CN104703690B - 包含多元金属化合物的降尘剂、包含多元金属化合物的吸水剂及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
[课题]本发明的目的在于,提供一种抑制吸湿结块且粉尘发生量少而无损加压下吸水倍率等对吸水剂要求的吸水物性的降尘剂、以及使用了该降尘剂的吸水剂的制造方法、以及吸湿结块受到抑制且粉尘发生量少的吸水剂。[解决手段]一种吸水剂的降尘剂,其为以进行了表面交联的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂作为主成分的吸水剂的降尘剂,其中,该降尘剂是具有水滑石结构且含有2价和3价的两种金属阳离子和羟基的多元金属化合物。
Description
技术领域
本发明涉及在纸尿布、生理卫生巾、所谓失禁垫等卫生材料中使用的吸水剂的降尘剂、包含多元金属化合物的吸水剂、及其制造方法。
背景技术
吸水性树脂颗粒因吸湿而丧失流动性,因此进行了各种研究,作为代表性方法,已知有添加粘土、二氧化硅等无机颗粒的方法。但是,该方法中,所添加的微粒成为粉尘而引起作业环境的恶化,另外,成为加压下吸水倍率等吸水性能降低的原因。
因此,还提出了将无机颗粒以浆料的形式进行添加/湿式混合的方法、添加聚合物等涂覆剂的方法,由于添加中使用的水自身成为流动性降低的原因或者避免因添加涂覆剂导致的吸水性树脂颗粒的性能降低,因此添加量等受到限制。
国际公开第00/10619号中公开了因添加高岭土而具有抗凝结功能且粉尘量少的高吸水性聚合物(SAP)。具体而言,通过将0.5~3质量%的高岭土添加至颗粒状SAP前体物质后,添加包含碳酸亚乙酯的表面交联水溶液进行加热处理;在加热处理后添加包含相对于高吸水性聚合物达到2~3质量%的量的高岭土的水溶液;添加包含高岭土的表面交联剂水溶液进行加热处理,由此得到高吸水性聚合物。可知:抗凝结功能取决于高岭土的添加量,添加量为0.5质量%时抗凝结功能低。另外,在定性的粉尘评价中,可观察到其取决于高岭土添加量的倾向。另外,在表面交联后不添加包含高岭土的水溶液的方法中,AUL降低。
在日本特开昭62-223203号公报中公开了在具有阴离子交换能力的二元金属氢氧化物的存在下使用交联剂进行交联的高膨胀型吸水聚合物的制造方法。具体而言,通过向利用反向悬浊聚合而得到的含吸水性树脂颗粒的溶液中添加5~20质量%左右的水滑石和交联剂进行共沸脱水,从而得到吸水速度快、吸水后不粘腻、具有透气性的高溶胀型聚合物。根据该专利文献,记载了在交联反应时需要共存有水滑石,单纯混合时不具有效果。作为其理由,由所得聚合物的IR和X射线分析的结果可推测:与单纯混合不同,形成了全新的复合物。
国际公开第97/030109号中公开了用疏水性有机防尘剂进行物理涂覆来控制粉尘的方法,但存在疏水性有机防尘剂使吸水剂表面疏水化而导致吸水速度降低等问题。
用于赋予吸湿流动性的添加剂存在产生粉尘、加压下吸水倍率或吸水速度降低等吸水性能降低这一问题。
因此,要求抑制吸湿结块、抑制粉尘发生、制造方法的限制少但不损害吸水性能的添加剂。
发明内容
(发明要解决的课题)
本发明的目的在于,提供抑制吸湿结块且粉尘发生量少而无损加压下吸水倍率等对吸水剂要求的吸水物性的降尘剂、以及使用了该降尘剂的吸水剂的制造方法、以及吸湿结块受到抑制且粉尘发生量少的吸水剂。本发明的其它目的在于,提供使用具有水滑石结构且含有2价和3价的金属阳离子和羟基的无机化合物时降低的耐尿性和耐经时着色性得到改善的吸水剂。
(用于解决课题的手段)
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现:具有水滑石结构且含有2价和3价的金属阳离子和羟基的无机化合物(以下有时称为多元金属化合物)具有使吸水剂的粉尘量自身降低的效果。进而发现:关于该降低效果,不仅包含前述多元金属化合物和吸水性树脂粉末的吸水剂的粉尘发生量降低,而且对于抑制由添加其它无机微粒而导致的粉尘发生量也是有效的。进而辨明:耐尿性降低和耐经时着色性降低的原因是受到前述多元金属化合物中的2价金属、尤其是镁离子(Mg2+)的影响,发现通过添加螯合剂会得到改善。
而且发现,能够获得如下令人惊讶的效果:该多元金属化合物仅进行干式混合就表现出降低粉尘发生量的效果,不会降低加压下吸水倍率等吸水物性,少量即会显示降低凝胶结块的作用,从而完成了本发明。
本发明的降尘剂是含有2价和3价的两种金属阳离子和羟基的多元金属化合物,其会降低以进行了表面交联的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂作为主成分的吸水剂的粉尘发生。
具体实施方式
进而,更优选的是,前述多元金属化合物中的前述2价和3价的金属阳离子分别为镁和铝的阳离子(以下,有时称为HT化合物)。
本发明的吸水剂的制造方法的一个实施方式包括如下工序:表面交联工序;多元金属化合物添加工序,其中,向聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末中添加0.01质量%~5质量%、优选0.01质量%~3质量%、更优选0.01质量%~1质量%的多元金属化合物,该多元金属化合物具有水滑石结构且含有2价和3价的两种金属阳离子和羟基。
前述多元金属化合物添加工序中,优选对前述吸水性树脂粉末和前述多元金属化合物进行干式混合,进而,更优选在前述多元金属化合物添加工序的前工序和/或后工序实施表面交联工序。
本发明的吸水剂的一个适合的实施方式中,包含0.01质量%~5质量%、更优选包含0.01质量%~3质量%的前述多元金属化合物,进一步优选包含0.01质量%~1质量%,吸湿结块率为0~30质量%。另外,本发明的吸水剂的一个适合的实施方式是通过前述制造方法得到的,吸湿结块率为0~30质量%。那种吸水剂的吸水性能高。
本发明的多元金属化合物不仅降低包含该多元金属化合物和吸水性树脂粉末的吸水剂的粉尘,还具备降低因添加该多元金属化合物之外的无机微粒而增加的粉尘的能力。而且,不需要用于添加该多元金属化合物的第3成分、例如水等,因此不仅制造工序简单化,也不需要考虑由第3成分导致的影响。进而,仅通过用干式进行混合,密合性就非常高,进而该多元金属化合物自身以少量就会发挥高的吸湿结块效果,无损吸水性能。
包含该多元金属化合物的吸水剂的粉尘量少、难以发生吸湿结块、具有高的吸水性能。因此,在该吸水剂的制造工序和使用了该吸水剂的吸收体的制造工序中,抑制由粉尘飞散等导致的作业环境恶化。
以下,针对本发明进行详细说明,本发明的范围不限定于这些说明,针对以下的例示之外,也可以在不损害本发明主旨的范围内适当变更来实施。另外,本发明中,重量和质量、重量%和质量%、重量份和质量份是相同的意义,文中的使用统一为质量、质量%、质量份。
〔1〕术语的定义
(1-1)吸水剂
本说明书中,“吸水剂”是指以吸水性树脂作为主成分且对吸水性树脂实施表面交联工序和前述多元金属添加工序而得到的水性液的胶凝剂。此处,主成分是指吸水剂中的吸水性树脂的含量为吸水剂的70质量%以上,优选为80质量%以上、进一步优选为90质量%以上(上限为99.99质量%)。吸水剂中除了吸水性树脂之外还包含多元金属化合物,除此之外,可以分别含有0~10质量%、优选含有0.1~1质量%的无机微粒、阳离子性高分子化合物、含水溶性多价金属阳离子的化合物、表面活性剂、抗着色剂、耐尿性改善剂、消臭剂、香料、抗菌剂、发泡剂、颜料、染料、肥料、氧化剂、还原剂等。
(1-2)表面交联吸水性树脂
本说明书中,“表面交联吸水性树脂”是指对吸水性树脂实施表面交联工序而得到的水溶液的胶凝剂,在表面交联剂添加工序和多元金属化合物添加工序后实施表面交联工序而得到时,也称为表面交联吸水性树脂。
(1-3)聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂
本说明书中的吸水性树脂是指水溶胀性水不溶性的高分子胶凝剂。另外,“水溶胀性”是指ERT441.2-02中规定的CRC(无加压下吸收倍率)为5[g/g]以上,另外,“水不溶性”是指ERT470.2-02中规定的Extr(水可溶成分)为0~50质量%。
另外,吸水性树脂不限定于全部量(100质量%)均为聚合物,在维持上述性能的范围内,可以包含添加剂等,含有少量添加剂的吸水性树脂组合物在本发明中也统称为吸水性树脂。另外,作为吸水性树脂的形状,可列举出片状、纤维状、薄膜状、凝胶状等,优选为粉末状,特别优选为具有后述粒度、含水率的粉末状吸水性树脂,有时也称为吸水性树脂粉末。
本说明书中的“聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂”是指任意包含接枝成分且作为重复单元以丙烯酸和/或其盐(以下称为丙烯酸(盐))作为主成分的聚合物。
具体而言,是指聚合所使用的全部单体(不包括交联剂)之中包含50~100摩尔%的丙烯酸(盐)的聚合物,是指优选包含70~100摩尔%、更优选包含90~100摩尔%、特别优选实质包含100摩尔%的吸水性树脂。另外,本发明中,聚丙烯酸盐型(中和型)的聚合物也统称为聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂。
(1-4)“EDANA”和“ERT”
“EDANA”是欧州无纺布协会(European Disposables and NonwovensAssociations)的简称,“ERT”是欧州标准的吸水性树脂的测定方法(EDANA RecommendedTest Methods)的简称。另外,本发明中,在没有特别说明的条件下,根据ERT原本(公知文献:2002年修订)测定吸水性树脂的物性。
(a)“CRC”(ERT441.2-02)
“CRC”是Centrifuge Retention Capacity(离心分离机保持容量)的简称,是指无加压下吸收倍率(以下有时也称为“吸收倍率”)。具体而言,是使无纺布中的吸水性树脂0.200g用大量过量的0.9质量%氯化钠水溶液(生理盐水)自由溶胀30分钟后,进一步使用离心分离机以250G去除水分后的吸收倍率(单位;[g/g])。
(b)“AAP”(ERT442.2-02)
“AAP”是Absorption Against Pressure的简称,是指加压下吸收倍率。具体而言,是使0.900g吸水性树脂在0.9质量%氯化钠水溶液(生理盐水)中在2.06kPa(0.3psi)的载重下溶胀1小时后的吸收倍率(单位;[g/g])。
(c)“PSD”(ERT420.2-02)
“PSD”是Particle Size Distribution的简称,是指通过筛分级而测定的粒度分布。另外,质均粒径(D50)和粒径分布宽度利用与欧州专利0349240号中记载的“AverageParticle Diameter and Distribution of Particle Diameter”相同的方法来测定。
(1-5)其它
本说明书中,表示范围的“X~Y”是指包含X和Y的“X以上且Y以下”。另外,质量单位的“t(吨)”是指“Metric ton(公吨)”,进而,只要没有特别注释,“ppm”是指“质量ppm”。另外,“~酸(盐)”是指“~酸和/或其盐”,“(甲基)丙烯酰基”是指“丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基”。另外,关于物性等的测定,在没有特别说明的条件下,在室温(20~25℃)、相对湿度40~50%RH下进行测定。
〔2〕聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末和吸水剂的制造方法
本发明的吸水剂的制造方法包括如下工序:表面交联工序;以及,多元金属化合物添加工序,其中,相对于聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末添加0.01质量%~3质量%的多元金属化合物,该多元金属化合物为含有2价和3价的两种金属阳离子和羟基的无机化合物。以下,在说明表面交联工序、多元金属化合物添加工序的同时,还记载吸水性树脂粉末和吸水剂的制造方法中的适合实施方式。
需要说明的是,要添加多元金属化合物的吸水性树脂粉末可以为表面交联前也可以为表面交联后。即,要添加多元金属化合物的吸水性树脂粉末可以是表面交联吸水性树脂粉末。
(2-1)丙烯酸(盐)系单体水溶液的制备工序
本说明书中,“丙烯酸(盐)系单体水溶液”是指以丙烯酸(盐)作为主成分的单体的水溶液,是指根据需要配混有交联剂、接枝成分、微量成分(螯合剂、表面活性剂、分散剂等)等构成吸水性树脂粉末的成分而成的水溶液,是指以该状态添加聚合引发剂供于聚合的水溶液。
作为上述丙烯酸(盐),可以未进行中和,也可以为盐型(完全中和型或部分中和型),另外,作为单体水溶液,可以超过饱和浓度,即使是丙烯酸(盐)的过饱和水溶液、浆料水溶液(水分散液),也作为本发明的丙烯酸(盐)系单体水溶液进行处理。另外,从所得吸水性树脂粉末的物性的观点出发,优选使用饱和浓度以下的丙烯酸(盐)系单体水溶液。
另外,作为单体的溶剂,优选为水,丙烯酸(盐)系单体以水溶液形式处理。此处,“水溶液”不限定于溶剂的100质量%均为水,可以组合使用0~30质量%、优选0~5质量%的水溶性有机溶剂(例如,醇等),本发明中将它们视作水溶液。
本说明书中,“制备中的丙烯酸(盐)系单体水溶液”是指向以上述丙烯酸(盐)作为主成分的单体水溶液中混合所有构成成分之前的丙烯酸(盐)的水溶液,具体而言,符合丙烯酸水溶液、完全中和的丙烯酸盐水溶液或者部分中和的丙烯酸盐水溶液。
通过对制备中的丙烯酸(盐)系单体水溶液进一步进行中和,或者混合作为溶剂的水,或者混合上述微量成分等,从而制为最终的丙烯酸(盐)系单体水溶液。另外,关于该最终的丙烯酸(盐)系单体水溶液,将投入至聚合装置之前或投入至聚合装置之后且聚合开始之前的状态称为“聚合工序前且制备后的丙烯酸(盐)系单体水溶液”。
(单体)
作为要使用的单体(monomer),只要是通过聚合而形成吸水性树脂的单体就没有特别限定,例如可列举出(甲基)丙烯酸、马来酸(酐)、衣康酸、肉桂酸、乙烯基磺酸、烯丙基甲苯磺酸、乙烯基甲苯磺酸、苯乙烯磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基乙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸、2-羟基乙基(甲基)丙烯酰基磷酸酯等阴离子性不饱和单体(盐);含巯基的不饱和单体;含酚羟基的不饱和单体;(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺等含酰胺基的不饱和单体;N,N-二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、N,N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等含氨基的不饱和单体等。这些单体可以单独使用,也可以组合使用2种以上。
作为丙烯酸(盐)的含量(用量),相对于单体(不包括内部交联剂)整体,通常为50摩尔%以上、优选为70摩尔%以上、更优选为80摩尔%以上、进一步优选为90摩尔%以上、特别优选为95摩尔%以上(上限为100摩尔%)。另外,本发明中,聚丙烯酸(盐)不限定于未进行中和(中和率为0摩尔%),是指包含部分中和或完全中和(中和率为100摩尔%)的概念。
本发明中,针对丙烯酸(盐)系单体或聚合后的含水凝胶状交联聚合物的中和率,没有特别限定,从所得吸水性树脂粉末的物性、表面交联剂的反应性的观点出发,优选为40~90摩尔%、更优选为50~80摩尔%。
其中,上述中和率低时,存在吸水速度(例如FSR、Vortex)降低的倾向,反之,中和率高时,存在聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末与表面交联剂、尤其是与碳酸亚烷基酯的反应性降低、生产率降低、通液性(例如SFC)、加压下吸收倍率(例如AAP、PUP)降低的倾向,因此优选为上述范围内的中和率。另外,在纸尿布等可能接触人体的用途中,不需要聚合后的中和。
另外,从作为最终制品而得到的吸水剂的无加压下吸收倍率(CRC)、加压下吸收倍率(AAP)的观点出发,丙烯酸(盐)系单体或含水凝胶状交联聚合物可以一部或全部为盐型,优选为钠盐、锂盐、钾盐、铵盐、胺类等一价盐,其中,更优选为碱金属盐,进一步优选为钠盐和/或钾盐,从成本、物性的观点出发,特别优选为钠盐。
(阻聚剂)
丙烯酸(盐)系单体可以含有阻聚剂。作为该阻聚剂,没有特别限定,例如可列举出国际公开第2008/096713号中公开的N-烃氧基化合物、锰化合物、取代苯酚化合物等。其中,优选为取代苯酚类,特别优选为甲氧基苯酚类。
作为上述甲氧基苯酚类,例如可列举出邻甲氧基苯酚、间甲氧基苯酚、对甲氧基苯酚;具有甲基、叔丁基、羟基等中的1个或2个以上取代基的甲氧基苯酚类等,本发明中,特别优选为对甲氧基苯酚。
另外,上述丙烯酸(盐)系单体中的阻聚剂的含量优选为10~200ppm,以下依次优选为5~160ppm、10~160ppm、10~100ppm、10~80ppm,最优选为10~70ppm。通过使上述含量为10~200ppm,所得吸水剂的色调恶化(显黄色、黄变之类的着色)少,另外,利用蒸馏等精制去除阻聚剂时,引起预料不到的聚合的危险性少。
(内部交联剂)
单体水溶液根据需要可以包含内部交联剂。作为该内部交联剂,可以使用公知的内部交联剂,例如可列举出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、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、甘油三(甲基)丙烯酸酯、甘油丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、环氧乙烷改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基氰尿酸酯、三烯丙基异氰尿酸酯、三烯丙基磷酸酯、三烯丙基胺、聚(甲基)丙烯酰氧基烷烃、(聚)乙二醇二缩水甘油醚、甘油二缩水甘油醚、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、甘油、1,4-丁二醇、季戊四醇、乙二胺、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、聚乙烯亚胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等。这些之中,考虑到反应性,可以使用1种或2种以上,其中,优选使用具有2个以上聚合性不饱和基团的化合物。
另外,组合使用2种以上的内部交联剂时,通过改变其官能团的反应性而能够改变内部交联结构,因此,优选从酰胺化合物、(甲基)丙烯酸酯化合物、烯丙基化合物、胺化合物、亚胺化合物、醇化合物、碳酸酯化合物、缩水甘油基化合物之类的上述例示出的化合物中选择具有不同官能团的内部交联剂来组合使用。
上述内部交联剂的用量可根据期望的吸水剂物性来适当决定,相对于上述丙烯酸(盐)系单体整体,优选为0.001~5摩尔%、更优选为0.005~2摩尔%、进一步优选为0.01~1摩尔%。另外,组合使用2种以上的内部交联剂时,各个内部交联剂的用量相对于上述丙烯酸(盐)系单体整体,优选为0.001~5摩尔%、更优选为0.005~2摩尔%、进一步优选为0.01~1摩尔%。
通过使该用量(组合使用2种以上时为其总量)为0.001~5摩尔%,所得吸水剂的水可溶成分低,能够充分确保加压下的吸水量,另外,所得吸水剂的交联密度变得适当,吸水量变得充分。另外,内部交联剂可以全部添加至聚合工序前且制备后的丙烯酸(盐)系单体水溶液,也可以在聚合开始后添加一部分。
(2-2)水溶液聚合工序
(聚合方法)
作为用于获得吸水性树脂粉末的聚合方法,可列举出喷雾聚合、液滴聚合、本体聚合、沉淀聚合、水溶液聚合或反相悬浊聚合等,适合使用将单体制成水溶液的水溶液聚合。
