专利名称：以吸水树脂为主要成分的粒状吸水剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及(i)粒状吸水剂，它以吸水树脂为主要成分，(ii)应用粒状吸水剂的吸收用品，及(iii)该粒状吸水剂的生产方法。更准确地说，本发明涉及(i)粒状吸水剂，(ii)应用粒状吸水剂制作的吸收用品，用来吸收诸如尿及血液那样的体液且有优异的吸收容量，及iii)该粒状吸水剂的生产方法。
背景技术：
近来，吸水树脂被广泛用作诸如纸尿布，卫生巾，大小便失禁护垫等卫生材料(吸收用品)，以便吸收体液(如尿，血液等)。
吸水树脂众所周知的例子有(i)局部中和的交联聚丙烯酸；(ii)水解的淀粉-丙烯腈接枝聚合物；(iii)中和的淀粉-丙烯酸接枝聚合物；(iv)皂化的醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物；(v)交联的羧甲基纤维素；(vi)水解的丙烯腈共聚物或水解的丙烯酰胺共聚物，或交联的丙烯腈共聚物或交联的丙烯酰胺共聚物；(vii)交联的阳离子单体；(viii)交联的异丁烯-马来酸共聚物；(ix)2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸与丙烯酸的交联体；(x)其它。这样，吸水树脂是一种不溶解的亲水树脂，因为在聚合物内它是均匀的交联结构。
顺便说，传统上吸水树脂需要具备以下吸水性能(i)对水溶液(如体液)的吸收能力强，(ii)吸收速率优良，(iii)液体渗透率优良，及(iv)溶融凝胶的胶凝强度好，及(v)从含水溶液的基底材料中吸水的容量大，及(vi)其它。
因此，为了达到上述的吸收性能，吸水树脂颗粒表面通常应用交联剂等作进一步交联，从而使颗粒具有交联密度梯度。因而，(i)吸水树脂的吸水速率得到提高，(ii)防止形成缩孔，(iii)改进胶凝强度，(iv)改进吸水树脂压力下的吸收能力，(v)防止发生凝胶堵塞，及(vi)改进液体渗透率。
例如，导致吸水树脂粒子表面附近有交联密度梯度的表面交联工艺可见专利文献1(欧洲专利号0349240)，专利文献2(欧洲专利号0605150)，专利文献3(日本未经审查专利申请公开，Tokukaihei 7-242709)，专利文献4(日本未经审查专利申请公开，Tokukaihei 7-224304)，专利文献5(美国专利号5409771)，专利文献6(美国专利号5597873)，专利文献7(美国专利号5385983)等。除了在这些专利文献中例举的上述方法外，为了改进液体渗透率，专利文件8(日本未经审查专利申请公开，Tokukaisho 61-58658)中描述了一种包括吸水树脂和金属皂的吸水剂。
对这种吸水树脂不仅要求有上述吸水性能而且具有以下优点(i)在吸水树脂的生产与运输时，在加工吸水树脂和纤维基材等生产吸收品时，以及吸收水分时，吸水树脂具有优良的流动性，以便吸水树脂不会粘到装置或其他设备上；及(ii)吸水树脂在受到机械冲击时在吸水性能方面不会降低很多。作为生产在吸水时具有良好流动性的吸水树脂的一个做法，推荐的吸水剂中添加了无机物，如非晶形二氧化硅、高岭土等。具体地说，例如在专利文献9(美国专利号4734478)，专利文献10(日本未经审查专利申请公开，Tokukaisho59-80458)，及专利文献11(美国专利号5453323)中公开了涉及包括无机物粉末及吸水树脂粉末的吸水剂的技术。
另如在专利文献12(日本未经审查专利申请公开，Tokukaisho 63-105064)中描述一种吸水剂，其中添加的添加剂是硬脂酸和无机物粉末，而在专利文献13(美国专利号5728742)中描述的吸水剂，其添加剂是季铵盐。此外，在专利文献14(日本未经审查专利申请公开，Tokukaihei 7-228788)中描述的吸水剂，其添加剂是草酸(盐)及多价金属化合物，如(i)金属氧化物，如氧化硅等；(ii)金属硫酸盐，如硫酸钙等；或(iii)其它。
在专利文献16(欧洲专利号0001706)中公开的吸水树脂，添加了聚乙二醇，聚丙二醇等。
但上述专利文献中例举的吸水剂有以下诸多问题，即，就专利文献1-8中例举的吸水树脂而言，吸水时流动性不足。就专利文件9-11中例举的吸水剂而言，为了提高吸水时的流动性采用了无机粉末，因而由于无机物较硬，在吸水树脂受到机械冲击时吸水剂性能下降(损失)。因此，应用专利文献9-11中例举的吸水剂的吸收用品不能达到有充分吸收性能。
就专利文件献12和13中例举的吸水剂而言，存在安全问题，因为当该吸水剂用于吸收用品时吸水剂中所含添加剂有可能离析到被吸水剂吸收的尿等的水溶液中。因此，在以专利文献12和13中例举的吸水剂为纸尿布等的材料时，像尿那样的水溶液难以在整个吸水剂中扩散。因此，纸尿布中提供的吸水剂所吸收的水溶液的返回量增加，吸水剂性能变差。
就专利文献14中例举的吸水剂而言，以草酸(盐)作为添加剂，因此有一个与草酸相关的安全问题。而且在吸水树脂受到机械冲击时，难以减轻(吸收)机械冲击，吸水树脂甚至受损，吸水剂的性能因而下降很多。这就是不能以草酸(盐)及无机物，如多价金属化合物作为添加剂的原因。
此外，在如上所述使用无机物的情况中，吸水时的流动性得到改进，但存在以下问题，在水分小于10％(质量)的干燥条件下吸水剂的粉末流动性下降。
另一方面，当使用专利文献15和16中列举的吸水剂时，可稍微降低吸水剂的摩擦阻力。但还是在专利文献15和16中列举的吸水剂下，水分流动情况下的粉末流动性(防结块)及在含湿量小于20％(质量)，尤其是小于10％(质量)的干燥条件下粉末流动性是不够的。在吸水情况下，颗粒之间有粘滞性，从而导致堵塞成结块，因此粉末流动性下降。此外，在干燥状态下颗粒本身的摩擦系数也大。所以，在干燥条件下吸水剂中，摩擦阻力大，从而难以流畅地迁移和在吸水剂生产时传送吸水剂。
发明的公开本发明的目的是获得一种具有以下性能的粒状吸水剂(1)在吸收水分，甚至在含湿量为0-20％(质量)的干燥条件下粒状吸水剂具有优异的流动性，且在其生产和输送时容易装卸此粒状吸水剂；(2)粒状吸水剂在其生产输送时受到机械撞击时其性能及流动性下降不多；(3)粒状吸水剂的吸水性能稳定、优良。
由于对上述问题作了认真研究，本发明人发现当粒状吸水剂形成在诸如尿布那样的吸收用品中时在吸收水分情况下能够有很好的流动性，且当受到机械冲击时能保持吸水性，并且如果使用的粒状吸水剂包含(1)特定量的其表面交联的吸水树脂颗粒，并具有特定的粒度分布，(2)特定量的有机酸多价金属盐，其分子含7个或7个以上碳原子，则可获得优异的吸水性能。此外，本发明人发现除了有优异的吸水性能外，还可通过使用具有特定参数的粒状吸水剂防止在生产粒状吸水剂作为吸收用品的过程中的损伤而使吸水性能下降。
即，本发明的粒状吸水剂以吸水树脂为主要成分，该吸水树脂中的聚合物通过不饱和单体聚合而成且有交联结构，其特征在于吸水树脂是一种在其表面有交联结构的粒状吸水树脂，粒状吸水剂包含不小于90％质量及不大于100％粒状吸水剂质量的颗粒，其粒径为不小于106um及小于850um(106-850um)，粒状吸水树脂还包括占吸水树脂总质量0.001％-10％(质量)的有机酸多价金属盐，其分子至少包括7个碳原子。
此外，本发明的粒状吸水剂可以吸水树脂为主要成分，其中的聚合物由不饱和单体聚合而成且有交联结构，其特征在于该吸水树脂是在其表面有交联结构的粒状吸水树脂，粒状吸水树脂还包括占吸水树脂总质量0.001％-10％(质量)的有机酸多价金属盐，其分子含有不少于7个碳原子，其吸湿流动性指数的范围为90％-100％质量(不小于90％质量至不大于100％质量)。
此外，本发明的粒状吸水剂可以吸水树脂为主要成分，其中的聚合物由不饱和单体聚合而成且有交联结构，其特征在于该吸水树脂是在其表面有交联结构的粒状吸水树脂，其吸湿流动性指数X的范围为90％-100％(质量)，由下式(1)定义的吸湿流动性保留指数不低于0.95，吸湿流动性保留指数＝Y/X…(式1)，其中X是吸湿流动性指数，而Y是粒状吸水剂受预定的冲击后的吸湿流动性指数此外，本发明的粒状吸水剂可以是以吸水树脂为主要成分的粒状吸水剂，在此吸水树脂中聚合物由不饱和单体聚合而成且为交联结构，其特征在于本吸水树脂由颗粒组成，当粒状吸水剂浸泡在2.06KPa压力下的0.9％(质量)NaCl水溶液中时每粒颗粒的形状既非球形初级粒子又非椭圆形初级粒子的形状，其在压力下的吸收能力不低于20g/g；最大插入负荷是插入件插到粒状吸水剂的预定深度时所需要的最大负荷，此值为0-1000克重(不小于0克重及不大于1000克重)，插入功是插入件插到粒状吸水剂的预定深度时所做的功，此值为0-1000克重×mm。
此外，本发明的粒状吸水剂可以是以吸水树脂为主要成分的粒状吸水剂，在此吸水树脂中聚合物由不饱和单体聚合而成且为交联结构，其特征在于本吸水树脂由颗粒组成，当粒状吸水剂浸泡在2.06KPa压力下的0.9％(质量)NaCl水溶液中时每粒颗粒的形状既非球形初级粒子又非椭圆形初级粒子的形状，其在压力下的吸收能力不低于20g/g；插入功是插入件插到粒状吸水剂的预定深度时所做的功，此值为0-5000克重×mm；而恢复指数是(i)重插功，即在插入件插到粒状吸水剂预定深度后拔出并再插入所做的功，与(ii)插入功之比，其值不小于55％。
根据上述安排，可提供一种粒状吸水剂，它能防止在吸湿时发生堵塞或结块，且具有较好的粉末流动性，而且容易处理。此外，根据本发明可防止在(i)生产粒状吸水剂和应用该粒状吸水剂生产吸收用品的设备，(ii)生产步骤，及(iii)粒状吸水剂输送和生产时使用的管路等中引起加工损伤。因而可提供一种高级的吸收用品，且较容易设计在吸收用品中使用的粒状吸水剂的数量以达到要求的吸收量。
下面的说明充分阐明本发明的其它目的，特征和优异之处。此外，本发明的优点可参照随后的详细说明及附图得到阐明。
附图简要说明
图1是一透视图，示意说明用于测量最大插入载荷、插入功、及插入深度的测量仪器的布局。
图2是一正视图，示出测量仪器上提供的压缩器的重要部分。
图3是一正视图，示出压缩器上提供的插入测头。
图4所示曲线是在插入测头的各测入深度下插入测头插进粒子层所需载荷的变化的一例。
图5是一示意图，示出恢复指数的测量方法。
