CN107847905A - 颗粒状吸水剂 - Google Patents

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Abstract

以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为主成分并经过了表面交联且满足以下物性(1)~(3)的、对吸收性物品非常有用的颗粒状吸水剂。(1)粒径150μm以上且低于850μm的颗粒的比例为90重量%以上,(2)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为5500以上,(3)以Rec.CRC/CRC所规定的恢复率为1.05~1.20。

Description

颗粒状吸水剂
技术领域
本发明涉及颗粒状吸水剂。本发明更具体地涉及表现出非常优越的吸水特性及渗液性的颗粒状吸水剂。
背景技术
吸水性树脂(SAP/Super Absorbent Polymer:超吸收性聚合物)是水溶胀性的不溶水性高分子凝胶化剂,其应用于纸尿布、生理用卫生巾等吸收性物品、农园艺用保水剂以及工业用阻水剂等各种领域。
近年,这些纸尿布、生理用卫生巾、失禁垫等卫生用品不断向高功能化及薄型化发展,每一张该类卫生用品中吸水剂的用量以及相对于由吸水剂及亲水性纤维等构成的整个吸收体的吸水剂含量呈增长趋势。即,本领域正在研究通过减少毛体积比重小的亲水性纤维,并且增加吸水性优秀且毛体积比重大的吸水剂的用量,从而提高吸收体中吸水剂的比率,在不降低吸水量的前提下实现卫生用品的薄型化。
虽然单纯从储存液体的观点来看,这些降低亲水性纤维的比率并增加吸水剂的含量的卫生用品是优选的,但是如果考虑到实际使用中液体的分配及扩散,这些卫生用品其实是存在问题的。
由于吸水剂吸水而会变为柔软的凝胶状,所以若每单位体积中的吸水剂的量增多,吸水后就会引起凝胶阻塞现象而显著降低卫生用品中液体的扩散性。其结果是离液体难以到达的卫生用品中心较远位置上的吸水剂无法有效发挥功能,无法充分体现增加吸水剂含量的效果,从而使实际使用条件下的卫生用品的吸收能力比理论量低很多。
为了避免这些问题并维持吸收体的吸收能力,亲水性纤维及吸水剂的比率自然会受到限制,而卫生用品的薄型化也达到了极限。
关于用于评价卫生用品中凝胶阻塞改善情况的指标,例如可以举出:表示加压下吸水特性的加压下吸水倍率(Absorbency Against Pressure:AAP或者Performance UnderPressure:PUP)及食盐水导流性(Saline Flow Conductivity:以下简称为SFC/专利文献1)等。
已知的可改善凝胶阻塞的公知技术有:通过表面处理来使吸水剂的内部交联密度与外部交联密度不同的技术、将作为渗液性提高剂的无机微粒、多价金属盐等无机化合物及阳离子性高分子化合物与表面处理相结合的技术、改善吸水性能特别是液体扩散性的技术、控制表面交联处理的反应环境的技术(专利文献1~39)。
另外,近年来,发展中国家出现了纸尿布使用率上升的倾向,在这些贫困的国家中,从减少购买尿布的费用的观点来看,将使用过一次的纸尿布稍微用水清洗之后,供再次使用的需求可能增高。并且,发达国家也迎来了高龄化社会,与过去的高龄者相比,近年来高龄者中饮酒者的比例不断增加,而他们中的尿布常用者可能在排出水一样稀薄的尿液之后才排出一般的尿液。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1:美国专利6297319号公报(2001年8月2日公开)
专利文献2:美国专利6372852号公报(2002年4月16日公开)
专利文献3:美国专利6265488号公报(2001年7月24日公开)
专利文献4:美国专利6809158号公报(2004年8月26日公开)
专利文献5:美国专利4734478号公报(1988年3月29日公开)
专利文献6:美国专利4755562号公报(1988年7月5日公开)
专利文献7:美国专利4824901号公报(1989年4月25日公开)
专利文献8:美国专利6239230号公报(2001年3月29日公开)
专利文献9:美国专利6559239号公报(2003年3月6日公开)
专利文献10:美国专利6472478号公报(2002年10月29日公开)
专利文献11:美国专利6657015号公报(2003年12月2日公开)
专利文献12:美国专利5672633号公报(1997年9月30日公开)
专利文献13:欧洲专利公开第0940149号公报(1999年9月8日公开)
专利文献14:国际公布第2006/033477号小册子(2006年3月30日公开)
专利文献15:美国专利7201941号公报(2005年3月3日公开)
专利文献16:美国专利4783510号公报(1988年11月3日公开)
专利文献17:欧洲专利第1824910号公报(2007年8月29日公开)
专利文献18:国际公布第2002-100451号小册子(2002年12月19日公开)
专利文献19:美国专利5610208号公报(1997年3月11日公开)
专利文献20:国际公布第92/000108号小册子(1992年9月1日公开)
专利文献21:国际公布第98/49221号小册子(1998年11月5日公开)
专利文献22:国际公布第00/53644号小册子(2000年9月14日公开)
专利文献23:国际公布第00/53664号小册子(2000年9月14日公开)
专利文献24:国际公布第01/074913号小册子(2001年10月11日公开)
专利文献25:国际公布第2002/020068号小册子(2002年3月14日公开)
专利文献26:国际公布第2002/022717号小册子(2002年3月21日公开)
专利文献27:国际公布第2005/080479号小册子(2005年9月1日公开)
专利文献28:国际公布第2007/065834号小册子(2007年6月14日公开)
专利文献29:国际公布第2008/092842号小册子(2008年8月7日公开)
专利文献30:国际公布第2008/092843号小册子(2008年8月7日公开)
专利文献31:国际公布第2008/110524号小册子(2008年9月18日公开)
专利文献32:国际公布第2009/080611号小册子(2009年7月2日公开)
专利文献33:日本国公告专利公报“特公平4-46617号公报”(1986年11月14日公开)
专利文献34:国际公布第00/46260号小册子(2000年8月10日公开)
专利文献35:欧洲专利第1191051号说明书(2002年3月27日公开)
专利文献36:国际公布第2011/117263号小册子(2011年9月29日公开)
专利文献37:国际公布第09/125849号小册子(2009年10月15日公开)
专利文献38:韩国专利第2011/0049072号说明书(2011年5月12日)
专利文献39:日本国公表专利公报“特表2011-527360号公报”(2011年10月27日公开)
发明内容
(发明要解决的课题)
鉴于上述背景,预计在不久的将来,在用于纸尿布等吸收性物品的吸收体领域中时,对于即使溶胀了一次之后也能维持液体吸收速度且液体逆渗量少的颗粒状吸水剂的需求将快速增高。
此外,近年来高龄尿布使用者不断增加,与幼儿用纸尿布相比,高龄者用尿布需要具备在高负荷下吸收尿的性能,因此,在不久的将来,在用于纸尿布等吸收性物品的吸收体领域中时,预计对于即使在高受压下也液体吸收速度优越且液体的逆渗量少的颗粒状吸水剂的需求将快速增高。
尽管通过上述专利文献所公开的制造方法,实现了吸水性树脂的渗液性及加压下吸收倍率的提高,但现状是对于提高在纯水中溶胀了一次之后的物性的研究还不充分,需要进一步提高物性。并且,对于提高在高负荷下的吸收性能的研究也不充分,需要进一步提高物性。
因此,本发明要解决的课题是提供:即使吸水性树脂被多次使用且被在高负荷下使用,也不影响纸尿布等吸收性物品的吸收性能而能维持渗液性及加压下吸水倍率的颗粒状吸水剂。
(解决课题的手段)
为解决上述课题,本发明人锐意研究,结果发现对于具有特定粒度分布的颗粒状吸水剂,通过将其在生理盐水中的吸水倍率与其在纯水中溶胀之后再次浸渍于生理盐水时的吸水倍率的比控制在特定范围,能够得到如下的颗粒状吸水剂:在用于纸尿布等吸收性物品的吸收体领域中时,即使溶胀·收缩了一次之后,以及即使在高负荷的条件下,也能维持液体的吸收速度且液体的逆渗量少。从而完成了本发明。
即,本发明的颗粒状吸水剂是以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为主成分并经过了表面交联且满足以下物性(1)~(3)的颗粒状吸水剂。
(1)粒径150μm以上且低于850μm的颗粒的比例为90重量%以上,
(2)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为5500以上,
(3)以Rec.CRC/CRC所规定的恢复率为1.05~1.20。
此外,本发明的吸收体是含有上述颗粒状吸水剂的吸收体。
另外,本发明的吸收性物品是含有上述颗粒状吸水剂的吸收性物品。
(发明的效果)
本发明的颗粒状吸水剂即使在纯水中溶胀了之后也表现出高加压下吸水倍率及渗液性。由此,本发明的颗粒状吸水剂、以及使用该了颗粒状吸水剂的吸收体及吸收性物品表现出如下特性:即使溶胀了一次之后,且即使在高负荷下,也能维持液体的吸收速度且液体的逆渗少。所以能够起到可提供具有优越物性的纸尿布、生理用卫生巾及医疗用保血剂等吸收性物品的效果。
附图说明
图1是测定AAP(加压下吸水倍率)及Rec.AAP(恢复AAP)的装置的截面图。
图2是测定SFC(食盐水导流性)及Rec.SFC(恢复SFC)的装置的截面图。
图3是测定SFC(食盐水导流性)及Rec.SFC(恢复SFC)的装置的截面图。
图4是测定颗粒状吸水剂的弹性模量的装置的部分外观图。
图5是测定扩散吸收时间的测定装置的结构概略图。
图6是测定扩散吸收时间的测定装置的上盖及托盘的外观图。图6(a)是上盖的俯视图,图6(b)是上盖的侧视图,图6(c)是托盘的俯视图,图6(d)是托盘的侧视图。
图7是示出Rec.CRC/CRC(恢复率)与EMI(弹性模量指数)的关联的图表。
<附图标记说明>
100 测定装置
101 圆筒状槽
102 金属网
103 颗粒状吸水剂
104 活塞
105 砝码
106 金属缸
107 玻璃过滤器
108 滤纸
109 0.9%氯化钠水溶液
200 测定装置
201 容器
202 玻璃管
203 0.69%氯化钠水溶液
204 树脂制配管
205 阀门
250 测定装置
251 圆筒状槽
252 金属网
254 颗粒状吸水剂
255 金属网
256 活塞
257 孔
260 盖
261 砝码
262 金属缸
263 玻璃过滤器
264 人造尿
300 流变仪
301 皿(收纳部)
302 溶胀凝胶
303 平行板(板状体)
304 旋转轴
400 扩散吸收时间测定装置
401 丙稀酸树脂制托盘
402 双面胶带
403 纸巾
404 吸收体
405 正面垫片
406 金属网
407 投入孔
408 上盖
409 砝码
具体实施方式
以下,对本发明的颗粒状吸水剂及该颗粒状吸水剂的制造方法进行详细说明,但是本发明的范围不拘泥于这些说明,除了以下的示例以外,也可在不影响本发明主旨的范围内适当进行变更、实施。
具体地,本发明不限定为下列各实施方式,可在权利要求所示的范围内进行各种变更,对不同实施方式中分别公开的技术手段进行适当组合而得到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”
本发明中的“吸水性树脂”是指水溶胀性的不溶水性高分子凝胶化剂。这里,“水溶胀性”是指ERT441.2-02中规定的CRC(离心机维持量)为5g/g以上,“不溶水性”是指ERT470.2-02中规定的Ext(可溶水成分量)为50重量%以下。
上述吸水性树脂可视其用途来适当设计,并无特别限定,但优选是含羧基的不饱和单体进行交联聚合后而得到的亲水性交联聚合物。另外,其并不限全量(100重量%)均为聚合物,也可以是在维持上述性能的前提下经表面交联后的产物、以及含有添加剂等的组合物。
上述“吸水性树脂”是将上述亲水性交联聚合物粉碎为粉末状的树脂。为便于区分,本说明书中将进行表面处理或表面交联前的吸水性树脂称为“吸水性树脂粉末”,将进行了表面处理或表面交联后的吸水性树脂称为“吸水性树脂颗粒”。
此外,无论是各工序中得到的形状不同的吸水性树脂(其形状例如可举出片状、纤维状、膜状、凝胶状等),还是含有添加剂等的吸水性树脂组合物,本说明书中将它们统称为“吸水性树脂”。并且,将作为最终产品的吸水性树脂称为“颗粒状吸水剂”。
