CN101790546A - 吸水性树脂的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种吸水性树脂的制造方法。在具有至少两个干燥室的连续式流化床中进行干燥。在第一干燥室中的干燥与第二干燥室或其之后的任意干燥室中的干燥之间进行粉碎而干燥。利用流化床内具有传热管的连续式流化床进行干燥。另外，第二干燥室或其之后的任意干燥室的干燥温度均高于第一干燥室，第一干燥室的干燥温度在80℃以上、200℃以下的范围内，第二干燥室或其之后的任意干燥室的干燥温度在100℃以上、220℃以下的范围内，以此进行干燥。另外，此方法按顺序包括：工序(1)，对单体水溶液进行聚合；工序(2)，将所获得的含水凝胶聚合物干燥；工序(3)，对干燥物进行粉碎、或者粉碎及分级来控制粒度；及工序(5)，对经过粒度控制的吸水性树脂粉末进行表面交联；并且在进行表面交联的工序(5)之前还包括对经过粒度控制的吸水性树脂粉末进行第二加热干燥的工序(4)。另外，在进行表面交联的工序(5)中提供的吸水性树脂的含水率(以在180℃下干燥3小时的干燥减量进行规定)设为0～3重量％。由此，能够在以低成本确保高生产性的同时，高效地获得物性良好的粒子状吸水性树脂。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸水性树脂的制造方法。更详细而言，涉及一种可凭借低成本来确保高生产性并且高效地获得物性良好的粒子状吸水性树脂的吸水性树脂的制造方法。
背景技术
吸水性树脂由于具有可吸收自身重量的数倍至数百倍的大量水性液体的性质，所以被广泛地应用于纸尿布及卫生巾、成人用失禁制品等的卫生材料，土壤用保湿剂等各种用途，生产量及消费量大。这种吸水性树脂(也称为高吸水性树脂、吸水性聚合物)例如记载在日本工业标准(JIS)K7223-1996中，另外在市售的很多参考图书中也有介绍，已为公众所知。
近年来，特别是在纸尿布及卫生巾、成人用失禁制品等卫生用品用途中，为了实现制品的薄型化，业界倾向于增加吸水性树脂的使用量，而减少纸浆纤维的使用量。由此，必须又吸水性树脂来担负以往在吸收体内由纸浆所承担的液体的流通性及扩散性这些功能。作为评价此种功能的优劣的公知指标，目前提倡采用吸水性树脂在加压下的吸水容量或液体透过性，这些指标的值越大越好。另一方面，此薄型化倾向使1个卫生用品的吸水性树脂的使用量增加，因此业界热切期望低成本的吸水性树脂。
一般而言，吸水性树脂是通过将亲水性不饱和单体进行水溶液聚合而获得含水凝胶状聚合物，再将其干燥、粉碎制成粉末状态而供于使用。所述含水凝胶状聚合物是以块状或含水凝胶粒子的凝集体的形式获得，通常使用捏合机(kneader)或绞肉机(meat chopper)等粉碎机来粗粉碎(粗破碎)成1～10mm左右的粒径。接着，将此经过粗粉碎(粗破碎)的含水凝胶干燥至固体成分的量为95重量％左右后，再利用粉碎机以重均粒径的值达到300μm以上、600μm以下的方式进行粉碎。
在干燥后的粉碎工序中，也会产生目标粒径(粒径)范围以外的粒子。因此，利用分级机将此干燥后的粉碎物进行筛分，来制备目标粒径范围的大小的粒子。结果获得粒子状吸水性树脂。所述粒子状吸水性树脂根据用途而有所不同，用于卫生用品之粒子状吸水性树脂通常优选使用粒径在150μm以上、小于850μm的范围内的粒子状吸水性树脂。
在此，干燥方法有：在静置状态下进行干燥的方法、在搅拌状态下进行干燥的方法、在振动状态下进行干燥的方法、在流动状态下进行干燥的方法、利用气流进行干燥的方法等(例如参照专利文献1～10)。
其中，专利文献1中记载有如下的粒子状吸水性树脂的制造方法：将刚聚合后的含水聚合物干燥、粉碎，对粉碎后的粒子状含水聚合物进一步进行干燥、粉碎等，从而制成制品。并且，作为第二次干燥的方法记载有如搅拌干燥法、流化床干燥法、气流干燥法等那样，一边移动材料一边使材料与热风或传热面充分接触的干燥方法。
另外，吸水性树脂通常是通过如下方式来制造：对含有亲水性单体及交联剂的水溶液进行聚合而获得含水凝胶状聚合物，将其干燥，再进行表面交联。所述含水凝胶状聚合物是以块状或含水凝胶粒子的凝集体的形式获得，通常使用捏合机或绞肉机等粉碎机来粗粉碎(粗破碎)至1～10mm左右的粒径。接着，将此经过粗粉碎(粗破碎)的含水凝胶干燥至固体成分的量达到95重量％左右。
在干燥后的粉碎工序中，是利用粉碎机以重均粒径的值达到300μm以上、600μm以下的方式进行粉碎。此时，也会产生目标粒径(粒径)范围以外的粒子。因此，利用分级机将此干燥后的粉碎物进行筛分，来制备目标粒径范围的大小的粒子。结果获得粒子状吸水性树脂。所述粒子状吸水性树脂根据用途而有所不同，用于卫生用品的粒子状吸水性树脂通常优选使用粒径在150μm以上、小于850μm的范围内的粒子状吸水性树脂。
所述吸水性树脂可经由表面交联工序，而获得用于卫生材料(卫生用品)等时所期望的在加压下吸收容量或液体透过性等物性。表面交联工序通常是指通过使所述吸水性树脂与表面交联剂或者聚合性单体进行反应，而在所述吸水性树脂的表面附近设置高交联层的工序。
迄今所研究出的表面交联技术，例如有：涉及并用表面交联剂的技术(专利文献11)、涉及将吸水性树脂与表面交联剂混合的装置的技术(专利文献12)、涉及用来使吸水性树脂与表面交联剂进行反应的加热装置的技术(专利文献13)、涉及用来使吸水性树脂与表面交联剂进行反应的加热温度的升温控制的技术(专利文献14)、涉及高含水率的吸水性树脂的表面交联处理的技术(专利文献15)等。另外，还有与通常的表面交联处理不同，不使用表面交联剂而是通过加热来进行吸水性树脂改性的技术(专利文献16、17)的例子。
另外，还提出有各种表面交联剂，已知有：恶唑啉化合物(专利文献18)、乙烯醚化合物(专利文献19)、环氧化合物(专利文献20)、环氧丙烷化合物(专利文献21)、多元醇化合物(专利文献22)、聚酰胺聚胺-表卤醇加成物(专利文献23、24)、羟基丙烯酰胺化合物(专利文献25)、恶唑烷酮化合物(专利文献26)、双恶唑烷酮化合物或聚恶唑烷酮化合物(专利文献27)、2-氧代四氢-1，3-恶唑烷化合物(专利文献28)、碳酸烷二酯化合物(专利文献29)等。另外，还已知将单体聚合而进行表面交联的技术(专利文献30)、及利用过硫酸盐等进行自由基交联的技术(专利文献31、32)。
此外，还提出了在混合表面交联剂时并用添加剂的技术，添加剂已知有：铝盐等水溶性阳离子(专利文献33、34)、碱(专利文献35)、有机酸或无机酸(专利文献36)等。另外，还已知使用特定混合机作为表面交联剂的混合机的技术(专利文献37)。
另外，关于加热工序也提出了以下技术：进行两次表面交联的技术(专利文献38)、使用多个加热处理装置的技术(专利文献39)、预先对表面交联前的吸水性树脂进行加热的技术(专利文献40、41)。
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[专利文献39]
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[专利文献40]
日本公开专利公报“日本专利特开平7-242709号公报(公开日期：1995年9月19日)”
[专利文献41]
日本公开专利公报“日本专利特开平7-224204号公报(公开日期：1995年8月22日)”
发明内容
然而，专利文献1所示的粒子状吸水性树脂的干燥方法等所述以往的干燥方法存在如下问题。
在以往的制造吸水性树脂时的干燥方法中，作为对经过粗粉碎的含水凝胶进行干燥时的过程，通常可用相对较短的时间干燥至固体成分的量约为90％，但要使固体成分的量大于90％则需要相对较长的时间，例如在多数情况下，将固体成分的量从90％干燥至95％所需的时间比所述干燥至90％的干燥时间长。这些干燥过程被认为是表示相当于所谓定率干燥期间与减率干燥期间的过程。因此，要使所得干燥物的固体成分量大于约90％时，必须延长含水凝胶在干燥机内的滞留时间，故而干燥效率相对较低。
此外，延长吸水性树脂在干燥机内的滞留时间意味着干燥机增大，不得不使生产设备大型化。生产设备的大型化会引起吸水性树脂的生产成本提高的问题。
另外，在干燥机内的滞留时间相对较长的所述以往的干燥方法，由于受到材料因加热而发生劣化的影响，导致其物性降低。为了抑制此不良影响，必须提高干燥效率，缩短滞留时间。
本发明是鉴于所述以往问题研究而成，其目的在于提供一种可凭借低成本来确保高生产性并且有效率地获得物性优异的粒子状吸水性树脂的吸水性树脂的制造方法。
本发明的吸水性树脂的制造方法是使用连续式流化床干燥机并通过下述(i)～(iv)进行干燥的吸水性树脂的制造方法。
(i)一种吸水性树脂的制造方法，其将连续式流化床干燥机用于粒子状吸水性树脂或其粒子状含水交联聚合物的加热或干燥，其特征在于：所述连续式流化床干燥机具有至少两个以上的干燥室。
(ii)一种吸水性树脂的制造方法，其将连续式流化床干燥机用于粒子状吸水性树脂或其粒子状含水交联聚合物的加热或干燥，其特征在于：将在所述连续式流化床干燥机中干燥过一次的粒子状含水交联聚合物粉碎后，进一步在此连续式流化床干燥机中进行干燥。
(iii)一种吸水性树脂的制造方法，其将连续式流化床干燥机用于粒子状吸水性树脂或其粒子状含水交联聚合物的加热或干燥，其特征在于：使用在流化床内具有传热管的连续式流化床干燥机进行干燥。
(iv)一种吸水性树脂的制造方法，其将连续式流化床干燥机用于粒子状吸水性树脂或其粒子状含水交联聚合物的加热或干燥，其特征在于：在干燥期间，使干燥后期的温度高于干燥初期的温度而进行干燥。
即，本发明的吸水性树脂的制造方法为了解决所述课题而具备如下特征：使用具有至少两个以上、优选三个以上、更优选四个以上、特别优选五个以上的干燥室的连续式流化床干燥机进行干燥。根据所述的发明，可提高干燥效率。
此外，优选使粒子状含水交联聚合物的装入量相对于干燥室的单位底面积的比率，相对于第一干燥室，在第二干燥室或其之后的任意干燥室中增加，来进行干燥。由此，本发明的吸水性树脂的制造方法可确保高生产性。另外，通过增加第二干燥室或其之后的粒子状吸水性树脂的装入量，可不增加流化床干燥机(连续式流化床干燥机)的底面积而实现装置的小型化，从而可降低吸水性树脂的制造成本。
本发明的吸水性树脂的制造方法为了解决所述课题而具备如下特征：将在连续式流化床干燥机中干燥过一次的粒子状含水交联聚合物粉碎后，进一步在连续式流化床干燥机中进行干燥。
根据所述的发明，由于是在干燥过程中进行粉碎，所以粒子状含水交联聚合物的表面积会增大，可提高粉碎后的粒子状吸水性树脂的传热速度。其结果为，本发明的吸水性树脂的制造方法可提高干燥效率。
此外，根据所述的发明，通过提高粉碎后的粒子状吸水性树脂的传热速度，缩短干燥时间，可减少由加热所引起的劣化。由此，由本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂具有优异的物性(吸水容量与可溶成分的关系等)。
另外，本发明的吸水性树脂的制造方法优选为，相对于下述含水凝胶状交联聚合物，所述粉碎前的经过干燥的粒子状含水交联聚合物的固体成分量在80重量％以上、90重量％以下的范围内。这里提到的固体成分量规定为在180℃下干燥3小时的干燥减量。此外，本发明的吸水性树脂的制造方法优选为，将重均粒径在1mm以上、5mm以下范围内的所述粉碎前的经过干燥的粒子状含水交联聚合物粉碎，使此粉碎后的粒子状含水交联聚合物的重均粒径小于1mm后，进一步在所述连续式流化床干燥机中进行干燥。此外，本发明的吸水性树脂的制造方法优选为，所述粉碎前的粒子状含水交联聚合物的干燥温度在80℃以上、200℃以下的范围内，并且此粉碎后的粒子状含水交联聚合物的干燥温度在100℃以上、220℃以下的范围内，以此进行干燥。这里提到的干燥温度规定为加热介质的温度。
本发明的吸水性树脂的制造方法具有如下特征：使用在流化床内具有传热管的连续式流化床干燥机进行干燥。另外，本发明的吸水性树脂的制造方法优选为，使用流化床的底面积相对于所述传热管的表面积的比值在3以上、20以下范围内的连续式流化床干燥机进行干燥。
根据所述的发明，通过利用流化床内的传热管对粒子状含水交联聚合物进行加热，可增加传热量，提高干燥效率及各种物性。
本发明的吸水性树脂的制造方法具有如下特征：在干燥期间，使干燥后期的温度高于干燥初期的温度而利用连续式流化床干燥机来进行干燥。
根据所述的发明，通过降低即使在相对较低的温度下水分蒸发量也较多的干燥初期的温度，并且提高水分变得难以蒸发的干燥后期的干燥温度，可进行有效率且能量损失少的干燥。由此，本发明的吸水性树脂的制造方法可提高干燥效率。
此外，根据所述的发明，由于可降低水分相对较多的干燥初期的干燥温度，所以可减少由干燥所引起的粒子状吸水性树脂的热劣化。由此，由本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂具有优异的物性。
另外，本发明的吸水性树脂的制造方法优选为，使用流化床在行进方向上的长度与宽度的比值在2以上、9以下范围内的连续式流化床干燥机进行干燥。
由此，可一边效率良好地将粒子状含水交联聚合物从连续式流化床干燥机的入口输送至出口，一边将其干燥。
另外，本发明的吸水性树脂的制造方法优选为，使用流化床的底面设置有高低差的连续式流化床干燥机进行干燥。
由此，可一边效率良好地将粒子状含水交联聚合物从连续式流化床干燥机的入口输送至出口，一边将其干燥。另外，可改变粒子状含水交联聚合物的装入量相对于干燥室的单位底面积的比率。其结果为，本发明的吸水性树脂的制造方法可提高粒子状吸水性树脂的干燥效率，降低吸水性树脂的制造成本。
此外，本发明的吸水性树脂的制造方法优选为，粒子状含水交联聚合物的固体成分量为50～90重量％的聚丙烯酸(盐)交联聚合物。利用此聚合物可最明显地发挥本申请案的效果。
另一方面，虽然目前已提供了很多所述多种表面交联剂(参照专利文献18～32)及其并用(参照专利文献11)、其混合装置(参照专利文献12、37)、表面交联的助剂(参照专利文献33～36)、其加热处理方法(参照专利文献13、14、38～41)等，但是仅凭表面交联技术，难以满足使用者对吸水性树脂在加压下吸收容量及液体透过性等物性的越来越高的要求。
另外，随着变更表面交联剂或使用新的助剂，也存在成本提高、安全性降低、其他物性降低(例如着色降低)等情况。
而且，所述方法以实验室级的小规模或分批式(批次式)进行制造时虽然表现出一定的效果，但是在工业规模(例如每单位时间内为1000kg以上)的连续生产中未表现出如小规模那样的效果。
本发明是鉴于所述以往问题研究而成，其目的在于提供一种可凭借低成本来确保高生产性并且有效率地获得物性优异的经过表面交联的吸水性树脂的吸水性树脂的制造方法。
为了解决所述课题，本发明者们进行了各种研究，结果着眼于以往未受关注的“吸水性树脂粉末的干燥对表面交联的影响”，发现表面交联前的特定干燥及低含水率会对表面交联的结果产生很大影响，从而完成了本发明。着眼于表面交联前的特定干燥及低含水率的本发明提供以下两种吸水性树脂的制造方法。
即，本发明的吸水性树脂的制造方法按顺序包括：工序(1)，对单体水溶液进行聚合；工序(2)，将由所述工序(1)所获得的含水凝胶聚合物干燥；工序(3)，将由所述工序(2)所获得的干燥物粉碎、或者粉碎及分级来控制粒度；及工序(5)，对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行表面交联；所述制造方法的特征在于：在进行所述表面交联的工序(5)之前，包括对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行第二加热干燥的工序(4)。
另外，本发明的吸水性树脂的制造方法按顺序包括：工序(1)，对单体水溶液进行聚合；工序(2)，将由所述工序(1)所获得的含水凝胶聚合物干燥；工序(3)，将由所述工序(2)所获得的干燥物粉碎、或者粉碎及分级来控制粒度；及工序(5)，对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行表面交联；此制造方法的特征在于：供于进行所述表面交联的工序(5)的吸水性树脂的含水率(以在180℃下干燥3小时的干燥减量进行规定)为0～3重量％。
根据所述的发明，在吸水性树脂的表面交联中，可不变更表面交联剂或不使用新的助剂，而提高表面交联后的吸水性树脂的物性(例如加压下吸收容量AAP、液体渗透性SFC(Saline Flow Conductivity，生理盐水诱导性)等)。另外，以往生产工序的规模提高会伴随物性的降低，但根据所述的发明，即使连续生产或规模提高，物性也几乎不会降低。
本发明的其他目的、特征及优点通过以下所记载的内容而充分了解。另外，本发明的优点可通过参照附图的以下说明而明了。
附图说明
图1是本发明的包含四个干燥室的流化床干燥机的剖面图。
图2是以往的包含一个干燥室的流化床干燥机的剖面图。
图3是实施例2的流化床干燥机沿着水平方向的剖面图。
[附图标记说明]
1-流化床干燥机(连续式流化床干燥机)
10-投入口
11-粒子状含水交联聚合物
12-排出口
13-热风
