CN114080414A - 提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的方法及制造吸水性树脂颗粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高粉体的载荷下吸水量的方法，该方法包括一边对包含吸水性树脂颗粒的粉体施加载荷，一边振动粉体的工序。被振动的粉体受到的加速度的最大值可以为0.050～4.0G。

Description

提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的方法及制造吸水性树 脂颗粒的方法
技术领域
本发明涉及一种提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的方法及制造吸水性树脂颗粒的方法。
背景技术
吸水性树脂颗粒广泛用于卫生材料等领域。对于吸水性树脂颗粒而言，要求即使在载荷下或加压下也维持大的吸水量(例如，专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-212301号公报
专利文献2：日本特开2011-231255号公报
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明一方面提供一种能够轻松提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的方法。
解决技术问题的技术手段
本发明一方面涉及一种提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的方法，该方法包括一边对包含多个吸水性树脂颗粒的粉体施加载荷，一边振动粉体的工序。
本发明另一方面涉及一种制造吸水性树脂颗粒的方法，其包括通过上述方法提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的工序。
发明效果
本发明一方面能够轻松提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量。
附图说明
图1是示出振动包含吸水性树脂颗粒的粉体的工序的一实施方案的示意图。
图2是示出测定吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的方法的示意图。
图3是示出载荷下吸水量与对包含吸水性树脂颗粒的粉体施加的压力之间的关系的图表。
具体实施方式
以下，对本发明的若干实施方案进行详细说明。然而，本发明并不限定于以下的实施方案。
在本说明书中，“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸及甲基丙烯酸这两者。“丙烯酸酯”及“甲基丙烯酸酯”也同样表述为“(甲基)丙烯酸酯”。其他类似的术语也相同。“(聚)”是指有前缀“聚”和没有前缀“聚”的这两种情况。在本说明书中区间性记载的数值范围中，某区间的数值范围的上限值或下限值能够与其他区间的数值范围的上限值或下限值任意组合。在本说明书中记载的数值范围中，可以将该数值范围的上限值或下限值替换为实施例中所示的值。“水溶性”是指在25℃下在水中显示5质量％以上的溶解性。本说明书中例示的材料可以单独使用一种，也可以组合使用两种以上。“生理盐水”是指0.9质量％氯化钠水溶液。
图1是示出振动包含多个吸水性树脂颗粒的粉体的工序的一实施方案的示意图。图1的方法中，振动收纳在容器3中的粉体1。容器3配置在支撑体5上，支撑体5振动，由此能够振动容器3内的粉体1。在振动期间，通过配置在容器3的上部的重物7对粉体1整体施加载荷。通过一边施加载荷，一边振动粉体1，可获得表现出更大的载荷下吸水量的吸水性树脂颗粒。粉体1典型地基本上仅由吸水性树脂颗粒构成，但在粉体1中也可以包含其他颗粒。吸水性树脂颗粒相对于粉体1的总量的比例可以为80～100质量％、90～100质量％或95～100质量％。
容器3只要能够收纳粉体1，且能够对粉体1施加载荷，则并无特别限定。容器3例如可以为木箱、瓦楞纸箱、塑料袋或布袋。若容器3为塑料袋或布袋这种柔软性的袋，则通过在容器3上搭载重物7，能够特别易于对粉体1施加载荷。容器3可以具有可开闭的盖部。该情况下，可以在盖部关闭的状态、即粉体1被密封在容器3中的状态下，振动粉体1。也可以一边运送收纳有粉体1的容器3，一边振动粉体1。
