專利名稱：吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法和吸水性樹脂的制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，特別是適于以工業(yè)規(guī)模制造物性良好的吸水性樹脂的吸水性樹脂表面交聯(lián)方法。本發(fā)明還涉及吸水性樹脂的制造方法，更詳細而言，是通過使用具有特定結(jié)構(gòu)的攪拌裝置實施改性步驟和/或冷卻步驟，從而制造粉塵量較少的高品質(zhì)吸水性樹脂的方法。
背景技術(shù)：
吸水性樹脂具有高吸水性，應用在制成紙尿布、衛(wèi)生巾、失禁墊等衛(wèi)生用品的材料，土壤保水劑，防水劑，防露劑，保鮮劑，溶劑脫水劑以及食品等的吸濕片(drip sheet)等中。這樣，由于吸水性樹脂在工業(yè)上具有廣泛用途，所以其需求不斷增加。
尤其在使用于紙尿布等衛(wèi)生用品中時，存在為了使產(chǎn)品變薄，而減少紙漿量并增加吸水性樹脂使用量的傾向，而且伴隨著尿布在世界范圍內(nèi)的普及，其需求正在不斷增加。
吸水性樹脂以往通過將親水性聚合物輕度交聯(lián)(通常在重合時進行交聯(lián))而賦予水不溶性和水膨潤性功能，且通常制成粉末狀粒子形態(tài)。作為吸水性樹脂，例如已知有聚丙烯酸部分中和物交聯(lián)體、淀粉-丙烯腈共聚物的水解物、淀粉-丙烯酸接枝聚合物的中和物、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物的皂化物、丙烯腈共聚物或丙烯酰胺共聚物的水解物或者它們的交聯(lián)體、羧甲基纖維素交聯(lián)體、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(AMPS)的共聚交聯(lián)體、聚氧化乙烯交聯(lián)體、聚烯丙胺交聯(lián)體、聚乙烯亞胺交聯(lián)體等。但是，近年來，隨著尿布性能的提高，對吸水性樹脂的功能性要求也漸漸提高，因此關于吸水性樹脂的制造方法，也進行有各種改良。例如，除了粉末內(nèi)部的交聯(lián)以外，通過將重合后的樹脂表面交聯(lián)(二次交聯(lián))，而使內(nèi)部和表面具有交聯(lián)密度梯度，改進吸水性樹脂的吸水速度或液體通透性、以及加壓下吸收倍率。
并且，在所述紙尿布等衛(wèi)生用品的用途中，為了使產(chǎn)品變薄，而需求加壓下的吸收倍率高的吸水性樹脂。通常，吸水性樹脂中粒徑小于等于150μm的粉塵含量越少越好。其原因在于，粉塵是在尿布等吸水性物品中形成堵塞而導致液體通透性降低的主要原因。這種粉塵不僅易于吸濕、導致尿布的制造步驟中形成堵塞，而且對于使用者而言，在安全衛(wèi)生方面也較差。
粉塵較少、且加壓下吸收倍率等優(yōu)異的吸水性樹脂的制造方法，存在如下所述的方法在經(jīng)干燥的吸水性樹脂粉末中添加交聯(lián)劑，一面進行粉碎一面將其表面附近交聯(lián)時，使用重均粒徑為200～1000μm的吸水性樹脂的粗粒子(專利文獻1)。在吸水性樹脂形成為較小粒徑的情況下，由于與水性液體接觸，吸水性樹脂會形成塊狀使吸收速度降低，所以，本發(fā)明中將進行表面交聯(lián)前的吸水性樹脂粉末的粒徑控制在較大的粗粒子，進而，一邊粉碎至少一部分的粒子，一邊將表面附近交聯(lián)，以此獲得粉塵較少且加壓時吸收倍率較高，加壓時顯示出液體通透性的吸水劑。
另外，還存在下述兩種吸水性樹脂的制造方法，一種是特征為對吸水性樹脂進行表面交聯(lián)時，使用水平攪拌干燥機、轉(zhuǎn)筒干燥機、圓盤干燥機、混合干燥機、流動層干燥機、通風干燥機和紅外線干燥機等，在90～250℃的溫度下完成交聯(lián)反應的吸水性樹脂的制造方法(專利文獻2)；另一種是特征為向通過篩分而制備成150～850μm的內(nèi)部交聯(lián)聚合物中添加表面交聯(lián)劑，并在槳葉混合機中加熱，進行表面交聯(lián)的吸水性樹脂的制造方法(專利文獻3)。
但是，在所述專利文獻1～3中所揭示的技術(shù)中，存在吸水性樹脂中殘留有大量粗粒子(吸水性樹脂結(jié)塊)的問題。如果所述粗粒子一直包含在吸水性樹脂中，則將破壞尿布等產(chǎn)品的舒適感，所以必須將其除去，但是為了將其除去，需要分級操作等復雜的步驟。而且，如果將經(jīng)過分級的粗粒子舍棄，則在經(jīng)濟性上不利。另一方面，如果粉碎所述粗粒子，則會產(chǎn)生粉塵。
因此，揭示有下述方法(專利文獻4)在對吸水性樹脂與含表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，使其完成表面交聯(lián)的步驟中，使用具有攪拌盤且所述攪拌盤上具備攪拌葉片的攪拌干燥裝置，或者攪拌盤與攪拌盤之間設置有粉碎裝置的攪拌干燥裝置，進行加熱，由此，可抑制粗粒子的產(chǎn)生并進行表面交聯(lián)。
而且，也揭示有如下吸水性樹脂的制造方法(專利文獻5)，所述吸水性樹脂的制造方法為使用具備攪拌盤的攪拌裝置，對吸水性樹脂進行表面交聯(lián)處理的方法，其特征在于，以在工業(yè)規(guī)模上充分發(fā)揮表面交聯(lián)的物性改進效果為目的，而使用具備攪拌盤的攪拌冷卻裝置，利用氣流將經(jīng)過加熱處理的吸水性樹脂攪拌并使之冷卻。
進而，專利文獻6中揭示有下述方法對于經(jīng)過單體聚合、加熱干燥、冷卻和粉碎等步驟后而獲得的吸水性樹脂粉末，進一步添加含有表面交聯(lián)劑等的水性液體，并進行加熱、干燥，從而進行表面交聯(lián)。
而且，專利文獻7中揭示有為了延緩游離水的吸收，而多次使經(jīng)過表面處理的吸水性樹脂受熱的方法。另外，專利文獻8中揭示有通過重復兩次將含表面處理劑的液體混合在吸水性樹脂中并進行加熱的步驟，可以提高加壓時的膨脹強度。
專利文獻1日本專利特開平11-302391號公報(平成11(1999)年11月2日公開))專利文獻2日本專利特開平4-214734號公報(平成4(1992)年8月5日公開)專利文獻3日本專利特表2002-515079號公報(平成14(2002)年5月21日公開)專利文獻4日本專利特開2004-352941號公報(平成16(2004)年12月16日公開)專利文獻5日本專利特開2004-300425號公報(平成16(2004)年10月28日公開)專利文獻6日本專利特開2002-121291號公報(平成14(2002)年4月23日公開)專利文獻7日本專利特表2003-503554號公報(平成15(2003)年1月28日公表)專利文獻8日本專利第2847113號(平成10(1998)年11月6日注冊，公表編號日本專利特表平9-502221號公報(平成9(1997)年3月4日公表))如所述專利文獻4、5中所揭示那樣，一直以來都認為，在通過表面處理而改進吸水性樹脂的功能性時，考慮到提高混合性方面，使用具備攪拌盤的攪拌干燥裝置或攪拌冷卻裝置等攪拌裝置較為有效。另一方面，已經(jīng)認識到如所述專利文獻4、5所揭示的技術(shù)那樣，在使用攪拌裝置時，在表面交聯(lián)處理中依然會產(chǎn)生大量粉塵的問題。當產(chǎn)生大量粉塵時，存在表面交聯(lián)層被破壞的傾向，所以也會對吸水性樹脂的物性帶來不良影響。
可以認為產(chǎn)生所述問題的原因在于，攪拌盤的形狀并不適合攪拌親水性交聯(lián)聚合物。即，在現(xiàn)有技術(shù)中，攪拌盤是為了提高混合性而使用的，其形狀是以提高混合性為目的而確定的，而從來都沒有為了抑制粉塵產(chǎn)生而使用攪拌盤的構(gòu)思。即，攪拌盤的形狀并非基于抑制粉塵產(chǎn)生的觀點而決定的。
例如，現(xiàn)有技術(shù)中所使用的攪拌盤存在下述問題因為攪拌盤的最大厚度與最小厚度的差較大，所以當其進入親水性交聯(lián)聚合物粉體中時，會對粉體施加過大壓力，使粉體被壓縮，結(jié)果導致粉體密度上升，在表面交聯(lián)處理時會對吸水性樹脂造成機械性損傷，其結(jié)果使粉塵量增大。
而且，除了要求吸水性樹脂具有高性能，為了滿足近年來對吸水性樹脂需求的日益增大，也產(chǎn)生了如何高效且不降低性能地批量生產(chǎn)吸水性樹脂的問題。但是，如所述專利文獻7和8所示那樣，提出了通過表面處理而改進功能性的方法，但是關于在擴大吸水性樹脂的生產(chǎn)規(guī)模時所擔憂的因具備攪拌翼的加熱處理裝置對吸水性樹脂的損傷等導致物性降低的問題，至今仍未從表面處理的觀點進行研究。
此處，作為增大吸水性樹脂生產(chǎn)量的方法，考慮有使用僅使現(xiàn)有加熱處理裝置變得大型化的加熱處理裝置的方法，但在僅僅大型化的裝置中，傳熱面積會相對于有效容積變小。因此，為了將吸水性樹脂的溫度保持在固定范圍內(nèi)，進行預期的表面交聯(lián)反應，必須延長吸水性樹脂在所述裝置內(nèi)的滯留時間。并且，如果進行表面交聯(lián)處理時，吸水性樹脂受攪拌盤攪拌的時間變長，那么相應地會對吸水性樹脂帶來機械性損傷。其結(jié)果是將產(chǎn)生粉塵量增加、吸水性樹脂的物性降低的問題。
即，一直都不存在使用何種攪拌裝置，便可抑制粉塵產(chǎn)生、制造出高性能吸水性樹脂的相關知識。
為了避免因裝置的大型化而產(chǎn)生粉塵，以及由此所引起的物性降低等問題，可以僅將多臺較小的加熱處理裝置并列排列。但是，當排列多臺加熱處理裝置時，前后的附帶裝置的數(shù)量和管道數(shù)量也隨之增加，所以將加大成本。并且，控制多臺加熱處理裝置將較為復雜，效率降低。
因此，要求研發(fā)出能夠以工業(yè)規(guī)模高效、大量地生產(chǎn)吸水性樹脂，且可維持其性能的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述問題研究而成的，其目的在于為了制造出粉塵量較少且具有良好物性的吸水性樹脂，而提供一種使用具有特定結(jié)構(gòu)的攪拌裝置實施改性步驟和/或冷卻步驟的吸水性樹脂的制造方法，以及為制造出粉塵量較少且具有良好物性的吸水性樹脂，而提供一種在擴大吸水性樹脂的生產(chǎn)規(guī)模時，縮短熱處理的處理時間的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法。
本發(fā)明人等在著眼于吸水性樹脂的表面交聯(lián)處理中所使用的攪拌裝置的結(jié)構(gòu)而進行致力研究后發(fā)現(xiàn)，通過使用具有特定結(jié)構(gòu)的攪拌裝置實施改性步驟和/或冷卻步驟，以及當進行吸水性樹脂的表面交聯(lián)時，將所述改性步驟中所包含的攪拌干燥步驟和表面交聯(lián)步驟作為不同步驟而實施，而使各步驟中的攪拌條件和溫度條件達到最優(yōu)化，所以可以縮短熱處理的處理時間，并且發(fā)現(xiàn)其結(jié)果可減少對吸水性樹脂的損傷，且可不降低生產(chǎn)量而制造出粉塵量較少的吸水性樹脂，進而完成本發(fā)明。
即，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括以下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用具有旋轉(zhuǎn)軸且所述旋轉(zhuǎn)軸具備多個攪拌盤的攪拌裝置進行，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌盤在以y-z平面截斷所述攪拌裝置的截面上，最大厚度對最小厚度之比小于等于5。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，由于使用最大厚度對最小厚度之比小于等于5的厚度比較均勻的多個攪拌盤，所以可以使作用于所述親水性交聯(lián)聚合物上的攪拌盤單位截面積的壓力變得非常小，故可以減小攪拌盤與所述親水性交聯(lián)聚合物之間產(chǎn)生的摩擦，因而可以減小所述親水性交聯(lián)聚合物受到的機械性損傷，并且可進行均勻攪拌。從而，可以制造出粉塵量較少的吸水性樹脂。
而且，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括以下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用具有旋轉(zhuǎn)軸的攪拌裝置而進行，所述旋轉(zhuǎn)軸具有多個攪拌盤且所述攪拌盤具備攪拌葉片，并當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌葉片在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的截面積占突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對所述攪拌盤而配置的其它攪拌盤的攪拌盤間面積的10％或10％以上且小于50％，所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷的截面上y方向上的長度為所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤的攪拌盤間距離的50％或50％以上。
在應用現(xiàn)有技術(shù)中所使用的攪拌干燥裝置和攪拌冷卻裝置時，存在下述問題，隨著持續(xù)攪拌所述親水性交聯(lián)聚合物，所述親水性交聯(lián)聚合物將被過度壓縮，使所述親水性交聯(lián)聚合物受到機械性損傷，導致產(chǎn)生粉塵，但根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，由于將設置在攪拌盤上的攪拌葉片的截面積和長度調(diào)整在所述范圍內(nèi)，所以不會過度地壓縮所述親水性交聯(lián)聚合物便可在懸浮狀態(tài)下進行攪拌，故可以防止親水性交聯(lián)聚合物結(jié)塊和受到擠壓，因此可將親水性交聯(lián)聚合物與水性溶液的混合物加以均勻攪拌，故可抑制粉塵的產(chǎn)生。
因此，可以制造出粉塵量較少的吸水性樹脂。而且，由于可以使所述親水性交聯(lián)聚合物難以受到壓力、減小所述親水性交聯(lián)聚合物的壓縮程度，所以可以使用較小的攪拌動力來攪拌所述親水性交聯(lián)聚合物，從而可以提高制造效率。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法包括如下三個步驟步驟(1)，將含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體混合，獲得濕潤混合物；步驟(2)，攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物；以及步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使其發(fā)生表面交聯(lián)反應，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可以通過篩孔為10mm的篩子，使用至少一臺或一臺以上的處理裝置分別實施所述步驟(2)和步驟(3)、將在所述步驟(2)中使用的處理裝置和在所述步驟(3)中使用的處理裝置串聯(lián)連接。
根據(jù)所述構(gòu)成，為了抑制處理所述濕潤混合物時產(chǎn)生的粒子凝聚，通過進行攪拌干燥，獲得的干燥粒子狀組合物成為流動性較好的粉體。因此，在進行所述表面交聯(lián)反應的步驟中，即便使用攪拌強度較弱或無攪拌翼的裝置，也可以使表面交聯(lián)達到預期的程度。因此，可以起到穩(wěn)定地制造物性良好的吸水性樹脂的效果。
為了解決所述問題，優(yōu)選的是，本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法包括下述三個步驟步驟(1)，將含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體混合，獲得濕潤混合物；步驟(2)，攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，以及步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使其發(fā)生表面交聯(lián)反應，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可通過篩孔為10mm的篩子，在一臺處理裝置內(nèi)實施所述步驟(2)和步驟(3)、且在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下實施所述步驟(2)和步驟(3)。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以對所述步驟(2)和所述步驟(3)設定與粉體性狀相適合的攪拌條件和溫度。其結(jié)果是，可以縮短熱處理的處理時間。因此，可發(fā)揮下述效果減少對吸水性樹脂的損傷，不降低生產(chǎn)量便可生產(chǎn)出物性良好的吸水性樹脂。
另外，通過在一臺處理裝置內(nèi)實施所述步驟(2)和所述步驟(3)，可以避免由于裝置數(shù)量的增加而導致的成本增加和占用空間擴大的問題。
而且，優(yōu)選的是，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括如下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)，且包含下述兩個步驟，步驟(2)，攪拌干燥所述混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，和步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使其發(fā)生表面交聯(lián)反應；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，并且所述步驟(2)、步驟(3)和冷卻步驟中至少有一個或一個以上的步驟是使用具有攪拌裝置的處理裝置來進行的，且所述裝置設置有具備多個攪拌盤的旋轉(zhuǎn)軸，并當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，所述攪拌盤的最大厚度與最小厚度之比小于等于5，所述混合物是通過步驟(1)制造的濕潤混合物，所述步驟(1)將具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液加以混合，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可通過篩孔為10mm的篩子，至少使用一臺或一臺以上的處理裝置分別實施所述步驟(2)和步驟(3)、且將在所述步驟(2)中使用的處理裝置和在步驟(3)中使用的所述處理裝置串聯(lián)連接。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以在所述步驟(2)、步驟(3)和冷卻步驟中的至少一個或一個以上的步驟中，使用具有旋轉(zhuǎn)軸的攪拌裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)軸具有所述形狀的攪拌盤。
因此，在所述改性步驟和/或冷卻步驟的實施過程中，可減小對所述親水性交聯(lián)聚合物造成的機械性損傷，且可進行均勻地攪拌。進而，在所述步驟(2)中，為了抑制處理所述濕潤混合物時所產(chǎn)生的粒子凝聚，通過進行攪拌干燥，所獲得的干燥粒子狀組合物成為流動性較好的粉體。并且，在所述步驟(3)中，即便使用攪拌強度較弱或無攪拌翼的裝置，也可以使表面交聯(lián)達到預期的程度。
其結(jié)果是，可以減少機械性損傷和縮短熱處理時間。
因此，可以高效地制造粉塵量較少且具有良好性質(zhì)的吸水性樹脂。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括如下的兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)，且包含下述兩個步驟，步驟(2)，攪拌干燥所述混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，和步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使其發(fā)生表面交聯(lián)反應；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，并且所述步驟(2)、步驟(3)和冷卻步驟中至少有一個或一個以上的步驟是使用具有攪拌裝置的處理裝置而進行的，所述攪拌裝置設置有具備多個攪拌盤且攪拌盤上具有攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)軸，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌葉片在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的截面積占突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積的10％或10％以上且小于50％，所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷的截面上y方向上的長度為所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離的50％或50％以上，所述混合物是通過步驟(1)所制造的濕潤混合物，所述步驟(1)將具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液加以混合，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可通過篩孔為10mm的篩子，至少使用一臺或一臺以上的處理裝置分別實施所述步驟(2)和步驟(3)、并將在所述步驟(2)中使用的所述處理裝置和在步驟(3)中使用的處理裝置串聯(lián)連接。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以在所述步驟(2)、步驟(3)和冷卻步驟中的至少一個或一個以上的步驟中，使用具有旋轉(zhuǎn)軸的攪拌裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)軸上設置有多個具備所述形狀攪拌葉片的攪拌盤。因此，在所述改性步驟和/或冷卻步驟的實施過程中，可將所述親水性交聯(lián)聚合物和/或所述吸水性樹脂以懸浮狀態(tài)進行均勻攪拌。進而，在所述步驟(2)中，為了抑制處理所述濕潤混合物時所產(chǎn)生的粒子凝聚，通過攪拌干燥，所得的干燥粒子狀組合物成為流動性較好的粉體。并且，在所述步驟(3)中，即便使用攪拌強度較弱或無攪拌翼的裝置，也可以使表面交聯(lián)達到預期程度。
其結(jié)果是，可以減小機械性損傷，使攪拌動力節(jié)能，縮短熱處理時間。因此，可以高效地制造粉塵量較少且具有良好性質(zhì)的吸水性樹脂。
