DE202013012035U1

DE202013012035U1 - Superabsorberpolymer

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Publication number: DE202013012035U1
Application number: DE202013012035.5U
Authority: DE
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2012-04-25
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2015-02-09
Anticipated expiration: 2023-04-24
Also published as: CN105524206A; EP2826807A2; US9517446B2; CN105524206B; JP2017222875A; CN104334614B; CN105524207A; IN2014DN09075A; WO2013162255A2; US20160361704A1; JP6182206B2; KR101582241B1; JP2015515534A; CN105524207B; JP6535056B2; KR101447656B1; US20150087742A1; EP2826807A4; KR20140126280A; WO2013162255A3

Abstract

Superabsorberpolymer (SAP) mit einem SPAN-Wert von 1,2 oder weniger, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 1, und erfüllend die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last dargestellt durch die folgende mathematische Formel 2: [Mathematische Formel 1] SPAN = [D(90%) – D(10%)]/D(50%) ≤ 1,2wobei in der mathematischen Formel 1 D(90%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 90% wird, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet sind, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 unter Verwendung eines Laserteilchengrößenanalysators, D(10%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 10% wird, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet sind, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 unter Verwendung eines Laserteilchengrößenanalysators, und D(50%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 50% wird, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet sind, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 unter Verwendung eines Laserteilchengrößenanalysators, [Mathematische Formel 2] 1,0 > ARUL = AUP (10 min)/AUP (60 min) > 0,70wobei in der mathematischen Formel 2 ARUL die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last ist, AUP (10 min) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 10 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist, und AUP (60 min) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 60 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist [Mathematische Formel 3] AUP (g/g) = [Wb (g) – Wa (g)]/Gewicht des Absorberpolymers (g) wobei in der mathematischen Formel 3 Wa (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann, ist, und Wb (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers ist, bei dem Feuchtigkeit unter Last (0,7 psi) für eine gegebene Zeit von 10 Minuten oder 60 Minuten absorbiert ist, und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann.

Description

[TECHNISCHES GEBIET]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Superabsorberpolymer, das bezüglich des Anfangsabsorptionsvermögens überlegen ist und Feuchtigkeit bei Druck, sogar nach Ablauf von einiger Zeit, nicht abgibt.
[HINTERGRUND DER ERFINDUNG]
Superabsorberpolymer (SAP) ist ein synthetisches Polymermaterial mit einer Funktion zum Absorbieren von etwa dem 500-fachen bis etwa 1000-fachen des Eigengewichts an Wasser, und es ist unterschiedlich als Superabsorptionsmaterial (SAM), Absorbergelmaterial (AGM) und so weiter durch entwickelnde Unternehmen bezeichnet worden. Das SAP, das oben offenbart wird, wurde ursprünglich für Hygienegegenstände kommerzialisiert und wird nun in weitem Maße verwendet für eine Wasserkombinationserde für den Gartenbau, ein Wasserstopp-Material für das Bauwesen und das Baugewebe, ein Kinderbettlaken, ein Frischekonservierungsmittel in einem Nahrungsmittelverteilungsgebiet, ein Wickelmaterial und dergleichen zusätzlich zu den Hygieneeinrichtungen wie eine Papierwindel für ein Kind.
Ein inverses Suspensionspolymerisationsverfahren oder ein wässriges Polymerisationsverfahren ist als ein Verfahren zum Herstellen eines Superabsorberpolymers bekannt. Beispielsweise wird die inverse Suspensionspolymerisation in den japanischen Patentveröffentlichungen Sho56-161408 , Sho57-158209 , Sho57-198714 und so weiter offenbart. Als das wässrige Polymerisationsverfahren sind ein thermisches Polymerisationsverfahren, das ein Polymergel polymerisiert, während dieses in einem mit einer Spindel ausgerüsteten Kneter gebrochen und gekühlt wird, polymerisiert, und ein Photopolymerisationsverfahren, das eine hochkonzentrierte wässrige Lösung auf einem Band gegenüber UV-Strahlen und dergleichen exponiert, um die Polymerisation durchzuführen und dieses gleichzeitig zu trocknen, bekannt.
Ferner wird die Oberflächenbehandlung des durch die Verfahren der Polymerisation, Pulverisierung, Trocknung und endgültigen Pulverisierung erhaltenen Harzpulvers versucht, damit das Hydrogelpolymer bessere Eigenschaften aufweist, oder verschiedene Modifikationen in dem Verfahren werden versucht, um die Effizienz der Polymerisation, des Pulverisierens und des Trocknens zu verbessern.
Zwischenzeitlich sind die Teilchengröße, das Absorptionsvermögen und die Wasserhalteeigenschaft als wichtige Faktoren zum Evaluieren der Eigenschaften des SAP berücksichtigt worden, und viele Anstrengungen sind unternommen worden, um diese zu verbessern. Das Konzept der Absorptionsgeschwindigkeit wurde eingeführt, und die Geschwindigkeit der Absorption ist als die Absorptionsgeschwindigkeit gemessen unter Verwendung von Vortex evaluiert worden.
Jedoch erwähnten Verfahren aus dem Stand der Technik lediglich die Charakteristika jeder Eigenschaft, und sie erwähnten nicht den Synergieeffekt, wenn die Eigenschaften komplex miteinander kombiniert werden. Ferner haben existierende Verfahren hauptsächlich lediglich die Absorptionsgeschwindigkeit unter druckfreien Bedingungen des SAP erwähnt. Ferner haben sie bis jetzt nicht das SAP mit schneller Absorptionsgeschwindigkeit und gutem Empfinden beim Tragen zur gleichen Zeit bereitgestellt.
[DETAILS DER ERFINDUNG]
[AUFGABEN DER ERFINDUNG]
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Superabsorberpolymer (SAP) mit ausgezeichneter Eigenschaft und Absorptionsvermögen bereitzustellen, das insbesondere bei dem Anfangsabsorptionsvermögen überlegen ist und kaum Feuchtigkeit bei Druck, sogar nach Ablauf einer langen Zeit, abgibt, durch die Oberflächenbehandlung des SAP.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein SAP mit schneller Absorptionsgeschwindigkeit und ausgezeichnetem Tragekomfort zur gleichen Zeit bereitzustellen.
[MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABEN]
Die vorliegende Erfindung stellt ein Superabsorberpolymer (SAP) bereit, mit dem SPAN-Wert von 1,2 oder weniger, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 1, und erfüllend die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 2:
[Mathematische Formel 1]

SPAN = [D(90%) – D(10%)]/D(50%) ≤ 1,2 wobei in der mathematischen Formel 1 D(90%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 90% wird, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet sind, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 unter Verwendung eines Laserteilchengrößenanalysators, D(10%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 10% wird, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet sind, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 unter Verwendung eines Laserteilchengrößenanalysators, und D(50%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 50% wird, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet sind, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 unter Verwendung eines Laserteilchengrößenanalysators,

[Mathematische Formel 2]

1,0 > ARUL = AUP(10 min)/AUP (60 min) > 0,70 wobei in der mathematischen Formel 2 ARUL die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last ist, AUP (10 min) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 10 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist, und AUP (60 min) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 60 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist

[Mathematische Formel 3]

AUP (g/g) = [Wb (g) – Wa (g)]/Gewicht des Absorberpolymers (g) wobei in der mathematischen Formel 3 Wa (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann, ist, und Wb (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers ist, bei dem Feuchtigkeit unter Last (0,7 psi) für eine gegebene Zeit von 10 Minuten oder 60 Minuten absorbiert ist, und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann.