另外,上述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,例如公开于美国专利第4625001号、美国专利第4873299号、美国专利第4286082号、美国专利第4973632号、美国专利第4985518号、美国专利第5124416号、美国专利第5250640号、美国专利第5264495号、美国专利第5145906号、美国专利第5380808号、欧州专利第0811636号、欧州专利第0955086号、欧州专利第0922717号等。
关于上述聚合时的单体水溶液的浓度,没有特别限定,优选为20质量%~饱和浓度以下、更优选为25~80质量%、进一步优选为30~70质量%。通过使该浓度为20质量%以上,能够抑制生产率的降低。另外,单体的浆料(丙烯酸盐的水分散液)中的聚合可观察到物性的降低,因此优选在饱和浓度以下进行聚合(参照;日本特开平1-318021号公报)。
另外,为了促进聚合而提高物性,还可以在聚合时根据需要设置溶解氧的脱气工序(例如用不活性气体置换的工序)。另外,出于提高吸水速度、提高表面积、提高干燥速度等目的,可以在聚合时含有气泡(尤其是不活性气体)、各种发泡剂(例如有机或无机碳酸盐、偶氮化合物、脲化合物),在聚合时、干燥时例如以体积达到1.001~10倍的方式使其发泡。
本发明的聚合工序可以在常压、减压、加压的任一者下进行,优选在常压(或其附近、通常±10mmHg)下进行。另外,聚合开始时的温度还因要使用的聚合引发剂的种类而异,优选为15~130℃、更优选为20~120℃。
(聚合引发剂)
本发明中使用的聚合引发剂根据聚合形态来适当决定,没有特别限定,例如可列举出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。通过这些聚合引发剂来开始聚合。
作为上述光分解型聚合引发剂,例如可列举出苯偶姻衍生物、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。具体而言,有苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻异丙基醚、α-甲基苯偶姻、α-苯基苯偶姻、蒽醌、甲基蒽醌、苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基丙酮、苯偶酰二乙酰基苯乙酮、二苯甲酮、对氯二苯甲酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、二苯基二硫化物、四甲基秋兰姆硫化物、α-氯甲基萘、蒽、六氯丁二烯、五氯丁二烯、米蚩酮、2-氯噻吨酮、2,4-二乙基噻吨酮、苯偶酰二甲基缩酮、双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦、2-甲基-1-[4-(甲基硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮-1,2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮等。所述光分解型聚合引发剂可以是市售品,可例示出Ciba Specialty Chemicals的商品名IRGACURE(注册商标)184(羟基环己基-苯基酮)、IRGACURE(注册商标)2959(1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮)等。
另外,作为上述热分解型聚合引发剂,例如可列举出过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵等过硫酸盐;过氧化氢、叔丁基过氧化物、甲乙酮过氧化物等过氧化物;2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑-2-啉基)丙烷]二盐酸盐等偶氮化合物等。
进而,作为上述氧化还原系聚合引发剂,例如可列举出向上述过硫酸盐、过氧化物中组合使用L-抗坏血酸、亚硫酸氢钠等还原性化合物而成的体系。
另外,组合使用上述光分解型聚合引发剂和热分解型聚合引发剂是优选的方式。进而,紫外线、电子射线、γ射线等活性能量射线可以单独使用,或者也可以与上述聚合引发剂组合使用。
上述聚合引发剂的用量相对于上述单体优选为0.0001~1摩尔%、更优选为0.0005~0.5摩尔%。通过使该用量处于上述范围内,吸水性树脂粉末的色调恶化少,另外,残留单体也少。
(添加剂等)
在上述聚合时,进一步根据需要向聚合前或聚合过程中的反应体系中添加次磷酸(盐)等链转移剂、二乙三胺五醋酸(盐)等螯合剂等。
(更适合的聚合方法)
本发明中,作为丙烯酸(盐)系单体水溶液的聚合方法,从吸水性树脂粉末的物性(例如吸水速度、通液性)、聚合控制容易性等观点出发,可采用反相悬浮聚合、喷雾聚合、液滴聚合和/或水溶液聚合中的至少1种,尤其是水溶液聚合。
作为上述水溶液聚合的优选方式的一例,可列举出将聚合开始温度优选设为40℃以上、更优选设为50℃以上、进一步优选设为60℃以上、特别优选设为70℃以上、最优选设为80℃以上(上限为沸点)的高温开始水溶液聚合;或者,将单体浓度优选设为40质量%以上、更优选设为45质量%以上、进一步优选设为50质量%以上(上限为90质量%以下、优选为80质量%以下、进一步优选为70质量%以下)的高浓度水溶液聚合;进而,将它们组合而成的高浓度/高温开始水溶液聚合。
作为聚合形态,优选为捏合机聚合或带聚合,作为上述水溶液聚合的优选形态,可列举出连续带聚合(公开于美国专利第4893999号、美国专利第6241928号、美国专利申请公开第2005/215734号、国际公开第2008/114847号小册子等)、连续捏合机聚合、间歇捏合机聚合(公开于美国专利第6987151号、美国专利第6710141号、国际公开第2008/114848号小册子等)等。
进而,可列举出将上述优选方式与优选的聚合形态组合而成的高温开始连续水溶液聚合、高浓度连续水溶液聚合、高浓度/高温开始连续水溶液聚合。
另外,作为其它优选一例,还可列举出将聚合开始温度设为15℃以上、将单体浓度设为30质量%以上的间歇或连续捏合机聚合。
另外,在上述聚合时,聚合开始时间(自添加聚合引发剂的时刻起至聚合开始为止的时间)优选超过0且为300秒以内,更优选为1~240秒。
(2-3)凝胶粉碎工序
本工序是将经由上述聚合工序等(尤其是水溶液聚合)得到的含水凝胶状交联聚合物(以下称为“含水凝胶”)进行凝胶粉碎从而得到颗粒状的含水凝胶(以下称为“颗粒状含水凝胶”)的任意工序。
在水溶液聚合中,通过利用上述含水凝胶的凝胶粉碎、尤其是混炼来进行凝胶粉碎而细粒化,从而兼顾吸水速度和通液性,进而耐冲击性也提高。即,特别优选为在聚合中(例如捏合机聚合)或聚合后(例如带聚合、进而根据需要的捏合机聚合)进行凝胶粉碎的水溶液聚合。
本发明中可使用的凝胶粉碎机没有特别限定,例如可列举出间歇式或连续式的双腕型捏合机等、具备多个旋转叶片的凝胶粉碎机、单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、碎肉机等。其中,优选为前端具有多孔板的螺杆型挤出机,例如可列举出日本特开2000-063527号公报中公开的螺杆型挤出机。
本发明的凝胶粉碎工序中,凝胶粉碎前的含水凝胶的温度(凝胶温度)从控制粒度、物性的观点出发,优选为60~120℃、更优选为65~110℃。通过使上述凝胶温度处于上述范围,含水凝胶的硬度(软度)变得适当,另外,凝胶粉碎时容易控制颗粒形状、粒度分布。另外,凝胶温度可以通过聚合时的温度、聚合后的加热或冷却等来控制。
另外,凝胶粉碎后的颗粒状含水凝胶的质均粒径(D50)(用筛分级来规定)优选为0.5~10mm、更优选为1.0~10mm、进一步优选为2.0~8.0mm。另外,供于下一工序即干燥工序的颗粒状含水凝胶所含的粒径10mm以上的粗大颗粒的比例优选为该颗粒状含水凝胶整体的10质量%以下、更优选为5质量%以下、进一步优选为1质量%以下。
本发明中,聚合工序和凝胶粉碎工序可以通过在聚合时对含水凝胶状交联聚合物进行凝胶粉碎的捏合机聚合方法、将利用连续带聚合得到的含水凝胶状交联聚合物供于凝胶粉碎工序的方法、分批地进行聚合工序和凝胶粉碎工序的方法中的任一者来实施。
(2-4)干燥工序
本工序是将经由上述聚合工序等得到的含水凝胶干燥而得到干燥聚合物的工序。另外,上述聚合工序为水溶液聚合时,在含水凝胶的干燥前和/或干燥后进行凝胶粉碎(细粒化)。另外,利用干燥工序得到的干燥聚合物(聚集物)可以直接供给于粉碎工序。
作为本发明中的干燥方法,没有特别限定,可以采用各种方法。具体而言,可列举出加热干燥、热风干燥、减压干燥、红外线干燥、微波干燥、在疏水性有机溶剂下的共沸脱水干燥、使用了高温水蒸气的高湿干燥等,也可以组合使用它们中的1种或2种。干燥温度优选为100~300℃、更优选为150~250℃。
另外,作为干燥时间,依赖于含水凝胶的表面积或含水率、干燥机的种类等,因此例如优选为1分钟~5小时、更优选为5分钟~1小时。进而,由干燥减量(将1g粉末或颗粒以180℃干燥3小时)求得的树脂固体成分优选为80质量%以上、更优选为85~99质量%、进一步优选为90~98质量%。
(2-5)粉碎·分级工序
本工序是对上述干燥工序中得到的干燥聚合物进行粉碎和/或分级从而获得优选特定粒度的吸水性树脂粉末的工序。另外,其与上述(2-3)凝胶粉碎工序在粉碎对象物经由了干燥工序这一点上是不同的。另外,有时也将粉碎工序后的吸水性树脂称为粉碎物。
(粒度分布)
从吸水速度、通液性、加压下吸收倍率等的观点出发,供于下一工序即表面交联工序的吸水性树脂粉末的质均粒径(D50)优选为200~600μm的范围、更优选为200~550μm的范围、进一步优选为250~500μm的范围、特别优选为300~450μm的范围。
另外,标准筛分级所规定的粒径不足150μm的微粒越少越好,从通液性等的观点出发,该微粒的含量优选为0~5质量%、更优选为0~3质量%、进一步优选为0~1质量%。进而,标准筛分级所规定的粒径850μm以上的、优选710μm以上的粗大颗粒也越少越好,从吸水速度等的观点出发,该粗大颗粒的含量优选为0~5质量%、更优选为0~3质量%、进一步优选为0~1质量%。
另外,关于粒径的分布范围,从吸水速度、通液性、加压下吸收倍率等的方面出发,优选在150μm以上且不足850μm的范围内、更优选在150μm以上且不足710μm的范围内优选包含95质量%以上、更优选包含98质量%以上、进一步优选包含99质量%以上(上限为100质量%)。
上述粒度的控制可以利用聚合工序、凝胶粉碎工序、或者干燥工序后的粉碎/分级工序来进行,特别优选在干燥后的分级工序中进行。另外,上述粒度的测定可使用JIS标准筛(Z8801-1(2000))基于国际公开第2004/69915号、EDANA-ERT420.2-02中规定的方法来进行。
另外,作为本发明的吸水性树脂粉末的形状,可以是球状、其聚集物,也可以是对含水凝胶或干燥聚合物经由粉碎工序而得到的不定形(破碎状),从吸水速度的观点出发,优选为不定形(破碎状)或其造粒物。
为了进一步解决本发明的课题,上述粒度优选应用于表面交联工序后,进一步优选适用于作为最终制品的吸水剂。即,本发明的吸水剂中,从吸水速度、通液性、加压下吸收倍率等的方面出发,优选在150μm以上且不足850μm的范围内、更优选在150μm以上且不足710μm的范围内优选包含95质量%以上、更优选包含98质量%以上、进一步优选包含99质量%以上(上限为100质量%)。
(2-6)微粉回收工序
优选的是,在干燥工序后包括分级工序(包括表面交联工序后的第2分级工序。以下相同。),在上述分级工序中,分离出作为网眼150μm的标准筛通过物的吸水性树脂微粒后,将该吸水性树脂微粒或其水添加物回收(再利用)于干燥工序以前的工序。另外,在上述分级工序中被去除的粗大颗粒可以根据需要进行再粉碎,另外,在上述分级工序中被去除的微粒可以废弃,也可以用于其它用途,还可以供于该微粉回收工序。
通过去除前述微粒,能够进一步提高吸水速度(例如FSR)。
即,在本发明的制造方法中,微粉回收工序是指分离出在干燥工序和根据需要的粉碎、分级工序中产生的吸水性树脂微粒(尤其是包含70质量%以上的粒径150μm以下的颗粒。以下,有时也称为“微粉”。)后,直接在该状态下或者进行水合或造粒,回收至干燥工序之前,优选回收至聚合工序、凝胶粉碎工序或干燥工序的工序。
通过回收微粉,能够控制吸水性树脂和吸水剂的粒度,并且,通过本工序,能够进一步提高吸水速度。
作为要回收的微粉,可以是表面交联工序前的微粉,也可以是表面交联工序后的微粉,微粉回收量优选为干燥聚合物的1~40质量%、更优选为5~30质量%。
适合于本发明的微粉回收方法是向聚合前的单体水溶液、聚合过程中的含水凝胶中混合吸水性树脂微粉或其水合物、造粒物、根据需要的无机微粒等的方法。另外,回收至聚合前的单体水溶液的方法示于国际公开第92/001008号、国际公开第92/020723号,回收至聚合过程中的含水凝胶的方法示于国际公开第2007/074167号、国际公开第2009/109563号、国际公开第2009/153196号、国际公开第2010/006937号,另外,回收至干燥工序(干燥机)的方法示于美国专利第6228930号等中,优选应用这些微粉回收方法。
(2-7)表面交联剂添加工序
本工序是制备供于表面交联工序的含有表面交联剂的吸水性树脂粉末的工序。一般来说,表面交联通过添加后述有机表面交联剂、吸水性树脂粉末表面的单体的聚合、或者添加过硫酸盐等自由基聚合引发剂以及加热/紫外线照射等来进行。本发明中,优选向上述分级工序中得到的吸水性树脂粉末、以及包含经由微粉回收工序得到的吸水性树脂粉末的吸水性树脂粉末中添加有机表面交联剂。另外,也可以同时进行后述通液性改善剂添加工序。
(有机表面交联剂)
作为本发明中能够使用的有机表面交联剂,从所得吸水性树脂粉末的物性的观点出发,优选的是,具有与聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的官能团即羧基发生脱水酯化反应或脱水酰胺化反应的羟基和/或氨基等反应性基团的有机化合物。该有机化合物不限定于直接具有羟基、氨基的醇化合物、胺化合物,可以是碳酸亚烷基酯化合物、噁唑烷酮化合物那样的环状化合物,还包括具有会生成羟基、氨基的反应性基团和/或直接与前述羧基发生反应那样的反应性基团的化合物。
作为有机表面交联剂,可列举出多元醇化合物、环氧化合物、多胺化合物或其与卤代环氧化合物的缩合物、噁唑啉化合物、(单、二、或聚)噁唑烷酮化合物、氧杂环丁烷化合物、碳酸亚烷基酯化合物等,更优选为环氧化合物、多元醇化合物、碳酸亚烷基酯化合物、噁唑烷酮化合物。它们可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为有机表面交联剂的具体例,可列举出(二、三、四、聚)乙二醇、(二、聚)丙二醇、1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇、(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、三羟甲基丙烷、二乙醇胺或三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇等多元醇化合物;(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(二、聚)甘油聚缩水甘油醚、缩水甘油等环氧化合物;2-噁唑烷酮、N-羟基乙基-2-噁唑烷酮、1,2-乙烯双噁唑啉等噁唑啉化合物;1,3-二氧戊环-2-酮、4-甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,5-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4,4-二甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-乙基-1,3-二氧戊环-2-酮、4-羟基甲基-1,3-二氧戊环-2-酮、1,3-二氧六环-2-酮、4-甲基-1,3-二氧六环-2-酮、4,6-二甲基-1,3-二氧六环-2-酮、1,3-二氧杂环丙烷(dioxopan)-2-酮等碳酸亚烷基酯化合物;表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇等卤代环氧化合物、及其多胺加成物(例如Hercules,Inc.制造的KYMENE;注册商标);γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷等硅烷偶联剂;3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇、3-乙基-3-氧杂环丁烷甲醇、3-丁基-3-氧杂环丁烷甲醇、3-甲基-3-氧杂环丁烷乙醇、3-乙基-3-氧杂环丁烷乙醇、3-丁基-3-氧杂环丁烷乙醇、3-氯甲基-3-甲基氧杂环丁烷、3-氯甲基-3-乙基氧杂环丁烷、多价氧杂环丁烷化合物等氧杂环丁烷化合物;2-咪唑烷酮等环脲化合物等。
作为前述多元醇,优选为碳数2~8的多元醇、更优选为碳数3~6的多元醇、进一步优选为碳数3~4的多元醇。进而,优选为二醇,可例示出乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇,优选为选自丙二醇(1,2-丙二醇)、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇中的多元醇。
另外,作为环氧化合物,优选为聚缩水甘油基化合物,可适合地使用乙二醇二缩水甘油醚,作为噁唑啉化合物,可适合地使用2-噁唑烷酮,作为碳酸亚烷基酯化合物,可适合地使用1,3-二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯)。
进而,优选将选自多元醇化合物、环氧化合物、噁唑啉化合物、碳酸亚烷基酯化合物中的2种以上化合物组合使用。从物性更高这一观点出发,优选为多元醇与多元醇之外的前述有机表面交联剂的组合,更优选为多元醇与环氧化合物或碳酸亚烷基酯化合物的组合,从提高CRC这一观点出发,进一步优选使用至少多元醇与碳酸亚烷基酯化合物的组合。
将前述多种有机表面交联剂进行组合时,尤其是在多元醇与多元醇之外的前述有机表面交联剂的组合中,其比率(质量比)以多元醇:多元醇之外计优选为1:100~100:1,更优选为1:50~50:1,进一步优选为1:30~30:1。
它们要混合的溶剂温度可适当决定,温度过低时,有时溶解度、粘度变得过低,尤其是,将固体的非高分子有机化合物用作表面交联剂,尤其是将碳酸亚乙酯用作表面交联剂时,将加热至室温以上(优选为30~100℃、更优选为35~70℃、进一步优选为40~65℃)的水用于溶剂。
即,优选要与非高分子有机化合物(尤其是固体的表面交联剂、进而固体的多元醇、碳酸亚烷基酯等环状化合物)混合的其它化合物、尤其是水被加热,更优选为上述温度范围。
另外,碳酸亚烷基酯化合物或前述多元醇化合物、尤其是固体的碳酸亚烷基酯化合物优选在与水混合前预先进行加热。加热温度优选加热至比添加水后的表面交联剂水溶液的温度更高的温度,具体而言,在固体的碳酸亚烷基酯化合物的情况下,优选还对多元醇、尤其是固体的多元醇进行加热熔融,其温度优选为30~100℃、更优选为35~70℃、进一步优选为40~65℃。
(溶剂和浓度)
关于有机表面交联剂的添加量,其总量相对于添加前的前述吸水性树脂100质量份优选为0.001~15质量份、进一步优选为0.01~5质量份。
