WO2016158975A1 - ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末及びその製造方法、並びにその評価方法 - Google Patents

ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末及びその製造方法、並びにその評価方法 Download PDF

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夛田 賢治
一司 鳥井
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Definitions

  • the present invention relates to a polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin powder, a production method thereof, and an evaluation method thereof.
  • the evaluation method relates to a method for evaluating the degree of disintegration of the swollen gel particles when the polyacrylic acid (salt) -based water absorbent resin powder is swollen.
  • Water-absorbing resin (SAP / Super Absorbent Polymer) is a water-swellable, water-insoluble polymer gelling agent, such as sanitary products such as paper diapers and sanitary napkins, water retention agents for agriculture and horticulture, industrial waterstop materials, etc. Widely used for absorbent applications.
  • the water-absorbing resin is produced from various monomers or hydrophilic polymers as raw materials, and among them, polyacrylic acid (salt) -based water-absorbing material using acrylic acid and / or a salt thereof as a monomer. Resins are most industrially produced due to their high water absorption performance.
  • the water-absorbent resin is manufactured through a polymerization process, a gel pulverization process, a drying process, and, if necessary, a pulverization process, a classification process, a surface cross-linking process, etc.
  • many functions are required for the water-absorbent resin. Specifically, in addition to high water absorption ratio, high gel strength, low water soluble content, high water absorption rate, high water absorption capacity under pressure, high liquid permeability, small particle size distribution, urine resistance, antibacterial properties, impact resistance Properties (damage resistance), powder fluidity, deodorant properties, color resistance (whiteness), low dust and the like.
  • liquid permeability and water absorption speed are important as basic physical properties of the water-absorbent resin, and many improved techniques have been proposed so far.
  • high liquid permeability and high water absorption speed are contradictory physical properties, a technique for achieving both of these is required.
  • the water-containing gel-like crosslinked polymer obtained in the polymerization step is pulverized under specific gel pulverization conditions, thereby allowing liquid permeability and water absorption rate.
  • Patent Document 1 Has been proposed (see Patent Document 1).
  • Patent Literature a method for measuring the weight average particle diameter (D50) and particle size distribution of a particulate hydrogel after gel pulverization is disclosed for measurement of swollen water-absorbent resin particles (that is, gel particles) (Patent Literature). 1, Patent Documents 10 to 11).
  • Patent Document 1 in which a water-absorbent resin excellent in liquid permeability and water absorption speed is obtained by pulverizing the hydrogel crosslinked polymer under specific gel pulverization conditions, the resulting water-absorbent resin powder is added. There was a problem that the reduction water absorption ratio was not sufficient.
  • the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art, and to provide a water-absorbent resin powder that has less gel collapse during swelling and is excellent in water absorption capacity under load, water absorption speed, and liquid permeability, and a method for producing the same. That is.
  • the water absorbent resin powder when used as an absorbent body of absorbent articles such as paper diapers, it is usual that the water absorbent resin powder absorbs a plurality of times when it absorbs urine or the like. Therefore, if a factor that affects the water absorption performance of the swollen gel particles when the water absorbent resin absorbs and swells can be found and evaluated, it becomes possible to design a more advanced product of the water absorbent resin.
  • the method for measuring gel particles that has been proposed so far has been a method of measuring gel particles generated in the step of polymerizing the water-absorbent resin or the gel crushing step following the polymerization step. There is no report on a technique for measuring swollen gel particles when a water-absorbent resin powder produced through a drying step and, if necessary, a pulverization step, a classification step, a surface cross-linking step and the like absorbs liquid and swells.
  • a further object of the present invention is to provide a novel evaluation method for swollen gel particles when the water absorbent resin powder absorbs and swells in order to design a more advanced product of the water absorbent resin.
  • the present inventors have added inorganic compounds and / or water-absorbent resin fine particles to the hydrogel crosslinked polymer obtained in the polymerization step of polyacrylic acid (salt).
  • a water-absorbing resin powder excellent in water absorption capacity under pressure, water absorption speed, liquid permeability, and hard to disintegrate during swelling can be obtained by pulverizing under specific gel pulverization conditions. It came to do.
  • the polyacrylic acid (salt) water-absorbent resin powder according to the present invention is a water-absorbent resin powder containing polyacrylic acid (salt) as a main component in order to solve the above-described problems. ) To (4) are satisfied.
  • group water absorbing resin powder which concerns on this invention, the polymerization process of acrylic acid (salt) type monomer aqueous solution, and superposition
  • the following (1) to (2) (1) Gel grinding energy (GGE) is 18 J / g to 60 J / g, (2) Gel grinding energy (2) (GGE (2)) is 9 J / g to 40 J / g,
  • GGE (2) Gel grinding energy (2)
  • the drying step the particulate hydrogel crosslinked polymer obtained in the gel grinding step is dried at a drying temperature of 150 ° C. to 250 ° C. using a dryer. It is characterized by drying.
  • the present inventors have found that the degree of collapse of the swollen gel particles when the water-absorbent resin powder is swollen greatly affects the performance of the water-absorbent resin during water absorption. I found out. Then, an evaluation method for evaluating the degree of disintegration of the swollen gel particles when the water absorbent resin powder is swollen has been found, and the present invention has been completed.
  • the evaluation method of the polyacrylic acid (salt) -based water absorbent resin powder according to the present invention is an evaluation method of the swelling gel particle disintegration rate of the water absorbent resin powder in order to solve the above-mentioned problem,
  • (Procedure 1) Water-absorbing resin powder having a water content of 10% by weight or less is classified using two or more sieves having different openings,
  • (Procedure 2) All or part of the water-absorbent resin powder is swollen with a swelling liquid to form swollen gel particles, (Procedure 3)
  • the swollen gel particles are further classified using two or more sieves having different openings, and an integrated ratio of the swollen gel particles passing through each sieve is obtained.
  • the polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin powder according to the present invention has the above-described configuration.
  • a water-absorbent resin powder has an effect of being excellent as an absorbent body of absorbent articles such as paper diapers.
  • the water-absorbent resin powder excellent in physical properties such as the gel particle disintegration rate when swollen has the effect of excellent in gel particle shape retention, so when used as an absorbent body for absorbent articles such as paper diapers, The skin feel of the wearer of the article can be improved.
  • the method for producing the polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin powder according to the present invention includes adding an inorganic compound and / or water-absorbing resin fine particles to the hydrogel crosslinked polymer in the gel grinding step. It has a structure to grind.
  • the water-absorbent resin powder obtained from such a production method has an effect of being excellent as an absorbent body of absorbent articles such as paper diapers.
  • the degree of collapse of the swollen gel particles when the water absorbent resin powder is swollen can be evaluated. Therefore, according to the method of the present invention, for example, it can be predicted how much the particle size distribution of the water-absorbent resin powder before swelling changes due to the collapse after liquid absorption and swelling. Therefore, the method of the present invention enables more advanced product design of the water absorbent resin.
  • the water absorption performance such as the liquid permeability and the water absorption speed at the time of water absorption of the water absorbent resin is closely related to the degree of collapse of the swollen gel particles. For example, when the degree of collapse of the swollen gel particles is high, the surface area of the swollen gel particles increases, resulting in a water-absorbing resin having a high water absorption rate. On the other hand, when the degree of collapse of the swollen gel particles is low, blockage of the liquid passage due to the collapse of the swollen gel particles can be avoided, so that the water-absorbent resin has high liquid permeability.
  • the degree of collapse of the swollen gel particles should be determined in order to predict the function of the water absorbent resin. Is extremely important.
  • Water absorbent resin in the present invention, the “water-absorbing resin” means a water-swellable, water-insoluble polymer gelling agent.
  • water swellability means that the CRC (centrifuge retention capacity) defined by ERT442.2-02 is 5 g / g or more, and “water-insoluble” means ERT470.2. It means that Ext (water-soluble content) specified by ⁇ 02 is 50% by weight or less.
  • CRC centrifuge retention capacity
  • water absorption capacity without pressure is sometimes referred to as “water absorption capacity without pressure”.
  • the water-absorbent resin can be appropriately designed according to its use and is not particularly limited, but may be a hydrophilic cross-linked polymer obtained by cross-linking an unsaturated monomer having a carboxyl group. preferable. Further, the water-absorbent resin is not limited to a form in which the total amount (100% by weight) is a polymer, and may be a composition containing an additive or the like within a range in which the above performance is maintained.
  • the “water-absorbent resin” includes not only a water-absorbent resin obtained by pulverizing and drying the hydrophilic cross-linked polymer to form a powder, but also a water-absorbent resin having different shapes and the like obtained in each step.
  • a sheet-like, fiber-like, film-like, or particulate water-absorbing resin (hydrogel-crosslinked polymer) during or after polymerization but before grinding; particulate water-absorbing resin after gel grinding (particulate water-containing gel) Cross-linked polymer); powdered water-absorbing resin after drying; water-absorbing resin obtained in each step when pulverization, classification, surface treatment, addition of additives, particle size adjustment and the like are performed after drying.
  • the “water-absorbing resin” is a water-absorbing resin obtained by pulverizing and drying the hydrophilic crosslinked polymer to form a powder
  • a water-absorbing resin powder such a water-absorbing resin is referred to as “water-absorbing resin powder” in the present specification.
  • the “water-absorbent resin powder” is a water-absorbent resin before surface treatment including surface cross-linking as long as the hydrophilic cross-linked polymer is a water-absorbent resin that is pulverized and dried. Even if it is resin, even if it is water-absorbing resin after performing the surface treatment containing surface crosslinking, it is contained.
  • the “water-absorbent resin powder” also includes a water-absorbent resin obtained in each step when pulverization, classification, surface treatment, addition of additives, granulation, etc. are performed after drying.
  • polyacrylic acid (salt) means a polymer containing a graft component as necessary and having acrylic acid and / or a salt thereof as a main component as a repeating unit.
  • polyacrylic acid (salt) refers to 50 mol% to 100 mol of acrylic acid (salt) essential among the total monomers (excluding the internal crosslinking agent) used in the polymerization.
  • polyacrylic acid (salt) when polyacrylic acid (salt) is used as the polymer, it always contains a water-soluble salt, and the main component of the water-soluble salt (neutralized salt) is preferably a monovalent salt, more preferably an alkali.
  • EDANA European Disposables and Nonwovens Associations
  • ERT is an abbreviation for a method for measuring water-absorbent resin (EDANA Recommended Test Methods), which is a European standard (almost world standard). is there. In the present invention, unless otherwise specified, measurement is performed in accordance with the ERT original (known document: revised in 2002).
  • CRC Centrifugation Retention Capacity (centrifuge retention capacity) and means the water absorption capacity under no pressure.
  • CRC means that 0.200 g of a water-absorbent resin in a non-woven bag is freely swollen in a large excess of 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution for 30 minutes, and then a centrifuge is used. It refers to the water absorption capacity (unit: g / g) of the water absorbent resin after dehydration.
  • the CRC of the hydrogel crosslinked polymer (hereinafter sometimes referred to as “gel CRC” in this specification) was measured by changing the sample to 0.4 g and the free swelling time to 24 hours, respectively. .
  • AAP is an abbreviation for Absorption Against Pressure, and means the water absorption capacity under pressure. Specifically, “AAP” refers to 0.900 g of a water-absorbing resin under a load of 2.06 kPa (0.3 psi, 21 g / cm 2 ) for 1 hour against a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution. The water absorption ratio (unit: g / g) after swelling with. In ERT442.2-02, “Absorption Under Pressure” is described. However, “AAP” is substantially the same as “Absorption Under Pressure”. In the present invention and examples, the load condition was changed to 4.83 kPa (0.7 psi, 49 g / cm 2 ), and measurement was performed.
  • Example is an abbreviation for Extractables and means a water-soluble component (water-soluble component amount). Specifically, “Ext” refers to the amount of dissolved polymer (unit:% by weight) after adding 1.0 g of water-absorbing resin to 200 ml of 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution and stirring at 500 rpm for 16 hours. . The amount of dissolved polymer is measured using pH titration. The water-soluble content of the hydrogel crosslinked polymer (hereinafter sometimes referred to as “gel Ext” in this specification) was measured by changing the sample to 5.0 g and the stirring time to 24 hours. went.
  • PSD is an abbreviation for Particle Size Distribution, and means a particle size distribution of a water-absorbent resin measured by sieving classification.
  • the weight average particle size (D50) and the particle size distribution are measured by the same method as “(1) Average Particle Diameter and Distribution of Particle Diameter” described in European Patent No. 0349240, page 7, lines 25-43. .
  • the method for measuring PSD of the hydrogel crosslinked polymer will be described later.
  • European Patent No. 0349240 you may refer to European Patent No. 1594556 as appropriate.
  • “Residual Monomers” (ERT410.2-02) “Residual Monomers” means monomers (monomer amount) remaining in the water-absorbent resin (hereinafter referred to as “residual monomers”). Specifically, “Residual Monomers” means that after adding 1.0 g of a water-absorbing resin to 200 ml of 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution and stirring at 500 rpm for 1 hour using a 35 mm long stirrer chip, The amount of monomer dissolved in the aqueous solution (unit: ppm). The amount of monomer dissolved is measured using HPLC (High Performance Liquid Chromatography). The residual monomer in the hydrogel crosslinked polymer was measured by changing the sample to 2 g and the stirring time to 3 hours, respectively, and the obtained measured value per resin solid content of the hydrogel crosslinked polymer. The value converted to weight (unit: ppm).
  • “Moisture Content” (ERT430.2-02) “Moisture Content” means the water content of the water-absorbent resin. Specifically, “Moisture Content” refers to a value (unit:% by weight) calculated from loss on drying when 1 g of a water absorbent resin is dried at 105 ° C. for 3 hours. In the present invention, the drying temperature was changed to 180 ° C., the measurement was performed 5 times per sample, and the average value was adopted. The water content of the hydrogel crosslinked polymer was measured by changing the sample to 2 g, the drying temperature to 180 ° C., and the drying time to 16 hours. Further, the value calculated with 100-water content (% by weight) is “resin solid content” in the present invention, and can be applied to both the water-absorbent resin and the water-containing gel-like crosslinked polymer.
  • liquid permeability refers to the fluidity of a liquid passing between particles of a swollen gel under load or no load.
  • Typical measurement methods for “liquid permeability” include SFC (Saline Flow Conductivity / saline flow conductivity) and GBP (Gel Bed Permeability / gel bed permeability).
  • SFC refers to the liquid permeability of a 0.69 wt% sodium chloride aqueous solution to a water absorbent resin under a load of 2.07 kPa, and is measured according to the SFC test method disclosed in US Pat. No. 5,669,894.
  • the “GBP” refers to the permeability of a 0.69 wt% sodium chloride aqueous solution to a water-absorbent resin under load or free expansion, and conforms to the GBP test method disclosed in International Publication No. 2005/016393. Measured.
  • Water absorption rate In the present invention, “water absorption rate” is represented by “free swelling rate (FSR)” (unit: g / (g ⁇ s)) or “water absorption time by vortex method (Vortex)” (unit: second). It means water absorption speed.
  • FSR is an abbreviation for Free Swell Rate
  • Free Swell Rate (FSR) is when 1 g of water absorbent resin absorbs 20 g of 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution. Of water (unit: g / (g ⁇ s)), a water absorption rate determined according to the method defined in International Publication No. 2009/016055.
  • Water absorption time by vortex method is a water absorption time determined according to “Water absorption rate test method of high water absorption resin” described in JIS K7224, and 2 g of water absorption resin is 50 g physiological. It is the time to absorb saline.
  • gel pulverization refers to an operation of reducing the size of the hydrated gel-like crosslinked polymer by, for example, applying shearing force, compressive force, etc. to the obtained hydrated gel-like crosslinked polymer. That means.
  • the hydrogel crosslinked polymer has a weight average particle size (D50) of 300 ⁇ m to 3000 ⁇ m, more preferably a weight average particle size (D50) of 350 ⁇ m to 2000 ⁇ m, and a logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution. ) Is preferably gel-pulverized so as to be 0.2 to 1.0.
  • the shape of the resulting hydrogel crosslinked polymer may differ depending on the type of the polymerization machine.
  • gel pulverization is performed after polymerization.
  • kneader polymerization polymerization and gel grinding are continuously performed in the same apparatus. That is, in the present invention, both of the above-described forms are included, but it is preferable that the gel pulverization is performed after the polymerization and the gel pulverization are continuously performed in the same apparatus in the kneader polymerization.
  • “Swelling gel particles” refers to a water-containing gelled water-absorbing resin produced when a water-absorbing resin powder is swollen with a swelling liquid
  • “swelling gel particles” refers to the “swelling gel”. This refers to particles of the water-absorbing resin to be formed.
  • “swelling” means that the water absorbent resin powder takes in the swelling liquid, and as a result, the weight or volume of the water absorbent resin powder increases.
  • “Swelling ratio” means the ratio of the amount of swollen gel particles after swelling to the amount of water absorbent resin powder before swelling when the water absorbent resin powder is swollen with a swelling liquid to form swollen gel particles.
  • the ratio may be a ratio of the weight of the swollen gel particles to the weight of the water absorbent resin powder, or may be a ratio of the volume of the swollen gel particles to the volume of the water absorbent resin powder.
  • the swelling ratio is a weight percentage. A specific method for calculating the “swelling ratio” will be described in detail below.
  • the “gel particle disintegration rate during swelling” refers to the weight ratio of the fine particle gel generated when the water-absorbent resin powder is swollen with a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution, and is determined by the following method. It is done. i) A water absorbent resin powder having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m is swollen with a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution for 1 hour.
  • the “weight-average molecular weight of water-soluble component” refers to the weight-average molecular weight of a component (water-soluble component) that dissolves when a water-absorbing resin is added to a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution.
  • a value measured by (gel permeation chromatography) (unit: daltons; hereinafter, daltons is abbreviated as “Da”). That is, it is a result of GPC measurement of the solution obtained by the measurement method described in the above (1-3) (c) “Ext”.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble portion of the hydrogel crosslinked polymer is preferably 5.0 g for a sample finely divided to a particle size of 5 mm or less, more preferably 1 mm to 3 mm, and a stirring time of 24 hours. The measurement was performed with each change.
  • “Gel grinding energy” (GGE, GGE (2))
  • gel grinding energy means mechanical energy per unit weight of the hydrogel crosslinked polymer required by the gel grinding device when gelling the hydrogel crosslinked polymer.
  • the “gel grinding energy” does not include energy for heating and cooling the jacket, and energy of water and steam to be charged.
  • “Gel grinding energy” is abbreviated as “GGE” from “Gel Grinding Energy” in English.
  • the GGE is calculated by the following equation (1) when the gel crusher is driven by three-phase AC power.
  • the above “power factor” and “motor efficiency” are values unique to the apparatus, which vary depending on the operating conditions of the gel crushing apparatus, and take values from 0 to 1.
  • GGE can be calculated by changing “ ⁇ 3” in the above formula to “1”.
  • the unit of voltage is V
  • the unit of current is A
  • the unit of weight of the hydrogel crosslinked polymer is g / s.
  • gel pulverization of the hydrogel crosslinked polymer may be performed using a plurality of gel pulverizers. In this case, GGE may be calculated for each gel crusher.
  • the mechanical energy applied to the hydrogel crosslinked polymer is one of the important factors. Therefore, the gel pulverization apparatus subtracts the current value during idling to obtain the gel pulverization energy. Is more preferably calculated. In particular, when gel pulverization is performed with a plurality of apparatuses, the sum of current values during idle operation becomes large, and therefore a method of subtracting the current value during idle operation is preferable.
  • the gel grinding energy in this case is calculated by the following formula (2).
  • equation (2) is described as GGE (2).
  • the weight (g / s) of the hydrogel crosslinked polymer introduced into the gel crusher per second is, for example, that the hydrogel crosslinked polymer is continuous.
  • the unit of the supply amount is t / hr, it is a value converted so as to use g / s as a unit.
  • X to Y indicating a range means “X or more and Y or less”.
  • T (ton) which is a unit of weight means “Metric ton”, and unless otherwise noted, “ppm” means “ppm by weight”.
  • Weight” and “mass”, “wt%” and “mass%”, “part by weight” and “part by mass” are treated as synonyms.
  • ⁇ acid (salt) means “ ⁇ acid and / or salt thereof”
  • (meth) acryl means “acryl and / or methacryl”.
  • the water-absorbent resin powder according to the present invention is a water-absorbent resin powder containing polyacrylic acid (salt) as a main component, and the following (1) It satisfies the physical properties of (4) to (4).
  • the “water-absorbing resin powder containing polyacrylic acid (salt) as a main component” is preferably 50% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and still more preferably 90% by weight of polyacrylic acid (salt).
  • water-absorbent resin powder including the above, and may be referred to as “polyacrylic acid (salt) -based water-absorbent resin powder” in the present specification.
  • Water-absorbing resin powder having a water absorption time (Vortex) of 42 seconds or less by a vortex method, or a free swelling rate (FSR) of 0.28 g / (g ⁇ s) or more and (2) a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m (3) Gel particle disintegration rate during swelling is 10% by weight or less (4)
  • the water absorbent resin powder according to the present invention has a water absorption time (Vortex) of 42 seconds or less by a vortex method, or a free swelling rate (FSR) of 0.28 g / (g ⁇ s) or more.
  • the water absorption time (Vortex) and the free swelling rate (FSR) by the vortex method are both physical properties indicating the water absorption rate of the water absorbent resin powder.
  • the water absorption time (Vortex) by the vortex method is 42 seconds or less, the liquid uptake is sufficient, and the user of the absorbent article using the absorbent body using the water absorbent resin powder of the present invention is uncomfortable. It is preferable because it is difficult to give. If the water absorption time (Vortex) is 42 seconds or less, it can be said that it is sufficient from the viewpoint of liquid uptake, but it is preferably 40 seconds or less, more preferably 35 seconds or less, still more preferably 30 seconds or less, particularly preferably. Is 25 seconds or less.
  • the lower limit value of the water absorption time (Vortex) is not particularly limited as long as it exceeds 0 seconds, but the general lower limit value is preferably 5 seconds or more, more preferably 10 seconds or more.
  • the free swelling rate (FSR) is 0.28 g / (g ⁇ s) or more, the liquid uptake is sufficient, and the absorbent article using the absorbent body using the water absorbent resin powder of the present invention. It is preferable because it is difficult for the user to feel uncomfortable.
  • the free swelling rate (FSR) is 0.28 g / (g ⁇ s) or more, it can be said that it is sufficient from the viewpoint of liquid uptake, but preferably 0.30 g / (g ⁇ s) or more.
  • it is 0.32 g / (g ⁇ s) or more, more preferably 0.34 g / (g ⁇ s) or more, particularly preferably 0.36 g / (g ⁇ s) or more.
  • the upper limit of the free swelling rate (FSR) is preferably 1.00 g / (g ⁇ s) or less.
  • the water-absorbent resin powder according to the present invention has a ratio of water-absorbent resin powder having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m of 90% by weight or more. .
  • particle size means a particle size defined by a JIS standard sieve (JIS Z8801-1 (2000)).
  • the “water-absorbent resin powder having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m” can pass through a JIS standard sieve having an opening of 850 ⁇ m and cannot pass through a JIS standard sieve having an opening of 150 ⁇ m.
  • the “ratio of the water-absorbing resin powder having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m” means the weight ratio of the water-absorbing resin powder having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m to the total amount of the water-absorbing resin powder subjected to sieving classification. (Unit:% by weight).
  • the ratio of the water-absorbing resin powder having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m is 90% by weight or more, it is preferable because performance deterioration and generation of dust due to fine particles of the water-absorbing resin can be prevented.
  • the proportion of the water absorbent resin powder having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m may be 90% by weight or more, preferably 95% by weight or more, and more preferably 97% by weight or more.
  • the water-absorbent resin powder according to the present invention has a gel particle disintegration rate during swelling of 10% by weight or less.
  • the gel particle disintegration rate during swelling is 10% by weight or less because generation of fine particle gel due to disintegration of the swollen gel during swelling can be suppressed.
  • the gel particle disintegration rate during swelling may be 10% by weight or less, but is preferably 9.9% by weight or less, more preferably 9.8% by weight or less, and still more preferably 9.6% by weight or less.
  • the water absorbent resin powder according to the present invention has an internal cell ratio defined by the following formula of 0.1% to 2.5%.
  • Internal cell ratio (%) (true density ⁇ apparent density) / true density ⁇ 100
  • the internal bubble ratio may be 0.1% to 2.5%, preferably 0.2% to 2.0%, more preferably 0.3% to 1.7%, More preferably, it is 0.5% to 1.5%.
  • polyacrylic acid (salt) -based water-absorbing resin powder according to the present invention satisfies the physical properties (1) to (4) described above, and the following (5) to (9) It is preferable that at least one of the physical properties is further satisfied.
  • Absorption capacity under pressure is 20 g / g or more
  • Saline flow conductivity is 10 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ cm 3 ⁇ s ⁇ g ⁇ 1 or more
  • Particle size is less than 150 ⁇ m
  • the ratio of a certain water absorbent resin powder is 5% by weight or less.
  • the ratio of the water absorbent resin powder having a particle size of 850 ⁇ m or more is 5% by weight or less.
  • the centrifuge retention capacity (CRC) is 10 g / g or more. The physical properties (5) to (9) will be described.
  • the water absorbent resin powder according to the present invention has a water absorption capacity under pressure (AAP) under a pressure of 4.83 kPa, preferably 20 g / g or more, more preferably 21 g / g or more, still more preferably 22 g / g or more, particularly Preferably it is 23 g / g or more.
  • the upper limit of the water absorption capacity under pressure (AAP) is not particularly limited, but is preferably 35 g / g or less, more preferably 30 g / g or less, and still more preferably 28 g / g or less, from the viewpoint of balance with other physical properties. It is.
  • the water absorption capacity under pressure (AAP) is 20 g / g or more because the water absorption resin powder of the present invention can be prevented from being leaked when used in sanitary products such as paper diapers.
  • capacitance under pressure (AAP) can be improved when the gel particle disintegration rate at the time of swelling is 10 weight% or less.
  • Saline flow conductivity The water-absorbent resin powder according to the present invention has saline flow conductivity (SFC) under pressure of 2.07 kPa (unit: ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ cm 3 ⁇ s ⁇ g ⁇ 1 / hereinafter, unit notation is omitted) ) Is preferably 10 or more, more preferably 20 or more, still more preferably 30 or more, still more preferably 50 or more, particularly preferably 70 or more, and most preferably 90 or more.
  • SFC saline flow conductivity
  • the SFC is 10 or more, it is possible to prevent leakage when used in the absorbent body of absorbent articles such as paper diapers.
  • the said salt solution flow conductivity (SFC) can be improved when the gel particle disintegration rate at the time of swelling is 10 weight% or less.
  • the water-absorbing resin powder according to the present invention has a sieve having a mesh size of 150 ⁇ m (JIS standard sieve) from the viewpoint of improving the physical properties of the water-absorbing resin powder.
  • the proportion of the water absorbent resin powder having a particle size of less than 150 ⁇ m is preferably 5% by weight or less, more preferably 4% by weight or less, and still more preferably 3%, based on the entire water absorbent resin powder subjected to sieving classification. % By weight or less.
  • the water-absorbing resin powder according to the present invention is a sieve having a mesh size of 850 ⁇ m (JIS standard sieve) from the viewpoint of improving the physical properties of the water-absorbing resin powder.
  • the smaller the content of coarse particles that do not pass, the better. Therefore, the ratio of the water absorbent resin powder having a particle size of 850 ⁇ m or more is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, and still more preferably 1% with respect to the entire water absorbent resin powder subjected to sieving classification. % By weight or less.
  • Centrifuge retention capacity The water absorbent resin powder according to the present invention has a centrifuge retention capacity (CRC) of preferably 10 g / g or more, more preferably 20 g / g or more, still more preferably 25 g / g or more, and particularly preferably 30 g / g or more. It is.
  • the upper limit of the centrifuge retention capacity (CRC) is not particularly limited, but is preferably 50 g / g or less, more preferably 45 g / g or less, and still more preferably 40 g / g, from the viewpoint of balance with other physical properties. It is as follows.
  • the centrifuge retention capacity (CRC) within the above range is preferable because it can be used as an absorbent body for absorbent articles such as paper diapers.
  • polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin powder according to the present invention has less gel collapse during swelling as described above, and is excellent as a result. In addition to the water absorption magnification and liquid permeability under pressure, the water absorption rate is also excellent.
  • the polyacrylic acid (salt) -based water-absorbing resin powder includes a polymerization step of an acrylic acid (salt) -based monomer aqueous solution, a gel grinding step of a hydrogel crosslinked polymer during or after polymerization, and after gel grinding
  • a polyacrylic acid (salt) water-absorbent resin powder including the drying step, in the gel pulverization step, the hydrogel crosslinked polymer having a resin solid content of 10 wt% to 80 wt%, It is obtained by adding an inorganic compound and / or water-absorbent resin fine particles and gel-pulverizing the hydrogel crosslinked polymer under specific gel-pulverizing conditions.
  • the polymerization step is a step in which an acrylic acid (salt) -based monomer aqueous solution is polymerized to obtain a hydrogel crosslinked polymer.
  • acrylic acid (salt) -based monomer aqueous solution (hereinafter, sometimes simply referred to as “monomer aqueous solution” in this specification) is mainly acrylic acid (salt).
  • the monomer aqueous solution containing acrylic acid (salt) as a main component is preferably 50 mol% to 100 mol%, more preferably 70 mol% to 100 mol of acrylic acid (salt) as a monomer. %, More preferably 90 mol% to 100 mol%, particularly preferably substantially 100 mol%.
  • the water-absorbent resin powder obtained by the present invention uses a monomer containing acrylic acid (salt) as a main component as a raw material, and is usually polymerized in an aqueous solution state.
  • concentration of the monomer (monomer) in the acrylic acid (salt) monomer aqueous solution is preferably 10% by weight to 80% by weight, more preferably 20% by weight to 80% by weight, and still more preferably 30% by weight to 70%. % By weight, particularly preferably 40% by weight to 60% by weight.
  • the hydrogel crosslinked polymer obtained by the polymerization of the acrylic acid (salt) monomer aqueous solution has at least a part of the acid group of the polymer neutralized from the viewpoint of water absorption performance and residual monomer. It is preferable.
  • a partially neutralized salt is not particularly limited, but from the viewpoint of water absorption performance, preferably a monovalent salt selected from an alkali metal salt, an ammonium salt, and an amine salt, more preferably an alkali metal salt, still more preferably a sodium salt, Alkali metal salts selected from lithium salts and potassium salts, particularly preferably sodium salts.
  • the basic substance used for the neutralization is not particularly limited, but alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide, sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, etc.
  • Monovalent basic substances such as carbonic acid (hydrogen) salts are preferred, and sodium hydroxide is particularly preferred.
  • the neutralization can be performed in the respective forms and states before, during or after polymerization.
  • unneutralized or low neutralized (for example, 0 mol% to 30 mol%) acrylic acid is added.
  • Neutralization of the hydrogel crosslinked polymer obtained by polymerization, especially neutralization at the same time as gel pulverization is possible, but neutralization of acrylic acid before polymerization is performed from the viewpoint of productivity and improvement of physical properties. More preferably. That is, it is preferable to use neutralized acrylic acid (that is, a partially neutralized salt of acrylic acid) as a monomer.
  • the neutralization rate in the neutralization is not particularly limited, but is preferably 10 mol% to 100 mol%, more preferably 30 mol% to 95 mol%, still more preferably 45 mol% to 90 mol%, particularly preferably. Is 60 mol% to 80 mol%.
  • the neutralization temperature is not particularly limited, but is preferably 10 ° C to 100 ° C, more preferably 30 ° C to 90 ° C.
  • the conditions disclosed in EP 574260 are preferably applied to the present invention.
  • water-soluble resins such as starch, cellulose, polyvinyl alcohol (PVA), and polyethyleneimine; foaming agents such as carbonates, azo compounds, and bubbles; surface activity
  • An optional component such as an agent can be added in any of the production steps of the present invention, such as an aqueous solution of an acrylic acid (salt) monomer, a hydrogel crosslinked polymer, a dry polymer, or a water absorbent resin.
  • the amount of these optional components is preferably 50% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, still more preferably 10% by weight or less, and particularly preferably 3% by weight with respect to the monomer.
  • the amount is preferably 5% by weight or less, more preferably 1% by weight or less based on the monomer.
  • the graft polymer, specifically starch-acrylic acid polymer, PVA-acrylic acid polymer, and the like can be obtained by adding the above aqueous resin, and these are also treated as polyacrylic acid (salt) in the present invention.
  • a chelating agent for the purpose of improving the color stability (color stability when stored for a long time under high temperature and high humidity) and urine resistance (preventing gel degradation) of the water-absorbent resin powder obtained in the present invention.
  • chelating agents are particularly preferable.
  • the amount of these used is preferably 10 ppm to 5000 ppm, more preferably 10 ppm to 1000 ppm, still more preferably 50 ppm to 1000 ppm, and particularly preferably 100 ppm to 1000 ppm with respect to the water absorbent resin.
  • chelating agents disclosed in US Pat. No. 6,599,989 and International Publication No. 2008/090961 are also applicable to the present invention.
  • aminocarboxylic acid metal chelating agents and polyvalent phosphoric acid compounds are preferred.
  • acrylic acid (salt) when acrylic acid (salt) is used as a main component, a hydrophilic or hydrophobic unsaturated monomer other than acrylic acid (salt) (hereinafter referred to as “other monomer” in the present specification).
  • other monomers include, but are not limited to, methacrylic acid, (anhydrous) maleic acid, 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, (meth) acryloxyalkanesulfonic acid, N-vinyl.
  • the amount used is appropriately determined within a range that does not impair the water absorption performance of the resulting water absorbent resin powder, and is not particularly limited. It is less than 50 mol%, more preferably less than 30 mol%, still more preferably less than 10 mol%. In addition, the minimum of this usage-amount is 0 mol%.
  • Internal crosslinking agent In this invention, it is preferable to use an internal crosslinking agent from a viewpoint of the water absorption performance of the water-absorbent resin powder obtained.
  • the internal cross-linking agent is not particularly limited, and examples thereof include a polymerizable cross-linking agent with acrylic acid, a reactive cross-linking agent with a carboxyl group, or a cross-linking agent having both of them.
  • polymerizable crosslinking agent examples include N, N′-methylenebisacrylamide, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (polyoxyethylene) trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and poly (meth) allyloxyalkane. And compounds having at least two polymerizable double bonds in the molecule.
  • the reactive crosslinking agent examples include polyglycidyl ethers such as ethylene glycol diglycidyl ether; covalent crosslinking agents such as polyhydric alcohols such as propanediol, glycerin and sorbitol, and polyvalent metal compounds such as aluminum salts. An ion binding crosslinking agent is mentioned.
  • a polymerizable crosslinking agent with acrylic acid is preferable, and an acrylate-based, allyl-based, and acrylamide-based polymerizable crosslinking agent is more preferable.
  • These internal cross-linking agents may be used alone or in combination of two or more.
  • the mixing ratio is preferably 10: 1 to 1:10.
  • the amount of the internal crosslinking agent used is preferably 0.001 mol% to 5 mol%, more preferably 0.002 mol% to 2 mol, based on all the monomers excluding the crosslinking agent, from the viewpoint of physical properties. %, More preferably 0.04 mol% to 1 mol%, particularly preferably 0.06 mol% to 0.5 mol%, and most preferably 0.07 mol% to 0.2 mol%. Furthermore, in a particularly preferred form of the present invention, it is preferably 0.01 mol% to 1 mol%, more preferably 0.04 mol% to 0.5 mol%, and more preferably, based on all monomers excluding the crosslinking agent. Preferably, 0.07 mol% to 0.1 mol% of the polymerizable crosslinking agent is used.
  • the polymerization initiator used in the present invention is appropriately selected depending on the polymerization form and is not particularly limited, and examples thereof include a photodegradable polymerization initiator, a thermal decomposition polymerization initiator, and a redox polymerization initiator.
  • Examples of the photodegradable polymerization initiator include benzoin derivatives, benzyl derivatives, acetophenone derivatives, benzophenone derivatives, and azo compounds.
  • Examples of the thermal decomposition polymerization initiator include persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate; peroxides such as hydrogen peroxide, t-butyl peroxide, and methyl ethyl ketone peroxide; 2,2 ′ And azo compounds such as azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride and 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride.
  • redox polymerization initiator examples include a system in which a reducing compound such as L-ascorbic acid or sodium bisulfite is used in combination with the persulfate or peroxide. Furthermore, the form which used together the said photodegradable polymerization initiator and the thermal decomposition type polymerization initiator is also preferable.
  • the amount of the polymerization initiator used is preferably 0.0001 mol% to 1 mol%, more preferably 0.0005 mol% to 0.5 mol%, based on all monomers. If the usage-amount of the said polymerization initiator is 1 mol% or less, since the deterioration of the color tone of a water absorbing resin can be suppressed, it is preferable. Moreover, if the usage-amount of the said polymerization initiator is 0.0001 mol% or more, since the increase in a residual monomer can be suppressed, it is preferable.
  • a sprayed droplet polymerization or reverse phase suspension polymerization may be employed as the polymerization method to obtain a particulate hydrogel crosslinked polymer.
  • aqueous solution polymerization is preferred.
  • the aqueous solution polymerization is not particularly limited, but more preferably continuous aqueous solution polymerization, more preferably high concentration continuous aqueous solution polymerization, particularly preferably high concentration / high temperature starting continuous aqueous solution polymerization is employed, and the polymerization form is not stirred.
  • a belt type polymerization or a stirring type kneader polymerization is preferred.
  • the stirring type kneader polymerization means that the hydrogel crosslinked polymer (the hydrogel crosslinked polymer having a polymerization rate of preferably 10 mol% or more, more preferably 50 mol% or more) is preferably stirred, more preferably It means to polymerize while stirring and subdividing. Further, the aqueous monomer solution (with a polymerization rate of less than 10 mol%) may be appropriately stirred before and after the unstirred belt polymerization.
  • the belt polymerization or the kneader polymerization include continuous kneader polymerization described in U.S. Pat. Nos. 6,987,171 and 6,710,141, U.S. Pat. Nos. 4,893,999, 6,241,928, and U.S. Patent Application Publication No. 2005/215734. And continuous belt polymerization described in the above. By these aqueous solution polymerizations, the water-absorbent resin powder can be produced with high productivity.
  • the monomer concentration (solid content) is preferably 35% by weight or more, more preferably 40% by weight or more, and further preferably 45% by weight or more (the upper limit is a saturated concentration).
  • the polymerization initiation temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 35 ° C. or higher, still more preferably 40 ° C. or higher, and particularly preferably 50 ° C. or higher (the upper limit is the boiling point).
  • a high concentration / high temperature start continuous aqueous solution polymerization may be performed by combining the above polymerization methods.
  • Examples of the high concentration / high temperature starting continuous aqueous solution polymerization include polymerization methods disclosed in US Pat. Nos. 6,906,159 and 7091253, for example. This polymerization method is preferable because a water-absorbing resin powder having a high whiteness can be obtained and production on an industrial scale is easy.
  • the polymerization method in the production method according to the present invention is preferably applied to a production apparatus on a huge scale with a large production amount per line.
  • the production amount is preferably 0.5 t / hr or more, more preferably 1 t / hr or more, still more preferably 5 t / hr or more, and particularly preferably 10 t / hr or more.
  • the polymerization can be carried out in an air atmosphere, but is preferably carried out in an inert gas atmosphere (for example, an oxygen concentration of 1% by volume or less) such as water vapor, nitrogen or argon from the viewpoint of preventing coloring. Furthermore, it is preferable to perform polymerization after substituting (degassing) the dissolved oxygen in the monomer or the monomer-containing solution with an inert gas, for example, to make the oxygen less than 1 mg / L. By performing such deaeration, it is possible to provide a water-absorbent resin powder having excellent physical properties, no gelation before polymerization, and higher physical properties and high whiteness.
  • an inert gas atmosphere for example, an oxygen concentration of 1% by volume or less
  • an inert gas atmosphere for example, an oxygen concentration of 1% by volume or less
  • an inert gas atmosphere for example, an oxygen concentration of 1% by volume or less
  • an inert gas atmosphere for example, an oxygen concentration of 1% by volume or less
  • an inert gas atmosphere
  • the gel pulverization step is as defined in the above definition.
  • the hydrogel crosslinked polymer during or after the polymerization described above is subdivided, This is a step of obtaining a particulate hydrogel crosslinked polymer (hereinafter also referred to as “particulate hydrogel” in this specification).
  • this process is called “gel crushing” in distinction from “crushing” in the following [3-4] crushing step / classifying step.
  • an inorganic compound and / or water-absorbing resin fine particles are added to the hydrogel crosslinked polymer having a resin solid content of 10% by weight to 80% by weight, and the following (1) to (2): (1) Gel grinding energy (GGE) is 18 J / g to 60 J / g (2) Gel grinding energy (2) (GGE (2)) is 9 J / g to 40 J / g Gel grinding satisfying at least one of the above is performed.
  • the increase in the weight average molecular weight of the water-soluble component of the hydrogel crosslinked polymer is 10,000 Da to 500,000 Da.
  • the weight-average particle size (D50) of the obtained particulate hydrogel crosslinked polymer is 350 ⁇ m to 2000 ⁇ m.
  • the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution of the obtained particulate hydrogel crosslinked polymer is 0.2 to 1.0.
  • the resin solid content of the hydrogel crosslinked polymer before pulverization of the gel is 10% by weight to 80% by weight, more preferably 30% by weight to 80% by weight, still more preferably 40% by weight to 80% by weight.
  • the “hydrated gel-like crosslinked polymer before gel pulverization” means a hydrated gel-like crosslinked polymer immediately before being subjected to the gel pulverization step. Sometimes referred to as "polymer”.
  • the resin solid content of the water-containing gel-like crosslinked polymer before gel pulverization is obtained by using a scissors, a cutter or the like, and the water-containing gel-like cross-linked polymer before gel pulverization is 5 mm or less on one side, more preferably 1 mm to 3 mm. After being cut and finely divided so that the following can be obtained, it can be determined by the loss on drying described in [1-3] (f) above. Further, the gel grinding energy at the time of cutting with the scissors or the cutter is substantially zero.
  • the water content of the hydrogel crosslinked polymer before pulverization of the gel is 20% by weight to 90% by weight, more preferably 30% by weight to 90% by weight, still more preferably 40% by weight to 55% by weight. .