Das Superabsorberpolymer kann ein Basispolymerpulver umfassend ein vernetztes Polymer aus wenigstens teilweise neutralisiertem wasserlöslichem enthylenisch ungesättigtem Monomer einschließend eine Säuregruppe; und eine Oberflächenvernetzungsschicht gebildet auf dem Basispolymerpulver einschließen, wobei die Oberflächenvernetzungsschicht erhalten wird durch Vernetzen der Oberfläche des Basispolymerpulvers mit einer C₂-C₈-Verbindung auf Diolbasis oder Glykolbasis.
Bevorzugt ist für das Superabsorberpolymer vorgesehen, dass das wasserlösliche ethylenisch ungesättigte Monomer einschließt: wenigstens ein anionisches Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Krotonsäure, Itaconsäure, 2-Acryloylethansulfonsäure, 2-Methacryloylethansulfonsäure, 2-(Meth)acryloylpropansulfonsäure und 2-(Meth)acrylamid-2-methylpropansulfonsäure und Salzen derselben; wenigstens ein nicht-ionisches hydrophiles Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylamid, N-substituiertem (Meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat und Polyethylenglykol(meth)acrylat; oder wenigstens ein Amino-enthaltendes ungesättigtes Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (N,N)-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat und (N,N)-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid und einer quartären Verbindung derselben.
Bevorzugt umfasst das Basispolymerpulver das Pulver mit dem Durchmesser von 300 bis 600 μm in einer Menge von 50 Gew.-% oder mehr.
Dabei ist bevorzugt, dass das Basispolymerpulver das Pulver mit dem Durchmesser von 600 bis 850 μm in einer Menge von 7 Gew.-% oder mehr und das Pulver mit dem Durchmesser von 150 bis 300 μm in einer Menge von 7 Gew.-% oder mehr umfasst.
Bereitgestellt wird ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen des Superabsorberpolymers, das die Schritte einschließt:
Herstellen einer Monomerzusammensetzung einschließend ein wasserlösliches ethylenisch ungesättigtes Monomer und einen Polymerisationsinitator;
Herstellen eines Hydrogelpolymers durch Polymerisieren der Monomerzusammensetzung in einem Polymerisationsreaktor;
Trocknen und Pulverisieren des Hydrogelpolymers;
Klassieren des pulverisierten Hydrogelpolymers; und
Behandeln der Oberfläche des Hydrogelpolymers durch Sprühen einer Oberflächenbehandlungslösung einschließend Wasser und ein Oberflächenvernetzungsmittel auf jedes der klassierten Hydrogelpolymerteilchen.
Hier kann das Oberflächenvernetzungsmittel eine C₂-C₈-Verbindung auf Diolbasis oder Glykolbasis sein.
Und die Oberflächenbehandlungslösung kann ferner ein oder mehrere organische Lösungsmittel einschließen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Ethanol, Methanol, Isopropylalkohol, Ethylenglykol, Propylenglykol, Polyethylenglykol und Polypropylenglykol.
Die Oberflächenbehandlungslösung kann 0,1 bis 10 Gew.-% des Oberflächenvernetzungsmittels einschließen.
Das Oberflächenvernetzungsmittel kann durch eine Leitungsform oder eine Düse verwendet werden, jedoch ist es bevorzugt, dass die Lösung auf die Oberfläche des Hydrogelpolymers durch die Düse gesprüht wird.
Ferner kann der Schritt des Behandelns der Oberfläche die Schritte des Zuführens des klassierten Hydrogelpolymers zu einem Oberflächenvernetzungsreaktor und des Durchführens einer Oberflächenvernetzungsreaktion des Hydrogelpolymers bei 120 bis 250°C für 10 bis 120 Minuten einschließen.
Und der Schritt des Trocknens und Pulverisierens des Hydrogelpolymers kann durchgeführt werden, so dass die Teilchengröße des getrockneten Hydrogelpolymers 150 bis 850 μm wird.
Ferner kann der Klassierungsschritt die Schritte einschließen:
Klassieren des pulverisierten Hydrogelpolymers in zwei Klassen der Teilchengröße unter 150 μm und der Teilchengröße von 150 μm bis 850 μm;
Klassieren des pulverisierten Hydrogelpolymers in drei Klassen der Teilchengröße unter 150 μm, der Teilchengröße von 150 μm oder mehr und unter 300 μm und der Teilchengröße von 300 μm bis 850 μm; oder
Klassieren des pulverisierten Hydrogelpolymers in vier Klassen der Teilchengröße unter 150 μm, der Teilchengröße von 150 μm oder mehr und unter 300 m, der Teilchengröße von 300 μm oder mehr und unter 600 μm und der Teilchengröße von 600 μm bis 850 μm.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Pulverisierens und Klassierens des Hydrogelpolymers in die Teilchen mit der Teilchengröße von 150 bis 850 μm nach dem Schritt des Behandelns der Oberfläche des Hydrogelpolymers einschließen.
Das Verfahren kann ferner den Schritt des Pulverisierens des Hydrogelpolymers einschließen, um die Teilchengröße von 1 mm bis 15 mm nach der Polymerisation und vor dem Schritt des Trocknens des Hydrogelpolymers aufzuweisen.
[EFFEKTE DER ERFINDUNG]
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das SAP in allen Eigenschaften, wie der Teilchengröße, des Anfangsabsorptionsvermögens und der Wasserhalteeigenschaft, überlegen und zeigt ausgezeichnete Absorptionsgeschwindigkeit unter Last (ARUL), was eine besondere Anforderung erfüllt. Daher kann das SAP der vorliegenden Erfindung zum Herstellen von komfortablen und tragbaren Hygienegegenständen verwendet werden, da der Umfang des Rückfeuchtens, der Umfang der austretenden Feuchtigkeit, sogar nachdem eine bestimmte Zeit abgelaufen ist, gering ist.
[DETAILLIETE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM]
Im Folgenden wird das Herstellungsverfahren des SAP in größerem Detail erklärt.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Steuern des Teilchendurchmessers durch eine geeignete Klassierung während des Pulverisierungsverfahrens, insbesondere durch Behandeln der Oberfläche der Teilchen durch Verwendung eines Lösungsmittels auf Glykolbasis und eines Oberflächenvernetzungsmittels auf Diolbasis oder Glykolbasis mit einer spezifischen Menge und Konditionierung, und liefert das Verfahren zum Herstellen des SAP mit sehr ausgezeichnetem Absorptionsvermögen, sogar unter einem langzeitigen Zustand unter Druck.
Daher ist das SAP gemäß der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Teilchengröße und der Eigenschaften überlegen und kann insbesondere eine ausgezeichnete Absorptionsgeschwindigkeit unter Last (ARUL) zeigen, was eine besondere Anforderung erfüllt, und kann ein ausgezeichnetes Trageempfinden bereitstellen, da der Umfang des Rückfeuchtens, der Umfang der austretenden Feuchtigkeit, gering ist, sogar nachdem eine bestimmte Zeit abgelaufen ist. Daher kann das SAP, das die Eigenschaften der spezifischen Parameter der vorliegenden Erfindung erfüllt, in weitem Maße für eine Wasserkombinationserde für den Gartenbau, ein Wasserstopp-Material für das Bauwesen und Baugewerbe, als ein Kinderlaken, als ein Frischekonservierungsmittel in einem Nahrungsmittelverteilungsgebiet, als ein Wickelmaterial und dergleichen zusätzlich zu verschiedenen Hygienegegenständen verwendet werden.
Bereitgestellt wird ein Herstellungsverfahren des SAP mit dem SPAN-Wert von 1,2 oder weniger, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 1, und erfüllend die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 2, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung:
[Mathematische Formel 1]

SPAN = [D(90%) – D(10%)]/D(50%) ≤ 1,2 wobei in der mathematischen Formel 1 D(90%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 90% wird, D(10%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 10% wird, und D(50%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 50% wird,

[Mathematische Formel 2]

1,0 > ARUL = AUP (10 min)/AUP (60 min) > 0,70 wobei in der mathematischen Formel 2 ARUL die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last ist, AUP (10 min) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 10 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist, und AUP (60 min) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 60 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist

[Mathematische Formel 3]

AUP (g/g) = [Wb (g) – Wa (g)]/Gewicht des Absorberpolymers (g) wobei in der mathematischen Formel 3 Wa (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann, ist, und Wb (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers ist, bei dem Feuchtigkeit unter Last (0,7 psi) für eine gegebene Zeit von 10 oder 60 Minuten absorbiert wird, und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann, ist.

