性交联聚合物。另外，并不限定为吸水性树脂的全量(100质量％)均为聚合物，其也可以是在满足上述物性(CRC、Ext)的前提下经过表面交联后的产物、和/或、含有添加剂等的组合物。还可以是由各工序得到的形状不同的吸水性树脂(作为形状，可例举片状、纤维状、膜状、凝胶状等)，也可以是含有添加剂等的吸水性树脂组合物。
另外，本说明书中的吸水性树脂不限是最终制品，有时也指吸水性树脂的制造工序中的中间产物(例如，聚合后的含水凝胶状交联聚合物、干燥后的干燥聚合物、或表面交联前的吸水性树脂粉末等)，它们与所述吸水性树脂组合物一并统称为“吸水性树脂”。
〔1-2〕“聚丙烯酸(盐)”
本说明书中，“聚丙烯酸(盐)”是指聚丙烯酸及/或其盐，是指含有作为主成分且作为重复单元的丙烯酸及/或其盐(以下，称为“丙烯酸(盐)”)并含有作为任意成分的接枝成分的聚合物。
另外，所述“主成分”是指：相对于聚合中使用的全部单体(内部交联剂除外)，丙烯酸(盐)的使用量(含量)通常为50～100摩尔％，优选为70～100摩尔％，更优选为90～100摩尔％，进一步优选为实质100摩尔％。
〔1-3〕“EDANA”及“ERT”
“EDANA”是欧洲无纺布工业协会(European Disposables and NonwovensAssociations)的简称，“ERT”是欧洲标准(近乎世界标准)下的吸水性树脂测定方法(EDANARecommended Test Methods)的简称。另外，本发明中，除非有特别指出，均是依据ERT正本(公知文献：2002年修定)来进行测定的。
(a)“CRC”
“CRC”是指ERT441.2-02所规定的Centrifuge Retention Capacity(离心机保持量)。CRC也被称为无加压下吸水倍率。上述CRC具体是指，将装在无纺布制袋内的吸水性树脂0.200g在过量的0.9重量％氯化钠水溶液中浸渍30分钟而使其自由溶胀，之后使用离心机(250G)除去水分后的吸水性树脂的吸水倍率(单位：g/g)。
(b)“AAP”
“AAP”是指ERT442.2-02所规定的Absorption Against Pressure(加压下吸水倍率)。上述AAP具体是指，使吸水性树脂0.900g在4.83kPa(0.7psi)负重下对过量的0.9重量％氯化钠水溶液吸收1小时而溶胀后的吸水倍率(单位：g/g)。另外，虽然ERT442.2-02中写成Absorption Under Pressure，但其实质上与AAP为同一概念。
(c)“Ext”
“Ext”是指ERT470.2-02所规定的Extractables(可溶水成分的量)，表示吸水性树脂中所含的可溶于水的成分的量。上述Ext是指将吸水性树脂1.0g添加至0.9重量％氯化钠水溶液184.3g中并以500rpm搅拌16小时后，通过pH滴定所测得的溶解了的聚合物量值(单位；重量％)。另外，Ext也称为可溶水成分量。
〔1-4〕“FSR”
本说明书中，“FSR”是指Free Swell Rate(自由溶胀速度)，是指吸水性树脂1g吸收0.9重量％氯化钠水溶液20g时的速度(单位：g/(g·s))。
〔1-5〕“SFC”
本说明书中，“SFC”是指Saline Flow Conductivity(食盐水导流性)，是指0.69重量％氯化钠水溶液对于负重2.07kPa下的吸水性树脂的渗液性(单位：×10-7·cm3·s·g-1)。SFC的值越大，则吸水性树脂具有越高的透液性。SFC是依据美国专利第5669894号说明书中记载的SFC试验方法测定的。
〔1-6〕其他
本说明书中，表示范围的“X～Y”是指“X以上、Y以下”。若无特别注释，则“ppm”是指“重量ppm”。“重量”与“质量”、“重量％”与“质量％”、“重量份”与“质量份”均为同义词。另外，“某～酸(盐)”是指“某～酸及/或其盐”，“(甲基)丙烯”是指“丙烯及/或甲基丙烯”。
另外，本说明书中“耐尿性”是指，在吸收了尿的情况下吸水性能的劣化少。例如，若通过实施例中记载的方法测得的扩散吸收时间与劣化扩散吸收时间之差小，则可以判断为具有耐尿性。关于扩散吸收时间与劣化扩散吸收时间之差，优选每次测定的该差为10秒以下，更优选3次测定的该差的合计为25秒以下，更优选为20秒以下，进一步优选为15秒以下。若为上述范围，则可以长时间维持良好的吸水性能，因此优选。
〔2〕颗粒状吸水剂的物性
本发明的颗粒状吸水剂的特征在于，以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为主成分且满足以下的(a)～(d)。
(a)由下式(1)
EXI＝离心机保持量/Ln(可溶水成分量) (1)
所表达的EXI为11.5以上；
(b)可溶水成分的由下式(2)
分子量分布＝重均分子量/数均分子量 (2)
所表达的分子量分布为1.0～4.8；
(c)水解处理后的重均分子量为450,000～1,800,000Da；
(d)水解处理后的支化密度为0.100以下。
以下，详细说明本发明的颗粒状吸水剂的物性。
〔2-1〕离心机保持量(CRC)
本发明的颗粒状吸水剂的CRC优选为23g/g以上，更优选为25g/g以上，进一步优选为26g/g以上。上限值越高越好而没有特别限定，但从与其他物性的平衡的观点考虑，CRC优选为34g/g以下，更优选为33g/g以下。该CRC控制为23g/g以上，则吸收量变多，适合作为纸尿布等吸收性物品的吸收体。另外，将该CRC控制为34g/g以下，则吸收尿及血液等体液等的速度变快，因此适合用于高吸水速度型的纸尿布等。另外，CRC可以通过内部交联剂及/或表面交联剂等来控制。
〔2-2〕加压下吸水倍率(AAP)
本发明的颗粒状吸水剂的AAP优选为20g/g以上，更优选为21g/g以上，进一步优选为22g/g以上，特别优选为23g/g以上。上限值越高越好而没有特别限定，但从与其他物性的平衡的观点考虑，AAP优选为30g/g以下。若该AAP为20g/g以上，则颗粒状吸水剂受压时的液体逆渗(通称返湿：Re-Wet)少，因此优选。另外，AAP可以通过粒度调整及/或表面交联剂等来控制。
〔2-3〕自由溶胀速度(FSR)
本发明的颗粒状吸水剂的FSR优选为0.28g/(g·s)以上，更优选为0.30g/(g·s)以上，进一步优选为0.35g/(g·s)以上。若该FSR为0.28g/(g·s)以上，则颗粒状吸水剂用于吸收体时，液体可被充分吸收而不会产生漏液，因此优选。
〔2-4〕吸水时间(Vortex)
本发明的颗粒状吸水剂的“Vortex”优选为42秒以下，更优选为40秒以下，进一步优选为35秒以下。若该“Vortex”为42秒以下，则颗粒状吸水剂用于吸收体时，液体可被充分吸收而不会产生漏液，因此优选。另外，本说明书中，“吸水时间(Vortex)”是依据JIS K7224中记载的“高吸水性树脂的吸水速度试验法”而求出的吸水时间，是指2g的颗粒状吸水剂吸收50g的生理食盐水的时间。
〔2-5〕食盐水导流性(SFC)
本发明的颗粒状吸水剂的SFC优选为10×10-7cm3·s·g-1以上，更优选为20×10- 7cm3·s·g-1以上，进一步优选为30×10-7cm3·s·g-1以上，更进一步优选为50×10-7cm3·s·g-1以上，特别优选为70×10-7cm3·s·g-1以上，最优选为90×10-7cm3·s·g-1以上。若该SFC为10×10-7cm3·s·g-1以上，则渗液性高，可以得到当被用于吸收体时液体吸入速度更优异的颗粒状吸水剂，因此优选。
〔2-6〕可溶水成分量(Ext)
本发明的颗粒状吸水剂的Ext通常为50重量％以下，优选为35重量％以下，更优选为25重量％以下，进一步优选为15重量％以下。下限值没有特别限定，但优选为0重量％，更优选为0.1重量％左右。若该Ext为50重量％以下，则凝胶强度强，透液性优异。另外，该颗粒状吸水剂被用于纸尿布等吸收性物品的吸收体时，吸收体受压时的液体逆渗(通称返湿：Re-Wet)少。另外，Ext可以通过内部交联剂等来控制。
〔2-7〕EXI
本说明书中“EXI”是Extractable Index的简称，是指通过以下的式(1)求出的值。
EXI＝离心机保持量/Ln(可溶水成分量) (1)
此处，离心机保持量如上所述是指ERT441.2-02中规定的CRC，Ln(可溶水成分量)是指可溶水成分量的自然对数。
本发明的颗粒状吸水剂中，优选相对于离心机保持量(CRC)的可溶水成分量少，这可以通过EXI来评价。EXI大时，表示相对于CRC的可溶水成分量少，EXI小时，表示相对于CRC的可溶水成分量多。若可溶水成分量多，则可能引起加压下吸水倍率及渗液性的降低。另外，若可溶水成分量多，则可溶水成分会在溶胀时溶出，由此可能成为阻碍渗液或发粘的原因。
本发明的颗粒状吸水剂的EXI为11.5以上，优选为11.7以上，更优选为12.0以上。若该EXI为11.5以上，则可以防止上述加压下吸水倍率及渗液性的降低以及防止渗液的阻碍及发粘。
〔2-8〕可溶水成分的分子量分布
本说明书中，“可溶水成分的分子量分布”是指由以下的式(2)求出的值。
分子量分布＝重均分子量/数均分子量(2)
此处，本说明书中，重均分子量也称为Mw，数均分子量也称为Mn，分子量分布也称为Mw/Mn。
本发明的颗粒状吸水剂的可溶水成分的分子量分布为1.0～4.8，优选为2.0～4.6，更优选为2.5～4.3，进一步优选为3.0～4.0。另外，该分子量分布可以为2.0～4.8，可以为2.0～4.6，可以为2.0～4.3，可以为2.0～4.0。优选该分子量分布小(理论值为1.0)，但只要达到一定程度就能获得本发明的效果，因此为上述范围即可。
具体地，举例对使用有可溶水成分量及重均分子量相等但分子量分布不同的颗粒状吸收剂的纸尿布进行比较，来进行说明。其中，分子量分布较大的颗粒状吸收剂含有更多的在溶胀时易短时间溶出的小分子量可溶水成分，因此分子量分布较大的颗粒状吸收剂在使用时，其物性容易降低。因此，优选分子量分布小的颗粒状吸收剂。
另外，本发明的颗粒状吸水剂的可溶水成分的重均分子量优选为200,000～1,000,000Da，更优选为250,000～1,000,000Da，进一步优选为300,000～1,000,000Da的范围。若该可溶水成分的重均分子量为200,000Da以上，则从纸尿布中使用的颗粒状吸水剂所短时间溶出的可溶水成分少，因此优选。
〔2-9〕水解处理后的重均分子量
对构成具有交联结构的主链的聚合物链直接测定其分子量在技术上存在较多困难，因此本发明中采用通过水解处理将交联结构分解后来测定的方法，以定义重均分子量。