  • the water-absorbent resin powder according to the present invention preferably contains particles in which an inorganic compound is present inside the particles.
  • an inorganic compound inside the particle, it is possible to suppress the generation of a fine particle gel due to the disintegration of the gel when the water-absorbent resin powder swells, and has excellent water absorption magnification, water absorption speed, and liquid permeability under pressure.
  • a water-absorbing resin powder can be obtained.
  • inorganic compounds include those added as additives in the additive addition step after gel grinding and drying in the water-absorbent resin production step. However, when added in the additive addition step as described above, the additive is present on the surface of the water-absorbent resin and does not enter the interior of the particles.
  • the inorganic compound is uniformly distributed in the water-absorbent resin powder.
  • the inorganic compound is absorbed in the water by adding the inorganic compound in the gel grinding step. Distributed unevenly in the conductive resin powder. Also with this configuration, it is possible to further suppress generation of fine particle gel due to gel collapse during swelling, and to obtain a water absorbent resin powder having excellent water absorption capacity under load, water absorption speed, and liquid permeability.
  • inorganic particles can be preferably used.
  • the presence of the inorganic compound inside the particles of the water-absorbent resin powder can suppress the generation of fine-particle gel due to the collapse of the gel when the water-absorbent resin powder absorbs water and swells.
  • an inorganic compound needs to be present on the bonding surface of the dry polymer particles fixed during drying, and in order to realize the form, in the presence of the inorganic compound (that is, Most preferably, an inorganic compound is added during gel pulverization) and the gel is pulverized under specific conditions.
  • the inorganic compound when it is put in a monomer before polymerization, the inorganic compound is uniformly dispersed, and when it is added to particles after drying and grinding, it is not suitable only on the surface. This is not suitable because the compound exists.
  • examples of the inorganic particles include mineral products, polyvalent metal salts, polyvalent metal oxides, polyvalent metal hydroxides, oxide composites, hydrotalcite-like compounds, or combinations of two or more thereof. it can.
  • the inorganic particles include, for example, mineral products such as talc, kaolin, fullerite, bentonite, activated clay, barite, natural asphalt, strontium ore, ilmenite, pearlite; aluminum sulfate Aluminum compounds such as 14-18 hydrate (or anhydride), potassium aluminum sulfate 12 hydrate, sodium aluminum sulfate 12 hydrate, ammonium aluminum sulfate 12 hydrate, aluminum chloride, polyaluminum chloride, aluminum oxide; Metal salts, polyvalent metal oxides and polyvalent metal hydroxides; hydrophilic amorphous silica (for example, dry method: Tokuyama Reolosil QS-20, precipitation method: DEGUSSA Sipernat 22S, Sipernat 2200) F.
  • mineral products such as talc, kaolin, fullerite, bentonite, activated clay, barite, natural asphalt, strontium ore, ilmenite, pearlite
  • aluminum sulfate Aluminum compounds such
  • Oxide complexes such as silicon oxide / aluminum oxide / magnesium oxide complex (for example, Entgelhard Attagel # 50), silicon oxide / aluminum oxide complex, silicon oxide / magnesium oxide complex; hydrotalcite-like compound And the like.
  • inorganic particles exemplified in US Pat. No. 5,164,459 and European Patent No. 761241 can also be used. In the present invention, these inorganic particles may be used alone or in combination of two or more.
  • the hydrotalcite-like compound is a multi-component metal compound having a hydrotalcite-like structure and containing a divalent metal cation, a trivalent metal cation and a hydroxyl group.
  • the divalent metal cation include Mg 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ , Ca 2+ , Ni 2+ , Co 2+ and Cu 2+ , and Mg 2+ is more preferable from the viewpoint of heat resistance and the like.
  • the trivalent metal cation include Al 3+ , Fe 3+ and Mn 3+ , and Al 3+ is more preferable from the viewpoint of heat resistance and the like.
  • a more preferred hydrotalcite-like compound is, for example, a hydrotalcite-like compound in which the divalent metal cation is a magnesium cation and the trivalent metal cation is an aluminum cation.
  • the hydrotalcite-like compound has the following general formula (1) [M1 2+ 1-x M2 3+ x (OH ⁇ ) 2 ] x + ⁇ [(A n ⁇ ) x / n ⁇ mH 2 O] x ⁇ (1)
  • M1 2+ is a divalent metal cation
  • M2 3+ is a trivalent metal cation
  • H 2 O indicates the water
  • x is preferably 0.2 to 0.75, more preferably 0.25 to 0.70, and still more preferably 0. .25 to 0.50.
  • anion include OH ⁇ , F ⁇ , Cl ⁇ , Br ⁇ , NO 3 ⁇ , CO 3 2 ⁇ , SO 4 2 ⁇ , Fe (CN) 6 3 ⁇ , CH 3 COO ⁇ , oxalate ion, Salicylic acid ions and the like can be mentioned, and carbonate anions are preferred.
  • m in the general formula (1) is a real number larger than 0, and more preferably 0 ⁇ m ⁇ 10.
  • hydrotalcite-like compound may further include an intercalation of an organic compound between layers, and may be subjected to a surface treatment for enhancing the binding property with the water absorbent resin.
  • hydrotalcite-like compound examples include Mg 6 Al 2 (OH) 16 CO 3 .4H 2 O, Mg 4 Al 2 (OH) 12 CO 3 .3H 2 O, and the like.
  • DHT-4H and DHT-6 manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd., STABIACE HT-1-NC and STABIACE HT-P manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd. can be preferably used.
  • the particle size of the inorganic particles used in the present invention is preferably 500 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, and even more preferably 10 ⁇ m or less, from the viewpoint of handleability and addition effect.
  • the particle size includes both the case of the particle size of the primary particle and the case of the particle size of the secondary particle (granulated product, aggregate).
  • the particle size of the primary particles is preferably 5 ⁇ m or less. More preferably, it is 1 micrometer or less, More preferably, it is 0.1 micrometer or less.
  • the particle size is preferably constant, and the volume average particle size is preferably 2 ⁇ m or less, more preferably 1.5 ⁇ m or less, and even more preferably 1 ⁇ m or less. .
  • the volume average particle diameter is preferably 0.05 ⁇ m or more, more preferably 0.1 ⁇ m or more, and still more preferably 0.3 ⁇ m or more.
  • the volume average particle size of the hydrotalcite-like compound can be measured by a “laser diffraction scattering method” (for example, measured by Nikkiso Co., Ltd., trade name: Microtrac MT3000II particle size analyzer).
  • the measurement of the average particle diameter of the hydrotalcite-like compound adhering to the water-absorbent resin surface can be performed by a measuring method using SEM (scanning electron microscope) which is a method described in the examples.
  • an inorganic compound is added and gel grinding is performed.
  • it is important to add an inorganic compound in the gel pulverization step whereby the inorganic compound is kneaded into the particulate water-containing gel, and the resulting water-absorbent resin powder is caused to disintegrate during swelling. Generation of fine particle gel can be suppressed. Therefore, the polyacrylic acid (salt) water-absorbent resin powder obtained by the production method according to the present invention exhibits excellent water absorption capacity under pressure, water absorption speed, and liquid permeability.
  • the amount of the inorganic compound added is preferably 0.001 to 5.0 parts by weight, more preferably 0.005 to 1.0 parts by weight, still more preferably 100 parts by weight of the water absorbent resin powder. Is 0.01 part by weight to 0.5 part by weight, particularly preferably 0.05 part by weight to 0.2 part by weight. If the addition amount of the inorganic compound is 0.001 part by weight or more, the effect of the present invention can be obtained, which is preferable. If the addition amount of the inorganic compound is 5.0 parts by weight or less, the amount of the inorganic compound is not excessive, and the above effect can be obtained.
  • the method of adding the inorganic compound is not particularly limited, and examples thereof include a method of adding the inorganic compound as a solution, a method of adding the inorganic compound as a dispersion, and a method of adding the inorganic compound as a powder. It can. Among these, from the viewpoint of kneading the inorganic compound into the particulate hydrous gel, a method of adding the inorganic compound as a solution or a method of adding the inorganic compound as a dispersion is preferably used.
  • the solvent is not particularly limited, and may be water or an organic solvent.
  • organic solvent examples include propylene glycol and 1,3-propanediol.
  • the dispersion medium is not particularly limited, and may be water or an organic dispersion medium.
  • examples of such an organic dispersion medium include propylene glycol and 1,3-propanediol.
  • a method of adding an inorganic compound as an aqueous solution or a method of adding an inorganic compound as an aqueous dispersion is particularly preferable.
  • Use of water as a solvent or dispersion medium is preferable because it can be uniformly mixed and easily removed during drying.
  • water includes at least one of solid, liquid, and gas. From the viewpoint of handleability, “water” is more preferably a liquid.
  • the concentration of the inorganic compound solution is not particularly limited, but the concentration of the inorganic compound in the solution is preferably 1% by weight to 70% by weight, more preferably 5% by weight to 50% by weight. .
  • the concentration of the dispersion of the inorganic compound is not particularly limited, but the weight ratio of the inorganic compound in the dispersion is preferably 1% by weight to 70% by weight, more preferably 5% by weight to 50% by weight. is there.
  • the point at which the inorganic compound is added is not particularly limited as long as the water-containing gel-like cross-linked polymer stays in the gel pulverizer, but it is preferably charged simultaneously with the water-containing gel-like cross-linked polymer. .
  • the inorganic compound is charged on the downstream side (the side on which the gel-pulverized water-containing gel is discharged) from the place where the water-containing gel-like crosslinked polymer is charged.
  • the temperature at the time of addition of the solution or dispersion is preferably 10 ° C. to 95 ° C., more preferably 50 ° C. to 90 ° C.
  • the water-absorbent resin fine particles are added after the first gel pulverization step (preferably gel pulverization performed simultaneously with the progress of polymerization).
  • the addition amount is 10% by weight or more, preferably 12% by weight or more, more preferably 15% by weight or more based on the solid content of the gel.
  • the upper limit is 30% by weight.
  • the gel crushing apparatus used in this step is not particularly limited, and a batch type or continuous type kneader, particularly a batch type or continuous type double arm kneader, etc .; a gel provided with a plurality of rotary stirring blades Pulverizers: 1-screw extruder, 2-screw extruder, screw type extruders such as meat choppers, and the like.
  • the gel crusher used in this step is more preferably a screw type extruder, and more preferably a screw type extruder in which a perforated plate is installed at one end of a casing.
  • examples thereof include a screw type extruder disclosed in Japanese Patent No. 63527. Below, an example of the screw type extruder used at this process is demonstrated.
  • the screw-type extruder used in this step is composed of, for example, a casing, a base, a screw, a supply port, a hopper, an extrusion port, a perforated plate, a rotary blade, a ring, a reverse prevention member, a motor, a streak, and the like.
  • the casing has a cylindrical shape, and a screw is disposed therein.
  • One end of the casing is provided with an extrusion port for extruding the water-containing gel-like crosslinked polymer and pulverizing the gel, and a perforated plate is installed in front of it, and the other end is a motor for rotating the screw.
  • a drive system etc. are arranged.
  • a stand is provided below the casing, whereby the screw type extruder can be stably installed.
  • a supply port for supplying the hydrogel crosslinked polymer above the casing there is a supply port for supplying the hydrogel crosslinked polymer above the casing, and a hopper is provided to facilitate the supply of the hydrogel crosslinked polymer.
  • the shape and size of the casing need only have a cylindrical inner surface corresponding to the shape of the screw, and are not particularly limited.
  • the rotation speed of a screw changes with shapes of a screw extruder, it is not specifically limited, As mentioned later, it is preferable that the rotation speed of a screw can be changed.
  • a reverse prevention member, a streaky protrusion disposed on the screw, and the like can be provided in the vicinity of the extrusion port.
  • the reversion preventing member is not particularly limited as long as it is a structure that can prevent the water-containing gel-like cross-linked polymer from reversing in the vicinity of the extrusion port, and is a spiral or concentric belt-shaped protrusion installed on the inner wall of the casing, Alternatively, a streak-like, granular, spherical or angular projection placed in parallel with the screw can be used.
  • a streak-like, granular, spherical or angular projection placed in parallel with the screw can be used.
  • the perforated plate provided at the outlet of the casing of the gel crusher its thickness, pore diameter, and open area ratio are appropriately selected depending on the processing amount per unit time of the gel crusher and the properties of the hydrogel crosslinked polymer.
  • the thickness of the perforated plate is preferably 3.5 mm to 40 mm, more preferably 6 mm to 20 mm.
  • the pore diameter of the perforated plate is preferably 3.2 mm to 24 mm, more preferably 7.5 mm to 24 mm.
  • the aperture ratio of the perforated plate is preferably in the range of 20% to 80%, more preferably 30% to 55%.
  • the shape of the hole is preferably circular, but when the shape is other than a circle, for example, a quadrangle, an ellipse, a slit, etc., the hole area is converted to a circle and the hole diameter (mm) To do.
  • the perforated plate has a thickness of less than 3.5 mm, a pore diameter of more than 24 mm, and an open area ratio of more than 80%, sufficient shear / compression force is given to the hydrogel crosslinked polymer It may not be possible.
  • the thickness of the porous plate is more than 40 mm, the pore diameter is less than 3.2 mm, and the open area ratio is less than 20%, excessive shearing / compression is applied to the hydrogel crosslinked polymer. It may give power and cause deterioration of physical properties.
  • GGE Gel grinding energy
  • GGE2 Gel grinding energy (2)
  • the inorganic compound and / or the water-absorbing resin fine particles are added to the hydrogel crosslinked polymer having a resin solid content of 10 wt% or more and 80 wt% or less. And gel grinding satisfying at least one of (2).
  • gel grinding energy is controlled within a certain range. That is, the hydrogel crosslinked polymer is gel pulverized in a gel pulverization energy (GGE) range of 18 J / g to 60 J / g.
  • the gel grinding energy (2) (GGE (2)) is controlled within a certain range. That is, the water-containing gel-like crosslinked polymer is subjected to gel pulverization when the gel pulverization energy (2) (GGE (2)) is in the range of 9 J / g to 40 J / g.
  • the GGE control can be performed, for example, by the method shown in [1-11] above.
  • the upper limit of the gel grinding energy (GGE) is preferably 60 J / g or less, more preferably 50 J / g or less, and still more preferably 40 J / g or less. Further, the lower limit is preferably 18 J / g or more, more preferably 20 J / g or more, and further preferably 25 J / g or more.
  • the gel grinding energy (GGE) for gel grinding of the hydrogel crosslinked polymer is preferably 18 J / g to 60 J / kg, more preferably 20 J / g to 50 J / g, still more preferably. 25 J / g to 40 J / kg.
  • gel pulverization energy is defined including the energy during idling of the gel pulverizer.
  • the gel pulverization energy for gel pulverizing the hydrogel crosslinked polymer is defined by gel pulverization energy (2) (GGE (2)) excluding energy during idling of the gel pulverizer. You can also. That is, in the present invention, the gel grinding energy (2) (GGE (2)) for gel grinding of the hydrogel crosslinked polymer has an upper limit of preferably 40 J / g or less, more preferably 32 J / g. Hereinafter, it is more preferably 25 J / g or less. The lower limit is preferably 9 J / g or more, more preferably 12 J / g or more, and still more preferably 15 J / g or more.
  • the gel grinding energy (2) (GGE (2)) for grinding the hydrogel crosslinked polymer is preferably 9 J / g to 40 J / kg, more preferably 12 J / g to 32 J. / G, more preferably 15 J / g to 25 J / kg.
  • GGE (2) gel grinding energy (2)
  • gel pulverization can be performed while applying an appropriate shearing / compressing force to the hydrogel crosslinked polymer.
  • the shape of the water-absorbing resin can be improved, and both high liquid permeability and water absorption speed can be achieved.
  • the total energy consumed by each device is the gel grinding energy. (GGE) or gel grinding energy (2) (GGE (2)).
  • the hydrogel gel Gel pulverization is performed so that the increase in the weight average molecular weight of the water-soluble component of the crosslinked polymer is 10,000 Da to 500,000 Da.
  • the water-soluble content of the gel Ext is preferably 0.1% by weight to 10% by weight, more preferably 0.5% by weight to 8% by weight, and still more preferably. 1% to 5% by weight.
  • the gel Ext is 10% by weight or less, since the weight average molecular weight of the water-soluble component that increases due to shear by gel pulverization does not become excessive, the desired liquid permeability can be obtained.
  • the gel Ext is preferably smaller, but the lower limit is in the above range from the viewpoints of balance with the gel CRC, production cost necessary for reducing the gel Ext, reduction in productivity, and the like.
  • the gel Ext is obtained by cutting and granulating the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization using scissors, a cutter or the like so that one side is 5 mm or less, preferably 1 mm to 3 mm. [Example] It is determined by the measuring method described in (i).
  • the weight average molecular weight of the water-soluble component in the hydrogel crosslinked polymer before pulverization of the gel is preferably 50000 Da to 450,000 Da, more preferably 100000 Da to 430000 Da, and still more preferably 150,000 Da to 400000 Da.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble component is 50000 Da or more, the particle size of the particulate hydrous gel obtained after gel pulverization is not too fine, and a water-absorbent resin powder having desired physical properties can be obtained. Moreover, when the weight average molecular weight of the water-soluble component is 450,000 Da or less, since the crosslinking point is sufficient and does not receive damage due to shear more than necessary, an increase in the water-soluble component after gel pulverization is suppressed, A water-absorbing resin with excellent performance can be obtained.
  • the weight average molecular weight of such a water-soluble component can be appropriately controlled with the amount of crosslinking agent added during polymerization, the polymerization concentration, and a chain transfer agent if necessary.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble component in the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization is preferably 5 mm or less on one side of the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization using scissors or a cutter. Is obtained by the measurement method described in the following [Example] (j) after cutting and refining to 1 mm to 3 mm.
  • the gel Ext of the particulate hydrogel after the gel pulverization is preferably 0.1% by weight to 20% by weight, more preferably 0.1% by weight to 10% by weight, based on the resin solid content in the hydrous gel. More preferably, the content is 0.1% by weight to 8% by weight, and particularly preferably 0.1% by weight to 5% by weight.
  • the increase amount of the gel Ext of the particulate hydrogel after gel pulverization with respect to the gel Ext before gel pulverization is preferably 5% by weight or less, more preferably 4% by weight or less, still more preferably 3% by weight or less, particularly Preferably it is 2 weight% or less, Most preferably, it is 1 weight% or less.
  • the lower limit may be negative (for example, -3.0% by weight, further -1.0% by weight), but is usually more than 0% by weight, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.00%. It is 2% by weight or more, more preferably 0.3% by weight or more.
  • the gel Ext is preferably adjusted so as to be within an arbitrary range of the upper limit value and the lower limit value, such as 5.0% by weight or less, more preferably 0.1% by weight to 3.0% by weight. The gel may be crushed until it increases.
  • the amount of increase in the weight average molecular weight of the water-soluble content of the hydrogel crosslinked polymer due to gel pulverization is preferably 10000 Da or more, more preferably 20000 Da or more, and even more preferably 30000 Da or more.
  • the upper limit value is preferably 500,000 Da or less, more preferably 400,000 Da or less, further preferably 250,000 Da or less, and particularly preferably 100,000 Da or less.
  • the increase in the weight average molecular weight of the water-soluble component of the particulate hydrogel after gel pulverization relative to the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization is preferably 10,000 Da to 500,000 Da, more preferably It is 20000 Da to 400000 Da, more preferably 30000 Da to 250,000 Da.
  • the increase in the weight average molecular weight of the water-soluble component is often less than 10,000 Da.
  • more gel pulverization energy GGE
  • GGE gel pulverization energy
  • GGE gel pulverization energy
  • the increase in the weight average molecular weight of the water-soluble component by gel pulverization is 500,000 Da or less, excessive mechanical external force does not act on the hydrated gel-like crosslinked polymer. It is preferable because the soluble component does not increase and the physical properties do not decrease.
  • the weight-average particle diameter (D50) of the obtained particulate hydrogel crosslinked polymer is 350 ⁇ m to 2000 ⁇ m, and / or the obtained particulate hydrogel Gel pulverization is performed until the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution of the crosslinked polymer becomes 0.2 to 1.0.
  • the hydrogel crosslinked polymer obtained in the above polymerization step is pulverized using a gel pulverizer (kneader, meat chopper, screw type extruder, etc.) to which the above-described gel pulverization of the present invention is applied. It becomes a cross-linked polymer.
  • the particle size of the particulate hydrogel crosslinked polymer can be controlled by classification, preparation, etc., but is preferably controlled by gel grinding.
  • the weight-average particle diameter (D50) (specified by sieve classification) of the particulate hydrogel after gel pulverization is 350 ⁇ m to 2000 ⁇ m, more preferably 400 ⁇ m to 1500 ⁇ m, still more preferably 500 ⁇ m to 1000 ⁇ m.
  • the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution is 0.2 to 1.0, more preferably 0.2 to 0.8, and still more preferably 0.2 to 0.7.
  • the weight average particle diameter is 2000 ⁇ m or less because the shear / compression force received by the hydrogel crosslinked polymer is uniform and sufficient. Further, when the weight average particle diameter is 2000 ⁇ m or less, the difference in the degree of drying between the inside and the surface of the hydrogel crosslinked polymer is small, and thus particles having non-uniform physical properties are generated by pulverization after drying. It is difficult and there is no deterioration in physical properties due to uneven particles. In addition, when the weight average particle diameter is 350 ⁇ m or more, the surface area of the hydrogel crosslinked polymer does not become excessively high and is unlikely to be extremely dried, so that the residual monomer in the drying process is sufficiently reduced. .
  • the amount of fine powder produced by pulverization after drying is suppressed, and not only particle size control becomes easy, but also physical properties such as liquid permeability (SFC) are excellent.
  • SFC liquid permeability
  • classification of gel after pulverization for example, JP-A-6-107800
  • particle size control at the time of polymerization before gel pulverization for example, a method of obtaining gel particles having a sharp particle size in reversed phase suspension polymerization; European Patent No. 0349240
  • the log standard deviation ( ⁇ ) is less than 0.2.
  • Special operations such as classification of the gel after pulverization and particle size control during polymerization before gel pulverization are required. Therefore, in consideration of productivity and cost, it is not preferable and practically impossible to obtain a particulate hydrogel having a logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of less than 0.2.
  • the method for controlling the particle size include gel pulverization according to the present invention. Gel pulverization may be performed under a condition that exhibits the particle size, particularly with a screw extruder.
  • the gel pulverization is performed during or after polymerization, and more preferably is performed on the hydrogel crosslinked polymer after polymerization.
  • the polymerization rate of the hydrogel crosslinked polymer to be subjected to gel pulverization is preferably 90 mol% or more, more preferably 93 mol% or more, still more preferably 95 mol% or more, and particularly preferably 97 mol% or more.
  • the upper limit is preferably 99.5 mol%.
  • the polymerization rate of the hydrogel crosslinked polymer to be crushed by gel is preferably 90 mol% or more, since the residual monomer contained in the water-absorbent resin powder can be reduced.
  • the polymerization rate is also referred to as a conversion rate, and refers to a value calculated from the polymer amount calculated from the pH titration of the hydrogel crosslinked polymer and the residual monomer amount.
  • the polymerization rate of the hydrogel crosslinked polymer to be gel crushed is preferably within the above range, but in the case of gel grinding during polymerization, such as kneader polymerization, the monomer aqueous solution is “sufficiently gelled”.
  • the state is referred to as a gel grinding process.
  • the monomer aqueous solution changes to a hydrogel crosslinked polymer as the polymerization time elapses. That is, the stirring region of the monomer aqueous solution at the start of polymerization, the stirring region of the low-polymerized hydrogel crosslinked polymer having a constant viscosity during the polymerization, and a part of the hydrogel crosslinked polymer as the polymerization proceeds
  • the gel pulverization start region and the gel pulverization region in the latter half of the polymerization or the final stage are continuously performed.
  • the above “sufficient gelation” means a state in which the hydrogel crosslinked polymer can be subdivided by applying a shearing force after the polymerization temperature reaches the maximum (polymerization peak temperature).
  • the monomer polymerization rate in the aqueous monomer solution is preferably 90 mol% or more, more preferably 93 mol% or more, still more preferably 95 mol% or more, and particularly preferably 97 mol% or more. It means a state in which a shearing force can be applied to subdivide the hydrogel crosslinked polymer. That is, in the gel pulverization step of the present invention, a hydrogel crosslinked polymer having a monomer polymerization rate within the above range is gel pulverized.
  • the polymerization rate of the monomer is “sufficiently gelled”. Stipulate.
  • the GGE in the kneader polymerization after the polymerization peak temperature or the conversion rate may be measured. Further, when employing continuous kneader polymerization, the total GGE in the entire polymerization process is obtained by multiplying by the ratio of the polymerization peak temperature or the polymerization time after the conversion to the total polymerization time (formula (3) reference).
  • the hydrogel crosslinked polymer during or after polymerization preferably the hydrogel crosslinked polymer after polymerization is preferably tens of centimeters in size. Can be cut or crushed. By this operation, it becomes easy to fill the gel pulverizer with the hydrogel crosslinked polymer, and the gel pulverization step can be carried out more smoothly.
  • a method capable of cutting or crushing so as not to knead the hydrogel crosslinked polymer is preferable, and examples thereof include cutting with a guillotine cutter or crushing.
  • disconnection or crushing should just be able to be filled into a gel grinding
  • the weight of one of the crushed gel pieces is 1/10 or less of “the weight of the hydrogel crosslinked polymer charged into the gel pulverizer per second”, the energy during the pulverization is also crushed. It will be added as the GGE of the hour.
  • the screw shaft rotation speed of the screw extruder is generally specified because the outer peripheral speed of the rotary blade varies depending on the inner diameter of the casing.
  • the rotational speed of the shaft is preferably 90 rpm to 500 rpm, more preferably 100 rpm to 400 pm, and still more preferably 120 rpm to 200 rpm.
  • the shaft rotation speed is 90 rpm or more, shear / compression force necessary for gel crushing can be obtained.
  • the shaft rotation speed is 500 rpm or less, excessive shear / compression force is imparted to the hydrogel crosslinked polymer.
  • the physical properties are hardly deteriorated, the load applied to the gel crusher is small, and there is no possibility of breakage.
  • the outer peripheral speed of the rotary blade at this time is preferably 0.5 m / s to 5 m / s, more preferably 0.5 m / s to 4 m / s.
  • the temperature of the gel pulverizing apparatus in the present invention is preferably heated or kept at 40 ° C. to 120 ° C., more preferably 60 ° C. to 100 ° C. in order to prevent adhesion of the hydrogel crosslinked polymer.
  • the gel temperature that is, the temperature of the hydrogel crosslinked polymer before pulverization of the gel is preferably 40 ° C. to 120 ° C., more preferably 60 ° C. to 120 ° C., and still more preferably 60 ° C. to 120 ° C. from the viewpoints of particle size control and physical properties. 110 ° C., particularly preferably 65 ° C. to 110 ° C.
  • the gel temperature is 40 ° C. or higher, the hardness is difficult to increase due to the characteristics of the hydrogel crosslinked polymer, so that the particle shape and particle size distribution can be easily controlled during gel pulverization.
  • the gel temperature is 120 ° C.
  • the softness of the water-containing gel-like crosslinked polymer does not increase excessively, so that the particle shape and particle size distribution can be easily controlled.
  • Such a gel temperature can be appropriately controlled by the polymerization temperature, the post-polymerization heating, the heat retaining or the cooling.
  • the gel CRC of the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization is preferably 10 g / g to 35 g / g, more preferably 10 g / g to 32 g / g, still more preferably 10 g / g to 30 g / g, particularly preferably. 15 g / g to 30 g / g.
  • the gel CRC of 10 g / g to 35 g / g is preferable because the particle shape and particle size distribution during gel pulverization can be easily controlled.
  • Such gel CRC can be appropriately controlled by the addition amount of a crosslinking agent at the time of polymerization and other polymerization concentrations.
  • the gel CRC is obtained by cutting and refining the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization so that one side is 5 mm or less, preferably 1 mm to 3 mm, using a scissor or a cutter. [Example] It is determined by the measuring method described in (g).
  • the gel CRC of the particulate hydrogel after pulverization of the gel is preferably 10 g / g to 35 g / g, more preferably 10 g / g to 32 g / g, still more preferably 15 g / g to 30 g / g.
  • the gel CRC after gel pulverization is preferably ⁇ 1 g / g to +3 g / g, more preferably 0.1 g / g to 2 g / g, and still more preferably 0.3 g with respect to the gel CRC before gel pulverization. / G to 1.5 g / g.
  • the resin solid content of the particulate hydrogel after pulverization of the gel is preferably 10% by weight to 80% by weight, more preferably 30% by weight to 80% by weight, and still more preferably 50% by weight from the viewpoint of physical properties. ⁇ 80 wt%. Setting the resin solid content of the particulate hydrogel after gel pulverization within the above range is preferable because it is easy to control the rise in CRC due to drying and there is little damage (such as an increase in water-soluble content) due to drying.
  • pulverization can be suitably controlled by the resin solid content before gel grinding
  • the production amount of the water-absorbent resin powder is 1 t / hr to 20 t / hr or 1 t / hr to 10 t / hr by continuous gel pulverization using a continuous kneader, meat chopper, etc.
  • 100 kg of the hydrogel crosslinked polymer Sampling and measurement of at least 10 points in total, at least 10 points in total, and in the case of batch-type gel grinding (for example, batch kneader), sampling and measurement of at least 10 points from a batch sample
  • the physical properties of the particulate hydrogel may be evaluated.
  • gel pulverization may be performed by adding water to the hydrogel crosslinked polymer.
  • water includes at least one of solid, liquid, and gas.
  • the addition of water there is no limitation on the addition method and the addition timing, and it is sufficient that water is supplied into the apparatus while the hydrogel crosslinked polymer is retained in the gel crushing apparatus. Moreover, you may throw into the gel grinding
  • the water is not limited to “water alone”, and other additives (for example, a surfactant, a neutralizing base, etc.) and a solvent other than water may be added. However, in this case, the water content is preferably 90% to 100% by weight, more preferably 99% to 100% by weight, and still more preferably substantially 100% by weight.
  • the water can be used in at least one of solid, liquid, and gas, but liquid and / or gas are preferable from the viewpoint of handling.
  • the amount of water supplied is preferably more than 0 parts by weight and 4 parts by weight or less, more preferably more than 0 parts by weight and 2 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogel crosslinked polymer. When the supply amount of water exceeds 4 parts by weight, there is a risk that problems such as generation of undried material during drying occur.
  • the temperature of the water at the time of supply is preferably 10 ° C. to 100 ° C., more preferably 40 ° C. to 100 ° C.
  • the temperature of the water at the time of supply is preferably 100 ° C. to 220 ° C., more preferably 100 ° C. to 160 ° C., and further preferably 100 ° C. to 130 ° C.
  • the preparation method is not particularly limited. For example, a method using water vapor generated by heating of a boiler, a gaseous state generated from a water surface by vibrating water with ultrasonic waves. The method of using the water of this is mentioned.
  • steam having a pressure higher than atmospheric pressure is preferable, and steam generated in a boiler is more preferable.
  • the drying step is a step of drying the particulate hydrogel obtained in the gel pulverization step to obtain a dry polymer. More specifically, the particulate hydrogel crosslinked polymer obtained in the gel pulverization step is dried at a drying temperature of 150 ° C. to 250 ° C. using a dryer to obtain a dry polymer.
  • hot air drying is preferable, and dew point is preferably 40 ° C. to 100 ° C., more preferably 50 ° C. to 90 ° C., and hot air drying is more preferable.
  • Examples of the dryer that can be used in the drying process of the present invention include a heat transfer type dryer, a radiant heat transfer type dryer, a hot air heat transfer type dryer, and a dielectric heating type dryer. These dryers may be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of drying speed, a hot air heat transfer type dryer, that is, a hot air dryer is preferable.
  • a hot air heat transfer type dryer that is, a hot air dryer is preferable.
  • hot air dryers such as a ventilation belt type, a ventilation circuit type, a ventilation vertical type, a parallel flow belt type, a ventilation tunnel type, a ventilation groove type stirring type, a fluidized bed type, an air flow type, a spray type, etc. Can be mentioned.
  • a ventilation belt type hot air dryer is preferably used from the viewpoint of physical property control.
  • a ventilation belt type hot air dryer is preferably used.
  • the direction of the hot air used in the dryer is perpendicular to the layer of particulate hydrous gel layered on the vent belt (for example, in the vertical direction). Combined use, upward direction, or downward direction) is essential.
  • vertical direction refers to a particulate water-containing gel layer (particulate water-containing gel layer having a thickness of 10 mm to 300 mm laminated on a punching metal or a metal net). It is not limited to the strict vertical direction as long as it is ventilated in the vertical direction.
  • hot air in an oblique direction may be used, and in this case, it is within 30 °, more preferably within 20 °, further preferably within 10 °, particularly preferably within 5 °, most preferably 0 ° with respect to the vertical direction. Hot air is used.
  • the resin solid content of the particulate hydrogel polymer at the time of charging into the ventilation belt type hot air dryer in the drying step Is 10 wt% to 80 wt%, the drying temperature in the ventilated belt type hot air dryer is 150 ° C. to 250 ° C., and the wind speed of the hot air is 0.8 m / s to 2.5 m / s in the vertical direction. Preferably there is.
  • drying conditions in the drying process of the present invention will be described.
  • the drying temperature in this step is 150 ° C. to 250 ° C., more preferably 160 ° C. to 220 ° C., still more preferably 170 ° C. to 200 ° C.
  • the drying temperature is 150 ° C. to 250 ° C., more preferably 160 ° C. to 220 ° C., still more preferably 170 ° C. to 200 ° C.
  • the drying time in this step depends on the surface area of the particulate water-containing gel, the type of dryer, and the like, and therefore may be set as appropriate so as to achieve the desired moisture content.
  • the drying time is usually preferably 1 minute to 10 hours, more preferably 5 minutes to 2 hours, still more preferably 10 minutes to 120 minutes, and particularly preferably 20 minutes to 60 minutes.
  • the time from when the particulate hydrogel leaves the gel pulverization step of [3-2] to the drying step is from the viewpoint of coloring with the water-absorbent resin powder, a shorter one is better. Specifically, it is preferably within 2 hours, more preferably within 1 hour, still more preferably within 30 minutes, particularly preferably within 10 minutes, most preferably. Is within 2 minutes.
  • the wind speed of the hot air when using a ventilated belt type hot air dryer as the dryer is preferably 0.8 m / s to 2.5 m / s in the vertical direction (vertical direction), more preferably 1.0 m. / S to 2.0 m / s.
  • the drying time is shortened, and the liquid permeability and water absorption speed of the resulting water absorbent resin powder are improved.
  • the said wind speed is 2.5 m / s or less, stable drying can be performed and it is easy to control the moisture content of the dry polymer obtained to a desired range.
  • the said wind speed is represented by the average flow velocity of the hot air which passes a perpendicular
  • the wind speed may be controlled within a range that does not impair the effects of the present invention.
  • it may be controlled within a range of 70% or more, preferably 90% or more, more preferably 95% or more of the drying time.
  • the water permeability and water absorption speed of the water-absorbent resin powder are improved by drying the particulate hydrogel having a specific particle size obtained in the above-mentioned gel pulverization process with a ventilation belt type hot air dryer at a specific temperature and wind speed. To do. That is, the water absorption speed of the resulting dried polymer is improved by setting the wind speed of the hot air within the above range.
  • the hot air used in the ventilated belt type hot air dryer contains at least water vapor and has a dew point of preferably 30 ° C. to 100 ° C., more preferably. Is from 30 ° C to 80 ° C.
  • the dew point is a value when the moisture content of the particulate hydrogel is at least 10% by weight, preferably at least 20% by weight.
  • the dryer it is preferred that the dew point near the entrance (or early in drying, eg, before 50% of drying time) is high. Specifically, it is preferable that hot air having a dew point of 10 ° C. to 50 ° C., more preferably 15 ° C. to 40 ° C. higher than that near the dryer outlet is brought into contact with the particulate hydrous gel near the dryer inlet. By controlling the dew point within the above range, it is possible to prevent a decrease in bulk specific gravity of the dry polymer.
  • the particulate hydrogel is continuously layered on the belt of the ventilated belt type hot air dryer. It is preferably supplied and dried with hot air.
  • the width of the belt of the ventilation belt type hot air dryer used at this time is not particularly limited, but is preferably 0.5 m or more, more preferably 1 m or more.
  • the upper limit is preferably 10 m or less, more preferably 5 m or less.
  • the length of the belt is preferably 20 m or more, more preferably 40 m or more.
  • an upper limit becomes like this. Preferably it is 100 m or less, More preferably, it is 50 m or less.
  • the layer length (gel layer thickness) of the particulate hydrogel on the belt is preferably 10 mm to 300 mm, more preferably 50 mm to 200 mm, still more preferably 80 mm to 150 mm, and particularly preferably 90 mm from the viewpoint of drying efficiency. ⁇ 110 mm.
  • the moving speed of the particulate hydrogel on the belt may be appropriately set depending on the belt width, belt length, production amount, drying time, etc., but from the viewpoint of load of the belt driving device, durability, etc., preferably 0.3 m / min to 5 m / min, more preferably 0.5 m / min to 2.5 m / min, still more preferably 0.5 m / min to 2 m / min, particularly preferably 0.7 m / min to 1.5 m. / Min.
  • the production method of the polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin powder according to the present invention is more suitable for continuous operation, and by setting each condition in the above-described drying step within the above range, productivity and water absorption obtained A significant effect is exhibited in improving the physical properties of the resin powder.
  • the dryer is preferably 5 rooms or more, more preferably 6 rooms or more, and still more preferably 8 rooms. It is more preferable that the ventilation belt type hot air dryer has the above.
  • the upper limit is appropriately set depending on the size of the apparatus such as the production amount, but is usually about 20 rooms.
  • the particulate hydrogel obtained in the gel pulverization step is dried in the main drying step to obtain a dry polymer.
  • the weight loss after drying (dry weight loss after heating 1 g of powder at 180 ° C. for 3 hours to dry)
  • the resin solid content determined from the above is preferably more than 80% by weight, more preferably 85% to 99% by weight, still more preferably 90% to 98% by weight, particularly preferably 92% to 97% by weight. is there.
  • the surface temperature of the particulate hydrogel obtained in the gel pulverization step immediately before being charged into the dryer is preferably 40 ° C to 110 ° C, more preferably 60 ° C to 110 ° C, and still more preferably. Is from 60 ° C to 100 ° C, particularly preferably from 70 ° C to 100 ° C.
  • a surface temperature of 40 ° C. or higher is preferable because a balloon-like dry product cannot be formed at the time of drying, the amount of fine powder generated is small at the time of pulverization, and physical properties are not deteriorated.
  • the surface temperature is 110 ° C. or lower, the water-absorbent resin after drying (for example, increase in water-soluble content) and coloring do not occur, which is preferable.
  • Pulverization step and classification step This step is a step in which the dried polymer obtained in the drying step is pulverized and classified to obtain a water-absorbing resin powder for use in the surface treatment step.
  • the [3-2] gel pulverization step differs from the resin pulverization step at the time of pulverization, particularly in that the object to be pulverized has undergone a drying step (preferably, the resin solid content is dried to the resin solid content). Further, the water absorbent resin powder obtained after the pulverization step may be referred to as a pulverized product.
  • the dry polymer obtained in the drying step can be used as a water-absorbing resin as it is, but it is preferable to perform surface treatment, particularly surface cross-linking in the surface treatment step described later, and to improve physical properties in the surface treatment step. Therefore, it is more preferable to control to a specific particle size.
  • the particle size control is not limited to the main pulverization step and the classification step, and can be appropriately performed in a polymerization step, a fine powder collection step, a granulation step, and the like. As described above, the particle size is defined by a standard sieve (JIS) Z8801-1 (2000)).
  • the pulverizer that can be used in the pulverization process is not particularly limited.
  • vibration mill, roll granulator, knuckle type pulverizer, roll mill, high-speed rotary pulverizer (pin mill, hammer mill, screw mill), cylindrical mixer, etc. can be mentioned.
  • classification operation is performed so that the following particle size is obtained.
  • classification operation is preferably performed before the surface crosslinking step (first classification step), and also after the surface crosslinking.
  • Classification operation (second classification step) may be performed.
  • the classification operation is not particularly limited, but classification is performed as follows in sieving using a sieve. That is, when the particle size distribution of the water absorbent resin powder is set to 150 or more and less than 850 ⁇ m, for example, first, the pulverized product is sieved with a sieve having an opening of 850 ⁇ m, and the pulverized product that has passed through the sieve is further sieved with an opening of 150 ⁇ m. Divide. The pulverized product remaining on the sieve having an opening of 150 ⁇ m becomes a water absorbent resin powder having a desired particle size distribution.
  • various classifiers such as airflow classification can also be used.
  • the water absorbent resin powder according to the present invention can satisfy the condition that the proportion of the water absorbent resin powder having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m is 90% by weight or more.
  • the method for producing the polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin powder according to the present invention is preferably used for improving water absorption performance (absorbability against pressure, liquid permeability, absorption speed, etc.). It further includes a surface treatment step.
  • the surface treatment step includes a surface cross-linking step performed using a known surface cross-linking agent and a surface cross-linking method, and further includes other addition steps as necessary.
  • the water absorbent resin powder according to the present invention is more preferably surface-crosslinked.
  • the surface crosslinking can be performed using a known surface crosslinking agent and a surface crosslinking method.
  • Examples of the surface cross-linking agent include various organic surface cross-linking agents and inorganic surface cross-linking agents, and organic covalent surface cross-linking agents are more preferable.
  • Examples of the covalent bonding surface cross-linking agent include polyhydric alcohol compounds, epoxy compounds, polyvalent amine compounds or condensates thereof with haloepoxy compounds, oxazoline compounds, (mono, di, or poly) oxazolidinone compounds, and alkylene carbonate compounds. Can be mentioned.
  • a dehydration-reactive crosslinking agent composed of a polyhydric alcohol compound, an alkylene carbonate compound, or an oxazolidinone compound, which requires a reaction at a high temperature
  • a dehydration-reactive crosslinking agent more specifically, compounds exemplified in U.S. Pat. Nos. 6,228,930, 6071976, and 6254990 can be exemplified.
  • examples of the covalent bond surface cross-linking agent include mono-, di-, tri- or tetrapropylene glycol, 1,3-propanediol, glycerin, 1,4-butanediol, and 1,3-butanediol.
