CN110325273B - 吸水性片、长条状吸水性片及吸收性物品 - Google Patents

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Abstract

提供一种适用于纸尿布等卫生材料的吸水性片。本发明的一个方面的吸水性片具备第1基材、第2基材、及夹持在上述第1基材与第2基材之间的颗粒状吸水剂,上述第1基材及第2基材中的至少一者为透水性基材,上述颗粒状吸水剂的至少一部分满足下列物性(1)、(2)、(3)。(1)离心下维持量(CRC)为30g/g~50g/g(2)质均粒径(D50)为200μm~600μm(3)下式(a)所规定的DRC指数为43以下DRC指数=(49-5分钟DRC值)/(D50/1000)···式(a)。

Description

吸水性片、长条状吸水性片及吸收性物品
技术领域
本发明涉及含有适用于纸尿布等卫生材料的颗粒状吸水剂的吸水性片。本发明尤其涉及一种吸水性片,该吸水性片是长条的连续吸水性片或其裁断物,并且在该吸水性片的2片基材之间夹持着适用于吸水性片的特定的颗粒状吸水剂。
背景技术
吸水性树脂(SAP;Super Absorbent Polymer:超吸收性聚合物)是具有水溶胀性的不溶水性高分子凝胶化剂,其用于纸尿布、生理用卫生巾及成人用失禁产品等卫生材料、农园艺用土壤保水剂、工业用阻水剂等各种用途。
关于此类吸水性树脂,目前提出将许多种单体及亲水性高分子用作其原料。从性能及成本的观点看,将丙烯酸及/或其盐用作单体的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂用得最多。
随着吸水性树脂的主要用途物即纸尿布的高性能化,要求吸水性树脂具备更多功能(物性)。作为吸水性树脂的物性的具体例子,不单有吸水倍率的大小,还可举出凝胶强度、可溶水成分量、吸水速度、加压下吸水倍率、渗液性、粒度分布、耐尿性、抗菌性、耐冲击性(耐损性)、粉体流动性、除臭性、耐着色性(白度)、低粉尘等(专利文献1~13)。
专利文献1揭示了通过对凝胶粉碎能量(GGE/Gel;Grinding Energy)进行控制,从而得到兼具渗液性及吸水速度的吸水性树脂粉末的制造方法及吸水性树脂粉末。
专利文献2、3揭示了在吸水性树脂粉末的制造工序之一的聚合后的凝胶粉碎工序中,进一步利用特定的凝胶粉碎装置结构来揉压粉碎含水凝胶,由此提高获得的吸水性树脂粉末的加压下吸水倍率(专利文献2)或渗液体性(专利文献3)。
关于专利文献4及专利文献5揭示了一种实际用于吸收性物品时的逆渗量得以降低了的吸水剂,该逆渗量以GCA(Gel Capillary Absorption:凝胶毛细吸收)等来规定。
专利文献6揭示了通过对具有12mmol/g以上的-COOR含量(电荷密度)及-COOH/-COOR摩尔比(式中R是指氢原子、金属原子或铵)的吸水性交联聚合物实施表面交联,能够制造兼具高负重下吸水倍率及高吸水速度(FSR)的吸水性树脂。
专利文献7揭示了一种吸水性树脂的制造方法,其在使水溶性乙烯性不饱和单体进行反相悬浮聚合来制造吸水性树脂时,进行2个阶段以上的多阶段反相悬浮聚合,并且在第2个阶段以后的至少1个阶段中,添加氨基羧酸系化合物来进行聚合反应。根据该制造方法,能够制造兼具高吸水倍率及高吸水速度的吸水性树脂。
专利文献8揭示了以扩散吸收倍率(DAP/Diffusing Absorbency underPressure:加压下扩散吸收性)等来规定的吸水性树脂,另外,专利文献9揭示了以自由溶胀后的凝胶的GBP(Gel Bed Permeabilty:凝胶床渗透性)来规定的吸水性树脂,专利文献10揭示了以0.3psi负重下溶胀后的凝胶的GBP(Gel Bed Permeabilty)来规定的吸水性树脂。
专利文献40~42揭示了以吸水倍率及DW 5min(5分钟Demand Wettablity值)等来规定的吸水性树脂及其吸收体。
这些吸水性树脂的主要用途是纸尿布及失禁垫等卫生材料,一般使用由吸水性树脂和纤维基材复合而成的吸收体(吸收层)。近年,由于纸尿布等卫生材料的薄型化,所以出现了减少纤维材料的倾向,提出了纸尿布中的吸水性树脂浓度为30~100质量%(优选为60~100质量%)且使用了具有特定参数的吸水性树脂的吸收性物品(专利文献11~15)。另外,还提出了一种吸收性物品,其中使用的吸水性树脂是以适于90~100%吸水性树脂浓度的特定参数K(t)来规定的(专利文献16~18)。另外,还提出了一种吸收性物品,其中使用的吸水性树脂是以适于75%以上吸水性树脂浓度的特定参数球形度来规定的(专利文献19~21)。
关于这些吸收性物品,纸尿布制造工厂一般将吸水性树脂与纤维材料混合来将每一吸收性物品制造为单独成形吸收体,并且,根据不同用途而加工为各种形状的吸收体(例如,正面观察时为沙漏形、楔形、椭圆形等)。这些吸收体的制造方法是单独成形,因此可以加工为任意形状,并且,每一吸收性物品的纤维量及吸水性树脂量也易于调整,因此,该制造方法目前是纸尿布的主流制造方法。
但是,近年来开始制造如下纸尿布:在卫生材料的制造工序中,对把吸水性树脂固定在2片基材之间而成的长条吸水性片进行裁断,将裁断得到的吸收体(通常裁断为宽度10cm左右、长度几十cm的长方形)用在纸尿布中。纸尿布制造公司通过购买或制造长条的连续吸水性片,能够使纸尿布的制造工序更简化,并且能够不使用纸浆来实现纸尿布的薄型化。吸水性片是将吸水性树脂颗粒夹持并固定在2片基材(特别是无纺布制基材)之间而成的,连续长条状的吸水性片经裁断后,被组装入纸尿布(专利文献22~39)。
与以往的卫生材料(纸尿布)不同的是,采用吸水性片的纸尿布的历史尚浅,所以现实情况是几乎没有人提出适用于吸水性片的吸水性树脂的开发及参数。上述专利文献1~18等中所述的适用于(采用单独成形了的吸收体的)以往的纸尿布的吸水性树脂也被直接应用于吸水性片。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1:国际公布第2011/126079号
专利文献2:国际公布第2015/030129号
专利文献3:国际公布第2015/030130号
专利文献4:国际公布第2015/129917号
专利文献5:国际公布第2016/204302号
专利文献6:欧洲专利申请公开第0872491号
专利文献7:国际公布第2007/004529号
专利文献8:欧洲专利申请公开第0712659号
专利文献9:国际公布第2004/096304号
专利文献10:国际公布第2005/016393号
专利文献11:美国专利第5147342号
专利文献12:美国专利第5149335号
专利文献13:欧洲专利申请公开第0532002号
专利文献14:美国专利第5601542号
专利文献15:美国专利第5669894号
专利文献16:国际公布第2012/174026号
专利文献17:国际公布第2013/078109号
专利文献18:国际公布第2015/041784号
专利文献19:国际公布第2011/117187号
专利文献20:国际公布第2012/001117号
专利文献21:国际公布第2012/024445号
专利文献22:国际公布第2010/004894号
专利文献23:国际公布第2010/004895号
专利文献24:日本国公开专利公报“特开2010-115406号”
专利文献25:国际公布第2010/076857号
专利文献26:国际公布第2010/082373号
专利文献27:国际公布第2010/113754号
专利文献28:国际公布第2010/143635号
专利文献29:国际公布第2011/043256号
专利文献30:国际公布第2011/086841号
专利文献31:国际公布第2011/086842号
专利文献32:国际公布第2011/086843号
专利文献33:国际公布第2011/086844号
专利文献34:国际公布第2011/117997号
专利文献35:国际公布第2011/118409号
专利文献36:国际公布第2011/136087号
专利文献37:国际公布第2012/043546号
专利文献38:国际公布第2013/099634号
专利文献39:国际公布第2013/099635号
专利文献40:国际公布第2016/104962号
专利文献41:国际公布第2016/104374号
专利文献42:国际公布第2016/103872号
发明内容
(发明要解决的问题)
专利文献22~39等揭示了各种方案的吸水性片,但即使对粘接剂及无纺布等进行改进,这些吸水性片也无法具有纸尿布所需的充分的吸水特性。例如,与(采用将吸水性树脂与纤维混合并单独成形而成的吸收体的)以往的纸尿布相比,虽然采用长条吸水性片或其裁断物的纸尿布的生产更简便,但是从纸尿布应有的吸收性能(纸尿布应有的吸收速度、漏液、逆渗量(Re-wet))的观点来看,还有改进的余地。
即,本发明的课题在于提供一种适用于纸尿布等卫生材料的吸水性片。
(用以解决课题的技术手段)
对适用于纸尿布等卫生材料的吸水性片进行研究后,本发明人结果发现尽管专利文献21~38揭示了各种方案的吸水性片,但并没有充分发挥其特性。并且,本发明人得出的结论是针对吸水性片需要使用以往未使用过的吸水性树脂颗粒(颗粒状吸水剂)。本发明着眼于针对吸水性片的DRC指数这一新参数,通过将特定的颗粒状吸水剂应用于吸水性片,从而解决了上述课题。
即,本发明提供一种吸水性片,该吸水性片具备第1基材、第2基材、及夹持在上述第1基材与第2基材之间的颗粒状吸水剂,上述第1基材及第2基材中的至少一者为透水性基材,上述颗粒状吸水剂的至少一部分满足下列物性(1)、(2)、(3)。
(1)离心下维持量(CRC)为30g/g~50g/g
(2)质均粒径(D50)为200μm~600μm
(3)下式(a)所规定的DRC指数为43以下
DRC指数=(49-5分钟DRC值)/(D50/1000)···式(a)
本发明中,上述一个或多个特征旨在:不仅包括明确示出的组合,还可以由进一步提供的组合来实现。根据需要,本领域技术人员通过阅读并理解以下的详细说明,即可认识到本发明更进一步的实施方式和优点。
(发明的效果)
就纸尿布等卫生用品而言,本发明与以往的吸水性片相比,能够改善卫生用品应有的逆渗量(Re-Wet)及吸收速度(液体吸入速度)。
附图说明
图1是进行吸水性片的平面评价(平面评价1)的装置的一部分(平面容器)的概略示图。
图2是进行吸水性片的平面评价(平面评价1)的装置的一部分(注入筒)的概略示图。
图3是吸水性片的平面评价(平面评价1)的概略示图。
图4是进行吸水性片的曲面评价(曲面评价1)的装置的一部分(曲面容器)的概略示图。
图5是进行吸水性片的曲面评价(曲面评价1)的装置的一部分(曲面注入筒)的概略示图。
图6是吸水性片的曲面评价(曲面评价1)的概略示图。
图7是进行吸水性片的平面评价(平面评价2)的装置的一部分(液注入筒)的概略示图。
图8是吸水性片的平面评价(平面评价2)的概略示图。
图9是进行吸水性片的曲面评价(曲面评价2)的装置的一部分(曲面容器)的概略示图。
图10是进行吸水性片的曲面评价(曲面评价2)的装置的一部分(引导部件)的概略示图。
图11是进行吸水性片的曲面评价(曲面评价2)的装置的一部分(引导部件)的概略示图。
图12是吸水性片的曲面评价(曲面评价2)的概略示图。
图13是吸水性片的曲面评价(曲面评价2)的概略示图。
图14是进行吸水性片的液体流动性评价的装置的概略示图。
图15是吸水性片的液体流动性评价的概略示图。
图16是进行吸水性片的平面评价(平面评价3)的装置的一部分(平面容器)的概略示图。
图17是吸水性片的平面评价(平面评价3)的概略示图。
图18是5分钟DRC值的测定器具的概略示图。
图19是用来测定扩散吸收倍率的测定装置的概略截面图。
图20是上述测定装置的主要部分的截面图。
图21是对上述测定装置中生理食盐水的扩散方向进行说明的说明图。
图22是对制造例1~23及比较制造例1~8的颗粒状吸水剂的DRC5min及重均粒径(D50)进行标绘而得的坐标图。
<附图标记说明>
100:塑料支撑圆筒
101:不锈钢制400目金属网
102:溶胀凝胶
103:皮氏培养皿
104:玻璃过滤器
105:滤纸
106:0.90质量%食盐水
具体实施方式
以下,示出本发明的最佳方式并进行说明。在整个说明书中,除非另有说明,应理解为单数形也包含其复数形的概念。因此,除非另有说明,应理解为单数形的冠词(例如,英语的“a”、“an”、“the”等)也包含其复数形的概念。另外,除非另有说明,应理解为本说明书中所使用的术语表达该领域通常所使用的含义。因此,除非另外进行定义,本说明书中所使用的所有专业术语及科学技术术语具有本领域技术人员通常所理解的含义。如发生含义矛盾,以本说明书(包括定义)为准。
〔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,是指满足以下物性的吸水性树脂。即满足以下物性的高分子凝胶化剂:ERT441.2-02所规定的作为“水溶胀性”指标的CRC为5g/g以上,以及ERT470.2-02所规定的作为“不溶水性”指标的Ext为50质量%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。此外,并不限定全量(100质量%)为聚合物,也可以是在满足上述物性(CRC,Ext)的范围下包含添加剂等的吸水性树脂组合物。
进而,本发明中的吸水性树脂并不限指最终产品,也指吸水性树脂制造工序中的中间体(例如聚合后的含水凝胶状交联聚合物及干燥后的干燥聚合物、表面交联前的吸水性树脂粉末等),与上述吸水性树脂组合物一起,将这些产物一并总称为“吸水性树脂”。另外,关于吸水性树脂的形态,可列举片状、纤维状、膜状、颗粒状、凝胶状等,本发明中优选颗粒状的吸水性树脂。
〔1-2〕“颗粒状吸水剂”
本说明书中的吸水剂的意思指,以吸水剂树脂为主成分的水性液体吸收用凝胶化剂。本说明书中的颗粒状吸水剂的意思指颗粒状(也称粉末状)的吸水剂,无论是单颗的颗粒状吸水剂,还是多颗的颗粒状吸水剂的集合体,均称为颗粒状吸水剂。所谓“颗粒状”,意思指具有颗粒形态。所谓颗粒,指具有能够测得的体积的固态或液态的粒状小物体(JIS工业用语大辞典第4版,2002页)。本说明书中,有时也将颗粒状吸水剂简称为吸水剂。
另外,“水性液”并非限指水,也可以是尿、血液、汗、粪、废液、潮气、蒸汽、冰、水与有机溶剂及/或无机溶剂的混合物、雨水、地下水等。只要含有水分,则无特别限定。优选的例子有尿、经血、汗、其他体液。
本发明的颗粒状吸水剂可良好地用作吸收水性液体的卫生材料。吸水性树脂为聚合物,其作为主成分而包含于颗粒状吸水剂中。也就是说,颗粒状吸水剂中优选包含60~100质量%、进而70~100质量%、进而80~100质量%、进而90~100质量%的吸水性树脂,还任意包含其他作为非聚合物的水及/或无机微粒、多价金属阳离子等添加剂。另外,较佳的含水率为0.2~30质量%。即,这些成分集为一体的吸水性树脂组合物也属于颗粒状吸水剂的范畴。
吸水剂中的吸水性树脂的上限值为100质量%,进而为99质量%,进而为97质量%,特别为95质量%、90质量%左右,优选除吸水性树脂之外还进一步含有0~10质量%左右的成分,特别是含有水及后述的添加剂(无机微粒、多价金属阳离子)。
另外,关于作为颗粒状吸水剂主成分的吸水性树脂,可举出聚丙烯酸(盐)系树脂、聚磺酸(盐)系树脂、马来酸酐(盐)系树脂、聚丙烯酰胺系树脂、聚乙烯醇系树脂、聚乙氧基系树脂、聚天冬氨酸(盐)系树脂、聚谷氨酸(盐)系树脂、聚褐藻酸(盐)系树脂、淀粉系树脂、纤维素系树脂,优选使用聚丙烯酸(盐)系树脂。
〔1-3〕“聚丙烯酸(盐)”
本发明中的“聚丙烯酸(盐)”是指聚丙烯酸及/或其盐,其是以作为重复单元的丙烯酸及/或其盐(以下称为“丙烯酸(盐)”)为主成分且含有作为任意成分的接枝成分的聚合物。聚丙烯酸可以通过聚丙烯酰胺及聚丙烯腈等的水解而得到,优选通过丙烯酸(盐)的聚合而得到。
另外,上述“主成分”是指:相对于供进行聚合的全部单体(内部交联剂除外),丙烯酸(盐)的用量(含量)通常为50~100摩尔%,优选70~100摩尔%,进而优选90~100摩尔%,尤其优选实质上为100摩尔%。
〔1-4〕“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(基本为世界标准)下的吸水性树脂的测定方法(EDANA Recommended Test Methods)的简称。在本发明中,只要没有特别指出,则均是依据ERT正本(公知文献:2002年改定版)来测定吸水性树脂的物性。
〔1-4-1〕“CRC”(ERT441.2-02)
“CRC”是离心下维持量(Centrifuge Retention Capacity)的简称,意思指颗粒状吸水剂或吸水性树脂的无加压下吸水倍率(也称为“吸水倍率”)。具体是指:将颗粒状吸水剂或吸水性树脂0.2g放入无纺布袋后,将其在过剩量的0.9质量%氯化钠水溶液中浸渍来自由溶胀30分钟,然后用离心机(250G)甩干后的吸水倍率(单位:g/g)。
另外,关于含水凝胶状交联聚合物的CRC(以下,称为“凝胶CRC”),将试样改为0.4g且将自由溶胀时间改为24小时来进行了测定。另外,对测定中的数值进行计算时,使用含水凝胶状交联聚合物的树脂固体成分的质量作为吸水性树脂的质量。另外,当含水凝胶状交联聚合物的单边长度为5mm以上时,用剪刀等将其尺寸剪切为1mm以下,然后再进行测定。
〔1-4-2〕“AAP”(ERT442.2-02)
“AAP”是抗压吸收率(Absorption Against Pressure)的简称,意指颗粒状吸水剂或吸水性树脂的加压下吸水倍率。具体是指:使颗粒状吸水剂或吸水性树脂0.9g于2.06kPa(21g/cm2,0.3psi)的负重下在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,有时将负重条件改为4.83kPa(49g/cm2,0.7psi;)来进行测定。
另外,虽然ERT442.2-02中记作“Absorption Under Pressure(AUP)”,但实质上其与AAP是同一内容。
〔1-4-3〕“PSD”(ERT420.2-02)
“PSD”是颗粒尺寸筛选(Particle Size Distribution)的简称,指经筛分级所测得的颗粒状吸水剂或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号中记载的“(3)Mass-Average Particle Diameter(D50)and Logarithmic StandardDeviation(σζ)of Particle Diameter Distribution”相同的方法进行测定的。
〔1-4-4〕湿量(Moisture Content)(ERT430.2-02)
“湿量(Moisture content)”意指吸水性树脂的含水率。具体是指:将吸水性树脂4.0g在105℃下干燥3小时并根据干燥后的减少量所算出的值(单位:质量%)。另外,有时也分别将吸水性树脂变更为1g,将干燥温度变更为180℃来进行测定。
〔1-4-5〕“Ext”(ERT470.2-02)
“Ext”是可萃取性(Extractables)的简称,意指吸水性树脂的可溶水成分量(可溶水成分的量)。具体是指,将吸水性树脂1.0g添加进0.9重量%氯化钠水溶液200ml中并在500rpm下搅拌16小时后的聚合物溶解量(单位:质量%)。该聚合物溶解量是通过pH滴定来测定的。
〔1-5〕“5分钟浸渍下维持容量”(DRC 5min/Dunk Retention Capacity5minutes)
“DRC 5min”是指5分钟吸水后的无加压下吸水倍率。具体是指:与上述AAP测定同样地,将1.0g颗粒状吸水剂或吸水性树脂均匀散布在图1所示的底面有网眼的圆筒形盒内,并使其与0.9质量%氯化钠水溶液接触5分钟并自由溶胀后的吸水倍率(单位:g/g)。详细测定方法将在实施例中进行描述。
〔1-5-1〕“DRC一般指数”
“DRC一般指数(General Index of DRC)”由下式(1)定义。
DRC一般指数=(K-5分钟DRC值)/(D50/1000)···式(1)
其中,K是任意常数(例如49)。可以制造各种颗粒状吸水剂,测定5分钟DRC值及D50,判断能否得到优选的颗粒状吸水剂,从而确定K的适当值。作为判断颗粒状吸水剂具有吸水性片优选的物性的指标(单位:无量纲或g/g/mm),DRC一般指数是有用的。
〔1-5-2〕“DRC指数”
“DRC指数(Index of DRC)”由下式(2)定义。
DRC指数=(49-5分钟DRC值)/(D50/1000)···式(2)
该式子相当于DRC一般指数的K值为49时的情况。与DRC一般指数一样,DRC指数也是一种有用的指标,其用来判断颗粒状吸水剂是否具有吸水性片的优选物性(单位:无量纲或g/g/mm)。
〔1-6〕“渗液性”
本发明中的颗粒状吸水剂或吸水性树脂的“渗液性”是指:在负重下或无负重下,液体从溶胀凝胶的颗粒之间流过时的流畅性。代表性的测定方法例如有SFC(Saline FlowConductivity/食盐水导流性)或GBP(Gel Bed Permeability/凝胶床渗透性)等。
“SFC”是指:0.69重量%氯化钠水溶液相对于2.07kPa负重下的颗粒状吸水剂或吸水性树脂的渗液性,依据专利文献15(美国专利第5669894号)中揭示的SFC试验方法来测定。
“GBP”包括“负重下溶胀GBP(专利文献10)”或“自由溶胀GBP(专利文献9)”,其评价的是在0.3psi负重条件下的0.9重量%氯化钠水溶液的渗液性。
〔1-7〕“无规破碎状”
无规破碎状表达了将聚合中或聚合后的交联聚合物的含水凝胶或其干燥物(优选干燥物)粉碎而得到的粉碎物,是形状不规则的破碎状的颗粒。优选为水溶液聚合中的破碎物。另一方面,如果不经过粉碎工序,则不属于无规破碎状,例如通过具有代表性的反相悬浮聚合或对聚合单体进行喷雾的这类液滴聚合等而得到的球状颗粒或球状颗粒的造粒物,就不属于无规破碎状。
〔1-8〕“吸湿流动性”
本发明中的“吸湿流动性”评价的是颗粒状吸水剂在气温25℃及相对湿度90%RH的条件下放置1小时后的粘连、凝块或粉体流动性,其以“吸湿流动性(B.R./BlockingRatio)”(也称为吸湿粘连率)来进行判断。吸湿流动性的计算方法将在实施例中详述。但简言之,则如下:将颗粒状吸水剂放置在篩子上并分级,然后对篩上残留的颗粒状吸水剂的质量(W1(g))及筛过了篩子的颗粒状吸水剂的质量(W2(g))进行测定,根据下式(3)来计算吸湿流动性。
吸湿流动性(B.R.)(质量%)={W1/(W1+W2)}×100···式(3)详细的测定方法将在实施例中描述。
〔1-9〕“吸湿流动性改善剂”
本发明中的“吸湿流动性改善剂”是指如下化合物或组合物(B.R.是吸湿流动性的评价方法,B.R.的值越小,则吸湿流动性越优越):通过将吸湿流动性改善剂添加入颗粒状吸水剂或吸水性树脂中,能使颗粒状吸水剂或吸水性树脂的吸湿流动性比吸湿流动性改善剂添加前有所提高。例如,可举出二氧化硅、水滑石、磷酸盐及铝盐,但不限定于此。
〔1-10〕“劣化可溶成分量”
本发明的“劣化可溶成分量”是指:在ERT470.2-02所规定的可溶水成分量(Ext)测定方法中,将0.9质量%氯化钠水溶液换成在0.9质量%氯化钠水溶液中添加L-抗坏血酸而得到的混合水溶液(劣化试验液),并在60℃下静置2小时,接着搅拌1小时后得到的可溶水成分量。
〔1-11〕“凝胶粉碎能量”(GGE)
本发明中的“凝胶粉碎能量”是指:在对含水凝胶状交联聚合物进行凝胶粉碎时,凝胶粉碎装置相对于每单位质量(含水凝胶状交联聚合物的单位质量)所要消耗的机械能,但不包含对装置外罩进行加热冷却的能量及所充入的水/蒸汽的能量。这里,根据英文“GelGrinding Energy”,将“凝胶粉碎能量”简称为“GGE”。若凝胶粉碎装置以三相交流电来驱动,那么GGE可通过下式(4)来算出。
GGE(J/g)=(√3×电压×电流×功率因数×马达效率)/(每秒投入凝胶粉碎机的含水凝胶状交联聚合物的重量)···式(4)
上述“功率因数”以及“马达效率”是随凝胶粉碎装置的运作条件等而变化的设备固有值,其取值范围为0~1。这些值可向生产厂家询问而知。另外,若凝胶粉碎装置以单相交流电来驱动,则只要将上述式中的“√3”换为“1”,便可算出上述GGE。另外,电压的单位是“V”,电流的单位是“A”,相对于含水凝胶状交联聚合物重量的单位是“g/s”。GGE通过专利文献1(国际公布第2011/126079号)所述的方法来测定。
另外,本发明中对含水凝胶状交联聚合物施加的机械能是一个重要因素,因此优选在排除掉凝胶粉碎装置空载工作电流值的基础上计算上述凝胶粉碎能量。尤其是用多个装置进行凝胶粉碎时,空载工作电流的合计值会增大,因此佳选在排除掉空载工作电流值的基础上进行计算。此时的凝胶粉碎能量可以根据下式(5)来算出。另外,为了与上述GGE进行区分,表记为GGE(2)。
GGE(2)(J/g)=(√3×电压×(凝胶粉碎时电流-空载工作电流)×功率因数×马达效率)/(每秒投入凝胶粉碎机的含水凝胶状交联聚合物的重量)···式(5)
关于上述GGE(2)中的“功率因数”及“马达效率”,取的是凝胶粉碎时的功率因数值及马达效率值。由于空载工作时的电流值较小,因此拟合地以上述式(2)来定义空载工作时的功率因数及马达效率的值。例如若用定量进料器来连续提供含水凝胶状交联聚合物且提供量为(t/hr),则上述式(4)及式(5)中的“每秒投入凝胶粉碎机的含水凝胶状交联聚合物的重量“g/s”是将“t/hr”换算成“g/s”后的值。
〔1-12〕“循环粉碎比”
本发明中,“循环粉碎比”由下式(6)定义。
循环粉碎比(%)=(供给至粉碎工序的颗粒状吸水剂或吸水性树脂的总供给量)/(干燥工序中的颗粒状吸水剂或吸水性树脂的总排出量)···式(6)
需注意的,“供给至粉碎工序的颗粒状吸水剂或吸水性树脂的总供给量”表示的是“供给至干燥工序的颗粒状吸水剂或吸水性树脂的总排出量”与“再次供给至同一或不同粉碎工程的分级聚合物的量”之和,其以同一或不同粉碎机中的粉碎量来规定,若是连续粉碎,则以达到平衡时的粉碎量(单位:kg/hr)来规定。其中,在小规模操作下,本发明的效果可能会较弱,但本发明中所规定的循环粉碎比能够较好地适用于上述庞大规模(1t/hr)以上的操作范围。循环粉碎比根据国际公布第2011/034146号所述的方法来测定。
〔1-13〕“GCA”(Gel Capillary Absorption:凝胶毛细吸收)
GCA评价的是:玻璃过滤器的顶面与马里奥特管下部的弯月形液面之间的高度差为10cm的状态下的、10分钟的液体吸收能力。GCA通过专利文献4(国际公布第2015/129917号)所述的方法来测定。
〔1-14〕“表面张力”
表面张力表示的是为了使固体及液体的表面积增加而需的每单位面积上的作功(自由能)。本发明中的表面张力是指将颗粒状吸水剂或吸水性树脂分散在0.90质量%氯化钠水溶液中后的水溶液的表面张力。其根据实施例所述的测定方法来测定。
〔1-15〕“内部气泡率”
本发明中的“真密度”是指:针对充分干燥了的(含水率优选低于1质量%,更优选低于0.5质量%,特别优选低于0.1质量%)聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂,由其化学组分(高分子中的重复单元、交联剂等微量原料、任意使用的接枝成分等)而独一无二地定义的密度(单位:g/cm3)。因此,聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的真密度会因其中和率及盐的种类(例如,中和率75摩尔%的聚丙烯酸钠等)、微量原料而存在微小差异,但基本示出固定的值。
另一方面,本发明中的“表观密度”是指,将聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂的颗粒内部存在的空隙(称为内部气泡)考虑在内的密度(单位:g/cm3)。例如,通过发泡聚合而得到的吸水性树脂及经过了造粒工序的吸水性树脂会在其内部存在着不与外部连接的空间(内部气泡)。因此,当通过干式密度测定法来测定吸水性树脂的密度时,导入的气体无法到达内部气泡,因此所测得的密度是根据包含内部气泡在内的体积所求出的表观密度。
本发明中,内部气泡率根据下式(7)来求取。
内部气泡率(%)={(真密度(g/cm3))-(表观密度(g/cm3))}/(真密度(g/cm3))×100···式(7)
〔1-16〕“毛体积比重”
毛体积比重是指:将粉体填充到固定容积的容器中并以其内部体积作为体积时的比重。毛体积比重根据实施例所述的测定方法来测定。
〔1-17〕“吸水性片”
本发明中的“吸水性片”是指将吸水性树脂担持在2片以上的长条基材之间而成的、具有吸水能力(特别是CRC为5g/g以上)的片状物。优选使用粘接剂(进而优选热熔粘接剂)来将2片基材彼此固定以及将基材与吸水性树脂彼此固定。另外,基材之间还可以担持除了吸水性树脂及粘接剂之外的任意其他成分(纤维成分、抗菌剂、除臭剂等)。吸水片可一张张制造为符合使用目的的尺寸(例如,纸尿布的尺寸),但吸水片的一般形状是连续的长条状片,其在销售流通时会被卷成卷儿或者折叠起来。关于使用方法,可裁断为长方形等来用作纸尿布等卫生材料的吸收体。
另外,如本说明书所述,有时吸水性片具有取向性。例如,有时吸水性片的一个面与另一面中会分别使用彼此不同的颗粒状吸水剂。因此,有时能够区分出长条状吸水性片的特定面。作为区分方法的一个例子,可举出在至少一个面(例如,使用时与液体较早接触的面)上附加标记的方法。
另外,关于以往的高浓度地含吸水性树脂的纸尿布(例如只有吸水性树脂而无纸浆),其由于是就每张纸尿布而对每个单独成形的吸收体进行加工来使该吸收体担持吸水性树脂的,因此其中的吸收层不属于本发明的吸水性片(特别是经裁断来使用的长条吸水性片)。
〔1-18〕其他
本说明书中,表达范围的“X~Y”是指“X以上、Y以下”。另外,只要无特别注明,则质量单位“t(吨)”是指“公吨(Metric-ton)”,“ppm”均指“质量ppm”。此外,“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,为了便于理解,有时也将“立升”记载为“l”或“L”,将“质量%”记载为“wt%”。此外,关于微量成分的测定,将检测极限值以下的情况记作N.D(Non Detected)。
〔2〕颗粒状吸水剂的物性
本发明的的一个方面提供一种吸水性片,该吸水性片具备第1基材、第2基材、及夹持在上述第1基材与第2基材之间的颗粒状吸水剂,上述第1基材及第2基材中的至少一者为透水性基材,上述颗粒状吸水剂的至少一部分满足下列物性(1)、(2)、(3)。
(1)离心下维持量(CRC)为30g/g~50g/g
(2)质均粒径(D50)为200μm~600μm
(3)下式(a)所规定的DRC指数为43以下
DRC指数=(49-5分钟DRC值)/(D50/1000)···式(a)
在本栏目〔2〕中,将连同上述(1)~(3)的物性一起,对上述颗粒状吸水剂所满足的优选物性值进行说明。
为便于理解,在本栏目中所说明的颗粒状吸水剂有时也被称为“本发明的吸水剂”。
〔2-1〕DRC指数
作为具有优越物性的颗粒状吸水剂的制造方法的一个例子,可举出日本未公开的专利文献40(日本专利申请“特愿2016-194921号”),该文献中发现了能通过增加凝胶粉碎的粉碎能量来得到具有优越物性的颗粒状吸水剂。也就是说,与使用了较少粉碎能量的本说明书中的比较制造例1相比,使用了较多粉碎能量的本说明书中的制造例1、2、6、7的颗粒状吸水剂可示出更高的5分钟DRC值。另外,还发现即使在凝胶粉碎中使用了较多的粉碎能量,但如果质均粒径(D50)增大,则5分钟DRC值仍会变小(参见:本说明书中后述的表1、2的颗粒状吸水剂(2)与(3)的对比、吸水剂(6)与(8)与(10)的对比、以及吸水剂(7)与(9)的对比)。还得知D50与5分钟DRC值之间具有线性关系。该倾向也可根据本说明书中的表2得知,表2中示出了就各个粒度的分级物所测得的5分钟DRC值。
作为判断颗粒状吸水剂是否具有吸水性片的优选物性的指标,本发明人研究出了上式(a)所示的DRC指数。通过该DRC指数,能够容易地判断出具有优越物性的颗粒状吸水剂。
DRC指数为特定值以下是吸水性片的一个技术要求,其技术意义大致可理解如下。本发明的意图还旨在将兼具高吸水倍率与高吸水速度的颗粒状吸水剂应用于吸水性片中。上式(a)的分子是“(49-5分钟DRC值)”,因此5分钟DRC值越大,则DRC指数的值越小。“5分钟DRC值”是指5分钟吸水后的无加压下的吸水倍率(单位:g/g),可以说5分钟DRC值较大,则反映出高吸水速度。即使DRC一般指数的式中的常数K为49以外的数值,效果也是同样的。
另一方面,上式(a)的分母是“(D50/1000)”。D50是颗粒状吸水剂的质均粒径(通过筛分级来规定),通常单位为μm。因此,式(a)的分母“(D50/1000)”与用单位mm来描述的质均粒径是同等含义。例如,颗粒状吸水剂的“质均粒径400μm”相当于“质均粒径0.400mm”。正如上所述的,本发明中发现了若D50增大,则5分钟DRC值会减小。认为其理由在于:当颗粒群由仅粒径不同的颗粒构成时,在质量相同的情况下,小粒径颗粒群的每单位质量的比表面积的合计值较大,因此能迅速吸水。例如,如果假设颗粒状吸水剂为真球形,并将该颗粒状吸水剂的D50及粒径(r)设为原来的一半,则算出的颗粒状吸水剂的比表面积(4πr2)会变为4倍。而在DRC指数中,用5分钟吸收值DRC(g/g)除D50(μm)/1000(=质均粒径(单位mm)),就能够弱化这一影响。另外,粒径大的颗粒之间具有液体扩散效果,因此,不仅要考虑吸水速度,还要考虑到这一点。如果对由粒径带来的上述各种影响进行综合考虑,则在离心下维持量(CRC)为30~50g/g,质均粒径(D50)为200~600μm的情况下,通过用D50进行除算来进行正规化(normalization),就能够反映出适用于吸水性片的颗粒状吸水剂的物性。另外,进而优选的CRC及D50见后述栏目〔2-2〕、〔2-3〕所述的范围。虽然DRC指数是无量纲的指数,但由于其是以相对于平均粒径(mm)的5分钟吸收值为基础来计算的,所以,如果一定要对其加上单位的话,其单位是g/g/mm。
在1个优选的实施方式中,由式(a)算出的DRC指数必须是43以下,进而优选更低,依次优选为42以下、41以下、40以下、39以下、38以下、37以下、36以下、35以下、34以下、33以下、32以下、31以下、30以下、29以下、28以下、27以下、26以下、25以下、24以下、23以下、22以下、21以下、20以下、19以下、18以下、17以下、16以下、15以下、14以下、13以下、12以下、11以下、10以下、9以下、8以下、7以下、6以下、5以下、4以下、3以下、2以下、1以下、0以下、-10以下、-20以下、或-40以下。即使K是49以外的值,也同样能算出数值。下限值越低越好,但考虑到与其他物性的平衡,下限值为-80(负80)左右、进而为-60(负60)左右。并且,DRC指数的上限值及下限值的优选范围可在上述范围内适当选择,但依次优选为-80~43、-60~40、-20~37、-10~34、0~31。
以DRC 5min(g/g)及DRC指数等来规定的颗粒状吸水剂能较好地适用于吸水性片,能够减少实际使用时的吸收物品(使用了吸水性片的纸尿布等卫生物品)的逆渗量,提高吸水速度(液体吸入速度)。DRC 5min评价的是5分钟这一较短时间内的吸收性能,是对吸水性片的吸水速度进行恰当评价的手法,其所评价的特性是现有公知的对饱和状态下1小时吸收性能进行评价的加压下吸水倍率(AAP)以及美国专利第7108916号所述的FHA所无法恰当评价的。
另外,专利文献4(国际公布第2015/129917号)所述的GCA评价的是:玻璃过滤器的顶面与马里奥特管下部的弯月性液面之间的高度差为10cm的状态下的、10分钟的“加压下”液体吸收能力。与此相对,DRC 5min是对5分钟这一较短时间内的“无加压下”吸收性能进行评价的参数。也就是说,GCA与DRC 5min的测定条件不同,它们是无法彼此类推评价的参数。另外,DRC 5min能够用来更恰当地对纸尿布中的从纸浆吸收尿液的能力进行评价,进而能用来对防止皮疹及尿液渗漏进行评价。
〔2-2〕离心下维持量(CRC)
本发明的颗粒状吸水剂的离心下维持量(CRC)是30g/g~50g/g。另外,CRC的下限值优选31g/g,以下依次优选32g/g、33g/g、34g/g、35g/g,最优选36g/g。另一方面,CRC的上限值优选49g/g,以下依次优选48g/g、47g/g、46g/g、45g/g、44g/g、43g/g、42g/g、41g/g、40g/g、39g/g,最优选38g/g。另外,上述上下限值的组合可适当选择,例如,可选择30g/g~38g/g、36g/g~50g/g、32g/g~42g/g等。
如果上述CRC低于30g/g,则吸收量少,因此不适用于纸尿布等卫生用品的吸收体。另外,如果上述CRC超过50g/g,则吸收尿及血液等体液等的速度降低,因此不适用于高吸水速度型纸尿布等。另外,CRC可通过内部交联剂及表面交联剂等来控制。
〔2-3〕粒度(粒度分布、质均粒径(D50)、粒度分布的对数标准差(σζ))本发明的颗粒状吸水剂的质均粒径(D50)是200μm~600μm。另外,作为更优选的范围,优选200μm~550μm,更优选250μm~500μm,进而优选350μm~450μm。另外,粒径低于150μm的颗粒的比例优选为10质量%以下,更优选为5质量%以下,进而优选为1质量%以下,粒径850μm以上的颗粒的比例优选为5质量%以下,更优选为3质量%以下,进而优选为1质量%以下。另外,这些颗粒的比例的下限值均为越少越好,期望为0质量%,但0.1质量%左右也可。另外,粒度分布的对数标准差(σζ)优选为0.20~0.50,更优选为0.25~0.40,进而优选为0.27~0.35。另外,这些粒度是按照美国专利第7638570号及EDANA ERT420.2-02所揭示的测定方法,使用标准筛来进行测定的。
〔2-4〕表面张力
本发明的颗粒状吸水剂的表面张力优选为65mN/m以上,以下依次优选为66mN/m以上、67mN/m以上、69mN/m以上、70mN/m以上、71mN/m以上,最优选为72mN/m以上。与以往的纸尿布相比,颗粒状吸水剂在应用于吸水性片时更易体现出表面张力的影响,通过使表面张力满足上述条件,就能够降低纸尿布的逆渗量。
〔2-5〕颗粒形状
本发明的颗粒状吸水剂的颗粒形状优选是无规破碎状。与通过反相悬浮聚合及气相聚合而得到的球状颗粒相比,无规破碎状颗粒的比表面积大,所以颗粒状吸水剂的吸水速度快,并且,与球状颗粒相比,更易于固定在基材上。
〔2-6〕初始YI值
本发明的颗粒状吸水剂的YI值优选为0~17,以下依次优选为0~16、0~15,最优选为0~14。
本发明的吸水性片中,颗粒状吸水剂的色调易于反映在吸水性片的整体色调上,因此,通过使颗粒状吸水剂满足上述YI值,便能够在纸尿布的制造中消除将颗粒状吸水剂复合到卫生材料中时的由着色引起的异质感。色调的测定可使用国际公布第2009/005114号所述的方法(Lab值、YI值、WB值等)。
〔2-7〕着色试验后的YI值
本发明的颗粒状吸水剂经着色促进试验后(在70℃、65RH%的环境下保持1星期)的YI值优选为0~35,以下依次优选为0~30、0~25,最优选为0~22。
通过使颗粒状吸水剂满足上述着色试验后的YI值,则即使吸水性片在制造后经过了库存及流通、乃至被消费者购买之后进而被保管,也不会带来由着色引起的异质感。
〔2-8〕吸湿流动性(B.R.)