Die vorliegende Erfindung kann den Synergieeffekt bereitstellen aufgrund der komplexen Eigenschaftskombination der Parameter gemäß der Teilchengrößenverteilung des SAP, dargestellt durch mathematische Formeln 1 und 2, und des Absorptionsvermögens unter Druck, nachdem eine bestimmte Zeit abgelaufen ist. Daher kann die vorliegende Erfindung das exzellente komfortable Trageempfinden durch Bereitstellen des SAP mit ausgezeichneten Eigenschaften induzieren.
Hier kann die Teilchengrößenverteilung durch den als „SPAN” bekannten Parameter berechnet werden. Daher kann die SPAN gemessen werden durch die Teilchengrößenverteilung des hergestellten SAP. In der mathematischen Formel 1 bedeutet D den Teilchendurchmesser des SAP dargestellt durch „μm”, und er kann gemessen werden durch einen Laserteilchengrößenanalysator, ist jedoch nicht auf diesen begrenzt. Wenn ferner die fertigen SAP-Teilchen von 150 bis 850 μm einheitlich klassiert werden und sie nach Teilchendurchmesser angeordnet werden, bedeutet D(10%) den Durchmesser des Teilchens, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 10 Gew.-% wird, basierend auf dem Gesamtgewicht der klassierten Teilchen. Und D(50%) bedeutet den Durchmesser des Teilchens, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 50 Gew.-% wird, basierend auf dem Gesamtgewicht der klassierten Teilchen, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet werden. Und D(90%) bedeutet den Durchmesser des Teilchens, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 90 Gew.-% wird, basierend auf dem Gesamtgewicht der klassierten Teilchen, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet werden.
Wenn der SPAN-Wert, dargestellt durch mathematische Formel 1, größer als 1,2 ist, verursacht er Probleme hinsichtlich der Eigenschaftsverschlechterung und des Staubflugphänomens aufgrund einer unregelmäßigen Teilchengrößenverteilung. Und wenn die Bedingung der Absorptionsgeschwindigkeit unter Last (Druck) (ARUL), dargestellt durch mathematische Formel 2, kleiner als 0,7 ist, können die fertigen Hygienegegenstände nicht genug Absorptionskraft aufweisen und Feuchtigkeit gelangt heraus, da die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last abnimmt. Hier können die Faktoren, die den ARUL-Wert beeinflussen, die Vernetzungsdichte des vernetzten Polymers, die Oberflächenbehandlungsdichte, die Einheitlichkeit der Teilchengröße des Basispolymers, die Einheitlichkeit der Verteilung des Oberflächenbehandlungsmittels, und so weiter, sein. Daher ist es wichtig, dass der ARUL-Wert mit der Bedingung der mathematischen Formel 2 in der vorliegenden Erfindung übereinstimmt, und es ist bevorzugt für diesen, das vernetzte Polymer, oberflächenbehandelt durch das unten offenbarte Verfahren, als das SAP zu verwenden.
Es ist es möglich, ausgezeichnete Eigenschaften für das fertige SAP bereitzustellen, durch Steuern der Teilchengrößenverteilung des Basispolymers nach Herstellen und Klassieren desselben.
Wenn nämlich die Teilchengröße des Basispolymers von 150 bis 850 μm nach dem Klassieren des Basispolymers verteilt ist, ist es möglich, die ausgezeichneten Eigenschaften zu zeigen, die die vorliegende Erfindung zu realisieren beabsichtigt. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung die Teilchengröße und die Eigenschaften des SAP verbessern, wenn der Gehalt des Basispolymers von 300 bis 600 μm hoch ist. Beispielsweise können die ausgezeichneten Eigenschaften der vorliegenden Erfindung erreicht werden durch Klassieren des Basispolymers, so dass der Gehalt des Basispolymers von 300 bis 600 μm etwa 50 Gew.-% oder mehr oder etwa 60 Gew.-% oder mehr ist, beispielsweise etwa 50 bis 80 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtpolymer, und der Gehalt des Basispolymers von 600 bis 850 μm und 150 bis 300 μm bei etwa 7 Gew.-% oder mehr oder etwa 10 Gew.-% oder mehr, beispielsweise 7 bis 20 Gew.-%, basierend auf dem gesamten Basispolymer ist und das SAP durch Verwendung des Basispolymers hergestellt wird. Hier kann der verbleibende Gehalt der Teilchen unter 150 μm und über 850 μm kleiner als etwa 1 Gew.-% oder weniger als etwa 0,8 Gew.-%, basierend auf dem gesamten Basispolymer, sein.
Indessen kann das SAP, das die obigen Eigenschaften erfüllt, die Wasserhalteeigenschaft von 25 g/g bis 50 g/g, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 241.2, und den Gehalt der wasserlöslichen Komponente von 15 Gew.-% oder weniger, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 270.2, aufweisen.
Indessen kann das SAP ein vernetztes Polymer einschließen, das erhalten wird durch Vernetzen der Oberfläche des pulverförmigen Basispolymers, polymerisiert aus wenigstens teilweise neutralisiertem wasserlöslichen ethylenisch ungesättigten Monomer einschließend eine Säuregruppe, mit einer C₂-C₈-Verbindung auf Diolbasis oder Glykolbasis.
Und da die Vernetzungsdichte des vernetzten Polymers der Faktor sein kann, der den ARUL-Wert beeinflusst, ist es bevorzugt, die Oberfläche des Basispolymers wie beschrieben zu vernetzen.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen des SAP bereitgestellt, das die Schritte einschließt eines Herstellens einer Monomerzusammensetzung einschließend ein wasserlösliches ethylenisch ungesättigtes Monomer und einen Polymerisationsinitiator; eines Herstellens eines Hydrogelpolymers durch Polymerisieren der Monomerzusammensetzung in einem Polymerisationsreaktor; eines Trocknens und Pulverisierens des Hydrogelpolymers; eines Klassierens des pulverisierten Hydrogelpolymers; und eines Behandelns der Oberfläche des Hydrogelpolymers durch Sprühen einer Oberflächenbehandlungslösung einschließend Wasser und ein Oberflächenvernetzungsmittel auf jedes der klassierten Hydrogelpolymerteilchen.
Da nämlich die geeignete Klassierung nach Trocknen des Hydrogelpolymers und der Behandlung der Oberfläche des klassierten Hydrogelpolymers mit einer spezifischen Oberflächenbehandlungslösung und Konditionierungen durchgeführt wird, ist es möglich, ein Herstellungsverfahren der SAP-Feinteilchen bereitzustellen, was nicht nur die Steuerung der Teilchengröße einfach macht, sondern ebenfalls das SAP mit einer einheitlichen Teilchengröße und Überlegenheit in Bezug auf das Anfangsabsorptionsvermögen und die Wasserabsorptionskraft unter einem langzeitigen Druck bereitstellt. Das Klassierungsverfahren ist zum Bereitstellen des Basispolymers, und somit kann das klassierte Hydrogelpolymer das Basispolymer einschließen. Ein solches Basispolymer kann die durchschnittliche Teilchengrößenverteilung von 150 bis 850 μm aufweisen. Und die ausgezeichneten Eigenschaften können erreicht werden durch Steuern des Verteilungsverhältnisses des Basispolymers von 300 bis 600 μm, des Basispolymers von 600 bis 850 μm und des Basispolymers von 150 bis 300 μm. Genauer, da die vorliegende Erfindung das SAP durch Verwendung des klassierten Basispolymers herstellt, bei dem das Basispolymer von 300 bis 600 μm etwa 50 Gew.-% oder mehr, oder etwa 60 Gew.-% oder mehr ausmacht, beispielsweise etwa 50 bis 80 Gew.-%, basierend auf dem gesamten Basispolymer, und das Basispolymer von 600 bis 850 μm und 150 bis 300 μm etwa 7 Gew.-% oder mehr, oder etwa 10 Gew.-% oder mehr, beispielsweise 7 bis 20 Gew.-%, basierend auf das Gesamtbasispolymer, ausmacht, ist es möglich, ein ausgezeichnetes Anfangsabsorptionsvermögen zu zeigen und einen Synergieeffekt des Verbesserns des Absorptionsverhältnisses unter Nichtlastbedingungen und des Absorptionsvermögens unter Druck, in Konflikt miteinander zur gleichen Zeit, bereitzustellen.
Das pulverisierte Hydrogelpolymer kann ein pulverförmiges Basisharz sein (nämlich Basispolymer), hergestellt durch Polymerisieren eines wenigstens teilweise neutralisierten wasserlöslichen ethylenisch ungesättigten Monomers einschließend eine Säuregruppe. Hier kann das wasserlösliche ethylenisch ungesättigte Monomer ein oder mehrere Monomere einschließen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: anionischen Monomeren von Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Krotonsäure, Itaconsäure, 2-Acryloylethansulfonsäure, 2-Methacryloylethansulfonsäure, 2-(Meth)acryloylpropansulfonsäure und 2-(Meth)acrylamid-2-methylpropansulfonsäure und Salzen derselben; nicht-ionischen hydrophilen Monomeren von (Meth)acrylamid, N-substituiertem(Meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat und Polyethylenglykol(meth)acrylat; und Amino-enthaltenden ungesättigten Monomeren von (N,N)-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat und (N,N)-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid und einer quartären Verbindung derselben.