另外,作为前述有机表面交联剂,使用选自多元醇化合物和多元醇之外的化合物中的2种时,相对于添加前的前述吸水性树脂100质量份,多元醇化合物的总量优选为0.001~10质量份、进一步优选为0.01~5质量份,另外,多元醇之外的化合物总量优选为0.001~10质量份、进一步优选为0.01~5质量份。
有机表面交联剂优选以水溶液形式添加。该水溶液中使用的水量以相对于添加处理前的前述吸水性树脂100质量份的总量计优选为0.5~20质量份、更优选为0.5~10质量份。另外,表面交联剂的结晶水、水合水等也包括在该水的量中。
进而,可以向有机表面交联剂水溶液中添加亲水性有机溶剂,该亲水性有机溶剂的量相对于添加处理前的吸水性树脂100质量份优选超过0质量份且为10质量份以下、更优选超过0质量份且为5质量份以下。作为该亲水性有机溶剂,可列举出碳数1~碳数4的一元醇、进而碳数2~碳数3的一元醇,另外,可列举出丙酮等碳数4以下的低级酮等,尤其是沸点不足150℃、更优选不足100℃的挥发性醇类在表面交联处理时挥发,因而不会留下残留物,是更优选的。
具体而言,可列举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇等低级醇类;丙酮等酮类;二氧六环、四氢呋喃、甲氧基(聚)乙二醇等醚类;ε-己内酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等酰胺类;二甲基亚砜等亚砜类;聚氧丙烯、氧乙烯-氧丙烯嵌段共聚物等多元醇类等。
另外,进而向吸水性树脂粉末中混合表面交联剂溶液时,在不妨碍本发明效果的范围内,还可以使水不溶性微粒、表面活性剂相对于添加处理前的吸水性树脂100质量份共存有超过0质量份且为10质量份以下、优选超过0质量份且为5质量份以下、更优选超过0质量份且为1质量份以下。此时,针对所使用的表面活性剂等,公开于美国专利第7473739号等。作为水不溶性微粒,可列举出二氧化硅(氧化硅)、沸石、滑石、二氧化钛等。
表面交联剂溶液中的表面交联剂浓度可适当决定,从物性方面出发,制成1~80质量%、进而5~60质量%、10~40质量%、15~30质量%的水溶液。需要说明的是,作为残余,可以包含前述亲水性有机溶剂、其它成分。
表面交联剂溶液的温度可由要使用的前述有机表面交联剂的溶解度、该水溶液的粘度等来适当决定,优选为-10~100℃、更优选为5~70℃、进一步优选为10~65℃、特别优选为25~50℃的范围。通过在上述范围内,在与吸水性树脂粉末混合或反应之前,环状化合物发生水解(例如由碳酸亚乙酯分解为乙二醇、由噁唑烷酮分解为乙醇胺)或者水、亲水性有机溶剂挥发等而混合性降低等的弊端少,另外,该表面交联剂溶液凝固或者表面交联剂析出的风险少,故而优选。
(酸或碱在表面交联剂溶液中的组合使用)
为了促进表面交联剂的反应、均匀混合,表面交联剂溶液中除了有机表面交联剂、水、亲水性有机溶剂、表面活性剂和水不溶性微粒之外,可以包含酸或碱。
作为酸或碱,可以使用有机酸或其盐、无机酸或其盐、无机碱,相对于添加处理前的前述吸水性树脂100质量份,以0~10质量份、更优选0.001~5质量份、进一步优选0.01~3质量份来适当使用。作为该有机酸,为碳数1~6、更优选2~4的水溶性有机酸、水溶性饱和有机酸、尤其是含羟基的饱和有机酸。
作为其它,可列举出非交联性的水溶性无机碱类(优选为碱金属盐、铵盐、碱金属氢氧化物、以及氨或其氢氧化物)、非还原性碱金属盐pH缓冲剂(优选为碳酸氢盐、磷酸二氢盐、磷酸氢盐等)等。
(有机表面交联剂溶液的添加方法)
通过添加处理,有机表面交联剂被添加至吸水性树脂粉末。该添加处理的方法没有特别限定,例如可例示出:将吸水性树脂浸渍于亲水性有机溶剂而使其吸附添加交联剂的方法;向吸水性树脂中直接混合添加交联剂溶液、喷雾或滴加添加交联剂溶液并混合的方法等,从均匀添加规定量的观点出发,优选为后者。进而,为了均匀添加,优选对吸水性树脂边搅拌边进行添加处理,进一步优选对表面交联剂溶液进行喷雾。
添加处理中,可以使用例如不同的喷雾喷嘴同时添加组成不同的2种以上的交联剂,从均匀性等的观点出发,优选单一组成的交联剂。另外,如果为单一组成,则考虑到添加处理装置的大小、处理量和喷雾喷嘴的喷雾角等,也可以使用多个喷雾喷嘴。
作为前述添加处理中使用的装置(以下,有时称为混合装置),例如适合为圆筒型混合机、双层壁圆锥型混合机、V字型混合机、螺带型混合机、螺杆型混合机、流动型炉、旋转盘混合机(rotary disc mixing machine)、气流型混合机、双腕型捏合机、内部混合机、粉碎型捏合机、旋转式混合机、螺杆型挤出机、TURBULIZER、Plough Share Mixer等。进而,在商业生产等大规模生产中,优选能够连续混合的装置。另外,各添加处理可以使用相同的装置,也可以使用不同的装置。
供于本工序的吸水性树脂粉末优选进行了加热/保温,该温度优选为30~100℃、更优选为35~80℃、进一步优选为40~70℃的范围。通过以上述适合的温度进行加热/保温,由于表面交联剂的析出、吸水性树脂的吸湿等而导致表面处理变得不充分或者变得不均匀的情况少,另外,由于水从表面交联剂水溶液中蒸发等而发生表面交联剂的析出等的风险少。
(2-8)表面交联工序
本工序是为了提高吸水性树脂粉末的加压下吸收倍率或通液性、为了对吸水性树脂粉末的表面或表面附近进行交联处理而进行加热处理的工序。其可以与表面交联剂添加工序同时实施,或者在表面交联剂添加工序之后实施,优选在表面交联剂添加工序之后实施。另外,本工序可以实施一次,也可以在相同条件或不同条件下进行多次。
作为所得吸水剂的物性,在重视耐损伤性的情况下,加热温度更优选为250℃以下、进一步优选为70~200℃、特别优选为90~180℃。另一方面,在重视吸水性能的情况下,加热温度更优选为120~280℃、进一步优选为150~250℃、特别优选为170~230℃。另外,加热时间优选为1分钟~2小时。
(加热装置)
作为本发明中使用的加热装置,适合的是,具备用于对公知的干燥机或加热炉中制成规定气氛的气体排出机构和/或气体供给机构而成的连续式或分批式(间歇式)加热装置、优选为连续式加热装置。
作为该加热装置的加热方式,适合的是,传导传热型、辐射传热型、热风传热型、介电加热型。更优选为传导传热和/或热风传热型的加热方式,进一步优选为传导传热型的方式。
该加热装置的所谓控制温度只要能够将吸水性树脂加热至适当温度即可,不需要从该工序的最初起至最后为止均为恒定。其中,为了防止部分性的过加热等,优选为50~300℃。
另外,为了提高加热效率、进行均匀的加热处理,优选具备对被加热物连续搅拌和/或使其流动的机构的装置。作为进行搅拌和/或使其流动的方式,优选为槽型搅拌式、螺杆型、旋转型、圆盘型、捏和型、流动槽式等,更优选为基于搅拌叶片(桨)的搅拌方式、基于旋转蒸馏炉之类的传热面自身运动的搅拌方式。另外,该搅拌和/或流动机构的目的在于进行均匀的加热处理,因此在处理量少时,例如在被干燥物的厚度不足1cm那样的情况下,也可以不使用。
该加热装置具备用于排出由被加热物产生的蒸气的气体排出机构,通过该机构的调整、例如排出量也可以控制加热部(加热装置内部)的气氛的露点和温度。另外,该加热部是指用于使被加热物升温的部位,并非加热器、介电线圈等所谓的热源。
排出机构不仅是单纯的排气口,在从加热处理物的出口排出气体时,该出口也相当于排出机构。进而,优选使用鼓风机等调整要排出的气体量、压力。另外,排气的部位不限定于1个部位,可以考虑前述加热装置的大小以及露点和温度的调整状态来设置多个。
该加热装置具备气体供给机构,也可以通过该机构的调整、例如供给量来控制加热部的气氛露点和温度。
加热部的气体压力优选从常压变为略微减压。作为其范围,相对于大气压力的差压优选为0~-10kPa、更优选为0~-5kPa、进一步优选为0~-2kPa。
进行工业连续生产时,可以使用具备上述机构的分批处理方式、连续处理方式的加热装置。
在分批处理(间歇)方式的情况下,可以使用将被加热物静置于实质上均等分配的1个或多个托盘等的方法;向单槽或多个槽中填充被加热物并边用搅拌叶片等搅拌边进行加热的方法;流动槽等。另外,在连续处理方式的情况下,可以使用向带、多个托盘中实质上均等地分配被加热物并输送的方式;边用搅拌叶片、螺杆等进行搅拌边输送的方式;通过加热面的倾斜进行输送的方式等。
另外,在加热处理的前后两者进行添加处理时,可以使用与前述添加处理相同的装置或者使用不同的装置进行添加处理。尤其是,使用连续式生产装置时,加热前的添加处理和加热处理使用相同的装置、加热后的添加处理使用不同装置在生产效率方面是优选的。
另外,根据需要从加热装置中取出的吸水性树脂出于抑制过度的交联反应、提高后工序中的处理性的目的,优选冷却至不足100℃、进而可以冷却至0~95℃、40~90℃。
(通液性改善剂添加工序)
本工序是相对于上述干燥工序后的吸水性树脂颗粒或者表面交联工序后的吸水性树脂颗粒添加通液性改善剂的工序。本发明中提及的通液性改善剂是指使该通液性改善剂添加工序后的吸水性树脂颗粒的生理盐水导流性(SFC)与该通液性改善剂添加工序前的吸水性树脂颗粒的SFC相比提高的物质。
(通液性改善剂)
作为本工序中使用的通液性改善剂,可列举出含有水溶性多价金属阳离子的化合物。该多价金属阳离子为2价以上的金属阳离子,优选为2~4价、更优选为3价。
前述水溶性是指在水100g(25℃)中溶解1g以上、优选溶解10g以上的化合物。包含前述多价金属阳离子的多价金属化合物可以直接(主要是固体状)与吸水性树脂颗粒混合,但优选制成水溶液后与吸水性树脂进行混合。
本发明中能够使用的多价金属阳离子元素是选自典型金属和族编号为4~11的过渡金属中的至少一种以上金属,优选为选自Mg、Ca、Ti、Zr、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Pd、Cu、Zn、Cd、Al中的1种,更优选为Mg、Ca、Zn、Al,特别优选为Al。
作为包含前述多价金属阳离子的多价金属化合物,抗衡的阴离子可以为有机或无机中的任一者,没有特别限定。例如可例示出醋酸铝、乳酸铝、丙烯酸铝、氯化铝、聚氯化铝、硫酸铝、硝酸铝、双硫酸钾铝、双硫酸钠铝等水溶性铝盐;氯化钙、硝酸钙、氯化镁、硫酸镁、硝酸镁等水溶性碱土金属盐;氯化锌、硫酸锌、硝酸锌、硫酸铜、氯化钴、氯化锆、硫酸锆、硝酸锆等过渡金属盐等。这些之中,特别优选为铝化合物,其中,优选为硫酸铝,可最适合地使用硫酸铝14~18水合盐等含水结晶的粉末。
使用有机酸的多价金属盐时,作为优选的阴离子,是与茴香酸、苯甲酸、对羟基苯甲酸、甲酸、戊酸、柠檬酸、乙醇酸、甘油酸、戊二酸、氯醋酸、氯丙酸、肉桂酸、琥珀酸、醋酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、富马酸、丙酸、3-羟基丙酸、丙二酸、马来酸、丁酸、异丁酸、亚氨二醋酸、苹果酸、羟乙磺酸(isethionic acid)、甲基马来酸、己二酸、衣康酸、巴豆酸、草酸、水杨酸、葡糖酸、没食子酸、山梨酸、硬脂酸等脂肪酸等的酸对应的盐。这些之中,优选为酒石酸盐和乳酸盐,最优选为乳酸铝、乳酸钙等乳酸盐。
关于前述多价金属阳离子的混合方法,向吸水性树脂中混合包含多价金属阳离子的水溶液,尤其是混合多价金属阳离子浓度为1~60质量%、进而10~50质量%的水溶液,进而在混合后根据需要以40~150℃、进而以60~100℃左右进行加热即可。水的用量相对于吸水性树脂100质量份优选为0.1~5质量份、进一步优选为0.5~3质量份。
进一步优选在混合时组合使用多元醇和/或α-羟基羧酸。另外,作为多元醇和/或α-羟基羧酸,从上述的各种化合物中适当选择。关于多元醇和/或α-羟基羧酸,优选的是,比水的量少且相对于吸水性树脂100质量份使用0~4质量份、0.01~3质量份、进而0.1~0.5质量份。
前述多价金属化合物的用量以多价金属阳离子(例如在铝盐的情况下,无论盐的种类均为Al3+)计相对于吸水性树脂颗粒100质量份优选为0.001~1质量份的范围、更优选为0.005~0.5质量份的范围、进一步优选为0.01~0.2质量份的范围、更优选为0.02~0.1质量份的范围。
前述颗粒状吸水剂中的相对于吸水性树脂100质量份的多价金属阳离子含量少于0.001质量份时,SFC的提高不充分,另外,该含量多于1质量份时,有时AAP大幅降低。
(2-9)多元金属化合物添加工序
本发明的吸水剂的制造方法具备多元金属化合物的添加工序。
多元金属化合物添加工序是将多元金属化合物添加至吸水性树脂粉末的工序。多元金属化合物添加工序优选在干燥工序后进行,更优选在粉碎/分级工序后进行。另外,优选作为表面交联工序的前工序和/或后工序实施(多元金属化合物添加工序的前工序和/或后工序中实施表面交联工序),特别优选在表面交联工序后进行(向表面交联吸水性树脂粉末中添加多元金属化合物)。另外,该工序可以进行多次,此时,至少1次在干燥工序后进行,更优选在粉碎/分级工序后进行,优选作为表面交联工序的前工序和/或后工序实施,特别优选在表面交联工序后进行。
(降尘剂)
降尘剂是出于降低由吸水剂产生的粉尘量的目的而使用的多元金属化合物。具体而言,与不添加多元金属化合物时的吸水剂相比,添加后的吸水剂的基于后述实施例记载方法的粉尘量降低即可,具体而言,添加后的吸水剂的粉尘量优选相对于不添加多元金属化合物时的吸水剂降低10%以上、更优选降低20%以上、进一步优选降低30%以上。本发明的多元金属化合物是含有2价和3价的两种金属阳离子和羟基的多元金属化合物,进而兼具吸水剂的AAP等吸水性能的降低小、抑制吸湿结块的功能。
作为2价的金属阳离子,可列举出Mg2+、Fe2+、Zn2+、Ca2+、Ni2+、Co2+、Cu2+,从耐热性等的观点出发,优选为Mg2+。作为前述3价的金属阳离子,可列举出Al3+、Fe3+、Mn3+,从耐热性等的观点出发,优选为Al3+。因此,作为降尘剂的多元金属化合物的一个适合实施方式,2价的金属阳离子为镁阳离子、3价的金属阳离子为铝阳离子。
多元金属化合物优选具有作为通式(1)[M1 2+ 1-xM2 3+ x(OH-)2]x+·[(An-)x/n·mH2O]x-(M1 2+表示2价的金属阳离子、M2 3+表示3价的金属阳离子、An-表示n价的阴离子、H2O表示水)所示的层状化合物的结构而已知的水滑石状结构。
另外,关于通式(1)中的2价金属阳离子与3价金属阳离子的比率,x优选为0.2~0.75的范围、更优选为0.25~0.7的范围、进一步优选为0.25~0.5的范围。另外,作为阴离子,可列举出OH-、F-、Cl-、Br-、NO3 -、CO3 2-、SO4 2-、Fe(CN)6 3-、CH3COO-、草酸根离子或者水杨酸根离子等,优选为碳酸根阴离子。另外,m为大于0的实数,优选为0<m≤10。
多元金属化合物的形状没有特别限定,优选为球状(包含粉末状)。另外,多元金属化合物优选为一定的粒度,体积平均粒径优选为2μm以下、更优选为1.5μm以下、进一步优选为1μm以下。粒径变大时,为了获得充分的降尘效果而需要增加添加量,其结果,有时会损害所得吸水剂的吸水性能。过小时,有可能添加工序时的作业性降低或者无法获得充分的性能,因此,体积平均粒径优选为0.05μm以上、更优选为0.1μm以上、进一步优选为0.3μm以上。需要说明的是,降尘剂的体积平均粒径可以利用“激光衍射散射法”(例如使用日机装株式会社制造的商品名:MICROTRACK MT3000II粒度分析计测定)来测定。另外,附着于吸水性树脂表面的多元金属化合物的平均粒径的测定可以通过使用了实施例记载的方法即SEM(扫描型电子显微镜)的测定方法来测定。
进而,层间可以插入有机化合物,也可以实施用于提高其与树脂等的混合性的表面处理。
作为多元金属化合物的优选结构式,可列举出Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O、Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O等,具体而言,可列举出协和化学工业株式会社制造的DHT-4H、DHT-6、堺化学工业株式会社制造的STABIACE HT-1-NC、STABIACE HT-P等。
关于HT化合物,有无表面处理均可,更优选未进行表面处理的HT化合物。作为前述表面处理中使用的表面处理剂的具体例,可列举出下述(a)~(j)。
(a)硬脂酸、油酸、芥酸、棕榈酸、月桂酸等高级脂肪酸。
(b)前述(a)的锂盐、钠盐、钾盐等金属盐。
(c)硬脂醇、油醇等高级醇的硫酸酯盐、聚乙二醇醚的硫酸酯盐、酰胺键合硫酸酯盐、醚键合磺酸盐、酯键合磺酸盐、酰胺键合烷基芳基磺酸盐、醚键合烷基芳基磺酸盐等阴离子表面活性剂。
(d)正磷酸与油醇、硬脂醇等的单酯或二酯、或者它们的混合物,它们的酸型或碱金属盐或胺盐等的磷酸酯。
(e)乙烯基乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷等硅烷偶联剂。
(f)异丙基三异硬脂酰基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酯)钛酸酯、异丙基三癸基苯磺酰基钛酸酯等钛偶联剂。
(g)乙酰烷氧基铝二异丙醇盐等碱偶联剂。
(h)单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺之类的乙醇胺类。
(i)正丙醇胺、二正丙醇胺或三正丙醇胺之类的正丙醇胺类。
(j)单异丙醇胺、二异丙醇胺或三异丙醇胺之类的异丙醇胺类。
其中,优选为单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺之类的乙醇胺类。
(添加量)
多元金属化合物的添加量相对于聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末优选为0.01~5质量%、更优选为0.01~4.5质量%,进一步优选为0.1~4.5质量%、更进一步优选为0.1~4质量%、特别优选为0.15~3.5质量%。不足0.01质量%时,有时无法获得充分的降尘效果,即使添加超过5质量%,也无法获得与添加量相符的降低效果。
因此,本发明的最终吸收剂中的多元金属化合物的含量通过上述进行规定,多元金属化合物的添加量相对于吸水剂为少量,因此,吸收剂中的含量实质上也达到0.01质量%~5质量%。
为了仅通过添加多元金属化合物就充分抑制吸湿结块,优选为0.1质量%以上、更优选为0.2质量%以上。另外,从吸水性能的观点出发,优选为1质量%以下、更优选为0.8质量%以下、进一步优选为0.6质量%以下、特别优选为0.4质量%以下。
(添加/混合方法)
优选将本发明的多元金属化合物与吸水性树脂粉末进行干式混合。通过干式混合,所得吸水剂的粉尘量降低,故而优选。该干式混合是指在不存在除了供于本工序的多元金属化合物和吸水性树脂粉末所吸收或保持的液状物质之外的液状物质的状态下的混合。具体而言,包括如下形态:将包含吸湿水分、保持于层间的有机化合物的多元金属化合物与具有干燥残分、吸湿水分、前述表面交联剂添加工序中添加的表面交联剂、溶剂等的吸水性树脂粉末在不进一步添加液状物质的条件下混合的形态。
为了充分地获得多元金属化合物的效果,优选在添加后充分混合,具体的混合条件根据所使用的装置、处理量等适当确定即可。例如可例示出如下方法:使用罗地格搅拌器以转速300rpm搅拌混合30秒~1分钟左右的方法;使用桨式搅拌装置以转速60rpm搅拌混合20分钟~1小时的方法等。另外,可以是边赋予振动边混合的方法、边搅拌吸水性树脂粉末边添加的方法。
(2-10)其它添加剂添加工序
本工序是为了对(表面交联)吸水性树脂赋予各种功能而添加多元金属化合物的添加剂的工序,由一个或多个工序构成。作为该添加剂,可列举出无机/有机微粒、阳离子性高分子化合物、含有水溶性多价金属阳离子的化合物、表面活性剂、抗着色剂、耐尿性改善剂、消臭剂、香料、抗菌剂、发泡剂、颜料、染料、肥料、氧化剂、还原剂等,另外,也可以是该添加物的赋予功能或提高功能的成分。
前述添加剂的量没有特别限定,相对于表面交联吸水性树脂粉末100质量%不足10质量%、优选不足5质量%、更优选不足1质量%。另外,这些添加剂可以与表面交联剂添加工序同时进行,或者在其它工序进行。