重物7对粉体1施加的载荷的大小并无特别限制，例如可以是对粉体1整体施加1.0～20.0kPa压力的大小。若对粉体1施加的压力在该范围内，则能够抑制构成粉体1的吸水性树脂颗粒的损伤，同时能够特别有效地提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量。从相同的角度出发，对粉体1整体施加的压力可以为2.5～15.0kPa或5.0～12.0kPa。例如，如在容器3为柔软性的袋，且通过在容器3上搭载的重物7对粉体1整体施加载荷的情况下，能够将处于收纳在容器3中的状态下的粉体1的水平投影面积视为基于重物7的载荷施加于粉体1的作用面积时，能够通过下述式计算压力。
压力＝重物质量/粉体的水平投影面积
对包含吸水性树脂颗粒的粉体施加载荷的方法，并不限定于在容器的上部搭载重物的方法。例如，也可通过将收纳有包含吸水性树脂颗粒的粉体的另一容器重叠的方法，对包含吸水性树脂颗粒的粉体施加载荷。
粉体1可以完全填满容器3，或者只要能够对粉体1适当地施加载荷，粉体1的量也可以在一定程度上少于容器3的容量。
为了振动包含吸水性树脂颗粒的粉体而收纳该粉体的容器的容积，并无特别限制，例如可以为10mL～2000L。被振动的粉体的总质量并无特别限制，例如可以为10g～2000kg。
被振动的粉体受到的加速度的最大值可以为0.050～4.0G。若加速度在该范围内，则具有载荷下吸水量更显著升高的趋势。从相同的角度出发，加速度的最大值可以为0.10～3.0G、0.30～2.5G、0.5～2.5G或1.0G～2.5G。能够根据用于振动的振动的振幅及频率计算加速度的最大值。
振动包含吸水性树脂颗粒的粉体的时间(振动时间)为吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量升高的长度即可，例如可以为10分钟以上、20分钟以上或30分钟以上，也可以为24小时以下。无需持续地振动收纳在容器中的粉体，可以在中途将振动停止1次以上而间歇地振动粉末。在间歇地振动吸水性树脂颗粒的情况下，振动时间合计在上述范围内即可。
振动后的吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量例如可以为15～30g/g。振动后的吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量相对于振动前的吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的比例可以为103％以上、105％以上或110％以上，也可以为150％以下。此处的载荷下吸水量为通过后述实施例中记载的方法测定的值。
吸水性树脂颗粒并无特别限定，可以为包含含有烯属不饱和单体作为单体单元的聚合物的颗粒。烯属不饱和单体可以为水溶性单体，作为其实例，可举出(甲基)丙烯酸及其盐、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸及其盐、(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、2-(甲基)丙烯酸羟乙酯、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、N,N-二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、以及二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺。烯属不饱和单体可以单独使用，也可以组合使用两种以上。当烯属不饱和单体具有羧基、氨基等官能团时，这些基团能够作为使聚合物进行交联的官能团而发挥作用。吸水性树脂颗粒可以为包含含有(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸的盐中的至少一种作为单体单元的聚合物的颗粒。
构成吸水性树脂颗粒的聚合物可以为交联聚合物。该情况下，聚合物可以通过自交联、基于与交联剂的反应的交联或这两种方式进行交联。吸水性树脂颗粒可以通过利用交联剂至少将其表层部分的聚合物进行交联而进行表面交联。经表面交联的吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量能够通过振动而大幅升高。有时将用于表面交联的交联剂称为表面交联剂。