本发明的颗粒状吸水剂的吸湿流动性(B.R.)优选为50质量%以下,以下依次优选为30质量%以下、20质量%以下、10质量%以下,最优选为0质量%。通过使颗粒状吸水剂满足上述吸湿流动性(B.R.),能够减少对装置设备的附着。如果上述吸湿流动性(B.R.)超过50质量%,则在多湿的环境下,颗粒状吸水剂的处理性差,于是在制造用于卫生材料的薄型吸收体时等,可能在制造设备的输送管内发生凝结及阻塞,或者无法与亲水性纤维均匀混合。
〔2-9〕可溶水成分量(Ext)
本发明的颗粒状吸水剂的可溶水成分量(Ext)优选为25质量%以下,以下依次优选为24质量%以下、22质量%以下,最优选为20质量%以下。通过使颗粒状吸水剂满足上述可溶水成分量(Ext),能够提高吸收能力(例如,加压下吸水倍率等),因此,在将上述颗粒状吸水剂用于了纸尿布时,能够提高Re-wet等性能。另外,可溶水成分量(Ext)的下限值优选0质量%,但考虑到与吸水倍率(CRC及DRC)的平衡,优选2质量%,更优选5质量%,进而优选10质量%。因此,作为可溶水成分量(Ext)的优选范围,例如可举出2质量%~24质量%、5质量%~22质量%、10质量%~20质量%等。
〔2-10〕劣化可溶成分量
本发明的颗粒状吸水剂的劣化可溶成分量优选为30质量%以下,以下依次优选为27质量%以下、24质量%以下,最优选为20质量%以下。使颗粒状吸水剂满足上述劣化可溶成分量,能提高耐尿性,因此,在将上述颗粒状吸水剂用于了纸尿布时,能防止尿等体液带来的凝胶劣化、皮肤粗糙、皮疹、以及除臭能力降低等问题。另外,劣化可溶成分量的下限值优选为0质量%,但考虑到与吸水倍率(CRC及DRC)的平衡,优选2质量%,更优选5质量%,进而优选10质量%。因此,作为劣化可溶成分量的优选范围,例如可举出2质量%~27质量%、5质量%~24质量%、10质量%~20质量%等。
〔2-11〕加压下吸水倍率(AAP2.06kPa)及加压下吸水倍率(AAP4.83kPa)
本发明的颗粒状吸水剂的加压下吸水倍率(AAP2.06kPa)优选为18g/g以上,以下依次优选为22g/g以上、24g/g以上、26g/g以上、28g/g以上,最优选为30g/g以上。加压下吸水倍率(AAP2.06kPa)的上限值优选40g/g。
通过使颗粒状吸水剂满足上述加压下吸水倍率(AAP2.06kPa),用该颗粒状吸水剂制得的纸尿布的逆渗量就能降低,从而能抑制皮疹及尿液渗漏。如果该AAP低于18g/g,则吸收体受压时的液体逆渗量(通常称为“Re-Wet(返潮)”)会增加,不适用于纸尿布等卫生用品中的吸收体。另外,AAP可通过粒度及表面交联剂等来控制。
另一方面,在高负重下的加压下吸水倍率(AAP4.83kPa)优选10g/g以上,更优选15g/g以上,进而优选18g/g以上。上限值与加压下吸水倍率(AAP2.06kPa)同样为40g/g。
〔2-12〕食盐水导流性(SFC)
本发明的颗粒状吸水剂的食盐水导流性(SFC)优选低于30(×10-7·cm3·s·g-1),以下依次优选为低于25(×10-7·cm3·s·g-1),低于20(×10-7·cm3·s·g-1),最优选为低于15(×10-7·cm3·s·g-1)。
〔2-13〕自由溶胀GBP(F-GBP)
自由溶胀GBP(F-GBP)根据专利文献9(国际公布第2004/096304号)来测定。可用粒度筛选的方式来测定自由溶胀GBP(例如,使用全部颗粒中粒度300~600μm的颗粒来测定GBP),也可不用粒度筛选的方式来对全体颗粒状吸水剂进行测定。
〔2-14〕扩散吸收倍率(DAP/Diffusing Absorbency under Pressure)
本发明的颗粒状吸水剂的扩散吸收倍率(DAP)优选为16g/g以上,以下依次优选为18g/g以上、20g/g以上、22g/g以上、24g/g以上、26g/g以上、28g/g以上、30g/g以上、31g/g以上,最优选为32g/g以上。扩散吸收倍率(DAP)越高越优选,但从与其他物性的平衡及制造成本的观点来看,上限值优选40g/g。
与上述AAP(颗粒状吸水剂0.9g的纵向扩散)不同的是,扩散吸收倍率(DAP)是在颗粒状吸水剂1.5g这一高浓度含量下针对横向扩散来评价加压下(例如2.06kPa)吸收性能。因此,对更重视平面方向的液体(尿)扩散性及吸收性的吸水性片而言,其优选具有上述范围的扩散吸收倍率。扩散吸收倍率根据专利文献8(欧洲专利申请公开0712659号)来测定。
〔2-15〕GCA(Gel Capillary Absorption)
本发明的颗粒状吸水剂的GCA(Gel Capillary Absorption)优选为27g/g以上,以下依次优选为28g/g以上、29g/g以上、30g/g以上,最优选为31g/g以上。通过使颗粒状吸水剂满足上述GCA,用该颗粒状吸水剂制得的纸尿布的逆渗量就能降低,从而能抑制皮疹及尿液渗漏。GCA可通过专利文献4(国际公布第2015/129917号)或专利文献5(国际公布第2016/204302号)的方法来规定。
〔2-16〕内部气泡率
本发明的颗粒状吸水剂的内部气泡率优选为0.5%~2.5%,更优选为0.8%~2.3%,进而优选为1.0%~2.0%。
内部气泡率的值为上述范围,就能够兼具颗粒状吸水剂的渗液性与吸水速度,但这并不受理论的约束。内部气泡率可通过本发明的制造方法中的凝胶粉碎能量及可溶水成分的分子量增加程度等来进行控制,此外也可采用(并用)发泡聚合及干燥时的发泡等手法来进行控制。
〔2-17〕微粉增加量
微粉增加量是指:经实施例栏目中说明的耐损伤性涂敷搅拌器试验(损伤试验)后,本发明的颗粒状吸水剂中出现的粒径150μm以下(用标准筛来规定)颗粒的增加量。微粉增加量(即,损伤试验后的吸水剂中的150μm筛过物的量(质量%)-损伤试验前的吸水剂中的150μm筛过物的量(质量%))可以是+5质量%以下,优选是+4质量%以下,更优选是+3质量%以下,进而优选是+2质量%以下,尤其更优选为+1质量%以下。
〔2-18〕毛体积比重
本发明的颗粒状吸水剂的毛体积比重优选0.57g/cm3~0.75g/cm3,以下依次优选为0.58g/cm3~0.74g/cm3、0.59g/cm3~0.73g/cm3,最优选为0.60g/cm3~0.72g/cm3。毛体积比重可通过EDANA中规定的方法(例如ERT460.2-02)来测定。
〔2-19〕吸水性树脂的高分子结构
关于本发明的颗粒状吸水剂,从获得的颗粒状吸水剂的物性及生产性的观点来考虑,作为颗粒状吸水剂主成分的吸水性树脂优选是聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂。
〔2-20〕颗粒状吸水剂的优选添加剂
根据需要,本发明的颗粒状吸水剂可任意含有从由下述(a)多价金属盐、(b)阳离子性聚合物、(c)螯合剂、(d)无机还原剂、(e)α-羟基羧酸化合物、(f)吸湿流动性改善剂组成的群族中选出的至少1种添加剂。颗粒状吸水剂优选含有这些添加剂中的1种以上,进而优选含有2种以上,特别优选含有(c)螯合剂及/或(f)吸湿流动性改善剂。
添加剂的使用量(添加量)可根据用途来适当决定,并无特别限定,但相对于吸水性树脂粉末100质量部,每一添加剂分别优选3质量部以下,更优选1质量部以下。
(a)多价金属盐及/或(b)阳离子性聚合物
本发明中,从提高吸水性片中的颗粒状吸水剂的吸水速度、渗液性、吸湿流动性等的观点来看,颗粒状吸水剂优选含有多价金属盐及/或阳离子性聚合物。
关于上述多价金属盐及/或阳离子性聚合物,具体而言,国际公布第2011/040530号中记载的“〔7〕多价金属盐及/或阳离子性聚合物”所揭示的化合物及其使用量适用于本发明。
(c)螯合剂
本发明中,为实现上述劣化可溶成分量及着色,从劣化防止等观点来看,优选含有螯合剂。
关于上述螯合剂,具体而言,国际公布第2011/040530号中记载的“〔2〕螯合剂”所揭示的化合物及其使用量适用于本发明。
在1个优选的实施方式中,上述螯合剂选自:亚氨基二乙酸、羟乙基亚氨基二乙酸、次氮基三乙酸、次氮基三丙酸、乙二胺四乙酸、羟基乙二胺三乙酸、六亚甲基二胺四乙酸、二乙三胺五乙酸(DTPA)、三乙四胺六乙酸、反式-1,2-二氨基环己烷四乙酸、双(2-羟基乙基)甘氨酸、二氨基丙醇四乙酸、乙二胺-2-丙酸、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸、双(2-羟基苄基)乙二胺二乙酸、3-羟基-2,2-亚氨基二琥珀酸、亚氨基二琥珀酸、甲基甘氨酸二乙酸、乙二胺-N,N’-二(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、次氮基乙酸-二(亚甲基膦酸)、次氮基二乙酸-(亚甲基膦酸)、次氮基乙酸-β-丙酸-亚甲基膦酸、次氮基三(亚甲基膦酸)、环己烷二胺四(亚甲基膦酸)、乙二胺-N,N’-二乙酸-N,N’-二(亚甲基膦酸)、乙二胺-N,N’-二(亚甲基膦酸)、多亚甲基二胺四(亚甲基膦酸)、二乙三胺五(亚甲基膦酸)以及1-羟基-亚乙基二膦酸。其中,优选氨基羧酸(盐),特别优选二乙三胺五乙酸(DTPA)(盐)。其理由在于,通过向颗粒状吸水剂中添加上述螯合剂,便能够提高颗粒状吸水剂的耐尿性。
(d)无机还原剂
在本发明中,为实现上述劣化可溶成分量及着色,从得到的吸水性树脂的色调(防止着色)、防止劣化、减少残留单体等的观点来看,优选添加无机还原剂。
关于上述无机还原剂,具体而言,国际公布第2011/040530号中记载的“〔3〕无机还原剂”所揭示的化合物及其用量适用于本发明。
(e)α-羟基羧酸化合物
在本发明中,为实现上述劣化可溶成分量及着色,优选添加乳酸及柠檬酸等α-羟基羧酸。另外,“α-羟基羧酸化合物”是指分子内具有羟基的羧酸或其盐,是α位上具有羟基的羟基羧酸。
关于上述α-羟基羧酸化合物,具体而言,国际公布第2011/040530号中记载的“〔6〕α-羟基羧酸化合物”所揭示的化合物及其用量适用于本发明。
(f)流动性改善剂
在1个优选的实施方式中,进一步包括以下工序:相对于颗粒状吸水剂或吸水性树脂100质量部,添加吸湿流动性改善剂0.01~1.0质量部,优选添加0.02~0.7质量部,进而优选添加0.03~0.5质量部。通过满足上述条件,能够改善颗粒状吸水剂的吸湿流动性,从而能够减少使用颗粒状吸水剂及纤维基材来制作吸收体时的对装置设备的附着。
在1个优选的实施方式中,上述吸湿流动性改善剂从由二氧化硅、水滑石、磷酸盐及铝盐组成的群族中选出。通过添加上述吸湿流动性改善剂,能够改善颗粒状吸水剂的吸湿流动性,从而能够减少使用颗粒状吸水剂及纤维基材来制作吸收体时的对装置设备的附着。
(f-1)具有水滑石结构且包含2价及3价这2种金属阳离子与羟基的多元金属化合物
本发明中,颗粒状吸水剂可含有作为吸湿流动性改善剂的以下的多元金属化合物:具有水滑石结构且包含2价及3价这2种金属阳离子与羟基的多元金属化合物。本发明的多元金属化合物不大会使吸水剂的AAP等吸水性能下降,并且兼具抑制吸湿粘连的功能。
本发明的多元金属化合物含有用下列通式来表示的、具有周知的层状化合物结构的类水滑石结构。
[M1 2+ 1-xM2 3+ x(OH-)2]x+·[(An-)x/n·mH2O]x-
(M1 2+表示2价的金属阳离子,M2 3+表示3价的金属阳离子,An-表示n价的阴离子,H2O表示水)
作为2价的金属阳离子,可举出Mg2+、Fe2+、Zn2+、Ca2+、Ni2+、Co2+、Cu2+,从耐热性等观点来看,优选Mg2+。作为上述3价的金属阳离子,可举出Al3+、Fe3+、Mn3+,从耐热性等观点来看,优选Al3+。因此,在多元金属化合物的一个佳选实施方式中,2价的金属阳离子是镁阳离子,3价的金属阳离子是铝阳离子。
另外,关于上述通式中2价的金属阳离子与3价的金属阳离子的比率,优选x的范围是0.2~0.75,更优选是0.25~0.7,进而优选是0.25~0.5。此外,作为阴离子可举出OH-、F-、Cl-、Br-、NO3 -、CO3 2-、SO4 2-、Fe(CN)6 3-、CH3COO-、草酸根离子、水杨酸根离子等,优选为碳酸根阴离子。此外,m优选是大于0的实数且0<m≤10。
多元金属化合物的形状并无特别限定,可为球状(包含粉末状)。另外,多元金属化合物可具有一定粒度,体积平均粒径可为2μm以下、1.5μm以下、1μm以下。如果粒径过大,那么为了获得充分的降粉尘效果,就需要增加添加量,其结果是可能影响所获得的吸水剂的吸水性能。如果粒径过小,则添加工序时的易操作性低,可能无法获得充分的性能,因此,体积平均粒径可为0.05μm以上、0.1μm以上、0.3μm以上。另外,多元金属化合物的体积平均粒径可通过“激光衍射散射法”(例如使用日机装株式会社制造的商品名:Microtrac MT3000II粒度分析仪)来测定。此外,附着在吸水性树脂表面上的多元金属化合物的平均粒径可通过实施例栏目中所述的运用SEM(扫描型电子显微镜)的测定法来测定。
并且,可进一步在层间插入(intercalation)有机化合物,也可经过表面处理来提高与树脂的混合性。
作为多元金属化合物的优选结构式,可举出Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O、Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O、Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O等,具体而言,可举出协和化学工业株式会社制造的商品DHT-4H、DHT-6、堺化学工业株式会社制造的商品STABIACE HT-1-NC、STABIACE HT-P等。
水滑石化合物(HT化合物)是否经过表面处理均可,但更优选未经表面处理的HT化合物。作为用于上述表面处理的表面处理剂的具体例子,可举出下述(a)~(j)。
(a)硬脂酸、油酸、芥酸、棕榈酸、月桂酸等高级脂肪酸。
(b)上述(a)的锂盐、钠盐、钾盐等金属盐。
(c)硬脂醇、油醇等高级醇的硫酸酯盐、聚乙二醇醚的硫酸酯盐、含酰胺键的硫酸酯盐、含醚键的磺酸盐、含酯键的磺酸盐、含酰胺键的烷芳基磺酸盐、含醚键的烷芳基磺酸盐等阴离子表面活性剂。
(d)由正磷酸与油醇、硬脂醇等形成的单酯或二酯或该酯混合物的、酸性金属盐或碱性金属盐或胺盐等这些磷酸酯/盐。
(e)乙烯基乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂。
(f)三异硬脂酰氧基钛酸异丙酯、三(焦磷酸二辛酯)钛酸异丙酯、三(癸基苯磺酰氧基)钛酸异丙酯等钛偶联剂。
(g)二异丙酸乙酰烷氧铝等碱性偶联剂。
(h)单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺等乙醇胺类。
(i)正丙醇胺、二正丙醇胺或三正丙醇胺等正丙醇胺类。
(j)单异丙醇胺、二异丙醇胺或三异丙醇胺等异丙醇胺类。
其中,优选单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺等乙醇胺类。
(多元金属化合物的添加量)
相对于聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末100质量部,多元金属化合物的添加量优选为0.01~5质量部,更优选为0.01~4.5质量部,进而优选为0.1~4.5质量部,尤其进而优选为0.1~4质量部,特别优选为0.15~3.5质量部。
因此,尽管本发明最终的吸收剂中的多元金属化合物的含量规定如上,但是,多元金属化合物的添加量相对于吸水剂而言是少量,因此实质上,多元金属化合物在吸收剂中的含量为0.01质量部~5质量部。
如果只添加多元金属化合物,则为了充分抑制吸湿粘连,多元金属化合物优选添加0.1质量部以上,更优选添加0.2质量部以上。另外,从吸水性能的观点来看,优选为1质量部以下,更优选为0.8质量部以下,进而优选为0.6质量部以下,特别优选为0.4质量部以下。
(f-2)包含磷酸类阴离子与2价或3价金属阳离子的不溶水性金属磷酸盐
本发明中,颗粒状吸水剂可含有作为吸湿流动性改善剂的、包含磷酸类阴离子与2价或3价金属阳离子的不溶水性金属磷酸盐。本发明的不溶水性金属磷酸盐不大会使吸水剂的AAP等吸水性能下降,并且兼具抑制吸湿粘连的功能。
本发明中所使用的不溶水性金属磷酸盐包含磷酸类的阴离子、以及2价或3价的金属阳离子。作为磷酸类的阴离子,可举出磷酸根离子、焦磷酸根离子、三聚磷酸根离子、六聚磷酸根离子、五聚磷酸根离子、七聚磷酸根离子、三偏磷酸根离子、四偏磷酸根离子、六偏磷酸根离子、磷酸二氢根离子及磷酸氢根离子等。作为2价或3价的金属阳离子,可举出钙离子、镁离子、锶离子、钡离子、锌离子、铁离子、铝离子、钛离子、锆离子、铪离子、锡离子、铈离子、钪离子、钇离子及镧离子等。特别是可为钙离子、铝离子,进而可为钙离子。作为具体的钙盐,可举出磷酸一钙、磷酸一氢钙、磷酸二钙、磷酸三钙、羟基磷灰石、焦磷酸钙、焦磷酸二氢钙等。可并用上述的1种或2种以上,也可单独使用磷酸三钙。另外,上述“不溶水性”是指在25℃的100g水中的溶解量低于1g。
关于本发明中所使用的不溶水性金属磷酸盐的微晶径的上限值,微晶径可低于0.15μm,可低于0.13μm,可低于0.1μm。微晶径的下限值并无特别限定,但从添加工序时的易操作性的观点来看,微晶径可为0.005μm以上,可为0.01μm以上。因此,该微晶径的上下限值可在上述范围内适当选择,例如,可举出0.005μm以上且低于0.15μm、0.01μm以上且低于0.15μm、0.01μm以上且低于0.1μm等。
本发明中,作为最终产物的颗粒状吸水剂中所含的不溶水性金属磷酸盐的微晶径可满足上述范围,添加给吸水性树脂粉末前的不溶水性金属磷酸盐的微晶径也可满足上述范围。
另外,上述不溶水性金属磷酸盐的微晶径的控制方法并无特别限定,可适当采用公知的方法。此外,也可以使用市场销售的不溶水性金属磷酸盐。
不溶水性金属磷酸盐的微晶径可通过实施例所述的XRD(X射线衍射测定)来进行测定。
另外,关于本发明中所使用的不溶水性金属磷酸盐的平均一次粒径的上限值,平均一次粒径可低于2.0μm,可低于1.5μm,可低于1.0μm。如果平均一次粒径低于2.0μm,则能够更进一步降低吸湿粘连性。另一方面,平均一次粒径的下限值并无特别限定,但从添加工序时的易操作性的观点来看,平均一次粒径可为0.005μm以上,可为0.01μm以上。因此,该平均一次粒径的上下限值可在上述范围内适当选择,例如,可举出0.005μm以上且低于2.0μm、0.01μm以上且低于1.5μm、0.01μm以上且低于1.0μm等。
相对于吸水性树脂粉末100质量部,上述不溶水性金属磷酸盐的添加量优选为0.01~2质量部,更优选为0.01~1质量部,进而优选为0.01质量部以上且低于1质量部,特别优选为0.05~0.7质量部,最优选为0.08~0.6质量部。若为0.01质量部以上,则能够得到充分的吸湿粘连性能,若为2质量部以下,则能够维持充分的吸水性能。另外,若超过2质量部,虽然能够得到充分的吸湿粘连性能,但所增加的添加量会使成本增大,因此不优选。
另外,本发明的1个方面的特征是:添加给吸水性树脂粉末前的不溶水性金属磷酸盐的平均一次粒径满足上述范围。
〔3〕吸水性片
本发明中,吸水性片的2片基材之间担持着以吸水性树脂为主成分的颗粒状吸水剂,其中2片基材中至少1片为透水性基材,该吸水性片中所夹持的颗粒状吸水剂的至少一部分使用的是上述〔2〕所述的吸水性树脂。由此,能够解决本发明的课题。
以下,对包含上述颗粒状吸水剂的吸水性片进行描述。
〔3-1〕至少1片透水性基材
本发明中所使用的基材只要能夹持颗粒状吸水剂并将之固定,且至少1片为透水性即可,对其形状及材质可适当进行选择。作为基材,例如,可举出纸(卫生用纸,例如纸巾、厕纸及面巾纸)、网、无纺布、纺布、薄膜等,这些基材中,优选使用无纺布。另外,通常,吸水性片的透水面(使用了透水性基材的一侧的面)用于液体排出侧(例如纸尿布的靠人体皮肤的那一侧)。基材为了具有透水性,可具有孔或切口,也可进行亲水化处理。本发明的吸水性片所使用的最外层基材或中间的基材可为相同的基材(相同的无纺布),也可互为不同基材。优选的透水性基材的透水系数(JIS A1218)为1×10-5cm/sec以上。通常该透水系数为1×10-5cm/sec以上,优选为1×10-4cm/sec以上,更优选为1×10-3cm/sec以上,进而优选为1×10-2cm/sec以上,最优选为1×10-1cm/sec以上。
另外,至少单面(优选两面)使用拉伸强度20kgf/5cm(200N/5cm)以上、优选30kgf/5cm(300N/5cm)以上、更优选50kgf/5cm(500N/5cm)以上的基材。
在具有吸水性片应有的强度的前提下,所使用的基材的厚度越薄越好,可在每片基材厚度0.01~2mm、进而0.02~1mm、0.03~0.6mm、0.05~0.5mm的范围内适当选择。每片基材的单位面积质量优选5~300g/m2,更优选8~200g/m2,进而优选10~100g/m2,更进而优选11~50g/m2
上述基材的透水指数优选为20~100。另外,透水指数根据日本国专利第5711974号所述的方法来求取。
〔3-2〕粘接剂
(热熔粘接剂)
本发明的吸水性片中,基材彼此之间、或基材与颗粒状吸水剂之间的固定方法可为:(i)压接,(ii)通过溶解或分散在了水、水溶性高分子、溶剂中的各种粘结剂来固定,(iii)利用基材自身的材料的融点使基材彼此之间热封。优选使用粘接剂来固定。
所使用的粘接剂可为溶液型,但考虑到除去溶剂的繁琐操作以及溶剂残留问题、生产性的问题,优选生产性高且不存在溶剂残留问题的热熔粘接剂。本发明中的热熔粘接剂可预先包含在基材或颗粒状吸水剂的表面,也可另行在吸水性片的制造工序中使用热熔粘接剂。热熔粘接剂的形态及融点可适当选择,可为颗粒状、纤维状、网状、膜状,另外,也可为加热熔融了的液状。热熔粘接剂的熔融温度或软化点为50~200℃,优选60~180℃。若使用颗粒状的粘接剂,则其粒径是上述颗粒状吸水剂的平均粒径的0.01~2倍、0.02~1倍、0.05~0.5倍左右。
本发明的吸水性片的制造中,热熔粘接剂的使用方法可举出如下的例子。将颗粒状吸水剂树脂与热熔粘接剂的混合物均匀地散布在基材(例如无纺布)上,并进一步层叠另一片基材,然后在热熔粘接剂的熔融温度附近进行热压接,从而制造吸水性片。
作为本发明中使用的热熔粘接剂,可适当选择,优选适当使用选自乙烯-乙酸乙烯共聚物粘接剂、苯乙烯系弹性体粘接剂、聚烯烃系粘接剂及聚酯系粘接剂等中的1种以上。
具体而言,作为聚烯烃系粘接剂,可举出聚乙烯、聚丙稀、无规立构聚丙稀。作为苯乙烯系弹性体粘接剂,可举出苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯-异丁烯嵌段共聚物(SIBS)、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)等。作为共聚聚烯烃等这类聚酯系粘接剂,可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、共聚聚酯等。作为乙烯-乙酸乙烯共聚物粘接剂,可举出乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)粘接剂;乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)等。
粘接剂(例如热熔粘接剂)的含量为吸水性树脂的含量(质量基准)的0(不使用)~1.0倍,优选为0.1~1.0倍,更优选为0.11~0.50倍,优选为0.12~0.30倍,更优选为0.14~0.25倍。若粘接剂(特别是热熔粘接剂)的含量过多,则不仅在成本及吸水性片的质量(纸尿布的质量增加)上较差,还可能使颗粒状吸水剂的溶胀受到限制,从而使吸水性片的吸水能力下降。
〔3-3〕颗粒状吸水剂的用量
关于颗粒状吸水剂的在吸水性片每单位面积上的含量(若并用多种颗粒状吸水剂,则为合计含量),从本发明的吸水性片用于吸收性物品时也能得到充分的液体吸收性能的观点来看,吸水性片的每单位面积的颗粒状吸水剂用量为100~1000g/m2、130~950g/m2,优选150~900g/m2,更优选为200~800g/m2,进而优选为220~700g/m2。若颗粒状吸水剂的用量过少,则最终的卫生材料(纸尿布)的吸水量不足,另外,若颗粒状吸水剂过多,则液体的扩散可能由于渗液性/通气性的问题而出现问题。
〔3-4〕基材的材质
作为本发明所采用的基材,可举出上述栏目〔3-1〕中的材料,更优选使用无纺布。本发明中所使用的无纺布并无特别限定,但从液体浸透性、柔软性及制得的吸水性片的强度的观点来看,可举出由聚乙烯(PE)、聚丙稀(PP)等聚烯烃纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸亚丙酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)等聚酯纤维、尼龙等聚酰胺纤维、人造丝纤维、或其他合成纤维构成的无纺布,以及将棉、丝、麻、纸浆(纤维素)纤维等混合而制造的无纺布等。
这些无纺布中,从提高吸水性片的强度等的观点来看,优选使用合成纤维无纺布,特别优选由人造丝纤维、聚烯烃纤维、或聚酯纤维构成的无纺布。这些无纺布可为上述纤维单独构成的无纺布,也可为组合了2种以上纤维的无纺布。
更具体而言,从提高吸水性片的形态保持性、以及防止吸水性树脂穿过网眼脱落的观点来看,更优选利用由选自聚烯烃纤维、聚酯纤维及它们的混合体中的纤维来制造的纺粘无纺布。另外,从提高基材形成后的液体吸收性能以及柔软性的观点来看,作为本发明所使用的无纺布,也更优选以人造丝纤维为主成分的水刺无纺布。上述纺粘无纺布中,更优选使用多层聚烯烃纤维构造的纺粘-熔喷-纺粘(SMS)无纺布、及纺粘-熔喷-熔喷-纺粘(SMMS)无纺布,尤其优选使用以聚丙稀纤维为主成分的SMS无纺布、SMMS无纺布。另一方面,作为上述水刺无纺布,优选使用向主成分人造丝纤维中适当混合了聚烯烃纤维及/或聚酯纤维的无纺布,其中,优选使用人造丝-PET无纺布、人造丝-PET-PE无纺布。在不使吸水性片的厚度增大的前提下,上述无纺布可含有少量纸浆纤维。
(亲水度)
按照上述“无纺布的亲水度”的测定方法来测定时,上述无纺布的亲水度优选5~200,更优选8~150,进而优选10~100,更进而优选12~80。
若上述无纺布的亲水性过低,则使吸水性片的液体吸收性能降低。另一方面,如果过高而超过了需要,液体吸收性能并不会相应提高,因此,期望具有适当的亲水性。
具有这样的亲水性的无纺布并无特别限定,但可从上述无纺布中选用材料本身表现出适当亲水度的人造丝纤维等无纺布,也可以使用采用公知的方法对聚烯烃纤维、聚酯纤维等疏水性化学纤维进行亲水化处理而赋予其适当亲水度的无纺布。
(亲水化处理)
为提高透水性,本发明中使用的基材(特别是无纺布)优选是亲水性无纺布。可较好使用包含纤维素等亲水性纤维材料的基材(特别是无纺布),也可通过表面活性剂等亲水化剂,对基材自身或作为基材材料的纤维进行亲水化处理。
作为亲水化剂,可使用脂肪族磺酸盐、高级醇硫酸酯盐等阴离子系表面活性剂、季铵盐等阳离子系表面活性剂、聚乙二醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯等非离子系表面活性剂、聚氧亚烷基改性硅氧烷等硅氧烷系表面活性剂、及由聚酯系、聚酰胺系、丙稀酸酯系、氨酯系树脂构成的防污剂等。相对于无纺布,亲水化剂的用量范围例如为0~2重量%,优选为1ppm~1重量%。
〔3-5〕颗粒状吸水剂的配置
本发明的吸水性片的2片基材之间担持着以吸水性树脂为主成分的颗粒状吸水剂,其中2片基材中至少1片为透水性基材,颗粒状吸水剂夹持在2片基材之间。
本说明书中,也用“层”来表示构成吸水性片的基材。例如,当吸水性片所具备的基材只为第1基材及第2基材时,该吸水性片具有“2层”的构造。同样地,当吸水性片具备第1基材、1片中间基材及第2基材时,该吸水性片具有“3层”的构造。
以下,将在使用吸收性片时,液体最先接触的基材(层)称为“上层”。例如将装有吸收性片的吸收体用于纸尿布时,“上层”指的是该纸尿布的靠近使用者的一侧的层。另外,将与上层相反侧的层称为“下层”。
这里,本发明的吸水性片中,颗粒状吸水剂被上述基材(=层)担持着。因此,例如,在上述2层构造的吸水性片中,虽然2片基材之间的空间不进行物理性质上的分割,但可区分为被第1基材担持着的(设置在第1基材附近的)第1颗粒状吸水剂、以及被第2基材担持着的(设置在第2基材附近的颗粒状吸水剂)。
同样地,3层构造的吸水性片中也可区分为第1颗粒状吸水剂及第2颗粒状吸水剂。在3层构造的吸水性片中,第1颗粒状吸水剂有时也分布在与第1基材对置的中间基材的表面附近以及中间基材内部。同样地,第2颗粒状吸水剂有时也分布在与第2基材对置的中间基材的表面附近以及中间基材内部。
吸水性片也可以为2层。或者,吸水性片可为3层以上的层状构造,即,2片基材之间进一步包含1片以上的中间基材,通过中间基材而形成为多个层。关于多层构造(例如3层构造)的吸水性片,可在各层设置不同的颗粒状吸水剂及其他第3成分(例:抗菌剂及除臭材料)从而使其具备新功能,另外,与2层构造的吸水性片相比,多层构造的吸水性片也可夹持更多的颗粒状吸水剂。
由此,本发明的优选吸水性片包括3层以上的层状构造(例如3层构造)的吸水性片。若为3层以上的层状构造(例如3层构造),则优选颗粒状吸水剂至少设置在:(i)第1基材与中间基材彼此间对置的两表面的附近、及该基材中;及/或(ii)第2基材与中间基材彼此间对置的两表面的附近、及该基材中。另外,本发明的颗粒状吸水剂优选至少设置在吸水性片的(ii)所述之处。
在3层以上的层状构造(例如3层构造)的吸水性片中设置颗粒状吸水剂时,颗粒状吸水剂可以相同,也可不同。为了向吸水性片赋予相应功能,优选使用不同的颗粒状吸水剂。使用不同的颗粒状吸水剂例如是指:(i)除了使用本发明的颗粒状吸水剂之外,还使用本发明以外的颗粒状吸水剂;(ii)使用本发明的颗粒状吸水剂的技术范围内的多种颗粒状吸水剂;(iii)使用颗粒形状不同的(例:无规破碎状颗粒与球状颗粒)多种颗粒状吸水剂;以及(iv)上述这些颗粒状吸水剂的并用。
如果本发明中将吸水性片设计成3层以上的层状构造(特别是3层构造),则设置在上层侧及下层侧的颗粒状吸水剂的质量比的范围优选为上层侧/下层侧=5/95~50/50,更优选5/95~40/60,进而优选5/95~30/70,更进而优选5/95~20/80。
从充分发挥下层侧的吸收性以及防止漏液的观点来看,优选上层侧的百分比为5以上(即下层为95以下),从提高吸液后的上层侧干燥感并减少逆渗的观点来看,优选上层侧的百分比为50以下(即下层侧为50以上)。
〔3-6〕并用的其他的颗粒状吸水剂(吸水性树脂)
在并用多种吸水性树脂的方式中,作为优选的实施方式,可举出:进一步设置具有与本发明的颗粒状吸水剂不同的颗粒形状或吸水特性的颗粒状吸水剂。作为更优选的实施方式,可举出:在多层构造的下层侧包含本发明的颗粒状吸水剂,而在上层侧包含具有与下层侧的颗粒状吸水剂不同的颗粒形状或吸水特性的颗粒状吸水剂。
一个优选的例子中,优选在下层侧及上层侧设置满足以下条件的颗粒状吸水剂:(1)离心下维持量(CRC)为30g/g~50g/g、(2)质均粒径(D50)为200μm~600μm、(3)DRC指数为43以下。
在优选的其他例子中,优选在下层侧设置除了满足上述条件(1)、(2)之外,还满足以下条件(3a)的颗粒状吸水剂。条件(3a):DRC指数超过0且为43以下。这种情况下,优选在上层侧也设置满足上述条件(1)、(2)、(3a)的颗粒状吸水剂。另外,也优选设置除了满足上述(1)、(2)之外,还满足条件(3b)的颗粒状吸水剂。条件(3b):DRC指数超过43且为50以下。
此外,满足上述条件(1)、(2)、(3a)的颗粒状吸水剂还优选表面张力是65以上。
另外,可以将本发明的颗粒状吸水剂与其他颗粒状吸水剂并用。也就是说将其他颗粒状吸水剂与本发明的颗粒状吸水剂混合使用也包含在“并用”的范畴内。另外,由于本发明的颗粒状吸水剂的吸水速度及液体扩散性优越,所以如果在3层以上层状构造(例如3层构造)的吸水性片中使用本发明的颗粒状吸水剂,则优选将本发明的颗粒状吸水剂至少用在3层构造的下层侧,更优选不仅用在下层侧,还用在上层侧。
〔3-7〕吸水性片的形状
本发明的吸水性片的一个很大的特点是可实现薄型化。考虑到要用于纸尿布,吸水性片在干燥状态下的厚度优选5mm以下,更优选为4mm以下,进而优选为3mm以下,特别为优选2mm以下。考虑到强度方面及颗粒状吸水剂的直径,厚度的下限值是0.2mm,优选0.3mm,更优选0.5mm。
并且,为了赋予吸水性片渗液性、扩散性及柔软性,吸水性片的表面(第1基材及第2基材)可适当具有浮雕区域。另外,可以使颗粒状吸水剂分布在吸水性片的整个面内,也可以设置不存在颗粒状吸水剂的局部区域。特别优选具有纵向通道状(条状)的不存在颗粒状吸水剂的区域。可使吸水性片表面整体为浮雕区域,也可部分为浮雕区域。
吸水性片在其纵方向上具有连续的浮雕区域或不存在颗粒状吸水剂的区域,就能使液体在纵向上扩散。该连续的浮雕区域或不存在颗粒状吸水剂的区域可具有供大量液体流经的通道(液体输送通道)作用。浮雕区域及不存在颗粒状吸水剂的区域可为直线、曲线或波纹状。
关于本发明所得到的吸水性片的吸水性能,CRC依次优选为2000g/m2以上、4000g/m2以上、6000~18000g/m2
本发明的吸水性片中,通常,基材的剥离强度为0.05~3.0N/7cm,优选为0.1~2.5N/7cm,更优选为0.15~2.0N/7cm,进而优选为0.2~1.5N/7cm。若基材的剥离强度超过3.0N/7cm,则吸收层的粘接过强,可能无法获得添加规定量的具有特定吸水性能的吸水性树脂所带来的效果。
〔3-8〕吸水性片的制造方法
本发明的吸水性片的制造方法只要能实现片状化,就无特别限定,可应用以下手法。关于吸水性片的制造方法,例如,除了专利文献16~39之外,日本特开2008-183159、日本特开2002-345883、日本特开平6-315501、日本特开平6-190003、日本特开平6-190002、日本特开平6-190001、日本特开平2-252558、日本特开平2-252560、日本特开平2-252561中也有记载,可适当参考这些吸水性片的制造方法。
(a)将颗粒状吸水剂(优选进一步与粘接剂一起)均匀地散布在基材(例如无纺布)上,使其配置于基材中的空隙内。进一步层叠其他基材(例如无纺布),并进行压接(特别是在接近粘接剂熔融温度的温度下进行热压接)。
(b)将颗粒状吸水剂(优选进一步与粘接剂一起)均匀地散布在基材(例如无纺布)上,使其配置于基材中的空隙内。然后,使基材通过加热炉,从而以使粉末不会飞散的方式来固定。然后层叠其他基材(例如无纺布),并进行热压接。
(c)将颗粒状吸水剂均匀地散布在基材(例如无纺布。其也可熔融涂敷有粘接剂)上,使其配置于基材中的空隙内。对着接受了散布后的吸水性树脂层侧,进一步从上往下覆盖熔融涂敷有粘接剂的其他无纺布,并用辊压机等进行加压。必要时进行加热,压接。