本发明最佳实施方式下面根据本发明详细说明粒状吸水剂及应用它制成的吸收用品。虽然本发明对各种修改及其它形式是容许的，但在下面作为例子对特定实施例作说明。应理解，本发明并不打算局限于这些公开的特定形式，相反，本发明包括一切由附属权利要求确定的本发明范围内的修改，等价物和替换物。
本发明的粒状吸水剂用于吸收水、各种水溶液，及诸如尿、血等水成液，并且在粒状吸水剂所包含全部成分中作为主要成分的吸水树脂的纯树脂成分质量占吸水树脂固体组分质量的80％，90％或更多。粒状吸水剂包括吸水树脂和有机酸的多价金属盐(以下叫做有机酸多价金属盐)，而且还包括不同于吸水树脂和有机酸多价金属盐的化合物(以下称其它化合物)。
有机酸多价金属盐添加到粒状吸水剂中使粒状吸水剂具有特殊性能，因此，粒状吸水剂作为粉末有优异的流动性，当受到机械冲击时在干燥状态和吸湿状态下有优异的吸收性能。
以下详细说明(i)本发明粒状吸水剂所含吸水树脂，(ii)有机酸多价金属盐，(iii)粒状吸水剂，(iv)可显示优异吸收性能和作为粉末有优异流动性时的参数，及(v)利用该粒状吸水剂的吸收用品。注意，在本说明书中，“质量”和“重量”是同义的。
本发明的吸水树脂是一种交联的聚合物，它具有水溶胀性及水不溶解性，因而能形成水凝胶。在此，水溶胀性是这样一种性能，即将吸水树脂浸泡在离子交换水中，物质具有吸收水成液总量为其自身重量5倍，甚至50-100倍的性能。此外，水不溶解性是这样一种性能，即在具有此性能的吸水树脂中，包含的质量基本上是非交联的可溶于水成分的0-50％，。较好为0-30％，更好为0-25％，最好为0-15％。如何测量水溶胀性及水不溶解性的方法在以后描述的例子中专门定义。
本发明交联聚合物是一种为了有更好吸收性能，将不饱和单体聚合制成的聚合物中有交联结构(以下叫内交联结构)的聚合物。此外，本发明吸水树脂可受到这样一种表面交联处理，即吸水树脂颗粒表面发生交联或不发生表面交联处理。为了得到优异的吸收性能，最好做表面交联处理。注意，在下文中，未作表面交联处理的吸水树脂有时叫做吸水树脂前身。
由交联聚合物构成的吸水树脂的例子包括局部中和的聚丙烯酸聚合物，水解的淀粉-丙烯腈接枝聚合物，淀粉-丙烯酸接枝聚合物，皂化的醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物，水解的丙烯腈共聚物或水解的丙烯酰胺共聚物、或交联的丙烯腈共聚物或交联的丙烯酰胺共聚物，具有羧基的交联变性聚乙烯醇，交联的异丁烯-马来酸酐共聚物，等等。上列的树脂可单独应用，也可二种或二种以上树脂联合应用。最好使用局部中和的聚丙烯酸聚合物。
由交联聚合物构成的吸水树脂用不饱和单体聚合与交联制成且按要求作表面交联处理。以下解释不饱和单体，交联单体，聚合引发剂，及用来生产吸水树脂的不饱和单体的生产方法(聚合法，干燥处理、表面交联处理)。
<不饱和单体>
作为本发明粒状吸水剂所含吸水树脂制造时使用的不饱和单体，最好采用可获得要求的交联聚合物的单体。
例如，当交联聚合物是局部中和的聚丙烯酸聚合物时，最好以丙烯酸及/或其盐(中和的丙烯酸)为主要成分。而且，(i)丙烯酸及/或其盐，和(ii)另一单体可联合使用作为共聚物组分。这样可给予作为成品的吸水树脂以吸水性能和特殊性能，如抗菌性和除臭性，并且可得到低价位的吸水树脂。
作为一种共聚物组分，上述另一不饱和单体的例子包括可溶于水或憎水的不饱和单体等，如甲基丙烯酸、马来酸(或马来酸酐)、富马酸、丁烯酸、衣康酸、乙烯基磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸酯、(甲基)丙烯氧代烷烃磺酸及其碱金属盐、其铵盐、N-乙烯基-2-吡啶酮、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、2-羟乙基(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、异丁烯、月桂基(甲基)丙烯酸酯、及其它。
注意，当单体是一有酸根的不饱和单体作为不饱和单体与另一不饱和单体与丙烯酸及/或其盐联合使用时，其盐可以是碱金属盐、碱土金属盐、或铵盐。另一方面，钠盐或钾盐比其它盐好，因为(i)钠盐和钾盐工业上容易获取，(ii)钠盐和钾盐无害，(iii)钠盐及/或钾盐的使用给予得到的吸水树脂较好性能且有其它优点。
当上述另一不饱和单体被附加使用时，非丙烯酸(盐)的单体的摩尔数为得到吸水树脂所使用的全部不饱和单体的摩尔总数之比较好为0-30％，更好是0-10％，最好是0-5％。换言之，作为主要成分的丙烯酸及其盐的摩尔总数与为获得吸水树脂所使用的全部不饱和单体的摩尔总数之比为70-100％，较好是90-100％，最好是95-100％。
此外，当交联聚合物是局部中和的聚丙烯酸聚合物时，局部中和的聚丙烯酸酯的构成单元最好按下述不饱和单体包括0-50％(摩尔)的丙烯酸、100-50％的丙烯酸酯(丙烯酸与丙烯酸酯之和为100％或以下)。更可取的是，局部中和的聚丙烯酸的组成单元如下不饱和单体包括10-40％(摩尔)的丙烯酸和90-60％的丙烯酸酯。换言之，等于丙烯酸酯与丙烯酸及丙烯酸酯总和的摩尔比率的中和比例最好是50-100％(摩尔)，中和比例为60-90％(摩尔)更好。
丙烯酸盐的制备可以在单体聚合前将单体丙烯酸中和，或在聚合时和聚合后使丙烯酸中和。盐可用这些方法的联合应用制成。此外丙烯酸的盐可由丙烯酸与丙烯酸酯混合制成。
<单联单体(内交联剂)>
本发明的吸水树脂是一种具有内交联结构的交联聚合物。当吸水树脂具有水不溶解性和水溶胀性时，它被认为具有内交联结构。因此，吸水树脂的内交联结构可通过使不饱和单体自交联而不用交联单体来制造。但更好方法是将不饱和单体与交联单体共聚合或反应来获得吸水树脂。在此，起内交联作用的交联单体在其一个分子中具有二个或二个以上可聚合的不饱和团，或具有二个或二个以上的反应基。
这种内交联剂的例子包括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、环氧乙烷改性的三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、聚氰酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、磷酸三烯丙酯、胺三烯丙酯、聚(甲基)烯丙氧基烷烃、(聚)乙二醇二环氧甘油醚、甘油二环氧甘油醚、乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、丙三醇、季戊四醇、亚乙基二酰胺、碳酸亚乙酯、碳酸丙酯、聚乙烯亚胺、及缩水甘油(甲基)丙烯酸酯等。
这些内交联剂既可单独应用，也可以二种或二种以上适当组合应用。这些内交联剂既可一次也可分剂量添加到反应系中。当使用一种或多种内交联剂时，考虑到吸水制品的吸收特性或其它性能，包括二种以上可聚合不饱和基团的交联单体总是用于聚合作用。
为了达到要求的吸水树脂的性能，内交联剂的用量占为获得吸水树脂所用全部不饱和单体的摩尔总数的0.001-2％，占0.005-0.5％较好，0.01-0.2％更好，0.03-0.15％特好。当添加的内交联剂量小于0.001％(摩尔)，或当大于2％(摩尔)时，有可能获得的吸水性能不够，因而不优选。
当内交联剂用于在吸水树脂内部形成交联结构时，内交联剂可以在不饱和单体的聚合之前，之中或之后添加到反应系统中，也可在不饱和单体或聚合物中和之后进行。
<聚合引发剂>
本发明的吸水树脂可在不饱和单体聚合时使用聚合引发剂获得。作为聚合引发剂，可使用例如自由基聚合引发剂，如过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、过乙酸钾、过乙酸钠、过碳酸钾、过碳酸钠、叔丁基过氧化氢、过氧化氢、及偶氮双(2-脒基-丙烷)二氢氯化物；也可使用光聚合引发剂，如2-羟基-2-甲基-1-苯基乙烷-1-酮。
聚合引发剂的量通常占为获得吸水树脂使用的全部不饱和单体的摩尔总数的0.001-2％，最好是0.01-0.1％。如果聚合引发剂小于0.001％(摩尔)，则单体未反应量和剩余物(剩余量)提高。另一方面，如果聚合引发剂的量大于2％(摩尔)，则难以控制聚合反应。因此，聚合引发剂的量既不能小于0.001％(摩尔)，也不能大于2％(摩尔)。
<吸水树脂的生产方法>
(聚合法)为了单体(不饱和单体、另外的不饱和单体、交联聚合物等)的聚合以获得本发明的吸水树脂，可以实施本体聚合或沉淀聚合。但考虑到吸水树脂的性能，聚合的可控性，及溶胀凝胶的吸收特性，更好的聚合方法是应用单体水溶液的水相聚合和反相悬浮聚合。
当使用单体水溶液时，水溶液中单体(以下称“单体水溶液”)的浓度根据溶液温度，单体种类决定，因而不限定任何具体值。但此浓度在10-70％(质量)为好，20-60％(质量)更好。
单体聚合可使用上述的聚合引发剂引发。除了聚合引发剂外，活化能射线，如紫外光、电子射线、γ射线，可单独应用，或与聚合引发剂一起使用。注意，聚合引发温度可根据使用的聚合引发剂种类按需选用。但较好的聚合反应引发温度为15℃-130℃，20-120℃更好。如果聚合引发温度超出此范围，有可能增加单体剩余量或过量自交联发生，导致吸水树脂的吸水性能差。
反相悬浮聚合这种聚合方法是将单体水溶液悬浮在憎水有机溶剂中。例如，反相悬浮聚合在美国专利4093776，4367323，4446261，4683274及5244735中有描述。
此外，水相聚合这种聚合方法是用单体水溶液完成聚合，不用悬浮溶液。例如，水相聚合可见文件，如美国专利4625001，4873299，4286082，4973632，4985518，5124416，5250640，5264495，5145906，及5380808，及文件，如欧洲专利0811636，0955086及0922717。注意，在作水相聚合时可按需要使用非水溶剂。一起使用的溶剂种类不受特别限制。
因此，由于使用单体和按每个文件例举的聚合方法说明的聚合引发剂，可获得本发明的吸水树脂。
(干燥)通常，根据上述聚合方法对单体进行聚合所获的聚合物是一种做成含水凝胶的交联聚合物(含水凝胶形式的交联聚合物)。必要时将含水凝胶形式的交联聚合物干燥。注意，特别在作可溶于水的聚合反应时，交联聚合物通常在含水凝胶形式的交联聚合物干燥之前或之后进行粉碎。