(1-2)“聚丙烯酸(盐)”
本发明中的“聚丙烯酸(盐)”是指:根据需要而含有接枝成分且以作为重复单元的丙烯酸、丙烯酸盐、或它们之组合(本说明书中将这些统称为“丙烯酸(盐)”)为主成分的聚合物。
具体而言,本发明中的“聚丙烯酸(盐)”是指如下聚合物:在供进行聚合的全部单体(内部交联剂除外)当中,丙烯酸(盐)的含量必须占50摩尔%~100摩尔%,优选占70摩尔%~100摩尔%,进而优选占90摩尔%~100摩尔%,尤其优选实质占100摩尔%。
另外,所使用的聚合物若是聚丙烯酸(盐),则其当中必须含水溶性盐。上述水溶性盐(中和盐)的主成分优选是一价的盐,更优选是碱金属盐或铵盐,进而优选是碱金属盐,尤其优选是钠盐。
(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法(EDANARecommended Test Methods)的简称。本发明中,除非特别指明,均依准于ERT正本(公知文献:2002年改定)来进行测定。
(1-3-1)“CRC”(ERT441.2-02)
“CRC”是Centrifuge Retention Capacity(离心下维持量)的简称,意指吸水性树脂的无加压下的吸水倍率(也称为“吸水倍率”)。具体的“CRC”是指,将0.20g吸水性树脂放入无纺布袋中之后,浸渍在过剩量的0.9重量%氯化钠水溶液中,自由溶胀30分钟,然后用离心机(250G)去除水分3分钟后的吸水性树脂的吸水倍率(单位;g/g)。
(1-3-2)“AAP”(ERT442.2-02)
“AAP”是Absorption Against Pressure(耐压下吸收性)的简称,意指吸水性树脂的加压下吸水倍率。具体的“AAP”是指,使吸水性树脂0.90g在2.06kPa(0.3psi)的负荷下于过剩量的0.9重量%氯化钠水溶液中溶胀1小时后的吸水倍率(单位;g/g)。另外,虽然ERT442.2-02中记载为“Absorption Under Pressure”,但这实质上与AAP为同一内容。此外,有时会根据不同目的,将负荷条件变更为4.83kPa(0.7psi)
(1-3-3)“Ext”(ERT470.2-02)
“Ext”是Extractables(可溶性)的简称,意指吸水性树脂的可溶水成分量(可溶水 成分的量)。具体的“Ext”是指:将吸水性树脂1.0g添加到0.9重量%氯化钠水溶液200mL中, 以500rpm搅拌16小时后溶解在水溶液中的物质的量(单位;重量%)。另外,可溶水成分量是 通过pH滴定来测定的。
(1-3-4)“PSD”(ERT420.2-02)
“PSD”是Particle Size Distribution(颗粒尺寸分布)的简称,指经筛分级所测得的吸水性树脂的粒度分布。这里,重均粒径(D50)及粒度分布的对数标准差(σζ)是利用与美国专利第7638570号所述的“(3)Mass-Average Particle Diameter(D50)andLogarithmic Standard Deviation(σζ)of Particle Diameter Distribution”相同的方法进行测定的。
(1-4)其他物性
(1-4-1)“SFC”
本发明中的“SFC”是Saline Flow Conductivity(食盐水导流性)的简称,是指0.69重量%氯化钠水溶液相对于处于2.07kPa负荷下的吸水性树脂的渗液性(单位;×10-7·cm3·s·g-1)。SFC的值越大,则意味着吸水性树脂具有更高的液体透过性。渗液性可根据美国专利第5849405号说明书所述的SFC试验方法进行测定。
(1-4-2)“FSR”
本发明中的“FSR”是Free Swell Rate(自由溶胀速度)的简称,是指:1g吸水性树脂吸收0.9重量%氯化钠水溶液20g时的速度(单位;g/(g·s))。
(1-4-3)“Vortex(涡流法)值”
本发明中的“Vortex值”是指:根据JIS K7224所述的“高吸水性树脂的吸水速度试验法”而求取的吸水时间,是2g吸水性树脂吸收0.9重量%氯化钠水溶液50g所需的时间(单位;秒)。
(1-4-4)“Rec.CRC”
本发明中的“Rec.CRC(恢复CRC)”是指:吸水性树脂在纯水中溶胀了一次之后,使用离心机去除水分(或乙醇置换后风干),然后,在0.9重量%的氯化钠水溶液中再次溶胀后的无加压下吸水倍率(单位;g/g)。另外,具体的测定方法将在实施例中进行说明。
此外,将Rec.CRC与上述CRC的比(Rec.CRC/CRC)称为“恢复率”。
(1-4-5)“Rec.AAP”
本发明中的“Rec.AAP(恢复AAP)”是指:在纯水中溶胀了之后的吸水性树脂对0.9重量%氯化钠水溶液的加压下吸水倍率(单位;g/g)。另外,具体的测定方法将在实施例中进行说明。
(1-4-6)“Rec.SFC”
本发明中的“Rec.SFC(恢复SFC)”是指:0.69重量%氯化钠水溶液相对于处在负荷2.07kPa下的、在纯水中溶胀了之后的吸水性树脂的渗液性(单位;×10-7·cm3·s·g-1)。另外,具体的测定方法将在实施例中进行说明。
(1-4-7)“弹性模量指数”“Elastic Modulus Index”
本发明中的“弹性模量指数”是指:用溶胀凝胶颗粒的理论表面积及CRC,对弹性模量进行修正后的值,是评价吸水性树脂性能时的指标值。此外,本说明书中有时也将“弹性模量指数”缩略表记为“EMI”。另外,上述“溶胀凝胶颗粒”是指:利用纯水使吸水性树脂溶胀而得到的溶胀凝胶的颗粒。另外,具体的测定方法将在实施例中进行说明。
(1-4-8)“扩散吸收时间”
本发明中的“扩散吸收时间”是指:吸水性树脂、或者在0.9重量%氯化钠水溶液中溶胀后的吸水性树脂相对于0.9重量%氯化钠水溶液75g的加压下吸水时间(单位;秒)。将未经溶胀的吸水性树脂吸收上述水溶液全量的时间作为第1次扩散吸收时间。从第1次开始投入上述水溶液时起经过10分钟后,第2次投入上述水溶液,将溶胀过一次的吸水性树脂吸收上述水溶液全量的时间作为第2次扩散吸收时间。同样,间隔10分钟后,投入上述水溶液,将溶胀过两次的吸水性树脂吸收上述水溶液全量的时间作为第3次扩散吸收时间。另外,具体的测定方法将在实施例中进行说明。
(1-5)其他
本说明书中,表达范围的“X~Y”是指“X以上、Y以下”。重量单位“t(吨)”是指“公吨(Metric ton)”。另外,只要无特别注明,则“ppm”均指“重量ppm”。“重量”和“质量”,“重量%”和“质量%”,“重量份”和“质量份”均作为同义语来使用。此外,“~酸(盐)”是指“~酸及/或其盐”,“(甲基)丙烯”是指“丙烯及/或甲基丙烯”。
〔2〕颗粒状吸水剂的物性
本发明的颗粒状吸水剂是以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为主成分的、经过了表面交联且满足以下物性(1)~(3)的颗粒状吸水剂。
(1)粒径150μm以上且低于850μm的颗粒的比例为90重量%以上;
(2)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为5500以上;
(3)以Rec.CRC/CRC所规定的恢复率为1.05~1.20。
以下,对本发明的颗粒状吸水剂的物性进行详细说明。
(2-1)CRC(离心下维持量)
本发明的颗粒状吸水剂的CRC优选是23g/g以上,更优选是25g/g以上,进而优选是26g/g以上。上限值优选高的值,但是并无特别限定,从与其他物性的平衡的观点来看,上限值优选是50g/g。更优选是40g/g。
因此,本发明中的上述CRC可在上述上下限的范围内适当选择。例如,可举出23g/g~50g/g、23g/g~40g/g、25g/g~40g/g、26g/g~50g/g等。
另外,上述CRC为23g/g以上,则吸收量增加,可较好地适用于纸尿布等吸收性物品的吸收体。此外,上述CRC为45g/g以下,则对尿及血液等体液等的吸收速度提高,能较好地适用于高吸水速度型的纸尿布等。上述CRC可通过内部交联剂及表面交联剂等来进行控制。
(2-2)AAP(加压下吸水倍率)
本发明的颗粒状吸水剂的AAP优选是15g/g以上,更优选是17g/g以上,进而优选是20g/g以上,特别优选是22g/g以上,最优选是23g/g以上。上限值优选高的值,但是并无特别限定,从与其他物性的平衡的观点来看,上限值优选是30g/g。
因此,本发明中的上述AAP可在上述上下限的范围内适当选择。例如,可举出15g/g~30g/g、17g/g~30g/g、20g/g~30g/g、23g/g~30g/g等。
优选上述AAP为15g/g以上,由此,颗粒状吸水剂受压时的液体逆渗(通称“反湿”;Re-Wet)就少。上述AAP可通过粒度及表面交联剂等来进行控制。
(2-3)Ext(可溶水成分量)
本发明的颗粒状吸水剂的Ext通常是50重量%以下,优选是35重量%以下,更优选是25重量%以下,进而优选是15重量%以下。下限值并无特别限定,优选是0重量%,更优选是0.1重量%左右。
因此,本发明中的上述Ext可在上述上下限的范围内适当选择。例如,可举出0重量%~50重量%、0重量%~25重量%、0.1重量%~35重量%、0.1重量%~15重量%等。
上述Ext为50重量%以下,则凝胶强度大,液体透过性优越。此外,若用于纸尿布等吸收性物品的吸收体,则成为吸收体受压时的液体逆渗(反湿;Re-Wet)少的颗粒状吸水剂。上述Ext可通过内部交联剂等来进行控制。
(2-4)PSD(粒度分布)
作为本发明的颗粒状吸水剂的PSD,粒径150μm以上且低于850μm的颗粒的比例是90重量%以上,优选是95重量%以上,更优选是97重量%以上,进而优选是98重量%(上限是100重量%)。此外,粒径150μm以上且低于710μm的颗粒的比例优选是90重量%以上,更优选是95重量%以上,进而优选是97重量%以上,特别优选是98重量%(上限是100重量%)。
更具体地,粒径150μm以上且低于300μm的颗粒的比例是5重量%以上,优选是7重量%以上,更优选是10重量%以上,进而优选是15重量%(上限是50重量%)。粒径300μm以上且低于425μm的颗粒的比例是10重量%以上,优选是12重量%以上,更优选是15重量%以上,进而优选是20重量%(上限是60重量%)。粒径425μm以上且低于500μm的颗粒的比例是5重量%以上,优选是7重量%以上,更优选是10重量%以上,进而优选是15重量%(上限是50重量%)。粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的比例是5重量%以上,优选是7重量%以上,更优选是10重量%以上,进而优选是15重量%(上限是50重量%)。粒径600μm以上且低于850μm的颗粒的比例是0.1重量%以上,优选是0.3重量%以上,更优选是0.5重量%以上,进而优选是1重量%(上限是50重量%)。此时,上述粒径的颗粒的比例优选合计是90重量%~100重量%,更优选是95重量%~100重量%。
此外,粒径低于150μm的颗粒的比例优选是5重量%以下,更优选是4重量%以下,进而优选是3重量%以下。另外,“粒径低于150μm的颗粒”是指:能够筛过网眼150μm的JIS标准筛(由JIS Z 8801-1(2000)规定)的颗粒状吸水剂。
优选上述粒径低于150μm的颗粒的比例为5重量%以下,由此能够切实地防止制造颗粒状吸水剂时颗粒状吸水剂中所含的微粒飞散所导致的安全卫生上的问题,并且能够提高所得到的颗粒状吸水剂的物性%。
此外,粒径850μm以上的颗粒的比例优选是5重量%以下,更优选是3重量%以下,进而优选是1重量%以下。
此外,D50(重均粒径)优选在200μm~600μm,更优选在300μm~500μm,进而优选在320μm~480μm,特别优选在340μm~460μm的范围内适当设定。
上述D50(重均粒径)为200μm~600μm,则能够得到渗液性及吸水速度优越的颗粒状吸水剂。优选将这样的颗粒状吸水剂用于纸尿布等吸收性物品的吸收体,由此能够防止漏液等。
并且,σζ(粒度分布的对数标准差)优选在0.20~0.50,更优选在0.25~0.45,进而优选在0.27~0.43,特别优选在0.29~0.41的范围内适当设定。
优选上述σζ(粒度分布的对数标准差)为0.20~0.50,由此能够得到渗液性及吸水速度优越的颗粒状吸水剂。
(2-5)SFC(食盐水导流性)
本发明的颗粒状吸水剂的SFC优选是10以上,更优选是20以上,进而优选是30以上,尤其优选是50以上,特别优选是70以上,最优选是90以上。上限值并无特别限定,优选是3000,更优选是2000。
