聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂及其制造方法_4

文档序号:8500713阅读:来源:国知局
添加效果就会下降,因此欠佳。
[0204] (水性液添加时的混合物及/或反应物(吸水性树脂粉末)的含水率)
[0205] 上述反应步骤中及/或反应步骤以后的步骤中,水性液添加时的混合物及/或反 应物(吸水性树脂粉末)的含水率优选被控制为2~15重量%,更优选为3~10重量%, 进而优选为4~8重量%。该含水率若超过15重量%,装置内部就可能发生凝露而发生吸 水性树脂粉末附着等不良情况,导致设备难以运作。
[0206] (水性液的添加量)
[0207] 上述反应步骤中及/或反应步骤以后的步骤中的水性液添加量优选相对于吸水 性树脂粉末为1~14重量%,更优选为3~12重量%。所述添加量若低于1重量%,就可 能获得不了微粉发生量低且耐损性优越的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂。另外,若所述添 加量超过14重量%,吸水性树脂中就可能易结块而导致难以运作。
[0208] (水性液的添加方法)
[0209] 本发明中,在反应步骤中及/或反应步骤以后的步骤中,以该步骤的环境露点及 吸水性树脂粉末(混合物及/或反应物)温度均落入上述范围的状态,将上述水性液添加 给吸水性树脂粉末即可。其中既可运用连续式装置,也可运用分批式(批次式)装置。
[0210] 反应步骤中及/或反应步骤以后的步骤中所用的装置若是连续式装置,优选在自 该装置前端起的相当于该装置全长1/10~9/10的位置,更优选在自该装置前端起的相当 于该装置全长1/5~4/5的位置,将水性液添加给吸水性树脂粉末。另外,若是批次式装置, 那么可以按照与滞留时间(反应时间及冷却时间等)的比率来适当决定添加时机。具体而 言,可以在整个反应时间或整个混合时间(尤其是整个冷却时间)完成了 1/10~9/10的 时候,优选在完成了 1/5~4/5的时候,将水性液添加给吸水性树脂粉末。这里,所述"前 端"是指将吸水性树脂粉末提供给连续式装置时的提供地点,该装置可以是纵式,也可以是 横式。
[0211] 上述水性液的添加地点若位于上述1/10位置之前,水性液的添加效果就无法充 分发挥。另一方面,上述水性液的添加地点若位于上述9/10位置之后,吸水性树脂粉末 (混合物及/或反应物)的硬化就无法结束,而导致需要另设硬化步骤。如果省去硬化步 骤,后续步骤中就可能发生堵塞等不良情况,导致无法获得具有期望的物理性质的聚丙烯 酸(盐)系吸水性树脂颗粒,因此欠佳。这里,所述"硬化"是指水性液的扩散动作及吸水 性树脂粉末对水性液的吸收动作。
[0212] 此外,本发明中,水性液的添加既可在上述范围以内的单处进行,也可以在装置的 纵向或横向上的多处进行。还可以进而在反应步骤和冷却步骤这两方中添加水性液。
[0213] 另外,本发明中,于上述混合装置内添加水性液时,所用的添加装置并无特别限 定,但优选能将水性液以小范围(面积)均匀喷淋或喷雾的装置,更优选能喷雾的装置,例 如有面喷雾器、具备空心锥体喷雾图案或实心锥体喷雾图案的单流体式喷雾器或双流体式 喷雾器,更优选能进行狭窄区域喷雾的狭角喷雾器。
[0214] 另外,上述喷淋乃至喷雾可以在单处进行,也可以在多处同时进行或分开进行,还 可以将喷淋与喷雾并用。喷淋乃至喷雾可以从粉体表面的上方进行,也可以从下方进行。在 此,连续混合下的同时进行是指:从行进方向的侧面,同时从多处进行并列的喷雾或喷淋。 连续混合下的分开进行是指:从行进方向的上的多个地点,按照不同的时间轴进行直列式 的喷雾或喷淋。
[0215] 水性液进行喷雾时,喷雾的液滴大小并无特别限定,但优选液滴的体积平均粒径 为10~1000 μ m。上述液滴的大小若超过1000 μ m,获得的吸水性树脂的含水率就会不均 均,使得多量吸水后的吸水性树脂粉末结块而引起处理装置的堵塞,所以欠佳。另外,液滴 的大小若低于10 μ m,喷出的水性液雾就不能有效附着到吸水性树脂上,而是作为飞沫被排 到装置外,导致出现凝露水,所以欠佳。
[0216] 从以上的观点考虑,上述液滴大小更优选为50~500 μπι。这里,作为一般倾向,装 置内的气流若较缓,那么该液滴的大小较小也无妨。另外,若气流较急,那么为了防止液滴 作为飞沫被排除到处理体系外,就需要增大液滴。
[0217] (附着防止剂)