Man kann die Vernetzungsdichte der Oberfläche des klassierten Hydrogelpolymers steuern durch Sprühen der spezifischen Oberflächenbehandlungslösung auf das Basisharz durch den Schritt eines Behandelns der Oberfläche des Hydrogelpolymers. Die Vernetzungsdichte des vernetzten Polymers, das durch ein solches Verfahren hergestellt wird, kann 0,1 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Basisharz, sein.
Die Oberflächenbehandlungslösung kann eine wässrige Lösung einschließend Wasser als ein Lösungsmittel und eine Verbindung auf Diolbasis oder Glykolbasis als das Oberflächenvernetzungsmittel sein, und es kann ferner ein Lösungsmittel einschließen, wie andere Arten von Diolen, Methanol und so weiter, nach Bedarf.
Das Oberflächenvernetzungsmittel, das in der Oberflächenbehandlungslösung eingeschlossen ist, kann eine C₂-C₈-Verbindung auf Diolbasis oder Glykolbasis sein. Spezifisch kann die Verbindung auf Diolbasis eine oder mehrere Verbindungen sein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus 1,3-Propandiol, 2,3,4-Trimethyl-1,3-pentadiol, 2-Buten-1,4-diol, 1,4-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol und 1,2-Cyclohexandimethanol. Die Glykolverbindung kann eine oder mehrere Verbindungen sein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Monoethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Polypropylenglykol, Glycerol, und Polyglyerol. Insbesondere kann 1,3-Propandiol als das Oberfächenvernetzungsmittel verwendet werden, und Propylenglykol kann verwendet werden. Wenn zwei oder mehr Arten des Oberflächenvernetzungsmittels in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, kann das Mischungsgewichtsverhältnis derselben 2:8 bis 8:2 sein, basierend auf dem Gewicht des gesamten Oberflächenvernetzungsmittels.
Die Oberflächenbehandlungslösung kann ferner ein organisches Lösungsmittel einschließen. Das organische Lösungsmittel kann eine oder mehrere Verbindungen sein, die ausgewählt sind aus organischen Alkoholen und Diolen. Hier können Diolverbindungen nicht nur als das Vernetzungsmittel, sondern ebenfalls als das organische Lösungsmittel verwendet werden. Und Glykoletherverbindungen können zusätzlich, nach Bedarf, verwendet werden.
Bevorzugt kann das organische Lösungsmittel eine oder mehrere Verbindungen sein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Ethanol, Methanol, Isopropylalkohol, Ethylenglykol, Propylenglykol, Polyethylenglykol, Diglycidylether und Polypropylenglykol.
Die Konzentration des Oberflächenvernetzungsmittels kann 0,1 bis 10 Gew.-% und bevorzugt 0,3–8 Gew.-%, basierend auf der gesamten Oberflächenbehandlungslösung, sein. Wenn hier die Konzentration des Oberflächenvernetzungsmittels unter 0,1 Gew.-% ist, gibt es ein Problem, dass keine ausreichende Reaktion induziert wird, und wenn sie über 10 Gew.-% liegt, gibt es eine Schwierigkeit einer Steuerung aufgrund einer übermäßigen Reaktion und erhöhten Viskosität. Daher ist es bevorzugt, das Oberflächenvernetzungsmittel innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung zu verwenden.
Der Gehalt an Wasser ist nicht besonders begrenzt, da es zum Herstellen der Oberflächenbehandlungslösung in der Form einer wässrigen Lösung verwendet wird, und es kann der verbleibende Gehalt der gesamten Oberflächenbehandlungslösung sein. Wenn die Oberflächenbehandlungslösung ferner das organische Lösungsmittel einschließt, kann er 0,1 bis 10 Gew.-%, basierend auf der gesamten Oberflächenbehandlungslösung sein, und sogar in diesem Falle ist der Gehalt an Wasser nicht besonders begrenzt, da der restliche Gehalt mit Wasser aufgefüllt werden kann.
Das Oberflächenvernetzungsmittel kann durch eine Rohrleitungsform oder eine Düse verwendet werden, jedoch ist es bevorzugt, dass die Lösung auf die Oberfläche des Hydrogelpolymers durch die Düse gesprüht wird.
Hier ist die Sprühgeschwindigkeit der Oberflächenbehandlungslösung nicht besonders begrenzt, jedoch ist es bevorzugt, den Sprühwinkel und die Menge zu steuern.
Der Sprühwinkel der Oberflächenbehandlungslösung kann so gesteuert werden, um 1 bis 45° und bevorzugt 10 bis 30° zu sein, von der hydraulischen Düse der Sprühvorrichtung, und es ist bevorzugt, die Oberflächenbehandlungslösung auf das Substrat zu sprühen, auf dem das klassierte Hydrogelpolymer ausgebreitet ist. Wenn der Sprühwinkel unterhalb von 1° ist, gibt es ein Problem, dass die Oberflächenbehandlungslösung intensiv auf einen schmalen Bereich gesprüht wird und die Oberflächenbehandlung uneinheitlich wird. Und wenn er oberhalb von 45° ist, kann die Lösung außerhalb des Bereichs gesprüht werden, auf dem das Hydrogelpolymer ausgebreitet ist, und es kann den Verlust der Oberflächenbehandlungslösung verursachen.
Es ist bevorzugt für die Oberflächenbehandlung, die Oberflächenbehandlungslösung mit der Menge von 2 bis 10 Gewichtsteilen und bevorzugt 3 bis 8 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteilen des klassierten Hydrogelpolymers, zu sprühen.
Die Vorrichtung zum Sprühen der Oberflächenbehandlungslösung der vorliegenden Erfindung kann ausgerüstet sein mit Mitteln zum getrennten Steuern des Sprühwinkels und der Sprühgeschwindigkeit der Behandlungslösung, und sie kann ferner ausgerüstet sein mit einem Mittel zum Steuern der Temperatur, nach Bedarf.
Ferner kann der Schritt des Behandelns der Oberfläche die Schritte des Zuführens des klassierten Hydrogelpolymers zu einem Oberflächenvernetzungsreaktor einschließen und eines Durchführens einer Oberflächenvernetzungsreaktion des Hydrogelpolymers bei 120 bis 250°C für 10 bis 120 Minuten einschließen. Der Oberflächenvernetzungsreaktor kann mit einem Mittel zum Steuern der Temperatur ausgerüstet sein. Wenn die Vernetzungsreaktionszeit unter 10 Minuten ist, ist sie zu kurz, um eine ausreichende Vernetzungsreaktion durchzuführen. Und wenn die Vernetzungsreaktionszeit über 120 Minuten ist, werden die Eigenschaften des SAP in umgekehrter Form aufgrund einer übermäßigen Oberflächenvernetzungsreaktion schlechter, und das Polymer kann in dem Reaktor aufgrund des Langzeitrückstands zersetzt werden.
Es kann der Schritt des Trocknens und Pulverisierens des Hydrogelpolymers so durchgeführt werden, dass die Teilchengröße des getrockneten Hydrogelpolymers 150 bis 850 μm wird.
Ferner ist es bevorzugt, das pulverisierte Hydrogelpolymer in zwei Klassen oder mehr gemäß der Teilchengröße in dem Klassierschritt zu klassieren. In diesem Falle kann der Klassierschritt die Schritte des Klassierens des pulverisierten Hydrogelpolymers in zwei Klassen der Teilchengröße unter 150 μm und der Teilchengröße von 150 μm bis 850 μm; des Klassierens des pulverisierten Hydrogelpolymers in drei Klassen der Teilchengröße unter 150 μm, der Teilchengröße von 150 μm oder mehr und unter 300 μm und der Teilchengröße von 300 μm bis 850 μm; oder des Klassierens des pulverisierten Hydrogelpolymers in vier Klassen der Teilchengröße unter 150 μm, der Teilchengröße von 150 μm oder mehr und unter 300 μm, der Teilchengröße von 300 μm oder mehr und unter 600 μm und der Teilchengröße von 600 μm bis 850 μm einschließen. Ferner kann er den Schritt des Klassierens der Teilchen von 850 μm oder mehr einschließen, die in kleinen Mengen in dem pulverisierten Hydrogelpolymer eingeschlossen sind.
Und im Herstellungsverfahren können die Schritte und Verfahren zum Herstellen des SAP, die üblicherweise im betroffenen Fachgebiet verwendet werden, im Schritt vor dem Klassierschritt verwendet werden.
Die Temperatur und die Zeit zum Trocknen des Hydrogelpolymers können adäquat ausgewählt werden gemäß dem Feuchtigkeitsgehalt des hergestellten Hydrogelpolmers, und es kann bevorzugt sein, das Trocknungsverfahren bei einer Temperatur von 160 bis 190°C für 20 bis 40 Minuten durchzuführen. Wenn die Trocknungstemperatur unter 160°C ist, ist der Trocknungseffekt marginal, die Trocknungszeit wird übermäßig länger, und es ist schwierig, den Feuchtigkeitsgehalt auf 10 Gew.-% oder weniger einzustellen. Und wenn die Trocknungstemperatur höher als 190°C ist, wird lediglich die Oberfläche des Hydrogelpolymers lokal und übermäßig getrocknet, und die Eigenschaft des Produkts verschlechtert sich, und das Absorptionsvermögen unter Druck tendiert dazu abzunehmen, da eine Menge an feinen Pulvern in dem darauffolgenden Pulverisierungsschritt gebildet wird.
