专利名称：吸水剂,及其生产方法,以及由其制成的吸收剂和吸收物的制作方法
技术领域：
本发明涉及吸水剂，主要由吸水树脂所组成，其适用于例如纸尿布(一次性尿布)、卫生巾、所谓的失禁用垫，及其他卫生材料。更明确地说，本发明涉及交联的吸水剂(树脂)，以及它们的生产方法及用途，其是交联的，其具有3.0或更低的保热指标1，0.90wt.％的氯化钠水溶液中具有34g/g或更少的离心保留容量(CRC)，在2.0kPa压力下0.90wt.％的氯化钠水溶液中具有30g/g或更少的吸收能力；含有60wt.％或更多的直径在600μm到300μm的颗粒和3wt.％或更少的直径小于150μm的颗粒；并具有质量平均(重量平均)粒径为400μm到600μm，粒度分布的对数标准差(σζ)为0.250到0.400，以及对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)低于20×10-7cm3sec/g。
背景技术：
吸水树脂被广泛用作吸收体液(尿、血等)以及类似物的吸水剂，它是纸尿布、卫生巾、失禁用垫，和其他卫生材料的主要成分。
近年来为适应老年人群的成人一次性尿布的需求增加，已开发出了具有脱臭或其他附加作用的吸水树脂。穿着舒适的尿布也在开发中。这些尿布很好的适合体型并且不会渗漏。这些提高主要归功于吸收剂的结构改进，但也部分的归因于吸水树脂的性能改良。
该性能包括，例如渗漏和扩散吸收性。在离心保留容量(CRC)、抗压吸收性(AAP)、胶凝强度，和吸收性等方面已进行了改进。
文献1，或美国专利5147343，公开了一种多孔纤维基质和一种由分散在纤维基质的空隙中的超吸收性聚合物制成的吸收剂组合物。该超吸收性聚合物在21000dyne/cm2的压力下，能够吸收至少27ml的0.9wt.％的氯化钠溶液。该吸收剂组合物有益地含有10wt.％到60wt.％的超吸收性聚合物。
文献2，或美国专利5149335，描述了一种超吸收性聚合物占60重量％到100重量％的吸收剂结构。该超吸收性聚合物的特征是其自由溶胀率低于60秒和至少15g/g的5分钟AUL(负载吸收量)。
文献3，或欧洲专利0532002，公开了一种多孔纤维基质和一种吸收剂组合物，其含有至少30重量％的超吸收性聚合物。该超吸收性聚合物具有少于0.6mm的负载变形和10cm或更多的吸水指数。
文献4，或欧洲专利0615736，涉及一种吸收剂组合物，该成分含有30重量％到100重量％的超吸收性聚合物，其具有一个至少为100的压力吸收指数和低于13重量％的可萃取的内容物(在0.9wt.％的氯化钠的水溶液萃取16小时的过程中)。
文献5，或欧洲专利0761191，描述了一种纤维基质和一种吸收剂组合物，该成分含有至少30重量％，具有700或更高的抽吸参数的超吸收性聚合物。
文献6，或美国专利6297335，公开了一种吸收剂组合物，其压力吸收指数小于100并在1922.8Pa的压力下具有至少12g/g的垂直吸收量。
文献7，或美国专利5599335，公开了一种吸收剂组合物，其在0.69wt.％的氯化钠水溶液中具有至少约30×10-7cm3sec/g的盐水导流率(SFC)，同时在0.7psi负载下，具有至少为23g/g的性能(负载性能，或PUP)。
评价尿布或类似吸收剂穿着舒适度的一个明显的条件是尿或其他体液在排泄后能被迅速吸收。上述常规方法重点研究了吸水树脂或吸收剂如尿布的吸水性能。然而，在穿着尿布或类似的吸收剂时，这种探索自身将不能提供足够的舒适感。检查不舒适的原因，我们发现当尿布或类似的吸收剂吸收了排泄的尿或其他体液后，吸收剂的“温度下降”，换句话说，穿着者的“变凉的感觉”，是严重影响舒适的因素。没有常规的吸收剂能阻止它们的温度下降。还没有考虑到保热。在实际使用中，保热还没有达到一个令人满意的水平。