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明，但本发明的范围并不受这些说明的限制，也可在无损本发明主旨的范围内进行适当变更而实施。具体而言，本发明并不限定为下述各实施方式，可在权利要求所示的范围内进行各种变更，将不同实施方式各自所公开的技术手段适当组合而获得的实施方式也包括在本发明的技术范围内。此外，在本说明书中，将“质量”与“重量”视为同义。
[实施方式1]
以下，对本发明的一个实施方式进行说明。
(I)粒子状吸水性树脂
(A)聚丙烯酸盐系吸水性树脂
通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的吸水性树脂可广泛应用于各种高分子结构，最适合的是聚丙烯酸盐系吸水性树脂，优选为重复单元中(交联剂除外)含有30～100摩尔％、优选为50～100摩尔％、更优选为70～100摩尔％、特别优选为90～100摩尔％的丙烯酸(盐)的水膨胀性、水不溶性交联剂聚合物。此外，水膨胀性是指下述吸水容量(GV，Gel Volume)为5g/g以上，进而为10g/g以上。另外，水不溶性是指下述水可溶成分为50％以下，进而为30％以下，特别是20％以下。
作为聚合物重复单元的丙烯酸盐或者丙烯酸基，是在0～100摩尔％、优选为20～100摩尔％、更优选为50～99摩尔％、更优选为60～90摩尔％的范围内中和成一价盐、优选为碱金属盐或者铵盐、更优选为碱金属盐、特别优选为钠盐。
可使用的不饱和单体为：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸(酐)、富马酸、丁烯酸、衣康酸、乙烯磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰氧基烷磺酸、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等亲水性单体类，以及这些单体的盐。这些单体中，例如可单独使用丙烯酸，或将丙烯酸与丙烯酸以外的单体并用，或仅由丙烯酸以外的单体来适当地获得吸水性树脂。
从吸水性树脂的物性(吸水容量及可溶成分的量、残存单体、液体渗透性等)观点考虑，所述不饱和单体中优选丙烯酸及/或其盐。在使用丙烯酸及/或其盐作为不饱和单体的情况下，最优选使用由1～50摩尔％的丙烯酸与50～99％的丙烯酸碱金属盐组成的丙烯酸(盐)。
可使用的交联剂例如可例示：N，N′-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚氧乙烯)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(β-丙烯酰基氧基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(β-丙烯酰基氧基丙酸酯)、聚(甲基)丙烯酰氧基烷烃等分子内具有至少两个聚合性双键的化合物；聚缩水甘油醚(乙二醇二缩水甘油醚)、多元醇(乙二醇、聚乙二醇、甘油、山梨醇)等可与羧基进行反应而形成共价键的化合物的1种或2种以上。
在使用交联剂的情况下，考虑到所获得的吸水性树脂的吸水特性等，优选为必须使用分子内具有至少两个聚合性双键的化合物。另外从物性方面考虑，相对于所述单体，交联剂的使用量为0.0001～5摩尔％、优选为0.005～2摩尔％的范围。
这些单体通常在水溶液中进行聚合，其单体浓度通常为10～90重量％、优选为20～80重量％、更优选为30～70重量％、特别优选为40～60重量％的范围。另外，水溶液中也可相对于所述单体而并用0～30重量％的表面活性剂、聚丙烯酸(盐)或其交联体(吸水性树脂)、淀粉、聚乙烯醇等高分子化合物，各种螯合剂，各种添加剂等。此外，本申请案中提到的水溶液还包括超过饱和浓度的分散液，但优选在饱和浓度以下进行聚合。
(B)聚合工序
本发明的吸水性树脂是通过将所述不饱和单体进行交联聚合，获得含水交联聚合物而制造。从性能方面或容易控制聚合的方面考虑，聚合方法通常采用喷雾聚合、滴加聚合、水溶液聚合或反相悬浮聚合来进行。
从进一步发挥本发明的效果方面考虑，优选采用水溶液聚合或反相悬浮聚合，更优选水溶液聚合、更优选连续水溶液聚合、特别优选连续带式聚合或者连续捏合机聚合。从物性及干燥效率的观点考虑，优选利用所述聚合时的聚合热使聚合溶剂的至少一部分挥发，例如在聚合前后，使固体成分上升0.1重量％以上、优选为1～40重量％、更优选为2～30重量％、特别优选为3～20重量％左右即可。固体成分量的上升是根据聚合时的温度(例如在沸点下聚合)、气流或形状(聚合凝胶的粒径或片体厚度)等适当决定。
这些聚合也可在空气环境下实施，但通常在氮气或氩气等惰性气体环境下，例如氧浓度为1％以下的环境下进行。另外，单体成分优选在利用惰性气体充分地置换其溶解氧而使氧浓度小于1ppm后，再用于聚合。
反相悬浮聚合是指使单体水溶液悬浮在疏水性有机溶剂中的聚合方法，例如在美国专利4093776号、美国专利4367323号、美国专利4446261号、美国专利4683274号、美国专利5244735号等美国专利中有记载。另一方面，水溶液聚合是不使用分散溶剂而对单体水溶液进行聚合的方法，例如在美国专利4625001号、美国专利4873299号、美国专利4286082号、美国专利4973632号、美国专利4985518号、美国专利5124416号、美国专利5250640号、美国专利5264495号、美国专利5145906号、美国专利5380808号等美国专利，欧洲专利0811636号、欧洲专利0955086号、欧洲专利0922717号、欧洲专利1178059号等欧洲专利中有记载。此外，在聚合时，本发明也可使用这些专利文献中所记载的单体、交联剂、聚合引发剂、其他添加剂等。
水溶液聚合的聚合方法有：在静置状态下对单体水溶液进行聚合的静置聚合方法、在搅拌装置内进行聚合的搅拌聚合方法等。静置聚合方法优选使用环形带(endless belt)。在搅拌聚合方法中，虽然也可使用单轴搅拌机，但优选使用捏合机等具有多个搅拌轴的搅拌机。本发明的聚合方法的更具体例子可列举：如日本专利特开2005-307195中所记载的使用环形带在高单体浓度下进行的连续聚合方法。所述连续带式聚合或者连续捏合机聚合也适合用于本发明。
本发明中所使用的聚合引发剂可根据聚合方式来适当选择。这种聚合引发剂例如可例示光分解型聚合引发剂、热分解型聚合引发剂、氧化还原系聚合引发剂等。光分解型聚合引发剂例如可例示：苯偶姻衍生物、苯偶酰衍生物、苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、偶氮化合物等。另外，热分解型聚合引发剂例如可例示：过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵等过硫酸盐；过氧化氢、过氧化叔丁基、过氧化甲基乙基酮等过氧化物；偶氮腈化合物(azonitrile compound)、偶氮脒化合物(azoamidinecompound)、环状偶氮脒化合物、偶氮酰胺化合物(azoamide compound)、烷基偶氮化合物、2，2′-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2，2′-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐等偶氮化合物等。氧化还原系聚合引发剂例如可例示：将所述过硫酸盐或过氧化物、与如L-抗坏血酸或亚硫酸氢钠这样的还原性化合物并用，而将两者组合而成的体系。
另外，在本发明中，优选将光分解型聚合引发剂与热分解型聚合引发剂并用。相对于所述单体，聚合引发剂的量为0.0001～1摩尔％、优选为0.001～0.5摩尔％的范围。
本发明中的聚合方法的更具体例子可列举：如日本专利特开2005-307195中所记载的使用环形带在高单体浓度下进行的连续聚合方法。连续带式聚合、连续捏合机聚合由于容易获得可适合用于本发明的高浓度含水交联聚合物，所以较佳。
(C)凝胶细粒化工序
从物性方面及干燥效率方面考虑，优选将干燥前的含水凝胶聚合物在聚合过程中或者聚合后制成细粒。
本发明中，在聚合时采用水溶液聚合、特别是连续带式聚合的情况下，在所述聚合工序中通过水溶液聚合而获得的例如块状、片状等的含水交联聚合物，是利用粉碎装置将其粉碎而制成粒子状含水交联聚合物后，再进行干燥。另外，喷雾聚合、滴加聚合、反相悬浮聚合是通过聚合而获得粒子状含水交联聚合物，聚合后的粒子状含水交联聚合物可直接进行干燥，另外视需要也可以进行粉碎或者造粒来调整粒度。作为所述粒子状含水交联聚合物的优选粒径，通过下述测定(标准筛分分级)而求得的重均粒径在0.5～10mm的范围内，优选在1～5mm的范围内，更优选为1～3mm，特别优选为1～2mm。如果重均粒径超过10mm，则下述在流化床内的流动化较为困难而必须增加向层内的通风量，所以不佳。
此外，通过凝胶细粒化工序将重均粒径控制在所述范围内的方法，可采用：美国专利6906159号、美国专利5275773号、美国专利6100305号、美国专利6140395号、美国专利6875511号、美国公开公报2004/234607号、美国公开公报2005/46069号等中所记载的方法。
(D)干燥工序
本发明涉及一种吸水性树脂的制造方法，其包括经过凝胶细粒化工序而被粗粉碎的粒子状含水交联聚合物的干燥方法，具体方法如下。
本发明中所使用的粒子状含水交联聚合物的固体成分(以在180℃下干燥3小时的干燥减量进行规定)为50重量％以上、进而为60重量％以上、65重量％以上、70重量％以上的范围。如果固体成分少，则变得难以流动。另外，可适当应用上限，通常为100重量％以下，优选为95重量％以下，更优选为90重量％以下。
首先，关于第一优选实施方式，在使用连续式流化床干燥机进行干燥时，粒子状含水交联聚合物的固体成分量优选为70％以上(相对于含水凝胶状交联聚合物)。使进行所述干燥的粒子状含水交联聚合物的固体成分量达到70％以上的方法，可列举：提高聚合时的单体浓度的方法、在聚合时使溶剂挥发而使固体成分的量提高的方法、将聚合后的含水凝胶状交联聚合物干燥的方法、在凝胶细粒化时进行干燥的方法、在凝胶细粒化之后进行干燥的方法等，只要可使进行干燥的粒子状含水交联聚合物的固体成分量达到70％以上即可，没有特别的限制。另外，在粒子状含水交联聚合物的固体成分的量小于70％的情况下，例如固体成分小于50～70％的情况下，添加一般的增塑剂、脱模剂等使聚合凝胶具有流动性即可。
在本发明的吸水性树脂的制造方法中，优选在具有至少两个以上干燥室的连续式流化床干燥机中将粒子状含水交联聚合物干燥，更优选具有三个以上的干燥室，特别优选具有四个以上的干燥室，最优选具有5个以上的干燥室。另外，干燥室的上限根据干燥时间(粒子状含水交联聚合物的滞留时间)而有所不同，如果干燥室的数量过多，则干燥室之间的粒子状含水交联聚合物的搬送性会降低，因而通常为100个以下，优选为50个以下，特别优选为30个以下。另外，虽然干燥时间(滞留时间)是根据条件及目的而适当选择，但从所得吸水性树脂的物性方面及成本方面考虑，通常为1分钟～3小时、优选为1分钟～1小时、特别优选为5分钟～1小时的范围。
在粒子状含水交联聚合物的连续式流化床干燥机中，在处理量固定且风量与其温度的条件相同的情况下，发现通过增加干燥室可提高干燥效率，另外干燥后的物性也会提高。这是基于如下原因：随着增加干燥室，第一干燥室的层内温度(所谓材料温度或热风温度)变得相对降低，另一方面，最终干燥室的层内温度变得相对提高。即，粒子状含水交联聚合物的水分量相对较多的干燥初期的材料温度(粒子状含水交联聚合物的温度)降低，暗示热劣化减轻。并且，随着不断增加干燥室，粒子从干燥机入口向出口的移动接近所谓的活塞流(piston flow)，因而粒子间的干燥状态的均匀性提高，之后的表面交联工序中的表面交联状态的均匀性提高，因此吸水性树脂的性能也提高。
这里提到的流动是指流体运动或者不定向运动。另外，流化床(流化床)是指通过从填充有粒子的容器(装置)的下部通入气体而发挥作用的向上的力与重力抵消，从而使粒子流动的层(床)。这里提到的流化床干燥机是指通过自下部向粒子通风使其处于流动状态而进行干燥的装置。
另外，“具有至少2个以上的干燥室”是指干燥室至少为2个，也就是多个。
使连续式流化床干燥机的干燥室成为多个的方法有：在流化床内设置隔板来分割空间的方法、将两台连续式流化床干燥机相连接的方法等。在流化床内设置隔板而将其分为多个干燥室的情况下，通常为了实现粒子状含水交联聚合物的空间移动而在隔板的底部(底面部)或者上部、或侧壁部设置间隙。
此外，在隔板上所形成的间隙设置在底部、上部、侧壁部中的任一部位以上即可，也可根据情况而设置用来在中央部或者中间部进行移动的开口部。
即，供于连续式流化床干燥机内的粒子状含水交联聚合物向下一干燥室的移动，例如从第一干燥室向第二干燥室或其之后的干燥室的移动，是经由所述具有间隙的隔板而成为粒子状含水交联聚合物的底流(underflow)或者溢流(overflow)、侧流(sideflow)、或者将这些并用的形态。
连续式流化床干燥机内构成干燥室的隔板的截面积、与其开口部(间隙部)的截面积的比例(隔板的截面积/开口部的截面积)优选为1000/1～1/9，更优选为100/～1/1，更优选为50/1～1/9，更优选为50/1～1/1。此比例在所述范围以外的情况下，会引起粒子状含水交联聚合物的移动不良，或者因过度干燥而导致物性降低、或形成未干燥状态，所以不佳。
本发明的吸水性树脂的制造方法优选为，使粒子状含水交联聚合物流化床对于流化床单位底面积的装入量(滞留量)相对于第一干燥室而在第二干燥室或其之后的任意干燥室中增加，来进行干燥。这里提到的第一干燥室是指在具有至少两个干燥室的连续式流化床干燥机内，粒子状吸水性树脂的干燥路径上的最初的干燥室。另外，第二干燥室或其之后的任意干燥室是指在具有至少两个干燥室的连续式流化床干燥机内，粒子状吸水性树脂的干燥路径上的第一干燥室之后的干燥室。在此，由干燥室之间的粒子状含水交联聚合物流化床对于流化床单位底面积的装入量(滞留量)的比率所规定的增加率例如为1.01～10倍、优选为1.05～5倍、更优选为1.1～3倍的范围。
增加粒子状含水交联聚合物流化床对于流化床单位底面积的装入量的方法可列举以下方法：在连续式流化床干燥机内的干燥室的底部设置高低差，即在前后两个干燥室中使后部干燥室的底面低于前部干燥室的底面，由此增加装入量；通过将两台连续式流化床干燥机相连接而形成多个干燥室，在第一台(第一干燥室)中进行干燥后，在第二台(第二干燥室)中增加装入量而进行干燥。其中，使用两台装置来作为所述第一干燥室与第二干燥室的方法没有限制，只要粒子状含水交联聚合物流化床对于流化床单位底面积的装入量增加，则没有特别的限制，但为了使用来供给热风的鼓风机(blower fan)的压力不会变得过高，粒子状含水交联聚合物流化床对于流化床单位底面积的装入量优选为在停止吹风的状态下的层高(静止层高)恢复为50mm～1000mm、进而为100～800mm、特别是100～700mm左右。在此，在对干燥室间的底部设置高低差的情况下，其高低差的程度被定义并设定为上游侧的干燥室的静止层高的0.01倍～10倍、进而0.1倍～3倍的范围。
来自最终干燥室的经过干燥的粒子状含水交联聚合物的排出可从流化床的上部及/或底部进行。从上部的排出(通过溢流抽出)与从下部的排出(通过底流抽出)的比率是调整为使经过干燥的粒子状含水交联聚合物的相近粒度之间的固体成分差异变小。通常，经过干燥的粒子状含水交联聚合物的重均粒径为1～5mm的范围时，从上部排出的比率(重量比)为0～50％，优选为0～40％，更优选为0～30％；此重均粒径小于1mm时，从上部排出的比率为0～30％，优选为0～20％。如果粒度之间的固体成分差异变大，则之后的表面交联工序中的表面交联状态会变得不均匀，所以会导致所获得的吸水性树脂的性能降低。
本发明的吸水性树脂的制造方法也可包括定率干燥期间与减率干燥期间。并且，本发明的吸水性树脂的制造方法可将第一干燥室设为定率干燥期间，且将第二干燥室或其之后的任意干燥室设为减率干燥期间。在此，定率干燥期间通常是指在干燥过程中，在材料预热期间的下一阶段，材料温度不变，而流入材料的热量全部被水分蒸发所消耗的期间。另外，减率干燥期间是指在干燥的最后阶段，热量的一部分被水分蒸发所消耗，而剩余热量被材料的温度上升所消耗，从而逐渐接近平衡含水率的期间。但是，在本发明中，定率干燥期间是指一定量以上的水分连续蒸发的期间。另外，在本发明中，减率干燥期间是指被干燥物的含水率变得小于极限含水率的期间。因此，定率干燥期间在干燥初期观测到，而减率干燥期间在干燥后期观测到。在此，极限含水率根据材料的粒径、材料的结构、干燥温度等而变化。但是，在本发明中，被干燥物的极限含水率是指10～20重量％左右。
即，本发明所提到的干燥初期是指例如在流动干燥机中沿着行进方向(长度方向)从入口起至中央部或其附近为止的区间，是含水交联聚合物的固体成分量为70～90重量％的状态；而干燥后期是指在流动干燥机中沿着行进方向(长度方向)从中央部或其附近起至出口为止的区间，是含水交联聚合物的固体成分量为80～100重量％的状态。