  • Polyhydric alcohol compounds such as 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol and sorbitol; Epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether and glycidol; Alkylene carbonate compounds such as ethylene carbonate; Oxetane compounds; 2-imidazolides Examples thereof include cyclic urea compounds such as non.
  • the amount of the surface cross-linking agent used is preferably 0.001 to 10 parts by weight, more preferably 0.01 to 5 parts by weight, with respect to 100 parts by weight of the water-absorbent resin powder subjected to surface cross-linking.
  • Water is preferably used in accordance with the surface cross-linking agent.
  • the amount of water used is preferably 0.5 parts by weight to 20 parts by weight, more preferably 0.5 parts by weight to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin powder to be subjected to surface crosslinking. is there.
  • the amount is preferably 0.001 to 10 parts by weight, more preferably 100 parts by weight, respectively, with respect to 100 parts by weight of the water-absorbent resin powder subjected to surface cross-linking. 0.01 to 5 parts by weight.
  • a hydrophilic organic solvent may be used, and the amount used is preferably more than 0 parts by weight and 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the water-absorbent resin powder subjected to surface crosslinking. Preferably it is more than 0 parts by weight and 5 parts by weight or less. Further, when mixing the crosslinking agent solution into the water-absorbent resin powder to be subjected to surface crosslinking, a range that does not hinder the effects of the present invention, for example, preferably more than 0 parts by weight and less than 10 parts by weight, more preferably more than 0 parts by weight.
  • the water-insoluble fine particle powder and the surfactant may coexist in an amount of 5 parts by weight or less, more preferably more than 0 part by weight and 1 part by weight or less.
  • the surfactant used or the amount of use thereof is exemplified in US Pat. No. 7,473,739.
  • the water-absorbent resin powder according to the present invention may be an inorganic surface cross-linking agent, more preferably an ion-binding surface cross-linking agent (for example, a polyvalent), instead of or in addition to the above-described organic surface cross-linking agent. It may be surface-crosslinked using a metal salt). Thereby, the liquid permeability and water absorption speed of the water absorbent resin powder can be improved.
  • the inorganic surface cross-linking agent may be added simultaneously with the organic surface cross-linking agent, or may be added separately.
  • Examples of the ion-bonding surface cross-linking agent to be used include divalent or higher, preferably trivalent or tetravalent polyvalent metal salts (organic salts or inorganic salts) or hydroxides.
  • Examples of the polyvalent metal include aluminum and zirconium, and examples of the polyvalent metal salt include aluminum salts of organic acids and / or inorganic acids such as aluminum lactate, aluminum sulfate, aluminum acetate, and aluminum malate.
  • the ion binding surface cross-linking agent is more preferably aluminum sulfate and / or aluminum lactate.
  • the amount of the polyvalent metal salt added is preferably 0.01% by weight to 5.0% by weight, more preferably 0.05% by weight to 1.0% by weight with respect to the water absorbent resin powder. If the addition amount of the polyvalent metal salt is 0.01% by weight or more, the liquid permeability is improved, which is preferable. If the addition amount of the polyvalent metal salt is 5.0% by weight or less, the water absorption capacity under pressure is not excessively decreased, which is preferable.
  • the amount of the surface crosslinking agent used is preferably 0.001 to 10 parts by weight, more preferably 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water-absorbing resin powder to be subjected to the surface treatment.
  • the surface cross-linking agent is preferably used with water.
  • the amount of water used is preferably 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water-absorbent resin powder to be subjected to the surface treatment.
  • the inorganic surface cross-linking agent and the organic surface cross-linking agent are each preferably 0.001 with respect to 100 parts by weight of the water-absorbing resin powder to be subjected to the surface treatment. Parts by weight to 10 parts by weight, more preferably 0.01 parts by weight to 5 parts by weight.
  • a hydrophilic organic solvent may be used, and the amount used is preferably more than 0 parts by weight and 10 parts by weight or less, more preferably 100 parts by weight of the water-absorbent resin powder to be subjected to the surface treatment. It is more than 0 parts by weight and 5 parts by weight or less.
  • the range does not hinder the effects of the present invention, for example, preferably more than 0 parts by weight and less than 10 parts by weight, more preferably more than 0 parts by weight and more than 5 parts by weight.
  • the water-insoluble fine particle powder and the surfactant may coexist in an amount of not more than 1 part, more preferably more than 0 part by weight and not more than 1 part by weight.
  • Surfactants used and their amounts used are exemplified in US Pat. No. 7,473,739.
  • the surface cross-linking agent solution When the surface cross-linking agent solution is mixed with the water-absorbing resin powder to be subjected to the surface treatment, the water-absorbing resin powder to be subjected to the surface treatment swells with water or the like in the surface cross-linking agent solution.
  • the swollen water absorbent resin powder is dried by heating. At this time, the heating temperature is preferably 80 ° C. to 220 ° C. The heating time is preferably 10 minutes to 120 minutes.
  • a vertical or horizontal high-speed rotating stirring type mixer is preferably used for mixing the surface cross-linking agent.
  • the rotational speed of the mixer is preferably 100 rpm to 10,000 rpm, more preferably 300 rpm to 2000 rpm.
  • the residence time is preferably within 180 seconds, more preferably from 0.1 second to 60 seconds, and further preferably from 1 second to 30 seconds.
  • the inorganic surface crosslinking agent is the organic surface crosslinking described above. It can be used in place of the agent or in addition to the organic surface crosslinking agent described above.
  • the inorganic surface cross-linking agent may be added simultaneously with the organic surface cross-linking agent, or may be added separately.
  • an evaporation monomer recycling step may be provided.
  • the following additives may be used in part or all if necessary. That is, water-soluble or water-insoluble polymers, lubricants, chelating agents, deodorants, antibacterial agents, water, surfactants, water-insoluble fine particles, antioxidants, reducing agents, etc. More than 0 wt% and 30 wt% or less, more preferably 0.01 wt% to 10 wt% can be added and mixed. These additives can also be used as a surface treatment agent.
  • an oxidizing agent, an antioxidant, water, a polyvalent metal compound, a water-insoluble inorganic or organic powder such as silica or metal soap, a deodorant, an antibacterial agent, a polymer polyamine, pulp or thermoplastic fiber Etc. may be added to the water-absorbent resin in an amount of 3% by weight or less, preferably 1% by weight or less.
  • the gel particle disintegration rate during swelling of the polyacrylic acid (salt) -based water absorbent resin powder according to the present invention is determined by the following method. That is, i) a water absorbent resin powder classified so as to have a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m is swollen with a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution for 1 hour to obtain swollen gel particles, and ii) obtained in i) above.
  • the swollen gel particles were wet-classified with a sieve, and the cumulative ratio of swollen gel particles that passed through each sieve was determined from the amount of swollen gel particles remaining in each sieve opening, and the sieve openings used in the wet classification
  • the gel particle disintegration rate during swelling of the water-absorbent resin powder is determined.
  • the evaluation method for evaluating the degree of disintegration of the swollen gel particles in the present invention preferably takes the following six procedures.
  • (Procedure 1) Water-absorbing resin powder having a water content of 10% by weight or less is classified using two or more sieves having different openings, (Procedure 2) All or part of the water-absorbent resin powder is swollen with a swelling liquid to form swollen gel particles, (Procedure 3) The swollen gel particles are further classified using two or more sieves having different openings, and an integrated ratio of the swollen gel particles passing through each sieve is obtained.
  • (Procedure 4) Calculate the swelling ratio from the weight or volume of the water-absorbent resin powder subjected to the procedure 2 and the weight or volume of the swollen gel particles obtained in the procedure 3, (Procedure 5) Based on the above swelling ratio, the sieve aperture used in Procedure 1 is changed to the sieve aperture used in Procedure 3, or the sieve aperture used in Procedure 3 is changed to the sieve aperture used in Procedure 1. Open, convert each, (Procedure 6) A procedure for obtaining the disintegration rate of the swollen gel particles from the plot of the mesh opening of the sieve converted in the procedure 5 and the cumulative ratio of the swollen gel particles passing through each sieve obtained in the procedure 3. .
  • polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin powder that is the object of evaluation of the present invention and each procedure in the evaluation method will be described in detail.
  • polyacrylic acid (salt) -based water absorbent resin powder satisfies the physical properties described in [2] above. Evaluation is made using a water-absorbent resin powder having the following specific water content.
  • the evaluation method according to the present invention can cause swelling by the swelling liquid by using such a water-absorbent resin powder, and as a result, it is possible to compare the states before and after swelling.
  • the water-absorbent resin powder is not particularly limited as long as it is dry enough to swell, but the water content is preferably 10% by weight or less, more preferably 8% by weight or less, and still more preferably 5% by weight. It is desirable to adjust in advance to% or less.
  • the water-absorbent resin powder that is the object of the evaluation method according to the present invention is a powdery water-absorbing product that is produced through a polymerization step, a gel pulverization step, a drying step, and a pulverization step, a classification step, a surface cross-linking step, etc. Resin.
  • the evaluation method of the present invention can be applied as it is.
  • the moisture content is dried under reduced pressure at a temperature around 60 ° C., and the moisture content is adjusted to 10% by weight or less in advance.
  • processes such as said superposition
  • [4-2] Evaluation method of polyacrylic acid (salt) water-absorbent resin powder (Procedure 1) First classification operation
  • the evaluation method according to the present invention uses a sieve for a water-absorbent resin powder having a specific water content. (Step 1; first classification operation). Since the said classification (1st classification) is performed with respect to the water-absorbent resin powder of a dry state, dry classification is preferable.
  • “classification” in the evaluation method according to the present invention refers to an operation of classifying the water-absorbent resin powder or the swollen gel particles according to particle diameter. Therefore, it is distinguished from “classification” in the classification step in the production process of the water absorbent resin powder.
  • classification is performed using two or more sieves having different openings, and thereby, the water-absorbent resin powder having a specific particle diameter can be classified. Alternatively, the particle size distribution of the water absorbent resin powder can be measured.
  • the sieve used in the first classification operation may be any sieve that can obtain a water-absorbent resin powder having a desired particle size distribution, and the opening is not particularly limited. Therefore, an arbitrary sieve can be used.
  • the particle size distribution is defined by a JIS standard sieve (JISZ8801-1 (2000)) (hereinafter simply referred to as “sieve”)
  • the sieve aperture is disclosed in the JIS standard as “nominal mesh opening”.
  • “nominal opening” is 850 ⁇ m, 710 ⁇ m, 600 ⁇ m, 500 ⁇ m, 425 ⁇ m, 355 ⁇ m, 300 ⁇ m, 250 ⁇ m, 212 ⁇ m, 180 ⁇ m, 150 ⁇ m, 125 ⁇ m, 106 ⁇ m, There are descriptions of 90 ⁇ m, 75 ⁇ m, etc., and these values are adopted in this specification unless otherwise specified.
  • “nominal opening” is described as 1 mm or more, but this description is omitted in this specification.
  • the number of sieves used in this procedure 1 may be two or more sieves having different openings, and is not particularly limited. For example, it may be appropriately selected within a range of about 2 to 10. As the number of sieves used increases, a finer particle size distribution can be obtained.
  • the sieve having the largest opening is preferably a sieve having an opening of 600 ⁇ m or more, more preferably a sieve having an opening of 710 ⁇ m or more. Preferably, it may be appropriately selected from a sieve having an aperture of 850 ⁇ m or more.
  • the sieve having the smallest opening is preferably a sieve having an opening of 300 ⁇ m or less, more preferably a sieve having an opening of 250 ⁇ m or less, still more preferably a sieve having an opening of 212 ⁇ m or less, and particularly preferably an opening of 180 ⁇ m or less. And most preferably selected from sieves having an opening of 150 ⁇ m or less.
  • the sieves selected from the upper and lower limits of the above-described openings can be arbitrarily combined. For example, a combination of a sieve having an opening of 600 ⁇ m and a sieve having an opening of 212 ⁇ m, a combination of a sieve having an opening of 710 ⁇ m and a sieve having an opening of 180 ⁇ m, a combination of a sieve having an opening of 850 ⁇ m and a sieve having an opening of 150 ⁇ m, etc. .
  • the number of sieves used in this procedure 1 is 2, for example, a sieve having an aperture of A ⁇ m (referred to as “sieve A”) and a sieve having an aperture of B ⁇ m (referred to as “sieve B”)
  • the water absorbent resin powder is classified using the sieve B, and then the water absorbent resin powder that has passed through the sieve B is further classified with the sieve A.
  • the water absorbent resin powder remaining on the sieve A becomes a water absorbent resin powder having a particle size distribution of A ⁇ m or more and less than B ⁇ m.
  • the sieve A corresponds to a sieve having an opening of 150 ⁇ m
  • the sieve B corresponds to a sieve having an opening of 850 ⁇ m.
  • a sieve having an aperture of A ⁇ m referred to as “sieve A”
  • a sieve having an aperture of B ⁇ m referred to as “sieve B”
  • an aperture referred to as “sieve A”
  • sieve C sieve C
  • sieve D sieve with D ⁇ m opening
  • sieve E sieve with E ⁇ m opening
  • sieve F sieve with F ⁇ m opening
  • the sieve A may be selected from the sieve having the upper limit opening, and the sieve A may be selected from the above-described sieve having the lower limit opening.
  • mesh sieve B ⁇ sieves E may be selected arbitrary mesh from the nominal mesh opening as described above, it is also possible to select any of the sieve from the sieve having a mesh of the upper and lower limit.
  • the water absorbent resin powder remaining on the sieve A becomes a water absorbent resin powder having a particle size distribution of A ⁇ m or more and less than B ⁇ m.
  • the water-absorbent resin powder remaining on the sieve B has a particle size distribution of B ⁇ m or more and less than C ⁇ m
  • the water-absorbent resin powder remaining on the sieve C has a particle size distribution of C ⁇ m or more and less than D ⁇ m.
  • a certain water absorbent resin powder, a water absorbent resin powder remaining on the sieve D, a water absorbent resin powder having a particle size distribution of D ⁇ m or more and less than E ⁇ m, and a water absorbent resin powder remaining on the sieve E have a particle size distribution of E ⁇ m or more and F ⁇ m.
  • the water-absorbing resin powder having a particle size distribution of F ⁇ m or more becomes the water-absorbing resin powder remaining on the sieve F.
  • the water-absorbing resin powder having a specific particle diameter is obtained by the first classification operation in the procedure 1.
  • the water-absorbent resin powder remaining on the sieve having the upper limit opening arranged at the uppermost part is referred to as “coarse particles” and the lower limit opening arranged at the lowermost part.
  • the water-absorbent resin powders that pass through the sieve having the above are referred to as “fine powder”, respectively.
  • the polymerization is defined as a (unit; g), and the swelling magnification in the following (Procedure 4) Used for calculation.
  • the particle diameter of the coarse particles is not particularly limited, but is preferably 600 ⁇ m or more, more preferably 710 ⁇ m or more, and even more preferably 850 ⁇ m or more, depending on the sieve opening used. Further, the particle size of the fine powder is not particularly limited, but depends on the opening of the sieve to be used, preferably less than 300 ⁇ m, more preferably less than 250 ⁇ m, still more preferably less than 212 ⁇ m, particularly preferably less than 180 ⁇ m, most preferably. Is less than 150 ⁇ m.
  • the total weight of particles having a particle diameter of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m is the water-absorbent resin powder.
  • classifiers such as an air classifier can also be used.
  • the input amount of the water-absorbent resin powder with respect to the area of the sieve per each sieve can be appropriately set to an amount capable of appropriately performing the classification operation, and preferably 0.01 kg / m 2. -40 kg / m 2 , more preferably 0.1 kg / m 2 to 5 kg / m 2 .
  • the “input amount” means the weight of the water-absorbent resin powder that is input and exists on each sieve. The above numerical range is also applied to the case where the swollen gel particles are wet-classified in the second classification operation in the procedure 3.
  • Classification efficiency is, for example, 70% or more, 80% or more, 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, or 96% or more 97% by weight or more, 98% by weight or more, 99% by weight or more, and 100% by weight, and preferably 90% by weight or more.
  • the above “classification efficiency” is the classification operation in the measurement method of the present application when the weight of particles that can pass through a sieve having a specific opening is 100 when classifying a predetermined amount of water-absorbent resin powder. The ratio of the weight of particles that can pass through the sieve.
  • this classification step it can be classified into a predetermined particle size as described above.
  • the evaluation method according to the present invention includes a swelling operation in which the water-absorbent resin powder obtained in Procedure 1 is swollen to obtain swollen gel particles (Procedure 2; swelling operation).
  • the swelling is performed by swelling all or part of the water absorbent resin powder with a swelling liquid. That is, in one aspect, in the first classification operation, the water-absorbent resin powder having a specific particle diameter is classified and the classified water-absorbent resin powder is swollen in this procedure 2. Or as another aspect, you may apply swelling operation about all the water absorbent resin powders in the said 1st classification operation, without classifying into the water absorbent resin powder which has a specific particle diameter.
  • Swelling in this procedure 2 can be performed using a normal technique in this field. For example, it is performed by immersing the water-absorbing resin powder in a specific swelling liquid and allowing it to stand for a certain time under no pressure, or by immersing the water-absorbing resin powder in a specific swelling liquid and applying a certain pressure. .
  • the swelling liquid used in this procedure 2 is not particularly limited as long as it can be taken into the water-absorbent resin powder and can be swollen.
  • water such as pure water, deionized water, distilled water, or sodium chloride
  • An aqueous solution, an aqueous solution containing a polyvalent metal salt (artificial urine), an aqueous solution containing urea or the like (artificial urine), an aqueous solution combining these, and the like can be used.
  • a sodium chloride aqueous solution is preferably used.
  • the concentration is not particularly limited, but a 0.9% by weight sodium chloride aqueous solution is preferably used.
  • the swelling time may be at least 30 minutes from the viewpoint of comparing the state before and after swelling and correctly evaluating the degree of collapse of the swollen gel particles.
  • 30 minutes or more, 45 minutes or more, 60 minutes or more, 75 minutes or more, 90 minutes or more, 2 hours or more, 4 hours or more, 8 hours or more, 12 hours or more , 16 hours or more, 24 hours or more can be set as appropriate.
  • the evaluation method according to the present invention includes an operation of classifying the swollen gel particles obtained in the above-described procedure 2 using a sieve (procedure 2; second classification operation). Since the classification (second classification) is performed on the swollen gel particles containing moisture, wet classification is preferable.
  • the classification in the procedure 2 is the same as the first classification operation in the above (procedure 1) except that the classification is a wet classification.
  • the opening of the sieve and the number of sieves in this procedure 2 are the same as those in the above procedure 1 and are not particularly limited. However, from the viewpoint of accurately measuring the degree of collapse of the swollen gel particles, the sieve having an opening of 300 ⁇ m or less. It is preferable to use at least one or more.
  • the wet classification in the present invention is performed according to the following procedure. That is, first, the swollen gel particles obtained in the above procedure 2 are passed through a sieve having a desired opening, and the swollen gel particles are classified. Subsequently, after the swollen liquid remaining on the lower surface of the sieve is wiped off, the total weight of the swollen gel particles remaining on the sieve and the sieve is measured. By subtracting the weight of the sieve measured in advance from this weight, the weight w (unit: g) of the swollen gel particles remaining on the sieve is measured. This operation was performed for all the sieves used for wet classification, and the total weight of swollen gel particles remaining on each sieve (total weight) was defined as the weight Z (unit: g) of swollen gel particles.
  • the ratio Y (%) of the swollen gel particles remaining on each sieve sieve can be obtained from the following (Formula 1).
  • the evaluation method according to the present invention includes an operation for calculating the swelling magnification (Procedure 4; Calculation of swelling magnification).
  • the swelling ratio is calculated from the weight or volume of the water-absorbent resin powder subjected to the procedure 2 and the weight or volume of the swollen gel particles obtained in the procedure 3.
  • the calculation of the swelling ratio is performed based on the weight of the water-absorbent resin powder used in the procedure 2 and the weight of the swollen gel particles obtained in the procedure 3.
  • the weight Z of the swollen gel particles is the total weight (weight of swollen gel particles) of the swollen liquid and the water absorbent resin powder after the water absorbent resin powder (weight a) is swollen using the swelling liquid.
  • the weight Z of the swollen gel particles may be measured immediately after the water absorbent resin powder is swollen, or may be measured after the water absorbent resin powder is swollen and then subjected to a classification step (second classification step). .
  • the swelling ratio can be calculated from the volume of the water absorbent resin powder and the swollen gel particles.
  • the volume of the water-absorbent resin powder is a
  • the volume of the swollen gel particles is Z, and can be calculated by the same formula as above.
  • the evaluation method according to the present invention includes an operation of converting the opening (Procedure 5; Conversion of the opening). That is, the present procedure 5 is an operation for correcting the particle diameters of the water-absorbent resin powder and the swollen gel particles before and after the swelling based on the swelling ratio obtained in the above-described procedure 4 to be a specific method. Is not particularly limited.
  • the opening in the first classification operation (dry classification) can be converted into the opening in the second classification operation (wet classification) based on the swelling ratio obtained in the above procedure 4.
  • the opening in 2nd classification operation (wet classification) can be converted into the opening in 1st classification operation (dry classification).
  • the opening in the first classification operation and the opening in the second classification operation that is, the water absorbent resin before and after swelling. It becomes possible to compare the particle sizes of the powder and the swollen gel particles. Therefore, the particle size distribution before and after swelling can be compared.
  • the evaluation method according to the present invention includes an operation of calculating the disintegration rate of swollen gel particles based on the values obtained from the above-mentioned procedures 1 to 5.
  • the disintegration rate of the swollen gel particles is calculated by the following procedure, for example. That is, the ratio (integrated ratio) of the particles that passed through each sieve determined from X (the opening corresponding to the particle diameter before swelling) and Y (the ratio of the remaining swollen gel particles) determined in the procedure 5 above. Plot on graph. This is compared with the result of the particle size distribution in the first classification operation measured in advance. By this comparison, the particle size distribution after swelling can be predicted from the particle size distribution before swelling without actually swelling the water absorbent resin powder.
  • the degree of the collapse of the swollen gel particles when the water-absorbent resin powder is swollen is high, the ratio of the fine powder gel generated at the time of swelling increases. Therefore, in this procedure 6, also in the first classification operation and the second classification operation, by comparing the ratio of fine gel smaller than a predetermined particle diameter when converted to the particle diameter before swelling, The degree of collapse can also be evaluated.
  • the comparison of the ratio of the fine powder gel in the first classification operation and the second classification operation, that is, before and after swelling is performed by the following procedure, for example. That is, first, similarly to the above, the ratio (integrated ratio) of the particles that passed through each sieve determined from X (the opening corresponding to the particle diameter before swelling) and Y (the ratio of the remaining swollen gel particles) was graphed. Plot.
  • the proportion of swollen gel particles that pass through the opening corresponding to the predetermined particle diameter is determined ( In the value of X, the ratio of the passing swollen gel particles corresponding to a specific size is obtained from a linear equation between two points corresponding to a sieve having a smaller size and a larger size). This is compared with the result of the particle size distribution of the first classification step measured in advance.
  • the predetermined particles that serve as a reference for determining the proportion of the fine powder gel If the lower limit of the particle diameter range of the water-absorbing resin powder classified by the first classification operation is selected as the diameter, the particle diameter range of the water-absorbing resin powder before swelling produced by the collapse of the swollen gel particles during swelling The proportion of finely divided gel smaller than the lower limit of can be determined. Therefore, it is possible to quantify how much the gel particles disintegrate when the water absorbent resin swells.
  • wet classification uses larger particles as a reference than dry classification.
  • the ratio of the above-mentioned fine particle gel during swelling measured under a predetermined condition is referred to as “gel particle disintegration rate during swelling”.
  • gel particle disintegration rate during swelling the degree to which the swollen gel particles disintegrate when the water-absorbent resin powder swells is determined based on the gel particle disintegration rate during swelling. be able to. Therefore, an appropriate water-absorbent resin powder can be selected according to the purpose using the gel particle disintegration rate during swelling as an index.
  • a water-absorbing resin powder having a high water absorption rate when a water-absorbing resin powder having a high water absorption rate is desired, a water-absorbing resin powder having a gel particle disintegration rate greater than 10% by weight when swollen is selected, and a water-absorbing resin powder having a high liquid permeability is desired.
  • the water-absorbent resin powder having a gel particle disintegration rate of 10% by weight or less upon swelling can be selected.
  • a case where the water-absorbing resin powder is used as an absorbent body of an absorbent article such as a paper diaper is assumed.
  • the water absorbent resin powder absorbs urine or the like, it is usual to absorb the liquid a plurality of times.
  • the osmotic pressure decreases due to swelling in the first liquid absorption, and the water absorption rate during the second liquid absorption tends to be lower than the first time. Therefore, as a result of being able to evaluate the degree of gel particle disintegration during swelling by the method of the present invention, the difference in water absorption rate between the first liquid absorption and the second liquid absorption is reduced.
  • the water-absorbent resin can be designed to provide a very advantageous effect.
  • the method of the present invention has made it possible to evaluate the degree of disintegration of gel particles during swelling, and as a result, it is possible to design a water absorbent resin so as to suppress the disintegration of gel particles during swelling. There is a very advantageous effect.
  • water-absorbent resin powder is not particularly limited, but is preferably used for absorbent articles such as paper diapers, sanitary napkins and incontinence pads. Is done. High concentration diapers (paper diapers that use a large amount of water-absorbent resin per paper diaper), which has been a problem with odors and coloring from raw materials, especially when used in the upper layer of the absorbent article In addition, it exhibits excellent performance.
  • the content (core concentration) of the water-absorbent resin in the absorbent body optionally containing other absorbent materials (pulp fibers and the like) is preferably 30% by weight to 100% by weight, more preferably 40%.
  • the water-absorbing resin powder obtained by the production method according to the present invention when used at the above concentration, particularly at the upper part of the absorber, it is excellent in the diffusibility of the absorbing liquid such as urine due to its high liquid permeability, so that the liquid can be distributed efficiently. As a result, the amount of absorption of the entire absorbent article is improved. Furthermore, it is possible to provide an absorbent article in which the absorbent body maintains a hygienic white state.
  • AAP water absorption capacity under pressure
  • the water-absorbent resin powder according to 1 or 2 wherein the saline flow conductivity (SFC) is 10 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ cm 3 ⁇ s ⁇ g ⁇ 1 or more. 4).
  • SFC saline flow conductivity
  • a polyacrylic acid (salt) system comprising a polymerization step of an acrylic acid (salt) monomer aqueous solution, a gel grinding step of a hydrogel crosslinked polymer during or after polymerization, and a drying step after gel grinding
  • a method for producing a water absorbent resin powder comprising: In the gel pulverization step, an inorganic compound is added to the hydrogel crosslinked polymer having a resin solid content of 10% by weight to 80% by weight, and the following (1) to (4) (1) Gel grinding energy (GGE) is 18 J / g to 60 J / g, (2) Gel grinding energy (2) (GGE (2)) is 9 J / g to 40 J / g, (3) The weight average molecular weight of the water-soluble component of the hydrogel crosslinked polymer is increased by 10,000 Da to 500,000 Da, (4) Gel pulverization until the weight-average particle size (D50) of the obtained particulate hydrogel crosslinked polymer is 350 ⁇ m to 2000 ⁇ m and the logarithmic standard deviation
  • the manufacturing method of 8 characterized by including the surface treatment process which surface-treats a water absorbing resin. 10.
  • the dryer is a ventilated belt type hot air dryer and the gel pulverization satisfies the above (4), the resin solid content of the particulate hydrogel crosslinked polymer when it is put into the ventilated belt type hot air dryer is 10 Wt.% To 80 wt.%, The drying temperature in the ventilating belt type hot air dryer is 150 ° C. to 250 ° C., and the wind speed of the hot air is 0.8 m / s to 2.
  • the production method according to any one of 8 to 10 wherein the inorganic compound is inorganic particles.
  • the inorganic particles are mineral products, polyvalent metal salts, polyvalent metal oxides, polyvalent metal hydroxides, oxide composites, hydrotalcite-like compounds, or combinations of two or more thereof.
  • the production method according to any one of 8 to 11. 13 13
  • the production method according to any one of 8 to 12 wherein the inorganic compound is added as an aqueous solution or an aqueous dispersion. 14 14.
  • the present invention also describes the following inventions.
  • a process for producing a polyacrylic acid (salt) water-absorbent resin powder comprising: The gel crushing step is performed twice or more, A step of adding water-absorbing resin fine particles having a particle diameter of less than 150 ⁇ m during and / or after the initial gel grinding step, Regarding the mixture of the water-containing gel-like crosslinked polymer having the resin solid content of 10 wt% to 80 wt% after the addition of the water absorbent resin fine particles and the water absorbent resin fine particles, the
  • a surface cross-linking step of increasing the cross-linking density of the surface layer of the water-absorbent resin powder wherein the surface cross-linking is performed until the AAP (water absorption capacity under pressure) of the water-absorbent resin powder is 20 g / g or more. Manufacturing method. 3. It further includes a surface cross-linking step for increasing the cross-linking density of the surface layer of the water-absorbent resin powder, and the SFC (saline flow conductivity) of the water-absorbent resin powder is 10 ⁇ 10 ⁇ 7 ⁇ cm 3 ⁇ s ⁇ g ⁇ 1. 3. The production method according to 1 or 2, wherein surface crosslinking is performed until the above is achieved. 4). 4.
  • the dryer used in the drying step is a ventilating belt type hot air dryer, the direction of hot air in the dryer is upward and / or downward in the direction perpendicular to the ventilation belt, and the wind speed of hot air is 0.8 m.
  • the present invention also describes the following inventions.
  • An evaluation method for evaluating the degree of disintegration of swollen gel particles when the water absorbent resin powder is swollen (Procedure 1) Water-absorbing resin powder having a water content of 10% by weight or less is classified using two or more sieves having different openings, (Procedure 2) All or part of the water-absorbent resin powder is swollen with a swelling liquid to form swollen gel particles, (Procedure 3) The swollen gel particles are further classified using two or more sieves having different openings, and an integrated ratio of the swollen gel particles passing through each sieve is obtained.
  • step 3 above classification is performed using at least one sieve having an aperture of 300 ⁇ m or less.
  • the present invention will be described based on examples, but the present invention is not construed as being limited to the examples.
  • the physical properties described in the claims and examples of the present invention are the EDANA method and the following measuring methods under conditions of room temperature (20 ° C. to 25 ° C.) and humidity of 50% RH, unless otherwise specified. Sought according to.
  • the electric equipment presented in the examples and comparative examples used a power supply of 200 V or 100 V, 60 Hz.
  • “liter” may be described as “L”
  • wt%” may be described as “wt%”.
  • a sieve for wet particle size measurement (Retsch test sieve, diameter 200 mm, height 50 mm, in which the sieves of the next openings were stacked in order from the top, opening 710 ⁇ m , 600 ⁇ m, 425 ⁇ m, 300 ⁇ m, 150 ⁇ m, 75 ⁇ m, a bat with a sufficient capacity is arranged at the bottom so that the liquid that has passed through does not overflow, and the opening is appropriately adjusted according to the swelling ratio of the water-absorbent resin powder, etc.
  • the sodium chloride aqueous solution is put on the top.
  • the gel particles remaining in the container are washed away with a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution, and the whole amount is put into a sieve.
  • the following wet classification operation is performed.
  • Wet classification operation The sodium chloride aqueous solution that has passed is collected in a container (at least 600 mL or more) and sprayed again on the uppermost sieve. Repeat this operation 10 times. After that, the uppermost sieve is removed, and the sodium chloride aqueous solution remaining between the gel particles and on the sieve is thoroughly wiped off from the lower side of the sieve with Kim Towel Wiper (manufactured by Nippon Paper Crecia Co., Ltd.), and the gel particles remaining on the sieve And measure the total weight of the sieve. By subtracting the weight of the sieve measured in advance from this weight, the weight of the gel particles remaining on the sieve is obtained.
  • the ratio Y (%) of the gel particles remaining on the sieve of each opening is obtained from the following formula.
  • the opening X corresponding to the particle diameter before swelling is calculated from the opening size x of each sieve by the following formula.
  • the internal cell rate of the water absorbent resin powder according to the present invention was measured by the following method. That is, the apparent density measured by the method described in the following (apparent density) (this is defined as ⁇ 1 (unit: g / cm 3 )) and the true density measured by the method described in the following (true density) Using ⁇ 2 (unit: g / cm 3 ), the internal cell ratio of the water-absorbent resin powder was calculated according to the following formula (11).
  • the water-absorbent resin powder was weighed into an aluminum cup having a bottom diameter of about 5 cm, and then the water content of the water-absorbent resin powder was 1 wt. It was allowed to stand for 3 hours or more until it became less than or equal to%, and was sufficiently dried.
  • the apparent density (unit: g / cm 3 ) of 5.00 g of the water-absorbent resin powder after drying was measured using a dry automatic density meter (AccuPycII 1340TC-10CC, manufactured by Shimadzu Corporation / carrier gas: helium). The measurement was repeated until the measured values were continuously the same 5 times or more.
  • the diameter of the closed cells present inside the water-absorbent resin is usually 1 to 300 ⁇ m, but when pulverized, it is preferentially crushed from the portion close to the closed cells. Therefore, when the water absorbent resin powder is pulverized until the particle size is less than 45 ⁇ m, the obtained water absorbent resin powder contains almost no closed cells. Therefore, the dry density of the water absorbent resin powder pulverized to less than 45 ⁇ m was evaluated as the true density.
  • the centrifuge retention capacity (CRC) of the water absorbent resin powder according to the present invention was measured in accordance with ERT441.2-02. Specifically, 0.200 g of water-absorbent resin powder was weighed, uniformly placed in a bag made of unemployed cloth (size: 60 mm ⁇ 60 mm), heat-sealed, and then adjusted to 25 ° C. ⁇ 3 ° C. 0.9 wt% Was immersed in 1000 mL of an aqueous sodium chloride solution. After 30 minutes, the bag was pulled up and dehydrated using a centrifuge (centrifuge manufactured by Kokusan Co., Ltd., model: H-122) at 250 G for 3 minutes.
  • a centrifuge centrifuge manufactured by Kokusan Co., Ltd., model: H-122
  • the CRC of the hydrogel crosslinked polymer (hereinafter referred to as “gel CRC”) was measured by the following method. That is, the gel CRC was operated in the same manner as above except that 0.4 g of the hydrogel crosslinked polymer was used as a sample and the immersion time was changed from 30 minutes to 24 hours. Furthermore, separately, the resin solid content of the water-containing gel-like crosslinked polymer was measured, the weight of the water-absorbing resin in the 0.4 g of the water-containing gel-like cross-linked polymer was determined, and the gel CRC was calculated according to the following formula (5). . In addition, it measured 5 times per sample and employ
  • msi weight of hydrogel crosslinked polymer before measurement (g)
  • mb Weight (g) of Blank (nonwoven fabric only) after free swelling and draining
  • mwi Weight (g) of the hydrogel crosslinked polymer after free swelling and draining
  • Wn solid content of water-containing gel-like crosslinked polymer (% by weight) It is.
  • (H) Water content / resin solid content The water content of the water-absorbent resin powder according to the present invention was measured according to ERT430.2-02. The water content of the hydrogel crosslinked polymer was calculated from the loss on drying measured based on ERT430.2-02 except that the sample was changed to 2 g, the drying temperature was 180 ° C., and the drying time was 16 hours. (Unit:% by weight). In addition, the measurement was performed 5 times per sample, and the average value was adopted.
  • the value calculated as 100-water content (unit: wt%) was used as the resin solid content of the water-absorbent resin powder or the hydrogel crosslinked polymer.
  • the resin solid content of the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization is obtained by cutting the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization so that one side is 3 mm or less using scissors or a cutter. A sample was used.
  • the gel Ext the same operation as described above was performed except that 5.0 g of hydrous gel cut to about 1 to 5 mm on a side with scissors was used and the stirring time was 24 hours. Furthermore, the resin solid content of the hydrogel was measured separately, the water-absorbing resin weight of the 5.0 g hydrogel was determined, and the gel Ext was calculated according to the following formula (7).
  • VHCl. s HCl amount (ml) necessary to bring the filtrate containing the dissolved polymer from pH 10 to pH 2.7 VHCl.
  • b HCl amount (ml) necessary to bring Blank (0.9 wt% sodium chloride aqueous solution) from pH 10 to pH 2.7
  • CHCl HCl solution concentration (mol / l)
  • Mw Average molecular weight of monomer units in acrylic acid (salt) polymer (g / mol) (For example, when the neutralization rate is 73 mol%, Mw is 88.1 g / mol)
  • Fdiil Dilution degree of filtrate containing dissolved polymer ms: Weight of hydrogel crosslinked polymer before measurement (g)
  • Wn solid content of water-containing gel-like crosslinked polymer (% by weight) It is.
  • Weight-average molecular weight of water-soluble matter is a value obtained by measuring the weight-average molecular weight of the polymer dissolved by the measurement operation of Ext and Gel Ext as described above by GPC. The GPC measurement will be described.
  • the apparatus is an apparatus composed of size exclusion chromatography, a refractive index detector, a light scattering detector, and a capillary viscometer. Moreover, the measuring apparatus and measurement conditions were as follows.
  • the differential refractive index (dn / dc) of the polymer to be analyzed is 0.00. Measurement was carried out as 12. In the case of a copolymer water-absorbing resin having a monomer content other than acrylic acid (salt) of 1 mol% or more, the differential refractive index (dn / dc) in a solvent specific to the polymer is measured. , And measured using the numerical value. Furthermore, data collection and analysis of refractive index, light scattering intensity, and viscosity were performed with Viscotek OmniSEC 3.1 (registered trademark) software. The weight average molecular weight (Mw) was calculated from the data obtained from the refractive index and the light scattering intensity.
  • the PSD of the water absorbent resin powder according to the present invention was measured in accordance with ERT420.2-02.
  • the weight average particle diameter (D50) and the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution of the water-absorbent resin powder were measured according to the measurement method described in European Patent No. 0349240.
  • the weight average particle size (D50) and logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution of the hydrogel crosslinked polymer were measured by the following methods.
  • the water-containing gel-like cross-linked polymer was classified by uniformly pouring the water injection range (50 cm 2) over the entire sieve using a liquid volume of 6.0 (L / min).
  • the hydrated gel-like crosslinked polymer on the classified first stage sieve was drained for about 2 minutes and weighed.
  • the second and subsequent sieves were classified in the same manner, and the hydrogel crosslinked polymer remaining on each sieve after draining was weighed.
  • the weight percentage was calculated from the following formula (8).
  • the sieve opening after draining was plotted on a logarithmic probability paper according to the following formula (9): the particle size distribution of the hydrogel crosslinked polymer.
  • the particle size corresponding to 50% by weight% R on the integrated sieve on the plot was defined as the weight average particle size (D50) of the hydrogel crosslinked polymer.
  • (L) Polymerization rate of the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization The polymerization rate of the hydrogel crosslinked polymer before gel pulverization is calculated based on the amount of polymer (mol) calculated from the pH titration of the hydrogel crosslinked polymer. And from the amount of residual monomer (mol).
  • the same method as “Ext” (ERT470.2-02) described above was applied to the hydrogel, and the monomer unit per unit gel weight was determined. Calculate the number of moles.
  • the residual monomer amount is measured by the same method as in the above-mentioned “Residual Monomers” (ERT410.2-02), and this residual amount is converted into the number of moles of monomer.
  • the value obtained by dividing the number of moles of the remaining monomer by the number of moles of the monomer unit is the ratio of the unreacted monomer, and the value obtained by subtracting this value from 1 is the polymerization rate. Since the polymerization rate is represented by a value of 0 to 1, it is multiplied by 100 and expressed in mol%.
  • 12 g of water-absorbent resin powder 32 is uniformly applied to the central portion of an acrylic resin tray 30 having an inner dimension of 401 mm long ⁇ 151 mm wide ⁇ 30 mm high and an outer dimension of 411 mm long ⁇ 161 mm wide ⁇ 35 mm high. Scattered.
  • dispersed the water absorbing resin powder 32 was the spreading
  • the basis weight was 397 g / m 2 .
  • a treatment such as applying an antistatic agent to the tray 30 or blowing a breath was performed before spraying the water-absorbent resin powder 32, in order to prevent the generation of static electricity, a treatment such as applying an antistatic agent to the tray 30 or blowing a breath was performed.
  • top sheet 33 was placed on the water absorbent resin 32 (FIG. 1).
  • the top sheet 33 used was a paper diaper made by Unicharm (trade name: Mummy Poco tape type L size / purchased in Japan in June 2014; package bottom number: 4040888043).
  • the top sheet 33 was 39 cm long ⁇ 14 cm wide and weighed 3.3 to 3.6 g. Moreover, since the pulp etc. which are the structural members of a paper diaper have adhered to the top sheet 33 with the adhesive agent, after fully removing them, it used for this measurement. The place where the top sheet 33 is placed was designed such that the distance from the inner wall was the same on the left, right, top and bottom.
  • a metal mesh 34 was placed on the top sheet 33, and an acrylic resin upper lid 36 was placed thereon.
  • the wire mesh 34 used was a JIS wire mesh, and the material thereof was made of stainless steel, the mesh size was 1.21 mm (14 mesh), the wire diameter was 0.6 mm, and the size was length 398 mm ⁇ width 148 mm.
  • the upper lid 36 has a length of 400 mm ⁇ width of 150 mm ⁇ thickness of 20 mm, and a cylindrical inlet having an inner diameter of 70 mm ⁇ height of 70 mm is installed at the center.
  • the upper lid 36 shown in FIGS. 2A and 2B was placed, and a weight 37 was placed thereon as shown in FIG.
  • the weight 37 was made of stainless steel, and was placed so that a load was evenly applied to the water absorbent resin powder 32.
  • the load was 9.45 g / cm 2 for the area of the wire mesh and 18.8 g / cm 2 for the water absorbent resin powder. Therefore, the weight of the weight 37 was adjusted so that the total weight of the wire mesh 34, the upper lid 36, and the weight 37 was 5672 g.
  • the sodium chloride aqueous solution was charged three times per test. As the time of charging, the second charging was performed 10 minutes after the first charging start, and the third charging was performed 10 minutes after the second charging start.
  • the weight 37, the upper lid 36, and the wire mesh 34 are removed, and the gel layer is placed on the top sheet 33 in the direction perpendicular to the bottom surface of the tray for 3 seconds from the top of the index finger. It was pushed in until it contacted the bottom surface of the tray 30.
  • the tactile sensation of the gel particles at that time was evaluated in three stages: ⁇ , ⁇ , ⁇ .