本说明书中，“水解处理后的重均分子量”是指，将用0.9重量％氯化钠水溶液使上述颗粒状吸水剂溶胀并进一步除去可溶水成分后的凝胶600mg在10mL的0.1N氢氧化钠水溶液中以80℃条件静置处理3周时间而得的水溶液中所含的高分子的重均分子量。
本发明的颗粒状吸水剂的水解处理后的重均分子量为450,000～1,800,000Da，优选为500,000～1,800,000Da，更优选为550,000～1,800,000Da，进一步优选为600,000～1,800,000Da，特别优选为650,000～1,800,000Da的范围。若该水解处理后的重均分子量为450,000Da以上，则构成主链的聚合物链的多处可具备交联结构，从而加压下吸收倍率提高，因此优选。若该水解处理后的重均分子量为1,800,000Da以下，则可以防止因分子链缠绕所导致的加压下吸水倍率及渗液性的降低，因此优选。
〔2-10〕水解处理后的支化密度
本说明书中，“支化密度”是通过Viscotek Omni SEC4.6.2(注册商标)软件所测得的支化密度(Branching Freq.)值，其表示平均每单位分子量的分支情况。另外，本说明书中，“水解处理后的支化密度”是指，将用0.9重量％氯化钠水溶液使上述颗粒状吸水剂溶胀并进一步除去可溶水成分后的凝胶600mg在10mL的0.1N氢氧化钠水溶液中以80℃条件静置处理3周时间而得的水溶液中所含的高分子的支化密度。该水解处理后的支化密度表示的是：形成有将上述可溶水成分除外后的网络的聚合物的、经水解处理而切断了交联后的支化密度。
本发明的颗粒状吸水剂的水解处理后的支化密度为0.100以下，优选为0.080以下，更优选为0.060以下，进一步优选为0.050以下，特别优选为0.045。该支化密度可以为0.090以下。若该水解处理后的支化密度为0.100以下，则平均每单位分子量的分支少，由此可以得到加压下吸水倍率及渗液性高的颗粒状吸水剂。另外，通过使吸水性树脂的聚合均匀，可以减少交联聚合物中的分支。
〔2-11〕水解处理后的支化度
本说明书中，“水解后的支化度”是指，将用0.9重量％氯化钠水溶液使上述颗粒状吸水剂溶胀并进一步除去可溶水成分后的凝胶600mg在10mL的0.1N氢氧化钠水溶液中以80℃条件静置处理3周时间而得的水溶液中所含的高分子的支化度。该水解处理后的支化度表示的是：形成有将上述可溶水成分除外后的网络的聚合物的、经水解处理而切断了交联后的支化度。
另外，水解处理后的支化度优选为2.5以下，更优选为2.0以下，进一步优选为1.8以下，更进一步优选为1.5以下，特别优选为1.3以下，最优选为1.0以下。另外，本说明书中，“支化度”是通过Viscotek Omni SEC4.6.2(注册商标)软件所测得的支化度(Branches)值。
〔2-12〕扩散吸收时间
本说明书中“扩散吸收时间”是指：在对颗粒状吸水剂多次注入了0.9重量％氯化钠水溶液的情况下，该颗粒状吸水剂吸收将这些水溶液全部吸收完为止所用的合计时间。
例如，可以使用具图1所示概观的扩散吸收时间测定装置来测定。图1是表示扩散吸收时间的测定中使用的测定装置的结构示意图。
在内部尺寸为长401mm、宽151mm、高30mm且外部尺寸为长411mm、宽161mm、高35mm的丙烯酸树脂制托盘1的中央部，以从两端各自空开50mm的方式，沿着两个长度方向内壁分别贴附有宽10mm、长300mm的双面胶带(nichiban株式会社制的双面胶带nicetack NW-10)2。在这些双面胶带2上，以不产生皱纹的方式贴附有厚0.1mm、长300mm、宽150mm的纸巾3。于纸巾3上，在分别与丙烯酸树脂制托盘1的两个长度方向内壁相距15mm的内侧部分，以长300mm、宽120mm的范围均匀散布13.5g的颗粒状吸水剂4(基重375g/m2)。另外，可以在散布前对丙烯酸树脂制托盘1的壁面进行防静电处理，以避免产生静电。
另外，上述纸巾为纸浆制的薄无纺布即可，有日本制纸Crecia株式会社制造的商品Kim Wipes等。
在颗粒状吸水剂4上载置正面垫片(top sheet)5。关于正面垫片5的位置，其按照与丙烯酸树脂制托盘1内壁的间距在长度方向上左右相等且在宽度方向上前后相等的方式配置。
正面垫片5为配置于纸尿布等吸收体的最靠近穿着者侧的含有无纺布及纸的垫片，可以采用从以往公知的吸收物品取下的正面垫片。实施例中使用的是从Unicharm株式会社制造的商品名妈咪宝贝TAPE TYPE L号(2014年6月在日本购入，包装底面的编号：404088043)取出的垫片。实施例中取出的垫片的尺寸为宽14cm、长39cm、重3.3g～3.6g，充分除去了尿布中因粘接剂所粘接的纸浆等后再使用。
在正面垫片5上，载置长390mm、宽90mm、厚0.63mm的金属丝网6(JIS金属丝网、不锈钢制、20目)。在该金属丝网6上进一步载置在中央部具有内径30mm的圆筒形投入孔7的丙烯酸树脂制上盖8(长400mm、宽150mm、厚20mm、圆筒部高100mm)。
图2是表示扩散吸收时间的测定中使用的测定装置的上盖及托盘的外观图，(a)是上盖的俯视图，(b)是上盖的侧视图，(c)是托盘的俯视图，(d)是托盘的侧视图。
图2的(a)中，a表示投入孔7的内径，b及c分别表示上盖8的长度及宽度。图2的(b)中，d对应投入孔7的圆筒部的高度，e对应上盖8的厚度。
图2的(c)示出了丙烯酸树脂制托盘1中的纸巾3的位置关系。图2的(c)中，f及g示出纸巾3处于从两个纵内壁各距离50.5mm的内侧部分，h表示纸巾3的横向尺寸(300mm)。i表示丙烯酸树脂制托盘1的横向内尺寸(401mm)，j表示丙烯酸树脂制托盘1的纵向内尺寸及纸巾3的纵向尺寸(151mm)。k表示丙烯酸树脂制托盘1的横向内尺寸与横向外尺寸的差(5mm)。l表示丙烯酸树脂制托盘1的纵向内尺寸与纵向外尺寸的差(5mm)。
另外，图2的(d)中，m表示丙烯酸树脂制托盘1的横向外尺寸(411mm)，n表示丙烯酸树脂制托盘1的高度(35mm)。
在该上盖8上，进一步以对颗粒状吸水剂4均等施重的方式载置法码9(材质：不锈钢)。此时，以上述金属丝网6、丙烯酸树脂制上盖8及法码9的总重量为7578g的方式，调整法码9的重量等(相对于颗粒状吸水剂散布面积的负重压强为2.07kPa)。
从扩散吸收时间测定装置的投入孔7，用5秒钟投入按下式(3)所求出的量的温度被调整为37±0.5℃的0.9重量％氯化钠水溶液(优选相对于该氯化钠水溶液1000g用0.04g蓝色1号着色)。
[散布的颗粒状吸水剂的重量×AAP×(70±3％)]/3 (3)
投入的氯化钠水溶液边透过金属丝网6边在金属丝网6上扩散，被颗粒状吸水剂4吸收。将网眼之间保持的液体全部被吸收完的时间定为第1次扩散吸收时间[sec]。
接着，将扩散吸收时间测定装置放入调温至37℃的干燥机中并保温，保温1小时后，进行上述水溶液的第2次投入，将金属丝网6的网眼之间保持的水溶液被全部吸收完的时间定为第2次扩散吸收时间[sec]。接着将扩散吸收时间测定装置放入调温至37℃的干燥机中并保温，保温1小时后，进行上述水溶液的第3次投入，将金属丝网6的网眼之间保持的水溶液被全部吸收完的时间定为第3次扩散吸收时间[sec]。
〔2-13〕劣化扩散吸收时间
上述的扩散吸收时间的测定中，可以使用将L-抗坏血酸0.5g溶解于0.9重量％氯化钠水溶液(优选相对于该氯化钠水溶液1000g用0.04g蓝色1号着色)999.5g而成的水溶液，来测定劣化扩散吸收时间。
〔3〕颗粒状吸水剂的制造方法
本颗粒状吸水剂的制造方法只要为可以得到上述颗粒状吸水剂的方法，则没有特别限定，例如优选：包含使以丙烯酸(盐)为主成分的水溶液聚合来得到含水凝胶状交联聚合物的聚合工序，且在上述聚合工序中控制含水凝胶状交联聚合物的支化密度的颗粒状吸水剂制造方法。若为该制造方法，则可以有效地得到具有上述物性的颗粒状吸水剂。
〔3-1〕单体水溶液的制备工序
本工序是制备含有丙烯酸(盐)作为主成分的水溶液(以下，称为“单体水溶液”)的工序。另外，也可以在所得的颗粒状吸水剂的吸水性能不降低的前提下使用单体浆料，但本栏目为了方便起见，对单体水溶液进行说明。
另外，上述“主成分”是指：丙烯酸(盐)的使用量(含量)相对于供于聚合反应的全部单体(内部交联剂除外)通常为50摩尔％以上，优选为70摩尔％以上，更优选为90摩尔％以上(上限为100摩尔％)。
本发明中，从得到的颗粒状吸水剂的物性及生产性的观点考虑，使用丙烯酸及/或丙烯酸盐(以下，称为“丙烯酸(盐)”)作为单体。
上述“丙烯酸”可以使用公知的丙烯酸，从丙烯酸的聚合性及颗粒状吸水剂的色调的观点考虑，优选以200ppm以下、更优选以10～160ppm、进一步优选以20～100ppm的范围优选含有甲氧基苯酚类、更优选含有对甲氧基苯酚来作为阻聚剂。另外，关于丙烯酸中的杂质，本发明中也可以应用美国专利申请公开第2008/0161512号中记载的化合物。
上述“丙烯酸盐”是用下述碱性组合物对上述丙烯酸进行中和而成的，作为该丙烯酸盐，可以为市售的丙烯酸盐(例如，丙烯酸钠)，也可以为在颗粒状吸水剂的制造设备内进行中和而得的产物。
本发明中，“碱性组合物”是指含有碱性化合物的组合物，例如有市售的氢氧化钠水溶液等。
作为上述碱性化合物，可具体地列举碱金属的碳酸盐及碳酸氢盐、碱金属的氢氧化物、氨以及有机胺等。它们中，从得到的颗粒状吸水剂的物性的观点考虑，以上述碱性化合物为强碱性为佳。即，上述碱性化合物优选为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂等碱金属氢氧化物，更优选为氢氧化钠。
关于本发明中的中和，可以选择或并用对丙烯酸进行的中和(聚合前)、以及对丙烯酸交联聚合而得的含水凝胶状交联聚合物进行的中和(聚合后)(以下，称为“后中和”)的任意一种。另外，这些中和可以为连续式也可以为批次式，没有特别限定，但从生产效率等的观点考虑，优选连续式。
另外，中和时的温度没有特别限定，但优选为10～100℃，更优选为30～90℃的范围。另外，关于进行中和的装置及滞留时间等条件，本发明也可适用欧洲专利第574260号中公开的条件。
本发明中的中和率相对于单体的酸基优选为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％的范围。若该中和率为10摩尔％以上，则可以防止吸水倍率的显著降低。另一方面，若该中和率为90摩尔％以下，则可以得到加压下吸水倍率高的颗粒状吸水剂。对于后中和的情况，该中和率的要求也是同样的。另外，对于作为最终制品的颗粒状吸水剂的中和率，也适用该中和率要求。
本发明中，可以根据需要将上述丙烯酸(盐)以外的单体(以下，称为“其他单体”)与丙烯酸(盐)并用来制造颗粒状吸水剂。