供于流化床内的热风可采用使用来自层内的排气的一部分或者全部的循环空气，也可不循环而利用一条通路来使用经过加热的新鲜空气。另外，热风在流动干燥机中的方向是根据流动情况来适当决定，通常为自下而上，此时从排出时的容易性方面考虑，可导入一部分百叶窗状的多孔板而形成斜向的热风，来促进连续流动。
风量调整为使经过干燥的材料不会飞散而形成恰当流动状态即可，在采用平均粒径为0.3mm～5mm左右的含水交联聚合物的情况下，通常将通气风速调整至0.2m/s～5m/s的范围内。另外，如果系统内利用旋转阀(rotary valve)等而形成密闭系统，则层内压力高于及低于大气压均无妨，如果考虑到释放一部分时防止材料飞散，则优选小于大气压的负压。
粒子状含水交联聚合物中所含的少量微粒子(例如利用标准筛获得的小于150μm、特别是106μm的粒子)优选与通过流化床内的排气一同飞散而从层内除去，并利用旋风除尘器(cyclone)及袋式除尘器(bagfilter)进行捕集。在此情况下，所捕集的微粒子虽然可再次送回层内，但优选将其排除至系统外，并另外用于造粒等其他工序。所述被捕集的微粒子中，例如大量包含150μm以上的大粒子的情况下，也可另外使用分级机将其分级，仅将小于150μm的微粒子回收至系统外，而将150μm以上的大粒子送回流化床内。这样可减轻吸水性树脂的分级工序的负担，也可减少最终获得的制品中所含的微粉量，因此制品的性能会提高。
其次，第二优选实施方式是改变为所述第一优选实施方式“使粒子状含水交联聚合物在装置内送风部分的每单位底面积的装入量，相对于第一干燥室而在第二干燥室或其之后的任意干燥室中增加，来进行干燥”这样的构成，并且具备“在第一干燥室中的干燥与第二干燥室或其之后的任意干燥室中的干燥之间，进行粉碎再进行干燥”这样的构成。
在第一干燥室中的干燥与第二干燥室或其之后的任意干燥室中的干燥之间进行粉碎的方法没有特别的限制，可使用下述粉碎方法。
此外，在第二实施方式中，所述粉碎前的粒子状含水交联聚合物的固体成分量优选在80重量％以上、90重量％以下(相对于含水交联聚合物)的范围内。
并且，在第二实施方式中，所述粉碎前的粒子状含水交联聚合物的重均粒径优选在1mm以上、5mm以下的范围内。而且，本发明的吸水性树脂的制造方法优选所述粉碎后的粒子状含水交联聚合物的重均粒径小于1mm。
第三优选实施方式是改变为所述第一优选实施方式“使粒子状含水交联聚合物在装置内送风部分的每单位底面积的装入量，相对于第一干燥室而在第二干燥室或其之后的任意干燥室中增加，来进行干燥”这样的构成，并且具备“干燥温度为第二干燥室或其之后的任意干燥室高于第一干燥室，第一干燥室中的干燥温度在80℃以上、200℃以下的范围内，且第二干燥室或其之后的任意干燥室中的干燥温度在100℃以上、220℃以下的范围内，以此进行干燥”这样的构成。在此，第一干燥室与第二干燥室或其之后的干燥室的温度差为1～200℃的范围，更优选为5～150℃的范围，更优选为10～100℃的范围。
此外，这里提到的干燥温度是指加热介质的温度、例如流化床的热风温度或传热管的加热介质(高温水蒸汽等)的温度，只要没有特别说明，则优选规定为流化床的热风温度。此外，在视需要使用传热管的情况下，其温度可与热风温度一致，也可改变温度，通常优选使两者的温度在±30℃、优选为±20℃、更优选为±10℃的范围内一致。
使第二干燥室的干燥温度高于第一干燥室的方法没有特别限制，可列举：加热干燥、热风干燥、使用传热管的干燥、使用高温水蒸汽的高湿干燥等。
第一干燥室中的干燥温度为80℃以上、200℃以下，优选为90℃以上、200℃以下，更优选为100℃以上、190℃以下，更优选为100℃以上、180℃以下的范围。另外，第二干燥室或其之后的任意干燥室中的干燥温度为100℃以上、240℃以下，优选为100℃以上、230℃以下，更优选100℃以上、220℃以下，更优选为110℃以上、220℃以下，更优选为120℃以上、210℃以下，更优选为120℃以上、200℃以下的范围。
此外，第二、第三优选实施方式中所说明的构成以外的构成与所述第一优选实施方式相同。
(E)粉碎或者分级工序
经过干燥而获得的吸水性树脂粒子根据其目的，也可视需要经过粉碎、分级等工序来控制粒径。这些方法例如在WO2004/69915号(美国专利2006024755号)中有记载。
如果用于卫生材料，则重均粒径优选为100～1000μm，更优选为200～800μm，特别优选为300～600μm。
此工序中所产生的粒度为150μm以下的微粉由于会使吸水性树脂的物性降低，而成为安全卫生上的问题，所以进行分级而将其除去。此进行分级而除去微粉的工序也可如下文所述，在加热干燥工序的过程中或之后进行。此微粉会经过适当回收、再次成形为粒状、回收至单体水溶液中等工序。
(F)表面交联工序
本发明中所获得的吸水性树脂粒子可经过以往已知的表面交联处理工序，而制成更加适合用于卫生材料的吸水性树脂。表面交联是指在吸水性树脂的表面层(表面附近、自吸水性树脂表面起通常为数10μm左右)上进一步设置交联密度高的部分，可通过在表面的自由基交联或表面聚合、与表面交联剂的交联反应等而形成。
另外，在本发明的干燥工序中，也可在进行连续式流化床干燥之前，在干燥过程中、或干燥过程中的粉碎后的任意阶段添加表面交联剂，在干燥的同时进行表面交联。
可用于本发明的表面交联剂可例示各种有机交联剂或无机交联剂，从物性及操作性的观点考虑，优选为可与羧基进行反应的交联剂。例如可列举：多元醇化合物，环氧化合物，多胺化合物或其与卤化环氧化合物的缩合物，恶唑啉化合物，单、二或聚恶唑烷酮化合物，多价金属盐，碳酸烷二酯化合物等。
更具体而言，可列举：美国专利6228930号、美国专利6071976号、美国专利6254990号等中所例示的化合物。例如可列举：单、二、三、四或聚乙二醇、单丙二醇、1，3-丙二醇、二丙二醇、2，3，4-三甲基-1，3-戊二醇、聚丙二醇、甘油、聚甘油、2-丁烯-1，4-二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2-环己二甲醇等多元醇化合物，乙二醇二缩水甘油醚、缩水甘油等环氧化合物，乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺、五乙六胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺聚胺等多胺化合物，表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇等卤化环氧化合物，所述多胺化合物与所述卤化环氧化合物的缩合物，2-恶唑烷酮等恶唑烷酮化合物，碳酸乙二酯等碳酸烷二酯化合物，环氧丙烷化合物，如2-咪唑啉酮的环脲化合物等；没有特别的限定。
表面交联剂的使用量虽然也取决于所使用的化合物及这些化合物的组合等，但相对于吸水性树脂粒子100重量份(质量份)，优选在0.001重量份～10重量份的范围内，更优选在0.01重量份～5重量份的范围内。在本发明中，在使用表面交联剂的同时可使用水。此时，所使用的水的量相对于吸水性树脂粒子100重量份，优选为0.5～20重量份、更优选为0.5～10重量份的范围。另外，在本发明中，除水以外，也可使用亲水性有机溶剂。此时所使用的亲水性有机溶剂的量相对于吸水性树脂粒子100重量份，而为0～10重量份、优选为0～5重量份的范围。另外，在将交联剂溶液混合至吸水性树脂粒子中时，也可在无损本发明效果的范围内，例如使0～10重量％以下、优选为0～5重量％、更优选为0～1重量％的水不溶性微粒子粉体或表面活性剂共存。优选的表面活性剂及其使用方法例如在美国专利7381775号有例示。
混合表面交联剂后的吸水性树脂优选进行加热处理，并且视需要在其后进行冷却处理。加热温度为70～300℃、优选为120～250℃、更优选为150～250℃的范围。另外，加热时间优选为1～120分钟的范围。加热处理可使用通常的干燥机或加热炉来进行。
所述表面交联剂的添加可通过各种方法来进行。其中，优选将表面交联剂视需要与水及/或亲水性有机溶剂预先混合之后，向粒子状吸水性树脂进行喷雾或者滴加混合的方法，更优选喷雾的方法。在采用喷雾方法的情况下，所喷出的液滴大小以平均粒径计，优选在0.1～300μm的范围内，更优选0.1～200μm的范围。
将粒子状吸水性树脂、表面交联剂、以及水或亲水性有机溶剂混合时所使用的混合装置，为了均匀且切实地将所述各物质混合，而优选具备较大混合力。所述混合装置例如适合的有：圆筒型混合机、双重圆锥混合机、高速搅拌型混合机、V字型混合机、螺带型混合机、螺旋型混合机、双臂型捏合机、粉碎型捏合机、旋转式混合机、气流型混合机、湍流增强器、分批式罗地格搅拌机(Lodige mixer)、连续式罗地格搅拌机等。
另外，作为本发明中的表面交联处理的另一方式，可列举将含有自由基聚合性化合物的处理液添加至粒子状吸水性树脂中之后，照射活性能量线来进行表面交联处理的方法，例如在日本专利特愿2003-303306公报(美国专利7201941号)中有记载。另外，也可向所述处理液中添加表面活性剂，并照射活性能量线来进行表面交联处理。此外，作为本发明的表面交联处理的另一方式，可列举将含有过氧化物自由基引发剂的水性溶液添加至粒子状吸水性树脂中之后，进行加热来进行表面交联处理的方法，例如在日本专利特公平7-8883号公报(美国专利4783510号)中有记载。
(G)液体渗透性改善剂
通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂，优选在进行表面交联处理后进一步添加液体渗透性改善剂。通过添加液体渗透性改善剂，所述粒子状吸水性树脂会具有液体渗透性改善剂层。由此，所述粒子状吸水性树脂的液体透过性变得优异。
液体渗透性改善剂可例示聚胺、多价金属盐、水不溶性微粒子，优选硫酸铝等多价金属盐，特别优选水溶性多价金属盐，并且可应用美国专利7179862号、欧洲专利1165631号、美国专利7157141号、美国专利6831142号、美国公开公报2004/176557号、美国公开公报2006/204755号、美国公开公报2006/73969号、美国公开公报2007/106013号中所记载的技术。此外，聚胺及水不溶性微粒子在WO2006/082188A1、WO2006/082189A1、WO2006/082197A1等中有例示。
相对于粒子状吸水性树脂100重量份，液体渗透性改善剂的使用量优选在0.001重量份～5重量份的范围内，更优选在0.01重量份～1重量份的范围内。如果液体渗透性改善剂的使用量在所述范围内，则可提高粒子状吸水性树脂在加压下吸收容量(AAP)、生理盐水诱导性(SFC)。
所述液体渗透性改善剂的添加优选为视需要与水及/或亲水性有机溶剂预先混合之后，对粒子状吸水性树脂进行喷雾或者滴加混合的方法，更优选喷雾的方法。此外，所述液体渗透性改善剂的添加优选在粒子状吸水性树脂在流化床内的冷却工序中进行。
(H)其他工序
除所述工序以外，视需要也可设置造粒工序、微粉除去工序、微粉回收再利用工序等。例如可列举：美国专利5264495号、美国专利5369148号、美国专利5478879号、美国专利6228930号、美国公开公报2006/247351号、国际公开公报WO2006/101271号等中所记载的工序。
(i)添加至粒子状吸水性树脂中的其他物质
可在聚合过程中或聚合后，向粒子状吸水性树脂中添加混合0～30％、进而0.01～10％左右的表面交联剂、液体渗透性改善剂、润滑剂、螯合剂、除臭剂、抗菌剂、水、表面活性剂、水不溶性微粒子、还原剂等。在聚合后添加混合的情况下，可在干燥前、干燥后、粉碎前或粉碎后进行添加混合。另外，只要无损吸水性树脂的特性，则可向粒子状吸水性树脂中添加其他物质。添加其他物质的方法没有特别的限定。此外，在本发明中，即使吸水性树脂中含有少量的添加剂(例如超过0至30重量％)、即为吸水性树脂组合物的情况下，仍统称为吸水性树脂。
(II)通过吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂的物性
以下，对通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂的重量(质量)平均粒径(D50)、凝胶层膨胀压(SPGL/SwellingPressure of Gel Layer)、pH可溶成分的量、GEX值、生理盐水诱导性(SFC/Saline Flow Conductivity)、加压下吸收容量(AAP/AbsorbencyAgainst Pressure)进行说明。此外，各物性的具体测定方法示于下述实施例中。
<重均粒径(D50)>
所谓重均粒径(D50)，如美国专利5051259号公报等中所示，是指在固定网目的标准筛中，与粒子总体的50重量％相对应的标准筛的粒径。
例如利用8000μm、5600μm、3350μm、2800μm、2000μm、1000μm、850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μm等的JIS标准筛(z8801)对粒子进行筛分，将各粒度的残留百分率的实测值在对数概率纸上作图。由此，由相当于R＝50％的粒径读取重均粒径(D50)。
此外，对于最终的吸水性树脂，从物性方面考虑，重均粒径优选为300～600μm、更优选为350～500μm的范围，850～150μm的比率优选控制在90～100重量％，更优选95～100重量％，特别优选98～100重量％。
<凝胶层膨胀压(SPGL/Swelling Pressure of Gel Layer)>
凝胶层膨胀压的测定是针对表面交联前的粒子状吸水性树脂，测定保有一定容量的凝胶层进一步膨胀时的力。凝胶层膨胀压是表示凝胶层自身所具备的膨胀时的凝胶的稳定性。
通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂，其凝胶层膨胀压(SPGL(B))优选为20(单位：kdyne/cm2)以上、更优选为30以上、特别优选为40以上的范围。由此，所述粒子状吸水性树脂变得具有含水凝胶状聚合物中的膨胀时的稳定性。
<可溶成分的量/水可溶性成分的量>
可溶成分是指吸水性树脂中的水可溶成分，可溶成分的量表示通过pH滴定所测得的溶于水中的成分量。通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂，其可溶成分的量优选为18(重量％)以下、更优选为15(重量％)以下、特别优选为10(重量％)以下的范围。如果可溶成分的量多，则当用于尿布等时，会妨碍尿等的吸收，因而不佳。
此外，本申请案中提到的pH可溶成分的量是指通过pH滴定而定量的可溶成分的量。
<GEX值>
在无负载下吸收容量(GV/Gel Volume)与pH可溶成分的量的关系中，将与GV相比pH可溶成分的量少的情况评价为良好，将与GV相比pH可溶成分的量多的情况评价为差，GEX值是表示所述评价的一个参数。GEX值越大，粒子状吸水性树脂的性能越高。
<生理盐水诱导性(SFC/Saline Flow Conductivity)>
生理盐水诱导性是表示粒子状吸水性树脂膨胀时的液体透过性的值，此值越大，表示液体透过性越高。
通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂，其生理盐水诱导性(SFC)优选为10(单位：10-7·cm3·s·g-1)以上、更优选为20以上、特别优选为50以上、最优选为80以上的范围。由此，所述粒子状吸水性树脂的液体透过性变得优异。
<加压下吸收容量(AAP/Absorbency Against Pressure)>
加压下吸收容量是表示粒子状吸水性树脂在负载状态下的吸收容量。通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂，其加压下吸收容量(AAP)优选为10g/g以上且28g/g以下、更优选为15～27g/g、特别优选为20～26g/g的范围。由此，所述粒子状吸水性树脂变得具有优异的吸收特性。
<所适用的吸水性树脂>
本发明的制造方法特别适合获得所述吸水性树脂。即，与以往的方法相比，吸水容量(GV)、加压下的吸水容量(AAP)、液体渗透性(SFC)的关系提高，即在使同样具有的1种物性固定而进行比较时(例如相同的吸水容量)，其他物性值会提高(例如SFC及AAP提高)，因而较佳。
因此，本发明可适合用于制造吸水容量(GV)为20～100g/g、优选为25～50g/g、27～45g/g，加压下吸收容量(AAP)优选为10g/g以上、28g/g以下，或生理盐水诱导性(SFC)优选为10(10-7·cm3·s·g-1)的吸水性树脂。优选同时满足所述物性中的两种以上，更优选同时满足三种物性。固体成分为85～99.9％、进而为90～99.9％、特别是95～99.9％的范围，如果固体成分(即100-含水率)在所述范围以外，则物性会降低。
(III)吸收体及/或吸收性物品
通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂是用于以吸水为目的的用途，被广泛用作吸收体或吸收性物品，特别适合用作用来吸收尿或血液等体液的卫生材料。