[0218] 本发明中,优选在添加上述水性液时,使该水性液不接触到吸水性树脂粉末以外 的部分。该水性液若有可能接触到例如反应装置内壁等这些除吸水性树脂粉末以外的部 分,则优选使水性液含有聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)等附着防止剂。
[0219] (添加剂)
[0220] 本发明中,为了使获得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒具备附加功能,可以在 上述水性液中溶解或分散如下的各种添加剂。这些添加剂并无特别限定,例如是选自除臭 剂、抗菌剂、着色防止剂、螯合剂、无机的一价盐或多价盐、酸性化合物、还原剂、碱性化合物 及表面活性剂、水不溶性无机微粒中的至少1种。其中,优选使用水溶性添加剂,更优选使 用选自螯合剂、除臭剂、多价金属盐、无机还原剂的水溶性添加剂。
[0221] 更具体而言,从防止获得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒的着色及劣化的观 点看,优选添加螯合剂。关于该螯合剂,本发明中可运用例如国际公布第2011/040530号的 "〔2〕螯合剂"栏目中披露的螯合剂及其用量。优选的螯合剂,可从水溶性非高分子型的氨 基多元羧酸或氨基多磷酸、及它们的盐(尤其是一价盐)中选择。
[0222] 另外,从防止获得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒的着色及劣化并减少残留 单体的观点,优选添加无机还原剂。关于该无机还原剂,本发明中可运用例如国际公布第 2011/040530号的"〔3〕无机还原剂"栏目中披露的无机还原剂及其用量。优选的无机还原 剂,可从水溶性的磷系还原剂或硫系还原剂中选择。
[0223] 再之,从提高获得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒的吸水速度(Vortex)、渗 液性(SFC)、吸湿时流动性的观点看,优选添加无机盐,尤其是添加多价金属盐及/或阳离 子性聚合物。关于该多价金属盐及/或阳离子性聚合物,本发明中可运用例如国际公布第 2011/040530号的"〔7〕多价金属盐及/或阳离子性聚合物"栏目中披露的多价金属盐及/ 或阳离子性聚合物以及其用量。优选的多价金属盐,可从有机酸铝或无机酸铝中选择。
[0224] 另外,关于水不溶性无机微粒,优选运用国际公布第2011/040530号的"〔5〕水不 溶性无机微粒"栏目中披露的水不溶性无机微粒。关于表面活性剂,优选运用国际公布第 2005/075070号中披露的表面活性剂。
[0225] 关于除臭剂,可使用合成的或天然的除臭剂,优选使用国际公布第2003/104349 号中披露的植物成分。具体可使用丹宁等多酚类。
[0226] 从减少获得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒中的残留单体的观点看,可以使 该吸水性树脂颗粒含有:亚硫酸氢钠(SBS)等亚硫酸盐;用来调节吸水速度的有机碱或无 机碱、有机酸或无机酸、一价金属盐或多价金属盐(例如硫酸铝);用来赋予除臭功能的除 臭剂;用来赋予美感的着色料;用来提高耐尿性的各种螯合剂等。
[0227] 各种添加剂在上述水性液中的总量浓度优选为0.01~50重量%,更优选为 0. 1~40重量%,进而优选为1~30重量%。另外,相对于吸水性树脂粉末的添加量可以 视目的及添加剂种类来适当决定,优选为Ippm~20重量%,更优选为IOppm~1重量%, 进而优选为20ppm~0· 5重量%。
[0228] (2-8)添加后的步骤(整粒步骤等)
[0229] 水性液的添加后,也可以对吸水性树脂另行地进行局部的加热或热干燥,以调整 水分及提高粉体流动性。通过硬化步骤及加热或热干燥,混入的水分便能渗透至吸水性树 脂内部,这能够提尚粉体流动性,因此有助于后续的制造步骤、储减、制品装填等。
[0230] 本发明中,通过在反应步骤中及/或反应步骤以后的步骤中添加水性液,水分可 渗透至吸水性树脂内部而使吸水性树脂富有粉体流动性,因此无需额外的硬化步骤,其结 果是能够实现工艺的简化,并抑制因工艺性损伤导致的物理性质下降。这里,关于上述粉体 流动性,优选ERT450. 2-02中规定的流动率(Flow Rate)为3(g/s)以上,更优选为5(g/s) 以上,进而优选为7 (g/s)以上。
[0231] 另外,在表面交联后以及水性液添加后,有时会产生凝聚物及粒度变化,因此也可 设置分级步骤和任意性的凝聚物碎解步骤(合称为整粒步骤)。经分级步骤而去除出来的 凝聚物(粗大颗粒)或微粉(尤其是低于150 ym的颗粒)可以废弃。也可以将粗大颗粒 提供给凝聚物碎解步骤,将微粉提供给微粉再利用步骤。