作为交联剂的实例，可举出乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷、甘油、聚氧乙二醇、聚氧丙二醇、聚甘油等多元醇；(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)丙二醇二缩水甘油醚及(聚)甘油二缩水甘油醚等具有2个以上的环氧基的化合物；环氧氯丙烷、环氧溴丙烷及α-甲基环氧氯丙烷等卤化环氧化合物；2,4-甲苯二异氰酸酯及六亚甲基二异氰酸酯等具有2个以上的异氰酸酯基的化合物；1,2-乙烯基双噁唑啉等噁唑啉化合物；碳酸亚乙酯等碳酸酯化合物；及双[N,N-二(β-羟基乙基)]己二酰胺等羟基烷基酰胺化合物。交联剂可以包含(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)甘油二缩水甘油醚、(聚)甘油三缩水甘油醚、(聚)丙二醇聚缩水甘油醚及聚甘油聚缩水甘油醚等聚缩水甘油化合物。这些交联剂可以单独使用，也可以组合使用两种以上。
吸水性树脂颗粒除烯属不饱和单体的聚合物之外，还可以包含各种追加成分。作为追加成分的实例，可列举出凝胶稳定剂、金属螯合剂及流动性改进剂(润滑剂)。追加成分能够配置于包含聚合物的聚合物颗粒的内部、聚合物颗粒的表面或这两种部位。追加成分可以为流动性改进剂(润滑剂)。流动性改进剂可以包含无机颗粒。作为无机颗粒，例如可列举出无定形二氧化硅等二氧化硅颗粒。
吸水性树脂颗粒的形状并无特别限制，例如可以为大致球状，破碎状或粒状，也可以形成具有这些形状的一次颗粒凝聚而成的颗粒。吸水性树脂颗粒的中值粒径可以为250～850μm、300～700μm或300～600μm。
吸水性树脂颗粒例如能够通过包括如下工序的方法来制造：通过包括将包含烯属不饱和单体的单体进行聚合的方法而得到包含含有烯属不饱和单体作为单体单元的聚合物的吸水性树脂颗粒的工序；及通过上述实施方案的方法提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的工序。作为单体的聚合方法，能够选自例如反相悬浮聚合法、水溶液聚合法、本体聚合法及沉淀聚合法。从确保吸水性树脂颗粒的良好的吸水特性及易于控制聚合反应的角度出发，可以采用反相悬浮聚合法或水溶液聚合法。聚合中或聚合后的交联反应、基于粉碎的颗粒形成、干燥等工序可根据需要通过常规方法来进行。通过聚合及干燥后的颗粒与表面交联剂的反应，能够获得经表面交联的吸水性树脂颗粒。
使用载荷下吸水量得以提高的吸水性树脂颗粒，能够制造尿布等各种吸收性物品。
实施例
以下，举出实施例对本发明进行更具体的说明。然而，本发明并不限于这些实施例。
1.测量方法
1-1.由吸水性树脂颗粒构成的粉体的振实密度
使用粉体特性评价装置(Hosokawa Micron Group制造、型号：PT-X)，并以如下步骤测量由吸水性树脂颗粒构成的粉体的振实密度。振实密度的测量在室温(25℃±2℃)、湿度50％±10％的条件下进行。
对杯状容器(容积100mL、内径约50mm、高度约50mm)的空杯状态下的质量W0进行测量。接着，在容器的上部安装圆筒状的盖帽(内径为51mm、高度为51mm)。利用装置附属的勺子将100g粉体从盖帽的上方开口部放入容器中。然后，将容器搭载在敲击提升杆(tappinglift bar)(敲击装置)上，并通过冲程为18mm的180次敲击，对容器内的粉体施加冲击。之后，取下盖帽后，通过用刮板刮除来去除自容器的上方开口部隆起的部分的粉体。然后，对包含粉体的容器的质量W1进行测量。基于质量W0及质量W1，通过下述式求出振实密度。测量3次振实密度，将其平均值记录为由吸水性树脂颗粒构成的粉体的振实密度D[g/mL]。
振实密度[g/mL]＝(W1[g]－W0[g])/100[mL]
1-2.理论填充率
通过下述式求出将由吸水性树脂颗粒构成的粉体放入带拉链的聚乙烯袋内时的理论填充率。
理论填充率[％]＝{(X[g]/D[g/mL])/V[mL]}×100
式中，X为粉体的质量、D为粉体的振实密度、V为聚乙烯袋的容量。测量在对聚乙烯袋关闭了拉链的状态下能够填充的最大量的纯水的体积，并将其视为聚乙烯袋的最大容积。
1-3.载荷下吸水量(载荷：4.14kPa)
载荷下吸水量的测量在室温(25℃±2℃)、湿度50％±10％的条件下进行。图2是示出测量载荷下吸水量的方法的示意图。在内径12cm的培养皿17内放置玻璃过滤器19(直径9cm、厚度7mm、规格：ISO4793、P-250)。然后，在培养皿17中放入生理盐水20直至到达玻璃过滤器19的高度。将由质量X[g]的吸水性树脂颗粒构成的粉体1均匀地放入端部安装有255目筛布(尼龙网)13的缸体11(内径2.0cm：外径3.0cm：高度5.0cm)内。其中，X设为0.1000±0.0005g。在缸体内的粉体1上放置具有对粉体1施加4.14kPa压力的质量的圆筒状重物15。重物15具有比缸体内径稍小的外径，且在缸体内沿上下方向顺畅地移动。在该状态下，对整体的质量W1[g](粉体1、缸体11、筛布13及重物15的合计质量)进行测量。将收纳有粉体1及重物15的缸体11放置在培养皿17内的玻璃过滤器19上，并经1小时利用生理盐水20使粉体1溶胀。对溶胀后的粉体1、缸体11、筛布13及重物15的合计质量W2[g]进行测量。由吸水性树脂颗粒构成的粉体的干燥损失量A[％]也通过后述方法另行进行了测量。通过下式计算出载荷下吸水量。
