Порошковая водопоглощающая смола и поглощающее изделие

Порошковая водопоглощающая смола и поглощающее изделие

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к порошковой водопоглощающей смоле. Более конкретно, настоящее изобретение относится к порошковой водопоглощающей смоле, имеющей отличные характеристики.

Предшествующий уровень техники

В последние годы водопоглощающие смолы широко применяются в качестве компонентных материалов в гигиенических материалах (например, одноразовые полотенца, гигиенические салфетки, прокладки при недержании) с целью абсорбции водных жидкостей, таких как жидкости организма, водопоглощающими смолами.

Известные примеры указанных выше водопогпощающих смол включают: частично нейтрализованные и сшитые поли(акриловые кислоты); гидролизованные сополимеры крахмала с акрилонитрилом; нейтрализованные привитые сополимеры крахмала и акриловой кислоты; омыленные сополимеры винилацетата с эфиром акриловой кислоты; гидролизованные сополимеры акрилонитрила или акриламида или сшитые полимеры этих гидролизованных сополимеров; сшитая карбоксиметилцеллюлоза; сшитые сополимеры 2-акриламидо-2-метилпропансульфоновой кислоты (АМПС); сшитый поли(этиленоксид); сшитый поли(аллиламин) и сшитый полиэтиленимин.

Примеры свойств, которыми должны обладать вышеупомянутые водопоглощающие смолы, включают отличные характеристики при контактировании с водными жидкостями (например, жидкости организма), такие как: количество поглощенной воды; скорость абсорбции; проницаемость жидкости; прочность набухшего геля и сила всасывания воды из основных материалов, содержащих водные жидкости.

В соотношениях между этими характеристиками необязательно отмечаются положительные корреляции. Например, существует такая тенденция, что, когда абсорбционные характеристики без нагрузки становятся выше, эти характеристики под нагрузкой неблагоприятно ухудшаются.

Технологии, в которых сшиваются поверхностные слои водопоглощающих смол, которые названы технологиями сшивающей обработки на поверхности, известны для специалистов как способы для хорошо сбалансированного улучшения свойств водопоглощающих смол.

В качестве сшивающих агентов, применяемых для обработки сшиваемой поверхности, известны такие, как многоатомные спирты, полиглицидиловые простые эфиры, галоидэпоксидные соединения, полиальдегиды, полиамины и соли поливалентных металлов. В качестве способов сшивания поверхностных слоев водопоглощающих смол этими сшивающими агентами известны такие способы, как способ, в котором сшивающий агент, обрабатывающий поверхность, и водопоглощающая смола смешиваются вместе и затем нагреваются, в котором сшивающий агент, обрабатывающий поверхность, получают путем растворения сшивающего агента в воде и гидрофильном органическом растворителе (например, смотрите патентные документы 1-3 ниже); и способ, в котором водопоглощающая смола диспергируется в смешанном растворителе из воды и гидрофильного органического растворителя, и затем сшивающий агент добавляют в образовавшуюся дисперсию, для того чтобы осуществить взаимодействие (например, смотрите патентный документ 4 ниже).

С другой стороны, целесообразно проводить сшивающую обработку на поверхности без какого-либо гидрофильного органического растворителя, например, с точки зрения: проблем загрязнения окружающей среды, вызванного жидкими стоками и/или газовыми выбросами - отходами производства; и обстоятельствами применения, такими, которые существуют при использовании водопоглощающей смолы в гигиенических материалах, которые непосредственно контактируют с телом человека.

Однако, в случае получения водопоглощающей смолы с использованием воды в качестве единственного растворителя, без гидрофильного органического растворителя, при проведении сшивающей обработки на поверхности (например, смотрите патентный документ 5 ниже) существуют проблемы, заключающиеся в том, что свойства, в частности абсорбционные свойства водопоглощающей смолы, неблагоприятно ухудшаются по сравнению с процессом, в котором используется гидрофильный органический растворитель.

Более того, до настоящего времени были исследованы такие факторы, как условия получения собственно водопоглощающих смол и условия обработки их поверхности (в качестве последующей обработки), и было разработано или получено множество водопоглощающих смол, при этом уделялось внимание вышеупомянутым свойствам (например, количество поглощенной воды, скорость абсорбции, проницаемость жидкости, прочность геля, всасывающая сила). Однако с точки зрения практического применения для абсорбции выделений и крови (например, полотенцами) недавно было обнаружено, что существуют случаи, когда абсорбционные характеристики не могут быть использованы на желаемом высоком уровне просто за счет соответствия этим свойствам. Другими словами, что касается водопоглощающих смол, используемых в поглощающих изделиях для абсорбции выделений и крови, существуют проблемы, заключающиеся в том, что цели разработки или получения оптимальной водопоглощающей смолы пока не достигнуты.