具体而言，是通过以下方式来制造粒子状吸水剂：向通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂中添加表面交联剂而进行表面交联处理，然后添加液体渗透性改善剂、表面活性剂、润滑剂等其他物质。并且，使用此粒子状吸水剂来制造吸收体或吸收性物品。此外，添加其他物质的方法没有特别的限定。
在此，所述吸收体是指以粒子状吸水剂(吸水性树脂)与亲水性纤维为主成分经过成型而成的吸收剂。所述吸收体是使用粒子状吸水剂与亲水性纤维，例如成型为膜状、筒状、片状而制造。所述吸收体中，相对于粒子状吸水剂与亲水性纤维的合计质量，粒子状吸水剂的含量(核心浓度)优选为20～100重量％、更优选为30～100重量％、更优选为40～100重量％的范围。所述吸收体中，粒子状吸水剂的核心浓度越高，在制作吸收体或纸尿布等时粒子状吸水剂的吸收特性降低效果表现地越显着。另外，所述吸收体优选为厚度为0.1～5mm的薄型。
所述吸收性物品是指具备所述吸收体、具有液体透过性的表面片体、及具有液体不透过性的背面片体的吸收性物品。所述吸收性物品的制造方法是首先通过将例如纤维材料与粒子状吸水剂掺合或者制成夹层而制作吸收体(吸收芯材)。其次，将所述吸收体夹在具有液体透过性的表面片体与具有液体不透过性的背面片体之间，并视需要安装弹性部件、扩散层、胶带等，由此制成吸收性物品、特别是成人用纸尿布或卫生巾。所述吸收体是压缩成型为密度0.06～0.50g/cc、基重0.01～0.20g/cm2的范围来使用。此外，所使用的纤维材料可例示亲水性纤维例如经过粉碎的木浆、棉短绒或交联纤维素纤维、嫘萦、棉、羊毛、乙酸酯、维纶等。优选为将所述纤维材料进行气流成网而成的材料。
所述吸水性物品表现出优异的吸收特性。这种吸收性物品具体可列举以近年来增长显着的成人用纸尿布为代表的儿童用尿布、卫生巾、所谓失禁护垫等的卫生材料等。但是并不限定为这些。所述吸水性物品凭借吸收性物品中所存在的粒子状吸水剂的优异吸收特性，而使回漏量少，干爽感显着，可大为减轻穿戴者本人、护理人员的负担。
[实施方式2]
以下，对本发明的另一实施方式进行说明。此外，代表性的吸水性树脂的制造方法示于下述(1)～(5)，表面交联方法示于下述(7)，作为本发明特征部分的“对经过粒度控制的吸水性树脂粉末进一步进行第二加热干燥的工序(4)”及“供于进行表面交联的工序(5)的吸水性树脂的含水率”示于下述(6)、(6-2)及(6-3)。所述各工序可采用分批式，也可采用连续式，在工业上优选为各工序是相连的，作为整体而连续制造。
(I)粒子状吸水性树脂
(1)聚丙烯酸盐系吸水性树脂
通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的吸水性树脂可广泛应用于各种高分子结构，最适合的是聚丙烯酸盐系吸水性树脂，优选为重复单元中(交联剂除外)含有30～100摩尔％、优选为50～100摩尔％、更优选为70～100摩尔％、特别优选为90～100摩尔％的丙烯酸(盐)的水膨胀性、水不溶性交联剂聚合物。此外，水膨胀性是指下述吸水容量(GV)为5g/g以上，进而为10g/g以上。另外，水不溶性是指下述水可溶成分为50％以下，进而为30％以下，特别是20％以下。
作为聚合物重复单元的丙烯酸盐或者丙烯酸基，是在0～100摩尔％、优选为20～100摩尔％、更优选为50～99摩尔％、更优选为60～90摩尔％的范围内中和成一价盐、优选为碱金属盐或者铵盐、更优选为碱金属盐、特别优选为钠盐。
可使用的不饱和单体为：丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸(酐)、富马酸、丁烯酸、衣康酸、乙烯磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、(甲基)丙烯酰氧基烷磺酸、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸-2-羟基乙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯等亲水性单体类，以及这些单体的盐。这些单体中，例如可单独使用丙烯酸，或将丙烯酸与丙烯酸以外的单体并用，或仅由丙烯酸以外的单体来适当地获得吸水性树脂。
从吸水性树脂的物性(吸水容量及可溶成分的量、残存单体、液体渗透性等)的观点考虑，所述不饱和单体中优选丙烯酸及/或其盐。在使用丙烯酸及/或其盐作为不饱和单体的情况下，最优选使用由1～50摩尔％的丙烯酸与50～99％的丙烯酸的碱金属盐组成的丙烯酸(盐)。
可使用的交联剂例如可例示：N，N′-亚甲基双(甲基)丙烯酰胺、(聚)乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、(聚氧乙烯)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(β-丙烯酰基氧基丙酸酯)、三羟甲基丙烷三(β-丙烯酰基氧基丙酸酯)、聚(甲基)丙烯酰氧基烷烃等分子内具有至少两个聚合性双键的化合物；聚缩水甘油醚(乙二醇二缩水甘油醚)、多元醇(乙二醇、聚乙二醇、甘油、山梨醇)等可与羧基进行反应而形成共价键的化合物的1种或2种以上。
在使用交联剂的情况下，考虑到所获得的吸水性树脂的吸水特性等，优选为必须使用分子内具有至少两个聚合性双键的化合物。另外从物性方面考虑，相对于所述单体，交联剂的使用量为0.0001～5摩尔％、优选为0.005～2摩尔％的范围。
这些单体通常在水溶液中进行聚合，其单体浓度通常为10～90重量％、优选为20～80重量％、更优选为30～70重量％、特别优选为40～60重量％的范围。另外，水溶液中也可相对于所述单体而并用0～30重量％的表面活性剂、聚丙烯酸(盐)或其交联体(吸水性树脂)、淀粉、聚乙烯醇等高分子化合物，各种螯合剂，各种添加剂等。此外，本申请案中提到的水溶液还包括超过饱和浓度的分散液，但优选在饱和浓度以下进行聚合。
(2)聚合工序
本发明的吸水性树脂是通过将所述不饱和单体进行交联聚合，获得含水交联聚合物而制造。从性能方面或容易控制聚合的方面考虑，聚合方法通常采用喷雾聚合、滴加聚合、水溶液聚合或反相悬浮聚合来进行。
从进一步发挥本发明的效果方面考虑，优选采用水溶液聚合或反相悬浮聚合，更优选水溶液聚合、更优选连续水溶液聚合、特别优选连续带式聚合或者连续捏合机聚合。从物性及干燥效率的观点考虑，优选利用所述聚合时的聚合热使聚合溶剂的至少一部分挥发，例如在聚合前后，使固体成分上升0.1重量％以上、优选为1～40重量％、更优选为2～30重量％、特别优选为3～20重量％左右即可。固体成分量的上升是根据聚合时的温度(例如在沸点下聚合)、气流或形状(聚合凝胶的粒径或片体厚度)等适当决定。
这些聚合也可在空气环境下实施，但通常在氮气或氩气等惰性气体环境下，例如氧浓度为1％以下的环境下进行。另外，单体成分优选在利用惰性气体充分地置换其溶解氧而使氧浓度小于1ppm后，再用于聚合。
反相悬浮聚合是指使单体水溶液悬浮在疏水性有机溶剂中的聚合方法，例如在美国专利4093776号、美国专利4367323号、美国专利4446261号、美国专利4683274号、美国专利5244735号等美国专利中有记载。另一方面，水溶液聚合是不使用分散溶剂而对单体水溶液进行聚合的方法，例如在美国专利4625001号、美国专利4873299号、美国专利4286082号、美国专利4973632号、美国专利4985518号、美国专利5124416号、美国专利5250640号、美国专利5264495号、美国专利5145906号、美国专利5380808号等美国专利，欧洲专利0811636号、欧洲专利0955086号、欧洲专利0922717号、欧洲专利1178059号等欧洲专利中有记载。此外，在聚合时，本发明也可使用这些专利文献中所记载的单体、交联剂、聚合引发剂、其他添加剂等。
水溶液聚合的聚合方法有：在静置状态下对单体水溶液进行聚合的静置聚合方法、在搅拌装置内进行聚合的搅拌聚合方法等。静置聚合方法优选使用环形带。在搅拌聚合方法中，虽然也可使用单轴搅拌机，但优选使用捏合机等具有多个搅拌轴的搅拌机。本发明的聚合方法的更具体例子可列举：如日本专利特开2005-307195中所记载的使用环形带在高单体浓度中进行的连续聚合方法。所述连续带式聚合或者连续捏合机聚合也适合用于本发明。
本发明中所使用的聚合引发剂可根据聚合方式来适当选择。这种聚合引发剂例如可例示光分解型聚合引发剂、热分解型聚合引发剂、氧化还原系聚合引发剂等。光分解型聚合引发剂例如可例示：苯偶姻衍生物、苯偶酰衍生物、苯乙酮衍生物、二苯甲酮衍生物、偶氮化合物等。另外，热分解型聚合引发剂例如可例示：过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵等过硫酸盐；过氧化氢、过氧化叔丁基、过氧化甲基乙基酮等过氧化物；偶氮腈化合物、偶氮脒化合物、环状偶氮脒化合物、偶氮酰胺化合物、烷基偶氮化合物、2，2′-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2，2′-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐等偶氮化合物等。氧化还原系聚合引发剂例如可例示：将所述过硫酸盐或过氧化物、与如L-抗坏血酸或亚硫酸氢钠这样的还原性化合物并用，而将两者组合而成的体系。
另外，在本发明中，优选将光分解型聚合引发剂与热分解型聚合引发剂并用。相对于所述单体，聚合引发剂的量为0.0001～1摩尔％、优选为0.001～0.5摩尔％的范围。
本发明中的聚合方法的更具体例子可列举：如日本专利特开2005-307195中所记载的使用环形带在高单体浓度下进行的连续聚合方法。连续带式聚合、连续捏合机聚合由于容易获得可适合用于本发明的高浓度含水交联聚合物，所以较佳。
(3)凝胶细粒化工序
从物性方面及干燥效率方面考虑，优选将干燥前的含水凝胶聚合物在聚合过程中或者聚合后制成细粒。
本发明中，在聚合时采用水溶液聚合、特别是连续带式聚合的情况下，在所述聚合工序中通过水溶液聚合而获得的例如块状、片状等的含水交联聚合物，是利用粉碎装置将其粉碎而制成粒子状含水交联聚合物后，再进行干燥。另外，喷雾聚合、滴加聚合、反相悬浮聚合是通过聚合而获得粒子状含水交联聚合物，聚合后的粒子状含水交联聚合物可直接进行干燥，另外视需要也可以进行粉碎或者造粒来调整粒度。作为所述粒子状含水交联聚合物的优选粒径，通过下述测定(标准筛分分级)而求得的重均粒径在0.5～10mm的范围内，优选在1～5mm的范围内，更优选为1～3mm，特别优选为1～2mm。如果重均粒径超过10mm，则下述在流化床内的流动化较为困难而必须增加向层内的通风量，所以不佳。
此外，通过凝胶细粒化工序将重均粒径控制在所述范围内的方法，可采用：美国专利6906159号、美国专利5275773号、美国专利6100305号、美国专利6140395号、美国专利6875511号、美国公开公报2004/234607号、美国公开公报2005/46069号等中所记载的方法。
(4)干燥工序(第一干燥)
所述含水凝胶聚合物、优选粒子状含水凝胶聚合物是被干燥至可粉碎的固体成分为止。在此，供于干燥工序的亲水性交联聚合物的形态为利用捏合机、绞肉机及切割机等所获得的粗碎含水凝胶及其凝集物、片状含水凝胶。在此干燥工序中也可适当加入凝集物的破碎工序或粗碎工序。这种技术例如在美国专利6187902号中有所采用。
经过粗碎的含水凝胶的粒度(重均粒径)优选为1～5mm。干燥处理方法可采用加热干燥、热风干燥、减压干燥、红外线干燥、微波干燥、通过与疏水性有机溶剂的共沸进行脱水、使用高温水蒸汽的高湿干燥等各种方法，以达到目标含水率，没有特别的限定。
在通过热风干燥进行干燥的情况下，所使用的干燥方法有：在静置状态下进行干燥的方法、在搅拌状态下进行干燥的方法、在振动状态下进行干燥的方法、在流动状态下进行干燥的方法、在气流中进行干燥的方法等。干燥温度通常为60～250℃、优选为100～220℃、更优选为120～200℃的温度范围(热风温度)。干燥时间取决于聚合物的表面积、含水率、及干燥机的种类，是为了达到目标含水率而选择。例如干燥时间在1分钟～5小时的范围内适当选择即可。通过此干燥，使亲水性交联聚合物的固体成分量上升至优选为70～95％、更优选为80～95％。
与固体成分量小于90％的情况相比，固体成分量为90％以上的情况下，干燥工序中固体成分的上升变慢，如果固体成分量超过95％，则固体成分几乎不再上升。一般认为其原因为：固体成分量在90～95％中从定率干燥期间变为减率干燥期间。因此，在粉碎工序之前的干燥工序中要使固体成分量超过95％的效率不佳。此外，下述(6)及(6-2)也说明了相关原因，以往的表面交联一直在固体成分量为95％以下(即含水率为5％以上)的条件下进行。
对于干燥时的气体环境，为了抑制吸水性树脂的着色，期望降低氧分压。这是因为：吸水性树脂通过加热时因氧的存在而引起的反应会发生着色。在此，在实现本发明的基础上，干燥物的含水率(以在180℃下干燥3小时的干燥减量进行规定)优选为5～15重量％。干燥物的重均粒径(由筛分分级所规定)优选为1～5mm，更优选为1.5～4mm。
(5)控制粒度的工序
通过干燥所获得的吸水性树脂粒子为了控制粒径，而进行粉碎及视需要进行分级。粉碎、分级的方法例如在WO2004/69915号(美国专利2006024755号)有记载。
如果用于卫生材料，则重均粒径优选为100～1000μm，更优选为200～800μm，特别优选为300～600μm。
此工序中所产生的粒度为150μm以下的微粉由于会使吸水性树脂的物性降低，另外会产生安全卫生上的问题，所以进行分级而将其除去。此进行分级而除去微粉的工序也可如下文所述，在加热干燥工序的过程中或之后进行。此微粉会经过适当回收、再次成形为粒状、回收至单体水溶液中等工序。
(6)加热干燥工序(粒度控制后的第二干燥)
针对通过以上方法所获得的吸水性树脂粉末，所述专利文献11～41等中是进一步对其进行表面交联，而本发明着眼于以往未受关注的“吸水性树脂粉末的干燥对表面交联的影响”，发现表面交联前的特定干燥及低含水率对表面交联的结果产生很大影响，从而完成了本发明。
即，本发明的吸水性树脂的制造方法按顺序包括：工序(1)，对单体水溶液进行聚合；工序(2)，将由所述工序(1)所获得的含水凝胶聚合物干燥；工序(3)，将由所述工序(2)所获得的干燥物粉碎、或者粉碎及分级来控制粒度；及工序(5)，对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行表面交联；所述制造方法的特征在于：在进行所述表面交联的工序(5)之前，包括对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行第二加热干燥的工序(4)。
以下，对第二加热干燥工序(粒度控制后的第二干燥)进行说明。
本发明是经由干燥工序、粉碎及视需要的分级工序，对经过粒度控制的吸水性树脂进一步进行加热干燥。具体实施方式为：关于供于加热干燥的吸水性树脂的粒度，重均粒径(由筛分分级所规定)优选为100～1000μm，更优选为200～800μm，特别优选为300～600μm。另外，如果粒度与所述重均粒径接近的粒子的集合体中存在粒度超过1mm(由筛分分级所规定)的吸水性树脂粒子，则大的粒子由于固体成分量上升缓慢，而容易在粒子间引起不均匀的干燥。因此，期望粒度超过1mm的粒子的含量优选为0～20重量％，更优选为0～10重量％，特别优选为0～5重量％。
可用于本发明的加热干燥法可列举：静置干燥、流化床干燥、搅拌干燥等。加热干燥的装置只要是可加热吸水性树脂粒子的通常的干燥机即可，可采用批次式或者连续式，也可采用直接加热式及/或间接加热式，也可采用公知的干燥方法中的任一种。例如可列举：带式静置干燥机、通气立式干燥机、圆筒搅拌干燥机、槽型搅拌干燥机、旋转干燥机、附带水蒸汽管的旋转干燥机、通气旋转干燥机、流化床干燥机、圆锥型干燥机、振动流化床干燥机、气流干燥机等。其中，为了防止不均匀的干燥，期望使用流化床干燥机。为了效率良好地对吸水性树脂粒子进行加热，更优选使用传热管。在工业上期望使用具有多个干燥室的连续流化床干燥机。另外，可通过使用流化床干燥来进行气流分级。即，通过调节用于干燥的热风的风量，可用风将作为制品的优选粒度以下的微粒子吹飞来控制粒度。
加热干燥时的气体环境与干燥工序相同，为了抑制吸水性树脂的着色，期望降低氧分压。
在本发明中，加热干燥(第二干燥)的温度优选为150～300℃，更优选为180～270℃，特别优选为200～250℃。如果温度低，则热效率变差，另外干燥速度会变慢，所以存在如下问题：干燥机变大，以及不再产生为提高表面处理后的物性而期望的吸水性树脂粒子内的变化。在本发明中，加热干燥时间是设定为使吸水性树脂粒子的含水率达到优选为4.5％以下、0～3％、0～2.5％，更优选为0～2％、0～1.5％，特别优选为0～1％。此外，关于含水率下限，设为0％时需要长时间，并且有时伴有吸水性树脂的劣化，所以下限可设为0.1％、进而为0.2％左右。此时，在本发明中，虽然可在含水率达到2％以下时适当终止加热干燥，但在因干燥方法而使受热不均匀的情况下、或者在连续式加热干燥机中粒子间的滞留时间差异大的情况下，可通过进一步继续加热，而获得粒子间物性一致的吸水性树脂。加热干燥时间虽然也取决于干燥方法、干燥温度与干燥前的吸水性树脂的固体成分量等，但优选在5分钟以上、10小时以内，更优选在10分钟以上、3小时以内，特别优选在15分钟以上、1小时以内进行加热干燥。