作为上述其他单体，可列举水溶性或疏水性的不饱和单体。具体地，可以在本发明中应用美国专利申请公开第2005/0215734号中记载的化合物(但丙烯酸除外)。另外，并用上述其他单体时，其使用量相对于全部单体优选为30摩尔％以下，更优选为10摩尔％以下。
作为本发明中使用的内部交联剂，本发明中可以应用美国专利第6241928号中记载的化合物。考虑反应性，可以从中选择1种或2种以上的化合物。
另外，从得到的颗粒状吸水剂的吸水性能等观点考虑，优选使用具有2个聚合性不饱和基的化合物作为内部交联剂，更优选使用具有(聚)亚烷基二醇结构单元且具有2个聚合性不饱和基的化合物作为内部交联剂。
具有(聚)亚烷基二醇结构单元且具有2个聚合性不饱和基的内部交联剂不会引起疏水基的增加而导致水溶性降低，因此可形成均匀的聚合物网络结构，因此，可以期待物性的提高。
作为上述聚合性不饱和基，可列举优选的烯丙基或(甲基)丙烯酸酯基，更优选(甲基)丙烯酸酯基。另外，上述(聚)亚烷基二醇结构单元优选为聚乙二醇，其n数优选为2～100，更优选为6～50的范围。
因此，本发明中，优选使用(聚)亚烷基二醇二(甲基)丙烯酸酯或(聚)亚烷基二醇三(甲基)丙烯酸酯，更优选使用(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
另外，上述内部交联剂优选为水溶性，关于其溶解度，优选相对于25℃的水100g能溶解0.1g以上，更优选能溶解1g以上。
上述内部交联剂的使用量相对于全部单体优选为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0.07～0.2摩尔％的范围。通过使该使用量在上述范围内，可以得到所希望的颗粒状吸水剂。另外，该使用量过少时，有凝胶强度降低且可溶水成分增加的倾向，该使用量过多时，有吸水倍率降低的倾向，因此不优选。
本发明中，优选运用将规定量的内部交联剂预先添加至单体水溶液并与聚合同时进行交联反应的方法。另一方面，除了该方法以外，也可以采用在聚合中或聚合后添加内部交联剂来进行后交联的方法、使用自由基聚合引发剂来进行自由基交联的方法、或使用电子射线或紫外线等活性能量射线来进行辐射交联的方法等。另外，也可以并用这些方法。
本发明中，从提高得到的颗粒状吸水剂的物性的观点考虑，也可以在单体水溶液的制备时添加下述的物质。
具体地，可以优选以50重量％以下、更优选以20重量％以下、进一步优选以10重量％以下、特别优选以5重量％以下(下限为0重量％)的方式添加淀粉、淀粉衍生物、纤维素、纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸(盐)及/或聚丙烯酸(盐)交联体等亲水性高分子，或可以优选以5重量％以下、更优选以1重量％以下、进一步优选以0.5重量％以下(下限为0重量％)的方式添加碳酸盐、偶氮化合物、气泡等发泡剂、表面活性剂、螯合剂及/或链转移剂等。
另外，上述物质不限于被添加至单体水溶液的方式，也可以为在聚合途中添加的方式，也可以并用这些方式。
另外，若使用水溶性树脂或吸水性树脂作为亲水性高分子，则可得到接枝聚合物或吸水性树脂组合物(例如，淀粉-丙烯酸聚合物或PVA-丙烯酸聚合物等)。这些聚合物及吸水性树脂组合物也属于本发明的范畴。
本工序中，在制备单体水溶液时添加上述的各物质。该单体水溶液中的单体成分的浓度没有特别限定，但从颗粒状吸水剂的物性的观点考虑，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％，特别优选为40～60重量％的范围。
另外，聚合方式采用水溶液聚合或反相悬浮聚合时，也可以根据需要并用水以外的溶剂。此时的溶剂的种类没有特别限定。
另外，上述“单体成分的浓度”为下述式(4)所求出的值，其中，单体水溶液的重量中不包括接枝成分及吸水性树脂、以及反相悬浮聚合中的疏水性溶剂的重量。
单体成分的浓度(重量％)
＝(单体成分的重量)/(单体水溶液的重量)×100 (4)
〔3-2〕聚合工序
本工序为，使以丙烯酸(盐)为主成分的水溶液聚合而得到含水凝胶状交联聚合物(本说明书中有时称为“含水凝胶”)的工序。
进行上述聚合工序时，可以使用过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、叔丁基过氧化氢、过氧化氢或2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐等自由基聚合引发剂、或紫外线或电子射线等活性能量射线等。
另外，若使用自由基聚合引发剂，则可以并用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁或L-抗坏血酸等还原剂来进行氧化还原聚合，但优选使用选自偶氮化合物或过氧化物的热分解性自由基引发剂，也可使用水溶性(相对于25℃的水100g，优选能溶解1g以上，更优选能溶解10g以上)的聚合引发剂。
上述自由基引发剂优选被添加至聚合工序的反应体系中。上述“聚合工序的反应体系”为能引发水溶性不饱和单体的聚合的反应体系，是指能产生含水凝胶的反应体系。因此“聚合工序的反应体系”只要含有水溶性不饱和单体，则没有特别限定，可以含有内部交联剂、链转移剂或α-羟基羧酸(盐)等。
上述自由基聚合引发剂的添加时机为上述聚合工序前及/或聚合工序途中，不包括聚合工序后。
另外，本说明书中，“聚合工序前”是指单体的聚合开始前。另外，“聚合工序途中”是指单体的聚合开始后到结束为止的期间。另外，“聚合工序后”是指单体的聚合结束以后。
单体的聚合是否已经开始，可以根据聚合所引起的聚合物温度上升来判断。具体地，温度上升若为3℃以上(优选为5℃以上)，则可以判断为单体的聚合已经开始。
另外，单体的聚合是否结束，可以根据聚合时的温度上升是否到达峰值、及残留单体量是否为5重量％以下等来判断。
这些自由基聚合引发剂的使用量(特别是热分解性自由基引发剂)相对于全部单体优选为0.051～1.000摩尔％，更优选为0.054～0.2000摩尔％，最优选为0.058～0.1000摩尔％。
另外，上述聚合工序中，也能进行大批量聚合、反相悬浮聚合或沉淀聚合，但从性能面及聚合易控制性考虑，优选使用单体的水溶液或水分散液来进行水溶液聚合。该聚合方法记载于例如美国专利第4625001号说明书、美国专利第4769427号说明书、美国专利第4873299号说明书、美国专利第4093776号说明书、美国专利第4367323号说明书、美国专利第4446261号说明书、美国专利第4683274号说明书、美国专利第4690996号说明书、美国专利第4721647号说明书、美国专利第4738867号说明书、美国专利第4748076号说明书及美国专利申请公开2002/40095号说明书等。
如上所述，聚合工序中，优选控制含水凝胶状交联聚合物的支化密度。控制含水凝胶状交联聚合物的支化密度的方法没有特别限定，可例举使用含高浓度单体的单体水溶液进行薄层静置聚合的方法(方法1)、及在减压下进行发泡聚合的方法(方法2)。
关于方法1，通过使用高浓度的单体水溶液进行薄层静置聚合，则容易控制温度，其结果是，容易使含水凝胶状交联聚合物的分子量均匀，可以更有效地得到具有上述物性的颗粒状吸水剂。上述单体水溶液中的单体的浓度优选为30重量％～60重量％，更优选为35重量％～55重量％，进一步优选为40重量％～50重量％。
另外，作为进行薄层静置聚合的方法，可列举将单体水溶液夹在玻璃板间来进行聚合的方法。此时的玻璃板之间的距离(即，单体水溶液层的厚度)优选为1～10mm，更优选为1～7mm，进一步优选为1～3mm。另外，进行聚合时的温度优选为40～70℃，更优选为50～60℃。
关于方法2，通过在减压下进行单体水溶液的聚合工序，则容易在聚合时进行除热，其结果是，容易使聚合物的分子量均匀，可以更有效地得到具有上述物性的吸水性树脂粉末。此时，优选在密闭容器内进行聚合工序。另外，该密闭容器内的压力优选为95kPa以下，更优选为90kPa以下，进一步优选为85kPa以下，特别优选为80kPa以下。该压力的下限没有特别限定，但该压力优选为50kPa以上。上述单体水溶液中的单体的浓度优选为30重量％～60重量％，更优选为35重量％～55重量％，进一步优选为40重量％～50重量％。
另外，本制造方法优选进一步包括下述的工序。
〔3-3〕凝胶粉碎工序
本工序为对上述聚合中或聚合后的含水凝胶状交联聚合物(以下，称为“含水凝胶”)进行凝胶粉碎的工序。通过对上述含水凝胶进行凝胶粉碎，可以一同实现吸水速度和渗液性。
本工序中可以使用的凝胶粉碎装置没有特别限定，可列举批次型或连续型的双臂型捏合机等、具备多个旋转搅拌桨的凝胶粉碎机、单轴挤出机、双轴挤出机及绞肉机等。其中，优选在前端具有多孔板的螺杆型挤出机，这可例举日本国公开专利公报“特开2000-63527号公报”中公开的螺杆型挤出机。
〔3-4〕干燥工序
本工序为对经凝胶粉碎工序而得到的颗粒状含水凝胶进行干燥来得到干燥聚合物的工序。
作为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、滚筒干燥机干燥、与疏水性有机溶剂的共沸脱水干燥、或使用了高温水蒸气的高湿干燥等各种干燥方法，其中优选热风干燥。干燥风量优选为0.01～10m/sec，更优选为0.1～5m/sec的范围。
干燥工序中的干燥温度优选为100～250℃，更优选为130～220℃，进一步优选为150～200℃。若为100℃以上的温度，则可以使吸水性树脂内部的聚合物链充分变化，因此可以进一步增大诸物性的提升效果。另外，若为250℃以下，则可以防止对吸水性树脂的损伤，其结果是可以抑制可溶水成分量的上升，可以进一步增大诸物性的提升效果。另外，虽然这里用热介质温度来规定干燥温度，但对于微波等这类不能用热介质温度来规定的情况，则用材料温度来规定干燥温度。干燥温度只要在上述温度范围内，则可以为恒定温度，也可以为变动温度。
干燥时间依赖于聚合物的表面积、含水率及干燥机的种类，因此以达到目标含水率的方式来选择干燥时间。干燥时间优选为10～120分钟，更优选为20～90分钟，进一步优选为30～60分钟。若为10分钟以上的时间，则可以使吸水性树脂内部的聚合物链充分变化，因此可以进一步增大诸物性的提升效果。另外，若为120分钟以下，则可以防止对吸水性树脂的损伤，其结果是可以抑制可溶水成分量的上升，可以进一步增大诸物性的提升效果。
本工序中，干燥后的吸水性树脂(干燥聚合物)的固体成分量(由后述的测定方法测定)优选为90重量％以上，更优选为95重量％以上。若固体成分变少，则不仅流动性会变差而给制造带来障碍，而且存在不能粉碎吸水性树脂或不能控制成特定粒度分布的忧患。因此存在不能得到诸物性提升效果的忧患。