還優(yōu)選的是，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括以下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟是使用設置有旋轉(zhuǎn)軸且旋轉(zhuǎn)軸上設置有多個攪拌盤的攪拌裝置實施的，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，所述攪拌盤的最大厚度對最小厚度之比小于等于5，所述混合物是通過步驟(1)所制造的濕潤混合物，所述步驟(1)將具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液混合，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，所述改性步驟包括如下兩個步驟步驟(2)，攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，和步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使其發(fā)生表面交聯(lián)反應，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可通過篩孔為10mm的篩子，使用一臺處理裝置實施所述步驟(2)和步驟(3)、且在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下實施所述步驟(2)和步驟(3)。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用具備旋轉(zhuǎn)軸的攪拌裝置進行，其中所述旋轉(zhuǎn)軸上設置有所述形狀的攪拌盤，可以使用一臺處理裝置實施所述改性步驟中所包含的所述步驟(2)和所述步驟(3)。另外，可以將所述步驟(2)和所述步驟(3)的相關攪拌條件和/或溫度條件設定為最適合于各自步驟的攪拌條件和/或溫度條件。
因此，在所述改性步驟和/或冷卻步驟的實施過程中，可減小對所述親水性交聯(lián)聚合物所造成的機械性損傷，并且進行均勻地攪拌。進而，可以將所述步驟(2)和所述步驟(3)設定為與粉體性狀相適應的攪拌條件和溫度。
其結(jié)果是，可以減小機械性損傷和縮短熱處理的處理時間。因此，可起到獲得物性良好的吸水性樹脂的效果。
而且，通過在一臺處理裝置內(nèi)實施所述步驟(2)和所述步驟(3)，可以避免裝置數(shù)量的增加而導致的成本增加和占用空間擴大等問題。
還優(yōu)選的是，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括以下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用具備攪拌裝置的處理裝置實施，其中所述攪拌裝置具有設置有多個攪拌盤且在攪拌盤上具備攪拌葉片的旋轉(zhuǎn)軸，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌葉片在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的截面積占突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積的10％或10％以上且小于50％，所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷的截面上y方向上的長度為所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離的50％或50％以上，所述混合物是通過步驟(1)制造的濕潤混合物，所述步驟(1)將具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液加以混合，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，所述改性步驟包括如下兩個步驟步驟(2)，攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，和步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使其發(fā)生表面交聯(lián)反應，在所述步驟(2)獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％以上的粒子可通過篩孔為10mm的篩子，在一臺處理裝置內(nèi)實施所述步驟(2)和步驟(3)、并在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下實施所述步驟(2)和步驟(3)。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，所述改性步驟和/或冷卻步驟可以使用具備攪拌裝置的處理裝置實施，其中所述攪拌裝置具有設置有多個攪拌盤的旋轉(zhuǎn)軸，而在攪拌盤上具有所述形狀的攪拌葉片，可以在一臺處理裝置中實施所述改性步驟中所包含的所述步驟(2)和所述步驟(3)。另外，可以將所述步驟(2)和所述步驟(3)相關的攪拌條件和/或溫度條件，分別設定為最適合于各自步驟的攪拌條件和/或溫度條件。
因此，在所述改性步驟和/或冷卻步驟的實施過程中，可以將所述親水性交聯(lián)聚合物和/或所述吸水性樹脂在懸浮狀態(tài)下進行均勻攪拌。進而，可以將所述步驟(2)和所述步驟(3)的攪拌條件和/或溫度條件設定為與粉體性狀相適宜的攪拌條件和/或溫度。
其結(jié)果是，可以減小機械性損傷，使攪拌動力節(jié)能，縮短熱處理時間。因此，可以高效地制造粉塵量較少且具有良好性質(zhì)的吸水性樹脂。
而且，通過在一臺處理裝置內(nèi)實施所述步驟(2)和所述步驟(3)，可以避免裝置數(shù)量的增加而導致的成本增加和占用空間擴大等問題。
本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點可根據(jù)以下所揭示的內(nèi)容獲得充分了解。而且，通過參照附圖的如下說明可了解本發(fā)明的優(yōu)勢。


圖1是表示本實施方式中所使用的攪拌裝置結(jié)構(gòu)的一個例示的截面圖。
圖2(A)是在使用楔形攪拌盤時，以y-z平面截斷攪拌裝置的截面圖，圖2(B)是使用楔形攪拌盤時，以x-z平面截斷攪拌裝置的截面圖。
圖3(A)是使用平面圓盤狀(扇形)攪拌盤時，以y-z平面截斷攪拌裝置的截面圖，圖3(B)是使用平面圓盤狀(扇形)攪拌盤時，以x-z平面截斷攪拌裝置的截面圖。
圖4是SFC測量裝置的概略圖。
圖5是和本實施方式所涉吸水性樹脂制造裝置的縱向剖面模圖。
1吸水性樹脂的制造裝置2第1處理裝置3第2處理裝置10 驅(qū)動裝置20 臥式滾桶30 供料口40、40′ 熱媒和冷媒入口45、45′ 熱媒和冷媒出口50 吸水性樹脂排出口70 旋轉(zhuǎn)軸80、80a、80b 攪拌盤90、90a、90b 攪拌葉片81 載氣導入口85 排氣口
100 攪拌裝置310 桶320 玻璃管330 鹽水340 L形管350 旋塞400 容器410 反應槽420、430 金屬網(wǎng)440 凝膠體450 玻璃過濾器460 活塞470 孔480 收集容器490 上皿天平具體實施方式
以下，就本發(fā)明的一個實施方式進行說明，但本發(fā)明并不限定于此。
<攪拌盤的厚度>
在本發(fā)明的一個實施方式中，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括以下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用設置有具備多個攪拌盤的旋轉(zhuǎn)軸的攪拌裝置而進行，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，所述攪拌盤的最大厚度對最小厚度之比小于等于5。
在本實施方式中，使用攪拌盤的厚度在規(guī)定范圍內(nèi)的攪拌裝置，實施改性步驟和/或冷卻步驟。
圖1是表示本實施方式中所使用的攪拌裝置100的一個結(jié)構(gòu)實例的截面圖。而且，本說明書中的攪拌盤與攪拌翼定義相同。
如圖1所示，攪拌裝置100具有驅(qū)動裝置10，臥式滾筒20，供料口30，熱媒和冷媒入口40、40′，熱媒和冷媒出口45、45′，吸水性樹脂排出口50和載氣導入口81，以及排氣口85，在臥式滾筒20內(nèi)部，在受到驅(qū)動裝置10的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸70上配置有攪拌盤80，攪拌盤80上配置有攪拌葉片90。
應說明的是，雖然圖1中在攪拌盤80上配置有攪拌葉片90，但在本實施方式中，攪拌盤80既可以具有攪拌葉片90也可以不具有攪拌葉片90。關于攪拌葉片的詳細內(nèi)容將在下文中說明。
關于攪拌盤80的形狀，只要能夠攪拌從供料口30供給到臥式滾筒20中的所述混合物，則并無特別限定。例如，既可以為圓盤狀，也可以為缺失了一部分的圓盤狀。而且，還也可以是將圓盤狀攪拌盤的一部分除去后所形成的扇形。從降低親水性交聯(lián)聚合物的粉體密度的觀點出發(fā)，優(yōu)選圓盤狀，尤其優(yōu)選平面圓盤狀。所謂“圓盤狀”是指在x-z平面上截斷攪拌盤而形成的截面形狀為圓形，但并非必須呈完全的圓形。所謂“平面圓盤狀”是指圓盤狀攪拌盤的表面為平面的狀態(tài)。而且，所謂“缺失了一部分的圓盤狀”是指在x-z平面上截斷攪拌盤而形成的截面形狀為圓形，且其中一部分呈缺失的狀態(tài)。所述的缺失部位并無特別限定，例如，可以為圓盤狀的外周，也可以為圓盤狀的內(nèi)部。在圓盤狀的內(nèi)部缺失的情況中，也包括例如缺失貫通攪拌盤而在攪拌盤上形成空孔的狀態(tài)。
在使用扇形攪拌盤的情況下，扇形的內(nèi)角優(yōu)選15～75°，更優(yōu)選30～60°。在小于15°和超過75°的情況下，抑制粉塵產(chǎn)生的效果將減弱。
圖2(A)表示在使用楔形的攪拌盤80a的情況下，以y-z平面截斷攪拌裝置100而形成的截面圖，圖2(B)表示在使用楔形的攪拌盤80a的情況下，以x-z平面截斷攪拌裝置100而形成的截面圖。
圖3(A)表示在使用平面圓盤狀(扇形)的攪拌盤80b的情況下，以y-z平面截斷攪拌裝置100而形成的截面圖，圖3(B)表示在使用平面圓盤狀(扇形)的攪拌盤80b的情況下，以x-z平面截斷攪拌裝置(攪拌機構(gòu))100而形成的截面圖。需要說明的是，圖2、圖3中僅顯示了攪拌盤80a、80b，旋轉(zhuǎn)軸70及攪拌葉片90a、90b，而省略了其它構(gòu)件。
在以y-z平面截斷所述攪拌裝置100而形成的截面上，攪拌盤80的最大厚度對最小厚度之比必須小于等于5。所謂最大厚度對最小厚度之比，是指在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，攪拌盤厚度的最大值與最小值之比。例如，在圖2(A)中，所述比可以用T1/T2加以表示，在圖3(A)中，所述比可以用T1′/T2′加以表示。
通過使最大厚度對最小厚度之比小于等于5，而使攪拌盤80的厚度變得比較均勻，因此可以使作用于所述親水性交聯(lián)聚合物上的攪拌盤80單位截面積的壓力變得非常小，故可以減小攪拌盤80與所述親水性交聯(lián)聚合物之間的摩擦。因此，可以減小對所述親水性交聯(lián)聚合物造成的機械性損傷，且可進行均勻攪拌，因此可以抑制粉塵的產(chǎn)生。只要所述最大厚度對最小厚度之比小于等于5，則并無特別限定，但優(yōu)選小于等于4，更優(yōu)選小于等于3，進一步優(yōu)選小于等于2，最優(yōu)選為1。而且，為了能夠較好地切入粉體層，攪拌盤80可在前端部上具有R。
到目前為止，例如專利文獻4那樣，揭示了使用有攪拌盤的攪拌裝置，但關于攪拌盤的厚度卻完全沒有進行研究，因此不能充分地抑制粉塵的產(chǎn)生。本發(fā)明是對最適合抑制粉塵量的攪拌盤厚度進行了致力研究后而完成的。
攪拌盤80的最大厚度對最小厚度之比越接近于1，那么最大厚度與最小厚度的差越小。即，由于攪拌盤80在以y-z平面截斷所述攪拌裝置100而形成的截面上的傾斜變小，所以在進行攪拌時，施加在所述親水性交聯(lián)聚合物上的壓力或摩擦力進一步減小，因此可以抑制粉塵產(chǎn)生。反之，當攪拌盤80的最大厚度對最小厚度之比大于5時，攪拌盤80的傾斜會變大，所以在進行攪拌時，施加在所述親水性交聯(lián)聚合物上的壓力或摩擦力會增大。其結(jié)果是所述親水性交聯(lián)聚合物將受到壓縮、粉體密度上升、粉體易于受到破壞，所以難以抑制粉塵產(chǎn)生。
為了充分攪拌所述親水性交聯(lián)聚合物、有效率地進行表面交聯(lián)，本發(fā)明中具備多個所述攪拌盤80。其中，攪拌盤80的數(shù)量只要為多個，則并無其它特別限定，且可以根據(jù)攪拌裝置(攪拌機構(gòu))100的大小和生產(chǎn)規(guī)模而適當設定所述數(shù)量。所述最大厚度對最小厚度之比在所有的攪拌盤中均必須小于等于5，如果所述比值小于等于5，那么各攪拌盤的厚度可以相同，也可以不同。
而且，攪拌盤80的大小，只要所述最大厚度對最小厚度之比小于等于5，則并無特別限定，可以根據(jù)攪拌裝置100的大小而適當設定攪拌盤80的大小。而且，攪拌盤的直徑優(yōu)選大于等于9.0cm，更優(yōu)選大于等于40cm，特別優(yōu)選大于等于60cm。
<攪拌葉片>
在本發(fā)明的一個實施方式中，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括以下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用具有旋轉(zhuǎn)軸的攪拌裝置進行，其中所述旋轉(zhuǎn)軸上設置有多個具有攪拌葉片的攪拌盤，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌葉片在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的截面積占突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積的10％或10％以上且小于50％，所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷而形成的截面上y方向上的長度為所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離的50％或50％以上。
所謂攪拌葉片是指固定在攪拌盤上的盤狀體。其材質(zhì)并無特別限定。到目前為止，如專利文獻4所示，雖然揭示有使用攪拌葉片的攪拌裝置，但關于用以抑制粉塵產(chǎn)生的攪拌葉片的形狀并未進行詳細的研究。例如，在專利文獻4中，也僅僅記載了攪拌葉片從攪拌盤上突出的寬度。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將攪拌葉片的面積和長度調(diào)整至最適合的范圍，可以使所述親水性交聯(lián)聚合物不會受到過度壓縮便可在懸浮狀態(tài)下攪拌，能夠防止親水性交聯(lián)聚合物結(jié)塊和受到擠壓，因此可以對親水性交聯(lián)聚合物進行均勻攪拌，并且可以抑制粉塵產(chǎn)生，從而完成本發(fā)明。
攪拌葉片在y-z平面上按照從攪拌盤上突出的方式配置在攪拌盤上。所謂“從攪拌盤上突出”，換句話說，是指在y-z平面上按照與攪拌盤相交而進行配置。例如，圖2(A)中，在y-z平面上，攪拌葉片90a按照與攪拌盤80a相交成直角的方式從攪拌盤上突出配置。例如圖3(A)中，在y-z平面上，攪拌葉片90b按照與攪拌盤80b相交成直角的方式從攪拌盤上突出配置。其中，圖2(A)、圖3(A)僅是例示，其角度并不限定為直角。
攪拌葉片只要在y-z平面上從攪拌盤上突出，則可以用與攪拌盤分開的構(gòu)件進行安裝。即，攪拌葉片可以由與攪拌盤分開的其它構(gòu)件構(gòu)成，且亦可連接在攪拌盤上。而且，只要不損害其性能，攪拌葉片也可以與攪拌盤一體成形。
關于攪拌葉片的形狀，只要所述截面積和所述長度在所述范圍內(nèi)，則并無其它特別限定。而且，對攪拌葉片的數(shù)量也并無特別限定，可以具備一片或一片以上。
所謂“相對于所述攪拌盤而配置的其它攪拌盤”是指在y方向上與突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤相鄰的其它攪拌盤。而且，所謂“突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積”(攪拌盤間的面積)，是指在y-z平面上這些攪拌盤所包圍的區(qū)域的面積。例如，在圖2(A)中，是指以T3×T4求出的面積，在圖3(A)中，是指以T3′×T4′求出的面積。
所述攪拌葉片的截面積占攪拌盤間面積的10％或10％以上且小于50％。但優(yōu)選10％或10％以上且小于40％，更優(yōu)選15％或15％以上且小于40％，最優(yōu)選20％或20％以上且小于40％。當所述攪拌葉片的截面積小于所述攪拌盤間面積的10％時，攪拌效率或粉體輸送性將變差，故不能改善親水性交聯(lián)聚合物的結(jié)塊，所以難以抑制粉塵產(chǎn)生。而且，在所述攪拌葉片的截面積為所述攪拌盤間面積的50％或50％以上時，則攪拌葉片過大，給動力輸送帶來負擔，導致攪拌速度降低，攪拌變得不均勻，在親水性交聯(lián)聚合物的層中產(chǎn)生不均勻，因此不優(yōu)選。
應說明的是，所述攪拌葉片從一個攪拌盤上突出即可，并非必須橫跨其它攪拌盤。但如圖3(A)所示，優(yōu)選在橫跨多個攪拌盤的所述攪拌葉片中，位于相鄰位置上的攪拌葉片之間在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上夾持所述旋轉(zhuǎn)軸而相互錯開配置或平行連接。所謂攪拌葉片的截面積是指攪拌盤間面積中的攪拌葉片的面積，作為其示例，例如可列舉在圖2(A)中以(T6×T5)÷2×4片所表示的面積、或者圖3(A)中以T6′×T5′所表示的面積。
由此，可以使攪拌葉片的截面積相對于攪拌盤間面積擴大、或加長攪拌葉片的長度。而且，使攪拌葉片牢固地固定在攪拌盤上。進而，為了提高粉體層的進展性，也可以任意設定其角度。因此，可以提高攪拌效率或者粉體輸送性，可以實施均勻的表面交聯(lián)。
所述的“橫跨多個攪拌盤”不僅包含如圖3(A)所示的橫跨兩個攪拌盤的情形，也包括橫跨三個或三個以上攪拌盤的情形。所述的“位于相鄰位置上的攪拌葉片”是指在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，在y方向上相鄰近的一個攪拌葉片和另一個攪拌葉片。
而且，所述的“在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，夾持所述旋轉(zhuǎn)軸而相互錯開配置”是指所述攪拌葉片彼此在y-z平面上夾持旋轉(zhuǎn)軸、在z方向上進行觀察時分別位于相反側(cè)。
所述“在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上平行地連接”是指配置兩片所述攪拌葉片使它們彼此在y-z平面上夾持旋轉(zhuǎn)軸、且具有傾斜角度。
另外，所述攪拌葉片可以在攪拌葉片連接于攪拌盤的范圍內(nèi)，在x-y平面內(nèi)和/或x-z平面內(nèi)和/或y-z平面內(nèi)，在以任意角度傾斜的狀態(tài)下進行安裝。所述傾斜角度是指所述任意的角度，但優(yōu)選0°或0°以上且小于45°，更優(yōu)選0.5°或0.5°以上且小于10°，進而更優(yōu)選1°或1°以上且小于7°，最優(yōu)選3°或3°以上且小于7°。
所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷而形成的截面上y方向上的長度占所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離的50％或50％以上，優(yōu)選80％或80％以上，最優(yōu)選100％。當攪拌葉片的所述長度小于攪拌盤間距離的50％時，將不能獲得用以攪拌親水性交聯(lián)聚合物與水性溶液的混合物的充分攪拌力，使樹脂的表面被不均勻地交聯(lián)，所以不適用于吸水性樹脂的攪拌裝置。
另一方面，所述攪拌葉片在y方向上的長度的上限并無特別限定，只要不會降低攪拌效率和粉體輸送性，即便攪拌葉片的所述長度超過攪拌盤間距離的100％也沒有關系。
所謂“所述攪拌葉片在y方向上的長度”，例如在圖2(A)中是指T5(T5÷2×2)所表示的長度，在圖3(A)中是指T5′所表示的長度。而且，所謂“所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離”，例如，在圖2(A)中是指T4所表示的長度，在圖3(A)中是指T4′所表示的長度。
并且，在工業(yè)規(guī)模下，“所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離”優(yōu)選大于等于5cm且小于等于40cm，更優(yōu)選大于等于10cm且小于等于40cm，進一步優(yōu)選大于等于10cm且小于等于30cm，特別優(yōu)選大于等于15cm且小于等于25cm。
在本實施方式中，通過將所述攪拌葉片的截面積和所述攪拌葉片在y方向上的長度設定在所述范圍內(nèi)，能夠不過度壓縮所述親水性交聯(lián)聚合物即可在懸浮狀態(tài)下進行攪拌，可以防止親水性交聯(lián)聚合物的結(jié)塊和受到擠壓，降低粉體密度，所以可以均勻地攪拌親水性交聯(lián)聚合物與水性溶液的混合物，抑制粉塵產(chǎn)生。
并且，在本發(fā)明的一實施方式中，優(yōu)選的是，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法將所述攪拌葉片的截面積和所述攪拌葉片在y方向上的長度設定在所述范圍內(nèi)，且將所述攪拌盤在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的最大厚度與最小厚度之比設為小于等于5。由此，由于將攪拌葉片的形狀和攪拌盤的厚度設定在最佳范圍內(nèi)，因此可以獲得較佳的抑制粉塵產(chǎn)生的效果。
<攪拌盤的樣態(tài)>
優(yōu)選所述攪拌盤還作為傳熱裝置發(fā)揮作用。如上所述，所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)是通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱而進行的，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團。在此情況下，作為加熱方法，只要可以均勻地對所述混合物進行加熱，則并無特別限定。例如，只要可以均勻地對所述混合物進行加熱，則可以使用蒸汽、熱媒油、電能和熱風等作為加熱手段。
但是，如上所述，本發(fā)明中由于攪拌盤的厚度得到控制、能夠進行均勻的攪拌，所以優(yōu)選所述攪拌盤兼作傳熱裝置。由此，可以均勻地對所述混合物進行加熱，可以使表面交聯(lián)反應均勻地進行。
作為所述攪拌盤兼作傳熱裝置的情形，可以舉出如下情形等，在所述攪拌盤內(nèi)部或表面設置可供熱媒循環(huán)的通路，并將熱媒導入所述通路中，將所述攪拌盤的表面用作傳熱面，再將所述表面的溫度設定為表面交聯(lián)所必需的溫度。對于熱媒的溫度，可以利用以往公知的溫度控制裝置，適當調(diào)整成表面交聯(lián)所必須的溫度即可。為了有效利用熱媒，還可以制成在旋轉(zhuǎn)軸上也設置所述通路、使熱媒在各攪拌盤中循環(huán)的構(gòu)成。而且，同樣地，也可以制成在攪拌葉片上也設置所述通路、以使熱媒能夠?qū)氲臉?gòu)成。
