聚丙烯酸(盐)系吸水剂的制造方法及其吸水剂的制作方法_4

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装置内部)的环境的露点和温度。这里,该加热 部并非是加热器及介电线圈等这类热源,而是使被加热物升温的场所。
[0229] 上述排气机构并非单指排气口,若气体是从加热处理物的排出口排出,则该排出 口也属于排气机构。此外,上述排气机构优选利用鼓风机来调整排放的气体量及气压。另 夕卜,上述加热装置的排气地点并非限一处,也可在考虑上述加热装置的大小、及露点和温度 调整状态的基础上设多个排气地点。
[0230] 该加热装置具备供气机构,通过该调整该机构,例如通过调整提供量,还能控制加 热部的环境的露点和温度。
[0231] 还可以利用上述加热装置中的不与被加热物即吸水性树脂相接触的局部加热部 位,来调整上述环境的温度。此时,可利用金属制或陶瓷制的环状物及网状物等填充物,来 提高供应过来的气体(提供的气体)的加热效率。
[0232] 考虑到后述环境的温度及露点的稳定性,优选将上述加热部的气流控制成恒定方 向。尤其是若使用能连续处理的装置,那么相对于自投入口至排出口的被加热物流向,气流 方向优选呈铅锤方向乃至水平方向,进而优选呈水平方向,更优选是对向流及/或共向流, 尤其优选是共向流。这里,恒定方向的意思并非指所有质点均朝着同一方向,而是指宏观上 的物质流向不变。例如,因搅拌等而引起的局部性及/或一时性的乱流状态及气涡流状态 就不属于本发明中的气流控制对象。另一方面,自上述投入口吸气的状态、以及自上述排出 口排气的状态若在加热处理过程中变为了自上述投入口排气的状态、以及自上述排出口吸 气的状态,则不属于恒定方向的概念。
[0233] 当采用具备多个排气口及多个供气口的大型加热装置时,尤其是当采用连续处理 形式的加热装置时,只要气流中各质点不在时间上发生方向变动,那么例如加热部内也可 以共存对向流的质点和共向流的质点。
[0234] 尤其在连续生产时,上述气流的流量会随装置的尺寸不同而变动,但该流量只要 能够帮助将装置内的环境温度及露点控制到规定范围,则无特别限定,优选至少超过ONm 3/ hr且在IOOOONm3Ar以下,更优选至少超过ONm3Ar且在5000Nm3/hr以下,进而优选至少超 过ONm 3Ar且在3000Nm3/hr以下。该流量与待接受处理的吸水性树脂粉末量的比率优选为 3000Nm 3/吨,更优选为IOOONm3/吨。这里,Nm3是指换算成标准状态(0°C、1个大气压)后 的气体体积,并非指实际在〇°C、l个大气压条件下的气体体积。
[0235] 上述流量及上述比率是由排出的气体的合计流量与投入装置中的加热处理前的 吸水性树脂的重量所定的值。这里,对于装置开始工作时和结束工作时等这类不属于恒常 连续生产状态的情况而言,上述比率有时会脱离上述范围。
[0236] 所述提供的气体只要能够被控制成一定的露点,就可以为空气,也可以为氮气等 惰性气体,还可以为这些气体与水蒸气的混合物。另外,对所述提供的气体既可以适当 地减压,也可以适当的加压,还可以适当地加热或冷却。作为所述提供的气体,一般可以 将室温左右(例如O?50°C )的空气以实质常压(101. 3kPa(l个大气压)±10%,优选 101. 3kPa±5%,更优选101. 3kPa±l% )的状态来提供。
[0237] 所述加热的内部气体的压力优选减压到略低于常压(101. 3kPa(l个大气压))。减 压范围优选为相对于大气压具有0?-IOkPa的压差,更优选具有0?-5kPa的压差,进而 优选具有〇?_2kPa的压差。
[0238] 在进行工业性连续生产时,可以使用具有所述机构的分批处理方式及连续处理方 式的加热装置。
[0239] 若使用所述分批式(批次式)加热装置,那么可以运用以下方法等:静置实质上被 均匀分配有被加热物的1个或多个托盘等;将被加热物充入单个缸或多个缸中,并一边用 搅拌叶等搅拌,一边加热;将被加热物装入流动式缸中,并一边用搅拌叶等搅拌,一边加热。 另外,若采用上述连续处理方式,那么可以运用以下传送方式等:将被加热物实质均等地分 配到传送带及多个托盘上来进行传送;一边用搅拌叶及螺旋叶等进行搅拌,一边进行传送; 利用加热面的倾斜来进行传送。