〔3-5〕粉碎工序及分级工序
本工序为对干燥聚合物进行粉碎及分级来得到吸水性树脂粉末的工序。另外，本工序与上述“〔3-2〕凝胶粉碎工序”的不同点在于粉碎对象物已经过了干燥工序。通过本工序，为了能将吸水性树脂粉末的粒度控制为特定的粒度，以提高物性。
粉碎工序中使用的粉碎机没有特别限定，可以使用例如辊磨机这样的辊式粉碎机、锤磨机这样的锤式粉碎机、冲击式粉碎机、切磨机、涡轮研磨机、球磨机或快速磨机(Flash mill)等。其中，为了控制粒度分布，优选辊磨机。
分级工序中，能使用各种筛或分级机，没有特别限定，可以使用例如振动筛(非重量平衡驱动式、共振式、振动马达式、电磁式或圆轨迹振动式等)、面内运动筛(水平运动式、水平圆-直线运动式或3维圆运动式等)、可动网式筛、强制搅拌式筛、网面振动式筛、风力筛或声波筛等，优选使用振动筛或面内运动筛。筛的网眼径优选为1000μm～300μm，更优选为900μm～400μm，进一步优选为710μm～450μm的范围。只要在这些范围内，则物性得到提高，从而能获得更佳的粒度分布。
得到的吸水性树脂粉末的形状一般为不定形破碎状、球状、纤维状、棒状、大致球状、偏平状等一次颗粒(single particle)或造粒颗粒，但若为不定形破碎状，则其例如用于吸收体时可以容易地固定，因此优选。
本工序中得到的吸水性树脂粉末中，粒径为150μm以下的颗粒的比例优选为5重量％以下，更优选为4重量％以下，进一步优选为3重量％以下。这里，本说明书中，粒径是用JIS标准筛(JIS Z8801-1(2000))来规定的。另外，“粒径为150μm以下的颗粒”是指可以筛过网眼径150μm的JIS标准筛的吸水性树脂粉末。
若粒径为150μm以下的颗粒的比例为5重量％以下，则在制造吸水性树脂粉末时，能更可靠地防止吸水性树脂粉末中所含的微粒的飞散所导致的安全卫生上的问题，并能进一步抑制得到的颗粒状吸水剂的物性降低。
从提高物性的观点考虑，上述吸水性树脂粉末的重均粒径(D50)优选为200～600μm，更优选为300μm～500μm，进一步优选为320μm～480μm，特别优选为340μm～460μm的范围。若重均粒径为200～600μm，则可以得到渗液性及吸收速度优异的吸水性树脂粉末。当在例如尿布中使用这样的吸水性树脂时，可以进一步抑制漏液等。
另外，粒度分布的对数标准偏差(σζ)优选为0.20～0.50，更优选为0.25～0.45，进一步优选为0.27～0.43，特别优选为0.29～0.41的范围。若粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.20～0.50，则可以得到渗液性优异及吸收体对液体的吸入速度优异的吸水性树脂粉末。
另外，上述粒度要求不限针对上述的吸水树脂粉末，也适用于表面交联后的吸水性树脂(以下，称为“吸水性树脂颗粒”)及作为最终制品的颗粒状吸水剂。因此，优选以维持上述粒度的方式进行表面交联，更优选在表面交联工序以后设置分级工序来进行粒度调整。
〔3-6〕表面交联工序
本工序是在经过上述工序而得到的吸水性树脂粉末的表面层(距吸水性树脂粉末表面数10μm的部分)进一步形成交联密度高的部分的工序，由混合工序、加热处理工序及冷却工序构成。
通过在吸水性树脂的表面附近用表面交联剂实施交联，可以减少溶胀后的吸水性树脂在受压时发生的液体逆渗量。因此能提高AAP及SFC。其结果是，可以得到如下效果：吸水性树脂被用于吸收体时，受压下的液体逆渗(通称返湿：Re-Wet)少，并且能获得吸收体对液体的吸入速度优异的吸收体。
(共价键性表面交联剂)
本发明中使用的表面交联剂没有特别限定，可以例示有机或无机的表面交联剂。其中，从颗粒状吸水剂的物性及表面交联剂的操作性的观点考虑，优选会与羧基反应的有机表面交联剂。具体可列举多元醇化合物、环氧化合物、多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、及碳酸亚烷基酯化合物。其中，可以优选使用包括多元醇化合物、碳酸亚烷基酯化合物或噁唑烷酮化合物的、需在高温下反应的脱水反应性交联剂。
另一方面，若不使用脱水反应性交联剂，则具体的表面交联剂可列举美国专利第6228930号、美国专利第6071976号及美国专利第6254990号等中例示的化合物。例如可举出：单、二、三或四丙二醇、1,3-丙二醇、甘油、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇及山梨糖醇等多元醇化合物；乙二醇二缩水甘油醚及缩水甘油等环氧化合物；碳酸亚乙酯等碳酸亚烷基酯化合物；氧杂环丁烷化合物；2-咪唑烷酮等环状尿素化合物等。
关于上述表面交联剂的使用量，优选相对于吸水性树脂粉末100重量份，在0.001～10重量份、更优选在0.01～5重量份的范围内适当决定。优选与表面交联剂一起使用水。使用的水的量相对于吸水性树脂粉末100重量份优选为0.5～20重量份、更优选为0.5～10重量份的范围。并用无机表面交联剂和有机表面交联剂时，相对于吸水性树脂粉末100重量份，优选无机表面交联剂及有机表面交联剂各自在0.001～10重量份、更优选在0.01～5重量份的范围内使用。
将表面交联剂或其水溶液与吸水性树脂粉末混合时，可以使用亲水性有机溶剂等。若使用亲水性有机溶剂，则可例举：甲醇等低级醇类；丙酮等酮类；二噁烷等醚类；N,N-二甲基甲酰胺等酰胺类；二甲基亚砜等亚砜类；乙二醇等多元醇等。
相对于吸水性树脂粉末100重量份，亲水性有机溶剂的使用量优选为0～10重量份，更优选为0～5重量份的范围。另外，向吸水性树脂粉末混合交联剂溶液时，可在不妨碍本发明效果的范围内，例如优选以0～10重量份、更优选以0～5重量份、进一步优选以0～1重量份的方式使不溶水性微粒粉体及/或表面活性剂共存于中。所用的表面活性剂或其使用量在美国专利7473739号等中有例示。
混合上述吸水性树脂粉末和表面交联剂的混合方法没有特别限定，例如可例举：在亲水性有机溶剂中浸渍吸水性树脂粉末，根据需要使表面交联剂溶解于水及/或亲水性有机溶剂中，并将它们混合的方法；对吸水性树脂粉末喷雾或滴入表面交联剂、或者溶解在水及/或亲水性有机溶剂中的表面交联剂，并加以混合的方法等。
对于上述表面交联剂的混合，适合使用纵型或横型的高速旋转搅拌型的混合机。该混合机的转数优选为100～10,000rpm，更优选为300～2,000rpm。另外，吸水性树脂粉末在装置内的滞留时间优选为180秒以内，更优选为0.1～60秒，进一步优选为1～30秒的范围。
将上述吸水性树脂粉末和表面交联剂混合后，通常优选进行加热处理来进行交联反应。上述加热处理温度(热介质温度)虽取决于所使用的表面交联剂，但优选为40℃以上250℃以下、更优选为150℃以上250℃以下的范围。若加热处理温度为40℃以上，则可以进一步改善AAP及SFC等吸收特性。若加热处理温度为250℃以下，则可以防止吸水性树脂粉末的劣化及劣化引起的各种物性降低。加热处理时间优选为1分钟以上且2小时以下，更优选为5分以上且1小时以下的范围。
也可以采用使用自由基聚合引发剂的表面交联方法(美国专利第4783510号及国际公布第2006/062258号)、或在吸水性树脂表面聚合单体的表面交联方法(美国申请公开第2005/048221号、美国申请公开第2009/0239966号及国际公布第2009/048160号)来代替上述用表面交联剂进行的表面交联。
〔3-7〕多价金属盐添加工序
本工序是在经过上述表面交联工序而得到的吸水性树脂颗粒中添加多价金属盐的工序。特别优选在表面交联时或表面交联后进行本工序。通过添加多价金属盐(优选为3价的水溶性多价金属盐)，可以在不大幅降低颗粒状吸水剂的AAP的同时使SFC提高。
在混合上述多价金属盐时，优选以水溶液的形式混合。为了防止水溶液向吸水性树脂内部浸透及扩散，含有多价金属盐的水溶液中的水溶性多价金属盐的浓度优选相对于饱和浓度为50％以上，更优选为60％以上，进一步优选为70％以上，特别优选为80％以上，最优选为90％以上。当然，也可以以饱和浓度使用。另外，至少含多价金属盐的水溶液中也可以共存上述亲水性有机溶剂及/或乳酸(或其盐)等有机酸(或其盐)。该情况下，至少可抑制多价金属盐向吸水性树脂内部浸透及扩散，混合性也能提高，因此优选。
作为本工序中使用的多价金属盐的具体例，可例举选自Zn、Be、Mg、Ca、Sr、Al、Fe、Mn、Ti、Zr、Ce、Ru、Y及Cr等中的金属的硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、有机酸盐及卤化物(氯化物等)等，也可进一步列举日本特开2005-11317号公报中记载的多价金属盐等。
另外，多价金属盐中最优选使用3价的水溶性金属盐。作为3价的水溶性多价金属盐的具体例，可例示出氯化铝、多氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、硫酸钾铝、硫酸钠铝、钾明矾、铵明矾、钠明矾、铝酸钠、氯化铁(III)、氯化铈(III)、氯化钌(III)、氯化钇(III)及氯化铬(III)等。
另外，从尿等吸收液的溶解性方面考虑，也优选使用具有结晶水的盐。特别优选的物质为铝化合物，其中，优选使用氯化铝、多氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、双硫酸钾铝、双硫酸钠铝、钾明矾、铵明矾、钠明矾或铝酸钠，特别优选使用硫酸铝，最适宜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)。这些多价金属盐可以单独使用，也可以并用2种以上。
相对于吸水性树脂颗粒，多价金属盐的添加量优选为0.001质量％以上且5质量％以下，更优选为0.01质量％以上且1质量％以下。
〔4〕颗粒状吸水剂的用途
本发明的颗粒状吸水剂具有优异的吸水特性，因此可以作为各种用途的吸水保水剂使用。例如可以用于：纸尿布、生理用卫生巾、失禁护垫及医疗用护垫等吸收性物品中的吸水保水剂；水苔代替物、土壤改质改良剂、保水剂及农药效力持续剂等农园艺用保水剂；内装壁材用防凝露剂及水泥添加剂等建筑用保水剂；缓释控制剂、保冷剂、一次性暖贴、污泥凝固剂、食品用保鲜剂、离子交换管柱材料、淤泥或油的脱水剂、干燥剂、或湿度调整材料等。另外，上述颗粒状吸水剂特别适合在纸尿布或生理用卫生巾等便、尿或血液的吸收用卫生材料中使用。