当干燥方法采用热风干燥时，热风温度为60-250℃，100-220℃为好，120-200℃更好。干燥多久(干燥时间)取决于聚合物的表面积和含湿量有多少以及使用的干燥器类型，因此根据需要，干燥时间这样来设定，以致聚合物在干燥后具有设计的含湿量，举例说，干燥时间可按需要设定在1分钟-5小时的范围内。
吸水树脂通过干燥能达到的含湿量不加特别限制(作为在此使用的术语，“含湿量”定义为吸水树脂的含水量，以1g吸水树脂在180℃下干燥3小时后的失重与干燥前吸水树脂质量之比计量)。但为了使以吸水树脂为主要成分的本发明粒状吸水剂有较好性能，最好控制含湿量，使聚合物处于粉末形态且甚至在室温下可以流动。这就是说，吸水剂的含湿量一般为0-30％(质量)，0-20％较好，0-15％更好，0.3-15％还要好，0.5-10％特别好。(作为在此使用的术语，“含湿量”定义为吸水树脂的含水量，由1g吸水树脂在180℃下干燥3小时后的失重与干燥前吸水树脂质量之比计量)。因此，最好通过使含水凝胶形式的交联聚合物干燥来获得吸水树脂，从而使得到的吸水剂的含湿量在上述范围内。
注意，当用反相悬浮聚合法进行聚合时，聚合反应后获得的含水凝胶形的交联聚合物可以按下述干燥而不必粉碎。含水凝胶形的交联聚合物分散在如己烷等的碳氢化合物的有机溶剂中，并且用共沸法干燥，使含水凝胶形式的交联聚合物的含湿量在40％(质量)或以下，最好在30％(质量)以下。此后，含水凝胶形式的交联聚合物通过倾析或挥发分离出来，从而获得本发明的吸水树脂。注意，从有机溶剂分离出来的吸水树脂可以按需要作进一步干燥。
只要能获得设计的含湿量，干燥方法不受特别限制，并且可采用各种方法。详细说，这里能够采用的干燥方法为热力干燥、热风干燥、在低压下干燥、红外干燥、微波干燥、通过与疏水有机溶剂共沸的干燥、利用高温蒸气的高湿度干燥，及其它干燥方法。
(表面交联处理)如上所述，本发明的吸水树脂可通过进行交联聚合和干燥并按需要作粉碎处理获得，最好对吸水树脂的表面做交联处理(补充交联)以便在吸水树脂表面附近提高交联密度，因而改进吸水树脂的性能。下文中，未作表面交联处理的吸水树脂叫做吸水树脂前身，以便与表面已经交联的吸水树脂区分开来。注意，本发明的吸水树脂是吸水树脂前身及/或表面已交联的吸水树脂。
有各种表面交联剂可用于表面的交联。为使获得的吸水树脂有较好性能，最好采用一种，二种或多种下列交联剂(a)多价酒精化合物，(b)环氧化合物，(c)多价胺化合物，(d)多价胺化合物与卤化环氧化合物的凝聚品，(e)噁唑烷化合物，(f)单、双、多噁唑烷化合物，(g)多价金属盐，(h)碳酸亚烃酯化合物，(i)其它。
更详细说，最好应用美国专利6,228,930，6,071,976，6,254,990中所列的表面交联剂。既，表面交联剂可以是(a)多价酒精化合物，如乙二醇、二乙二醇、三甘醇、四甘醇、聚乙二醇、一丙二醇，1，3-丙二醇、二丙二醇、2，3，4-三甲基-1，3-戊二醇，聚丙二醇、丙三醇、甘油聚合物、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环己烷二甲醇，等；(b)环氧化合物，如乙二醇二环氧甘油醚，缩水甘油，等；(c)多价胺化合物，如1，2-乙二胺，二亚乙基三胺，三亚乙基四胺，四亚乙基五胺，五亚乙基六胺，聚乙烯亚胺，多胺聚酰胺等；(d)卤代环氧化合物，如表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇，等；(e)多价胺化合物与卤代环氧化合物的凝聚品；(f)噁唑烷酮化合物，如2-噁唑烷酮等；(g)碳酸亚烃酯化合物，如碳酸亚乙酯等；(h)其它。
为使吸水树脂有较好性能，最好使用这些交联剂中的至少一种多价酒精。使用的多价酒精有2-10个碳原子较好，最好3-8个碳原子。
表面交联用量取决于使用哪种表面交联剂，或吸水树脂前身与表面交联剂互相结合的方式。相对于100份吸水树脂前身质量，表面交联剂的量较好为0.001-10份(质量)，最好为0.001-5份(质量)。
在作表面交联处理时，最好水与表面交联剂一起使用。这时用水量取决于使用的吸水剂前身的含湿量有多少。通常，相对于100份吸水树脂前身质量，用水量为0.5-20份，最好为0.5-10份。
可以使用非水的亲水有机溶剂，可以使用水与亲水有机溶剂的混合溶剂。相对于100份吸水树脂前身的质量，亲水有机溶剂或混合溶剂的用量为0-10份，0-5份为好，0-3份更好。
各种方法适用于添加表面交联剂，下述的混合方法较好事先将表面交联剂与水及/或亲水有机溶剂按要求混合，再将混合物滴入吸水树脂前身。以下方法更好先将表面交联剂与水及/或亲水有机溶剂按要求混合，混合物喷到吸水树脂前身。喷射的液滴平均直径以0.1-300μm为好，1-200μm更好。
至于用于混合吸水树脂前身、表面交联剂及水或亲水有机溶剂的混合机，该混合机最好混合功率大，以便使这些化合物混合得均匀彻底。用作本混合器的例子是圆柱形混合机、夹壁式锥形混合机、高速搅拌机、V形混合机、螺带式掺混机、螺杆混合机、双臂式捏合机、压碎型捏合机、滚筒搅拌机、气流混合机、湍流增强器、间歇式勒迪格混合机，连续式勒迪格混合机及其它装置。
表面交联剂及吸水树脂全身混合后，最好将吸水树脂作热处理。热处理的条件是吸水树脂前身或用于进行热处理的加热介质的温度范围为100-250℃，150-250℃更好；热处理的加温时间为1分钟-2小时。加热温度与加热时间的适当组合的例子是(a)180℃，0.1-1.5小时；(b)200℃，0.1-1小时。
注意，当用反相悬浮聚合法制备吸水树脂前身时，获得的吸水树脂，其表面最好已经通过将表面交联剂分散在反相悬浮聚合使用的疏水有机溶剂中而发生交联，以致在共沸干燥之中及/或之后含水凝胶形成的交联聚合物的含湿量不大于50％(质量)，不大于40％较好，不大于30％更好。
根据要求做表面交联处理所获得的本发明的吸水树脂做成具有特殊粒度的颗粒，以便在吸湿情况下有流动性(抗结块)且能耐机械冲击，以致机械冲击不会在吸水能力方面有太大的损失和在吸湿时有流动性。详细说，在本发明的吸水树脂中，粒状吸水剂所含吸水树脂中，90-100％(质量)的吸水树脂最好，其粒径为106～850μm；60％以上的吸水树脂，其粒径不小于300μm。在粘状吸水剂所含的吸水树脂中，95-100％(质量)的吸水树脂的粒径在106～850μm之间更好。98-100％(质量)的吸水树脂粒径在106～850μm最好。此外，在粘状吸水剂所含全部吸水树脂中，65-100％(质量)的吸水树脂粒径不小于300μm为好，70-100％的吸水树脂粒径不小于300μm更好，75-100％的吸水树脂粒径不小于300μm特别好。
此外，吸水树脂的质量(重量)平均粒径在200～700μm为好，300～600μm较好，400～500μm更好。此外，就吸水树脂的粒度分布而言，表示均匀性的对数标准偏差(σζ值)在0-0.40范围为好，0-0.35较好，0-0.30最好。
在粒径大于850μm的吸水树脂的含量超过粒状吸水剂所含全部吸水树脂的10％的情况下，如果用作卫生材料，如尿布，该吸水树脂的就有异物的感觉，使使用者感到不舒服，例如感到粗糙。此外，在粒径小于106μm的吸水树脂含量超过粒状吸水剂所含吸水树脂10％(质量)的情况下，以及在对数标准偏差σζ大于0.40的情况下，就出现下列的问题压力下的吸收能力大受影响；吸湿时流动性变差；在吸水树脂及卫生材料(如尿布)生产时有粉末而使工作条件变坏；由于粒度分布较宽而使离析增多；因此前面的规定不好。
根据本发明的有机酸多价金属盐其分子有7个以上的碳，且用非碱金属盐，包括脂肪酸，石油酸和多元酸制造。
构成有机酸多价金属盐的有机酸可以是任何一种组成有多价金属盐的有机物。较好的例子包括有机羧酸，有机磺酸，及有机亚磺酸。它们之中特别好的是有羧基的有机羧酸。有机酸多价金属盐有7个以上的碳，7-20个较好，12-20个碳更好。
使用分子中碳原子少于7个的有机酸不可取，因为这样有机酸多价金属盐在水中的溶解度高且用于纸尿布、吸收品时可能溶解到吸收的液体中，如尿和血液。此外，应用草酸、柠檬酸、或分子中碳原子个数少于7的其它酸会在机械冲击下出现吸收特性差的问题，因为生成的有机酸多价金属盐硬度高。为了安全起见，最好不用草酸。
有机羧酸是饱和或不饱和的有机羧酸或芳香羧酸。有机羧酸除了羧酸外可以有替代基团，例如羟基和卤族。同样，有机羧酸，每个分子可含二个以上羧基。此外，有机羧酸可以是每个分子含很多羧基的多价羧酸，但有机羧酸最好是一元羧酸。
详细地说，有机羧酸的例子包括长链和支链的脂肪酸，如己酸、辛酸、辛炔酸酯，癸酸、月桂酮酸，肉豆蔻醚酸、棕榈酸、油酸、及硬脂酸；石油酸，如苯甲酸、肉豆蔻醚酸、环烷酸，萘甲酸、及萘氧基乙酸；和多元酸，如聚甲基丙烯酸及聚磺酸，这些酸中特别优选的是脂肪酸，如己酸、辛酸、辛炔酸酯、癸酸、月桂酮酸，肉豆蔻醚酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸、牛脂肪酸，蓖麻固化脂肪酸；及分子中没有不饱和键的脂肪酸(长链饱和脂肪酸)，如己酸、辛酸、癸酸、月桂酮酸、肉豆蔻醚酸、棕榈酸、及硬脂酸。最好的是分子中有12-20碳的没有不饱和键的长链脂肪酸(长链饱和脂肪酸)，月桂酮酸、肉豆蔻醚酸、棕榈酸、及硬脂酸。分子中有不饱和键的脂肪酸并不优选，因为得到的粒状吸水剂可能变色，有气味，并且在加热或在贮存中氧化时出现不希望发生的现象。
构成有机酸多价金属盐的金属盐未加任何特殊限制金属盐可以是任何一种非碱性金属盐，如碱土金属盐及过渡金属盐。容易得到的是钡盐、钙盐、镁盐、铝盐、及锌盐。这些盐中特别优选的是钙盐、镁盐、锌盐、及铝盐。
因此，有机酸多价金属盐的特例包括月桂酸钙、月桂酸镁、月桂酸锌、月桂酸铝、肉豆蔻酸钙、肉豆蔻酸镁、肉豆蔻酸铝、肉豆蔻酸锌、棕榈酸钙、棕榈酸镁、棕榈酸铝、棕榈酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌、和硬脂酸铝。
此外，有机酸多价金属盐可部分构成氢氧化物等，更具体地说具有由(有机酸)xMn+(OH)n-x所代表的盐结构，式中Mn+是有+n电荷的金属离子形式，x是1至n的整数，n是2以上的整数。