(无机/有机微粒)
作为无机微粒,可列举出二氧化硅、二氧化钛、氧化铝、氧化镁、氧化锌、滑石、金属磷酸盐(例如磷酸钙、磷酸钡、磷酸铝)、金属硼酸盐(例如硼酸钛、硼酸铝、硼酸铁、硼酸镁、硼酸锰和硼酸钙)、硅酸或其盐、粘土、硅藻土、沸石、膨润土、高岭土、活性白土等水不溶性微粒状无机粉体等除了多元金属化合物之外的无机微粒。作为有机微粒,可列举出乳酸钙、乳酸铝、金属皂(长链脂肪酸的多价金属盐)等有机微粉末。无机/有机微粒的体积平均粒径(以激光衍射散射粒度计规定)优选为10μm以下、更优选为1μm以下。无机/有机微粒的体积平均粒径的下限没有特别限定,优选为5nm以上。
它们可以以粉体的形式混合在吸水性树脂中,也可以以水分散体(浆料、例如胶体二氧化硅)的形式混合,还可以分散于表面交联剂、其水溶液中混合。
本发明的多元金属化合物具有抑制因将前述无机微粒添加至吸水性树脂粉末而导致的粉尘量的效果,优选在使用无机微粒时组合使用。
要使用的无机/有机微粒的添加量相对于要添加的吸水性树脂100质量份优选为0.01~3质量份、更优选为0.1~1.0质量份。
(阳离子性高分子化合物)
该阳离子性高分子化合物没有特别限定,可适合地使用美国专利5382610号、美国专利7098284号、WO2009/110645号、WO2009/041731号、WO2009/041727号中例示的阳离子性高分子化合物。其中,优选为聚乙烯亚胺、聚乙烯基胺、聚烯丙基胺、二甲基胺/氨/表氯醇的缩合物。
前述阳离子性高分子化合物的分子量优选为质均分子量1000~500万、更优选为2000~100万、进一步优选为1万~50万。
前述阳离子性高分子化合物优选为水溶性。此处,水溶性是指相对于25℃的水100g溶解1g以上。
它们可以直接混合在吸水性树脂中,也可以以溶液、尤其是水溶液的形式混合,还可以溶解于表面交联剂、其水溶液中进行混合。
(含有水溶性多价金属阳离子的化合物)
含有水溶性多价金属阳离子的化合物是指含有2价以上、优选3价以上的金属阳离子的多元金属化合物之外的化合物。作为该3价以上的金属阳离子,可例示出铝、锆、钛,优选为铝。作为该含有多价金属阳离子的化合物,可列举出硫酸铝、氯化铝、氯化氧化锆、碳酸锆铵、碳酸锆钾、碳酸锆钾、硫酸锆、醋酸锆、硝酸锆等多价金属的无机盐、醋酸铝、乳酸铝、羟基氯化锆、三乙醇胺酸合钛、乳酸钛等多价金属的有机盐等多价金属化合物等。其中,优选为含有铝作为多价金属阳离子的化合物。
它们可以在吸水性树脂中以粉体形式直接混合,也可以以溶液、尤其是水溶液的形式进行混合,还可以溶解于表面交联剂、其水溶液中进行混合。
含有水溶性多价金属阳离子的化合物的添加量相对于要添加其的吸水性树脂100质量份换算成多价金属阳离子量优选为0.001~5质量份、更优选为0.01~2质量份、进一步优选为0.01~1质量份。
另外,可以多次添加,此时,例如添加2次时,作为其(质量)比率,被规定为1/99~99/1、优选规定为10/90~90/10的范围。超过这些范围时,极度接近于与单次添加时相同的状况,多次添加的效果变得缺乏,故不优选。
将含有水溶性多价金属阳离子的化合物以水溶液形式添加时,除了水之外可以组合使用亲水性有机溶剂(醇和/或聚二醇)、表面活性剂来提高分散性、溶解性、混合性。要使用的水量根据添加剂的种类、添加方法来适当决定,例如相对于吸水性树脂100质量份为0质量份(干式混合)~50质量份、进而为0.1~10质量份、0.5~5质量份。
(表面活性剂)
进而,聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末可以包含表面活性剂,本发明的制造方法优选包括在任意工序中混合表面活性剂的工序。
通过将本发明的吸水性树脂粉末的表面用表面活性剂覆盖,能够获得高吸水速度和高通液性的吸水性树脂粉末。另外,作为表面活性剂,没有特别限定,可列举出国际公开第97/017397号、美国专利第6107358号中公开的表面活性剂,即非离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂、阳离子性表面活性剂、两性表面活性剂等。这些表面活性剂可以是具有与丙烯酸(盐)系单体、吸水性树脂粉末的聚合性或反应性的表面活性剂。具体的化合物可使用上述专利文献45、46的(2-1)中记载的化合物。
要使用的表面活性剂的种类、用量可适当决定,优选在上述表面张力的范围内使用,相对于吸水性树脂100质量份,在0~0.5质量份、进而在0.00001~0.1质量份、0.001~0.05质量份的范围内使用。这些表面活性剂之中,从效果的观点出发,优选使用阴离子性表面活性剂、非离子性表面活性剂、或有机硅系表面活性剂,进一步优选使用非离子性表面活性剂或有机硅系表面活性剂。
(抗着色剂和耐尿性改善剂)
本发明中,出于防止着色、防止劣化(降低其他残留单体等)的目的,进一步优选包含选自螯合剂(尤其是有机磷系螯合剂、氨基羧酸系螯合剂)、α-羟基羧酸(尤其是苹果酸(盐))、无机或有机还原剂(尤其是硫系无机还原剂)中的抗着色剂或耐尿性改善剂。另外,表面积大的吸水性树脂粉末通常存在容易着色、劣化的倾向。其中,从抗着色的效果和改善耐尿性的观点出发,吸水剂优选包含螯合剂,进而,从防止着色的效果的观点出发,优选包含螯合剂和选自α-羟基羧酸(盐)、无机或有机还原剂(尤其是硫系无机还原剂)和磷化合物中的化合物。因此,本发明的一个适合实施方式还包括添加螯合剂的螯合剂添加工序。
作为上述螯合剂,可列举出美国专利第6599989号、美国专利第6469080号、欧州专利第2163302号等中公开的螯合剂、尤其是非高分子螯合剂、进而有机磷系螯合剂、氨基羧酸系螯合剂、无机多元磷酸、氨基多元磷酸。
作为有机磷系螯合剂,可列举出氮川基醋酸-二(亚甲基次膦酸)、氮川基二醋酸-(亚甲基次膦酸)、氮川基醋酸-β-丙酸-亚甲基膦酸、氮川基三(亚甲基膦酸)、1-羟基乙叉基二膦酸等。作为氨基羧酸系螯合剂,可列举出亚氨基二醋酸、羟基乙基亚氨基二醋酸、氮川基三醋酸、氮川基三丙酸、乙二胺四醋酸、二乙三胺五醋酸、三乙四胺六醋酸、反式-1,2-二氨基环己烷四醋酸、N,N-双(2-羟基乙基)甘氨酸、二氨基丙醇四醋酸、乙二胺二丙酸、羟基乙二胺三醋酸、二醇醚二胺四醋酸、二氨基丙烷四醋酸、N,N’-双(2-羟基苄基)乙二胺-N,N’-二醋酸、1,6-六亚甲基二胺-N,N,N’,N’-四醋酸和它们的盐等。
作为无机多元磷酸,可列举出偏磷酸、焦磷酸、三聚磷酸、六偏磷酸、以及它们的盐等。
作为氨基多元磷酸,可列举出乙二胺-N,N’-二(亚甲基次膦酸)、乙二胺四(亚甲基次膦酸)、环己烷二胺四(亚甲基膦酸)、乙二胺-N,N’-二醋酸-N,N’-二(亚甲基膦酸)、乙二胺-N,N’-二(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、聚亚甲基二胺四(亚甲基膦酸)、二乙三胺五(亚甲基膦酸)、以及它们的盐等。
作为上述盐,可优选列举出一价盐、尤其是钠盐、钾盐等碱金属盐、铵盐、胺盐,特别优选为钠盐、钾盐。
需要说明的是,在上述螯合剂之中,从防止着色的观点出发,可适合地使用氨基羧酸系螯合剂、氨基多元磷酸和它们的盐。其中,更适合地使用二乙三胺五醋酸、三乙四胺六醋酸、反式-1,2-二氨基环己烷四醋酸、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二乙三胺五(亚甲基膦酸)、以及它们的盐。这些之中,最优选为乙二胺四(亚甲基膦酸)或其盐。
作为上述α-羟基羧酸,可列举出美国专利申请公开第2009/0312183号等中公开的苹果酸(盐)、琥珀酸(盐)、乳酸(盐)。
作为上述无机或有机还原剂,可列举出美国专利申请公开第2010/0062252号等中公开的硫系还原剂、尤其是亚硫酸盐或亚硫酸氢盐等。
本发明中的无机还原剂与上述聚合工序中使用的作为聚合引发剂的还原剂存在区别。即,无机还原剂是指具有还原性的化合物,只要具有还原性无机元素即可,具体而言,可列举出具有还原性的硫原子或还原性的磷原子的化合物,可优选列举出包含还原性硫原子的化合物或包含还原性磷原子的水溶性化合物。因此,可以是无机化合物也可以是有机化合物,只要具有还原性的硫原子或还原性的磷原子,就可视作本发明的无机还原剂。
无机还原剂可以是酸型,优选为盐型,作为盐,更优选为1价或多价的金属盐,进一步优选为1价的盐。这些无机还原剂之中,优选的是,下述例示的含氧还原性无机化合物,即硫、磷与氧键合而成的无机还原剂,尤其为含氧系还原性无机盐。另外,这些无机还原剂可以是烷基、羟基烷基等的有机化合物具有还原性无机原子、优选为还原性硫原子或磷原子的无机还原剂。
另外,作为本发明中使用的、具有还原性硫原子或还原性磷原子的无机还原剂,最稳定的硫原子的氧化数为+6(正6价)、磷原子的氧化数为+5(正5价),通常该数值以下的氧化数的各原子具有还原性,可以使用+4价的硫化合物(例如,亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、焦亚硫酸盐)、+3价的硫化合物(例如,连二亚硫酸盐)、+2价的硫化合物(例如,次硫酸盐)、+4价的磷化合物(例如,次磷酸盐)、+3价的磷化合物(例如,亚磷酸盐、焦亚磷酸盐)、+1价的磷化合物(例如,次磷酸盐)。这些还原性的无机化合物中,还原性硫原子或还原性磷原子可以被有机物取代。
作为无机还原剂的包含硫原子的无机化合物,没有特别限定,例如可列举出亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸钙、亚硫酸锌、亚硫酸铵等亚硫酸盐;亚硫酸氢钠、亚硫酸氢钾、亚硫酸氢钙、亚硫酸氢铵等亚硫酸氢盐;焦亚硫酸钠、焦亚硫酸钾、焦亚硫酸铵等焦亚硫酸盐;连二亚硫酸钠、连二亚硫酸钾、连二亚硫酸铵、连二亚硫酸钙、连二亚硫酸锌等连二亚硫酸盐;三硫羰酸钾、三硫羰酸钠等三硫羰酸盐;四硫羰酸钾、四硫羰酸钠等四硫羰酸盐;硫代硫酸钠、硫代硫酸钾、硫代硫酸铵等硫代硫酸盐;亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸钙、亚硝酸锌等亚硝酸盐等,作为包含磷原子的无机化合物,可列举出次磷酸钠等。另外,作为无机还原剂的包含硫原子的有机化合物,例如可列举出2-羟基-2-亚磺酸根合醋酸、甲醛次硫酸钠、甲脒亚磺酸、以及巯基乙酸三(2-羧基乙基)膦盐酸盐(TCEP)、三丁基膦(TBP)等。这些之中,优选为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、焦亚硫酸盐、连二亚硫酸盐,可优选例示出亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、焦亚硫酸钾、连二亚硫酸钠、2-羟基-2-亚磺酸根合醋酸、2-羟基-2-磺酸根盐醋酸、和/或它们的盐。作为优选的盐,为碱金属和碱土金属盐,优选为Li、Na、K,特别优选为钠盐。2-羟基-2-亚磺酸根合醋酸(盐)可以与2-羟基-2-磺酸根合醋酸(盐)组合使用。
作为优选的无机还原剂,2-羟基-2-亚磺酸根合醋酸具有还原性硫原子作为亚磺酸盐基,因此是本发明的无机还原剂,可以以Brueggemann Chemical(德国Heilbron)市售的BRUGGOLITE(R)FF7的形式获取,可以以含有50~60重量%的2-羟基-2-亚磺酸根合醋酸二钠盐、30~35重量%的亚硫酸钠(Na2SO3)、以及10~15重量%的2-羟基-2-磺酸根合醋酸二钠盐的BRUGGOLITE(R)FF6的形式获取。
作为磷化合物,有有机磷化合物或无机磷化合物,优选为水溶性磷化合物。前述磷化合物为水不溶性时,与含水凝胶状聚合物和/或吸水性树脂的亲和性降低,因此,防止颗粒状吸水剂的着色和防止经时着色的效果降低,故不优选。进而,从所得吸水剂的物性、例如加压下的吸收倍率、尤其是抑制表面张力降低的观点出发,优选为无机磷化合物。
特别优选的磷化合物是水溶性无机磷化合物,具体而言,为磷酸、亚磷酸、次磷酸、三磷酸、三聚磷酸和它们的盐(例如磷酸氢二钠盐、磷酸二氢钠盐、磷酸三钠盐等),从吸水剂的吸收特性的观点出发,特别优选的化合物为不具有还原性的磷酸(盐)。另外,作为优选的盐,可列举出水溶性一价盐,即钠盐、钾盐等碱金属盐、铵盐、胺盐。前述盐之中,从防止经时着色的效果的观点出发,最优选呈现pH7以下的酸性,为磷酸、磷酸二氢钠盐、磷酸二氢钾盐、磷酸二氢铵盐。
上述磷化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
抗着色剂或耐尿性改善剂的用量相对于吸水性树脂粉末100质量份优选为0~3质量份、更优选为0.001~1质量份、特别优选为0.05~0.5质量份。
抗着色剂或耐尿性(耐候性)改善剂可以添加至单体、含水凝胶、干燥聚合物、吸水性树脂粉末等中,优选在聚合工序之后添加。尤其是,前述无机或有机还原剂在聚合工序中被消耗,因此,优选在聚合工序后、进而在干燥工序后、尤其是至少一部分在表面交联工序后添加。
在一个适合的实施方式中,将抗着色剂或耐尿性(耐候性)改善剂在上述(2-1)丙烯酸(盐)系单体水溶液的制备工序中添加,或者,在(2-8)表面交联工序后且(2-9)多元金属化合物的添加工序前添加至由表面交联工序所得的吸水性树脂粉末中。
各制造工序中的用量实质上成为所得吸水剂中的含量,关于吸水剂中的各化合物,可以与残留单体、水可溶成分的定量同样地利用水、生理盐水从吸水剂中提取出各化合物,利用液相色谱法、离子色谱法等进行适当定量。
如上所述,吸水剂优选包含螯合剂,螯合剂优选至少一部分在上述(2-1)丙烯酸(盐)系单体水溶液的制备工序、或者(2-2)水溶液聚合工序中添加,更优选至少在工序(2-1)中添加至丙烯酸(盐)系单体水溶液中。此时,螯合剂的添加量相对于丙烯酸(盐)系单体优选为0.1~3.0质量%。
进而,从防止经时着色的观点出发,优选的是,除了将螯合剂在上述(2-1)丙烯酸(盐)系单体水溶液的制备工序、或者(2-2)水溶液聚合工序中添加之外,还在表面交联后且(2-9)多元金属化合物添加前进一步添加上述螯合剂、无机还原剂、α-羟基羧酸和磷化合物中的任一者,从改善耐尿性的观点出发,优选在表面交联后且(2-9)多元金属化合物添加前进一步添加上述螯合剂和无机还原剂中的任一者。此时,这些化合物的添加量(合计量)相对于表面交联后的吸水性树脂颗粒100质量份优选为0.001~5质量份。螯合剂、无机还原剂和磷化合物可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
螯合剂、无机还原剂、α-羟基羧酸和磷化合物的添加可以在无溶剂的条件下添加至表面交联后的吸水性树脂,在固体的情况下,可以进行粉体混合(干混),从固定于吸水性树脂的方面出发,上述化合物被制成溶液、进而水溶液或水性液。溶剂中,水、有机溶剂与水的混合溶剂相对于吸水性树脂100质量份为0.01~10质量份、进而为0.05~30质量份、0.1~10质量份的范围,水溶液浓度为1~50质量%左右即可。进而,根据需要,可以使用表面活性剂等。溶剂根据需要干燥即可。
另外,作为添加剂可优选使用国际公开2009/093708号小册子记载的水溶性聚硅氧烷、国际公开2008/108343号小册子记载的伯胺~叔胺化合物等。
〔3〕吸水剂和/或聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的物性
(3-1)AAP(加压下吸收倍率)
要混合多元金属化合物的吸水性树脂和经混合得到的吸水剂优选具有规定的AAP。作为实现上述聚合后的表面交联的手段的一例,在2.06kPa的加压下相对于0.9质量%氯化钠水溶液的吸收倍率(AAP)显示为20(g/g)以上,优选显示为25(g/g)以上、更优选显示为30(g/g)以上。需要说明的是,AAP越高越优选,从与其它物性(例如CRC)的平衡出发,优选的是,上限为40(g/g)以下、进而为35(g/g)以下、33(g/g)以下。需要说明的是,AAP可通过表面交联、CRC来控制。
添加以往使用的二氧化硅等除了多元金属化合物之外的无机微粒时,AAP大幅降低(例如3~10g/g),与此相对,本发明的多元金属化合物添加用于将吸湿结块率调整至30质量%以下所需的量时,AAP基本不会降低(通常1g/g以下、进而0.5g/g以下)。因此,能够高度保持由表面交联提高AAP的效果,发挥良好的实际使用的吸收(例如尿布的高吸收能力)。
具体而言,本发明的吸水剂在2.06kPa的加压下相对于0.9质量%氯化钠水溶液的吸收倍率(AAP)优选为20(g/g)以上、更优选为25(g/g)以上、进一步优选为30(g/g)以上。需要说明的是,AAP越高越优选,通常为上限50(g/g)以下左右。
(3-2)CRC(无加压下吸收倍率)
要混合多元金属化合物的吸水性树脂和经混合而得到的吸水剂的无加压下吸收倍率(CRC)显示为25(g/g)以上、优选显示为30(g/g)以上、更优选显示为33(g/g)以上。无加压下吸收倍率低时,用于尿布等卫生材料时的效率变差。需要说明的是,CRC越高越优选,从与其它物性(例如AAP)的平衡出发,优选上限为60(g/g)以下、进而为50(g/g)以下、45(g/g)以下。CRC可通过聚合时和/或表面交联中的交联密度来控制。
本发明的多元金属化合物只要与前述AAP同样地添加用于将吸湿结块率调整至30质量%以下所需的量,则CRC的降低(最多添加的重量分、例如添加1重量%时降低1%左右的CRC、通常1g/g以下、进而0.5g/g以下)也少。因此,能够获得具有高CRC的吸水剂,从而发挥出良好的实际使用的吸收性能(例如尿布的高吸收能力)。
换言之,通过将本发明的多元金属化合物添加至吸水性树脂粉末,所得吸水剂能够兼顾高AAP和低吸湿结块率,另外,粉尘量也得到降低。
(3-3)固体成分
吸水剂的固体成分是通过实施例记载的方法算出的值,优选为85~99质量%、更优选为88~98质量%、进一步优选为90~95质量%。固体成分不足85重量%时,无加压下吸收倍率、加压下吸收倍率降低,故不优选。高于98重量%时,加压下吸收倍率因基于搬送等的机械损伤而大幅降低,故不优选。
(3-4)吸湿结块率
吸湿结块率是通过实施例记载的方法算出的,越低越优选,优选为30质量%以下、更优选为28质量%以下、进一步优选为26质量%以下。下限值在计算原理上成为0质量%以上。吸湿结块率即使仅使用本发明的多元金属化合物,尤其是通过在表面交联工序后添加/干式混合适当量即可控制为低。通过将吸湿结块率控制为低,在任何作业环境、用户的使用条件(例如尿布制造工序的运转条件)下均可以稳定地使用吸水剂。
(3-5)粉尘量
要混合多元金属化合物的吸水性树脂和经混合得到的吸水剂的粉尘量通过实施例记载的方法算出。
通过吸水性树脂粉末的制造方法、多元金属化合物之外的添加物等,粉尘量的值发生变化,作为吸水剂,通常优选为200mg/Kg吸水剂以下、更优选为150mg/Kg吸水剂以下、进一步优选为100mg/Kg吸水剂以下、特别优选为70mg/Kg吸水剂以下。该值为0mg/Kg吸水剂是理想的,考虑到实际使用上和工业规模的生产率,下限值为10mg/Kg吸水剂以上,优选为15mg/Kg吸水剂以上、更优选为20mg/Kg吸水剂以上。
关于粉尘量,除了控制上述吸水性树脂的粒度之外,可通过使用本发明的多元金属化合物、尤其是表面交联工序后的干式混合来控制为低。通过将粉尘量控制为低,在任何作业环境、用户的使用条件(例如尿布制造工序的运转条件)下均没有粉尘的问题。
本发明的多元金属化合物也可以用于粉尘实质为零的吸水性树脂、例如薄膜、片、凝胶,通常相对于粉末状的吸水性树脂、尤其是下述粒度的吸水性树脂、进而包含规定量粉尘的吸水性树脂粉末,可以使用本发明的多元金属化合物。可适合地用于吸水性树脂粉末、例如包含2mg/kg吸水性树脂粉末以上、进而5mg/kg吸水性树脂粉末以上、进而5~1000mg/kg吸水性树脂粉末、10~500mg/kg吸水性树脂粉末、20~400mg/kg吸水性树脂粉末的粉尘的吸水性树脂粉末、尤其是不定形的吸水性树脂粉末。
(3-4)Extr.