牺牲吸收性能以带来高保热将会导致吸水树脂不能完成它的基本的吸收体液(尿、血等)的目的。因此，带来高保热和达到一个必需的吸收性能的水平都是重要的。
如上所述，吸水树脂的吸收性能上已做了许多改进。
评价尿布或类似吸收剂穿着舒适度的一个明显条件是尿或其他体液在排泄后能被迅速吸收。然而，许多吸收剂吸收了体液(通常在大约体温)变湿后会随着时间变凉(倾向降至室温)。这种变凉的感觉是决不舒适的。用不同方式表示地话，如果吸收剂在吸收了体液后能保持在接近体温水平持续一段时间，那么穿着者的问题，即不舒适的感觉，将被减轻。
发明公开内容本发明的目的是提供一种具有优良的保热及吸收性能的吸水剂、吸收剂，和吸收物，以及生产该吸水树脂的一种方法。
为了实现尿布或类似的吸收剂的优良的保热和吸收性能，发明人重点研究了能够大大影响吸收剂性能的吸水树脂。
在研究过程中，发明人发现尿布的保热可以通过提高吸水树脂的特定容量而提高，这使本发明得以完成。
在实际使用中，尿布或类似的吸收剂的一些不舒适的原因是渗出液产生的粘性和吸收液体后冷的凝胶的感觉。通常的所做的尝试是降低粘性。而在本发明中，冷的凝胶的感觉和粘性，都被降低了。
上述的特定容量是通过本发明的吸水树脂的“保热指标1”测定的。对于吸水树脂来说，这完全是个新的参数。保热指标1的计算将通过实施例和有关的实验稍后详细讨论。简言之，保热指标1代表当某种液体被倒进吸水树脂后，经过单位时间，在吸水树脂的表面上的温度变化。此处的单位时间是5到10分钟。保热指标1越低，吸水树脂表面的温度变化就越小，那么保热就越好。
发明人还发现依照本发明，具有令人满意的保热指标1的值的吸水树脂可通过在生产中将离心保留容量、抗压吸收能力，及吸水树脂的粒径控制在特定范围而制备。
特别地，吸水树脂在0.90wt.％的氯化钠水溶液中具有的离心保留容量为34g/g或更少，在2.0kPa压力下的0.90wt.％的氯化钠水溶液中具有30g/g或更少的吸收能力；含有60wt.％或更多的所测直径在600μm到300μm的颗粒和3wt.％或更少的所测直径小于150μm的颗粒；并具有质量平均粒径在400μm到600μm，粒度分布的对数标准差(σζ)为0.250到0.400，对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)低于20×10-7cm3sec/g。结果是当满足了这些条件，保热指标1(在50℃溶胀10次后5到10分钟间每分钟的最大温降)降低至3.0或更低，并产生出具有优良吸收性能和保热的吸收剂。换言之，得到的尿布及其他吸收剂当吸收了体液(尿、血等)之后，较少感觉冷。
本发明的吸水剂含有的主要成分是一种吸水树脂，其具有通过不饱和单体成分的聚合构成的交联结构。该吸水树脂是被表面处理过的(交联过)。除了该吸水树脂外，这种吸水剂在必要时可能还含有不溶于水的无机颗粒。该吸水树脂满足下列条件它的保热指标1为3或更低；它在0.90wt.％的氯化钠水溶液中的离心保留容量为34g/g或更低；它在2.0kPa压力下的0.90wt.％的氯化钠水溶液中的吸收能力为30g/g或更少；它含有60wt.％或更多的所测直径在600μm到300μm的颗粒和3wt.％或更少的所测直径小于150μm的颗粒；它的质量平均粒径从400μm到600μm；它的粒度分布的对数标准差(σζ)从0.250到0.400；它对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)低于20×10-7cm3sec/g。这些是本发明的吸水剂的特征。