[Патентный документ 1] JP-A-270948/2001 (Kokai)

[Патентный документ 2] JP-A-502221/1997 (Kohyo)

[Японский патент 3] Japanese Patent No. 3305718

[Патентный документ 4] JP-B-048521A986 (Kokoku)

[Патентный документ 5] JP-A-246403/1992 (Kokai)

Раскрытие изобретения

Задачи изобретения

Соответственно, задачей настоящего изобретения является разработка водопоглощающей смолы, в которой достигнут отличный баланс между абсорбционными характеристиками воды; для полноты раскрытия изобретения предоставлен способ, с помощью которого может быть получена водопоглощающая смола, имеющая отличные абсорбционные свойства, даже в отсутствие гидрофильного органического растворителя, или даже если его количество очень мало, при осуществлении сшивающей обработки на поверхности в способе получения водопоглощающей смолы.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение водопоглощающей смолы, оптимальной для поглощающих изделий, таких как полотенца.

Раскрытие сущности изобретения

Авторы настоящего изобретения провели детальное исследование, для того чтобы решить вышеупомянутые проблемы. В результате, авторы уделили внимание промежуточной стадии от конца работы по добавлению сшивающего агента, обрабатывающего поверхность, к порошку водопоглощающей смолы до начала работы при осуществлении нагревания в случае, когда технологическая линия получения водопоглощающей смолы включает стадию добавления сшивающего агента, обрабатывающего поверхность, к порошку водопоглощающей смолы и стадию нагревания образовавшейся смеси, для того чтобы тем самым провести сшивающую обработку на поверхности, в которой сшивающий агент, обрабатывающий поверхность, включает агент сшивания на поверхности и воду в качестве существенных компонентов, и в которой снижено содержание гидрофильного органического растворителя в сшивающем агенте, обрабатывающем поверхность. Затем авторы настоящего изобретения установили, что время, необходимое для этой промежуточной стадии, оказывает существенное влияние на абсорбционные свойства полученной водопоглощающей смолы. И затем авторы изобретения обнаружили, что вышеупомянутые проблемы могут быть разрешены путем регулирования вышеупомянутого времени до более короткого периода 5 минут, которое даже нельзя было предположить на основе принципов работы, которые до сих пор были известны из уровня техники.

Обычно в таких установках для получения водопоглощающей смолы различные реакторы и устройства для обработки связаны вместе промежуточными стадиями осуществления транспортировки и, в случае необходимости, хранения (например, смотрите вышеупомянутые патентные документы 1-3). Поскольку объем установок становится больше, также неизбежно увеличивается время, которое затрачивается на промежуточные стадии. Затем, в случае традиционных установок получения, имеющих общие масштабы производства (такие как производство в масштабе от десятков тысяч тонн до сотен тысяч тонн в год), является обычным, что промежуточные стадии спроектированы в таком масштабе, что время пребывания на этих стадиях может быть в диапазоне от десятков минут до нескольких часов.

Настоящее изобретение было завершено, когда при получении водопоглощающей смолы с отличными абсорбционными свойствами, с использованием сшивающего агента, обрабатывающего поверхность (который включает в качестве существенных компонентов сшивающий агент на поверхности и воду и в котором снижено содержание гидрофильного органического растворителя), была установлена важность фактора времени, которое затрачивается на промежуточные стадии от конца работы по добавлению сшивающего агента, обрабатывающего поверхность, к порошку водопоглощающей смолы, до начала работы при осуществлении нагревания и регулируется до очень короткого периода.

Согласно данным авторов настоящего изобретения, в отношении водопоглощающих смол, используемых в поглощающих изделиях, таких как полотенца, не говоря уже о том, что было известно из уровня техники, необходимо рассматривать элементы распределения размера частиц (т.е. средневзвешенный диаметр частиц и отношение частиц порошка, имеющих диаметр меньше 150 мкм) водопоглощающих смол. Однако, кроме того, также важно рассматривать два весьма новых параметра, а именно общая абсорбционная емкость и эффективность абсорбции под нагрузкой. В таком способе получения, как упомянутый выше, можно легко получить водопоглощающую смолу, которая, кроме того, что соответствует вышеупомянутым двум параметрам, в то же время удовлетворяет стандартам проектирования, которые установлены с учетом важности учета распределения диаметра частиц.