本发明中得到的吸水性树脂、吸水剂的Extr.(水可溶成分)优选为5~30质量%、更优选为5~20质量%、进一步优选为5~18质量%、更优选为5~15质量%。上述Extr.超过30质量%时,有可能所得吸水性树脂或吸水剂的凝胶强度弱、液体透过性差。另外,将吸水性树脂用于尿布等吸水体时,有可能无法获得对吸水体施加压力时的液体回流(rewet)少的吸水性树脂,故不优选。
需要说明的是,Extr.可以通过上述内部交联剂等来适当控制。但是,为了获得Extr.不足5质量%的吸水性树脂或吸水剂,需要使用大量的内部交联剂,除了成本上升、产生(超过检测限的)残留交联剂之外,显著降低CRC,故不优选。
(3-5)粒度
本发明中使用、吸水性树脂(尤其是表面交联工序前和/或多元金属化合物添加工序前)、所得吸水剂的粒径、粒度分布没有特别限定,优选的是,在添加/混合最后的表面后交联剂后进行整粒而制成下述范围(用筛分级来规定)。
优选获得粒度的上限不足1mm的颗粒、进而,作为下述粒径的吸水性树脂、吸水剂。包含大量1mm以上的颗粒、尤其是850μm以上的颗粒时,该粗大颗粒尤其是用于薄型的卫生材料/吸收性物品时,不仅对佩戴者带来不适感,构成吸收性物品的水不透过性材料、所谓底片也会因擦划伤痕而破损,在实际使用中,有可能招致尿等的泄露,故不优选。因而,850μm以上的颗粒优选为少、优选为0~5质量%、更优选为0~3质量%、进一步优选为0~1质量%、特别优选为实质上不含有。
另一方面,微粒侧的粒径不足150μm的颗粒比例优选为0~3质量%、更优选为0~2质量%、进一步优选为0~1.5质量%。吸水性树脂、吸水剂的微粒多时,存在招致粉尘增加、吸湿流动性降低、AAP或通液性等物性降低的倾向。
进而,在维持上述范围的条件下,吸水性树脂、吸水剂的前述粒径分布中,在150μm以上且不足850μm的范围内优选包含95质量%以上、更优选包含98质量%以上、进一步优选包含99质量%以上、最优选实质上总量包括在该范围内。
另外,本发明中,经由上述工序以吸水性树脂、最终制品形式得到的吸水剂的用标准筛分级规定的质均粒径优选为600μm以下,为了提高性能,更优选为550~200μm的范围、进一步优选为500~250μm的范围、最优选为450~300μm的范围。另外,粒径不足300μm的颗粒比率优选为10质量%以上、更优选为10~50质量%的范围、进一步优选为10~30质量%的范围。
粒度可通过实施粉碎、分级(表面交联工序前和/或表面交联工序后)或者造粒、前述微粉回收工序等来适当控制。另外,本发明的多元金属化合物为微粒(优选不足2μm、进而为上述),但不会招致所添加的吸水剂的微粉(例如不足150μm)、粉尘的增加。其理由尚未确定,可推测为:阳离子性的微粒与吸水性树脂的羧基(阴离子性基团)发生相互反应(interaction),在吸水性树脂(优选150μm以上且不足850μm为主成分)的表面进行会合,因此防止微粉增加、抑制粉尘。
偏离这些范围时,有时无法获得在维持期望吸收倍率的基础上具有优异的通液性且平衡良好的吸水性树脂。尤其是,粒径不足150μm的颗粒不仅降低通液性,在将吸水性树脂用作原料的吸收性物品的制造作业环境中,有可能因产尘等造成不良影响,因此,优选尽可能少。
(3-6)形状
吸水剂和吸水性树脂的形状可特别应用片状、纤维状、粉末状、凝胶状等,可以应用上述粒度的粉末状、进而不定形的颗粒。此处,不定形是指将凝胶或干燥物粉碎而得到的颗粒形状。需要说明的是,颗粒可以是造粒物,也可以为一次颗粒。
(3-7)基于水溶性镁离子定量方法评价吸水剂原料的着色性的方法
2价金属阳离子为镁离子的多元金属化合物有时耐着色性、耐尿性降低,本发明人等发现耐着色性的降低程度与由多元金属化合物溶出的镁离子的溶出量相关。一直以来,作为耐着色性降低的原因,已知由Fe等过渡金属带来影响,由作为碱土金属的镁带来的影响尚属未知。
一般来说,关于螯合剂的稳定度常数logKML,作为吸水剂的着色原因而广泛已知的Fe离子高于Mg离子。例如,对于EDTA而言,Fe2+为14.3、Fe3+为25.1,而Mg2+为8.7,对于DTPA而言,Fe2+为16.6、Fe3+为28.6,而Mg2+为9.3。换言之,可用作耐着色性改善剂的螯合剂应该补充与Mg离子相比明显占优势的Fe离子,因此,认为Fe离子的捕捉能力难以因Mg离子的存在而受到妨害。
本发明还是利用吸水剂制造中使用的原料中的水溶性镁离子评价吸水剂的着色性的方法。具体而言,通过后述(5-12)水溶性镁离子定量方法,换算成在吸水剂中的添加量,包含0.1质量ppm以上、尤其包含0.2质量ppm以上的镁离子时,可推测吸水剂的耐着色性有可能降低。尤其是,对于水滑石而言,水溶性镁离子的量有时因其组成、制造方法而异,可用作更适合的选择水滑石的手段。
另外,本评价方法不仅适用多元金属化合物,还可以适用其它包含镁的添加物、例如氧化镁或碳酸镁、硬水。此时,在下述(5-12)的评价方法中,可以使用其它包含镁的添加物来代替水滑石进行评价。
(3-8)包含镁离子和螯合剂的吸水剂
本发明还是包含前述着色性的评价方法中的水溶性镁离子换算量为0.1质量ppm以上的原料和螯合剂的吸水剂。换算量不足0.1ppm时,观察不到与添加螯合剂相符的耐着色性的降低,换算量为20质量ppm以上时,需要大量的螯合剂,因此有时在成本上出现问题。另外,换算量越少越优选,优选为15质量ppm以下、更优选为10质量ppm以下、进一步优选为5质量ppm以下、特别优选为1质量ppm以下。
进而,作为该原料,优选为包含镁和铝的水滑石。
另外,螯合剂可以使用前述(2-10)的抗着色剂中记载的螯合剂。进而,更优选组合使用前述(2-10)的抗着色剂中记载的α-羟基羧酸(尤其是苹果酸(盐))、无机或有机还原剂(尤其是硫系无机还原剂)。
〔4〕颗粒状吸水剂的用途等
本发明的吸水性树脂用于纸尿布、生理卫生巾、失禁垫、医疗用垫等卫生材料。此时,优选以包含(a)邻近佩戴者身体而配置的液体透过性的顶片、(b)远离佩戴者身体且邻近佩戴者衣服而配置的、相对于液体为不透过性的底片、以及顶片与底片之间配置的吸水体的构成来使用。吸水体可以为二层以上,也可以与纸浆层等一同使用。
实施例
〔5〕实施例
以下,根据实施例来说明发明,但本发明不受实施例的限定性解释。另外,本发明的权利要求书、实施例中记载的各物性根据以下的测定法(5-1)~(5-13)来求出。另外,在没有特别说明的条件下,各实施例中的各工序实质上在常压(大气压的±5%、进一步优选1%以内)下进行,相同工序不特意通过加压或减压而施加压力变化地实施。
(5-1)粒度和质均粒径(D50)
本发明所述的吸水性树脂粉末/吸水剂的粒度按照欧州专利0349240号中公开的测定方法进行。
即,使用具有网眼850μm、710μm、600μm、500μm、420μm、300μm、212μm、150μm、106μm、45μm的JIS标准筛(JIS Z8801-1(2000))或者与其相当的筛,对颗粒状吸水剂10g进行分级,分别测定在各筛上残留的吸水性树脂粉末和穿过所有筛的吸水性树脂粉末/吸水剂的质量。
(5-2)CRC(无加压下吸水倍率)
按照ERT441.2-0.2,求出相对于0.90质量%氯化钠水溶液(也称为生理盐水)的无加压下的30分钟的吸水倍率(CRC)。
(5-3)加压下吸水倍率(AAP)
加压下吸水倍率(AAP)的测定按照ERT442.2-02进行。
即,将颗粒状吸水剂0.9g(质量W3[g])投入至测定装置,测得测定装置的总质量(W4[g])。接着,使0.90质量%氯化钠水溶液在2.06kPa的加压下吸收至该颗粒状吸水剂。经过1小时后,测得测定装置的总质量(W5[g])。由所得W3[g]、W4[g]、W5[g]按照下式1算出加压下吸水倍率(AAP)。
(式1)AAP[g/g]=(W5-W4)/W3
(5-4)固体成分
吸水性树脂粉末中,表示在180℃下未挥发的成分所占的比例。与含水率的关系为{固体成分=100-含水率}。
固体成分的测定方法如下那样进行。
向底面直径约为5cm的铝杯(质量W6[g])中量取约1g的吸水性树脂粉末(质量W7[g]),在180℃的无风干燥机中静置3小时,使其干燥。测定干燥后的铝杯与吸水性树脂粉末的合计质量(W8[g]),利用下式2求出固体成分。
(式2)固体成分[质量%]={(W8-W6)/W7}×100
(5-6)吸湿结块率
将约2g吸水性树脂粉末/吸水剂均匀地散布于直径52mm的铝杯后,在调整至温度25℃、相对湿度90±5%RH的恒温恒湿器(ESPEC Corp.制;型号:SH-641)中静置1小时。
其后,将上述铝杯中的吸水性树脂粉末/吸水剂轻轻地转移至网眼2000μm(8.6mesh)的JIS标准筛(The IIDA TESTING SIEVE/内径80mm)上,使用罗泰普型筛振荡机(株式会社饭田制作所制;ES-65型筛振荡机/转速230rpm、冲击数130rpm),在温度20~25℃、相对湿度50%RH的条件下分级5秒钟。
接着,测定在上述JIS标准筛上残留的吸水性树脂粉末/吸水剂(质量W9[g])和穿过JIS标准筛的吸水性树脂粉末/吸水剂(质量W10[g])的质量,按照下式3算出吸湿流动性(吸湿结块率)。吸湿结块率的值越低,则吸湿流动性越优异。
(式3)吸湿结块率[质量%]={W9/(W9+W10)}×100
(5-7)吸水剂上的多元金属化合物(水滑石)的粒度测定
关于本发明的多元金属化合物(水滑石)的粒度,测定附着于吸水性树脂表面的100个微粒的单向直径(unidirectional particle diameters),求出平均粒径。测定装置使用了3D现实表面视野显微镜(3D real surface view microscope)(基恩士公司制)。
具体而言,首先,使用具有网眼600μm、300μm的JIS标准筛(JIS Z8801-1(2000))或与其相当的筛,对添加有多元金属化合物的吸水剂进行分级,取出具有300μm~600μm的粒径的吸水剂。将该吸水剂约0.05g散布在0.8cm×0.8cm的SEM用导电性碳双面胶(日新EM株式会社制)上,粘贴在3D现实表面视野显微镜观察用台座上。其后,利用3D现实表面视野显微镜(检测器:二次电子检测器、加速电压:1.7kV、倍率:5000倍)读取吸水剂表面的图像,测定附着于吸水剂表面的多元金属化合物的单向直径,求出平均粒径。(需要说明的是,在仅包括网眼300μm的筛穿过物或者网眼600μm筛未穿过物的吸水剂的情况下,适当用从接近网眼600~300μm的粒度分布的颗粒中以上下限300μm幅度进行分级而得到的颗粒、例如600~900μm、300μ~0μm来代替并测定)
(5-8)粉尘量的测定
按照国际公开2006/098271号的[281]~[282]的记载来实施。即,根据在下述条件下以规定时间吸引于玻璃纤维滤纸而被捕捉的粉尘的增重,测定吸水剂的粉尘量。作为测定装置,利用德国Heubach Engineering GmbH制造的霍伊巴赫·粉尘计(HeubachDUSTMETER)以测定模式TypeII进行实施。测定时的气氛温度为23℃(±2℃)、相对湿度20~40%、在常压下进行。测定方法如下那样来进行。
(1)向旋转桶中投入作为测定样品的吸水剂100.00g。
(2)将保留粒径0.5μm(JIS P3801)且直径50mm的玻璃纤维滤纸(例如ADVANTEC制、GLASS FIBER,将GC-90和/或其相当品加工成直径50mm)的质量测定至0.00001g单位为止([Da]g)。
(3)向旋转桶中安装大型颗粒分离机,安佩戴有玻璃纤维滤纸的过滤器盒。
(4)如下设定粉尘计中的控制部的测定条件并测定。桶转速:30rpm、吸引风量:4L/min、Time(测定时间):30分钟。
(5)规定时间后,将玻璃纤维滤纸的质量测定至0.00001g单位([Db])。
使用前述Da和前述Db,按照下式4算出粉尘量。
(式4)粉尘量[mg/kg]=([Db]-[Da])/100×1000000
(5-9)经时着色评价方法
对进行下述着色促进试验后的吸水性树脂的着色进行评价。
着色促进试验如下实施:在调整至温度70℃、相对湿度65RH%的气氛(装置设定)的恒温恒湿机(ESPEC Corp.制造的小型环境试验器;型号SH-641)中,放入填充有吸水性树脂5g±0.01g的粉末/糊剂试样用容器,暴露1星期,从而实施。
针对上述曝露后的吸水性树脂,测定色调。测定使用日本电色工业株式会社制造的分光式色差计SZ-Σ80COLOR MEASURING SYSTEM来进行。测定用比色皿使用日本电饰工业株式会社制造的圆比色皿35mmφx15H,测定的设定条件为反射测定,作为标准而使用粉末/糊剂用标准圆白板No.2、30Φ投光管。比色皿填充有5g±0.01g的吸水性树脂。
(5-10)劣化可溶性成分溶出量
将溶解有0.05重量%L-抗坏血酸的0.90质量%氯化钠水溶液200g(溶液A)与吸水性树脂(组合物)1g装入250ml的玻璃制烧杯中,用食品用保鲜膜密封,以60℃放置2小时。其后,放入35mm转子,使用磁力搅拌器(约500rpm)搅拌1小时,用折缝滤纸(东洋滤纸株式会社制、No.2)进行过滤。将所得滤液50g放入100ml烧杯中,进行酸-碱滴定。
首先,用0.1N的NaOH水溶液滴定至pH10为止,求出其滴定量Va(ml),接着,用0.1N的HCl水溶液滴定至pH2.7为止,求出其滴定量Vb(ml)。需要说明的是,作为空白,不放入吸水性树脂(组合物)地进行相同操作,求出作为各空白量的Vab和Vbb。由所得数值按照下式算出吸水剂(组合物)的劣化可溶性成分溶出量。
劣化可溶性成分溶出量(质量%)=0.1×Mw×200(溶液A量)×100×(Vb-Vbb)/1000/1(吸水剂)/50(滴定中使用的滤液量)
Mw:聚合物单元的平均分子量=72(丙烯酸的分子量)×(1-N/100)+94(丙烯酸钠的分子量)×N/100
N:吸水性树脂的中和率=-(((Va-Vab)/(Vb-Vbb))-1)×100
(5-11)L-as/Fe耐性试验方法
将溶解有L-抗坏血酸0.02重量%和硫酸铁七水合物0.0002重量%的0.90质量%氯化钠水溶液60g与吸水剂(组合物)2g投入至120ml的加盖塑料容器中,对容器加盖并以37℃放置16小时。16小时后,从烘箱中取出,按照以下的评价基准通过目视来进行评价。
(评价方法)
○:即使将容器横放,凝胶也不会流动
△:将容器横放时,会变形
×:将容器横放时,会变形并达到容器的端部
(5-12)水溶性镁离子定量方法
向烧杯中量取100g离子交换水,升温至70℃。在达到70℃的时刻,将水量调整至100g,添加1.0g水滑石,搅拌10分钟。使用ADVANTEC的滤纸N0.2(24cmφ)对搅拌后的液体进行2次过滤,进而将滤液吸取至容量60ml的塑料制注射器中,安装薄膜过滤器(GLSciences,Inc.制造的CHROMATODISC 25A、孔径0.45μm),并将进行了过滤的液体用作测定样品。
镁离子的定量使用ICP发光分析装置(Thermo Fisher Scientific,Inc.制、Thermo iCAP6500Duo)按照以下条件进行。
另外,检测以使用标准曲线的外部标准曲线法来进行,所述标准曲线是使用23元素定量用通用标准溶液(XSTC-22、SPEX公司制)制作的。另外,调整标准用液的浓度和调整测定样品的浓度时,使用由纯水制造装置(MILLIPORE公司制、Milli-Q Labo)得到的超纯水。
(5-13)基于X射线衍射的多元金属化合物(水滑石)的定量方法
通过使用了粉末X射线衍射装置(理学株式会社制、制品名:SmartLab)的粉末X射线衍射(XRD),进行吸水性树脂粉末中包含的水滑石化合物的定性和定量。以下示出测定条件。
X射线源:CuKα射线(λ=0.15418nm)/45kV/200mA
扫描范围:2θ=5~80°
扫描速度:3°/min
将试样均匀地填充于凹痕0.5mm的玻璃制样品容器(sample holder)中,使用其它玻璃板从外部来平整所填充的试样的表面。接着,将填充有试样的玻璃板设置于粉末X射线衍射装置,获得XRD图案。
吸水性树脂粉末是否具有水滑石化合物可通过确认所得XRD图案中是否具有水滑石化合物所特有的2强线的峰来判定。具体而言,在以下的2个衍射角(a)和(b)的位置均存在衍射峰时,可判定具有水滑石化合物。
(a)2θ=11.5°±1.0°
(b)2θ=22.9°±1.0°
需要说明的是,判定在(a)位置存在的衍射峰基于水滑石化合物的相对于(003)面的衍射线,判定在(b)位置存在的衍射峰基于水滑石化合物的相对于(006)面的衍射线。
吸水性树脂粉末中包含的水滑石的定量可以由XRD图案的衍射峰强度算出。具体而言,进行包含已知量水滑石的吸水性树脂粉末的XRD测定,由XRD图案的(a)2θ=11.5°±1.0°或者(b)2θ=22.9°±1.0°的衍射峰强度制作标准曲线。将该标准曲线作为外部标准,求出吸水性树脂粉末的水滑石化合物含量(质量%)。
[制造例1]
在中和率75摩尔%的丙烯酸钠水溶液5500g(单体浓度35质量%)中溶解三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(分子量296)0.38g(相对于单体为0.006摩尔%),制备单体水溶液(a)后,在氮气气氛下进行30分钟的脱气。
接着,向内容积10L的具有两根西格玛型桨叶的双腕型带夹套不锈钢制捏合机上加盖而成的反应器中投入上述单体水溶液(a),边将液体温度保持在30℃边向反应器内吹入氮气,以体系内的溶解氧达到1ppm以下的方式进行氮气置换。
接着,边搅拌上述单体水溶液(a)边分别添加10质量%的过硫酸钠水溶液24.6g和0.2质量%的L-抗坏血酸水溶液21.8g时,约1分钟后开始聚合。并且,边对所生成的含水凝胶状交联聚合物(a)进行解碎边以30~90℃进行聚合,从聚合开始起经过60分钟后,将含水凝胶状交联聚合物(a)从反应器中取出。另外,所得含水凝胶状交联聚合物(a)的粒径被细粒化至约5mm。
将上述进行了细粒化的含水凝胶状交联聚合物(a)铺展在网眼300μm(50mesh)的金属网上,以180℃热风干燥45分钟后,用辊磨机进行粉碎,进而用网眼为850μm和150μm的JIS标准筛进行分级。通过该一系列的操作,得到作为不定形破碎状的吸水性树脂(固体成分4.0质量%)的吸水性树脂粉末(a)。另外,吸水性树脂粉末(a)的CRC(无加压下吸水倍率)为53.0[g/g]。
接着,将吸水性树脂粉末(a)转移至Deutsche GmbH制造的旋转搅拌器中,相对于吸水性树脂粉末(a)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、碳酸亚乙酯(熔点36℃)0.3质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)0.5质量份、水3.0质量份的表面交联剂水溶液,以175℃加热处理40分钟。其后,通过使其穿过网眼为850μm的JIS标准筛,得到吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)(a-1)。吸水性树脂颗粒(a-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例2]
在利用绝热材料即发泡苯乙烯覆盖的内径80mm、容量1升的聚丙烯制容器中,制作混合有丙烯酸291g、作为内部交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量523)0.43g(相对于含羧基的不饱和单体为0.02摩尔%)和1.0质量%二乙三胺五醋酸·五钠水溶液1.80g、IRGACURE(注册商标)184的1.0质量%丙烯酸溶液3.60g而成的的溶液(A),以及混合有48.5质量%氢氧化钠水溶液247g和调温至50℃的离子交换水255g而成的溶液(B)。向使用长度5cm的磁力搅拌器以800r.p.m.进行搅拌的溶液(A)中迅速添加溶液(B)并进行混合,从而得到单体水溶液(C)。单体水溶液(C)因中和热和溶解热而使液体温度上升至约100℃。需要说明的是,丙烯酸的中和率为73.5摩尔%。
接着,向单体水溶液(C)中添加3质量%的过硫酸钠水溶液1.8g,搅拌约1秒钟后,立即以开放体系形式注入至内表面贴附有特氟隆(注册商标)的不锈钢制棒型容器中。另外,向不锈钢制棒型容器中注入单体水溶液的同时照射紫外线。
单体水溶液被注入棒中,不久开始聚合(聚合开始时的温度98℃),聚合在约1分钟以内达到峰温度。3分钟后,停止照射紫外线,取出含水聚合物。需要说明的是,这些一系列的操作在向大气开放的体系中进行。
将所得含水聚合物用碎肉机(MEAT-CHOPPER类型:12VR-400KSOX饭塚工业株式会社、模具孔径:6.4mm、孔数:38、模具厚度8mm)进行粉碎,得到进行了细分化的粉碎含水聚合物颗粒(质均粒径1000μm)。
将该进行了细分化的粉碎含水聚合物颗粒铺展在50mesh(网眼300μm)的金属网上,用180℃进行热风干燥,将干燥物用辊磨机进行粉碎,进而用网眼850μm和网眼150μm的JIS标准筛进行分级,从而得到作为不定形破碎状的吸水性树脂(固体成分96质量%)的吸水性树脂粉末(b)。另外,吸水性树脂粉末(b)的CRC(无加压下吸水倍率)为47.3[g/g]。
接着,将上述吸水性树脂粉末(b)转移至Deutsche GmbH制造的旋转搅拌器中,相对于吸水性树脂粉末(b)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚0.015质量份、丙二醇1.0质量份和水3.0质量份的表面交联剂水溶液,以100℃进行45分钟的加热处理。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(b-1)。吸水性树脂颗粒(b-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例3]
在制造例2中,将乙二醇二缩水甘油醚的添加量变更为0.03质量份,除此之外,与制造例2进行相同的操作,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(b-2)。
[比较例1]
将制造例1记载的吸水性树脂颗粒(a-1)作为比较吸水性树脂颗粒(吸水剂)(1),将各物性示于表1。
[比较例2]
将制造例2记载的吸水性树脂颗粒(b-1)作为比较吸水性树脂颗粒(2),将各物性示于表1。另外,将比较吸水性树脂颗粒(2)的粒度测定结果示于表3。
[比较例3]
将制造例3记载的吸水性树脂颗粒(b-2)作为比较吸水性树脂颗粒(3),将各物性示于表1。
[实施例1]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3质量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动(室温下3分钟)进行混合,得到吸水性树脂颗粒(吸水剂)(1)。将吸水性树脂颗粒(1)的性能示于下表1。另外,将吸水性树脂颗粒(1)的粒度测定结果示于表3。吸水性树脂颗粒(1)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含98.6质量%。另外,基于XRD测定的水滑石的含量为0.3质量%。
[实施例2]
向制造例1所得的吸水性树脂颗粒(a-1)100质量份中与实施例1同样混合在实施例1中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水性树脂颗粒(2)。将吸水性树脂颗粒(2)的性能示于下表1。另外,基于XRD测定的水滑石的含量为0.3质量%。吸水性树脂颗粒(2)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含98.5质量%。
[实施例3]
向制造例3所得的吸水性树脂颗粒(b-2)100质量份中与实施例1同样混合在实施例1中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水性树脂颗粒(3)。将吸水性树脂颗粒(3)的性能示于下表1。另外,基于XRD测定的水滑石的含量为0.3质量%。吸水性树脂颗粒(3)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含98.6质量%。
[实施例4]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中与实施例1同样混合水滑石(制品名HT-1-NC、堺化学工业株式会社制、化学式Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O[通式(1)的x=0.33、m=0.5]、体积平均粒径0.58μm)0.3质量份,得到吸水性树脂颗粒(4)。将吸水性树脂颗粒(4)的性能示于下表1。吸水性树脂颗粒(4)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含98.8质量%。另外,上述吸水性树脂上的水滑石的基于粒度测定的平均粒径为0.58μm。另外,基于XRD测定的水滑石的含量为0.3质量%。
[实施例5]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中与实施例1同样混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制)0.2质量份,得到吸水性树脂颗粒(5)。将吸水性树脂颗粒(5)的性能示于下表1。另外,基于XRD测定的水滑石的含量为0.2质量%。吸水性树脂颗粒(5)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含98.5质量%。
[实施例6]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中与实施例1同样混合水滑石(制品名HT-P、堺化学工业株式会社制、化学式Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O[通式(1)的x=0.69、m=0.54]、体积平均粒径0.45μm)0.3质量份,得到吸水性树脂颗粒(6)。将吸水性树脂颗粒(6)的性能示于下表1。吸水性树脂颗粒(6)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含98.8质量%。另外,上述吸水性树脂上的水滑石的基于粒度测定的平均粒径为0.45μm。