優(yōu)選所述攪拌盤還作為冷卻裝置發(fā)揮作用。當預期的表面交聯(lián)結(jié)束后，為了使表面交聯(lián)迅速結(jié)束，優(yōu)選立即使所述混合物均勻冷卻。在此情況下，作為冷卻裝置，只要是可以使所述混合物均勻地冷卻，則并無特別限定。例如，可以使用以往公知的冷卻機。作為冷媒，只要可以使所述混合物均勻地冷卻，則并無特別限定，可以使用水、冷水、風、通風、氣流等。
但是，如上所述，本發(fā)明中由于攪拌盤的厚度得到控制，攪拌能夠均勻地進行，所以優(yōu)選所述攪拌盤兼作冷卻裝置。由此，可以使所述混合物均勻地冷卻，并使表面交聯(lián)反應均勻地停止。
作為所述攪拌盤兼作冷卻裝置的情形，可以舉出如下情形等，在所述攪拌盤的內(nèi)部或表面設置可供例如水等冷媒進行循環(huán)的通路，并將冷媒導入所述通路中，將所述攪拌盤表面用作冷卻面，再將所述表面溫度設定為使表面交聯(lián)結(jié)束所必需的溫度。對于冷媒的溫度，可以使用以往公知的溫度控制裝置，適當調(diào)整為使表面交聯(lián)結(jié)束所必需的溫度。為了有效地利用冷媒，也可以制成在旋轉(zhuǎn)軸上也設置所述通路，使冷媒在各攪拌盤中進行循環(huán)。而且，同樣地，也可以制成在攪拌葉片上也設置所述通路，使冷媒能夠?qū)搿?br> 本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括下述步驟具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物(需說明的是，在本說明書中也稱為“吸水性樹脂前體”)的制造步驟(以下，也稱為“吸水性樹脂前體的制造步驟”)將所述聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液(以下稱為“水性溶液”)混合，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，獲得濕潤混合物的步驟(1)(以下，也稱為“濕潤混合物的制備步驟”)；攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物的步驟(2)(以下，也稱為“攪拌干燥步驟”)；對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使之發(fā)生表面交聯(lián)反應的步驟(3)(以下，也稱為“表面交聯(lián)步驟”)；以及使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻的“冷卻步驟”。
此處，本說明書中所使用的所謂“表面交聯(lián)方法”包括所述步驟(1)、所述步驟(2)和所述步驟(3)。而且，所謂改性步驟是指通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)的步驟，并且包括所述步驟(2)和所述步驟(3)。
下面，參照圖1和圖5，首先就本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法中的改性步驟和冷卻步驟進行說明，其后，就本發(fā)明的吸水性樹脂的整個制造方法進行說明。
(1.改性步驟)參照圖1說明所述改性步驟的一個實施方式。即，在攪拌裝置100中，經(jīng)過濕潤混合物的制備步驟后，由供料口30供給的親水性交聯(lián)聚合物與含有具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團的表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物，隨著攪拌盤80和設置在該攪拌盤上的攪拌葉片90的旋轉(zhuǎn)而懸浮，其中攪拌盤80隨著驅(qū)動裝置10的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，并且與內(nèi)置有熱媒的攪拌盤80相接觸，因此得以加熱、干燥(攪拌干燥步驟)。
所述混合物最初為濕潤的，但通過攪拌盤80攪拌、加熱后，親水性交聯(lián)聚合物被表面交聯(lián)(表面交聯(lián)步驟)。所述混合物一面在滾筒20內(nèi)移動，一面從供料口30移動至排出口50。加熱期間產(chǎn)生的水蒸氣，通過從載氣導入口81導入的少量空氣和惰性氣體等載氣，而在加熱攪拌層上方流動，并從排氣口85排出。連續(xù)供給的所述混合物，隨著攪拌盤80的旋轉(zhuǎn)而被混合、加熱。接著，移動到排出口50排出。
圖1中，安裝在攪拌裝置中的旋轉(zhuǎn)軸70的數(shù)量為一根，但是旋轉(zhuǎn)軸70的數(shù)量并無特別限定，考慮到相對于有效容積的攪拌效率，優(yōu)選旋轉(zhuǎn)軸70為多根。例如，在將多根旋轉(zhuǎn)軸70安裝在攪拌裝置上時，優(yōu)選在x-y平面上相互平行地進行安裝。在具有多根旋轉(zhuǎn)軸70的情況下，配置在不同旋轉(zhuǎn)軸70上的多個攪拌盤80可以相互重疊，也可以相互獨立并不重疊。
如圖1所示，熱媒和冷媒入口40以及熱媒和冷媒出口45被設置在中空的旋轉(zhuǎn)軸70的兩個末端上，所述熱媒在旋轉(zhuǎn)軸的中空部分中從熱媒和冷媒入口40向熱媒和冷媒出口45移動，同時也流入攪拌盤80內(nèi)，所以攪拌盤80的表面也被熱媒加熱。另外，可以將熱媒和冷媒的流動設定為相對于裝置內(nèi)的材料流動呈對流或順流的任意一種。圖1中，所述攪拌盤80由于導入了熱媒，其表面成為了傳熱面，但如上所述，并非必須為熱媒流入攪拌盤80中的構(gòu)造。另外，圖1中的箭頭表示攪拌盤80的旋轉(zhuǎn)方向。作為圖1所示的攪拌裝置100，例如可以使用多翼處理器(奈良機械制作所制造，NFP-1.6W)等。
吸水性樹脂是用途較為廣泛、生產(chǎn)需求量較大的通用樹脂。因此必須能夠在短時間內(nèi)均勻地加熱而完成表面交聯(lián)，并且能夠進行連續(xù)作業(yè)。所述混合物相對于攪拌裝置100內(nèi)容積的填充量并無特別限制，但優(yōu)選可適應一定量以上的大規(guī)模生產(chǎn)，尤其是適應連續(xù)生產(chǎn)的所述填充量。例如，將投入攪拌裝置100時的吸水性樹脂與含表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物質(zhì)量作為基準，優(yōu)選單位內(nèi)容積的填充量為150～700kg/m3，特別優(yōu)選200～600kg/m3。
對所述混合物進行攪拌并加熱，使親水性交聯(lián)聚合物進行表面交聯(lián)，由此可獲得吸水性樹脂。本說明書中，將結(jié)束了通過改性步驟進行的表面交聯(lián)的親水性交聯(lián)聚合物稱為吸水性樹脂。吸水性樹脂會因干燥而收縮，所以其在攪拌裝置內(nèi)的填充率會隨時間變化。如果所述填充率小于150kg/m3，則可能會造成粉末化。另一方面，如果所述填充率超過700kg/m3，則可能導致表面交聯(lián)不充分。
本實施方式中，所述混合物的混合時間，即裝置內(nèi)的滯留時間，可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸70的數(shù)量、攪拌盤80上是否安裝有攪拌葉片90、攪拌盤80是否有缺失部以及攪拌裝置100的內(nèi)容積等自由選擇，通常為10～120分鐘，優(yōu)選20～90分鐘。此滯留時間可以通過調(diào)整原料供給量而得到控制。
并且，對于攪拌盤80的轉(zhuǎn)數(shù)并無特別限定，但優(yōu)選2～40rpm，更優(yōu)選5～30rpm，并且可以根據(jù)滯留時間或是否產(chǎn)生凝聚物而適當選擇。
另外，參照圖5，就所述改性步驟的另外一個實施方式進行說明。即，如圖5所示，在本實施方式中，吸水性樹脂的制造裝置具備第1處理裝置2、第2處理裝置3。所述第1處理裝置2和第2處理裝置3分別包括驅(qū)動裝置10，臥式滾筒20，供料口30，熱媒入口40、40’，熱媒出口45、45’，吸水性樹脂排出口50，載氣導入口81以及排氣口85(參照圖5)。
應說明的是，所述第1處理裝置2和第2處理裝置3通過第1處理裝置2的吸水性樹脂排出口和第2處理裝置3的供料口連接。
圖5所示的吸水性樹脂制造裝置的工作過程如下所述從第1處理裝置2所具備的供料口30供給的包含吸水性樹脂前體和含表面交聯(lián)劑溶液的濕潤混合物(原料)，因攪拌盤80隨著驅(qū)動裝置10旋轉(zhuǎn)所進行的旋轉(zhuǎn)而懸浮，并與內(nèi)置有熱媒的攪拌盤80相接觸，由此被加熱、干燥。從供料口30投入的所述濕潤混合物最初為濕潤的，在滾筒20內(nèi)一邊穿過攪拌盤80的缺失部(未圖示)一邊移動到第2處理裝置3中。加熱期間產(chǎn)生的水蒸氣，通過從載氣導入口81導入的少量空氣和惰性氣體等載氣而在加熱攪拌層的上方流動，并從排氣口85排出。即使由于攪拌和加熱導致所述濕潤混合物彼此相結(jié)合并產(chǎn)生凝聚物，但通過所述攪拌盤80的旋轉(zhuǎn)，這種凝聚物也會被拆開。同樣地，連續(xù)供給的所述混合物，一面通過攪拌盤80的旋轉(zhuǎn)而得到混合、加熱，一面向第2處理裝置3中移動。
移動到第2處理裝置3后的干燥粒子狀組合物(粉末)，以與所述濕潤混合物在第1處理裝置2內(nèi)移動相同的方式移動。接著，最終將物性良好的吸水性樹脂從吸水性樹脂排出口50排出。
在圖5所示的實施方式中，所述第1處理裝置2和第2處理裝置3均為雙軸槽式攪拌干燥裝置，但作為其它的實施方式，所述第1處理裝置2和第2處理裝置3也可以使用其它以往公知的處理裝置和加熱處理裝置。例如，可以使用通常用于混合粉體的混合機作為所述處理裝置和加熱處理裝置。這些裝置在必須進行加熱的情況下，可以使熱源作用于處理裝置上。例如，存在通過使加壓水蒸氣、熱媒油等在熱媒循環(huán)裝置內(nèi)循環(huán)而進行加熱的方式，利用電熱絲、微波、電磁感應進行加熱等的方式。所述熱媒循環(huán)裝置、加熱裝置可以安裝在可安在處理裝置上的夾套、攪拌翼內(nèi)部等各種位置上?？梢愿鶕?jù)所使用的表面交聯(lián)劑的種類、加熱處理裝置的種類，適當設定熱源種類、熱源裝置的規(guī)格、熱源的設定溫度以及每一單位時間內(nèi)熱源的供給量。
通常，根據(jù)施加于粉體上的機械作用的種類對用于粉體的混合機加以分類，大致可以分為如下幾種被稱為容器旋轉(zhuǎn)式、攪拌翼內(nèi)置型容器旋轉(zhuǎn)式的，容器自身會旋轉(zhuǎn)、振動、擺動的混合機；容器為固定的，通過攪拌翼等進行混合的旋轉(zhuǎn)軸為水平型機械攪拌式和旋轉(zhuǎn)軸為垂直型機械攪拌式等稱作機械攪拌型的混合機；利用空氣，氣體進行攪拌的稱作流動攪拌式的混合機；以及利用重力流動和分流板或分流管將通路分割的混合機。另外，可以列舉出高速剪切式、沖擊式等。關于各類混合機的形式，容器旋轉(zhuǎn)式中有水平圓筒型、傾斜圓筒型、V型、雙圓錐型和連續(xù)V型等，攪拌翼內(nèi)置型容器旋轉(zhuǎn)式中有水平圓筒型、傾斜圓筒型、V型和雙圓錐型等，旋轉(zhuǎn)軸為水平型機械攪拌式中有帶式、螺旋式、槽式或葉式、槳葉式等，旋轉(zhuǎn)軸為垂直型機械攪拌式中有帶式、螺旋式、螺錐式、高速流動式、旋轉(zhuǎn)圓板式和研磨式等，流動攪拌式中有流動床式、旋流式和噴射泵式等。
這些機器的處理形式可以分為分批式和連續(xù)處理式，在本發(fā)明中并無特別限定?？梢允褂檬惺刍旌蠙C中符合要求的混合機，并且除以上例示的混合機以外，也可以使用可以達到本發(fā)明目的的混合機。
在其它實施方式中，所述第1處理裝置2和第2處理裝置3既可為不同種類的加熱處理裝置，也可以為種類相同的加熱處理裝置。而且，在其它實施方式中，當使用連接有三個或三個以上加熱處理裝置的吸水性樹脂的制造裝置的情況下，這些加熱處理裝置中可以進行各種組合，使一部分為相同的加熱處理裝置，而其它為種類不同的加熱處理裝置。
所述第1處理裝置2由于在攪拌干燥步驟中使用，所以優(yōu)選可進行強力攪拌的裝置。處理裝置的種類中，優(yōu)選例如以上例示中具備攪拌翼的處理裝置。例如，可以列舉奈良機械制作所制造的槳葉干燥機、奈良機械制作所制造的單軸槳葉式干燥機等。另一方面，第2處理裝置3由于在表面交聯(lián)步驟中使用，所以優(yōu)選使用攪拌強度弱于第1處理裝置2的處理裝置。對于處理裝置的種類而言，即便在以上例示中，如果加熱處理裝置具備攪拌翼，則優(yōu)選攪拌翼的形狀不會破壞由分散攪拌產(chǎn)生的均分的加熱處理裝置，而且，也可以使用不具有攪拌翼的加熱處理裝置。對于具備因攪拌造成的損傷少的攪拌翼的處理裝置而言，可以舉出奈良機械制作所制造的多翼處理機；對于不具有攪拌翼的處理裝置而言，可以舉出奈良機械制作所制造的塔式干燥機。
進而，對于本實施方式吸水性樹脂的圖5所示制造裝置而言，第2處理裝置3是配置有攪拌盤80的雙軸槽式攪拌干燥裝置，但在其它實施方式中，第2處理裝置3也可以是不具備所述攪拌盤80的干燥裝置。
對于圖5所示的吸水性樹脂制造裝置的攪拌翼形狀，并無特別限定，可以任意使用以往公知的攪拌翼形狀。例如，可以為在所述<攪拌盤的厚度>一項中說明的形狀。而且，為了高效率地進行如在<攪拌葉片>一項中說明的攪拌，可以在攪拌盤80上設置攪拌葉片90，但也可以不設置。
關于攪拌翼的形狀，在第1處理裝置2中，為了高效率地攪拌粉體，攪拌翼的形狀優(yōu)選為多軸，以便更有效攪拌微粒，另外優(yōu)選具備攪拌葉片的類型、攪拌翼對粉體的接觸面積較大的類型。在第2處理裝置3中，優(yōu)選垂直于軸的板狀攪拌翼，以便不會破壞粉體的均分。攪拌軸每一單位長度上攪拌翼的片數(shù)也取決于攪拌翼的形狀，但片數(shù)越多攪拌效率越高。
應說明的是，本說明書中的攪拌軸與旋轉(zhuǎn)軸定義相同。
并且，對攪拌翼的直徑并無特別限定，在第1處理裝置2中，由于必須進行強度高于第2處理裝置3的攪拌，所以當?shù)?處理裝置2的攪拌翼與第2處理裝置3的攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)相同時，優(yōu)選使第1處理裝置2的攪拌翼的直徑大于第2處理裝置3的攪拌翼的直徑。
而且，當使第1處理裝置2的攪拌翼與第2處理裝置3的攪拌翼的直徑相同時，優(yōu)選將第1處理裝置2的攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)設為大于第2處理裝置3的攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)。另外，優(yōu)選第1處理裝置2和第2處理裝置3的攪拌條件滿足所述條件，但對具體數(shù)值并無特別限定。
通常，對于第1處理裝置2而言，優(yōu)選攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)在5～300rpm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在10～300rpm的范圍內(nèi)，進一步優(yōu)選在20～300rpm的范圍內(nèi)。而且，優(yōu)選攪拌翼的圓周速度為0.15～10m/s，更優(yōu)選0.3～10m/s，進一步優(yōu)選0.5～10m/s。
對于第2處理裝置3而言，攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)優(yōu)選為0～30rpm，更優(yōu)選為0～20rpm，進一步更優(yōu)選為0～10rpm。而且，攪拌翼的圓周速度優(yōu)選小于等于2m/s，更優(yōu)選小于等于1m/s，進一步更優(yōu)選小于等于0.3m/s。
在圖5所示吸水性樹脂的制造裝置中，優(yōu)選排出口朝下傾斜。所述結(jié)構(gòu)中，排出時無須進行強行攪拌，所以可以減小對所制造的吸水性樹脂的損傷。所述朝下傾斜可以設在裝置內(nèi)部，但也可以通過在設置裝置時使裝置傾斜而實現(xiàn)。所述朝下傾斜通常為略微傾斜，所以即使在設置裝置時使裝置傾斜，對于裝置的運作或裝置的設置也不會存在影響。需要說明的是，并非必須形成所述朝下傾斜。尤其是，在具備傳送片的加熱處理裝置中有時也并非必須具有所述朝下傾斜。
如圖5所示，本實施方式的吸水性樹脂的制造裝置，吸水性樹脂排出口50是朝下的。根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，當輸送吸水性樹脂粉體時，由于可僅憑借重力朝下排出吸水性樹脂粉體，所以可以減小對制造的吸水性樹脂的損傷。
進進一步地，圖5所示的吸水性樹脂的制造裝置以分層方式連接有第1處理裝置2和第2處理裝置3。因此，從第1處理裝置2向第2處理裝置3輸送樹脂粉體時并不需要特殊的動力。
所述載氣導入口81和排氣口85是用來通過載氣進行通風的。對所述載氣并無特別限定，例如，可以列舉蒸氣、空氣、氮氣等。而且，對載氣的供給量并無特別限定，適當決定即可。進而，優(yōu)選對所述載氣加溫，以使加熱處理裝置內(nèi)的溫度不會下降。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，由于可有效地去除反應期間產(chǎn)生的水蒸氣，所以可以在短時間內(nèi)使吸水性樹脂干燥。
第1處理裝置2和/或第2處理裝置3可以具備對所述載氣進行減壓或加壓的裝置。進而，也可以具備對所述載氣進行加熱或冷卻的裝置。具體而言，第1處理裝置2和/或第2處理裝置3優(yōu)選可以在實際常壓(1.013×105Pa(1個大氣壓)±10％，優(yōu)選±5％，更優(yōu)選±1％)下，提供溫度為室溫附近(例如，0～50℃)的載氣(例如，空氣)。
需要說明的是，本實施方式中，具有所述載氣導入口81和排氣口85，但在其它實施方式中，也可以不具有所述載氣導入口81和排氣口85。
第2處理裝置3的加熱能力，優(yōu)選可以將從吸水性樹脂排出口50排出的吸水性樹脂粉粒加熱到180℃～250℃，更優(yōu)選，可以加熱到180℃～230℃，進而優(yōu)選可以加熱到190℃～210℃。由此，可以高效率地實施所述吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法中的表面交聯(lián)步驟。
(2.冷卻步驟)將經(jīng)表面交聯(lián)完成的親水性交聯(lián)聚合物(以下，也稱為“吸水性樹脂”)供給冷卻步驟。用以實施所述冷卻的裝置只要可以使所述混合物均勻冷卻，則并無特別限定。例如，可以使用能夠連接在攪拌裝置100上的以往公知的冷卻機。在冷卻步驟中，既可對所述吸水性樹脂進行攪拌，也可不進行攪拌，但從提高冷卻效率的觀點考慮，優(yōu)選進行攪拌。如所述那樣，作為冷媒并無特別限定，所以可以使用水、冷水和風等，并且優(yōu)選采用如攪拌裝置100那樣可以使冷媒在各攪拌盤80中循環(huán)的裝置。而且優(yōu)選的是，將經(jīng)過表面交聯(lián)處理的吸水性樹脂冷卻到室溫～100℃左右。冷卻步驟中所使用的冷卻機連接在攪拌裝置100上進行使用，用于在進行所述表面交聯(lián)后，冷卻經(jīng)過表面交聯(lián)的吸水性樹脂。
作為冷卻步驟的開始時間，優(yōu)選使表面交聯(lián)處理后從攪拌裝置100中取出的吸水性樹脂在1分鐘以內(nèi)、更優(yōu)選在30秒以內(nèi)冷卻。而且，從物性和生產(chǎn)性方面考慮，冷卻開始時吸水性樹脂的溫度優(yōu)選為150～250℃，冷卻后吸水性樹脂的溫度優(yōu)選為40℃～100℃，更優(yōu)選小于等于90℃，特別優(yōu)選小于等于70℃。
在所述冷卻機內(nèi)，吸水性樹脂存在溫度梯度。在冷卻機入口附近顯示表面處理溫度或與其接近的溫度，而在出口附近則具有接近于預定冷卻溫度的溫度。決定出口溫度的因素包括冷媒溫度、冷卻機傳熱面積以及在冷卻機內(nèi)的滯留時間，但可以根據(jù)所需出口溫度對這些因素進行適當設定。
而且，優(yōu)選將所述冷卻機配置成可以連續(xù)地向裝置內(nèi)供給吸水性樹脂，其配置方法可以為縱向安裝(從上向下地供給吸水性樹脂)，也可以為橫向安裝(橫向供給吸水性樹脂)，尤其在橫向安裝的情況下，優(yōu)選冷卻機并非水平設置，而是按照朝下傾斜進行設置。在不傾斜的情況下，作為加熱后吸水性樹脂的粉粒特性，難以進行穩(wěn)定的供給，所以可能導致吸水性樹脂的物性下降，或出現(xiàn)不穩(wěn)定?？梢赃m當?shù)卮_定所述朝下的傾斜，優(yōu)選具有0.1～30°、更優(yōu)選1～20°、進一步優(yōu)選3～15°左右的朝下傾斜。
在改性步驟中優(yōu)選使用具有朝下傾斜的攪拌裝置100。即，不僅可使冷卻機具有所述朝下的傾斜，而且冷卻前的改性步驟中也可優(yōu)選使用相同的朝下傾斜，以達到本發(fā)明的吸水性樹脂的物性改進步驟。通過使攪拌裝置100具有朝下傾斜，可以提高粉體連續(xù)作業(yè)的活塞流特性，而且，當需要更換產(chǎn)品時，也可以易于實現(xiàn)產(chǎn)品更換。
所述活塞流(也稱為擠壓流動、PLUG FLOW)的定義為如下流動在理想狀況下，裝置內(nèi)所流通的物質(zhì)從裝置入口流向出口，在與流動成直角的方向上具有同樣的速度分布，且在流動方向上移動時既無混合也無擴散。
通過提高吸水性樹脂粉末的活塞流特性，吸水性樹脂粉末在攪拌裝置100或冷卻機內(nèi)的滯留時間會變得穩(wěn)定，成為穩(wěn)定的改性步驟/冷卻步驟，可以穩(wěn)定地制造物性較高的吸水性樹脂粉術(shù)，同時使部分長時間滯留消失，因此吸水性樹脂難以產(chǎn)生粉未化，使粉塵的產(chǎn)生得到抑制。
并且，在下述水性溶液添加的過程中，由于活塞流特性有所提高，因此更加明確地形成冷卻機內(nèi)粉層中所必需的特定溫度區(qū)域范圍(地帶)，使水性溶液的添加變得更加簡便。
在活塞流特性較低的情況下，吸水性樹脂粉末在攪拌裝置100或冷卻機內(nèi)的滯留時間出現(xiàn)較大不均勻、物性變得不穩(wěn)定，使產(chǎn)品物性較低、粉塵量較多。而且，不會明確地形成添加下述水性溶液所必需的特定溫度區(qū)域范圍，使水性溶液的添加變難。
優(yōu)選的是，在所述冷卻步驟中，以專利文獻5所揭示的方式添加水性溶液。在改性步驟后進行冷卻時，通過在吸水性樹脂粉末的溫度為40～100℃的范圍內(nèi)添加水或以水作為主要成分的水性溶液(以下，統(tǒng)稱為水性溶液)，可以減少粉塵和塵埃，并且可以無需通常的制粒步驟便可獲得相當于吸水性樹脂粉末制粒的形態(tài)。
即，通過添加所述水性溶液，可以使吸水性樹脂粉末制粒。即，可以不使用高成本的制粒專用設備，便可簡便地進行制粒。應說明的是，在此情況下，冷卻步驟的條件為，在冷卻步驟開始時，通常吸水性樹脂粉末的溫度超過100℃，而在冷卻步驟后，優(yōu)選冷卻到70℃或小于70℃。
通常，向吸水性樹脂添加水時并不吸熱，而是伴有放熱。人們認為，通過在吸水性樹脂粉末中添加水性溶液，因水和熱產(chǎn)生放熱反應，吸水性樹脂放熱，但由于同時在冷卻機中被強制冷卻，所以吸水性樹脂的表面特性會發(fā)生變化，可以獲得物性優(yōu)異的吸水性樹脂物，而且可以抑制粉塵的產(chǎn)生，使樹脂粉末的形態(tài)也變得良好。