  • the location where the gel layer is pushed in is the location indicated by ⁇ (10 locations) shown in FIG. All of them were evaluated as ⁇ , ⁇ , and ⁇ , and the most evaluated was the gel particle shape retention of the sample.
  • the standard for the tactile sensation of the gel particles is as follows.
  • Particles having a particle diameter of around 2 mm are weak in elasticity, and have a feeling that the particles collapse when pressed.
  • a hydrogel crosslinked polymer (a) was produced according to Production Example 1 of International Publication No. 2011/126079.
  • polyacrylic acid (salt) water-absorbent resin powder As a production device for polyacrylic acid (salt) water-absorbent resin powder, polymerization process, gel pulverization process, drying process, pulverization process, classification process, surface cross-linking process, cooling process, sizing process, and connecting between each process A continuous manufacturing apparatus composed of a transportation process was prepared. Each process is continuously operated. The production capacity of the continuous production apparatus is about 3500 kg / hr, and each of the steps may be one series or two series or more. In the case of two or more series, the production capacity is indicated by the total amount of each series. Using this continuous production apparatus, polyacrylic acid (salt) -based water absorbent resin powder was produced continuously.
  • a monomer aqueous solution (a) comprising 52 parts by weight of an aqueous solution of methylenephosphonic acid 5 sodium and 134 parts by weight of deionized water was prepared.
  • a continuous polymerization apparatus having a planar polymerization belt provided with weirs at both ends is provided. , And was continuously supplied so that the thickness was about 7.5 mm. Thereafter, polymerization (polymerization time: 3 minutes) was continuously carried out to obtain a strip-shaped hydrogel crosslinked polymer (a).
  • the band-shaped hydrogel crosslinked polymer (a) has a gel CRC of 28.1 g / g, a resin solid content of 52.1% by weight, a water-soluble component of 3.1% by weight, and a water-soluble component weight. The average molecular weight was 21.8 ⁇ 10 4 Da and the polymerization rate was 99.5 mol%.
  • the water-containing gel-like crosslinked polymer (a) is continuously cut at equal intervals so as to have a cutting length of about 300 mm in the width direction with respect to the traveling direction of the polymerization belt.
  • a cross-linked polymer (hereinafter referred to as “cut hydrous gel”) (a) was obtained.
  • the gel pulverization was performed under the conditions of a screw rotation speed of 96 rpm and a cutting water-containing gel (a) charging speed of 97 g / sec. Simultaneously, 90 ° C. warm water was added to the gel crusher at 1.08 g / sec.
  • a comparative particulate water-containing gel (1) was obtained by the gel pulverization.
  • the gel grinding energy (GGE) was 10.9 J / g
  • the gel grinding energy (2) (GGE (2)) was 9.9 J / g.
  • the comparative particulate water-containing gel (1) has a gel CRC of 28.5 g / g, a resin solid content of 50.9% by weight, a water-soluble content of 3.7% by weight, and a weight-average molecular weight of the water-soluble component.
  • a gel CRC 28.5 g / g
  • a resin solid content 50.9% by weight
  • a water-soluble content of 3.7% by weight
  • a weight-average molecular weight of the water-soluble component was 23.5 ⁇ 10 4 Da
  • the weight average particle diameter (D50) was 725 ⁇ m
  • logarithmic standard deviation
  • the comparative particulate hydrous gel (1) was sprayed on a vent plate arranged in a dryer within 1 minute after the completion of gel grinding.
  • the comparative particulate water-containing gel (1) at this time was 80 ° C.
  • the comparative particulate water-containing gel (1) was dried by passing hot air at 185 ° C. for 30 minutes to obtain a comparative dry polymer (1).
  • the average wind speed of the hot air was 1.0 m / s in the direction perpendicular to the ventilation plate.
  • the wind speed of the hot air was measured using a constant temperature thermal anemometer Anemo Master 6162 (manufactured by Nippon Kanomax Co., Ltd.).
  • the comparative water absorbent resin powder (B1) has a weight average particle size (D50) of 360 ⁇ m, a logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of particle size distribution of 0.32, a CRC of 32.8 g / g, and a water-soluble content of 7. 8% by weight and 150 ⁇ m passing particles (a ratio of the water-absorbing resin powder passing through a sieve having an opening of 150 ⁇ m) were 1.2% by weight.
  • a covalently-bonded surface crosslinking agent solution comprising 0.3 parts by weight of ethylene carbonate, 0.6 parts by weight of propylene glycol and 3.0 parts by weight of deionized water was added to the comparative water absorbent resin powder ( B1) Added to 100 parts by weight and mixed until uniform to obtain a comparative humidified product (1). Thereafter, the comparative humidified product (1) was heat-treated at 208 ° C. for about 40 minutes so that the CRC of the obtained comparative water absorbent resin powder (P1) was 26.6 g / g to 27.4 g / g. Water-absorbent resin powder (P1) was obtained.
  • the comparative water-absorbent resin powder (P1) was cooled, 1.17 parts by weight of a 27.5% by weight aluminum sulfate aqueous solution (8% by weight in terms of aluminum oxide), and 0.196% by weight of a 60% by weight sodium lactate aqueous solution.
  • An ion-bonding surface cross-linking agent solution consisting of 0.029 parts by weight and propylene glycol was added to the comparative water-absorbent resin powder (P1) and mixed until uniform to obtain a comparative result product (1).
  • the comparative result product (1) was pulverized (size-regulating step) until it passed through a JIS standard sieve having an opening of 710 ⁇ m to obtain a comparative water absorbent resin powder (1).
  • Various physical properties of the comparative water absorbent resin powder (1) are shown in Tables 1 and 2.
  • Example 1 In Comparative Example 1, the same operation as in Comparative Example 1 was performed, except that the warm water (90 ° C.) added during gel pulverization was changed to a silica dispersion solution and the addition amount was changed to 1.23 g / sec.
  • the silica-dispersed solution was a solution obtained by dispersing 11.84% by weight of Leolosil QS-20 (amorphous silica; manufactured by Tokuyama Corporation) in deionized water, and the temperature was adjusted to 90 ° C.
  • the addition amount (1.23 g / sec) was such that the silica solid content was 0.15% by weight with respect to the water-containing gel amount and 0.29% by weight with respect to the solid content of the water-containing gel.
  • the gel grinding energy (GGE) in Example 1 was 12.0 J / g, and the gel grinding energy (2) (GGE (2)) was 10.9 J / g.
  • the particulate hydrogel (1) has a gel CRC of 28.4 g / g, a resin solid content of 51.1% by weight, a water-soluble content of 3.6% by weight, and a weight-average molecular weight of the water-soluble content. 23.6 ⁇ 10 4 Da, the weight average particle size (D50) was 720 ⁇ m, and the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution was 0.91.
  • the water-absorbent resin powder (B1) obtained in Example 1 has a weight average particle size (D50) of 362 ⁇ m, a logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of particle size distribution of 0.32, CRC of 32.7 g / g, The water-soluble component was 7.7% by weight, and the particles passing through 150 ⁇ m (the ratio of the water-absorbent resin powder passing through a sieve having an opening of 150 ⁇ m) were 1.1% by weight.
  • Table 1 and Table 2 show various physical properties of the water absorbent resin powder (1) finally obtained.
  • Example 2 In Comparative Example 1, the same operation as in Comparative Example 1 was performed, except that the hot water (90 ° C.) added during gel pulverization was changed to a hydrotalcite dispersion solution and the addition amount was changed to 1.23 g / sec. .
  • hydrotalcite solid content was 0.15 weight% with respect to the amount of water-containing gel, and 0.29 weight% with respect to the solid content of water-containing gel.
  • the gel grinding energy (GGE) was 11.8 J / g
  • the gel grinding energy (2) (GGE (2)) was 10.7 J / g
  • the particulate hydrogel (2) has a gel CRC of 28.4 g / g, a resin solid content of 51.0% by weight, a water-soluble content of 3.6% by weight, and a weight-average molecular weight of the water-soluble content. 23.6 ⁇ 10 4 Da
  • the weight average particle diameter (D50) was 715 ⁇ m
  • the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution was 0.91.
  • the water-absorbent resin powder (B2) obtained in Example 2 has a weight average particle diameter (D50) of 361 ⁇ m, a logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of particle size distribution of 0.32, CRC of 32.7 g / g,
  • the water-soluble component was 7.7% by weight, and the particles passing through 150 ⁇ m (the ratio of the water-absorbent resin powder passing through a sieve having an opening of 150 ⁇ m) were 1.1% by weight.
  • Table 1 and Table 2 show various physical properties of the finally obtained water absorbent resin powder (2).
  • Production Example 2 In Production Example 1, the same operation as in Production Example 1 was carried out except that polyethylene glycol diacrylate (average n number: 9) was changed from 1.26 parts by weight to 0.84 parts by weight.
  • the band-shaped hydrogel crosslinked polymer (b) obtained in Production Example 2 has a gel CRC of 31.1 g / g, a resin solid content of 52.1% by weight, a water-soluble content of 4.1% by weight, The water-soluble component had a weight average molecular weight of 25.8 ⁇ 10 4 Da and a polymerization rate of 99.4 mol%.
  • the band-shaped hydrogel crosslinked polymer (b) was continuously cut at equal intervals in the width direction with respect to the traveling direction of the polymerization belt so that the cut length was about 300 mm, and the cut hydrogel (b )
  • the opening of the JIS standard sieve used after pulverizing the dried polymer was changed from 710 ⁇ m to 850 ⁇ m, and the covalently bonded surface crosslinking agent ethylene carbonate was changed to 1,3-propanediol.
  • the gel grinding energy (GGE) was 12.9 J / g
  • the gel grinding energy (2) (GGE (2)) was 11.8 J / g
  • the comparative particulate water-containing gel (2) has a gel CRC of 31.5 g / g, a resin solid content of 50.9% by weight, a water-soluble component of 4.8% by weight, and a weight-average molecular weight of the water-soluble component.
  • the weight average particle diameter (D50) was 850 ⁇ m
  • the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution was 0.96.
  • the comparative water-absorbent resin powder (B2) obtained in Comparative Example 2 has a weight average particle size (D50) of 440 ⁇ m, a logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of particle size distribution of 0.36, and a CRC of 37.1 g / g.
  • the water-soluble component was 9.3% by weight, and the particles passing through 150 ⁇ m (the ratio of the water-absorbent resin powder passing through a sieve having an opening of 150 ⁇ m) were 0.4% by weight.
  • Table 1 and Table 2 show various physical properties of the finally obtained comparative water absorbent resin powder (2).
  • Example 3 In Comparative Example 2, the same operation as in Comparative Example 2 was performed, except that warm water (90 ° C.) added during gel pulverization was changed to a silica dispersion solution and the addition amount was changed to 1.23 g / second.
  • the silica-dispersed solution was a solution obtained by dispersing 11.84% by weight of Leolosil QS-20 (amorphous silica; manufactured by Tokuyama Corporation) in deionized water, and the temperature was adjusted to 90 ° C.
  • the addition amount (1.23 g / sec) was such that the silica solid content was 0.15% by weight with respect to the water-containing gel amount and 0.29% by weight with respect to the solid content of the water-containing gel.
  • Example 3 the gel grinding energy (GGE) was 13.3 J / g, and the gel grinding energy (2) (GGE (2)) was 12.1 J / g.
  • the particulate hydrogel (3) has a gel CRC of 31.4 g / g, a resin solid content of 51.0% by weight, a water-soluble component of 4.7% by weight, and a water-soluble component weight-average molecular weight. 28.2 ⁇ 10 4 Da, the weight average particle size (D50) was 830 ⁇ m, and the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution was 0.96.
  • the water-absorbent resin powder (B3) obtained in Example 3 has a weight average particle size (D50) of 439 ⁇ m, a logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of particle size distribution of 0.36, a CRC of 36.9 g / g,
  • the water-soluble component was 9.1% by weight, and the particles passing through 150 ⁇ m (the ratio of the water-absorbent resin powder passing through a sieve having an opening of 150 ⁇ m) were 0.3% by weight.
  • Table 1 and Table 2 show various physical properties of the finally obtained water absorbent resin powder (3).
  • Example 4 In Comparative Example 2, the same operation as in Comparative Example 2 was performed, except that the hot water (90 ° C.) added during gel pulverization was changed to a hydrotalcite dispersion solution and the addition amount was changed to 1.23 g / sec. .
  • hydrotalcite solid content was 0.15 weight% with respect to the amount of water-containing gel, and 0.29 weight% with respect to the solid content of water-containing gel.
  • the gel grinding energy (GGE) was 13.2 J / g
  • the gel grinding energy (2) (GGE (2)) was 12.1 J / g
  • the particulate hydrogel (4) has a gel CRC of 31.4 g / g, a resin solid content of 51.0% by weight, a water-soluble content of 4.6% by weight, and a weight-average molecular weight of the water-soluble content. 28.1 ⁇ 10 4 Da
  • the weight average particle size (D50) was 833 ⁇ m
  • the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution was 0.96.
  • the water absorbent resin powder (B4) obtained in Example 4 has a weight average particle diameter (D50) of 439 ⁇ m, a logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of particle size distribution of 0.36, a CRC of 36.8 g / g, The water-soluble content was 9.2% by weight, and the particles passing through 150 ⁇ m (the ratio of the water-absorbent resin powder passing through a sieve having an opening of 150 ⁇ m) were 0.3% by weight.
  • Table 1 and Table 2 show various physical properties of the finally obtained water absorbent resin powder (4).
  • the monomer aqueous solution (c) was degassed for 20 minutes in a nitrogen gas atmosphere. Subsequently, 26.56 g of 10% by weight sodium persulfate aqueous solution and 22.13 g of 0.1% by weight L-ascorbic acid aqueous solution were added while stirring the monomer aqueous solution (c). Polymerization started later. The polymerization was carried out at a polymerization temperature ranging from 25 ° C to 92 ° C. After 30 minutes from the start of the polymerization, the hydrogel crosslinked polymer (c) was taken out from the reactor.
  • the monomer aqueous solution (c) is polymerized and changed to a hydrogel crosslinked polymer (c).
  • the produced hydrogel crosslinked polymer ( c) was gel-pulverized by a kneader, and the particle size was subdivided to about 5 mm or less.
  • the finely divided hydrogel crosslinked polymer (c) is spread and placed on a 50 mesh (mesh opening 300 ⁇ m) wire mesh (ventilation plate), and heated at 180 ° C. for 50 minutes to form particles.
  • the hydrogel crosslinked polymer (c) was dried to obtain a dry polymer (c).
  • the direction of the hot air was upward in the direction perpendicular to the ventilation plate and the gel layer, and the average wind speed of the hot air was 1.0 m / s.
  • the wind speed of the hot air was measured using a constant temperature thermal anemometer Anemo Master 6162 (manufactured by Nippon Kanomax Co., Ltd.).
  • the entire amount of the dried polymer (c) is pulverized using a roll mill (pulverization step), and then classified using JIS standard sieves (JIS Z8801-1 (2000)) having openings of 710 ⁇ m and 175 ⁇ m. Classification step).
  • JIS standard sieves JIS Z8801-1 (2000)
  • Example 5 A reactor formed by attaching a lid to a stainless steel double-armed kneader with an internal volume of 10 L having two sigma-type blades, 430.6 g of acrylic acid, 416.5 g of 37 wt% sodium acrylate aqueous solution, pure water 403.8 g and 10.42 g (0.09 mol%) of polyethylene glycol diacrylate (molecular weight 523) were added and mixed to obtain a monomer aqueous solution (5).
  • the monomer aqueous solution (5) was degassed for 20 minutes in a nitrogen gas atmosphere. Subsequently, 26.56 g of a 10% by weight aqueous sodium persulfate solution and 22.13 g of a 0.1% by weight aqueous L-ascorbic acid solution were added while stirring the monomer aqueous solution (5). Polymerization started later. The polymerization was carried out at a polymerization temperature ranging from 25 ° C to 92 ° C. After 20 minutes from the start of polymerization, 195 g of the water-absorbent resin fine particles (c) obtained in Production Example 3 were added. Ten minutes after that, the hydrogel crosslinked polymer (5) was taken out of the reactor.
  • the monomer aqueous solution (5) is polymerized and changed to a hydrogel crosslinked polymer (5).
  • the produced hydrogel crosslinked polymer ( In 5) was performed by a kneader, and the particle size was subdivided to about 5 mm or less.
  • the hydrogel crosslinked polymer (5) obtained by the above operation was supplied to a gel crusher to perform a second gel crush.
  • the gel crusher was provided with a perforated plate having a diameter of 100 mm, a hole diameter of 6.4 mm, a number of holes of 80, and a thickness of 10 mm at the tip.
  • the gel grinding energy (GGE) in the gel grinding was 29.1 J / g, and the gel grinding energy (2) (GGE (2)) was 26.8 J / g.
  • the particulate hydrogel crosslinked polymer (5) is spread and placed on a 50 mesh (mesh opening 300 ⁇ m) wire mesh (venting plate), and hot air at 180 ° C. is allowed to flow for 50 minutes to form particulate hydrous.
  • the gel-like crosslinked polymer (5) was dried to obtain a dried polymer (5).
  • the direction of the hot air was upward in the direction perpendicular to the ventilation plate and the gel layer, and the average wind speed of the hot air was 1.0 m / s.
  • the wind speed of the hot air was measured using a constant temperature thermal anemometer Anemo Master 6162 (manufactured by Nippon Kanomax Co., Ltd.).
  • the whole amount of the dried polymer (5) is pulverized using a roll mill (pulverization step), and then classified using a JIS standard sieve (JIS Z8801-1 (2000)) having openings of 710 ⁇ m and 175 ⁇ m. Classification step).
  • JIS standard sieve JIS Z8801-1 (2000)
  • a covalently-bonded surface crosslinking agent solution comprising 0.3 parts by weight of ethylene carbonate, 0.6 parts by weight of propylene glycol and 3.0 parts by weight of deionized water was added to the water absorbent resin powder (B5 ) Added to 100 parts by weight and mixed until uniform to obtain a humidified mixture (5). Thereafter, the humidified mixture (5) is heat-treated at 208 ° C. for about 40 minutes so that the CRC of the resulting water-absorbent resin powder (P5) is 26.6 g / g to 27.4 g / g. A powder (P5) was obtained.
  • the water-absorbent resin powder (P5) was cooled, 1.17 parts by weight of a 27.5% by weight aqueous aluminum sulfate solution (8% by weight in terms of aluminum oxide), and 0.196 parts by weight of a 60% by weight aqueous sodium lactate solution. And the ion-bonding surface cross-linking agent solution consisting of 0.029 parts by weight of propylene glycol was added to the water-absorbent resin powder (P5) and mixed until uniform to obtain a result (5).
  • the resulting product (5) was pulverized (size-regulating step) until it passed through a JIS standard sieve having a mesh size of 710 ⁇ m to obtain a water absorbent resin powder (5).
  • Table 3 shows properties of the water absorbent resin powder (5).
  • Example 6 In Example 5, the same operation as in Example 5 was performed except that the porous plate of the gel crusher was changed to a porous plate having a diameter of 100 mm, a hole diameter of 12.5 mm, a number of holes of 18 and a thickness of 10 mm. Table 3 shows properties of the water absorbent resin powder (6) finally obtained.
  • the gel grinding energy (GGE) was 20.4 J / g
  • the gel grinding energy (2) (GGE (2)) was 18.7 J / g.
  • Example 5 In Example 5, the same operation as in Example 5 was performed except that the perforated plate of the gel crusher was changed to a perforated plate having a diameter of 100 mm, a hole diameter of 4.8 mm, a number of holes of 12 and a thickness of 10 mm. Table 3 shows properties of the comparative water absorbent resin powder (3) finally obtained.
  • the gel grinding energy (GGE) was 40.0 J / g
  • the gel grinding energy (2) (GGE (2)) was 37.0 J / g.
  • the gel at the time of swelling of the water absorbent resin It was confirmed that the particle disintegration rate can be measured. Moreover, when the gel particle disintegration rate during swelling was low, it was confirmed that the liquid permeability was high.
  • the water-absorbent resin powder having an excellent gel particle disintegration rate at the time of swelling is also excellent in gel particle shape retention, and an improvement in use feeling of absorbent articles such as paper diapers can be expected.
  • the water-absorbent resin powder according to the present invention exhibits particularly excellent water absorption capacity under pressure, water absorption speed, and liquid permeability, so that when it is used as a water absorbent body for absorbent articles such as paper diapers, it can absorb liquid. It is excellent and can reduce the amount of liquid leakage and the amount of liquid returned after liquid absorption.
  • the evaluation method according to the present invention can evaluate the degree of collapse of the swollen gel particles when the water absorbent resin powder is swollen. Furthermore, according to the present invention, more advanced product design such as designing a water-absorbing resin having a specific function using the degree of collapse of the swollen gel particles as an index becomes possible.
  • the water-absorbent resin powder according to the present invention is useful for absorbent articles such as paper diapers, sanitary napkins and medical blood retention agents.
  • pet urine absorbent, mobile toilet urine gelling agent and freshness maintaining agent such as fruits and vegetables, meat and seafood drip absorbent, cold insulation, disposable warmer, battery gelling agent, water retention agent for plants and soil, etc. It can also be used in various applications such as anti-condensation agents, water-stopping agents and packing agents, and artificial snow.