Die detaillierte Vorrichtung zum Trocknen ist nicht besonders begrenzt, und beispielsweise kann der Trocknungsschritt durchgeführt werden durch Infrarotbestrahlung, heiße Luft, Mikrowellenstrahlung oder UV-Strahlung. Die Trocknungstemperatur und die Zeit können adäquat ausgewählt werden gemäß dem Feuchtegehalt des durch die UV-Polymerisation hergestellten Polymers, und es kann bevorzugt sein, das Trocknungsverfahren bei der Temperatur von 80 bis 200°C für 20 bis 120 Minuten durchzuführen. Wenn die Trocknungstemperatur unter 80°C ist, gibt es ein Problem, dass der Trocknungseffekt marginal ist und die Trocknungszeit übermäßig lang wird, und wenn die Trocknungstemperatur höher als 200°C ist, gibt es ein Problem, dass das SAP thermisch abgebaut wird.
Das Pulverisieren des getrockneten Hydrogelpolymers und des Oberflächen-behandelten Hydrogelpolymers kann gemäß einem üblichen Verfahren zum Pulverisieren eines Harzpolymers ohne Begrenzung durchgeführt werden. Bevorzugt kann irgendeine Pulverisierungsmaschine aus der Gruppe ausgewählt werden bestehend aus einer Stiftmühle, einer Hammermühle, einer Schraubmühle, einer Walzenmühle und dergleichen, die in dem Pulverisierungsverfahren verwendet werden können. Hier ist es bevorzugt, dass der durchschnittliche Durchmesser der fertigen SAP-Teilchen 150 bis 850 μm nach dem Pulverisierungsverfahren ist.
Hier ist der Feuchtegehalt des Hydrogelpolymers, das durch die Polymerisation erhalten wird, im allgemeinen 30 bis 60 Gew.-%, jedoch kann der Feuchtegehalt nach dem Trocknen des Hydrogelpolymers, erhalten durch das Trocknungsverfahren, 1 bis 10 Gew.-% sein. Hier ist der Feuchtegehalt des Hydrogelpolymers der Gehalt an Feuchte im Gesamtgewicht des Hydrogelpolymers, und es bedeutet den Wert, dass das Gewicht des getrockneten Polymers vom Gewicht des Hydrogelpolymers subtrahiert wird.
Es kann ferner der Schritt eines Pulverisierens und Klassierens des Hydrogelpolymers in die Teilchen mit der Teilchengröße von 150 bis 850 μm nach dem Schritt des Behandelns der Oberfläche des Hydrogelpolymers eingeschlossen sein.
Es kann das Verfahren ferner den Schritt eines Pulverisierens des Hydrogelpolymers einschließen, um die Teilchengröße von 1 mm bis 15 mm nach der Polymerisation und vor dem Schritt des Trocknens des Hydrogelpolymers aufzuweisen. Wenn hier die Teilchengröße des Hydrogelpolymers unter 1 mm ist, ist es technisch schwierig aufgrund des hohen Feuchtegehalts des Hydrogelpolymers, und eine Kohäsion der pulverisierten Teilchen kann auftreten. Und wenn das Hydrogelpolymer so pulverisiert wird, dass die Teilchengröße über 15 mm ist, ist der Effekt des Erhöhens der Effizienz des nachfolgenden Trocknungsschritts gemäß der Pulverisierung marginal.
Indessen kann das Verfahren das SAP durch Verwendung einer Polymerisationsausrüstung, ausgerüstet mit einem Reaktor zum Herstellen eines üblichen Hydrogelpolymers, herstellen. Und die Vorrichtung kann ferner ausgerüstet sein mit der Vorrichtung zum Klassieren des Hydrogelpolymers in zwei Klassen oder mehr und der Sprühvorrichtung, die die Sprühbedingungen der Oberflächenbehandlungslösung steuern kann.
Die Polymerisation der Monomerzusammensetzung kann durchgeführt werden gemäß einer UV-Polymerisation oder einer thermischen Polymerisation, und die Bedingungen sind nicht besonders begrenzt, und sie kann durchgeführt werden gemäß üblicher Verfahren. Beispielsweise kann die Polymerisation durchgeführt werden bei der Temperatur von 25 bis 99°C für 10 Sekunden bis 30 Minuten. Spezifisch kann die thermische Polymerisation in eine Redoxpolymerisation, die bei der Temperatur von 25 bis 50°C für 2 bis 30 Minuten durchgeführt wird, und eine thermische Polymerisation, die bei der Temperatur von 40 bis 90°C für 2 bis 30 Minuten durchgeführt wird, unterschieden werden. Die UV-Polymerisation (Photopolymerisation) kann durchgeführt werden in einem breiten Temperaturbereich von 25 bis 99°C durch Bestrahlen mit Licht für 10 Sekunden bis 5 Minuten, da die Temperatur die UV-Polymerisation nicht in großem Maße beeinflusst. Ferner kann die Intensität der UV-Bestrahlung 0,1 bis 30 mW/cm² sein. Die Lichtquelle und der Wellenlängenbereich, die auf dem Fachgebiet gut bekannt sind, können in der UV-Bestrahlung verwendet werden.
Beim Verfahren der thermischen Polymerisation oder UV-Polymerisation der Monomerzusammensetzung ist die Polymerisationsvorrichtung nicht besonders begrenzt. Beispielsweise kann die thermische Polymerisation durchgeführt werden im allgemeinen in einem Reaktor, der mit einer Rührspindel, wie einem Kneter, ausgerüstet ist, und die UV-Polymerisation (Photopolymerisation) kann in einem Reaktor durchgeführt werden, der mit einem sich kontinuierlich bewegenden Förderband ausgerüstet ist. Jedoch sind diese Polymerisationsverfahren lediglich Beispiele.
Beispielsweise kann das Hydrogelpolymer, das erhalten wird gemäß der in dem Reaktor durchgeführten thermischen Polymerisation, wie in einem Kneter ausgerüstet mit einer Rührspindel, durch Bereitstellen einer heißen Luft oder durch Erwärmen des Reaktors, die Teilchengröße von mehreren Zentimetern bis mehreren Millimetern aufweisen, wenn es aus dem Auslass des Reaktors abgegeben wird, gemäß der Form der Rührspindel, die in dem Reaktor eingesetzt wird. Spezifisch kann die Größe des erhaltenen Hydrogelpolymers gemäß der Konzentration und der Zuführgeschwindigkeit der zugeführten Monomerzusammensetzung variieren, und im allgemeinen kann das Hydrogelpolymer mit der Teilchengröße von 2 bis 50 mm erhalten werden.
Wenn die Photopolymerisation unter Verwendung des Reaktors, ausgerüstet mit dem sich kontinuierlich bewegenden Förderband, durchgeführt wird, kann das Hydrogelpolymer in einer Bogenform mit der Breite des Bandes erhalten werden. Hier kann die Dicke des Polymerbogens gemäß der Konzentration und der Zuführgeschwindigkeit der zugeführten Monomerzusammensetzung variieren, und es ist bevorzugt, die Monomerzusammensetzung so zuzuführen, dass der Polymerbogen mit der Dicke von 0,5 bis 5 cm erhalten wird. Wenn die Monomerzusammensetzung so zugeführt wird, dass die Dicke des Polymerbogens zu dünn wird, ist es unerwünscht aufgrund der geringen Produktionseffizienz, und wenn die Dicke des Polymerbogens über 5 cm ist, kann die Polymerisationsreaktion nicht einheitlich durch die Dicke aufgrund der übermäßigen dicken Dicke stattfinden.
Die Monomerzusammensetzung kann hergestellt werden durch Mischen des Monomers und des Polymerisationsinititors in einem Mischer, der mit einem Rohmaterialzuführer und einem Lösungsmittelzuführer ausgerüstet ist.
Details jedes Monomers für die Monomerzusammensetzung werden erklärt.
Es ist bevorzugt, dass die Polymerisation des wasserlöslichen ethylenisch ungesättigten Monomers in einer wässrigen Lösung in der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
Das wasserlösliche ethylenisch ungesättigte Monomer ist nicht eingeschränkt, wenn es ein übliches Monomer zum Herstellen des SAP ist. Beispielsweise kann ein oder mehrere Monomere verwendet werden, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einem anionischen Monomer und einem Salz desselben, einem nicht-ionischen hydrophilen Monomer und einem Amino-enthaltenden ungesättigten Monomer und einer quartären Verbindung derselben.
Beispielsweise kann das wasserlösliche ethylenisch ungesättigte Monomer eine oder mehrere Verbindungen sein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus anionischen Monomeren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Krotonsäure, Itaconsäure, 2-Acryloylethansulfonsäure, 2-Methacryloylethansulfonsäure, 2-(Meth)acryloylpropansulfonsäure und 2-(Meth)acrylamid-2-methylpropansulfonsäure und Salzen derselben; nicht-ionischen hydrophilen Monomeren wie (Meth)acrylamid, N-substituiertem(Meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat und Polyethylenglykol(meth)acrylat; und Amino-enthaltenden ungesättigten Monomeren wie (N,N)-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat und (N,N)-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid und einer quartären Verbindung derselben.