在对经过粒度控制的吸水性树脂进一步进行加热干燥的工序(4)中，优选加热至每单位重量的固体成分的吸收容量(GV)有所增加为止。优选在GV的增加为1～50g/g、进而为2～30g/g、特别是3～20g/g的范围，来选择加热温度及时间。此外，每单位重量的固体成分是将实测值修正为树脂固体成分的每单位重量而获得的值，例如含水率为95％时，是将实测的GV除以0.95而求得。
在本发明中，进行加热干燥时虽然不需要表面交联剂等表面处理剂，但为了提高加热干燥的均匀性、或防止由工艺损伤所引起的微粉增加，也可以加入流动助剂等添加物。
加热干燥后的吸水性树脂粒子由于处于高温下，所以也可适当设置冷却室进行冷却。另外，也可在加热干燥工序后进行分级工序，此方法在如下情况下有效：在加热干燥工序之前未进行分级的情况、或者在加热干燥工序中吸水性树脂粒子受到工艺损伤而新产生微粉的情况。
此外，美国专利6187902号中公开有如下吸水性树脂的制造方法：将粒子状含水凝胶状聚合物静置干燥后，将凝集部粗破碎，再进一步进行搅拌或流动干燥。与此干燥方法不同的是，本发明并非将凝集物破碎为mm程度，而是以如所述(5)这样的粒度控制为特征，即通过在第二干燥前进行粉碎或者分级，来控制粒度，从而使表面交联后的物性提高。
另外，以往在如所述专利文献40、41所述在加热装置中向经过预先加热的吸水性树脂中添加表面交联剂的情况下、或者如专利文献38所述进行两次表面交联的情况下，没有获得充分的物性，但本发明通过在进行表面交联的工序(5)之前，包括对经过粒度控制的吸水性树脂粉末进一步进行第二加热干燥的工序(4)，即具备混合表面交联剂时所使用的干燥机以外的另一干燥机，而实现了物性的飞跃性提高。
此外，本发明中在所述(6)或者(6-2)后，必须进行下述(7)的表面交联，如所述专利文献18、19这样仅在无表面交联剂的情况下进行加热处理，未充分地提高物性。
(6-2)本发明的第二发明
另外，本发明的吸水性树脂的第二制造方法按顺序包括：工序(1)，对单体水溶液进行聚合；工序(2)，将由所述工序(1)所获得的含水凝胶聚合物干燥；工序(3)，将由所述工序(2)所获得的干燥物粉碎、或者粉碎及分级来控制粒度；及工序(5)，对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行表面交联；所述制造方法的特征在于：供于进行所述表面交联的工序(5)的吸水性树脂的含水率(以在180℃下干燥3小时的干燥减量进行规定)为0～3重量％。
此外，所述(4)中也提到了，吸水性树脂由于较强地保有水，所以即使是干燥后的吸水性树脂粉末也保有约5～10重量％左右的作为聚合溶剂的水。所述程度以上的干燥在成本上也非常困难，另外有时会随着长时间的干燥而发生劣化。因此，所述专利文献11～41是用于含水凝胶的表面交联，或将所述含水率的吸水性树脂直接用于表面交联。
但是，本发明发现表面交联前的含水率较为重要，其特征在于：通过将含水率低于以往的吸水性树脂用于表面交联，来提高吸水性树脂的物性。此外，所述含水率的控制虽然可通过不控制粒度而直接进行干燥的以往方法来调整含水率，但以往方法通常需要长时间，所以优选进行所述粒度控制后的加热干燥(第二干燥)。
(6-3)加热干燥工序(粒度控制后的第二干燥)的更优选方式
所述加热干燥后的、或含水率经过控制的吸水性树脂进行表面交联，优选为了进一步提高表面交联后的物性，而优选如下所述进行冷却或者储藏。
即，优选在将所述进行加热干燥的工序(4)之后的吸水性树脂冷却后，将其供于进行表面交联的工序(5)。供于进行表面交联的工序(5)的吸水性树脂的温度优选冷却为100℃以下，更优选为100～40℃，更优选为95～45℃，特别优选为90～50℃。
另外，优选在所述进行加热干燥的工序(4)之后的吸水性树脂被储藏后，将其供于进行表面交联的工序(5)。储藏时间平均为0.1分钟～100小时，进而为1分钟～50小时，特别是5分钟～10小时，由于通过储藏而进行了一定时间的熟化，所以可实现更加均匀的表面交联。
如果在加热干燥过程中添加下述表面交联剂，或者在加热干燥后(干燥机出口)立即添加下述表面交联剂，则也存在物性不提高的情况，所以进行所述冷却或储藏。冷却时，可使之与冷风或冷却传热面等冷却介质相接触而进行强制冷却，另外也可调整加热干燥后(从干燥机中取出后)的放置时间，或者在输送或储藏时使之放热。储藏时可采用各种料斗或筒仓，输送时可采用空气输送、传送带输送等，所使用的输送机或储藏机可采用美国专利6164455号等中所公开的输送机或储藏机，在进行所述储藏或者输送时可将装置保持在所述冷却温度(例如100～40℃)。如果冷却温度过低，则存在引起物性降低的情况。
(7)表面交联工序
在本发明中，经过所述(6)加热干燥工序的吸水性树脂可经过以往已知的表面交联工序，而制成更加适合用于卫生材料的吸水性树脂。表面交联是指在吸水性树脂的表面层(表面附近、自吸水性树脂表面起通常为数10μm左右)上进一步设置交联密度高的部分，可通过在表面的自由基交联或表面聚合、与表面交联剂的交联反应等而形成。
本发明中，只要可保证所述(6)的“粒度控制后的第二干燥”或所述(6-2)的“含水率”，则可适用所述表面交联剂(参照专利文献18～32)或其并用(参照专利文献11)、其混合装置(参照专利文献12、37)、表面交联的助剂(参照专利文献33～36)、其加热处理方法(参照专利文献13、14、38～41)等。另外，表面交联可进行一次，也可进行多次。
可用于本发明的表面交联剂可例示各种有机交联剂或无机交联剂，从物性及操作性的观点考虑，优选可与羧基进行反应的交联剂。例如可列举：多元醇化合物，环氧化合物，多胺化合物或其与卤化环氧化合物的缩合物，恶唑啉化合物，单、二或聚恶唑烷酮化合物，多价金属盐，碳酸烷二酯化合物等。
更具体而言，可列举：美国专利6228930号、美国专利6071976号、美国专利6254990号等中所例示的化合物。例如可列举：单、二、三、四或聚乙二醇、单丙二醇、1，3-丙二醇、二丙二醇、2，3，4-三甲基-1，3-戊二醇、聚丙二醇、甘油、聚甘油、2-丁烯-1，4-二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，2-环己二甲醇等多元醇化合物，乙二醇二缩水甘油醚、缩水甘油等环氧化合物，乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、四乙五胺、五乙六胺、聚乙烯亚胺、聚酰胺聚胺等多胺化合物，表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇等卤化环氧化合物，所述多胺化合物与所述卤化环氧化合物的缩合物，2-恶唑烷酮等恶唑烷酮化合物，碳酸乙二酯等碳酸烷二酯化合物，环氧丙烷化合物，如2-咪唑啉酮的环脲化合物等；没有特别的限定。
表面交联剂的使用量虽然也取决于所使用的化合物及这些化合物的组合等，但相对于吸水性树脂粒子100重量份(质量份)，优选在0.001重量份～10重量份的范围内，更优选在0.01重量份～5重量份的范围内。在本发明中，在使用表面交联剂的同时可使用水。此时，所使用的水的量相对于吸水性树脂粒子100重量份，优选为0.5～20重量份、更优选为0.5～10重量份的范围。另外，在本发明中，除水以外，也可使用亲水性有机溶剂。此时所使用的亲水性有机溶剂的量相对于吸水性树脂粒子100重量份，而为0～10重量份、优选为0～5重量份的范围。另外，在将交联剂溶液混合至吸水性树脂粒子中时，也可在无损本发明效果的范围内，例如使0～10重量％以下、优选为0～5重量％、更优选为0～1重量％的水不溶性微粒子粉体或表面活性剂共存。优选的表面活性剂及其使用方法例如在美国专利7381775号中有例示。
混合表面交联剂后的吸水性树脂优选进行加热处理，并且视需要在其后进行冷却处理。加热温度为70～300℃、优选为120～250℃、更优选为150～250℃的范围。另外，加热时间优选为1～120分钟的范围。加热处理可使用通常的干燥机或加热炉来进行。
所述表面交联剂的添加可通过各种方法来进行。其中，优选将表面交联剂视需要与水及/或亲水性有机溶剂预先混合之后，向粒子状吸水性树脂进行喷雾或者滴加混合的方法，更优选喷雾的方法。在采用喷雾方法的情况下，所喷出的液滴的大小以平均粒径计，优选在0.1～300μm的范围内，更优选0.1～200μm的范围。
将粒子状吸水性树脂、表面交联剂、以及水或亲水性有机溶剂混合时所使用的混合装置，为了均匀且切实地将所述各物质混合，而优选具备较大混合力。所述混合装置例如适合的有：圆筒型混合机、双重圆锥混合机、高速搅拌型混合机、V字型混合机、螺带型混合机、螺旋型混合机、双臂型捏合机、粉碎型捏合机、旋转式混合机、气流型混合机、湍流增强器、分批式罗地格搅拌机、连续式罗地格搅拌机等。
另外，作为本发明中的表面交联处理的另一方式，可列举将含有自由基聚合性化合物的处理液添加至粒子状吸水性树脂中之后，照射活性能量线来进行表面交联处理的方法，例如在日本专利特愿2003-303306公报(美国专利7201941号)中有记载。另外，也可向所述处理液中添加表面活性剂，并照射活性能量线来进行表面交联处理。此外，本发明的表面交联处理的另一方式，可列举将含有过氧化物自由基引发剂的水性溶液添加至粒子状吸水性树脂中之后，进行加热来进行表面交联处理的方法，例如在日本专利特公平7-8883号公报(美国专利4783510号)中有记载。
(8)液体渗透性改善剂
通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂，优选在进行表面交联处理后进一步添加液体渗透性改善剂。通过添加液体渗透性改善剂，所述粒子状吸水性树脂会具有液体渗透性改善剂层。由此，所述粒子状吸水性树脂的液体透过性变得优异。
液体渗透性改善剂可例示聚胺、多价金属盐、水不溶性微粒子，优选硫酸铝等多价金属盐，特别优选水溶性多价金属盐，并且可应用美国专利7179862号、欧洲专利1165631号、美国专利7157141号、美国专利6831142号、美国公开公报2004/176557号、美国公开公报2006/204755号、美国公开公报2006/73969号、美国公开公报2007/106013号中所记载的技术。此外，聚胺及水不溶性微粒子在WO2006/082188A1、WO2006/082189A1、WO2006/082197A1等中有例示。
相对于粒子状吸水性树脂100重量份，液体渗透性改善剂的使用量优选在0.001重量份～5重量份的范围内，更优选在0.01重量份～1重量份的范围内。如果液体渗透性改善剂的使用量在所述范围内，则可提高粒子状吸水性树脂在加压下吸收容量(AAP)、生理盐水诱导性(SFC)。
所述液体渗透性改善剂的添加优选为视需要与水及/或亲水性有机溶剂预先混合之后，对粒子状吸水性树脂进行喷雾或者滴加混合的方法，更优选喷雾的方法。此外，所述液体渗透性改善剂的添加优选在粒子状吸水性树脂在流化床内的冷却工序中进行。
(9)其他工序
除所述工序以外，视需要也可设置造粒工序、微粉除去工序、微粉回收再利用工序等。例如可列举：美国专利5264495号、美国专利5369148号、美国专利5478879号、美国专利6228930号、美国公开公报2006/247351号、国际公开公报WO2006/101271号等中所记载的工序。
(10)添加至粒子状吸水性树脂中的其他物质
可在聚合过程中或聚合后，向粒子状吸水性树脂中添加混合0～30％、进而0.01～10％左右的表面交联剂、液体渗透性改善剂、润滑剂、螯合剂、除臭剂、抗菌剂、水、表面活性剂、水不溶性微粒子、还原剂等。在聚合后添加混合的情况下，可在干燥前、干燥后、粉碎前或粉碎后进行添加混合。另外，只要无损吸水性树脂的特性，则可向粒子状吸水性树脂中添加其他物质。添加其他物质的方法没有特别的限定。此外，在本发明中，即使吸水性树脂中含有少量的添加剂(例如超过0至30重量％)、即为吸水性树脂组合物的情况下，仍统称为吸水性树脂。
(II)通过吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂的物性
以下，对通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂的重量(质量)平均粒径(D50)、生理盐水诱导性(SFC/Saline FlowConductivity)、加压下吸收容量(AAP/Absorbency Against Pressure)进行说明。此外，各物性的具体测定方法示于下述实施例中。
<重均粒径(D50)>
所谓重均粒径(D50)，如美国专利5051259号公报等中所示，是指在固定网目的标准筛中，与粒子总体的50重量％相对应的标准筛的粒径。
例如利用8000μm、5600μm、3350μm、2800μm、2000μm、1000μm、850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μm等的JIS标准筛(z8801)对粒子进行筛分，将各粒度的残留百分率在对数概率纸上作图。由此，由相当于R＝50％的粒径读取重均粒径(D50)。
此外，对于最终的吸水性树脂，从物性方面考虑，重均粒径优选为300～600μm、更优选为350～500μm的范围，850～150μm的比率优选控制在90～100重量％，更优选95～100重量％，特别优选98～100重量％。
<生理盐水诱导性(SFC/Saline Flow Conductivity)>
生理盐水诱导性是表示粒子状吸水性树脂膨胀时的液体透过性的值，此值越大，表示液体透过性越高。
通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂，其生理盐水诱导性(SFC)优选为10(单位：10-7·cm3·s·g-1)以上、更优选为20以上、特别优选为50以上、最优选为80以上的范围。由此，所述粒子状吸水性树脂的液体透过性变得优异。
<加压下吸收容量(AAP/Absorbency Against Pressure)>
加压下吸收容量是表示粒子状吸水性树脂在负载状态下的吸收容量。通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂，其加压下吸收容量(AAP)优选为10g/g以上且28g/g以下、更优选为15～27g/g、特别优选为20～26g/g的范围。由此，所述粒子状吸水性树脂变得具有优异的吸收特性。
<所适用的吸水性树脂>
本发明的制造方法特别适合获得所述吸水性树脂。即，与以往方法相比，吸水容量(GV)、加压下的吸水容量(AAP)、液体渗透性(SFC)的关系提高，即在使同样具有的1种物性固定而进行比较时(例如相同的吸水容量)，其他物性值会提高(例如SFC及AAP提高)，因而较佳。
因此，本发明可适合用于制造吸水容量(GV)为20～100g/g、优选为25～50g/g、27～45g/g，加压下吸收容量(AAP)优选为10g/g以上、28g/g以下，或生理盐水诱导性(SFC)优选为10(10-7·cm3·s·g-1)的吸水性树脂。优选同时满足所述物性中的两种以上，更优选同时满足三种物性。固体成分量为85～99.9％、进而为90～99.9％、特别是95～99.9％的范围，如果固体成分量(即100-含水率)在所述范围以外，则物性会降低。
(III)吸收体及/或吸收性物品
通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂是用于以吸水为目的的用途，被广泛用作吸收体或吸收性物品，特别适合用作用来吸收尿或血液等体液的卫生材料。
具体而言，是通过以下方式来制造粒子状吸水剂：向通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂中添加表面交联剂而进行表面交联处理，然后添加液体渗透性改善剂、表面活性剂、润滑剂等其他物质。并且，使用此粒子状吸水剂来制造吸收体或吸收性物品。此外，添加其他物质的方法没有特别的限定。
在此，所述吸收体是指以粒子状吸水剂(吸水性树脂)与亲水性纤维为主成分经过成型而成的吸收剂。所述吸收体是使用粒子状吸水剂与亲水性纤维，例如成型为膜状、筒状、片状而制造。所述吸收体中，相对于粒子状吸水剂与亲水性纤维的合计质量，粒子状吸水剂的含量(核心浓度)优选为20～100重量％、更优选为30～100重量％、更优选为40～100重量％的范围。所述吸收体中，粒子状吸水剂的核心浓度越高，在制作吸收体或纸尿布等时粒子状吸水剂的吸收特性降低效果表现地越显着。另外，所述吸收体优选为厚度为0.1～5mm的薄型。