  • tray 31 spraying part 32 water-absorbing resin powder 33 top sheet 34 wire mesh 35 slot 36 upper lid 37 weight 200 gel particle shape retention force measuring device

Abstract

加圧下吸水倍率、吸水速度、及び通液性に優れるポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末およびその製造方法を提供する。ポリアクリル酸(塩)の重合工程にて得られた含水ゲル状架橋重合体に、無機化合物を添加するとともに、特定のゲル粉砕条件で粉砕する吸水性樹脂粉末の製造方法、及び結果物としての吸水性樹脂粉末により上記課題を解決する。

Description

ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末及びその製造方法、並びにその評価方法
 本発明は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末及びその製造方法、並びにその評価方法に関する。なお、該評価方法は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末を膨潤させたときの膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を評価する方法に関する。
 吸水性樹脂(SAP/Super Absorbent Polymer)は、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤であり、紙オムツ、生理用ナプキン等の衛生用品、農園芸用保水剤、工業用止水材等の吸収剤用途に多用されている。
 上記吸水性樹脂は、原料として種々の単量体又は親水性高分子から製造されているが、中でも、アクリル酸及び/又はその塩を単量体として用いたポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂が、その吸水性能の高さから工業的に最も多く生産されている。
 上記吸水性樹脂は、重合工程、ゲル粉砕工程、及び乾燥工程、並びに、必要により、粉砕工程、分級工程、表面架橋工程等を経て製造されるが、主用途である紙オムツの高性能化に伴って、吸水性樹脂についても多くの機能(物性)が求められている。具体的には、高い吸水倍率に加えて、高いゲル強度、低い水可溶分、高い吸水速度、高い加圧下吸水倍率、高い通液性、小さい粒度分布、耐尿性、抗菌性、耐衝撃性(耐ダメージ性)、粉体流動性、消臭性、耐着色性(白色度)、低粉塵等が挙げられる。
 中でも通液性と吸水速度は、吸水性樹脂の基本的物性として重要であり、これまでに多くの改良技術が提案されてきた。しかしながら、高い通液性と高い吸水速度とは相反する物性であることから、これらを両立させる技術が必要となっている。
 そのような高い通液性と高い吸水速度とを両立させる技術として、重合工程にて得られた含水ゲル状架橋重合体を、特定のゲル粉砕条件で粉砕することによって、通液性及び吸水速度に優れる吸水性樹脂を得る技術が提案されている(特許文献1参照)。
 なお、吸水性樹脂の物性を向上させるために、重合工程、ゲル粉砕工程、造粒工程等において、種々の添加剤を添加する技術が提案されている(特許文献2~9参照)。
 また、膨潤した吸水性樹脂の粒子(即ち、ゲル粒子)の測定について、ゲル粉砕後の粒子状含水ゲルの重量平均粒子径(D50)及び粒度分布を測定する方法が開示されている(特許文献1、特許文献10~11)。
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 しかしながら、特定のゲル粉砕条件で含水ゲル状架橋重合体を粉砕することによって、通液性及び吸水速度に優れる吸水性樹脂を得る特許文献1に記載の方法では、得られる吸水性樹脂粉末の加圧下吸水倍率が十分ではないという問題があった。
 本発明の目的は、従来の技術における上記問題を解決して、膨潤時のゲル崩壊が少なく、加圧下吸水倍率、吸水速度、及び通液性に優れる吸水性樹脂粉末及びその製造方法を提供することである。
 また、吸水性樹脂粉末が紙オムツ等の吸収性物品の吸収体として用いられる場合、当該吸水性樹脂粉末が尿等を吸液するに際して複数回吸液することが通常である。したがって、吸水性樹脂が吸液し膨潤したときの膨潤ゲル粒子の吸水性能に影響を与える要因を見出し、評価することができれば、吸水性樹脂のより高度な製品設計を行うことが可能となる。
 これまで提案されているゲル粒子の測定方法は、吸水性樹脂の重合工程または重合工程に続くゲル粉砕工程で生成したゲル粒子を測定する方法であった。乾燥工程、並びに、必要により、粉砕工程、分級工程、表面架橋工程等を経て製造される吸水性樹脂粉末が、吸液し膨潤したときに膨潤ゲル粒子を測定する技術については報告されていない。
 本発明の更なる目的は、吸水性樹脂のより高度な製品設計を行うために、吸水性樹脂粉末が吸液し膨潤したときの、膨潤ゲル粒子の新規な評価方法を提供することである。
 上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、本発明者らは、ポリアクリル酸(塩)の重合工程にて得られた含水ゲル状架橋重合体に、無機化合物及び/又は吸水性樹脂微粒子を添加するとともに、特定のゲル粉砕条件で粉砕することによって、優れた加圧下吸水倍率、吸水速度、通液性及び膨潤時に崩壊しにくい吸水性樹脂粉末が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末は、上記課題を解決するために、ポリアクリル酸(塩)を主成分とする吸水性樹脂粉末であって、以下の(1)~(4)の各物性を満たすことを特徴としている。
(1)ボルテックス法による吸水時間(Vortex)が42秒以下、又は、自由膨潤速度(FSR)が0.28g/(g・s)以上、
(2)粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が90重量%以上、
(3)膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%以下、
(4)下記式で規定される内部気泡率が0.1%~2.5%、
 内部気泡率(%)=(真密度-見かけ密度)/真密度×100。
 また、本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法は、上記課題を解決するために、アクリル酸(塩)系単量体水溶液の重合工程と、重合中又は重合後の含水ゲル状架橋重合体のゲル粉砕工程と、ゲル粉砕後の乾燥工程とを含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法であって、上記ゲル粉砕工程において、樹脂固形分が10重量%以上80重量%以下の含水ゲル状架橋重合体に、無機化合物及び/又は吸水性樹脂微粒子を添加するとともに、下記(1)~(2):
 (1)ゲル粉砕エネルギー(GGE)が18J/g~60J/g、
 (2)ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))が9J/g~40J/g、
の少なくとも一つを満たすゲル粉砕を行った後、上記乾燥工程において、上記ゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲル状架橋重合体を、乾燥機を用いて150℃~250℃の乾燥温度で乾燥することを特徴としている。
 上記課題を解決するために、鋭意検討した結果、本発明者らは、吸水性樹脂粉末を膨潤させた時の膨潤ゲル粒子の崩壊の程度が、吸水性樹脂の吸水時の性能に大きく影響することを見出した。そして、この吸水性樹脂粉末を膨潤させたときの膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を評価する評価方法を見出し、本発明を完成するに至った。
 即ち、本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の評価方法は、上記課題を解決するために、吸水性樹脂粉末の膨潤ゲル粒子崩壊率の評価方法であって、
(手順1)含水率が10重量%以下の吸水性樹脂粉末を、目開きが異なる2以上の篩を用いて分級し、
(手順2)上記吸水性樹脂粉末の全部又は一部を膨潤液で膨潤させて、膨潤ゲル粒子とし、
(手順3)上記膨潤ゲル粒子を、目開きが異なる2以上の篩を用いて更に分級し、各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合を求め、
(手順4)上記手順2に供する吸水性樹脂粉末の重量又は体積、及び、上記手順3で得られる膨潤ゲル粒子の重量又は体積から膨潤倍率を算出し、
(手順5)上記膨潤倍率に基づいて、手順1で使用した篩の目開きを手順3での篩の目開きに、又は、手順3で使用した篩の目開きを手順1での篩の目開きに、それぞれ換算し、
(手順6)上記手順5にて換算された篩の目開きと、上記手順3で得られた各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合とのプロットから、膨潤ゲル粒子の崩壊率を求める。
 本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末は、上述した構成を備えている。かような吸水性樹脂粉末は、紙オムツ等の吸収性物品の吸収体として優れるという効果を奏する。つまり、膨潤時ゲル粒子崩壊率等の物性に優れた吸水性樹脂粉末はゲル粒子形状保持力にも優れるという効果を奏するため、紙オムツ等の吸収性物品の吸収体として使用した場合、吸収性物品の装着者の肌感触を向上させることができる。
 本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法は、上述したように、ゲル粉砕工程において、含水ゲル状架橋重合体に無機化合物及び/又は吸水性樹脂微粒子を添加して粉砕する構成を備えている。かような製造方法から得られる吸水性樹脂粉末は、紙オムツ等の吸収性物品の吸収体として優れるという効果を奏する。
 本発明の方法によれば、吸水性樹脂粉末を膨潤させたときの膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を評価することができる。したがって、本発明の方法によれば、例えば、膨潤前の吸水性樹脂粉末の粒度分布が、吸液し膨潤した後の崩壊によってどの程度変化するかを予測することができる。よって、本発明の方法により、吸水性樹脂のより高度な製品設計が可能となる。
 また、吸水性樹脂の吸水時における通液性及び吸水速度のような吸水性能は、膨潤ゲル粒子の崩壊の程度と密接な関連を有している。例えば、膨潤ゲル粒子の崩壊の程度が高い場合には、膨潤ゲル粒子の表面積が増加する結果、吸水速度の高い吸水性樹脂となる。一方、膨潤ゲル粒子の崩壊の程度が低い場合には、膨潤ゲル粒子の崩壊による通液路の塞ぎを回避できるため、通液性の高い吸水性樹脂となる。
 このように、膨潤ゲル粒子の崩壊の程度の違いが吸水時の吸水性樹脂の機能に与える影響は大きいため、吸水性樹脂の機能を予測するために膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を判定することは極めて重要である。
ゲル粒子形状保持力の測定に用いる測定装置の構造を示す概略図である。 ゲル粒子形状保持力の測定に用いる測定装置の外観を示す図である。なお、(a)は上蓋の上面図、(b)は上蓋の側面図、(c)はトレーの上面図、(d)はトレーの側面図をそれぞれ示す。 ゲル粒子形状保持力の測定装置を真上から見た図であり、吸収後のゲル層を押し込む箇所を示した図である。
 以下、本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末及びその製造方法、並びにその評価方法について詳しく説明するが、本発明は下記の各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
 〔1〕用語の定義
 〔1-1〕「吸水性樹脂」
 本発明において、「吸水性樹脂」とは、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤を意味する。ここで、「水膨潤性」とは、ERT442.2-02にて規定されるCRC(遠心分離機保持容量)が5g/g以上であることをいい、「水不溶性」とは、ERT470.2-02にて規定されるExt(水可溶分)が50重量%以下であることをいう。なお、「CRC(遠心分離機保持容量)」とは、「無加圧下吸水倍率」と称することもある。
 上記吸水性樹脂は、その用途に応じて適宜設計可能であり、特に限定されるものではないが、カルボキシル基を有する不飽和単量体を架橋重合させた、親水性架橋重合体であることが好ましい。また、上記吸水性樹脂は、全量(100重量%)が重合体である形態に限定されず、上記性能を維持する範囲内において、添加剤等を含んだ組成物であってもよい。
 また、本発明では、上記「吸水性樹脂」には、上記親水性架橋重合体を粉砕及び乾燥して粉末状とした吸水性樹脂だけでなく、各工程で得られる形状等が異なる吸水性樹脂、例えば、重合中又は重合後で粉砕前のシート状、繊維状、フィルム状、粒子状の吸水性樹脂(含水ゲル架橋重合体);ゲル粉砕後の粒子状の吸水性樹脂(粒子状含水ゲル架橋重合体);乾燥後の粉末状の吸水性樹脂;乾燥後に、粉砕、分級、表面処理、添加剤の添加、整粒等を行う場合に各工程で得られる吸水性樹脂も含まれる。
 上記「吸水性樹脂」が、上記親水性架橋重合体を粉砕及び乾燥して粉末状とした吸水性樹脂である場合、本明細書においては、かかる吸水性樹脂を「吸水性樹脂粉末」と称する。したがって、本発明において、「吸水性樹脂粉末」には、上記親水性架橋重合体を粉砕及び乾燥して粉末状とした吸水性樹脂であれば、表面架橋を含む表面処理を行う前の吸水性樹脂であっても、表面架橋を含む表面処理を行った後の吸水性樹脂であっても含まれる。また、本発明において、「吸水性樹脂粉末」には、乾燥後に、粉砕、分級、表面処理、添加剤の添加、整粒等を行う場合に各工程で得られる吸水性樹脂も含まれる。
 〔1-2〕「ポリアクリル酸(塩)」
 本発明において、「ポリアクリル酸(塩)」とは、グラフト成分を必要に応じて含んでおり、繰り返し単位として、アクリル酸及び/又はその塩を主成分とする重合体を意味する。
 具体的には、本発明において、「ポリアクリル酸(塩)」は、重合に用いられる総単量体(内部架橋剤を除く)のうち、アクリル酸(塩)を必須に50モル%~100モル%、好ましくは70モル%~100モル%、更に好ましくは90モル%~100モル%、特に好ましくは実質100モル%含む重合体をいう。また、重合体としてポリアクリル酸(塩)を用いる場合は、水溶性塩を必ず含んでおり、上記水溶性塩(中和塩)の主成分は、好ましくは一価の塩、より好ましくはアルカリ金属塩又はアンモニウム塩、更に好ましくはアルカリ金属塩、特に好ましくはナトリウム塩である。
 〔1-3〕「EDANA」及び「ERT」
 「EDANA」は、欧州不織布工業会(European Disposables and Nonwovens Associations)の略称であり、「ERT」は、欧州標準(ほぼ世界標準)である吸水性樹脂の測定方法(EDANA Recommended Test Methods)の略称である。なお、本発明においては、特に断りのない限り、ERT原本(公知文献:2002年改定)に準拠して測定を行う。
 (a)「CRC」(ERT441.2-02)
 「CRC」は、Centrifuge Retention Capacity(遠心分離機保持容量)の略称であり、無加圧下での吸水倍率を意味する。具体的には、「CRC」とは、不織布袋中の0.200gの吸水性樹脂を、大過剰の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に対して30分間自由膨潤させた後、遠心分離機を用いて脱水した後の吸水性樹脂の吸水倍率(単位:g/g)をいう。なお、含水ゲル状架橋重合体のCRC(以下、本明細書において「ゲルCRC」と称することがある)は、試料を0.4g、自由膨潤時間を24時間にそれぞれ変更して測定を行った。
 (b)「AAP」(ERT442.2-02)
 「AAP」は、Absorption Against Pressureの略称であり、加圧下での吸水倍率を意味する。具体的には、「AAP」とは、0.900gの吸水性樹脂を、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に対して1時間、2.06kPa(0.3psi、21g/cm)の荷重下で膨潤させた後の吸水倍率(単位:g/g)をいう。なお、ERT442.2-02には、Absorption Under Pressureと表記されているが、「AAP」とAbsorption Under Pressureとは実質的に同一である。また、本発明及び実施例では、荷重条件を4.83kPa(0.7psi、49g/cm)に変更して測定を行った。
 (c)「Ext」(ERT470.2-02)
 「Ext」は、Extractablesの略称であり、水可溶分(水可溶成分量)を意味する。具体的には、「Ext」とは、吸水性樹脂1.0gを0.9重量%塩化ナトリウム水溶液200mlに添加し、500rpmで16時間攪拌した後の溶解ポリマー量(単位:重量%)をいう。溶解ポリマー量の測定はpH滴定を用いて行う。なお、含水ゲル状架橋重合体の水可溶分(以下、本明細書において「ゲルExt」と称することがある)は、試料を5.0g、攪拌時間を24時間にそれぞれ変更して測定を行った。
 (d)「PSD」(ERT420.2-02)
 「PSD」は、Particle Size Distributionの略称であり、篩分級により測定される、吸水性樹脂の粒度分布を意味する。なお、重量平均粒子径(D50)及び粒度分布は欧州特許第0349240号明細書7頁25~43行に記載された「(1)Average Particle Diameter and Distribution of Particle Diameter」と同様の方法で測定する。また、含水ゲル状架橋重合体のPSDの測定方法については後述する。また、粒度測定で使用する標準篩(目開き)は、対象物の粒度によって適宜追加してもよい。また、上記欧州特許第0349240号に開示のない測定条件等については、欧州特許第1594556号を適宜参照してもよい。
 (e)「Residual Monomers」(ERT410.2-02)
 「Residual Monomers」は、吸水性樹脂中に残存する単量体(モノマー量)(以下、「残存モノマー」と称する)を意味する。具体的には、「Residual Monomers」とは、吸水性樹脂1.0gを0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液200mlに添加し、長さ35mmのスターラーチップを用いて500rpmで1時間攪拌した後、該水溶液中に溶解したモノマー量(単位:ppm)のことをいう。溶解したモノマー量は、HPLC(高速液体クロマトグラフィー)を用いて測定される。なお、含水ゲル状架橋重合体中の残存モノマーは、試料を2g、攪拌時間を3時間にそれぞれ変更して測定を行い、得られた測定値を含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分当たりの重量に換算した値(単位:ppm)とする。
 (f)「Moisture Content」(ERT430.2-02)
 「Moisture Content」は、吸水性樹脂の含水率を意味する。具体的には、「Moisture Content」とは、吸水性樹脂1gを105℃で3時間乾燥した際の乾燥減量から算出した値(単位:重量%)をいう。なお、本発明では乾燥温度を180℃に変更し、測定は1サンプルに付き5回行い、その平均値を採用した。また、含水ゲル状架橋重合体の含水率は、試料を2g、乾燥温度を180℃、乾燥時間を16時間にそれぞれ変更して測定を行った。更に、100-含水率(重量%)で算出される値を、本発明では「樹脂固形分」とし、吸水性樹脂及び含水ゲル状架橋重合体の双方に適用することができる。
 〔1-4〕「通液性」
 本発明において、「通液性」とは、荷重下又は無荷重下で、膨潤ゲルの粒子間を通過する液の流れ性のことをいう。「通液性」の代表的な測定方法として、SFC(Saline Flow Conductivity/食塩水流れ誘導性)、及びGBP(Gel Bed Permeability/ゲル床透過性)が挙げられる。
 「SFC」は、2.07kPaの荷重下での、吸水性樹脂に対する0.69重量%塩化ナトリウム水溶液の通液性をいい、米国特許第5669894号に開示されたSFC試験方法に準じて測定される。また、「GBP」は、荷重下又は自由膨張での、吸水性樹脂に対する0.69重量%塩化ナトリウム水溶液の通液性をいい、国際公開第2005/016393号に開示されたGBP試験方法に準じて測定される。
 〔1-5〕「吸水速度」
 本発明において、「吸水速度」とは、「自由膨潤速度(FSR)」(単位:g/(g・s))又は「ボルテックス法による吸水時間(Vortex)」(単位:秒)により表される吸水速度を意味する。なお、「FSR」とは、Free Swell Rateの略称であり、具体的には、「自由膨潤速度(FSR)」とは、吸水性樹脂1gが0.9重量%塩化ナトリウム水溶液20gを吸水する時の速度(単位:g/(g・s))であり、国際公開第2009/016055号に規定されている方法に準じて求めた吸水速度である。また、「ボルテックス法による吸水時間(Vortex)」とは、JIS K7224に記載の「高吸水性樹脂の吸水速度試験法」に準じて求めた吸水時間であり、2gの吸水性樹脂が50gの生理食塩水を吸水する時間のことである。
 〔1-6〕「ゲル粉砕」
 本発明において、「ゲル粉砕」とは、得られた含水ゲル状架橋重合体に、例えば、せん断力、圧縮力等を加えることにより、該含水ゲル状架橋重合体の大きさを小さくする操作のことをいう。
 具体的には、含水ゲル状架橋重合体を、その重量平均粒子径(D50)を300μm~3000μm、より好ましくは当該重量平均粒子径(D50)を350μm~2000μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)を好ましくは0.2~1.0となるように、ゲル粉砕することをいう。
 なお、重合機の形式によって、得られる含水ゲル状架橋重合体の形状が異なる場合がある。例えば、無攪拌水溶液重合(静置水溶液重合、特にベルト重合)の場合、重合後にゲル粉砕が行われる。一方、ニーダー重合の場合、重合とゲル粉砕が同一装置内で連続的に行われる。つまり、本発明では、上記両方の形態が含まれるが、ニーダー重合において重合とゲル粉砕とが同一装置内で連続的に行われた後に、ゲル粉砕が行われることが好ましい。
 〔1-7〕「膨潤ゲル粒子」
 本発明において、「膨潤ゲル」とは、吸水性樹脂粉末を膨潤液で膨潤させたときに産生される含水ゲル化吸水性樹脂をいい、「膨潤ゲル粒子」とは、その「膨潤ゲル」を形成する吸水性樹脂の粒子のことをいう。また、本発明において、「膨潤」とは、吸水性樹脂粉末が膨潤液を取り込み、その結果、吸水性樹脂粉末の重量又は体積が増加することをいう。
 〔1-8〕「膨潤倍率」
 本発明において、「膨潤倍率」とは、吸水性樹脂粉末を膨潤液で膨潤させて膨潤ゲル粒子としたときの膨潤前の吸水性樹脂粉末の量に対する、膨潤後の膨潤ゲル粒子の量の割合をいう。上記割合は、吸水性樹脂粉末の重量に対する膨潤ゲル粒子の重量の割合であってもよいし、吸水性樹脂粉末の体積に対する膨潤ゲル粒子の体積の割合であってもよい。好ましくは、膨潤倍率は、重量の割合である。「膨潤倍率」の具体的な算出方法等については、以下で詳述する。
 〔1-9〕「膨潤時ゲル粒子崩壊率」
 本発明において、「膨潤時ゲル粒子崩壊率」とは、吸水性樹脂粉末を、0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液で膨潤させた時に発生する微粒子ゲルの重量割合をいい、以下の方法によって求められる。
i)粒度が150μm以上850μm未満の吸水性樹脂粉末を0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液で1時間膨潤させる。
ii)上記i)で得られた膨潤ゲルを篩で湿式分級し、各篩の目開きに残った膨潤ゲルの粒子の量から求めた各篩を通過した膨潤ゲル粒子の積算割合と、湿式分級で使用した篩の目開きを乾式分級での目開きに換算し、これらをプロットしたグラフを作成する。
iii)上記ii)で作製したグラフから、乾燥分級での粒度180μm未満の粒子の重量割合(単位:重量%)を求め、この重量割合を「膨潤時ゲル粒子崩壊率」とする。
 〔1-10〕「水可溶分の重量平均分子量」
 本発明において、「水可溶分の重量平均分子量」とは、吸水性樹脂を0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に添加した際に溶解する成分(水可溶分)の重量平均分子量について、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)で測定した値(単位:daltons、以下本明細書においてdaltonsを「Da」と略記する)をいう。即ち、上記(1-3)(c)「Ext」に記載した測定方法で得た溶液をGPC測定した結果である。なお、含水ゲル状架橋重合体の水可溶分の重量平均分子量は、粒子径を好ましくは5mm以下、より好ましくは1mm~3mmに細粒化した試料を5.0gに、攪拌時間を24時間にそれぞれ変更して測定を行った。
 〔1-11〕「ゲル粉砕エネルギー」(GGE,GGE(2))
 本発明において、「ゲル粉砕エネルギー」とは、含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕するときに、ゲル粉砕装置が必要とする、含水ゲル状架橋重合体の単位重量あたりの機械的エネルギーをいう。なお、「ゲル粉砕エネルギー」には、ジャケットを加熱冷却するエネルギー、及び、投入する水及びスチームのエネルギーは含まれない。「ゲル粉砕エネルギー」は、英語表記の「Gel Grinding Energy」から「GGE」と略称する。上記GGEは、ゲル粉砕装置が三相交流電力で駆動される場合、以下の式(1)によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 上記、「力率」及び「モーター効率」は、ゲル粉砕装置の稼動条件等によって変化する装置固有の値であり、0~1までの値をとる。また、ゲル粉砕装置が単相交流電力で駆動される場合、GGEは、上記式中の「√3」を「1」に変更して算出することができる。ここで、電圧の単位はV、電流の単位はA、含水ゲル状架橋重合体の重量の単位はg/sである。なお、複数のゲル粉砕装置を用いて含水ゲル状架橋重合体のゲル粉砕を行うこともできる。この場合には個々のゲル粉砕装置についてGGEを算出すればよい。
 また、本発明においては、含水ゲル状架橋重合体に対して加えられる機械的エネルギーは重要な因子の一つであるため、ゲル粉砕装置が空運転時の電流値を差し引いて、上記ゲル粉砕エネルギーを計算することがより好ましい。特に複数の装置でゲル粉砕を行う場合、空運転時の電流値の合計が大きくなるため、空運転時の電流値を差し引いて計算する方法が好適である。この場合のゲル粉砕エネルギーは以下の式(2)によって算出される。なお、上記GGEと区別するため、下記の式(2)により算出されるゲル粉砕エネルギーをGGE(2)と表記する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 上記GGE(2)における「力率」及び「モーター効率」は、ゲル粉砕時の値を採用する。なお、空運転時の力率及びモーター効率の値は、空運転時の電流値が小さいため、近似的に上記式(2)のように定義する。上記式(1)及び式(2)における「1秒間にゲル粉砕装置に投入される含水ゲル状架橋重合体の重量(g/s)」とは、例えば、含水ゲル状架橋重合体が連続的に定量フィーダーで供給される場合、その供給量の単位がt/hrであれば、g/sを単位とするように換算した値をいう。
 〔1-12〕その他
 本明細書において、範囲を示す「X~Y」は、「X以上Y以下」を意味する。重量の単位である「t(トン)」は、「Metric ton(メトリック トン)」を意味し、更に、特に注釈のない限り、「ppm」は「重量ppm」を意味する。また、「重量」と「質量」、「重量%」と「質量%」、「重量部」と「質量部」は同義語として扱う。さらに、「~酸(塩)」は「~酸及び/又はその塩」を意味し、「(メタ)アクリル」は「アクリル及び/又はメタクリル」を意味する。
 〔2〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の物性
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、ポリアクリル酸(塩)を主成分とする吸水性樹脂粉末であって、以下の(1)~(4)の各物性を満たすことを特徴とする。なお、「ポリアクリル酸(塩)を主成分とする吸水性樹脂粉末」とは、ポリアクリル酸(塩)を好ましくは50重量%以上、より好ましくは80重量%以上、更に好ましくは90重量%以上を含む、吸水性樹脂粉末を指し、本明細書においては、「ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末」と称することもある。
(1)ボルテックス法による吸水時間(Vortex)が42秒以下、又は、自由膨潤速度(FSR)が0.28g/(g・s)以上
(2)粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が90重量%以上
(3)膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%以下
(4)下記式で規定される内部気泡率が0.1%~2.5%
 内部気泡率(%)=(真密度-見かけ密度)/真密度×100
 以下、上記(1)~(4)の各物性及びその他の物性について、説明する。
 〔2-1〕ボルテックス法による吸水時間(Vortex)/自由膨潤速度(FSR)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、ボルテックス法による吸水時間(Vortex)が42秒以下、又は、自由膨潤速度(FSR)が0.28g/(g・s)以上である。なお、ボルテックス法による吸水時間(Vortex)及び自由膨潤速度(FSR)は何れも、吸水性樹脂粉末の吸水速度を示す物性である。
 上記ボルテックス法による吸水時間(Vortex)が42秒以下である場合、液の取り込み性が十分であり、本発明の吸水性樹脂粉末を用いた吸収体を使った吸収性物品の使用者に不快感を与えにくいため、好ましい。上記吸水時間(Vortex)は、42秒以下であれば液の取り込み性の観点から十分であるといえるが、好ましくは40秒以下、より好ましくは35秒以下、更に好ましくは30秒以下、特に好ましくは25秒以下である。また、上記吸水時間(Vortex)の下限値は0秒超であれば特に限定されるものではないが、一般的な下限値は好ましくは5秒以上、より好ましくは10秒以上である。
 上記自由膨潤速度(FSR)が0.28g/(g・s)以上である場合、液の取り込み性が十分であり、本発明の吸水性樹脂粉末を用いた吸収体を使った吸収性物品の使用者に不快感を与えにくいため、好ましい。上記自由膨潤速度(FSR)は、0.28g/(g・s)以上であれば液の取り込み性の観点から十分であるといえるが、好ましくは0.30g/(g・s)以上、より好ましくは0.32g/(g・s)以上、更に好ましくは0.34g/(g・s)以上、特に好ましくは0.36g/(g・s)以上である。また、上記自由膨潤速度(FSR)の上限値は、好ましくは1.00g/(g・s)以下である。
 〔2-2〕粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が90重量%以上である。
 本願明細書において、「粒度」とは、JIS標準篩(JIS Z8801-1(2000))で規定される粒度を意味する。また、「粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末」とは、目開き850μmのJIS標準篩を通過することができ、かつ、目開き150μmのJIS標準篩を通過することができない吸水性樹脂粉末を指す。また、「粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合」とは、篩分級に供される吸水性樹脂粉末の全量に対する、粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の重量割合(単位:重量%)を意味する。
 上記粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が90重量%以上である場合、吸水性樹脂の微粒子による性能低下や粉塵の発生を防止することができるため、好ましい。上記粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合は90重量%以上であればよいが、好ましくは95重量%以上、より好ましくは97重量%以上である。
 〔2-3〕膨潤時ゲル粒子崩壊率
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%以下である。
 上記膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%以下である場合、膨潤時の膨潤ゲルの崩壊による微粒子ゲルの発生を抑制することができるため、好ましい。上記膨潤時ゲル粒子崩壊率は、10重量%以下であればよいが、好ましくは9.9重量%以下、より好ましくは9.8重量%以下、更に好ましくは9.6重量%以下である。
 〔2-4〕内部気泡率
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、下記式で規定される内部気泡率が0.1%~2.5%である。
内部気泡率(%)=(真密度-見かけ密度)/真密度×100
 上記内部気泡率を0.1%~2.5%とすることで、嵩が小さくなり、運搬用容器(例えば、フレキシブルコンテナバッグ)1つ当りの充填量を増加することができ、その結果として輸送コストの抑制が図れるため、好ましい。また、ダメージによる独立気泡の破壊が起こりにくく、ダメージに対して強い吸水性樹脂粉末となるため、好ましい。
 上記観点から、上記内部気泡率は、0.1%~2.5%であればよいが、好ましくは0.2%~2.0%、より好ましくは0.3%~1.7%、更に好ましくは0.5%~1.5%である。
 〔2-5〕その他の物性
 本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末は、上記(1)~(4)の物性を満たした上で、以下の(5)~(9)の各物性の何れか1つ以上を更に満たすことが好ましい。
 (5)加圧下吸水倍率(AAP)が20g/g以上
 (6)食塩水流れ誘導性(SFC)が10×10-7・cm・s・g-1以上
 (7)粒度が150μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が5重量%以下
 (8)粒度が850μm以上である吸水性樹脂粉末の割合が5重量%以下
 (9)遠心分離機保持容量(CRC)が10g/g以上
 以下、上記(5)~(9)の各物性について、説明する。
 〔2-5-1〕加圧下吸水倍率(AAP)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、4.83kPaの加圧下における加圧下吸水倍率(AAP)が、好ましくは20g/g以上、より好ましくは21g/g以上、更に好ましくは22g/g以上、特に好ましくは23g/g以上である。上記加圧下吸水倍率(AAP)の上限値は、特に限定されないが、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは35g/g以下、より好ましくは30g/g以下、更に好ましくは28g/g以下である。
 上記加圧下吸水倍率(AAP)が20g/g以上であることにより、本発明の吸水性樹脂粉末を紙オムツ等の衛生製品に用いた時のモレを防止することができるため好ましい。なお、当該加圧下吸水倍率(AAP)は、膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%以下であることによって向上させることができると考えられる。
 〔2-5-2〕食塩水流れ誘導性(SFC)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、2.07kPaの加圧下における食塩水流れ誘導性(SFC)(単位:×10-7・cm・s・g-1/以下、単位の表記を省略する)が、好ましくは10以上、より好ましくは20以上、更に好ましくは30以上、更により好ましくは50以上、特に好ましくは70以上、最も好ましくは90以上である。SFCが、10以上であることにより、紙オムツ等の吸収性物品の吸収体に用いた際のモレを防止することができるため、好ましい。なお、当該食塩水流れ誘導性(SFC)は、膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%以下であることによって向上させることができると考えられる。
 〔2-5-3〕粒度が150μm未満である吸水性樹脂粉末の割合
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、吸水性樹脂粉末の物性向上の観点から、目開き150μmの篩(JIS標準篩)を通過する微細な粒子の含有量が少ないほど好ましい。したがって、粒度が150μm未満である吸水性樹脂粉末の割合は、篩分級に供される吸水性樹脂粉末全体に対して、好ましくは5重量%以下、より好ましくは4重量%以下、更に好ましくは3重量%以下である。
 〔2-5-4〕粒度が850μm以上である吸水性樹脂粉末の割合
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、吸水性樹脂粉末の物性向上の観点から、目開き850μmの篩(JIS標準篩)を通過しない粗大な粒子の含有量が少ないほど好ましい。したがって、粒度が850μm以上である吸水性樹脂粉末の割合は、篩分級に供される吸水性樹脂粉末全体に対して、好ましくは5重量%以下、より好ましくは3重量%以下、更に好ましくは1重量%以下である。
 〔2-5-4〕遠心分離機保持容量(CRC)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、遠心分離機保持容量(CRC)が、好ましくは10g/g以上、より好ましくは20g/g以上、更に好ましくは25g/g以上、特に好ましくは30g/g以上である。上記遠心分離機保持容量(CRC)の上限値は、特に限定されないが、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは50g/g以下、より好ましくは45g/g以下、更に好ましくは40g/g以下である。上記遠心分離機保持容量(CRC)が、上記範囲内であることにより、紙オムツ等の吸収性物品の吸収体として使用できるため、好ましい。
 〔3〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法
 本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末は、上述したように、膨潤時のゲル崩壊が少なく、その結果優れた加圧下吸水倍率および通液性を示すとともに、吸水速度にも優れる。
 上記ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末は、アクリル酸(塩)系単量体水溶液の重合工程と、重合中又は重合後の含水ゲル状架橋重合体のゲル粉砕工程と、ゲル粉砕後の乾燥工程とを含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法において、上記ゲル粉砕工程において、樹脂固形分が10重量%以上80重量%以下の含水ゲル状架橋重合体に、無機化合物及び/又は吸水性樹脂微粒子を添加するとともに、特定のゲル粉砕条件で含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕することによって得られる。
 〔3-1〕重合工程
 本発明において、重合工程とは、アクリル酸(塩)系単量体水溶液を重合して、含水ゲル状架橋重合体を得る工程である。なお、本明細書において、「アクリル酸(塩)系単量体水溶液」(以下、本明細書において、単に「単量体水溶液」と称することがある)とは、アクリル酸(塩)を主成分とする単量体水溶液をいう。ここで、アクリル酸(塩)を主成分とする単量体水溶液とは、単量体として、アクリル酸(塩)を好ましくは50モル%~100モル%、より好ましくは70モル%~100モル%、更に好ましくは90モル%~100モル%、特に好ましくは実質100モル%含む単量体水溶液をいう。
 (単量体)
 本発明で得られる吸水性樹脂粉末は、その原料として、アクリル酸(塩)を主成分として含む単量体を使用し、通常、水溶液状態で重合される。アクリル酸(塩)系単量体水溶液中の単量体(モノマー)濃度は、好ましくは10重量%~80重量%、より好ましくは20重量%~80重量%、更に好ましくは30重量%~70重量%、特に好ましくは40重量%~60重量%である。
 また、上記アクリル酸(塩)系単量体水溶液の重合により得られる含水ゲル状架橋重合体は、吸水性能や残存モノマーの観点から、重合体の酸基の少なくとも一部が中和されていることが好ましい。かかる部分中和塩としては特に限定されないが、吸水性能の観点から、好ましくはアルカリ金属塩、アンモニウム塩、及びアミン塩から選ばれる一価塩、より好ましくはアルカリ金属塩、更に好ましくはナトリウム塩、リチウム塩、及びカリウム塩から選ばれるアルカリ金属塩、特に好ましくはナトリウム塩である。従って、上記中和に用いられる塩基性物質としては特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物、炭酸(水素)ナトリウム、炭酸(水素)カリウム等の炭酸(水素)塩等の一価の塩基性物質が好ましく、水酸化ナトリウムが特に好ましい。
 上記中和は、重合前、重合中又は重合後でのそれぞれの形態・状態で行うことができ、例えば、未中和又は低中和(例えば、0モル%~30モル%)のアクリル酸を重合して得られる含水ゲル状架橋重合体を中和、特にゲル粉砕と同時に中和を行うこともできるが、生産性や物性向上等の観点から、重合前のアクリル酸に対して中和を行うことがより好ましい。即ち、中和されたアクリル酸(つまり、アクリル酸の部分中和塩)を単量体として使用することが好ましい。
 なお、上記中和における中和率は、特に限定されないが、好ましくは10モル%~100モル%、より好ましくは30モル%~95モル%、更に好ましくは45モル%~90モル%、特に好ましくは60モル%~80モル%である。また、中和温度についても特に限定されないが、好ましくは10℃~100℃、より好ましくは30℃~90℃である。その他の中和処理条件については、欧州特許第574260号に開示された条件が、本発明に好ましく適用される。なお、中和率が上記範囲である含水ゲル状架橋重合体を、下記ゲル粉砕工程において、ゲル粉砕することが好ましい。
 また、本発明で得られる吸水性樹脂粉末の物性改善を目的として、澱粉、セルロース、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレンイミン等の水溶性樹脂;炭酸塩、アゾ化合物、気泡等の発泡剤;界面活性剤;等の任意成分を、アクリル酸(塩)系単量体水溶液、含水ゲル状架橋重合体、乾燥重合体又は吸水性樹脂等、本発明の製造工程の何れかにおいて添加することができる。これら任意成分の添加量は、上記水溶性樹脂の場合、単量体に対して、好ましくは50重量%以下、より好ましくは20重量%以下、更に好ましくは10重量%以下、特に好ましくは3重量%以下である。一方、上記発泡剤又は界面活性剤の場合、単量体に対して、好ましくは5重量%以下、より好ましくは1重量%以下である。なお、上記水溶液樹脂の添加によって、グラフト重合体、具体的には澱粉-アクリル酸重合体、PVA-アクリル酸重合体等が得られるが、これらも本発明ではポリアクリル酸(塩)として扱う。
 更に、本発明で得られる吸水性樹脂粉末の色調安定性(高温高湿下で長期間保存した際の色調安定性)や耐尿性(ゲル劣化防止)の向上を目的として、キレート剤、α-ヒドロキシカルボン酸化合物、無機還元剤等を使用することができる。これらの中でも、キレート剤が特に好ましい。これらの使用量は、吸水性樹脂に対して、好ましくは10ppm~5000ppm、より好ましくは10ppm~1000ppm、更に好ましくは50ppm~1000ppm、特に好ましくは100ppm~1000ppmである。なお、米国特許第6599989号や国際公開第2008/090961号に開示されるキレート剤も本発明に適用される。中でも、アミノカルボン酸系金属キレート剤や多価リン酸系化合物が好ましい。
 また、本発明においてアクリル酸(塩)を主成分として使用する場合、アクリル酸(塩)以外の親水性又は疎水性の不飽和単量体(以下、本明細書において「他の単量体」と称する)を併用することもできる。上記他の単量体としては特に限定されないが、例えば、メタクリル酸、(無水)マレイン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリロキシアルカンスルホン酸、N-ビニル-2-ピロリドン、N-ビニルアセトアミド、(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ステアリルアクリレート、及びこれらの塩等が挙げられる。他の単量体を使用する場合、その使用量は、得られる吸水性樹脂粉末の吸水性能を損なわない範囲で適宜決定され、特に限定されないが、全単量体の重量に対して、好ましくは50モル%未満、より好ましくは30モル%未満、更に好ましくは10モル%未満である。なお、該使用量の下限は0モル%である。
 (内部架橋剤)
 本発明においては、得られる吸水性樹脂粉末の吸水性能の観点から、内部架橋剤を使用することが好ましい。該内部架橋剤としては特に限定されないが、例えば、アクリル酸との重合性架橋剤、カルボキシル基との反応性架橋剤、又はこれらを併せ持った架橋剤等が挙げられる。
 上記重合性架橋剤としては、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリオキシエチレン)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アリロキシアルカン等の分子内に重合性二重結合を少なくとも2個有する化合物が挙げられる。また、上記反応性架橋剤としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル;プロパンジオール、グリセリン、ソルビトール等の多価アルコール等の共有結合性架橋剤、アルミニウム塩等の多価金属化合物等のイオン結合性架橋剤が挙げられる。これらの中でも、吸水性能の観点から、アクリル酸との重合性架橋剤が好ましく、アクリレート系、アリル系、アクリルアミド系の重合性架橋剤がより好ましい。これらの内部架橋剤は1種を単独で用いてもよいし、又は2種以上を併用してもよい。なお、上記重合性架橋剤と共有結合性架橋剤とを併用する場合、その混合比率は10:1~1:10が好ましい。
 また、上記内部架橋剤の使用量は、物性の観点から架橋剤を除く全単量体に対して、好ましくは0.001モル%~5モル%、より好ましくは0.002モル%~2モル%、更に好ましくは0.04モル%~1モル%、特に好ましくは0.06モル%~0.5モル%、最も好ましくは0.07モル%~0.2モル%である。更に、本発明の特に好ましい形態では、架橋剤を除く全単量体に対して、好ましくは0.01モル%~1モル%、より好ましくは0.04モル%~0.5モル%、更に好ましくは0.07モル%~0.1モル%の上記重合性架橋剤を使用する。
 (重合開始剤)
 本発明において使用される重合開始剤は、重合形態によって適宜選択され、特に限定されないが、例えば、光分解型重合開始剤、熱分解型重合開始剤、レドックス系重合開始剤等が挙げられる。
 上記光分解型重合開始剤として、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等が挙げられる。また、上記熱分解型重合開始剤として、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;過酸化水素、t-ブチルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド等の過酸化物;2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド等のアゾ化合物等が挙げられる。また、上記レドックス系重合開始剤として、上記過硫酸塩や過酸化物に、L-アスコルビン酸や亜硫酸水素ナトリウム等の還元性化合物を併用した系が挙げられる。更に、上記光分解型重合開始剤と熱分解型重合開始剤とを併用した形態も好ましい。
 上記重合開始剤の使用量は、全単量体に対して、好ましくは0.0001モル%~1モル%、より好ましくは0.0005モル%~0.5モル%である。上記重合開始剤の使用量が1モル%以下であれば、吸水性樹脂の色調の悪化を抑制することができるため、好ましい。また、上記重合開始剤の使用量が0.0001モル%以上であれば、残存モノマーの増加を抑制することができるため、好ましい。
 (重合方法)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末の製造方法においては、その重合方法として噴霧液滴重合又は逆相懸濁重合を採用して粒子状の含水ゲル架橋重合体を得てもよいが、得られる吸水性樹脂粉末の通液性(SFC)及び自由膨潤速度(FSR)並びに重合制御の容易性等の観点から、水溶液重合が好ましい。該水溶液重合としても特に限定されるものではないが、より好ましくは連続水溶液重合、更に好ましくは高濃度連続水溶液重合、特に好ましくは高濃度・高温開始連続水溶液重合が採用され、重合形態として無攪拌型のベルト重合又は攪拌型のニーダー重合が好ましい。なお、攪拌型のニーダー重合とは、含水ゲル状架橋重合体(重合率が好ましくは10モル%以上、より好ましくは50モル%以上の含水ゲル状架橋重合体)を好ましくは攪拌、より好ましくは攪拌及び細分化しながら重合することを意味する。また、無攪拌型のベルト重合の前後において、単量体水溶液(重合率が10モル%未満)を適宜攪拌してもよい。
 上記ベルト重合又はニーダー重合の具体例として、米国特許第6987171号、同第6710141号等に記載の連続ニーダー重合や、米国特許第4893999号、同第6241928号、米国特許出願公開第2005/215734号等に記載の連続ベルト重合が挙げられる。これらの水溶液重合によって、吸水性樹脂粉末を高生産性で製造することができる。
 なお、高濃度連続水溶液重合では、単量体濃度(固形分)を、好ましくは35重量%以上、より好ましくは40重量%以上、更に好ましくは45重量%以上(上限は飽和濃度)とする。また、高温開始連続水溶液重合では、重合開始温度を、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上、更に好ましくは40℃以上、特に好ましくは50℃以上(上限は沸点)とする。上記重合方法を組み合わせた、高濃度・高温開始連続水溶液重合とすることもできる。