[0232] (2-9)其他步骤
[0233] 除以上所述的步骤外,还可视需要设置蒸发单体再利用步骤、造粒步骤、微粉再利 用步骤等。
[0234] 另外,也可在除上述"(2-7)水性液添加步骤"以外的步骤中,添加上述"(2-7)栏 目"的"(添加剂)"项目中所述的添加剂。进而还可以设置向吸水性树脂100重量份添加 0~3重量份、优选0~1重量份的纸浆及热塑性纤维等的步骤。
[0235] 〔3〕聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒的物理性质
[0236] 经本发明的制造方法而得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒若要用于卫生物 品、尤其纸尿布,那么优选将以下物理性质(一)~(五)中至少1种物理性质,更优选将 包括AAP在内的2种以上、进而3种以上的物理性质控制在期望的范围内。
[0237] 这里,所要控制的物理性质不仅有以下(一)~(五),还可例举FSC(自由溶胀倍 率)、PSD (粒度分布)、pH值、流动速度(Flow Rate)、毛体积比重(Density)等。
[0238] 本发明中优选运用能高度控制这些物理性质的制造方法,这些物理性质若未满足 下述的范围,有时就可能无法充分获得本发明的效果,或无法使每单片纸尿布中吸水性树 脂颗粒用量多的高浓度纸尿布充分发挥其性能。
[0239] 另外,可适当决定所要控制的物理性质及该物理性质的测定方法,但针对本发明 中制造的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒,可以适用上述EDANA中揭示的测定方法。
[0240] (一)含水率(及添加剂)
[0241] 经本发明的制造方法而得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒的含水率优选为 5~20重量%,更优选为5~18重量%,进而优选为5~15重量% (下限为6重量%,尤 其为7重量% )。通过将含水率控制在上述范围内,能获得微粉发生量低且耐冲击性优越的 聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒,还能提高生产性,因此优选。
[0242] 另外,本发明的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒优选不仅含水,还含上述(2-7) 栏目中所述的添加剂。添加剂的种类和用量可适当设定,具代表性的用量是上述(2-7)栏 目中所述的范围。
[0243] (二)无加压下吸水倍率(CRC)ERT441. 2_〇2
[0244] 经本发明的制造方法而得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒的相对于0. 9重 量%生理盐水的无加压下吸水倍率(CRC)优选为10 (g/g)以上,更优选为20 (g/g)以上,进 而优选为25(g/g)以上,尤其优选为27(g/g)以上,继而30(g/g)以上、35(g/g)以上。这 里,无加压下吸水倍率(CRC)越高越好,其上限值并无特别限定,但从与其他物理性质的均 衡性观点看,无加压下吸水倍率(CRC)优选为50 (g/g)以下,更优选为45 (g/g)以下,进而 优选为40(g/g)以下。可以在这些范围内选择CRC的上下限,例如可以取30~45(g/g)的 范围,进而取35~40 (g/g)的范围。
[0245] (三)加压下吸水倍率(AAP) ERT442. 2-02
[0246] 从防止纸尿布渗漏的观点看,经本发明的制造方法而得的聚丙烯酸(盐)系吸水 性树脂颗粒的相对于〇. 9重量%生理盐水的加压下吸水倍率(AAP)(负重2. 06kPa)优选为 20 (g/g)以上,更优选为22 (g/g)以上,进而优选为23 (g/g)以上、25 (g/g)以上、28 (g/g)以 上、30 (g/g)以上、31(g/g)以上。这里,加压下吸水倍率(AAP)越高越好,其上限值并无特别 限定,但从与其他物理性质的均衡性观点看,加压下吸水倍率(AAP)优选为40 (g/g)以下, 进而优选为35 (g/g)以下。可以在这些范围内选择AAP的上下限,例如可以取30~40 (g/ g)的范围,进而取31~35 (g/g)的范围。
[0247] (四)水可溶成分量(Ext) ERT470. 2-02