所述吸收性物品是指具备所述吸收体、具有液体透过性的表面片体、及具有液体不透过性的背面片体的吸收性物品。所述吸收性物品的制造方法是首先通过将例如纤维材料与粒子状吸水剂掺合或者制成夹层而制作吸收体(吸收芯材)。其次，将所述吸收体夹在具有液体透过性的表面片体与具有液体不透过性的背面片体之间，并视需要安装弹性部件、扩散层、胶带等，由此制成吸收性物品、特别是成人用纸尿布或卫生巾。所述吸收体是压缩成型为密度0.06～0.50g/cc、基重0.01～0.20g/cm2的范围来使用。此外，所使用的纤维材料可例示亲水性纤维例如经过粉碎的木浆、棉短绒或交联纤维素纤维、嫘萦、棉、羊毛、乙酸酯、维纶等。优选为将所述纤维材料进行气流成网而成的材料。
所述吸水性物品表现出优异的吸收特性。这种吸收性物品具体可列举以近年来增长显着的成人用纸尿布为代表的儿童用尿布、卫生巾、所谓失禁护垫等的卫生材料等。但是并不限定为这些。所述吸水性物品凭借吸收性物品中所存在的粒子状吸水剂的优异吸收特性，而使回漏量少，干爽感显着，可大为减轻穿戴者本人、护理人员的负担。
[实施例]
以下，通过制造例、实施例、比较例来具体说明本发明，但本发明并不受这些例子的限制。将不同实施例各自所公开的技术手段适当组合而获得的实施例也包括在本发明的范围内。
此外，实施例中所使用的电气设备在没有特别指定的情况下，均在200V或100V下使用。并且，吸水性树脂在没有特别指定的情况下，是在25±2℃、相对湿度50％RH的条件下使用。下述测定法及制造例、实施例、比较例中所例示的试剂及器具也可适当用相当品代替。
[物性的测定方法]
<凝胶层膨胀压(SPGL)>
使用数显测力计(商品名：“Accuforce Cadnet Force Gage X5931C”，AMETEK Co.制造)，通过以下方法进行测定。将分级为300～500μm的粒子状吸水性树脂(a)0.358g加入至费希尔氏光电比色计(FISHERELECTRO-PHOTOMETER)用单元(b)中，将温度被调整至25℃的人工尿液(c)10g投入所述单元(b)中。此处，人工尿液(c)是使用加入氯化钙的二水合物0.25g、氯化钾2.0g、氯化镁的六水合物0.50g、硫酸钠2.0g、磷酸二氢铵0.85g、磷酸氢二铵0.15g、及纯水994.25g而成的液体。然后，立刻使聚乙烯制小锅盖(d)浮于人工尿液上，利用升降杆及调节钮进行调节，以使具有直径为20mm的圆形板的负载测定支撑棒(e)与所述小锅盖(d)重叠。接着，进一步加入10g人工尿液(c)，待膨胀的粒子状吸水性树脂的凝胶层达到小锅盖(d)之后，测定30分钟。用于计算SPGL的测定值，是采用30分钟的测定中的最大值作为Force Gage测定值(g)。并且，根据式(1)算出SPGL(A)(kdyne/cm2)。
SPGL(A)(kdyne/cm2)＝Force Gage测定值(g)×981(cm·s-2)/3.14(cm2)/1000 式(1)
在此，SPGL(A)的值是根据式(1)，将Force Gage测定值(g)换算为每单位面积的力而获得的值。
SPGL(A)的值很大程度上取决于粒子状吸水性树脂对0.9重量％食盐水的吸收容量(CRCs/Centrifuge Retention Capacity saline)(g/g)的值。因此，如果所测定的粒子状吸水性树脂的CRCs不同，则无法使用SPGL(A)的值来简单地判断粒子状吸水性树脂的优劣。在此，使用CRCs与SPGL(A)的关系式(近似式)来算出在相同CRCs下的SPGL。根据式(2)，算出在CRCs＝40(g/g)下的换算值SPGL(B)(kdyne/cm2)。
SPGL(B)(kdyne/cm2)＝201.35×e([ln(SPGL(A)/201.35)]/CRCs×40) 式(2)
在此，ln(SPGL(A)/201.35)表示(SPGL(A)/201.35)的自然对数。
<可溶成分的量>
称取0.9重量％食盐水184.3g倒入250ml容量的带盖子的塑料容器中，向此水溶液中加入粒子状吸水性树脂1.00g，利用长度250mm、直径8mm的特氟纶(Teflon，注册商标)制磁力搅拌器(magnetic stirrer)以约500rpm旋转搅拌16小时，由此萃取粒子状吸水性树脂中的可溶成分。使用1张滤纸(商品名：“JIS P 3801、No.2”，ADVANTEC东洋股份有限公司制造，厚度0.26mm，保留粒径5μm)对此萃取液进行过滤，称取所获得的滤液50.0g作为测定溶液。
首先，先用0.1N的NaOH水溶液对0.9重量％食盐水进行滴定，直至pH值达到10为止，然后用0.1N的HCl水溶液进行滴定，直至pH值达到2.7为止，从而获得空白滴定量([bNaOH]ml、[bHCl]ml)。通过对测定溶液进行同样的滴定操作，求得滴定量([NaOH]ml、[HCl]ml)。
其次，根据式(3)、(4)，由粒子状吸水性树脂的单体的重量平均分子量、通过所述操作所获得的滴定量等来算出粒子状吸水性树脂中的pH可溶成分的量(重量％)与中和率(mol％)。
pH可溶成分的量(重量％)＝0.1×(重量平均分子量)×184.3×100×([HCl]-[bHCl])/1000/1.0/50.0 式(3)
中和率(mol％)＝(1-([NaOH]-[bNaOH])/([HCl]-[bHCl]))×100 式(4)
<无负载下吸收容量(GV)>
将粒子状吸水性树脂0.2g均匀地放入无纺布制的袋子(60mm×60mm，Nangoku Pulp Industry(制)Heatron Paper GS-22)中，进行热封后，浸渍在0.9重量％氯化钠水溶液(生理盐水)中。30分钟后拉出袋子，使用离心分离器以250×9.81m/s2(250G)脱水3分钟后，测定袋子的质量W1(g)。另外，不使用粒子状吸水性树脂而进行同样的操作，测定此时的质量W0(g)。接着，根据式(5)，由所述质量W1、W0来算出GV(无负载下吸收容量)。
GV(g/g)＝((W1-W0)/粒子状吸水性树脂的质量)-1 式(5)
其中，加热干燥工序之前的粒子状吸水性树脂的GV测定，除了使用0.2g固体成分，并在计算GV时进行固体成分修正以外，是依据所述方法来进行。
<GEX值>
在将所述pH可溶成分的量设为x(重量％)，且将所述GV设为y(g/g)时，GEX值是由式(6)所定义。
GEX值＝(y-15)/ln(x) 式(6)
ln(x)：表示x的自然对数。
<生理盐水诱导性(SFC)>
生理盐水诱导性(SFC)是依据美国公开专利US2004-0106745、日本专利特表平9-509591的生理盐水诱导性(SFC)试验来进行。
具体而言，向单元中均匀地加入粒子状吸水性树脂0.90g，使其在人工尿液中在0.3psi(2.07kPa)的加压下膨胀60分钟，并记录凝胶层的高度。然后，在0.3psi(2.07kPa)的加压下，以一定的静水压从储罐向膨胀的凝胶层通入0.69重量％的氯化钠水溶液。
储罐中插入有玻璃管。玻璃管是以使单元中的0.69重量％氯化钠水溶液的液面维持在比膨胀凝胶的底部高出5cm的高度的方式来调整下端的位置而配置。储罐中的0.69重量％氯化钠水溶液是通过带旋塞的L型管来供于单元。单元的下方配置有收集所流过的液体的收集容器，收集容器是设置在上皿天平上。单元的内径为6cm，下部的底面设置有No.400不锈钢制金属网(网目38μm)。活塞的下部具有足够使液体流过的孔，且在底部为了不使粒子状吸水性树脂或其膨胀凝胶进入孔中而安装了透过性良好的玻璃过滤器。单元是放置在用来承载单元的台子上，此台子为了不妨碍液体透过而设置在不锈钢制的金属网上。
所述人工尿液是使用加入氯化钙二水合物0.25g、氯化钾2.0g、氯化镁六水合物0.50g、硫酸钠2.0g、磷酸二氢铵0.85g、磷酸氢二铵0.15g、及纯水994.25g而成的液体。
此外，SFC试验是在室温(20～25℃)下进行。使用电脑与天平，以20秒为间隔记录通过凝胶层的液体量10分钟来作为时间的函数。通过膨胀凝胶(主要为粒子间)的流速Fs(t)是通过将增加质量(g)除以增加时间(s)而以g/s的单位来决定。将获得稳定在一定静水压的流速的时间设为ts，使用从ts起至10分钟后所获得的流速，计算出Fs(t＝0)的值，即通过凝胶层的最初流速。Fs(t＝0)是通过将Fs(t)对时间的最小二乘法的结果外推至t＝0来计算。并且，使用式(7)求得生理盐水诱导性SFC(加压下的液体渗透速度)。此外，加压下的液体渗透速度的单位为(10-7×cm3×s×g-1)。
加压下的液体渗透速度(10-7×cm3×s×g-1)＝Fs(t＝0)×L0/(ρ×A×ΔP) 式(7)
Fs(t＝0)：以g/s表示的流速
L0：以cm表示的凝胶层的高度
ρ：NaCl溶液的密度(1.003g/cm3)
A：单元中的凝胶层上侧的面积(28.27cm2)
ΔP：对凝胶层施加的静水压(4920 dyne/cm2)
<加压下吸收容量(AAP)>
准备将压力调整为4.83kPa(0.7psi)的负载。并且，在直径60mm的塑料圆筒的底部贴合400目(网目38μm)的金属网，并在此金属网上均匀地散布粒子状吸水性树脂0.90g。使其上承载所述负载，并测定此整套测定装置的质量W2(g)。
接着，在直径150mm的培养皿的内侧放置直径90mm的玻璃过滤器(SOGO LABORATORY GLASS WORKS股份有限公司制造，细孔直径100～120μm)，加入0.90重量％的氯化钠水溶液(20～25℃)直至液面达到与玻璃过滤器的上面相同的水平。
在其上放置1张直径90mm的滤纸(商品名：“JIS P 3801 No.2”，ADVANTEC东洋股份有限公司制造，厚度0.26mm，保留粒径5μm)，使表面完全润湿且除去多余的液体。
将所述整套测定装置放置在所述润湿的滤纸上，使液体在负载下被吸收。1小时(60分钟)后，抬起整套测定装置，测定其质量W3(g)。并且，根据式(8)，由所述质量W2、W3来算出加压下吸收容量(g/g)。
加压下吸收容量(g/g)＝(W3-W2)/粒子状吸水性树脂的质量(g)式(8)
此外，采用在4.83kPa(0.7psi)压力下(负载下)的加压下吸收容量的情况，是假设在婴幼儿睡觉状态及坐下状态下使用吸收体或纸尿布等吸收性物品的状况。
<含水率>
将含水凝胶或者吸水性树脂1g在6cm的铝制器皿中较薄地展开，并在180℃的无风烘箱中干燥3小时，由此测定其干燥减量(重量％)，并由干燥减量来算出含水率。此外，固体成分量(％)是规定为(100-含水率)(％)。
[制造例1]
将48.5重量％氢氧化钠水溶液的流量设定为9.7g/秒，将丙烯酸的流量设定为12.1g/秒，将30重量％聚乙二醇二丙烯酸酯(平均分子量523)水溶液(流量0.0513g/秒)与46重量％二乙三胺五乙酸三钠水溶液(流量0.0016g/秒)的混合溶液的流量设定为0.0529g/秒，并且将水的流量设定为5.286g/秒，向搅拌器连续供给，由此制备单体水溶液。此时，单体水溶液的温度为103℃。
向所制备的单体水溶液中进一步以0.589g/秒的流量加入1.0重量％过硫酸钠水溶液后，向保持在约100℃且以230cm/分钟的速度移动的环形带连续供给单体水溶液。连续供于环形带上的单体水溶液迅速开始聚合，获得带状的含水凝胶片。
使用具有直径8mm的筛网的切碎机(商品名：“U-280”，HORAI股份有限公司制造)，将所述含水凝胶片连续地粗破碎(细碎化)。从而在约35℃的温度下获得约2～5mm大小的粒子状含水交联聚合物(b)。此时，粒子状含水交联聚合物(b)的含水率为29重量％。
[实施例1]
以74kg/h的量，将粒子状含水交联聚合物(b)连续地投入将热风温度设定为180℃、风速设定为2.4m/秒的传热管内置型流化床干燥机(商品名：“FCA-2”，大川原制作所股份有限公司制造，流化床长度850mm/流化床宽度240mm＝3.54)中来进行干燥。此外，流化床内是用3块隔板将长度方向大致等分为四部分而构成四个干燥室。干燥过程中的流化床高度约为300mm，在从开始干燥起60分钟后的层内温度稳定时，对从干燥机出口排出的干燥物(A1)进行取样并测定含水率，结果为8.5重量％。
[比较例1]
在实施例1中，除了不用隔板而使流化床内成为一个干燥室的状态以外，在与实施例1相同的条件下连续地进行干燥。此外，此时干燥过程中的流化床高度也是约300mm，在从开始干燥起60分钟后的层内温度稳定时，对从干燥机出口排出的干燥物(B1)进行取样并测定含水率，结果为9.6重量％。
[实施例2]
将粒子状含水交联聚合物(b)14.0kg投入预先将热风温度设定为200℃、风速设定为2.4m/秒的传热管内置型流化床干燥机(商品名：“FCA-2”，大川原制作所股份有限公司制造，流化床长度850mm/流化床宽度240mm＝3.54)中。然后干燥10分钟，获得聚合物干燥物(第一阶段干燥)。进行此操作五次，获得含水率为8.6重量％的干燥物(A2)55kg。
接着，将干燥物(A2)21.5kg投入预先将热风温度设定为200℃、风速设定为2.4m/秒的传热管内置型流化床干燥机(第二阶段干燥)中。然后干燥23分钟，获得含水率为4.0重量％的干燥物(B2)。
<第二阶段干燥过程中每单位时间内的水分蒸发量的计算>
干燥物(A2)21.5kg中的水分量：21.5×0.086＝1.849kg
干燥物(B2)中的水分量：0.819kg
水分蒸发量(减水量)：1.849-0.819＝1.03kg
每单位时间内的水分蒸发量(减水量)：1.03/23＝0.0448kg/min
[比较例2]
通过与实施例2相同的方式获得干燥物(A2)(第一阶段干燥)。接着，将干燥物(A2)14.0kg投入预先将热风温度设定为200℃、风速设定为2.4m/秒的传热管内置型流化床干燥机中，干燥21分钟(第二阶段干燥)，获得含水率为4.0重量％的干燥物(C2)。
<第二阶段干燥过程中每单位时间内的水分蒸发量(减水量)的计算>
干燥物(A2)14.0kg中的水分量：1.204kg
干燥物(C2)中的水分量：0.533kg
水分蒸发量(减水量)：1.204-0.533＝0.671kg
每单位时间内的水分蒸发量(减水量)：0.671/21＝0.0320kg/min
[实施例3]
通过与实施例2相同的方式获得干燥物(A2)(第一阶段干燥)。接着，将干燥物(A2)21.5kg投入预先将热风温度设定为200℃、风速设定为2.4m/秒、且将干燥机内所具有的传热管的温度设定为200℃的传热管内置型流化床干燥机(商品名：“FCA-2”，大川原制作所股份有限公司制造，流化床长度850mm/流化床宽度240mm＝3.54，传热管的表面积/流化床送风部分的面积＝4.1)中，干燥25分钟(第二阶段干燥)，获得含水率为2.7重量％的干燥物(B3)。
<第二阶段干燥过程中每单位时间内的水分蒸发量的计算>
干燥物(A2)21.5kg中的水分量：1.849kg
干燥物(B3)中的水分量：0.545kg
水分蒸发量(减水量)：1.849-0.545＝1.304kg
每单位时间内的水分蒸发量(减水量)：1.304/25＝0.0522kg/min
[实施例4]
将粒子状含水交联聚合物(b)21.5kg投入预先将热风温度设定为180℃、风速设定为2.4m/秒、传热管温度设定为180℃的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥11分钟，获得聚合物干燥物(第一阶段干燥)。进行此操作五次，获得含水率为10.0重量％的干燥物(A4)90kg。干燥物(A4)的重均粒径为2.4mm。
接着，使用辊式造粒机(间隙10mm/5mm)来粉碎干燥物(A4)，获得重均粒径为410μm的粒子状粉碎物(B4)。
然后，将所获得的粒子状粉碎物(B4)20.0kg投入预先将热风温度设定为180℃、风速设定为0.5m/秒的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥40分钟(第二阶段干燥)，获得含水率为4.3重量％的干燥物(C4)。
<第二阶段干燥过程中每单位时间内的水分蒸发量的计算>
干燥物(B4)20.0kg中的水分量：2.000kg
干燥物(C4)中的水分量：0.809kg
水分蒸发量(减水量)：2.000-0.809＝1.191kg
每单位时间内的水分蒸发量(减水量)：1.191/40＝0.0298kg/min
[比较例3]
进行与实施例4相同的操作，获得干燥物(A4)(第一阶段干燥)。
接着，将干燥物(A4)14.0kg投入预先将热风温度设定为180℃、风速设定为2.4m/秒的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥40分钟，获得含水率为3.6重量％的粗粒干燥物(D4)(第二阶段干燥)。
<第二阶段干燥过程中每单位时间内的水分蒸发量的计算>
干燥物(A4)14.0kg中的水分量：1.400kg
干燥物(D4)中的水分量：0.471kg
水分蒸发量(减水量)：1.400-0.471＝0.929kg
每单位时间内的水分蒸发量(减水量)：0.929/40＝0.0232kg/min
[实施例5]