有机酸多价金属盐可以任何组合组成有机酸多价金属盐。一种有机酸多价金属盐可单独使用，二种以上的有机酸多价金属盐可用于混合中。
有机酸多价金属盐不局限于所有酸根都以中和的那种，而可包含少量的有机酸及/或过量的多价金属。它们中间应用最多的是全部酸根(羧基)的90％以上已中和的盐。当然95-105％较好，98-102％更好，99-101％特好。
如果使用的有机酸是像聚丙烯酸那样的多元酸，则其全部酸根(羧基)的95％(摩尔)以上已中和，形成有多价金属的盐。98％以上较好，99％以上更好。多元酸典型的重量平均分子量是10,000-5,000,000，50,000-1,000,000更好。
有机酸多价金属盐是粒状的，粒径任意。通常粒径最好小于吸水树脂重量平均(质量平均)粒径。具体说，根据本发明的粒状吸水剂中90％(质量)以上的有机酸多价金属盐，其粒径为0～100μm，0.01～50μm较好，0.01～10μm更好。
此外，有机酸多价金属盐的熔点范围以20～250℃为好，40～250℃较好，50～250℃更好。在这个范围中，60～250℃特别优选，70～250℃更优选，80～250℃最优选。如果有机酸多价金属盐的熔点是250℃或以上，则有机酸多价金属盐不可能粘牢在吸水树脂表面上，大量有机酸多价金属盐可能从吸水树脂上剥落。熔点低于20℃也不可取，因为制成的粒状吸水剂流动性差，难以装卸。
这就是说，在吸水剂的工业应用中，吸水剂的储料斗、输送管道、计量料箱等通常在30～80℃下加温，以防吸水剂吸收湿气。
典型的传统添加剂，如聚乙二醇及表面活化剂，都是用来改进吸湿时或含水量低于20％(质量)时粉末的性能，尤其是流动性的，它们的熔点大多较低，或玻璃转化温度低。这些吸水剂在室温下流动性特好。然而，在制造吸水剂及尿布时制造设备及输送管道中湿度高的情况下添加剂开始溶化，降低了吸水剂粉末的流动性并难以装卸这些吸水粉末。相反，本发明使用有上述熔点的有机酸多价金属盐，因此在工业上应用的高湿度时吸水剂的装卸不会有困难。
有机酸多价金属盐的熔点可以测量，或从出版物中取其值，如Kaga Ku DaiJiten(化工技术百科全书，由化工技术百科全书编委会编辑，Kyoaitsu ShuppanCo.，Ltd出版)。例如，硬脂酸锌的熔点为128-130℃，硬脂酸铝为103℃，硬脂酸钙为180℃，硬脂酸镁为200℃。这些有机酸多价金属盐优选采用因为当用于根据本发明的粒状吸水剂的制造时其熔点是合适的。熔点可在很宽的范围内调解，取决于有机酸多价金属盐的选择。注意，在实际应用中，有机酸多价金属盐最好选择大于等于根据本发明粒状吸水剂的使用温度。
有机酸多价金属盐最好是不易溶解或不可溶解的，例如，有机酸多价金属盐的溶解范围在1000毫升25℃的去离子水中为0g/l-10g/l。0g/l-5g/l较好，0g/l-2g/l更好。如果有机酸多价金属盐的溶解度超过10g/l，则有机酸多价金属盐可能不利地熔化到吸收的液体中，如尿和血液，见前述。
<粒状吸水剂的生产方法>
根据本发明的粒状吸水剂只需要具有最重要的参数(见下述)，最好包含上述的吸水树脂及有机酸多价金属盐，且生产方法不局限于任何一种特定方法。吸水剂可用下述的方法1-3之一生产。粒状吸水剂中的吸水树脂可以是其表面已经交联的吸水树脂，也可以是表面尚未交联的吸水树脂前身，生产粒状吸水剂使用的表面交联吸水树脂可添加表面交联剂与有机酸多价金属盐的混合物到提前制备的吸水树脂前身获得。另一方面，有机酸多价金属盐也可以与提前制备的表面交联吸水树脂混合。
由这些方法生产的根据本发明的粒状吸水剂有其最重要的参数，如质量平均粒径，可溶解成分的数量，吸湿时的流动指数(吸湿流动指数)，吸湿流动性保持指数，压力下的吸收能力，压力下吸收能力保持指数，最大插入载荷，插入功，及恢复指数。详见下述。
(方法1)将有机酸多价金属盐分散在含内交联剂的单体溶液中，内交联剂用于使不饱和单体聚合，从而聚合不饱和单体。在必须制备吸水树脂前身时产品要干燥和粉碎。前身的表面发生交联，从而获得根据本发明的粒状吸水剂。
(方法2)添加有机酸多价金属盐并与吸水树脂前身混合。吸水树脂前身的表面交联，从而获得粒状吸水剂。
(方法3)使吸水剂的前身的表面交联，以便制备表面交联的吸水树脂，随后在其上添加有机酸多价金属盐并混合，最终获得粒状吸水剂。
方法1中不饱和单体聚合过程中可以添加单体。方法2和3对此提供好的替代办法，这时将有机酸多价金属盐添加到吸水树脂前身或表面交联吸水树脂上，从而有机酸多价金属盐均匀粘附到吸水树脂的表面。这一替代方法提供根据本发明的粒状吸水剂，它能更好地达到此目的。换言之，在吸水树脂前身交联时添加有机酸多价金属盐到其表面已经交联的吸水树脂上。
通常以粉末形式提供的有机酸多价金属盐可用下述三种方法与吸水树脂混合。(i)干混，即粉末型的有机酸多价金属盐直接与吸水树脂混合；(ii)将有机酸多价金属盐分散到表面交联溶液中形成料浆，该表面交联溶液是二种物质的混合物，即(a)上述表面交联时使用的表面交联剂，(b)水及/或亲水有机溶剂，以便将有机酸多价金属盐与吸水树脂前身混合，及(iii)将有机酸多价金属盐分散在水及/或亲水有机溶剂中形成料浆，使有机酸多价金属盐与吸水树脂混合。
在上述的(ii)和(iii)中有机酸多价金属盐分散而形成料浆，致使有机酸多价金属盐与吸水树脂混合时，由水及/或亲水有机溶剂组成的分散溶液添加的量根据吸水树脂种类与粒度(粒径)而有不同。例如，当分散溶剂是水时，以吸水树脂固体含量为100份(质量)则标准的分散溶剂添加量不大于10份，最好为1-5份(质量)。当分散添加溶剂是亲水有机溶剂时以吸水树脂的固体含量为100份(质量)，则标准的分散溶剂添加剂量不大于10份，最好0.1-5份(质量)。
此外，有机酸多价金属盐在分散溶剂中的分散浓度根据有机酸多价金属盐的种类，分散剂种类，形成的料浆的粘度来选择。尽管未特别限制，其标准浓度为有机酸多价金属盐与分散溶剂总质量的0.001-30％，最好0.01-10％。吸水树脂(粉末)可与室温以上的有机酸多价金属盐混合。为了给粒状吸水剂赋予吸水特性和在吸湿时的流动性，典型温度为40℃以上，40-300℃较好，50-250℃更好，60-250℃最好。
根据本发明的粒状吸水剂，其中含有的有机酸多价金属盐的数量随吸湿时的流动性及成品粒状吸水剂要求的吸收特性而异。有机酸多价金属盐含量若以吸水树脂固体含量为100份，则为0-10份，0.001-10份为好，0.001-7份较好，0.01-5份还要好，0.01-3份更好，0.05-1份最好。如果有机酸多价金属盐占10份(重量)以上，则吸湿情况下的流动性及在机械冲击下对吸水容量的下降的缓和作用均远低于预期值，因而是不经济的。此外，含量过高可能降低吸水容量。
任何一种平常的混合剂均可以用来混合有机酸多价金属盐与吸水树脂。例子包括圆柱形混合机、螺杆混合机、螺杆挤压机、湍流增强器、螺旋式混合搅拌机、V型混合机、螺带式掺混挤、双臂式捏合机、流动混合机、气流混合机、旋转盘式混合机、辗轮式混合机、及回旋式混合机。混合速率随意。
<粒状吸水剂的其它组分>
为了获得各种性能，、根据本发明的粒状吸水剂可包含迄今未提到的物质(即吸水树脂、有机酸多价金属盐、内交联剂、聚合引发剂、表面交联剂以外的物质)。这些附加物质可以是不可溶的细粒，如无机粉末，及亲水剂，如水，以便使吸水树脂形成颗粒。
无机粉末的特例包括金属氧化物，如二氧化硅及氧化钛；硅酸(盐)，如天然沸石及人造沸石；高岭土；滑石；粘土；及膨胀土；它们之中最好是二氧化硅及硅酸(盐)，尤其是平均粒径(用柯尔特计数器测量)在200μm以下的二氧化硅及硅酸(盐)。
无机粉末添加到粒状吸水剂中。其添加量取决于各成分与无机粉末的组合。无机粉末含量若以吸水树脂固体含量为100份，则0-6份(质量)，0.001-5份(质量)较好，0.01-3份(质量)更好。超出此范围的无机粉末含量可能比有机酸多价金属盐提供的吸收冲击能力还强，因而难以防止冲击力吸收性能的下降。
无机粉末可用任何一种方法于吸水树脂混合。例子是干混或湿混，使两种粉末混合在一起，其中干混更可取。
为了获得各种功能，根据本发明的粒状吸水剂在必要时可添加各种添加剂。添加剂的例子包括除臭剂、刹菌剂、芳香剂、发泡剂、颜料、燃料、增塑剂、粘合剂、表面活化剂、受精媒介物、氧化剂、还原剂、水、盐、整合剂、杀菌剂、亲水大分子(如聚乙二醇及聚乙烯亚胺)、疏水大分子(如石蜡)、热塑性树脂(如聚乙烯及聚丙烯)，及热固性树脂(如聚酯树脂及尿素树脂)。添加剂的添加量若以吸水树脂固体含量为100份，则0-30份(质量)，0-10份(质量)较好，0-1份(质量)更好。
<粒状吸水剂的粒径>
根据本发明的粒状吸水剂，如上所述，包含吸水树脂、有机酸多价金属盐、及其它成分，必要使用不溶于水的细粒或亲水溶剂等使其形成粒料。粒径为106-850μm的颗粒最好占粘状吸水剂质量的90-100％，占95-100％更好，占98-100％最好。造粒时最好使粒状吸水剂具有这些规定的粒径。
如果粒状吸水剂质量的10％以上是由小于106μm的颗粒构成，则诸如血液和尿等水溶液不能在由纤维基材和用作吸收水溶液的吸收用品的粒状吸水剂等制备的吸收用品中很好扩散。此外，粒状吸水剂接触空气的表面积增大，导致粒状吸水剂有可能溶解。反之，如果10％以上的粒状吸水剂由大于850μm的颗粒构成，则粒状吸水剂的吸收速率降低，且当作为吸收用品穿戴时皮肤上有不舒适异物感。
<粒状吸水剂中可溶于水成分的量(溶解量)>
根据本发明的粒状吸水剂的溶于水的数量(溶解量)应该占粒状吸水剂质量的0-30％，0-25％为好，0-20％较好，0-15％更好。最好的范围是0-10％。如果可溶量超过此范围，则已吸收水时可溶部分便溶解在吸收物中。当用作吸收用品的粒状吸水剂这将导致不希望发生的血液和尿扩散中止。
(粒状吸水剂在压力下的吸收能力)根据本发明的粒状吸水剂在2.06kpa及/或4.83kpa压力下的吸收能力为15g/g以上，18g/g以上为好，20g/g以上较好，23g/g以上更好，25g/g以上最好。压力下的吸收能力最大值不受限制，越大越好。考虑到与制造成本及其它因素的协调，最大值不超过50g/g，最好不超过45g/g。