因此,本发明中的上述SFC可在上述上下限的范围内适当选择。例如,可举出10~3000、30~3000、70~2000等。
上述SFC是10以上,则能够得到渗液性高且用于吸收体时液体吸收速度优越的颗粒状吸水剂,因此优选。另外,SFC的单位是(×10-7·cm3·s·g-1)。
(2-6)FSR(自由溶胀速度)
本发明的颗粒状吸水剂的FSR优选是0.28以上,更优选是0.30以上,进而优选是0.35以上。上限值优选高的值,但是并无特别限定,从与其他物性的平衡的观点来看,上限值优选是1.0。
因此,本发明中的上述FSR可在上述上下限的范围内适当选择。例如可举出0.28~1.0、0.35~1.0等。
上述FSR在上述范围内,则颗粒状吸水剂用于吸收体时,液体吸收充分且不会发生漏液,因此优选。另外,FSR的单位是g/(g·s)。
(2-7)Vortex值(吸水时间)
本发明的颗粒状吸水剂的Vortex值优选是42秒以下,更优选是40秒以下,进而优选是35秒以下,特别优选是30秒以下,最优选是25秒以下。下限值超过0秒即可,并无特别限定,优选是5秒,更优选是10秒。
因此,本发明中的上述Vortex值可在上述上下限的范围内适当选择。例如可举出超过0秒且42秒以下,5秒~40秒,10秒~30秒等。
上述Vortex值是42秒以下,则颗粒状吸水剂用于吸收体时,液体吸收充分且不会发生漏液,因此优选。
(2-8)Rec.CRC(恢复CRC)
本发明的颗粒状吸水剂的Rec.CRC优选是24g/g以上,更优选是26g/g以上,进而优选是27g/g以上。上限值优选高的值,但是并无特别限定,从与其他物性的平衡的观点来看,上限值优选是54g/g,更优选是48g/g,进而优选是47g/g,特别优选是42g/g。
因此,本发明中的上述Rec.CRC可在上述上下限的范围内适当选择。例如可举出24g/g~54g/g、26g/g~48g/g、27g/g~47g/g、27g/g~42g/g等。
另外,上述Rec.CRC为24g/g以上,则吸收量增加,能较好地适用于纸尿布等吸收性物品的吸收体。此外,上述Rec.CRC为54g/g以下,则尿及血液等体液等的吸收速度加快,因此能较好地适用于高吸水速度型的纸尿布等。
(2-9)Rec.AAP(恢复AAP)
本发明的颗粒状吸水剂的Rec.AAP优选是10g/g以上,更优选是12g/g以上,进而优选是15g/g以上。上限值优选高的值,但是并无特别限定,从与其他物性的平衡的观点来看,上限值优选是30g/g,更优选是25g/g。
因此,本发明中的上述Rec.AAP可在上述上下限的范围内适当选择。例如可举出10g/g~30g/g、12g/g~30g/g、12g/g~25g/g、15g/g~25g/g等。
上述Rec.AAP为10g/g以上,则即使溶胀了一次之后,颗粒状吸水剂受压时的液体逆渗(通称反湿;Re-Wet)也少,因此优选。
(2-10)Rec.SFC(恢复SFC)
本发明的颗粒状吸水剂的Rec.SFC优选是5以上,更优选是7以上,进而优选是8以上,特别优选是10以上。
上述Rec.SFC是5以上,则能够得到溶胀了一次之后仍渗液性高且被用于吸收体时的液体吸收速度优越的颗粒状吸水剂,因此优选。另外,Rec.SFC的单位是(×10-7·cm3·s·g-1)。
(2-11)Rec.CRC/CRC(恢复率)
本发明的颗粒状吸水剂的Rec.CRC/CRC优选是1.05以上,更优选是1.06以上,进而优选是1.07以上,特别优选是1.08以上。上限值优选是1.20,更优选是1.18,进而优选是1.16,特别优选是1.15。
因此,本发明中的上述Rec.CRC/CRC可在上述上下限的范围内适当选择。例如可举出1.05~1.20、1.05~1.16、1.06~1.16、1.08~1.15等。
(2-12)EMI(弹性模量指数)
本发明的颗粒状吸水剂富于弹性,具有良好的恢复率,吸水特性及渗液性优越。由此,优选用“弹性模量”对该“弹性”进行评价。目前已知该弹性模量是随着颗粒状吸水剂的吸水倍率而变化的。因此,对于颗粒状吸水剂的弹性,优选采用将吸水倍率的影响考虑在内的指标来评价。
此外,如实施例所示,本发明中的弹性模量是用流变仪的皿面和平行板面夹持测定对象溶胀凝胶颗粒,通过施加负荷来进行测定的,但是若该溶胀凝胶颗粒具有粒度分布,则粒径大的溶胀凝胶颗粒会先与上述面抵接,因此发生粒径小的溶胀凝胶颗粒不被夹持的现象,从而存在着无法正确测定弹性模量的问题。
对此,本发明人发现,用颗粒状吸水剂的吸水倍率及溶胀凝胶颗粒的理论表面积对上述弹性模量进行修正后所得到的“EMI(弹性模量指数)”参数是能够确切地表示本发明的颗粒状吸水剂的弹性且与该颗粒状吸水剂的吸水性能相关联的值。另外,EMI(弹性模量指数)的求取方法将在实施例中进行说明。
如上所述,关于本发明的颗粒状吸水剂的EMI,若颗粒状吸水剂具有粒度分布,就不能正确测定弹性模量。对此,本发明中,先对成为测定对象的颗粒状吸水剂进行分级,使粒径一致后,再测量每种粒度所对应的弹性模量并计算EMI(弹性模量指数)。
另外,在上述恢复率(Rec.CRC/CRC)满足1.05~1.20的前提下,各粒度下的上述EMI(弹性模量指数)的值越高越优选,其结果是Rec.AAP及Rec.SFC也高。也就是说,本发明的颗粒状吸水剂在水中溶胀了之后,也能维持吸水特性及渗液性。
以下说明各粒度下的EMI的优选范围。
(2-12-1)粒径600μm以上且低于710μm的颗粒的EMI
通过弹性模量测定时的分级操作而得到的粒径600μm以上且低于710μm的颗粒的EMI(弹性模量指数)优选是5500以上,更优选是6000以上,进而优选是6500以上,特别优选是7000以上,最优选是7500以上。上限值优选是15500,更优选是11500,进而优选是9500,特别优选是8500,最优选是8000。
(2-12-2)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的EMI
通过弹性模量测定时的分级操作而得到的粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的EMI(弹性模量指数)是5500以上,优选是6000以上,更优选是6500以上,进而优选是7000以上。上限值优选是15000,更优选是11000,进而优选是9500,进一步优选是9000,特别优选是8000,最优选是7500。
(2-12-3)粒径425μm以上且低于500μm的颗粒的EMI
通过弹性模量测定时的分级操作而得到的粒径425μm以上且低于500μm的颗粒的EMI(弹性模量指数)优选是4500以上,更优选是5000以上,进而优选是5500以上,特别优选是6000以上,最优选是6500以上。上限值优选是14500,更优选是10500,进而优选是8500,特别优选是7500,最优选是7000。
(2-12-4)粒径300μm以上且低于425μm的颗粒的EMI
通过弹性模量测定时的分级操作而得到的粒径300μm以上且低于425μm的颗粒的EMI(弹性模量指数)优选是3500以上,更优选是4000以上,进而优选是4500以上,特别优选是5000以上,最优选是6000以上。上限值优选是14000,更优选是10000,进而优选是8000,特别优选是7000,最优选是6500。
(2-12-5)粒径150μm以上且低于300μm的颗粒的EMI
通过弹性模量测定时的分级操作而得到的粒径150μm以上且低于300μm的颗粒的EMI(弹性模量指数)优选是3500以上,更优选是4000以上。上限值优选是13500,更优选是9500,进而优选是4500。
如上所述,本发明的颗粒状吸水剂在满足(1)粒径150μm以上且低于850μm的颗粒的比例为90重量%以上、(2)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的EMI(弹性模量指数)为5500以上、(3)Rec.CRC/CRC为1.05~1.20的情况下,在纯水中溶胀了之后的物性下降得到了充分抑制,表现出Rec.AAP为15g/g以上,Rec.SFC为5×10-7·cm3·s·g-1以上的优越物性。
另一方面,只满足上述条件(1)及(3)或只满足上述条件(2)及(3)的颗粒状吸水剂均不能示出优越的Rec.AAP值及Rec.SFC值。
(2-13)扩散吸收时间
在2.07kPa的负荷下,本发明的颗粒状吸水剂的第1次扩散吸收时间优选是26秒以下,更优选是24秒以下,第2次扩散吸收时间优选是37秒以下,更优选是35秒以下,第3次扩散吸收时间优选是67秒以下,更优选是65秒以下。在6.21kPa的负荷下,第1次扩散吸收时间优选是39秒以下,更优选是35秒以下,第2次扩散吸收时间优选是75秒以下,更优选是70秒以下,第3次扩散吸收时间优选是160秒以下,更优选是140秒以下。通过对扩散吸收时间进行比较,能够对高压力下的液体吸收性进行评价。发现在扩散吸收时间较短的情况下,则即使在溶胀了之后,也表现出高加压下吸水倍率。
〔3〕颗粒状吸水剂的制造方法
以下,对本发明的颗粒状吸水剂的制造方法进行说明。该制造方法是能够得到上述颗粒状吸水剂的制造方法即可,并无特别限定,例如,优选是包含使以丙稀酸(盐)为主成分的单体水溶液发生聚合从而得到含水凝胶状交联聚合物的聚合工序的制造方法。通过该制造方法,能够高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
本工序是制备含有作为主成分的丙稀酸(盐)的水溶液(以下,称为“单体水溶液”)的工序。另外,在得到的颗粒状吸水剂的吸水性能不下降的前提下,也可以使用单体的浆液,但是为了便于理解,本栏目中对单体水溶液进行说明。
此外,上述“主成分”是指:丙烯酸(盐)的用量(含量)相对于供应给聚合反应的全部单体(内部交联剂除外)通常是50摩尔%以上,优选是70摩尔%以上,更优选是90摩尔%以上(上限是100摩尔%)。
(丙稀酸(盐))
本发明中,从得到的颗粒状吸水剂的物性及生产性的观点来看,优选使用丙稀酸及/或丙稀酸盐(以下称为“丙稀酸(盐)”作为单体。
可使用公知的丙稀酸作为上述丙稀酸。该公知的丙稀酸可以通过用水等溶剂来捕集经气相催化氧化法而得到的气态丙稀酸,然后利用蒸馏及/或晶析进行提炼而得到,该公知的丙稀酸可含有阻聚剂及杂质等微量成分。
作为上述阻聚剂,并无特别限定,优选使用甲氧基酚类,更优选使用对甲氧基酚类。从丙烯酸的聚合性及颗粒状吸水剂的色调的观点来看,该阻聚剂在丙稀酸中的浓度优选是200ppm以下,更优选在10ppm~160ppm,进而优选在20ppm~100ppm的范围内适当设定。
作为上述杂质,并无特别限定,乙酸、丙酸、糠醛等有机化合物、以及美国专利申请公开第2008/0161512号中公开的丙稀酸中的杂质均适用于本发明。
上述丙稀酸盐是使用下列碱性化合物来中和上述丙烯酸而成的产物,可以是市场销售的丙烯酸盐(例如,丙烯酸钠),也可以是在颗粒状吸水剂的制造设备内对丙稀酸进行中和而得到的产物。
(碱性化合物)
在本发明中,“碱性化合物”是指表现出碱性的化合物,例如可举出氢氧化钠等。另外,例如市场销售的氢氧化钠中以ppm级别存在着作为杂质的锌、铁、铅等重金属,因此严密来讲可将其称为碱性组合物,但是本发明中,市场销售的氢氧化钠包含在碱性化合物的范畴内。
作为上述碱性化合物,具体地可举出碱金属的碳酸盐或碳酸氢盐、碱金属的氢氧化物、氨、有机胺等。其中,从得到的颗粒状吸水剂的物性的观点来看,作为上述碱性化合物,优选选择表现出强碱性的碱性化合物。即,上述碱性化合物优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等碱金属的氢氧化物,更优选为氢氧化钠。另外,从处理性的观点来看,上述碱性化合物优选为水溶液形态。
(中和)
作为上述丙稀酸盐,若使用在颗粒状吸水剂的制造设备内对丙稀酸进行中和而得到的丙烯酸盐,则进行该中和的时机并无特别限定,可以选择对丙烯酸进行的中和(聚合前)、或在丙烯酸的交联聚合过程中的中和(聚合中)、对丙烯酸交联聚合而得到的含水凝胶状交联聚合物进行的中和(聚合后)中的任一种方式,或者也可以并用这些中和方式。另外,上述中和可以是连续式也可以是批次式,并无特别限定。但是从生产效率等观点来看,优选为连续式。
本发明中若使用丙稀酸(盐),则对其中和率并无特别限定,相对于单体的酸基,中和率优选在10摩尔%~100摩尔%,更优选在30摩尔%~95摩尔%,进而优选在45摩尔%~90摩尔%,特别优选在60摩尔%~80摩尔%的范围内适当设定。该中和率在该范围内,则能够抑制颗粒状吸水剂的吸水倍率的降低,得到加压下吸水倍率高的颗粒状吸水剂。