通過添加水性溶液，吸水性樹脂的吸濕流動性進一步得到改進，而且可使吸水性樹脂的粉塵量減少，并且也可以防止在其后的處理中吸水性樹脂表面受到破壞。這樣，通過在吸水性樹脂粉末的溫度為40～100℃的范圍下添加水性溶液，可以獲得質(zhì)量平均粒徑控制為200～600μm、優(yōu)選300～500μm，且使小于等于150μm的粉塵控制為5質(zhì)量％、優(yōu)選3質(zhì)量％、更優(yōu)選小于等于1質(zhì)量％的吸水性樹脂粉末。
在吸水性樹脂粉末的溫度為40～100℃、優(yōu)選50～90℃、進一步優(yōu)選60～80℃的范圍內(nèi)，向冷卻機中添加水性溶液。此處所謂的范圍是指，例如在連續(xù)流動的吸水性樹脂中溫度連續(xù)變化(降低)時，具有所述特定溫度的區(qū)域(地帶)。在小于等于40℃的范圍中添加水性溶液時，有時也會產(chǎn)生下述情況，吸水性樹脂將形成團塊(塊狀物)而阻塞冷卻機出口；吸水性樹脂吸附在冷卻機的傳熱面上，使傳熱效率降低，因此冷卻效率會在本質(zhì)上降低；在破壞團塊時，使得構(gòu)成團塊的吸水性樹脂自身受到損傷，導致物性降低。
另外，在大于等于100℃的范圍中添加有水性溶液時，所添加的水性溶液中的低沸點成分、例如水將蒸發(fā)，因此不僅不能有效地將水性溶液添加到吸水性樹脂中，而且蒸發(fā)后的水將在冷卻機內(nèi)結(jié)露，所述結(jié)露水將導致團塊產(chǎn)生，由于團塊使冷卻機出口堵塞，導致運轉(zhuǎn)無法穩(wěn)定進行；或者使吸水性樹脂吸附在冷卻機傳熱面上，導致傳熱效率下降，在本質(zhì)上使冷卻效率降低，；或者使吸水性樹脂的物性降低。當在冷卻步驟中添加水性溶液的情況下時，必須在以上所示的溫度范圍內(nèi)添加水性溶液。關于在冷卻機內(nèi)找到這些優(yōu)選溫度范圍的方法，例如可以使用下述方法，在設定運轉(zhuǎn)條件下進行實際測量，或者根據(jù)冷卻機入口和出口處的吸水性樹脂溫度、吸水性樹脂比熱、供給速度，冷媒的入口和出口處的溫度等，假定使用對流或順流接觸式的熱交換機，計算出綜合傳熱系數(shù)，再將傳熱面積作為流動方向上的距離函數(shù)，通過數(shù)值解析求出溫度。通常，所添加的水性溶液溫度大于等于0℃且小于沸點，優(yōu)選10～50℃。相對于100質(zhì)量份吸水性樹脂粉末，水性溶液的添加量通常為0.01～50質(zhì)量份，優(yōu)選0.01～30質(zhì)量份，更優(yōu)選0.1～10質(zhì)量份。
關于用以添加水性溶液的水噴霧裝置，只要能夠?qū)崿F(xiàn)目的，則并無特別限定，優(yōu)選的是可以將水性溶液均勻地噴射在較狹窄面積上的裝置。優(yōu)選地可以列舉出扇形噴霧器、具有空心錐形和實心錐形噴霧圖案的單流體或雙流體噴霧器，更優(yōu)選地可以舉出用于對較窄的區(qū)域進行噴射的窄角噴霧器。
對于噴霧的液滴尺寸并無特別限定，優(yōu)選平均為10～1000μm。如果液滴尺寸過大，則吸水性樹脂的含水率往往變得不均勻，大量吸水的粒子集聚在一起導致裝置阻塞。另外，在液滴尺寸小于10μm的情況下，噴霧的水分不能有效地吸附在吸水性樹脂上，而形成霧沫從裝置內(nèi)排到外部，或者形成結(jié)露水，產(chǎn)生問題。優(yōu)選的液滴尺寸是50～500μm。作為一般傾向，如果裝置內(nèi)的氣流較緩，則可以使液滴尺寸較小，而在氣流速度較快的情況下，為了防止作為霧沫流失，使用較大液滴則較為關鍵。優(yōu)選以水性溶液不接觸吸水性樹脂以外物質(zhì)的方式添加水性溶液，在添加的水性溶液有可能局部接觸到除吸水性樹脂粉體以外的裝置內(nèi)部情況下，優(yōu)選使其含有例如聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)等防吸附劑。
可以在添加的水性溶液中溶解或分散各種用于呈現(xiàn)附加功能的添加劑。作為這種添加劑，可以列舉金屬鹽、酸、堿、除臭劑、著色劑、無機或有機抗菌劑和表面活性劑等。更具體而言，可以使其含有例如用于減少殘留單體的亞硫酸氫鈉(SBS)等亞硫酸鹽，用于調(diào)節(jié)吸水速度的有機或無機堿、有機酸或無機酸、一價金屬鹽類或多價金屬鹽類(例如硫酸鋁)，用于賦予除臭功能的除臭劑，賦予視覺價值的著色劑，以及提高耐尿性的各種螯合劑等。通常，水性溶液中各種添加劑的總濃度為0.01～50質(zhì)量％，優(yōu)選0.1～40質(zhì)量％，更優(yōu)選1～30質(zhì)量％。
對在所述改性步驟和冷卻步驟中使用的攪拌裝置并無特別限定，可以使用本說明書中所例示的攪拌裝置。
例如，從可以抑制粉塵產(chǎn)生的理由出發(fā)，在進行所述改性步驟和冷卻步驟時，可以通過使用以上所說明的攪拌裝置100進行改性步驟或冷卻步驟中的僅一個步驟。在此情況下，另一個步驟可以通過使用以往公知的加熱攪拌裝置或攪拌冷卻裝置進行。作為所述以往公知的裝置，例如可以使用專利文獻4中所揭示的雙軸槽式攪拌裝置等。
但是，由于可以均勻地進行表面交聯(lián)反應和冷卻，所以可以進一步抑制粉塵的產(chǎn)生，因此更優(yōu)選均使用以上所說明的攪拌裝置100來進行改性步驟和冷卻步驟。
(3.吸水性樹脂的制造詳情)以下，對本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法進行詳細說明。
(a-吸水性樹脂)對本發(fā)明的吸水性樹脂并無特別限定，只要使用具有兩個或兩個以上可以與羧基反應的官能團的表面交聯(lián)劑，使具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物(吸水性樹脂前體)的表面交聯(lián)即可。
應說明的是，在本說明書中，吸水性樹脂是指使吸水性樹脂前體表面交聯(lián)而形成的吸水性樹脂。反之，本說明書中，所謂吸水性樹脂前體是指尚未實施表面交聯(lián)的吸水性樹脂。
即，本說明書中的親水性交聯(lián)聚合物與吸水性樹脂前體的定義相同。
另外，本說明書中的“吸水性樹脂”是指粒子或粉體?！胺垠w”是指粒子的聚集體，在表現(xiàn)流動性等松散特性時，使用粉體進行表述。即，本說明書中，吸水性樹脂粒子與吸水性樹脂粉體的定義相同。
本發(fā)明的吸水性樹脂的形狀并無特別限定，可以為球狀、鱗片狀、不規(guī)則碎裂狀、纖維狀、顆粒狀、棒狀、大致球狀以及扁平狀等各種形狀。
本發(fā)明的吸水性樹脂可以為在被粉碎、分級后具有特定尺寸的粒子狀吸水性樹脂。在此情況下，粒子尺寸優(yōu)選小于等于2mm，更優(yōu)選10μm～1mm。重均粒徑也根據(jù)使用用途的不同而不同，通常優(yōu)選100μm～1000μm，更優(yōu)選150μm～800μm，進一步優(yōu)選300μm～600μm。而且，通過篩孔為150μm的篩子的粒子比例，優(yōu)選小于等于15質(zhì)量％，更優(yōu)選小于等于10質(zhì)量％，進一步優(yōu)選小于等于5質(zhì)量％。
本發(fā)明的吸水性樹脂，利用下述實施例中采用的測量方法所測量的吸收倍率(以下，也稱為“CRC”)優(yōu)選10～60g/g，更優(yōu)選20～55g/g，進一步優(yōu)選25～50g/g。進而，根據(jù)在下述實施例中采用的測量方法而測量的加壓時吸收倍率(以下，也稱為“AAP”)，優(yōu)選大于等于10g/g，更優(yōu)選大于等于15g/g，進一步優(yōu)選大于等于20g/g。
對制造所述吸水性樹脂前體的步驟(以下，也稱為“吸水性樹脂前體的制造步驟”)并無特別限定，例如，可以采用以下步驟。
(I.吸水性樹脂前體的制造步驟)在吸水性樹脂前體的制造步驟中，制造可以在本發(fā)明中使用且具有羧基的表面交聯(lián)前的吸水性樹脂前驅(qū)體。所述吸水性樹脂前驅(qū)體，例如可以舉出通過聚合以丙烯酸和/或其鹽作為主要成分的親水性不飽和單體聚合而獲得，形成在離子交換水中吸收50倍～1000倍的大量水分、具有水膨潤脹性和水不溶性的親水性交聯(lián)聚合物的以往公知樹脂。
并且，優(yōu)選的是，所述吸水性樹脂前體通過在進行制造時使用內(nèi)部交聯(lián)劑，而將交聯(lián)結(jié)構(gòu)導入其內(nèi)部。
以下，就所述親水性不飽和單體、親水性交聯(lián)聚合物、內(nèi)部交聯(lián)劑和親水性不飽和單體的聚合方法進行說明，但是本發(fā)明并不限定于此。
<親水性不飽和單體>
作為所述親水性不飽和單體，可以例舉出以丙烯酸和/或其鹽作為主成分的親水性不飽和單體。另外，根據(jù)需要，親水性不飽和單體也可以含有丙烯酸或其鹽以外的不飽和單體。作為其他不飽和單體，例如可列舉甲基丙烯酸、順丁烯二酸、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、2-(甲基)丙烯酰氧基乙磺酸、以及2-(甲基)丙烯酰氧基丙磺酸等陰離子性不飽和單體及其鹽；丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丙基(甲基)丙烯酰胺、N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥丙酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯、乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、N-丙烯酰氧基哌啶、以及N-丙烯酰氧基吡咯烷等含有非離子性親水基團的不飽和單體；(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N，N-二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨基丙酯、及N，N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺、以及它們的四級鹽等陽離子性不飽和單體等，但并沒有特別限定。并用這些以外的其他不飽和單體時的使用量，優(yōu)選為親水性不飽和單體整體的30摩爾％或30摩爾％以下，更優(yōu)選10摩爾％或10摩爾％以下。
<親水性交聯(lián)聚合物>
本說明書中，親水性交聯(lián)聚合物和吸水性樹脂前體的定義相同，只要可以吸收大量的水、且具有水膨潤性及水不溶性，則并無特別限定。并且，在親水性交聯(lián)聚合物中，更優(yōu)選所述交聯(lián)聚合物中的酸基被例如堿金屬鹽或銨鹽、胺鹽等中和。另外，所述交聯(lián)聚合物中的酸基被中和之比例，優(yōu)選為30摩爾％～100摩爾％，更優(yōu)選50摩爾％～90摩爾％，特別優(yōu)選60摩爾％～80摩爾％。因此，本說明書中“具有羧基的吸水性樹脂前體”也包括“具有羧基和/或其鹽的吸水性樹脂前體”。所述酸基的中和可以在(a)獲得所述交聯(lián)聚合物之前制備親水性不飽和單體的階段，(b)親水性不飽和單體的聚合期間和(c)親水性不飽和單體的聚合反應結(jié)束后，獲得所述交聯(lián)聚合物的階段中的任一階段進行?；蛘咭部梢栽谒?a)～(c)的多個階段中進行。
<內(nèi)部交聯(lián)劑>
所述內(nèi)部交聯(lián)劑，只要是一個分子內(nèi)具有多個可與聚合性不飽和基團和/或羧基反應的反應性基團的化合物，則并無特別限定。即，內(nèi)部交聯(lián)劑只要是一個分子內(nèi)具有多個與親水性不飽和單體共聚和/或與羧基反應的取代基的化合物即可。需要說明的是，親水性不飽和單體，可以包含即使不使用內(nèi)部交聯(lián)劑也可以形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的自身交聯(lián)型化合物。
作為內(nèi)部交聯(lián)劑，例如可以列舉N，N′-亞甲基雙(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、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷二(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、環(huán)氧乙烷改性三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、氰尿酸三烯丙酯、異氰尿酸三烯丙酯、磷酸三烯丙酯、三烯丙胺、聚(甲基)烯丙氧基烷烴、(聚)乙二醇二縮水甘油醚、丙三醇二縮水甘油醚、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇、乙二胺、聚乙烯亞胺、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯等，并無特別限定。可以僅使用這些內(nèi)部交聯(lián)劑中的一種，或者并用兩種或兩種以上。并且，通過使用以上例示的內(nèi)部交聯(lián)劑中的一個分子內(nèi)具有多個聚合性不飽和基團的內(nèi)部交聯(lián)劑，可以進一步提高所得吸水性樹脂的吸收特性等。
優(yōu)選內(nèi)部交聯(lián)劑的使用量相對于親水性不飽和單體為0.005～3摩爾％的范圍內(nèi)，并且在使親水性不飽和單體聚合而獲得吸水性樹脂前體(親水性不飽和聚合物)時，可以在反應系統(tǒng)中添加淀粉、淀粉衍生物、纖維素、纖維素衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸(鹽)、及聚丙烯酸(鹽)交聯(lián)體等親水性高分子，次磷酸(鹽)等鏈轉(zhuǎn)移劑，以及水溶性或水分散性的表面活性劑等。
<親水性不飽和單體的聚合方法>
對親水性不飽和單體的聚合方法并無特別限定，例如，可以采用水溶液聚合、反相懸浮聚合、本體聚合、沉淀聚合等眾所周知的方法。并且，只要根據(jù)所使用的親水性不飽和單體成分的組成等而適當設定反應溫度和反應時間等反應條件即可，并無特別限定。
在使親水性不飽和單體聚合時，可以使用例如過硫酸鉀、過硫酸鈉、過硫酸銨、叔丁基過氧化氫、過氧化氫、2，2′-偶氮雙(2-脒基丙烷)2鹽酸鹽等自由基聚合引發(fā)劑；2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙烷-1-酮等自由基系光聚合引發(fā)劑；紫外線或電子束等活性能量線等。并且，在使用氧化性自由基聚合引發(fā)劑的情況下，可并用亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硫酸亞鐵、L-抗壞血酸等還原劑，進行氧化還原聚合。這些聚合起始劑的使用量優(yōu)選在0.001摩爾％～2摩爾％的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.01摩爾％～0.5摩爾％的范圍內(nèi)。
利用下述吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，使通過所述步驟獲得的吸水性樹脂前體(親水性交聯(lián)聚合物)表面交聯(lián)，可以獲得本發(fā)明的吸水性樹脂。
(b-吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法)本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法適用于工業(yè)規(guī)模的批量生產(chǎn)。在以往的使用單一處理裝置實施加熱處理的方法中，存在滯留時間隨著處理裝置變大而延長，因此會對吸水性樹脂造成損傷，使物性降低的問題。
一直以來，難以在提高所得吸水性樹脂的物性的同時提高生產(chǎn)性。因此，本發(fā)明人等獨自發(fā)現(xiàn)，為了使所獲得的吸水性樹脂的物性和生產(chǎn)性同時提高，下述方法將較為有效在吸水性樹脂的表面交聯(lián)過程中，分別實施下述兩個步驟攪拌干燥由含有表面交聯(lián)劑的溶液和吸水性樹脂前體構(gòu)成的濕潤混合物，獲得干燥粒子狀組合物的步驟，以及為獲得預期的交聯(lián)密度而對所述干燥粒子狀組合物進行加熱的步驟，進而完成了本發(fā)明。
具體而言，本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法包括以下三個步驟步驟(1)，將含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體混合，獲得濕潤混合物(以下，也稱為“濕潤混合物的制備步驟”)；步驟(2)，攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物(以下，也稱為“攪拌干燥步驟”)；以及步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使之發(fā)生表面交聯(lián)反應(以下，也稱為“表面交聯(lián)步驟”)。在所述攪拌干燥步驟中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可通過篩孔為10mm的篩子。還可以使用至少一臺或一臺以上的處理裝置實施所述攪拌干燥步驟及表面交聯(lián)步驟，將在所述攪拌干燥步驟中使用的處理裝置與在所述表面交聯(lián)步驟中使用的處理裝置串聯(lián)連接。
即，就所述吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法而言，在所述濕潤混合物的制備步驟中，將含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體混合，獲得濕潤混合物。將所述濕潤混合物投入到處理裝置中。當水分蒸發(fā)時，所述濕潤混合物易于生成凝聚物，但在所述攪拌干燥步驟中，進行攪拌，并隨著進一步干燥，凝聚物會被消除，因此所述濕潤混合物被分散，形成80重量％或80重量％以上的粒子可通過篩孔為10mm的篩子的粉體流動性高的干燥粒子狀組合物。像這樣，在加熱處理裝置內(nèi)部，所述濕潤混合物的特性隨著時間的經(jīng)過而不同，而在以往的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法是在單一的處理裝置中進行單一的攪拌、加熱。即，并未將所述攪拌干燥步驟與表面交聯(lián)步驟區(qū)分開，而是在相同條件下進行處理。
與此相對，在本發(fā)明中，至少使用一臺或一臺以上的處理裝置來實施所述攪拌干燥步驟及表面交聯(lián)步驟，并且將在攪拌干燥步驟中使用的處理裝置與在表面交聯(lián)步驟中使用的處理裝置串聯(lián)連接，所以可以對所述兩步驟設定符合粉體性狀的攪拌條件和溫度。結(jié)果，可以縮短熱處理時間，減小對吸水性樹脂的損傷，不降低生產(chǎn)量也可以生產(chǎn)出物性良好的吸水性樹脂。
即，本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，將含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體混合，并投入到加熱處理裝置中，當水分蒸發(fā)時，會產(chǎn)生較多凝聚物，針對流動性較低狀態(tài)下的濕潤混合物，通過加強攪拌使凝聚物松散，進而加快濕潤混合物的平均升溫速度，從而可以更快地減少吸水性樹脂粒子的含水率，由此可以在短時間內(nèi)使凝聚狀態(tài)分散。進而，針對凝聚物暫時被拆開、粒子分散、流動性提高的干燥粒子狀組合物，可以使用攪拌強度較弱或不具有攪拌翼的加熱處理裝置，進而減慢干燥粒子狀組合物的平均升溫速度，從而可以更加易于控制作為產(chǎn)品的吸水性樹脂的表面交聯(lián)密度。
即使僅僅增強攪拌、加快平均升溫速度，也可以在短時間內(nèi)進行加熱處理，但當生產(chǎn)量較大時，如果加快平均升溫速度，則難以控制交聯(lián)密度。因此，為了更加易于控制產(chǎn)品的表面交聯(lián)密度，而需要平均升溫速度相對較慢的步驟。
本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法中，優(yōu)選連續(xù)實施所述攪拌干燥步驟及表面交聯(lián)步驟。由此，可以在短時間內(nèi)制造出物性良好的吸水性樹脂。
進而，優(yōu)選在所述攪拌干燥步驟中使用的處理裝置與在所述表面交聯(lián)步驟中使用的處理裝置的種類和/或有效容積不同。并且，優(yōu)選在不同的加熱條件及/或不同的攪拌條件下運轉(zhuǎn)在攪拌干燥步驟中使用的處理裝置與在表面交聯(lián)步驟中使用的處理裝置。由此，可以選擇最適合于各步驟的加熱條件及/或攪拌條件，可以高效率地制造出能夠表現(xiàn)出良好物性的吸水性樹脂。
應說明的是，所述“種類不同的處理裝置”是指形狀不同的處理裝置。另外，所述“有效容積不同的處理裝置”是指有效容積值不同的處理裝置。所述“不同的加熱條件”是指可以安裝在處理裝置中的熱源的種類、可以安裝在處理裝置中的熱源裝置的規(guī)格、可以安裝在處理裝置中的熱源的設定溫度、以及可以安裝在處理裝置中的熱源在單位時間內(nèi)的供給量這些加熱條件中至少有一個或一個以上不同。進而，所述“不同的攪拌條件”是指攪拌翼的形狀、攪拌翼直徑的大小、攪拌軸單位長度上攪拌翼的片數(shù)以及攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)這些攪拌條件中至少有一個或一個以上不同。
另外，作為本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法的其他方式，可以在一臺處理裝置內(nèi)實施所述攪拌干燥步驟及表面交聯(lián)步驟，也可以在不同的處理條件下實施所述攪拌干燥步驟及表面交聯(lián)步驟。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以對所述攪拌干燥步驟及表面交聯(lián)步驟設定符合粉體性狀的攪拌條件及溫度。從而可以縮短熱處理的處理時間。因此可以發(fā)揮下述效果減輕對吸水性樹脂的損傷，可以不降低生產(chǎn)量而生產(chǎn)出物性良好的吸水性樹脂。
在所述吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法中，攪拌干燥步驟及表面交聯(lián)步驟可以分別分成多個步驟實施。即，在攪拌干燥步驟中，可以根據(jù)粒子的性狀而對步驟進行進一步劃分。同樣，在表面交聯(lián)步驟中，也可以根據(jù)粒子的性狀而對步驟進行進一步劃分。
以下，就所述各步驟進行詳細說明。
(I.濕潤混合物的制備步驟)在濕潤混合物的制備步驟中，只要可以將含有表面交聯(lián)劑的溶液與所述吸水性樹脂前體混合而獲得濕潤混合物即可，對其具體結(jié)構(gòu)則無特別限定。在所述濕潤混合物中，除了包含含有表面交聯(lián)劑的溶液及吸水性樹脂前體之外，還可以包含適用于本發(fā)明的添加劑。以下，就所述表面交聯(lián)劑、可以使用的添加劑、含有表面交聯(lián)劑的溶液與所述吸水性樹脂前體的混合方法及所使用的混合裝置進行說明，但本發(fā)明并不限定于此。
<表面交聯(lián)劑>