以2.06kpa及4.83kpa的荷载来评估压力下的吸收能力是基于以下假设，即根据本发明的粒状吸水剂应用于纸尿布及其它卫生材料，受到处于平躺或坐着位置的婴儿的载荷。
根据本发明的粒状吸水剂在压力下的吸收能力与粒状吸水剂受到冲击时下降很少。因此，在粒状吸水剂制造时机械破坏不会使粒状吸水剂的吸收特性下降。当粒状吸水剂在吸收用品生产过程中受到机械冲击，其吸水能力及吸湿情况下的流动性会降低很多。
受到冲击力时粒状吸水剂在压力下的吸收能力由压力下吸收能力保持指数评估。压力下吸收能力保持指数指示粒状吸水剂在受冲击力之前与之后其压力下吸收能力的变化。详细情况在以后参照应用实例给出。根据本发明的粒状吸水剂的压力下吸收能力保持指数以0.90或以上为好，0.95-1.10较好，0.95-1.00更好。
如上所述，根据本发明的粒状吸水剂在机械冲击下吸收特性变化极少。因此可精确预测和控制尿布或其他吸收用品的吸收特性。此外，与传统情况不同，不管吸水树脂的吸收能力多高，在吸收用品生产过程中吸收特性不会变太差。因此，吸收用品的吸收能力及在吸收用品中为达到质量一贯而使用的粒状吸水剂的数量都不需要经过设计值。这使生产吸收用品时粒状吸水剂的用量可以减少。
<吸湿情况下粒状吸收剂的流动性(防结块)>
根据本发明的粒状吸水剂的吸湿流动性(在吸湿情况下的流动性)的评估是对做成粗料、块状的粉末的粒状吸水剂在温度25℃，相对湿度90％RH和静止状态测其流动性。根据本发明的粒状吸水剂含水约10-30％(质量)。含水量为15-30％不会引起粉末结块或堵住，因此有优异的吸湿流动性。
据此评估吸湿流动性的根据本发明的粒状吸水剂的流动指数(穿过滤网粒子数，见后述)为90-100％(质量)，95-100％(质量)较好，98-100％(质量)更好。
在冲击力作用下粒状吸水剂的吸湿流动性由吸湿流动性保持指数评估。吸湿流动性保持指数指出冲击力作用之后粒状吸水剂的吸湿流动性的变化。根据本发明的粒状吸水剂的吸湿流动性的保持指数为0.90以上，0.95-1.10较好，0.97-1.00特别好。在冲击力作用之后，粒状吸水剂如果吸湿少不会有流动性，但保留其良好稳定的吸湿流动性，流动指数及吸湿流动性保持指数以后参照应用实例详细说明。
因此，吸湿流动性降低及相关的粒状吸水剂颗粒堆积与堵塞，在吸收用品生产过程中可在机械冲击作用下加以避免，这样可以防止粉末堵塞生产装置和设备不能工作。
<粒状吸水剂的形状>
吸水剂形状的通用实例包括基本粒子的形状，有球形和椭球形，和局部变平的椭球形，它们用美国专利5244735说明的，图1.2所示的反相悬浮聚合法制成；由球形及/或椭球形离子烧结成的基本粒子的粒状制品的形状，像结块小球，示于“无纺布世界(NON WOVENS WORLD)”2000年10-11月期(由销售服务公司出版(Marketing Technology Service，Inc.))P75，图一；既有单体水溶液的聚合生成的含水凝胶状聚合物破碎品不定性极像水晶那样破碎品粒状物的形成见美国专利5981070，图2，3，4及“无纺布世界”，2000年10-11期，P75，图1。
根据本发明的粒状吸水剂的形状最好不同于球形基本粒子和椭球形基本粒子的形状；是球形或椭球形颗粒的粒状制品形状，是由单体水溶液聚合生成的含水凝胶状聚合物的破碎品不定形，或是破碎品的成粒制品的形状更好，是无定形或成粒制品形状最好。
球形基本粒子及/或椭球形基本粒子不被采用是因为例如在生产吸收用品时，这二种形状不能与纸浆及其它纤维材料很好混合，且其粒状吸水剂容易从粒状吸水剂与纤维材料的混合物组成的吸收品上掉落。因此使用球形/椭球形基本粒子的吸水剂出现问题，既难以将吸水剂均匀分布在吸收用品中。
<粒状吸水剂的粉末特性>
根据本发明的粒状吸水剂粘性差，内摩擦系数或内摩擦角小，因而静止角小，其在粉末状态下流动性很好，不仅在吸湿或凝胶状态如此，在含水量为0-20％(质量)，甚至0-10％(质量)的干燥状态也如此。内摩擦系数及内摩擦角的测量用粉末层的剪切试验。粉末剪切试验可用剪切盒、环形剪切仪、或平行板式设备进行。其例子是JeniKe剪切盒。
有反相悬浮聚合法设备制成的球形/椭球形基本粒子有高的流动性。而一般叫做“无定形”的粒子及非球形和椭球形基本粒子形状的各种形状有高的内摩擦系数，因粒子的歪曲而流动性极低。例如，由水溶液聚合而成的是无定的粉碎形的，基本粒子就是这种形状。即使由反相悬浮聚合制备的粒子，由球形基本粒子/椭球形基本粒子获得的颗粒，它们都有高的内摩擦系数，因粒子歪曲而流动性极低。
所以，，由高内摩擦系数的粒子构成的吸水剂，在气流输送，再用对转螺旋桨式输送机输送，和再用螺杆式输送机输送时，输送阻力大。换言之。当搬运的“无定形”颗粒其形状不同于球形基本粒子和椭球形基本粒子的形状时，传统的吸水剂会堵塞生产装置和运输装置。阻塞引起过载问题，常常使操作停止。
通常，为了在吸湿环境中保障流动性，一般将无机物添加到吸水剂中。添加无机物到吸水剂使流动性，特别是含水量在0-20％的干燥状态下的流动性下降。这种吸水剂经常阻塞生产装置和运输装置，造成过载并中断操作。
但根据本发明的粒状吸水剂，由于含上述的吸水树脂及有机酸多价金属盐，因而在细粉末形式下有极高的流动性(以下称为粉末流动性)，即使粉末颗粒形状不同于球形基本粒子和椭球形基本粒子。
因此，本发明的发明人对粒状吸水剂的粉末流动性作了估计，而如果估算结果表明粉末流动性达到预定结果，则表示粒状吸水剂的粉末流动性优异且十分容易被生产装置与运输装置搬运，即便粒状吸水剂是有不同于球形基本粒子和椭球形基本粒子形状的颗粒构成。本发明人随即根据这一假设用以下二种算法计算粒状吸水剂的粉末流动性。
粉末流动性的第一种计算方法如下将探针(金属棒)，一种插入件，垂直向下插入致密状态下的粒状吸水剂深20mm。粉末流动性由最大插入荷载(探针插入20mm的荷载，或“PIL”)及探针插入20mm的插入功(探针插入20mm所做的功，或“PIW”)来评估。根据这一算法，探针插入20mm的PIL值小及探针插入20mm的PIW值小，表明粉末状的粒状吸水剂由较低的内摩擦系数和摩擦力和较高的滑动性能。
很多传统已知的吸水树脂和粉末状吸水剂有高的摩擦力，甚至达不到20mm深的探针插入距离(根据本发明的探针插入距离，或“PID”)。
反之，根据本发明的粒状吸水剂是无定形的颗粒，其形状不同于球形基本粒子和椭球形基本粒子的形状，且探针插入20mm时的PIL值小。详细说，PIL值为0-5000克重，0-2000克重为好，0-1000克重较好，0-900克重很好，0-700克重更好，0-500克重最好。
根据本发明的粒状吸水剂探针插入20mm时的PIW为0-50,000克重×毫米，0-30,000克重×毫米为好，0-10,000克重×毫米较好，0-8000克重×毫米更好，0-7000克重×毫米还更好。在这些范围中，0-6500克重×毫米特别好，0-6000克重×毫米更好，0-5000克重×毫米最好。如果PIW值超出此范围，则粒状吸水剂有大的内摩擦系数和摩擦力，因此难以使吸水剂有优异的粉末流动性。
粉末流动性的第二种计算方法如下将探针(金属棒)插入致密状态的粒状吸水剂中20mm深二次，中间不停顿。以第二节插入的插入功(再插入功)与第一次插入的插入功之比来评估。这个比值定义为探针插入20mm时的恢复指数(插入20mm的恢复指数或“RI”)。根据第二种计算方法，RI值越大(接近100％)表明粒状吸水剂的粉末流动性越高，颗粒粘在一起的力越小。
由本发明获得的粒状吸水剂是无定形颗粒，其形状不同于球形基本粒子和椭球形基本粒子的形状，且其探针插入20mm时的RI为55％或以上，60％或以上为好，65-100％更好。在这些范围中，60-100％特别好，75-100％最好。
就上述粉末流动性而言，PIL、PIW及RI未超出上述范围所处的温度范围以0-100℃为好，30-80℃较好，50-80℃更好。在这些温度范围中，60-80℃特别好，70-80℃最好。此外在本发明的粒状吸水剂中。PIL、PIW、RI在上述范围内时即使受到冲击力也不降低粉末流动性。
由本发明人提出的两种粉末流动性的计算方法能清楚详细地区别粉末流动性，它比基于流率，静止角的传统粉末评估方法好。因此，应用本发明的上述一种计算方法来评估粒状吸水剂时，就可选用流动性极高，有低的PIL、PIW和高的RI的粒状吸水剂。PIL、PIW、PID及RI将按照其在应用实例中的计算方法作进一步说明。
如上所述，应用第一及/或第二种粉末流动性的计算方法来选用有预定流动性的粒状吸水剂，可有把握提供好的粉末流动性的粒状吸水剂粉末。这样可在粒状吸水剂的气流输送中输送阻力小，在用叶片式输送机输送时和用螺旋式输送机输送时输送阻力小。传统的生产装置与输送装置频频堵塞及因过载而停止运行的都可避免。
此外，本发明获得的粒状吸水剂的有机酸多价金属盐，其熔点高。因此粒状吸水剂可在恒温下加热，如上述，而仍有粉末流动性，与室温时粉末流动性相差很少。
如上所述，根据本发明的粒状吸水剂及在吸湿状态有好的流动性，还有极高的粉末状态的流动性。此外，根据本发明的粒状吸水剂在干燥状态的粉末流动性好，因而能减轻机械损伤，因此，由于有机械损伤引起的吸式流动性及压力下的吸湿能力的降低可以减少。
所以，根据本发明的粒状吸水剂，如上所述，有很好的粉末流动性；本粒状吸水剂在通过根据粒状吸水剂制作的吸收品的生产过程中使用的袋料斗、储粉器及其它装置时效率高。
根据本发明的粒状吸水剂用于吸收水分。它被广泛应用于吸收物及吸收用品，尤其是吸收尿、血等体液的卫生材料。根据本发明的吸收物和吸收用品含有根据本发明的粒状吸水剂。
吸收物在此指的是通过将作为主要成分的吸水树脂和亲水纤维压制成的吸收材料。该吸收品所含粒状吸水剂占吸水剂与亲水纤维总质量的20-100％(质量)，占30-100％更好，40-100％特别好。根据本发明的粒状吸水剂核心浓度越高，制造吸收物或吸收用品时粒状吸水剂吸收特性下降的效应越明显。
此外，吸收用品由吸收物，可透液体的上层和不透液的底层构成。吸收用品，包括婴儿用尿布及卫生巾，都以下列方法生产首先将粒状吸水剂与纤维基材(如亲水纤维)混合或夹在中间，形成吸收物(吸收芯层)，该吸收芯层随后夹在可透液的上层和不透液的底层中间。此后，按需要配上弹性件，扩散层及/或胶带。在此条件下吸收芯层压塑到密度为0.06-0.50g/cm3，标准重量为0.01-0.20g/cm2。使用的纤维基体材料有挤出的木浆或类似亲水纤维，棉绒，交联的纤维素纤维、人造纤维、棉花、羊毛、醋酸纤维素或聚乙烯醇纤维。这些纤维基体材料最好充气。