[0240] 本发明的加热装置具体优选是具有连续搅拌机构的以加压水蒸气(高压蒸汽)为 热源的传导传热式加热装置。进而,为了有效率地连续生产,优选是具有能使被加热物自然 地朝排出口方向流下的倾斜(以水平面为准,向下倾斜超过〇度)的加热装置。向下倾斜 的倾斜角如果过大,则有可能出现加热时间不均的问题,因此相对于水平面,加热装置的倾 斜优选超过0度且在20度以下,进一步优选超过0度且在10度以下。
[0241] 如果在加热处理前后均进行添加处理,则既可以使用与所述添加处理同一的装 置,也可以使用不同的装置进行添加处理。特别是若使用连续式生产装置,那么在生产效率 上,优选使用同一装置进行加热前的添加处理和加热处理,且使用其他装置进行加热后的 添加处理。
[0242] 另外,还可以使用将上述加热方式、搅拌方式、排气方式、供气方式中的单一方式 或不同种方式加以组合而成的多个加热装置。
[0243] 关于后述环境的露点及温度的控制,可以在考虑加热装置的壁面或吸水性树脂的 传热、加热装置中吸水性树脂发出的水蒸汽所引起的露点上升的基础上,适当控制上述的 气体排出量、以及提供的气体的温度、流量、露点等。
[0244] (环境的露点和温度)
[0245] 本步骤中的环境的露点及温度是指,上述加热装置的加热部中的位于被加热物上 方空间的气体环境的露点及温度。
[0246] 作为调整所述露点的方法,例如有以下方法:将蒸汽、干燥气体、氮、氦、氩、干燥空 气用作所述提供气体;利用经本步骤的加热而自吸水性树脂粉末所含的水所产生的水蒸 气。具体的调整露点的方法有:在所述加热装置上设置测定露点的器件,根据需要而投入所 述气体来调整露点;通过改变所述气体排放流量和压力等来调整露点。在本发明中,可以根 据需要适当组合多种方法。
[0247] 所述环境的露点被控制在45°C?100°C的范围内,优选控制在50?98°C,进而优 选控制在55?95 °C。
[0248] 为了防止所述加热部的结露,所述环境的温度优选是所述露点以上的温度。具体 的环境的温度为100?300°c,进而优选100?250°C,更优选100?230°C。至于露点,如 上述的范围。
[0249] 上述环境的露点及温度虽然随加热部内的位置及处理时间长度会变动,但尤其优 选将装置内的露点及温度控制在一定范围内(露点及温度各不超过所述范围,变化幅度 (露点上下限的差)优选在20°C以内,进而优选在KTC以内,更优选在5°C以内,特别优选 在2以内)。
[0250] 上述温度及露点是,经上述加热部加热了的吸水性树脂粉末的铅锤上方空间的上 述环境的测定值。因所用装置的状况,所测得的露点如果沿铅锤方向表现出不同的温度,则 最高值的露点为本发明中的露点。这里,在加热处理的步骤中(例如若是连续处理方式,则 指刚投入上述加热部时及/或即将从加热部排出时),上述温度及露点有时会脱离上述的 范围。为了充分获得本发明的效果,在加热部处的吸水性树脂粉末温度首次达到了 170°C以 上后,进而优选在首次达到了 150°C后,更优选在首次达到了 130°C后,进而更优选在首次 达到了 l〇〇°C后实现具有所述露点和所述温度的环境即可。
[0251] 另外,只要符合上述的气体流量范围,也可将在上述装置的排气机构内的适当测 定点所测得的露点及温度作为本发明中的环境的露点及温度。具体而言,只要在自上述加 热部至该测定点的区间内无其他气体混入,且不用气体清扫装置等进行处理,且不用加热 器及冷却器等进行强制温度变化处理,且排出的气体从上述加热部移动到该测定点的移动 时间为1秒以内即可。
[0252] 上述表面交联步骤的加热处理时,该步骤中作为被加热物的吸水性树脂粉末的最 高温度只要高于气体环境的露点即可,该温度优选为175?300°C,更优选为175?250°C, 尤其优选为180?230°C。若该温度低于175°C,就可能无法充分形成表面交联共价键,若 该温度超过300°C,所得的吸水性树脂就可能劣化。另外,只要满足上述的温度要求,上述加 热处理的时间则无特别限制,但通常为1?120分钟,优选为5?60分钟。