上述制造方法中,“配置于基材中的空隙内”是指颗粒状吸水剂进入构成基材的纤维的间隙内。也可表达为“使颗粒状吸水剂缠在基材的纤维上”。
例如,通过这些(a)~(c)所示的方法来制造吸水性片,能够得到由2片无纺布夹持着含有吸水性树脂及粘接剂的吸收层而成的吸水性片。在这些方法中,从制造方法的便利性及制造效率高的观点来看,更优选(a)、(c)的方法。
另外,也可并用(a)~(c)所例示的方法来制造吸水性片。为了改善吸水性片的触感并提高液体吸收性能,可在吸水性片制造流程中的热压接时、吸水性片制得后,在该吸水性片的表面实施浮雕加工。
例如,通过在中间基材的两侧实施(c)方法,能够制造颗粒状吸水剂存在于(i)及(ii)所述之处的3层构造的吸水性片:(i)第1基材与中间基材彼此间对置的两表面的附近、及该基材中;(ii)第2基材与中间基材彼此间对置的两表面的附近、及该基材中。
另外,本发明的吸水性片中可适当调配(相对于颗粒状吸水剂的质量为0~100质量%,优选为0~50质量%,更优选为0~10质量%的)除臭剂、纤维、抗菌剂及凝胶稳定剂等添加剂。
可根据吸收物品来适当设计所制造的吸水性片的长度及宽度。作为一个例子,宽度可为10~3m,优选10cm~1m。若是长条状的吸水性片,那么其长边可制造为数10m~数1000m,通常制造为10m以上,优选为100m以上,进而优选为500m以上,特别优选为1000m以上。此外,在使用时,可根据目的(所使用的卫生材料的大小),沿着宽度方向将所制造的吸水性片裁断,根据需要也可沿着长边方向裁断。
〔4〕颗粒状吸水剂的制造方法
作为本发明的颗粒状吸水剂的制造方法,可使用公知的方法或它们的组合。只要满足本发明所规定的参数,则颗粒状吸水剂的制造方法并无特别限定。
以下,作为本发明的吸水性片所用的颗粒状吸水剂的制造方法的一个例子,示出制造工序〔4-1〕~〔4-9〕。
〔4-1〕单体水溶液的制备工序
本工序是制备包含作为主成分的单体(例如丙烯酸(盐))的水溶液(以下,称为“单体水溶液”)的工序。另外,在得到的吸水性树脂的吸水性能不过低的前提下,也可使用单体的浆液,但是为便于说明,在本栏中就单体水溶液进行说明。
另外,上述“主成分”是指相对于供应给吸水性树脂聚合反应的全部单体(内部交联剂除外),丙烯酸(盐)的用量(含量)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(上限值是100摩尔%)。
(丙烯酸)
本发明中,从获得的颗粒状吸水剂的物性及生产性的观点来看,优选使用丙烯酸及/或其盐(以下称为“丙烯酸(盐)”)作为单体。
上述“丙烯酸”可以是公知的丙烯酸,从丙烯酸的聚合性及颗粒状吸水剂的色调的观点来看,优选含有作为阻聚剂的甲氧基酚类,更优选含有p-甲氧基苯酚,该阻聚剂的含量优选200ppm以下,更优选10~160ppm,进而优选20~100ppm。另外,关于丙烯酸中的杂质,美国专利申请公开第2008/0161512号中公开的化合物适用于本发明。
此外,上述“丙烯酸盐”是使用下列碱性组合物来中和上述丙烯酸而成的。该丙烯酸盐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中和而成的。
(碱性组合物)
在本发明中,“碱性组合物”是指含有碱性化合物的组合物,例如市场销售的氢氧化钠水溶液等即属于“碱性组合物”。
作为上述碱性化合物,具体可列举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,上述碱性化合物最好为强碱性。即,上述碱性化合物更优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂等碱金属氢氧化物,尤其优选为氢氧化钠。
(中和)
作为本发明中的中和,可以选择对丙烯酸进行的中和(聚合前中和)、及对丙烯酸交联聚合后得到的含水凝胶状交联聚合物进行的中和(聚合后中和)(以下称为“后中和”)中的一种,或者也可以将两种中和并用。此外,上述中和可以是连续式也可以是批次式,并无特别限制。但是从生产效率等的观点来看,优选为连续式。
另外,关于进行中和的装置、中和温度、滞留时间等条件,国际公布第2009/123197号及美国专利申请公开第2008/0194863号中公开的条件也适用于本发明。
相对于单体的酸基,本发明中的中和率优选为10~90摩尔%,更优选为40~85摩尔%,进而优选为50~80摩尔%,特别优选为60~75摩尔%。该中和率低于10摩尔%时,吸水倍率可能显著降低。另一方面,该中和率超过90摩尔%时,则可能无法得到加压下吸水倍率高的吸水性树脂。
对于后中和而言,上述中和率是也同样要求的。此外,上述中和率也适用于作为最终产品的颗粒状吸水剂的中和率要求。另外,中和率75摩尔%的中和物是指丙烯酸25摩尔%与丙烯酸盐75摩尔%的混合物。此外,也将该混合物称为丙烯酸部分中和物。
(其他单体)
本发明中,“其他单体”是指除上述丙烯酸(盐)以外的单体,可将“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,可举出水溶性或疏水性的不饱和单体。具体而言,美国专利申请公开第2005/0215734中公开的化合物(但是丙烯酸除外)可适用于本发明。
(内部交联剂)
作为本发明中所使用的内部交联剂,可适用美国专利第6241928号中公开的化合物。考虑到反应性,可从这些化合物中选出1种或2种以上的化合物。
此外,从得到的吸水性树脂的吸水性能等的观点来看,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具有热分解性的化合物,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来作为内部交联剂。
作为上述聚合性不饱和基,优选烯丙基、(甲基)丙烯酸酯基,更优选(甲基)丙烯酸酯基。此外,上述(聚)亚烷基甘醇结构单元优选为聚乙二醇,其n数优选为1~100,更优选为6~50。
因此,本发明中,优选使用(聚)亚烷基甘醇二(甲基)丙烯酸酯或(聚)亚烷基甘醇三(甲基)丙烯酸酯,更优选使用(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯。
相对于单体总量,上述内部交联剂的用量优选为0.0001~10摩尔%,更优选为0.001~1摩尔%。将该用量设定在上述范围内,则可以得到预期的吸水性树脂。另外,该用量如果过少,会导致凝胶强度过低而出现可溶水成分量增加的倾向,该用量如果过多,会出现吸水倍率低的倾向,因此不优选。
本发明中优选运用如下方法:制备预先添加了规定量的内部交联剂的单体水溶液,由此在聚合的同时进行交联反应。另一方面,除上述手法之外,也可以采用在聚合中或聚合后添加内部交联剂的后交联方法、使用自由基聚合引发剂的自由基交联方法、使用电子束及紫外线等活性能量射线的辐射线交联方法等。此外,也可以并用这些方法。
(向单体水溶液中添加的其他物质)
在本发明中,从提高得到的吸水性树脂的物性的观点来看,可以在制备单体水溶液时,添加下列物质。
具体而言,优选以50质量%以下,更优选以20质量%以下,进而优选以10质量%以下,特别优选以5质量%以下(下限值是0质量%)的量来添加淀粉、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)交联体等这些亲水性高分子。或者,优选以5质量%以下,更优选以1质量%以下,进而优选以0.5质量%以下(下限值是0质量%)的量来添加碳酸盐、偶氮化合物、气泡等发泡剂、表面活性剂、螯合剂、链转移剂等。
另外,上述物质不仅可以添加入单体水溶液之中,还可以在聚合过程中添加,也可以并用上述添加方式。
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、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,上述各物质在制备单体水溶液时添加。该单体水溶液中的单体成分的浓度并无特别限定,但从吸水性树脂的物性的观点来看,优选10~80质量%,更优选为20~75质量%,进而优选为30~70质量%。
此外,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,对溶剂的种类并无特别限制。
另外,上述“单体成分的浓度”是指按下式(8)求取的值。式中,单体水溶液的质量中不包含枝接成分、吸水性树脂及反相悬浮聚合时的疎水性溶剂的质量。
(单体成分的浓度(质量%))=(单体成分的质量)/(单体水溶液的质量)×100···式(8)
〔4-2〕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丙烯酸(盐)系单体水溶液进行聚合,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。
(聚合引发剂)
本发明中所使用的聚合引发剂可根据聚合方式等来适当选择,并无特别限定,但例如,可举出热分解型聚合引发剂、光分解型聚合引发剂、或并用了促进上述聚合引发剂分解的还原剂的氧化还原体系聚合引发剂等。具体而言,可使用美国专利第7265190号中公开的聚合引发剂中的1种或2种以上。另外,从聚合引发剂的处理性及颗粒状吸水剂或吸水性树脂的物性的观点来看,优选使用过氧化物或偶氮化合物,更优选使用过氧化物,进而优选使用过硫酸盐。
相对于单体,该聚合引发剂的用量优选为0.001~1摩尔%,更优选为0.001~0.5摩尔%。此外,相对于单体,上述还原剂的用量优选为0.0001~0.02摩尔%。
此外,本发明中,代替上述聚合引发剂,可以照射放射线、电子束、紫外线等活性能量射线来实施聚合反应,也可以并用这些活性能量射线与聚合引发剂。
(聚合形態)
适用于本发明的聚合方式并无特别限定,但从吸水特性及聚合易于控制等的观点来看,优选喷雾液滴聚合、水溶液聚合、反相悬浮聚合,更优选水溶液聚合、反相悬浮聚合,进而优选水溶液聚合。其中,特别优选连续水溶液聚合,连续带式聚合、连续捏合机式聚合也均适用。
关于具体的聚合方式,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号等中分别公开了连续带式聚合,美国专利第6987151号、美国专利第6710141号等中分别公开了连续捏合机式聚合。通过采用这些连续水溶液聚合,可以提高吸水性树脂的生产效率。
此外,上述连续水溶液聚合的优选方式可列举“高温开始聚合”或“高浓度聚合”。“高温开始聚合”是指:在单体水溶液的温度优选为30℃以上,更优选为35℃以上,进而优选为40℃以上,特别优选为50℃以上(上限为沸点)的情况下开始聚合的方式。“高浓度聚合”是指:在单体浓度优选为30重量%以上,更优选为35重量%以上,进而优选为40重量%以上,特别优选为45重量%以上(上限为饱和浓度)的条件下进行聚合的方式。也可以并用这些聚合方式。
另外,在本发明中,可以在空气气氛下进行聚合,但从得到的吸水性树脂的色调的观点来看,优选在氮气或氩气等非活性气体气氛下进行聚合。此时,例如,优选将氧浓度控制在1容积%以下。此外,优选用非活性气体置换掉单体水溶液中的溶解氧(例如,使溶解氧低于1mg/l)。
此外,在本发明中,可以采用向单体水溶液中分散气泡(特别是上述非活性气体等)以进行聚合的发泡聚合。
此外,在本发明中,可以提高聚合过程中的固体成分浓度。作为该固体成分浓度的上升指标,通过下述式(9)来规定固体成分上升程度。另外,该固体成分浓度的上升程度为1重量%以上,更优选为2重量%以上。
固体成分上升程度(质量%)=(聚合后含水凝胶的固体成分浓度)-(单体水溶液的固体成分浓度)···式(9)
其中,单体水溶液的固体成分浓度是指按下式(10)求取的值,式中,聚合体系内的成分是指单体水溶液以及枝接成分、吸水性树脂、其他固形物(例如不溶水性微粒等),不包括反相悬浮聚合时的疎水性溶剂。
单体水溶液的固体成分(质量%)={(单体成分+枝接成分+吸水性树脂+其他固体物)的质量}/(聚合体系内的成分的质量)×100···式(10)
〔4-3〕凝胶粉碎工序
本工序是使用例如捏合机、绞肉机等螺旋型挤出机、切磨机等凝胶粉碎机对上述聚合工序中得到的含水凝胶进行凝胶粉碎,以得到颗粒状的含水凝胶(以下称为“颗粒状含水凝胶”)的工序。另外,若上述聚合工序是捏合机式聚合,则聚合工序与凝胶粉碎工序是同时进行的。此外,若采用在聚合过程中可以直接得到颗粒状含水凝胶的气相聚合及反相悬浮聚合等,则有时不实施该凝胶粉碎工序。
为了更简便地得到本发明的颗粒状吸水剂,关于上述之外的凝胶粉碎条件及方式,以下条件较好地适用于本发明。
〔4-3-1〕凝胶CRC
为了更简便地得到本发明的颗粒状吸水剂,凝胶粉碎前的含水凝胶的CRC(凝胶CRC)优选为33g/g以上。若上述凝胶CRC低于10g/g或超过45g/g,则难以对凝胶粉碎时的颗粒形状及粒度分布进行控制,因此不优选。所述凝胶CRC可通过聚合时的交联剂添加量及聚合浓度等其他因素来适当控制。优选采用具有高CRC的颗粒状吸水剂或吸水性树脂是周知的事实,但本发明中发现若上述凝胶CRC超过45g/g,则难以对颗粒形状及粒度分布进行控制。
〔4-3-2〕凝胶粉碎能量(GGE)
为了更简便地得到本发明的颗粒状吸水剂,对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(GGE)的上限值优选60J/g,更优选50J/g,进而优选40J/g。另外,作为下限值,优选15J/g,更优选17J/g,进而优选20J/g,更进而优选23J/g,更进而优选25J/g,更进而优选29J/g,最优选34J/g。例如,本发明中,对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(GGE)为29~60J/kg,优选为29~50J/g,更优选为29~40J/kg。或者,例如,本发明中,对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(GGE)为34~60J/kg,优选为34~50J/g,更优选为34~40J/kg。通过将该GGE控制在上述范围内,能够一边向含水凝胶施加恰当的剪切力、压缩力,一边进行凝胶粉碎。另外,所规定的上述凝胶粉碎能量(GGE)包含了凝胶粉碎机空载工作时的能量。
另外,将凝胶粉碎机空载工作时的能量排除在外的凝胶粉碎能量(2)(也称为GGE(2)、净(net)凝胶粉碎能量)的上限值优选40J/g,更优选38J/g,进而优选35J/g。此外,下限值优选9J/g,更优选12J/g,进而优选15J/g,进而优选19J/g。例如,本发明中,对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为15~40J/g,优选为15~38J/g,更优选为15~35J/g。或者,例如,本发明中,对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为19~40J/g,优选为19~38J/g,更优选为19~35J/g。通过将该GGE控制在上述范围内,能一边向含水凝胶施加恰当的剪切力、压缩力,一边进行凝胶粉碎。
〔4-3-3〕含水率
为了更简便地得到本发明的颗粒状吸水剂,本发明的含水凝胶的含水率为50质量%以上,优选52质量%以上。通过增加供进行凝胶粉碎的含水凝胶中的水分量,能够得到具有优越物性的颗粒状吸水剂。含水率可通过实施例所述的方法来进行测定。
〔4-4〕干燥工序
本工序是将上述聚合工序及/或凝胶粉碎工序中得到的颗粒状含水凝胶干燥为预期的树脂固体成分量从而得到干燥聚合物的工序。该树脂固体成分量利用干燥减量(在180℃下将1g吸水性树脂加热3小时后的重量変化)进行求取,优选为80重量%以上,更优选为85~99重量%,进而优选为90~98重量%,特别优选为92~97重量%。
上述颗粒状含水凝胶的干燥方法并无特别限制,例如,可举出加热干燥、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、运用高温水蒸汽的高湿干燥等各种干燥方法。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。
从吸水性树脂的色调及干燥效率的观点来看,上述热风干燥中的干燥温度(热风的温度)优选为120~250℃,更优选为150~200℃。另外,可以根据接受干燥的颗粒状含水凝胶的含水率、总重量及目标树脂固体成分量,对除上述干燥温度之外的热风的风速及干燥时间等干燥条件适当进行设计。进行带式干燥时,可以适当采用国际公布第2006/100300号、国际公布第2011/025012号、国际公布第2011/025013号、国际公布第2011/111657号等所述的各种条件。
使上述干燥温度及干燥时间在上述范围内,可以使得到的吸水性树脂的CRC(离心下维持量)及可溶水成分量(Ext)、色调处在预期的范围。
〔4-5〕粉碎工序、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),将粒度调整为规定的范围(分级工序),从而得到吸水性树脂粉末(为便于区分,将实施表面交联前的粉末状的吸水性树脂称为“吸水性树脂粉末”)的工序。
作为在本发明的粉碎工序中使用的机器,例如,可列举辊磨机、锤磨机、螺旋磨机、针磨机等高速旋转式粉碎机、振磨机、曲肘型粉碎机、圆筒式搅拌机等,可以根据需要并用这些机器。
此外,本发明的分级工序中的粒度调整方法并无特别限制,例如,可列举采用JIS标准筛(JIS Z8801-1(2000))的筛分级或气流分级等。另外,吸水性树脂的粒度调整不限定通过上述粉碎工序、分级工序来实施,也可以通过聚合工序(特别是反相悬浮聚合或喷雾液滴聚合)及其他的工序(例如,造粒工序、微粉回収工序)适当实施。
本发明得到的吸水性树脂粉末的粒度优选调整在上述颗粒状吸水剂的技术范围内。
上述粒度不仅适用于表面交联后的吸水性树脂(以下,为方便区分也称为“吸水性树脂颗粒”),也适用于作为最终产品的颗粒状吸水剂。因此,优选以维持上述粒度范围的方式来对吸水性树脂颗粒进行表面交联处理(表面交联工序),更优选在表面交联工序之后设置整粒工序以对粒度进行调整。
〔4-5-1〕循环粉碎比
若本发明的颗粒状吸水剂的循环粉碎比低于1.10,则颗粒状吸水剂的渗液性(例如SFC)差,损伤后的微粉也会大量增加,因此不优选。损伤后的微粉增加量以实施例所述的测定法来规定。即使颗粒状吸水剂刚制造后的微粉(例如JIS标准筛150μm筛过物)较少,也会在制造纸尿布时由于工艺损伤而产生微粉,从而在实际使用纸尿布时带来渗液性降低等不良影响,因此不优选低于1.10。
本发明中,从耐损伤性的观点来看,循环粉碎比为1.10以上,优选为1.15以上,更优选为1.20以上,进而优选为1.30以上,特别优选为1.35以上,最优选为1.40以上。另外,从吸水速度(例如FSR)的观点来看,循环粉碎比的上限值为1.50,优选为1.40,更优选为1.35,进而优选为1.30,进而更优选为1.25,更加优选为1.20,特别优选为1.15。
即,在1个优选的实施方式中,循环粉碎比为1.10~1.50,优选为1.15~1.40,进而优选为1.30~1.35。通过满足上述条件,能够改善颗粒状吸水剂的吸水速度(例如DRC5min),制造纸尿布时由于工艺损伤而产生的微粉也能大幅减少,因此优选。
〔4-6〕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层(自吸水性树脂粉末表面向内部的厚数十μm的部分)构建高交联密度部位的工序,由混合工序、加热处理工序及冷却工序(任意)构成。
在上述表面交联工序中,通过在吸水性树脂粉末表面发生的自由基交联及表面聚合、以及与表面交联剂的交联反应等,能够得到表面交联了的吸水性树脂(吸水性树脂颗粒)。
(表面交联剂)
本发明使用的表面交联剂并无特别限定,可列举有机或无机的表面交联剂。其中,从吸水性树脂的物性及表面交联剂的处理性的观点来看,优选采用能与羧基反应的有机表面交联剂。例如,可举出美国专利7183456号中公开的1种或2种以上表面交联剂。更具体而言,可列举多元醇化合物、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、多价金属盐、碳酸亚烷酯化合物、环状脲化合物等。
相对于吸水性树脂粉末100重量份,该表面交联剂的用量(在使用多种表面交联剂的情况下为合计用量)优选为0.01~10重量份,更优选为0.01~5重量份。此外,优选将该表面交联剂以水溶液方式进行添加。在这种情况下,相对于吸水性树脂粉末100重量份,水的用量优选为0.1~20重量份,更优选为0.5~10重量份。另外,如果根据需要使用亲水性有机溶剂,则相对于吸水性树脂粉末100重量份,亲水性有机溶剂优选为10重量份以下,更优选为5重量份以下。
此外,可以分别在5质量份以下的范围内向该表面交联剂(水溶液)中混合添加后述“再加湿工序”中添加的各添加剂,也可以在本混合工序中另行添加。
(混合工序)
本工序是将吸水性树脂粉末与上述表面交联剂进行混合的工序。该表面交联剂的混合方法并无特别限定,可列举如下方法:预先制备表面交联剂溶液,并优选将该溶液向吸水性树脂粉末喷雾或滴下,更优选喷雾,以进行混合。
进行上述混合的装置并无特别限制,优选为高速搅拌型混合机,更优选为高速搅拌型连续混合机。
(加热处理工序)
本工序是对从上述混合工序排出的混合物进行加热,以在吸水性树脂粉末的表面上引起交联反应的工序。
进行该交联反应的装置并无特别限定,优选为桨式干燥机。根据使用的表面交联剂的种类,该交联反应下的反应温度可适当设定,优选为50~300℃,更优选为100~200℃。
(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。
进行该冷却的装置并无特别限定,由于可以通过将热媒变更为冷媒而将加热处理工序中用的装置作为冷却装置使用,因此,优选使用与加热处理工序中用的装置式样相同的装置,更优选为桨式干燥机。另外,在该冷却工序中,根据需要优选将上述加热处理工序中得到的吸水性树脂颗粒强制冷却为40~80℃,更优选强制冷却为50~70℃。
〔4-7〕添加剂的添加工序
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选自栏目〔2-20〕所述的多价金属盐、阳离子性聚合物、螯合剂、无机还原剂、α-羟基羧酸化合物、吸湿流动性改善剂的至少1种添加剂的工序。添加剂不限定为在表面交联工序后(特别是在再加湿工序(添加0.1~20质量%左右的少量水的工序))中进行添加,只要能发挥规定的效果,则可以在任意的工序(例:聚合工序、凝胶粉碎工序、表面交联工序、造粒工序、微粉回收工序、输送工序等)中进行添加。即,本发明的颗粒状吸水剂除了含有吸水性树脂之外,还可任意含有栏目〔2-20〕所述的成分。
另外,若上述添加剂以水溶液或浆液的方式添加,则吸水性树脂颗粒会再次发生水溶胀。因此,本工序也称为“再加湿工序”。此外,如上所述,该添加剂和上述表面交联剂(水溶液)可以同时与吸水性树脂粉末进行混合。
在1个优选的实施方式中,包含以下工序:相对于颗粒状吸水剂或吸水性树脂100质量部,添加螯合剂0.001~0.2质量部,优选添加0.003~0.1质量部,进而优选添加0.005~0.06质量部。这是由于向颗粒状吸水剂中添加螯合剂,就能够提高颗粒状吸水剂的耐尿性。
〔4-8〕其他添加剂的添加工序
在本发明中,为了给吸水性树脂附加各种功能,可以添加上述添加剂之外的添加剂。该添加剂具体地可列举表面活性剂、含有磷原子的化合物、氧化剂、有机还原剂、不溶水性无机微粒、金属皂等有机粉末、除臭剂、抗菌剂、纸浆、热塑性纤维等。另外,作为上述表面活性剂,国际公布第2005/075070号中公开的化合物可适用于本发明,此外,作为上述不溶水性无机微粒,国际公布第2011/040530号中记载的“〔5〕不溶水性无机微粒”所揭示的化合物可适用于本发明。
该添加剂的用量(添加量)可以根据用途来适当决定,因此并无特别限定,但相对于吸水性树脂粉末100质量部,该添加剂的用量优选为3质量部以下,更优选为1质量部以下。另外,该添加剂也可在与上述的工序不同的其他工序中添加。
〔4-9〕其他工序
在本发明中,除上述工序之外,可以根据需要设定造粒工序、整粒工序、微粉除去工序、微粉再利用工序等。此外,可以进一步包含输送工序、储藏工序、捆包工序、保管工序等1种或2种以上的工序。另外,“整粒工序”包括:表面交联工序以后的微粉除去工序;以及在吸水性树脂由于凝集而超过了预期的大小时进行分级、粉碎的工序。另外,“微粉的再利用工序”除了包括本发明所述的将微粒直接添加的方式之外,还包括使微粉成为大块含水凝胶并将之在吸水性树脂的某制造工序中进行添加的工序。
〔5〕上述颗粒状吸水剂的制造方法中的最佳制造方法
在以往的吸水剂的制造方法中,对于凝胶CRC为33以上的情况(由于凝胶的交联密度低而变软)而言,难以通过在高凝胶粉碎能量下的凝胶粉碎来对颗粒形状及粒度分布进行控制。但是,本发明人锐意研究的结果,发现了通过提高凝胶的含水率(降低固体成分量),并降低强度,则即使CRC较高的凝胶,也易于通过凝胶粉碎来对其颗粒形状及粒度分布进行控制。
即,就上述制造方法而言,尤其通过对凝胶CRC及凝胶粉碎能量进行控制,进而对干燥后的粉碎循环比进行控制,进而优选添加螯合剂,就能够更简便地得到本发明的颗粒状吸水剂。
作为本发明的颗粒状吸水剂的制造方法的一例,可举出具有如下特征的颗粒状吸水剂制造方法:向每片含水凝胶的平均大小为3000μm以上且凝胶CRC为33.0g/g以上且含水率为50质量%以上的聚丙烯酸交联聚合物含水凝胶,施加(apply)29~60的凝胶粉碎能量(GGE)(或15~40的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2)))来进行凝胶粉碎。
在上述制造方法中,在干燥后以上述粉碎循环比来进行粉碎,且优选还添加螯合剂及吸湿流动性改善剂。
在一个方面,本发明提供一种颗粒状吸水剂的制造方法,其特征在于:向具有以下特征(1)~(3)的凝胶,施加(apply)满足下列条件(4)~(5)中至少一者的能量来进行凝胶粉碎。(1)至少1边的平均大小为3000μm以上、5000μm以上、10mm以上、30mm以上、10cm以上、50cm以上、100cm以上;(2)凝胶CRC为33.0g/g以上、34.0g/g以上、35.0g/g以上、36.0/g以上、37.0g/g以上、38.0g/g以上、39.0g/g以上、40.0g/g以上,凝胶CRC的上限值为45.0g/g;(3)含水率为50质量%以上、51质量%以上、52质量%以上、53质量%以上、54质量%以上、55质量%以上、56质量%以上、57质量%以上、58质量%以上、59质量%以上、60质量%以上、61质量%以上、62质量%以上、63质量%以上、64质量%以上、65质量%以上、66质量%以上、67质量%以上、68质量%以上、69质量%以上、70质量%以上、90质量%以下;(4)凝胶粉碎能量(GGE)为29~60J/g,优选29~55J/g,更优选29~50J/g或34~60J/g,优选34~55J/g,更优选34~50J/g;(5)凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为15~40J/g,优选15~38J/g,更优选15~35J/g或19~40J/g,优选19~38J/g,更优选19~35J/g。
这里,凝胶的1边是指在凝胶的表面上取任意的2点,这2点之间的距离为最大时的长度(即长轴)。
在以往的颗粒状吸水剂的制造方法中,不用高凝胶粉碎能量(GGE18J/g以上)来对高CRC(凝胶CRC为33g/g以上)的凝胶进行粉碎。而本发明中,聚合后的含水凝胶被粉碎(凝胶粉碎)时的粉碎能量比以往的方法大,且对颗粒状吸水剂的颗粒形状不是进行化学性的控制,而是进行物理性的控制,从而能够提高吸水速度。由此,能够制造兼具高吸水倍率与高吸水速度,并且与以往的颗粒状吸水剂相比逆渗量低的颗粒状吸水剂。
另外,在以往的吸水剂的制造方法中,对于凝胶CRC为33以上的情况(由于凝胶的交联密度低而变软)而言,难以通过在高凝胶粉碎能量下的凝胶粉碎来对颗粒形状及粒度分布进行控制。但是,本发明人锐意研究的结果,发现了通过提高凝胶的含水率(降低固体成分量),并降低强度,则即使CRC较高的凝胶,也易于通过凝胶粉碎来对其颗粒形状及粒度分布进行控制。
在1个优选的实施方式中,其特征在于:(a)进行上述凝胶粉碎,直至得到的凝胶的粒径为360~1500μm;(b)按照干燥温度为150~200℃且垂直方向(上下方向)上的热风风速为0.8~2.5m/s、优选为0.003~0.1m/s、进而优选为0.005~0.06m/s的条件下,对带式干燥时每单位面积上的凝胶质量为10~50kg/m2的该凝胶进行10~60分钟干燥;(c)进行表面处理。由此,能够制造表现出如下特征等的颗粒状吸水剂:(1)即使吸收液体,也不易出现凝胶粘连(高颗粒状吸水剂颗粒彼此之间发生凝结);(2)溶胀凝胶的弹性率高,且负重下的吸水力高;(3)耐吸湿粘连性好等。
〔6〕吸收性物品
另外,本发明的吸收性物品是通过将本发明的吸水性片夹入液体透过性片与液体不透过性片之间而成的。作为吸收性物品,例如可举出纸尿布、失禁垫、生理用卫生巾、宠物垫、食品用吸液滴片、电缆的止水剂等。另外,作为液体透过性片及液体不透过性片,可使用吸收性物品技术领域公知的片材,并无特别限定。所述吸收性物品可通过公知的方法来制造。
〔7〕较好适用于制造吸水性片的本发明的其他颗粒状吸水剂
还可以用除了上述颗粒状吸水剂之外的下列颗粒状吸水剂,或者与颗粒状吸水剂一起用下列颗粒状吸水剂,来制造本发明的吸水性片。另外,为便于与上述颗粒状吸水剂进行区分,将以下说明的颗粒状吸水剂记载为“颗粒状吸水剂2”。另外,省略与上述颗粒状吸水剂的说明重复的内容。
在栏目〔7〕中说明的颗粒状吸水剂2也满足以下物性:(i)离心下维持量(CRC)为30g/g~50g/g,(ii)质均粒径(D50)为200μm~600μm,(iii)式(a)所规定的DRC指数超过0且为43以下,以及(iv)表面张力为65以上。因此,该颗粒状吸水剂无论作为第1颗粒状吸水剂还是第2颗粒状吸水剂,均具有较佳的物性。
(吸湿流动性改善剂)
颗粒状吸水剂2中,作为吸湿流动性改善剂,可使用具有水滑石结构且包含2价及3价这2种金属阳离子与羟基的多元金属化合物、以及包含磷酸类阴离子与2价或3价金属阳离子的不溶水性金属磷酸盐。
〔7-1〕术语的定义
(7-1-1)“体积平均粒径”
“体积平均粒径”是指以体积为基准的平均粒径。多元金属化合物的体积平均粒径的详细测定方法如实施例所述。
(7-1-2)“微晶径”
微晶是指能视为单晶的最大集合体,多个微晶可构成单个颗粒。微晶径表示微晶的直径(尺寸)。微晶的尺寸小,则单个颗粒中的微晶的数量就大,平均每个微晶的衍射光栅的数量就少。微晶径越小,衍射线就越扩展。国际公布第2015/152299号中提到若微晶径为0.15μm以上,则无法充分降低吸湿粘连性。详细测定方法将在实施例中后述。
(7-1-3)“平均一次粒径”
本发明中所使用的不溶水性金属磷酸盐的平均一次粒径是指不溶水性金属磷酸盐的比表面积等效球当量径。详细测定方法将在实施例中后述。
(7-1-4)“扩散吸收倍率”
本发明中的扩散吸收倍率是一种物性值,其评价是将如下状态下的水性液体扩散力考虑在内的吸水性树脂吸收量,该状态为:吸水性树脂的单位面积质量大且吸水性树脂的颗粒因外力而彼此紧密接触。上述扩散吸收倍率的计算方式为:在规定条件下,测定从吸收开始时起,经过规定时间之后,例如经过60分钟之后或者经过10分钟之后的测定值,并根据该测定值来计算扩散吸收倍率。详细测定方法将在实施例中后述。
本发明的颗粒状吸水剂2的60分钟扩散吸收倍率优选为18g/g以上,更优选为20g/g以上,最优选22g/g以上。一般而言,表面交联处理了的吸水剂的60分钟扩散吸收倍率为18g/g以上,但偶尔存在60分钟扩散吸收倍率较低的吸水剂。60分钟扩散吸收倍率较低,则在吸收体中的扩散性差,即使DRC及DRC指数优越,也可能无法充分发挥吸收体应有的性能。上限并无特别限定,但一般为40g/g左右。
本发明的颗粒状吸水剂2的10分钟扩散吸收倍率游戏为7g/g以上,更优选为9g/g以上,进而优选为11g/g以上,最优选为13g/g以上。一般而言,表面交联处理了的吸水剂的10分钟扩散吸收倍率为7g/g以上,但偶尔存在10分钟扩散吸收倍率较低的吸水剂。10分钟扩散吸收倍率较低,则在吸收体中的扩散性差,即使DRC及DRC指数优越,也可能无法充分发挥吸收体应有的性能。上限并无特别限定,但一般为30g/g左右。
(7-1-5)“逆渗量”
本发明中的逆渗量表示的是:吸收液体后的吸收体在受压下所释放的液体的逆渗量。也称为Re-wet(返潮)。详细测定方法将在实施例中后述。
(7-1-6)“DRC 5min贡献率”
“DRC 5min贡献率”是指:满足了就每一粒径范围所规定的DRC 5min条件的每种颗粒在构成颗粒状吸水剂2的全部颗粒之中的占比的合计值。
例如,关于构成颗粒状吸水剂2的颗粒,如果
(1)粒径850~600μm的颗粒的DRC 5min是24~44g/g,
(2)粒径600~500μm的颗粒的DRC 5min是29~46g/g,
(3)粒径500~425μm的颗粒的DRC 5min是32~49g/g,
(4)粒径425~300μm的颗粒的DRC 5min是37~53g/g,
(5)粒径300~150μm的颗粒的DRC 5min是41~60g/g,
且相对于构成颗粒状吸水剂2的全部颗粒,满足(1)的颗粒为10%,满足(2)的颗粒为20%,满足(3)的颗粒为15%,满足(4)的颗粒为10%,满足(5)的颗粒为5%,则此时的DRC5min贡献率为60%。
(向单体水溶液中添加的物质)
本发明的颗粒状吸水剂2中,从提高得到的吸水性树脂的物性的观点来看,除了上述物质,也可在制备单体水溶液时添加α-羟基羧酸(盐)。
(α-羟基羧酸(盐))
通常,从得到的吸水剂的吸水特性及色调(防止着色)等观点来看,优选添加α-羟基羧酸。另外,通过添加α-羟基羧酸,能够使得到的吸水剂中的可溶成分的分子量降低,进而能够减少用作卫生材料时的发黏及不快。其中“α-羟基羧酸(盐)”是指分子内具有羟基的羧酸或其盐,也就是α位上具有羟基的羟基羧酸或其盐。
作为上述α-羟基羧酸(盐),具体而言,国际公布第2011/040530号中记载的“〔6〕α-羟基羧酸化合物”所揭示的化合物及其用量适用于本发明。
羟基羧酸是指分子内兼具羟基的羧酸,可举出乳酸、乙醇酸、苹果酸、甘油酸、酒石酸、柠檬酸、异柠檬酸、甲基羟基戊酸、奎尼酸、莽草酸、β-羟基丙酸等脂肪族羟酸、以及水杨酸、杂酚酸、香草酸、丁香酸、雷琐酸、焦儿茶酸、原儿茶酸、龙胆酸、苔色酸、杏仁酸、没食子酸等芳香族羟酸等酸、或这些酸的盐。