Таким образом, способ согласно настоящему изобретению для получения водопоглощающей смолы включает в себя:

стадию (1) полимеризации мономерного компонента, который включает ненасыщенный мономер, содержащий кислотную группу в качестве существенного компонента, для того чтобы получить таким образом гидрогелевый полимер;

стадию (2) сушки и измельчения образовавшегося гидрогелевого полимера, чтобы получить таким образом порошок водопоглощающей смолы;

стадию (3) добавления сшивающего агента, обрабатывающего поверхность, к порошку образовавшейся водопоглощающей смолы, в котором сшивающий агент, обрабатывающий поверхность, в качестве существенных компонентов включает агент сшивания поверхности и воду и имеет содержание гидрофильного органического растворителя от 0 до 10 мас.% относительно сшивающего агента, обрабатывающего поверхность; и

стадию (4) нагревания образовавшейся смеси, чтобы таким образом осуществить обработку сшивания поверхности;

в котором время от конца стадии (3) до начала стадии (4) находится в диапазоне 5 минут.

Кроме того, водопоглощающая смола согласно настоящему изобретению представляет собой водопоглощающую смолу, полученную по способу, который включает стадию полимеризации и сшивания мономерного компонента, содержащего акриловую кислоту и/или ее соль (нейтрализованный материал) в качестве основного компонента, с водопоглощающей смолой, который отличается тем, что: имеет средневзвешенный диаметр частиц от 300 до 600 мкм; включает частицы порошка, имеющие диаметр меньше, чем 150 мкм, в количестве от 0 до 10 мас.%, относительно водопоглощающей смолы; и обладает общей абсорбционной емкостью не менее чем 70 (г/г) и абсорбционной эффективностью не менее чем 70% под нагрузкой, в котором общая абсорбционная емкость и абсорбционная эффективность под нагрузкой определяются из следующих ниже уравнений, на основе данных, полученных при абсорбции водного раствора 0,90 мас.% хлорида натрия (при 25°С) в течение 1 часа:

общая абсорбционная емкость (г/г) = абсорбционной емкости (г/г) без нагрузки + абсорбционная емкость монослоя (г/г) под нагрузкой; и

абсорбционная эффективность (%) под нагрузкой = абсорбционной емкости монослоя (г/г) под нагрузкой 100/абсорбционная емкость (г/г) без нагрузки.

Кроме того, поглощающее изделие согласно настоящему изобретению представляет собой поглощающее изделие для абсорбции выделений и крови, которое содержит вышеупомянутую водопоглощающую смолу согласно настоящему изобретению.

Результаты изобретения

Настоящее изобретение может обеспечить порошковую водопоглощающую смолу, которая обладает отлично сбалансированными характеристиками абсорбции воды. В заявке описан также способ, с помощью которого может быть получена водопоглощающая смола, имеющая отличные абсорбционные свойства, даже без использования гидрофильного органического растворителя, или даже если его количество предельно снижено, при осуществлении сшивающей обработки на поверхности в способе получения водопоглощающей смолы. Кроме того, настоящее изобретение может обеспечить водопоглощающую смолу, которая оптимальна для поглощающих изделий, таких как полотенца.

Подробное описание изобретения

В дальнейшем приведено подробное описание настоящего изобретения. Однако объем настоящего изобретения не ограничивается этим описанием. Причем также могут быть осуществлены варианты, отличающиеся от следующих иллюстраций, в виде соответствующих модификаций следующих иллюстраций в пределах объема, без отклонения от замысла настоящего изобретения.

Согласно настоящему изобретению порошковая водопоглощающая смола может быть получена следующим способом и включает следующие стадии:

стадию (1) полимеризации мономерного компонента, который включает ненасыщенный мономер, содержащий кислотную группу в качестве существенного компонента, чтобы получить таким образом гидрогелевый полимер;

стадию (2) сушки и измельчения образовавшегося гидрогелевого полимера, чтобы получить таким образом порошок водопоглощающей смолы;

стадию (3) добавления сшивающего агента, обрабатывающего поверхность, к порошку образовавшейся водопоглощающей смолы, в котором сшивающий агент, обрабатывающий поверхность, в качестве существенных компонентов включает агент сшивания поверхности и воду и имеет содержание гидрофильного органического растворителя от 0 до 10 мас.% относительно сшивающего агента, обрабатывающего поверхность; и

стадию (4) нагревания образовавшейся смеси, чтобы таким образом осуществить сшивающую обработку поверхности.