上述中和率的优选范围也适用于上述聚合前、聚合中、聚合后。此外,对于作为最终产品的颗粒状吸水剂也同样适用上述中和率范围。另外,关于进行中和的装置、中和温度、滞留时间等中和条件,国际公布第2009/123197号及美国专利申请公开第2008/0194863号中公开的内容也适用于本发明。
(其他单体)
本发明中,在上述丙稀酸(盐)的基础上,根据需要可以将美国专利申请公开第2005/0215734号中公开的单体(以下,称为“其他单体”)与丙稀酸(盐)并用。作为该其他单体,并无特别限定,可举出水溶性或疎水性不饱和单体。
另外,若并用上述其他单体,则相对于单体全量,上述其他单体的用量优选在30摩尔%以下,更优选在10摩尔%以下的范围内适当设定。
(内部交联剂)
作为本发明的内部交联剂,美国专利第6241928号中公开的内部交联剂适用于本发明。考虑到反应性,可从这些内部交联剂中选出1种或2种以上的内部交联剂。
此外,从得到的颗粒状吸水剂的吸水性能等观点来看,作为上述内部交联剂,优选使用具有2个以上聚合性不饱和基的化合物,更优选使用在后述干燥温度下表现出热分解性的化合物,进而优选使用具有(聚)亚烷基甘醇结构单元且具有2个以上聚合性不饱和基的化合物。
作为上述聚合性不饱和基,并无特别限定,优选烯丙基、(甲基)丙烯酸酯基,更优选(甲基)丙烯酸酯基。此外,作为上述(聚)亚烷基甘醇结构单元,并无特别限定,优选为聚乙二醇,n数优选在2~100,更优选在6~50的范围内适当选择。
此外,上述内部交联剂优选是水溶性,相对于25℃的水100g,上述内部交联剂优选表现出0.1g以上,更优选表现出1g以上的溶解度。
因此,作为本发明中使用的内部交联剂,优选是(聚)烷二醇二(甲基)丙烯酸酯或(聚)烷二醇三(甲基)丙烯酸酯,更优选(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
相对于单体全量,上述内部交联剂的用量优选在0.001摩尔%~5摩尔%,更优选在0.002摩尔%~2摩尔%,进而优选在0.04摩尔%~1摩尔%,特别优选在0.06摩尔%~0.5摩尔%,最优选在0.07摩尔%~0.2摩尔%的范围内适当设定。
上述用量在上述范围内,则能够得到预期的颗粒状吸水剂。另外,上述用量若低于0.001摩尔%,则存在凝胶强度降低且可溶水成分量增加的倾向,因此不优选%。此外,上述用量若超过5摩尔%,则存在吸水倍率降低的倾向,因此不优选%。
本发明中优选采用预先向单体水溶液中添加规定量的内部交联剂并在聚合的同时进行交联反应的方法。另一方面,除了该方法以外,还可以采用在聚合中或者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、或者使用电子束、紫外线等活性能量射线来进行放射线交联的方法。而且,也可以并用这些方法。
(向单体水溶液添加的其他物质)
本发明中,从提高得到的颗粒状吸水剂的物性的观点来看,可以在制备单体水溶液时添加下列物质。
具体地,能添加淀粉、淀粉衍生物、纤维素、纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸(盐)、聚丙烯酸(盐)交联物等亲水性高分子,其添加量优选是50重量%以下,更优选是20重量%以下,进而优选是10重量%以下,特别优选是5重量%以下(下限是0重量%),或者优选添加碳酸盐、偶氮化合物、气泡等发泡剂、界面活性剂、链转移剂等5重量%以下,更优选添加1重量%以下,进而优选添加0.5重量%以下(下限是0重量%)。
此外,本发明中,从得到的颗粒状吸水剂的色调稳定性(高温高湿下长期保存时的色调稳定性)或耐尿性(防止凝胶劣化)的观点来看,可优选在制备单体水溶液时添加螯合剂、α-羟基羧酸化合物、无机还原剂,更优选添加螯合剂。
相对于颗粒状吸水剂,上述螯合剂等的用量优选在10ppm~5000ppm,更优选在10ppm~1000ppm,进而优选在50ppm~1000ppm,特别优选在100ppm~1000ppm的范围内适当设定。
另外,作为上述螯合剂,具体地,美国专利第6599989号及国际公布第2008/090961号中公开的螯合剂适用于本发明。其中,优选使用氨基羧酸系金属螯合剂、或多磷酸系化合物。
另外,不仅可以采用向单体水溶液中添加上述物质的方式,还可以采用在聚合过程中添加上述物质的方式,也可以并用这些方式。
另外,使用水溶性树脂或吸水性树脂作为亲水性高分子时,可以得到枝接聚合物或吸水性树脂组合物(例如,淀粉-丙烯酸聚合物、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。
(单体成分的浓度)
本工序中,在制备单体水溶液时添加上述各物质。该单体水溶液中的单体成分的浓度并无特别限定。从颗粒状吸水剂的物性的观点来看优选在10重量%~80重量%,更优选在20重量%~75重量%,进而优选在30重量%~70重量%,特别优选在40重量%~60重量%的范围内适当设定。
此外,作为聚合形态,在采用水溶液聚合或反相悬浮聚合时,可以根据需要并用水之外的溶剂。在这种情况下,对所使用的溶剂的种类并无特别限定。
另外,上述“单体成分的浓度”是指按下列(式1)求取的值。单体水溶液的重量中不包括枝接成分及吸水性树脂、以及反相悬浮聚合时的疏水性溶剂的重量。
[数1]
(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…(式1)
(3-2)聚合工序
本工序是使上述单体水溶液的制备工序中得到的以丙稀酸(盐)为主成分的单体水溶液发生聚合,从而得到含水凝胶状交联聚合物(以下,称为“含水凝胶”)的工序。
进行上述聚合工序时,可使用过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过氧化氢叔丁基、过氧化氢、2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐等自由基聚合引发剂、以及紫外线及电子束等活性能量射线等。
此外,若使用自由基聚合引发剂,则也可并用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、L-抗坏血酸等还原剂来构成氧化还原聚合,优选使用从偶氮化合物及过氧化物中选择的热分解性自由基引发剂、以及水溶性(相对于25℃的水100g,优选溶解1g以上,更优选溶解10g以上)聚合引发剂。
优选向聚合工序的反应体系中添加上述自由基引发剂。上述“聚合工序的反应体系”是指:能够发生水溶性不饱和单体的聚合且能够产生含水凝胶的反应体系。因此,“聚合工序的反应体系”的结构并无特别限定,含有水溶性不饱和单体即可,可含有内部交联剂、链转移剂、或α-羟基羧酸(盐)等。
添加上述自由基聚合引发剂的时机是上述聚合工序前及/或聚合工序中,不包括聚合工序后。
另外,本说明书中,“聚合工序前”是指单体聚合开始前。此外,“聚合工序中”是指单体聚合开始之后至结束之前的期间。“聚合工序后”是指单体聚合结束了之后。
可通过聚合产生的聚合物的温度上升来判断单体聚合是否开始了。具体地,若温度上升3℃以上(优选5℃以上),则可判断单体聚合开始了。
此外,可通过聚合时的温度是否上升到达峰值、以及残留单体的量是否为5重量%以下等来判断单体聚合是否结束了。
相对于单体全量,这些自由基聚合引发剂(特别是热分解性自由基引发剂)的用量优选在0.051摩尔%~1.000摩尔%,更优选在0.054摩尔%~0.2000摩尔%,进而优选在0.058摩尔%~0.1000摩尔%的范围内适当设定。
(聚合方式)
本发明的上述聚合工序中可进行批量聚合、反相悬浮聚合、或沉淀聚合,从性能及聚合易控制性的观点来看,优选使用单体水溶液或水分散液来进行水溶液聚合。这些聚合方法例如在美国专利第4625001号、美国专利第4769427号、美国专利第4873299号、美国专利第4093776号、美国专利第4367323号、美国专利第4446261号、美国专利第4683274号、美国专利第4690996号、美国专利第4721647号、美国专利第4738867号、美国专利第4748076号、美国专利申请公开第2002/40095号等中有公开。
由此,本发明的聚合工序中,可通过喷雾液滴聚合或反相悬浮聚合得到颗粒状含水凝胶。从得到的颗粒状吸水剂的渗液性(SFC)及吸水速度(FSR)以及聚合易控制性等观点来看,水溶液聚合可较好地适用。
该水溶液聚合可以是罐式(筒仓式)的无搅拌聚合,优选采用捏合聚合或带式聚合,更优选采用连续水溶液聚合,进而优选采用高浓度连续水溶液聚合,特别优选采用高浓度·高温下开始的连续水溶液聚合。
另外,搅拌聚合是指:对含水凝胶(聚合率优选是10摩尔%以上、更优选是50摩尔%以上的含水凝胶)进行搅拌,特别是指一边进行搅拌及细化,一边进行聚合。无搅拌聚合前后,可适当搅拌单体水溶液(聚合率是0以上且低于10摩尔%)。
作为上述连续水溶液聚合,例如可举出美国专利第6987171号、美国专利第6710141号等公开的连续捏合聚合,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号等公开的连续带式聚合。通过这些水溶液聚合,能够以较高生产性制造颗粒状吸水剂。
另外,高浓度连续水溶液聚合中,单体浓度(固体成分量)优选在35重量%以上,更优选在40重量%以上,进而优选在45重量%以上(上限是饱和浓度)的范围内适当设定。此外,高温下开始的连续水溶液聚合中,聚合开始温度优选在30℃以上,更优选在35℃以上,进而优选在40℃以上,特别优选在50℃以上(上限是沸点)的范围内适当设定。高浓度·高温下开始的连续水溶液聚合是高浓度连续水溶液聚合与高温下开始的连续水溶液聚合的组合。
关于上述高浓度·高温下开始的连续水溶液聚合,在美国专利第6906159号、美国专利第7091253号等中有公开。该聚合方法能得到白度高的颗粒状吸水剂,并且易于进行工业规模的生产,因此优选。
因此,本发明的制造方法中的聚合方法可较好地适用于平均每条生产线的产量大的庞大规模制造装置。其中,上述产量优选在0.5t/hr以上,更优选在1t/hr以上,进而优选在5t/hr以上,特别优选在10t/hr以上的范围内适当设定。
上述聚合可以在空气环境中实施,但从防止着色的观点看,优选在水蒸汽、氮气或氩气等非活性气体环境(例如氧浓度在1容积%以下)中实施聚合。另外,优选用非活性气体置换(脱气)掉单体中的或含单体溶液中的溶解氧(例如使氧低于1mg/l)之后,再进行聚合。即便进行此类脱气处理,单体的稳定性也优越而不会在聚合前发生凝胶化,因此能提供高物性且高白度的颗粒状吸水剂。
相对于单体全量,非活性气体的用量优选在0.005重量%~0.2重量%,更优选在0.01重量%~0.1重量%,进而优选在0.015重量%~0.5重量%的范围内适当设定。此外,所使用的非活性气体优选氮气。
此外,本发明的聚合工序中,可根据需要使用界面活性剂及/或分散剂。通过使用界面活性剂及/或分散剂,能够在聚合中使吸水性树脂中的气泡稳定地悬浮。另外,通过适当调节界面活性剂及/或分散剂的种类或量,能够得到具有预期物性的颗粒状吸水剂。界面活性剂优选是非高分子界面活性剂,分散剂优选是高分子分散剂。此外,界面活性剂及/或分散剂优选在聚合前或聚合时单体水溶液的温度达到50℃以上之前的阶段进行添加。界面活性剂及/或分散剂的用量可根据其种类适当地决定。
此外,聚合工序中,例如可采用以下方法:使用含有高浓度单体的单体水溶液进行薄层聚合的方法(方法1)、以及在减压下进行发泡聚合的方法(方法2)。
关于方法1,若使用高浓度的单体水溶液进行薄层聚合,则易于控制温度,结果是易于使含水凝胶状交联聚合物的分子量均一,能够高效地得到具有上述物性的颗粒状吸水剂。上述单体水溶液中单体的浓度优选在35重量%以上,更优选在40重量%以上,进而优选在45重量%以上的范围内适当设定。
此外,作为进行薄层聚合的方法,可举出用玻璃板夹持单体水溶液以进行聚合的方法。这种情况下玻璃板之间的距离(即,单体水溶液的层厚)优选在1mm~10mm,更优选在3mm~7mm的范围内适当设定。另外,进行聚合时的温度优选在40℃~70℃,更优选在50℃~60℃的范围内适当设定。
关于方法2,若在减压下进行聚合工序,则聚合时易于散热,结果是易于使聚合物的分子量均一,能够高效地得到具有上述物性的颗粒状吸水剂。这种情况下,聚合工序优选在密封了的容器内进行。另外,该密封了的容器内的压力优选在95kPa以下,更优选在90kPa以下,进而优选在85kPa以下,特别优选在80kPa以下的范围内适当设定。
(3-3)凝胶粉碎工序
本工序是对上述聚合工序中得到的含水凝胶进行凝胶粉碎从而得到颗粒状的含水凝胶(以下,称为“颗粒状含水凝胶”)的任意的工序。