另外,若本发明中α-羟基羧酸为盐形态,则从相对于水的溶解度的观点来看,优选是一价的盐。优选使用锂、钾、钠等的:碱金属盐、氨盐及一价胺盐等。另外,若将α-羟基多价羧酸用作盐,则羧基可以全部构成盐,也可一部分构成盐。
“α-羟基羧酸(盐)”是指α-羟基羧酸及/或其盐。同样地,“某酸(盐)”是指某酸及/或其盐。具体而言,苹果酸(盐)是指苹果酸及/或其盐,乳酸(盐)是指乳酸及/或其盐。
另外,上述物质不仅可以向单体水溶液中添加,也可以在聚合过程中进行添加,也可以并用这些添加方式。
另外,使用水溶性树脂或吸水性树脂作为亲水性高分子时,能够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、吸水性树脂组合物也属于本发明的范畴。
〔7-2〕聚丙烯酸(盐)系颗粒状吸水剂2的制造方法
本发明的颗粒状吸水剂2的制造工序之中,至分级工序为止的操作与上述颗粒状吸水剂的至分级工序为止的操作相同。但是,关于除了上述颗粒状吸水剂的凝胶粉碎工序之外的凝胶粉碎条件及方式,国际公布第2011/126079号中公开的内容可较好地适用于本发明。
关于本发明得到的吸水性树脂粉末,重均粒径(D50)优选为200~600μm,更优选为200~550μm,进而优选为250~500μm,特别优选为350~450μm。另外,粒径低于150μm的颗粒的比例优选为10重量%以下,更优选为5重量%以下,进而优选为1重量%以下,粒径850μm以上的颗粒的比例优选为5重量%以下,更优选为3重量%以下,进而优选为1重量%以下。另外,这些颗粒的比例的下限值均为越小越好,期望为0重量%,也可为0.1重量%左右。另外,粒度分布的对数标准差(σζ)优选为0.20~0.50,更优选为0.25~0.40,进而优选为0.27~0.35。其中,根据美国专利第7638570号及EDANA ERT420.2-02所公开的测定方法,使用标准筛来测定这些粒度。
上述粒度不仅适用于表面交联后的吸水性树脂(以下,为方便区分也称为“吸水性树脂颗粒”),也适用于作为最终产品的颗粒状吸水剂2。因此,为了将吸水性树脂颗粒的粒度维持在上述范围,优选进行表面交联处理(表面交联工序),更优选在表面交联工序之后设置整粒工序以对粒度进行调整。
另外,本发明的颗粒状吸水剂2的制造工序中的表面交联工序与上述颗粒状吸水剂的表面交联工序相同。
〔7-3〕颗粒状吸水剂2的物性
关于本发明的制造方法所得到的聚丙烯酸(盐)系颗粒状吸水剂2,在将该颗粒状吸水剂2用于卫生用品,特别是用于纸尿布时,理想的是将下列栏目(7-3-1)~(7-3-10)所示的物性中的至少1个以上物性,优选将包含AAP在内的2个以上物性,更优选将包含AAP在内的3个以上物性,最优选将全部物性控制在规定范围。若这些物性不满足下列范围,则可能无法充分得到本发明的效果,在高浓度纸尿布中无法充分发挥性能。
另外,关于本发明的制造方法所得到的聚丙烯酸(盐)系颗粒状吸水剂2,其形状并无特别限定,优选为颗粒状。以下,将针对颗粒状吸水剂2或吸水性树脂,说明其物性。另外,如无特别说明,则下列物性是依据EDANA法来测定的。
(7-3-1)DRC 5min(5分钟浸渍下维持容量)
本发明的颗粒状吸水剂2的DRC 5min满足栏目(7-5-2)中后述的DRC指数即可,并无特别限定,优选为35g/g以上、38g/g以上、40g/g以上。上限并无特别限定,通常为60g/g、55g/g。
(7-3-2)CRC(无加压下吸水倍率)
本发明的颗粒状吸水剂2的CRC(无加压下吸水倍率)为30~50g/g,优选31~50g/g、32~50g/g、33~50g/g、34~50g/g、35~50g/g、36~50g/g、30~49g/g、30~48g/g、30~47g/g、30~46g/g、30~45g/g、30~44g/g、30~43g/g、30~42g/g、30~41g/g、30~40g/g、30~39g/g、30~38g/g。
若该CRC低于5g/g,则吸收量少,不适用于纸尿布等卫生用品的吸收体。另外,若该CRC超过70g/g,则对尿及血液等体液等的吸收速度慢,因此不适用于高吸水速度型纸尿布等。此外,CRC可通过内部交联剂及表面交联剂等来控制。
(7-3-3)凝胶CRC
本发明的制造方法所得到的颗粒状吸水剂2的、凝胶粉碎前含水凝胶的CRC(凝胶CRC)与上述颗粒状吸水剂的、凝胶粉碎前含水凝胶的CRC(凝胶CRC)相同。
(7-3-4)加压下吸水倍率(AAP)
本发明的颗粒状吸水剂2的加压下吸水倍率(AAP)优选为18g/g以上,更优选为22g/g以上,进而优选为24g/g以上,特别优选为26g/g以上,进而特别优选为28g/g以上,最优选为30g/g以上。上限值并无特别限定,但优选为40g/g。
若该AAP低于18g/g,则吸收体受压时的液体逆渗量(通常称为“Re-Wet(返潮)”)多,不适用于纸尿布等卫生用品中的吸收体。另外,AAP可通过粒度及表面交联剂等来控制。
通过满足上述条件,使用上述颗粒状吸水剂2来制得的纸尿布的从纸浆吸收尿液的能力就优越,从而逆渗量低,能够防止皮疹及尿液渗漏。
(7-3-5)粒度(粒度分布、重均粒径(D50)、粒度分布的对数标准差(σζ))
本发明的颗粒状吸水剂2的粒度(粒度分布、重均粒径(D50)、粒度分布的对数标准差(σζ))经过控制而达到与实施表面交联前的吸水性树脂粉末相同的粒度。
(7-3-6)食盐水导流性(SFC)
本发明的制造方法所得到的颗粒状吸水剂2的食盐水导流性(SFC)与前述的颗粒状吸水剂的食盐水导流性(SFC)相同。
(7-3-7)黄色度(YI值/Yellow Index)
本发明的制造方法所得到的颗粒状吸水剂2的黄色度(YI值/Yellow Index/参照欧洲专利942014号及欧洲专利1108745号)优选为0~17,更优选为0~16,进而优选为0~15,最优选为0~14,优选基本不发黄。关于色调的测定方法,可举出国际公布第2009/005114号所述的方法(Lab值、YI值、WB值等)。
通过满足上述条件,便能够制造将颗粒状吸水剂2复合到卫生材料中后也无着色引起的异质感的纸尿布。
在1个优选的实施方式中,本发明的颗粒状吸水剂2经着色促进试验后(70℃、65RH%、1星期)的YI值是35以下,优选为30以下,更优选为25以下,进而优选为22以下。通过满足上述条件,便能够制造将颗粒状吸水剂2复合到卫生材料中后也无着色引起的异质感的纸尿布。
(7-3-8)表面张力
本发明的颗粒状吸水剂2的表面张力(通过实施例所述的测定法来规定)优选为66mN/m以上,更优选为68mN/m以上,进而优选为70mN/m以上,特别优选为71mN/m以上,最优选为72mN/m以上。另外,本发明的颗粒状吸水剂2不存在由表面活性剂等引起的实质性的表面张力下降。表面张力的上限通常为75mN/m即可。
通过使表面张力满足上述条件,能够降低纸尿布的逆渗量。
(7-3-9)颗粒形状
在1个优选的实施方式中,本发明的颗粒状吸水剂2的颗粒形状为无规破碎状。与反相悬浮聚合及气相聚合所得到的球状颗粒相比,无规破碎状的比表面积大,所以颗粒状吸水剂2的吸水速度快且易于固定在纸浆上。
(7-3-10)GCA(Gel Capillary Absorption:凝胶毛细吸收)
本发明的颗粒状吸水剂2的GCA的值根据后述实施例所述的方法来计算。其值越高,则性能越优越,依次优选为27.0g/g以上、28g/g以上、29g/g以上、30.0g/g以上、31g/g以上。GCA的上限越高越好,但考虑到与其他物性的平衡,通常优选50.0g/g左右。
通过满足上述条件,使用上述颗粒状吸水剂2来制得的纸尿布的对尿液的吸收能力就优越,从而逆渗量低,能够防止皮疹及尿液渗漏。
(7-3-11)微粉增加量
在1个优选的实施方式中,在对本发明的颗粒状吸水剂2进行实施例中所说明的耐损伤性涂敷搅拌器试验的情况下,试验前后的粒径150μm以下颗粒的增加量为+5%以下,优选+4%以下,更优选+3%以下,进而优选+2%以下,进而更优选+1%以下。
(7-3-12)吸湿粘连率(B.R.)
本发明的颗粒状吸水剂2的吸湿粘连率(B.R.)优选0~50重量%,更优选0~40重量%,进而优选0~30重量%,最优选0~10重量%,具体的吸湿粘连率(B.R.)的测定(评价)方法将后述。若上述吸湿粘连率(B.R.)超过50重量%,则在多湿的环境下,颗粒状吸水剂2的处理性差,于是在制造用于卫生材料的薄型吸收体时等,可能在制造设备的输送管内发生凝结及阻塞,或者无法与亲水性纤维均匀混合。
通过满足上述条件,能够在使用颗粒状吸水剂2及纤维基材来制作吸收体时减少对装置设备的附着。
(7-3-13)可溶水成分量
在1个优选的实施方式中,本发明的颗粒状吸水剂2的可溶水成分量(Ext)为25重量%以下,优选为24重量%以下,更优选为22重量%以下,进而优选为20重量%以下。通过满足上述条件,颗粒状吸水剂2的吸收能力(例如加压下吸水倍率等)可提高,因此,在将上述颗粒状吸水剂2用于了纸尿布时,Re-wet等性能可提高。
(7-3-14)劣化可溶成分量
在1个优选的实施方式中,本发明的颗粒状吸水剂2的劣化可溶成分量为30重量%以下,优选为27重量%以下,更优选为24重量%以下,进而优选为20重量%以下。通过满足上述条件,颗粒状吸水剂2的耐尿性可提高,因此,将上述颗粒状吸水剂2用于了纸尿布时,能防止尿等体液带来的凝胶劣化、皮肤粗糙、皮疹、以及除臭能力降低等问题。
(7-3-15)凝胶粉碎能量(GGE)
本发明的制造方法所得到的颗粒状吸水剂2的凝胶粉碎能量(GGE)的佳选上下限值与前述的颗粒状吸水剂的凝胶粉碎能量(GGE)的佳选上下限值相同。并且,关于颗粒状吸水剂2,对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(GGE)为18~60J/kg,优选为20~50J/g,更优选为25~40J/kg。
另外,本发明的制造方法所得到的颗粒状吸水剂2的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))的佳选上下限值与前述的颗粒状吸水剂的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))的佳选上下限值相同。并且,关于颗粒状吸水剂2,对含水凝胶进行凝胶粉碎的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为9~40J/g,优选为12~38J/g,更优选为15~35J/g。
(7-3-16)循环粉碎比
本发明的制造方法所得到的颗粒状吸水剂2的循环粉碎比与前述的颗粒状吸水剂的循环粉碎比相同。
(7-3-17)内部气泡率
本发明的制造方法所得到的颗粒状吸水剂2的内部气泡率与前述的颗粒状吸水剂的内部气泡率相同。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所规定的吸水速度与渗液性的吸水性树脂。
(7-3-18)毛体积比重
本发明的制造方法所得到的颗粒状吸水剂2的毛体积比重与前述的颗粒状吸水剂的毛体积比重相同。
(7-3-19)逆渗量
使用本发明的颗粒状吸水剂2来制作的吸收体的逆渗量优选为14g以下,进而优选为13.5g以下、13g以下、12.5g以下、12g以下、11.5g以下、11g以下、10.5g以下、10g以下、9.5g以下、9g以下、8.5g以下、8g以下、7.5g以下、7g以下、6.5g以下、6g以下、5.5g以下、5g以下、4.5g以下、4g以下、3.5g以下、3g以下、2.5g以下。
本发明的颗粒状吸水剂2的其他物性与前述的颗粒状吸水剂的其他物性相同。
在1个优选的实施方式中,从得到的颗粒状吸水剂2的物性及生产性的观点来看,上述颗粒状吸水剂2以聚丙烯酸(盐)系以吸水性树脂为主成分。
〔7-4〕优选的实施方式的说明
以下,对颗粒状吸水剂2的优选实施方式进行说明。以下所提供的实施方式是为了更便于理解本发明,应当理解,本发明的范围不受以下说明的限制。因此,本领域技术人员显然能够参考本说明书的说明并在本发明的范围内进行适当变更。另外,应当理解,本发明的以下的实施方式可单独使用或将其组合使用。
(7-4-1)判定颗粒状吸水剂2的吸水倍率及吸水速度均良好的判定方法
本发明提供一种判定颗粒状吸水剂2的吸水倍率及吸水速度均良好的判定方法。该方法包含以下工序:
(1)测定该吸水剂的DRC 5min;
(2)测定该吸水剂的重均粒径(D50);
(3)根据(1)及(2)的测定值来算出DRC一般指数,且若该DRC一般指数为规定值以下,则判定为具有预期的吸水倍率及吸水速度。
DRC一般指数(General Index of DRC)=(K-DRC 5min(g/g))/(D50(μm)/1000)
(其中,K为任意的常数)
通过该方法,只要测定吸水剂的DRC 5min及重均粒径(D50),就能够判定出具有优选物性的颗粒状吸水剂2。因此,易于对制造优选颗粒状吸水剂2的工序进行优化。如实施例中各栏目所示的内容,可知通过增大含水凝胶的含水率及凝胶粉碎能量,就能够得到具有优越物性的颗粒状吸水剂2。
DRC一般指数的K的值为任意的常数。例如,K的值为30、35、40、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、60、70。在一个优选的实施方式中,K的值为49。
通过本发明,能够得到兼具了高吸水倍率与高吸水速度的(即两者皆为良好)颗粒状吸水剂2。即使想要得到兼具了高吸水倍率与高吸水速度的颗粒状吸水剂2,但如果仅仅使用高吸水倍率的原料(含水凝胶),则可能无法简单地得到高吸水速度的颗粒状吸水剂2。这是由于在不知道适当的制造工序的情况下,只会得到比较制造例所示的低吸水速度的颗粒状吸水剂。本发明提供了判定颗粒状吸水剂2的吸水倍率及吸水速度均良好的判定方法,可以容易地找出为得到兼具了高吸水倍率与高吸水速度的颗粒状吸水剂2而需要的条件。
(7-4-2)颗粒状吸水剂2的优选特性
在1个方面,本发明提供颗粒状吸水剂2,该颗粒状吸水剂2的离心下维持量(CRC)为30~50g/g,重均粒径(D50)为200~600μm,下式(11)所示的DRC指数为特定的值(例如,43、30或20)以下。
DRC指数(Index of DRC)=(49-DRC 5min〔g/g〕)/(D50〔μm〕/1000)···式(11)。
另外,有关DRC指数的说明、以及颗粒状吸水剂2的优选DRC指数值可参见栏目〔2-1〕。因此,在此省略对其的详细说明。
关于本发明所得到的聚丙烯酸(盐)系颗粒状吸水剂2,在将该颗粒状吸水剂2用于卫生用品、特别是用于纸尿布时,物性AAP及B.R.优选满足栏目(7-3)中所说明的条件。理想的是将上述物性中的至少1个以上物性,优选将包含AAP及/或B.R.在内的2个以上物性,更优选将包含AAP及/或B.R.在内的3个以上物性,最优选将全部物性控制在规定范围。若这些物性不满足下列范围,则可能无法充分得到本发明的效果,在高浓度纸尿布中无法充分发挥性能。DRC指数为特定的值(例如,43、30或20)以下的本发明的颗粒状吸水剂2的上述任一物性或全部物性能够在预期的范围内。
本发明的颗粒状吸水剂2含有选自以下中的至少1种吸湿流动性改善剂:具有水滑石结构且包含2价及3价这2种金属阳离子与羟基的多元金属化合物、以及包含磷酸类阴离子与2价或3价金属阳离子的不溶水性金属磷酸盐。
本发明提供的颗粒状吸水剂2兼具了高吸水倍率与高吸水速度(即,均良好),并且实现了高湿条件下的粘连抑制(吸湿流动性)及/或高加压下吸收量。若吸湿流动性(B.R.)超过50重量%,则在多湿的环境下,颗粒状吸水剂2的处理性差,于是在制造用于卫生材料的薄型吸收体时等,可能在制造设备的输送管内发生凝结及阻塞,或者无法与亲水性纤维均匀混合。若加压下吸收倍率(AAP)低于18g/g,则吸收体受压时的液体逆渗量(通常称为“Re-Wet(返潮)”)会增加,不适用于纸尿布等卫生用品中的吸收体。本发明中,通过含有选自具有水滑石结构且包含2价及3价这2种金属阳离子与羟基的多元金属化合物、以及包含磷酸类阴离子与2价或3价金属阳离子的不溶水性金属磷酸盐中的至少1种吸湿流动性改善剂,能够提供实现了高湿条件下的粘连抑制(具吸湿流动性)及/或高加压下吸收量的颗粒状吸水剂2。
具有水滑石结构且包含2价及3价这2种金属阳离子以及羟基的具体的多元金属化合物如前文所述。
(多元金属化合物的添加、混合方法)
本发明的吸水剂的制造方法可包括多元金属化合物添加工序。多元金属化合物添加工序是将多元金属化合物添加入吸水性树脂粉末中的工序。多元金属化合物添加工序优选在干燥工序后进行,更优选在在粉碎·分级工序后进行。另外,其优选作为表面交联工序的前工序及/或后工序来实施(在多元金属化合物添加工序的前工序及/或后工序中实施表面交联工序),特别优选在表面交联工序后进行(向表面交联吸水性树脂粉末中添加入多元金属化合物)。另外,该工序可进行数次,这种情况下,其至少有1次是在干燥工序后进行,更优选至少有1次是在粉碎·分级工序后进行,进而优选至少有1次是作为表面交联工序的前工序及/或后工序来进行,特别优选至少有1次是在表面交联工序后进行。
优选本发明中的多元金属化合物与吸水性树脂粉末进行干式混合。通过干式混合,能减低所得到的吸水剂的粉尘量,因此优选。该干式混合是指在混合时以不添加液状物质的方式来混合。这里,该干式混合的混合物中可含有吸收或保持有供混合用的多元金属化合物及吸水性树脂粉末的液状物质。具体而言,可举出如下混合方式,即,使混合物中包含:含有吸湿水分及被保持在层间的有机化合物的多元金属化合物;以及含有干燥残留成分、吸湿水分、上述表面交联剂添加工序中添加了的表面交联剂及溶剂等的吸水性树脂粉末。但不进一步添加液状物质。
为充分发挥多元金属化合物的效果,优选在添加后进行充分混合,具体的混合条件可根据使用的装置及处理量等来适当决定。例如,可举出使用Loedige(注册商标)搅拌机在转数300rpm下搅拌混合30秒至1分钟左右的方法、以及使用桨式搅拌装置在转数60rpm下搅拌混合20分钟至1小时的方法等。另外,也可以采用一边施加振动一边进行混合的方法、以及一边对吸水性树脂粉末进行搅拌一边进行添加的方法。
此外,包含磷酸类阴离子与2价或3价金属阳离子的具体的不溶水性金属磷酸盐如前文所述。
(不溶水性金属磷酸盐的混合方法)
不溶水性金属磷酸盐添加工序在上述干燥工序后进行。优选在上述粉碎·分级工序后进行,更优选作为上述表面交联工序的前工序及/或后工序来实施,特别优选在上述表面交联工序后进行。此外,该工序可进行数次,这种情况下,其至少有1次是在上述干燥工序后进行,更优选至少有1次四在上述粉碎·分级工序后进行,进而优选至少有1次是作为上述表面交联工序的前工序及/或后工序来进行,特别优选至少有1次是在上述表面交联工序后进行。
本发明的不溶水性金属磷酸盐可以以浆料水溶液的状态添加入吸水性树脂粉末中,也可以直接以粉体状添加,但优选与上述干燥工序所得到的吸水性树脂粉末进行干式混合。该干式混合的意义如前文所述。这里,该干式混合的混合物中可含有吸收或保持有供混合用的不溶水性金属磷酸盐及吸水性树脂粉末的液状物质。具体而言,可举出如下混合方式,即,使混合物中包含:不溶水性金属磷酸盐;以及含有干燥残分、吸湿水分、上述表面交联剂添加工序中添加了的表面交联剂及溶剂等的吸水性树脂粉末。但不进一步添加液状物质。
为充分得到本发明的效果,优选在向吸水性树脂粉末中添加入不溶水性金属磷酸盐后,进行充分混合,具体的混合条件可根据使用的装置及处理量等来适当决定。例如,可举出使用Loedige(注册商标)搅拌机在转数300rpm下搅拌混合30秒至1分钟左右的方法、以及使用桨式搅拌装置在转数60rpm下搅拌混合20分钟至1小时的方法等。另外,也可以采用一边对吸水性树脂粉末进行搅拌一边进行添加的方法。
作为对吸水性树脂与不溶水性金属磷酸盐进行混合的装置,例如可举出圆筒型混合机、螺旋型混合机、螺旋型挤出机、湍流搅拌器、诺塔型混合机、V字型混合机、螺条型混合机、双臂型捏合机、流动式混合机、气流型混合机、转盘型混合机、辊式混合机、转鼓式混合机、Loedige(注册商标)搅拌机等。作为混合方法,可采用批次式、连续式、以及并用这两种方式。从工业生产的观点来看,更优选连续混合。
优选不会使吸水性树脂粉末受损的混合条件。例如,混合装置的搅拌部的转数范围优选1~3000rpm,更优选为2~500rpm,进而优选为5~300rpm。为3000rpm以下,则不易发生吸水性树脂粉末的粉化,能够防止吸水特性下降。另外,为1rpm以上,则能够充分混合,能良好地得到吸湿粘连性的抑制(吸湿流动性提高)效果。
另外,提供给本工序的吸水性树脂的温度优选室温~200℃,更优选50~200℃,进而优选50~100℃。
混合时间优选1秒~20分钟,更优选10秒~10分钟,进而优选20秒~5分钟。混合时间为20分钟以下,则能够抑制吸水性树脂的粉化。
因此,作为用以得到本发明的颗粒状吸水剂2的混合条件,最优选吸水性树脂粉末的温度为50~100℃,且搅拌部的转数为5~300rpm,且混合时间为20秒~5分钟。在本条件下得到的混合后的颗粒状吸水剂2具有优越的处理性,不会引起附着及凝结等问题,因此不进一步设置干燥工序也可。通过适当干燥,使颗粒状吸水剂2中留住规定量(例如上述添加量的水)的水,则能使颗粒状吸水剂2的静电得到抑制并且耐冲击性(耐磨损性)优越。
本发明中能同时使用:具有水滑石结构且包含2价及3价这2种金属阳离子与羟基的多元金属化合物、以及包含磷酸类阴离子与2价或3价金属阳离子的不溶水性金属磷酸盐。当存在多种添加剂时,可一起或分别进行添加。分别进行添加时,例如可间隔10秒、30秒、1分钟、3分钟、5分钟、10分钟、15分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、90分钟、120分钟或更长时间来进行添加。
如果使用多元金属化合物与不溶水性金属磷酸盐这两者,则相对于颗粒状吸水剂2或吸水性树脂100重量部,它们的合计添加量为0.01~1.0重量部,优选0.02~0.7重量部,进而优选0.03~0.5重量部。
在1个方面,本发明提供含有上述颗粒状吸水剂2的吸收体。该吸收体不会带来由着色引起的异质感,能防止尿等体液带来的凝胶劣化、皮肤粗糙、皮疹、除臭能力降低、皮疹及液渗漏等问题。
在1个方面,本发明提供含有上述吸收体的卫生物品。该卫生物品(例如纸尿布)不会带来由着色引起的异质感,能防止尿等体液带来的凝胶劣化、皮肤粗糙、皮疹、除臭能力降低、皮疹及液渗漏等问题。
在1个方面,本发明能提供以往未实现的、兼具高吸水倍率及高吸水速度且能抑制高湿条件下的粘连的颗粒状吸水剂2。
在1个方面,本发明能提供以往未实现的、兼具高吸水倍率及高吸水速度且具备高加压下吸收倍率的颗粒状吸水剂2。
在1个方面,本发明能提供以往未实现的、兼具高吸水倍率及高吸水速度且具备高加压下吸收倍率并能抑制高湿条件下的粘连的颗粒状吸水剂2。
(7-4-3)颗粒状吸水剂2的制造方法
在1个方面,本发明提供颗粒状吸水剂2的制造方法,其特征在于:向具有以下特征(1)~(3)的凝胶,施加(apply)满足下列条件(4)~(5)中至少一者的能量来进行凝胶粉碎。
(1)至少1边的平均大小为3000μm以上、5000μm以上、10mm以上、30mm以上、10cm以上、50cm以上、100cm以上。
(2)凝胶CRC为33.0g/g以上、34.0g/g以上、35.0g/g以上、36.0/g以上、37.0g/g以上、38.0g/g以上、39.0g/g以上、40.0g/g以上,凝胶CRC的上限为45.0g/g。
(3)凝胶粉碎能量(GGE)为20~60J/g,优选24~55J/g,更优选28~50J/g。
(4)凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为9~40J/g、优选12~38J/g、更优选15~35J/g。
在1个优选的实施方式中,(5)含水率为50重量%以上、51重量%以上、52重量%以上、53重量%以上、55重量%以上、60重量%以上、70重量%以上、90重量%以下。
关于本发明的颗粒状吸水剂2的一般制造工序,可参见前述的颗粒状吸水剂的制造方法的工序说明。
(吸水剂的制造方法)
在1个方面,本发明提供一种吸水剂的制造方法,其中,该吸水剂的离心下维持量(CRC)为30g/g以上,该制造方法包括含有丙烯酸(盐)的单体水溶液的聚合工序、干燥工序、及表面交联工序,还包括在该干燥工序之前添加α-羟基羧酸(盐)的工序。在制造具有高吸水倍率的吸收剂时,通过在干燥工序之前添加α-羟基羧酸(盐),能够使所生成的聚合物中的可溶成分的分子量降低,但这并不受理论的约束。因此,吸液溶胀后所可能溶出的可溶成分的分子量较低,从而该可溶成分的粘度可降低。其结果是可减少用作卫生材料时的发黏及不舒适感。
在上述干燥工序之前添加任意添加剂的工序也称为“内添”,在上述干燥工序之后添加任意添加剂的工序也称为“外添”。在制造具有高吸水倍率的吸收剂时,通过内添α-羟基羧酸(盐),能够使吸液溶胀后所可能溶出的可溶成分的分子量降低,其结果是在实际用于纸尿布等时能够减少带来不舒适感的发黏。
本发明的吸水剂中,从色调(防止着色)、防止劣化等观点来看,可外添任意的螯合剂(例如,二乙三胺五乙酸(DTPA)或乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTMP)等)。另外,本发明的吸水剂中,可以内添α-羟基羧酸(盐),并从色调(防止着色)、劣化防止等观点来看,外添任意的螯合剂(例如,二乙三胺五乙酸(DTPA)或其盐、或者乙二胺四(亚甲基膦酸)(EDTMP)或其盐等)。
在1个优选的实施方式中,上述α-羟基羧酸(盐)在上述聚合工序之前、其过程中或之后添加。更优选上述α-羟基羧酸(盐)在上述聚合工序之前或其过程中添加。具体而言,优选将上述α-羟基羧酸(盐)添加入聚合前的单体水溶液。或者,优选将上述α-羟基羧酸(盐)添加入聚合开始后的单体水溶液,具体而言,将其添加到从聚合开始时起经过2分钟之后的单体水溶液中。上述α-羟基羧酸(盐)可在从聚合开始时起至单体水溶液的聚合结束为止的任意时间点(例如,从聚合开始时起经过1分钟之后,经过2分钟之后,经过3分钟之后,经过5分钟之后,经过10分钟之后,或者经过20分钟之后等)进行添加。
在其他的优选的实施方式中,上述方法在上述聚合工序之后且上述干燥工序之前进一步包括凝胶粉碎工序,并且,上述α-羟基羧酸(盐)在上述凝胶粉碎工序之前或其过程中添加。更优选上述α-羟基羧酸(盐)在上述凝胶粉碎工序的过程中添加。具体而言,在对聚合后得到的含水凝胶进行凝胶粉碎时添加上述α-羟基羧酸(盐)。
在其他的优选的实施方式中,上述α-羟基羧酸(盐)在上述聚合工序之前或其过程中添加。
〔8〕较好适用于制造吸水性片的其他颗粒状吸水剂
在本发明的吸水性片中,也可较好运用专利文献特开平08-57311、特表2009-531158等所公开的颗粒状吸水剂。以下,为了与栏目〔2〕、〔7〕中所述的颗粒状吸水剂进行区分,将该颗粒状吸水剂称为“颗粒状吸水剂3”。颗粒状吸水剂3满足以下条件:(i)离心下维持量(CRC)为30g/g~50g/g,(ii)质均粒径(D50)为200μm~600μm,(iii)式(a)所规定的DRC指数超过43且为50以下。因此,颗粒状吸水剂3具有作为第1颗粒状吸水剂的较好的物性。
关于颗粒状吸水剂3的优选物性及制造方法,例如可参见上述专利文献特开平08-57311、特表2009-531158。
将颗粒状吸水剂3用于本发明的吸水性片时,优选并用栏目〔2〕中说明的颗粒状吸水剂或栏目〔7〕中说明的颗粒状吸水剂。这种情况下,优选颗粒状吸水剂3偏重位于吸水性片的一面侧,而栏目〔2〕中说明的颗粒状吸水剂或栏目〔7〕中说明的颗粒状吸水剂偏重位于吸水性片的另一面侧。将这样的吸水性片组装入吸收性物品中时,优选以颗粒状吸水剂3所偏重存在的那一面成为上层的方式,来配置吸水性片。
如此配置的理由在于,颗粒状吸水剂3对液体的扩散性优越,而栏目〔2〕中说明的颗粒状吸水剂或栏目〔7〕中说明的颗粒状吸水剂的吸收速度优越。按照前述的方案将颗粒状吸水剂夹持在吸水性片中,就能够使接触到的液体快速扩散,继而快速吸收扩散了的液体。因此,能实现逆渗量少(Re-wet低)的吸水性片。
〔9〕本发明的吸水性片中所用的颗粒状吸水剂
本发明的吸水性片可以是使用下列颗粒状吸水剂来制造的吸水性片。另外,下列颗粒状吸水剂能够用于本发明的吸水性片的制造方法。
〔1〕一种颗粒状吸水剂,其中,
离心下维持量(CRC)为30~50g/g,
重均粒径(D50)为200~600μm,
下式所示的DRC指数为43以下。
DRC指数(Index of DRC)=(49-DRC 5min〔g/g〕)/(D50〔μm〕/1000)。
〔2〕根据〔1〕所述的颗粒状吸水剂,其中,上述DRC指数为30以下。
〔3〕根据〔1〕或〔2〕所述的颗粒状吸水剂,其中,上述DRC指数为20以下。
〔4〕根据〔1〕~〔3〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,食盐水导流性(SFC)为0以上且低于30(×10-7·cm3·s·g-1)。
〔5〕根据〔1〕~〔4〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,表面张力为66mN/m以上。
〔6〕根据〔1〕~〔5〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,颗粒形状为无规破碎状。
〔7〕根据〔1〕~〔6〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,吸湿流动性(B.R.)为50重量%以下。
〔8〕根据〔1〕~〔7〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,可溶水成分量(Ext)为25重量%以下。
〔9〕根据〔1〕~〔8〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,劣化可溶成分量为30重量%以下。
〔10〕根据〔1〕~〔9〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,加压下吸水倍率(AAP)为18g/g以上。
〔11〕根据〔1〕~〔10〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,加压下吸水倍率(AAP)为26g/g以上。
〔12〕根据〔1〕~〔11〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,下式所规定的内部气泡率为0.5~2.5%。
(内部气泡率〔%〕)={(真密度〔g/cm3〕)-(表观密度〔g/cm3〕)}/(真密度〔g/cm3〕)×100。
〔13〕根据〔1〕~〔12〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,毛体积比重为0.57~0.75。
〔14〕根据〔1〕~〔13〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,60分钟扩散吸收倍率为18g/g以上。
〔15〕根据〔1〕~〔14〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,10分钟扩散吸收倍率为7g/g以上。
〔16〕根据〔1〕~〔15〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为主成分。
〔17〕根据〔1〕~〔16〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其进一步含有选自以下中的至少1种吸湿流动性改善剂:具有水滑石结构且包含2价及3价这2种金属阳离子与羟基的多元金属化合物、以及包含磷酸类阴离子与2价或3价金属阳离子的不溶水性金属磷酸盐。
此外,本发明的吸水性片可以是使用下列颗粒状吸水剂来制造的吸水性片。另外,下列颗粒状吸水剂能够用于本发明的吸水性片的制造方法。
〔A1〕一种颗粒状吸水剂,其中,
离心下维持量(CRC)为30~50g/g,
满足下列条件(1)~(5)中的至少1项,并且
该颗粒状吸水剂中的满足条件(1)~(5)的颗粒在该颗粒状吸水剂全体中的占比所合计而成的DRC 5min贡献率为60%以上,
(1)粒径为850~600μm的颗粒的DRC 5min为24~44g/g,
(2)粒径为600~500μm的颗粒的DRC 5min为29~46g/g,
(3)粒径为500~425μm的颗粒的DRC 5min为32~49g/g,
(4)粒径为425~300μm的颗粒的DRC 5min为37~53g/g,
(5)粒径为300~150μm的颗粒的DRC 5min为41~60g/g。
〔A2〕根据〔A1〕所述的颗粒状吸水剂,其中,上述DRC 5min贡献率为70%以上。
〔A3〕根据〔A1〕或〔A2〕所述的颗粒状吸水剂,其同时满足条件(2)~(4)。
〔A4〕根据〔A1〕~〔A3〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其同时满足条件(1)~(5)。
〔A5〕根据〔A1〕~〔A4〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,食盐水导流性(SFC)为0以上且低于30(×10-7·cm3·s·g-1)。
〔A6〕根据〔A1〕~〔A5〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,表面张力为66mN/m以上。
〔A7〕根据〔A1〕~〔A6〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,颗粒形状为无规破碎状。
〔A8〕根据〔A1〕~〔A7〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,吸湿流动性(B.R.)为50%以下。
〔A9〕根据〔A1〕~〔A8〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,可溶水成分量(Ext)为25重量%以下。
〔A10〕根据〔A1〕~〔A9〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,劣化可溶成分量为30重量%以下。
〔A11〕根据〔A1〕~〔A10〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,加压下吸水倍率(AAP)为18g/g以上。
〔A12〕根据〔A1〕~〔A11〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,加压下吸水倍率(AAP)为26g/g以上。
〔A13〕根据〔A1〕~〔A12〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,下式所规定的内部气泡率为0.5~2.5%。