Термин "водопоглощающая смола" в настоящем изобретении относится к сшитому полимеру, набухающему в воде и нерастворимому в воде, который может быть сформован в виде гидрогеля. Термин "набухающий в воде" означает, что полимер может абсорбировать воду в большом количестве, существенно не меньше, чем в 5 раз превышающем, предпочтительно в диапазоне от 50 до 1000 раз больше собственной массы в ионообменной воде. Термин "нерастворимый в воде" означает, что содержание несшитых, экстрагируемых в воде компонентов (содержание растворимого в воде полимера) (определенного в USP 6,187,872) в водопоглощающей смоле предпочтительно находится в диапазоне от 0 до 50 мас.%, более целесообразно от 0 до 25 мас.%, еще более целесообразно от 0 до 20 мас.%, в частности целесообразно от 0 до 15 мас.%, наиболее целесообразно от 0 до 10 мас.%, относительно водопоглощающей смолы.

Примеры набухающих в воде и нерастворимых в воде сшитых полимеров, которые составляют водопоглощающую смолу в настоящем изобретении, включают один, или два, или больше из таких, как: частично-нейтрализованные полимеры поли(акриловых кислот); гидролизованные привитые сополимеры крахмала и акрилонитрила; привитые сополимеры крахмала и акриловой кислоты; омыленные сополимеры винилацетата и эфира акриловой кислоты; гидролизованные сополимеры акрилонитрила или акриламида или сшитые полимеры этих гидролизованных сополимеров; модифицированные полимеры сшитых поливиниловых спиртов, содержащих карбоксильные группы; и сшитые сополимеры изобутилена и малеинового ангидрида. Однако предпочтительными являются частично-нейтрализованные полимеры поли(акриловых кислот), которые получены по способу, включающему стадии полимеризации и сшивания мономерного компонента, содержащего акриловую кислоту и/или ее соль (нейтрализованный материал), в качестве главного компонента.

Согласно настоящему изобретению в способе получения водопоглощающей смолы гидрогелевый полимер имеет кислотную группу и/или ее соль и целесообразно получается по способу, включающему стадии полимеризации мономерного компонента, включающего ненасыщенный мономер, содержащий кислотную группу, в качестве существенного компонента. В этой связи, ненасыщенный мономер, содержащий кислотную группу, кроме того, включает в себя мономер, который может содержать кислотную группу, полученную путем гидролиза после полимеризации (например, акрилонитрил). Однако предпочтительным является ненасыщенный мономер, содержащий кислотную группу, который уже содержит кислотную группу в ходе полимеризации.

В настоящем изобретении целесообразно, чтобы мономерный компонент включал акриловую кислоту или ее соль в качестве главного компонента.

В случае, когда мономерный компонент включает акриловую кислоту и/или ее соль в качестве главного компонента, совместно с ними могут быть использованы другие мономеры. Эти совместно используемые мономеры свободны от специальных ограничений, даже если их совместное использование допускает осуществление результатов настоящего изобретения. Однако примеры мономеров включают растворимые в воде или гидрофобные ненасыщенные мономеры, такие как: метакриловая кислота, (безводная) малеиновая кислота, фумаровая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, винилсульфоновая кислота, 2-(мет)акриламидо-2-метилпропан-сульфоновая кислота, (мет)акрилоксиалкансульфоновые кислоты, и их соли с щелочными металлами, и аммониевые соли; и N-винил-2-пирролидон, N-винилацетамид, (мет)акриламид, N-изопропил(мет)акриламид, N,N-диметил(мет)акриламид, 2-гидрокси-этил(мет)акрилат, метоксиполиэтиленгликоль-(мет)акрилат, полиэтиленгликоль-(мет)акрилат, изобутилен и лаурил(мет)акрилат.

В настоящем изобретении, когда используются мономеры, отличающиеся от акриловой кислоты и/или ее солей, отношение этих мономеров, отличающихся от акриловой кислоты и/или ее солей, к сумме акриловой кислоты и/или ее солей, используемых в качестве основного компонента, целесообразно находится в диапазоне от 0 до 30 мол.%, более целесообразно от 0 до 10 мол.%. Если вышеупомянутые мономеры, отличающиеся от акриловой кислоты и/или ее солей, используются в таком соотношении, тогда результаты настоящего изобретения являются достаточно реализованными, таким образом, абсорбционные характеристики образовавшейся водопоглощающей смолы становятся еще более усовершенствованными, и к тому же водопоглощающая смола может быть получена с еще меньшими затратами.