本發(fā)明中所使用的表面交聯(lián)劑只要是一個分子中具有多個可與吸水性樹脂前體所具有的兩個或兩個以上羧基進行反應的官能團、且通過交聯(lián)反應而形成共價鍵的化合物即可，并沒有其他特別限定。作為上述表面交聯(lián)劑的優(yōu)選例子，可以舉出噁唑啉化合物(美國專利6297319號)、乙烯醚化合物(美國專利6372852號)、環(huán)氧化合物(美國專利625488號)、氧雜環(huán)丁烷化合物(美國專利6809158號)、多元醇化合物(美國專利4734478號)、聚酰胺聚胺-表鹵加成物(美國專利4755562號以及4824901號)、羥基丙烯酰胺化合物(美國專利6239230號)、噁唑烷酮化合物(美國專利6559239號)、雙或聚-噁唑烷酮化合物(美國專利6472478號)、2-氧雜四氫-1，3-噁唑烷化合物(美國專利6657015號)、以及碳酸亞烴酯化合物(美國專利5672633號)等。這些物質(zhì)可以單獨使用，也可以并用兩種或兩種以上。
另外，既可以在所述表面交聯(lián)劑中添加銨鹽等水溶性陽離子(美國專利6605673號、6620899號)，也可以并用堿(美國專利2004-106745號)、有機酸或無機酸(美國專利5610208號)等。
作為具體的表面交聯(lián)劑，可以使用乙二醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇、山梨糖醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，3-戊二醇、1，4-戊二醇、1，5-戊二醇、2，4-戊二醇、1，6-己二醇、2，5-己二醇、三羥甲基丙烷等多元醇；碳酸乙烯二酯(1，3-二氧雜環(huán)戊烷-2-酮)、碳酸丙烯二酯(4-甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷-2-酮)、4，5-二甲基-1，3-氧雜環(huán)戊烷-2-酮等碳酸酯化合物；二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、二亞乙基三胺、三亞乙基乙四胺等多元胺化合物；乙二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇二縮水甘油醚、丙三醇聚縮水甘油醚、二丙三醇聚縮水甘油醚、聚丙三醇聚縮水甘油醚、丙二醇二縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚等多元縮水甘油基化合物；2，4-甲苯二異氰酸酯、碳酸乙二烯酯(1，3-二氧雜環(huán)戊烷-2-酮)、碳酸丙烯二酯(4-甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷-2-酮)、4，5-二甲基-1，3-二氧雜環(huán)戊烷-2-酮、(聚、二、或單)2-噁惡唑烷酮、表氯醇、表溴醇、二甘醇硅酸二甘醇酯、2，2-雙羥甲基丁二醇-三[3-(1-氮丙啶基)丙酸酯]等多元氮丙啶化合物等。另外，這些表面交聯(lián)劑既可單獨使用，也可并用兩種或兩種以上。其中，優(yōu)選至少有一種是選自多元醇、碳酸酯化合物、多元胺化合物、多元縮水甘油化合物、聚2-噁唑烷酮、雙2-噁唑烷酮、單2-噁唑烷酮中的表面交聯(lián)劑，更優(yōu)選至少有一種是含有多元醇、碳酸酯化合物或多元胺化合物的表面交聯(lián)劑。
所述表面交聯(lián)劑的使用量，可以根據(jù)所使用的表面交聯(lián)劑或所述表面交聯(lián)劑的組合等而適當加以設定。通常，優(yōu)選相對于100質(zhì)量份的吸水性樹脂前體的固體含量成分，所述表面交聯(lián)劑的使用量在0.001～5質(zhì)量份的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.005～2質(zhì)量份的范圍內(nèi)。當表面交聯(lián)劑的使用量超過所述范圍時，不僅不經(jīng)濟，而且從形成吸水性樹脂的最佳交聯(lián)結(jié)構(gòu)方面來看，由于表面交聯(lián)劑的量過剩，所以不理想。另外，當表面交聯(lián)劑的使用量少于所述范圍時，存在難以獲得加壓時吸收倍率較高的經(jīng)過表面交聯(lián)的吸水性樹脂的傾向。
為了溶解表面交聯(lián)劑，優(yōu)選使用水作為溶劑。并且，所述溶劑的使用量可以根據(jù)吸水性樹脂前體的種類及粒徑等適當變更。通常，相對于100質(zhì)量份的吸水性樹脂前體的固體成分，優(yōu)選所述溶劑的使用量大于0而小于等于20質(zhì)量份，更優(yōu)選在0.5～10質(zhì)量份的范圍內(nèi)。
對于在本發(fā)明中使用的含有表面交聯(lián)劑的溶液的組成而言，優(yōu)選含有通過多元醇、碳酸亞烴酯等的酯化反應而與吸水性樹脂前體的羧基反應的表面交聯(lián)劑的水溶液。
應說明的是，本說明書中，將所述表面交聯(lián)劑溶解在溶劑中后得到的溶液稱為“含有表面交聯(lián)劑的溶液”。
另外，在本發(fā)明中也可以在吸水性樹脂前體的表面上進行單體的聚合，進行表面交聯(lián)(美國專利2005-48221號)。
<其他添加劑>
在本發(fā)明的含有表面交聯(lián)劑的溶液中，除了表面交聯(lián)劑之外，還可以添加表面活性劑或用以提高混合效果的粒子作為分散劑，添加金屬絡合物作為改性劑，添加抗菌劑、除臭劑、香料、食品添加劑、氧化劑、還原劑、螯合劑、抗氧化劑、自由基禁止劑及顏料等作為其他添加劑。這些添加劑，根據(jù)需要可以溶解在溶劑中，或者分散形成水性溶液后進行添加。另外，也可以利用另外的噴嘴進行添加。
作為可以用作分散劑的表面活性劑，可以舉出日本專利特表2002-527547號中記載的非離子性、陰離子性、陽離子性或兩性的HLB值大于等于3的表面活性劑。另外，優(yōu)選其使用量相對于吸水性樹脂前體在0～5質(zhì)量％的范圍內(nèi)。
作為所述的用以提高混合效果的粒子，可以舉出日本專利特開平4-214734號公報中所記載的炭黑等無機粒子。并且，優(yōu)選其使用量相對于100質(zhì)量份的吸水性樹脂前體在0～10質(zhì)量份的范圍內(nèi)。
作為用作改性劑的所述金屬絡合物，可以舉出日本專利特表2002-527547號公報中所記載的二價或多價的金屬鹽溶液。
對所述抗菌劑并無特別限定，可以使用以往公知的具有抗菌性的抗菌劑。例如，可以舉出日本專利特開平11-267500號公報中所記載的抗菌劑。
對所述除臭劑并無特別限定，可以使用能消除硫醇、硫化氫、氨之類人尿中難聞臭味成分的以往公知除臭劑。例如，可以舉出以黃烷醇類或黃酮醇類作為除臭成分的椿科植物萃取物等。
使吸水性樹脂具備附加功能的添加劑的添加量，可以根據(jù)添加的目的、添加劑的種類而適當變更。通常，優(yōu)選相對于100質(zhì)量份的吸水性樹脂前體，添加劑的添加量為0.001～10質(zhì)量份，更優(yōu)選0.01～5質(zhì)量份，進一步更優(yōu)選0.05～1質(zhì)量份。
<混合方法及混合裝置>
滿足所述條件，將吸水性樹脂前體及含有表面交聯(lián)劑的溶液投入到混合裝置中，并加以混合。更具體而言，本發(fā)明中，通過利用噴嘴將含有表面交聯(lián)劑的溶液添加到所述吸水性樹脂前體中，從而可以將吸水性樹脂前體與含有表面交聯(lián)劑的溶液混合?；旌蠒r間根據(jù)混合裝置的形狀、大小、含有表面交聯(lián)劑的溶液的使用量而進行適當調(diào)整。對于通常的工業(yè)規(guī)模而言，為5秒～10分鐘的范圍。
另外，在混合吸水性樹脂前體和含有表面交聯(lián)劑的溶液時，可以根據(jù)需要使用親水性有機溶劑作為溶劑。上述親水性有機溶劑，例如可以使用甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇等低級醇類；丙酮等酮類；二噁烷、四氫呋喃、烷氧基聚乙二醇等醚類；N，N-二甲基甲酰胺等酰胺類；二甲基亞砜等亞砜類等。所述親水性有機溶劑的使用量根據(jù)吸水性樹脂前體的種類及粒徑等的不同而不同，但優(yōu)選相對于100質(zhì)量份的吸水性樹脂前體的固體成分，親水性有機溶劑的使用量為20質(zhì)量份或20質(zhì)量份以下，更優(yōu)選0～10質(zhì)量份，進一步優(yōu)選0～5質(zhì)量份，特別優(yōu)選0～1質(zhì)量份。
添加含有表面交聯(lián)劑的溶液之前的吸水性樹脂前體的溫度優(yōu)選35～80℃，更優(yōu)選35～70℃，進一步更優(yōu)選35～50℃。優(yōu)選將吸水性樹脂前體的溫度調(diào)整成所述范圍之后，再與含有表面交聯(lián)劑的溶液混合。如果在添加含有表面交聯(lián)劑的溶液之前，吸水性樹脂前體的溫度高于所述范圍，則其與含有表面交聯(lián)劑的溶液的混合性可能惡化。另外，為了將吸水性樹脂前體的溫度調(diào)整成低于所述范圍的溫度，不僅吸水性樹脂前體的強制冷卻或放置冷卻時需要耗費時間，而且放置冷卻后的吸水性樹脂前體的粉末常常產(chǎn)生凝聚，再加熱時的能量損耗增大。
另外，優(yōu)選含有表面交聯(lián)劑的溶液的溫度低于吸水性樹脂前體的溫度。具體而言，優(yōu)選比吸水性樹脂前體的溫度低10℃或10℃以上，更優(yōu)選低20℃或20℃以上，特別優(yōu)選低30℃或30℃以上。應說明的是，如上所述，含有表面交聯(lián)劑的溶液可以從噴嘴中呈霧狀噴出，此時，其溫度應當在凝固點或凝固點以上。并且，如果含有表面交聯(lián)劑的溶液的溫度過高，則可能導致吸水性樹脂前體的溶液吸收速度加快，阻礙均勻混合。
對于從噴嘴中呈霧狀噴出時的含有表面交聯(lián)劑的溶液的液滴而言，優(yōu)選其平均粒徑小于吸水性樹脂前體的平均粒徑。具體而言，優(yōu)選小于等于300μm，更優(yōu)選小于等于250μm。
并且，從噴嘴噴出的噴霧角度優(yōu)選最大噴霧角度大于等于50°。由此，可以如日本專利特開2002-201290號中所記載的那樣，按照噴霧圖案為呈環(huán)形的空心圓錐形、或者為呈雙凸透鏡形狀的橢圓錐形將所述含有表面交聯(lián)劑的溶液從所述噴嘴呈霧狀噴出。另一方面，如果所述噴霧角度小于50°，則作為噴在混合裝置內(nèi)的含有表面交聯(lián)劑的溶液的擴散狀態(tài)，將存在含有表面交聯(lián)劑的溶液過度擴散的部分和低密度擴散的部分，所述這些部分將在吸水性樹脂前體與含有表面交聯(lián)劑的溶液的混合狀態(tài)中產(chǎn)生不均勻。另外，從噴嘴的結(jié)構(gòu)方面考慮，最大噴霧角度小于等于180°。
進而，當含有表面交聯(lián)劑的溶液以所述特定噴霧角度從噴嘴呈霧狀噴出時，優(yōu)選所述水性溶液的噴霧擴散狀態(tài)投影在垂直于混合裝置軸方向且包含所述噴嘴噴射點的截面積上的面積，大于等于垂直于混合裝置軸方向的截面積的70％而小于等于100％，更優(yōu)選大于等于80％而小于等于100％，進一步優(yōu)選大于等于90％而小于等于100％。在不到所述截面積的70％的情況下，吸水性樹脂前體與含有表面交聯(lián)劑的溶液的混合狀態(tài)常常會產(chǎn)生不均勻。
安裝在混合裝置上的噴嘴，可以僅設置一個，或者也可以設置兩個或兩個以上，但為了擴大所述噴霧擴散狀態(tài)投影在包含所述噴嘴噴射點的混合裝置的截面積上的面積，優(yōu)選設置兩個或兩個以上。對于混合吸水性樹脂前體與含有表面交聯(lián)劑的溶液時所使用的混合裝置而言，為了將兩者均勻且切實地混合，優(yōu)選使用具有較大混合力的混合裝置，并且，優(yōu)選吸水性樹脂前體通過攪拌或氣流而流動。
作為所述混合裝置，可以舉出鋤型混合裝置，圓筒型混合機，雙重壁圓錐型混合機，V字型混合機，帶型混合機，螺旋型混合機，流動式爐轉(zhuǎn)盤型混合機，氣流型混合機，雙碗型捏合機，內(nèi)部混合機，粉碎型捏合機，旋轉(zhuǎn)式混合機，螺旋型擠出機，レ一デイゲ攪拌裝置和タ一ビユテイザ一攪拌裝置等。也可以優(yōu)選使用具有攪拌軸且攪拌軸上具備多個攪拌盤的高速攪拌型混合機，鋤型混合裝置，鋸齒型混合裝置等。此處，所說的“高速攪拌型混合機”是指通過具有多個攪拌盤的攪拌軸的旋轉(zhuǎn)，而產(chǎn)生混合力的混合機。而且，所述攪拌軸的轉(zhuǎn)數(shù)通常為100rpm～5000rpm，優(yōu)選為200rpm～4000rpm，更優(yōu)選為500rpm～3000rpm。
對于所述混合裝置的內(nèi)壁而言，為了防止由吸水性樹脂前體和含有表面交聯(lián)劑的溶液構(gòu)成的濕潤混合物附著在內(nèi)壁上而形成凝聚物，優(yōu)選由相對于水的接觸角度大于等于60°、且熱變形溫度大于等于70℃的基底材料形成。作為這種基底材料，可以使用例如日本專利特開平4-214734號公報中所記載的任意一種基底材料。
所述混合裝置的內(nèi)壁溫度優(yōu)選大于室溫。具體而言，混合裝置的內(nèi)壁溫度優(yōu)選保持在大于等于40℃，更優(yōu)選保持在50℃～100℃。并且，優(yōu)選混合裝置的內(nèi)壁溫度高于吸水性樹脂前體的溫度。具體而言，優(yōu)選溫度差小于等于40℃，更優(yōu)選溫度差小于等于20℃。當混合裝置的內(nèi)壁溫度小于室溫時，在混合含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體時，由吸水性樹脂前體和含有表面交聯(lián)劑的溶液組成的濕潤混合物往往附著在內(nèi)壁上，形成凝聚物。
(II.攪拌干燥步驟)在攪拌干燥步驟中，只要通過攪拌干燥所述濕潤混合物可以獲得包含有表面交聯(lián)劑、且通過篩孔為10mm的粒子占80重量％或80重量％以上的干燥粒子狀組合物即可，而對于使用裝置和干燥條件等其他具體結(jié)構(gòu)并無特別限定。換句話說，所述攪拌干燥步驟，是通過攪拌和干燥使處于凝聚狀態(tài)、流動性較低的由含有表面交聯(lián)劑的溶液和吸水性樹脂前驅(qū)體組成的濕潤混合物的凝聚狀態(tài)消失、制成流動性較高的分散狀態(tài)的干燥粒子狀組合物的步驟。需要說明的是，本說明書中所謂的“干燥”是指使凝聚的吸水性樹脂粒子的水分含量降低。
就所述攪拌干燥步驟而言，如果所述濕潤混合物為凝聚狀態(tài)，則不能高效且均勻地進行干燥，所以優(yōu)選能夠盡快地消除這種凝聚狀態(tài)。由此，可以更高效地制造吸水性樹脂。
在所述攪拌干燥步驟中，優(yōu)選使由含有表面交聯(lián)劑的溶液和吸水性樹脂前體組成的濕潤混合物成為具有以下粒徑的粒子，即，可以通過篩孔為10mm的篩子。更具體而言，所述粒徑優(yōu)選小于等于10mm，更優(yōu)選小于等于5mm，進一步優(yōu)選小于等于2mm，特別優(yōu)選小于等于1mm。這種粒子已經(jīng)被充分分散，粉體的流動性較高，所以在下述的表面交聯(lián)步驟中加熱效率變得良好。
優(yōu)選具有所述粒徑的粒子占在所述攪拌干燥步驟中所獲得粒子的80重量％或80重量％以上。如果具有所述粒徑的粒子在所述范圍內(nèi)，則在下述的表面交聯(lián)步驟中，可以均勻地對吸水性樹脂粒子進行加熱處理。
需要說明的是，測定通過篩孔為10mm篩子的粒子的方法可以依照利用JIS標準篩測量吸水性樹脂粒子的粒度測量方法進行。具體而言，以如下方式進行測量，即，將吸水性樹脂粒子裝入篩孔為10mm的JIS標準篩(The IIDA TESTING SIEVE內(nèi)徑80mm)中，使用羅太普(Ro-Tap)型振動篩分機(股份有限公司飯?zhí)镏谱魉圃欤珽S-65型振動篩分機)進行1分鐘的分級，并測量通過的粒子的重量。通過篩孔為5mm、2mm、和1mm的篩子的粒子測量，也依照以上所述的方法進行。
在所述攪拌干燥步驟中，由含有表面交聯(lián)劑的溶液和吸水性樹脂前體構(gòu)成、且粒子為凝聚狀態(tài)的濕潤混合物，通過干燥而降低了水分含有率。在攪拌干燥步驟中，所述濕潤混合物的水分含有率越低，則所述粒子的凝聚越少，可以獲得流動性高的粉體。
對攪拌干燥步驟后吸水性樹脂粉末的水分含有率，并無特別限定，可以根據(jù)所要進行的交聯(lián)反應和/或所使用的表面交聯(lián)劑的種類適當變更。并且，對攪拌干燥步驟中所述濕潤混合物的水分含有率的下降率并無特別限定，但通常優(yōu)選為20～90％，更優(yōu)選30～90％，進一步優(yōu)選40～90％，特別優(yōu)選50～80％。
應說明的是，本說明書中所述水分含有率的測量方法如下所述。
在重量為0.8g的鋁杯中加入約1.0g的作為測量試樣的吸水性樹脂粉體，在加熱到180℃的干燥爐中干燥3小時后，立即放入干燥器中，冷卻至室溫左右后，進行秤量。水分含有率可以通過下式算出。
水分含有率(％)＝(干燥前的測量試樣重量-干燥后的測量試樣重量)÷(干燥前的測量試樣重量)×100并且，因所述攪拌干燥步驟中的干燥而產(chǎn)生的濕潤混合物的水分含有率的下降率，可以通過下式算出。
濕潤混合物的水分含有率的下降率(％)＝(濕潤混合物的水分含有率(％)-攪拌干燥步驟后的吸水性樹脂微粒的水分含有率(％))÷(濕潤混合物的水分含有率(％))×100在攪拌干燥步驟中，優(yōu)選使用具備攪拌翼的處理裝置。在使用具有與下述表面交聯(lián)步驟中形狀、大小均相同的攪拌翼的處理裝置時，優(yōu)選攪拌干燥步驟中的攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)大于表面交聯(lián)步驟中攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)。在通常的生產(chǎn)規(guī)模下，攪拌干燥步驟中的所述轉(zhuǎn)數(shù)優(yōu)選在5～300rpm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選10～300rpm，進一步優(yōu)選20～300rpm。
在攪拌干燥步驟與表面交聯(lián)步驟中使用大小不同的攪拌翼時，可以利用由攪拌翼的直徑和攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)表示的參數(shù)，即圓周速度，來對兩步驟中的攪拌翼加以比較。所述圓周速度為下式所表示的參數(shù)。
V＝2πrn/60
(式中，V表示圓周速度(m/s)，r表示攪拌翼的直徑(m)，n表示攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)(rpm)。)攪拌干燥步驟中的攪拌翼的圓周速度優(yōu)選大于表面交聯(lián)步驟中的攪拌翼的圓周速度。攪拌干燥步驟中優(yōu)選的圓周速度范圍也會根據(jù)裝置大小的不同而有所不同，但優(yōu)選0.15～10(m/s)，更優(yōu)選0.3～10(m/s)，進一步優(yōu)選0.5～10(m/s)。
如上所述，如果攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)和攪拌翼的圓周速度較大，則可以縮短攪拌干燥步驟所花費的時間。
所述攪拌翼可以為各種形狀，在本發(fā)明中并沒有特別限定。攪拌軸單位長度上的攪拌翼片數(shù)會根據(jù)攪拌翼形狀的不同而有所不同，但片數(shù)越多時攪拌越強，因而優(yōu)選。
通常，隨著吸水性樹脂粉體的平均升溫速度加快，表面交聯(lián)劑的反應速度也變快，所以從提高吸水性樹脂的生產(chǎn)性的觀點考慮，優(yōu)選攪拌干燥步驟中的吸水性樹脂粉體的平均升溫速度較快。并且，在本發(fā)明中，通過加快攪拌干燥步驟的吸水性樹脂粉體的平均升溫速度，不僅可以加快表面交聯(lián)劑的反應速度，還可以使由含有表面交聯(lián)劑的溶液和吸水性樹脂前體組成的濕潤混合物中所含的水分快速地蒸發(fā)。從而，可以消除凝聚狀態(tài)，在短時間內(nèi)獲得流動性較高的粉體。如果在所述攪拌干燥步驟中獲得這種流動性較好的粉體，則在下述表面交聯(lián)步驟中可以使用攪拌強度弱于攪拌干燥步驟或者不具有攪拌翼的加熱處理裝置，使其反應直至達到所需的表面交聯(lián)密度。從而，可以減少對最終獲得的吸水性樹脂的損傷，獲得物性良好的吸水性樹脂。
在所述攪拌干燥步驟中，對平均升溫速度并無特別限定，可以根據(jù)所需要的交聯(lián)反應和/或所使用的表面交聯(lián)劑的種類而適當變更。另外，所述的“平均升溫速度”是指在加熱處理裝置內(nèi)部的入口到出口的吸水性樹脂的溫度分布中，某一時間段內(nèi)呈上升趨勢的吸水性樹脂粉體溫度的平均值。在通常的生產(chǎn)規(guī)模下，優(yōu)選使攪拌干燥步驟開始后5分鐘內(nèi)的平均升溫速度大于等于10℃/min，更優(yōu)選大于等于15℃/min，進一步優(yōu)選大于等于20℃/min。并且，從攪拌干燥步驟開始后5分鐘到15分鐘期間的平均升溫速度優(yōu)選大于等于3℃/min，更優(yōu)選大于等于5℃/min，進一步優(yōu)選大于等于7℃/min。進而，攪拌干燥步驟開始15分鐘后的平均升溫速度優(yōu)選大于等于3℃/min。由此，使所述濕潤混合物在短時間內(nèi)曝露在高溫中，結(jié)果，可以使由含有表面交聯(lián)劑的溶液和吸水性樹脂前體組成的濕潤混合物中所含的水分在短時間內(nèi)蒸發(fā)，并且在短時間內(nèi)獲得流動性較高的粒子。
但是，如果所述攪拌干燥步驟的平均升溫速度過快，則存在表面交聯(lián)反應過剩，導致最終所獲得的吸水性樹脂所需要的一個重要物性、即CRC(生理鹽水的離心機保留容積)變得過小的傾向。此傾向在使用反應性高的表面交聯(lián)劑的情況下尤為顯著。因此，所述攪拌干燥步驟中的平均升溫速度優(yōu)選在可以獲得所需CRC的范圍內(nèi)。
作為決定加熱處理裝置的升溫速度的主要因素有傳熱面積與容積的比。當使用相對于容積而言傳熱面積較大的加熱處理裝置時，可以實現(xiàn)比本發(fā)明優(yōu)選升溫速度更高的升溫速度。所述攪拌干燥步驟可以使用以往公知的加熱處理裝置來進行，但對于使用的加熱處理裝置而言，優(yōu)選根據(jù)吸水性樹脂的生產(chǎn)規(guī)模，選擇傳熱面積與有效容積之比(傳熱面積/有效容積)較為適當?shù)难b置。具體而言，所述傳熱面積/有效容積優(yōu)選大于等于10m-1，更優(yōu)選大于等于15m-1。在相同種類的處理裝置中，有效容積越小，則(傳熱面積/有效容積)的值越大。
另外，也可以通過使熱源作用于加熱處理裝置提高加熱溫度，來使平均升溫速度在所述優(yōu)選的平均升溫速度范圍內(nèi)。對熱源的種類并無特別限定，例如，可以采用通過使加壓水蒸氣、熱媒油等在熱媒循環(huán)裝置內(nèi)循環(huán)而進行加熱的方式，利用電熱絲、微波、電磁感應進行加熱等方式。所述熱媒循環(huán)裝置、加熱裝置可以安裝在所有可安裝在處理裝置上的夾套或攪拌翼內(nèi)部等位置上?？梢愿鶕?jù)所用表面交聯(lián)劑的種類、加熱處理裝置的種類，而適當?shù)卦O定熱源的種類、熱源裝置的規(guī)格、熱源的設定溫度以及單位時間內(nèi)熱源的供給量。
所述攪拌干燥步驟的處理時間會根據(jù)處理裝置的不同而有所變化，所述處理時間優(yōu)選10～60分鐘內(nèi)，更優(yōu)選10～40分鐘內(nèi)，進一步優(yōu)選10～30分鐘內(nèi)。如果處理時間變短，則可以提高吸水性樹脂的生產(chǎn)性。
在所述攪拌干燥步驟中使用的處理裝置并無特別限定，可以使用以往公知的處理裝置、加熱處理裝置。例如，將由含有表面交聯(lián)劑的溶液和吸水性樹脂前體組成的濕潤混合物投入到雙軸槽式攪拌干燥裝置中，進行加熱，從而可以攪拌干燥由表面交聯(lián)劑和吸水性樹脂前體組成的濕潤混合物。在所述攪拌干燥步驟中，可以根據(jù)粒子的性狀而對步驟進行進一步劃分。