Bevorzugt kann das wasserlösliche ethylenisch ungesättigte Monomer Acrylsäure und ein Salz derselben sein, da sie bezüglich ausgezeichneter Eigenschaften vorteilhaft sind.
Die Konzentration des wasserlöslichen ethylenisch ungesättigten Monomers in der Monomerzusammensetzung kann adäquat ausgewählt werden unter Berücksichtigung der Polymerisationszeit und der Reaktionsbedingungen, und sie kann bevorzugt 35 bis 50 Gew.-% sein. Wenn die Konzentration des wasserlöslichen ethylenisch ungesättigten Monomers unter 35 Gew.-% ist, gibt es Probleme hinsichtlich einer geringen Umsatzgeschwindigkeit und einer geringen ökonomischen Machbarkeit, und wenn sie über 50 Gew.-% ist, ist es nachteilig, da die Monomerlöslichkeit abnimmt.
Der Polymerisationsinitiator kann irgendeine Verbindung sein, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Initiator auf Azobasis, einem Initiator auf Peroxidbasis, einem Initiator auf Redoxbasis, einem organischen Halogenidinitiator, Acetophenon, Benzoin, Benzophenon, Benzylverbindungen und einem Derivat derselben. Beispielsweise kann der Polymerisationsinitiator Acetophenon, Benzoin, Benzophenon, Benzylverbindungen oder ein Derivat derselben sein, und er kann ein oder mehrere Photoinitiatoren sein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Acetophenonderivaten wie Diethoxyacetophenon, 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on, Benzyldimethylteer, 4-(2-Hydroxyethoxy)phenyl-(2-hydroxy)-2-propylketon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon und so weiter; Benzoinalkylether wie Benzoinmethylether, Benzoinethylether, Benzoinisopropylether, Benzoinisobutylether; Benzophenonderivaten wie Methyl-o-benzoylbenzoat, 4-Phenylbenzophenon, 4-Benzoyl-4'-methyl-diphenylsulfid, (4-Benzoylbenzyl)trimethylammoniumchlorid und so weiter; Verbindungen auf Thioxanthonbasis; Acylphosphinoxidderivate wie Bis'(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxid, Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phosphinoxid und so weiter; und Verbindungen auf Azobasis wie 2-Hydroxymethylpropionitril, 2,2'-[Azobis(2-methyl-N-(1,1'-bis(hydroxymethyl)-2-hydroxyethyl)propionamid)].
Der Polymerisationsinitiator kann in der Menge von 0,01 bis 1,0 Gewichtsprozent per gesamter Monomerzusammensetzung verwendet werden.
Die Monomerzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner ein Vernetzungsmittel einschließen.
Das Vernetzungsmittel kann eine oder mehrere Verbindungen sein, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vernetzungsmitteln mit dem wasserlöslichen Substituenten des ethylenisch ungesättigten Monomers, wenigstens einer funktionellen Gruppe, die mit dem wasserlöslichen Substituenten des ethylenisch ungesättigten Monomers reagieren kann, und wenigstens einer ethylenisch ungesättigten Gruppe, und einer Mischung aus diesen; Vernetzungsmitteln mit dem wasserlöslichen Substituenten des ethylenisch ungesättigten Monomers und wenigstens zwei funktionellen Gruppen, die mit dem wasserlöslichen Substituenten, gebildet durch die Hydrolyse eines Vinylmonomers, reagieren können, und einer Mischung derselben. Das Vernetzungsmittel mit zwei oder mehr ethylenisch ungesättigten Gruppen kann ein C₈-C₁₂-Bis-acrylamid oder Bis-Methyacrylamid, ein Poly(meth)acrylat eines C₂-C₁₀-Polyols, ein Poly(metha)allylether eines C₂-C₁₀-Polyols und dergleichen sein, und ein oder mehrere Mittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus N,N'-Methylenbis(meth)acrylat, Ethylenoxy(meth)acrylat, Polyethylenoxy(meth)acrylat, Propylenoxy(meth)acrylat, Glycerindiacrylat, Glycerintriacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Triallylamin, Triarylcyanurat, Triallylisocyanat, Polyethylenglykol, Diethylenglykol und Propylenglykol können verwendet werden.
Das Vernetzungsmittel kann in der Menge von 0,01 bis 1,0 Gewichtsprozent per gesamter Monomerzusammensetzung verwendet werden.
Im Folgenden wird die Wirkung und der Effekt der vorliegenden Erfindung in größerem Detail auf Basis spezifischer Beispiele der Erfindung erklärt. Jedoch sind die folgenden Beispiele lediglich zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, und der Umfang eines Rechts der Erfindung ist nicht auf oder durch diese begrenzt.
Beispiel 1
Die wässrige Monomerlösungszusammensetzung wurde hergestellt durch Mischen von 100 g Acrylsäure, 0,5 g Polyethylenglykoldiacrylat (Mw = 523) als ein Vernetzungsmittel, 0,033 g Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)-Phosphinoxid als ein UV-Initiator, 83,3 g 50%-iges Natriumhydroxid (NaOH) und 89,8 g Wasser. Die Monomerkonzentration in der Zusammensetzung war 45 Gewichtsprozent.
Nach Zuführen der wässrigen Monomerlösungszusammensetzung zu dem sich kontinuierlich bewegenden Förderbandreaktor durch den Zuführer, wurde das Hydrogelpolymer dann durch Bestrahlen der Zusammensetzung mit UV-Strahlen (Intensität: 2 mW/cm2) für 2 Minuten durch Verwendung einer UV-Bestrahlungsvorrichtung hergestellt.
Nach Überführen des Hydrogelpolymers zu einer Schneidemaschine wurde es in 0,2 cm geschnitten. Hier betrug der Feuchtegehalt des geschnittenen Hydrogelpolymers 50 Gewichtsprozent.
Anschließend wurde das Hydrogelpolymer in einem Heißlufttrockner von 160°C für 30 Minuten getrocknet, und das getrocknete Hydrogelpolymer wurde pulverisiert durch Verwendung eines Stiftmühlenpulverisierers. Dann wurde es klassiert in das Polymer mit der Teilchengröße (durchschnittlicher Teilchendurchmesser) unter 150 μm und das Polymer mit der Teilchengröße von 150 μm bis 850 μm durch Verwendung eines Siebs.
Dann wurde das Basispolymer BP-1 mit SPAN 1,0 durch die Teilchengrößenkontrolle des klassierten Hydrogelpolymers hergestellt. Ferner wurde das Basispolymer BP-2 mit SPAN 1,1 durch die Teilchengrößenkontrolle hergestellt. Schließlich wurde das Basispolymer BP-3 mit SPAN 1,3 durch die Teilchengrößenkontrolle hergestellt. Hier war der Standard der Klassierung jedes Basispolymers wie in Tabelle 1 offenbart.
Im Folgenden wurde die Oberfläche des SAP durch Besprühen mit 5 Gewichtsteilen der Oberflächenbehandlungslösung einschließend 1 Gewichtsprozent Ethylenglykoldiglycidylether, 2 Gewichtsprozent Propylenglykol und 97 Gewichtsprozent Wasser auf 100 Gewichtsteilen des Basispolymers BP-1 behandelt. Hier wurde die Oberflächenbehandlungslösung auf die Oberfläche des Hydrogelpolymers mit dem Sprühwinkel von 15° durch eine Sprühvorrichtung besprüht. Ferner, nachdem das klassierte Hydrogelpolymer zu einem Oberflächenvernetzungsreaktor geführt worden war, wurde die Oberflächenvernetzungsreaktion des Hydrogelpolymers bei der Temperatur von 130°C für 40 Minuten durchgeführt, im Schritt des Behandelns der Oberfläche.
Das Hydrogelpolymer wurde nach der Oberflächenbehandlung pulverisiert, und das oberflächenbehandelte SAP mit dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 150 bis 850 μm wurde durch Verwendung eines Siebs erhalten.
Beispiel 2
Das SAP wurde im Wesentlichen gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Oberflächenbehandlungslösung 5 Gew.-% 1,3-Propandiol, 5 Gew.-% Propylenglykol und 90 Gew.-% Wasser einschloss.
Beispiel 3
Das SAP wurde im Wesentlichen gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Basispolymer BP-2 anstelle des Basispolymers BP-1 verwendet wurde.
Beispiel 4
Das SAP wurde im Wesentlichen gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass das Basispolymer BP-2 anstelle des Basispolymers BP-1 verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Das SAP wurde im Wesentlichen gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass das Basispolymer BP-3 anstelle des Basispolymers BP-1 verwendet wurde.
Vergleichsbeispiel 1
Das SAP wurde im Wesentlichen gemäß dem gleichen Verfahren wie in Beispiel 2 hergestellt, außer dass das Basispolymer BP-3 anstelle des Basispolymers BP-1 verwendet wurde.
Experimentelle Beispiele: Evaluierung bezüglich des Feuchtegehalts und der Eigenschaften des SAP
Experimentelles Beispiel 1: Evaluierung bezüglich des Feuchtegehalts