Согласно настоящему изобретению в способе получения водопоглощающей смолы гидрогелевый полимер имеет сшитую структуру. Эта сшитая структура может быть самосшивающегося типа, получаемая без какого-либо сшивающего агента, но предпочтительно сшитая структура образуется в результате сополимеризации или взаимодействия со сшивающим агентом (внутренним сшивающим агентом для водопоглощающих смол), имеющим, по меньшей мере, две полимеризующиеся ненасыщенные группы и/или, по меньшей мере, две реакционноспособные группы в молекуле.

Специальные примеры внутренних сшивающих агентов включают N,N'-метилен-бис(мет)акриламид, ди(мет)акрилат (поли)этиленгликоля, да(мет)акрилат (поли)пропиленгликоля, три(мет)акрилат триметилолпропана, три(мет)акрилат глицерина, акрилат-метакрилат глицерина, три(мет)акрилат триметилолпропана, модифицированного этиленоксидом, гекса(мет)акрилат пентаэритрита, триаллилцианурат, триаллилизоцианурат, триаллилфосфат, триаллиламин, поли(мет)аллилоксиалканы, простой эфир (поли)этиленгликоля и диглицидила, простой эфир глицерина и диглицидила, этиленгликоль, полиэтиленгликоль, пропиленгликоль, глицерин, пентаэритрит, этилендиамин, этиленкарбонат, пропиленкарбонат, полиэтиленимин и глицидил(мет)акрилат.

Внутренние сшивающие агенты могут быть использованы или соответственно индивидуально, или в подходящих сочетаниях друг с другом. Кроме того, внутренние сшивающие агенты могут быть добавлены в реакционную систему или в общей массе, или отдельно. В случае использования внутренних сшивающих агентов, для получения достаточно развитых результатов настоящего изобретения, целесообразно, чтобы в ходе полимеризации применялись соединения, имеющие, по меньшей мере, две ненасыщенные группы, способные полимеризоваться.

Количество этих используемых внутренних сшивающих агентов целесообразно находится в диапазоне от 0,001 до 2 мол.%, более целесообразно от 0,005 до 0,5 мол.%, еще более целесообразно от 0,01 до 0,2 мол.%, в частности целесообразно от 0,03 до 0,15 мол.%, относительно вышеупомянутого мономерного компонента (за исключением сшивающих агентов). В случае, когда количество используемых вышеупомянутых внутренних сшивающих агентов составляет меньше, чем 0,001 мол.%, или больше, чем 2 мол.%, появляется недостаток, заключающийся в том, что существует вероятность того, что результаты настоящего изобретения могут не реализоваться в достаточной степени, и таким образом, существует вероятность того, что образовавшаяся водопоглощающая смола может не обладать достаточными абсорбционными свойствами.

В случае, когда внутренний сшивающий агент используется для введения сшитой структуры внутрь полимера, достаточно добавлять внутренний сшивающий агент в реакционную смесь до полимеризации, в процессе или после полимеризации мономерного компонента, или после его нейтрализации.

Отсутствуют специальные ограничения на метод полимеризации мономерного компонента, для того чтобы получить гидрогелевый полимер в способе получения водопоглощающей смолы согласно настоящему изобретению. Примеры таких методов включают полимеризацию в водном растворе, суспензионную полимеризацию в обращенной фазе, полимеризацию в массе и полимеризацию с выпадением осадка. Однако с таких точек зрения, как эксплуатационные характеристики, легкость контроля полимеризации и абсорбционные свойства набухшего геля, целесообразно проводить полимеризацию в водном растворе или в обращенной фазе суспензионной полимеризации, когда мономерный компонент используется в виде водного раствора.

В случае, когда мономерный компонент используется в виде водного раствора, концентрация мономерного компонента в этом водном растворе (который в последующем может называться водным раствором мономера), зависит от температуры водного раствора, или типа мономерного компонента и поэтому специально не ограничивается. Однако целесообразно, чтобы эта концентрация находилась в диапазоне от 10 до 70 мас.%, более целесообразно от 20 до 60 мас.%, относительно водного раствора мономера. Кроме того, когда проводится вышеупомянутая полимеризация в водном растворе, в случае необходимости, могут быть к тому же совместно использованы растворители, отличающиеся от воды. Тип этого растворителя, который используется совместно, специально не ограничивается.