上述聚合工序中得到的含水凝胶可直接进行干燥,也可在聚合时或聚合后根据需要用凝胶粉碎机(捏合机、绞肉机、切磨机等)进行凝胶粉碎,使含水凝胶成为颗粒状。
另外,作为上述凝胶粉碎的优选方式,国际公布第2011/126079号等中公开的条件等可优选适用于本发明。
(3-4)干燥工序
本工序是对上述凝胶粉碎工序中得到的颗粒状含水凝胶进行干燥来使树脂固体成分量达到预期范围从而得到干燥聚合物的工序。
另外,上述“树脂固体成分量”是指:根据干燥减量(试料1g在180℃下加热3小时后的重量变化)所求取的值,优选是90重量%以上,更优选是95重量%以上。
本工序中的干燥方法并无特别限定,可采用加热干燥、热风干燥、减压干燥、流动层干燥、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、以及运用高温水蒸汽的高湿干燥等干燥方法。其中,从干燥效率的观点来看,优选热风干燥,更优选在通气带上进行热风干燥的带式干燥。
若进行上述热风干燥,则热风的风量优选在0.01m/秒~10m/秒,更优选在0.1m/秒~5m/秒的范围内适当设定。
此外,本工序中的干燥温度优选在100℃~250℃,更优选在130℃~220℃,进而优选在150℃~200℃的范围内适当设定。
上述干燥温度为100℃以上,则能够使吸水性树脂内部的聚合物链发生变化,结果是能够提高得到的颗粒状吸水剂的各物性。此外,上述干燥温度为250℃以下,则能够减少对吸水性树脂的损伤,结果是能够抑制得到的颗粒状吸水剂的可溶水成分量上升。
此外,本工序中的干燥时间优选在10分钟~120分钟,更优选在20分钟~90分钟,进而优选在30分钟~60分钟的范围内适当设定。
上述干燥时间为10分钟以上,则能够使吸水性树脂内部的聚合物链发生变化,结果是能够提高得到的颗粒状吸水剂的各物性。此外,上述干燥时间为120分钟以下,则能够减少对吸水性树脂的损伤,结果是能够抑制得到的颗粒状吸水剂的可溶水成分量上升。
根据颗粒状含水凝胶的表面积、含水率及干燥机的种类,对上述干燥温度及干燥时间进行适当选择,从而使得到的颗粒状吸水剂的含水率在预期范围内。另外,上述干燥温度用热媒的温度(例如热风干燥的情况下,为热风的温度)来规定,如果是微波干燥等无法用热媒温度规定温度的干燥方法,则用被干燥物的温度来规定干燥温度。此外,上述干燥温度可为固定温度,也可在干燥途中适当改变温度。
(3-5)粉碎工序及分级工序
本工序是将上述干燥工序中得到的干燥聚合物进行粉碎(粉碎工序),将粒度调整为预期范围(分级工序),从而得到吸水性树脂粉末的工序。另外,本工序是为了使颗粒状吸水剂的PSD(粒度分布)满足上述“(2-4)”栏所述的范围而进行的。此外,本工序与上述“(3-2)凝胶粉碎工序”的不同之处在于粉碎对象物经过了干燥工序。
对上述干燥聚合物进行粉碎时所使用的机器(粉碎机)并无特别限定,例如可举出辊磨机、锤磨机、螺旋磨机及针磨机等高速旋转式粉碎机、振磨机、曲肘型粉碎机、以及圆筒式搅拌机等,可以根据需要并用这些机器。其中,从控制粒度分布的观点来看,优选辊磨机。
此外,上述粉碎后的粒度调整方法(分级方法)并无特别限定,例如可举出采用JIS标准筛(JIS Z8801-1(2000))的筛分级及气流分级等。
(3-6)表面交联工序
本工序是在经上述工序而得到的吸水性树脂粉末的表面层(自吸水性树脂粉末表面向内部的厚数十μm的部分)进一步形成交联密度高的部分的工序,本工序由混合工序、加热处理工序及冷却工序(任意)组成。该表面交联工序中,在吸水性树脂粉末的表面进行自由基交联及表面聚合、与表面交联剂的交联反应等,从而得到表面交联了的吸水性树脂粉末(以下,称为“吸水性树脂颗粒”)。
一般而言,表面交联了的吸水性树脂即使在溶胀了之后被施加压力,受压时产生的液体逆渗量也少,AAP及SFC较高。
对于本发明的颗粒状吸水剂来说也是如此,该颗粒状吸水剂用于吸收性物品的吸收体时,能够得到受压时的液体逆渗量(反湿)少并且液体吸收速度优越的吸收体,因此优选。
(共价键性表面交联剂)
作为本发明中使用的表面交联剂,并无特别限定,可举出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处理性的观点来看。优选能与羧基发生反应的有机表面交联剂(脱水缩合性表面交联剂)。例如可举出美国专利第7183456号中公开的1种或2种以上表面交联剂。更具体地可举出多元醇化合物、环氧化合物、卤代环氧化合物、多胺化合物或该多胺化合物与卤代环氧化合物的缩合物、恶唑啉化合物、恶唑烷酮化合物、碳酸亚烷酯化合物、环脲化合物等。其中,从本发明的效果的观点来看,优选使用从多元醇化合物、碳酸亚烷酯化合物、恶唑烷酮化合物中选择的至少一种缩水酯化反应性表面交联剂。
相对于吸水性树脂粉末100重量份,上述表面交联剂的用量(若使用多种表面交联剂,则为其合计用量)优选在0.001重量份~10重量份,更优选在0.01重量份~5重量份的范围内适当设定。
此外,优选将上述表面交联剂制成水溶液来添入吸水性树脂粉末,这种情况下,相对于吸水性树脂粉末100重量份,水的用量优选在0.1重量份~20重量份,更优选在0.5重量份~10重量份的范围内适当设定。并且可根据需要并用亲水性有机溶剂,相对于吸水性树脂粉末100重量份,亲水性有机溶剂的用量优选在10重量份以下,更优选在5重量份以下的范围内适当设定。另外,作为该亲水性有机溶剂,可举出甲醇等低级醇;丙酮等酮类;二氧杂环己烷等醚类;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。
此外,相对于吸水性树脂粉末100重量份,可将后述的“多价金属盐添加工序”中添加的多价金属盐优选以5重量份以下的范围来混合入表面交联剂(水溶液),或另行在混合工序中添加该多价金属盐。
(混合工序)
本工序是将上述吸水性树脂粉末与上述表面交联剂混合,从而得到湿混合物的工序。该混合方法并无特别限定,例如可举出以下方法:预先制备表面交联剂溶液,优选对吸水性树脂粉末喷雾或滴下该溶液,更优选喷雾,从而进行混合。
进行上述混合的装置并无特别限定,优选是高速搅拌型混合机,更优选是高速搅拌型连续混合机。另外,该混合机的转数优选在100rpm~10000rpm,更优选在300rpm~2000rpm的范围内适当设定。此外,湿混合物在混合装置中的滞留时间优选在180秒以内,更优选在0.1秒~60秒,进而优选在1秒~30秒的范围内适当设定。
(加热处理工序)
本工序是对从上述混合工序排出的湿混合物进行加热,以使吸水性树脂粉末的表面发生交联反应的工序。
进行上述交联反应的装置并无特别限定,优选是桨式干燥机。此外,上述交联反应中加热处理时的加热温度可根据使用的表面交联剂的种类而适当设定,优选在40℃~250℃,更优选在150℃~250℃的范围内适当设定。
若上述加热处理温度为40℃以上,则能够进一步改善AAP及SFC等吸水特性。此外,若上述加热处理温度为250℃以下,则能够防止吸水性树脂粉末的劣化及由劣化引起的各种物性的下降。
此外,上述交联反应中加热处理时的加热处理时间优选在1分钟~2小时,更优选在5分钟~1小时的范围内适当设定。
(冷却工序)
本工序是在上述加热处理工序后根据需要设置的任意的工序,是将加热处理后的混合物强制冷却至规定温度的工序。
进行上述冷却的装置并无特别限定。优选使用与加热处理工序的装置式样相同的装置,更优选桨式干燥机,由此便可以通过将热媒变更为冷媒来将加热处理工序中的装置作为冷却装置使用。另外,在该冷却工序中,根据需要优选将上述加热处理后的混合物强制冷却在40~80℃、更优选50~70℃的范围内。如果冷却工序后进行分级工序(也称为“整粒工序”),优选以满足上述分级工序中所述的条件的方式进行冷却。此外,为方便区分,将加热处理后的混合物称为“吸水性树脂颗粒”。
(其他表面交联)
也可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、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(美国专利公开第2005/048221号、美国专利公开第2009/0239966号、国际公布第2009/048160号)来代替上述使用表面交联剂的表面交联。
(3-7)多价金属盐添加工序
本工序是向经上述表面交联工序而得到的吸水性树脂颗粒添加多价金属盐的工序。优选在上述表面交联时或表面交联后进行本工序。可向吸水性树脂颗粒添加多价金属盐,优选添加3价的水溶性多价金属盐,。由此能够得到AAP无过度下降且SFC得以提高的颗粒状吸水剂。
优选将上述多价金属盐制成水溶液进行添加。这种情况下,为了抑制向吸水性树脂内部的浸透、扩散,相对于饱和浓度,该水溶液中多价金属盐的浓度优选在50%以上,更优选在60%以上,进而优选在70%以上,特别优选在80%以上,最优选在90%以上(上限是饱和浓度)的范围内适当设定。
此外,上述多价金属盐的水溶液中可共存上述亲水性有机溶剂、乳酸等有机酸或其盐。这种情况下,至少能够抑制多价金属盐向吸水性树脂内部的浸透、扩散,混合性也得到提高,因此优选。
作为本工序中所使用的多价金属盐,例如可举出从Zn、Be、Mg、Ca、Sr、Al、Fe、Mn、Ti、Zr、Ce、Ru、Y、Cr等中选出的金属的硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、有机酸盐、卤化物(氯化物等)等。另外,日本特开2005-11317号中公开的多价金属盐也适用于本发明。
上述多价金属盐中最优选使用3价的水溶性多价金属盐。作为该3价的水溶性多价金属盐,例如可举出氯化铝、聚氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、硫酸钾铝、硫酸钠铝、钾矾、铵矾、钠矾、铝酸钠、三氯化铁、三氯化铈、三氯化钌、三氯化钇、三氯化铬等。
此外,从尿等被吸收液体的溶解性的观点来看,优选使用含有结晶水的盐。其中,优选使用氯化铝、聚氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、双硫酸钾铝、双硫酸钠铝、钾矾、铵矾、钠矾、铝酸钠等铝化合物,更优选使用硫酸铝,进而优选使用硫酸铝的水溶液。另外,若使用硫酸铝水溶液,则特别优选硫酸铝的浓度是饱和浓度的90%以上。上述物质可使用1种,也可并用2种以上。
相对于上述吸水性树脂颗粒100重量份,上述多价金属盐的添加量优选在0.001重量%~5重量%,更优选在0.01重量%~1重量%的范围内适当设定。
〔4〕颗粒状吸水剂的用途
本发明的颗粒状吸水剂的用途并无特别限定,优选用于纸尿布、生理用卫生巾、失禁垫等吸收性物品的吸收体领域。其中,用于每一张纸尿布的吸水性树脂的用量多的“高浓度纸尿布”时,能发挥优越的性能。
另外,所述“吸收体”是指:至少含有本发明的颗粒状吸水剂且任意含有其他吸收性材料(例如纸浆纤维等纤维状物)的、作为上述吸收性物品部材的吸收体。
上述吸收性物品中,吸收体中吸水性树脂的含量(芯料浓度;即,该颗粒状吸水剂相对于颗粒状吸水剂与纤维状物之合计量的含量)优选在30重量%~100重量%,更优选在40重量%~100重量%,进而优选在50重量%~100重量%,进一步优选在60重量%~100重量%,特别优选在70重量%~100重量%,最优选在75重量%~95重量%的范围内适当设定。
〔5〕本发明的方式
即,本发明的方式可如下。
〔1〕.一种颗粒状吸水剂,其以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为主成分并经过了表面交联且满足以下物性(1)~(3):
(1)粒径150μm以上且低于850μm的颗粒的比例为90重量%以上,
(2)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为5500以上,
(3)以Rec.CRC/CRC所规定的恢复率为1.05~1.20。
〔2〕.基于1的颗粒状吸水剂,其中,上述(3)中的恢复率为1.05~1.16。
〔3〕.基于1或2的颗粒状吸水剂,其中,上述(2)中的弹性模量指数(EMI)为6000~9500。
〔4〕.基于1~3中任一项的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂的AAP(加压下吸水倍率)为20g/g以上。
〔5〕.基于1~4中任一项的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂的SFC(食盐水导流性)为10×10-7·cm3·s·g-1以上。