载荷下吸水量[g/g]＝(W2－W1)/{X×(100－A)/100}
测量5次载荷下吸水量，并将所获得的测量值的平均值记录为吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量。根据该方法，通过去除干燥减量的变化对测量值的影响来测量载荷下吸水量。因此，即便在干燥减量有所增加或减少的情况下，也能够对载荷下吸水量的数值进行比较。
1-4.干燥减量
将2.0g由吸水性树脂颗粒构成的粉体装入预先设为恒重(W3(g))的铝箔盒(aluminum foil case)(8号)，并精确称量其质量W4(g)。用内部温度设定为105℃的热风干燥机(ADVANTEC CO.,LTD制造、型号：FV-320)将精确称量的粉体干燥2小时。使粉体在干燥器中放冷之后，将其质量W5(g)作为干燥质量进行测量。由以下式计算出吸水性树脂颗粒的干燥减量。
干燥减量(质量％)＝[{(W4－W3)－(W5－W3)}/(W4－W3)]×100
2.吸水性树脂颗粒
作为吸水性树脂颗粒，准备SUMITOMO SEIKA CHEMICALS CO.,LTD.制造的AQUAKEEP SA60SXII(产品名称、包含聚丙烯酸钠的颗粒)。由该吸水性树脂颗粒构成的粉体的振实密度为0.83g/mL。
3.振动试验
将由吸水性树脂颗粒构成的粉体填充在带拉链的聚乙烯袋(拉链内侧的尺寸：70mm×50mm、厚度为0.04mm、容量为35mL)中。所填充的粉体的量为29.05g，其为相当于100％的理论填充率的量。
将填充有粉体的聚乙烯袋以拉链部分位于侧面的朝向放置在JIS Z 8801用接收盘上。在放置于接收盘上的聚乙烯袋上搭载1.0kg、2.0kg、3.5kg或5.0kg的重物(底面：10×10cm)，并用粘着胶带将重物固定在聚乙烯袋上。将放置于接收盘上的聚乙烯袋的水平投影面积视为自重物对粉体施加载荷的作用面积，通过下述式估算对吸水性树脂颗粒的粉体整体施加的压力。
压力[kPa]＝重物质量[kg]/3500[mm2]×9.81×103
然后，使用将振动强度设为1或7的电磁振动式筛分振动机Octagon200(Endecotts公司制造)，对该接收盘施加30分钟包括垂直运动的振动，由此对粉体进行30分钟或300分钟的振动。粉体所受到的加速度的计算值在振动强度为1时最大为0.1G，在振动强度为7时最大为2.2G。对振动后的吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量进行测量。为了进行比较，对振动前的吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量也进行测量。
[表1]
Figure BDA0003449769000000091
表1中示出载荷下吸水量的测定结果。图3是示出载荷下吸水量与对粉体施加的压力之间的关系的图表。确认到通过在施加有载荷的状态下振动吸水性树脂颗粒的粉体，载荷下吸水量与振动前相比显著升高。
附图标记说明
1：包含吸水性树脂颗粒的粉体；3：容器；5：支撑体；7：重物。

Claims (5)

1.一种提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的方法，其包括一边对包含多个吸水性树脂颗粒的粉体施加载荷，一边振动所述粉体的工序。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述粉体在被振动的期间受到的加速度的最大值为0.050～4.0G。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，
振动所述粉体的时间合计为10分钟以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其中，
所述载荷以对所述粉体整体施加1.0～20.0kPa的压力的方式施加于所述粉体。
5.一种制造吸水性树脂颗粒的方法，其包括通过权利要求1～4中任一项所述的方法提高吸水性树脂颗粒的载荷下吸水量的工序。
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