Суспензионная полимеризация в обращенной фазе представляет собой способ полимеризации, в котором водный раствор мономера суспендируется в гидрофобном органическом растворителе, и такой способ полимеризации раскрыт, например, в таких патентах США, как USP 4,093,776, USP 4,367,323, USP 4,446,261, USP 4,683,274 и USP 5,244,735. Полимеризация в водном растворе представляет собой способ полимеризации, в котором раствор водного мономера полимеризуется без какого-либо диспергирующего растворителя, и такой способ полимеризации раскрыт, например, в таких патентах США, как USP 4,625,001, USP 4,873,299, USP 4,286,082, USP 4,973,632, USP 4,985,518, USP 5,124,416, USP 5,250,640, USP 5,264,495, USP 5,145,906 и USP 5,380,808; и в Европатентах, таких как ЕР 0811636, ЕР 0955086 и ЕР 0922717. Кроме того, в настоящем изобретении могут быть использованы в качестве мономерных компонентов и инициаторов такие, которые приведены в примерах указанных способов полимеризации.

В случае инициирования вышеупомянутой полимеризации могут быть использованы, например, следующие агенты: инициаторы радикальной полимеризации, такие как персульфат калия, персульфат аммония, персульфат натрия, трет-бутилгидропероксид, пероксид водорода и дигидрохлорид 2,2'-азобис(2-амидинопропана); и фотоинициаторы, такие как 2-гидрокси-2-метил-1-фенилпропан-1-он. С такой точки зрения, как свойства образовавшейся водопоглощающей смолы, количество используемого инициатора полимеризации целесообразно находится в диапазоне от 0,001 до 2 мол.% (относительно всего мономерного компонента), более целесообразно от 0,01 до 0,1 мол.% (относительно всего мономерного компонента).

Таким образом, получают гидрогелевый полимер на стадии вышеупомянутой полимеризации мономерного компонента, включающего в качестве существенного компонента ненасыщенный мономер, содержащий кислотную группу.

После измельчения на мелкие куски, в случае необходимости, гидрогелевый полимер, полученный способом вышеупомянутой полимеризации, сушат и измельчают. Измельчение может быть осуществлено до сушки, в процессе или после сушки. Целесообразно, гидрогелевый полимер измельчают после сушки.

В настоящем изобретении, целесообразно, осуществляют сушку гидрогелевого полимера, который является дисперсным (например, имеет средневзвешенный диаметр частиц не больше, чем 2 см, целесообразно не больше, чем 1 см, более целесообразно не больше, чем 5 мм). Что качается способов разделения гидрогелевого полимера на куски, для того чтобы получить частицы настоящего изобретения, могут быть использованы такие устройства, как месильные машины, в ходе полимеризации, или разделение на мелкие куски может быть осуществлено отдельно, после полимеризации. Разделение на мелкие куски в ходе полимеризации и разделение на мелкие куски после полимеризации могут быть осуществлены совместно. В этой связи, в случае, когда гидрогелевый полимер не высушен в виде частиц, например в случае, когда гидрогелевый полимер высушен в виде пленки, существует вероятность того, что свойства образовавшегося продукта могут ухудшиться и что размер образовавшихся частиц может отклоняться от оптимального.

Что касается диаметра частиц гидрогелевого полимера до сушки, то средневзвешенный диаметр частиц целесообразно находится в диапазоне от 45 до 4000 мкм, более целесообразно от 50 до 2000 мкм, еще более целесообразно от 100 до 1500 мкм, в частности целесообразно от 200 до 1000 мкм, с точки зрения производительности сушки и свойств. В этой связи, в случае, когда средневзвешенный диаметр частиц гидрогелевого полимера отклоняется от вышеупомянутого диапазона, существует вероятность таких последствий для образовавшейся водопоглощающей смолы, как ухудшение абсорбционной емкости по воде и увеличение содержания экстрагируемых в воде компонентов.

Примеры устройств, подходящих для разделения на мелкие куски, включают: месильные машины; машины для продольной резки с режущими пластинами; машины для поперечной резки с режущими пластинами; измельчающие машины с ножами резального барабана и мясорубки с заданным диаметром отверстий.