Die Teilchengröße der in Beispielen und Vergleichsbeispielen verwendeten Basispolymere wurde gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 gemessen, und die Teilchengröße jedes Basispolymers wurde in Tabelle 1 aufgeführt. [Tabelle 1]

		Basispolymer BP-1	Basispolymer BP-2	Basispolymer BP-3
Feuchtigkeitsgehalt (Gew.-%)		1,2	1,2	1,2
Teilchengröße	850 μm oder mehr	0,57	0,57	0,57
	600~850 μm	15	17	27
	300~600 μm	68,62	61,62	41,43
	150~300 μm	15	20	29
	90~150 μm	0,81	0,81	2
	45~90 μm	0	0	0
	unter 45 μm	0	0	0

Aus den Ergebnissen von Tabelle 1 wurden die Eigenschaften der Beispiele (BP-1 und BP-2) und der Vergleichsbeispiele (BP-3) unter Verwendung der Basispolymere mit unterschiedlicher Teilchengrößenverteilung in dem Bereich von 90 bis 600 μm im Verhältnis evaluiert. Hier waren die Eigenschaften der Basispolymere ähnlich, mit Ausnahme des Unterschieds in der Teilchengröße.
Die in den Beispielen verwendeten Basispolymere wurden nämlich so klassiert, dass das Basispolymer von 300 bis 600 μm etwa 60 Gew.-% oder mehr per dem gesamten Basispolymer war, und jedes der Basispolymere von 600 bis 850 μm und 150 bis 300 μm waren etwa 10 Gew.-% oder mehr per dem gesamten Basispolymer.
Experimentelles Beispiel 2: Evaluierung bezüglich der Eigenschaften
Die folgenden Tests wurden durchgeführt, um die Eigenschaften der SAPs der Beispiele und Vergleichsbeispiele zu evaluieren. Die Eigenschaften der Absorberpolymere der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden durch die folgenden Verfahren gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
(1) Messung des SPAN-Werts
Für die SAPs der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurde die Teilchengröße gemäß dem Teilchengrößenanalyseverfahren nach EDANA-Verfahren WSP 220.2 analysiert, und der SPAN-Wert wurde gemäß der folgenden Gleichung berechnet.
[Mathematische Gleichung 1-1]