[实施例7]
除了将实施例1的水滑石的添加量变更至1.0质量份之外,与实施例1同样操作,得到吸水性树脂颗粒(7)。将吸水性树脂颗粒(7)的性能示于下表1。另外,将吸水性树脂颗粒(7)的粒度测定结果示于表3。另外,基于XRD测定的水滑石的含量为1.0质量%。吸水性树脂颗粒(7)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含99.0质量%。
[实施例8]
除了将实施例1的水滑石的添加量变更为3.0质量份之外,与实施例1同样操作,得到吸水性树脂颗粒(8)。将吸水性树脂颗粒(8)的性能示于下表1。另外,将吸水性树脂颗粒(8)的粒度测定结果示于表3。吸水性树脂颗粒(8)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含98.8质量%。
[比较例4]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中与实施例1同样混合高岭土(制品名Neogen2000、Dry Brabch Kaolin Company制)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(4)。将比较吸水性树脂颗粒(4)的性能示于下表1。
[比较例5]
向制造例1所得的吸水性树脂颗粒(a-1)100质量份中与实施例1同样混合高岭土(制品名Neogen2000、Dry Brabch Kaolin Company制)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(5)。将比较吸水性树脂颗粒(5)的性能示于下表1。
[比较例6]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中与实施例1同样混合蒙脱石(Alfa Aesar公司制CAS No.1318-93-0)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(6)。将比较吸水性树脂颗粒(6)的性能示于下表1。
[比较例7]
向制造例1所得的吸水性树脂颗粒(a-1)100质量份中与实施例1同样混合蒙脱石(Alfa Aesar公司制CAS No.1318-93-0)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(7)。将比较吸水性树脂颗粒(7)的性能示于下表1。
[比较例8]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中与实施例1同样混合滑石(制品名SG-2000、日本滑石株式会社制)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(8)。将比较吸水性树脂颗粒(8)的性能示于下表1。
[比较例9]
向制造例1所得的吸水性树脂颗粒(a-1)100质量份中与实施例1同样混合二氧化硅(制品名AEROSIL 200CF、Nippon Aerosil Co.,Ltd.制)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(9)。将比较吸水性树脂颗粒(9)的性能示于下表1。
[比较例10]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中与实施例1同样混合二氧化硅(制品名AEROSIL 200CF、Nippon Aerosil Co.,Ltd.制)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(10)。将比较吸水性树脂颗粒(10)的性能示于下表1。
[比较例11]
向制造例1所得的吸水性树脂颗粒(a-1)100质量份中与实施例1同样混合合成锂皂石(制品名LAPONITE XLG、Rockwood公司制)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(11)。将比较吸水性树脂颗粒(11)的性能示于下表1。
[比较例12]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中与实施例1同样混合合成锂皂石(制品名LAPONITE XLG、Rockwood公司制)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(12)。将比较吸水性树脂颗粒(12)的性能示于下表1。
[比较例13]
向制造例1所得的吸水性树脂粉末(a)中预先混合高岭土(制品名Neogen 2000、Dry Brabch Kaolin Company制)0.5质量份,进而与制造例1同样地进行表面交联剂的添加和加热处理,从而得到比较吸水性树脂颗粒(13)。将比较吸水性树脂颗粒(13)的性能示于下表1。
[比较例14]
比较例13之中,将高岭土的用量设为3.0质量份,除此之外,与比较例14同样进行,得到比较吸水性树脂颗粒(14)。将比较吸水性树脂颗粒(14)的性能示于下表1。
[比较例15]
制造例1中,对吸水性树脂粉末(a)实施加热处理时,向所述表面交联剂水溶液中混合高岭土(制品名Neogen2000、Dry Brabch Kaolin Company制)2.0质量份后用作表面交联剂水溶液,进行加热处理,除此之外,与比较例1同样获得比较吸水性树脂颗粒(15)。将比较吸水性树脂颗粒(15)的性能示于下表1。
[比较例16]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中同样地混合磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制、CAS No.7758-87-4)0.4质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(16)。比较吸水性树脂颗粒(16)的粉尘量为192mg/kg。将比较吸水性树脂颗粒(16)中含有的添加剂和粉尘量的结果示于表2。比较吸水性树脂颗粒(16)的吸湿结块率为0.0质量%、AAP为31.5g/g。
[实施例9]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中混合磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制、CAS No.7758-87-4)0.3质量份和水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制)0.1质量份,得到吸水性树脂颗粒(9)。吸水性树脂颗粒(9)的粉尘量为129mg/kg,与磷酸三钙单独存在时的粉尘量相比减少。将吸水性树脂颗粒(9)中含有的添加剂和粉尘量的结果示于表2。吸水性树脂颗粒(9)的吸湿结块率为0.0质量%,AAP为31.2g/g。
[实施例10]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中混合磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制、CAS No.7758-87-4)0.2质量份和水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制)0.2质量份,得到吸水性树脂颗粒(10)。吸水性树脂颗粒(10)的粉尘量为70mg/kg。将吸水性树脂颗粒(10)中含有的添加剂和粉尘量的结果示于表2。吸水性树脂颗粒(10)的吸湿结块率为0.0质量%,AAP为30.9g/g。
[比较例17]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中混合磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制、CAS No.7758-87-4)0.3质量份和高岭土(制品名Neogen2000、Dry BrabchKaolin Company制)0.1质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(17)。比较吸水性树脂颗粒(17)的粉尘量为204mg/kg。将比较吸水性树脂颗粒(17)中含有的添加剂和粉尘量的结果示于表2。比较吸水性树脂颗粒(17)的吸湿结块率为2.0质量%,AAP为30.8g/g。
[比较例18]
向制造例2所得的吸水性树脂颗粒(b-1)100质量份中混合磷酸三钙(和光纯药工业株式会社制、CAS No.7758-87-4)0.3质量份和蒙脱石(Alfa Aesar公司制CAS No.1318-93-0)0.1质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(18)。比较吸水性树脂颗粒(18)的粉尘量为230mg/kg。将比较吸水性树脂颗粒(18)中含有的添加剂和粉尘量的结果示于表2。比较吸水性树脂颗粒(18)的吸湿结块率为1.5质量%,AAP为31.3g/g。
[表1]
[表2]
[表3]
吸水性树脂颗粒 | 比较吸水性树脂颗粒(2) | 吸水性树脂颗粒(1) | 吸水性树脂颗粒(7) | 吸水性树脂颗粒(8) |
添加剂 | 前体 | DHT-6 | DHT-6 | DHT-6 |
添加量 | - | O.3wt% | 1.0wt% | 3.0wt% |
850筛上(on) | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
600筛上 | 1.4 | 1.0 | 1.3 | 1.0 |
500筛上 | 10.1 | 13.3 | 12.6 | 10.8 |
300筛上 | 61.0 | 57.1 | 60.3 | 59.3 |
150筛上 | 25.9 | 27.2 | 24.8 | 27.6 |
45筛上 | 1.7 | 1.3 | 1.0 | 1.2 |
穿过(pass) | 0.1 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
D50 | 355 | 358 | 363 | 353 |
σζ | 0.32 | 0.34 | 0.32 | 0.32 |
150筛下(thru) | 1.73 | 1.36 | 1.02 | 1.27 |
(表1的总结)
可知:本发明的降尘剂仅添加0.3质量%就大幅降低粉尘量,吸湿结块率为0%,AAP实质也不下降(降低幅度为0.7g/g以下)。进而,即使添加量增加至3质量%,粉尘也不会增加。
其它添加剂的粉尘量均增加,在添加至吸湿结块率达到0%的量时,AAP大幅降低(降低幅度为2.9~7g/g)。
(表2的总结)
可知:在组合使用其它添加剂时,仅通过本发明的降尘剂即可降低粉尘量。
(表3的总结)
可认为:在使用了筛的粒度分布测定的结果中,即使在添加有3质量%的本发明的平均粒径为0.5μm的降尘剂的实施例9中,不足150μm和/或不足45μm的粉体也不会增加,其密合于吸水剂。
(总结)
由表1和表3可知:本发明的降尘剂不是无法用本说明书的粉尘测定方法进行测定,其密合于吸水性树脂而发挥效果。进而,由表2可知:降尘剂与吸水剂并不是单纯地密合,还能够降低可认为是由添加第3颗粒成分导致的粉尘量。
[制造例2-1]
使用美国专利公开第2004/0092688A1号记载的图3所示的装置,按照下述制造吸水性树脂粉末。首先,以48.5重量%的氢氧化钠水溶液达到5.13g/s、丙烯酸达到6.09g/s、30重量%聚乙二醇二丙烯酸酯水溶液(I)达到0.15g/s、将1.0重量%的2-羟基甲基-2-甲基苯丙酮的丙烯酸溶液50.0质量份与0.54重量%二乙三胺五醋酸三钠(简称:DTPA·3Na、CHELEST PC-45;Chelest Corp.制)水溶液50.0质量份混合而成的溶液(II)达到0.16g/s、水达到4.63g/s的流量的方式进行设定,使用美国专利公开第2004/0092688A1号记载的图3所示的装置,制作单体液20。
将该单体液的温度稳定为约95℃。该内部交联剂即聚乙二醇二丙烯酸酯中的环氧乙烷的平均加成摩尔数n为9。将单体液用向管径6mm的配管中插入长度18.6mm、直径6mm且施加有1.5转的捻的元件而制成静态搅拌器的搅拌装置进行搅拌后,在从元件最后部向下游侧约3cm的位置,使作为聚合引发剂的2重量%过硫酸钠水溶液以0.511g/s的流量进行合流,制成混合液40。混合液40被供给于带聚合装置70,该装置具有长度3.8m、宽度60cm的表面进行了氟树脂涂覆的环形带,在带上设置UV灯,底面和周围被加热/保温至约100℃,中央部设置有用于回收蒸发水的吸气配管,连续地进行聚合,得到带状的聚合凝胶。需要说明的是,从聚合引发剂合流起至聚合机的吐出口为止的管路长度为30cm。
进而,将表面温度约为70℃的带状聚合凝胶连续地用碎肉机粉碎,以180℃进行热风干燥而制成干燥物后,用辊磨机进行粉碎,进而用网眼850μm、150μm的JIS标准筛进行分级调合,从而得到重均粒径350μm、σζ=0.36、不足150μm的颗粒比例为整体的2%的吸水性树脂粉末(B-1)。另外,吸水性树脂粉末(B-1)的CRC(无加压下吸水倍率)为52.0[g/g]。
[制造例2-2]
除了使用2.18重量%的N,N,N’,N’-乙二胺四亚甲基膦酸五钠(简称:EDTMP·5Na、DEQUEST(注册商标)2046;Italmatch Chemicals(31%水溶液)稀释)水溶液来代替0.54重量%DTPA·3Na水溶液之外,与制造例2-1同样操作,得到吸水性树脂粉末(B-2)。
需要说明的是,若简单说明美国专利公开第2004/0092688A1号记载的图3所示的装置,则在供给配管10的上游侧具备单体液20的供给机构。首先,具备贮存有NaOH(氢氧化钠)水溶液的罐50、贮存有AA(丙烯酸)的罐60。罐50和罐60分别经由泵54和泵64而连接于分散机56。泵64与分散机56之间供给交联剂液(例如PEGDA(聚乙二醇二丙烯酸酯)、水、其它添加剂(例如螯合剂、光引发剂)等。利用分散机56将NaOH水溶液、AA和PEGDA等均匀地中和/混合而成为单体液20。在该阶段中,基本不会聚合而凝胶化,因此能够利用通常的分散机56充分地混合,从而获得均匀组成的单体液20。接着,单体液20在从分散机56至搅拌装置12为止之间用电容器、加热器调整至规定温度。或者,若分散机56安装有温度调节用夹套等,则无需设置分散机后的电容器、加热器。另外,通过预先对供于分散机56的NaOH水溶液、AA等进行温度调节,也能一定程度地实现单体液20的温度调整。
单体液20利用搅拌装置12制成涡流后,从配管14合流有聚合引发剂30(例如过硫酸钠水溶液)。出自分散机56的单体液20利用分散机56进行搅拌混合而有时成为涡流,此时,向此处合流聚合引发剂30,也可以将分散机56兼用作搅拌装置12。供给配管10的下游侧的供给孔(排出口)设置在构成聚合装置的传送带70的上方。混合液40被吐出在传送带上,在带上进行聚合,从而形成带状吸水性树脂的聚合凝胶42。
[制造例2-3]
除了使用5.45重量%的EDTMP·5Na水溶液来代替0.54重量%DTPA·3Na水溶液之外,与制造例2-1同样操作,得到吸水性树脂粉末(B-3)。
[制造例2-4]
除了使用10.9重量%的N,N,N’,N’-乙二胺四亚甲基膦酸五钠(简称:EDTMP·5Na、DEQUEST(注册商标)2046;Italmatch Chemicals(31%水溶液)稀释)水溶液来代替0.54重量%DTPA·3Na水溶液之外,与制造例2-1同样操作,得到吸水性树脂粉末(B-4)。
[制造例2-5]
除了使用10.9重量%的DTPA·3Na水溶液来代替0.54重量%DTPA·3Na水溶液之外,与制造例2-1同样操作,得到吸水性树脂粉末(B-5)。
[比较例2-1]
向中和率75摩尔%的丙烯酸钠水溶液5500g(单体浓度35质量%)中溶解三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(分子量296)0.38g(相对于单体为0.006摩尔%),制备单体水溶液(a)后,在氮气气氛下脱气30分钟。
接着,向内容积10L的具有两根西格玛型桨叶的双腕型带夹套不锈钢制捏合机上加盖而成的反应器中投入上述单体水溶液(a),边将液体温度保持在30℃边向反应器内吹入氮气,以体系内的溶解氧达到1ppm以下的方式进行氮气置换。
接着,边搅拌上述单体水溶液(a)边分别添加10质量%的过硫酸钠水溶液24.6g和0.2质量%的L-抗坏血酸水溶液21.8g时,约1分钟后开始聚合。并且,边对所生成的含水凝胶状交联聚合物(a)进行解碎边以30~90℃进行聚合,从聚合开始起经过60分钟后,将含水凝胶状交联聚合物(a)从反应器中取出。另外,所得含水凝胶状交联聚合物(a)的粒径被细粒化至约5mm。
将上述进行了细粒化的含水凝胶状交联聚合物(a)铺展在网眼300μm(50mesh)的金属网上,以180℃热风干燥45分钟后,用辊磨机进行粉碎,进而用网眼为850μm和150μm的JIS标准筛进行分级。通过该一系列的操作,得到作为不定形破碎状的吸水性树脂(固体成分4.0质量%)的吸水性树脂粉末(a)。另外,吸水性树脂粉末(a)的CRC(无加压下吸水倍率)为53.0[g/g]。
接着,将吸水性树脂粉末(a)转移至Deutsche GmbH制造的旋转搅拌器中,相对于吸水性树脂粉末(a)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.015质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)1.5质量份、加热至40℃的水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到比较吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)(a-2)。比较吸水性树脂颗粒(a-2)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。将比较吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)(a-2)作为比较吸水性树脂颗粒(吸水剂)(2-1),将性能示于表2-2。
[比较例2-2]
将比较例2-1中得到的吸水性树脂粉末(a)转移至Deutsche GmbH制造的旋转搅拌器中,相对于吸水性树脂粉末(a)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、预先加热至40℃的碳酸亚乙酯(熔点36℃)0.3质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)0.5质量份、加热至40℃的水3.0质量份的表面交联剂水溶液,以175℃加热处理40分钟。其后,通过使其穿过网眼为850μm的JIS标准筛,得到比较吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)(a-1)。比较吸水性树脂颗粒(a-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。将该比较吸水性树脂颗粒(a-1)作为比较吸水性树脂颗粒(吸水剂)(2-2),将性能示于表2-2。
[比较例2-3]
相对于制造例2-1中得到的吸水性树脂粉末(B-1)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)1.5质量份、加热至40℃的水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,相对于表面进行了交联的吸水性树脂颗粒100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na 0.01质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的比较吸水性树脂颗粒(2-3)。比较吸水性树脂颗粒(2-3)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。将比较吸水性树脂颗粒(2-3)的性能示于表2-2。
[比较例2-4]
相对于制造例2-1中得到的吸水性树脂粉末(B-1)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、预先加热至40℃的碳酸亚乙酯(熔点36℃)0.3质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)0.5质量份、加热至40℃的水3.0质量份的表面交联剂水溶液,以175℃加热处理40分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,相对于表面进行了交联的吸水性树脂颗粒100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na 0.01质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到比较吸水性树脂颗粒(2-4)。将比较吸水性树脂颗粒(2-4)的性能示于表2-2。
[实施例2-1]
向比较例2-3所制作的进行了造粒的比较吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)(2-3)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂颗粒(2-1)。吸水性树脂颗粒(2-1)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-1)的性能示于表2-2。
[实施例2-2]
使用对包含磷酸二氢钠1.5质量份、水3.5质量份的混合液代替包含DTPA·3Na0.01质量份、水1质量份的混合液进行了表面交联的吸水性树脂颗粒,除此之外,与实施例2-1同样操作,得到吸水性树脂颗粒(2-2)。吸水性树脂颗粒(2-2)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-2)的性能示于表2-2。
[实施例2-3]
相对于制造例2-2中得到的吸水性树脂粉末(B-2)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)1.5质量份、加热至40℃的水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,将实施例2-1中使用的水滑石0.3质量份与实施例2-1同样地混合,得到吸水性树脂颗粒(2-3)。吸水性树脂颗粒(2-3)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-3)的性能示于表2-2。
[实施例2-4]
将水滑石由DHT-6变更为DHT-4H(协和化学工业株式会社制、化学式Mg4.5Al2(OH)13CO3·3.5H2O[通式(1)的x=0.31、m=0.54]、体积平均粒径0.4μm),除此之外,利用与实施例2-3相同的方法得到吸水性树脂颗粒(2-4)。吸水性树脂颗粒(2-4)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-4)的性能示于表2-2。
[实施例2-5]
将水滑石由DHT-6变更为HT-1-NC(堺化学工业株式会社制、化学式Mg4Al2(OH)12CO3·3H2O[通式(1)的x=0.33、m=0.5]、体积平均粒径0.58μm),除此之外,利用与实施例2-3相同的方法得到吸水性树脂颗粒(2-5)。吸水性树脂颗粒(2-5)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-5)的性能示于表2-2。
[实施例2-6]
使用将包含DTPA·3Na 0.03质量份、重亚硫酸钠0.5质量份和水3.5质量份的混合液代替包含DTPA·3Na 0.01质量份、水1质量份的混合液进行了表面交联的吸水性树脂颗粒,除此之外,利用与实施例2-1相同的方法得到吸水性树脂颗粒(2-6)。吸水性树脂颗粒(2-6)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-6)的性能示于表2-2。
[实施例2-7]
相对于制造例2-2所得吸水性树脂粉末(B-2)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)1.5质量份、加热至40℃的水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,相对于表面进行了交联的吸水性树脂颗粒100质量份,均匀地混合包含磷酸二氢钠0.44质量份、水3.5质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒。
接着,与实施例2-1同样地混合在实施例2-1中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水性树脂颗粒(2-7)。吸水性树脂颗粒(2-7)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-7)的性能示于表2-2。
[实施例2-8]
在实施例2-7中,将要使用的水滑石由0.3质量份变更为0.5质量份,除此之外,利用与实施例2-7相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-8)。吸水性树脂颗粒(2-8)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-8)的性能示于表2-2。