Согласно настоящему изобретению в способе получения водопоглощающей смолы гидрогелевый полимер обязательно подвергают сушке. В этой связи, термин "сушка" в настоящем изобретении относится к переводу вышеупомянутого гидрогелевого полимера в твердое состояние, в котором содержание твердого вещества (определяется как потери при сушке при 180°С в течение 3 часов) составляет не менее 80 мас.%, целесообразно не меньше, чем 85 мас.%, более целесообразно не меньше, чем 90 мас.%, в частности целесообразно не меньше, чем 93 мас.%, относительно высушенного полимера. В этой связи, в настоящем изобретении при сушке необязательно доводить полимер до содержания твердого вещества, равного 100 мас.% (нулевое содержание воды).

Способ сушки, который может быть использован в настоящем изобретении, специально не ограничен.

Например, может быть использован, по меньшей мере, один способ сушки из следующих ниже: сушка горячим воздухом; сушка в тонкой пленке в таких аппаратах, как барабанная сушилка; способы сушки при пониженном давлении; сушка с перемешиванием и сушка в кипящем слое. Не имеет особого значения, осуществляется ли сушка непрерывно или периодически. С точки зрения свойств продукта и производительности сушки, в настоящем изобретении целесообразно используется сушка горячим воздухом (в частности, непрерывная сушка горячим воздухом). Например, для этого может быть использована статическая сушка на ленте.

С точки зрения производительности сушки, может быть использована вышеупомянутая сушка горячим воздухом, например, если она проводится следующим образом: частицы гидрогелевого полимера располагаются на металлической сетке или на штампованном металлическом листе с перфорациями или прорезями, и затем пропускают горячий воздух в промежутки между слоями частиц геля в вертикальном или горизонтальном направлениях, предпочтительно в вертикальном направлении. Что касается диаметра отверстий металлической сетки или отверстий, например, в случае перфорированного листа или металлической сетки, если они представляют собой сквозные отверстия для воздуха, то целесообразно они имеют размер приблизительно от 0,1 до 5 мм, более целесообразно приблизительно от 0,2 до 2 мм. Кроме того, что касается наслоения геля на металлической сетке или перфорированном металле, это будет выполнено с точки зрения свойств после сушки, если частицы гидрогелевого полимера расположены слоем определенной толщины, целесообразно от 1 до 20 см, более целесообразно от 1,5 до 10 см, еще более целесообразно от 2 до 8 см.

При сушке вышеупомянутого гидрогелевого полимера температура сушки будет определена с точки зрения свойств и производительности, если она обычно устанавливается предпочтительно не ниже, чем 100°С, более целесообразно в диапазоне от 110 до 230°С, еще более целесообразно от 130 до 200°С, в частности целесообразно от 150 до 190°С. В этой связи, температура сушки определяется как температура материала или температура теплоносителя (например, горячего воздуха), но целесообразно определяется как температура теплоносителя. Кроме того, температура сушки в течение периода сушки может быть постоянной или может целесообразно изменяться в вышеупомянутом диапазоне температур во время сушки. Более того, когда проводится сушка горячим воздухом, точка росы горячего воздуха целесообразно находится в диапазоне от 40 до 100°С, более целесообразно от 50 до 90°С, еще более целесообразно от 60 до 85°С, с точки зрения свойств и термической эффективности.

В этой связи также следует отметить здесь, что после высушивания в виде слоя, дисперсный гидрогелевый полимер имеет тенденцию к образованию закупоривающегося высушенного материала, который потерял текучесть в результате агломерации между частицами вследствие высушивания. Такой закупоривающийся высушенный материал представляет собой агломерат частиц высушенного полимера, однако в нем имеются непрерывные промежутки и газовая проницаемость в блоках. Тем не менее, этот закупоривающийся высушенный материала теряет текучесть в результате агломерации, и поэтому его необходимо измельчать (дробить).

В настоящем изобретении гидрогелевый полимер сушат вышеупомянутым способом, а также дополнительно измельчают. Измельчение может быть осуществлено до сушки, в процессе или после сушки. Однако гидрогелевый полимер целесообразно измельчают после сушки и более целесообразно дополнительно сортируют после завершения измельчения.

В настоящем изобретении сушку и измельчение, и дополнительное сортирование, в случае необходимости, целесообразно проводят в режиме последовательности стадий, причем время от выхода из сушилки до входа в измельчающую машину целесообразно составляет в пределах 10 минут, более целесообразно в пределах 5 минут, еще более целесообразно в пределах 2 минут.