〔6〕.基于1~5中任一项的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂的基于Vortex(涡流法)的吸水时间为42秒以下。
〔7〕.基于1~6中任一项的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂的FSR(自由溶胀速度)为0.28g/(g·s)以上。
〔8〕.基于1~7中任一项的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂通过共价键性表面交联剂而得以了表面交联。
〔9〕.基于1~8中任一项的颗粒状吸水剂,其中,粒径低于150μm的颗粒的比例为5重量%以下。
〔10〕.基于1~9中任一项的颗粒状吸水剂,该颗粒状吸水剂进一步满足以下物性(4):
(4)粒径425μm以上且低于500μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为4500以上。
〔11〕.基于10的颗粒状吸水剂,该颗粒状吸水剂进一步满足以下物性(5):
(5)粒径300μm以上且低于425μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为3500以上。
〔12〕.基于1~11中任一项的颗粒状吸水剂,其中,%%
(a)粒径150μm以上且低于300μm的颗粒的比例为5重量%~50重量%,
(b)粒径300μm以上且低于425μm的颗粒的比例为10重量%~60重量%,
(c)粒径425μm以上且低于500μm的颗粒的比例为5重量%~50重量%,
(d)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的比例为5重量%~50重量%,
(e)粒径600μm以上且低于850μm的颗粒的比例为0.1重量%~50重量%;并且,
具有上述(a)~(e)所示粒径的颗粒的比例合计为90重量%~100重量%。
〔13〕.基于1~12中任一项的颗粒状吸水剂,其特征在于:该颗粒状吸水剂的重均粒径(D50)为300μm~500μm且粒度分布的对数标准差(σζ)为0.25~0.45。
〔14〕.一种吸收体,该吸收体含有1~13中任一项的颗粒状吸水剂。
〔15〕.一种吸收性物品,该吸收性物品含有1~13中任一项的颗粒状吸水剂。
本发明并不限定为上述各实施方式,可在权利要求所示的范围内进行各种变更,适当地组合不同实施方式中分别公开的技术手段而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
〔实施例〕
以下,按照实施例对本发明进行说明,但本发明的解释并不限于实施例。另外,只要没有特别指出,则本发明的专利权利要求或实施例中记载的诸物性是在室温(20℃~25℃)、湿度50RH%的条件下按照EDANA法及以下的测定法求出的。
此外,实施例及比较例中提示的电气设备使用200V或100V、60Hz的电源。另外,为了方便起见,有时将“升”记为“L”,将“重量%”记为“wt%”。另外,颗粒状吸水剂的物性测定中及实施例中使用的纯水只要没有特别指出,则均是使用等同于ISO 03696 Grade 2的纯水。
[颗粒状吸水剂的物性测定]
以下,关于本发明的颗粒状吸水剂,说明其物性的测定方法。另外,测定对象为颗粒状吸水剂以外时,例如为吸水性树脂粉末时,则将物性测定的说明中的“颗粒状吸水剂”换说成“吸水性树脂粉末”来适用。
(1)CRC(离心下维持量)
本发明的颗粒状吸水剂的CRC基于EDANA法(ERT441.2-02)来测定。
(2)AAP(加压下吸水倍率)
本发明的颗粒状吸水剂的AAP基于EDANA法(ERT442.2-02)并利用装置(图1)来测定。但将其中的负荷条件变更为4.83kPa(0.7psi)来测定。
(3)Ext(可溶水成分量)
本发明的颗粒状吸水剂的Ext基于EDANA法(ERT470.2-02)来测定。
(4)PSD(粒度分布)、D50(重均粒径)、σζ(粒度分布的对数标准差)
本发明的颗粒状吸水剂的PSD基于EDANA法(ERT420.2-02)来测定。另外,D50及σζ基于美国专利第7638570号中记载的“(3)Mass-Average Particle Diameter(D50)andLogarithmic Standard Deviation(σζ)of Particle Diameter Distribution”来测定。
(5)SFC(食盐水导流性)
本发明的颗粒状吸水剂的SFC基于美国专利第5669894号中公开的测定方法并利用装置(图2)来测定。
(6)FSR(自由溶胀速度)
本发明的颗粒状吸水剂的FSR基于国际公布第2009/016055号中公开的测定方法来测定。
(7)Vortex值(吸水时间)
本发明的颗粒状吸水剂的Vortex值按照以下的步骤来测定。
即,在预先制备的0.90重量%氯化钠水溶液(生理盐水)1.000重量份中,添加食品添加剂即食蓝1号(CAS编号:3844-45-9)0.02重量份来着色为蓝色,并将生理盐水的液温调整为30℃。
接着,在容量100ml的烧杯中量取上述着色为蓝色的生理盐水50ml,使用长40mm、粗8mm的圆筒型特氟隆(注册商标)制磁性搅拌子,边在600rpm的条件下搅拌边投入颗粒状吸水剂2.0g。
另外,关于吸水时间的计测起点和终点,采用了JIS K 7224(1996年版)“高吸水性树脂的吸水速度试验方法解说”中记载的基准。
(8)Rec.CRC(恢复CRC)
本发明的颗粒状吸水剂的Rec.CRC按照以下的步骤测定。
即,称量颗粒状吸水剂0.100g来均匀装入材质与上述(1)CRC的测定中所用的袋子相同的无纺布制袋子(80mm×100mm)中并热密封。之后,在调温至25℃±3℃的纯水中浸渍。经过90分钟后,提起装有上述颗粒状吸水剂的袋子,使用离心机(株式会社KOKUSAN制造的离心机/规格:H‐122),以250G进行了3分钟甩干。
接着,将上述甩干后的装有颗粒状吸水剂的袋子浸渍于调温至25℃±3℃的0.9重量%氯化钠水溶液1000ml中。经过1小时后,提起装有该颗粒状吸水剂的袋子,浸渍于另外的0.9重量%氯化钠水溶液500ml中。反复进行该操作,直至合计的浸渍时间达到3小时为止。之后,提起装有颗粒状吸水剂的袋子,使用上述离心机,以250G进行了3分钟甩干。接着,测定了装有颗粒状吸水剂的袋子的重量W3(g)。
不装入颗粒状吸水剂来进行同样的操作,测定了此方案中的袋子重量W4(g)。按照下述(式2)计算了Rec.CRC。
[数2]
Rec.CRC(g/g)
={(W3-W4)/(颗粒状吸水剂重量)}-1…(式2)
(9)Rec.AAP(恢复AAP)
本发明的颗粒状吸水剂的Rec.AAP利用上述(2)AAP的测定中使用的装置(图1),按照以下的步骤测定。
即,在图1所示的贴附有不锈钢制400目金属网102的直径60mm的塑料制圆筒状槽101中均匀地散布颗粒状吸水剂0.900g,放上塑料制活塞104及砝码105,然后测定了该测定装置整个的重量Wa(g)。
接着,在装有纯水400ml的塑料制容器(长9cm×宽14cm×高5cm)中将上述测定装置静置1小时。通过该操作,颗粒状吸水剂在纯水中浸渍了1小时。
之后,从塑料制容器中取出被载置有砝码105的圆筒状槽101,将其移至装有乙醇(特级)100ml的其他塑料制容器(长9cm×宽14cm×高5cm)中,静置12小时。通过该操作,颗粒状吸水剂在乙醇中浸渍了12小时。
上述乙醇浸渍后,从塑料制容器中取出被载置有砝码105的圆筒状槽101,将其移放到20张重叠了的直径90mm的滤纸(ADVANTEC东洋株式会社制造;商品名:(JIS P 3801,No.2),厚0.26mm,阻拦粒径5μm)上,静置了3天时间。
接着,在金属缸106内放置玻璃过滤器107,注入0.9%氯化钠水溶液109至玻璃过滤器的高度为止。在玻璃过滤器107上放置滤纸108,并在该滤纸上放上被载置有砝码105且装有经过了上述纯水中溶胀、乙醇中收缩的颗粒状吸水剂的圆筒状槽101,通过与通常AAP测定方法相同的方法,在0.9%氯化钠水溶液中溶胀了1小时。测定结束后,测定了整个测定装置的重量Wb(g)。
根据经上述操作得到的上述Wa、Wb,按照下述(式3),计算了Rec.AAP。
[数3]
Rec.AAP[g/g]
=(Wb[g]-Wa[g])/(颗粒状吸水剂质量[g])…(式3)
(10)Rec.SFC(恢复SFC)
本发明的颗粒状吸水剂的Rec.SFC利用上述(5)SFC的测定中使用的装置(图2),按照以下的步骤测定。
即,在图2所示的贴附有不锈钢制400目金属网252的直径60mm的塑料制圆筒状槽251中均等地散布颗粒状吸水剂0.900g,然后放上底面贴附有不锈钢制400目金属网255且均匀地开设有21个直径9mm的孔257的直径59mm的塑料制活塞256。之后,在圆筒状槽251上放置开设有供活塞256的支轴穿过的孔及供树脂制配管204穿过的孔的盖260,并在活塞256上放置了经过重量调整的砝码261,以使活塞底面受到2.07kPa压力。在装有纯水400ml的塑料制容器(长9cm×宽14cm×高5cm)中将该测定装置浸渍1小时。之后,将测定装置移至装有乙醇(特级)100ml的塑料制容器(长9cm×宽14cm×高5cm)中,静置了12小时。
在乙醇中静置后,从塑料制容器中取出上述测定装置,将其移放到20张重叠了直径90mm的滤纸(ADVANTEC东洋株式会社制造;商品名:(JIS P 3801,No.2),厚0.26mm,阻拦粒径5μm)上,静置了3天时间。之后,在金属缸262内放置玻璃过滤器263,注入下述组分的人造尿264至玻璃过滤器的高度。在玻璃过滤器263上放上被载置有砝码261且装有经过了上述纯水中溶胀、乙醇中收缩的颗粒状吸水剂的圆筒状槽251,就此溶胀了1小时。
作为上述人造尿,使用的是将氯化钙2水合物0.25g、氯化钾2.0g、氯化镁6水合物0.50g、硫酸钠2.0g、磷酸2氢铵0.85g、磷酸氢2铵0.15g及纯水994.25g混合而成的混合物。
用上述人造尿溶胀后,在支承台253上放置测定装置,并将树脂制配管204从盖260插入圆筒状槽251内部。树脂制配管204与被橡胶栓封口的容器201相连,该橡胶栓中贯通有直径5mm的玻璃管202,容器201中装满了0.69%氯化钠水溶液203。另外,支承台253经过了调整,以使得圆筒状槽251的底面与玻璃管202下端之间的高度差成为5cm,由此,当打开阀门205时,0.69%氯化钠水溶液203会注入圆筒状槽251,直至该氯化钠水溶液的液面与圆筒状槽251的底面之间的距离达到5cm为止。在圆筒状槽251中插入树脂制配管204后,打开阀门205来注入0.69%氯化钠水溶液,由此与通常的SFC同样地测定了Rec.SFC。
(11)Rec.CRC/CRC(恢复率)
根据经上述(1)中记载的方法求出的CRC、及经上述(8)中记载的方法求出的Rec.CRC,基于下式(式4),计算了本发明的颗粒状吸水剂的Rec.CRC/CRC。
[数4]
恢复率=Rec.CRC/CRC…(式4)
(12)EMI(弹性模量指数)
[弹性模量]
(步骤1.颗粒状吸水剂的分级)
使用网眼径为710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、150μm的6种JIS标准筛(THEIIDATESTING SIEVE:直径8cm),对颗粒状吸水剂10g进行了分级。用振动分级机(IIDASIEVESHAKER/Type:ES-65型;转速:60Hz,230rpm;冲击数:60Hz,130rpm/SER.No.0501)筛分了5分钟,由此实施了分级。
通过该步骤1,得到了按照每种粒度分级出的颗粒状吸水剂。例如,留在网眼径500μm的JIS标准筛上的颗粒状吸水剂具有500μm以上且低于600μm的粒径。
(步骤2.颗粒状吸水剂的溶胀)
将上述步骤1中得到的按照每种粒度分级出的颗粒状吸水剂,按照下述(式5)算出的量(添加量)来装入容量10ml的塑料制容器,并加入纯水8.0g将其浸渍16小时来溶胀。
[数5]
颗粒状吸水剂[g]=2.0g/(CRCdw+1)…(式5)
上述(式5)计算的量是溶胀后凝胶颗粒的重量将会达到2.0g的量,(式5)中的CRCdw指用纯水来溶胀颗粒状吸水剂时所得到的CRC(离心下维持量)。
上述CRCdw的求法如下:在上述(1)CRC的测定中,使用纯水来代替0.9重量%氯化钠水溶液,并将试样量从0.2g变更为0.05g,将浸渍时间从30分钟变更为16小时,由此进行测定。
(步骤3.弹性模量的测定)