[0253] 此外,表面交联前后的固形成分的变化(%)(表面交联剂添加步骤前的吸水性树 脂的固形成分(干燥后的所述固形成分)与表面交联后的固形成分的差)可以固定,也可 以提高,还可以降低。为了最大程度地发挥本发明的效果,优选使用所述缩水反应性交联 剂,来使表面交联后的固形成分在表面交联前后间发生2%以上的下降,乃至使表面交联后 的固形成分下降至不足2重量%。
[0254] 此外,为了抑制过度的交联反应以及提高后续步骤中的操作性,优选视需要将从 加热装置中取出的吸水性树脂优选冷却至低于100°c,进而为冷却至0?95°C、40?90°C。
[0255] (2-9)添加剂的添加步骤
[0256] 在本发明的制造方法中,必须添加添加剂(液体渗透性提高剂),特别是必须添加 选自不溶水性微粒化合物及多价阳离子性化合物的添加剂。选自上述不溶水性微粒化合物 及多价阳离子性化合物的添加剂的添加步骤可以与上述表面交联剂添加步骤同时实施,也 可以在上述表面交联步骤后实施。
[0257] 与上述表面交联剂添加步骤同时实施,是指以下中的任意方案:将上述添加剂与 上述表面交联剂或上述表面交联剂溶液混合到一起来添加;将上述添加剂与上述表面交联 剂或上述表面交联剂溶液同时地但不混合地添加;在上述表面交联剂添加步骤的前阶段添 加上述添加剂。这些方案的组合也属于"与上述表面交联剂添加步骤同时实施"。
[0258] 当所述表面交联剂添加步骤和所述添加剂的添加步骤分别实施多次时,进而优选 最后的表面交联剂添加步骤不在最后的添加剂添加步骤之后实施,进而优选最初的添加剂 添加步骤不在最初的表面交联剂添加步骤之前实施。如果只添加1次,则该添加步骤既为 最初的添加步骤也为最后的添加步骤。
[0259] 例如有如下实施方式等:在表面交联剂添加步骤之后实施添加剂的添加步骤;添 加剂的添加步骤与表面交联剂添加步骤同时实施;在该两步骤同时实施后,再次实施添加 剂的添加步骤。
[0260] 所述表面交联步骤只要不在最初的表面交联剂添加步骤之前实施即可,优选在至 少实施了 1次所述表面交联剂添加步骤之后,至少实施1次本表面交联步骤,进而优选在所 有的表面交联剂添加步骤实施完后,实施1次本表面交联步骤。
[0261] 本发明中,使用选自不溶水性微粒化合物及阳离子性化合物的添加剂,优选使用 可发挥液体渗透性提高剂效果及抗凝块(Anti-Caking)剂效果的添加剂,尤其优选使用可 发挥液体渗透性提高剂效果的添加剂。因此本发明中有时也将具代表性效果的上述添加剂 乃至下述添加剂统称为液体渗透性提高剂。
[0262] (液体渗透性提高剂)
[0263] 本发明中的液体渗透性提高剂是指,选自不溶性微粒化合物和多价阳离子性化合 物的添加剂,或与未使用液体渗透性提高剂的情况相比可使SFC乃至自由膨润GBP提高 (优选SFC提高到下述范围)的添加剂。这里,GBP是W02004/096304中规定的GBP。
[0264] 本发明中的不溶水性微粒化合物和阳离子性化合物在吸水性树脂表面发挥空 间间隔物(spacer)乃至静电性间隔物的作用,且能使所得的吸水剂发挥"提高液体渗透 性(例如相比于未使用不溶水性微粒化合物和阳离子性化合物的情况,后述的SFC提高 IX KT7(cm3 .sec/g)以上、进而 IOX KT7(cm3 .sec/g)以上)"、"提高抗凝块(Anti-Caking) 性(例如后述的吸湿时结块性改善1 %以上、进而5%以上)"、"提高凝胶强度"、"提高自由 膨润倍率FSC (例如ERT440. 2-02规定的FSC提高0. 5g/g以上、进而lg/g以上)"的作用, 还能配合其他添加剂发挥"除臭/抗菌"、"减少残留表面交联剂"等作用,但本发明中并不 限定不溶水性微粒化合物及阳离子性化合物的效果及使用目的。
[0265] 本发明的制造方法中所必须添加的添加剂乃至液体渗透性提高剂优选选自不溶 水性无机微粒和多价阳离子性化合物(阳离子性高分子化合物或水溶性的含多价金属阳 离子的化合物)。在本说明书中,"水溶性"化合物是指,相对于25°C水IOOg的溶解量为Ig 以上、进而5g以上的化合物。"不溶水性"化合物是指相对于25°C水IOOg的溶解量低于lg、 进而低于0. 5g、进而低于0,1g的化合物。