優(yōu)選一邊供給用以調(diào)整溫度和露點的載氣，一邊實施所述攪拌干燥步驟。為了進行干燥，并非必須進行加熱。另外，也可以通過導入載氣而干燥至預定狀態(tài)。作為所述載氣，可以列舉蒸氣、空氣、氮氣等。并且，對載氣的供給量并無特別限定，可以適當?shù)貨Q定。在所述攪拌干燥步驟中，通過供給所述載氣，可以高效地去除反應期間所產(chǎn)生的水蒸氣。由此，可以在短時間內(nèi)使所述濕潤混合物干燥。
進而，可以對所述載氣適當?shù)販p壓或加壓。另外，也可以適當?shù)丶訜峄蚶鋮s。通常，優(yōu)選在實際常壓(1.013×105Pa(1大氣壓)±10％，優(yōu)選±5％，更優(yōu)選±1％)下供給室溫左右(例如，0～50℃)的空氣。
在攪拌干燥步驟中，當存在不與傳熱面相接觸的由含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體組成的濕潤混合物的上部空間時，只要控制在特定溫度和特定露點即可。
提供給攪拌干燥步驟的所述由含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體組成的濕潤混合物可以為常溫，或者也可以預先加熱到粉體易于處理的程度。但是，如果過度加熱，則表面交聯(lián)劑會發(fā)生反應，所以優(yōu)選加熱使溫度達到室溫～100℃，更優(yōu)選達到室溫～80℃，進一步優(yōu)選達到室溫～40℃的范圍內(nèi)。
在一臺處理裝置內(nèi)實施攪拌干燥步驟和表面交聯(lián)步驟這兩個步驟時，也可以在攪拌干燥步驟中，對于一臺處理裝置內(nèi)的前段部分設置滿足所述條件的加熱條件和/或攪拌條件。
(III.表面交聯(lián)步驟)在表面交聯(lián)步驟中，只要能夠?qū)λ龈稍锪Ｗ訝罱M合物進行加熱處理、進行預期的表面交聯(lián)反應即可，對于所使用的裝置、反應條件等其他結(jié)構(gòu)并無特別限定。更具體而言，所述表面交聯(lián)步驟為如下所述步驟，即，為了獲得預期的交聯(lián)密度，對攪拌干燥所述由含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體組成的濕潤混合物而獲得的流動性較高的干燥粒子狀組合物進行加熱，使之進行預期的交聯(lián)反應。
所述干燥粒子狀組合物，由于其凝聚被消除、粒子分散、且流動性較高，所以在所述表面交聯(lián)步驟中，可以使用攪拌強度較弱或者不具有攪拌翼的加熱處理裝置。進而，可以使吸水性樹脂粉體的平均升溫速度變緩，由此可以更加容易控制產(chǎn)品的表面交聯(lián)密度。
所述的“預期交聯(lián)密度”具體足指使用下述實施例中采用的測量方法所測量的CRC和AAP在以下范圍內(nèi)。即，CRC優(yōu)選10～60g/g，更優(yōu)選20～55g/g，進一步優(yōu)選25～50g/g。并且，AAP優(yōu)選大于等于10g/g，更優(yōu)選大于等于15g/g，進一步優(yōu)選大于等于20g/g。
對所述表面交聯(lián)步驟的平均升溫速度并無特別限定，可以根據(jù)所述攪拌干燥步驟中的平均升溫速度、所需要的目標交聯(lián)反應和/或表面交聯(lián)劑的種類適當?shù)刈兏＜词箖H在所述的攪拌干燥步驟中，通過加大攪拌強度、加快平均升溫速度，也可以縮短處理時間，進而，因為處理時間也較短，所以也可以抑制對粉體造成的損傷。但是，如果僅在所述攪拌干燥步驟中進行加熱處理，由于平均升溫速度較快，所以更加難以控制表面交聯(lián)密度。因此，本發(fā)明中，可以通過在表面交聯(lián)步驟中減緩平均升溫速度，而使得更易于控制產(chǎn)品的表面交聯(lián)密度。具體而言，優(yōu)選小于等于10℃/min，更優(yōu)選小于等于5℃/min，進一步更優(yōu)選小于等于3℃/min，特別優(yōu)選小于等于1℃/min。這樣，與攪拌干燥步驟相比，由于表面交聯(lián)步驟并不需要升溫，所以(傳熱面積/有效容積)的值可以小于攪拌干燥步驟。出于相同理由，在攪拌干燥步驟和表面交聯(lián)步驟中使用相同種類的裝置時，就升溫而言，優(yōu)選攪拌干燥步驟中所使用的處理裝置的有效容積小于表面交聯(lián)步驟中所使用的處理裝置。
進而，在表面交聯(lián)步驟中，也可以通過使熱源作用于加熱處理裝置而提高加熱溫度來達到所述平均升溫速度的范圍內(nèi)。對所述熱源的種類并無特別限定，例如，可以采用通過使加壓水蒸氣、熱媒油等在熱媒循環(huán)裝置內(nèi)循環(huán)而進行加熱的方式，利用電熱絲、微波、電磁感應而進行加熱等方式?？梢詫⑺鰺崦窖h(huán)裝置、加熱裝置安裝在所有可安裝在處理裝置上的夾套或攪拌翼內(nèi)部等位置上?？梢愿鶕?jù)所用表面交聯(lián)劑的種類、加熱處理裝置的種類，適當?shù)卦O定熱源種類、熱源裝置的規(guī)格、熱源的設定溫度以及熱源單位時間的供給量。
在使用多元醇、碳酸酯化合物等作為表面交聯(lián)劑，利用酯化反應而進行表面交聯(lián)時，例如優(yōu)選形成經(jīng)過大于等于190℃的溫度分布，所述大于等于190℃的溫度是在美國專利第4734478號的多元醇酯化交聯(lián)反應中記載的可充分進行酯化的吸水性樹脂粉體溫度。
在表面交聯(lián)步驟中，可以對所述干燥粒子狀組合物進行攪拌，也可以不攪拌。在對干燥粒子狀組合物進行攪拌時，由于在所述攪拌干燥步驟中凝聚已經(jīng)被消除，所以攪拌強度可以弱于所述攪拌干燥步驟。具體而言，在表面交聯(lián)步驟中，優(yōu)選攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)以及攪拌翼的圓周速度小于攪拌干燥步驟中的攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)和攪拌翼的圓周速度。攪拌翼的轉(zhuǎn)數(shù)優(yōu)選在0～30rpm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0～20rpm的范圍內(nèi)，進一步優(yōu)選在0～10rpm的范圍內(nèi)。進而，攪拌翼的圓周速度優(yōu)選小于等于2m/s，更優(yōu)選小于等于1m/s，進一步優(yōu)選小于等于0.3m/s。攪拌軸單位長度上的攪拌翼的片數(shù)也根據(jù)攪拌翼的形狀不同而有所不同，但片數(shù)越少攪拌越弱，因而優(yōu)選。
在所述表面交聯(lián)步驟中使用的裝置并無特別限定，同樣可以使用可用在所述攪拌干燥步驟中的裝置。應說明的是，因為在表面交聯(lián)步驟中可以不對所述混合物進行攪拌，所以也可以使用不具備攪拌翼的裝置。在所述表面交聯(lián)步驟中，可以根據(jù)粒子的性狀而對步驟進行進一步的劃分。
在一臺處理裝置內(nèi)進行攪拌干燥步驟和表面交聯(lián)步驟這兩個步驟時，也可以在表面交聯(lián)步驟中，對于一臺處理裝置內(nèi)的后續(xù)階段部分設置滿足所述條件的加熱條件和/或攪拌條件。
另外，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法中，優(yōu)選在所述表面交聯(lián)步驟完成后，使吸水性樹脂冷卻。
當使用所述的本發(fā)明表面交聯(lián)方法時，在所述步驟(2)和/或所述步驟(3)和/或所述冷卻步驟中，可以優(yōu)選使用具備在[本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法中，改性步驟和/或冷卻步驟中所使用的攪拌裝置的形態(tài)]這一項中所說明的攪拌機構(gòu)的處理裝置。
此時，可以在所述步驟(2)、所述步驟(3)和所述冷卻步驟中的至少一個步驟中使用具有所述攪拌裝置的處理裝置，但優(yōu)選在所述步驟(2)、所述步驟(3)和所述冷卻步驟所有的這些步驟中，均使用具備所述攪拌裝置的處理裝置，因為這樣可以使表面交聯(lián)反應和冷卻均勻地進行。
應說明的是，在使用具備所述攪拌裝置的處理裝置進行所述步驟(2)、所述步驟(3)和所述冷卻步驟中的至少一個步驟的情況下，也可以獲得具有所述攪拌裝置的處理裝置的抑制粉塵產(chǎn)生的效果。此時，在其它步驟中可以使用(1.改性步驟)中所記載的處理裝置和加熱處理裝置。
優(yōu)選在所述步驟(2)、所述步驟(3)和所述冷卻步驟中使用的所述處理裝置的種類和/或有效容積分別不同。而且，優(yōu)選分別在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下運轉(zhuǎn)在所述步驟(2)、所述步驟(3)和所述冷卻步驟中使用的所述處理裝置。由此，可以選擇最適合于各步驟的加熱條件和/或攪拌條件，可以高效地制造表現(xiàn)出良好物性的吸水性樹脂。
應說明的是，所述的“種類不同的處理裝置”是指形狀不同的處理裝置。所述的“有效容積不同的處理裝置”是指有效容積值不同的處理裝置。
所述的“不同加熱條件”是指可安裝在處理裝置中的熱源的種類、可安裝在處理裝置中的熱源裝置的規(guī)格、可安裝在處理裝置中的熱源的設定溫度、可安裝在處理裝置中的熱源的單位時間供給量、以及攪拌盤或旋轉(zhuǎn)軸或攪拌葉片所具有的所述傳熱裝置等等中至少有一個或一個以上不同，即為不同加熱條件。
所述的“不同攪拌條件”是指攪拌盤的最大厚度與最小厚度之比、攪拌盤的形狀、攪拌盤直徑的大小、旋轉(zhuǎn)軸的單位長度上攪拌盤的片數(shù)、攪拌盤的轉(zhuǎn)數(shù)、攪拌葉片的截面積、攪拌葉片在y方向上的長度和安裝在攪拌盤上的攪拌葉片的片數(shù)等等中至少有一個或一個以上不同，即為不同攪拌條件。
需要說明的是，本發(fā)明并不限定于以上所示的各結(jié)構(gòu)，可以在權(quán)利要求書所揭示的范圍內(nèi)進行各種變更，對于適當組合在不同實施方式中分別揭示的技術(shù)手段而獲得的實施方式，也在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
以下，根據(jù)實施例和比較例進一步對本發(fā)明進行詳細說明，但本發(fā)明并不限定于這些實施例。利用以下方法測量吸水性樹脂或吸水性樹脂的各性質(zhì)。
需要說明的是，作為衛(wèi)生材料等成品使用的吸水性樹脂，由于吸水性樹脂吸濕，所以可以適當?shù)貙⑽詷渲瑥某善分蟹蛛x進行減壓低溫干燥(例如，在小于等于1mmHg的壓力下，在60℃下干燥12小時)后，再進行測量。另外，本發(fā)明的實施例和比較例中所使用的吸水性樹脂的含水率均小于等于6質(zhì)量％。
專業(yè)技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，進行各種變更、修改和改變。需說明的是，利用下述方式測量以下的實施例和比較例中的CRC(Centrifuge RetentionCapacity，離心機保留體積)、AAP(Absorbancy Against Pressure，相對于4.83kPa壓力的吸收力)、SFC(Saline Flow Conductivity，鹽水導流能力)和粒度，并加以評價。
<CRC測量>
CRC，通過在無加壓的狀態(tài)下，對0.90質(zhì)量％生理鹽水在30分鐘內(nèi)的吸收倍率進行評價。具體而言，在室溫(20～25℃)、濕度為50RH％的條件下，將0.20g的吸水性樹脂均勻地放入無紡布制的袋子(60mm×60mm)中并密封后，在室溫下浸漬到0.9質(zhì)量％的生理鹽水中。30分鐘后，取出袋子，使用離心機(Kokusan股份有限公司制的離心機型號H-122)，在250 G下滴水3分鐘后，測量袋子的質(zhì)量W1(g)。另外，不使用吸水性樹脂而進行同樣的操作，并測量此時的質(zhì)量W0(g)。根據(jù)這些W1、W0，利用下述式(1)求出吸收倍率(g/g)。
吸收倍率(g/g)＝(W1(g)-W0(g))/吸水性樹脂的質(zhì)量(g)(1)<AAP測量>
AAP通過在4.83kPa下加壓60分鐘的狀態(tài)下，相對于0.90質(zhì)量％生理鹽水的吸收倍率進行評估。具體而言，使不銹鋼制的400網(wǎng)眼的金屬網(wǎng)(孔徑大小為38μm)熔接在內(nèi)徑為60mm的塑料支撐圓筒底部，在室溫(20～25℃)、濕度為50RH％的條件下，將0.90g的吸水性樹脂均勻地散布在所述網(wǎng)上，并在其上依次載置活塞和負荷，所述活塞已經(jīng)經(jīng)過調(diào)整，可以對吸水性樹脂均勻地施加4.83kPa(0.7psi)的負荷，其外徑稍小于60mm、不會在與支撐圓筒之間產(chǎn)生空隙，且上下運動也不受妨礙，測量此整套測量裝置的質(zhì)量Wa(g)。
在直徑為150mm的陪替氏培養(yǎng)皿的內(nèi)側(cè)放置直徑為90mm的玻璃過濾器(股份有限公司相互理化學玻璃制作所制，細孔直徑100～120μm)，添加0.90質(zhì)量％生理鹽水(20～25℃)，直至與玻璃過濾器的上表面在同一水平面為止。在其上放置1片直徑為90mm的濾紙(ADVANTEC東洋股份有限公司，品名(JIS P 3801，No.2)，厚度為0.26mm，保留粒徑為5μm)，使表面全部濕潤，并且去除過剩的液體。
將所述整套測量裝置放置在所述濕潤的濾紙上，并使其在負荷作用下吸收液體。一小時后，提起整套測量裝置，測量其質(zhì)量Wb(g)。根據(jù)Wa、Wb，利用下述式(2)求出加壓下吸收倍率(g/g)。
加壓下吸收倍率(g/g)＝(Wa(g)-Wb(g))/吸水性樹脂的質(zhì)量(0.9g)(2)<SFC測量>
鹽水導流能力(SFC)是指顯示吸水性樹脂粒子或吸水性樹脂組合物在膨潤時的液體通透性的值。SFC的值越大，則表示所具有的液體通透性越高。
根據(jù)日本專利特表平9-509591號公報中所揭示的鹽水導流能力(SFC)試驗進行測量。
使用圖4所示的裝置，在人工尿液(1)中，使均勻裝在容器400中的吸水性樹脂(吸水性樹脂組合物)(0.900g)在0.3psi(2.07kPa)的加壓下膨潤60分鐘，記錄凝膠體440的凝膠體層的高度，然后在0.3psi(2.07kPa)的加壓下，使0.69質(zhì)量％的鹽水330在固定的靜水壓下從桶310通過膨潤的凝膠體層。此SFC測試是在室溫(20～25℃)下進行的。
使用計算機和天平，作為時間的函數(shù)以20秒為間隔記錄10分鐘內(nèi)通過凝膠體層的液體量。通過膨潤凝膠體440(主要為粒子間)的流速Fs(T)，由增加質(zhì)量(g)除以增加時間(s)的值決定，且單位為g/s。
假設獲得固定靜水壓和穩(wěn)定流速的時間為Ts，僅將在Ts與10分鐘之間所獲得的數(shù)據(jù)用于流速計算，并利用在Ts與10分鐘之間所獲得的流速，計算出Fs(T＝0)的值，即通過凝膠體層時的最初流速。通過下述方法計算出Fs(T＝0)，即，將Fs(T)對時間的最小二乘法的結(jié)果外推于T＝0。
鹽水導流能力(SFC)＝(Fs(t＝0)×L0)/(ρ×A×ΔP)＝(Fs(t＝0)×L0)/139506此處，F(xiàn)s(t＝0)以g/s為單位表示的流速L0以cm為單位表示的凝膠體層的高度ρNaCl溶液的密度(1.003g/cm3)A反應槽410中凝膠體層上側(cè)的面積(28.27cm2)ΔP凝膠體層的靜水壓(4920 dyne/cm2)SFC值的單位為(10-7·cm3·s·g-1)。
在圖4所示的裝置中，玻璃管320插入在桶310中，調(diào)整玻璃管320的下端位置，使得0.69質(zhì)量％鹽水330維持在比反應槽410中膨潤凝膠體440的底部高5cm或5cm以上的高度。桶310中的0.69質(zhì)量％鹽水330通過帶旋塞的L形管340而被提供給反應槽410。在反應槽410的下方配置有用來收集通過的液體的容器480，且收集容器480設置在上皿天平490上。反應槽410的內(nèi)徑為6cm，在其下部的底面上設置有No.400不銹鋼制的金屬網(wǎng)(孔徑為38μm)420。
在活塞460的下部具有足夠讓液體通過的孔470，并且在底部安裝有滲透性較好的玻璃過濾器450，以防止吸水性樹脂粒子或其膨潤凝膠體進入孔470中。將反應槽410設置在用來承載反應槽的臺子上，并且將臺子與反應槽的接觸面設置在不會妨礙液體滲透的不銹鋼制金屬網(wǎng)430上面。
人工尿液(1)使用的是加入0.25g氯化鈣二水合物、2.0g氯化鉀、0.50g氯化鎂六水合物、2.0g硫酸鈉、0.85g磷酸二氫銨、0.15g磷酸氫二銨和994.25g純水而構(gòu)成的人工尿液。
<粒度測量>
使用篩孔分別為850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm和45μm的JIS標準篩，對吸水性樹脂粒子進行分級篩分，實測粒徑不到150μm的吸水性樹脂粒子的重量百分比，并且將各粒度的殘留百分比R標在對數(shù)概率紙上。由此，可將相當于R＝50重量％的粒徑作為重均粒徑(D50)讀取。
需要說明的是，以下述方式進行分級篩分，即，將10.00g吸水性樹脂裝入具有所述篩孔的JIS標準篩(The IIDA TESTING SIEVE內(nèi)徑80mm)中，并使用羅太普型振動篩分機(股份有限公司飯?zhí)镏谱魉?，ES-65型振動篩分機)進行5分鐘的分級篩分。需要說明的是，所謂的質(zhì)均粒徑(D50)，如美國專利5051259號公報等中所述，是指使用具有固定篩孔的標準篩所測得的與全部粒子中的50質(zhì)量％相對應的標準篩的粒徑。
<制造例吸水性樹脂前體的制造>
使用具備兩個∑形葉片的捏合機，制備由丙烯酸鈉、丙烯酸和水組成的單體濃度為38質(zhì)量％、中和率為70mo1％的單體水溶液，按照濃度達到0.03mol％(相對于單體)，溶解聚乙二醇二丙烯酸酯(平均乙二醇單元數(shù)9)作為內(nèi)部交聯(lián)劑。
接著，向所述單體水溶液中通入氮氣、減少單體水溶液中的溶解氧，同時將反應容器內(nèi)部全部置換成氮氣。接著，一面使兩個∑形葉片旋轉(zhuǎn)，一面添加過硫酸鈉和L-抗壞血酸作為聚合起始劑，并使它們的濃度分別達到0.12g/mol(相對于單體)、0.005g/mol(相對于單體)，在所述捏合機內(nèi)攪拌的同時進行聚合，約40分鐘后，獲得平均粒徑約為2mm的親水性交聯(lián)聚合物。
在將所得親水性交聯(lián)聚合物用于下述實施例1～4和比較例1～4中時，利用熱風干燥機在170℃下干燥55分鐘，另一方面，在將所得親水性交聯(lián)聚合物用于下述實施例5～6和比較例5～6時，利用熱風干燥機在170℃下干燥60分鐘。使用滾筒輾粉機將干燥物粉碎，并用篩孔為850μm和105μm的篩子進行分級，獲得含水量為5％、重均粒度為478μm、粒徑不到150μm的重量百分比為0.8％的吸水性樹脂前體(A)。
<實施例1>
利用連續(xù)式高速攪拌混合機(ホソカワミクロン股份有限公司タ一ビユライザ一)，將由0.34質(zhì)量份1，4-丁二醇(以下，也稱為“1，4-BD”)、0.56質(zhì)量份丙二醇(以下也稱為“PG”)和3質(zhì)量份純水構(gòu)成的3.9質(zhì)量份含有表面交聯(lián)劑的水性溶液噴霧于100重量份在制造例中獲得的吸水性樹脂前體(A)，加以混合，制成加濕物料。使用槳葉(攪拌盤)直徑為170 mmφ、傳熱面積為1.5m2、有效容積為0.089m3的導電導熱型槽式攪拌干燥機(奈良機械制作所制造，多翼處理機；NFP-1.6W型)，對所述加濕物料進行加熱處理。
所述導電導熱型槽式攪拌干燥機為如下所述的雙軸槽式攪拌干燥機，即，在各旋轉(zhuǎn)軸上分別設置15片(共計30片)具有攪拌葉片的平面圓盤狀(扇形)攪拌盤(在以y-z平面截斷而形成的截面上，攪拌盤的最大厚度與最小厚度之比＝4mm/4mm＝1，攪拌葉片在以y-z平面截斷而形成的截面上的截面積120mm×30mm＝3600mm2，攪拌盤間的面積為16366mm2)，并且旋轉(zhuǎn)軸相互平行排列。安裝在兩根旋轉(zhuǎn)軸上的攪拌盤并不相互重疊，而是平行排列。所謂“重疊”是指在導電導熱型槽式攪拌干燥機具備多根旋轉(zhuǎn)軸時，配設在不同旋轉(zhuǎn)軸上的多個攪拌盤互相咬合。
在所述攪拌干燥機的內(nèi)壁、攪拌盤和旋轉(zhuǎn)軸上注入加熱過的水蒸氣，使內(nèi)壁、攪拌盤和旋轉(zhuǎn)軸的表面溫度達到210℃。處理量為45kg/h，平均滯留時間為60分鐘。加熱處理后，將經(jīng)過表面交聯(lián)的吸水性樹脂供給與所述攪拌干燥機串聯(lián)連接的冷卻機(大河原制作所，加熱管橫式連續(xù)流動層干燥機；FCA-2型)中。冷卻機以下述方式進行冷卻，即，使常溫的自來水在熱管內(nèi)循環(huán)，相對于0.3m2面積，利用0.5m/s的室溫風冷卻所述吸水性樹脂。使用篩孔為850μm的篩子篩分所述吸水性樹脂，獲得改性的吸水性樹脂(吸水性樹脂1)。150μm過篩物占所述經(jīng)過表面交聯(lián)的吸水性樹脂總重量的1.0％。改性的吸水性樹脂的CRC為29(g/g)，AAP為26(g/g)，平均粒徑為480μm。所述結(jié)果如表1所示。
<實施例2>
利用連續(xù)式高速攪拌混合機(ホソカワミクロン股份有限公司タ一ビユライザ一)，將由0.34質(zhì)量份1，4-丁二醇、0.56質(zhì)量份丙二醇和3質(zhì)量份純水構(gòu)成的3.9質(zhì)量份含有表面交聯(lián)劑的水性溶液噴霧于100重量份在制造例中獲得的吸水性樹脂前體(A)，加以混合，制成加濕物料。
利用導電導熱型槽式攪拌干燥機(奈良機械制作所，槳葉干燥機；NPD-1.6W型)，以40kg/h的處理量對所述加濕物料進行連續(xù)處理。所述攪拌干燥機與冷卻機(奈良機械制作所制造的多翼處理機；NFP-1.6W型)串聯(lián)連接。將各裝置的槳葉(攪拌盤)的轉(zhuǎn)數(shù)設定為攪拌干燥機30rpm，冷卻機30rpm。使用松村石油制造的バ一レル サ一ム(Barreltherm)400作為熱媒體，并使其在所述攪拌干燥機的槳葉內(nèi)部循環(huán)，在冷卻機中，使常溫的自來水在夾套和槳葉內(nèi)部循環(huán)。所述導電導熱型槽式攪拌干燥機的旋轉(zhuǎn)軸有兩根，安裝的攪拌盤配置成相互重疊、且交替咬合。
所述攪拌干燥機的給料口處的吸水性樹脂的粉體溫度為40℃，吸水性樹脂排出口處的吸水性樹脂的粉體溫度為210℃。在串聯(lián)連接的所述攪拌裝置與冷卻機之間連接有不銹鋼管道。將通過改性步驟被表面交聯(lián)的吸水性樹脂立即輸送到冷卻機中供給冷卻步驟。使用篩孔為850um的JIS標準篩篩分，獲得經(jīng)表面交聯(lián)的吸水性樹脂，從而獲得改性的吸水性樹脂(吸水性樹脂2)。
滯留時間在改性步驟中為60分鐘，在冷卻步驟中為64.5分鐘。150μm的過篩物占所述經(jīng)表面交聯(lián)的吸水性樹脂總重量的2.1％。改性吸水樹脂的CRC為28(g/g)，AAP為25(g/g)，平均粒徑為455μm。
<實施例3>
使用篩孔為850μm-150μm的JIS標準篩，對實施例1中所獲得的改性吸水性樹脂(吸水性樹脂1)進行分級，獲得粒度經(jīng)過調(diào)整的吸水性樹脂。應說明的是，粒度經(jīng)過調(diào)整的吸水性樹脂的平均粒徑為480μm、150μm的過篩物(150通過量)占1.0％。