另外，上述颗粒状吸水剂可以用作含有该颗粒状吸水剂的吸收体。通过使上述吸收体与适当的原材料组合，例如可以制成可较好用作为卫生材料吸收层的吸收体。上述颗粒状吸水剂用于吸收体时，诸物性优异，因此可以得到液体吸入快、且吸收体表层的残液量少、非常优异的吸收体。
吸收体是指，吸收血液、体液或尿等的纸尿布、生理用卫生巾、失禁护垫、或医疗用护垫等吸收性物品中所用的由颗粒状吸水剂和其他原材料组成的成形组合物。作为使用的原材料的例子，可列举纤维素纤维。作为纤维素纤维的具体例，可例示出来自木材的机械制纸浆、化学浆、半化学浆及溶解浆等木材纸浆纤维、以及人造丝及乙酸酯等人造纤维素纤维等。优选的纤维素纤维为木材纸浆纤维。这些纤维素纤维可以含有一部分尼龙及/或聚酯等合成纤维。在将上述颗粒状吸水剂作为吸收体的一部分使用时，吸收体中所含的上述颗粒状吸水剂的重量优选为20重量％以上，更优选为30重量％以上，进一步优选为40重量％以上，特别优选为60重量％以上。吸收体中所含的本发明的颗粒状吸水剂的重量只要为20重量％以上，就可以得到更充分的效果，因而优选。
为了用上述颗粒状吸水剂和纤维素纤维得到吸收体，可以适当选择用于得到吸收体的公知手段，例如有在由纤维素纤维构成的纸或垫子散布上述颗粒状吸水剂或根据需要用它们夹持上述颗粒状吸水剂的方法、或将纤维素纤维和颗粒状吸水剂均匀混合的方法等。优选将颗粒状吸水剂和纤维素纤维干式混含后压缩的方法。通过该方法，能显著抑制颗粒状吸水剂从纤维素纤维的脱落。优选在加热下进行压缩，其温度范围例如为50℃以上且200℃以下。
若吸收体用于纸尿布、生理用卫生巾、失禁护垫或医疗用护垫等卫生材料，则优选含有以下结构：(a)与穿着者身体邻接配置的具液体透过性的正面垫片、(b)离开穿着者身体而与穿着者衣类邻接配置的具液体不透过性的背面垫片(back sheet)、及(c)在正面垫片与背面垫片之间配置的吸收体。吸收体可以为二层以上，也可以与纸浆层等一起使用。
本发明不限于上述的各实施方式，能在权利要求所示的范围内进行各种变更，将不同的实施方式中分别开示的技术手段适当组合而得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。此外，通过将各实施方式中分别公开的技术手段组合，可以形成新的技术特征。
本发明也可以是如下方案。
本发明的颗粒状吸水剂的上述可溶水成分的重均分子量可以为200,000～1,000,000Da。
本发明的颗粒状吸水剂的加压下吸水倍率可以为20g/g以上。
本发明的颗粒状吸水剂的食盐水导流性可以为10×10-7·cm3·s·g-1以上。
本发明的颗粒状吸水剂的吸水时间可以为42秒以下。
本发明的颗粒状吸水剂的自由溶胀速度可以为0.28g/(g·s)以上。
本发明的颗粒状吸水剂的上述水解处理后的支化度可以为2.5以下。
本发明的颗粒状吸水剂可以通过共价键性表面交联剂而经过了表面交联。
本发明的颗粒状吸水剂可以含有多价金属盐。
本发明的颗粒状吸水剂中，粒径低于150μm的颗粒的比例可以为5重量％以下。
〔实施例〕
以下，通过实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。
颗粒状吸水剂的诸性能是通过以下的方法测定的。只要无特别指明，则下述的测定均在室温(20～25℃)、湿度50RH％的条件下进行。另外，对于测定对象物为颗粒状吸水剂以外的情况，只要无特别指明，则均将颗粒状吸水剂换成对象物来理解。
<离心机保持量(CRC)>
本发明的颗粒状吸水剂的CRC是依据EDANA法(ERT441.2-02)来测定的。
<加压下吸水倍率(AAP)>
本发明的颗粒状吸水剂的AAP是依据EDANA法(ERT442.2-02)来测定的。但其中将负重条件变更为4.83kPa(0.7psi)。
<食盐水导流性(SFC)>
本发明的颗粒状吸水剂的SFC是依据美国专利第5669894号中记载的测定方法来测定的。
<重均粒径(D50)及粒度分布的对数标准偏差(σζ)>
本发明的颗粒状吸水剂的重均粒径(D50)及粒度分布的对数标准偏差(σζ)是依据国际公布第2004/69915号中记载的测定方法来测定的。
<粒径低于150μm的颗粒的比例>
关于本发明的颗粒状吸水剂的粒径低于150μm的颗粒的比例，进行了与上述重均粒径(D50)及粒度分布的对数标准偏差(σζ)的测定方法同样的分级操作，并根据筛过网眼径150μm的筛的量来求出了能筛过网眼径150μm筛的颗粒的比例(重量％)。
<可溶水成分量(Ext)>
本发明的颗粒状吸水剂的Ext是依据EDANA法(ERT470.2-02)来测定的。
<水解处理后的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)、支化度、及支化密度>
(试样制备)
向250mL容量的带盖的塑料容器中量取0.90重量％氯化钠水溶液200.0g，在该水溶液中加入颗粒状吸水剂1.00g并用搅拌子旋转搅拌16小时，由此得到了溶胀凝胶。使用滤纸1枚(ADVANTEC东洋株式会社制造；商品名：(JIS P 3801、No.2)；厚度0.26mm；阻挡粒径5μm)抽滤该溶胀凝胶，然后在滤纸上注流0.90重量％氯化钠水溶液100.0g来洗涤。将溶胀凝胶回收至250mL容量的带盖的塑料容器中，量取0.90重量％氯化钠水溶液200.0g倒入容器，并用搅拌子旋转搅拌2小时，由此除去了溶胀凝胶中所含的水溶性成分。
(溶胀凝胶的水解)
在聚丙烯制的试验管(内径1.8cm、长度15～18cm)中加入通过上述方法洗涤后的溶胀凝胶600mg及0.1mol/L氢氧化钠水溶液(和光纯药工业株式会社制，容量分析用)10g，并盖上聚丙烯制塞子。对该试验管遮光，在80℃下进行了3周时间的静置处理。3周后，吸水性树脂因水解而成为了溶液状。水解后的吸水性树脂的不溶成分通常为5重量％以下，优选为3重量％以下，更优选为0重量％。若不溶成分超过5重量％，则可以通过追加0.1mol/L氢氧化钠水溶液、延长水解期间、或增高静置温度来将水解后的吸水性树脂的不溶成分控制在期望范围。
将如此得到的溶液用以下的溶剂进行4倍稀释，并将其滤过过滤器(GL Sciences公司制GL chromatodisk、水体系25A、孔径0.2μm)。对该溶液在以下的测定条件下进行了测定。
(GPC测定条件)
使用Viscotech公司制造的TDA302(注册商标)进行了测定。关于装置构成，使用的是装载有尺寸排阻色谱柱、折射率检测器、光散射检测器及毛细管粘度计的装置。
测定装置及测定条件如下所述。
自动采样泵：Viscotechs公司制造的GPCmax
保护柱：OHpak SB-G(昭和电工株式会社制)
管柱：将2根OHpak SB-806MHQ(昭和电工株式会社制)串接使用
检测器：Viscotechs公司制造的TDA302(体系内温度保持在30℃)
溶剂：磷酸2氢钠2水合物60mM-磷酸氢2钠12水合物20mM-叠氮化钠400ppm水溶液(pH6.35～6.38)
流速：0.5mL/min
注入量：100μL
本测定中使用的纯水是充分除去杂质后的纯水。另外，向装置中注入足够量的溶剂，然后在检测值的基线稳定的状态下进行了测定。特别是在光散射检测器无噪音峰的状态下进行了测定。
装置校正是使用聚氧乙二醇(重均分子量(Mw)21966、分子量分布(Mw/Mn＝1.0)、差示折射率(dn/dc)＝0.132、溶剂折射率1.33)作为标准物来进行的。
颗粒状吸水剂若是由含丙烯酸及/或其盐99摩尔％以上的单体聚合而得的产物，则针对作为分析对象的聚合物，以差示折射率(dn/dc)0.12、溶剂折射率1.33来进行了测定。另外，若颗粒状吸水剂中共聚有超过1摩尔％的除丙烯酸及/或其盐以外的单体，则可以测定其高分子在上述溶剂中表现出的固有差示折射率(dn/dc)，并使用该差示折射率数值。
确认测定结果的谱图，若光散射强度测定结果的峰中含大量噪音，则重新进行了测定。
用Viscotek Omni SEC4.6.2(注册商标)软件来收集及分析了折射率、光散射强度、粘度的数据。根据由折射率(RI)及光散射强度(角度7°)LALS、粘度计(DP)得出的数据，计算了重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)、分子量分布(Mw/Mn)、支化度(Branches)及支化密度(Branch Freq.)。另外，在支化度及支化密度的测定中，将以下的值及计算方法适用于了该软件的Branching Parameters，所计算的分子量的上限及下限没有限定。
MH Exponent(a)：0.8741
MH Intercept(logK)：－4.4152g/mol
Structure Factor：0.75
Repeat Factor：100000
Branching Calculation：Random,polydisperse(tri-functional)。
<可溶水成分的重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)及分子量分布(Mw/Mn)>
(试样制备)
使用了上述<可溶水成分量(Ext)>栏目中采用的滤液。若试样浓度较高，则适当使用GPC溶液来稀释，以使聚合物成分的浓度为0.5mg/mL左右。
(测定条件)
在与上述GPC测定条件同样的条件下进行了测定。
<自由溶胀速度(FSR)>
在25mL玻璃制烧杯(直径32～34mm，高度50mm)中加入颗粒状吸水剂1.00g。此时，使加入烧杯的颗粒状吸水剂的顶面水平(根据需要，可以通过小心敲打烧杯等方式来使颗粒状吸水剂表面水平)。
接着，在50mL的玻璃制烧杯中量取调温至23℃±0.2℃的0.90重量％氯化钠水溶液20g，测定了上述氯化钠水溶液与玻璃制烧杯的合计重量(重量W6[g])。向装有颗粒状吸水剂的25mL烧杯中，小心且快速地注入所量取的氯化钠。在注入的氯化钠水溶液与颗粒状吸水剂接触的同时，开始计测时间。接着，从约20°角度方向，肉眼观察烧杯中注入的氯化钠水溶液的顶面，当颗粒状吸水剂吸收了氯化钠水溶液而使得起初为顶面的氯化钠水溶液表面与吸收了氯化钠水溶液后的颗粒状吸水剂的表面发生了换位时，便在该时刻结束时间计测(时间ts[s])。
接着，测定了注入氯化钠水溶液后的50mL玻璃制烧杯的重量(重量W7[g])。由式(5)求出了注入的氯化钠水溶液的重量(重量W8[g])，通过式(6)求出了FSR。
W8[g]＝W6－W7 (5)
FSR[g/(g·s)]＝W8/(ts×颗粒状吸水剂的重量[g]) (6)
<吸水时间(Vortex)>