SPAN = [D(90%) – D(10%)]/D(50%), wobei in der mathematischen Formel 1-1 D(90%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 90 Gew.-% wird. D(10%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 10 Gew.-% wird, und D(50%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 50 Gew.-% wird.

(2) Messung der Absorptionsgeschwindigkeit unter Last (ARUL)
Für die SAPs der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurde der ARUL-Wert gemäß den folgenden Gleichungen gemessen.
[Mathematische Gleichung 2-1]

ARUL = AUP (10 min)/AUP (60 min), wobei in der mathematischen Formel 2-1 ARUL die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last ist, AUP (10 Minuten) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 10 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist, und AUP (60 Minuten) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 60 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist.

[Mathematische Gleichung 3]

AUP (g/g) = [Wb (g) – Wa (g)]/Gewicht des Absorberpolymers (g), wobei in der mathematischen Formel 3 Wa (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann, ist, und Wb (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers, bei dem Feuchte unter Last (0,7 psi) für 1 Stunde absorbiert ist, und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann, ist.

Hier wurde das Absorptionsvermögen unter Druck (AUP) durch das folgende Verfahren gemessen.
Ein rostfreies Stahlnetz mit 400 Mesh wurde in dem Boden des Plastikzylinders mit dem inneren Durchmesser von 60 mm installiert. 0,90 g des SAP wurden einheitlich auf dem Stahlnetz verstreut, bei Raumtemperatur und der Feuchtigkeit von 50%, und ein Kolben, der die Last von 4,83 kPa (0,7 psi) bereitstellen kann, wurde einheitlich auf demselben aufgesetzt.
Hier war der äußere Durchmesser des Kolbens etwas kleiner als 60 mm, es gab keinen Abstand zwischen der inneren Wand des Zylinders und dem Kolben, und das Berütteln des Zylinders wurde nicht unterbrochen. Das Gewicht Wa (g) der Vorrichtung wurde gemessen.
Nach Einstellen eines Glasfilters mit dem Durchmesser von 90 mm und der Dicke von 5 mm in eine Petri-Schale mit dem Durchmesser von 150 mm wurde eine Salzlösung von 0,90 Gew.-% Natriumchlorid in die Schale gegossen, bis das Oberflächenniveau gleich der oberen Fläche des Glasfilters wurde. Ein Bogen aus Filterpapier mit dem Durchmesser von 90 mm wurde auf dasselbe aufgesetzt. Die Messvorrichtung wurde auf das Filterpapier gesetzt und die Lösung für 1 Stunde unter der Last absorbiert. Nach 1 Stunde wurde das Gewicht Wb (g) nach Abheben der Messvorrichtung gemessen.
(3) Absorptionsverhältnis unter Nichtlastbedingungen (CRC, Zentrifugenretentionskapazität)
Für die SAPs der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurde die Wasserhaltekapazität durch die CRC gemäß dem EDANA-Verfahren WSP 241.2 gemessen.
Nach Insertieren von W (g) (etwa 0,2 g) jedes in Beispielen und Vergleichsbeispielen erhaltenen Polymers einheitlich in einem Vliesbeutel und Versiegeln desselben wurde er in eine 0,9 Gew.-%ige Salzlösung bei Raumtemperatur eingetaucht. Nach Durchführen der gleichen Verfahren wie oben, außer dass das SAP nicht verwendet wurde, wurde das Gewicht W1 (g) gemessen. Die Wasserhaltekapazität wurde erkannt durch Berechnen von CRC (g/g) gemäß der folgenden Gleichung durch Verwendung der oben erhaltenen Gewichte.
[Mathematische Gleichung 4]

CRC (g/g) = {(W2 (g) – W1 (g))/W (g)} – 1

(4) Wasserlösliche Komponente (Extrahierbarer Gehalt)

Die wasserlösliche Komponente (extrahierbarer Gehalt) wurde gemäß der gleichen Reihenfolge und der Verfahren, wie in EDANA-Verfahren WSP 270.2 offenbart, gemessen. [Tabelle 2]

	SPAN	ARUL	Absorptionsvermögen unter Druck (g/)	Absorptionsverhältnis unter Nichtlastbedingung (g/g)
Beispiel 1	1,0	0,8	25,1	30,5
Beispiel 2	1,0	0,76	25,0	31,2
Beispiel 3	1,1	0,79	24,6	30,1
Beispiel 4	1,1	0,75	24,4	30,8
Vergleichsbeispiel 1	1,3	0,64	23,4	28,9
Vergleichsbeispiel 2	1,3	0,62	23,9	29,7

Aus den Ergebnissen von Tabelle 2 kann erkannt werden, dass die SAPs der Beispiele 1 bis 4 die Eigenschaften jenseits des äquivalenten Niveaus im Vergleich mit Vergleichsbeispielen 1 und 2 zeigen. Die Beispiele der vorliegenden Erfindung zeigen das überlegene Anfangsabsorptionsvermögen und den Synergieeffekt des Verbesserns des Absorptionsverhältnisses unter Nichtlastbedingung und des Absorptionsvermögens unter Druck, in Konflikt miteinander zur gleichen Zeit. Es war möglich, überlegene Eigenschaften an vorhandene SAPs zu vermitteln, da die Beispiele der vorliegenden Erfindung das SAP durch Verwendung des klassierten Basispolymers herstellten, bei dem das Basispolymer von 300 bis 600 μm etwa 50 Gew.-% oder mehr, oder etwa 60 Gew.-% oder mehr, beispielsweise etwa 50 bis 80 Gew.-%, per gesamtem Basispolymer, und das Basispolymer von 600 bis 850 μm und 150 bis 300 μm etwa 7 Gew.-% oder mehr, oder etwa 10 Gew.-% oder mehr, beispielsweise 7 bis 20 Gew.-%, per gesamtem Basispolymer ausmachten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 56-161408 [0003]
JP 57-158209 [0003]
JP 57-198714 [0003]

Claims

Superabsorberpolymer (SAP) mit einem SPAN-Wert von 1,2 oder weniger, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 1, und erfüllend die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last dargestellt durch die folgende mathematische Formel 2: [Mathematische Formel 1] SPAN = [D(90%) – D(10%)]/D(50%) ≤ 1,2 wobei in der mathematischen Formel 1 D(90%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 90% wird, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet sind, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 unter Verwendung eines Laserteilchengrößenanalysators, D(10%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 10% wird, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet sind, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 unter Verwendung eines Laserteilchengrößenanalysators, und D(50%) der Durchmesser des Teilchens ist, wenn das akkumulierte Gewicht von dem kleinsten Teilchen 50% wird, wenn die SAP-Teilchen nach dem Teilchendurchmesser angeordnet sind, gemessen gemäß EDANA-Verfahren WSP 220.2 unter Verwendung eines Laserteilchengrößenanalysators, [Mathematische Formel 2] 1,0 > ARUL = AUP (10 min)/AUP (60 min) > 0,70 wobei in der mathematischen Formel 2 ARUL die Absorptionsgeschwindigkeit unter Last ist, AUP (10 min) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 10 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist, und AUP (60 min) das Absorptionsvermögen unter Druck nach 60 Minuten, dargestellt durch die folgende mathematische Formel 3, ist [Mathematische Formel 3] AUP (g/g) = [Wb (g) – Wa (g)]/Gewicht des Absorberpolymers (g) wobei in der mathematischen Formel 3 Wa (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann, ist, und Wb (g) die Summe des Gewichts des Absorberpolymers ist, bei dem Feuchtigkeit unter Last (0,7 psi) für eine gegebene Zeit von 10 Minuten oder 60 Minuten absorbiert ist, und des Gewichts der Vorrichtung, die eine Last an das Absorberpolymer bereitstellen kann.
Superabsorberpolymer nach Anspruch 1, einschließend ein Basispolymerpulver umfassend ein vernetztes Polymer aus wenigstens teilweise neutralisiertem, wasserlöslichem, ethylenisch ungesättigtem Monomer einschließend eine Säuregruppe; und eine Oberflächenvernetzungsschicht gebildet auf dem Basispolymerpulver, wobei die Oberflächenvernetzungsschicht erhalten wird durch Vernetzen der Oberfläche des Basispolymerpulvers mit einer C₂-C₈-Verbindung auf Diolbasis oder Glykolbasis.
Superabsorberpolymer nach Anspruch 2, wobei das wasserlösliche ethylenisch ungesättigte Monomer einschließt: wenigstens ein anionisches Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Krotonsäure, Itaconsäure, 2-Acryloylethansulfonsäure, 2-Methacryloylethansulfonsäure, 2-(Meth)acryloylpropansulfonsäure und 2-(Meth)acrylamid-2-methylpropansulfonsäure und Salzen derselben; wenigstens ein nicht-ionisches hydrophiles Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (Meth)acrylamid, N-substituiertem (Meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 2-Hydroxypropyl(meth)acrylat, Methoxypolyethylenglykol(meth)acrylat und Polyethylenglykol(meth)acrylat; oder wenigstens ein Amino-enthaltendes ungesättigtes Monomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (N,N)-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat und (N,N)-Dimethylaminopropyl(meth)acrylamid und einer quartären Verbindung derselben.
Superabsorberpolymer nach Anspruch 2, wobei das Basispolymerpulver umfasst: das Pulver mit dem Durchmesser von 300 bis 600 μm in einer Menge von 50 Gew.-% oder mehr.
Superabsorberpolymer nach Anspruch 4, wobei das Basispolymerpulver umfasst: das Pulver mit dem Durchmesser von 600 bis 850 μm in einer Menge von 7 Gew.-% oder mehr; und das Pulver mit dem Durchmesser von 150 bis 300 μm in einer Menge von 7 Gew.-% oder mehr.