本发明通过下列实例及比较例作更详细说明。但本发明不局限于以下实例，如果它们的实质能说明本发明的话。注意，无压力时的吸收能力，压力下的吸收能力，重量(质量)平均粒径，吸湿状态的流动指数，冲击，吸湿流动性保持指数，压力下吸收能力保持指数，可溶于水成分的数量(可溶量)，固体含量率，含湿量、返回量、扩散率、最大插入载荷、插入功、插入深度、及恢复指数，它们的测量下面说明。
还要注意，除非另有说明，“份额”指按质量的份额(按重量的份额)。此外，在吸水剂或一下所述吸水树脂的上述参数测量中，使用的吸水剂或吸水树脂一般未作任何改性。但吸水剂或吸水树脂吸收了过量湿气的情况，即从诸如尿布等吸收用品取出的吸水剂或吸水树脂的情况下，测量前先完成以下步骤吸水剂或吸水树脂按要求在低压下或以类似方式干燥，使之在60℃时有恒定质量，而其含湿量调整到小于7±1％(质量)，小于5±1％更好。
把0.2g的粒状吸水树脂(或吸水剂)均匀装进用无纺布织造的口袋(60mm×60mm)中。随后将口袋浸泡在过量的(如不小于100g)0.9％(质量)NaCl溶液(生理盐水)中，其温度调节到25℃，60分钟后取出。用离心分离机以250G甩干3分钟，测出口袋重W2(g)。
其次，在没有吸水剂和吸水树脂情况下完成同一操作，测得重量W1(g)。于是，无压力下的吸收能力(g/g)可从重量W1和W2按下式(4)计算。
无压力下的吸收能力(g/g)＝(重量W2(g)-重量W1(g))/吸水剂或吸水树脂的重量(g)… (式4)[压力下的吸收能力(吸收0.90％NaCl溶液60分钟后在2.06KPa压力下的吸收能力(AAP1))]在内径60mm的塑料支承缸的底部熔接一400目不锈钢丝网(网目尺寸38μm)。然后，在室温(20-25℃)和50％RH相对湿度条件下，将0.90g的吸水剂或吸水树脂均匀撒在丝网上。随后，活塞与荷重以此次序放到吸水树脂或吸水剂上。活塞调整到能平均施加2.06KPa(0.3psi)的力到吸水树脂或吸水剂上。活塞外径略小于60mm，使活塞与支承缸之间无间隙，而活塞的往复运动也不受阻碍。随后，测出这套测量装置的重量Wa(g)。在直径150mm的培养皿内放入直径90mm的玻璃滤器(Sougo Rikagaku Glass Seisakusho Co.Ltd产品，精孔直径100um至120um)。此后加入0.90％NaCl溶液(20-25℃)直到液面达到玻璃滤器顶面水位。
然后，在其上放一张滤纸(Advantec Toyo Kaisha公司制品，产品名JISP3801，No.2；厚度0.26mm；留住颗粒直径5μm)，结果，全张滤纸被弄湿，排出过量的液体。
将测量仪器放在湿滤纸上，液体在载荷下被吸收。一小时(60分钟)后，测量仪器抬高，测出其重量Wb(g)。压力下的吸收能力(AAP1)(g/g)可由重量Wa和Wb按下式(5)计算。
压力下的吸收能力(AAP1)(g/g)＝(Wb(g)-Wa(g))/吸水树脂或吸水剂的质量0.9g (式5)[压力下的吸收能力(0.90％NaCl溶液中浸泡60分钟后在4.83KPa被吸收的能力(AAP2))]除了作用于吸水树脂上的力为2.06KPa，改变为4.83KPa(0.7psi)外，其它操作与上述AAP1的计算中相同，压力下的吸收能力AAP2(g/g)按下式(6)计算。
压力下的吸收能力AAP2(g/g)＝(Wb(g)-Wa(g))/吸水树脂或吸水剂的质量0.9g (式6)[重量(质量)平均粒径]用JIS标准筛850μm，710μm，600μm，500μm，425μm，300μm，212μm，150μm，106μm，75μm，等将吸水剂或吸水树脂过筛。在对数概率纸上画上百分数曲线。此外，根据与R＝50％相应的孔径，可找到质量平均粒径(D50)。
此外，就粒度分布而言，由下式(7)代表的对数标准偏差σζ是一指数。在此当σζ趋近0时粒径分布较窄。
σζ＝1/2ln(X2/X1)… 式(7)式中，X1是R＝84.1％时的粒径，X2是R＝15.9％时的粒径。
过筛按下述进行。在室温(20-25℃)及50％RH相对湿度条件下，将10g吸水树脂粉末或吸水剂通过JIS标准筛(IIDA试验筛，内径80mm)，筛眼为850μm，710μm，600μm，500μm，425μm，300μm，212μm，150μm，106μm，75μm，等，并应用低龙头型振筛机(ES-65振筛机，Iida Seisakusho公司产品)分选10分钟。注意，按美国专利5051259测量重量平均粒径(D50)。
约2g吸水树脂或吸水剂均匀分散到直径52mm的铝杯中，并在恒温(25℃)恒湿(90±5％RH)装置(PLATINOUS LUCIFFER PL-2G，TABAI ESPEC公司产品)保存一小时。1小时后，铝杯中的吸水剂或吸水树脂轻轻地放到JIS筛号8.6(筛目大小2000μm)的JIS标准筛(IIDA试验筛，内径80mm)上，并用低龙头型振筛机(ES-65振筛机，Iida Seisakusho公司产品，转数230rpm，冲击频率130rpm)在室温(20-25℃)和50％RH相对湿度下分级5秒钟。随后测出留在2000μm网筛上的吸水剂或吸水树脂的重量(i(g))和通过该网筛的吸水剂或吸水树脂的重量(j(g))。再用式(8)计算吸湿状态下的流动性的指数，吸湿流动指数。注意，吸湿流动指数由下式(8)定义吸湿流动指数(％(重量))＝(j(g))/(i(g)+j(g))×100 …式(8)[冲击]作为向吸水剂或吸水树脂加上冲击或振动的一种方法，可用日本未经审查专利申请公开，Tokukaihei 9-235378，第七页， - 所述方法；或美国专利号6071976，第七栏60行—第八栏26行所述方法，将公开文献中B类冲击加到吸水剂或吸水树脂上。
这就是，首先，将30.0g吸水剂或吸水树脂，及10.0g直径6mm的玻璃球放入内部容积125mL的容器内(产品名称A-29，由Yamamura玻璃公司生产的低温残渣瓶，见美国专利6071976，图12，容器41)。然后将容器密封，安装到一分散装置上(No.488试验分散机，Toyo Seiki Seisakusho公司产品，美国专利6071976，图14)。用了这种分散机，容器便在100V/60Hz条件下以750rpm的转数振动30分钟，给予吸水剂或吸水树脂冲击/振动。
吸湿流动性保持指数是表示吸水剂或吸水树脂在受冲击之前与之后的吸湿流动指数的比值，吸水剂或吸水树脂的吸湿流动指数在其受到冲击之前或之后用上式(8)计算，而吸湿流动性保持指数从算出的吸湿流动指数按下式(1)计算，吸湿流动性保持指数＝Y/X…式(1)式中，X是受冲击前的吸湿流动指数，Y是受冲击后的吸湿流动指数。
压力下的吸收能力保持指数是表示吸水剂或吸水树脂在受冲击之前与之后的压力下吸收能力的比值。详细说，吸水剂或吸水树脂在压力下的吸收能力AAP1及AAP2分别在受冲击之前与之后测量，它们的压力下吸收能力保持指数分别是在2.06KPa和4.83KPa外力下按下式(2)，(3)计算的。注意，下文中，在2.06KPa压力下的吸收能力保持指数定义为第一压力下吸收能力保持指数，而4.83KPa压力下的吸收能力保持指数定义为第二压力下吸收能力保持指数，第一压力下吸收能力保持指数＝Q1/P1… (式2)式中，P1是受预定冲击前在2.06KPa压力下的吸收能力，Q1是受预定冲击后在2.06KPa压力下的吸收能力。
第二压力下吸收能力保持指数＝Q2/P2… (式3)式中，P2是受预定冲击前在4.83KPa压力下的吸收能力，Q2是受预定冲击后在4.83KPa压力下的吸收能力。
184.3g的0.90％NaCl溶液量好注入有盖的250mL塑料容器中。在此溶液中添加1.00g的吸水剂或吸水树脂，再用长40mm，直径8mm的搅拌叶片(如搅拌叶片A，Sougo Rikagaku Glass Seisakusho公司产品)和电磁搅拌器搅拌16小时，其漩涡深度可达2cm。这样，吸水剂或吸水树脂的可溶成分被提取。提取液用一张滤纸(Advantec Toyo Kaisha公司产品，产品名称JIS P3801，No.2，纸厚0.26mm，滞留粒径5μm)过滤，由此获得滤液。量好50.0g的滤液，用作测量用液。
其次，尚未添加到吸水剂或吸水树脂的生理盐水，先用0.1N NaOH溶液滴定直到其PH值达到10。此后，用0.1N HCl溶液对生理盐水滴定，直到生理盐水的PH值为2.7。这样测出空滴定量([bNaOH]mL及[bHCl]mL)。
对测量用液也作同样操作，测出滴定量([NaOH]mL和[HCl]mL)。
此后，根据测量用液的空滴定量及滴定量，计算吸水剂或吸水树脂中的很多可溶成分。这就是说，在吸水剂或吸水树脂包括已知量的丙烯酸及其氯化钙的情况下，可用下式(9)从单体平均分子质量及由前面得到的滴定量算出吸水剂或吸水树脂中大量可溶成分。
可溶量(重量％)＝0.1×平均分子质量×184.3×100×([HCl]-[bHCl])/1000/1.0/50.0 …式(9)在用其成分含量未知的吸水剂或吸水树脂时，从按下式(10)算出的中和比例可计算单体的平均分子质量，而吸水剂或吸水树脂中的可溶成分按上式(9)计算，中和比例(摩尔％)＝(1-([NaOH]-[bNa0H]))/([HCl]-[bHCl])×100式(10)注意，当(i)用不含羧基的不饱和单体获得吸水树脂，及(ii)吸水剂或吸水树脂的性能不能用上述方法测定时，可按美国再公布专利Re37021第23列10-55行列举的重力测量法测出大量可溶于水的成分。
将1.000g的吸水剂或吸水树脂放入上述铝杯(直径52mm)中，并在180℃的无风恒温箱中加热3小时，然后将一部分固体成分和一部分含湿量从吸水剂或吸水树脂的干燥损失算出。注意，干燥损失是根据日本未经审查专利申请出版物Tokukai 2000-121291，第13页， 节所述方法计量的。这就是说，含湿量是在吸水剂或吸水树脂在25℃，90％RH相对湿度下保持1小时后作上述运算算出的。
在此，固体含量是已排除挥发性成分(主要是水)的吸水剂或吸水树脂，即吸水剂或吸水树脂中的纯树脂成分。固体含量的质量与有挥发性成分的吸水剂或吸水树脂的质量之比便是固体含量率％(质量)。