(内部气泡率〔%〕)
={(真密度〔g/cm3〕)-(表观密度〔g/cm3〕)}/(真密度〔g/cm3〕)×100。
〔A14〕根据〔A1〕~〔A13〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其中,毛体积比重为0.57~0.75。
〔A15〕根据〔A1〕~〔A14〕中任一项所述的颗粒状吸水剂,其以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂为主成分。
〔10〕本发明的方案
本发明包含下列方案。
<1>一种吸水性片,该吸水性片具备第1基材、第2基材、及夹持在上述第1基材与第2基材之间的颗粒状吸水剂;上述第1基材及第2基材中的至少一者为透水性基材;上述颗粒状吸水剂的至少一部分满足下列物性(1)、(2)、(3)。
(1)离心下维持量(CRC)为30g/g~50g/g
(2)质均粒径(D50)为200μm~600μm
(3)下式(a)所规定的DRC指数为43以下
DRC指数=(49-5分钟DRC值)/(D50/1000)···式(a)
<2>根据<1>所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂包括偏重位于上述第1基材附近的第1颗粒状吸水剂、以及偏重位于上述第2基材附近的第2颗粒状吸水剂;上述第2颗粒状吸水剂满足上述(1)、(2)、(3)的条件。
<3>根据<2>所述的吸水性片,其中,上述第1颗粒状吸水剂满足上述(1)、(2)的条件且上述第1颗粒状吸水剂的由(3)中式(a)所规定的DRC指数为50以下。
<4>根据<2>所述的吸水性片,其中,上述第2颗粒状吸水剂的DRC指数超过0且为43以下。
<5>根据<2>所述的吸水性片,其中,上述第1颗粒状吸水剂的DRC指数为43以下。
<6>根据<2>所述的吸水性片,其中,上述第1颗粒状吸水剂的DRC指数超过0且为43以下。
<7>根据<1>~<6>中任一项所述的吸水性片,其中,上述第1基材为透水性基材。
<8>根据<1>~<7>中任一项所述的吸水性片,其中,在上述吸水性片组装入卫生物品中使用的情况下,上述第1基材用以配置在与穿戴该卫生物品的人体相接触的一侧。
<9>根据<1>~<8>中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂通过粘接剂固定在基材上。
<10>根据<9>所述的吸水性片,其中,上述粘接剂为热熔粘接剂。
<11>根据<10>所述的吸水性片,其中,所述熔粘接剂的用量为每单片吸水性片中所用的全部颗粒状吸水剂的质量的0.01~2.0质量倍。
<12>根据<9>~<11>中任一项所述的吸水性片,其中,上述粘接剂为选自乙烯-乙酸乙烯共聚物粘接剂、苯乙烯系弹性体粘接剂、聚烯烃系粘接剂及聚酯系粘接剂中的至少一种。
<13>根据<1>~<12>中任一项所述的吸水性片,其中,每单片上述吸水性片中所用的颗粒状吸水剂相对于该吸水性片单位面积的含量为100~1000g/m2
<14>根据<2>~<13>中任一项所述的吸水性片,其中,第1基材每单位面积上的第1颗粒状吸水剂的含量为第2基材每单位面积上的第2颗粒状吸水剂的含量以下。
<15>根据<1>~<14>中任一项所述的吸水性片,其中,上述透水性基材的透水指数为20~100。
<16>根据<1>~<15>中任一项所述的吸水性片,其中,上述透水性基材为亲水性无纺布。
<17>根据<16>所述的吸水性片,其中,上述亲水性无纺布的单位面积质量为25g/m2以上。
<18>根据<16>或<17>所述的吸水性片,其中,上述亲水性无纺布由选自人造丝纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维及纸浆纤维中的至少1种构成。
<19>根据<1>~<18>中任一项所述的吸水性片,其中,上述吸水性片除了具备上述第1基材及第2基材,还具备1片以上的中间基材;上述颗粒状吸水剂包括偏重位于上述第1基材附近的第1颗粒状吸水剂、以及偏重位于上述第2基材附近的第2颗粒状吸水剂;上述第1颗粒状吸水剂位于上述第1基材与上述中间基材彼此间对置的两表面的附近、以及该基材中;上述第2颗粒状吸水剂位于上述第2基材与上述中间基材彼此间对置的两表面的附近、以及该基材中。
<20>根据<19>所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂在上述吸水性片中位于:上述第2基材与上述中间基材彼此间对置的两表面的附近、以及该基材中。
<21>根据<1>~<20>中任一项所述的吸水性片,其中,上述吸水性片还包含具有与<1>所述的颗粒状吸水剂不同的颗粒形状或吸水特性的颗粒状吸水剂。
<22>根据<19>~<21>中任一项所述的吸水性片,其中,
<1>所述的颗粒状吸水剂在上述吸水性片中位于:上述第2基材与上述中间基材彼此间对置的两表面的附近、以及该基材中;
具有与该颗粒状吸水剂不同的颗粒形状或吸水特性的颗粒状吸水剂在上述吸水性片中位于:上述第1基材与上述中间基材彼此间对置的两表面的附近、以及该基材中。
<23>根据<1>~<22>中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂包括偏重位于上述第1基材附近的第1颗粒状吸水剂、以及偏重位于上述第2基材附近的第2颗粒状吸水剂;上述第1颗粒状吸水剂的形状为无规破碎状;上述第2颗粒状吸水剂的形状为球状或球状造粒物。
<24>根据<1>~<23>中任一项所述的吸水性片,其中,上述吸水性片在干燥状态下的厚度为5mm以下。
<25>根据<1>~<24>中任一项所述的吸水性片,其中,上述吸水性片的表面具有浮雕区域。
<26>根据<1>~<25>中任一项所述的吸水性片,其中,上述吸水性片在其长边方向上具有不存在颗粒状吸水剂的区域。
<27>根据<1>~<26>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的DRC指数为30以下。
<28>根据<1>~<27>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的DRC指数为20以下。
<29>根据<1>~<28>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的食盐水导流性(SFC)低于30(×10-7·cm3·s·g-1)。
<30>根据<1>~<29>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的表面张力为65mN/m以上。
<31>根据<1>~<30>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的颗粒形状为无规破碎状。
<32>根据<1>~<31>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的吸湿流动性(B.R.)为50质量%以下。
<33>根据<1>~<32>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的可溶水成分量(Ext)为25质量%以下。
<34>根据<1>~<33>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的劣化可溶成分量为30质量%以下。
<35>根据<1>~<34>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的加压下吸水倍率(AAP 2.06kPa)为18g/g以上。
<36>根据<1>~<35>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的加压下吸水倍率(AAP 2.06kPa)为26g/g以上。
<37>根据<1>~<36>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的主成分为聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂。
<38>根据<1>~<37>中任一项所述的吸水性片,其中,<1>所述的颗粒状吸水剂的扩散吸收倍率(DAP)为16g/g以上。
<39>一种长条状吸水性片,其中,该长条状吸水性片通过由<1>~<38>中任一项所述的吸水性片连成长条状而成,该长条状吸水性片的第1基材与第2基材能够区分。
<40>一种吸收性物品,其中,该吸收性物品通过用液体透过性片及液体不透过性片夹持<1>~<38>中任一项所述的吸水性片而成。
<41>根据<40>所述的吸收性物品,其中,
上述吸收性物品所具备的上述吸水性片配置为:在该吸收性物品的使用时,上述第1基材比上述第2基材先接触液体。
本发明还包含以下方案。
〔1〕一种吸水性片,其中,该吸水性片的上片与下片之间担持着以吸水性树脂为主成分的颗粒状吸水剂,该上片与下片之中至少1片是透水性片,
该颗粒状吸水剂满足下列物性(1)~(3)。
(1)离心下维持量(CRC)为30g/g~50g/g
(2)质均粒径(D50)为200μm~600μm
(3)下式(a)所规定的DRC指数为43以下
DRC指数=(49-5分钟DRC值)/(D50/1000)···式(a)。
〔2〕根据〔1〕所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂通过粘接剂固定在片上。
〔3〕根据〔2〕所述的吸水性片,其中,上述粘接剂为热熔粘接剂。
〔4〕根据〔3〕所述的吸水性片,其中,上述热熔粘接剂的用量为每片吸水性片中所用的全部颗粒状吸水剂的质量的0.1~1.0质量倍。
〔5〕根据〔2〕~〔4〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述粘接剂为从由乙烯-乙酸乙烯共聚物粘接剂、苯乙烯系弹性体粘接剂、聚烯烃系粘接剂及聚酯系粘接剂组成的群族中选出的至少一种。
〔6〕根据〔1〕~〔5〕中任一项所述的吸水性片,其中,每片上述吸水性片中所用的颗粒状吸水剂相对于该吸水性片单位面积的含量为100~1000g/m2
〔7〕根据〔1〕~〔6〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述透水性片的透水指数为20~100。
〔8〕根据〔1〕~〔7〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述透水性片为亲水性无纺布。
〔9〕根据〔8〕所述的吸水性片,其中,上述亲水性无纺布的单位面积质量为25g/m2以上。
〔10〕根据〔8〕或〔9〕所述的吸水性片,其中,上述亲水性无纺布由选自人造丝纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维及纸浆纤维中的至少1种构成。
〔11〕根据〔1〕~〔10〕中任一项所述的吸水性片,其中,所述吸水性片为如下多层构造:在该吸水性片的上片与下片之间还包含1片以上的中间片,该中间片的上下含有颗粒状吸水剂,该吸水性片被该中间片划分为上层部和下层部。
〔12〕根据〔11〕所述的吸水性片,其中,至少上述多层构造的吸水性片的上层部包含〔1〕所述的颗粒状吸水剂。
〔13〕根据〔1〕~〔12〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述吸水性片还包含具有与〔1〕所述的颗粒状吸水剂不同的颗粒形状或吸水特性的颗粒状吸水剂。
〔14〕根据〔11〕~〔13〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述多层构造的吸水性片的上层部包含〔1〕所述的颗粒状吸水剂,上述多层构造的吸水性片的下层部包含具有与该上层部的颗粒状吸水剂不同的颗粒形状或吸水特性的颗粒状吸水剂。
〔15〕根据〔14〕所述的吸水性片,其中,上述多层构造的吸水性片的上层部中所包含的颗粒状吸水剂的形状为无规破碎状,上述多层构造的吸水性片的下层部中所包含的颗粒状吸水剂的形状为球状或球状造粒物。
〔16〕根据〔1〕~〔15〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述吸水性片在干燥状态下的厚度为5mm以下。
〔17〕根据〔1〕~〔16〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述吸水性片的表面具有浮雕区域。
〔18〕根据〔1〕~〔17〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述吸水性片在其长边方向上具有不存在颗粒状吸水剂的区域。
〔19〕根据〔1〕~〔18〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的DRC指数为30以下。
〔20〕根据〔1〕~〔19〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的DRC指数为20以下。
〔21〕根据〔1〕~〔20〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的食盐水导流性(SFC)低于30(×10-7·cm3·s·g-1)。
〔22〕根据〔1〕~〔21〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的表面张力为65mN/m以上。
〔23〕根据〔1〕~〔22〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的颗粒形状为无规破碎状。
〔24〕根据〔1〕~〔23〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的吸湿流动性(B.R.)为50质量%以下。
〔25〕根据〔1〕~〔24〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的可溶水成分量(Ext)为25质量%以下。
〔26〕根据〔1〕~〔25〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的劣化可溶成分量为30质量%以下。
〔27〕根据〔1〕~〔26〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的加压下吸水倍率(AAP2.06kPa)为18g/g以上。
〔28〕根据〔1〕~〔27〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的加压下吸水倍率(AAP2.06kPa)为26g/g以上。
〔29〕根据〔1〕~〔28〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的下式(b)所规定的内部气泡率为0.5%~2.5%。
(内部气泡率)={(真密度)-(表观密度)}/(真密度)×100···式(b)。
〔30〕根据〔1〕~〔29〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的毛体积比重为0.57g/cm3~0.75g/cm3
〔31〕根据〔1〕~〔30〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的主成分为聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂。
〔32〕根据〔1〕~〔31〕中任一项所述的吸水性片,其中,上述颗粒状吸水剂的扩散吸收倍率(DAP)为16g/g以上。
〔33〕一种吸收性物品,其通过用液体透过性片及液体不透过性片夹持〔1〕~〔32〕中任一项所述的吸水性片而成。
〔实施例〕
以下通过实施例及比较例来更具体说明本发明,但本发明的解释并不限于这些实施例及比较例,适当组合各制造例及实施例中揭示的技术手段而得到的制造例及实施例也包含在本发明范围内。
另外,除有特别注明外,制造例、实施例及比较例中所用的电气设备(也包括颗粒状吸水剂的物性测定时所用过的设备)均使用200V或100V的电源。此外,除有特别注明外,本发明的颗粒状吸水剂的诸物性均是在室温(20℃~25℃)、相对湿度50%RH的条件下测定的。
[颗粒状吸水剂的物性测定]
以下,就本发明的颗粒状吸水剂的物性的测定方法进行说明。这里,测定对象是颗粒状吸水剂以外的对象物时,例如是颗粒状含水凝胶时,也可将下文说明的颗粒状吸水剂替换理解成颗粒状含水凝胶。
(a)离心下维持量(CRC)
本发明的颗粒状吸水剂的离心下维持量(无加压下吸水倍率、CRC)是依照EDANA法(ERT441.2-02)来测定的。
(b)加压下吸水倍率(AAP)
本发明的颗粒状吸水剂的加压下吸水倍率(AAP)是依照EDANA法(ERT442.2-02)来测定的。
(c)粒度分布(粒度分布、质均粒径(D50)、粒度分布的对数标准差(σζ))
本发明的颗粒状吸水剂的粒度分布(粒度分布、质均粒径(D50)、粒度分布的对数标准差(σζ))是依照美国专利第7638570号第27、28栏中记载的“(3)Mass-AverageParticle Diameter(D50)and Logarithmic Standard Deviation(σζ)of ParticleDiameter Distribution”来测定的。
即,使用孔径各为850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μm的JIS标准筛(The IIDA TESTING SIEVE:内径80mm;JIS Z8801-1(2000))或同等于该JIS标准筛的筛子,对颗粒状吸水剂10.00g进行了分级。分级后,测定各筛的质量,并计算了粒径低于150μm的颗粒的质量百分比(质量%)。这里,“粒径低于150μm的颗粒的质量百分比”是指,筛过孔径150μm的JIS标准筛的颗粒相对于吸水剂全体的质量比例(%)。
另外,关于质均粒径(D50),先将与上述各粒度对应的残留百分比R标绘到对数概率纸上,然后根据标绘出的曲线,将R=50质量%时的粒径读取为质均粒径(D50)。这里,质均粒径(D50)也可以说是与颗粒状吸水剂全体质量的50%相对应的粒径。另外,粒度分布的对数标准差(σζ)以下式(h)来表达,σζ的值越小,则意味着粒度分布越窄。
σζ=0.5×ln(X2/X1)···式(c)
式(h)中,X1是R=84.1%时的粒径,X2是R=15.9%时的粒径。
(d)含水率
本发明的颗粒状吸水剂的含水率是依照EDANA法(ERT430.2-02)来测定的。但本发明中将物料量改为1.0g并将干燥温度改为180℃来进行了测定。
另外,对于水分量较多的含水凝胶(含水率为20质量%以上),将干燥时间改为24小时来进行了测定。
(e)食盐水导流性(SFC)
本发明的颗粒状吸水剂的食盐水导流性(SFC)是依照美国专利第5669894号中揭示的测定方法来测定的。
(f)5分钟浸渍下维持容量(5分钟DRC值)
采用图18所示的装置,在内径60mm的塑料支撑圆筒100的底部熔接不锈钢制的400目金属网101(网眼大小38μm),接着在室温(20~25℃)、湿度50RH%的条件下,在该网上均匀散布颗粒状吸水剂或吸水性树脂1.000±0.005g,然后测定了该整套测定装置的质量Wa(g)。
在底面积为400cm2的圆形或正方形皮氏培养皿103的内侧,放置直径120mm的玻璃过滤器104(株式会社相互理化学硝子制作所制造,细孔直径为100~120μm),接着添加0.90质量%食盐水106(23±0.5℃)并使食盐水液面与玻璃过滤器的顶面齐平(玻璃过滤器外周处的液体借助表面张力而略微隆起的状态、或玻璃过滤器表面约50%的部分被液体覆盖的状态)。之后,盖上1张直径110mm的滤纸105(ADVANTTC东洋株式会社制造,商品名JIS P3801;No.2、厚0.26mm、滤阻粒径5μm)并使滤纸全面湿润。
将上述整套测定装置载置到上述湿润了的滤纸上来使其吸液(即使测定中,也将液体温度严格管理在23±0.5℃)。精准经过5分钟(300秒)后,将整套测定装置提起,测定了其质量Wb(g)。接着,根据Wa、Wb,按照下式(f)计算了5分钟DRC值(g/g)。
5分钟DRC值(g/g)={(Wb-Wa)/(颗粒状吸水剂的质量)}···式(f)
(g)表面张力
在充分洗净后的100ml烧杯中装入调整在20℃的生理盐水50ml,使用表面张力计(KRUSS公司制造的K11自动表面张力计)来测定了该生理盐水的表面张力。由此,确认了表面张力计的测定结果是否妥当。该测定中,表面张力的值需要处在71~75(mN/m)范围内。
接着,在装有经过了表面张力测定且被调整在20℃的生理盐水的烧杯中,装入充分洗净后的长25mm的氟树脂制转子、以及颗粒状吸水剂或吸水性树脂0.5g,并以500rpm的条件搅拌了4分钟。4分钟过后,停止搅拌,待含水的颗粒状吸水剂或吸水性树脂沉淀后,再次进行上述同样的操作来测定了上清液的表面张力。这里,本发明中采用了利用铂板的平板法,所用的平板在各测定前已用去离子水充分洗净且用喷燃器进行了加热洗涤。
(h)粒度分布(PSD)、粒度分布的对数标准差(σζ)
本发明的颗粒状吸水剂的粒度分布(PSD)及粒度分布的对数标准差(σζ)是依照美国专利申请公开第2006/204755号中揭示的测定方法来测定的。
即,使用孔径各为850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μm的JIS标准筛(The IIDA TESTING SIEVE:内径80mm;JIS Z8801-1(2000))或同等于该JIS标准筛的筛子,对颗粒状吸水剂10.00g进行分级。分级后,测定各筛的质量,并计算了粒径低于150μm的颗粒的质量百分比(质量%)。这里,“粒径低于150μm的颗粒的质量百分比”是指,筛过孔径150μm的JIS标准筛的颗粒相对于吸水剂全体的质量比例(%)。
另外,关于质均粒径(D50),先将与上述各粒度对应的残留百分比R标绘到对数概率纸上,然后根据标绘出的曲线,将R=50质量%时的粒径读取为质均粒径(D50)。这里,质均粒径(D50)也可以说是与颗粒状吸水剂全体质量的50%相对应的粒径。另外,粒度分布的对数标准差(σζ)以下式(h)来表达,σζ的值越小,则意味着粒度分布越窄。
σζ=0.5×ln(X2/X1)···式(h)
式(h)中,X1是R=84.1%时的粒径,X2是R=15.9%时的粒径。
(i)吸湿流动性(吸湿粘连率)(B.R.;Blocking Ratio)
将颗粒状吸水剂或吸水性树脂2g均匀散布于直径52mm的铝杯中后,在温度25℃、相对湿度90±5%RH的恒温恒湿机(PLATINOUS LUCIFERPL-2G:塔巴依爱斯佩克(TabaiEspec)公司制造)中静置1小时。经过1小时后,将所述铝杯中的颗粒状吸水剂或吸水性树脂轻轻地移至孔径2000μm(JIS 8.6目)的JIS标准筛(The IIDA TESTING SIEVE:内径80mm)上,使用罗太普型振筛机(株式会社饭田制作所制造的ES-65型振筛机;转速230rpm、冲击数130rpm),在室温(20℃~25℃)、相对湿度50%RH的条件下分级了5秒。测定了残留在所述JIS标准筛上的颗粒状吸水剂或吸水性树脂的质量(W1(g))、以及筛过了该JIS标准筛的颗粒状吸水剂或吸水性树脂的质量(W2(g)),并根据下式(i)算出了吸湿流动性(吸湿粘连率)。这里,粘连率的值越低,则吸湿流动性越优异。
吸湿流动性(B.R.)(质量%)={W1/(W1+W2)}×100···式(i)。
(j)劣化可溶成分量
在装有长35mm的转子的容量250ml的带内盖和外盖的塑料容器中,量取了含有0.05质量%的L-抗坏血酸和0.90质量%的氯化钠的水溶液(劣化试验液;L-抗坏血酸0.10g与0.90质量%氯化钠水溶液199.90g的混合物)200.0g。接着,将颗粒状吸水剂或吸水性树脂1.00g加入上述水溶液,并密封了内盖、外盖。之后,在调整为60±2℃的恒温器中静置了2小时。2小时过后,从恒温器中取出上述容器,并在室温下用搅拌子搅拌了1小时(转数500rpm)。经上述的操作,萃出了颗粒状吸水剂或吸水性树脂的可溶水成分。
搅拌后,用一张滤纸(ADVANTTC东洋株式会社制造,商品名JIS P3801,No.2;厚0.26mm、滤阻粒径5μm)来对上述水溶液即萃液进行了过滤,将得到的滤液50.0g作为了测定用液。接着,以0.1N的NaOH水溶液滴定所述测定用液直至pH值达到10,之后,又以0.1N的HCl水溶液进行滴,直至pH值达到2.7。由此求取了滴定时的各滴定量来作为([NaOH]ml及[HCl]ml)。
另外,不添加任何颗粒状吸水剂或吸水性树脂,仅使用劣化试验液200.0g来进行了同样的操作,并求取了空滴定量([b2NaOH]ml及[b2HCl]ml)。
根据上述滴定量及单体平均分子量,按照下式(j-1)来计算了劣化可溶成分量。
劣化可溶成分量(质量%)=0.1×单体平均分子量×200×100×([HCl]-[b2HCl])/1000/1.0/50.0···式(j-1)
这里,若单体平均分子量未知,则使用按照下式(j-2)所算出的中和率,来计算单体平均分子量。
中和率(摩尔%)={1-([NaOH]-[b1NaOH])/([HCl]-[b1HCl])}×100···式(j-2)
(k)扩散吸收倍率
依照日本特开2010-142808号中记载的测定方法,测定了颗粒状吸水剂的扩散吸收倍率。
(l)表观密度
进一步除去颗粒状吸水剂的水分后,以干式密度测定法来测定了将粉末内部的内部气泡考虑在内的粉末表观密度(利用规定质量的吸水性树脂粉末的体积来进行的干式测定)。
即,向底面直径5cm的铝杯中称量颗粒状吸水剂6.0g,然后在180℃的无风干燥机中静置3小时以上来充分干燥,直至含水率达到1%以下。使用株式会社岛津制作所制造的干式自动密度计(Micromeritics Auto Pycnometer 1320;载气为氦气),测定了干燥后的吸水剂5.00g的表观密度(単位:g/cm3)。反复进行了测定,直到连续2次以上测出同一测定值为止。
(m)真密度
将颗粒状吸水剂微粉碎至可筛过45μm的JIS标准筛,由此破化其内部的独立气泡或使其气泡构成连续状态,然后通过测定其干式密度来求取了本发明所述的真密度。
颗粒状吸水剂内部所含的气泡的气泡径(独立气泡)通常为1~300μm。但在粉碎时,由于气泡附近的部位会最先被粉碎,因此被粉碎成45μm以下的吸水剂中几乎不含独立气泡。因此,通过测定被微粉碎成45μm以下的吸水剂的干式密度,来作为吸水剂真密度。
对粉碎成低于JIS标准筛45μm的吸水剂,测定了其真密度。即,在球磨壶(株式会社TERAOKA制造的磁式球磨壶;型号No.90;内尺寸为直径80mm、高75mm,外尺寸为直径90mm、高110mm)中,相对于吸水剂15.0g而加入了圆柱状磁球(直径13mm、长13mm)400g,以60Hz通过球磨研碎来进行了2小时的微粉碎。结果获得了吸水剂,该吸水剂中含有70质量%以上的、可筛过45μm JIS标准筛的过筛物。
对用45μm JIS标准筛进一步分级而得到的低于45μm的吸水性树脂粉末6.0g,与上述“(l)表观密度”栏同样地,在以180℃干燥了3小时后测定了干式密度,并将之作为了本发明所述的真密度。
(n)内部气泡率(又称独立气泡率)
根据用上述“(l)表观密度”栏中记载的方法来测得的表观密度(密度ρ1[g/cm3])、以及用上述“(m)真密度”栏中记载的方法来测得的真密度(密度ρ2[g/cm3]),按照下式(n)计算了颗粒状吸水剂的内部气泡率。
内部气泡率(%)=(ρ2-ρ1)/ρ2×100···(n)
(o)毛体积比重“Density”(ERT460.2-02)
亦即吸水剂的毛体积比重。这里,本发明是在参考ERT460.2-02的基础上,依照JISK3362来测定毛体积比重的。
使用毛体积比重测定器(日本藏持科学机器制作所制造),依照JIS K3362来进行了测定。为了避免出现粒度不均所导致的偏差,将颗粒状吸水剂100.0g充分地混合并投入斗闸关闭的漏斗中,之后迅速打开斗闸,使该吸水剂落入内容量100ml的受皿中。这里,受皿已预先经过了称重(单位:g,记作质量W9(g))。
用玻璃棒刮去从受皿满起的吸水剂,然后以0.1g的精度来准确测量了装有吸水剂的受皿的重量(单位:g,记作质量W10(g)),并按照下式(o)计算了毛体积比重。
毛体积比重(g/cm3)=(W10-W9)/100···式(o)
这里,进行测定时的环境温度为24.2℃,相对湿度为43%RH。
(p)损伤前后的微粉增加量(耐损伤性)
以后述测定方法来规定的本发明颗粒状吸水剂的损伤前后的微粉增加量(150μm过筛物的增加量)优选为4质量%以下,更优选为3.5质量%以下。采用该范围,则纸尿布制造等实际使用时便不会出现物性下降的问题。
<施以损伤后的微粉增加量>
对吸水剂实施以下的涂敷搅拌器试验,即,用孔径150μm的JIS标准筛进行分级,并测定了试验前后的粒径150μm以下颗粒的增加量。
[涂敷搅拌器试验]
涂敷搅拌器试验(PS-test)如下:在直径6cm、高11cm的玻璃制容器中装入直径6mm的玻璃珠10g和吸水性树脂30g,然后将该容器安设到涂敷搅拌器(东洋制机制作所的产品No.488)上,以800循环/分钟(CPM)的速率进行30分钟的振荡,装置的详细内容可参见日本特开平9-235378号公报的揭示。
振荡后,用孔径2mm的JIS标准筛滤掉玻璃珠,得到施以损伤后的吸水性树脂。
(q)可溶水成分量(Ext)
本发明的颗粒状吸水剂的可溶水成分量(Ext)是依照EDANA法(ERT470.2-02)来测定的。
(r)表面积
本发明的颗粒状吸水剂的表面积可通过如下方式来测定:采用利用X射线的3维分析装置(例如,株式会社岛津制作所制造的微聚焦X射线CT系统inspeXio SMX-225CT、或inspeXio SMX-100CT),通过三维分析软件(例如,高速三维分析软件TRI/3D-VOL-FCS64)来对测得的结果进行分析等。另外,也能同时测定上述内部气泡率等。
[吸收性片的评价]
按照以下披露的方法来评价了本发明的吸水片的性能。
(s-1)平面评价1
使用图1、2所示的装置,进行吸水性片的平面评价。在内宽8cm、内长16cm、内高3.5cm的塑料制容器(图1)中,装入切断成宽8cm、长16cm的吸水性片,且使容器底面与片底面之间大致无空隙。在吸水性片上放置液体注入筒(图2),并压上经过了重量调整而使得压重达到1.2kPa的砝码(以全体均等受压的方式压上砝码)。在该状态下,从液体注入筒注入了规定量(30ml或40ml)的0.9质量%氯化钠水溶液。将从液体注入起、至液体从液体注入筒中消失为止的时间设为了t1(秒)。确认液体被吸收后,立即取下液体注入筒,静置了10分钟。10分钟过后,再次将载有与第1次操作相同压重的砝码的液体注入筒放到吸水性片上,并进行了第2次的液体注入(液量与第1次相同)。将从液体注入时起、至液体从液体注入筒中消失为止的时间设为了t2(秒)。确认液体被吸收后,立即取下液体注入筒,静置了10分钟。10分钟过后,将预先测定过质量的30张滤纸(将ADVANTEC株式会社制造的型号No.2滤纸(100×100mm)切割成长8cm×宽7cm后的滤纸)放到吸水性片的中央部,进而在滤纸上压上4.8kPa负重的砝码并保持了10秒。10秒过后,取下砝码,根据滤纸的质量增加值,测得了逆渗量(g)。
(s-2)曲面评价1
使用图4、5所示的装置,进行吸水性片的曲面评价。在曲面容器(图4)中装入切断成宽8cm、长16cm的吸水性片,并使吸水性片的中央与容器中央对齐。在吸水性片上放置了液体注入筒(图5),并将经过了重量调整而使得与液体注入筒的合计质量达到872g的2个砝码,放到了隔着液体投入口而均匀对称的位置上(图6)。在该状态下,从液体注入筒注入了规定量(30ml或40ml)的0.9质量%氯化钠水溶液。将从液体注入起、至液体从液体注入筒中消失为止的时间设为了t1(秒)。确认液体被吸收后,立即取下液体注入筒,并静置。自第1次注入液体时起经过了10分钟后,再次将载有与第1次操作相同状态的砝码的液体注入筒放到吸水性片上,并进行了第2次的液体注入(液量与第1次相同)。将从液体注入时起、至液体从液体注入筒中消失为止的时间设为了t2(秒)。确认液体被吸收后,立即取下液体注入筒,并静置。自第2次注入液体时起经过了10分钟后,小心地将吸液后的吸水性片取出,并装入内宽8cm、内长16cm、内高3.5cm的塑料制容器(图1)。将预先测定过质量的30张滤纸(将ADVANTEC株式会社制造的型号No.2滤纸(100×100mm)切割成长8cm×宽7cm后的滤纸)放到吸水性片的中央部,进而在滤纸上压上4.8kPa负重的砝码并保持了10秒。10秒过后,取下砝码,根据滤纸的质量增加值,测得了逆渗量(g)。
(s-3)平面评价2
使用图7所示的装置,进行吸水性片的平面评价。在切断成宽8cm、长16cm的吸水性片上放置了液体注入筒(图7;连同砝码在内的质量为1000g)(见图8)。在该状态下,从液体注入筒注入了规定量(30ml)的0.9质量%氯化钠水溶液。将从液体注入起、至液体从液体注入筒中消失为止的时间设为了t1(秒)。自液体注入时起经过了80秒后,取下液体注入筒,静置了15秒。15秒过后,将预先测定过质量的10张滤纸(将ADVANTEC株式会社制造的型号No.2滤纸(100×100mm)切割成长8cm×宽7cm后的滤纸)放到吸水性片的中央部,并在滤纸上压上相同尺寸(长8cm×宽7cm)的塑料板(约20g),进而又压上4.8kPa负重的砝码并保持了10秒。10秒过后,取下砝码,根据滤纸的质量增加值,测得了逆渗量(g)。
(s-4)曲面评价2
使用图9、10、11(图11是图10所示形状的更直观的图,其与图10所示装置相同)所示的装置,进行吸水性片的曲面评价。在曲面容器(图9)中装入切断成宽10cm、长16cm的吸水性片,并使吸水性片的中央与容器中央对齐。在吸水性片上放置了用以夹压吸水性片端边的引导部件(图10)(见图12)。在该状态下,使用漏斗,将规定量(30ml或40ml)的0.9质量%氯化钠水溶液注入到曲面中央的最低位置(见图13)。将从液体注入起、至液体从吸水性片的表面消失为止的时间设为了t1(秒)。自液体注入时起经过了160秒后,取下引导部件,以不使吸水后的凝胶发生移动的方式,小心地将吸水性片从曲面容器中取出并将之静置在平面上。自将吸水性片从曲面容器中取出时起静置了50秒。50秒过后,将预先测定过质量的10张滤纸(将ADVANTEC株式会社制造的型号No.2滤纸(100×100mm)切割成长8cm×宽7cm后的滤纸)放到吸水性片的中央部,并在滤纸上压上相同尺寸(长8cm×宽7cm)的塑料板(约20g),进而又压上4.8kPa负重的砝码并保持了10秒。10秒过后,取下砝码,根据滤纸的质量增加值,测得了逆渗量(g)。