[0266] 在本发明中,所述有机表面交联剂通过共价键与吸水性树脂的官能基进行交联, 而本发明中的多价阳离子性化合物(阳离子性高分子化合物或水溶性的含多价金属阳离 子的化合物)通过离子键与吸水性树脂进行交联,或发挥立体间隔物或静电性间隔物的作 用,因此液体渗透性得以提高。
[0267] (无机微粒)
[0268] 所述无机微粒例如有: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、以及硼酸钙)、硅酸或其盐、粘土、硅藻土、沸石、膨润土、高岭土、水滑石、活性白土等 不溶水性微粒状无机粉体;乳酸钙、乳酸铝、金属肥皂(长链脂肪酸的多价金属盐)等有机 微粉。所述无机微粒的体积平均粒径优选为10 μπι以下,进而优选为1 μπι以下。
[0269] 所述无机微粒可以以粉体方式与吸水性树脂混合,也可以以水分散体(浆料、例 如胶质氧化硅)方式与吸水性树脂混合,还可以以分散到表面交联剂及表面交联剂水溶液 中的方式与吸水性树脂混合。
[0270] (阳离子性高分子化合物)
[0271] 阳离子性高分子化合物并无特别的限定,可以很好地使用美国专利5382610号、 美国专利 7098284 号、W02009/110645 号、W02009/041731 号、W02009/041727 号中记载的阳 离子性高分子化合物。在所述文献记载的化合物中,本发明中的阳离子性高分子化合物优 选是聚乙亚胺、聚乙烯胺、聚烯丙胺、二甲胺/氨/3-氯-1,2-环氧丙烷缩合物。
[0272] 关于所述阳离子性高分子化合物的分子量,其重均分子量优选为1000? 5000000,进而优选为2000?1000000,进一步优选为10000?500000。
[0273] 从易于混合的观点来看,所述阳离子性高分子化合物优选为水溶性。在此,水溶性 是指相对于25°C的水IOOg的溶解量为Ig以上。
[0274] 所述阳离子性高分子化合物可以直接与吸水性树脂混合,也可以以溶液方式,特 别是以水溶液方式来混合,还可以使其溶解在表面交联剂或表面交联剂水溶液中后再与吸 水性树脂混合。
[0275] (水溶性的含多价金属阳离子的化合物)
[0276] 所述水溶性的含多价金属阳离子的化合物是指,含2价以上、优选3价以上的金属 阳离子的化合物。关于该3价以上的金属阳离子,可例举铝、锆、钛,其中优选铝。作为该水 溶性的含多价金属阳离子的化合物,可例举以下的多价金属化合物等:硫酸铝、氯化铝、氯 氧化锆、碳酸锆铵、碳酸锆钾、碳酸锆钾、硫酸锆、乙酸锆、硝酸锆等这些用作无机系表面交 联剂的多价金属无机盐;乙酸铝、乳酸铝、羟基氯化锆、三乙醇胺钛、钛内酯等多价金属有机 盐等。其中,优选含有多价铝阳离子的化合物。
[0277] 这些化合物可以以粉体方式直接混合进吸水性树脂,也可以以溶液或分散液方 式,特别是以水溶液方式来混合,还可以使其溶解在表面交联剂或表面交联剂水溶液中来 与吸水性树脂混合。
[0278] 关于选自不溶水性微粒化合物及多价阳离子性化合物的添加剂乃至液体渗透性 提高剂的用量,相对于待被添加该添加剂乃至液体渗透性提高剂的吸水性树脂100质量 份,该添加剂乃至液体渗透性提高剂优选为0. 001?5质量份,更优选为0. 01?2质量份, 进而优选为〇. 01?1质量份。这里,若是添加水溶性的含多价金属阳离子的化合物,则上 述质量份是指换算成多价金属阳离子量后的值(例如,若为硫酸铝,则指以Al 3+的量所算定 的值)。
[0279] 在本发明的制造方法中,可以多次添加水溶性的含多价金属阳离子的化合物。例 如,若添加2次水溶性的含多价金属阳离子的化合物,则这两次的添加比率(第1次/第2 次)为1/99?99/1,优选为10/90?90/10。若超过该范围,就与仅添加1次的方案几乎 无差别而缺乏多次添加的效果,因此欠佳。
[0280] 阳离子性高分子化合物等非金属性离子交联剂有时会在上述混合时引起粘着性, 因此优选在最后的加热处理之后添加。
[0281] 在混合水溶性的含多价金属阳离子的化合物时若要使用溶剂,则该溶剂优选是水 乃至交联剂水溶液,也可以根据需要而在水中并用亲水性有机溶剂(醇乃至聚乙二醇)和 界面活性剂,以提高分散性、溶解性、和混合性。使用的水的量可以根据添加剂的种类和添 加方法适当地决定,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,进一步为〇. 1?10质量份、〇. 5?5质量份。