在预先制备好的0.90重量％氯化钠水溶液1,000重量份中添加了作为食品添加剂的食蓝1号0.02重量份，由此制备了溶液，并将液温调节至了30℃(±0.5℃)。在100mL容量的烧杯中量取上述溶液50mL，使用具特氟隆(注册商标)覆膜的圆筒型搅拌子(长度40mm、粗8mm)以600rpm进行搅拌，且在搅拌过程中投入后述实施例或比较例中得到的颗粒状吸水剂2.0g，并测定了吸水时间(秒)。
吸水时间的始点及终点以JIS K 7224(1996年度)“高吸水性树脂的吸水速度试验方法解说”中的记载为基准。测定了因吸水性树脂吸收生理盐水而使得旋转中的搅拌片被发生凝胶化的生理盐水包覆的时间(从截面看，覆盖成V字状)，由此将该时间作为吸水时间(秒)来进行了评价。
<吸水性树脂粉末的固体成分量>
吸水性树脂粉末的固体成分量表示的是吸水性树脂粉末中的、不会在180℃挥发的成分的占比。其与含水率的关系如下式(7)所示。
固体成分量[重量％]＝100－含水率[重量％] (7)
固体成分量的测定方法如下。
在底面直径约5cm的铝杯(重量W0)中量取约1g的吸水性树脂粉末(重量W1)，在180℃的无风干燥机中静置3小时，使其干燥。测定了干燥后的“铝杯+吸水性树脂粉末”的重量(W2)，并由下式(8)求出固体成分量。
固体成分量[重量％]＝((W2－W0)/W1)×100 (8)
<扩散吸收时间>
通过以下记载的方法，测定了扩散吸收时间[sec]。测定中，使用了图1所示概观的扩散吸收时间测定装置。图1是表示扩散吸收时间的测定中使用的测定装置的结构示意图。
在内部尺寸为长401mm、宽151mm、高30mm且外部尺寸为长411mm、宽161mm、高35mm的丙烯酸树脂制托盘1的中央部，以从两端各自空开50mm的方式，沿着两个长度方向内壁分别贴附了宽10mm、长300mm的双面胶带(nichiban株式会社制的双面胶带nicetack NW-10)2。在这些双面胶带2上，以不产生皱纹的方式贴附了厚0.1mm、长300mm、宽150mm的纸巾(将日本制纸Crecia株式会社制造的KimWipes L-100切成上述尺寸后的纸巾)3。于纸巾3上，在分别与丙烯酸树脂制托盘1的两个长度方向内壁相距15mm的内侧部分，以长300mm、宽120mm的范围均匀散布了13.5g的颗粒状吸水剂4(基重375g/m2)。另外，在散布前对丙烯酸树脂制托盘1的壁面进行了防静电处理，以避免产生静电。
在散布的颗粒状吸水剂4上载置正面垫片5。关于正面垫片5的位置，其按照与丙烯酸树脂制托盘1内壁的间距在长度方向上左右相等且在宽度方向上前后相等的方式配置。
作为正面垫片5，使用了从Unicharm株式会社制造的商品名妈咪宝贝TAPE TYPE L号(2014年6月在日本购入，包装底面的编号：404088043)取出的垫片。取出的垫片的尺寸为长14cm、宽39cm、重3.3g～3.6g。由于尿布中的纸浆等通过粘接剂而附着，因此将之充分除去后再使用。
在正面垫片5上，载置了长390mm、宽90mm、厚0.63mm的金属丝网6(JIS金属丝网、不锈钢制、20目)。在该金属丝网6上进一步载置了在中央部具有内径30mm的圆筒形投入孔7的丙烯酸树脂制上盖8(长400mm、宽150mm、厚20mm、圆筒部高100mm)。
图2是表示扩散吸收时间的测定中使用的测定装置的上盖及托盘的外观图，(a)为上盖的俯视图，(b)为上盖的侧视图，(c)为托盘的俯视图，(d)为托盘的侧视图。
图2的(a)中，a表示投入孔7的内径，b及c分别表示上盖8的长度及宽度。图2的(b)中，d对应投入孔7的圆筒部的高度，e对应上盖8的厚度。
图2的(c)示出了丙烯酸树脂制托盘1中的纸巾3的位置关系。图2的(c)中，f及g示出纸巾3处于从两个纵内壁各距离50.5mm的内侧部分，h表示纸巾3的横向尺寸(300mm)。i表示丙烯酸树脂制托盘1的横向内尺寸(401mm)，j表示丙烯酸树脂制托盘1的纵向内尺寸及纸巾3的纵向尺寸(151mm)。k表示丙烯酸树脂制托盘1的横向内尺寸与横向外尺寸的差(5mm)。l表示丙烯酸树脂制托盘1的纵向内尺寸与纵向外尺寸的差(5mm)。
另外，图2的(d)中，m表示丙烯酸树脂制托盘1的横向外尺寸(411mm)，n表示丙烯酸树脂制托盘1的高度(35mm)。
在该上盖8上，进一步以对颗粒状吸水剂4均等施重的方式载置了法码9(材质：不锈钢)。此时，以上述金属丝网6、丙烯酸树脂制上盖8及法码9的总重量成为7578g的方式，调整了法码9的重量等(相对于颗粒状吸水剂散布面积的负重压强为2.07kPa)。
从扩散吸收时间测定装置的投入孔7，用5秒钟投入了温度被调整为37±0.5℃的0.9重量％氯化钠水溶液(优选相对于该氯化钠水溶液1000g用0.04g蓝色1号着色)75g。投入的氯化钠水溶液边透过金属丝网6边在金属丝网6上扩散，被颗粒状吸水剂4吸收。将网眼之间保持的液体全部被吸收完的时间定为第1次扩散吸收时间[sec]。
接着，将扩散吸收时间测定装置放入调温至37℃的干燥机中并保温，保温1小时后，进行了上述水溶液的第2次投入，将金属丝网6的网眼之间保持的水溶液被全部吸收完的时间定为第2次扩散吸收时间[sec]。接着将扩散吸收时间测定装置放入调温至37℃的干燥机中并保温，保温1小时后，进行了上述水溶液的第3次投入，将金属丝网6的网眼之间保持的水溶液被全部吸收完的时间定为第3次扩散吸收时间[sec]。
<劣化扩散吸收时间>
上述的扩散吸收时间的测定中，使用了将L-抗坏血酸0.5g溶解于0.9重量％氯化钠水溶液(优选相对于该氯化钠水溶液1000g用0.04g蓝色1号着色)999.5g而成的水溶液，并进行了同样的操作。
〔实施例1〕
在内径50mm、容量120mL的聚丙烯制容器中混合丙烯酸23.2g、聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量(Mw)523Da)0.135g(相对于丙烯酸为0.080摩尔％)、2.0重量％的二乙三胺5乙酸·3钠水溶液0.071g、离子交换水22.2g及48.5重量％氢氧化钠水溶液9.6g，由此制备了溶液(A)。
边用磁搅拌子进行搅拌，边在开放体系下用约5秒钟向调温为45℃的上述溶液(A)中添加48.5重量％氢氧化钠水溶液9.8g来混合，从而制备了单体水溶液(1)。另外，由于在该混合过程中产生的中和热及溶解热，该单体水溶液(1)的液温上升至了约80℃。
之后，在得到的单体水溶液(1)的温度降到78℃时，添加4.5重量％过硫酸钠水溶液1.01g，搅拌了约3秒钟。之后，在开放体系下，将得到的反应液(1)注入了不锈钢制皿盘。
上述不锈钢制皿盘的尺寸为内径88mm、高20mm。这里，使用热板(NEO HOTPLATEH1-1000，株式会社井内盛荣堂制)事先将上述不锈钢制皿盘的表面温度加热至了50℃。
供给了上述反应液(1)后，迅速用具有排气口的玻璃制容器覆盖不锈钢制皿盘，并用真空泵抽吸，以使罩内压力成为85kPa。另外，罩外压力为101.3kPa(常压)。
在上述不锈钢制皿盘中注入上述反应液(1)后，不久就开始了聚合。聚合过程中，边产生水蒸气，边朝上地向四方八方膨胀发泡，之后收缩到比底面稍大的尺寸。该膨胀收缩在约1分以内结束。在聚合容器(即，用玻璃制容器覆盖不锈钢制皿盘而成的物品)内保持3分钟后，取出了含水凝胶状交联聚合物(以下，称为“含水凝胶”)(1)。
用具有以下规格的螺杆挤出机(绞肉机)将得到的含水凝胶(1)凝胶粉碎。上述螺杆挤出机在其前端具备多孔板，该多孔板的直径为82mm、孔径为8.0mm、孔数为33个、厚度为9.5mm。另外，关于凝胶粉碎的条件，含水凝胶(1)的投入量约为360g/分钟，且边与凝胶的投入同时地以50g/分钟的方式添加90℃的去离子水，边进行了凝胶粉碎。
将上述凝胶粉碎后的含水凝胶(1)在网眼径850μm的不锈钢制金属丝网上摊开，在190℃下进行了30分钟热风干燥。接着，用辊磨机(有限会社井之口技研公司制、WML型辊粉碎机)将经该干燥操作而得到的干燥聚合物(1)粉碎，然后使用网眼径710μm及网眼径175μm的JIS标准筛进行了分级。
通过上述一连串的操作，得到了不定形破碎状的吸水性树脂粉末(1)。表1示出得到的吸水性树脂粉末(1)的诸物性。
接着，对得到的吸水性树脂粉末(1)100g，均匀混合了由碳酸亚乙酯0.4g、丙二醇0.6g、去离子水2.6g及聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单硬脂酸酯(花王株式会社制)0.001g(相对于吸水性树脂为10ppm)组成的表面交联剂溶液，然后对得到的混合物(1)在212℃下加热处理了35分钟。加热处理后，强制冷却至60℃，进一步粉碎至能够筛过网眼径850μm的JIS标准筛，由此得到了表面交联后的吸水性树脂粉末(以下，称为“吸水性树脂颗粒”)(1)。这里，上述加热处理是以吸水性树脂颗粒(1)的CRC处于26.7～27.7g/g范围内的方式来实施的。
接着，对上述吸水性树脂颗粒(1)100g添加由27重量％硫酸铝水溶液(氧化铝换算量为8重量％)1重量份、60重量％乳酸钠水溶液0.3重量份及1,2-丙二醇0.025重量份组成的混合液1.2g。添加后，在无风条件下，在60℃下干燥了30分钟。之后，将得到的颗粒粉碎至能够筛过网眼径850μm的JIS标准筛，然后将粉碎后的颗粒30g装入直径6cm、高11cm的玻璃制容器，并加入直径6mm的玻璃珠10g，接着将该容器安装到油墨混合器(东洋精机制作所；制品No.488；装置详情在日本特开平9-235378号公报中有公开)上，以800cycle/min(CPM)振荡了10分钟。
振荡10分钟后，用网眼径2mm的JIS标准筛除去玻璃珠，得到了颗粒状吸水剂(1)。
针对经上述操作而得到的颗粒状吸水剂(1)，测定了其CRC、AAP、FSR、Vortex、SFC、可溶水成分量、可溶水成分的重均分子量、可溶水成分的分子量分布、水解处理后的重均分子量、水解处理后的分子量分布及水解处理后的支化密度，且计算了EXI(＝CRC/Ln(可溶水成分量))。结果示于表2及3中。
〔实施例2〕
将实施例1中的添加4.5重量％过硫酸钠水溶液时的单体水溶液温度变更为79℃，且将罩内压力变更为70kPa，除此以外进行了与实施例1同样的操作，得到了不定形破碎状的吸水性树脂粉末(2)及颗粒状吸水剂(2)。表1中示出得到的吸水性树脂粉末(2)的诸物性，表2及表3中示出颗粒状吸水剂(2)的诸物性。
〔实施例3〕
将实施例1中的添加48.5重量％氢氧化钠水溶液时的溶液(A)的温度变更为50℃，且将添加4.5重量％过硫酸钠水溶液时的单体水溶液温度变更为81.5℃，且将罩内压力变更为80kPa，除此以外进行了与实施例1同样的操作，得到了不定形破碎状的吸水性树脂粉末(3)及颗粒状吸水剂(3)。表1中示出得到的吸水性树脂粉末(3)的诸物性，表2及表3中示出颗粒状吸水剂(3)的诸物性。
