聚丙烯酸（盐)系吸水剂的制造方法及其吸水剂技术

针对高物理性质(尤其是高渗液性及抗凝块(Anti-Caking)性)的吸水剂的制造技术、以及表面交联步骤易成为生产速度控制之关键的这一现状，本发明专利技术的目的在于提供一种可提高吸水剂生产性以及可减少表面交联剂残量(及提高吸水剂的抗凝块(Anti-Caking)性)的吸水剂制造方法。所述吸水剂制造方法为：使用选自多价金属阳离子内包化合物、不溶水性无机微粒、阳离子性高分子化合物中的添加剂，且将热处理体系内的温度控制成100～300℃且将露点控制成低于45℃来进行表面交联，尤其是利用烷撑碳酸酯化合物来进行表面交联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】聚丙烯酸（盐)系吸水剂的制造方法及其吸水剂
本专利技术涉及聚丙烯酸(盐)系吸水剂的制造方法及其吸水剂。更详细而言，本专利技术涉及供纸尿布、生理卫生巾、失禁护垫等卫生材料所用的吸水剂的制造方法、以及经该制造方法而得的吸水剂。
技术介绍
目前，在纸尿布、生理用卫生巾、失禁护垫等卫生材料中，为了吸收体液而广泛使用以吸水剂为构成材料的吸收体，该吸水剂以纸浆等亲水性纤维和丙烯酸(盐)等为主原料。近年，这些纸尿布及生理用卫生巾等卫生材料随着其高性能化和薄型化的发展，每片卫生材料中的吸水剂用量、以及吸水剂在由吸水剂和亲水性纤维等构成的整个吸收体中所占的含量也有增加倾向。即，业界正在研究少量使用毛体积比重低的亲水性纤维，而多量使用吸水性优越且毛体积比重大的吸水剂，由此提高吸收体中吸水剂的比率，从而在不降低吸水量的情况下实现卫生材料的薄型化。单纯从储藏液体的观点看是，这种降低亲水性纤维的比率且增加吸水剂含量的卫生材料是优选的，然而如果考虑其实际使用时的液体分散/扩散情况，反而存在问题。吸水剂因吸水而会变成柔软的凝胶状，从而吸水剂所占用的单位体积会增加，所以吸水后会引起凝胶结块现象，导致液体在卫生材料中的液体扩散性急剧下降。其结果是液体难以到达卫生材料的中心，导致离该中心较远的吸水剂无法持续有效发挥功能，且增加吸水剂含量所带来的效果无法充分表现出，从而卫生材料在实际使用条件下的吸收性能会大幅低于理论值。为了避开这类问题且维持吸收体的吸收特性，就必然地要限制亲水性纤维与吸水剂之间的比率，而这也使得卫生材料的薄型化达到了极限。关于卫生材料中凝胶结块现象的改善评价指标，目前所采用的指标例如有：表达加压下吸收特性的加压下吸收倍率(AbsorbencyAgainstPressure：AAP；或PerfromanceUnderPressure：PUP)、以及生理盐水导流性(SalineFlowConductivity，以下简称SFC；专利文献1)等。另外，关于能改善凝胶结块现象的公知技术，已知有通过表面处理来改变吸水剂内部和外部的交联密度的技术(专利文献2～21)。另外，将用作渗液性提升剂的无机微粒和多价金属盐等无机化合物、以及阳离子性高分子化合物与表面处理组合使用来改善吸水性能、尤其液体扩散性的这种技术尝试，也是早已公知的(专利文献22～35)。此外，对表面交联处理的反应环境进行控制的技术也是已知的(专利文献36～39)。然而，以上这些公知方法虽然能防止凝胶结块，但在实际制造中还存在如下等问题：(i)卫生材料中的液体扩散性、尤其生理盐水导流性(SalineFlowConductivity；以下也称“SFC”)及凝胶床透过性(GelBedPermeability；以下也称“GBP”)达不到期望的性能要求；(ii)即使SFC及GBP充分，也因表面交联反应速度慢而使得达到期望吸收倍率(CRC)的反应行进时间过长，因此无法以高生产性来制造吸水剂，而且所用的表面交联剂的残留物会留在吸水性树脂表面。即，本专利技术的第1课题在于伴随上述高性能化来提高生产性，尤其是提高工业规模上的生产性。吸水性树脂的生产中包含中和步骤、聚合步骤、干燥步骤、粉碎步骤、分级步骤、微粉回收步骤、表面交联步骤、造粒步骤、改性剂/添加剂步骤等许多步骤。尤其在工业式生产(尤其是运用水溶液聚合法的生产)中，是将这些步骤联合起来进行连续生产的。然而，在如下述专利文献1～39那样顺应于近年的高性能化(例如高渗液性)的技术中，表面交联步骤常常是生产速度控制的关键，因此至今所重视的是提高表面交联步骤的生产性(缩短反应时间)。另外，若反应时间太长，那么当进行庞大规模的连续生产(例如100kg/hr以上)时，会由于热反应器内的机械性负荷及反应器底面上的吸水性树脂自重负荷，而发生吸水性树脂微粉的增加问题。关于提高表面交联步骤的生产性(缩短反应时间)的方法，有减低中和率的方法(专利文献40)及提高反应温度的方法，但这些方法存在如下问题等：会引起获得的吸水剂的功能(物理性质)下降及变色，而且为避免吸水性树脂的热劣化(耐热性下降)，需要限制温度，且装置的加热能力也有限。