对于上述步骤2中得到的溶胀后的颗粒状吸水剂(以下,称为“溶胀凝胶”),使用流变仪(Anton-Paar公司制造的MCR301(参照图4)),测定了该溶胀凝胶的弹性模量。以下,使用图4,详细地说明测定方法。
首先,将上述步骤2中得到的溶胀凝胶302连同溶胀液(纯水)一同投入流变仪300的皿301(内径51mm、深10mm/铝制)中,并将该溶胀凝胶302均匀地铺平在皿301内。另外,皿301相对于流变仪300呈固定,流变仪300与皿301以严格成为水平的方式设置。
接着,将具有垂直旋转轴304的平行板303(直径50mm/铝制)嵌入皿301后,使该旋转轴304按照图4的箭头方向旋转,对溶胀凝胶302施加振动。按照以下的测定条件测定了储能弹性模量。
<测定条件>
测定模式:振动(动态)测定
扭转量(strain):0.02%
角频:10rad/s
测定开始时刻:平行板52接触溶胀凝胶51时
垂直负荷:10N~40N/非连续地增加负荷,测定时间每经过100秒,负荷增加5N
每次的测定时间长度:5秒
测定次数:20次×7种负荷条件
测定时间:700秒(=5秒×20次×7种负荷条件)。
对步骤1中得到的各粒度的颗粒状吸水剂进行了上述测定。另外,上述测定中使用的皿301及平行板303每次均使用新品,或每次使用后都充分洗涤、干燥并用抛光布(TRUSCO中山株式会社制造;基材:棉;研磨剂:A磨材(粒度:#15000),含蜡)抛光后再次洗涤来供再次使用。
从经上述测定得到的储能弹性模量中,取600秒~700秒这一测定期间(负荷为40N)中得到的共20次测定值,将它们的算术平均值作为本发明的弹性模量G’(単位:Pa)。
[弹性模量指数(EMI:Elastic Modulus Index)的计算]
使用上述CRC、CRCdw及弹性模量的值,基于下述(式6)~(式14),计算了弹性模量指数(EMI)。该弹性模量指数是用溶胀凝胶的理论表面积及CRC对弹性模量G’进行修正后得到的值,是判断颗粒状吸水剂性能的指标值。以下,将弹性模量指数简记为EMI。
[数6]
EMI=弹性模量G′/(溶胀凝胶颗粒的理论表面积(TGS))×CRC
…(式6)
上述(式6)中,“CRC”是上述弹性模量测定的步骤1被实施前的颗粒状吸水剂的测定值,其测定方法如栏目(1)中记载所示。另外,式中所指的“溶胀凝胶”是在上述弹性模量测定的步骤2中得到的产物。
另外,EMI的计算上所需的数值(A)~(I)是基于下述(式7)~(式14)算出的。
[数7]
TGS[cm2]
=1粒溶胀凝胶颗粒的理论表面积(A)[cm2]×测定时的颗粒数(B)
…(式7)
[数8]
1粒溶胀凝胶颗粒的理论表面积(A)[cm2]
=4×π×(1粒溶胀凝胶颗粒的理论半径(C))2…(式8)
[数9]
1粒溶胀凝胶颗粒的理论半径(C)[cm]
=(1粒溶胀凝胶颗粒的体积(D)×3/4×1/π)1/3…(式9)
[数10]
1粒溶胀凝胶颗粒的体积(D)[cm3]=2.0/溶胀前颗粒数(B)…(式10)
[数11]
溶胀前颗粒数(B)
=颗粒状吸水剂的重量(E)/(1粒溶胀前颗粒的理论体积(F)×1.6)
…(式11)
[数12]
1粒溶胀前颗粒的理论体积(F)[cm3]
=4/3×π×(溶胀前颗粒的中间粒径(G)/2)3…(式12)
[数13]
溶胀前颗粒的中间粒径(G)[cm]
=(筛分时的上层网眼径(H)+筛分时的下层网眼径(I))/2
…(式13)
[数14]
颗粒状吸水剂的重量(E)[g]=2.0/(CRCdw+1)…(式14)
(13)扩散吸收时间
关于本发明的颗粒状吸水剂的扩散吸收时间,利用扩散吸收时间测定装置(图5及图6),通过以下记载的方法来测定了扩散吸收时间[sec]。测定中使用了具有图5所示概略外观的扩散吸收时间测定装置。
首先,在内部尺寸为长401mm、宽151mm、高30mm,外部尺寸为长411mm、宽161mm、高35mm的丙烯酸树脂制托盘401的中央部,沿着长度方向上的两内壁,以从两端起各空开50mm的方式贴附了宽10mm、长300mm的双面胶带(NICHIBAN株式会社制造的双面胶带NICETACNW-10)402。在这些双面胶带402上,以无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切断成该尺寸后的物品)403。
接着,使用超声波加湿装置(株式会社NIPPO制造的NP-408:雾化能力600g/hr),雾喷5秒钟来对木粉纸浆2.7g进行了加湿。将该加湿后的纸浆和颗粒状吸水剂13.5g±0.010g投入食品加工机(Panasonic制造的MK-K48P),粉碎、混合5秒钟而得到了吸收体。另外,纸浆与颗粒状吸水剂的混合若不均匀,则延长了混合时间。
在从丙烯酸树脂制托盘401的两个长度方向上的内壁起向内侧空开15mm的部分,将经上述操作得到的吸收体以长300mm、宽120mm的范围来均匀散布在纸巾403上。其中,散布前先对丙烯酸树脂制托盘401的壁面进行了防静电处置,以防产生静电。
在散布的吸收体404上载置正面垫片405。该正面垫片405配置成:其与丙烯酸树脂制托盘401的内壁之间的距离在长度方向上左右相等且在宽度方向上前后相等。
作为正面垫片405,使用了从Unicharm株式会社制造的商品“mamypoko tapetype-L号(2014年6月在日本购入,包装底面编号:404088043)”中取出的垫片。取出的垫片的尺寸为宽14cm、长39cm、重3.3g~3.6g。由于尿布中的纸浆等因粘接剂而附着,因此该垫片是充分除去纸浆后再使用的。
在正面垫片405上载置了长390mm、宽90mm、厚0.63mm的尺寸的金属网406(JIS金属网、不锈钢制、20目)。进而在该金属网406上载置了在中央部具有内径30mm的圆筒形投入孔407的丙烯酸树脂制上盖408(长400mm、宽150mm、厚20mm、圆筒部高100mm)。
图6为测定扩散吸收时间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6的(a)中,a表示投入孔407的内径、b及c分别表示上盖408的长度尺寸及宽度尺寸。图6的(b)中,d相当于投入孔407的圆筒部的高度,e相当于上盖408的厚度。
图6的(c)表示了纸巾403相对于丙烯酸树脂制托盘401的位置关系。图6的(c)中,f及g表示纸巾403处在从两个宽度方向上的内壁起各向内侧空开50.5mm的部分,h表示纸巾403的长度尺寸(300mm)。i表示丙烯酸树脂制托盘401的内部长度尺寸(401mm),j表示丙烯酸树脂制托盘401的内部宽度尺寸及纸巾403的宽度尺寸(151mm)。k表示丙烯酸树脂制托盘401在长度方向上的内尺寸与外尺寸间的差(5mm)。l表示丙烯酸树脂制托盘401在宽度方向上的内尺寸与外尺寸间的差(5mm)。
另外,图6的(d)中,m表示丙烯酸树脂制托盘401的外部宽度尺寸(411mm),n表示丙烯酸树脂制托盘401的高度(35mm)。
在该上盖408上,以吸收体404均匀受到负荷的方式进一步载置了砝码409。此时,调整了砝码409的重量等,以使上述金属网406、丙烯酸树脂制上盖408及砝码409的总重量达到7485g或22770g(相对于吸收体设置面积的压力负荷为2.07kPa、6.21kPa)。
从扩散吸收时间测定装置400的投入孔407,用5秒钟投入调温为37±0.5℃的0.9重量%氯化钠水溶液(优选相对于每1000g,用0.04g的蓝色1号来着色)75g。投入的氯化钠水溶液边透过金属网406边在金属网406上扩散,被吸收体404吸收。将金属网406的网眼空隙间所保持的液体被全部吸收完的时间设为第1次扩散吸收时间[sec]。
接着,从开始第1次投入上述水溶液时起经过了10分钟后,第2次投入上述水溶液,将金属网406的网眼空隙间所保持的水溶液被全部吸收完的时间设为第2次扩散吸收时间[sec]。之后,同样地以10分钟间隔投入上述水溶液,将金属网406的网眼空隙间所保持的水溶液被全部吸收完的时间设为第3次扩散吸收时间[sec]。
[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)523)0.135g(0.080摩尔%)、2.0重量%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)。
边使用磁搅棒来搅拌调温至45℃的上述溶液(A),边在开放环境下用约5秒钟添加了48.5重量%氢氧化钠水溶液9.8g来混合,由此制备了单体水溶液(1)。另外,因该混合过程中产生的中和热及溶解热,该单体水溶液(1)的液温上升至约80℃。
接着,当得到的单体水溶液(1)的温度达到78℃时,加入4.5重量%过硫酸钠水溶液1.01g,搅拌约3秒钟。之后,在开放环境下将得到的反应液(1)注入不锈钢制试验皿内。
上述不锈钢制试验皿的尺寸为内径88mm、高20mm。这里,预先使用加热板(NEOHOTPLATE H1-1000,株式会社井内盛荣堂制造)加热了上述不锈钢制试验皿,以使其表面温度达至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上述不锈钢制试验皿,以容器内的压力达到计表压85kPa的方式,用真空泵进行了抽吸。另外,容器外的压力为101.3kPa(常压)。
在上述不锈钢制试验皿中注入上述反应液(1)后不久,便开始了聚合。聚合过程中,边产生水蒸气边向上地朝四面八方膨胀发泡,之后收缩至比底面稍大的尺寸。该膨胀收缩在约1分钟以内结束。
之后在聚合容器(即,被上述玻璃制容器覆盖住的不锈钢制试验皿)内保持3分钟后,取出含水凝胶状交联聚合物(以下,称为“含水凝胶”)(1)。
使用具有以下的规格的螺杆挤出机(绞肉机)将得到的含水凝胶(1)凝胶粉碎。该螺杆挤出机中,其前端部具备多孔板,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,且与凝胶的投入相并行地以50g/分钟的方式添加90℃的去离子水,由此进行了凝胶粉碎。
在网眼径850μm的不锈钢制金属网上铺开上述凝胶粉碎后的含水凝胶(1),以190℃进行了30分钟的热风干燥。接着,用辊磨机(有限会社井口技研公司制造的WML型辊粉碎机)将通过该干燥操作得到的干燥聚合物(1)粉碎后,使用网眼径710μm的JIS标准筛及网眼径175μm的JIS标准筛来进行了分级。
通过上述操作,得到了固体成分量为96.4重量%、重均粒径(D50)为395μm、粒度分布的对数标准偏差(σζ)为0.35的无规破碎状的吸水性树脂粉末(1)。吸水性树脂粉末(1)的CRC(离心下维持量)为38.6g/g、Ext(可溶水成分量)为10.8重量%、粒径低于150μm的颗粒的比例为1.2重量%。
相对于得到的吸水性树脂粉末(1)100重量份,均匀混合了包含碳酸亚乙酯0.4重量份、丙二醇0.6重量份、纯水6.0重量份及聚氧乙烯(20)脱水山梨糖醇单硬脂酸酯(花王株式会社制造)0.001重量份(相对于吸水性树脂粉末为10ppm)的表面交联剂溶液(1)。
之后,在密闭容器中加入以上得到的湿混合物(1),在80℃下保温6小时后,以212℃加热处理35分钟左右,以使得到的吸水性树脂颗粒的CRC处在26.7g/g~27.7g/g的范围内。
上述加热处理后,将得到的吸水性树脂颗粒粉碎至能筛过网眼径850μm的JIS标准筛,得到了表面交联后的吸水性树脂颗粒(1)。
相对于上述表面交联后的吸水性树脂颗粒(1)的100重量份,添加了包含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重量份的混合液1.325重量份。
上述添加后,在无风条件下,以60℃干燥30分钟后,粉碎至能筛过网眼径850μm的JIS标准筛,将粉碎后的颗粒30g装入直径6cm、高11cm的玻璃制容器,并在该玻璃制容器中加入直径6mm的玻璃珠10g,然后将该玻璃制容器安装到颜料搅拌器(东洋制机制作所的产品No.488,装置详情公开于日本特开平9-235378号公报)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)。
对上述得到的颗粒状吸水剂(1),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表2中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[实施例2]
在实施例1中,将聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量(Mw)523)的量由0.135g(0.080摩尔%)变更为0.101g(0.060摩尔%),且以使得到的吸水性树脂颗粒的CRC处在29.5g/g~30.5g/g的范围内的方式来进行加热处理,除此以外,进行与实施例1同样的操作,得到了颗粒状吸水剂(2)。