〔实施例4〕
将实施例1中的添加4.5重量％过硫酸钠水溶液时的单体水溶液温度变更为78.5℃，且将罩内压力变更为90kPa，除此以外进行了与实施例1同样的操作，得到了不定形破碎状的吸水性树脂粉末(4)及颗粒状吸水剂(4)。表1中示出得到的吸水性树脂粉末(4)的诸物性，表2及表3中示出颗粒状吸水剂(4)的诸物性。
〔实施例5〕
将实施例1中的添加4.5重量％过硫酸钠水溶液时的单体水溶液温度变更为78.5℃，且将罩内压力变更为72kPa，除此以外进行了与实施例1同样的操作，得到了不定形破碎状的吸水性树脂粉末(5)及颗粒状吸水剂(5)。在表1中示出得到的吸水性树脂粉末(5)的诸物性，在表2及表3中示出颗粒状吸水剂(5)的诸物性。
〔比较例1〕
除了将实施例1中的罩内压力变更为常压(101.3kPa)以外，进行了与实施例1同样的操作，得到了不定形破碎状的比较吸水性树脂粉末(1)及比较颗粒状吸水剂(1)。表1中示出得到的比较吸水性树脂粉末(1)的诸物性，表2及表3中示出比较颗粒状吸水剂(1)的诸物性。
〔比较例2〕
将比较例1中的添加48.5重量％氢氧化钠水溶液时的溶液(A)的温度变更为50℃，且将添加4.5重量％过硫酸钠水溶液时的单体水溶液温度变更为84.5℃，除此以外进行了与比较例1同样的操作，得到了不定形破碎状的比较吸水性树脂粉末(2)及比较颗粒状吸水剂(2)。表1中示出得到的比较吸水性树脂粉末(2)的诸物性，表2及表3中示出比较颗粒状吸水剂(2)的诸物性。
〔比较例3〕
除了将比较例1中的添加4.5重量％过硫酸钠水溶液时的单体水溶液温度变更为73℃以外，进行了与比较例1同样的操作，得到了不定形破碎状的比较吸水性树脂粉末(3)及比较颗粒状吸水剂(3)。表1中示出得到的比较吸水性树脂粉末(3)的诸物性，表2及表3中示出比较颗粒状吸水剂(3)的诸物性。
〔比较例4〕
将从2012年12月在泰国购入的纸尿布(DSG公司制：商品名“BabyLovePlayPants”)取出的吸水性树脂作为了比较颗粒状吸水剂(4)。表2及表3中分别示出该比较颗粒状吸水剂(4)的诸物性。
〔比较例5〕
将从2013年11月在泰国购入的纸尿布(SCA公司制：商品名“Drypers DRYPantz”)取出的吸水性树脂作为了比较颗粒状吸水剂(5)。表2及表3中分别示出该比较颗粒状吸水剂(5)的诸物性。
〔实施例6〕
将离子交换水10g和48.5重量％氢氧化钠水溶液13.23g充分混合，由此制备了溶液(B)。将丙烯酸15.84g和聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量(Mw)523Da)0.092g(0.080摩尔％)充分混合，由此制备了溶液(C)。将过硫酸钾0.0594g和离子交换水5.76g充分混合，由此制备了溶液(D)。
将溶液(B)装入内径50mm、容量120mL的聚丙烯制容器，使用磁搅拌子进行搅拌且边通过水浴进行冷却边少量地逐步添加溶液(C)，并进一步添加溶液(D)，由此得到了单体水溶液(2)。该操作中，以溶液温度不超过30℃的方式控制了冷却温度。使用气孔20μm、球径10mm的脱气球，以2L/分钟的流量向单体水溶液(2)导入15分钟氮气。之后，在导入氮气后的单体水溶液(2)中添加四甲基乙二胺0.0128g，并搅拌10秒钟，由此得到了反应液(2)。
在厚1mm、宽26cm、长26cm的硅片的中央切掉宽25cm、长25cm的部分而制得了模框，用厚5mm、宽30cm、长30cm的2张玻璃板夹住该模框并用夹具固定四边，由此制作了在内部具有厚1mm、宽25cm、长25cm的空间的聚合装置。用氮气充满该装置内部，之后注入反应液(2)。之后，在温度60℃的干燥机内，以聚合装置的厚度方向与水平方向一致方式竖立静置聚合装置，并开始加热。此时的反应液(2)的厚度为1mm。在干燥机内静置约1小时后，反应液(2)的流动性降低，可知反应正在进行。加热6小时后取出了聚合装置，并从中取出了含水凝胶状交联聚合物(以下，称为“含水凝胶”)(2)。
用具有以下规格的螺杆挤出机(绞肉机)将得到的含水凝胶(2)凝胶粉碎。上述螺杆挤出机在其前端具备多孔板，该多孔板的直径为82mm、孔径为8.0mm、孔数为33个、厚度为9.5mm。另外，关于凝胶粉碎的条件，含水凝胶(2)的投入量约为360g/分钟，且边与凝胶的投入同时地以50g/分钟的方式添加90℃的去离子水，边进行了凝胶粉碎。
将上述凝胶粉碎后的含水凝胶(2)在网眼径850μm的不锈钢制金属丝网上摊开，在190℃下进行了30分钟热风干燥。接着，用辊磨机(有限会社井之口技研公司制、WML型辊粉碎机)将经该干燥操作而得到的干燥聚合物(2)粉碎，然后使用网眼径710μm及网眼径175μm的JIS标准筛进行了分级。
通过上述一连串的操作，得到了不定形破碎状的吸水性树脂粉末(6)。表1中示出得到的吸水性树脂粉末(6)的诸物性。
接着，对得到的吸水性树脂粉末(6)100g，均匀混合了由碳酸亚乙酯0.4g、丙二醇0.6g、去离子水2.6g及聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单硬脂酸酯(花王株式会社制)0.001g(相对于吸水性树脂为10ppm)组成的表面交联剂溶液，然后将得到的混合物在212℃下加热处理了35分钟。加热处理后，强制冷却至60℃，进一步粉碎至能筛过网眼径850μm的JIS标准筛，由此得到了表面交联后的吸水性树脂粉末(以下，称为“吸水性树脂颗粒”)(6)。这里，上述加热处理是以吸水性树脂颗粒(6)的CRC处于26.7～27.7g/g范围内的方式来实施的。
接着，对上述吸水性树脂颗粒(6)100g添加由27重量％硫酸铝水溶液(氧化铝换算量为8重量％)1重量份、60重量％乳酸钠水溶液0.3重量份及1,2-丙二醇0.025重量份组成的混合液1.2g。添加后，在无风条件下，在60℃下干燥了30分钟。之后，将得到的颗粒粉碎至能够筛过网眼径850μm的JIS标准筛，然后将粉碎后的颗粒30g装入直径6cm、高11cm的玻璃制容器，并加入直径6mm的玻璃珠10g，接着将该容器安装到油墨混合器(东洋精机制作所；制品No.488；装置详情在日本特开平9-235378号公报中有公开)上，以800cycle/min(CPM)振荡了10分钟。
振荡10分钟后，用网眼径2mm的JIS标准筛除去玻璃珠，得到了颗粒状吸水剂(6)。
针对经上述操作而得到的颗粒状吸水剂(6)，测定了其CRC、AAP、FSR、Vortex、SFC、可溶水成分量、可溶水成分的重均分子量、可溶水成分的分子量分布、水解处理后的重均分子量、水解处理后的分子量分布、水解处理后的支化密度，且计算了EXI(＝CRC/Ln(可溶水成分量))。结果示于表2及3中。
〔实施例7〕
除了将实施例1的聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量(Mw)523Da)变更为三羟甲基丙烷三丙烯酸酯0.0667g(相对于丙烯酸为0.070摩尔％)以外，进行了与实施例1同样的操作，得到了不定形破碎状的吸水性树脂粉末(7)及颗粒状吸水剂(7)。表1中示出得到的吸水性树脂粉末(7)的诸物性，表2及表3中示出颗粒状吸水剂(7)的诸物性。
〔比较例6〕
除了将实施例6的聚合装置的模框厚度变更为8mm以外，进行了与实施例6同样的操作，得到了不定形破碎状的比较吸水性树脂粉末(6)及比较颗粒状吸水剂(6)。表1中示出得到的比较吸水性树脂粉末(6)的诸物性，表2及表3中示出比较颗粒状吸水剂(6)的诸物性。
〔实施例8〕
使用实施例1中得到的颗粒状吸收剂(1)来测定了扩散吸收时间及劣化扩散吸收时间。在测定后，触摸正面垫片，结果无粘滑感，除去正面垫片观察内部，结果发现吸水性树脂维持为凝胶形状。测定结果示于表4中。
〔比较例7〕
使用比较例1中得到的比较颗粒状吸收剂(1)来测定了扩散吸收时间及劣化扩散吸收时间。在测定后，触摸正面垫片，结果有粘滑感，除去正面垫片观察内部，结果发现吸水性树脂有劣化，存在无法维持形状的部位。测定结果示于表4中。
[表1]
Figure BDA0001420968480000371
[表2]
Figure BDA0001420968480000372
[表3]
Figure BDA0001420968480000381
[表4]
Figure BDA0001420968480000382
(总结)
如表3所示，实施例1～7中得到的颗粒状吸水剂(1)～(7)的EXI、可溶水成分的分子量分布、水解处理后的重均分子量及水解处理后的支化密度都在本发明所述的范围内。与此相比，比较例1中得到的比较颗粒状吸水剂(1)的EXI、可溶水成分的分子量分布、水解处理后的重均分子量及水解处理后的支化密度都在本发明所述的范围外。比较例2中得到的比较颗粒状吸水剂(2)的可溶水成分的分子量分布及水解处理后的重均分子量在本发明所述的范围外。比较例3中得到的比较颗粒状吸水剂(3)的EXI、可溶水成分的分子量分布及水解处理后的支化密度在本发明所述的范围外。比较例4中得到的比较颗粒状吸水剂(4)的水解处理后的支化密度在本发明所述的范围外。比较例5中得到的比较颗粒状吸水剂(5)的可溶水成分的分子量分布在本发明所述的范围外。比较例6中得到的比较颗粒状吸水剂(6)的水解处理后的重均分子量在本发明所述的范围外。
即，在颗粒状吸水剂满足以下全部条件的情况下，能实现诸物性优异的颗粒状吸水剂，这些条件为：EXI为11.5以上，可溶水成分的分子量分布为1.0～4.8，并且，用0.9重量％氯化钠水溶液使颗粒状吸水剂溶胀而成的凝胶600mg在10mL的0.1N氢氧化钠水溶液中以80℃条件静置处理3周时间后的重均分子量为450,000～1,800,000Da，且该溶胀、静置处理后的支化密度为0.100以下。
另外，根据实施例8及比较例7，可知在吸收体中使用有满足上述全部条件的颗粒状吸水剂的情况下，耐劣化性强，且表现出稳定的吸水性能(即，耐尿性优异)。
由此，在吸收体中使用有本发明的颗粒状吸水剂的情况下，可以提供液体吸入性优异、高性能的吸收体。
〔产业上的可利用性〕
本发明可以在各种用途的吸水剂或保水剂中利用。特别是本发明适合在纸尿布及生理用卫生巾等吸收性物品中使用。

Claims (54)

1.一种颗粒状吸水剂，其特征在于，
其以聚丙烯酸及/或其盐系吸水性树脂为主成分且满足以下的(a)～(d)：
(a)由下式(1)
EXI＝离心机保持量/Ln(可溶水成分量) (1)
所表达的EXI为11.5以上；
(b)由下式(2)