[实施例2-9]
在实施例2-7中,将磷酸二氢钠0.44质量份变更为1.0质量份,除此之外,利用与实施例2-7相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-9)。吸水性树脂颗粒(2-9)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-9)的性能示于表2-2。
[实施例2-10]
在实施例2-7中,将磷酸二氢钠0.44质量份变更为磷酸氢二钠,除此之外,利用与实施例2-7相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-10)。吸水性树脂颗粒(2-10)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-10)的性能示于表2-2。
[实施例2-11]
在实施例2-7中,将磷酸二氢钠0.44质量份变更为磷酸三钠0.5质量份,除此之外,利用与实施例2-7相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-11)。吸水性树脂颗粒(2-11)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-11)的性能示于表2-2。
[实施例2-12]
相对于制造例2-2中得到的吸水性树脂粉末(B-2)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、预先加热至40℃的碳酸亚乙酯(熔点36℃)0.3质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)0.5质量份、加热至40℃的水3.0质量份的表面处理剂,以175℃加热处理40分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,相对于表面进行了交联的吸水性树脂颗粒100质量份,均匀地混合包含三聚磷酸0.5质量份、水3.5质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒。
接着,与实施例2-1同样地混合在实施例2-1中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水性树脂颗粒(2-12)。吸水性树脂颗粒(2-12)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-12)的性能示于表2-2。
[实施例2-13]
在实施例2-12中,将三聚磷酸0.5质量份设为六偏磷酸0.5质量份,除此之外,利用与实施例2-12相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-13)。吸水性树脂颗粒(2-13)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-13)的性能示于表2-2。
[实施例2-14]
实施例2-7中,将磷酸二氢钠0.44质量份设为重亚硫酸钠0.1质量份,除此之外,利用与实施例2-7相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-14)。吸水性树脂颗粒(2-14)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-14)的性能示于表2-2。
[实施例2-15]
实施例2-14中,将重亚硫酸钠0.1质量份设为1质量份,除此之外,利用与实施例2-14相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-15)。吸水性树脂颗粒(2-15)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-15)的性能示于表2-2。
[实施例2-16]
实施例2-14中,将重亚硫酸钠0.1质量份设为2-羟基-2-亚磺酸根合醋酸0.05质量份,除此之外,利用与实施例2-14相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-16)。吸水性树脂颗粒(2-15)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-16)的性能示于表2-2。
[实施例2-17]
实施例2-16中,将2-羟基-2-亚磺酸根合醋酸0.05质量份设为0.5重量份,除此之外,利用与实施例2-16相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-17)。吸水性树脂颗粒(2-17)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂(2-17)的性能示于表2-2。
[实施例2-18]
实施例2-12中,将三聚磷酸0.5质量份设为次磷酸0.2质量份,除此之外,利用与实施例2-12相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-18)。吸水性树脂颗粒(2-18)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-18)的性能示于表2-2。
[实施例2-19]
实施例2-18中,将次磷酸0.2质量份设为1.0质量份,除此之外,利用与实施例2-18相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-19)。吸水性树脂颗粒(2-19)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-19)的性能示于表2-2。
[实施例2-20]
实施例2-7中,将磷酸二氢钠0.44质量份设为DL-苹果酸0.5质量份,除此之外,利用与实施例2-7相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-20)。吸水性树脂颗粒(2-20)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-20)的性能示于表2-2。
[实施例2-21]
实施例2-20中,将DL-苹果酸0.5质量份设为1.5质量份,除此之外,利用与实施例2-20相同的操作,得到吸水性树脂颗粒(2-21)。吸水性树脂颗粒(2-21)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-21)的性能示于表2-2。
[实施例2-22]
相对于制造例2-3中得到的吸水性树脂粉末(B-3)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)1.5质量份、加热至40℃的水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,与实施例2-1同样地混合在实施例2-1中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水性树脂颗粒(2-22)。吸水性树脂颗粒(2-22)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-22)的性能示于表2-2。
[实施例2-23]
相对于制造例2-5中得到的吸水性树脂粉末(B-5)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)1.5质量份、加热至40℃的水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,与实施例2-1同样地混合在实施例2-1中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水性树脂颗粒(2-23)。吸水性树脂颗粒(2-23)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-23)的性能示于表2-2。
[实施例2-24]
相对于制造例2-1中得到的吸水性树脂粉末(B-1)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)1.5质量份、加热至40℃的水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,相对于表面进行了交联的吸水性树脂颗粒100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na 0.095质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒(2-24)。吸水性树脂颗粒(2-24)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-24)的性能示于表2-2。
[实施例2-25]
相对于制造例2-4中得到的吸水性树脂粉末(B-4)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)1.5质量份、加热至40℃的水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,与实施例2-1同样地混合在实施例2-1中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水性树脂颗粒(2-25)。吸水性树脂颗粒(2-25)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-25)的性能示于表2-2。
[实施例2-26]
相对于制造例2-2中得到的吸水性树脂粉末(B-2)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)1.5质量份、加热至40℃的水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒。
接着,相对于表面进行了交联的吸水性树脂颗粒100质量份,均匀地混合包含N,N,N’,N’-乙二胺四亚甲基膦酸五钠(简称:EDTMP·5Na、DEQUEST(注册商标)2046;ItalmatchChemicals(31%水溶液)稀释)0.08质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒(2-26)。吸水性树脂颗粒(2-26)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-26)的性能示于表2-2。
[比较例2-5]
将水滑石0.3质量份变更为二氧化硅(制品名AEROSIL 200CF、Nippon AerosilCo.,Ltd.制)0.3质量份,除此之外,利用与实施例2-3相同的方法,得到比较吸水性树脂颗粒(2-5)。吸水性树脂颗粒(2-5)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-5)的性能示于表2-2。
[比较例2-6]
将水滑石0.3质量份变更为氢氧化镁(和光纯药工业株式会社制)0.3质量份,除此之外,利用与实施例2-3相同的方法,得到比较吸水性树脂颗粒(2-6)。吸水性树脂颗粒(2-6)中,在150μm以上且不足850μm的粒度范围内包含95质量%以上。将吸水性树脂颗粒(2-6)的性能示于表2-2。
[表4]
[表5]
(表2-2的总结)
如上述表所示,本发明的吸水剂的吸湿结块率低。另外可知:通过添加螯合剂,经时的着色受到抑制。
[制造例3-1]
向中和率75摩尔%的丙烯酸钠水溶液5500g(单体浓度35质量%)中溶解三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(分子量296)0.38g(相对于单体为0.006摩尔%),制备单体水溶液(a)后,在氮气气氛下脱气30分钟。
接着,向内容积10L的具有两根西格玛型桨叶的双腕型带夹套不锈钢制捏合机上加盖而成的反应器中投入上述单体水溶液(a),边将液体温度保持在30℃边向反应器内吹入氮气,以体系内的溶解氧达到1ppm以下的方式进行氮气置换。
接着,边搅拌上述单体水溶液(a)边分别添加10质量%的过硫酸钠水溶液24.6g和0.2质量%的L-抗坏血酸水溶液21.8g时,约1分钟后开始聚合。并且,边对所生成的含水凝胶状交联聚合物(a)进行解碎边以30~90℃进行聚合,从聚合开始起经过60分钟后,将含水凝胶状交联聚合物(a)从反应器中取出。另外,所得含水凝胶状交联聚合物(a)的粒径被细粒化至约5mm。
将上述进行了细粒化的含水凝胶状交联聚合物(a)铺展在网眼300μm(50mesh)的金属网上,以180℃热风干燥45分钟后,用辊磨机进行粉碎,进而用网眼为850μm和150μm的JIS标准筛进行分级。通过该一系列的操作,得到作为不定形破碎状的吸水性树脂(固体成分4.0质量%)的吸水性树脂粉末(a)。另外,吸水性树脂粉末(a)的CRC(无加压下吸水倍率)为56.0[g/g]。
接着,将吸水性树脂粉末(a)转移至Deutsche GmbH制造的旋转搅拌器中,相对于吸水性树脂粉末(a)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、碳酸亚乙酯0.3质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)0.5质量份、水3.0质量份的表面交联剂水溶液,以175℃加热处理40分钟。其后,通过使其穿过网眼为850μm的JIS标准筛,得到吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)(a-1)。吸水性树脂颗粒(a-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例3-2]
在利用绝热材料即发泡苯乙烯覆盖的内径80mm、容量1升的聚丙烯制容器中,制作混合有丙烯酸291g、作为内部交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量523)0.43g(相对于含羧基的不饱和单体为0.02摩尔%)、在丙烯酸中溶解有1.0质量%的IRGACURE(注册商标)184的丙烯酸溶液3.60g而成的溶液(A),以及混合有48.5质量%氢氧化钠水溶液247g和调温至50℃的离子交换水255g的溶液(B)。向使用长度5cm的磁力搅拌器以800r.p.m.进行搅拌的溶液(A)中迅速添加溶液(B)并进行混合,从而得到单体水溶液(C)。单体水溶液(C)因中和热和溶解热而使液体温度上升至约100℃。需要说明的是,丙烯酸的中和率为73.5摩尔%。
接着,向单体水溶液(C)中添加3质量%的过硫酸钠水溶液1.8g,搅拌约1秒钟后,立即以开放体系形式注入至内表面贴附有特氟隆(注册商标)的不锈钢制棒型容器中。另外,向不锈钢制棒型容器中注入单体水溶液的同时照射紫外线。
单体水溶液被注入棒中,不久开始聚合(聚合开始时的温度98℃),聚合在约1分钟以内达到峰温度。3分钟后,停止照射紫外线,取出含水聚合物。需要说明的是,这些一系列的操作在向大气开放的体系中进行。
将所得含水聚合物用碎肉机(MEAT-CHOPPER类型:12VR-400KSOX饭塚工业株式会社、模具孔径:7.5mm、孔数:38、模具厚度8mm)进行粉碎,得到进行了细分化的粉碎含水聚合物颗粒(质均粒径1000μm)。
将该进行了细分化的粉碎含水聚合物颗粒铺展在50mesh(网眼300μm)的金属网上,用180℃进行热风干燥,将干燥物用辊磨机进行粉碎,进而用网眼850μm和网眼150μm的JIS标准筛进行分级,从而得到作为不定形破碎状的吸水性树脂(固体成分96质量%)的吸水性树脂粉末(b)。另外,吸水性树脂粉末(b)的CRC(无加压下吸水倍率)为52.0[g/g]。
接着,将上述吸水性树脂粉末(b)转移至Deutsche GmbH制造的旋转搅拌器中,相对于吸水性树脂粉末(b)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚0.025质量份、丙二醇1.5质量份和水3.5质量份的表面交联剂水溶液,以100℃进行45分钟的加热处理。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(b-1)。吸水性树脂颗粒(b-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例3-3]
制造例3-1之中,在制备单体水溶液(a)时,将0.45重量%二乙三胺五醋酸钠(简称DTPA·3Na、CHELEST PC-45;Chelest Corp.制)向单体水溶液(a)中添加0.61g使其聚合,其它与制造例3-1进行相同的处理,从而得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(c-1)。吸水性树脂颗粒(c-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例3-4]
制造例3-2之中,在制备单体水溶液(a)时,将0.45重量%二乙三胺五醋酸钠(简称DTPA·3Na、CHELEST PC-45;Chelest Corp.制)向单体水溶液(a)中添加0.61g使其聚合,其它与制造例3-2进行相同的处理,从而得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(d-1)。吸水性树脂颗粒(d-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例3-5]
制造例3-1中,制备单体水溶液(a)时,添加N,N,N’,N’-乙二胺四亚甲基膦酸五钠(简称:EDTMP·5Na、DEQUEST(注册商标)2046;Italmatch Chemicals(31%水溶液)稀释)3.6g使其聚合,其它与制造例3-1进行相同的处理,从而得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(e-1)。吸水性树脂颗粒(e-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例3-6]
制造例3-2中,制备单体水溶液(a)时,添加N,N,N’N’-乙二胺四亚甲基膦酸五钠(简称:EDTMP·5Na、DEQUEST(注册商标)2046;Italmatch Chemicals(31%水溶液)稀释)3.6g使其聚合,其它与制造例3-2进行相同的处理,从而得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(f-1)。吸水性树脂颗粒(f-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例3-7]
制造例3-2中,制备单体水溶液(a)时,添加N,N,N’,N’-乙二胺四亚甲基膦酸五钠(简称:EDTMP·5Na、DEQUEST(注册商标)2046;Italmatch Chemicals(31%水溶液)稀释)8.9g使其聚合,其它与制造例3-2进行相同的处理,从而得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(g-1)。吸水性树脂颗粒(g-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例3-8]
制造例3-2中,制备单体水溶液(a)时,将0.45重量%二乙三胺五醋酸钠(简称DTPA·3Na、CHELEST PC-45;Chelest Corp.制)向单体水溶液(a)中添加12.2g使其聚合,其它与制造例3-2进行相同的处理,从而得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(h-1)。吸水性树脂颗粒(h-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[制造例3-9]
制造例3-2中,制备单体水溶液(a)时,添加N,N,N’N’-乙二胺四亚甲基膦酸五钠(简称:EDTMP·5Na、DEQUEST(注册商标)2046;Italmatch Chemicals(31%水溶液)稀释)18.0g使其聚合,其它与制造例3-2进行相同的处理,从而得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(i-1)。吸水性树脂颗粒(i-1)为不定形,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
[比较例3-1]
将制造例3-2记载的吸水性树脂颗粒(b-1)作为比较吸水性树脂颗粒(吸水剂)(1),将各物性示于表3-2。
[比较例3-2]
将制造例3-1记载的吸水性树脂颗粒(a-1)作为比较吸水性树脂颗粒(吸水剂)(2),将各物性示于表3-2。
[比较例3-3]
将制造例3-4记载的吸水性树脂颗粒(d-1)作为比较吸水性树脂(吸水剂)(3),将各物性示于表3-2。
[实施例3-1]
相对于制造例3-3记载的吸水性树脂颗粒(c-1)100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na 0.01质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒。
向上述进行了造粒的吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-1)。将吸水性树脂(3-1)的性能示于表3-2。
[实施例3-2]
相对于制造例3-4记载的吸水性树脂颗粒(d-1)100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na 0.01质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒。
向上述进行了造粒的吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-2)。将吸水性树脂(3-2)的性能示于表3-2。
[实施例3-3]
实施例3-2中,相对于表面进行了交联的吸水性树脂颗粒100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na 0.03质量份、水1质量份的混合液,除此之外,与实施例3-2同样操作,得到吸水性树脂(3-3)。将吸水性树脂(3-3)的性能示于表3-2。
[实施例3-4]
实施例3-1中,除了DTPA·3Na 0.01质量份和水1质量份之外,还添加SBS(亚硫酸氢钠)0.3质量份,除此之外,与实施例3-1同样而得到操作吸水性树脂(3-4)。将吸水性树脂(3-4)的性能示于表3-2。
[实施例3-5]
实施例3-3中,将DTPA·3Na 0.03质量份变更为EDTMP 0.022质量份,除此之外,与实施例3-3同样操作,得到吸水性树脂(3-5)。将吸水性树脂(3-5)的性能示于表3-2。
[实施例3-6]
向制造例3-6记载的吸水性树脂(f-1)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-6)。将吸水性树脂(3-6)的性能示于表3-2。
[实施例3-7]
向制造例3-7记载的吸水性树脂(g-1)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-7)。将吸水性树脂(3-7)的性能示于表3-2。
[比较例3-4]
将制造例3-6记载的吸水性树脂颗粒(f-1)作为比较吸水性树脂颗粒(3-4),将性能示于表3-2。
[比较例3-5]
向比较吸水性树脂颗粒(3-4)(表面交联吸水性树脂)100质量份中与实施例3-6同样地混合二氧化硅(制品名AEROSIL 200CF、Nippon Aerosil Co.,Ltd.制)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(3-5)。将比较吸水性树脂颗粒(3-5)的性能示于表3-2。
[比较例3-6]
向制造例3-5记载的吸水性树脂(e-1)100质量份中与实施例3-6同样地混合二氧化硅(制品名AEROSIL 200CF、Nippon Aerosil Co.,Ltd.制)0.3质量份,得到比较吸水性树脂颗粒(3-6)。将比较吸水性树脂颗粒(3-6)的性能示于表3-2。
[实施例3-8]
相对于制造例3-5记载的吸水性树脂(e-1)100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na0.01质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒。
向上述进行了造粒的吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-8)。将吸水性树脂(3-8)的性能示于表3-2。
[实施例3-9]
相对于制造例3-7记载的吸水性树脂(g-1)100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na0.01质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒。
向上述进行了造粒的吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-9)。将吸水性树脂(3-9)的性能示于表3-2。
[实施例3-10]
相对于比较吸水性树脂颗粒(3-4)(表面交联吸水性树脂)100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na 0.03质量份、磷酸二氢钠0.440质量份、水3.0质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒。