在封閉吸水性樹脂排出口的分批式冷卻機(奈良機械制作所制造的多翼處理機；NFP-1.6W型)中，對所述粒度經(jīng)過調(diào)整的吸水性樹脂進行混合。所述分批式冷卻機的槳葉(攪拌盤)的轉(zhuǎn)數(shù)為30rpm，在所述分批式冷卻機的內(nèi)壁、攪拌盤和旋轉(zhuǎn)軸上注入常溫的自來水，粒度經(jīng)過調(diào)整的吸水性樹脂在冷卻容器內(nèi)的滯留量為50kg。
使所述轉(zhuǎn)數(shù)為30rpm，每隔特定時間(距離混合開始分別為30、60、120分鐘)進行取樣，獲得吸水性樹脂(3-1～3-3)。150通過量如下所示吸水性樹脂3-1為1.0％，吸水性樹脂3-2為1.1％，吸水性樹脂3-3為1.3％。
<比較例1>
利用連續(xù)式高速攪拌混合機(ホソカワミクロン股份有限公司タ一ビユテイザ一)，將3.9質(zhì)量份由0.34質(zhì)量份1，4-丁二醇、0.56質(zhì)量份丙二醇和3質(zhì)量份純水構(gòu)成的含有表面交聯(lián)劑的水性溶液噴霧于100重量份在制造例中獲得的吸水性樹脂前體(A)中，并且進行混合，制成加濕物料。使用槳葉直徑為160mmφ、傳熱面積為2.5m2、有效容積為0.065m3的導電導熱型槽式攪拌干燥機(奈良機械制作所，NPD-1.6W型)，對所述加濕物料進行加熱處理。
所述導電導熱型槽式攪拌干燥機設置有17片攪拌葉片以及16片具有缺失部的攪拌盤，在以y-z平面截斷而形成的截面上，攪拌盤的最大厚度與最小厚度之比＝26mm/3mm，攪拌葉片在以y-z平面截斷而形成的截面上的截面積39mm×25mm×2片＝1950mm2，攪拌盤間面積為15190mm2。另外，所述導電導熱型槽式攪拌干燥機是攪拌盤互相重疊的雙軸槽式攪拌干燥機。安裝在兩根旋轉(zhuǎn)軸上的攪拌盤相互重疊，并且交替咬合。
在所述攪拌干燥機的內(nèi)壁、攪拌盤和旋轉(zhuǎn)軸上注入加熱的水蒸氣，使內(nèi)壁、攪拌盤和旋轉(zhuǎn)軸的表面溫度達到210℃。平均滯留時間為60分鐘，處理量為40kg/h。將經(jīng)過表面交聯(lián)的吸水性樹脂取出到SUS容器中進行冷卻。使用篩孔為850μm的篩子篩分所述吸水性樹脂，獲得比較吸水性樹脂1。150通過量的過篩物占所述經(jīng)表面交聯(lián)的吸水性樹脂總重量的2.0％。比較吸水性樹脂1的CRC為29(g/g)，AAP為25(g/g)，平均粒徑為460μm。
<比較例2>
利用連續(xù)式高速攪拌混合機(ホソカワミクロン股份有限公司タ一ビユライザ一)，將3.9質(zhì)量份由0.34質(zhì)量份1，4-丁二醇、0.56質(zhì)量份丙二醇和3質(zhì)量份純水構(gòu)成的含有表面交聯(lián)劑的水性溶液噴霧于100重量份在制造例中獲得的吸水性樹脂前體(A)中，并且加以混合，制成加濕物料。
使用導電導熱型槽式攪拌干燥機(奈良機械制作所，槳葉干燥機；NPD-1.6W型)，以處理量40kg/h，對所述加濕物料進行連續(xù)處理。所述攪拌干燥機，與冷卻機(奈良機械制作所，槳葉干燥機；NPD-1.6W型)串聯(lián)連接。如下設定各裝置的槳葉(攪拌盤)的轉(zhuǎn)數(shù)攪拌干燥機為30rpm，冷卻機為30rpm。熱媒體，是使用松村石油制造的バ一レルサ一ム400，并使其在所述攪拌干燥機的槳葉內(nèi)部循環(huán)，在冷卻機中，使常溫的自來水在夾套和槳葉內(nèi)部循環(huán)。所述導電導熱型槽式攪拌干燥機的旋轉(zhuǎn)軸為兩根，且安裝于其上的攪拌盤相互重疊，并交替咬合。
所述攪拌干燥機給料口處的吸水性樹脂的粉體溫度為40℃，吸水性樹脂排出口處的吸水性樹脂的粉粒溫度為210℃。串聯(lián)連接的所述攪拌裝置與冷卻機之間連接有不銹鋼管道。將通過改性步驟而被表面交聯(lián)的吸水性樹脂立即輸送到冷卻機中供給冷卻步驟。使如此獲得的經(jīng)表面交聯(lián)的吸水性樹脂通過篩孔為850μm的JIS標準篩，獲得比較吸水性樹脂2。
滯留時間在改性步驟中為64分鐘，在冷卻步驟中為74分鐘。150通過量的過篩物占所述經(jīng)表面交聯(lián)的吸水性樹脂總重量的4.0％。比較吸水性樹脂2的CRC為28.5(g/g)，AAP為25(g/g)，平均粒徑為412μm。
<比較例3>
使用篩孔為850μm-150μm的JIS標準篩，對在實施例1中獲得的改性吸水性樹脂(吸水性樹脂1)分級，獲得粒度經(jīng)過調(diào)整的吸水性樹脂。應說明的是，粒度經(jīng)過調(diào)整的吸水性樹脂的平均粒徑為480μm，150通過量為1.0％。
使用吸水性樹脂排出口封閉的分批式冷卻機(奈良機械制作所，NPD-1.6W型)對所述粒度經(jīng)過調(diào)整的吸水性樹脂進行混合。所述分批式冷卻機的槳葉(攪拌盤)的轉(zhuǎn)數(shù)為30rpm，在所述分批式冷卻機的內(nèi)壁、攪拌盤和旋轉(zhuǎn)軸上注入常溫的自來水，粒度經(jīng)過調(diào)整的吸水性樹脂在冷卻容器內(nèi)的滯留量為40kg。
使所述轉(zhuǎn)數(shù)為30rpm，每隔特定時間(從混合開始分別為30、60、120分鐘)進行取樣，獲得比較吸水性樹脂(3-1～3-3)。150通過量如下所示比較吸水性樹脂3-1為1.30％，比較吸水性樹脂3-2為1.7％，比較吸水性樹脂3-3為2.2％。
<實施例4>
利用連續(xù)式高速攪拌混合機(ホソカワミクロン股份有限公司タ一ビユテイサ一)，將3.9質(zhì)量份由0.34質(zhì)量份1，4-丁二醇、0.56質(zhì)量份丙二醇和3質(zhì)量份純水組成的含有表面交聯(lián)劑的水性溶液噴霧于100重量份在制造例中獲得的吸水性樹脂前體(A)中，且加以混合，制成加濕物料。
使用導電導熱型槽式攪拌干燥機(奈良機械制作所制造，多翼處理機；NFP-1.6W型)，以40kg/h的處理量，對所述加濕物料進行連續(xù)處理。所述攪拌干燥機，與冷卻機(奈良機械制作所制造，多翼處理機；NFP-1.6W型)串聯(lián)連接。各裝置的槳葉(攪拌盤)轉(zhuǎn)數(shù)設計為攪拌干燥機為30rpm，冷卻機為30rpm。熱媒體是使用松村石油制造的バ一レルサ一ム400，并使其在所述攪拌干燥機的槳葉內(nèi)部循環(huán)，在冷卻機中，使常溫的自來水在夾套和槳葉內(nèi)部循環(huán)。安裝在所述導電導熱型槽式攪拌干燥機的兩根旋轉(zhuǎn)軸上的攪拌盤并不疊蓋，而是平行排列。
所述攪拌干燥機給料口處的吸水性樹脂的粉粒溫度為40℃，吸水性樹脂排出口處的吸水性樹脂的粉粒溫度為210℃。串聯(lián)連接的所述攪拌裝置與冷卻機之間連接有不銹鋼管道。將通過改性步驟而被表面交聯(lián)的吸水性樹脂立即輸送到冷卻機中供給冷卻步驟。使用篩孔為850μm的JIS標準篩篩分如此獲得的經(jīng)表面交聯(lián)的吸水性樹脂，獲得改性吸水性樹脂(吸水性樹脂4)。
滯留時間在改性步驟中為60分鐘，在冷卻步驟中為64.5分鐘。150μm的過篩物占所述經(jīng)表面交聯(lián)的吸水性樹脂總重量的2.1％。改性的吸水樹脂的CRC為29(g/g)，AAP為26(g/g)，平均粒徑為478μm。
<比較例4>
利用連續(xù)式高速攪拌混合機(ホソカワミクロン股份有限公司タ一ビユテイザ一)，將3.9質(zhì)量份由0.34質(zhì)量份1，4-丁二醇、0.56質(zhì)量份丙二醇和3質(zhì)量份純水組成的含有表面交聯(lián)劑的水性溶液噴霧于100重量份在制造例中獲得的吸水性樹脂前體(A)中，并加以混合。
使用槳葉(攪拌盤)直徑為80mmφ、傳熱面積為0.35m2、有效容積為0.046m3的導電導熱型槽式攪拌干燥機(栗本鐵工所制造，型號CD-80，攪拌盤改裝型)，對加濕物料進行加熱處理。
在所述攪拌干燥機中設置有14片攪拌葉片和14片具有缺失部的攪拌盤，在以y-z平面截斷而形成的截面上，攪拌盤的最大厚度與最小厚度之比＝15mm/2.5mm，攪拌葉片在以y-z平面截斷而形成的截面上的截面積20mm×10mm＝200mm2，攪拌盤間的面積為2400mm2。所述攪拌干燥機為雙軸槽式攪拌干燥機，其中安裝在兩根旋轉(zhuǎn)軸上的攪拌盤相互重疊，并交替咬合。
在所述攪拌干燥機的內(nèi)壁、攪拌盤和旋轉(zhuǎn)軸上注入加熱的水蒸氣，使內(nèi)壁、攪拌盤和旋轉(zhuǎn)軸的表面溫度達到220℃。平均滯留時間為35分鐘，處理量為7kg/h。將經(jīng)表面交聯(lián)的吸水性樹脂取出到SUS容器中并冷卻。使用篩孔為850μm的篩子篩分所述吸水性樹脂，從而獲得改性的吸水性樹脂(比較吸水性樹脂4)。通過150μm篩子的過篩物占1.5％。比較吸水性樹脂4的CRC為27(g/g)，AAP為24(g/g)，平均粒徑為475μm。
以上實施例和比較例的測試條件、改性的吸水性樹脂的各物性如表1和表2中所示。表中的“葉片間距”是指在y-z平面中，相鄰攪拌盤間在y方向上的距離。例如圖2(A)中的T4、圖3(A)中的T4′。另外，表中的“葉片長度”是指在y-z平面中，攪拌葉片在y方向上的長度。例如圖2(A)中的T5、圖3(A)中的T5′。進而，表中的“攪拌葉片(mm)”是指在y-z平面中，攪拌葉片在z方向和y方向上的尺寸(T5×T6)。另一方面，表中的“攪拌葉片的截面積(％)”是指攪拌葉片相對于攪拌盤問面積的面積，例如攪拌葉片的截面積在圖2(A)中為(T6×T5×2)÷(T3×T4)×100。另外，“攪拌葉片的距離(％)”是指攪拌葉片相對于攪拌盤間面積的長度，例如攪拌葉片的距離在圖2(A)中為(T5)÷(T3×T4)×100。




<實施例5>
按照在100質(zhì)量份由制造例獲得的吸水性樹脂前體(A)中加入0.34質(zhì)量份1，4-丁二醇(以下，也稱為“1，4-BD”)、0.56質(zhì)量份丙二醇(以下，也稱為“PG”)、3質(zhì)量份純水的比例，在室溫下混合制成500質(zhì)量份的加濕物料，將所述加濕物料投入到在油浴中使用精制菜油、且將油浴的溫度設定為230℃而加溫的西日本測試機制作所制造的5L砂漿熱處理裝置(處理器)中，進行高速攪拌(自轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)速度280rpm，公轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)速度125rpm)，進行15分鐘的熱處理后，立即同樣地投入到將精制菜油油浴的溫度設定為210℃而加溫的西日本測試機制作所制造的5L砂漿熱處理裝置(處理器)中，進行低速攪拌(自轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)速度140rpm，公轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)速度62rpm)，進而進行5分鐘熱處理(參照表3)。使如此獲得的混合物通過篩孔為850μm的JIS標準篩，從而獲得吸水性樹脂(1)。
制造條件

對利用所述方法獲得的吸水性樹脂組合物(1)進行物性評價。其結(jié)果如表4所示。
物性比較

如表3和4所示，用于進行熱處理直至獲得與下述比較例5幾乎相同表面交聯(lián)密度(換句話說，即相同的CRC值)的熱處理時間從30分鐘縮短到了20分鐘。
<實施例6>
在100質(zhì)量份通過制造例獲得的吸水性樹脂前體(A)中加入0.34質(zhì)量份1.4-BD、0.56質(zhì)量份PG、3質(zhì)量份純水混合，制成加濕物料。使用串聯(lián)有三臺槳葉直徑為160mmφ、傳熱面積為2.5m2、有效容積為0.065m3的導電導熱型槽式攪拌干燥機(奈良機械制作所制造，NPD1.6W型)的裝置，以50kg/h的處理量對所得加濕物料進行連續(xù)處理(參照表5)。將第一臺處理裝置使用在所述攪拌干燥步驟中，將第二臺處理裝置使用在所述表面交聯(lián)步驟中，將第三臺處理裝置使用在冷卻步驟中。各處理裝置的槳葉的轉(zhuǎn)數(shù)設定如下攪拌干燥步驟為30rpm，表面交聯(lián)步驟為5rpm，冷卻步驟為5rpm。設定第一臺和第二臺的裝置內(nèi)部排出堰的高度為60％(在設攪拌翼上表面為100％的情況下)。熱媒體，使用松村石油制造的バ一レルサ一ム400，使熱媒體在第一臺和第二臺導電導熱型槽式攪拌干燥機中的槳葉內(nèi)部循環(huán)，并使常溫的自來水在第三臺的夾套和槳葉內(nèi)部循環(huán)。第一臺導電導熱型槽式攪拌干燥機裝置的處理裝置入口的吸水性樹脂粉體溫度為40℃，處理裝置出口的吸水性樹脂粉體溫度為190℃；第二臺導電導熱型槽式攪拌干燥機的處理裝置入口的吸水性樹脂粉體溫度為190℃，處理裝置出口的吸水性樹脂粉體溫度為200℃(參照表5)。在一列串聯(lián)的第一臺和第二臺的裝置間連接有受保溫的不銹鋼管道，而第二臺和第三臺裝置之間連接有不受保溫的不銹鋼管道。對攪拌干燥步驟完成后的吸水性樹脂組合物，立即用表面交聯(lián)步驟進行處理(參照表5)，其后立即利用冷卻步驟將其冷卻至室溫。使如此獲得的混合物通過篩孔為850μm的JIS標準篩，獲得吸水性樹脂(2)。
熱處理裝置比較

對利用所述方法獲得的吸水性樹脂組合物(2)進行物性評價。其結(jié)果如表6所示。
物性比較

如表5和6所示，由于在表面交聯(lián)步驟中用于單位重量干燥粒子狀組合物的攪拌的動力比下述比較例6中的小，所以可以將粉塵量抑制在150μm通過或150μm通過以下，從而，可使AAP和SFC的值增大。
<比較例5>
在100質(zhì)量份通過制造例獲得的吸水性樹脂前體(A)中加入0.34質(zhì)量份1，4-丁二醇、0.56質(zhì)量份丙二醇、3質(zhì)量份純水，并在室溫下混合制成500質(zhì)量份加濕物料，將所述加濕物料投入到在油浴中使用精制菜油、且將油浴的溫度設定為230℃而加溫的西日本測試機制作所制造的5L砂漿熱處理裝置(處理器)中，進行低速攪拌(自轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)速度140rpm，公轉(zhuǎn)運轉(zhuǎn)速度62rpm)，進行30分鐘熱處理(參照圖3)。使如此獲得的混合物通過篩孔為850μm的JIS標準篩，獲得吸水性樹脂(3)。
對于通過所述方法獲得的吸水性樹脂組合物(2)進行物性評價。其結(jié)果如表4所示。
<比較例6>
在100質(zhì)量份通過制造例1獲得的吸水性樹脂前體(A)中加入0.34質(zhì)量份1，4-BD、0.56質(zhì)量份PG和3質(zhì)量份純水并混合，制成加濕物料，使用兩臺槳葉直徑為160mmφ、傳熱面積為2.5m2、有效容積為0.065m3的導電導熱型槽式攪拌干燥機(奈良機械制作所制造，NPD1.6W型)，以25kg/h的處理量對所得加濕物料進行連續(xù)處理(參照表5)。各處理裝置的槳葉的轉(zhuǎn)數(shù)如下第一臺導電導熱型槽式攪拌干燥機的槳葉轉(zhuǎn)數(shù)設為30rpm，第二臺導電導熱型槽式攪拌干燥機的槳葉轉(zhuǎn)數(shù)設為5rpm。第一臺導電導熱型槽式攪拌干燥機中的熱媒體使用松村石油制造的パ一レルサ一ム400，并使熱媒體在導電導熱型槽式攪拌干燥機的槳葉內(nèi)部循環(huán)，在第二臺中使常溫的自來水在夾套和槳葉內(nèi)部循環(huán)。第一臺處理裝置入口處的吸水性樹脂粉體溫度為40℃，處理裝置出口處的吸水性樹脂粉體溫度為200℃(參照表5)。第一臺和第二臺處理裝置由不受保溫的不銹鋼管道連接。使如此獲得的混合物通過篩孔為850μm的JIS標準篩，獲得吸水性樹脂(4)。
對如此獲得的吸水性樹脂組合物(4)進行物性評價。其結(jié)果如表6所示。
如上所述，在本發(fā)明中由于分成攪拌干燥步驟和表面交聯(lián)步驟這兩個階段進行處理，所以可以高效地批量生產(chǎn)出物性較好的吸水性樹脂。
并且，在對吸水性樹脂進行表面交聯(lián)處理時，通過使用設有具有特定厚度的攪拌盤和/或具有特定截面積和長度的攪拌葉片的攪拌裝置，可以有效防止粉塵的產(chǎn)生。
因此，本發(fā)明的制造方法十分有助于高效地制造物性良好的吸水性樹脂，所以可以廣泛應用于與一次性尿布、成人一次性失禁用衣物、一次性衛(wèi)生巾和一次性繃帶等各種吸水性樹脂的制造相關的領域中。
并且，還可以用于食品等的吸濕片等包裝相關產(chǎn)品的制造中。
進而，也可以廣泛應用在如構(gòu)成水下隧道的隧道壁的混凝土砌塊間的密封復合物，光纖電纜和輸電電纜的防水用膠帶，土壤保水劑，以及殺蟲劑、農(nóng)藥和/或除草劑的輸送體等要求所用樹脂具備吸水性和保水性的領域中。
另外，在本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法中，優(yōu)選在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在所述步驟(3)中使用的處理裝置的種類和/或有效容積不同。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以選擇最適合于所制造的吸水性樹脂性質(zhì)的處理裝置和/或分別最適合于所述步驟(2)和所述步驟(3)各步驟的處理裝置。
也就是說，在所述步驟(2)中可以使用如下所述的處理裝置，即，傳熱面積/有效容積較大，為了增強攪拌力而具備多根軸，且在這些軸上具有多個攪拌盤。另外，在所述步驟(3)中可以使用下述的處理裝置，即，傳熱面積/有效容積較小，并且因為不具備攪拌盤，所以攪拌力較弱。
結(jié)果，在所述步驟(2)中攪拌效率得到提高且平均升溫速度加快，可以迅速地攪拌干燥所述濕潤混合物。另外，在所述步驟(3)中通過較弱的攪拌而減少吸水性樹脂所受到的損傷、減慢平均升溫速度，從而防止吸水性樹脂的粉塵化，且可以控制表面交聯(lián)密度。因此，可以穩(wěn)定地制造出物性良好的吸水性樹脂。
并且，在所述吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法中，優(yōu)選在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下使在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在所述步驟(3)中使用的處理裝置運轉(zhuǎn)。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，能夠以最佳方式將加熱條件和/或攪拌條件調(diào)節(jié)成符合所制造的吸水性樹脂性質(zhì)的值和/或調(diào)節(jié)成分別適應于所述步驟(2)和所述步驟(3)中各步驟的值。
也就是說，在所述步驟(2)中，可以將使用的處理裝置的熱源規(guī)格和設定溫度按照平均升溫速度加快進行調(diào)節(jié)、將攪拌盤的攪拌力調(diào)節(jié)為較強。另外，在所述步驟(3)中，可以將所使用的處理裝置的熱源規(guī)格和設定溫度按照平均升溫速度變慢進行調(diào)節(jié)、將攪拌盤的攪拌力調(diào)節(jié)為較小。
結(jié)果，在所述步驟(2)中，攪拌效率得到提高且平均升溫速度加快，可以迅速地攪拌干燥所述濕潤混合物。另外，在所述步驟(3)中，由于攪拌強度較弱，所以吸水性樹脂所受到的損傷也減少，而且通過減慢平均升溫速度，可以防止吸水性樹脂的粉塵化(微粉化)，并可以控制表面交聯(lián)密度。因此，可以穩(wěn)定地制造出物性良好的吸水性樹脂。
本發(fā)明的吸水性樹脂制造方法優(yōu)選在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在所述步驟(3)中使用的處理裝置的種類和/或有效容積不同。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以選擇使用所述攪拌裝置的攪拌力和/或加熱溫度、傳熱面積/有效容積的值與各步驟相符合的處理裝置。
所以，可以提高所述步驟(2)中的攪拌干燥效率和/或所述步驟(3)中的表面交聯(lián)效率。結(jié)果可以減輕各步驟中對親水性交聯(lián)聚合物和/或吸水性樹脂造成的損傷，并縮短所述各步驟的時間，能夠制造出品質(zhì)良好的吸水性樹脂。
本發(fā)明的吸水性樹脂制造方法優(yōu)選在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下使在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在所述步驟(3)中使用的處理裝置運轉(zhuǎn)。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以將所述攪拌裝置的攪拌力和/或加熱溫度、傳熱面積/有效容積的值設定成符合各步驟的值。
所以，可以提高所述步驟(2)的攪拌干燥效率和/或所述步驟(3)的表面交聯(lián)效率。結(jié)果，可以減輕各步驟中對親水性交聯(lián)聚合物和/或吸水性樹脂造成的損傷，并且可以縮短所述各步驟的時間，能夠制造出品質(zhì)良好的吸水性樹脂。
并且，優(yōu)選在本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法中，包括以下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，從而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用帶有旋轉(zhuǎn)軸且旋轉(zhuǎn)軸上設有多個攪拌盤的攪拌裝置進行，且所述攪拌盤上設有攪拌葉片，在將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌葉片在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的截面積占突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其他攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積的10％或10％以上且不到50％，所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷而形成的截面上y方向上的長度占所述一個攪拌盤與所述其他攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離的50％或50％以上，且在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，所述攪拌盤的最大厚度與最小厚度之比小于等于5。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，由于將設置在攪拌盤上的攪拌葉片的截面面積和長度調(diào)整在所述范圍內(nèi)，所以可以不過度壓縮所述親水性交聯(lián)聚合物即可在懸浮狀態(tài)下進行攪拌，并可以防止親水性交聯(lián)聚合物的凝聚和受到擠壓。因此，可以抑制粉塵的產(chǎn)生。進而，因為使用最大厚度與最小厚度之比小于等于5這種厚度比較均勻的攪拌盤，所以可以使攪拌盤單位截面積施加在所述親水性交聯(lián)聚合物的壓縮和釋放變得非常少，所以可以減少對所述親水性交聯(lián)聚合物造成的機械性損傷。因此，可以制造出粉塵量更少的吸水性樹脂。