[0248] 经本发明的制造方法而得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒的水可溶成分量 (Ext)优选为35重量%以下,更优选为25重量%以下,进而优选为15重量%以下,尤其优 选为10重量%以下。水可溶成分量可通过前述的聚合条件(交联剂量等)及干燥条件(温 度)等来控制。
[0249] (五)残留单体 ERT410. 〇2_02
[0250] 经本发明的制造方法而得的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒中的残留单体量优 选为0~700ppm,更优选为0~600ppm,进而优选为0~500ppm。
[0251] (六)CRC与AAP间的均衡性
[0252] CRC+AAP也是越高越优选。CRC+AAP可以彡65(g/g),进而为68(g/g)以上、70(g/ g)以上。其上限值越高越优选,但考虑到与其他物理性质的均衡性,CRC+AAP取90 (g/g)以 下的范围,进而取85(g/g)以下的范围。
[0253] AAP与CRC的比率也越高越优选,可以为0. 7以上、0. 8以上(上限为I. 1)。
[0254] CRC -AAP的差越小越优选,优选为10 (g/g)以下、8 (g/g)以下、5 (g/g)以下、3 (g/ g)以下(下限值一般为-2 (g/g),进而为0 (g/g))。
[0255] (七)粒度及形状
[0256] 落入上述"(2-5)分级步骤"栏目所述的范围内的粒度,为优选的粒度。关于吸水 性树脂的形状,可以是球状颗粒或吸水性树脂造粒物,优选是具有较大的比表面积且吸水 速度高的无规破碎状物。所谓无规破碎状,指将凝胶乃至干燥物粉碎而得的无规则的粉碎 状,尤其指将干燥物粉碎而得的无规则的粉碎状。
[0257] (八)冲击导致的重均粒径下降率(%)及造粒带来的重均粒径上升率(% )
[0258] 本发明的吸水性树脂可以是造粒物,或可以包含造粒物。是否为造粒物,可通过 用电子显微镜等确认多个颗粒彼此间是否存在界面且是否彼此粘合,或根据粒度变化(D50 在水性液添加前后间有所上升,微粉有所减少)来确认。
[0259] 关于造粒的程度,可适当通过水性液的量及之后的整粒处理来决定,但需要遵照 专利文献17中的规程,使后述实施例中所述的因冲击导致的重均粒径(D50)下降率落入 0~30%的范围,优选落入5~25%的范围,更优优选落入5~20%的范围,进而优选落入 5~15%的范围。冲击导致的重均粒径(D50)下降率若大于30%,那么例如在制造尿布等 时,造粒颗粒会损坏,从而导致给尿布制造带来不良影响的吸水性树脂微粉出现增加,或导 致在制作吸收体时无法将吸水性树脂颗粒均匀分散到亲水性纤维间,或导致吸水性树脂颗 粒从吸收体掉落而无法将颗粒状吸水剂维持在期望的分量。
[0260] 另外,后述实施例中所述的造粒带来的重均粒径(D50)上升率需为5~50%的范 围,优选为5~40%的范围,更优选为5~30%的范围,进而优选为10~25%的范围。造 粒带来的重均粒径(D50)上升率若大于50%,就可能在连续运作上出现问题。而造粒带来 的重均粒径(D50)上升率若小于5%,就可能在后续的步骤中发生大量的微粉。
[0261] (九)优选的添加剂
[0262] 优选包含选自由除臭剂、抗菌剂、着色防止剂、螯合剂、无机盐、酸性化合物、还原 剂、碱性化合物及表面活性剂组成的群中的至少1种,进而优选包括螯合剂。
[0263] (十)通过本发明而获得的优选的吸水性树脂
[0264] 本发明提供具有尚含水率、尚CRC、尚AAP的新吸水性树脂。即,提供一种含水率为 5~20重量% (进而6~15重量% ),且CRC为30~45 (g/g)(进而35~40 (g/g)),且 AAP为30~40 (g/g)(进而31~35 (g/g)),且CRC+AAP彡65 (g/g)的表现出高物理性质的 聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂。
[0265] 〔4〕反应装置
[0266] 本发明的一特征在于对环境露点及吸水性树脂颗粒温度进行控制,从而能够在工 业规模上生产具高物理性质的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂颗粒。本发明还提供相应的反 应装置。
[0267] 本发明的吸水性树脂粉末的反应装置是具备了吸水性树脂粉末搅
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