 上記高濃度・高温開始連続水溶液重合としては、例えば、米国特許第6906159号、同第7091253号等に開示されている重合方法を挙げることができる。該重合方法によって、白色度の高い吸水性樹脂粉末が得られ、更に工業的なスケールでの生産が容易なため、好ましい。
 本発明に係る製造方法における重合方法は、1ライン当りの生産量が多い巨大スケールでの製造装置に好ましく適用される。なお、上記生産量としては、好ましくは0.5t/hr以上、より好ましくは1t/hr以上、更に好ましくは5t/hr以上、特に好ましくは10t/hr以上である。
 また、上記重合は、空気雰囲気下でも実施できるが、着色防止の観点から水蒸気、窒素やアルゴン等の不活性ガス雰囲気(例えば、酸素濃度1容積%以下)下で実施することが好ましい。更には単量体又は単量体を含む溶液中の溶存酸素を不活性ガスで置換(脱気)し、例えば、酸素1mg/L未満とした後に、重合することが好ましい。このような脱気を行うことによって、単量体の安定性に優れ、重合前のゲル化が起らず、より高物性で高白色の吸水性樹脂粉末を提供することができる。
 〔3-2〕ゲル粉砕工程
 本発明において、ゲル粉砕工程とは、上述した定義に示したとおりであり、言い換えれば、上述した重合中又は重合後の含水ゲル状架橋重合体を細分化して、粒子状含水ゲル状架橋重合体(以下、本明細書において「粒子状含水ゲル」と称することもある)を得る工程である。なお、下記〔3-4〕粉砕工程・分級工程での「粉砕」と区別して、本工程は「ゲル粉砕」という。
 本発明では、当該ゲル粉砕工程において、樹脂固形分が10重量%以上80重量%以下の含水ゲル状架橋重合体に、無機化合物及び/又は吸水性樹脂微粒子を添加するとともに、下記(1)~(2):
 (1)ゲル粉砕エネルギー(GGE)が18J/g~60J/g
 (2)ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))が9J/g~40J/g
の少なくとも一つを満たすゲル粉砕を行う。
 更に本発明では、当該ゲル粉砕工程において、下記(3)~(5)の何れか一つ以上を満たすことが好ましい。
 (3)含水ゲル状架橋重合体の水可溶分の重量平均分子量の増加量が10000Da~500000Da
 (4)得られる粒子状含水ゲル状架橋重合体の重量平均粒子径(D50)が350μm~2000μm
 (5)得られる粒子状含水ゲル状架橋重合体の粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.2~1.0
 (ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分)
 ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分は、物性の観点から、10重量%~80重量%であり、より好ましくは30重量%~80重量%、更に好ましくは40重量%~80重量%、特に好ましくは45重量%~60重量%、最も好ましくは50重量%~60重量%である。上記樹脂固形分が10重量%以上の場合、含水ゲル状架橋重合体の軟度が上昇せず、逆に上記樹脂固形分が80重量%以下である場合、含水ゲル状架橋重合体の硬度が上昇しないため、粒子形状や粒度分布の制御が容易になるので好ましい。かような含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分は、重合濃度や重合中の水分蒸発、重合工程への吸水性樹脂微粉の添加(微粉リサイクル工程)、必要により重合後の水添加や部分乾燥等で適宜制御することができる。なお、本明細書において、「ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体」とは、ゲル粉砕工程に供される直前の含水ゲル状架橋重合体を意味し、「ゲル粉砕される含水ゲル状架橋重合体」と記載されることもある。
 なお、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分は、ハサミやカッター等を使用して、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体を、一辺が5mm以下、より好ましくは1mm~3mmとなるように切断・細粒化してから、上記〔1-3〕(f)に記載の乾燥減量によって求めることができる。また、上記ハサミやカッター等による切断時におけるゲル粉砕エネルギーは、実質的に0である。
 また、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の含水率は、20重量%~90重量%であり、より好ましくは30重量%~90重量%、更に好ましくは40重量%~55重量%である。
 (無機化合物)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末には、粒子内部に無機化合物が存在する粒子が含まれることが好ましい。粒子内部に無機化合物が含まれることにより、吸水性樹脂粉末の膨潤時のゲルの崩壊による微粒子ゲルの発生を抑制することができ、優れた加圧下吸水倍率、吸水速度、及び通液性を有する吸水性樹脂粉末を得ることができる。
 下記に示す無機化合物として挙げる物質の中には、吸水性樹脂の製造工程において、ゲル粉砕し乾燥した後の添加剤添加工程において添加剤として添加されるものが含まれる。しかし、上記のような添加剤添加工程にて添加された場合には、添加剤は吸水性樹脂表面に存在し、粒子内部に入り込むことはない。
 これに対して、本発明に係る吸水性樹脂粉末では、粒子内部に無機化合物が入り込んでいる。かかる構成により、膨潤時のゲルの崩壊による微粒子ゲルの発生を抑制することができ、優れた加圧下吸水倍率、吸水速度、及び通液性を有する吸水性樹脂粉末を得ることができる。
 また、仮に下記無機化合物を重合工程で添加する場合には、無機化合物は吸水性樹脂粉末に均一に分布するが、本発明では、無機化合物をゲル粉砕工程で添加することにより、無機化合物は吸水性樹脂粉末に不均一に分布する。かかる構成によっても、更に膨潤時のゲルの崩壊による微粒子ゲルの発生を抑制することができ、優れた加圧下吸水倍率、吸水速度、及び通液性を有する吸水性樹脂粉末を得ることができる。
 上記無機化合物としては、無機粒子を好適に使用することができる。
 上記無機化合物が、吸水性樹脂粉末の粒子内部に存在していることによって、吸水性樹脂粉末が吸水して膨潤したときに、ゲルの崩壊による微粒子ゲルの発生を抑制することができる。この効果を発現させるためには、乾燥時に固着した乾燥重合体の粒子の結合面に無機化合物が存在する必要があると考えられ、その形態を実現するためには、無機化合物の存在下(すなわちゲル粉砕時に無機化合物を添加し)、ゲルを特定の条件で粉砕することが最も好ましい。一方で、他の添加形態として、例えば重合前のモノマー中に入れた場合では無機化合物が均一に分散してしまうため適当でなく、また乾燥・粉砕後の粒子に添加した場合は表面にのみ無機化合物が存在してしまうため適当でない。また、乾燥した粒子を水等で造粒する際に無機化合物を添加する方法もあるが、この方法では粒子の含水率が低い状態(ゲルが固い状態)であること、加えられる圧力が小さい(結着がおこりにくい)こと、及び、結合するための表面積が非常に大きいなどの理由から、本願の効果を得るためには適当な方法ではない。
 上記無機粒子としては、鉱産物、多価金属塩、多価金属酸化物、多価金属水酸化物、酸化物複合体、ハイドロタルサイト様化合物、またはこれらの2種以上の組合せを挙げることができる。
 より具体的には、上記無機粒子の具体例としては、例えば、タルク、カオリン、フラー土、ベントナイト、活性白土、重晶石、天然アスファルタム、ストロンチウム鉱石、イルメナイト、パーライト等の鉱産物;硫酸アルミニウム14~18水塩(又は無水物)、硫酸カリウムアルミニウム12水塩、硫酸ナトリウムアルミニウム12水塩、硫酸アンモニウムアルミニウム12水塩、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、酸化アルミニウム等のアルミニウム化合物類;その他の多価金属塩、多価金属酸化物及び多価金属水酸化物;親水性のアモルファスシリカ(例えば、乾式法:トクヤマ社 レオロシール(Reolosil)QS-20、沈殿法:DEGUSSA社 Sipernat22S,Sipernat2200)等のシリカ;酸化ケイ素・酸化アルミニウム・酸化マグネシウム複合体(例えば、ENGELHARD社 Attagel#50)、酸化ケイ素・酸化アルミニウム複合体、酸化ケイ素・酸化マグネシウム複合体等の酸化物複合体類;ハイドロタルサイト様化合物;等を挙げることができる。また、米国特許第5164459号、欧州特許第761241号等に例示された無機粒子も使用可能である。本発明ではこれらの無機粒子を単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて使用してもよい。
 上記ハイドロタルサイト様化合物は、ハイドロタルサイト様構造を有する、2価の金属カチオン及び3価の金属カチオンと水酸基とを含有する多元金属化合物である。上記2価の金属カチオンとしては、Mg2+、Fe2+、Zn2+、Ca2+、Ni2+、Co2+、Cu2+が挙げられ、耐熱性等の観点から、Mg2+がより好ましい。上記3価の金属カチオンとしては、Al3+、Fe3+、Mn3+が挙げられ、耐熱性等の観点から、Al3+がより好ましい。したがって、より好ましいハイドロタルサイト様化合物は、例えば、2価の金属カチオンがマグネシウムカチオンであり、3価の金属カチオンがアルミニウムカチオンであるハイドロタルサイト様化合物である。
 上記ハイドロタルサイト様化合物は、下記一般式(1)
[M12+ 1-xM23+ (OHx+・[(An-x/n・mHO]x- ・・・(1)
(一般式(1)中、M12+は2価の金属カチオンを示し、M23+は3価の金属カチオンを示し、An-はn価の陰イオンを示し、HOは水を示す)で表される、層状化合物の構造として知られているハイドロタルサイト様構造を有していることが好ましい。
 一般式(1)における2価の金属カチオンと3価の金属カチオンとの比率としては、xが好ましくは0.2~0.75、より好ましくは0.25~0.70、更に好ましくは0.25~0.50である。また、陰イオンとしては、OH、F、Cl、Br、NO 、CO 2-、SO 2-、Fe(CN) 3-、CHCOO-、シュウ酸イオン、サリチル酸イオン等が挙げられるが、好ましくは炭酸アニオンである。また、一般式(1)中のmは、0より大きい実数で、0<m≦10であることがより好ましい。
 また、上記ハイドロタルサイト様化合物は、更に、層間に有機化合物をインターカレーションしていても良く、吸水性樹脂との結合性を高めるための表面処理が施されていても良い。
 上記ハイドロタルサイト様化合物のより具体的な一例としては、MgAl(OH)16CO・4HO、MgAl(OH)12CO・3HO等を挙げることができ、協和化学工業株式会社製のDHT-4H、DHT-6、堺化学工業株式会社製のSTABIACE HT-1-NC、STABIACE HT-P等を好適に用いることができる。
 また、本発明で使用する無機粒子の粒子径は取扱い性や添加効果の点から、好ましくは500μm以下、より好ましくは100μm以下、更に好ましくは10μm以下である。ここで粒子径とは、1次粒子の粒子径である場合と2次粒子(造粒物、凝集体)の粒子径である場合の両方の場合を含む。非凝集体(1次粒子)のシリカやアルミナ等のように粒子の硬度が高く、衝撃力で容易に壊れない化合物の粒子を使用する場合は、1次粒子の粒子径は、好ましくは5μm以下、より好ましくは1μm以下、更に好ましくは0.1μm以下である。
 また、無機粒子が、ハイドロタルサイト様化合物である場合は、一定の粒度であることが好ましく、体積平均粒子径は好ましくは2μm以下、より好ましくは1.5μm以下、更に好ましくは1μm以下である。また、体積平均粒子径は好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.3μm以上である。なお、ハイドロタルサイト様化合物の体積平均粒子径は、「レーザー回折散乱法」(例えば、日機装社製、商品名:マイクロトラックMT3000II粒度分析計を使用して測定)で測定することができる。また、吸水性樹脂表面に付着したハイドロタルサイト様化合物の平均粒子径の測定は、実施例記載の方法であるSEM(走査型電子顕微鏡)を用いた測定法により測定することができる。
 (無機化合物の添加)
 本工程では、無機化合物を添加するとともに、ゲル粉砕を行う。本発明では、ゲル粉砕工程において、無機化合物を添加することが重要であり、これにより、無機化合物が粒子状含水ゲルに練りこまれ、得られた吸水性樹脂粉末の膨潤時のゲルの崩壊による微粒子ゲルの発生を抑制することができる。それゆえ、本発明に係る製造方法により得られる、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末は、優れた加圧下吸水倍率、吸水速度、及び通液性を示す。
 上記無機化合物の添加量は、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、好ましくは0.001重量部~5.0重量部、より好ましくは0.005重量部~1.0重量部、更に好ましくは0.01重量部~0.5重量部、特に好ましくは0.05重量部~0.2重量部である。無機化合物の添加量が0.001重量部以上であれば、上記本発明の効果を得ることができるため、好ましい。無機化合物の添加量が5.0重量部以下であれば、無機化合物の量が過多とならず且つ上記効果を得ることができるため、好ましい。
 上記無機化合物の添加方法としては、特に限定されるものではなく、無機化合物を溶液として添加する方法、無機化合物を分散液として添加する方法、無機化合物を粉体として添加する方法等を挙げることができる。中でも、無機化合物を粒子状含水ゲルに練り込むという観点からは、好ましくは、無機化合物を溶液として添加する方法、又は、無機化合物を分散液として添加する方法が用いられる。
 無機化合物を溶液として添加する場合、溶媒は特に限定されるものではなく、水であっても有機溶媒であってもよい。かかる有機溶媒としては、例えば、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール等を挙げることができる。
 また、無機化合物を分散液として添加する場合、分散媒は特に限定されるものではなく、水であっても有機分散媒であってもよい。かかる有機分散媒としては、例えば、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール等を挙げることができる。
 中でも、無機化合物を水溶液として添加する方法、又は、無機化合物を水分散液として添加する方法が特に好ましい。水を溶媒又は分散媒として用いることにより、均一に混合され、乾燥時に容易に除去されることができるため好ましい。なお、本発明において、「水」には、固体、液体、及び気体の少なくとも1つの形態を含むものとする。取り扱い性の観点から、「水」は、液体であることがより好ましい。
 また、上記無機化合物の溶液の濃度も特に限定されるものではないが、溶液中の無機化合物の濃度が、好ましくは1重量%~70重量%、より好ましくは5重量%~50重量%である。上記無機化合物の分散液の濃度も特に限定されるものではないが、分散液中の無機化合物の重量割合が、好ましくは1重量%~70重量%、より好ましくは5重量%~50重量%である。
 上記無機化合物を添加する時点は含水ゲル状架橋重合体がゲル粉砕装置内に滞留している間であれば特に限定されるものではないが、好ましくは含水ゲル状架橋重合体と同時に投入される。また、無機化合物の投入は、含水ゲル状架橋重合体の投入箇所よりも下流側(ゲル粉砕された含水ゲルが吐出する側)で行われることがより好ましい。
 上記無機化合物を溶液または分散液として添加する場合、溶液または分散液の添加時の温度は好ましくは10℃~95℃、より好ましくは50℃~90℃である。
 (吸水性樹脂微粒子の添加)
 本発明において、最初のゲル粉砕工程(好ましくは、重合の進行と同時に行われるゲル粉砕)以降に吸水性樹脂微粒子が添加される。添加量としては、ゲルの固形分に対して、10重量%以上であり、好ましくは12重量%以上、より好ましくは15重量%以上である。上限は30重量%である。添加される吸水性樹脂微粒子が30重量%を超えると、目的の性能(例えばSFCなど)が低下してしまう虞が生じる。
 (ゲル粉砕装置)
 本工程で使用されるゲル粉砕装置としては、特に限定されるものではなく、バッチ型又は連続型のニーダー、特にバッチ型又は連続型の双腕型ニーダー等;複数の回転撹拌翼を備えたゲル粉砕機;1軸押出機、2軸押出機、ミートチョッパー等のスクリュー型押出機等が挙げられる。
 中でも、本工程で使用されるゲル粉砕装置は、より好ましくはスクリュー型押出機、更に好ましくはケーシングの一方の端部に多孔板が設置されたスクリュー型押出機であり、例えば、特開2000-63527号公報に開示されたスクリュー型押出機が挙げられる。以下に、本工程で使用されるスクリュー型押出機の一例について説明する。
 本工程で使用されるスクリュー型押出機は、例えば、ケーシング、台、スクリュー、供給口、ホッパー、押出口、多孔板、回転刃、リング、逆戻り防止部材、モーター、筋状突起等から構成されている。ケーシングは円筒状であり、その内部にスクリューが配置されている。ケーシングの一方の端部には、含水ゲル状架橋重合体を押し出してゲル粉砕する押出口、及び、その手前に多孔板が設置され、もう一方の端部には、スクリューを回転させるためのモーター及び駆動系等が配置されている。ケーシングの下方には台が備えられており、これによってスクリュー式押出機を安定的に設置することができる。一方、ケーシングの上方には、含水ゲル状架橋重合体を供給する供給口があり、含水ゲル状架橋重合体を供給し易くするために、ホッパーが備えられている。上記ケーシングの形状や大きさは、スクリューの形状に対応する円筒状の内面を有していればよく、特に限定されるものではない。また、スクリューの回転数は、スクリュー押出機の形状によって異なるため、特に限定されるものではないが、後述するように、スクリューの回転数を変化可能となっていることが好ましい。また、押出口の近傍に逆戻り防止部材、スクリューに配設した筋状突起等を備えることもできる。これらの構成、部材の材質、サイズ、逆戻り部材やスクリューに付属する各種回転刃の素材、その他スクリュー押出機に関連する全ての構成は、上記特開2000-63527号公報に開示された方法に準じて選択することができる。
 例えば、逆戻り防止部材は、押出口近傍での含水ゲル状架橋重合体の逆戻りを防止できる構造であれば特に限定されるものではなく、ケーシングの内壁に設置した螺旋状や同心円状の帯状突起、又はスクリューと平行に設置した筋状、粒状、球状若しくは角状の突起等が挙げられる。ゲル粉砕の進行に伴って押出口付近の圧力が高まると、含水ゲル状架橋重合体は供給口方向に逆戻りしようとするが、逆戻り防止部材を設置することにより、逆戻りを防止しながら含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕することができる。
 上記ゲル粉砕装置のケーシングの出口に備えられた多孔板に関して、その厚み、孔径、及び開孔率は、ゲル粉砕装置の単位時間当りの処理量や含水ゲル状架橋重合体の性状等によって適宜選択でき、特に限定されるものではないが、多孔板の厚みは、好ましくは3.5mm~40mm、より好ましくは6mm~20mmである。また、多孔板の孔径は、好ましくは3.2mm~24mm、より好ましくは7.5mm~24mmである。更に、多孔板の開孔率は、好ましくは20%~80%、より好ましくは30%~55%の範囲である。なお、孔径(mm)が異なる複数の多孔板を使用する場合は、各多孔板の孔径の単純平均値をそのゲル粉砕装置における多孔板の孔径とする。また、当該孔の形状は円形であることが好ましいが、円形以外の形状、例えば、四角形、楕円形、スリット形等である場合は、その開孔面積を円に換算して孔径(mm)とする。
 上記多孔板の厚みが3.5mm未満、孔径が24mm超、及び開孔率が80%超の何れか1つ以上に該当する場合、含水ゲル状架橋重合体に十分なせん断・圧縮力を与えることができない場合がある。逆に、上記多孔板の厚みが40mm超、孔径が3.2mm未満、及び開孔率が20%未満の何れか1つ以上に該当する場合、含水ゲル状架橋重合体に過剰なせん断・圧縮力を与えてしまい、物性低下を招く場合がある。
 (ゲル粉砕エネルギー(GGE)/ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE2))
 本発明では、本ゲル粉砕工程において、樹脂固形分が10重量%以上80重量%以下の含水ゲル状架橋重合体に、上記無機化合物及び/又は吸水性樹脂微粒子を添加するとともに、上記(1)及び(2)の少なくとも一つを満たすゲル粉砕を行う。
 上記(1)を満たすゲル粉砕では、ゲル粉砕エネルギー(GGE)が一定範囲に制御される。即ち、ゲル粉砕エネルギー(GGE)が18J/g~60J/gの範囲で含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕する。
 上記(2)を満たすゲル粉砕では、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))が一定範囲に制御される。即ち、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))が9J/g~40J/gの範囲で含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕する。
 なお、従来のゲル粉砕技術は、米国特許第7694900号、同第6565768、及び同第6140395等に開示されているように、できるだけせん断力を与えない技術が主流であったが、本発明は、従来以上のせん断力を与え、水可溶分の重量平均分子量を増加させる程度までせん断する。
 ここで、GGEの制御は、例えば、上記〔1-11〕に示す手法で行うことができる。
 上記ゲル粉砕エネルギー(GGE)は、上限値が、好ましくは60J/g以下、より好ましくは50J/g以下、更に好ましくは40J/g以下である。また、下限値は、好ましくは18J/g以上、より好ましくは20J/g以上、更に好ましくは25J/g以上である。例えば、本発明において、含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕するためのゲル粉砕エネルギー(GGE)は、好ましくは18J/g~60J/kg、より好ましくは20J/g~50J/g、更に好ましくは25J/g~40J/kgである。当該GGEを上記範囲内に制御することで、適切なせん断・圧縮力を含水ゲル状架橋重合体に与えながらゲル粉砕することができる。なお、上記ゲル粉砕エネルギー(GGE)は、ゲル粉砕装置の空運転時のエネルギーを含んで規定される。
 また、本発明において、含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕するためのゲル粉砕エネルギーは、ゲル粉砕装置の空運転時のエネルギーを除外したゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))によって規定することもできる。即ち、本発明においては、含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕するためのゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は、上限値が、好ましくは40J/g以下、より好ましくは32J/g以下、更に好ましくは25J/g以下である。また、下限値は、好ましくは9J/g以上、より好ましくは12J/g以上、更に好ましくは15J/g以上である。例えば、本発明において、含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕するためのゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は、好ましくは9J/g~40J/kg、より好ましくは12J/g~32J/g、更に好ましくは15J/g~25J/kgである。当該GGE(2)を上記範囲内に制御することで、適切なせん断・圧縮力を含水ゲル状架橋重合体に与えながらゲル粉砕することができる。
 ゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲル状架橋重合体を特定条件下で乾燥することにより、吸水性樹脂の形状を改善することができ、高通液性と吸水速度の両立を図ることができる。なお、ニーダー重合後でのスクリュー押出機の使用や、複数のスクリュー押出機の使用等、ゲル粉砕が複数の装置で行われる場合には、それぞれの装置で消費されたエネルギーの合計をゲル粉砕エネルギー(GGE)又はゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))とする。
 (含水ゲル状架橋重合体の水可溶分の重量平均分子量の増加量)
 上記(3)を満たすゲル粉砕では、含水ゲル状架橋重合体のゲル粉砕の際、ゲル粉砕エネルギー(GGE)を18J/g~60J/gとする製造方法を達成手段のひとつとして、含水ゲル状架橋重合体の水可溶分の重量平均分子量の増加量が10000Da~500000Daとなるようにゲル粉砕を行う。
 ゲルExt、即ち、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の水可溶分は、好ましくは0.1重量%~10重量%、より好ましくは0.5重量%~8重量%、更に好ましくは1重量%~5重量%である。上記ゲルExtが10重量%以下である場合、ゲル粉砕によるせん断によって増加する水可溶分の重量平均分子量が過剰にならないため、所望する通液性が得られる。当該ゲルExtは小さい方が好ましいが、ゲルCRCとのバランスや、ゲルExt低減に必要な製造コスト、生産性の低下等の観点から下限値は上記範囲である。
 なお、ゲルExtは、ハサミやカッター等を使用して、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体を、一辺が5mm以下、好ましくは1mm~3mmとなるように切断・細粒化してから、下記〔実施例〕(i)に記載の測定方法によって求められる。
 ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体における水可溶分の重量平均分子量は、好ましくは50000Da~450000Da、より好ましくは100000Da~430000Da、更に好ましくは150000Da~400000Daである。
 上記水可溶分の重量平均分子量が50000Da以上である場合、ゲル粉砕後に得られる粒子状含水ゲルの粒度が細かくなりすぎず、所望する物性の吸水性樹脂粉末を得ることができる。また、上記水可溶分の重量平均分子量が450000Da以下である場合、架橋点が十分で必要以上にせん断によるダメージを受けることがないため、ゲル粉砕後の水可溶分量の増加が抑えられ、優れた性能の吸水性樹脂を得ることができる。かような水可溶分の重量平均分子量は、重合時の架橋剤添加量や重合濃度、その他必要により連鎖移動剤等で適宜制御することができる。
 なお、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体における水可溶分の重量平均分子量は、ハサミやカッター等を使用して、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体を、一辺が5mm以下、好ましくは1mm~3mmとなるように切断・細粒化してから、下記〔実施例〕(j)に記載の測定方法によって求められる。
 また、ゲル粉砕後における粒子状含水ゲルのゲルExtは、含水ゲル中の樹脂固形分に対して、好ましくは0.1重量%~20重量%、より好ましくは0.1重量%~10重量%、更に好ましくは0.1重量%~8重量%、特に好ましくは0.1重量%~5重量%である。また、ゲル粉砕前のゲルExtに対する、ゲル粉砕後の粒子状含水ゲルのゲルExtの増加量は、好ましくは5重量%以下、より好ましくは4重量%以下、更に好ましくは3重量%以下、特に好ましくは2重量%以下、最も好ましくは1重量%以下である。また、下限値はマイナス(例えば、-3.0重量%、更には-1.0重量%)でもよいが、通常は0重量%超、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは0.2重量%以上、更に好ましくは0.3重量%以上である。具体的には、好ましくは5.0重量%以下、より好ましくは0.1重量%~3.0重量%等、上述した上限値と下限値の任意の範囲内となるように、ゲルExtを増加するまでゲル粉砕すればよい。
 本発明において、ゲル粉砕による、含水ゲル状架橋重合体の水可溶分の重量平均分子量の増加量として、下限値は、好ましくは10000Da以上、より好ましくは20000Da以上、更に好ましくは30000Da以上である。また、上限値は、好ましくは500000Da以下、より好ましくは400000Da以下、更に好ましくは250000Da以下、特に好ましくは100000Da以下である。例えば、本発明において、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体に対する、ゲル粉砕後の粒子状含水ゲルの、水可溶分の重量平均分子量の増加量は、好ましくは10000Da~500000Da、より好ましくは20000Da~400000Da、更に好ましくは30000Da~250000Daである。
 従来のゲル粉砕では、水可溶分の重量平均分子量の増加は10000Da未満である場合が多いが、本発明では、より多くのゲル粉砕エネルギー(GGE)、即ち、より多くのせん断力、圧縮力を含水ゲル状架橋重合体に与えることにより、ポリマー主鎖部分を切断し、水可溶分の重量平均分子量の増加を大きくする。但し、ゲル粉砕による水可溶分の重量平均分子量の増加が500000Da以下であることにより、含水ゲル状架橋重合体に過剰な機械的外力が作用しないため、架橋重合鎖が切断されて過度に水可溶分が増加することがなく、物性が低下しないため、好ましい。
 (重量平均粒子径(D50)/粒度分布の対数標準偏差(σζ))
 上記(4)及び/又は上記(5)を満たすゲル粉砕では、得られる粒子状含水ゲル状架橋重合体の重量平均粒子径(D50)が350μm~2000μm、及び/又は、得られる粒子状含水ゲル状架橋重合体の粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.2~1.0となるまでゲル粉砕を行う。
 上記重合工程で得られた含水ゲル状架橋重合体は、上述した本発明のゲル粉砕が適用されるゲル粉砕装置(ニーダー、ミートチョパー、スクリュー型押出機等)を用いて粉砕され粒子状含水ゲル状架橋重合体となる。なお、粒子状含水ゲル状架橋重合体の粒度は、分級や調合等によっても制御することができるが、好ましくはゲル粉砕によって制御される。
 上記ゲル粉砕後の粒子状含水ゲルの重量平均粒子径(D50)(篩分級で規定)は350μm~2000μmであり、より好ましくは400μm~1500μm、更に好ましくは500μm~1000μmである。粒度分布の対数標準偏差(σζ)は0.2~1.0であり、より好ましくは0.2~0.8、更に好ましくは0.2~0.7とされる。
 上記重量平均粒子径が2000μm以下である場合、含水ゲル状架橋重合体が受けるせん断・圧縮力が均一かつ十分であるため好ましい。更に、上記重量平均粒子径が2000μm以下である場合、含水ゲル状架橋重合体の内部と表面部とで乾燥の程度の差が小さいため、乾燥後の粉砕によって物性が不均一な粒子が生成しにくく、不均一な粒子による物性の低下がない。また、上記重量平均粒子径が350μm以上である場合、含水ゲル状架橋重合体の表面積が高くなりすぎず、極端に乾燥されることが起こりにくいため、乾燥工程における残存モノマーの低減が十分となる。また、乾燥後の粉砕によって生成する微粉の量が抑えられ、粒度制御が容易となるだけでなく、通液性(SFC)等の物性にも優れる。なお、含水ゲル状架橋重合体の重量平均粒子径を350μm未満にまでゲル粉砕するには、通常のゲル粉砕操作だけでは達成が困難で、別途、特殊な操作、例えば、粉砕後のゲルの分級(例えば、特開平6-107800号公報等)や、ゲル粉砕前の重合時の粒度制御(例えば、逆相懸濁重合でのシャープな粒度のゲル粒子を得る手法;欧州特許第0349240号等)を必要とする。従って、ゲル粉砕に加えて、上述したような特殊な手法の付加は、重合や分級に多量の界面活性剤や有機溶媒が必要となったり、生産性(コストアップ)や物性の悪化(残存モノマーの増加や微粉の増加)等を招いたりし、新たな問題点が生じるため、重量平均粒子径が350μm未満の粒子状含水ゲルとすることは困難であるだけでなく、好ましくない。
 また、上記対数標準偏差(σζ)は小さい程、均一な乾燥が得られるという観点から好ましいが、上述した重量平均粒子径と同様に、対数標準偏差(σζ)を0.2未満とするには、粉砕後のゲルの分級や、ゲル粉砕前の重合時の粒度制御等、特殊な操作を必要とする。従って、生産性やコストを考慮すると、対数標準偏差(σζ)が0.2未満の粒子状含水ゲルとすることは好ましくなく、実質的にできない。上記粒度に制御する方法として、本発明のゲル粉砕が挙げられ、上記粒度を示すような条件下、特にスクリュー押出機でゲル粉砕すればよい。
 (ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の重合率)
 本発明において上記ゲル粉砕は、重合中又は重合後に行われ、より好ましくは重合後の含水ゲル状架橋重合体に対して行われる。ゲル粉砕される含水ゲル状架橋重合体の重合率は、好ましくは90モル%以上、より好ましくは93モル%以上、更に好ましくは95モル%以上、特に好ましくは97モル%以上である。また、上限は好ましくは99.5モル%である。ゲル粉砕される含水ゲル状架橋重合体の重合率は、好ましくは90モル%以上であれば、吸水性樹脂粉末に含まれる残存モノマーを低減できるため好ましい。
 なお、ここで、重合率とは、転化率とも称され、含水ゲル状架橋重合体のpH滴定から算出されるポリマー量と、残存モノマー量とから算出される値をいう。
 ゲル粉砕される含水ゲル状架橋重合体の重合率は上記範囲であることが好ましいが、ニーダー重合等、重合中にゲル粉砕を行う形態の場合、単量体水溶液が「十分にゲル化」した状態をもって、ゲル粉砕工程とする。
 例えば、ニーダー重合を採用する場合、重合時間の経過とともに単量体水溶液が含水ゲル状架橋重合体に変化していく。即ち、重合開始時の単量体水溶液の攪拌領域、重合途中での一定粘度を有する低重合度の含水ゲル状架橋重合体の攪拌領域、重合の進行に伴い一部の含水ゲル状架橋重合体のゲル粉砕開始領域、及び、重合後半又は終盤でのゲル粉砕領域が連続的に行われる。従って、重合開始時の「単量体水溶液の攪拌」と終盤での「ゲル粉砕」とを明確に区別するため、「十分にゲル化」した状態をもって、ゲル粉砕工程に移行したと判断する。
 上記「十分にゲル化」とは、重合温度が最大となった時点(重合ピーク温度)以降において、せん断力をかけて含水ゲル状架橋重合体を細分化できる状態のことをいう。或いは、単量体水溶液中のモノマーの重合率が好ましくは90モル%以上、より好ましくは93モル%以上、更に好ましくは95モル%以上、特に好ましくは97モル%以上となった時点以降において、せん断力をかけて含水ゲル状架橋重合体を細分化できる状態のことをいう。即ち、本発明のゲル粉砕工程においては、モノマーの重合率が上記範囲である含水ゲル状架橋重合体がゲル粉砕される。なお、上記重合ピーク温度を示さない重合反応(例えば、常に一定温度で重合が進行する場合、重合温度が上昇し続ける場合等)の場合、上記モノマーの重合率をもって、「十分にゲル化」を規定する。
 従って、バッチ式ニーダー重合を採用する場合は、上記重合ピーク温度或いは上記転化率以降でのニーダー重合におけるGGEを測定すればよい。また、連続式ニーダー重合を採用する場合は、重合工程全体での全GGEを、全重合時間に対する上記重合ピーク温度或いは上記転化率以降の重合時間の割合で乗ずることから求められる(式(3)参照)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 なお、上述したようにバッチ式又は連続式のニーダー重合機を採用した場合であっても、該ニーダー重合後に別途ゲル粉砕を行ってもよい。この場合、別途ゲル粉砕が行われる装置で消費されるエネルギー及び上述したニーダー重合におけるGGE又はGGE(2)との合計を、本発明のGGE又はGGE(2)として評価する。
 また、上記重合工程がベルト重合の場合、ゲル粉砕を行う前に、重合中又は重合後の含水ゲル状架橋重合体、好ましくは重合後の含水ゲル状架橋重合体を数10cm程度の大きさに切断又は粗砕することができる。この操作によって、ゲル粉砕装置に含水ゲル状架橋重合体を充填し易くなり、ゲル粉砕工程をより円滑に実施することができる。なお、上記切断又は粗砕する方法としては、含水ゲル状架橋重合体を練らないように切断又は粗砕できる方法が好ましく、例えば、ギロチンカッターによる切断又は粗砕等が挙げられる。また、上記切断又は粗砕で得られる含水ゲル状架橋重合体の大きさや形状は、ゲル粉砕装置に充填できればよく、特に限定されない。また、粗砕されたゲル片1つの重量が「1秒間にゲル粉砕装置に投入される含水ゲル状架橋重合体の重量」の10分の1以下の場合には、粗砕時のエネルギーも粉砕時のGGEとして加算することとする。
 (ゲル粉砕装置の稼働条件)
 本発明のゲル粉砕工程で使用されるゲル粉砕装置が、スクリュー押出機である場合、そのスクリュー押出機のスクリュー軸回転数は、そのケーシングの内径によって回転羽根の外周速度が変わるため、一概に規定できないが、軸回転数は、好ましくは90rpm~500rpm、より好ましくは100rpm~400pm、更に好ましくは120rpm~200rpmである。上記軸回転数が90rpm以上の場合、ゲル粉砕に必要なせん断・圧縮力が得られ、また、上記軸回転数が500rpm以下である場合、含水ゲル状架橋重合体に与えるせん断・圧縮力が過剰とならないため、物性低下を招きにくく、ゲル粉砕装置にかかる負荷が小さく破損の虞がない。また、この時の回転羽根の外周速度は、好ましくは0.5m/s~5m/s、より好ましくは0.5m/s~4m/sである。また、本発明におけるゲル粉砕装置の温度は、含水ゲル状架橋重合体の付着等を防ぐために、好ましくは40℃~120℃、より好ましくは60℃~100℃に加熱又は保温される。
 (ゲル温度)
 ゲル温度、即ち、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の温度は、粒度制御や物性の観点から、好ましくは40℃~120℃、より好ましくは60℃~120℃、更に好ましくは60℃~110℃、特に好ましくは65℃~110℃である。上記ゲル温度が40℃以上の場合、含水ゲル状架橋重合体の特性上、硬度が上昇しにくいため、ゲル粉砕時に粒子形状や粒度分布の制御が容易になる。また、上記ゲル温度が120℃以下である場合、逆に含水ゲル状架橋重合体の軟度が上昇しすぎないため、粒子形状や粒度分布の制御が容易になる。かようなゲル温度は、重合温度や重合後の加熱、保温又は冷却等で適宜制御することができる。
 (ゲルCRC)
 ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体のゲルCRCは、好ましくは10g/g~35g/g、より好ましくは10g/g~32g/g、更に好ましくは10g/g~30g/g、特に好ましくは15g/g~30g/gである。上記ゲルCRCが10g/g~35g/gである場合、ゲル粉砕時の粒子形状や粒度分布の制御が容易になるため好ましい。かようなゲルCRCは、重合時の架橋剤添加量、その他重合濃度等で適宜制御することができる。なお、高CRCを有する吸水性樹脂が好ましいことは周知の事実であるが、上記ゲルCRCが35g/gを超える場合、粒子形状や粒度分布の制御がしにくくなる場合があることが見出された。
 なお、ゲルCRCは、ハサミやカッター等を使用して、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体を、一辺が5mm以下、好ましくは1mm~3mmとなるように切断・細粒化してから、下記〔実施例〕(g)に記載の測定方法によって求められる。
 ゲル粉砕後における粒子状含水ゲルのゲルCRCは、好ましくは10g/g~35g/g、より好ましくは10g/g~32g/g、更に好ましくは15g/g~30g/gである。なお、ゲル粉砕後のゲルCRCは、ゲル粉砕前のゲルCRCに対して、好ましくは-1g/g~+3g/g、より好ましくは0.1g/g~2g/g、更に好ましくは0.3g/g~1.5g/gとされる。
 (ゲル粉砕後の樹脂固形分)
 本発明において、ゲル粉砕後の粒子状含水ゲルの樹脂固形分は、物性の観点から、好ましくは10重量%~80重量%、より好ましくは30重量%~80重量%、更に好ましくは50重量%~80重量%である。ゲル粉砕後の粒子状含水ゲルの樹脂固形分を上記範囲とすることで、乾燥によるCRCの上昇が制御しやすく、また、乾燥によるダメージ(水可溶分の増加等)が少ないため、好ましい。なお、ゲル粉砕後の樹脂固形分は、ゲル粉砕前の樹脂固形分や必要により添加する水、更にはゲル粉砕時の加熱による水分蒸発等によって、適宜制御することができる。
 (測定点数)
 上記ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体又はゲル粉砕後の粒子状含水ゲルの物性を評価するためには、製造装置から必要量及び必要頻度でサンプリング及び測定を行う必要がある。本発明では、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の水可溶分の重量平均分子量を基準にして評価を行うが、この値が十分に平均化された数値となるようにする必要がある。そこで、例えば、連続ニーダーやミートチョッパー等による連続式のゲル粉砕で吸水性樹脂粉末の生産量が1t/hr~20t/hr又は1t/hr~10t/hrの場合、含水ゲル状架橋重合体100kg毎に2点以上、合計で少なくとも10点以上のサンプリング及び測定を行えばよく、また、バッチ式のゲル粉砕(例えば、バッチ式ニーダー)の場合、バッチサンプルから少なくとも10点以上のサンプリング及び測定を行い、粒子状含水ゲルの物性を評価すればよい。
 (水の使用)
 本発明のゲル粉砕工程においては、含水ゲル状架橋重合体に水を添加してゲル粉砕することもできる。なお、本発明において、「水」には、固体、液体、及び気体の少なくとも1つの形態を含むものとする。
 上記水の添加については、添加方法及び添加時期に制限はなく、含水ゲル状架橋重合体がゲル粉砕装置内に滞留している間に装置内に水が供給されればよい。また、予め含水ゲル状架橋重合体に水を添加したものをゲル粉砕装置に投入してもよい。更に、上記水は「水単独」に限らず、他の添加剤(例えば、界面活性剤、中和用塩基等)や水以外の溶媒を加えてもよい。但し、この場合、水含有量は好ましくは90重量%~100重量%、より好ましくは99重量%~100重量%、更に好ましくは実質100重量%である。
 本発明において、上記水は、固体、液体、及び気体の少なくとも1つの形態で使用できるが、取り扱い性の観点から、液体及び/又は気体が好ましい。水の供給量は、含水ゲル状架橋重合体100重量部に対して、好ましくは0重量部超4重量部以下、より好ましくは0重量部超2重量部以下である。上記水の供給量が4重量部を超える場合、乾燥時での未乾燥物発生等、不具合が生じる虞がある。
 上記水を液体で供給する場合、供給時の水の温度は、好ましくは10℃~100℃、より好ましくは40℃~100℃である。また、水を気体で供給する場合、供給時の水の温度は、好ましくは100℃~220℃、より好ましくは100℃~160℃、更に好ましくは100℃~130℃である。なお、水を気体で供給する際、その調製方法については特に限定されず、例えば、ボイラーの加熱によって発生する水蒸気を利用する方法、超音波で水を振動させて、水表面から発生する気体状の水を利用する方法等が挙げられる。本発明において、水を気体で供給する場合、大気圧より高圧の水蒸気が好ましく、ボイラーで発生する水蒸気がより好ましい。
 (添加剤の使用)
 上述したように、含水ゲル状架橋重合体に水を添加してゲル粉砕することが好ましいが、水以外に他の添加剤、中和剤等を含水ゲル状架橋重合体に添加・混練してゲル粉砕することもでき、こうして得られた吸水性樹脂を改質してもよい。具体的には、ゲル粉砕時に、上記〔3-1〕で述べた塩基性物質を含む水溶液(例えば、10重量%~50重量%の水酸化ナトリウム水溶液)を添加して中和(特に前述した中和率の範囲内)してもよい。更に、重合開始剤や還元剤、キレート剤を0.001重量%~3重量%(対樹脂固形分)、ゲル粉砕時に添加・混合して、残存モノマーの低減や着色改善、耐久性を付与してもよい。
 〔3-3〕乾燥工程
 本発明において、乾燥工程とは、上記ゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲルを乾燥し、乾燥重合体を得る工程である。より具体的には、上記ゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲル状架橋重合体を、乾燥機を用いて150℃~250℃の乾燥温度で乾燥し、乾燥重合体を得る工程である。
 以下、本発明で好ましく適用される乾燥方法について説明する。
 本発明の乾燥工程において用いることができる乾燥方法として、加熱乾燥、熱風乾燥、減圧乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、ドラムドライヤー乾燥、疎水性有機溶媒との共沸脱水乾燥、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥等の乾燥方法が挙げられる。これらの中でも、熱風乾燥が好ましく、露点が好ましくは40℃~100℃、より好ましくは50℃~90℃である、熱風乾燥がより好ましい。
 本発明の乾燥工程において用いることができる乾燥機として、伝熱伝導型乾燥機、輻射伝熱型乾燥機、熱風伝熱型乾燥機、誘電加熱型乾燥機等が挙げられる。これらの乾燥機は1種を用いてもよいが、2種以上を併用してもよい。中でも、乾燥速度の観点から、熱風伝熱型乾燥機、即ち、熱風乾燥機が好ましい。なお、該熱風乾燥機として、通気ベルト式、通気回路式、通気縦型式、平行流ベルト式、通気トンネル式、通気溝型攪拌式、流動層式、気流式、噴霧式等の熱風乾燥機が挙げられる。本発明では、物性制御の観点から、通気ベルト式熱風乾燥機が好ましく使用される。
 本発明において、粒子状含水ゲルの乾燥方法は上述した種々の方法を採用できるが、より好ましい態様では通気ベルト式熱風乾燥機が好ましく使用される。通気ベルト式熱風乾燥機を使用する場合、該乾燥機で使用される熱風の風向は、通気ベルト上に積層され静置された粒子状含水ゲルの層に対して垂直方向(例えば、上下方向の併用、上向き方向、又は、下向き方向)が必須である。通気ベルト式熱風乾燥機を使用し、垂直方向の熱風を使用することにより、均一な乾燥を行うことができ、通液性等の物性に優れた吸水性樹脂を得ることができる。なお、上記「垂直方向」とは、粒子状含水ゲルの層(パンチングメタルや金属網上に積層された厚さ10mm~300mmの粒子状含水ゲルの層)に対して、上下(粒子状含水ゲルの層の上から下、又は、粒子状含水ゲルの層の下から上)に通気する状態を指し、上下方向に通気する限り厳密な垂直方向に限定されない。例えば、斜め方向の熱風を用いてもよく、この場合、垂直方向に対して30°以内、より好ましくは20°以内、更に好ましくは10°以内、特に好ましくは5°以内、最も好ましくは0°の熱風が用いられる。
 なお、上記(4)及び/又は上記(5)を満たすゲル粉砕を行う場合には、乾燥工程において、通気ベルト式熱風乾燥機に投入する際の、粒子状含水ゲル状重合体の樹脂固形分が10重量%~80重量%であり、上記通気ベルト式熱風乾燥機での乾燥温度が150℃~250℃、かつ、熱風の風速が垂直方向に0.8m/s~2.5m/sであることが好ましい。
 以下、本発明の乾燥工程における乾燥条件等について述べる。下記の乾燥条件で乾燥を行うことによって、得られる乾燥重合体を表面処理した吸水性樹脂粉末の通液性及び吸水速度を向上させることができる。
 (乾燥温度)
 本工程での乾燥温度は、150℃~250℃、より好ましくは160℃~220℃、更に好ましくは170℃~200℃である。該乾燥温度を150℃~250℃とすることで、乾燥時間の短縮と得られる乾燥重合体の着色低減の両立が可能となる。更に、得られる吸水性樹脂粉末の通液性や吸水速度が向上する傾向がある。なお、乾燥温度が250℃以下であることにより、高分子鎖がダメージを受けにくいため、物性の低下を抑えることができる。また、乾燥温度が150℃以上であることにより、吸水速度の向上が見られ、未乾燥物の生成が抑えられるため未乾燥物に起因する後の粉砕工程時の詰まりを防ぐことができる。
 (乾燥時間)
 本工程での乾燥時間は、粒子状含水ゲルの表面積及び乾燥機の種類等に依存するため、目的とする含水率となるように適宜設定すればよい。上記乾燥時間は、通常は、好ましくは1分間~10時間、より好ましくは5分間~2時間、更に好ましくは10分間~120分間、特に好ましくは20分間~60分間である。
 また、粒子状含水ゲルが、上記〔3-2〕のゲル粉砕工程を出てから乾燥工程に入るまでの時間、即ち、粒子状含水ゲルがゲル粉砕装置出口から乾燥機入口まで移動する時間は、吸水性樹脂粉末での着色の観点から短い方がよく、具体的には、好ましくは2時間以内、より好ましくは1時間以内、更に好ましくは30分以内、特に好ましくは10分以内、最も好ましくは2分以内である。
 (風速)
 本工程において、乾燥機として通気ベルト式熱風乾燥機を用いる場合の熱風の風速は、垂直方向(上下方向)に、好ましくは0.8m/s~2.5m/s、より好ましくは1.0m/s~2.0m/sである。上記風速を0.8m/s以上とすることにより、乾燥時間が短縮され、得られる吸水性樹脂粉末の通液性及び吸水速度が向上する。また、上記風速が2.5m/s以下であることにより、安定した乾燥を行うことができ、得られる乾燥重合体の含水率を所望の範囲に制御しやすい。なお、上記風速は、通気ベルト式熱風乾燥機を例として、水平移動するバンド面に対して垂直方向に通過する熱風の平均流速で表す。従って、熱風の平均流速は、該通気ベルト式熱風乾燥機に送風される風量を通気ベルトの面積で除すればよい。
 なお、上記風速の制御は、本発明の効果を損なわない範囲で行えばよく、例えば、乾燥時間の70%以上、好ましくは90%以上、更に好ましくは95%以上の範囲で制御すればよい。
 上記ゲル粉砕工程で得られた特定の粒度を有する粒子状含水ゲルを、特定の温度及び風速の通気ベルト式熱風乾燥機で乾燥することにより、吸水性樹脂粉末の通液性及び吸水速度が向上する。即ち、熱風の風速を上記範囲とすることで、得られる乾燥重合体の吸水速度が向上する。
 (熱風の露点)
 本工程において、乾燥機として通気ベルト式熱風乾燥機を用いる場合に、当該通気ベルト式熱風乾燥機で用いられる熱風は、少なくとも水蒸気を含有し、かつ露点が好ましくは30℃~100℃、より好ましくは30℃~80℃である。熱風の露点及び更に好ましくは粒子状含水ゲルの粒度を上記範囲に制御することにより、残存モノマーを低減することができ、更に、乾燥重合体の嵩比重の低下を防止することができる。なお、上記露点は、粒子状含水ゲルの含水率が少なくとも10重量%以上、好ましくは20重量%以上の時点での値とする。
 更に、本工程において、残存モノマーの低減、吸水性能の向上及び着色の低減等の観点から、乾燥機出口付近(又は、乾燥の終期、例えば、乾燥時間の50%以降)の露点より、乾燥機入口付近(又は、乾燥の初期、例えば、乾燥時間の50%以前)の露点が高いことが好ましい。具体的には、乾燥機入口付近では乾燥機出口付近よりも露点が好ましくは10℃~50℃、より好ましくは15℃~40℃高い熱風を粒子状含水ゲルに接触させることが好ましい。露点を上記範囲に制御することで、乾燥重合体の嵩比重の低下を防止することができる。