另外，关于缩短反应时间的方法，有对表面交联剂进行增量的方法，但该方法存在因增量而导致原料费增加的问题以及表面交联剂的残留问题。本专利技术的第2课题是表面交联剂的残留问题。即，表面交联步骤中所用的表面交联剂及/或源自表面交联剂的副生成物会出现或残留。尤其是近年的卫生材料既要求薄型化，又要求增加每片中吸水剂的绝对量及密度，所以即便使用高安全性的原料，尽量减少未反应物及副生成物也是很重要的，因此业界期望能有效减少未反应物及副生成物的方法。关于减少表面交联剂的未反应物的方法，例如有以下的方法等：当表面交联剂为环氧化合物时，添加选自由饱和无机酸及有机酸组成的群族中的添加剂(专利文献41)；当表面交联剂为环氧化合物时，在特定条件下添加水等亲核剂或进行清洗(专利文献42)；若表面交联剂为选自由多元醇、烷撑碳酸酯、噁唑烷酮化合物、(多价)氧杂环丁烷化合物组成的群族中的交联剂，则在气流下对加热处理后的吸水性树脂粉末进行冷却处理，且同时利用气流将该吸水性树脂粉末中的至少一部分残留表面交联剂除去(专利文献43)；若表面交联剂为选自氨基醇、烷撑碳酸酯及多元醇的醇系化合物(但乙二醇除外)，则将加热处理中及/或加热处理后的吸水性树脂暴露在环境温度为60℃以上的气流中(专利文献44)。然而以上这些方法的问题在于，所增加的新步骤而会导致生产性的下降及吸水剂物理性质(抗凝胶结块性)的下降等。另外，随所用的表面交联剂的不同，效果有时会较低，尤其是若将与吸水性树脂的反应性不太高的多元醇化合物及氨基醇化合物用作表面交联剂，或使用会副生成这些化合物的表面交联剂，就找不出一种能有效降低残留表面交联剂的方法。此外，残留表面交联剂不仅从安全性观点看存在问题，有时还会引起吸湿时抗凝块(Anti-Caking)性的下降及粉体流动性的下降。例如，若使用烷撑碳酸酯化合物，有时就会副生成其分解物即多元醇(尤其是乙二醇)。为解决这个问题，本领域中还提出了专利文献45、46的方法。[现有技术文献]专利文献1：国际公开第95/26209号文本专利文献2：美国专利第6297319号说明书专利文献3：美国专利第6372852号说明书专利文献4：美国专利第6265488号说明书专利文献5：美国专利第6809158号说明书专利文献6：美国专利第4734478号说明书专利文献7：美国专利第4755562号说明书专利文献8：美国专利第4824901号说明书专利文献9：美国专利第6239230号说明书专利文献10：美国专利第6559239号说明书专利文献11：美国专利第6472478号说明书专利文献12：美国专利第6657015号说明书专利文献13：美国专利第5672633号说明书专利文献14：欧洲专利申请公开第0940149号说明书专利文献15：国际公开第2006/033477号文本专利文献16：美国专利第7201941号说明书专利文献17：美国专利第4783510号说明书专利文献18：欧洲专利第1824910号说明书专利文献19：国际公开第2002/100451号文本专利文献20：美国专利第56102本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚丙烯酸(盐)系吸水剂的制造方法，其具有添加表面交联剂的表面交联剂添加步骤、以及表面交联步骤，该制造方法的特征在于：与所述表面交联剂添加步骤同时地，及/或在所述表面交联步骤后进行添加渗液性提升剂的渗液性提升剂添加步骤；并且，所述表面交联步骤中所用的加热装置的加热部内的环境的最高温度为100～300℃且最低露点低于45℃。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.11 JP 2012-1999581.一种聚丙烯酸(盐)系吸水剂的制造方法，其具有添加表面交联剂的表面交联剂添加步骤、以及表面交联步骤，该制造方法的特征在于：与所述表面交联剂添加步骤同时地，及/或在所述表面交联步骤后进行添加渗液性提升剂的渗液性提升剂添加步骤；并且，所述表面交联步骤中所用的、用于加热吸水性树脂粉末的加热装置的加热部内的环境的最高温度为100～300℃且最低露点低于45℃并且在-30℃以上，所述露点通过利用蒸汽、干燥气、氮气、氦气、氩气、干燥空气和自所述吸水性树脂粉末所含的水分产生的水蒸汽来进行控制，所述加热装置具备将自被加热物发生的蒸汽排出的排气结构和/或供气机构；提供给加热装置/从加热装置排出的气流的流量为大于0但不超过10000Nm3/h或气体与待接受处理的吸水性树脂粉末量的比率为不超过3000Nm3/吨；提供给所述表面交联剂添加步骤的吸水性树脂粉末的温度为30℃～100℃，所述表面交联步骤中，吸水性树脂粉末被加热的最高温度为175℃～230℃。