В настоящем изобретении на способ измельчения не накладываются специальные ограничения, если в нем высушенный полимер или агломерат (закупоривающийся материал) преобразуется в текучий порошок, целесообразно порошок, имеющий средневзвешенный диаметр частиц не больше, чем 2 мм. Например, может быть использован, по меньшей мере, один из способов, в котором осуществляется измельчение, такой как в измельчающей машине молоткового типа, вальцевальной измельчающей машине и в измельчающей машине струйного течения; и в опубликованных до сих пор различных способах измельчения, известных из уровня техники. Кроме того, в случае слабой агломерации в ходе сушки высушенный полимер может быть подвергнут вибрации, и в результате его сортируют, чтобы ослабить агломерацию полимера, таким образом проводится измельчение, даже если не используется специальная измельчающая машина.

В настоящем изобретении после вышеупомянутого измельчения, в случае необходимости, целесообразно проводится дополнительная классификация, для того чтобы удалить грубые частицы и мелкий порошок. Средневзвешенный диаметр частиц порошка водопоглощающей смолы, который получают вышеупомянутым способом, определяется в соответствии с задачей изобретения. Однако для того чтобы получить достаточно хороший результат в настоящем изобретении, порошок водопоглощающей смолы целесообразно имеет средневзвешенный диаметр частиц в диапазоне от 300 до 600 мкм, более целесообразно от 300 до 550 мкм, в частности целесообразно от 380 до 550 мкм. Кроме того, окончательно полученный порошок водопоглощающей смолы включает порошок, имеющий диаметр частиц меньше, чем 150 мкм, целесообразно в количестве от 0 до 10 мас.%, более целесообразно от 0 до 8 мас.%, еще более целесообразно от 0 до 5 мас.%, в частности целесообразно от 0 до 3 мас.%, относительно порошка водопоглощающей смолы. Кроме того, окончательно полученный порошок водопоглощающей смолы включает порошок, имеющий диаметр частиц меньше, чем 150 мкм, и имеющий диаметр частиц не меньше, чем 850 мкм, целесообразно в общем количестве от 0 до 15 мас.%, более целесообразно от 0 до 10 мас.%, еще более целесообразно от 0 до 5 мас.%, относительно порошка водопоглощающей смолы.

В частности, в настоящем изобретении целесообразно, чтобы порошок водопоглощающей смолы имел средневзвешенный диаметр частиц от 300 до 600 мкм и включал порошок, имеющий диаметр частиц меньше, чем 150 мкм, целесообразно в количестве от 0 до 10 мас.%, более целесообразно от 0 до 5 мас.%, наиболее целесообразно от 0 до 3 мас.%, относительно водопоглощающей смолы.

Насыпная плотность порошка водопоглощающей смолы разнообразно изменяется с насыпной плотностью (г/см³), которая однозначно определяется составом мономера. Однако в случае, когда водопоглощающая смола представляет собой полиакрилат натрия, в частности полиакрилат натрия, имеющий степень нейтрализации от 50 до 90 мол.%, более конкретно полиакрилат натрия, имеющий степень нейтрализации от 60 до 80 мол.%, тогда обычная насыпная плотность целесообразно составляет не менее чем 0,63 г/см³, в частности целесообразно не менее чем 0,65 г/см³ (г/мл). В этой связи, насыпная плотность определяется по измерению в устройстве согласно стандарту Японии JIS K-3362. В настоящем изобретении путем измельчения порошок водопоглощающей смолы приобретает менее слоистую, более округленную и однородную форму, и поэтому его насыпная плотность имеет тенденцию к увеличению. Поэтому насыпная плотность целесообразно регулируется таким образом, что после измельчения она находится в диапазоне от 0,65 до 0,89 г/мл, более целесообразно от 0,67 до 0,88 г/мл, еще более целесообразно от 0,73 до 0,87 г/мл, наиболее целесообразно от 0,74 до 0,86 г/мл, еще более целесообразно от 0,75 до 0,85 г/мл. В случае, когда значение насыпной плотности порошка водопоглощающей смолы отклоняется от вышеупомянутого диапазона после измельчения, существует вероятность, что результаты настоящего изобретения могут оказаться недостаточно реализованными.

После вышеупомянутого измельчения будет целесообразно соответствующим образом рециркулировать крупные частицы (например, продукт крупнее 850 мкм) и мелкий порошок (например, продукт, проходящий сито 150 мкм), в зависимости от обстоятельств. Буде