使用网目850μm与150μm的筛网，对实施例4中所获得的粉碎干燥物(C4)进行分级，由此获得大部分具有150～850μm的粒径且重均粒径为414μm的粒子。利用罗地格搅拌机对此经过分级的粒子400g，喷雾、混合以1，4-丁二醇∶丙二醇∶水＝0.34∶0.56∶3.0的比例组成的含表面交联剂的水溶液14.04g。然后，利用预先将油浴温度设定为205℃的砂浆搅拌机(mortarmixer)热处理40分钟。在热处理后，利用850μm的筛进行分级，获得表面处理物(E3)。
将表面处理物(E3)35g与玻璃珠10g放入225ml的蛋黄酱瓶中，利用油漆搅拌器(paint shaker)振荡30分钟。接着，对振荡后的粉体30g添加、混合以50％硫酸铝∶丙二醇∶乳酸钠＝1.0∶0.025∶0.167的比例组成的液体渗透性改善剂0.36g之后，在60℃的干燥机中硬化30分钟。硬化后，将其放入内含玻璃珠10g的225ml蛋黄酱瓶中，利用油漆搅拌器振荡10分钟，获得铝表面处理物(F3)。
[比较例4]
使用辊式造粒机(间隙10mm/5mm)来粉碎粗粒干燥物(D4)。接着，使用网目850μm与150μm的筛网进行分级，由此获得大部分具有150～850μm的粒径且重均粒径为397μm的粒子。除了将实施例5中的热处理40分钟变更为热处理55分钟以外，对此粒子进行与实施例5相同的操作，获得表面处理物(G3)及铝表面处理物(H3)。
<物性比较>
表1是归纳铝表面处理物(F3)及铝表面处理物(H3)的物性的表。
[表1]
| 吸收容量GV(g/g) | 加压下吸收容量AAP0.7psi | 生理盐水诱导性SFC(10-7.cm3.s.g-1) | ||
| (g/g) | ||||
| 实施例5 | 铝表面处理物(F3 ) | 30 | 24.2 | 54 |
| 比较例4 | 铝表面处理物(H3) | 30 | 23.2 | 49 |
如表1所示，如果将实施例5与比较例4进行比较，则结果为：与铝表面处理物(H3)相比，在铝表面处理物(F3)中，GV为30时的AAP为0.7psi，且SFC的物性提高。即，明确了：通过在第一阶段干燥与第二阶段干燥之间进行粉碎，与在粗粒的状态下进行干燥相比，铝表面处理物的物性提高。
[实施例6]
将粒子状含水交联聚合物(b)21.5kg投入预先将热风温度设定为140℃、风速设定为2.4m/秒的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥18分钟，获得聚合物干燥物(第一阶段干燥)。进行此操作五次，获得含水率为13.4重量％的干燥物(A5)90kg。干燥物(A5)的重均粒径为2.5mm。
使用具备鼓风机与旋风除尘器来捕集粉碎物的涡轮磨床(Turbogrinder)，以3,000rpm的旋转速度粉碎第一阶段干燥物(A5)，获得粒子状粉碎物(B5)。
接着，将所获得的粒子状粉碎物(B5)23.0kg投入预先将热风温度设定为200℃、风速设定为0.5m/秒、传热管温度设定为200℃的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥40分钟，获得含水率为1.6重量％的第二阶段干燥物(C5)(第二阶段干燥)。
[实施例7]
将粒子状含水交联聚合物(b)21.5kg投入预先将热风温度设定为180℃、风速设定为2.4m/秒的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥18分钟，获得聚合物干燥物(第一阶段干燥)。进行此操作五次，获得含水率为10.2重量％的第一阶段干燥物(A6)90kg。干燥物(A6)的重均粒径为2.5mm。
使用具备鼓风机与旋风除尘器来捕集粉碎物的涡轮磨床，以2,000rpm的旋转速度粉碎第一阶段干燥物(A6)，获得粒子状粉碎物(B6)。
接着，将所获得的粒子状粉碎物(B6)23.0kg投入预先将热风温度设定为200℃、风速设定为0.5m/秒、传热管温度设定为200℃的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥40分钟，获得含水率为1.3重量％的第二阶段干燥物(C6)(第二阶段干燥)。
[实施例8]
将粒子状含水交联聚合物(b)21.5kg投入预先将热风温度设定为180℃、风速设定为2.4m/秒的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥11分钟，获得聚合物干燥物(第一阶段干燥)。进行此操作五次，获得含水率为10.0重量％的第一阶段干燥物(A7)90kg。干燥物(A7)的重均粒径为2.4mm。
使用辊式造粒机(间隙10mm/5mm)来粉碎第一阶段干燥物(A7)，获得粒子状粉碎物(B7)。
接着，将所获得的粒子状粉碎物(B7)20.0kg投入预先将热风温度设定为180℃、风速设定为0.5m/秒、传热管温度设定为180℃的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥40分钟，获得含水率为2.3重量％的第二阶段干燥物(C7)(第二阶段干燥)。
[实施例9]
使用网目850μm与150μm的筛网对实施例6中所获得的第二阶段干燥物(C5)进行分级，由此获得大部分具有150～850μm的粒径且重均粒径为395μm的粒子。利用罗地格搅拌机对此经过分级的粒子500g喷雾、混合以1，4-丁二醇∶丙二醇∶水＝0.34∶0.56∶3.0的比例组成的含表面交联剂的水溶液17.55g。然后，在预先将油浴温度设定为205℃的砂浆搅拌机中热处理30分钟。在热处理后，利用850μm的筛进行分级，获得表面处理物(E4)。
将表面处理物(E4)35g与玻璃珠10g放入225ml的蛋黄酱瓶中，利用油漆搅拌器振荡30分钟。接着，对振荡后的粉体30g添加、混合以50％硫酸铝∶丙二醇∶乳酸钠＝1.0∶0.025∶0.167的比例组成的液体渗透性改善剂0.36g之后，在60℃的干燥机中硬化30分钟。在硬化后，将其放入内含玻璃珠10g的225ml蛋黄酱瓶中，利用油漆搅拌器振荡10分钟，获得铝表面处理物(F4)。
[实施例10]
使用网目850μm与150μm的筛网对实施例7中所获得的第二阶段干燥物(C6)进行分级，由此获得大部分具有150～850μm的粒径且重均粒径为386μm的粒子。
除了将实施例9中的第二阶段干燥物(C5)变更为第二阶段干燥物(C6)，并将热处理时间从30分钟变更为45分钟以外，进行与实施例9相同的操作。从而获得表面处理物(E5)。接着，除了将表面处理物(E4)变更为表面处理物(E5)以外，进行与实施例9相同的操作。从而获得铝表面处理物(F5)。
[实施例11]
使用网目850μm与150μm的筛网对实施例8中所获得的第二阶段干燥物(C7)进行分级，由此获得大部分具有150～850μm的粒径且重均粒径为412μm的粒子。
除了将实施例9中的第二阶段干燥物(C5)变更为第二阶段干燥物(C7)，并将热处理时间从30分钟变更为65分钟以外，进行与实施例9相同的操作。从而获得表面处理物(E6)。接着，除了将表面处理物(E4)变更为表面处理物(E6)以外，进行与实施例9相同的操作。从而获得表面处理物(F6)。
[制造例2]
连续制作以48.5重量％氢氧化钠水溶液13.3g、丙烯酸45.5g、工业纯水19.8g的比例混合而成的中和液。
将所述中和液的流量设定为78.6g/秒，将48.5重量％氢氧化钠水溶液的流量设定为23.3g/秒，将20重量％聚乙二醇二丙烯酸酯(平均分子量为523)的流量设定为0.199g/秒，连续供于搅拌器，由此制备单体水溶液。此时，单体水溶液的温度为95～100℃。
向此所制备的单体水溶液中进一步加入46重量％二乙三胺五乙酸三钠水溶液(流量为0.0278g/秒)、4.0重量％过硫酸钠水溶液(流量为0.635g/秒)之后，向以7m/分钟的速度移动的环形带连续供给单体水溶液。连续供给至环形带上的单体水溶液迅速开始聚合，而获得带状含水凝胶片。
使用具有直径8mm的筛网的切碎机(商品名：“RC450”，吉工制造)，将所述含水凝胶片连续地粗破碎(细碎化)，获得约1～3mm大小的粒子状含水交联聚合物(c)。此时，粒子状含水交联聚合物(c)的含水率为29重量％。
以280kg/h的量，将粒子状含水交联聚合物(c)连续地投入流化床干燥机(商品名：“CT-FBD-0.91m2”，奈良机械制作所股份有限公司，流化床长度800mm/流化床宽度550mm＝1.45)中来进行干燥。此外，流化床内是用2块隔板将长度方向以大致为2∶1∶1的比例分割而构成三个干燥室。干燥机的热风的风速为2.4m/秒，热风的温度是将第一干燥室设为130℃，将第二、第三干燥室设为190℃。干燥机的出口是设置在流动部的上部及下部，干燥物的抽出量的比例为上部出口/下部出口＝4/1。粒子状含水交联聚合物(c)的滞留量是由位于干燥机上部出口的堰的高度所控制。干燥过程中的流化床高度是设为约900mm，粒子状含水交联聚合物(c)在干燥机内的平均滞留时间是设为约50分钟。
从干燥机中出来的干燥物(A2)经过空气输送而被辊式粉碎机粉碎，接着使用网目为850μm与213μm的筛进行连续分级，由此获得大部分具有150～850μm的粒径且重均粒径为480μm的粒子状粉碎物(B2)。对此粒子状粉碎物(B2)进行取样并测定含水率，结果为8.7重量％。
[实施例12]
针对粒子状粉碎物(B2)36kg/h，一边以达到1.4kg/h的量喷雾含有8.7重量％的1，4-丁二醇与14.4重量％的丙二醇的表面交联剂水溶液，一边在混合机(商品名：Turbulizer)中连续混合。
将连续排出的粒子状粉碎物(B2)与表面交联剂水溶液的混合物投入预先将热风温度设定为215℃、风速设定为0.5m/秒、传热管温度设定为215℃的传热管内置型流化床干燥机(商品名：“FCA-2”，大川原制作所股份有限公司制造，流化床长度850mm/流化床宽度240mm＝3.54，传热管的表面积/流化床送风部分的面积＝4.1)中，由此连续地进行加热处理。此外，流化床内是用6块隔板将长度方向大致分成七份而构成七个干燥室。对于各隔板，为了实现材料的移动而在单侧下部设置有开口部(隔板的面积与开口部的面积比为100/8)，另外，隔板的开口部是交替设置，以使粒子状粉碎物从流化床干燥机入口起至排出口为止的移动方式为蛇行(参照图3)。加热处理过程中的流化床高度约为300mm，由滞留量算出的滞留时间约为45分钟。
自投入开始起100分钟后的层内温度稳定时，对排出物进行取样并测定表面处理物(E7)的物性，结果为：GV＝27(g/g)，AAP 0.7psi＝23.5(g/g)，SFC＝70(10-7·cm3·s·g-1)。
[比较例5]
除了将实施例12中加热处理所使用的流化床干燥机的流化床内，用相同的2块隔板将长度方向大致三等分以外，进行与实施例12相同的操作，获得表面处理物(E8)。测定表面处理物(E8)的物性，结果为：GV＝27(g/g)，AAP＝23.0(g/g)，SFC＝50(10-7·cm3·s·g-1)。
<物性比较>
将第二阶段干燥物(C5)、第二阶段干燥物(C6)及第二阶段干燥物(C7)的物性示于表2。
[表2]
| 固体成分量(重量％) | 吸收容量GV(g/g) | 可溶成分量(重量％) | GEX值 | 凝胶层膨胀压SPGL(B)(kdyne/cm2) | ||
| 实施例6 | 第二阶段干燥物(C5) | 98.4 | 33.6 | 7.1 | 25.8 | 48.0 |
| 实施例7 | 第二阶段干燥物(C6) | 98.7 | 40.3 | 12.1 | 23.0 | 44.5 |
| 固体成分量(重量％) | 吸收容量GV(g/g) | 可溶成分量(重量％) | GEX值 | 凝胶层膨胀压SPGL(B)(kdyne/cm2) | ||
| 实施例8 | 第二阶段干燥物(C7) | 97.7 | 35.3 | 10.5 | 22.2 | 32.5 |
将表面处理物(E4)、表面处理物(E5)及表面处理物(E6)的物性示于表3。
[表3]
| 吸收容量GV(g/g) | 加压下吸收容量AAP0.7psi(g/g) | 生理盐水诱导性SFC(10-7.cm3.s.g-1) | ||
| 实施例9 | 表面处理物(E4) | 27.0 | 24.5 | 76 |
| 实施例10 | 表面处理物(E5) | 27.0 | 24.2 | 58 |
| 实施例11 | 表面处理物(E6) | 27.0 | 24.0 | 52 |
将铝表面处理物(F4)、铝表面处理物(F5)及铝表面处理物(F6)的物性示于表4。
[表4]
| 吸收容量GV(g/g) | 加压下吸收容量AAP0.7psi(g/g) | 生理盐水诱导性SFC(10-7.cm3.s.g-1) | ||
| 实施例9 | 铝表面处理物(F4) | 27.0 | 25.5 | 105 |
| 吸收容量GV(g/g) | 加压下吸收容量AAP0.7psi(g/g) | 生理盐水诱导性SFC(10-7.cm3.s.g-1) | ||
| 实施例10 | 铝表面处理物(F5) | 27.0 | 24.2 | 85 |
| 实施例11 | 铝表面处理物(F6) | 27.0 | 23.0 | 70 |
[制造例3]
将48.5重量％氢氧化钠水溶液的流量设定为9.7g/秒、将丙烯酸的流量设定为12.1g/秒、将30重量％聚乙二醇二丙烯酸酯(平均分子量为523)水溶液(流量为0.0513g/秒)与46重量％二乙三胺五乙酸三钠水溶液(流量为0.0016g/秒)的混合溶液的流量设定为0.0529g/秒，并且将水的流量设定为5.286g/秒，连续供给至搅拌器中，由此制备单体水溶液。此时，单体水溶液的温度为103℃。
以0.589g/秒的流量，向此所制备的单体水溶液中进一步加入1.0重量％过硫酸钠水溶液之后，向保持在约100℃且以230cm/分钟的速度移动的环形带连续供给单体水溶液。连续供给至环形带上的单体水溶液迅速开始聚合，而获得带状含水凝胶片(含水凝胶聚合物)。
使用具有直径8mm的筛网的切碎机(商品名：“U-280”，HORAI股份有限公司制造)，将所述含水凝胶片连续地粗破碎(细碎化)。从而获得温度约为35℃且大小约为2～5mm的粒子状含水交联聚合物(d)。此时，粒子状含水交联聚合物(d)的含水率为29重量％。
[实施例13]
将粒子状含水交联聚合物(d)21.5kg投入预先将热风温度设定为180℃、风速设定为2.4m/秒、传热管温度设定为180℃的传热管内置型流化床干燥机(商品名：“FCA-2”，大川原制作所股份有限公司制造，流化床长度850mm/流化床宽度240mm＝3.54)中。然后干燥11分钟，获得聚合物干燥物(第一阶段干燥)。进行此操作五次，获得含水率为10.0重量％的干燥物(J1)90kg。干燥物(J1)的重均粒径为2.4mm。
接着，使用辊式造粒机(间隙10mm/5mm)来粉碎干燥物(J1)，获得重均粒径为410μm的粒子状粉碎物(K1)(经过粒度控制的吸水性树脂粉末)。
然后，将所获得的粒子状粉碎物(K1)20.0kg投入预先将热风温度设定为180℃、风速设定为0.5m/秒的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥40分钟(第二阶段干燥)，获得含水率为4.3重量％的干燥物(L1)。
[比较例6]
进行与实施例13相同的操作，获得干燥物(J1)(第一阶段干燥)。
接着，将干燥物(J1)14.0kg投入预先将热风温度设定为180℃、风速设定为2.4m/秒的传热管内置型流化床干燥机中。然后干燥40分钟，获得含水率为3.6重量％的粗粒干燥物(M1)(第二阶段干燥)。
[实施例14]粒度控制后有加热干燥
使用网目850μm与150μm的筛网对实施例13中所获得的粉碎干燥物(L1)进行分级，由此获得大部分具有150～850μm的粒径且重均粒径为414μm的粒子。利用罗地格搅拌机对此经过分级的粒子400g喷雾、混合以1，4-丁二醇∶丙二醇∶水＝0.34∶0.56∶3.0的比例组成的含表面交联剂的水溶液14.04g。然后，在预先将油浴温度设定为205℃的砂浆搅拌机中热处理40分钟。在热处理后，利用850μm的筛进行分级，获得表面处理物(N1)(经过表面交联的吸水性树脂)。
将表面处理物(N1)35g与玻璃珠10g放入225ml的蛋黄酱瓶中，利用油漆搅拌器振荡30分钟。接着，对振荡后的粉体30g添加、混合以50％硫酸铝∶丙二醇∶乳酸钠＝1.0∶0.025∶0.167的比例组成的液体渗透性改善剂0.36g之后，在60℃的干燥机中硬化30分钟。在硬化后，将其放入内含玻璃珠10g的225ml蛋黄酱瓶中，利用油漆搅拌器振荡10分钟，获得铝表面处理物(01)。
[比较例7]粒度控制后无加热干燥
使用辊式造粒机(间隙10mm/5mm)来粉碎粗粒干燥物(M1)。接着，使用网目850μm与150μm的筛网进行分级，由此获得大部分具有150～850μm的粒径且重均粒径为397μm的粒子。除了将实施例14中的热处理40分钟变更为热处理55分钟以外，对此粒子进行与实施例14相同的操作，由此获得表面处理物(P1)及铝表面处理物(Q1)。
<物性比较>
表5是归纳铝表面处理物(01)及铝表面处理物(Q1)的物性的表。
[表5]
| 吸收容量GV(g/g) | 加压下吸收容量AAP0.7psi(g/g) | 生理盐水诱导性SFC(10-7.cm3.s.g-1) | ||