向上述进行了造粒的吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-10)。将吸水性树脂(3-10)的性能示于表3-2。
[实施例3-11]
实施例3-10中,将DTPA·3Na 0.03质量份、磷酸二氢钠0.440质量份变更为重亚硫酸钠0.5质量份,除此之外,利用与实施例3-10相同的操作,得到吸水性树脂(3-11)。将吸水性树脂(3-11)的性能示于表3-2。
[实施例3-12]
向制造例3-8记载的吸水性树脂(h-1)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-12)。将吸水性树脂(3-12)的性能示于表3-2。
[实施例3-13]
相对于制造例3-2记载的吸水性树脂(a-1)100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na0.1质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒。
向上述进行了造粒的吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-13)。将吸水性树脂(3-13)的性能示于表3-2。
[实施例3-14]
向制造例3-9记载的吸水性树脂(i-1)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-14)。将吸水性树脂(3-14)的性能示于表3-2。
[实施例3-15]
实施例3-6中,将DTPA·3Na 0.01质量份变更为EDTMP·5Na 0.08质量份,除此之外,与实施例3-8同样操作,得到吸水性树脂(3-15)。将吸水性树脂(3-15)的性能示于表3-2。
[实施例3-16]
实施例3-6中,将DTPA·3Na 0.01质量份变更为0.03质量份,除此之外,与实施例3-8同样操作,得到吸水性树脂(3-16)。将吸水性树脂(3-16)的性能示于表3-2。
[实施例3-17]
相对于制造例3-9记载的吸水性树脂(i-1)100质量份,均匀地混合包含DTPA·3Na0.1质量份、水1质量份的混合液,进行造粒后,以60℃加热处理45分钟。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到进行了造粒的吸水性树脂颗粒。
向上述进行了造粒的吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)100质量份中混合水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制、Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O[通式(1)的x=0.25、m=0.50]、体积平均粒径0.5μm)0.3重量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动混合3分钟,得到吸水性树脂(3-17)。将吸水性树脂(3-17)的性能示于表3-2。
[表6]
[表7]
表3-2
(表3-2的总结)
如上述表所示可知:本发明的吸水剂的吸湿结块率低,并且通过添加螯合剂,耐尿性受到抑制。
[制造例4-1]
在中和率75摩尔%的丙烯酸钠水溶液5500g(单体浓度35质量%)中溶解三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(分子量296)0.38g(相对于单体为0.006摩尔%),制备单体水溶液(a)后,在氮气气氛下进行30分钟的脱气。
接着,向内容积10L的具有两根西格玛型桨叶的双腕型带夹套不锈钢制捏合机加盖而成的反应器中投入上述单体水溶液(a),边将液体温度保持在30℃边向反应器内吹入氮气,以体系内的溶解氧达到1ppm以下的方式进行氮气置换。
接着,边搅拌上述单体水溶液(a)边分别添加10质量%的过硫酸钠水溶液24.6g和0.2质量%的L-抗坏血酸水溶液21.8g时,约1分钟后开始聚合。并且,边对所生成的含水凝胶状交联聚合物(a)进行解碎边以30~90℃进行聚合,从聚合开始起经过60分钟后,将含水凝胶状交联聚合物(a)从反应器中取出。另外,所得含水凝胶状交联聚合物(a)的粒径被细粒化至约5mm。
将上述进行了细粒化的含水凝胶状交联聚合物(a)铺展在网眼300μm(50mesh)的金属网上,以180℃热风干燥45分钟后,用辊磨机进行粉碎,进而用网眼为850μm和150μm的JIS标准筛进行分级。通过该一系列的操作,得到作为不定形破碎状的吸水性树脂(固体成分4.0质量%)的吸水性树脂粉末(a)。另外,吸水性树脂粉末(a)的CRC(无加压下吸水倍率)为53.0[g/g]。
接着,将吸水性树脂粉末(a)转移至Deutsche GmbH制造的旋转搅拌器中,相对于吸水性树脂粉末(a)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、碳酸亚乙酯(熔点36℃)0.3质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)0.5质量份、水3.0质量份的表面交联剂水溶液,以175℃加热处理40分钟。其后,通过使其穿过网眼为850μm的JIS标准筛,得到吸水性树脂颗粒(表面交联吸水性树脂)(4-1)。
[制造例4-2]
在利用绝热材料即发泡苯乙烯覆盖的内径80mm、容量1升的聚丙烯制容器中,制作混合有丙烯酸291g、作为内部交联剂的聚乙二醇二丙烯酸酯(分子量523)0.43g(相对于含羧基的不饱和单体为0.02摩尔%)和1.0质量%二乙三胺五醋酸·五钠水溶液1.80g、IRGACURE(注册商标)184的1.0质量%丙烯酸溶液3.60g而成的溶液(A),以及混合有48.5质量%氢氧化钠水溶液247g和调温至50℃的离子交换水255g而成的溶液(B)。向使用长度5cm的磁力搅拌器以800r.p.m.进行搅拌的溶液(A)中迅速添加溶液(B)并进行混合,从而得到单体水溶液(C)。单体水溶液(C)因中和热和溶解热而使液体温度上升至约100℃。需要说明的是,丙烯酸的中和率为73.5摩尔%。
接着,向单体水溶液(C)中添加3质量%的过硫酸钠水溶液1.8g,搅拌约1秒钟后,立即以开放体系形式注入至内表面贴附有特氟隆(注册商标)的不锈钢制棒型容器中。另外,向不锈钢制棒型容器中注入单体水溶液的同时照射紫外线。
单体水溶液被注入棒中,不久开始聚合(聚合开始时的温度98℃),聚合在约1分钟以内达到峰温度。3分钟后,停止照射紫外线,取出含水聚合物。需要说明的是,这些一系列的操作在向大气开放的体系中进行。
将所得含水聚合物用碎肉机(MEAT-CHOPPER类型:12VR-400KSOX饭塚工业株式会社、模具孔径:6.4mm、孔数:38、模具厚度8mm)进行粉碎,得到进行了细分化的粉碎含水聚合物颗粒(质均粒径1000μm)。
将该进行了细分化的粉碎含水聚合物颗粒铺展在50mesh(网眼300μm)的金属网上,用180℃进行热风干燥,将干燥物用辊磨机进行粉碎,进而用网眼850μm和网眼150μm的JIS标准筛进行分级,从而得到作为不定形破碎状的吸水性树脂(固体成分96质量%)的吸水性树脂粉末(b)。另外,吸水性树脂粉末(b)的CRC(无加压下吸水倍率)为47.3[g/g]。
接着,将上述吸水性树脂粉末(b)转移至Deutsche GmbH制造的旋转搅拌器中,相对于吸水性树脂粉末(b)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚0.015质量份、丙二醇1.0质量份和水3.0质量份的表面交联剂水溶液,以100℃进行45分钟的加热处理。其后,通过用网眼为850μm的JIS标准筛进行整粒,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(4-2)。
[制造例4-3]
在制造例4-2中,将乙二醇二缩水甘油醚变更为0.03质量份,除此之外,与制造例4-2进行相同的操作,得到表面进行了交联的吸水性树脂颗粒(4-3)。
[实施例4-1]
向制造例4-1所得的吸水性树脂颗粒(4-1)100质量份中混合Mg/Al比为3.0/1的水滑石(制品名DHT-6、协和化学工业株式会社制)0.3质量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动(室温下3分钟)进行混合,得到吸水剂(4-1)。将吸水剂(4-1)的性能示于后述表4-1。另外,将吸水剂(4-1)的粒度测定结果示于表4-2。
[实施例4-2]
向制造例4-1所得的吸水性树脂颗粒(4-1)100质量份中混合Mg/Al比为2.1/1的水滑石(制品名DHT-4H、协和化学工业株式会社制)0.3质量份。关于混合,将吸水性树脂30g与水滑石一并投入至容量225ml的蛋黄酱瓶中,利用油漆搅拌器(东洋精机制)的振动(室温下3分钟)进行混合,得到吸水剂(4-2)。将吸水剂(4-2)的性能示于后述表4-1。另外,将吸水剂(4-2)的粒度测定结果示于表4-2。
[实施例4-3]
向制造例4-2所得的吸水性树脂颗粒(4-2)100质量份中与实施例4-1同样地混合在实施例4-1中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水剂(4-3)。将吸水剂(4-3)的性能示于下表4-1。另外,将吸水剂(4-3)的粒度测定结果示于表4-2。
[实施例4-4]
向制造例4-2所得的吸水性树脂颗粒(4-2)100质量份中与实施例4-1同样地混合Mg/Al比为2.1/1的水滑石(制品名HT-1-NC、堺化学工业株式会社制)0.3质量份,得到吸水剂(4-4)。将吸水剂(4-4)的性能示于后述表4-1。另外,将吸水剂(4-4)的粒度测定结果示于表4-2。
[实施例4-5]
向制造例4-3所得的吸水性树脂颗粒(4-3)100质量份中与实施例4-1同样地混合在实施例4-1中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水剂(4-5)。将吸水剂(4-5)的性能示于后述表4-2。
[实施例4-6]
向制造例4-3所得的吸水性树脂颗粒(4-3)100质量份中与实施例4-1同样地混合在实施例4-2中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水剂(4-6)。将吸水剂(4-6)的性能示于后述表4-2。
[实施例4-7]
将制造例4-1中得到的吸水性树脂粉末(4-1)进一步用辊磨机粉碎,进而用网眼为850μm和150μm的JIS标准筛进行分级。通过该一系列的操作,得到吸水性树脂粉末(c)。另外,吸水性树脂粉末(c)的CRC(无加压下吸水倍率)为53.0[g/g]。
接着,相对于吸水性树脂粉末(c)100质量份,均匀地混合包含乙二醇二缩水甘油醚(商品名Denacol EX-810,Nagase chemteX Corporation.制)0.025质量份、碳酸亚乙酯(熔点36℃)0.3质量份、1,2-丙二醇(熔点-59℃)0.5质量份、水3.0质量份的表面处理剂,以175℃加热处理40分钟。其后,通过使其穿过网眼为850μm的JIS标准筛,得到吸水性树脂颗粒(4-4)。
向吸水性树脂颗粒(4-4)100质量份中与实施例4-1同样地混合在实施例4-2中使用的水滑石0.3质量份,得到吸水剂(4-7)。将吸水剂(4-7)的性能示于后述表4-2。
[比较例4-1]
将制造例4-1记载的吸水性树脂颗粒(4-1)作为比较吸水剂(4-1),将各物性示于表4-1。另外,将比较吸水剂(4-1)的粒度测定结果示于表4-2。
[比较例4-2]
将制造例4-2记载的吸水性树脂颗粒(4-2)作为比较吸水剂(4-2),将各物性示于表4-1。另外,比较吸水剂(4-2)的粒度测定结果示于表4-2。
[比较例4-3]
将制造例4-3记载的吸水性树脂颗粒(4-3)作为比较吸水剂(4-3),将各物性示于表4-2。
[比较例4-4]
向制造例4-2所得的吸水性树脂颗粒(4-2)100质量份中与实施例4-1同样地混合二氧化硅(制品名AEROSIL 200CF、Nippon Aerosil Co.,Ltd.制)0.3质量份,得到比较吸水剂(4-4)。将比较吸水剂(4-4)的性能示于后述表4-1。另外,将比较吸水剂(4-4)的粒度测定结果示于表4-2。
[比较例4-5]
向制造例4-2所得的吸水性树脂颗粒(4-2)100质量份中与实施例4-1同样地混合氧化镁(制品名500-04R、协和化学工业株式会社制)0.3质量份,得到比较吸水剂(4-5)。将比较吸水剂(4-5)的性能示于后述表4-2。
[比较例4-6]
向制造例4-2所得的吸水性树脂颗粒(4-2)100质量份中与实施例1同样混合Mg/Al比为0.5/1的铝酸镁(Sigma-Aldrich Co.)0.3质量份,得到比较吸水剂(4-6)。将比较吸水剂(4-6)的性能示于后述表4-2。
(吸收性物品的吸收速度(core acquisition)·回流量的评价方法)
要测定的吸收性物品利用下述方法来制作。即,首先使用间歇型空气抄造装置在形成为400mesh(网眼尺寸38μm)的金属丝网筛上对吸水剂(或吸水性树脂)60重量份和木材粉碎纸浆40重量份进行空气抄造,从而成形为120mm×400mm大小的网。进而,将该网用油压式加压机进行加压,得到密度约为0.1g/cm3的吸收体。接着,该吸收体具备液体不透过性的底片和液透过性的顶片,得到吸收性物品。
并且,在上述吸收性物品上配置120mm×400mm大小的20mesh的金属筛网,对整体均匀地施加20g/cm2(1.9kPa)的载重,对该吸收体的中心部分按压直径70mm、高度100mm的圆筒,将该圆筒竖立。接着,向该圆筒内以7ml/秒的速度注入37℃的测试液75g,测定从开始注入测试液的时刻起至该测试液全部被吸收体吸收为止的时间,作为第1次的吸收速度(秒)。其后,使用上述测定中使用的吸收体,以60分钟的间隔重复3次相同的测定,测定第2次的吸收速度(秒)、第3次的吸收速度(秒)、以及第4次的吸收速度(秒)。投入第4次的测试液后,在30分钟后从吸收性物品上卸除载重,将纸巾(制造商:王子制纸株式会社、KitchenTowel Extra Dry、裁断成120mm×450mm并重叠30张)承载于吸收性物品,在其上将43g/cm2(4.2kPa)的载重放置1分钟。通过测定纸巾的重量变化,求出纸巾所吸收的液体量,将其作为回流量(g)。需要说明的是,测试液设为0.9质量%氯化钠水溶液。
[实施例4-8]
使用实施例4-3中得到的吸水剂(4-3),进行吸收性物品的吸收速度(coreacquisition)·回流量的评价。将吸收体评价结果示于表4-3。
[比较例4-7]
使用比较例4-4中得到的比较吸水剂(4-4),进行吸收性物品的吸收速度(coreacquisition)·回流量的评价。将吸收体评价结果示于表4-3。
[表8]
[表9]
表4-2
[表10]
表4-3
[表11]
表5-1
表5-1是耐着色性与水溶性镁离子测定结果和添加至吸水剂时的换算量(换算添加量)的对比。如表5-1所示可知:随着水溶性镁离子的换算添加量的增加,YI上升。
本申请基于2012年10月1日申请的日本专利申请编号2012-219517号、2013年9月5日申请的日本专利申请编号2013-184485号、2013-184487号,其公开内容作为参照而整体组入。
Claims (58)
1.一种降尘剂,其为以进行了表面交联的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂作为主成分的吸水剂的降尘剂,其中,该降尘剂是具有水滑石结构且含有2价和3价的两种金属阳离子和羟基的多元金属化合物,所述多元金属化合物的体积平均粒径为0.05μm以上且2μm以下。
2.根据权利要求1所述的降尘剂,其中,所述多元金属化合物的体积平均粒径为1.5μm以下。
3.根据权利要求1所述的降尘剂,其中,所述多元金属化合物的体积平均粒径为1μm以下。
4.根据权利要求1所述的降尘剂,其中,所述多元金属化合物的体积平均粒径为0.1μm以上。
5.根据权利要求1所述的降尘剂,其中,所述多元金属化合物的体积平均粒径为0.3μm以上。
6.根据权利要求1所述的降尘剂,其中,所述2价和3价的金属阳离子分别为镁和铝的阳离子。
7.一种吸水剂的制造方法,其特征在于,包括如下工序:
表面交联工序;以及
多元金属化合物添加工序,其中,相对于聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末添加0.01质量%~5质量%的多元金属化合物,该多元金属化合物具有水滑石结构且含有2价和3价的两种金属阳离子和羟基,
所述多元金属化合物的体积平均粒径为0.05μm以上且2μm以下。
8.根据权利要求7所述的制造方法,其中,在所述多元金属化合物添加工序中,对所述吸水性树脂粉末和所述多元金属化合物进行干式混合。
9.根据权利要求7所述的制造方法,其特征在于,在所述多元金属化合物添加工序的前工序和/或后工序中实施表面交联工序。
10.根据权利要求7所述的制造方法,其还包括添加螯合剂的螯合剂添加工序。
11.根据权利要求7所述的制造方法,其中,在丙烯酸(盐)系单体水溶液的制备工序或水溶液聚合工序中进行螯合剂的添加,进而在表面交联工序后且多元金属化合物的添加工序前添加选自螯合剂、无机还原剂、α-羟基羧酸和磷化合物中的至少1种。
12.一种吸湿结块率为0~30质量%的吸水剂,其特征在于,其为以聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂作为主成分的吸水剂,含有0.01质量%~5质量%的多元金属化合物,该多元金属化合物具有水滑石结构且含有2价和3价的两种金属阳离子和羟基,
所述多元金属化合物的体积平均粒径为0.05μm以上且2μm以下。
13.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,加压下吸收倍率(AAP)为20g/g以上。
14.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,加压下吸收倍率(AAP)为25g/g以上。
15.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,加压下吸收倍率(AAP)为30g/g以上。
16.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,加压下吸收倍率(AAP)为40g/g以下。
17.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,加压下吸收倍率(AAP)为35g/g以下。
18.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,加压下吸收倍率(AAP)为33g/g以下。
19.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,无加压下吸收倍率(CRC)为25g/g以上。
20.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,无加压下吸收倍率(CRC)为30g/g以上。
21.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,无加压下吸收倍率(CRC)为33g/g以上。
22.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,无加压下吸收倍率(CRC)为60g/g以下。
23.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,无加压下吸收倍率(CRC)为50g/g以下。
24.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,无加压下吸收倍率(CRC)为45g/g以下。
25.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,固体成分为85~99质量%。
26.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,固体成分为88~98质量%。
27.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,固体成分为90~95质量%。
28.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,吸湿结块率为30质量%以下。
29.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,吸湿结块率为28质量%以下。
30.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,吸湿结块率为26质量%以下。
31.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粉尘量为200mg/Kg吸水剂以下。
32.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粉尘量为150mg/Kg吸水剂以下。
33.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粉尘量为100mg/Kg吸水剂以下。
34.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粉尘量为70mg/Kg吸水剂以下。
35.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粉尘量为10mg/Kg吸水剂以上。
36.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粉尘量为15mg/Kg吸水剂以上。
37.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粉尘量为20mg/Kg吸水剂以上。
38.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,Extr.(水可溶成分)为5~30质量%。
39.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,Extr.(水可溶成分)为5~20质量%。
40.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,Extr.(水可溶成分)为5~18质量%。
41.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,Extr.(水可溶成分)为5~15质量%。
42.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,850μm以上的颗粒为0~5质量%。
43.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,850μm以上的颗粒为0~3质量%。
44.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,850μm以上的颗粒为0~1质量%。
45.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,不足150μm的颗粒为0~3质量%。
46.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,不足150μm的颗粒为0~2质量%。
47.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,不足150μm的颗粒为0~1.5质量%。
48.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,在150μm以上且不足850μm的范围内包含95质量%以上。
49.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,在150μm以上且不足850μm的范围内包含98质量%以上。
50.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,在150μm以上且不足850μm的范围内包含99质量%以上。
51.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,质均粒径为600μm以下。
52.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,质均粒径为550~200μm。
53.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,质均粒径为500~250μm。
54.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,质均粒径为450~300μm。
55.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粒径不足300μm的颗粒比率为10质量%以上。
56.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粒径不足300μm的颗粒比率为10~50质量%。
57.根据权利要求12所述的吸水剂,其中,粒径不足300μm的颗粒比率为10~30质量%。
58.根据权利要求12所述的吸水剂,其还包含螯合剂。
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