对上述得到的颗粒状吸水剂(2),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表3中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[比较例1]
在实施例1中,将容器内的压力变更为常压(101.3kPa),除此以外,进行与实施例1同样的操作,得到了比较颗粒状吸水剂(1)。
对上述得到的比较颗粒状吸水剂(1),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表4中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[比较例2]
在实施例1中,将聚乙二醇二丙烯酸酯(重均分子量(Mw)523)的量从0.135g(0.080摩尔%)变更为0.338g(0.200摩尔%),且不进行表面处理工序,除此以外,进行与实施例1同样的操作,得到了比较颗粒状吸水剂(2)。
对上述得到的比较颗粒状吸水剂(2),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表5中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[比较例3]
从2013年5月在日本购入的纸尿布(P&G公司制;商品名“Pampersさらさらケアパンツ”)中取出吸水性树脂,作为比较颗粒状吸水剂(3)。
对上述得到的比较颗粒状吸水剂(3),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表6中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[比较例4]
从2014年12月在巴基斯坦购入的纸尿布(Ontex公司制;商品名“Canbebe”)中取出吸水性树脂,作为比较颗粒状吸水剂(4)。
对上述得到的比较颗粒状吸水剂(4),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表7中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[比较例5]
从2013年6月在比利时购入的纸尿布(P&G公司制;商品名“Pampers Easy UpPants”,4Maxi号)中取出吸水性树脂,作为比较颗粒状吸水剂(5)。
对上述得到的比较颗粒状吸水剂(5),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表8中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[比较例6]
从2013年2月在波兰购入的纸尿布(P&G公司制;商品名“Pampers Cruisers”,4Maxi号)中取出吸水性树脂,作为比较颗粒状吸水剂(6)。
对上述得到的比较颗粒状吸水剂(6),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表9中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[比较例7]
从2011年10月在印度尼西亚购入的纸尿布(Unicharm公司制;商品名“Mamy PokoPants”,L号)中取出吸水性树脂,作为比较颗粒状吸水剂(7)。
对上述得到的比较颗粒状吸水剂(7),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表10中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[比较例8]
从2013年4月在土耳其购入的纸尿布(Kimberly Clark公司制;商品名“HUGGIES”,4Maxi号)中取出吸水性树脂,作为比较颗粒状吸水剂(8)。
对上述得到的比较颗粒状吸水剂(8),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表11中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[比较例9]
在实施例1中,不将得到的湿混合物(1)在80℃下保温6小时,而是迅速以212℃加热处理35分钟左右来使得到的吸水性树脂颗粒的CRC处在26.7g/g~27.7g/g的范围内,除此以外,进行与实施例1同样的操作,得到了比较颗粒状吸水剂(9)。对上述得到的比较颗粒状吸水剂(9),测定并计算了其“Rec.CRC/CRC”、“Rec.AAP”、“Rec.SFC”及“EMI”。表1中示出其结果。另外,表12中示出每种粒度所对应的弹性模量测定结果。
[实施例3]
使用由实施例1得到的颗粒状吸水剂(1)来测定了其扩散吸收时间。表13中示出测定结果。
[比较例10]
使用由比较例1得到的比较颗粒状吸水剂(1)来测定了其扩散吸收时间。表13中示出测定结果。
[比较例11]
使用由比较例9得到的比较颗粒状吸水剂(9)来测定了其扩散吸收时间。表13中示出测定结果。
[表1]
EMI(600-500μm) Rec.CRC/CRC Rec.AAP Rec.SFC
实施例1 6831 1.08 18 12
实施例2 6205 1.11 20 10
比较例1 5399 1.13 11 4
比较例2 8282 1.02 9 1
比较例3 4882 1.11 8 3
比较例4 5044 1.07 11 0
比较例5 6037 1.01 9 5
比较例6 8033 1.00 8 7
比较例7 4681 1.15 7 0
比较例8 3878 1.25 4 0
比较例9 6152 1.04 13 7
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
[表13]
(总结)
图7为针对由实施例及比较例得到的各颗粒状吸水剂,在横轴上标绘“Rec.CRC/CRC”且在纵轴上标绘“EMI(600/500)”而成的坐标图。另外,关于各标绘记号的意思,“实”表示实施例,“比”表示比较例,图中示出的值表示“Rec.AAP”的值和“Rec.SFC”的值。另外,上述“EMI(600/500)”是指粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的弹性模量指数。
如图7所示,本发明的颗粒状吸水剂(实1、实2)的恢复率(Rec.CRC/CRC)在1.05~1.20的范围内,弹性模量指数(EMI)(600/500)显示为5500以上,均表现出Rec.AAP为15g/g以上、Rec.SFC为5×10-7·cm3·s·g-1以上的优越值。
另一方面,比较颗粒状吸水剂中,要么虽然恢复率高但弹性模量指数低(比1、比3、比4、比7、比8),要么反过来虽然弹性模量指数高但恢复率低(比2、比5、比6、比9),发现它们的Rec.AAP及Rec.SFC都较低。认为其原因如下。
Rec.AAP及Rec.SFC的评价中,由于是先用纯水进行一次溶胀,因此评价的是在经过比实际使用情况高很多倍的溶胀而使得表面交联层受损后的加压下溶胀倍率、渗液性。也就是说,认为Rec.AAP及Rec.SFC高的颗粒状吸水剂即使在多次吸收尿等的情况下,进而即使使用过一次的纸尿布被水洗,吸水性能的下降也能得到抑制。
另外,由于弹性模量指数优越,因此即使在高受压条件下也能期待高吸水性能,如实施例3、比较例10及比较例11所示,可知本发明的颗粒状吸收剂即使在22kg以上的高负荷下,扩散吸收速度也优越。
即,可理解为:通过本发明的手法而得到的颗粒状吸水剂满足了(1)恢复率(Rec.CRC/CRC)为1.05~1.20、(2)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为5500以上,因此其在纯水中溶胀时的物性下降能得到充分抑制,从而表现出Rec.AAP为15g/g以上、Rec.SFC为5×10-7·cm3·s·g-1以上的优越值。
另外,根据实施例3、比较例10、比较例11,可知在吸收体中使用满足上述所有条件的实施例3的颗粒状吸水剂时,即使在高负荷下也能抑制吸水性能的下降。
由此,本发明的颗粒状吸水剂用在吸收体中时,可以提供即使在高压下也具有优异的液体吸入性的高性能吸收体。
〔产业上的可利用性〕
本发明的颗粒状吸水剂、及通过本发明的制造方法制造的颗粒状吸水剂在纸尿布、生理用卫生巾及医疗用吸血剂等吸收性物品中的吸收体用途上很有用。另外,还能用于宠物尿吸收剂、便携式厕所的尿凝胶化剂、蔬果等的保鲜剂、肉水产类的漏液吸收剂、保冷剂、一次性暖贴、电池用凝胶化剂、植物及土壤等的保水剂、防凝露剂、阻水剂及封包剂、以及人工雪等各种用途。

Claims (15)

1.一种颗粒状吸水剂,其以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为主成分并经过了表面交联且满足以下物性(1)~(3):
(1)粒径150μm以上且低于850μm的颗粒的比例为90重量%以上,
(2)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为5500以上,
(3)以Rec.CRC/CRC所规定的恢复率为1.05~1.20。
2.根据权利要求1所述的颗粒状吸水剂,其中,上述(3)中的恢复率为1.05~1.16。
3.根据权利要求1或2所述的颗粒状吸水剂,其中,上述(2)中的弹性模量指数(EMI)为6000~9500。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂的加压下吸水倍率(AAP)为20g/g以上。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂的食盐水导流性(SFC)为10×10-7·cm3·s·g-1以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂的基于涡流法的吸水时间为42秒以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂的自由溶胀速度(FSR)为0.28g/(g·s)以上。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,该颗粒状吸水剂通过共价键性表面交联剂而得以了表面交联。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,粒径低于150μm的颗粒的比例为5重量%以下。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的颗粒状吸水剂,其进一步满足以下物性(4):
(4)粒径425μm以上且低于500μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为4500以上。
11.根据权利要求10所述的颗粒状吸水剂,其进一步满足以下物性(5):
(5)粒径300μm以上且低于425μm的颗粒的弹性模量指数(EMI)为3500以上。
12.根据权利要求1~11中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,
(a)粒径150μm以上且低于300μm的颗粒的比例为5重量%~50重量%,
(b)粒径300μm以上且低于425μm的颗粒的比例为10重量%~60重量%,
(c)粒径425μm以上且低于500μm的颗粒的比例为5重量%~50重量%,
(d)粒径500μm以上且低于600μm的颗粒的比例为5重量%~50重量%,
(e)粒径600μm以上且低于850μm的颗粒的比例为0.1重量%~50重量%;并且,
具有上述(a)~(e)所示粒径的颗粒的比例合计为90重量%~100重量%。
13.根据权利要求1~12中任一项所述的颗粒状吸水剂,其特征在于:
该颗粒状吸水剂的重均粒径(D50)为300μm~500μm且粒度分布的对数标准差(σζ)为0.25~0.45。
14.一种吸收体,其含有权利要求1~13中任一项所述的颗粒状吸水剂。
15.一种吸收性物品,其含有权利要求1~13中任一项所述的颗粒状吸水剂。
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