優(yōu)選在本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法中，攪拌葉片橫跨多個攪拌盤，且在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，在所述攪拌葉片中位于相鄰位置的攪拌葉片夾持所述旋轉(zhuǎn)軸并相互錯開配置或平行連接。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，可以增大攪拌葉片的截面積相對于突出或連接有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其他攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積(以下稱為“攪拌盤間面積”)的值，可以增長攪拌葉片的長度。
由于攪拌葉片牢固地固定在攪拌盤上，所以可以提高攪拌葉片的耐久性。因此，可以提高攪拌效率和粉體的輸送性，均勻地實施表面交聯(lián)。從而可以制造出粉塵量更少的吸水性樹脂。
在本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法中，優(yōu)選所述攪拌盤為圓盤狀或缺失了一部分的圓盤狀。
根據(jù)所述構(gòu)成，與攪拌盤為楔形時的情況相比，由于可以減小在攪拌親水性交聯(lián)聚合物時施加在親水性交聯(lián)聚合物上的壓力，可以減小親水性交聯(lián)聚合物的粉體密度。因此，可以更高效地制造出粉塵量較少的吸水性樹脂。
在本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法中，優(yōu)選所述攪拌裝置還發(fā)揮傳熱裝置的作用。
為了使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)，必須對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，攪拌裝置可以不對所述親水性交聯(lián)聚合物造成機械性損傷而進行攪拌，并且可以均勻攪拌，進而由于攪拌裝置還發(fā)揮傳熱裝置的作用，所以可以抑制粉塵的產(chǎn)生，同時將交聯(lián)反應所必需的熱均勻地傳遞給所述混合物。因此，可以高效地進行交聯(lián)反應，并且可以縮短改性時間，從而可以高效地制造出粉塵量較少的吸水性樹脂。
攪拌盤為圓盤形或缺失了一部分的圓盤狀的情況與攪拌盤為楔形的情況相比，由于可以增大傳熱面積，所以可以提高交聯(lián)反應的效率。
進而，由于不需要另外設置傳熱裝置，所以有助于吸水性樹脂制造裝置的小型化。
另外，在本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法中，優(yōu)選所述攪拌裝置發(fā)揮冷卻裝置的作用。
根據(jù)所述結(jié)構(gòu)，攪拌裝置可以不對經(jīng)過表面交聯(lián)的親水性交聯(lián)聚合物造成機械性損傷，并可同時均勻地進行攪拌和冷卻，所以可以抑制冷卻步驟中粉塵的產(chǎn)生，同時可以使所述親水性交聯(lián)聚合物整體均勻地冷卻。因此，可以使表面交聯(lián)不過度進行，制造出粉塵量較少的吸水性樹脂。另外，由于不需要另外設置冷卻裝置，所以有助于吸水性樹脂制造裝置的小型化。
如上所述，本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法包括以下三個步驟將含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體混合，獲得濕潤混合物的步驟；攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物的步驟；以及，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使之進行表面交聯(lián)反應的步驟。
為了抑制在處理所述濕潤混合物時產(chǎn)生的粒子的凝聚，通過進行攪拌干燥，獲得的干燥粒子狀組合物成為流動性較好的粉體。從而，在進行所述表面交聯(lián)反應的步驟中，即便使用攪拌強度弱或無攪拌翼的裝置，也可以使表面交聯(lián)達到預期的程度。因此，本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，可以起到穩(wěn)定地制造出物性良好的吸水性樹脂的效果。
本發(fā)明的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，由于可以在各步驟中選擇效率較好的加熱條件和/或攪拌條件，所以在加熱處理裝置內(nèi)的滯留時間縮短。因此，可以起到提高吸水性樹脂的生產(chǎn)性的效果。
并且，如上所述，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法，包括以下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，且其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，從而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用具有旋轉(zhuǎn)軸且旋轉(zhuǎn)軸上設有具備多個攪拌盤的攪拌裝置進行，在將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，所述攪拌盤的最大厚度與最小厚度之比小于等于5。
因此，可以起到下述效果可以使攪拌盤的單位截面積施加在所述親水性交聯(lián)聚合物的壓縮和釋放變得非常少，減小對所述親水性交聯(lián)聚合物造成的機械性損傷，同時可以均勻地進行攪拌，因此可以制造出粉塵量較少的吸水性樹脂。
如上所述，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括以下兩個步驟改性步驟，所述改型步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，從而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用具有旋轉(zhuǎn)軸且旋轉(zhuǎn)軸上設有具備多個攪拌盤的攪拌裝置進行，且攪拌盤上具備攪拌葉片，且在將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌葉片在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的截面積占突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其他攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積的10％或10％以上且不到50％，所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷而形成的截面上y方向上的長度為所述一個攪拌盤與所述其他攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離的50％或50％以上。
因此，可以起到下述效果可以不過度壓縮所述親水性交聯(lián)聚合物，并均勻地進行攪拌，有效地防止容易在改性步驟中出現(xiàn)的粉塵的產(chǎn)生，所以可以制造出粉塵量較少的吸水性樹脂。
應說明的是，本發(fā)明并不限定于以上所示的各結(jié)構(gòu)，可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)進行各種變更，并且，將分別在不同實施方式或?qū)嵤├泄_的技術(shù)手段加以適當組合而獲得的實施方式和實施例也在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。另外，本說明書中所記載的專利文獻，均作為參考而加以引用在本說明書中。
對本發(fā)明進行詳細說明的各項具體實施方式
或?qū)嵤├皇菫榱吮阌诶斫獗景l(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而不能將本發(fā)明狹義地限定于這些具體例，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求記載的范圍內(nèi)，可以進行各種變更而加以實施。
權(quán)利要求
1.一種吸水性樹脂的制造方法，其包括以下兩個步驟改性步驟，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基進行反應的官能團，從而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟通過使用具有旋轉(zhuǎn)軸且所述旋轉(zhuǎn)軸具備多個攪拌盤的攪拌裝置進行，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，所述攪拌盤的最大厚度對最小厚度之比小于等于5。
2.一種吸水性樹脂的制造方法，其包括以下兩個步驟改性步驟，所述改型步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟通過使用具有旋轉(zhuǎn)軸且所述旋轉(zhuǎn)軸上具有多個攪拌盤的攪拌裝置進行，所述攪拌盤上具有攪拌葉片，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌葉片在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的截面積占突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積的10％或10％以上且小于50％，所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷而形成的截面上y方向上的長度為所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離的50％或50％以上。
3.一種吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，其包括如下三個步驟步驟(1)，將含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體混合，獲得濕潤混合物，步驟(2)，攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得包含表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，以及步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使之進行表面交聯(lián)反應；在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可以通過篩孔為10mm的篩子，使用至少一臺或一臺以上的處理裝置實施所述步驟(2)和步驟(3)，將在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在所述步驟(3)中使用的處理裝置串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，其中在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在所述步驟(3)中使用的處理裝置的種類和/或有效容積不同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，其中在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下使在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在所述步驟(3)中使用的處理裝置運轉(zhuǎn)。
6.一種吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，其包括如下三個步驟步驟(1)，將含有表面交聯(lián)劑的溶液與吸水性樹脂前體混合，獲得濕潤混合物，步驟(2)，攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得包含表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，以及步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使之進行表面交聯(lián)反應，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可以通過篩孔為10mm的篩子，在一臺處理裝置內(nèi)實施所述步驟(2)和步驟(3)，在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下實施所述步驟(2)和步驟(3)。
7.一種吸水性樹脂的制造方法，其包括如下兩個步驟改性步驟(1)，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)，且改性步驟包含下述兩個步驟步驟(2)，攪拌干燥所述混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使之進行表面交聯(lián)反應；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述步驟(2)、步驟(3)和冷卻步驟中至少有一個或一個以上的步驟通過使用具有旋轉(zhuǎn)軸且所述旋轉(zhuǎn)軸上具備多個攪拌盤的攪拌裝置進行，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向相平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，所述攪拌盤的最大厚度對最小厚度之比小于等于5，所述混合物是通過步驟(1)制造的濕潤混合物，所述步驟(1)將具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液進行混合，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可以通過篩孔為10mm的篩子，至少使用一臺或一臺以上的處理裝置實施所述步驟(2)和步驟(3)，將在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在步驟(3)中使用的所述處理裝置串聯(lián)連接。
8.一種吸水性樹脂的制造方法，其包括如下兩個步驟改性步驟(1)，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)，并且改性步驟包含下述兩個步驟步驟(2)，攪拌干燥所述混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使之進行表面交聯(lián)反應；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述步驟(2)、步驟(3)和冷卻步驟中至少有一個或一個以上的步驟通過使用具有旋轉(zhuǎn)軸且所述旋轉(zhuǎn)軸上具備多個攪拌盤的攪拌裝置進行，所述攪拌盤上具有攪拌葉片，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌葉片在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的截面積占突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積的10％或10％以上且小于50％，所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷的截面上y方向上的長度為所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離的50％或50％以上，所述混合物是通過步驟(1)制造的濕潤混合物，所述步驟(1)將具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液加以混合，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可以通過篩孔為10mm的篩子，至少使用一臺或一臺以上的處理裝置實施所述步驟(2)和步驟(3)，將在所述步驟(2)中使用的所述處理裝置和在步驟(3)中使用的處理裝置串聯(lián)連接。
9.一種吸水性樹脂的制造方法，其包括以下兩個步驟改性步驟(1)，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟通過使用具有旋轉(zhuǎn)軸且所述旋轉(zhuǎn)軸具備多個攪拌盤的攪拌裝置進行，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，所述攪拌盤的最大厚度對最小厚度之比小于等于5，所述混合物是通過步驟(1)制造的濕潤混合物，所述步驟(1)將具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液加以混合，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，所述改性步驟包括下述兩個步驟步驟(2)，攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，以及步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使之進行表面交聯(lián)反應，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可以通過篩孔為10mm的篩子，在一臺處理裝置內(nèi)實施所述步驟(2)和步驟(3)，在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下實施所述步驟(2)和步驟(3)。
10.一種吸水性樹脂的制造方法，其包括以下兩個步驟改性步驟(1)，所述改性步驟通過對具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液的混合物進行加熱，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，而使所述親水性交聯(lián)聚合物的表面交聯(lián)；以及冷卻步驟，所述冷卻步驟使經(jīng)過表面交聯(lián)的所述親水性交聯(lián)聚合物冷卻，所述改性步驟和/或冷卻步驟通過使用具有旋轉(zhuǎn)軸且所述旋轉(zhuǎn)軸具備多個攪拌盤的攪拌裝置進行，所述攪拌盤上具有攪拌葉片，當將與所述旋轉(zhuǎn)軸的長軸長度方向平行的方向設為y方向、將與所述y方向垂直且與所述旋轉(zhuǎn)軸的軸徑方向平行的方向設為x方向、并將與所述x方向和y方向垂直的方向設為z方向時，所述攪拌葉片在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上的截面積占突出有所述攪拌葉片的一個攪拌盤與相對于所述攪拌盤而配置的其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的面積的10％或10％以上且小于50％，所述攪拌葉片在以所述y-z平面截斷的截面上y方向上的長度為所述一個攪拌盤與所述其它攪拌盤之間在所述y-z平面上的距離的50％或50％以上，所述混合物是通過步驟(1)制造的濕潤混合物，所述步驟(1)將具有羧基的親水性交聯(lián)聚合物與含有表面交聯(lián)劑的水性溶液加以混合，其中所述表面交聯(lián)劑具有兩個或兩個以上可與羧基反應的官能團，所述改性步驟包括以下兩個步驟步驟(2)，攪拌干燥所述濕潤混合物，獲得含有表面交聯(lián)劑的干燥粒子狀組合物，步驟(3)，對所述干燥粒子狀組合物進行加熱處理，使之進行表面交聯(lián)反應，在所述步驟(2)中獲得的干燥粒子狀組合物的80重量％或80重量％以上的粒子可以通過篩孔為10mm的篩子，在一臺處理裝置內(nèi)實施所述步驟(2)和步驟(3)，在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下實施所述步驟(2)和步驟(3)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的吸水性樹脂的制造方法，其中在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在所述步驟(3)中使用的處理裝置的種類和/或有效容積不同。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的吸水性樹脂的制造方法，其中在不同的加熱條件和/或不同的攪拌條件下使在所述步驟(2)中使用的處理裝置與在所述步驟(3)中使用的處理裝置運轉(zhuǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求2、8和10中任一項所述的吸水性樹脂的制造方法，其中在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上，所述攪拌盤的最大厚度對最小厚度之比小于等于5。
14.根據(jù)權(quán)利要求1、2和7～10中任一項所述的吸水性樹脂的制造方法，其中攪拌葉片橫跨多個攪拌盤，且在所述攪拌葉片中位于相鄰位置上的攪拌葉片彼此在以y-z平面截斷所述攪拌裝置而形成的截面上夾持所述旋轉(zhuǎn)軸而相互錯開配置或平行連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求1、2和7～10中任一項所述的吸水性樹脂的制造方法，其中所述攪拌盤為圓盤狀或一部分缺失的圓盤狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求1、2和7～10中任一項所述的吸水性樹脂的制造方法，其中所述攪拌盤還可用作傳熱裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1、2和7～10中任一項所述的吸水性樹脂的制造方法，其中所述攪拌盤還可用作冷卻裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開一種吸水性樹脂的表面交聯(lián)方法，包括獲得濕潤混合物的步驟(1)、獲得干燥粒子狀組合物的步驟(2)、以及進行表面交聯(lián)反應的步驟(3)。因此，由于可以縮短各步驟的處理時間，所以可以批量生產(chǎn)物性良好的吸水性樹脂。并且，本發(fā)明的吸水性樹脂的制造方法包括改性步驟和冷卻步驟，所述改性步驟和/或冷卻步驟使用具有旋轉(zhuǎn)軸且所述旋轉(zhuǎn)軸具備多個攪拌盤的攪拌裝置進行，所述攪拌裝置中具備具有特定厚度的攪拌盤和/或具有特定形狀的攪拌葉片。因此，可以抑制改性步驟和/或冷卻步驟中粉塵的產(chǎn)生。
文檔編號B29C35/02GK1995103SQ20061017119
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者角永憲資, 大六賴道, 藤野真一, 大河內(nèi)弘子, 入江好夫, 田原秀行 申請人:株式會社日本觸媒