| 实施例14 | 铝表面处理物(01) | 30 | 24.2 | 54 |
| 比较例7 | 铝表面处理物(Q1) | 30 | 23.2 | 49 |
如表5所示，如果对实施例14(有粒度控制后的第二干燥，含水率为4.3％)与比较例7(无第二干燥，含水率为3.6％)进行比较，则结果为：与铝表面处理物(Q1)相比，在铝表面处理物(01)中，GV为30时的AAP0.7psi及SFC的物性提高。即，明确了：通过进行粒度控制后的第二干燥，与不进行第二干燥的情况相比，铝表面处理物的物性提高。
[制造例4]
连续制备以48.5重量％氢氧化钠水溶液13.3g、丙烯酸45.5g、工业纯水19.8g的比例混合而成的中和液。
将所述中和液的流量设定为78.6g/秒，将48.5重量％氢氧化钠水溶液的流量设定为23.3g/秒，将20重量％聚乙二醇二丙烯酸酯(平均分子量为523)的流量设定为0.199g/秒，连续供给至搅拌器中，由此制备单体水溶液。此时，单体水溶液的温度为95～100℃。
向此所制备的单体水溶液中进一步加入46重量％二乙三胺五乙酸三钠水溶液(流量为0.0278g/秒)、4.0重量％过硫酸钠水溶液(流量为0.635g/秒)之后，向以7m/分钟的速度移动的环形带连续供给单体水溶液。连续供给至环形带上的单体水溶液迅速开始聚合，而获得带状含水凝胶片(含水凝胶状聚合物)。
使用具有直径8mm的筛网的切碎机(商品名：“RC450”，吉工制造)，将所述含水凝胶片连续地粗破碎(细碎化)，获得约1～3mm大小的粒子状含水交联聚合物(e)。此时，粒子状含水交联聚合物(e)的含水率为29重量％。
以280kg/h的量，将粒子状含水交联聚合物(e)连续地投入流化床干燥机(商品名：“CT-FBD-0.91m2”，奈良机械制作所股份有限公司，流化床长度800mm/流化床宽度550mm＝1.45)中来进行干燥。此外，流化床内是用2块隔板将长度方向以大致为2∶1∶1的比例分割而构成三个干燥室。干燥机的热风的风速为2.4m/秒，热风的温度是将第一干燥室设为130℃，将第二、第三干燥室设为190℃。干燥机的出口是设置在流动部的上部及下部，干燥物的抽出量的比例为上部出口/下部出口＝4/1。粒子状含水交联聚合物(e)的滞留量是由位于干燥机上部出口的堰的高度所控制。干燥中的流化床高度是设为约900mm，粒子状含水交联聚合物(e)在干燥机内的平均滞留时间是设为约50分钟。
从干燥机中出来的干燥物(J2)是经过空气输送而被辊式粉碎机粉碎，接着使用网目为850μm与213μm的筛进行连续分级，由此获得大部分具有150～850μm的粒径且重均粒径为480μm的粒子状粉碎物(K2)。对此粒子状粉碎物(K2)进行取样并测定含水率，结果为8.7重量％。
[实施例15]
将粒子状粉碎物(K2)500g投入预先将热风温度设定为220℃的流化床干燥机(商品名：“喷雾干燥机PulvisgB-22”，日本大和公司制造)中。此干燥机的流化床部的玻璃单元上安装了覆套式加热器(mantleheater)，且预先设定为200℃。加热干燥40分钟后，取出加热干燥物(L2)并测定含水率，结果为1.3重量％。另外，加热干燥物(L2)与粒子状粉碎物(K2)相比，除去了所含水分的部分的吸收容量GV(固体成分修正值)增加7.3g/g。
[实施例16]
将粒子状粉碎物(K2)500g投入将热风温度及覆套式加热器温度设定为180℃的实施例14的流化床干燥机。加热干燥40分钟后，取出加热干燥物(L3)并测定含水率，结果为2.7重量％。另外，加热干燥物(L3)与粒子状粉碎物(K2)相比，除去了所含水分的部分的吸收容量GV(固体成分修正值)增加2.5g/g。
[实施例17]
以40kg/h的量，将粒子状粉碎物(K2)连续地投入将热风温度及传热管温度设定为210℃、风速设定为0.5m/秒的实施例13的传热管内置型流化床干燥机，来进行加热干燥。此外，流化床内是用3块隔板将长度方向大致四等分而构成四个干燥室。此加热干燥过程中的流化床高度约为250mm，粒子状粉碎物(K2)的平均滞留时间是设为40分钟。在层内温度稳定时，对从干燥机出口排出的加热干燥物(L4)进行取样并测定含水率，结果为1.1重量％。另外，加热干燥物(L4)与粒子状粉碎物(K2)相比，除去了所含水分的部分的吸收容量GV增加9.4g/g。
[实施例18]粒度控制后有加热干燥(含水率为1.3重量％)
利用罗地格搅拌机，对所述实施例15(粒度控制后有加热干燥)中所获得的含水率为1.3重量％的加热干燥物(L2)500g，喷雾、混合以1，4-丁二醇∶丙二醇∶水＝0.34∶0.56∶3.0的比例组成的含表面交联剂的水溶液17.55g。然后，在预先将油浴温度设定为207℃的砂浆搅拌机中热处理30分钟。在热处理后，利用850μm的筛进行分级，获得表面交联处理物(N2)。
[实施例19]粒度控制后有加热干燥(含水率为2.7重量％)
除了将实施例17(及18)中的加热干燥物(L2)变更为加热干燥物(L3)(含水率2.7为重量％)，并且将表面交联剂混合后的热处理时间变更为25分钟以外，进行与实施例17相同的操作，获得表面交联处理物(N3)。
[实施例20]粒度控制后有加热干燥(含水率为1.1重量％)
除了将实施例17(及18)中的加热干燥物(L2)变更为加热干燥物(L4)(含水率为1.1重量％)，并且将表面交联剂混合后的热处理时间变更为35分钟以外，进行与实施例17相同的操作，获得表面交联处理物(N4)。
[比较例8]粒度控制后无加热干燥
利用罗地格搅拌机，对所述制造例4(粒度控制后无加热干燥)中所获得的含水率为8.7重量％的粒子状粉碎物(K2)500g，喷雾、混合以1，4-丁二醇∶丙二醇∶水＝0.34∶0.56∶3.0的比例组成的含表面交联剂的水溶液19.5g。然后，在预先将油浴温度设定为207℃的砂浆搅拌机中热处理30分钟。在热处理后，利用850μm的筛进行分级，获得表面交联处理物(R5)。
<物性比较>
表6是归纳表面交联处理物(N2、N3、R5)的物性的表。如下述表6所示，通过设置粒度控制后的加热干燥、或使表面交联前的含水率为3重量％以下，加压下吸收容量(AAP)提高，并且液体渗透性(SFC)飞跃性地提高。
[表6]
| 吸收容量GV(g/g) | 加压下吸收容量AAP0.7psi(g/g) | 生理盐水诱导性SFC(10-7.cm3.s.g-1) | ||
| 实施例18 | 表面交联处理物(N2) | 30.3 | 25.7 | 52 |
| 实施例19 | 表面交联处理物(N3) | 29.8 | 25.0 | 32 |
| 比较例8 | 表面交联处理物(R5) | 29.8 | 24.4 | 20 |
[实施例21]
将表面交联处理物(N4)35g与玻璃珠10g加入225ml的蛋黄酱瓶中，利用油漆搅拌器振荡30分钟。接着，对振荡后的粉体30g添加、混合以50％硫酸铝∶丙二醇∶乳酸钠＝1.0∶0.025∶0.3的比例组成的液体渗透性改善剂0.3g之后，在60℃的干燥机中硬化30分钟。在硬化后，将其放入内含玻璃珠10g的225ml蛋黄酱瓶中，利用油漆搅拌器振荡10分钟，获得铝表面处理物(04)。
将表面处理物(N4)与铝表面处理物(04)的物性示于表7。如下述表7所示，即使进行容易导致物性降低的连续表面交联，也不会发生物性降低；即使利用连续式加热干燥机实施加热干燥工序，也可以获得与表7所示的利用批次式加热干燥机进行加热干燥时同等的物性。
[表7]
| 吸收容量GV(g/g) | 加压下吸收容量AAP0.7psi(g/g) | 生理盐水诱导性SFC(10-7.cm3.s.g-1) | ||
| 实施例20 | 表面交联处理物(N4) | 30.5 | 25.2 | 41 |
| 实施例21 | 铝表面处理物(04) | 30.9 | 24.3 | 63 |
本发明的吸水性树脂的制造方法起到如下效果：不仅可凭借低成本来确保高生产性，同时可有效率地获得物性优异的粒子状吸水性树脂。
发明的详细说明项中所示的具体实施方式或实施例只是用来阐明本发明的技术内容，本发明并不限定于这样的具体例子而被狭义地解释，可在本发明的精神与权利要求书中所记载的权利要求范围内，进行各种变更而实施。
[产业上的可利用性]
如上所述，本发明的吸水性树脂的制造方法可不降低吸水特性等效果而将被干燥物干燥。因此，通过本发明的吸水性树脂的制造方法所获得的粒子状吸水性树脂表现出优异的吸收特性等。这种粒子状吸水性树脂例如可广泛用作：近年来增长显着的成人用纸尿布、儿童用尿布、卫生巾、所谓失禁护垫等卫生材料用吸收剂，适用于凝集剂、凝结剂、土壤改良剂、土壤稳定剂、增稠剂等的水溶性聚合物，或者农业园艺用领域、土木工程领域中的保湿剂、脱水剂等。
Claims (29)
1.一种吸水性树脂的制造方法，其将连续式流化床干燥机用于粒子状吸水性树脂或其粒子状含水交联聚合物的加热或干燥，其特征在于：
所述连续式流化床干燥机具有至少两个以上的干燥室。
2.根据权利要求1所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
所述连续式流化床干燥机具有至少三个以上的干燥室。
3.根据权利要求1或2所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
使粒子状含水交联聚合物的装入量相对于所述干燥室的单位底面积的比率，相对于第一干燥室，在第二干燥室或其之后的任意干燥室中增加，来进行干燥。
4.一种吸水性树脂的制造方法，其将连续式流化床干燥机用于粒子状含水交联聚合物的加热或干燥，其特征在于：
将在所述连续式流化床干燥机中干燥过一次的粒子状含水交联聚合物粉碎后，再在此连续式流化床干燥机中进行干燥。
5.根据权利要求4所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
所述粉碎之前的经过干燥的粒子状含水交联聚合物的固体成分量在80重量％以上、90重量％以下的范围内。
6.根据权利要求4或5所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
将筛分分级中所规定的重均粒径在1mm以上、5mm以下范围内的粒子状含水交联聚合物粉碎，使重均粒径小于1mm后，再在所述连续式流化床干燥机中进行干燥。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
所述粉碎之前的粒子状含水交联聚合物的干燥温度在80℃以上、200℃以下的范围内，此粉碎后的粒子状含水交联聚合物的干燥温度在100℃以上、220℃以下的范围内。
8.一种吸水性树脂的制造方法，其将连续式流化床干燥机用于粒子状含水交联聚合物的加热或干燥，其特征在于：
使用在流化床内具有传热管的连续式流化床干燥机进行干燥。
9.根据权利要求8所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
流化床的底面积相对于所述传热管的表面积的比值在3以上、20以下的范围内。
10.一种吸水性树脂的制造方法，其将连续式流化床干燥机用于粒子状含水交联聚合物的加热或干燥，其特征在于：
在干燥期间，使干燥后期的温度高于干燥初期的温度而进行干燥。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
所述粒子状含水交联聚合物的干燥初期的温度在80℃以上、200℃以下的范围内，此粒子状含水交联聚合物的干燥后期的温度在100℃以上、220℃以下的范围内。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
使用所述连续式流化床干燥机中的流化床在行进方向上的长度与宽度的比值在2以上、9以下范围内的连续式流化床干燥机进行干燥。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
所述连续式流化床干燥机中的流化床的底部具有高低差。
14.一种吸水性树脂的制造方法，其按顺序包括以下工序：
工序(1)，对单体水溶液进行聚合，
工序(2)，将由所述工序(1)所获得的含水凝胶聚合物干燥，
工序(3)，将由所述工序(2)所获得的干燥物粉碎、或者粉碎及分级来控制粒度，及
工序(5)，对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行表面交联；
所述制造方法的特征在于：在进行所述表面交联的工序(5)之前，包括对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行第二加热干燥的工序(4)。
15.根据权利要求14所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
在将经过进行所述第二加热干燥的工序(4)后的吸水性树脂冷却后，将其供于进行所述表面交联的工序(5)。
16.根据权利要求14或15所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
在将经过进行所述第二加热干燥的工序(4)后的吸水性树脂储藏后，将其供于进行所述表面交联的工序(5)。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
在进行所述第二加热干燥的工序(4)中，进行加热直至每单位固体成分的无负载下吸收容量(GV)增加为止。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
将进行所述第二加热干燥的工序(4)在150～300℃下进行。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
将进行所述第二加热干燥的工序(4)进行至少10分钟以上。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
供于进行所述表面交联的工序(5)的吸水性树脂的含水率(以在180℃下干燥3小时的干燥减量进行规定)为0～3重量％。
21.一种吸水性树脂的制造方法，其按顺序包括以下工序：
工序(1)，对单体水溶液进行聚合，
工序(2)，将由所述工序(1)所获得的含水凝胶聚合物干燥，
工序(3)，将由所述工序(2)所获得的干燥物粉碎、或者粉碎及分级来控制粒度，及
工序(5)，对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行表面交联；
其特征在于：供于进行所述表面交联的工序(5)的吸水性树脂的含水率(以在180℃下干燥3小时的干燥减量进行规定)为0～3重量％。
22.根据权利要求21所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
在进行所述表面交联的工序(5)之前，包括对通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末进行第二加热干燥的工序(4)。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
由所述工序(2)所获得的干燥物的含水率(以在180℃下干燥3小时的干燥减量进行规定)为5～15重量％。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
由所述工序(2)所获得的干燥物的重均粒径(由筛分分级所规定)为1～5mm。
25.根据权利要求14至24中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
通过所述工序(3)进行粒度控制的吸水性树脂粉末的重均粒径(由筛分分级所规定)为200～800μm。
26.根据权利要求14至25中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
供于进行所述表面交联的工序(5)的吸水性树脂被冷却至100℃以下的温度。
27.根据权利要求14至26中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
将所述含水凝胶聚合物在聚合过程中或者聚合后制成细粒。
28.根据权利要求14至27中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
在将所述含水凝胶聚合物干燥的工序(2)或进行所述第二加热干燥的工序(4)中，利用流化床干燥机进行干燥。
29.根据权利要求14至28中任一项所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于：
吸水性树脂是满足下述(a)～(c)中的至少一种物性的聚丙烯酸盐系吸水性树脂：
(a)无负载下吸水容量(GV)为20～100g/g；
(b)加压下吸收容量(AAP)在10g/g以上、28g/g以下的范围内；
(c)生理盐水诱导性(SFC)至少为10(10-7·cm3·s·g-1)。
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