此外，含湿量是作为吸水剂或吸水树脂所含挥发成分的主要成分水，与吸水剂或吸水树脂之比％(质量)，相当于从100(％)减去固体含量率％(质量)。
将2.06KPa的力作用于整个吸收用品。然后，吸收用品保持室温。从(i)直径50mm、高100mm的已放置在吸收用品中心的量筒将调到37℃的75g生理盐水(0.90％(重量)的NaCl溶液)注入吸收用品。吸收用品在载荷继续作用情况下待3小时。然后，将抹脸手纸(特干厨师擦脸用纸，Oji纸业公司产品，切成120mm×450mm一块，30块叠在一起)放在吸收用品上，加上37g/cm2(3.63KPa)的力保持1分钟。随后，测量吸到抹脸用纸上液体量。
接着，测出吸入量后，用可伸缩小刀切下吸收用品的正面无纺层(液体不透层)。然后测量吸收用品内棉网浸液面积，其与整个棉网面积之比即扩散率。
<测量用样品>
27-30g的吸水剂或吸水树脂放在圆柱形样品玻璃管内(外径35mm，内径33mm，高78mm例如Maruemu公司等制造的螺纹管No.7)，并充分摇动。此后将其放在厚钢板上上下轻轻叩击一分钟(每秒三次，振幅10mm)使圆柱形样品管内吸水剂或吸水树脂塞紧，接着，按需增减吸水剂或吸水树脂的量，使塞紧在圆柱形样品管中的吸水剂或吸水树脂(下文中，这样的吸水剂或吸水树脂叫做颗粒层)的高度为45mm±1.5mm，当吸水剂或吸水树脂的量这样调整后便再次充分振动。此后，再作一分钟的上下轻击(每秒三次，振幅10mm)，从而使样品管中吸水剂或吸水树脂塞紧。注意，轻击后颗粒层顶面是水平的。
此外，在测PIL、PIW、PID时取三次测量平均值。于是用盖子盖在内有颗粒层的圆柱形样品管上，并在每次测量时充分震动，和前述操作一样再次在厚钢板上上下轻击一分钟，从而获得其颗粒层顶面平坦水平的测量用样品。
<测量装置>
用图1所示装置10(KES-G5压缩试验机Kato-Tech公司产品，公司主办公室位于日本Kyoto-shi，Minami-Ku)测量PIL、PIW、PID。测量装置10包括压缩器11，控制压缩器11的控制器12，和提取压缩器11及控制器12数据的计算机13，其中压缩器11、控制器12、计算机13互相用电缆连接。
如图2所示，压缩器11包括可动工作盒3，插入探针(插入件)4，可动测力传感器(测力计)5，及移动距离探测器。
工作盒3是一平台，其上放着装满吸水剂或吸水树脂(以下叫颗粒层)1的测量用样品2，平台可相对于插入探针4来回运动。此外，插入探针4是一根金属棍，插进装在测量试件2内的吸水剂或吸水树脂构成的颗粒层中。在本例中，如图3所示，插入探针4的直径12.7mm，长40mm，由阳极化铝材制造，其端部是球形的，球面半径5mm。注意，就插入探针4而言，其按JISB0601-1994标准化的表面粗糙度，具有0-10μm的高度，0-1μm为好；10点平均粗糙的为0-10μm，最好是0-1μm；中心线平均粗糙度为0-5μm，最好是0-1μm。如图3所示，插入探针4用螺钉固定到测力传感器5上(图2)，并与测力传感器5一起运动。
此外，测力传感器5通过插入探针4将最高10Kg的各种力作用于测量试件2内的颗粒层1中。如图2所示，测力传感器5连接移动距离探测器6，可相对于测量试件2来回运动。移动距离探测器6测出的移动距离是测力传感器5的移动距离。
此外，图1所示的控制器包括插入速度调节器，用于调节插入探针4的插入速度；力调节器，用于调节插入探针4施于测量试件2颗粒层的力；移动距离调节器，用于调节测力传感器5的移动距离；力显示器，用于显示作用于测量试件2的颗粒层上的力；及积分指示器。
此外，图1所示计算机13发出来自压缩器11和控制器12的数据作为数据。计算机13储存(i)与测量试件2颗粒层1顶面接触的插入探针4(即测力传感器5)的移动距离，及(ii)作用于颗粒层1的力。
<测量条件与测量方法>
测量装置10放置在无振动的水平试验台上，并在温度25±1℃，50±5％RH相对湿度条件下测量PIL、PIW、PID。
这就是说，测量试件2按前述制备，并放置在测量装置10的压缩器11(图1)的工作台3上，尽量减少震动。接着，升高工作台3到达图2所示插入探针4的端部接触测量试件2的颗粒层1的顶面并固定，该位置规定为起始点(0mm)。
此后，插入探针4的端部以1mm/sec的插入速度插进颗粒层1中。在插入探针4开始插入时就开始测量，以0.1秒的时间间隔读出数据，测出插入探针4的插入深度和使插入探针4能够插入的力。注意，插入探针4的插入深度在0mm(起点)到20mm的范围内(误差3％以内)，在0-20mm插入深度范围内的最大力即为最大插入载荷PIL。
此外，如图4所示，以测出的插入深度(mm)为X轴，以测出的载荷(克重，gf)为Y轴画曲线，以测得的载荷值构成的曲线与X轴所包围的面积(图4斜线面积)是插入深度0-20mm范围内的积分，求出的便是插入探针4插进0-20mm深度时的插入功PIW。
重复上述工作三次，完成测量，这三次值的平均值即被当作是测量值。从上求出的PIL和PIW的值较小，因此，颗粒层1的吸水剂或吸水树脂的颗料可认为是有较好的滑动性能，因而被认为容易处置。
注意，当插入探针4插到20mm之前载荷已达10000g重时，则认为粉末流动性极低。因此单单用插入探针4的插入深度(PID)即可作评估。注意，就仅用PID评估的吸水剂或吸水树脂而言，未作以下恢复指数的评估。
就插入探针4的插入深度已达20mm但力尚未达到10000克重的测量试件2而言，恢复指数RI的计算见下这就是，第一次测量的条件与方法与PIL、PIW、PID测量相同，并以和插入速度相同的速度将插入20mm插入探针4从颗粒层1中拔出，并处于起始点(0mm)处。此后，在与第一次测量同样条件下保持插入探针4与拔出时相同状态的同时，不改变测量试件2和插入探针4位置的情况下再次将插入探针4插进颗粒层1。注意，从第一次测量完毕到第二次测量开始的时间在15秒以内。这段时间中振动尽量小。
就第一次和第二次测量而言，PIW按上述计算方法计算，RI按下式(11)计算恢复指数RI(％)＝(2ndPIW/1stPIW)×100… 式(11)式中，第一次PIW表示在第一次测量时得到的PIW，第二次PIW表示在第二次测量时得到的PIW(重新插入功)。
重复三次上述操作，三次的平均值便是测量值。如图5所示，用上述方法求出的RI时第一次插入插入探针4时在颗粒层1中形成的空穴(由插入探针4所作的插入标记)恢复到插入探针4插如前状态的恢复程度的指数。
这就是，当RI＝0％，如图5所示，即使插入探针4拔出后也可在颗粒层上中清楚看到被插入探针4所作的插入标记。反之，当RI＝100％，如图5所示，插入探针4拔出后，空穴恢复到第一次插入前的状态，因此在颗粒层1中看不到插入探针4所作的插入标记。所以，当RI接近100％时，吸水剂或吸水树脂的粉末流动性十分好。
5.9g的聚乙二醇双丙酸酯(环氧乙烷的平均添加摩尔数为8)溶解在5500g的丙烯酸钠溶液中(单体浓度38％(重量))，其中和比率为65％(摩尔)，以便制备反应溶液。
然后，反应溶液在氮气气氛中脱气30分钟，再供应到反映器中，反应器是一个10L不锈钢双臂式捏合机加盖而成，装有两个西格马型桨叶及一个外壳。反应器内用氮气置换空气同时反应溶液保持在30℃。接着，向反应溶液内添加2.46g过硫酸钠和0.10g L-抗坏血酸，同时搅拌反应溶液。约一分钟后，开始聚合。聚合时反应溶液保持在30-90℃，聚合开始60分钟后，回收含水凝胶聚合物。
这样得到的含水凝胶聚合物是破碎的，其直径约为5mm。破碎的含水凝胶聚合物散布在50目的钢丝网上(网目尺寸300μm)，用150℃热风干燥90分钟。这样得到的干聚合物用振动磨碎机磨碎，然后用20目(网目尺寸850μm)的钢丝网分级并掺混。获得了破碎的长条形的吸水树脂前体(a)。
在一百份这样的吸水树脂前身(a)中混合由0.5份聚乙二醇、0.3份1，4-丁二醇、3份水组成的表面交联溶剂。混合物在200℃时热处理45分钟获得表面以交联的吸水树脂前体(A)。
100份在参照例1中获得的吸水树脂前身(a)，及各为0.3份、0.5份、1份的硬脂酸锌添加到勒迪格混合机中(Gebr，Ldige机械公司产品，型号M5R)，温度25℃，相对湿度50％RH。以300rpm搅拌15分钟后，分别获得吸水剂(1)、(2)、(3)。
用扫描式电子显微镜做照相观察的结果得知，添加硬脂酸锌的粒径约为10μm或以下。此外，吸水剂(1)、(2)、(3)的对数标准偏差σζ为0.35，粒径不小于300μm的吸水树脂质量为整个吸水剂的63％。
除了用硬脂酸钙(Kanto Kaga Ku产品)代替硬脂酸外，和实例1-3的操作相同，获得吸水剂(4)、(5)、(6)。
由于扫描式电子显微镜照相观察，添加硬脂酸钙的粒径约10μm或以下。此外，吸水剂(4)、(5)、(6)的对数标准偏差σζ为0.35，粒径不小于300μm的吸水树脂质量为整个吸水剂的63％。
相对于100份参照例1所获得吸水树脂前身的0.3份硬脂酸锌(KantoKagaKu产品)加入勒迪格混合机。然后以330rpm搅拌混合物15秒。接着，把相对于100份吸水树脂前身(a)的由0.5份聚乙二醇，0.3份1，4-丁二醇、3份水组成的表面交联剂加入勒迪格混合机混合。混合物随后在200℃时热处理45分钟，获得吸水剂(7)。
用扫描式电子显微镜的照相结果观察，粒径5μm以下的硬脂酸锌均匀粘附到吸水树脂表面。此外吸水树脂(7)的对数标准偏差σζ为0.40，粒径不小于300μm的吸水树脂质量为整个吸水剂的63％。
除了用0.5份硬脂酸锌外，其余和实例7相同，获得吸水剂(8)。
除了用0.5份及一份的亲水二氧化硅(产品名Aerogil 200，NipponAerogil公司产品)代替硬脂酸锌外，其余和实例1同，获得比较吸水剂(1)和(2)。
除了各用0.5份和一份高岭土(Neogen DGH，干枝高岭土公司产品)代替硬脂酸锌外，其余和实例1相同，获得比较吸水剂(3)，(4)。
除了用淀粉-丙烯酸按枝共聚物[Sanwet IM1000(Sanyo ChemicalIndustries，Ltd产品)]替代吸水树脂(A)，用1份，3份，和10份硬脂酸钙替代硬脂酸锌外，其余和实例1同。获得比较吸水剂(5)、(6)、(7)。比较吸水剂(5)、(6)、(7)的对数标准偏差σζ为0.50。