 本工程において、乾燥機として通気ベルト式熱風乾燥機を用いて粒子状含水ゲルを乾燥する場合、該粒子状含水ゲルは通気ベルト式熱風乾燥機のベルト上に、層状となるように連続的に供給され、熱風乾燥されることが好ましい。このとき使用される通気ベルト式熱風乾燥機のベルトの幅は、特に限定されないが、好ましくは0.5m以上、より好ましくは1m以上である。また、上限は好ましくは10m以下、より好ましくは5m以下である。更に、ベルトの長さは好ましくは20m以上、より好ましくは40m以上である。また、上限は好ましくは100m以下、より好ましくは50m以下である。
 また、ベルト上の粒子状含水ゲルの層長(ゲル層の厚み)は、乾燥効率の観点から、好ましくは10mm~300mm、より好ましくは50mm~200mm、更に好ましくは80mm~150mm、特に好ましくは90mm~110mmである。
 また、ベルト上での粒子状含水ゲルの移動速度は、ベルト幅、ベルト長、生産量、乾燥時間等により適宜設定すればよいが、ベルト駆動装置の負荷、耐久性等の観点から、好ましくは0.3m/min~5m/min、より好ましくは0.5m/min~2.5m/min、更に好ましくは0.5m/min~2m/min、特に好ましくは0.7m/min~1.5m/minである。
 本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法は連続運転により適しており、上述した乾燥工程での各条件を上記範囲に設定することにより、生産性や得られる吸水性樹脂粉末の物性等の向上において、大きな効果を発現する。
 更に本発明を達成する上で、乾燥温度、熱風の露点、風量を多段階に変化させることが好ましく、そのため、乾燥機が好ましくは5室以上、より好ましくは6室以上、更に好ましくは8室以上を有する通気ベルト式熱風乾燥機であることがより好ましい。上限は生産量等、装置の大きさによって適宜設定されるが、通常、20室程度である。
 (樹脂固形分)
 上記ゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲルは、本乾燥工程で乾燥され、乾燥重合体とされるが、その乾燥減量(粉末1gを180℃で3時間加熱して乾燥した後の乾燥減量)から求められる樹脂固形分は、好ましくは80重量%を超え、より好ましくは85重量%~99重量%、更に好ましくは90重量%~98重量%、特に好ましくは92重量%~97重量%である。
 (粒子状含水ゲルの表面温度)
 上記ゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲルの、乾燥機に投入される直前の粒子状含水ゲルの表面温度は、好ましくは40℃~110℃、より好ましくは60℃~110℃、更に好ましくは60℃~100℃、特に好ましくは70℃~100℃である。上記表面温度が40℃以上であれば、乾燥時に風船状乾燥物ができず、粉砕時に微粉の発生量が少なく、物性低下を招かないため好ましい。上記表面温度が110℃以下である場合、乾燥後の吸水性樹脂の劣化(例えば、水可溶分の増加等)や着色が生じないため好ましい。
 〔3-4〕粉砕工程及び分級工程
 本工程は、上記乾燥工程にて得られた乾燥重合体を、粉砕・分級して、表面処理工程に供する吸水性樹脂粉末を得る工程である。なお、上記〔3-2〕ゲル粉砕工程とは、粉砕時の樹脂固形分、特に粉砕対象物が乾燥工程を経ている点(好ましくは、上記樹脂固形分まで乾燥されている点)で異なる。また、粉砕工程後に得られる吸水性樹脂粉末を粉砕物と称することもある。
 上記乾燥工程で得られた乾燥重合体は、そのまま吸水性樹脂として使用することもできるが、後述する表面処理工程において表面処理、特に表面架橋を行うことが好ましく、表面処理工程での物性向上のために、特定粒度に制御することがより好ましい。粒度制御は、本粉砕工程及び分級工程に限らず、重合工程、微粉回収工程、造粒工程等で適宜実施することができる。粒度は上述したように、標準篩(JIS Z8801-1(2000))で規定する。
 粉砕工程にて使用できる粉砕機は、特に限定されないが、例えば、振動ミル、ロールグラニュレーター、ナックルタイプ粉砕機、ロールミル、高速回転式粉砕機(ピンミル、ハンマーミル、スクリューミル)、円筒状ミキサー等を挙げることができる。これらの中でも、粒度制御の観点から、多段のロールミル又はロールグラニュレーターを使用することがより好ましい。
 分級工程において、以下の粒度となるように分級操作をするが、表面架橋を行う場合には、分級操作は表面架橋工程前に実施することが好ましく(第1分級工程)、更に表面架橋後にも分級操作(第2分級工程)を実施してもよい。
 なお、該分級操作は、特に限定されないが、篩を用いた篩い分けでは以下のようにして分級する。即ち、吸水性樹脂粉末の粒度分布を150以上850μm未満に設定する場合、例えば、先ず、目開き850μmの篩で上記粉砕物を篩い分け、該篩を通過した粉砕物を目開き150μmで更に篩い分ける。そして、目開き150μmの篩上に残存した粉砕物が、所望の粒度分布を有する吸水性樹脂粉末となる。篩分級以外にも気流分級等、各種の分級機を使用することもできる。
 以上の分級工程により、本発明に係る吸水性樹脂粉末を、粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が90重量%以上、との条件を満たすものとすることもできる。
 〔3-5〕表面処理工程
 本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法は、吸水性能(圧力に対する吸収性、通液性、吸収速度等)向上のため、好ましくは表面処理工程を更に含む。表面処理工程は、公知の表面架橋剤及び表面架橋方法を用いて行う表面架橋工程を含み、更に必要に応じてその他の添加工程を含む。
 (表面架橋剤)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、表面架橋されていることがより好ましい。表面架橋は、公知の表面架橋剤及び表面架橋方法を用いて行うことができる。
 上記表面架橋剤としては、種々の有機表面架橋剤又は無機表面架橋剤を例示することができるが、有機の共有結合性表面架橋剤がより好ましい。共有結合性表面架橋剤としては、例えば、多価アルコール化合物、エポキシ化合物、多価アミン化合物又はそのハロエポキシ化合物との縮合物、オキサゾリン化合物、(モノ、ジ、又はポリ)オキサゾリジノン化合物、アルキレンカーボネート化合物を挙げることができる。
 特に高温での反応が必要な、多価アルコール化合物、アルキレンカーボネート化合物、オキサゾリジノン化合物からなる脱水反応性架橋剤を使用することができる。脱水反応性架橋剤を使用する場合、より具体的には、米国特許第6228930号、同第6071976号、同第6254990号等に例示されている化合物を挙げることができる。
 上記共有結合性表面架橋剤としては、より具体的には、例えば、モノ,ジ,トリ又はテトラプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、グリセリン、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ソルビトール等の多価アルコール化合物;エチレングリコールジグリシジルエーテルやグリシドール等のエポキシ化合物;エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート化合物;オキセタン化合物;2-イミダゾリジノンのような環状尿素化合物等が挙げられる。
 表面架橋剤の使用量は、表面架橋に供される吸水性樹脂粉末100重量部に対して、好ましくは0.001重量部~10重量部、より好ましくは0.01~5重量部である。表面架橋剤に合わせて、水が好ましく使用される。使用される水の量は、表面架橋に供される吸水性樹脂粉末100重量部に対して、好ましくは0.5重量部~20重量部、より好ましくは0.5重量部~10重量部である。無機表面架橋剤と有機表面架橋剤とを併用する場合も、表面架橋に供される吸水性樹脂粉末100重量部に対して、それぞれ、好ましくは0.001重量部~10重量部、より好ましくは0.01重量部~5重量である。
 また、このとき、親水性有機溶媒を使用してもよく、その使用量は、表面架橋に供される吸水性樹脂粉末100重量部に対して、好ましくは0重量部超10重量部以下、より好ましくは0重量部超5重量部以下である。また、表面架橋に供される吸水性樹脂粉末への架橋剤溶液の混合時に、本発明の効果を妨げない範囲、例えば、好ましくは0重量部超10重量部以下、より好ましくは0重量部超5重量部以下、更に好ましくは0重量部超1重量部以下で、水不溶性微粒子粉体や界面活性剤を共存させてもよい。用いられる界面活性剤又はその使用量は、米国特許7473739号等に例示されている。
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、上述した有機表面架橋剤に代えて、又は上述した有機表面架橋剤に加えて、無機表面架橋剤、より好ましくはイオン結合性表面架橋剤(例えば、多価金属塩)を使用して表面架橋されていてもよい。これにより、吸水性樹脂粉末の通液性及び吸水速度を向上させることができる。無機表面架橋剤は、上記有機表面架橋剤と同時に添加されてもよいし、又は別途添加されてもよい。使用される上記イオン結合性表面架橋剤としては、2価以上、好ましくは3価又は4価の多価金属の塩(有機塩又は無機塩)又は水酸化物が例示できる。上記多価金属としてはアルミニウム、ジルコニウム等が挙げられ、多価金属塩としては乳酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、リンゴ酸アルミニウム等の有機酸及び/又は無機酸のアルミニウム塩が挙げられる。上記イオン結合性表面架橋剤はより好ましくは硫酸アルミニウム及び/又は乳酸アルミニウムである。
 多価金属塩による表面架橋は国際公開第2007/121037号、同第2008/09843号、同第2008/09842号、米国特許第7157141号、同第6605673号、同第6620889号、米国特許出願公開第2005/0288182号、同第2005/0070671号、同第2007/0106013号、同第2006/0073969号に示されている。
 上記多価金属塩の添加量は、吸水性樹脂粉末に対して、好ましくは0.01重量%~5.0重量%、より好ましくは0.05重量%~1.0重量%である。多価金属塩の添加量が0.01重量%以上であれば、通液性が向上するため、好ましい。多価金属塩の添加量が5.0重量%以下であれば、加圧下吸水倍率が低下しすぎないため、好ましい。
 (溶媒等)
 表面架橋剤の使用量は、表面処理に供する吸水性樹脂粉末100重量部に対して、好ましくは0.001重量部~10重量部、より好ましくは0.01重量部~5重量部である。表面架橋剤は、好ましくは水とともに使用される。使用される水の量は、表面処理に供する吸水性樹脂粉末100重量部に対して、好ましくは0.5重量部~20重量部、より好ましくは0.5重量部~10重量部である。無機表面架橋剤と有機表面架橋剤とを併用する場合も、表面処理に供する吸水性樹脂粉末100重量部に対して、無機表面架橋剤と有機表面架橋剤とが、それぞれ、好ましくは0.001重量部~10重量部、より好ましくは0.01重量部~5重量部である。
 また、この際、親水性有機溶媒を使用してもよく、その使用量は、表面処理に供する吸水性樹脂粉末100重量部に対して、好ましくは0重量部超10重量部以下、より好ましくは0重量部超5重量部以下である。また、表面処理に供する吸水性樹脂粉末への架橋剤溶液の混合に際し、本発明の効果を妨げない範囲、例えば、好ましくは0重量部超10重量部以下、より好ましくは0重量部超5重量部以下、更に好ましくは0重量部超1重量部以下で、水不溶性微粒子粉体や界面活性剤を共存させてもよい。用いられる界面活性剤やその使用量は米国特許7473739号等に例示されている。
 (混合)
 上記表面架橋剤溶液を表面処理に供する吸水性樹脂粉末に混合すると、表面架橋剤溶液中の水等により表面処理に供する吸水性樹脂粉末は膨潤する。該膨潤した吸水性樹脂粉末は、加熱により乾燥される。このとき、加熱温度としては80℃~220℃であることが好ましい。また、加熱時間は10分間~120分間であることが好ましい。
 また、表面架橋剤の混合には、縦型又は横型の高速回転攪拌型の混合機が好適に使用される。該混合機の回転数は、好ましくは100rpm~10000rpm、より好ましくは300rpm~2000rpmである。また、滞留時間は、好ましくは180秒以内、より好ましくは0.1秒間~60秒間、更に好ましくは1秒間~30秒間である。
 (イオン結合性表面架橋剤)
 本工程において、無機表面架橋剤、より好ましくはイオン結合性表面架橋剤(例えば、多価金属塩)を使用して表面架橋を行う場合には、かかる無機表面架橋剤は、上述した有機表面架橋剤に代えて、又は上述した有機表面架橋剤に加えて使用することができる。無機表面架橋剤は、上記有機表面架橋剤と同時に添加されてもよいし、又は別途添加されてもよい。
 〔3-6〕その他の工程
 (造粒工程等)
 上記工程以外に、必要により、蒸発モノマーのリサイクル工程、造粒工程、微粉除去工程等を設けてもよく、経時色調の安定性効果やゲル劣化防止等のために、上記各工程の何れか一部又は全部に、以下の添加剤を必要により使用してもよい。即ち、水溶性又は水不溶性のポリマー、滑剤、キレート剤、消臭剤、抗菌剤、水、界面活性剤、水不溶性微粒子、酸化防止剤、還元剤等を、吸水性樹脂に対して、好ましくは0重量%超30重量%以下、より好ましくは0.01重量%~10重量%を添加混合することができる。これらの添加剤は、表面処理剤として使用することもできる。
 更に、目的に応じて、酸化剤、酸化防止剤、水、多価金属化合物、シリカや金属石鹸等の水不溶性無機又は有機粉末、消臭剤、抗菌剤、高分子ポリアミン、パルプや熱可塑性繊維等を吸水性樹脂中に3重量%以下、好ましくは1重量%以下、添加してもよい。
 〔4〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の評価方法
 本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の膨潤時ゲル粒子崩壊率は、以下の手法により求められる。即ち、i)粒度が150μm以上850μm未満であるように分級された吸水性樹脂粉末を0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液で1時間膨潤させ、膨潤ゲル粒子とし、ii)上記i)で得られた膨潤ゲル粒子を篩で湿式分級し、各篩の目開きに残った膨潤ゲルの粒子の量から求めた各篩を通過した膨潤ゲル粒子の積算割合と、湿式分級で使用した篩の目開きから換算された乾式分級での目開きとをプロットしたグラフを作成し、iii)上記ii)で作成したグラフから特定した、乾燥分級での粒度180μm未満の粒子の重量割合(単位:重量%)から、吸水性樹脂粉末の膨潤時ゲル粒子崩壊率が求められる。
 更に詳細には、本発明における膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を評価する評価方法は、好ましくは、以下の6つの手順を踏めばよい。
(手順1)含水率が10重量%以下の吸水性樹脂粉末を、目開きが異なる2以上の篩を用いて分級し、
(手順2)上記吸水性樹脂粉末の全部又は一部を膨潤液で膨潤させて、膨潤ゲル粒子とし、
(手順3)上記膨潤ゲル粒子を、目開きが異なる2以上の篩を用いて更に分級し、各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合を求め、
(手順4)上記手順2に供する吸水性樹脂粉末の重量又は体積、及び、上記手順3で得られる膨潤ゲル粒子の重量又は体積から膨潤倍率を算出し、
(手順5)上記膨潤倍率に基づいて、手順1で使用した篩の目開きを手順3での篩の目開きに、又は、手順3で使用した篩の目開きを手順1での篩の目開きに、それぞれ換算し、
(手順6)上記手順5にて換算された篩の目開きと、上記手順3で得られた各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合とのプロットから、膨潤ゲル粒子の崩壊率を求める手順。
 以下、本発明の評価対象であるポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末と、その評価方法における各手順について、詳細に説明する。
 〔4-1〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末
 本発明に係るポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の評価方法は、上記〔2〕に記載した各物性を満たした上で、下記の特定の含水率を有する吸水性樹脂粉末を使用して評価する。本発明に係る評価方法は、かような吸水性樹脂粉末を使用することによって、膨潤液による膨潤を引き起こすことができ、その結果、膨潤前後の状態を比較することが可能となる。
 上記吸水性樹脂粉末は、膨潤が可能な程度に乾燥していればよく、特に限定されないが、その含水率として、好ましくは10重量%以下、より好ましくは8重量%以下、更に好ましくは5重量%以下に予め調整しておくことが望まれる。
 本発明に係る評価方法の対象となる吸水性樹脂粉末は、重合工程、ゲル粉砕工程及び乾燥工程、並びに、必要により、粉砕工程、分級工程、表面架橋工程等を経て製造される粉末状の吸水性樹脂である。
 本発明では、このようにして得られた吸水性樹脂粉末の含水率が10重量%以下であれば、そのまま本発明の評価方法を適用することができる。一方、大気中の水分等を吸湿し含水率が10重量%を超える場合は、60℃前後の温度で減圧乾燥させて含水率を10重量%以下に予め調整することで、本発明の評価方法を適用することができる。なお、上記の重合工程、ゲル粉砕工程、乾燥工程等の工程は、当分野における通常の技術を用いて、適宜行うことができる。
 〔4-2〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の評価方法
 (手順1)第1分級操作
 本発明に係る評価方法は、特定の含水率を有する吸水性樹脂粉末について、篩を用いて分級する操作が含まれる(手順1;第1分級操作)。当該分級(第1分級)は、乾燥状態の吸水性樹脂粉末に対して行われるため、乾式分級が好ましい。なお、本発明に係る評価方法における「分級」は、吸水性樹脂粉末又は膨潤ゲル粒子を粒子径ごとに分別する操作のことをいう。したがって、吸水性樹脂粉末の製造プロセスにおける分級工程での「分級」とは区別される。
 本手順1では、目開きが異なる2以上の篩を用いて分級が行われ、それによって、特定の粒子径を有する吸水性樹脂粉末に分別することができる。又は、吸水性樹脂粉末の粒度分布を測定することができる。
 上記第1分級操作で使用される篩は、所望する粒度分布を有する吸水性樹脂粉末を得ることができる篩であればよく、その目開きについては特に限定されない。したがって、任意の目開きの篩を使用することができる。なお、上記粒度分布を、JIS標準篩(JISZ8801-1(2000))(以下、単に「篩」と称する)で規定する場合、篩の目開きを該JIS規格に開示されている「公称目開き」の値に準じて記載する。具体的には、JISZ8801-1(2000)の付表2には、「公称目開き」として、850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、355μm、300μm、250μm、212μm、180μm、150μm、125μm、106μm、90μm、75μm等の記載があり、本明細書では特に断りのない限り、これらの値を採用する。なお、JISZ8801-1(2000)の付表1には、「公称目開き」として、1mm以上の記載があるが、本明細書ではその記載を割愛する。
 本手順1で使用される篩の個数としては、目開きが異なる2以上の篩を使用すればよく、特に限定されないが、例えば、2~10程度の範囲内で適宜選択すればよい。使用される篩の個数が増加するにつれ、より細かな粒子径の範囲での粒度分布を得ることができる。
 本手順1において、目開きが異なる2以上の篩を使用する場合、最大の目開き(上限)を有する篩として、好ましくは目開き600μm以上の篩、より好ましくは目開き710μm以上の篩、更に好ましくは目開き850μm以上の篩から適宜選択すればよい。また、最少の目開き(下限)を有する篩として、好ましくは目開き300μm以下の篩、より好ましくは目開き250μm以下の篩、更に好ましくは目開き212μm以下の篩、特に好ましくは目開き180μm以下の篩、最も好ましくは目開き150μm以下の篩から適宜選択すればよい。
 なお、本手順1で使用される篩の個数が2の場合、上述した目開きの上下限のそれぞれから選ばれる篩について、任意の組み合わせとすることができる。例えば、目開き600μmの篩と目開き212μmの篩との組み合わせ、目開き710μmの篩と目開き180μmの篩との組み合わせ、目開き850μmの篩と目開き150μmの篩との組み合わせ等が挙げられる。
 また、本手順1で使用される篩の個数が2の場合、例えば、目開きAμmの篩(「篩A」とする)及び目開きBμmの篩(「篩B」とする)(目開きの大きさはA<Bとする)で分級する場合、先ず初めに、篩Bを用いて吸水性樹脂粉末を分級し、その後、篩Bを通過した吸水性樹脂粉末について、篩Aで更に分級する。その結果、篩A上に残存した吸水性樹脂粉末が、粒度分布がAμm以上Bμm未満である吸水性樹脂粉末となる。具体的には、上記目開き850μmの篩と目開き150μmの篩との組み合わせを選択した場合、上記篩Aが目開き150μmの篩、篩Bが目開き850μmの篩に該当する。
 また、本手順1で使用される篩の個数が2以上の場合、例えば、目開きAμmの篩(「篩A」とする)、目開きBμmの篩(「篩B」とする)、目開きCμmの篩(「篩C」とする)、目開きDμmの篩(「篩D」とする)、目開きEμmの篩(「篩E」とする)、目開きFμmの篩(「篩F」とする)(目開きの大きさはA<B<C<D<E<Fとするで分級する場合、目開きが最も大きい篩(上記の例では篩F)を最上部に配置し、以下順に上から下に向かって目開きが小さくなるように篩を配置し、目開きが最も小さい篩(上記の例では篩A)を最下部に配置すればよい。なお、上記篩Fは上述した上限の目開きを有する篩から、上記篩Aは上述した下限の目開きを有する篩から、任意の篩をそれぞれ選択すればよい。また、上記目開きの順序を満たす限り、篩B~篩Eの目開きは上述した公称目開きから任意の目開きを選択すればよく、上記上下限の目開きを有する篩から任意の篩を選択することもできる。
 上記分級の結果、篩A上に残存した吸水性樹脂粉末が、粒度分布がAμm以上Bμm未満である吸水性樹脂粉末となる。以下同様に、篩B上に残存した吸水性樹脂粉末が、粒度分布がBμm以上Cμm未満である吸水性樹脂粉末、篩C上に残存した吸水性樹脂粉末が、粒度分布がCμm以上Dμm未満である吸水性樹脂粉末、篩D上に残存した吸水性樹脂粉末が、粒度分布がDμm以上Eμm未満である吸水性樹脂粉末、篩E上に残存した吸水性樹脂粉末が、粒度分布がEμm以上Fμm未満である吸水性樹脂粉末、篩F上に残存した吸水性樹脂粉末が、粒度分布がFμm以上である吸水性樹脂粉末となる。
 本手順1での第1分級操作によって、特定の粒子径を有する吸水性樹脂粉末が得られる。なお、本発明において、最上部に配置された上記上限の目開きを有する篩上に残存する吸水性樹脂粉末のことを「粗大粒子」と、また、最下部に配置された上記下限の目開きを有する篩を通過する吸水性樹脂粉末のことを「微粉」と、それぞれ称する。
 本発明においては、第1分級操作によって、上記粗大粒子及び/又は微粉を除去した後の吸水性樹脂粉末について、その重合をa(単位;g)として、下記(手順4)での膨潤倍率の算出に用いられる。
 なお、上記粗大粒子の粒子径としては、特に限定されないが、使用する篩の目開きに依存し、好ましくは600μm以上、より好ましくは710μm以上、更に好ましくは850μm以上である。また、上記微粉の粒子径としては、特に限定されないが、使用する篩の目開きに依存し、好ましくは300μm未満、より好ましくは250μm未満、更に好ましくは212μm未満、特に好ましくは180μm未満、最も好ましくは150μm未満である。
 例えば、第1分級操作において、目開き850μmの篩と目開き150μmの篩を用いて分級し、粗大粒子及び微粉を除去した場合、粒子径150μm以上850μm未満の粒子の総重量が吸水性樹脂粉末の重量aとなる。
 なお、篩による分級以外にも、気流分級等、各種の分級機を使用することもできる。
 本手順1における第1分級操作において、各篩あたりの篩の面積に対する吸水性樹脂粉末の投入量は、分級操作が適切に行える量に適宜設定することができ、好ましくは0.01kg/m~40kg/m、より好ましくは0.1kg/m~5kg/mである。なお、ここで「投入量」とは、投入されて各篩の上に存在する吸水性樹脂粉末の重量を意味する。また、上記数値範囲は、手順3における第2分級操作において、膨潤ゲル粒子を湿式分級する場合にも適用される。
 分級効率は、例えば、70重量%以上、80重量%以上、90重量%以上、91重量%以上、92重量%以上、93重量%以上、94重量%以上、95重量%以上、96重量%以上、97重量%以上、98重量%以上、99重量%以上、100重量%であり、好ましくは、90重量%以上である。なお、上記「分級効率」とは、所定量の吸水性樹脂粉末を分級する際、特定の目開きを有する篩を通過できる粒子の重量を100とした場合に、本願の測定方法における分級操作で当該篩を通過できる粒子の重量の割合をいう。
 本分級工程においては、上記のように所定の粒度に分別することができる。
 (手順2)膨潤操作
 本発明に係る評価方法は、上記手順1で得られた吸水性樹脂粉末を膨潤させて、膨潤ゲル粒子を得る膨潤操作が含まれる(手順2;膨潤操作)。当該膨潤は、上記吸水性樹脂粉末の全部又は一部を膨潤液で膨潤させることにより行われる。すなわち、一態様においては、上記第1分級操作において、特定の粒子径を有する吸水性樹脂粉末に分別して、該分別した吸水性樹脂粉末を本手順2で膨潤させる。又は、他の態様として、上記第1分級操作において、特定の粒子径を有する吸水性樹脂粉末に分別することなく、全部の吸水性樹脂粉末について膨潤操作を適用してもよい。
 本手順2における膨潤は、当分野における通常の技術を用いて行うことができる。例えば、吸水性樹脂粉末を特定の膨潤液に浸漬して、無圧下で一定時間静置することや、吸水性樹脂粉末を特定の膨潤液に浸漬して、一定の圧力を加えることにより行われる。
 本手順2で使用される膨潤液としては、吸水性樹脂粉末に取り込まれ、それを膨潤させることができればよく、特に限定されないが例えば、純水、脱イオン水、蒸留水等の水や塩化ナトリウム水溶液、多価金属塩を含む水溶液(人工尿)、尿素等を含む水溶液(人工尿)、これらを組み合わせた水溶液等を使用することができる。中でも、塩化ナトリウム水溶液が好ましく使用される。
 上記膨潤液として塩化ナトリウム水溶液を用いる場合、その濃度としては特に限定されないが、好ましくは0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液が用いられる。
 また、膨潤時間としては、膨潤前後の状態を比較し、膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を正しく評価するとの観点から、少なくとも30分間以上であればよい。なお、用いられる膨潤液の種類等に応じて、例えば、30分間以上、45分間以上、60分間以上、75分間以上、90分間以上、2時間以上、4時間以上、8時間以上、12時間以上、16時間以上、24時間以上の中から適宜設定することもできる。
 (手順3)第2分級操作
 本発明に係る評価方法は、上記手順2で得られた膨潤ゲル粒子を、篩を用いて分級する操作が含まれる(手順2;第2分級操作)。当該分級(第2分級)は、水分を含んだ膨潤ゲル粒子に対して行われるため、湿式分級が好ましい。なお、本手順2における分級は、湿式分級であること以外は、上記(手順1)での第1分級操作を同様である。
 本手順2における篩の目開き及び篩の個数については、上記手順1と同様であり特に限定されないが、膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を精度よく測定するとの観点から、目開きが300μm以下の篩を少なくとも1以上を使用することが好ましい。
 本発明における湿式分級は、以下の手順により行われる。即ち、先ず、上記手順2で得られた膨潤ゲル粒子を所望の目開きを有する篩にかけ、膨潤ゲル粒子を分級する。続いて、篩の下面に残っている膨潤液を拭き取った後、篩上に残留した膨潤ゲル粒子及び篩の合計重量を測定する。この重量から予め測定しておいた篩の重量を差し引くことで、篩上に残留した膨潤ゲル粒子の重量w(単位;g)が測定される。該操作を湿式分級に用いた篩すべてについて行い、各篩上に残留した膨潤ゲル粒子の重量wを足し合わせたもの(総重量)を膨潤ゲル粒子の重量Z(単位;g)とした。
 上記操作において、重量の測定前に篩の下面に残っている膨潤液を拭き取ることによって、膨潤に供していない膨潤液が膨潤ゲル粒子の重量として計上されるのを回避でき、より正確な膨潤ゲル粒子の重量の算出が可能となる。
 各目開きの篩上に残留した膨潤ゲル粒子の割合Y(%)は、下記の(式1)から求めることができる。
 Y(%)=w/Z×100・・・(式1)
 また、上記各篩上に残留した膨潤ゲル粒子の重量から、各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合を求める。
 (手順4)膨潤倍率の算出
 本発明に係る評価方法は、膨潤倍率を算出する操作が含まれる(手順4;膨潤倍率の算出)。本手順4において、上記手順2に供する吸水性樹脂粉末の重量又は体積、及び、上記手順3で得られる膨潤ゲル粒子の重量又は体積から膨潤倍率が算出される。
 上記膨潤倍率の算出は、上記手順2に供する吸水性樹脂粉末の重量、及び、上記手順3で得られる膨潤ゲル粒子の重量に基づいて行われる。
 上記手順2に供する吸水性樹脂粉末の重量をa、上記手順3で得られる膨潤ゲル粒子の重量をZとする場合、以下の(式2)から本測定における膨潤液での膨潤倍率αが求められる。
 α(g/g)=Z/a・・・(式2)
 なお、上記膨潤ゲル粒子の重量Zは、膨潤液を用いて吸水性樹脂粉末(重量a)を膨潤させた後の膨潤液と吸水性樹脂粉末の総重量(膨潤ゲル粒子の重量)である。膨潤ゲル粒子の重量Zは、吸水性樹脂粉末を膨潤させた直後に測定してもよく、吸水性樹脂粉末を膨潤させた後、分級工程(第二分級工程)を経た後に測定してもよい。
 また、膨潤倍率の算出は、吸水性樹脂粉末及び膨潤ゲル粒子の体積から膨潤倍率αを算出することもできる。具体的には、吸水性樹脂粉末の体積をa、上記膨潤ゲル粒子の体積をZとし、上記と同様の式により、算出することができる。
 (手順5)目開きの換算
 本発明に係る評価方法は、目開きを換算する操作が含まれる(手順5;目開きの換算)。即ち、本手順5は、上記手順4で求めた膨潤倍率に基づき、膨潤前後における吸水性樹脂粉末と膨潤ゲル粒子との粒子径を比較可能な状態に補正する操作であり、その具体的な方法は、特に限定されない。
 例えば、本手順5では、上記手順4で求めた膨潤倍率に基づき、第1分級操作(乾式分級)での目開きを第2分級操作(湿式分級)における目開きに換算することができる。又は、本手順5では、上記手順4で求めた膨潤倍率に基づき、第2分級操作(湿式分級)での目開きを第1分級操作(乾式分級)における目開きに換算することができる。
 つまり、第1分級操作又は第2分級操作の何れか一方を基準として目開きを換算することによって、第1分級操作における目開きと第2分級操作における目開き、即ち、膨潤前後における吸水性樹脂粉末と膨潤ゲル粒子の粒子径を比較することができるようになる。それゆえ、膨潤前後における粒度分布を比較することができる。
 本発明における第2分級操作での目開きを、第1分級操作における目開きに換算する場合、例えば、以下の(式3)で、各篩の目開きの大きさxから膨潤前の粒子径相当の目開きXを計算することができる。
 X(μm)=x/α(1/3)・・・(式3)
 (手順6)膨潤ゲル粒子の崩壊率の算出
 本発明に係る評価方法は、上記手順1~手順5から得られた値に基づいて、膨潤ゲル粒子の崩壊率を算出する操作が含まれる(手順6;膨潤ゲル粒子の崩壊率の算出)。本手順6は、上記手順1~手順5から得られた値に基づいて行われるが、上記手順5において、第1分級操作及び第2分級操作で得られる結果は、粒度分布に関する情報についての結果であればよい。
 本手順6において、第1分級操作の結果と第2分級操作の結果が粒度分布である場合、膨潤ゲル粒子の崩壊率は、例えば、以下の手順により算出される。即ち、上記手順5で求めた各篩のX(膨潤前の粒子径相当の目開き)とY(残留した膨潤ゲル粒子の割合)から求めた各篩を通過した粒子の割合(積算割合)をグラフにプロットする。これを、予め測定しておいた第1分級操作での粒度分布の結果と比較する。この比較により、吸水性樹脂粉末を実際に膨潤させることなく、膨潤前の粒度分布から膨潤後の粒度分布を予測できるようになる。
 なお、吸水性樹脂粉末を膨潤させたときの膨潤ゲル粒子の崩壊の程度が高ければ、膨潤時に発生する微粉ゲルの割合が大きくなる。よって、本手順6ではまた、第1分級操作と第2分級操作において、膨潤前の粒子径に換算したときに所定の粒子径よりも小さい微粉ゲルの割合を比較することによって、膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を評価することもできる。
 また、第1分級操作と第2分級操作における、即ち膨潤前後における、上記微粉ゲルの割合の比較は、例えば、以下の手順により行われる。即ち、先ず、上記と同様に、X(膨潤前の粒子径相当の目開き)とY(残留した膨潤ゲル粒子の割合)から求めた各篩を通過した粒子の割合(積算割合)をグラフにプロットする。続いて、膨潤前の目開きに換算したときに所定の目開きよりも小さい微粉ゲルの割合を求めるために、当該所定の粒子径に相当する目開きを通過する膨潤ゲル粒子の割合を求める(上記Xの値において、特定の大きさより小さい篩と大きい篩に相当する2点間の直線式から特定の大きさに相当する通過膨潤ゲル粒子の割合を求める)。これを、予め測定しておいた第一分級工程の粒度分布の結果と比較する。
 上記第1分級操作にて特定の粒子径を有する吸水性樹脂粉末を分別し、分別した吸水性樹脂粉末を上記膨潤操作で膨潤させる場合、微粉ゲルの割合を決定する基準となる上記所定の粒子径として、上記第1分級操作にて分別した吸水性樹脂粉末の粒子径範囲の下限を選択すれば、膨潤時に膨潤ゲル粒子が崩壊して生じた、膨潤前の吸水性樹脂粉末の粒子径範囲の下限より小さい微粉ゲルの割合を求めることができる。それゆえ、吸水性樹脂が膨潤した際にゲル粒子がどの程度崩壊するかを定量することができる。
 乾式分級と湿式分級では分級効率が異なるため、両者では異なる大きさの粒子を基準として比較が行われる。一般に、湿式分級では、乾式分級よりも大きな粒子が基準として用いられる。
 本発明では、「〔1〕定義」に示すように、所定の条件下で、測定した膨潤時の上記微粒子ゲルの割合を「膨潤時ゲル粒子崩壊率」と称する。本手順6において、膨潤時ゲル粒子崩壊率の算出を行った場合、当該膨潤時ゲル粒子崩壊率を基準として、吸水性樹脂粉末が膨潤した際に膨潤ゲル粒子がどの程度崩壊するかを定量することができる。したがって、膨潤時ゲル粒子崩壊率を指標として、目的に応じた適当な吸水性樹脂粉末を選択することができる。
 例えば、吸水速度の高い吸水性樹脂粉末を所望する場合には、膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%より大きい吸水性樹脂粉末を選択し、通液性の高い吸水性樹脂粉末を所望する場合には、膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%以下の吸水性樹脂粉末を選択することができる。
 吸水速度の高い吸水性樹脂粉末が所望される場合の一態様として、吸水性樹脂粉末が紙オムツ等の吸収性物品の吸収体として用いられる場合が想定される。この場合、当該吸水性樹脂粉末が尿等を吸液するに際して複数回吸液することが通常である。しかしながら、1回目の吸液における膨潤によって浸透圧の低下等が起こり、2回目の吸液時の吸水速度は1回目より低下する傾向がある。そこで、本発明の方法により、膨潤時のゲル粒子の崩壊の程度を評価することができるにようになった結果、1回目の吸液時と2回目の吸液時の吸水速度の差を小さくするように吸水性樹脂の設計が行えるという極めて有利な効果を奏する。
 また、通液性の高い吸水性樹脂粉末が所望される場合の一態様として、紙オムツ等の吸収性物品が尿等を吸液する場合が想定される。紙オムツ等の吸収性物品が尿等を吸液すると、吸水性樹脂粉末の膨潤ゲル粒子が崩壊し、それによって生じる膨潤ゲル粒子の微粒子が膨潤ゲル粒子間の隙間に入り込み、通液路を塞ぐ結果、加圧下吸水倍率や通液性が低下するという問題がある。そこで、本発明の方法により、膨潤時のゲル粒子の崩壊の程度を評価することができるにようになった結果、膨潤時のゲル粒子の崩壊を抑制するように吸水性樹脂の設計が行えるという極めて有利な効果を奏する。
 〔5〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の用途
 本発明に係る吸水性樹脂粉末の用途は特に限定されないが、好ましくは紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パット等の吸収性物品に使用される。これまで原料由来の臭気や着色等が問題になっていた高濃度オムツ(紙オムツ1枚当りの吸水性樹脂使用量が多い紙オムツ)、特に上記吸収性物品の吸収体上層部に使用した場合に、優れた性能を発揮する。
 これら吸収性物品における、他の吸収性材料(パルプ繊維等)を任意に含む吸収体中の吸水性樹脂の含有量(コア濃度)は、好ましくは30重量%~100重量%、より好ましくは40重量%~100重量%、更に好ましくは50重量%~100重量%、更により好ましくは60重量%~100重量%、特に好ましくは70重量%~100重量%、最も好ましくは75重量%~95重量%である。例えば、本発明に係る製造方法で得られる吸水性樹脂粉末を上記濃度で、特に吸収体上部に使用した場合、高通液性によって尿等の吸収液の拡散性に優れるため、効率的に液分配がなされ、吸収性物品全体の吸収量が向上する。更に吸収体が衛生感のある白色状態を維持する吸収性物品を提供することができる。
 本明細書には、以下の発明も記載されている。
 1.ポリアクリル酸(塩)を主成分とする吸水性樹脂粉末であって、以下の(1)~(4)を満たすことを特徴とする吸水性樹脂粉末:
 (1)ボルテックス法による吸水時間(Vortex)が42秒以下、又は、自由膨潤速度(FSR)が0.28g/(g・s)以上、
 (2)粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が90重量%以上、
 (3)膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%以下、
 (4)下記式で規定される内部気泡率が0.1%~2.5%、
 内部気泡率(%)=(真密度-見かけ密度)/真密度×100。
2.共有結合性表面架橋剤によって表面架橋されているとともに、加圧下吸水倍率(AAP)が20g/g以上であることを特徴とする、1に記載の吸水性樹脂粉末。
3.食塩水流れ誘導性(SFC)が10×10-7・cm・s・g-1以上であることを特徴とする、1又は2に記載の吸水性樹脂粉末。
4.粒度が150μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が5重量%以下であることを特徴とする、1~3のいずれかに記載の吸水性樹脂粉末。
5.吸水性樹脂粉末の粒子内部に無機化合物が存在する粒子が含まれることを特徴とする、1~4のいずれかに記載の吸水性樹脂粉末。
6.さらに、多価金属塩を含むことを特徴とする、1~5のいずれかに記載の吸水性樹脂粉末。
7.上記無機化合物は、無機粒子であることを特徴とする、5又は6に記載の吸水性樹脂粉末。
8.アクリル酸(塩)系単量体水溶液の重合工程と、重合中又は重合後の含水ゲル状架橋重合体のゲル粉砕工程と、ゲル粉砕後の乾燥工程とを含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法であって、
 上記ゲル粉砕工程において、樹脂固形分が10重量%以上80重量%以下の含水ゲル状架橋重合体に、無機化合物を添加するとともに、下記(1)~(4)
(1)ゲル粉砕エネルギー(GGE)が18J/g~60J/g、
(2)ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))が9J/g~40J/g、
(3)含水ゲル状架橋重合体の水可溶分の重量平均分子量が10000Da~500000Da増加、
(4)得られる粒子状含水ゲル状架橋重合体の重量平均粒子径(D50)が350μm~2000μm、かつ、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.2~1.0となるまでゲル粉砕、
の少なくとも一つを満たすゲル粉砕を行った後、
 上記乾燥工程において、上記ゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲル状架橋重合体を、乾燥機を用いて150℃~250℃の乾燥温度で乾燥することを特徴とする、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法。
9.更に、吸水性樹脂に表面処理を行う表面処理工程を含むことを特徴とする、8に記載の製造方法。
10.上記乾燥機が通気ベルト式熱風乾燥機であり、ゲル粉砕が上記(4)を満たす場合、通気ベルト式熱風乾燥機に投入するときの、粒子状含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分が10重量%~80重量%であり、上記通気ベルト式熱風乾燥機での乾燥温度が150℃~250℃であり、かつ、熱風の風速が垂直方向(上下方向)に0.8m/s~2.5m/sであることを特徴とする、8又は9に記載のポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法。
11.上記無機化合物は、無機粒子であることを特徴とする、8~10のいずれかに記載の製造方法。
12.上記無機粒子は、鉱産物、多価金属塩、多価金属酸化物、多価金属水酸化物、酸化物複合体、ハイドロタルサイト様化合物、またはこれらの2種以上の組合せであることを特徴とする、8~11のいずれかに記載の製造方法。
13.上記無機化合物は、水溶液又は水分散液として添加されることを特徴とする、8~12のいずれかに記載の製造方法。
14.ゲル粉砕される上記含水ゲル状架橋重合体の含水率が20重量%~90重量%であること特徴とする、8~13のいずれかに記載の製造方法。
15.ゲル粉砕される上記含水ゲル状架橋重合体の重合率が90モル%~99.5モル%であること特徴とする、8~14のいずれかに記載の製造方法。
 また、本明細書には、以下の発明も記載されている。
1.アクリル酸(塩)系単量体水溶液を重合して含水ゲル状架橋重合体を得る重合工程、上記重合工程で得られた含水ゲル状架橋重合体をゲル粉砕して粒子状の含水ゲル状架橋重合体を得るゲル粉砕工程、及び、
上記ゲル粉砕工程で得られた粒子状の含水ゲル状架橋重合体を乾燥する乾燥工程、
とを含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法であって、
上記ゲル粉砕工程が2回以上実施され、
最初のゲル粉砕工程の期間中及び/又はその終了後に、粒子径150μm未満の吸水性樹脂微粒子を添加する工程を更に含み、
上記吸水性樹脂微粒子が添加された後の、樹脂固形分が10重量%~80重量%である含水ゲル状架橋重合体と吸水性樹脂微粒子との混合物について、下記(a)又は(b)の何れかを満たすゲル粉砕工程を少なくとも1回行い、
(a)ゲル粉砕エネルギー(GGE)が18J/g~39J/g
(b)ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))が9J/g~30J/g
得られた粒子状の含水ゲル状架橋重合体を乾燥温度150℃~250℃で乾燥する、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法。
2.上記吸水性樹脂粉末の表面層の架橋密度を高くする表面架橋工程を更に含み、該吸水性樹脂粉末のAAP(加圧下吸水倍率)が20g/g以上となるまで表面架橋を行う、1に記載の製造方法。
3.上記吸水性樹脂粉末の表面層の架橋密度を高くする表面架橋工程を更に含み、該吸水性樹脂粉末のSFC(食塩水流れ誘導性)が10×10-7・cm・s・g-1以上となるまで表面架橋を行う、1又は2に記載の製造方法。
4.上記吸水性樹脂微粒子の添加量が10重量%以上である、1~3の何れかに記載の製造方法。
5.上記最初のゲル粉砕工程が重合工程の進行と同時に行われる、1~4の何れかに記載の製造方法。
6.上記乾燥工程に供される粒子状の含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分が10重量%~80重量%である、1~5の何れかに記載の製造方法。
7.上記乾燥工程で使用される乾燥機が通気ベルト式熱風乾燥機であり、該乾燥機における熱風の風向が通気ベルトに対して垂直方向に上向き及び/又は下向きであり、熱風の風速が0.8m/s~2.5m/sである、1~6の何れかに記載の製造方法。
8.上記吸水性樹脂微粒子の添加が表面架橋剤の存在下でも行われる、2~7の何れかに記載の製造方法。
 また、本明細書には、以下の発明も記載されている。
 1.吸水性樹脂粉末を膨潤させたときの膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を評価する評価方法であって、
(手順1)含水率が10重量%以下の吸水性樹脂粉末を、目開きが異なる2以上の篩を用いて分級し、
(手順2)上記吸水性樹脂粉末の全部又は一部を膨潤液で膨潤させて、膨潤ゲル粒子とし、
(手順3)上記膨潤ゲル粒子を、目開きが異なる2以上の篩を用いて更に分級し、各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合を求め、
(手順4)上記手順2に供する吸水性樹脂粉末の重量又は体積、及び、上記手順3で得られる膨潤ゲル粒子の重量又は体積から膨潤倍率を算出し、
(手順5)上記膨潤倍率に基づいて、手順1で使用した篩の目開きを手順3での篩の目開きに、又は、手順3で使用した篩の目開きを手順1での篩の目開きに、それぞれ換算し、(手順6)上記手順5にて換算された篩の目開きと、上記手順3で得られた各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合とのプロットから、膨潤ゲル粒子の崩壊率を求める、
ことを特徴とする評価方法。
 2.上記手順2で膨潤させる吸水性樹脂粉末は、粒子径が150μm以上850μm未満である粒子を90重量%以上含む、1に記載の評価方法。
 3.上記手順2で膨潤させる吸水性樹脂粉末は、上記手順1で、分級により分別された吸水性樹脂粉末である、1又は2に記載の評価方法。
 4.上記手順1において、粒子径が300μm未満である微粒子を吸水性樹脂粉末から除去する、1~3の何れかに記載の評価方法。
 5.上記手順2において、使用される膨潤液が0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液である、1~4の何れかに記載の評価方法。
 6.上記手順2において、吸水性樹脂粉末の膨潤時間が30分間以上である、1~5の何れかに記載の評価方法。
 7.上記手順3において、目開き300μm以下の篩を少なくとも1つ以上用いて分級する、1~6の何れかに記載の評価方法。
 8.上記手順1及び手順3の少なくとも何れかにおいて、1枚あたりの篩の面積に対する膨潤ゲル粒子の投入量が、0.01~40kg/mである、1~7の何れかに記載の評価方法。
 9.上記手順3が、湿式分級により行われる、1~8の何れかに記載の評価方法。
 10.上記手順1及び手順3の少なくとも何れかの分級効率が90%以上である、1~9の何れかに記載の評価方法。
 11.上記膨潤ゲル粒子の重量を測定する前に隙間水を除去する、1~10の何れかに記載の評価方法。
 以下、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されて解釈されるものではない。また、本発明の特許請求の範囲や実施例に記載の諸物性は、特に記載のない限り、室温(20℃~25℃)、湿度50%RHの条件下で、EDANA法及び以下の測定法に従って求めた。更に、実施例及び比較例に提示される電気機器は、200V又は100V、60Hzの電源を使用した。なお、便宜上「リットル」を「L」、「重量%」を「wt%」と記載することがある。
 (a)ボルテックス法による吸水時間(Vortex)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末のボルテックス法による吸水時間(Vortex)は、JIS K7224で規定される「高吸水性樹脂の吸水速度試験法」に準拠して測定した。
 (b)自由膨潤速度(FSR)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末の自由膨潤速度(FSR)は、国際公開第2009/016055号に開示されたFSR試験方法に準拠して測定した。
 (c)膨潤時ゲル粒子崩壊率の測定
 本測定は、吸水性樹脂粉末が吸液し、膨潤した際に粒子の割れなどによって発生する、微粒子の量を定量化することを目的としたものである。
 吸水性樹脂粉末3gを目開き850μm及び150μmのJIS標準篩で分級(JIS標準篩は直径80mm、高さ20mmのものを使用、ロータップ型ふるい振盪機、商品名:「ES-65型ふるい振盪機」、株式会社飯田製作所製にて5分間ふるい操作を行う)し、850μmの目開きの上に残留した粒子及び150μmの目開きを通過した微粒子を除去した。除去後の吸水性樹脂粉末の重量を測定(この重量をaとする)した後、1Lの0.9重量%塩化ナトリウム水溶液中に投入し、そのまま1時間静置した。1時間後、膨潤した粒子をあらかじめ準備した、湿式粒度測定用の篩(Retsch社製試験篩、直径200mm、高さ50mm、を上から順に次の目開きのふるいを重ねたもの、目開き710μm、600μm、425μm、300μm、150μm、75μm、最下段には通過してきた液があふれないよう十分な容量のあるバットを配置した。なお、目開きは吸水性樹脂粉末の膨潤倍率などによって、適宜調整されるべきである。)上に塩化ナトリウム水溶液ごと投入する。容器内に残留したゲル粒子は0.9重量%塩化ナトリウム水溶液で洗い流し、全量をふるいに投入する。次に、以下の湿式分級操作を実施する。
 湿式分級操作:通過した塩化ナトリウム水溶液を容器にて回収(少なくとも600mL以上)し、再度最上段の篩上に散布する。この作業を10回繰り返す。その後、最上段の篩を取り外し、ゲル粒子間及び篩に残留している塩化ナトリウム水溶液を篩の下面側からキムタオルワイパー(日本製紙クレシア株式会社製)にてよく拭き取り、篩上に残留したゲル粒子及び篩の合計重量を測定する。この重量から予め測定しておいた篩の重量を差し引くことで、篩上に残留したゲル粒子の重量とする。
 上記の湿式分級操作を上から順に各目開きのふるいごとに行い、各目開きの篩上に残留したゲル粒子の重量wを測定する。すべての篩上に残留したゲル粒子の総重量を計算する(この重量をZgとする)。
 各目開きの篩上に残留したゲル粒子の割合Y(%)を下記の式から求める。
 Y(%)=w/Z×100
 次に、以下の式から本測定における0.9重量%塩化ナトリウム水溶液での膨潤倍率αを求める。
 α(g/g)=Z/a
 次に、膨潤したゲル粒子の大きさを膨潤前の粒子径に換算するために、以下の式で各ふるいの目開きの大きさxから膨潤前の粒子径相当の目開きXを計算する。