[0282] 除上所述的液体渗透性提高剂以外,还优选国际公开2009/093708号册子记载的 水溶性聚硅氧烷、以及国际公开2008/108343号册子记载的1?3级胺化合物等。
[0283] (其他添加剂添加步骤)
[0284] 本步骤是为了给表面交联吸水性树脂赋予各种功能而添加其他添加剂的步骤,其 由一个或多个步骤构成。所述添加剂包括所述液体渗透性提高剂、除臭剂、香料、抗菌剂、发 泡剂、螯合剂、界面活性剂、着色防止剂、颜料、染料、肥料、氧化剂、还原剂等添加物,只要能 赋予功能或提高功能即可。此外,就可以向所述添加剂添加水来造粒,也可以向所述添加剂 添加水来制成溶剂、还可以在添加所述添加剂前对该添加剂进行干燥。
[0285] 这些添加物的使用比例为:低于表面交联吸水性树脂颗粒的10质量%,优选低于 5质量%,进而优选低于1质量%。此外,这些添加剂可以与所述表面交联步骤同时添加,也 可以另行添加。
[0286] (3)聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂粉末的物理性质
[0287] (3-1) AAP (加压下吸收倍率)
[0288] 作为所述聚合后的表面交联的一例达成手法,可以使吸水性树脂粉末在4. SkPa 加压下相对于0.9质量%氯化钠水溶液的吸收倍率(AAP)为15 (g/g)以上,优选17 (g/g) 以上,进而优选19 (g/g)以上。吸水性树脂粉末的AAP越高越好,但从与其他物理性质(如 SFC)的平衡性的观点来看,吸水性树脂粉末的AAP优选为40 (g/g)以下,进而优选35 (g/g) 以下,更优选30 (g/g)以下。吸水性树脂粉末的AAP能够通过表面交联、CRC以及液体渗透 性提高剂来控制。
[0289] (3-2) 0· 58psi PUP (加压下吸收倍率)
[0290] 作为所述聚合后的表面交联的一例达成手法,可以使吸水性树脂在4. 12kPa加压 下相对于人工尿水溶液的吸收倍率(PUP)为30 (g/g)以上,优选31 (g/g)以上,进而优选 32 (g/g)以上。PUP越高越好,但考虑到与其他物理性质(如SFC)的平衡性,本发明的吸水 性树脂的所述PUP优选为50 (g/g)以下,进而优选为45 (g/g)以下,更优选为40 (g/g)以下。 PUP可以通过表面交联、CRC以及液体渗透性提高剂来控制。
[0291] (3-3) CRC (无加压下吸收倍率)
[0292] 吸水性树脂的无加压下吸收倍率(CRC)为20 (g/g)以上,优选为23 (g/g)以上,进 而优选为25 (g/g)以上,特别优选为28 (g/g)以上。若无加压下吸收倍率较低,则在用于尿 布等卫生材料时的效率会较差。无加压下吸收倍率(CRC)越高越优选,但考虑到与其他物 理性质(例如SFC)间的平衡性,所述无加压下吸收倍率优选为60 (g/g)以下,进而优选为 50 (g/g)以下,更优选为35 (g/g)以下。CRC可以通过聚合步骤和/或表面交联步骤的交联 密度来控制。
[0293] (3-4) SFC (生理盐水导流性)
[0294] 所述生理盐水导流性(SFC)随卫生材料中的吸水性树脂组成物含有率(wt% )的 不同而不同,吸水性树脂组成物的含有率越高,就需要越高的生理盐水导流性(SFC)。同样 从与其他物理性质(例如CRC)间的平衡性的观点来看,SFC优选为1000 (XKTcm3 ^sec/ g)以下。SFC可以通过所述粒度和CRC、以及聚合时乃至表面交联时的交联密度(特别是表 面交联)来控制。
[0295] 作为所述聚合及聚合粒度控制后的表面交联的一例达成手法,可以使吸水性 树脂在加压下相对于液体的液体渗透性即0.69质量%生理盐水导流性(SFC)达到 10 (X 10 7Cm3 · sec/g)以上,优选 15 (X 10 7Cm3 · sec/g)以上,进而优选 20 (X
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