25份在实例1所获得吸水剂(1)和75份碎木桨用混合机干混。其次用间歇式航空信纸制造装置将混合物在400目(孔径38μm)金属网上形成的120mm×400mm的薄片。薄片加上194.14kpa压力保持5秒，获得标准质量的0.05g/cm2的吸收剂。
接着(i)有不透性聚丙烯制成的背面板(不透液板)，(ii)吸收剂，及(iii)透液的聚丙烯制成的无纺正面板(透液板)彼此以此次序用双面胶带粘在一起。结果获得吸收用品。
吸收用品重50g，如此制成的吸收用品返回量及扩散率分别是16.2g和90％。
100份在参照例1所获吸收树脂(A)及0.01份硬脂酸镁(Kanto KagaKu产品)放入25℃，50％RH的聚乙烯口袋中。混合物经充分摇动和搅拌20分钟，获得吸水剂(9)。
此外，为了检验高温条件下粉末流动性，在吸水剂(9)的粉末温度为70-80℃的条件下测量插入深度PID，最大插入负荷PIL，插入功PIW，恢复指数RI。这就是说，获得的吸水剂(9)注入圆柱形样品管中，温度调到80℃，保持3小时，在确认样品管内吸水剂(9)的温度为80℃后，将样品管从无空气干燥管中取出，打开样品管的盖子，按上述方法测量插入深度PID，最大插入载荷PIL，插入功PIW，恢复指数RI。注意，在无空气干燥箱中取出样品管后二分钟内开始测量。
测量的吸水剂(9)的温度为70-80℃，插入深度PID为200mm，最大插入载荷PIL为450克重，插入功为4300克重×mm，恢复指数RI为77％。
100份在参照实例1中获得的吸水树脂(A)和0.01份软脂酸钙(KantoKagaKu产品)聚乙烯口袋中，在25℃，50％RH的相对湿度。混合物充分抖动并搅拌20分钟，获得吸水剂(10)。
100份在参照实例1中获得的吸水树脂(A)和0.2份一硬脂酸铝(结构式Al(OH)2(C17H35COO))及0.1份高岭土放入25℃，50％RH的聚乙烯袋中。混合物充分抖动并搅拌20分钟，获得吸水剂(11)。
在100份在参照实例1中获得的吸水树脂(A)添加0.1份聚乙二醇(其分子量400，Kanto KagaKu产品)，获得比较吸水剂(8)。
除了用比较吸水剂(1)代替吸水剂(1)外，其余与实例9同，获得比较吸收制品。
比较吸收制品的重量50g，其恢复量及扩散率分别为19.5g及86％。
除了用5500g有75％(摩尔)的中和比例的丙烯酸钠(单体浓度35％)代替中和比例为65％的丙烯酸钠和使用的聚乙二醇丙烯酸酯(环氧乙烷平均添加摩尔数8)量为2.8g(0.025％)，其余与参照例1同，获得的具有破碎长条形的吸水树脂前身(b)。
在100份这样获得的吸水树脂前身(b)中混合0.3份聚乙二醇双丙烯酸酯、0.5份聚乙二醇、0.3份1，4-丁二醇及三分水组成的表面交联剂。混合物随后在200℃下热处理40分钟，获得表面已交联的吸水树脂(B)。
在100份在参照实例2中获得的吸水树脂(B)与0.3份硬脂酸铝(Al(C17H35COO)3，WaKo纯化学工业公司产品)加入勒迪格混合机(Gebr，Ldige机械公司产品，型号M5R)中，温度25℃，相对湿度50％RH。以330rpm搅拌15秒后，获得吸水剂(12)。
就得到的吸水树脂(A)和(B)，吸水剂(1)-(12)，比较吸水剂(1)-(8)而言，表1示出(i)粒径106-850μm的颗粒所占比例％(重量)，(ii)重量(质量)平均粒径(D50(μm))，(iii)无压力下的吸收能力(GV)，及(iv)可溶于水成分(可溶量％)。
此外，表2示出冲击前后的吸湿时的含水量，吸湿流动指数，吸湿流动性保持指数。此外，表3示出了冲击前后的压力下吸收能力AAP1(g/g)和AAP2(g/g)，第一和第二压力下吸收能力保持指数。此外表4示出25℃下冲击前后的插入深度PID，最大插入载荷PIL，插入功为PIW，恢复指数RI。
表1
表2
表3
表4
这样描述的本发明显然可做任意变化。这些变化不能认为背离了本发明的实质与范围，技术人员熟知的这种修改包括在下列权利要求的范围内。
工业可应用性本发明的粒状吸水及在吸湿时有很好的流动性，且有很好地吸收性能，因此本粒状吸水剂可用作各种吸收用品。
详细说，最好将此粒状吸水剂用作卫生材料，如婴儿纸尿布，儿童尿布，以及卫生巾和所谓的大小便失禁软垫，这些在最近有很大发展。应用本发明的吸收用品时可减少从含在吸收用品中的粒状吸水剂中回流的所吸收水溶液的量，因此吸水后能保持很好的干燥状态。结果，可减少穿戴吸收用品者及看护人员的负荷。
权利要求
1.一种粒状吸水剂，包括吸水树脂，其中通过将不饱和单体聚合产生的聚合物有交联结构，其特征在于，吸水树脂是一种粒状吸水树脂，其表面有交联结构，粒状吸水树脂颗粒质量占粒状吸水剂质量90％以上，粒径为106-850μm，及粒状吸水树脂还包括有机酸多价金属盐，其分子含不少于7个碳原子，其质量占吸水树脂质量的0.001-10％。
2.一种粒状吸水剂，包括吸水树脂，其中通过将不饱和单体聚合产生的聚合物有交联结构，其特征在于吸水树脂是一种粒状吸水树脂，其表面有交联结构；粒状吸水树脂还包括有机酸多价金属盐，其质量占吸水树脂质量0.001-10％，其分子含有不少于7个碳原子，及吸湿流动指数范围为90％-100％(质量)。
3.一种粒状吸水剂，包括吸水树脂，其中由不饱和单体聚合产生的聚合物有交联结构，其特征在于吸水树脂是粒状吸水树脂，其表面有交联结构；吸湿流动指数X的范围为90-100％(质量)；由(1)式定义的吸湿流动性保持指数不小于0.95；由(1)式定义的吸湿流动性保持指数＝Y/X …(式1)，式中X是吸湿流动指数，Y是在粒状吸水剂上加预定冲击后的吸湿流动指数。
4.如权利要求3所述的粒状吸水剂，还包括有机酸多价金属盐，其质量占吸水树脂0.001-10％，且其分子含有不少于7个碳原子。
5.如权利要求1，2或4所述的粒状吸水剂，其特征在于，构成有机酸多价金属盐的有机酸是脂肪酸。
6.如权利要求5所述的粒状吸水剂，其特征在于，有机酸多价金属盐的脂肪酸可选自以下至少一种有机酸己酸、辛酸、辛炔酸酯、癸酸、月桂酸、月豆蔻酸、棕榈酸、油酸、硬脂酸。
7.如权利要求1、2、4或5所述的粒状吸水剂，其特征在于，构成有机酸多价金属盐的多价金属是碱土金属及/或二价或多价过渡金属。
8.如权利要求7所述的粒状吸水剂，其特征在于，碱土金属及/或二价或多价过渡金属选自下列金属至少一种钡、钙、镁、铝、锌。
9.如权利要求1、2、4-8任一项所述的粒状吸水剂，其特征在于有机酸多价金属盐的熔点范围为40℃-250℃，及有机酸多价金属盐在25℃，1L去离子水中的溶解度范围为0g/l-5g/l。
10.如权利要求1、2、4-9任一项所述的粒状吸水剂，其特征在于有机酸多价金属盐粘附到吸水树脂表面。
11.如权利要求1-10任一项所述的粒状吸水剂，其特征在于当粒状吸水剂在2.06kpa压力下浸泡在0.9％(质量)的NaCl水溶液中时，压力下的吸收能力不少于20g/g，及由下式(2)定义的第一压力下吸收能力保持指数及/或由下式(3)定义的第二压力下吸收能力保持指数不小于0.90，第一压力下吸收能力保持指数＝Q1/P1 …式(2)，式中P1是受预定冲击前在2.06kpa压力下的吸收能力，而Q1是在收到预定冲击后2.06kpa压力下的吸收能力，第二压力下吸收能力保持指数＝Q2/P2 …式(3)，式中P2是受预定冲击前在4.83kpa压力下的吸收能力，而Q2是在收到预定冲击后4.83kpa压力下的吸收能力，
12.一种粒状吸水剂，包括吸水树脂，其中由不饱和单体聚合而成的聚合物有交联结构，其特征在于吸水树脂是一种由颗粒构成的吸水树脂，每一颗粒形状不同于球形基本粒子形状，也不同于椭球形基本粒子形状，当粒状吸水剂在2.06kpa压力下浸泡在0.9％(质量)的NaCl水溶液中，其压力下吸收能力不低于20g/g，将插入件插到粒状吸水剂预定深度所需的最大载荷叫最大插入载荷，其值范围为0-1000克重，插入件插入粒状吸水剂预定深度所作的功叫插入功，其值范围为0-10000克重×毫米。
13.一种粒状吸水剂，包括吸水树脂，其中由不饱和单体聚合产生的聚合物有交联结构，其特征在于吸水树脂是由颗粒构成的吸水树脂，每一颗粒形状不同于球形基本粒子形状，也不同于椭球型基本粒子形状，当粒状吸水剂在2.06kpa压力下浸泡在0.9％(质量)的NaCl水溶液中，其压力下吸收能力不低于20g/g，插入件插到粒状吸水剂预定深度时所作的功叫插入功，其值范围为0-5,000克重×毫米，恢复指数由(i)插入件插到粒状吸水剂预定深度后拔出及重新插入所作的功，即重新插入功，与(ii)插入功之比表示，其值不小于55％。
14.如权利要求12或13所述的粒状吸水剂，还包括占吸水树脂0.001％-10％(质量)的有机酸多价金属盐，其分子含至少有7个碳原子。
15.如权利要求12-14任一项所述的粒状吸水剂，其特征在于粒状吸水剂所含颗粒占粒状吸水剂的90％以上(质量)，其粒径为106-850μm。
16.如权利要求12-15任一项所述的粒状吸水剂，其特征在于吸水树脂在其表面上有交联结构。
17.如权利要求1-16任一项所述的粒状吸水剂，其特征在于不饱和单体包括丙烯酸及/或其盐。
18.一种生产粒状吸水剂的方法，吸水剂包括吸水树脂，其中由不饱和单体聚合而成的聚合物有交联结构，所述方法包括在吸水树脂表面交联时或交联后将有机酸多价金属盐(其分子含不少于7个碳原子)添加到吸水树脂中。
19.一种用于吸收体液的卫生材料，包括权利要求1-14任一项所述的粒状吸水剂。
20.如权利要求18所述的卫生材料，其特征在于，体液是粪便、尿、血液中至少一种。
全文摘要
粒状吸水剂中有一交联结构，且包含(i)粒状吸水树脂，其表面是交联结构，(ii)0.001％－10％(质量)的有机酸多价金属盐，其分子所含碳元子数不少于7个。此外，本粒状吸水剂质量的90％是粒状，其粒径在106－850um之间。
文档编号A61L15/60GK1697859SQ200480000110
公开日2005年11月16日 申请日期2004年2月9日 优先权日2003年2月10日
发明者足立芳史, 北野贵洋, 藤丸洋圭, 野木幸三 申请人:日本触媒株式会社