(s-5)液体流动性评价
使用图14所示的装置,进行吸水性片的液体流动性评价。将切断成宽8cm、长16cm的吸水性片放置到10°倾斜的斜面上(见图14)。从图14所示的漏斗(漏斗设置成:漏斗排液出口位于与吸水性片的最上部中央处相距20mm的上方)注入了规定量(15ml)的0.9质量%氯化钠水溶液。注入的液体一边在吸收性片上流动,一边被吸收,未被吸收的液体则会聚集到大盆的底部。测定了聚集在该底部的液量,并从15ml中减去该液量,将算出的量作为了吸收量。
(s-6)平面评价3
使用图2、16所示的装置,进行吸水性片的平面评价。在内宽8.1cm、内长24cm、内高3cm的塑料制容器(图16)的底面,以无皱纹的方式贴上了聚乙烯胶带(日东电工株式会社制造的日东聚乙烯胶带No.21-100TM;0.2mm×100mm×20m的透明带)。将切断成宽8cm、长24cm的吸水性片,以片底面与容器底面(聚乙烯胶带)之间大致无空隙的方式,粘接到胶带上。
此时,也可以将颗粒状吸水剂散布到聚乙烯胶带上并进而放置无纺布等,由此模拟地制作吸水性片来进行平面评价。另外,塑料制容器(图16)、液体注入筒(图2)的尺寸也可适当变更。例如,也允许以图1所示的尺寸等来进行测定。但在本发明的实施例中,是使用图2、图16所示的装置,且使用实施例中制成的吸水性片来进行评价的。
接着,放置液体注入筒(图2)并使其注液口与吸水性片的中央对齐,然后压上经过了重量调整而使得压重达到1.2kPa的砝码(以全体均等受压的方式压上砝码。压重也可适当变更)。在该状态下,从液体注入筒注入了规定量(30ml或40ml)的0.9质量%氯化钠水溶液。将从液体注入起、至液体从液体注入筒中消失为止的时间设为了t1(秒)。确认液体被吸收后,立即取下液体注入筒,静置了10分钟。10分钟过后,再次将载有与第1次操作相同压重的砝码的液体注入筒放到吸水性片上,并进行了第2次的液体注入(液量与第1次相同)。将从液体注入时起、至液体从液体注入筒中消失为止的时间设为了t2(秒)。确认液体被吸收后,立即取下液体注入筒,静置了10分钟。10分钟过后,再次将载有与第2次操作相同压重的砝码的液体注入筒放到吸水性片上,并进行了第3次的液体注入(液量与第1、2次相同)。将从该液体注入时起、至液体从液体注入筒中消失为止的时间设为了t3(秒)。确认液体被吸收后,立即取下液体注入筒,静置了10分钟。10分钟过后,将预先测定过质量的30张滤纸(使用的是将ADVANTEC株式会社制造的型号No.2滤纸(100×100mm)切割成长8cm×宽7cm后的滤纸。滤纸的尺寸也可适当变更)放到吸水性片的中央部,进而在滤纸上压上4.8kPa负重的砝码并保持了10秒。10秒过后,取下砝码,根据滤纸的质量增加值,测得了逆渗量(g)。
(t)逆渗量
关于逆渗量,已知有若干种测定方法,以下的测定方法为其中一例,但本发明并不限定于此。
对于使用本发明的颗粒状吸水剂2的吸收体,按下述步骤测定了其逆渗量。
在内尺寸为7.1cm×8.1cm、深3cm的长方形树脂制托盘中,均匀散布颗粒状吸水剂0.900g,然后以不使颗粒状吸水剂发生移动的方式放置了7cm×8cm的正面垫片。将得到的该吸收体作为模型吸收体,测定了其吸水时的逆渗量。这里,树脂制托盘的材质并无特别限定,可优选采用ABS树脂、聚丙烯酸酯树脂、聚丙烯、特氟隆(注册商标)树脂等。另外,作为正面垫片,使用的是从Unicharm株式会社制造的商品“妈咪宝贝TAPE TYPE”L号(2014年6月在日本购入,包装底面的编号为404088043)取出的垫片,但本发明并不限定于此。
从上述吸收体的中央部,缓缓注入0.9重量%氯化钠水溶液32ml,并注意颗粒状吸水剂不被液体冲走。但注入是在10秒以内完成的。开始注入后经过了5分钟时,将预先测定过质量的20张滤纸(将ADVANTEC株式会社制造的型号No.2滤纸(100×100mm)切割成7cm×8cm尺寸后的滤纸)放到吸收体上,进而在滤纸上压上了相同尺寸(具有7cm×8cm的底面)的砝码(1200g)。10秒过后,取下砝码和滤纸,测定了滤纸的重量并从中减去测定前的重量,由此求出被滤纸吸收了的液量(g)。将该液量作为了逆渗量(g)。
(u)吸水剂上的多元金属化合物(水滑石)的粒度测定
本发明中,多元金属化合物(水滑石)的粒度测定方式如下:测定吸水性树脂表面上附着的每100颗微粒的定方向径,并求取平均粒径,由此测出粒度。测定装置采用的是3D真实表面视野显微镜(株式会社KEYENCE制造)。
具体而言,首先,使用孔径600μm的JIS标准筛及孔径300μm的JIS标准筛(JISZ8801-1(2000))、或与这些标准筛同等的筛子,对添加有多元金属化合物的吸水剂进行分级,从中获取了具有300μm至600μm粒径的吸水剂。将约0.05g的该吸水剂散布到0.8cm×0.8cm的SEM用导电碳式双面胶带(日新EM株式会社制造)上,然后将该胶带贴到3D真实表面视野显微镜的观察用基台上。之后,用3D真实表面视野显微镜(检测器:二次电子检测器;加速电压:1.7kV;倍率:5000倍)来读取吸水剂表面的图像,由此测定了吸水剂表面上附着的多元金属化合物的定方向径,并求取了平均粒径。这里,若吸水剂仅由孔径300μm的筛下物或仅由孔径600μm的筛上物组成,则适当地取粒度分布接近600~300μm孔径的颗粒来代替,并以上下限300μm的范围、例如600~900μm、300μ~0μm的范围,来对该颗粒进行分级并完成测定。
(v)基于X射线衍射的多元金属化合物(水滑石)定量方法
使用X射线粉末衍射装置(株式会社Rigaku制、产品名:SmartLab)来进行X射线粉末衍射(XRD)测定,由此对吸水性树脂粉末中含的水滑石化合物进行了定性及定量。以下为测定条件。
X射线源:CuKα射线(λ=0.15418nm)/45kV/200mA
扫描范围:2θ=5~80°
扫描速度:3°/min。
在具有0.5mm深凹坑的玻璃制样本夹片中,均匀填充物料,然后用另一玻璃板,从外部将填充的物料的表面刮平。接着,将填充有物料的玻璃板设置到X射线粉末衍射装置上,测取了XRD谱图。
关于吸水性树脂粉末是否具有水滑石化合物,根据获得的XRD谱图中是否存在水滑石化合物所特有的双强度曲线的峰,来进行了判定。具体而言,若以下2个衍射角(a)及(b)的位置上均存在衍射峰,则判定为具有水滑石化合物。
(a)2θ=11.5°±1.0°
(b)2θ=22.9°±1.0°
这里,所判定的(a)的位置上存在的衍射峰基于了相对于水滑石化合物的(003)面的衍射光线。所判定的(b)的位置上存在的衍射峰基于了相对于水滑石化合物的(006)面的衍射光线。
吸水性树脂粉末中含的水滑石的定量是根据XRD谱图中的衍射峰强度来算出的。具体而言,对含有已知量的水滑石的吸水性树脂粉末进行XRD测定,并根据XRD谱图中的(a)2θ=11.5°±1.0°或(b)2θ=22.9°±1.0°时的衍射峰强度来作成了检量线。以该检量线作为外部基准,求取了吸水性树脂粉末的水滑石化合物含量(质量%)。
(w)不溶水性金属磷酸盐的微晶径测定
使用X射线粉末衍射装置(Spectris株式会社制造;产品名:X’Pert PRO MPD)来进行X射线粉末衍射(XRD)测定,进行了不溶水性金属磷酸盐的微晶径测定。以下为测定条件。
X射线源:CuKα射线(λ=0.15406nm)/45kV/40mA
扫描范围:2θ=20~40度
步幅大小(step size):0.017度
扫描步幅时间:50秒。
在具有0.5mm深凹坑的玻璃制样本夹片中,均匀填充物料,然后用另一玻璃板,从外部将填充的物料的表面刮平。接着,将填充有物料的玻璃板设置到X射线粉末衍射装置上,测取了XRD谱图。
使用相对强度最高的衍射峰的半峰宽,根据Debye-Sherrer公式来算出了不溶水性金属磷酸盐的微晶径。
Debye-Sherrer公式:d=0.9×λ÷(B×cosθ)
(d为微晶径,λ为X射线波长,B为衍射峰的半峰宽,θ为衍射角2θ/θ)。
通过对添加有不溶水性金属磷酸盐的颗粒状吸水剂进行XRD测定,求取了颗粒状吸水剂上的不溶水性金属磷酸盐的微晶径。具体而言,首先,使用孔径106μm的JIS标准筛(JIS Z8801-1(2000))或与其同等的筛子,对添加有不溶水性金属磷酸盐的颗粒状吸水剂进行分级,从中获取了具有106μm以下粒径的颗粒状吸水剂0.5g。接着,按照与上述同样的手法进行了XRD测定,并根据得到的衍射峰来算出了微晶径。
(x)不溶水性金属磷酸盐的平均一次粒径的测定
本发明中所用的不溶水性金属磷酸盐的平均一次粒径是指不溶水性金属磷酸盐的比表面积等效球当量径。该比表面积等效球当量径是指:假设颗粒的形状为球体,对经BET法而求出的比表面积进行换算来得出的粒径,其通过下式来算出。
D={6/(sg×ρ)}
其中,
D为比表面积等效球当量径(μm),
Sg为比表面积(m2/g),
ρ为颗粒的真比重(g/cm3)。
在上述比表面积的测定中,可以使用能以氮BET单点吸附法来测定比表面积的装置,例如可举出株式会社MOUNTECH制造的Macsorb HM model-1210等。具体的测定方法如下。
首先,在玻璃制专用盒中填充约0.5g的测定物料(以下将物料填充量记作a(g))。接着,将该专用盒安设到测定仪主机上,在氮气氛围中进行了110℃、60分钟的干燥除气后,将该专用盒冷却至室温。
接着,一边用液氮冷却该专用盒子,一边以25ml/分钟的流量将测定用气体(30容积%的氮气(第1级)与70容积%的氦气的混合气)通入该专用盒内,由此测定了物料对测定用气体的吸附量(V(cm3))。
将经以上操作而得的测定值代入下式,算出了该物料的比表面积Sg(m2/g)。
Sg=S/a={K×(1-P/P0)×V}/a
其中,
S是物料的总表面积(m2),
K是气体常数(本测定中为4.29)
P/P0是吸附气的相对压力,为混合比的97%(本测定中为0.29)。
另外,关于各个真比重,本发明中采用了以下的值。
磷酸钙:3.1(g/cm3)
磷酸铝:2.6(g/cm3)
磷灰石α-TCP:2.6(g/cm3)
NOVARON(商标名)AGZ010:5.1(g/cm3)
磷酸钙TTCP:3.1(g/cm3)
AEROSIL(商标名)200CF:2.2(g/cm3)。
(y)扩散吸收倍率的测定
按照日本特开2010-142808号公报中记载的测定方法,测定了颗粒状吸水剂的扩散吸收倍率。具体如下。
首先,结合图19及图20,对扩散吸收倍率的测定中所用的测定装置进行以下的简单说明。
如图19所示,测定装置包含秤1、载置于该秤1上的规定容量的容器2、外气吸入管3、导管4、玻璃过滤器6、载置于该玻璃过滤器6上的测定部5。上述容器2的顶部具有开口部2a,并且上述容器2的侧面部具有开口部2b,开口部2a中嵌有外气吸入管3,而开口部2b上安设有导管4。另外,容器2中装有规定量的生理盐水12。外气吸入管3的底端部浸没在生理盐水12中。上述玻璃过滤器6的直径为70mm。容器2与玻璃过滤器6介由导管4而相互连通。另外,玻璃过滤器6固定成其顶面略高于外气吸入管3的底端。
如图20所示,上述的测定部5具有滤纸7、垫片8、支撑圆筒9、张贴在该支撑圆筒9底部的金属网10、砝码11。关于测定部5,可以按照滤纸7、垫片8、支撑圆筒9(即,金属网10)的顺序将它们载置于玻璃过滤器6上,并且在支撑圆筒9内部,在金属网10上载置有砝码11。垫片8由聚对苯二甲酸乙酯(PET)构成,其形成为在中央部具有直径18mm的开口部且厚0.1mm的圆环状。支撑圆筒9的内径为60mm。金属网10由不锈钢构成,其按照JIS规格而形成为400目型(网眼大小38μm)。另外,金属网10上能供均匀散布规定量的颗粒状吸水剂。砝码11的重量经过了调整,以使得其能够对金属网10、即颗粒状吸水剂均匀施加20g/cm2(1.96kPa)的负重。
使用具备上述结构的测定装置来测定了扩散吸收倍率。以下说明测定方法。
首先,在容器2中装入规定量的生理盐水12,将外气吸入管3嵌入容器2,以及进行了所规定的一系列准备。接着,在玻璃过滤器6上载置滤纸7,然后在该滤纸7上载置了垫片8,并使垫片8的开口部位于玻璃过滤器6的中心部。另一方面,与这些载置动作相并行地,在支撑圆筒9内部、即金属网10上均匀散布了颗粒状吸水剂1.5g,并在该颗粒状吸水剂上压上了砝码11。
接着,将金属网10载置到垫片8上,也就是将载有颗粒状吸水剂和砝码11的上述支撑圆筒9载置到垫片8上,并使支撑圆筒9的中心部与玻璃过滤器6的中心部对齐。
从垫片8上被载置了支撑圆筒9时起,花费60分钟来使颗粒状吸水剂吸收了生理盐水12。使用秤1,测定了所被吸收了的生理盐水12的重量W2(g)。这里,如图3及图4所示,生理盐水12流过垫片8的开口部后,一边沿着颗粒状吸水剂的横方向(图中箭头所示)大致均匀地扩散,一边被颗粒状吸水剂吸收。
接着,根据上述重量W2,按照下式,算出了自吸收开始时起经过60分钟后的扩散吸收倍率(g/g)。
扩散吸收倍率(g/g)=重量W2(g)/颗粒状吸水剂的重量(g)
另外,还将上述吸液时间从60分钟改为10分钟,由此算出了10分钟扩散吸收倍率(g/g)的值。
[颗粒状吸水剂]
以下将说明能供本申请吸水性片所用的颗粒状吸收剂的代表性制造方法及制造例。但所述的颗粒状吸水剂及比较颗粒状吸水剂并不受限于本说明书中记载的制造方法,也能够通过适当组合公知方法来制造。
在5500重量份的丙烯酸钠(中和率:75摩尔%)38重量%水溶液中,溶解了4.4重量份的聚乙二醇二丙烯酸酯(n=9)来制成了单体水溶液。接着,在氮气气氛下对该反应液进行了30分钟的除气。接着,将所述反应液,提供给带有能开闭的盖子且具有2个Σ形搅拌叶且带外套的不锈钢制双臂型捏合机,然后一边将反应液保持在30℃,一边将系统内替换成了氮气。接着,在搅拌反应液的同时,添加过硫酸钠2.8重量份和L-抗坏血酸0.12重量份,添加后约经过了1分钟时,聚合开始。在30~90℃下进行聚合,自聚合开始时起经过60分钟后,取出了颗粒状含水凝胶。将获得的颗粒状含水凝胶细化成直径约5mm。将经此细化后的颗粒状含水凝胶铺开在50目的金属网上,以160℃进行了60分钟的热风干燥。接着,用辊磨机(有限会社井之口技研制造的WML型辊碾粉碎机)对干燥物进行了粉碎,得到了无规破碎状的吸水性树脂粉末(A)。用孔径850μm的金属网和孔径180μm的金属网,进一步对无规破碎状的吸水性树脂粉末(A)进行分级,由此得到了筛过了850μm金属网但未筛过180μm金属网的这部分吸水性树脂粉末(A1)、以及筛过了180μm金属网的这部分吸水性树脂粉末(A2)。其中,吸水性树脂粉末(A)中的低于150μm粒径的颗粒的比例为10.5重量%,而在经分级而得到的吸水性树脂粉末(A1)中,低于150μm粒径的颗粒的比例成功地减少到了1.9重量%。
将上述获得的吸水性树脂微粒(A2)300g装入西日本试验机制作所制造的5L灰浆搅拌器(5L容器由80℃浸浴来保温),然后一边以60Hz/100V来使该灰浆搅拌器的搅拌叶片高速旋转,一边一气呵成地注入加热到90℃的去离子水300g。在10秒内迅速混合吸水性树脂微粒(A2)和去离子水,之后内容物全体变成了粒径约3~10mm的含水凝胶状造粒物。在灰浆搅拌器中,该含水凝胶状造粒物为离散状态,并未出现被搅拌叶片混合且混炼的情况。将在灰浆搅拌器中经1分钟高速搅拌后而得到的离散状的含水凝胶状造粒物铺开在50目的金属网上,以150℃进行了60分钟的热风干燥。接着,用辊磨机对干燥造粒物进行粉碎,得到了吸水性树脂造粒物(A3’)。进而用孔径850μm的金属网和孔径150μm的金属网对吸水性树脂造粒物(A3’)进一步分级,由此得到了筛过了850μm金属网但未筛过150μm金属网的这部分吸水性树脂造粒物(A3)。其中,吸水性树脂造粒物(A3’)中的低于150μm粒径的颗粒的比例为21.8重量%,而在经分级而得到的吸水性树脂造粒物(A3)中,低于150μm的颗粒的比例成功地减少到了2.0重量%。
将上述获得的吸水性树脂造粒物(A3)100重量份,与由乙二醇二缩水甘油醚0.025重量份、碳酸亚乙酯0.3重量份、丙二醇0.5重量份、去离子水2.0重量份组成的表面交联剂溶液混合。以200℃对该混合物进行35分钟的加热处理,由此得到了经表面交联后的吸水性树脂造粒物(A4)。一边搅拌,一边向经表面交联后的吸水性树脂造粒物(A4)100重量份中添加1重量份的DTPA 1重量%水溶液,并混合了1分钟。接着,将混合物置于60℃的热风干燥机中30分钟,然后用孔径850μm的金属网进行过筛,由此得到了吸水性树脂造粒物(A4’)。进而,向得到的吸水性树脂造粒物(A4’)100重量份中混合了二氧化硅(产品名AEROSIL200、日本AEROSIL株式会社制造)0.3重量份。即,将吸水性树脂30g与二氧化硅一同装入容量225ml的小塑料瓶,并用涂敷搅拌器(No.488/东洋制机制作所制造),在800(循环/分钟(CPM))的条件下振荡了3分钟来进行混合,由此得到了颗粒状吸水剂(0)。颗粒状吸水剂(0)的物性示于表3、4中。
[制造例a]
制备了由丙烯酸300质量份、48质量%氢氧化钠水溶液100质量份、聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数为9)0.94质量份、0.1质量%二乙三胺五乙酸三钠水溶液16.4质量份、以及去离子水314.3质量份所组成的单体水溶液(a)。
接着,用定量泵来连续供给被调温在38℃的上述单体水溶液(a),然后以线流动混合方式来进一步连续混合了48质量%氢氧化钠水溶液150.6质量份。其中,此时的单体水溶液(a)的液温由于中和热而上升到了80℃。
接着,以线流动混合方式来连续混合了4质量%过硫酸钠水溶液14.6质量份后,将该混合物以厚度达到10mm的方式,连续提供给了具有在两端设有堤坝的平面状聚合传送带的连续聚合机。之后,聚合连续进行(聚合时间3分钟),得到了带状的含水凝胶(a)。沿聚合传送带前进方向的纵方向,将得到的带状的含水凝胶(a)以截断长度为300mm的方式来等间隔地连续切断,由此得到了小长条状的含水凝胶(a)。该含水凝胶(a)的CRC为33.5g/g,含水率为50.5质量%(树脂固体成分量为49.5重量%)。
这里,“含水率(%)=100-树脂固体成分量(%)”。
[制造例b]
制备了由丙烯酸300质量份、48质量%氢氧化钠水溶液100质量份、聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数为9)0.61质量份、1.0质量%乙二胺四(亚甲基膦酸)5钠水溶液6.5质量份、以及去离子水346.1质量份组成的单体水溶液(b)。
接着,用定量泵来连续供给被调温在40℃的上述单体水溶液(b),然后,以线流动混合方式来进一步连续混合了48质量%氢氧化钠水溶液150.6质量份。其中,此时的单体水溶液(b)的液温由于中和热而上升到了81℃。
接着,以线流动混合方式来连续混合了4质量%过硫酸钠水溶液14.6质量份后,将该混合物以厚度达到10mm的方式,连续提供给了具有在两端设有堤坝的平面状聚合传送带的连续聚合机。之后,聚合连续进行(聚合时间3分钟),得到了带状的含水凝胶(b)。沿聚合传送带前进方向的纵方向,将得到的带状的含水凝胶(b)以截断长度为300mm的方式来等间隔地连续切断,由此得到了小长条状的含水凝胶(b)。该含水凝胶(b)的CRC为36.0g/g,含水率为51.9质量%(树脂固体成分量为48.1重量%)。
[制造例c]
制备了由丙烯酸300质量份、48质量%氢氧化钠水溶液100质量份、聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数为9)0.61质量份、0.1质量%乙二胺四(亚甲基膦酸)5钠水溶液16.4质量份、以及去离子水274.4质量份组成的单体水溶液(c)。
接着,用定量泵来连续供给被调温在38℃的上述单体水溶液(c),然后,以线流动混合方式来进一步连续混合了48质量%氢氧化钠水溶液150.6质量份。其中,此时的单体水溶液(c)的液温由于中和热而上升到了83℃。
接着,以线流动混合方式来连续混合了4质量%过硫酸钠水溶液14.6质量份后,将该混合物以厚度达到10mm的方式,连续提供给了具有在两端设有堤坝的平面状聚合传送带的连续聚合机。之后,聚合连续进行(聚合时间3分钟),得到了带状的含水凝胶(c)。沿聚合传送带前进方向的纵方向,将得到的带状的含水凝胶(c)以截断长度为300mm的方式来等间隔地连续切断,由此得到了小长条状的含水凝胶(c)。该含水凝胶(c)的CRC为33.6g/g,含水率为46.9质量%(树脂固体成分量为53.1重量%)。
[制造例d]
制备了由丙烯酸300质量份、48质量%氢氧化钠水溶液100质量份、聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数为9)1.46质量份、0.1质量%的二乙三胺五乙酸三钠水溶液16.4质量份、以及去离子水361质量份组成的单体水溶液(d)。
接着,用定量泵来连续供给被调温在42℃的上述单体水溶液(d),然后,以线流动混合方式来进一步连续混合了48质量%氢氧化钠水溶液150.6质量份。其中,此时的单体水溶液(d)的液温由于中和热而上升到了81℃。
接着,以线流动混合方式来连续混合了4质量%过硫酸钠水溶液14.6质量份后,将该混合物以厚度达到10mm的方式,连续提供给了具有在两端设有堤坝的平面状聚合传送带的连续聚合机。之后,聚合连续进行(聚合时间3分钟),得到了带状的含水凝胶(d)。沿聚合传送带前进方向的纵方向,将得到的带状的含水凝胶(d)以截断长度为300mm的方式来等间隔地连续切断,由此得到了小长条状的含水凝胶(d)。该含水凝胶(d)的CRC为33.3g/g,含水率为52.9质量%(树脂固体成分量为47.1重量%)。
[制造例e]
制备了由丙烯酸300质量份、48质量%氢氧化钠水溶液100质量份、聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数为9)0.61质量份、1.0质量%乙二胺四(亚甲基膦酸)5钠水溶液6.5质量份、以及去离子水371.6质量份组成的单体水溶液(e)。
接着,用定量泵来连续供给被调温在42℃的上述单体水溶液(e),然后,以线流动混合方式来进一步连续混合了48质量%氢氧化钠水溶液150.6质量份。其中,此时的单体水溶液(e)的液温由于中和热而上升到了81℃。
接着,以线流动混合方式来连续混合了4质量%过硫酸钠水溶液14.6质量份后,将该混合物以厚度达到10mm的方式,连续提供给了具有在两端设有堤坝的平面状聚合传送带的连续聚合机。之后,聚合连续进行(聚合时间3分钟),得到了带状的含水凝胶(e)。沿聚合传送带前进方向的纵方向,将得到的带状的含水凝胶(e)以截断长度为300mm的方式来等间隔地连续切断,由此得到了小长条状的含水凝胶(e)。该含水凝胶(e)的CRC为36.7g/g,含水率为52.8质量%(树脂固体成分量为47.2重量%)。
〔表1〕
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[制造例1]
(凝胶粉碎)
将上述制造例a中得到的小长条状的含水凝胶(a)提供给螺旋挤压机来进行凝胶粉碎,得到了颗粒状含水凝胶(1)。这里,螺旋挤压机在其头端部具备了直径100mm、孔径9.5mm、开孔数40个、开孔率36.1%、厚10mm的多孔板,螺杆轴的外径为86mm。
制造例1的凝胶粉碎按以下方式进行:在将上述螺旋挤压机的螺杆轴转数设定为130rpm的状态下,分别从不同的供给口,同时提供上述小长条状的含水凝胶(a)和水蒸汽。其中,该含水凝胶(a)的供给量为每分钟4640g,水蒸汽的供给量为每分钟83g。
制造例1中的凝胶粉碎能量(GGE)为26.9J/g,凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为13.6J/g。另外,凝胶粉碎前的含水凝胶(a)的温度为80℃,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶(1)的温度为85℃。
经上述凝胶粉碎后得到的颗粒状含水凝胶(1)的含水率为50.9质量%,质均粒径(D50)为994μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为1.01。凝胶粉碎条件及颗粒状含水凝胶(1)的物性示于表2中。
(干燥)
接着,在上述凝胶粉碎结束后的1分钟内,将上述颗粒状含水凝胶(1)载置到通气带式连续干燥机的通气带上(此时的颗粒状含水凝胶(1)的温度为80℃),然后通入185℃的热风30分钟,由此进行了干燥。热风在与通气带前进方向相垂直的方向上的平均风速为1.0m/s。该热风的风速是使用恒温热式风速仪(ANEMOMASTER 6162;日本KANOMAX株式会社)来测定的。
(粉碎·分级)
接着,将上述干燥后得到的干燥聚合物(1)全部提供给3段式辊磨机来进行了粉碎。之后,用孔径710μm的JIS标准筛及孔径175μm的JIS标准筛来进行分级,从而得到了无规破碎状的吸水性树脂粉末(1)。该吸水性树脂粉末(1)的质均粒径(D50)为348μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.32,CRC为42.1g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.5质量%。
(表面交联、添加剂的添加)
接着,向上述吸水性树脂粉末(1)100质量份,添加了由乙二醇二缩水甘油醚0.025质量份、1,4-丁二醇0.4质量份、丙二醇0.6质量份、以及去离子水3.0质量份组成的表面交联剂溶液(1),并将它们混合均匀。之后,在190℃下进行了30分钟左右的加热处理,以使获得的吸水性树脂颗粒(1)的CRC达到35g/g。之后,将之强制冷却到了60℃。
接着,对经上述操作而得到的吸水性树脂颗粒(1)实施上述涂敷搅拌器试验,由此对其施加了与制造工艺同等的损伤。之后,向吸水性树脂粉末(1)100质量份,添加了由二乙三胺五乙酸三钠0.01质量份以及去离子水1质量份组成的螯合剂水溶液(1)1.01质量份,并将它们混合均匀。之后,在60℃下干燥1小时,将得到的产物在孔径710μm的JIS标准筛上进行了过筛。之后,添加二氧化硅(产品名AEROSIL200、日本AEROSIL株式会社制造)0.4质量份,并将它们混合均匀。
经过以上的操作,得到了颗粒状吸水剂(1)。颗粒状吸水剂(1)的物性示于表3~5中。
表中,涂敷搅拌器试验(PS)后的150μm过筛颗粒的增加量是指,对颗粒状吸水剂进一步实施涂敷搅拌器试验后的、150μm过筛颗粒的增加量。通过该涂敷搅拌器试验来施加给颗粒状吸水剂的损伤,是以纸尿布等吸收体在制造时受到的工艺损伤为准来设想的。
[制造例2]
除变更为下述条件外,对上述制造例b中得到的小长条状的含水凝胶(b)进行与制造例1同样的凝胶粉碎,得到了颗粒状含水凝胶(2)。
在制造例2中,将螺旋挤压机的多孔板的孔径从9.5mm变更为了8mm。因该变更,多孔板的开孔率变为了25.6%。另外,制造例2中的凝胶粉碎能量(GGE)为31.9J/g,凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为17.5J/g。此外,凝胶粉碎前的含水凝胶(b)的温度为80℃,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶(2)的温度为84℃。
将上述凝胶粉碎后得到的颗粒状含水凝胶(2)的含水率为52.5质量%,质均粒径(D50)为860μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.95。凝胶粉碎条件及颗粒状含水凝胶(2)的物性示于表2中。
接着,与制造例1同样地进行干燥、粉碎、分级,得到了无规破碎状的吸水性树脂粉末(2)。该吸水性树脂粉末(2)的质均粒径(D50)为355μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.32,CRC为48.2g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.4质量%。
接着,向上述吸水性树脂粉末(2)100质量份,添加了由乙二醇二缩水甘油醚0.025质量份、碳酸亚乙酯0.4质量份、丙二醇0.6质量份、以及去离子水3.0质量份组成的表面交联剂溶液(2),并将它们混合均匀。之后,在190℃下进行了30分钟左右的加热处理,以使获得的吸水性树脂颗粒(2)的CRC达到38g/g。之后,将之强制冷却到了60℃。
之后,通过进行与制造例1同样的操作,得到了颗粒状吸水剂(2)。颗粒状吸水剂(2)的物性示于表3~5中。
[制造例3]
除变更为下述条件外,对上述制造例2中得到的干燥聚合物(2)进行与制造例2同样的粉碎及分级,得到了无规破碎状的吸水性树脂粉末(3)。条件变更为:在制造例3的分级中,将孔径710μm的筛子变更为孔径850μm的筛子。
上述吸水性树脂粉末(3)的质均粒径(D50)为431μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.35,CRC为48.2g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.3质量%。
之后,与制造例2同样地进行表面交联,并在孔径850μm的筛子上进行过筛,然后进而进行与制造例2同样的处理,得到了颗粒状吸水剂(3)。颗粒状吸水剂(3)的物性示于表3~5中。
[制造例4]
向上述制造例1中得到的吸水性树脂粉末(1)100质量份,添加了由1,4-丁二醇0.3质量份、丙二醇0.5质量份、以及去离子水2.0质量份组成的表面交联剂溶液(4),并将它们混合均匀。之后,在200℃下进行了30分钟左右的加热处理,以使获得的吸水性树脂颗粒(4)的CRC达到35g/g。之后,将之强制冷却到了60℃。
接着,对经上述操作而得到的吸水性树脂颗粒(4)实施上述涂敷搅拌器试验,由此对其施加了与制造工艺同等的损伤。之后,向吸水性树脂粉末(4)100质量份,添加了由聚乙二醇(平均分子量400)0.05质量份以及去离子水0.5质量份组成的水溶液(4-1),并将它们混合均匀。之后,进而添加了由二乙三胺五乙酸三钠0.01质量份、27.5质量%硫酸铝水溶液(氧化铝换算量为8质量%)0.6质量份、60质量%乳酸钠水溶液0.1质量份、丙二醇0.02质量份组成的水溶液(4-2),并将它们混合均匀。之后,在60℃下干燥1小时,将得到的产物在孔径710μm的JIS标准筛上进行了过筛。
经过以上的操作,得到了颗粒状吸水剂(4)。颗粒状吸水剂(4)的物性示于表3~5中。
[制造例5]
向上述制造例1中得到的吸水性树脂粉末(1)100质量份,添加了由碳酸亚乙酯0.3质量份、丙二醇0.5质量份、聚氧乙烯(20)山梨聚糖单硬脂酯0.001质量份、以及去离子水2.0质量份组成的表面交联剂溶液(5),并将它们混合均匀。之后,在200℃下进行了45分钟左右的加热处理,以使获得的吸水性树脂颗粒(5)的CRC达到32g/g。
之后,通过进行与制造例4同样的操作,得到了颗粒状吸水剂(5)。颗粒状吸水剂(5)的物性示于表3~5中。
[制造例6]
除变更为下述条件外,对上述制造例d中得到的小长条状的含水凝胶(d)进行与制造例1同样的凝胶粉碎,得到了颗粒状含水凝胶(6)。
在制造例6中,将螺旋挤压机的多孔板的孔径从9.5mm变更为了6.4mm,并将开孔数从40个变更为了83个。因该变更,多孔板的开孔率变为了41.4%。另外,制造例6中的凝胶粉碎能量(GGE)为29.5J/g,凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为15.7J/g。此外,凝胶粉碎前的含水凝胶(d)的温度为80℃,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶(6)的温度为86℃。
上述凝胶粉碎后得到的颗粒状含水凝胶(6)的含水率为53.5质量%,质均粒径(D50)为360μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.99。凝胶粉碎条件及颗粒状含水凝胶(6)的物性示于表2中。
接着,与制造例1同样地进行干燥、粉碎、分级,得到了无规破碎状的吸水性树脂粉末(6)。该吸水性树脂粉末(6)的质均粒径(D50)为351μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.32,CRC为39.3g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.4质量%。
接着,向上述吸水性树脂粉末(6)100质量份,添加了由乙二醇二缩水甘油醚0.025质量份、碳酸亚乙酯0.4质量份、丙二醇0.6质量份、以及去离子水3.0质量份组成的表面交联剂溶液(6),并将它们混合均匀。之后,在190℃下进行了30分钟左右的加热处理,以使获得的吸水性树脂颗粒(6)的CRC达到34g/g~35g/g。之后,将之强制冷却到了60℃。
之后,通过进行与制造例1同样的操作,得到了颗粒状吸水剂(6)。颗粒状吸水剂(6)的物性示于表3~5中。
[制造例7]
对上述制造例e中得到的小长条状的含水凝胶(e)进行与制造例6同样的凝胶粉碎,得到了颗粒状含水凝胶(7)。另外,制造例7中的凝胶粉碎能量(GGE)为34.5J/g,凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为19.6J/g。此外,凝胶粉碎前的含水凝胶(e)的温度为80℃,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶(7)的温度为87℃。
上述凝胶粉碎后得到的颗粒状含水凝胶(7)的含水率为53.4质量%,质均粒径(D50)为627μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为1.02。凝胶粉碎条件及颗粒状含水凝胶(7)的物性示于表2中。
接着,与制造例1同样地进行干燥、粉碎、分级,得到了无规破碎状的吸水性树脂粉末(7)。吸水性树脂粉末(7)的质均粒径(D50)为366μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.32,CRC为49.4g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.4质量%。
接着,向上述吸水性树脂粉末(7)100质量份,添加了由乙二醇二缩水甘油醚0.025质量份、1,3-丙二醇0.4质量份、丙二醇0.6质量份、以及去离子水3.0质量份组成的表面交联剂溶液(7),并将它们混合均匀。之后,在190℃下进行了30分钟左右的加热处理,以使获得的吸水性树脂颗粒(7)的CRC达到39g/g~40g/g。