 X(μm)=x/α(1/3)
 上記で求めた各篩のX及びYから求められる、各篩を通過した粒子の割合をグラフにプロット(各篩を通過した粒子の割合は積算プロットする。すなわち、その篩を通過した粒子の全量をプロットする。)し、プロット上の180μmに相当する通過粒子割合を求める(上記Xの値において、180μmより小さい篩と大きい篩に相当する2点間の直線式から180μmに相当する通過粒子割合をもとめる)。吸水性樹脂粉末から150μmよりも小さい粒子径を除去したが、ここで150μmではなく180μmとしているのは、乾式分級と湿式分級では分級効率が異なるためである。こうして求めた、180μmに相当する通過粒子割合を膨潤時ゲル粒子崩壊率(%)とした。
 (d)内部気泡率
 本発明に係る吸水性樹脂粉末の内部気泡率は、以下の手法により測定した。即ち、下記(見かけ密度)に記載した方法で測定した見かけ密度(これをρ1(単位:g/cm)とする)、及び下記(真密度)に記載した方法で測定した真密度(これをρ2(単位:g/cm)とする)を用いて、下記式(11)に従って、吸水性樹脂粉末の内部気泡率を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 (見かけ密度)
 吸水性樹脂粉末の水分を除去した後、所定重量の吸水性樹脂粉末について樹脂内部に存在する外部に繋がっていない空間(独立気泡)を含んだ体積から求めた見かけ密度を、乾式密度計を用いて測定した。
 具体的には、まず、底面の直径が約5cmのアルミカップに吸水性樹脂粉末6.0gを量り取った後、180℃の無風乾燥機中で、当該吸水性樹脂粉末の含水率が1重量%以下となるまで3時間以上静置させ、十分に乾燥させた。乾燥後の吸水性樹脂粉末5.00gについて、乾式自動密度計(AccuPycII 1340TC-10CC、株式会社島津製作所製/キャリアガス:ヘリウム)を用いて見かけ密度(単位:g/cm)を測定した。測定値が連続して5回以上同一となるまで測定を繰り返した。
 (真密度)
 吸水性樹脂内部に存在する独立気泡の径は通常1~300μmであるが、粉砕時には、独立気泡に近い部分から優先的に粉砕される。そこで、粒度が45μm未満となるまで吸水性樹脂粉末を粉砕すると、得られた吸水性樹脂粉末には独立気泡がほとんど含まれない。従って、45μm未満まで粉砕された吸水性樹脂粉末の乾式密度を真密度として評価した。
 即ち、ボールミルポット(株式会社テラオカ製、型番No.90/内寸:直径80mm、高さ75mm、外寸:直径90mm、高さ110mm)に吸水性樹脂粉末15.0g及び円柱状磁製ボール(径13mm、長さ13mm)400gを入れた後、60Hzで2時間稼動させることにより、目開き45μmのJIS標準篩を通過する(粒度が45μm未満の)吸水性樹脂を得た。当該粒度が45μm未満の吸水性樹脂粉末6.0gについて、上記「(d)見かけ密度」と同様に180℃にて3時間以上乾燥させた後、乾式密度を測定した。得られた測定値を本発明でいう「真密度」とした。
 (e)加圧下吸水倍率(AAP)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末の加圧下吸水倍率(AAP)は、ERT442.2-02に準拠して測定した。なお、本発明では、荷重条件を2.06kPa(0.3psi、21g/cm)から4.83kPa(0.7psi、49g/cm)に変更して測定した。
 (f)食塩水流れ誘導性(SFC)
 本発明に係る吸水性樹脂粉末の食塩水流れ誘導性(SFC)は、米国特許第5669894号に開示されたSFC試験方法に準拠して測定した。
 (g)遠心分離機保持容量(CRC)及びゲルCRC
 本発明に係る吸水性樹脂粉末の遠心分離機保持容量(CRC)は、ERT441.2-02に準拠して測定した。即ち、吸水性樹脂粉末0.200gを秤量し、不職布製の袋(大きさ:60mm×60mm)に均一に入れてヒートシールした後、25℃±3℃に調温した0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液1000mL中に浸漬した。30分経過後、袋を引き上げ、遠心分離機(株式会社コクサン社製遠心機、形式:H-122)を用いて、250G、3分間の条件で脱水した。
 その後、袋の重量W1(g)を測定した。同様の操作を、吸水性樹脂粉末を入れずに行い、そのときの袋の重量W2(g)を測定した。次式(4)にしたがってCRCを算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 また、含水ゲル状架橋重合体のCRC(以下、「ゲルCRC」と称する)は、以下の手法により測定した。即ち、ゲルCRCは、試料として含水ゲル状架橋重合体0.4gを用い、浸漬時間を30分間から24時間に変更した以外は上記と同様の操作を行った。更に、別途、含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分を測定し、上記0.4gの含水ゲル状架橋重合体中の吸水性樹脂の重量を求め、次式(5)に従ってゲルCRCを算出した。なお、1サンプルにつき5回測定し、その平均値を採用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 なお、ここで、
msi:測定前の含水ゲル状架橋重合体の重量(g)
mb:自由膨潤して水切り後のBlank(不織布のみ)の重量(g)
mwi:自由膨潤して水切り後の含水ゲル状架橋重合体の重量(g)
Wn;含水ゲル状架橋重合体の固形分(重量%)
である。
 (h)含水率/樹脂固形分
 本発明に係る吸水性樹脂粉末の含水率は、ERT430.2-02に準拠して測定した。また、含水ゲル状架橋重合体の含水率は、試料を2g、乾燥温度を180℃、乾燥時間を16時間にそれぞれ変更した以外は、ERT430.2-02に基づいて測定した乾燥減量から算出した(単位:重量%)。なお、測定は1サンプルに付き5回行い、その平均値を採用した。
 また、上記手法で求めた含水率から、100-含水率(単位:重量%)で算出される値を、吸水性樹脂粉末又は含水ゲル状架橋重合体の、樹脂固形分とした。なお、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分は、ハサミやカッター等を使用して、ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体を、一辺が3mm以下となるように切断して試料とした。
 (i)Ext及びゲルExt
 本発明に係る吸水性樹脂粉末のExt(水可溶分)は、ERT470.2-02に準拠して測定した。即ち、容量250mLの蓋付きプラスチック容器に、吸水性樹脂1.000gと0.90重量%塩化ナトリウム水溶液200mlとを入れ、長さ3.5cm×直径6mmの円筒型スターラーで500rpm、16時間攪拌を行い、吸水性樹脂中の水可溶分を抽出した。この抽出液を濾紙(ADVANTEC東洋株式会社、品名:JIS P 3801、No.2、厚さ0.26mm、保留粒度5μm)1枚を用いて濾過し、得られた濾液50.0gを測定液とした。
 次いで、上記測定液がpH10となるまで0.1N-NaOH水溶液で滴定した後、pH2.7となるまで0.1N-HCl水溶液で滴定した。このときの滴定量([NaOH]mL、[HCl]mL)を求めた。また、同様の操作を、0.90重量%塩化ナトリウム水溶液のみに対して行い、空滴定量([bNaOH]mL、[bHCl]mL)を求めた。本発明の吸水性樹脂の場合、そのモノマーの平均分子量と上記操作により得られた滴定量から、次式(6)にしたがって、Ext(水可溶分)を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 一方、ゲルExtは、ハサミで一辺1~5mm程度に裁断した含水ゲル5.0gを用い、攪拌時間を24時間とした以外は上記と同様の操作を行った。更に、別途、含水ゲルの樹脂固形分を測定し、上記5.0gの含水ゲルの吸水性樹脂重量を求め、次式(7)に従ってゲルExtを算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 なお、ここで、
VHCl.s:溶解したポリマーを含む濾液をpH10からpH2.7にするのに必要なHCl量(ml)
VHCl.b:Blank(0.9重量%塩化ナトリウム水溶液)をpH10からpH2.7にするのに必要なHCl量(ml)
CHCl:HCl溶液の濃度(mol/l)
Mw:アクリル酸(塩)ポリマー中のモノマーユニットの平均分子量(g/mol)
(例えば、中和率73モル%の場合のMwは、88.1g/mol)
Fdil:溶解したポリマーを含む濾液の希釈度
ms:測定前の含水ゲル状架橋重合体の重量(g)
Wn:含水ゲル状架橋重合体の固形分(重量%)
である。
 (j)水可溶分の重量平均分子量
 水可溶分の重量平均分子量は、上述したExt及びゲルExtの測定操作で溶解したポリマーの重量平均分子量をGPCで測定した値であり、以下、該GPC測定について説明する。
 GPCはビスコテック社製TDA302(登録商標)を使用した。該装置は、サイズ排除クロマトグラフィー、屈折率検出器、光散乱検出器、及びキャピラリー粘度計から構成される装置である。また、測定装置及び測定条件は以下の通りとした。
 ポンプ・オートサンプラー:ビスコテック社製GPCmax
 ガードカラム:SHODEX GF-7B
 カラム:TOSOH GMPWXLを2本直列につないで使用
 検出器:ビスコテック社製TDA302(系内温度は30℃で保持)
 溶媒:リン酸2水素ナトリウム2水和物60mM・リン酸水素2ナトリウム12水和物20mM水溶液
 流速:0.5ml/min
 注入量:100μl
 装置校正はポリオキシエチレングリコール(重量平均分子量(Mw)22396、示差屈折率(dn/dc)=0.132、溶媒屈折率1.33)を標準サンプルとして用いて行った。
 被測定物質が、アクリル酸(塩)を99モル%以上含む単量体を重合して得られた吸水性樹脂である場合、分析対象となるポリマーの示差屈折率(dn/dc)を0.12として測定を行った。また、アクリル酸(塩)以外の単量体含有率が1モル%以上の共重合吸水性樹脂の場合は、その高分子に固有の溶媒中での示差屈折率(dn/dc)を測定し、その数値を用いて測定した。更に、屈折率、光散乱強度、粘度のデータ収集及び解析は、Viscotek OmniSEC3.1(登録商標)ソフトウェアで行った。屈折率及び光散乱強度から得られたデータより、重量平均分子量(Mw)を計算した。
 (k)PSD
 本発明に係る吸水性樹脂粉末のPSDは、ERT420.2-02に準拠して測定した。なお、吸水性樹脂粉末の重量平均粒子径(D50)及び粒度分布の対数標準偏差(σζ)については、欧州特許第0349240号に記載された測定方法に準拠して測定した。また、含水ゲル状架橋重合体の重量平均粒子径(D50)及び粒度分布の対数標準偏差(σζ)は、以下の方法で測定した。
 即ち、前処理として、温度20℃~25℃の含水ゲル状架橋重合体(固形分α重量%)20gを、0.08重量%のエマール20C(界面活性剤、花王株式会社製)を含む20重量%の塩化ナトリウム水溶液(以下、「エマール水溶液」と称する)500g中に添加して分散液とし、長さ50mm×直径7mmのスターラーチップを300rpmで60分間攪拌した(高さ21cm、直径8cmの円柱のポリプロピレン製 約1.14L容器を使用)。
 攪拌終了後、回転盤の上に設置したJIS標準の篩(直径21cm、篩の目開き;8mm/4mm/2mm/1mm/0.60mm/0.30mm/0.15mm/0.075mm)の中央部に、上記分散液を投入した。エマール水溶液100gを使用して全含水ゲル状架橋重合体を篩上に洗い出した後、上部からエマール水溶液6000gを、篩を手で回転させながら(20rpm)、30cmの高さからシャワー(孔72個あき、液量;6.0(L/分))を使って注水範囲(50cm2)が篩全体にいきわたるよう満遍なく注ぎ、含水ゲル状架橋重合体を分級した。分級した一段目の篩上の含水ゲル状架橋重合体を約2分間水切り後、秤量した。二段目以降の篩についても同様の操作で分級し、水切り後にそれぞれの篩の上に残留した、含水ゲル状架橋重合体を秤量した。
 各篩の上に残留した含水ゲル状架橋重合体の重量から下記式(8)より、重量%割合を算出した。水切り後の篩の目開きは下記の式(9)に従い、含水ゲル状架橋重合体の粒度分布を対数確率紙にプロットした。プロットの積算篩上%Rが50重量%に相当する粒度を、含水ゲル状架橋重合体の重量平均粒子径(D50)とした。
 また、上記プロットから、積算篩上%R=84.1%(これをX1とする)と積算篩上%R=15.9%(これをX2とする)の粒径を求め、下記の式(10)により、対数標準偏差(σζ)を求めた。σζの値が小さいほど粒度分布が狭いことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
 なお、ここで、
 X:分級、水切り後に各篩上に残留した含水ゲル状架橋重合体の重量%(%)
 w:分級、水切り後に各篩上に残留した含水ゲル状架橋重合体のそれぞれの重量(g)
 W:分級、水切り後に各篩上に残留した含水ゲル状架橋重合体の総重量(g)
 R(α):固形分α重量%の含水ゲル状架橋重合体に換算したときの篩の目開き(mm)
 r:20重量%塩化ナトリウム水溶液中で膨潤した含水ゲル状架橋重合体が分級された篩の目開き(mm)
である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
 X1はR=84.1%、X2はR=15.9%の時の、それぞれの粒度である。
 (l)ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の重合率
 ゲル粉砕前の含水ゲル状架橋重合体の重合率は、含水ゲル状架橋重合体のpH滴定から算出されるポリマー量(mol)と、残存モノマー量(mol)とから算出する。
 具体的には、pH滴定から算出されるポリマー量(mol)に関しては、上述の「Ext」(ERT470.2-02)と同様の方法を含水ゲルに適用し、単位ゲル重量あたりのモノマーユニットのモル数を算出する。次に、残存モノマー量について、前述の「Residual Monomers」(ERT410.2-02)と同様の方法によって測定し、この残存量をモノマーのモル数に換算する。上記、モノマーユニットのモル数で残存モノマーのモル数を割った値が未反応のモノマーの割合となり、1からこの値を引いた値が重合率となる。重合率は0~1の値で示されるため、100をかけて、モル%で表記する。
 (m)ゲル粒子形状保持力試験
 本発明の吸水性樹脂粉末について、そのゲル粒子形状保持力を図1に記載した測定装置200を用いて下記方法で測定した。以下、図1及び図2に示した符号も併せて記載する。
 まず、内寸が長さ401mm×幅151mm×高さ30mm、外寸が長さ411mm×幅161mm×高さ35mmのアクリル樹脂製トレー30の中央部に、吸水性樹脂粉末32を12g、均一に散布した。なお、吸水性樹脂粉末32を散布した箇所は散布部31であり、その大きさは長さ200mm×幅151mm(トレーの長手方向のそれぞれの内壁から100.5mm内側の部分)であった。また、坪量としては397g/mであった。更に、吸水性樹脂粉末32を散布する前に、静電気の発生を防止するため、静電気防止剤をトレー30に塗布したり、息を吹きかけたりする等の処理を行った。
 続いて、上記吸水性樹脂粉末32を散布した後、該吸水性樹脂32の上にトップシート33を載置した(図1)。該トップシート33は、ユニ・チャーム製の紙オムツ(商品名:マミーポコテープタイプLサイズ/2014年6月日本にて購入;パッケージ底面の番号:404088043)から取り出したものを使用した。
 上記トップシート33は、大きさが長さ39cm×幅14cmで、重量が3.3~3.6gであった。また、紙オムツの構成部材であるパルプ等が接着剤でトップシート33に付着しているため、それらを十分に除去してから、本測定に使用した。該トップシート33の載置箇所は、内壁からの距離が左右、上下それぞれで同等となるようにした。
 次に、上記トップシート33の上に金網34を載せ、更にその上にアクリル樹脂製の上蓋36を載せた。上記金網34はJIS金網を使用し、その材質はステンレス製、目開きは1.21mm(14メッシュ)、線径は0.6mmであり、大きさは長さ398mm×幅148mmであった。また、上記上蓋36は、その大きさが長さ400mm×幅150mm×厚み20mmであり、中央部に内径70mm×高さ70mmの円筒状の投入口を設置した。
 その後、図2の(a)及び(b)に示す上蓋36を載せ、その上に、図1に示すように錘37を載置した。該錘37の材質はステンレス製であり、吸水性樹脂粉末32に対して均等に荷重が掛かるように、載置した。なお、荷重としては、金網の面積に対しては9.45g/cm、吸水性樹脂粉末に対しては18.8g/cmとなるようにした。したがって、金網34、上蓋36、錘37の合計重量が5672gとなるように、錘37の重量を調整した。
 続いて、上記上蓋36に設けられた円筒状の投入口35から、0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液100gを5秒間で投入した。該塩化ナトリウム水溶液は、金網34上を拡散しながら通過し、吸水性樹脂粉末32に吸収された。
 上記塩化ナトリウム水溶液の投入は、1試験あたり3回行った。投入時機としては、1回目の投入開始から10分後に2回目を投入し、2回目の投入開始から10分後に3回目の投入を行った。
 上記3回目の投入開始から10分後に、錘37、上蓋36、金網34を取り外し、トップシート33の上から、人差し指の腹でゲル層をトレーの底面に対して垂直方向に、3秒間で、トレー30の底面に接触するまで押し込んだ。その時のゲル粒子の触感を◎、○、×の3段階で評価した。なお、ゲル層の押し込む箇所は図3に示した●印(10箇所)の箇所である。その全てにおいて、◎、○、×の評価を行い、最も多い評価をそのサンプルのゲル粒子形状保持力とした。
 ゲル粒子の触感の基準は、以下の通りである。
 ◎;粒子径2mm前後の粒子について、強い弾力性をシートから感じ取れる。
 ○;粒子径2mm前後の粒子について、弾力性が弱く、押し込んだ際に粒子が崩れる感触がある。
 ×;粒子径2mm前後の粒子の感触がない。
 [製造例1]
 国際公開第2011/126079号公報の製造例1に準拠して、含水ゲル状架橋重合体(a)を製造した。
 ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造装置として、重合工程、ゲル粉砕工程、乾燥工程、粉砕工程、分級工程、表面架橋工程、冷却工程、整粒工程、及び各工程間を連結する輸送工程から構成される連続製造装置を用意した。なお、該各工程はそれぞれ連続的に稼働する。該連続製造装置の生産能力は約3500kg/hrであり、上記各工程はそれぞれ1系列又は2系列以上であってもよい。2系列以上の場合、生産能力は各系列の合計量で示す。該連続製造装置を用いて、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末を連続的に製造した。
 先ず、アクリル酸193.3重量部、48重量%の水酸化ナトリウム水溶液64.4重量部、ポリエチレングリコールジアクリレート(平均n数:9)1.26重量部、0.1重量%のエチレンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)5ナトリウム水溶液52重量部及び脱イオン水134重量部からなる単量体水溶液(a)を調製した。
 次に、40℃に調温した上記単量体水溶液(a)を定量ポンプで送液しながら、48重量%の水酸化ナトリウム水溶液97.1重量部を連続的に供給し、ラインミキシングで混合し、混合液(a)とした。なお、このとき、中和熱によって該混合液(a)の液温は85℃まで上昇した。
 更に、4重量%の過硫酸ナトリウム水溶液8.05重量部を連続的に上記混合液(a)にラインミキシングで混合した後、両端に堰を備えた平面状の重合ベルトを有する連続重合装置に、厚さが約7.5mmとなるように連続的に供給した。その後、重合(重合時間:3分間)が連続的に行われ、帯状の含水ゲル状架橋重合体(a)を得た。該帯状の含水ゲル状架橋重合体(a)は、ゲルCRCが28.1g/g、樹脂固形分が52.1重量%、水可溶分が3.1重量%、水可溶分の重量平均分子量が21.8×10Da、重合率が99.5モル%であった。
 引き続いて、帯状の含水ゲル状架橋重合体(a)を重合ベルトの進行方向に対して幅方向に、切断長が約300mmとなるように等間隔に連続して切断し、切断された含水ゲル状架橋重合体(以下、「切断含水ゲル」と称する)(a)を得た。
 [比較例1]
 上記製造例1で得られた切断含水ゲル(a)を、先端部に直径100mm、孔径8mm、孔数54個及び厚さ10mmの多孔板が備えられたゲル粉砕装置(国際公開第2015/030129号に記載されたスクリューNo.S86-445及びバレルNo.B88-478を組み合わせた装置)に供給し、ゲル粉砕を行った。
 上記ゲル粉砕は、スクリュー回転数が96rpm、切断含水ゲル(a)の投入速度が97g/秒の条件下で実施した。また、同時に、90℃の温水を1.08g/秒で上記ゲル粉砕装置に投入した。該ゲル粉砕によって、比較粒子状含水ゲル(1)を得た。なお、比較例1におけるゲル粉砕エネルギー(GGE)は10.9J/g、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は9.9J/gであった。また、比較粒子状含水ゲル(1)は、ゲルCRCが28.5g/g、樹脂固形分が50.9重量%、水可溶分が3.7重量%、水可溶分の重量平均分子量が23.5×10Da、重量平均粒子径(D50)が725μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.93であった。
 次に、上記比較粒子状含水ゲル(1)を、ゲル粉砕の終了後1分以内に、乾燥機に配置された通気板上に散布した。このときの比較粒子状含水ゲル(1)は80℃であった。その後、185℃の熱風を30分間通気させることで比較粒子状含水ゲル(1)を乾燥させ、比較乾燥重合体(1)を得た。該熱風の平均風速は、通気板に対して垂直方向に1.0m/sであった。該熱風の風速は、定温度熱式風速計アネモマスター6162(日本カノマックス株式会社製)を用いて測定した。
 次に、温度が約60℃の上記比較乾燥重合体(1)全量を、ロールミルを用いて粉砕(粉砕工程)し、続いて、目開き710μmと175μmのJIS標準篩(JIS Z8801-1(2000))を用いて分級(分級工程)することで、不定形破砕状の比較吸水性樹脂粉末(B1)を得た。上記比較吸水性樹脂粉末(B1)は、重量平均粒子径(D50)が360μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.32、CRCが32.8g/g、水可溶分が7.8重量%、150μm通過粒子(目開き150μmの篩を通過する吸水性樹脂粉末の割合)が1.2重量%であった。
 次に、炭酸エチレン0.3重量部、プロピレングリコール0.6重量部及び脱イオン水3.0重量部からなる共有結合性表面架橋剤溶液3.9重量部を、上記比較吸水性樹脂粉末(B1)100重量部に添加して、均一となるまで混合し、比較加湿物(1)とした。その後、得られる比較吸水性樹脂粉末(P1)のCRCが26.6g/g~27.4g/gとなるように、比較加湿物(1)を208℃で約40分間、加熱処理し、比較吸水性樹脂粉末(P1)を得た。
 その後、上記比較吸水性樹脂粉末(P1)を冷却し、27.5重量%の硫酸アルミニウム水溶液(酸化アルミニウム換算で8重量%)1.17重量部、60重量%の乳酸ナトリウム水溶液0.196重量部及びプロピレングリコール0.029重量部からなるイオン結合性表面架橋剤溶液を該比較吸水性樹脂粉末(P1)に添加して、均一となるまで混合し、比較結果物(1)とした。
 その後、上記比較結果物(1)を、目開き710μmのJIS標準篩を通過するまで解砕(整粒工程)し、比較吸水性樹脂粉末(1)を得た。比較吸水性樹脂粉末(1)の諸物性を表1及び表2に示す。
 [実施例1]
 比較例1において、ゲル粉砕時に添加する温水(90℃)をシリカ分散溶液に、その添加量を1.23g/秒に、それぞれ変更した以外は、比較例1と同様の操作を行った。なお、上記シリカ分散溶液は、脱イオン水にレオロシールQS-20(アモルファスシリカ;株式会社トクヤマ製)を11.84重量%分散させた溶液であり、温度を90℃に調整した。また、上記添加量(1.23g/秒)は、シリカ固形分量が、含水ゲル量に対して0.15重量%、含水ゲルの固形分量に対して0.29重量%であった。
 なお、実施例1におけるゲル粉砕エネルギー(GGE)は12.0J/g、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は10.9J/gであった。また、粒子状含水ゲル(1)は、ゲルCRCが28.4g/g、樹脂固形分が51.1重量%、水可溶分が3.6重量%、水可溶分の重量平均分子量が23.6×10Da、重量平均粒子径(D50)が720μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.91であった。
 また、実施例1で得られた吸水性樹脂粉末(B1)は、重量平均粒子径(D50)が362μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.32、CRCが32.7g/g、水可溶分が7.7重量%、150μm通過粒子(目開き150μmの篩を通過する吸水性樹脂粉末の割合)が1.1重量%であった。
 また、最終的に得られた吸水性樹脂粉末(1)の諸物性を表1及び表2に示す。
 [実施例2]
 比較例1において、ゲル粉砕時に添加する温水(90℃)をハイドロタルサイト分散溶液に、その添加量を1.23g/秒に、それぞれ変更した以外は、比較例1と同様の操作を行った。なお、上記ハイドロタルサイト分散溶液は、脱イオン水にハイドロタルサイト(製品名:DHT-6、協和化学工業株式会社製、MgAl(OH)16CO・4HO[一般式(1)のx=0.25、m=0.50]、体積平均粒子径0.5μm)を11.84重量%分散させた溶液であり、温度を90℃に調整した。また、上記添加量(1.23g/秒)は、ハイドロタルサイト固形分量が、含水ゲル量に対して0.15重量%、含水ゲルの固形分量に対して0.29重量%であった。
 なお、実施例2におけるゲル粉砕エネルギー(GGE)は11.8J/g、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は10.7J/gであった。また、粒子状含水ゲル(2)は、ゲルCRCが28.4g/g、樹脂固形分が51.0重量%、水可溶分が3.6重量%、水可溶分の重量平均分子量が23.6×10Da、重量平均粒子径(D50)が715μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.91であった。
 また、実施例2で得られた吸水性樹脂粉末(B2)は、重量平均粒子径(D50)が361μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.32、CRCが32.7g/g、水可溶分が7.7重量%、150μm通過粒子(目開き150μmの篩を通過する吸水性樹脂粉末の割合)が1.1重量%であった。
 また、最終的に得られた吸水性樹脂粉末(2)の諸物性を表1及び表2に示す。
 [製造例2]
 製造例1において、ポリエチレングリコールジアクリレート(平均n数:9)を1.26重量部から0.84重量部に変更した以外は、製造例1と同様の操作を行った。
 製造例2で得られた帯状の含水ゲル状架橋重合体(b)は、ゲルCRCが31.1g/g、樹脂固形分が52.1重量%、水可溶分が4.1重量%、水可溶分の重量平均分子量が25.8×10Da、重合率が99.4モル%であった。
 引き続いて、帯状の含水ゲル状架橋重合体(b)を重合ベルトの進行方向に対して幅方向に、切断長が約300mmとなるように等間隔に連続して切断し、切断含水ゲル(b)を得た。
 [比較例2]
 製造例2で得られた切断含水ゲル(b)を用いて、比較例1と同様の操作を行った。
 ただし、乾燥重合体を粉砕した後に使用するJIS標準篩の目開きを710μmから850μmに変更し、共有結合性表面架橋剤の炭酸エチレンを1,3-プロパンジオールに、それぞれ変更した。
 なお、比較例2におけるゲル粉砕エネルギー(GGE)は12.9J/g、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は11.8J/gであった。また、比較粒子状含水ゲル(2)は、ゲルCRCが31.5g/g、樹脂固形分が50.9重量%、水可溶分が4.8重量%、水可溶分の重量平均分子量が28.0×10Da、重量平均粒子径(D50)が850μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.96であった。
 また、比較例2で得られた比較吸水性樹脂粉末(B2)は、重量平均粒子径(D50)が440μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.36、CRCが37.1g/g、水可溶分が9.3重量%、150μm通過粒子(目開き150μmの篩を通過する吸水性樹脂粉末の割合)が0.4重量%であった。
 また、最終的に得られた比較吸水性樹脂粉末(2)の諸物性を表1及び表2に示す。
 [実施例3]
 比較例2において、ゲル粉砕時に添加する温水(90℃)をシリカ分散溶液に、その添加量を1.23g/秒に、それぞれ変更した以外は、比較例2と同様の操作を行った。なお、上記シリカ分散溶液は、脱イオン水にレオロシールQS-20(アモルファスシリカ;株式会社トクヤマ製)を11.84重量%分散させた溶液であり、温度を90℃に調整した。また、上記添加量(1.23g/秒)は、シリカ固形分量が、含水ゲル量に対して0.15重量%、含水ゲルの固形分量に対して0.29重量%であった。
 なお、実施例3におけるゲル粉砕エネルギー(GGE)は13.3J/g、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は12.1J/gであった。また、粒子状含水ゲル(3)は、ゲルCRCが31.4g/g、樹脂固形分が51.0重量%、水可溶分が4.7重量%、水可溶分の重量平均分子量が28.2×10Da、重量平均粒子径(D50)が830μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.96であった。
 また、実施例3で得られた吸水性樹脂粉末(B3)は、重量平均粒子径(D50)が439μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.36、CRCが36.9g/g、水可溶分が9.1重量%、150μm通過粒子(目開き150μmの篩を通過する吸水性樹脂粉末の割合)が0.3重量%であった。
 また、最終的に得られた吸水性樹脂粉末(3)の諸物性を表1及び表2に示す。
 [実施例4]
 比較例2において、ゲル粉砕時に添加する温水(90℃)をハイドロタルサイト分散溶液に、その添加量を1.23g/秒に、それぞれ変更した以外は、比較例2と同様の操作を行った。なお、上記ハイドロタルサイト分散溶液は、脱イオン水にハイドロタルサイト(製品名:DHT-6、協和化学工業株式会社製、MgAl(OH)16CO・4HO[一般式(1)のx=0.25、m=0.50]、体積平均粒子径0.5μm)を11.84重量%分散させた溶液であり、温度を90℃に調整した。また、上記添加量(1.23g/秒)は、ハイドロタルサイト固形分量が、含水ゲル量に対して0.15重量%、含水ゲルの固形分量に対して0.29重量%であった。
 なお、実施例4におけるゲル粉砕エネルギー(GGE)は13.2J/g、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は12.1J/gであった。また、粒子状含水ゲル(4)は、ゲルCRCが31.4g/g、樹脂固形分が51.0重量%、水可溶分が4.6重量%、水可溶分の重量平均分子量が28.1×10Da、重量平均粒子径(D50)が833μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.96であった。
 また、実施例4で得られた吸水性樹脂粉末(B4)は、重量平均粒子径(D50)が439μm、粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.36、CRCが36.8g/g、水可溶分が9.2重量%、150μm通過粒子(目開き150μmの篩を通過する吸水性樹脂粉末の割合)が0.3重量%であった。
 また、最終的に得られた吸水性樹脂粉末(4)の諸物性を表1及び表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
 (まとめ)
 上述した実施例及び比較例、並びに表1に示すように、無機化合物をゲル粉砕工程において添加した実施例では、無機化合物を添加しなかった比較例に比べて、加圧下吸水倍率(AAP)、通液性(SFC)、吸水速度(FSR)、吸水時間(Vortex)及び粒子崩壊率に優れた吸水性樹脂粉末が得られた。また、膨潤時ゲル粒子崩壊率に優れた吸水性樹脂粉末はゲル粒子形状保持力にも優れ、紙オムツ等の吸収性物品の使用感向上も期待できる。
 [製造例3]
 シグマ型羽根を2本有する内容積10Lのジャケット付きステンレス型双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器に、アクリル酸430.6g、37重量%のアクリル酸ナトリウム水溶液4106.5g、純水403.8g、及びポリエチレングリコールジアクリレート(分子量523)10.42g(0.09モル%)を投入し、混合することで単量体水溶液(c)とした。
 次に、上記単量体水溶液(c)を窒素ガス雰囲気下で、20分間脱気した。続いて、上記単量体水溶液(c)を攪拌しながら、10重量%の過硫酸ナトリウム水溶液26.56g及び0.1重量%のL-アスコルビン酸水溶液22.13gを添加したところ、およそ34秒後に重合が開始した。該重合は、重合温度25℃~92℃の範囲で行った。重合の開始から30分経過後に含水ゲル状架橋重合体(c)を反応器から取り出した。
 なお、上記重合の進行に伴って、上記単量体水溶液(c)が重合し含水ゲル状架橋重合体(c)へと変化していくが、その際、生成した含水ゲル状架橋重合体(c)はニーダーによってゲル粉砕され、粒子径が約5mm以下に細分化されていた。
 次に、上記細分化された含水ゲル状架橋重合体(c)を50メッシュ(目開き300μm)の金網(通気板)上に広げて載せ、180℃の熱風を50分間通気させることで粒子状含水ゲル状架橋重合体(c)を乾燥させ、乾燥重合体(c)を得た。該熱風の風向は、通気板及びゲル層に対して垂直方向に上向きであり、該熱風の平均風速は1.0m/sであった。該熱風の風速は、定温度熱式風速計アネモマスター6162(日本カノマックス株式会社製)を用いて測定した。
 次に、上記乾燥重合体(c)全量を、ロールミルを用いて粉砕(粉砕工程)し、続いて、目開き710μmと175μmのJIS標準篩(JIS Z8801-1(2000))を用いて分級(分級工程)した。上記操作によって、目開き175μmのJIS標準篩を通過した粒子を吸水性樹脂微粒子(c)として得た。
 [実施例5]
 シグマ型羽根を2本有する内容積10Lのジャケット付きステンレス型双腕型ニーダーに蓋を付けて形成した反応器に、アクリル酸430.6g、37重量%のアクリル酸ナトリウム水溶液4106.5g、純水403.8g、及びポリエチレングリコールジアクリレート(分子量523)10.42g(0.09モル%)を投入し、混合することで単量体水溶液(5)とした。
 次に、上記単量体水溶液(5)を窒素ガス雰囲気下で、20分間脱気した。続いて、上記単量体水溶液(5)を攪拌しながら、10重量%の過硫酸ナトリウム水溶液26.56g及び0.1重量%のL-アスコルビン酸水溶液22.13gを添加したところ、およそ34秒後に重合が開始した。該重合は、重合温度25℃~92℃の範囲で行った。重合の開始から20分経過後に上記製造例3で得られた吸水性樹脂微粒子(c)195gを添加した。その10分後に、含水ゲル状架橋重合体(5)を上記反応器から取り出した。
 なお、上記重合の進行に伴って、上記単量体水溶液(5)が重合し含水ゲル状架橋重合体(5)へと変化していくが、その際、生成した含水ゲル状架橋重合体(5)はニーダーによって最初のゲル粉砕が行われ、粒子径が約5mm以下に細分化されていた。
 次に、上記操作で得られた含水ゲル状架橋重合体(5)をゲル粉砕装置に供給して2回目のゲル粉砕を行った。該ゲル粉砕装置は、先端部に直径100mm、孔径6.4mm、孔数80個及び厚さ10mmの多孔板が備えられていた。なお、該ゲル粉砕におけるゲル粉砕エネルギー(GGE)は29.1J/g、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は26.8J/gであった。該ゲル粉砕によって、粒子状の含水ゲル状架橋重合体(5)を得た。
 次に、上記粒子状の含水ゲル状架橋重合体(5)を50メッシュ(目開き300μm)の金網(通気板)上に広げて載せ、180℃の熱風を50分間通気させることで粒子状含水ゲル状架橋重合体(5)を乾燥させ、乾燥重合体(5)を得た。該熱風の風向は、通気板及びゲル層に対して垂直方向に上向きであり、該熱風の平均風速は1.0m/sであった。該熱風の風速は、定温度熱式風速計アネモマスター6162(日本カノマックス株式会社製)を用いて測定した。
 次に、上記乾燥重合体(5)全量を、ロールミルを用いて粉砕(粉砕工程)し、続いて、目開き710μmと175μmのJIS標準篩(JIS Z8801-1(2000))を用いて分級(分級工程)した。上記操作によって、粒子径が175μm以上710μm未満である不定形破砕状の吸水性樹脂粉末(B5)を得た。
 次に、炭酸エチレン0.3重量部、プロピレングリコール0.6重量部及び脱イオン水3.0重量部からなる共有結合性表面架橋剤溶液3.9重量部を、上記吸水性樹脂粉末(B5)100重量部に添加して、均一となるまで混合し、加湿混合物(5)とした。その後、得られる吸水性樹脂粉末(P5)のCRCが26.6g/g~27.4g/gとなるように、加湿混合物(5)を208℃で約40分間、加熱処理し、吸水性樹脂粉末(P5)を得た。
 その後、上記吸水性樹脂粉末(P5)を冷却し、27.5重量%の硫酸アルミニウム水溶液(酸化アルミニウム換算で8重量%)1.17重量部、60重量%の乳酸ナトリウム水溶液0.196重量部及びプロピレングリコール0.029重量部からなるイオン結合性表面架橋剤溶液を該吸水性樹脂粉末(P5)に添加して、均一となるまで混合し、結果物(5)を得た。
 その後、上記結果物(5)を、目開き710μmのJIS標準篩を通過するまで解砕(整粒工程)し、吸水性樹脂粉末(5)を得た。吸水性樹脂粉末(5)の諸物性を表3に示す。
 [実施例6]
 実施例5において、ゲル粉砕装置の多孔板を、直径100mm、孔径12.5mm、孔数18個及び厚さ10mmの多孔板に変更した以外は、実施例5と同様の操作を行った。最終的に得られた吸水性樹脂粉末(6)の諸物性を表3に示す。また、実施例6でのゲル粉砕エネルギー(GGE)は20.4J/g、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は18.7J/gであった。
 [比較例3]
 実施例5において、ゲル粉砕装置の多孔板を、直径100mm、孔径4.8mm、孔数12個及び厚さ10mmの多孔板に変更した以外は、実施例5と同様の操作を行った。最終的に得られた比較吸水性樹脂粉末(3)の諸物性を表3に示す。また、比較例3でのゲル粉砕エネルギー(GGE)は40.0J/g、ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))は37.0J/gであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 (まとめ)
 上述した実施例及び比較例に示すように、本願の実施例では、比較例に比べて、加圧下吸水倍率(AAP)、通液性(SFC)及び粒子崩壊率に優れた吸水性樹脂粉末が得られた。
 また、上述した表1及び表3に示すように、本発明の評価方法により、吸水性樹脂粉末を膨潤させたときの膨潤ゲル粒子の崩壊の程度の一例として、吸水性樹脂の膨潤時のゲル粒子崩壊率が測定できることが確認された。また、膨潤時ゲル粒子崩壊率が低い場合には通液性が高いことが確認された。また、膨潤時ゲル粒子崩壊率に優れた吸水性樹脂粉末はゲル粒子形状保持力にも優れ、紙オムツ等の吸収性物品の使用感触向上も期待できる。
 本発明に係る吸水性樹脂粉末は、特に優れた加圧下吸水倍率、吸水速度、通液性を示すので、紙オムツ等の吸収性物品の吸水体に使用された際に、液の取り込み性に優れ、液のモレや吸液後の液の戻り量を低減することができる。
 また、本発明に係る評価方法は、吸水性樹脂粉末を膨潤させたときの膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を評価することができる。更に本発明により、膨潤ゲル粒子の崩壊の程度を指標として特定の機能を有する吸水性樹脂を設計するなどの、より高度な製品設計が可能となる。
 それゆえ、本発明に係る吸水性樹脂粉末は、紙オムツ、生理用ナプキン及び医療用保血剤等の吸収性物品に有用である。また、ペット尿吸収剤、携帯トイレの尿ゲル化剤及び青果物等の鮮度保持剤、肉類及び魚介類のドリップ吸収剤、保冷剤、使い捨てカイロ、電池用ゲル化剤、植物や土壌等の保水剤、結露防止剤、止水剤やパッキング剤、並びに人工雪等の種々の用途にも使用できる。
 30 トレー
 31 散布部
 32 吸水性樹脂粉末
 33 トップシート
 34 金網
 35 投入口
 36 上蓋
 37 錘
200 ゲル粒子形状保持力測定装置

Claims (26)

  1.  ポリアクリル酸(塩)を主成分とする吸水性樹脂粉末であって、以下の(1)~(4)の各物性を満たすことを特徴とする、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末:
     (1)ボルテックス法による吸水時間(Vortex)が42秒以下、又は、自由膨潤速度(FSR)が0.28g/(g・s)以上、
     (2)粒度が150μm以上850μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が90重量%以上、
     (3)膨潤時ゲル粒子崩壊率が10重量%以下、
     (4)下記式で規定される内部気泡率が0.1%~2.5%、
     内部気泡率(%)=(真密度-見かけ密度)/真密度×100。
  2.  以下の(5)~(9)の各物性の何れか1つ以上を更に満たすことを特徴とする、請求項1に記載のポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末:
     (5)加圧下吸水倍率(AAP)が20g/g以上、
     (6)食塩水流れ誘導性(SFC)が10×10-7・cm・s・g-1以上、
     (7)粒度が150μm未満である吸水性樹脂粉末の割合が5重量%以下、
     (8)粒度が850μm以上である吸水性樹脂粉末の割合が5重量%以下、
     (9)遠心分離機保持容量(CRC)が10g/g以上。
  3.  上記吸水性樹脂粉末が、共有結合性表面架橋剤により表面架橋されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載のポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末。
  4.  上記吸水性樹脂粉末の粒子内部に、無機化合物が存在する粒子が含まれることを特徴とする、請求項1~3の何れか1項に記載のポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末。
  5.  上記無機化合物が粒子状の無機粒子であり、該無機粒子が多価金属塩であることを特徴とする、請求項4に記載のポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末。
  6.  アクリル酸(塩)系単量体水溶液の重合工程と、重合中又は重合後の含水ゲル状架橋重合体のゲル粉砕工程と、ゲル粉砕後の乾燥工程とを含む、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法であって、
     上記ゲル粉砕工程において、樹脂固形分が10重量%以上80重量%以下の含水ゲル状架橋重合体に、無機化合物及び/又は吸水性樹脂微粒子を添加するとともに、下記(1)~(2):
    (1)ゲル粉砕エネルギー(GGE)が18J/g~60J/g、
    (2)ゲル粉砕エネルギー(2)(GGE(2))が9J/g~40J/g、
    の少なくとも一つを満たすゲル粉砕を行った後、
     上記乾燥工程において、上記ゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲル状架橋重合体を、乾燥機を用いて150℃~250℃の乾燥温度で乾燥することを特徴とする、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の製造方法。
  7.  上記ゲル粉砕工程が下記(3)~(5)の条件の何れか1つ以上を更に満たすことを特徴とする、請求項6に記載の製造方法:
     (3)含水ゲル状架橋重合体の水可溶分の重量平均分子量の増加量が10000Da~500000Da、
     (4)得られる粒子状含水ゲル状架橋重合体の重量平均粒子径(D50)が350μm~2000μm、
     (5)得られる粒子状含水ゲル状架橋重合体の粒度分布の対数標準偏差(σζ)が0.2~1.0。
  8.  上記ゲル粉砕工程が2回以上実施されており、最初のゲル粉砕工程が上記重合工程が行われる装置と同一の装置で、かつ、重合工程と同時に行われ、
     上記無機化合物及び/又は吸水性樹脂微粒子の添加が、最初のゲル粉砕工程の期間中及び/又は2回目以降のゲル粉砕工程の期間中で行われることを特徴とする、請求項6又は7に記載の製造方法。
  9.  上記無機化合物が粒子状の無機粒子であり、該無機粒子が、鉱産物、多価金属塩、多価金属酸化物、多価金属水酸化物、酸化物複合体、ハイドロタルサイト様化合物、又はこれらの2種以上の組合せであり、上記無機粒子は水溶液又は水分散液として添加されることを特徴とする、請求項6~8の何れか1項に記載の製造方法。
  10.  上記吸水性樹脂微粒子の添加量が10重量%以上であることを特徴とする、請求項6~9の何れか1項に記載の製造方法。
  11.  ゲル粉砕される上記含水ゲル状架橋重合体の含水率が20重量%~90重量%であり、かつ、ゲル粉砕される上記含水ゲル状架橋重合体の重合率が90モル%~99.5モル%である、請求項6~10の何れか1項に記載の製造方法。
  12.  上記乾燥工程に供される粒子状含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分が10重量%~80重量%であり、
     上記乾燥工程で使用される乾燥機が通気ベルト式熱風乾燥機であり、該乾燥機における熱風の風向が通気ベルトに対して垂直方向に上向き及び/又は下向きであり、熱風の平均風速が0.8m/s~2.5m/sであることを特徴とする、請求項6~11の何れか1項に記載の製造方法。
  13.  上記ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂粉末の表面層の架橋密度を高くする表面架橋工程を更に含み、下記(a)及び/又は下記(b)となるまで、表面架橋を実施することを特徴とする、請求項6~12の何れか1項に記載の製造方法:
     (a)吸水性樹脂粉末の加圧下吸水倍率(AAP)が20g/g以上
     (b)吸水性樹脂粉末の食塩水流れ誘導性(SFC)が10×10-7・cm・s・g-1以上。
  14.  上記吸水性樹脂微粒子の添加が表面架橋剤の存在下でも行われることを特徴とする、請求項6~13の何れか1項に記載の製造方法。
  15.  吸水性樹脂粉末の膨潤ゲル粒子崩壊率の評価方法:
    (手順1)含水率が10重量%以下の吸水性樹脂粉末を、目開きが異なる2以上の篩を用いて分級し、
    (手順2)上記吸水性樹脂粉末の全部又は一部を膨潤液で膨潤させて、膨潤ゲル粒子とし、
    (手順3)上記膨潤ゲル粒子を、目開きが異なる2以上の篩を用いて更に分級し、各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合を求め、
    (手順4)上記手順2に供する吸水性樹脂粉末の重量又は体積、及び、上記手順3で得られる膨潤ゲル粒子の重量又は体積から膨潤倍率を算出し、
    (手順5)上記膨潤倍率に基づいて、手順1で使用した篩の目開きを手順3での篩の目開きに、又は、手順3で使用した篩の目開きを手順1での篩の目開きに、それぞれ換算し、
    (手順6)上記手順5にて換算された篩の目開きと、上記手順3で得られた各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合とのプロットから、膨潤ゲル粒子の崩壊率を求める。
  16.  上記(手順1)では、粒度が150μm以上850μm未満になるように吸水性樹脂粉末を分級し、
     上記(手順2)では、粒度を150μm以上850μm未満に分級した吸水性樹脂粉末を0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液で1時間膨潤させて、膨潤ゲル粒子とし、
     上記(手順6)では、上記手順5にて換算された篩の目開きと、上記手順3で得られた各篩を通過する膨潤ゲル粒子の積算割合とをプロットしたグラフを作成し、当該グラフから特定した、乾燥分級における粒度180μm未満の粒子の重量割合(単位:重量%)から膨潤時ゲル粒子崩壊率を求めることを特徴とする、請求項15に記載の吸水性樹脂粉末の評価方法。
  17.  上記手順2で膨潤させる吸水性樹脂粉末は、粒子径が150μm以上850μm未満である粒子を90重量%以上含むことを特徴とする、請求項15に記載の評価方法。
  18.  上記手順2で膨潤させる吸水性樹脂粉末は、上記手順1で、分級により分別された吸水性樹脂粉末であることを特徴とする、請求項15~17の何れか1項に記載の評価方法。
  19.  上記手順1において、粒子径が300μm未満である微粒子を吸水性樹脂粉末から除去することを特徴とする、請求項15~18の何れか1項に記載の評価方法。
  20.  上記手順2において、使用される膨潤液が0.9重量%の塩化ナトリウム水溶液であることを特徴とする、請求項15~19の何れか1項に記載の評価方法。
  21.  上記手順2において、吸水性樹脂粉末の膨潤時間が30分間以上であることを特徴とする、請求項15
    ~20の何れか1項に記載の評価方法。
  22.  上記手順3において、目開き300μm以下の篩を少なくとも1つ以上用いて分級することを特徴とする、請求項15~21の何れか1項に記載の評価方法。
  23.  上記手順1及び手順3の少なくとも何れかにおいて、1枚あたりの篩の面積に対する膨潤ゲル粒子の投入量が、0.01kg/m~40kg/mであることを特徴とする、請求項15~22の何れか1項に記載の評価方法。
  24.  上記手順3が、湿式分級により行われることを特徴とする、請求項15~23の何れか1項に記載の評価方法。
  25.  上記手順1及び手順3の少なくとも何れかの分級効率が90%以上であることを特徴とする、請求項15~24の何れか1項に記載の評価方法。
  26.  上記膨潤ゲル粒子の重量を測定する前に隙間水を除去することを特徴とする、請求項15~25の何れか1項に記載の評価方法。
     
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