分子量分布＝重均分子量/数均分子量 (2)
所表达的可溶水成分的分子量分布为1.0～4.8；
(c)水解处理后的重均分子量为450,000～1,800,000Da；
(d)水解处理后的支化密度为0.100以下，其中所述水解处理如下：将用0.9重量％氯化钠水溶液使所述颗粒状吸水剂溶胀并进一步除去可溶水成分后而得到的凝胶600mg，在10mL的0.1N氢氧化钠水溶液中以80℃条件静置3周时间。
2.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述EXI为11.7以上。
3.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述EXI为12.0以上。
4.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述可溶水成分的分子量分布为2.0～4.6。
5.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述可溶水成分的分子量分布为2.5～4.3。
6.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述可溶水成分的分子量分布为3.0～4.0。
7.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述水解处理后的重均分子量为500,000～1,800,000Da。
8.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述水解处理后的重均分子量550,000～1,800,000Da。
9.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述水解处理后的重均分子量600,000～1,800,000Da。
10.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述水解处理后的重均分子量650,000～1,800,000Da。
11.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述水解处理后的支化密度为0.080以下。
12.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述水解处理后的支化密度为0.060以下。
13.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述水解处理后的支化密度为0.050以下。
14.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其中，所述水解处理后的支化密度为0.045以下。
15.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述可溶水成分的重均分子量为200,000～1,000,000Da。
16.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述可溶水成分的重均分子量为250,000～1,000,000Da。
17.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述可溶水成分的重均分子量为300,000～1,000,000Da。
18.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，加压下吸水倍率为20g/g以上。
19.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，加压下吸水倍率为21g/g以上。
20.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，加压下吸水倍率为22g/g以上。
21.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，加压下吸水倍率为23g/g以上。
22.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，加压下吸水倍率为30g/g以下。
23.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，食盐水导流性为10×10-7·cm3·s·g-1以上。
24.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，食盐水导流性为20×10-7·cm3·s·g-1以上。
25.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，食盐水导流性为30×10-7·cm3·s·g-1以上。
26.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，食盐水导流性为50×10-7·cm3·s·g-1以上。
27.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，食盐水导流性为70×10-7·cm3·s·g-1以上。
28.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，食盐水导流性为90×10-7·cm3·s·g-1以上。
29.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，吸水时间为42秒以下。
30.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，吸水时间为40秒以下。
31.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，吸水时间为35秒以下。
32.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，自由溶胀速度为0.28g/(g·s)以上。
33.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，自由溶胀速度为0.30g/(g·s)以上。
34.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，自由溶胀速度为0.35g/(g·s)以上。
35.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述水解处理后的支化度为2.5以下。
36.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述水解处理后的支化度为2.0以下。
37.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述水解处理后的支化度为1.8以下。
38.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述水解处理后的支化度为1.5以下。
39.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述水解处理后的支化度为1.3以下。
40.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述水解处理后的支化度为1.0以下。
41.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，通过共价键性表面交联剂而进行了表面交联。
42.根据权利要求41所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述共价键性表面交联剂为与羧基反应的有机表面交联剂。
43.根据权利要求42所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述与羧基反应的有机表面交联剂选自多元醇化合物、环氧化合物、多胺化合物或其与卤代环氧化合物的缩合物、噁唑啉化合物、单噁唑烷酮化合物、二噁唑烷酮化合物、聚噁唑烷酮化合物及碳酸亚烷基酯化合物。
44.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，含有多价金属盐。
45.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，粒径低于150μm的颗粒的比例为5重量％以下。
46.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述颗粒状吸水剂的离心机保持量为23g/g以上。
47.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述颗粒状吸水剂的离心机保持量为25g/g以上。
48.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述颗粒状吸水剂的离心机保持量为26g/g以上。
49.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述颗粒状吸水剂的离心机保持量为34g/g以下。
50.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述颗粒状吸水剂的离心机保持量为33g/g以下。
51.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述颗粒状吸水剂的可溶水成分量为50重量％以下。
52.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述颗粒状吸水剂的可溶水成分量为35重量％以下。
53.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述颗粒状吸水剂的可溶水成分量为25重量％以下。
54.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂，其特征在于，所述颗粒状吸水剂的可溶水成分量为15重量％以下。
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