之后,通过进行与制造例6同样的操作,得到了颗粒状吸水剂(7)。颗粒状吸水剂(7)的物性示于表3~5中。
[制造例8]
除变更为下述条件外,对上述制造例6中得到的干燥聚合物(6)进行与制造例6同样的粉碎及分级,得到了无规破碎状的吸水性树脂粉末(8)。条件变更为:将制造例6的分级中的孔径710μm的筛子变更为孔径850μm的筛子。
上述吸水性树脂粉末(8)的质均粒径(D50)为450μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.32,CRC为39.5g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.1质量%。
之后,通过进行与制造例6同样的操作,得到了颗粒状吸水剂(8)。颗粒状吸水剂(8)的物性示于表3~5中。
[制造例9]
除变更为下述条件外,对上述制造例7中得到的干燥聚合物(7)进行与制造例7同样的粉碎及分级,得到了无规破碎状的吸水性树脂粉末(9)。条件变更为:将制造例7的分级中的孔径710μm的筛子变更为孔径850μm的筛子。
上述吸水性树脂粉末(9)的质均粒径(D50)为448μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.31,CRC为49.6g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.3质量%。
之后,通过进行与制造例7同样的操作,得到了颗粒状吸水剂(9)。颗粒状吸水剂(9)的物性示于表3~5中。
[制造例10]
除变更为下述条件外,对上述制造例6中得到的干燥聚合物(6)进行与制造例6同样的粉碎及分级,得到了无规破碎状的吸水性树脂粉末(10)。条件变更为:将制造例6的分级中的孔径710μm的筛子变更为孔径750μm的筛子。
上述吸水性树脂粉末(10)的质均粒径(D50)为392μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.36,CRC为39.5g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.3质量%。
向上述吸水性树脂粉末(10)100质量份,添加了由碳酸亚乙酯0.3质量份、丙二醇0.5质量份、以及去离子水2.0质量份组成的表面交联剂溶液(10),并将它们混合均匀。之后,在200℃下进行了45分钟左右的加热处理,以使获得的吸水性树脂颗粒(10)的CRC达到31g/g~32g/g。之后,将之强制冷却到了60℃。
接着,对经上述操作而得到的吸水性树脂颗粒(10)实施上述涂敷搅拌器试验,由此对其施加了与制造工艺同等的损伤。之后,向吸水性树脂粉末100质量份,添加了由聚乙二醇(平均分子量400)0.05质量份以及水0.5质量份组成的水溶液(10-1),并将它们混合均匀。之后,进而添加了由二乙三胺五乙酸三钠0.01质量份、27.5质量%硫酸铝水溶液(氧化铝换算量为8质量%)0.6质量份、60质量%乳酸钠水溶液0.1质量份、以及丙二醇0.02质量份组成的水溶液(10-2),并将它们混合均匀。之后,在60℃下干燥1小时,将得到的产物在孔径750μm的筛子上进行了过筛。
经过以上的操作,得到了颗粒状吸水剂(10)。颗粒状吸水剂(10)的物性示于表3~5中。
[比较制造例1]
除变更为下述条件外,对上述制造例c中得到的小长条状的含水凝胶(c)进行与制造例1同样的凝胶粉碎,得到了比较颗粒状含水凝胶(1)。
在比较制造例1中,将螺旋挤压机的多孔板的孔径从9.5mm变更为了12.5mm。因该变更,多孔板的开孔率变为了62.5%。另外,比较制造例1中的凝胶粉碎能量(GGE)为19.4J/g,凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))为7.6J/g。此外,凝胶粉碎前的含水凝胶(c)的温度为82℃,凝胶粉碎后的比较颗粒状含水凝胶(1)的温度为84℃。
上述凝胶粉碎后得到的比较颗粒状含水凝胶(1)的含水率为47.4质量%,质均粒径(D50)为1322μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为1.32。凝胶粉碎条件及比较颗粒状含水凝胶(1)的物性示于表2中。
接着,与制造例1同样地进行干燥、粉碎、分级,得到了无规破碎状的比较吸水性树脂粉末(1)。该比较吸水性树脂粉末(1)的质均粒径(D50)为350μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.32,CRC为41.9g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.5质量%。
之后,通过进行与制造例1同样的操作,得到了比较颗粒状吸水剂(1)。比较颗粒状吸水剂(1)的物性示于表3~5中。
[比较制造例2]
对上述比较制造例1中得到的比较吸水性树脂粉末(1)进行与制造例5同样的表面交联、以及添加剂的添加,得到了比较颗粒状吸水剂(2)。比较颗粒状吸水剂(2)的物性示于表3~5中。
[比较制造例3]
除变更为下述条件外,对上述比较制造例1中得到的比较干燥聚合物(1)进行与比较制造例1同样的粉碎及分级,得到了无规破碎状的比较吸水性树脂粉末(3)。条件变更为:将比较制造例1中的孔径710μm的筛子变更为孔径850μm的筛子。
上述比较吸水性树脂粉末(3)的质均粒径(D50)为431μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.35,CRC为42.2g/g,粒径低于150μm的颗粒的比例(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.3质量%。
之后,通过进行与比较制造例1同样的操作,得到了比较颗粒状吸水剂(3)。比较颗粒状吸水剂(3)的物性示于表3~5中。
〔表2〕
Figure BDA0002172961420001011
〔表3-1〕
Figure BDA0002172961420001012
〔表3-2〕
表3的续表
Figure BDA0002172961420001021
〔表3-3〕
表3的续表
Figure BDA0002172961420001022
〔表4-1〕
Figure BDA0002172961420001031
〔表4-2〕
表4的续表
Figure BDA0002172961420001041
〔表5〕
Figure BDA0002172961420001042
(小结)
根据制造例1与比较制造例1的对比可知,在本发明的制造方法的一例中,通过在20J/g以上的凝胶粉碎能量(GGE)、或9J/g以上的凝胶粉碎能量(2)(GGE(2))的这种条件下对CRC为33g/g以上的含水凝胶进行凝胶粉碎,即可使得DRC指数成为43以下。
[实施例1]
将上述制造例2中得到的颗粒状吸水剂(2)100质量份和作为粘接剂的乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA;融点95℃)20质量份混合均匀(作为混合物(1))。
接着,通过在边长30cm的聚丙烯制无纺布(单位面积质量:15g/m2)(作为无纺布(1))上均等散布上述混合物(1),得到了由无纺布、颗粒状吸水剂(2)及粘接剂构成的层叠体(1)。其中,上述混合物(1)的单位面积质量(无纺布每单位面积上的散布量)为187g/m2
接着,在上述得到的层叠体(1)上进一步载置另一聚丙烯制无纺布(1),由此成为了颗粒状吸水剂(2)及粘接剂被夹在无纺布之间的状态。之后,以130℃进行加压来将它们压接在一起。经过如此操作,得到了吸水性片(1)。
为了进行性能评价,将得到的吸水性片(1)切割成宽8cm、长16cm,然后进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定)。其结果示于表6-1中。
[实施例2]
除了将实施例1中混合物(1)的单位面积质量(无纺布每单位面积上的散布量)调整成了300g/m2以外,其他均与实施例1同样地操作,得到了吸水性片(2)。
为了进行性能评价,将得到的吸水性片(2)切割成宽8cm、长16cm,然后进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定)。其结果示于表6-1中。
[实施例3]
除了在实施例1中使用了颗粒状吸水剂(23)以外,其他均与实施例1同样地操作,得到了吸水性片(3)。
为了进行性能评价,将得到的吸水性片(3)切割成宽8cm、长16cm,然后进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定)。其结果示于表6-1中。
[实施例4]
除了在实施例2中使用了颗粒状吸水剂(23)以外,其他均与实施例1同样地操作,得到了吸水性片(4)。
为了进行性能评价,将得到的吸水性片(4)切割成宽8cm、长16cm,然后进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定)。其结果示于表6-1中。
[比较例1]
使用比较颗粒状吸水剂(1),进行了与实施例1同样的操作。经过如此操作,得到了比较吸水性片(1)。为了进行性能评价,将得到的比较吸水性片(1)切割成宽8cm、长16cm,然后实施了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定)。其结果示于表6-1中。
[实施例5]
将颗粒状吸水剂(23)100质量份和作为粘接剂的乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA;融点95℃)20质量份混合均匀(作为混合物(5))。
接着,通过在边长30cm的聚丙烯制无纺布(单位面积质量15g/m2)(无纺布(5))上均等散布上述混合物(5),得到了由无纺布、颗粒状吸水剂(23)及粘接剂构成的层叠体(5-1)。其中,上述混合物(5)的单位面积质量(无纺布每单位面积上的散布量)为94g/m2
接着,在上述得到的层叠体(5-1)上进一步载置其他聚丙烯制无纺布(单位面积质量:25g/m2)(作为无纺布(2)),由此成为了颗粒状吸水剂(23)及粘接剂被夹在无纺布之间的状态。之后,以130℃进行加压来将它们压接在一起。经过如此操作,得到了半成品片(5)。
接着,将实施例1中得到的混合物(1)均等散布在无纺布(1)上,从而得到了由无纺布、颗粒状吸水剂(2)及粘接剂构成的层叠体(5-2)。其中,此时的上述混合物(1)的单位面积质量(无纺布每单位面积上的散布量)为94g/m2
将半成品片(5)的无纺布(2)的面,对合地层叠到上述层叠体(5-2)中的层叠有混合物(1)的那一面上,并以130℃进行加压来将它们压接在一起。
经过上述操作,得到了在上层侧(最先与液体接触的那一侧)配置有颗粒状吸水剂(23)且在下层侧配置有颗粒状吸水剂(2)的吸水性片(5)。
为了进行性能评价,将得到的吸水性片(5)切割成宽8cm、长16cm,然后进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定)。其结果示于表6-2中。
[实施例6]
除了将实施例5中的颗粒状吸水剂(2)变更为颗粒状吸水剂(23)以外,其他均与实施例5同样地操作,得到了吸水性片(6)。
上述吸水性片(6)的上层侧(最先与液体接触的那一侧)及下层侧均配置有颗粒状吸水剂(23)。
为了进行性能评价,将得到的吸水性片(6)切割成宽8cm、长16cm,然后进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定)。其结果示于表6-2中。
[实施例7]
除了将实施例5中的颗粒状吸水剂(23)变更为颗粒状吸水剂(2)以外,其他均与实施例5同样地操作,得到了吸水性片(7)。
上述吸水性片(7)的上层侧(最先与液体接触的那一侧)及下层侧均配置有颗粒状吸水剂(2)。
为了进行性能评价,将得到的吸水性片(7)切割成宽8cm、长16cm,然后进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定)。其结果示于表6-2中。
[比较例2]
使用比较颗粒状吸水剂(1)来代替颗粒状吸水剂(2)及(23),进行了与实施例5同样的操作。经过如此操作,得到了比较吸水性片(2)。为了进行性能评价,将得到的比较吸水性片(2)切割成宽8cm、长16cm,然后实施了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定)。其结果示于表6-2中。
[实施例8]
在聚丙烯制无纺布(2)(相当于中间基材,单位面积质量为50.6g/m2,具一定厚度,无负重下的厚度约4~6mm)的表面上,均匀散布了(散布量:164g/m2)2.10g的颗粒状吸水剂(7)(相当于第2颗粒状吸水剂)。
接着,在切割成宽8cm、长16cm的纤维浆制无纺布(1)(相当于第2基材,单位面积质量为42g/m2)的表面上,散布了(散布量:7.8~15.6g/m2)0.1~0.2g的含有苯乙烯丁二烯橡胶的粘接剂(3M Japan株式会社制造的喷胶77)。
接着,使聚丙烯制无纺布(2)的散布有颗粒状吸水剂的那一面与纤维浆制无纺布(1)的散布有粘接剂的那一面相对合地(相接触地)层叠,并进行加压来将它们压接在一起。
接着,在聚丙烯制无纺布(2)的不与上述颗粒状吸水剂对置的那一侧表面上,均匀散布了(散布量:55g/m2)0.700g的颗粒状吸水剂(6)(相当于第1颗粒状吸水剂)。
进而在该颗粒状吸水剂(6)上,层叠了散布有(散布量:7.8~15.6g/m2)0.1~0.2g的含苯乙烯丁二烯橡胶的粘接剂(3M Japan株式会社制造的喷胶77)的纤维浆制无纺布(1)(相当于第1基材,单位面积质量为15g/m2),其中,散布有颗粒状吸水剂的那一面和散布有粘接剂的那一面相对合(相接触)。然后进行加压来将它们压接在一起。如此,得到了吸水性片(8)。
这里,本实施例中使用的纤维浆制无纺布(1)及聚丙烯制无纺布(2)均为透水性。
对得到的吸水性片(8)进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定),其结果示于表6-3中。
[实施例9]
使用颗粒状吸水剂(6)来作为第1颗粒状吸水剂,且使用颗粒状吸水剂(3)来作为第2颗粒状吸水剂,并进行了与实施例8同样的操作。如此,得到了吸水性片(9)。对得到的吸水性片(9)进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定),其结果示于表6-3中。
[实施例10]
使用颗粒状吸水剂(2)来作为第1颗粒状吸水剂,且使用颗粒状吸水剂(7)来作为第2颗粒状吸水剂,并进行了与实施例8同样的操作。如此,得到了吸水性片(10)。对得到的吸水性片(10)进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定),其结果示于表6-3中。
[实施例11]
使用比较颗粒状吸水剂(1)来作为第1颗粒状吸水剂,且使用颗粒状吸水剂(7)来作为第2颗粒状吸水剂,并进行了与实施例8同样的操作。如此,得到了吸水性片(11)。对得到的吸水性片(11)进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定),其结果示于表6-3中。
[实施例12]
使用颗粒状吸水剂(23)来作为第1颗粒状吸水剂,且使用颗粒状吸水剂(3)来作为第2颗粒状吸水剂,并进行了与实施例8同样的操作。如此,得到了吸水性片(12)。对得到的吸水性片(12)进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定),其结果示于表6-3中。
[实施例13]
使用比较颗粒状吸水剂(2)来作为第1颗粒状吸水剂,且使用颗粒状吸水剂(3)来作为第2颗粒状吸水剂,并进行了与实施例8同样的操作。如此,得到了吸水性片(13)。对得到的吸水性片(13)进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定),其结果示于表6-3中。
[实施例14]
使用颗粒状吸水剂(23)来作为第1颗粒状吸水剂,且使用颗粒状吸水剂(24)来作为第2颗粒状吸水剂,并进行了与实施例8同样的操作。如此,得到了吸水性片(14)。对得到的吸水性片(14)进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定),其结果示于表6-3中。
[实施例15]
使用颗粒状吸水剂(23)来作为第1颗粒状吸水剂,且使用颗粒状吸水剂(2)来作为第2颗粒状吸水剂,并进行了与实施例8同样的操作。如此,得到了吸水性片(15)。对得到的吸水性片(15)进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定),其结果示于表6-3中。
[比较例3]
使用比较颗粒状吸水剂(1)来作为第1颗粒状吸水剂,且使用比较颗粒状吸水剂(1)来作为第2颗粒状吸水剂,并进行了与实施例8同样的操作。如此,得到了比较吸水性片(3)。对得到的比较吸水性片(3)进行了吸收体评价(吸液速度及逆渗量的测定),其结果示于表6-3中。
[曲面评价1、平面评价2、曲面评价2、液体流动性评价]
对实施例1中得到的吸水性片(1)、以及实施例3中得到的吸水性片(3)实施了曲面评价1、平面评价2、曲面评价2、液体流动性评价,评价结果分别示于表8、表9、表10中。
〔表6-1〕
Figure BDA0002172961420001101
〔表6-2〕
Figure BDA0002172961420001102
〔表6-3〕
Figure BDA0002172961420001111
〔表7〕
Figure BDA0002172961420001112
〔表8〕
Figure BDA0002172961420001113
〔表9〕
Figure BDA0002172961420001121
〔表10〕
Figure BDA0002172961420001122
(制造装置)
在以下的制造例中,作为聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的制造装置,准备了由聚合工序、凝胶粉碎工序、干燥工序、粉碎工序、分级工序、表面交联工序、冷却工序、整粒工序、以及将各工序相互连结起来的输送工序所构成的连续制造装置。该连续制造装置的生产能力为3500kg/hr。上述工序可以是1个系列,也可以是2个以上系列,若是2个以上系列,则生产能力以各系列的合计量来表示。使用该连续制造装置来连续制造聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末。
[制造例f]
制备了由丙烯酸300重量份、48重量%氢氧化钠水溶液100重量份、聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数为9)0.78重量份、0.1重量%二乙三胺五乙酸三钠水溶液16.4重量份、去离子水336.5重量份、液体苹果酸(DL-苹果酸的50重量%水溶液;扶桑化学工业株式会社制造;食品添加剂级别)2.2重量份组成的单体水溶液(6)。
接着,用定量泵来连续供给被调温在38℃的上述单体水溶液(6),然后,以线流动混合方式来进一步连续混合了48重量%氢氧化钠水溶液150.6重量份。其中,此时的单体水溶液(6)的液温由于中和热而上升到了83℃。
进而,以线流动混合方式来连续混合了4重量%过硫酸钠水溶液14.6重量份后,将该混合物以厚度达到10mm的方式,连续提供给了具有在两端设有堤坝的平面状聚合传送带的连续聚合机。之后,聚合连续进行(聚合时间3分钟),得到了带状的含水凝胶(6)。沿聚合传送带前进方向的纵方向,将得到的带状的含水凝胶(6)以截断长度为300mm的方式来等间隔地连续切断,由此得到了含水凝胶(6)。含水凝胶(6)的CRC为36.1g/g,树脂固体成分量为48.0重量%。
[制造例g]
制备了由丙烯酸300重量份、48重量%氢氧化钠水溶液100重量份、聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数为9)0.87重量份、0.1重量%二乙三胺五乙酸三钠水溶液16.4重量份、去离子水360.2重量份、DL-苹果酸(粉末;扶桑化学工业株式会社制造;食品添加剂级别)1.8重量份组成的单体水溶液(7)。
接着,用定量泵来连续供给被调温在38℃的上述单体水溶液(7),然后,以线流动混合方式来进一步连续混合了48重量%氢氧化钠水溶液150.6重量份。其中,此时的单体水溶液(7)的液温由于中和热而上升到了81℃。
进而,以线流动混合方式来连续混合了4重量%过硫酸钠水溶液14.6重量份后,将该混合物以厚度达到10mm的方式,连续提供给了具有在两端设有堤坝的平面状聚合传送带的连续聚合机。之后,聚合连续进行(聚合时间3分钟),得到了带状的含水凝胶(7)。沿聚合传送带前进方向的纵方向,将得到的带状的含水凝胶(7)以截断长度为300mm的方式来等间隔地连续切断,由此得到了含水凝胶(7)。含水凝胶(7)的CRC为36.8g/g,树脂固体成分量为47.0重量%。
[制造例h]
制备了由丙烯酸300重量份、48重量%氢氧化钠水溶液100重量份、聚乙二醇二丙烯酸酯(平均n数为9)1.42重量份、0.1重量%二乙三胺五乙酸三钠水溶液16.4重量份、去离子水273.2重量份组成的单体水溶液(8)。
接着,用定量泵来连续供给被调温在38℃的上述单体水溶液(8),然后,以线流动混合方式来进一步连续混合了48重量%氢氧化钠水溶液150.6重量份。其中,此时的单体水溶液(8)的液温由于中和热而上升到了87℃。
进而,以线流动混合方式来连续混合了4重量%过硫酸钠水溶液14.6重量份后,将该混合物以厚度达到10mm的方式,连续提供给了具有在两端设有堤坝的平面状聚合传送带的连续聚合机。之后,聚合连续进行(聚合时间3分钟),得到了带状的含水凝胶(8)。沿聚合传送带前进方向的纵方向,将得到的带状的含水凝胶(8)以截断长度为300mm的方式来等间隔地连续切断,由此得到了含水凝胶(8)。含水凝胶(8)的CRC为32.1g/g,树脂固体成分量为53.2重量%。
[制造例11-1]
向制造例2中得到的吸水性树脂颗粒(2)100重量份,均匀混合了由乙二醇二缩水甘油醚0.025重量份、碳酸亚乙酯0.4重量份、丙二醇0.6重量份、以及去离子水3.0重量份组成的(共价键性)表面交联剂溶液,并在175℃下进行了40分钟左右的加热处理。此时,是以获得的吸水性树脂粉末(11-1)的CRC达到38~40g/g的方式来加热处理的。之后进行冷却,并实施上述涂敷搅拌器试验,由此对其施加了与制造工艺同等的损伤,然后向吸水性树脂颗粒100重量份均匀混合了由水1重量份、二乙三胺五乙酸三钠0.01重量份组成的水溶液。在60℃下干燥1小时后,于孔径710μm的JIS标准筛上进行过筛,然后均匀混合了0.3重量份的水滑石(产品名DHT-6;协和化学工业株式会社制造;Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式中x=0.25、m=0.50];体积平均粒径0.5μm)。如此,得到了颗粒状吸水剂(11-1)。颗粒状吸水剂(11-1)的诸物性示于表3、4、13中。
表中,涂敷搅拌器试验后的150μm过筛颗粒的增加量是指,对颗粒状吸水剂进一步实施涂敷搅拌器试验后的、150μm过筛颗粒的增加量。通过该涂敷搅拌器试验来施加给颗粒状吸水剂的损伤,是以纸尿布等吸收体在制造时受到的工艺损伤为准来设想的。另外,经XRD测定,颗粒状吸水剂(11-1)中水滑石的含量为0.3重量%。另外,经粒度测定,颗粒状吸水剂(11-1)表面上存在的水滑石的平均粒径为0.5μm。
表3、4、11~13中还同时示有制造例1~11的颗粒状吸水剂以及比较制造例1~3的比较颗粒状吸水剂等的诸物性。
[制造例11-2]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-1-NC;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O[通式中x=0.33、m=0.5];体积平均粒径0.58μm)来替代制造例11-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(11-2)。颗粒状吸水剂(11-2)的诸物性示于表3、4、13中。另外,经XRD测定,颗粒状吸水剂(11-2)中水滑石的含量为0.3重量%。另外,经粒度测定,颗粒状吸水剂(11-2)表面上存在的水滑石的平均粒径为0.58μm。
[制造例11-3]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-P;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O[通式中x=0.69、m=0.54];体积平均粒径0.45μm)来替代制造例11-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(11-3)。颗粒状吸水剂(11-3)的诸物性示于表3、4、13中。另外,经XRD测定,颗粒状吸水剂(11-3)中水滑石的含量为0.3重量%。另外,经粒度测定,颗粒状吸水剂(11-3)表面上存在的水滑石的平均粒径为0.45μm。
[制造例11-4]
除了混合了0.5重量份的磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制造的CAS No.7758-87-4)来替代制造例11-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均进行了同样的操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(11-4)。颗粒状吸水剂(11-4)的诸物性示于表3、4、13中。另外,经粒度测定,颗粒状吸水剂(11-4)表面上存在的磷酸三钙的微晶径为0.04μm,平均一次粒径为0.04μm。
[制造例11-5]
将制造例11-1的表面处理条件变更如下。
向吸水性树脂颗粒(2)100重量份,均匀混合了由乙二醇二缩水甘油醚0.030重量份、丙二醇1.0重量份、以及去离子水3.0重量份组成的(共价键性)表面交联剂溶液,并在100℃下进行了45分钟左右的加热处理。此时,是以获得的吸水性树脂粉末(11-5)的CRC达到35~36g/g的方式来加热处理的。之后进行冷却,并实施上述涂敷搅拌器试验,由此对其施加了与制造工艺同等的损伤,然后向吸水性树脂颗粒100重量份均匀混合了由水1重量份、二乙三胺五乙酸三钠0.01重量份组成的水溶液。在60℃下干燥1小时后,于孔径710μm的JIS标准筛上进行过筛,然后均匀混合了0.3重量份的水滑石(产品名DHT-6;协和化学工业株式会社制造;Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式中x=0.25、m=0.50];体积平均粒径0.5μm)。如此,得到了颗粒状吸水剂(11-5)。颗粒状吸水剂(11-5)的诸物性示于表3、4、13中。表中,涂敷搅拌器试验后的150μm过筛颗粒的增加量是指,对颗粒状吸水剂进一步实施涂敷搅拌器试验后的、150μm过筛颗粒的增加量。通过该涂敷搅拌器试验来施加给颗粒状吸水剂的损伤,是以纸尿布等吸收体在制造时受到的工艺损伤为准来设想的。
[制造例11-6]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-1-NC;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O[通式中x=0.33、m=0.5];体积平均粒径0.58μm)来替代制造例11-5的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(11-6)。颗粒状吸水剂(11-6)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例11-7]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-P;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O[通式中x=0.69、m=0.54];体积平均粒径0.45μm)来替代制造例11-5的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(11-7)。颗粒状吸水剂(11-7)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例11-8]
除了混合了0.5重量份的磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制造的CAS No.7758-87-4)来替代制造例11-5的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(11-8)。颗粒状吸水剂(11-8)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例12-1]
对制造例7中得到的吸水性树脂颗粒(7)100重量份进行了与制造例11-1同样的表面处理、以及添加剂的添加操作。如此得到了颗粒状吸水剂(12-1)。颗粒状吸水剂(12-1)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例12-2]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-1-NC;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O[通式中x=0.33、m=0.5];体积平均粒径0.58μm)来替代制造例12-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(12-2)。颗粒状吸水剂(12-2)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例12-3]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-P;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O[通式中x=0.69、m=0.54];体积平均粒径0.45μm)来替代制造例12-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(12-3)。颗粒状吸水剂(12-3)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例12-4]
除了混合了0.5重量份的磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制造的CAS No.7758-87-4)来替代制造例12-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(12-4)。颗粒状吸水剂(12-4)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例12-5]
将制造例12-1的表面处理条件变更如下。
向吸水性树脂颗粒(7)100重量份,均匀混合了由乙二醇二缩水甘油醚0.030重量份、丙二醇1.0重量份、以及去离子水3.0重量份组成的(共价键性)表面交联剂溶液,并在100℃下进行了45分钟左右的加热处理。此时,是以获得的吸水性树脂粉末(12-5)的CRC达到35~36g/g的方式来加热处理的。之后进行冷却,并实施上述涂敷搅拌器试验,由此对其施加了与制造工艺同等的损伤,然后向吸水性树脂颗粒100重量份均匀混合了由水1重量份、二乙三胺五乙酸三钠0.01重量份组成的水溶液。在60℃下干燥1小时后,于孔径710μm的JIS标准筛上进行过筛,然后均匀混合了0.3重量份的水滑石(产品名DHT-6;协和化学工业株式会社制造;Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式中x=0.25、m=0.50];体积平均粒径0.5μm)。如此,得到了颗粒状吸水剂(12-5)。颗粒状吸水剂(12-5)的诸物性示于表3、4、13中。表中,涂敷搅拌器试验后的150μm过筛颗粒的增加量是指,对颗粒状吸水剂进一步实施涂敷搅拌器试验后的、150μm过筛颗粒的增加量。通过该涂敷搅拌器试验来施加给颗粒状吸水剂的损伤,是以纸尿布等吸收体在制造时受到的工艺损伤为准来设想的。
[制造例12-6]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-1-NC;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O[通式中x=0.33、m=0.5];体积平均粒径0.58μm)来替代制造例12-5的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(12-6)。颗粒状吸水剂(12-6)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例12-7]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-P;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O[通式中x=0.69、m=0.54];体积平均粒径0.45μm)来替代制造例12-5的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(12-7)。颗粒状吸水剂(12-7)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例12-8]
除了混合了0.5重量份的磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制造的CAS No.7758-87-4)来替代制造例12-5的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(12-8)。颗粒状吸水剂(12-8)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例13-1]