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述聚丙烯酸(盐)系吸水剂的制造步骤中具有微粉回收步骤。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述渗液性提升剂添加步骤中所用的渗液性提升剂是选自多价金属阳离子内包化合物、不溶水性无机微粒、阳离子性高分子化合物、水溶性聚硅氧烷、碳数8以上的含烷氧基的胺化合物中的至少1种。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：相对于吸水性树脂粉末100质量份，所述渗液性提升剂的添加量为0.01～5质量份。5.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：将含有多价金属阳离子内包化合物的水溶液用作所述渗液性提升剂，该水溶液经过了加热。6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：将温度为30℃以上但低于100℃且露点为-100℃以上30℃以下的气体，导入所述加热部内。7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：所述气体是选自干燥空气、氮气、氦气、氩气、二氧化碳、蒸汽中的1种。8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述表面交联步骤中的加热处理时间为5～60分钟。9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在所述表面交联剂添加步骤中使用有机表面交联剂，该有机表面交联剂的添加量相对于吸水性树脂粉末100质量份为0.1～10质量份。10.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述表面交联剂包含选自多元醇化合物及/或氨基醇、烷撑碳酸酯、噁唑烷酮化合物、环氧化合物中的至少1种。11.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述表面交联剂包含烷撑碳酸酯或烷撑碳酸酯水溶液，该烷撑碳酸酯或烷撑碳酸酯水溶液在经过了加热的状态下使用。12.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在所述表面交联剂添加步骤中，添加作为表面交联剂的含多种有机表面交联剂的复合有机表面交联剂。13.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在调配所述复合有机表面交联剂时，用科里奥利式质量流量计来控制混合比。14.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在所述表面交联剂添加步骤中，使用水分量被调整成相对于吸水性树脂粉末100质量份为1～10质量份的表面交联剂溶液。15.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述表面交联步骤的在前步骤及/或在后步骤包括：将吸水性树脂粉末中所含的小于150μm的颗粒控制成低于5％的步骤、及/或将以标准筛分级方式规定的重均粒径控制成200μm以上600μm以下的步骤。16.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：具有表面活性剂添加步骤。17.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：所述表面交联步骤中所用的加热装置是具备连续搅拌机构的加热装置。18.一种吸水剂，其是通过权利要求1所述的制造方法而得的。19.根据权利要求18所述的吸水剂，其在4.8kPa加压下相对于0.9重量％氯化钠水溶液的吸收倍率(AAP)为15(g/g)以上。20.根据权利要求18所述的吸水剂，其在4.8kPa加压下相对于0.9重量％氯化钠水溶液的吸收倍率(AAP)为17(g/g)以上。21.根据权利要求18所述的吸水剂，其在4.8kPa加压下相对于0.9重量％氯化钠水溶液的吸收倍率(AAP)为19(g/g)以上。22.根据权利要求18所述的吸水剂，其在4.8kPa加压下相对于0.9重...

【专利技术属性】
技术研发人员：木村一树，渡边雄介，町田沙耶香，藤本拓，角永宪资，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：日本;JP