对制造例1中得到的吸水性树脂颗粒(1)100重量份进行了与制造例11-4同样的表面处理、以及添加剂的添加操作。如此得到了颗粒状吸水剂(13-1)。颗粒状吸水剂(13-1)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例13-2]
将制造例13-1的表面处理条件变更如下。
对吸水性树脂颗粒(1)100重量份进行了与制造例11-5同样的表面处理、以及添加剂的添加操作。如此得到了颗粒状吸水剂(13-2)。颗粒状吸水剂(13-2)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例14]
对制造例3中得到的吸水性树脂颗粒(3)100重量份进行了与制造例11-5同样的表面处理、以及添加剂的添加操作。如此得到了颗粒状吸水剂(14)。颗粒状吸水剂(14)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例15]
除了使用了孔径750μm的筛子来替代制造例11-1中所用的孔径710μm的筛子以外,均进行了与制造例11-1相同的凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级操作。如此得到的吸水性树脂颗粒(15)的重均粒径(D50)为385μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.35,CRC为48.3g/g,150μm过筛颗粒(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.3重量%。
接着,对吸水性树脂颗粒(15)100重量份进行了与制造例11-6同样的表面处理、以及添加剂的添加操作。如此得到了颗粒状吸水剂(15)。颗粒状吸水剂(15)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例16]
除了使用了850μm的筛子来替代制造例13-1中所用的孔径710μm的筛子以外,均进行了与制造例13-1相同的凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级操作。如此得到的吸水性树脂颗粒(16)的重均粒径(D50)为428μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.35,CRC为42.8g/g,150μm过筛颗粒(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.3重量%。
接着,对吸水性树脂颗粒(16)100重量份进行了与制造例11-7同样的表面处理、以及添加剂的添加操作。如此得到了颗粒状吸水剂(16)。颗粒状吸水剂(16)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例17]
除了使用了750μm的筛子来替代制造例13-1中所用的孔径710μm的筛子以外,均进行了与制造例13-1相同的凝胶粉碎、干燥、粉碎、分级操作。如此得到的吸水性树脂颗粒(17)的重均粒径(D50)为386μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.35,CRC为42.6g/g,150μm过筛颗粒(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.3重量%。
接着,对吸水性树脂颗粒(17)100重量份进行了与制造例11-8同样的表面处理、以及添加剂的添加操作。如此得到了颗粒状吸水剂(17)。颗粒状吸水剂(17)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例18]
(凝胶粉碎)
将上述制造例6中得到的含水凝胶(6)提供给螺旋挤压机来进行了凝胶粉碎。作为该螺旋挤压机,使用了在头端部具备了直径100mm、孔径8mm、开孔数54个、厚10mm的多孔板且螺杆轴的外径为86mm的绞肉机。在将该绞肉机的螺杆轴转数设定为130rpm的状态下,以4640g/分钟来提供含水凝胶(6),同时还以83g/分钟来提供了水蒸汽。其中,凝胶粉碎能量(GGE)为32.3J/g,GGE(2)为17.8J/g。另外,凝胶粉碎前的含水凝胶(6)的温度为80℃,凝胶粉碎后的粉碎凝胶、即颗粒状含水凝胶(18)的温度上升到了84℃。
经上述凝胶粉碎工序而得到的颗粒状含水凝胶(18)的树脂固体成分量为47.5重量%,重均粒径(D50)为820μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.94。该凝胶粉碎工序的条件示于表11中,颗粒状含水凝胶(18)的物性示于表12中。
(干燥)
接着,在凝胶粉碎结束后的1分钟内,将上述颗粒状含水凝胶(18)散布到通气板上(此时的颗粒状含水凝胶(18)的温度为80℃),然后以185℃来进行30分钟的干燥,得到了干燥聚合物(18)。热风在与通气带前进方向相垂直的方向上的平均风速为1.0m/s。这里,该热风的风速是使用日本KANOMAX株式会社制造的恒温热式风速仪ANEMOMASTER6162来测定的。
(粉碎·分级)
接着,将经上述干燥工序而得到的干燥聚合物(18)全部提供给3段式辊磨机来进行了粉碎(粉碎工序)。之后,进而用孔径710μm的JIS标准筛及孔径175μm的JIS标准筛来进行分级,从而得到了无规破碎状的吸水性树脂颗粒(18)。吸水性树脂颗粒(18)的重均粒径(D50)为356μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.32,CRC为48.3g/g,150μm过筛颗粒(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.4重量%。
(表面处理、添加剂的添加)
接着,向上述吸水性树脂颗粒(18)100重量份,均匀混合了由乙二醇二缩水甘油醚0.025重量份、碳酸亚乙酯0.4重量份、丙二醇0.6重量份、以及去离子水3.0重量份组成的(共价键性)表面交联剂溶液,并在190℃下进行了30分钟左右的加热处理,以使获得的吸水性树脂粉末(18)的CRC达到38~39g/g。之后进行冷却,并实施上述涂敷搅拌器试验,由此对其施加了与制造工艺同等的损伤,然后向吸水性树脂颗粒100重量份均匀混合了由水1重量份、二乙三胺五乙酸三钠0.01重量份组成的水溶液。在60℃下干燥1小时后,于孔径710μm的JIS标准筛上进行过筛,然后均匀添加了二氧化硅(产品名AEROSIL200、日本AEROSIL株式会社制造)0.4重量份。如此,得到了颗粒状吸水剂(18)。颗粒状吸水剂(18)的诸物性示于表3、4、13中。表中,涂敷搅拌器试验后的150μm过筛颗粒的增加量是指,对颗粒状吸水剂进一步实施涂敷搅拌器试验后的、150μm过筛颗粒的增加量。通过该涂敷搅拌器试验来施加给颗粒状吸水剂的损伤,是以纸尿布等吸收体在制造时受到的工艺损伤为准来设想的。
[制造例19]
将制造例18中得到的干燥聚合物(18)全部提供给3段式辊磨机来进行粉碎(粉碎工序),之后进而用孔径850μm的筛子及孔径256μm的筛子来进行分级,从而得到了无规破碎状的吸水性树脂颗粒(19)。吸水性树脂颗粒(19)的重均粒径(D50)为447μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.29,CRC为48.8g/g,150μm过筛颗粒(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.2重量%。
接着,对吸水性树脂颗粒(19)进行了与制造例18中针对吸水性树脂颗粒(18)所进行的操作相同的操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(19)。颗粒状吸水剂(19)的诸物性示于表3、4、13中。表中,涂敷搅拌器试验后的150μm过筛颗粒的增加量是指,对颗粒状吸水剂进一步实施涂敷搅拌器试验后的、150μm过筛颗粒的增加量。通过该涂敷搅拌器试验来施加给颗粒状吸水剂的损伤,是以纸尿布等吸收体在制造时受到的工艺损伤为准来设想的。
[制造例20]
使用上述制造例g中得到的含水凝胶(7),进行了与制造例7同样的操作。其中,凝胶粉碎能量(GGE)为35.2J/g,GGE(2)为20.1J/g。另外,凝胶粉碎前的含水凝胶(7)的温度为80℃,凝胶粉碎后的粉碎凝胶、即颗粒状含水凝胶(20)的温度上升到了86℃。
经凝胶粉碎工序而得到的颗粒状含水凝胶(20)的树脂固体成分量为46.6重量%,重均粒径(D50)为601μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.97。该凝胶粉碎工序的条件示于表11中,颗粒状含水凝胶(20)的物性示于表12中。
通过对颗粒状含水凝胶(20)进行干燥、粉碎、分级而得到的吸水性树脂颗粒(20)的重均粒径(D50)为360μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.32、CRC为49.6g/g,150μm过筛颗粒(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.3重量%。
对吸水性树脂颗粒(20)进行与制造例7同样的表面处理、以及添加剂的添加,从而得到了颗粒状吸水剂(20)。颗粒状吸水剂(20)的诸物性示于表3、4、13中。表中,涂敷搅拌器试验后的150μm过筛颗粒的增加量是指,对颗粒状吸水剂进一步实施涂敷搅拌器试验后的、150μm过筛颗粒的增加量。通过该涂敷搅拌器试验来施加给颗粒状吸水剂的损伤,是以纸尿布等吸收体在制造时受到的工艺损伤为准来设想的。
[制造例21-1]
向制造例18中得到的吸水性树脂颗粒(18)100重量份,均匀混合了由乙二醇二缩水甘油醚0.025重量份、碳酸亚乙酯0.4重量份、丙二醇0.6重量份、以及去离子水3.0重量份组成的(共价键性)表面交联剂溶液,并在175℃下进行了40分钟左右的加热处理。此时,是以获得的吸水性树脂粉末(21)的CRC达到38~39g/g的方式来加热处理的。之后进行冷却,并实施上述涂敷搅拌器试验,由此对其施加了与制造工艺同等的损伤,然后向吸水性树脂颗粒100重量份均匀混合了由水1重量份、二乙三胺五乙酸三钠0.01重量份组成的水溶液。在60℃下干燥1小时后,于孔径710μm的JIS标准筛上进行过筛,然后均匀混合了0.3重量份的水滑石(产品名DHT-6;协和化学工业株式会社制造;Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式中x=0.25、m=0.50];体积平均粒径0.5μm)。如此,得到了颗粒状吸水剂(21-1)。颗粒状吸水剂(21-1)的诸物性示于表3、4、13中。
表中,涂敷搅拌器试验后的150μm过筛颗粒的增加量是指,对颗粒状吸水剂进一步实施涂敷搅拌器试验后的、150μm过筛颗粒的增加量。通过该涂敷搅拌器试验来施加给颗粒状吸水剂的损伤,是以纸尿布等吸收体在制造时受到的工艺损伤为准来设想的。另外,经XRD测定,颗粒状吸水剂(21-1)中水滑石的含量为0.3重量%。另外,经粒度测定,颗粒状吸水剂(21-1)表面上存在的水滑石的平均粒径为0.5μm。
[制造例21-2]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-1-NC;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O[通式中x=0.33、m=0.5];体积平均粒径0.58μm)来替代制造例21-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(21-2)。颗粒状吸水剂(21-2)的诸物性示于表3、4、13中。另外,经XRD测定,颗粒状吸水剂(21-2)中水滑石的含量为0.3重量%。另外,经粒度测定,颗粒状吸水剂(21-2)表面上存在的水滑石的平均粒径为0.58μm。
[制造例21-3]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-P;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O[通式中x=0.69、m=0.54];体积平均粒径0.45μm)来替代制造例21-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(21-3)。颗粒状吸水剂(21-3)的诸物性示于表3、4、13中。另外,经XRD测定,颗粒状吸水剂(21-3)中水滑石的含量为0.3重量%。另外,经粒度测定,颗粒状吸水剂(21-3)表面上存在的水滑石的平均粒径为0.45μm。
[制造例21-4]
除了混合了0.5重量份的磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制造的CAS No.7758-87-4)来替代制造例21-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(21-4)。颗粒状吸水剂(21-4)的诸物性示于表3、4、13中。另外,经粒度测定,颗粒状吸水剂(21-4)表面上存在的磷酸三钙的微晶径为0.04μm,平均一次粒径为0.04μm。
[制造例22-1]
变更了吸水性树脂颗粒及表面处理条件,实施了与制造例21-1同样的操作。具体而言,使用制造例20中得到的吸水性树脂颗粒(20)来替代了吸水性树脂颗粒(18),且对表面处理条件进行了如下变更。即,向吸水性树脂颗粒(20)100重量份,均匀混合了由乙二醇二缩水甘油醚0.030重量份、丙二醇1.0重量份、以及去离子水3.0重量份组成的(共价键性)表面交联剂溶液,并在100℃下进行了45分钟左右的加热处理。此时,是以获得的吸水性树脂粉末(22)的CRC达到35~36g/g的方式来加热处理的。之后进行冷却,并实施上述涂敷搅拌器试验,由此对其施加了与制造工艺同等的损伤,然后向吸水性树脂颗粒100重量份均匀混合了由水1重量份、二乙三胺五乙酸三钠0.01重量份组成的水溶液。在60℃下干燥1小时后,于孔径710μm的JIS标准筛上进行过筛,然后均匀混合了0.3重量份的水滑石(产品名DHT-6;协和化学工业株式会社制造;Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式中x=0.25、m=0.50];体积平均粒径0.5μm)。如此,得到了颗粒状吸水剂(22-1)。颗粒状吸水剂(22-1)的诸物性示于表3、4、13中。表中,涂敷搅拌器试验后的150μm过筛颗粒的增加量是指,对颗粒状吸水剂进一步实施涂敷搅拌器试验后的、150μm过筛颗粒的增加量。通过该涂敷搅拌器试验来施加给颗粒状吸水剂的损伤,是以纸尿布等吸收体在制造时受到的工艺损伤为准来设想的。
[制造例22-2]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-1-NC;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O[通式中x=0.33、m=0.5];体积平均粒径0.58μm)来替代制造例22-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(22-2)。颗粒状吸水剂(22-2)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例22-3]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-P;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O[通式中x=0.69、m=0.54];体积平均粒径0.45μm)来替代制造例22-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(22-3)。颗粒状吸水剂(22-3)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例22-4]
除了混合了0.5重量份的磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制造的CAS No.7758-87-4)来替代制造例22-1的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了颗粒状吸水剂(22-4)。颗粒状吸水剂(22-4)的诸物性示于表3、4、13中。
[制造例23]
除变更为下述条件外,对上述制造例1中得到的吸水性树脂粉末(1)进行了与制造例1同样的表面交联、以及添加剂的添加,得到了颗粒状吸水剂(23)。条件变更为:将制造例1中的加热处理时间从30分钟变更为45分钟。
之后,通过进行与制造例1同样的操作,得到了颗粒状吸水剂(23)。颗粒状吸水剂(23)的物性示于前文中列出的表3~5中。
[制造例24]
不使用由二乙三胺五乙酸三钠0.01质量份及去离子水1质量份组成的螯合剂水溶液(1)1.01质量份,而是替代使用了由二乙三胺五乙酸三钠0.01质量份、聚氧乙烯(20)山梨聚糖单硬脂酯0.002质量份、以及去离子水1质量份组成的螯合剂水溶液(2)1.03质量份,除此以外,进行了与制造例2同样的操作。如此得到了颗粒状吸水剂(24)。颗粒状吸水剂(24)的物性示于前文中列出的表3~4中。
[比较制造例4]
使用比较制造例1中得到的比较颗粒状含水凝胶(1),进行了与制造例11-1同样的干燥、粉碎、分级操作,得到了无规破碎状的比较吸水性树脂颗粒(4)。比较吸水性树脂颗粒(4)的重均粒径(D50)为350μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.32,CRC为41.9g/g,150μm过筛颗粒(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.5重量%。
接着,使用上述比较吸水性树脂颗粒(4),进行了制造例11-1相同的表面处理、以及添加剂的添加。如此,得到了比较颗粒状吸水剂(4)。比较颗粒状吸水剂(4)的诸物性示于表3、4、13中。
[比较制造例5]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-1-NC;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O[通式中x=0.33、m=0.5];体积平均粒径0.58μm)来替代比较制造例4的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了比较颗粒状吸水剂(5)。比较颗粒状吸水剂(5)的诸物性示于表3、4、13中。
[比较制造例6]
除了混合了0.3重量份的水滑石(产品名HT-P;堺化学工业株式会社制造;化学式Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O[通式中x=0.69、m=0.54];体积平均粒径0.45μm)来替代比较制造例4的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了比较颗粒状吸水剂(6)。比较颗粒状吸水剂(6)的诸物性示于表3、4、13中。
[比较制造例7]
除了混合了0.5重量份的磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制造的CAS No.7758-87-4)来替代比较制造例4的水滑石(产品名DHT-6)以外,均同样地进行了操作。如此,得到了比较颗粒状吸水剂(7)。比较颗粒状吸水剂(7)的诸物性示于表3、4、13中。
[比较制造例8]
除了下述操作以外,均进行了与制造例1同样的操作。即,使用了上述制造例h中得到的含水凝胶(8)来替代含水凝胶(1),并将螺旋挤压机的头端部的多孔板的孔径变更为了12.5mm。其中,凝胶粉碎能量(GGE)为19.1J/g,GGE(2)为7.4J/g。另外,凝胶粉碎前的含水凝胶(8)的温度为82℃,凝胶粉碎后的粉碎凝胶、即比较颗粒状含水凝胶(8)的温度上升到了84℃。
经上述凝胶粉碎工序而得到的比较颗粒状含水凝胶(8)的树脂固体成分量为52.6重量%,重均粒径(D50)为1223μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为1.28。该凝胶粉碎工序的条件示于表11中,比较颗粒状含水凝胶(8)的物性示于表12中。
接着,进行了与制造例3同样的干燥、粉碎、分级操作,得到了无规破碎状的比较吸水性树脂颗粒(8)。比较吸水性树脂颗粒(8)的重均粒径(D50)为426μm,粒度分布的对数标准差(σζ)为0.34,CRC为36.2g/g,150μm过筛颗粒(筛过150μm孔径筛的颗粒的比例)为0.3重量%。
接着,使用上述比较吸水性树脂颗粒(8),进行了与制造例1相同的表面处理、以及添加剂的添加。如此,得到了比较颗粒状吸水剂(8)。比较颗粒状吸水剂(8)的诸物性示于表3、4、13中。
〔表11〕
Figure BDA0002172961420001271
〔表12〕
Figure BDA0002172961420001281
〔表13-1〕
Figure BDA0002172961420001291
〔表13-2〕
表13的续表
Figure BDA0002172961420001301
(分析)
关于上述制造例1~24、及比较制造例1~8,若对表3及表4中各自示出的DRC 5min及重均粒径(D50)进行标绘后,则可得到图22所示的结果。就制造例6~10来看,可发现DRC5min与D50之间具有线性关系。关于比较制造例1~3及制造例1~5,也可发现同样的线性关系。从这些数据中不难看出,若D50增大,则DRC 5min降低。
将制造例6~10与比较制造例1~3进行比较可知,制造例6~10在全体结果中具有较高的5min DRC值。
为了区分制造例1~10的这种在全体结果中具有较高5min DRC值颗粒状吸水剂、以及比较制造例1~3的这种在全体结果中具有较低5min DRC值的颗粒状吸水剂,本发明中引入了上述DRC一般指数。
DRC一般指数(Index of DRC)=(K-DRC 5min(g/g))/(D50(μm)/1000)
(其中,K为任意的常数)。
作为一个代表例,若K=49,则可得出表示DRC指数的以下式子。
K=49时,
DRC指数(Index of DRC)=(49-DRC5min(g/g))/(D50(μm)/1000)。
于是,制造例6~10的DRC指数的值为5~14,而比较制造例1~3的DRC指数的值为43~46。由此显然可以看出制造例的颗粒状吸水剂与比较制造例的颗粒状吸水剂之间的物性差异。制造例1~5的DRC指数的值为16~25。根据DRC指数,能容易地判断出具有优选物性的颗粒状吸水剂。
另外,制造例11-1~17的DRC指数的值为14~30,而比较制造例4~7的DRC指数的值为49~52。由此显然可以看出制造例的颗粒状吸水剂与比较制造例的颗粒状吸水剂之间的物性差异。这些例子也同样,能够根据DRC指数来容易地判断出具有优选物性的颗粒状吸水剂。
如上述制造例11-1~17所示,本发明的颗粒状吸水剂具有高CRC值、高AAP值、低DRC指数、及0重量%的B.R.值。而与此相比,可以看出比较制造例4~7的DRC指数超过了49,不具备高吸水速度。
如上述制造例18~22-4所示,即使聚合时含有苹果酸,本发明的颗粒状吸水剂仍具有高CRC值、高AAP值、低DRC指数、以及0重量%的B.R.值。而与此相比,可以看出比较制造例8的DRC指数超过了47,不具备高吸水速度。
在制造例23中,均匀混入了制造例1的(共价键性)表面交联剂溶液之后的加热处理时间从30分钟改为了45分钟,其结果与制造例1相比,虽CRC减少了2.3g/g,但AAP、60分钟扩散吸收倍率、10分钟扩散吸收倍率、及SFC的值有所增加。本领域技术人员能通过适当设定条件来获得具有期望的物性的颗粒状吸水剂。
表13中示出了使用各颗粒状吸水剂而制得的吸收体的逆渗量。可知,当使用了制造例中的颗粒状吸水剂时,吸收体的逆渗量的值为2.1g~4.9g,而与此相比,当使用了比较制造例中的颗粒状吸水剂时,吸收体的逆渗量为14.5g以上。从中可以看出,本发明的颗粒状吸水剂具有低逆渗量且Re-wet有所改进。
以高凝胶粉碎能量粉碎高含水率的含水凝胶来制造的本发明的颗粒状吸水剂具有优越的物性。离心下维持量(CRC)为30~50g/g,具有高吸水倍率。5分钟浸渍下维持容量值(DRC 5min)呈较高值,实现了高吸水速度。上述表3中示出了每种粒度的DRC 5min,从全体上看每种粒度时也表现出了较高的DRC 5min。本发明的颗粒状吸水剂能够进而具备下述优越物性中的1种以上,优选具有全部的优越物性:表面张力、颗粒形状、YI值、着色促进试验后YI值、吸湿流动性(B.R.)、可溶水成分量(Ext)、劣化可溶成分量、加压下吸水倍率(AAP)、GCA(Gel Capillary Absorption)、内部气泡率、耐损伤性涂敷搅拌器试验、毛体积比重、60分钟扩散吸收倍率、10分钟扩散吸收倍率、及逆渗量。
本发明的颗粒状吸水剂具有高AAP值和低DRC指数。这说明本发明的颗粒状吸水剂能够兼具高吸水倍率和高吸水速度,且具有优越的高加压下吸水量。本发明的颗粒状吸水剂表现出了低B.R.值,这说明还具备优越的吸湿流动性。本发明能够提供一种以往所不可能获得的、兼具高吸水倍率和高吸水速度且高湿条件下的粘连抑制度(吸湿流动性)及/或高加压下吸水量也优越的颗粒状吸水剂。
以上虽然通过本发明的优选实施方式来举例说明的本发明,但应理解的是,本发明的范围仅通过请求的保护范围来解释。关于本说明书中引用的专利文献、专利申请文献及其他文献,其内容本身与本说明书中具体描述的那样,应理解为其内容应作为参照来援引于本说明书中。
[产业上的可利用性]
使用了本发明的吸水性片的卫生物品(尤其是纸尿布)可发挥比以往优越的吸水性能。因此,本发明能用于纸尿布、生理卫生巾等卫生材料、乃至宠物用吸液片、阻水材等各种领域。

Claims (38)

1.一种吸水性片,其中,
该吸水性片具备第1基材、第2基材、及夹持在所述第1基材与第2基材之间的颗粒状吸水剂,
所述第1基材及第2基材中的至少一者为透水性基材,
所述颗粒状吸水剂的主成分为聚丙烯酸系及/或其盐系吸水性树脂,
所述颗粒状吸水剂的至少一部分满足下列物性(1)、(2)、(3):
(1)离心下维持量CRC为30g/g~50g/g;
(2)质均粒径D50为200μm~600μm;
(3)下式(a)所规定的DRC指数为30以下,
DRC指数=(49-5分钟DRC值)/(D50/1000)…式(a),
所述5分钟DRC值是:在23±0.5℃、无加压下、所述颗粒状吸水剂吸液0.90质量%的食盐水5分钟后的食盐水吸收量相对于吸液前的所述颗粒状吸水剂的质量的比,所述吸液以从收纳在容器内的所述颗粒状吸水剂的底面吸起所述食盐水的方式进行。
2.根据权利要求1所述的吸水性片,其中,
所述颗粒状吸水剂包括偏重位于所述第1基材附近的第1颗粒状吸水剂、以及偏重位于所述第2基材附近的第2颗粒状吸水剂,
所述第2颗粒状吸水剂满足所述(1)、(2)、(3)的条件。
3.根据权利要求2所述的吸水性片,其中,
所述第1颗粒状吸水剂满足所述(1)、(2)的条件,并且所述第1颗粒状吸水剂的由所述(3)中式(a)所规定的DRC指数为50以下。
4.根据权利要求2所述的吸水性片,其中,
所述第1颗粒状吸水剂的DRC指数为43以下。
5.根据权利要求2所述的吸水性片,其中,
所述第1颗粒状吸水剂的DRC指数超过0且为43以下。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述第1基材为透水性基材。
7.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
在所述吸水性片组装入卫生物品中使用的情况下,所述第1基材用以配置在与穿戴该卫生物品的人体相接触的一侧。
8.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述颗粒状吸水剂通过粘接剂固定在基材上。
9.根据权利要求8所述的吸水性片,其中,
所述粘接剂为热熔粘接剂。
10.根据权利要求9所述的吸水性片,其中,
所述热熔粘接剂的用量为每单片吸水性片中所用的全部颗粒状吸水剂的质量的0.01~2.0质量倍。
11.根据权利要求8所述的吸水性片,其中,
所述粘接剂为选自乙烯-乙酸乙烯共聚物粘接剂、苯乙烯系弹性体粘接剂、聚烯烃系粘接剂及聚酯系粘接剂中的至少一种。
12.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
每单片所述吸水性片中所用的颗粒状吸水剂相对于该吸水性片单位面积的含量为100~1000g/m2
13.根据权利要求2~5中任一项所述的吸水性片,其中,
第1基材每单位面积上的第1颗粒状吸水剂的含量为第2基材每单位面积上的第2颗粒状吸水剂的含量以下。
14.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述透水性基材的透水指数为20~100。
15.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述透水性基材为亲水性无纺布。
16.根据权利要求15所述的吸水性片,其中,
所述亲水性无纺布的单位面积质量为25g/m2以上。
17.根据权利要求15所述的吸水性片,其中,
所述亲水性无纺布由选自人造丝纤维、聚烯烃纤维、聚酯纤维及纸浆纤维中的至少1种构成。
18.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述吸水性片除了具备所述第1基材及第2基材,还具备1片以上的中间基材,
所述颗粒状吸水剂包括偏重位于所述第1基材附近的第1颗粒状吸水剂、以及偏重位于所述第2基材附近的第2颗粒状吸水剂,
所述第1颗粒状吸水剂位于所述第1基材与所述中间基材彼此间对置的两表面的附近、以及该基材中,
所述第2颗粒状吸水剂位于所述第2基材与所述中间基材彼此间对置的两表面的附近、以及该基材中。
19.根据权利要求18所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂在所述吸水性片中位于:所述第2基材与所述中间基材彼此间对置的两表面的附近、以及该基材中。
20.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述吸水性片还包含具有与权利要求1所述的颗粒状吸水剂不同的颗粒形状或吸水特性的颗粒状吸水剂。
21.根据权利要求18所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂在所述吸水性片中位于:所述第2基材与所述中间基材彼此间对置的两表面附近、以及该基材中;
具有与该颗粒状吸水剂不同的颗粒形状或吸水特性的颗粒状吸水剂在所述吸水性片中位于:所述第1基材与所述中间基材彼此间对置的两表面的附近、以及该基材中。
22.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述颗粒状吸水剂包括偏重位于所述第1基材附近的第1颗粒状吸水剂、以及偏重位于所述第2基材附近的第2颗粒状吸水剂,
所述第1颗粒状吸水剂的形状为无规破碎状,
所述第2颗粒状吸水剂的形状为球状或球状造粒物。
23.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述吸水性片在干燥状态下的厚度为5mm以下。
24.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述吸水性片的表面具有浮雕区域。
25.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
所述吸水性片在其长边方向上具有不存在颗粒状吸水剂的区域。
26.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的DRC指数为20以下。
27.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的食盐水导流性SFC低于30(×10-7·cm3·s·g-1)。
28.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的表面张力为65mN/m以上。
29.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的颗粒形状为无规破碎状。
30.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的吸湿流动性B.R.为50质量%以下。
31.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的可溶水成分量Ext为25质量%以下。
32.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的劣化可溶成分量为30质量%以下。
33.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的2.06kPa加压下的吸水倍率为18g/g以上。
34.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的2.06kPa加压下的吸水倍率为26g/g以上。
35.根据权利要求1~5中任一项所述的吸水性片,其中,
权利要求1所述的颗粒状吸水剂的扩散吸收倍率DAP为16g/g以上。
36.一种长条状吸水性片,其中,
该长条状吸水性片通过由权利要求1~35中任一项所述的吸水性片连成长条状而成,
该长条状吸水性片的第1基材与第2基材能够区分。
37.一种吸收性物品,其中,
该吸收性物品通过用液体透过性片及液体不透过性片夹持权利要求1~35中任一项所述的吸水性片而成。
38.根据权利要求37所述的吸收性物品,其中,
所述吸收性物品所具备的所述吸水性片配置为:在该吸收性物品的使用时,所述第1基材比所述第2基材先接触液体。
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