根据本发明的吸收剂含有一种依照本发明的吸水剂和亲水纤维。
根据本发明的吸收物含有一种依照本发明的吸收剂、一可渗透液体的表层，及一不能渗透液体的底层。
根据本发明的生产吸水剂的方法是生产含有主要成分为一种具有通过不饱和单体成分的聚合作用构成的交联结构的吸水树脂的吸水剂的方法。此方法包括单体成分聚合的聚合步骤，用以制备吸水树脂，该单体含有一种含酸基的不饱和单体作为主要成分；对吸水树脂进行表面处理的步骤；以及必要时，加入无机细颗粒的步骤。通过这些步骤得到的吸水剂满足下列条件它的保热指标1为3或更低；它在0.90wt.％的氯化钠水溶液中的离心保留容量为34g/g或更低；它在2.0kPa压力下的0.90wt.％的氯化钠水溶液中的吸收能力为30g/g或更少；它含有60wt.％或更多的所测直径在600μm到300μm的颗粒和3wt.％或更少的所测直径小于150μm的颗粒；它的质量平均粒径从400μm到600μm；它的粒度分布的对数标准差(σζ)从0.250到0.400。进一步的，通过这些步骤得到的吸水剂对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)低于20×10-7cm3sec/g。这些是此方法的特征。
本发明的其他目的、优点及新颖特征将部分在下面的说明书中被阐明，部分根据下述实验对于本领域技术人员来说是明显的，或者通过本发明的实践是可被教授出。
附图简述
图1是用于测量本发明的吸水剂的性能之一的保热指标的设备结构的示意图。
实施本发明的最佳方式为了开发一种吸收剂，其给予穿着者较少不适，以及因吸收液体后凝胶温度下降造成的冷感，发明人致力于良好的保热性能，而不是良好的吸水性，作为尿布及类似吸收剂(吸收物)所需具备的性能。相应的，发明人特别关注严重影响吸收剂性能的吸水剂。发明人已发现吸收剂的保热性能可通过吸水剂的特定性能而被提高，这使成本发明得以完成。也就是说，发明人已发现在实际使用中，吸收剂(尿布)的保热性能(舒适)与吸水剂的特定参数是大大相关的，这使成本发明得以完成。
本发明中，特定性能指的是如吸水剂的保热指标1。对于吸水剂(或吸水树脂)来说，这完全是个新的参数，在现有技术中未发现。保热指标1的计算将稍后通过实施例和有关的实验被详细讨论。简言之，保热指标1代表当某种液体被倒进吸水剂(或吸水树脂)后，单位时间，在吸水剂(或吸水树脂)的表面的温度变化。此处的单位时间是5到10分钟。保热指标1越低，吸水树脂表面的温度变化就越小，那么保热性能就越好。
发明人已发现在生产中通过控制吸水剂(或吸水树脂)的离心保留容量、抗压吸收能力，及粒径在特定范围，吸水剂(或吸水树脂)能显示出令人满意的依照本发明的保热指标1。
接下来将根据本发明详细描述该吸水剂(或吸水树脂)。然而本发明的范围绝非受限于该说明书。本发明可在实施例以外得以实施，且并未脱离本发明的主旨和保护范围。
首先，将给出依照本发明的关于吸水树脂、吸水剂、吸收剂，及吸收物的简短解释。
吸水树脂依照本发明，吸水树脂是常规已知的吸水树脂。一个实例是一种通常公知的交联聚合物，其在离子交换水中吸收大量的水(50到1000倍)产生阴离子的、非离子的、或阳离子的不溶于水的水凝胶。
作为一种吸水树脂，该树脂必须是可在水中溶胀，和不溶于水的。在吸水树脂中，非交联的、水溶含量(水溶聚合物)优选的从0到包括30重量％，较优选的从0到包括25重量％，更优选从0到包括20重量％，且还要优选从0到包括15％。吸水树脂的具体特征将随后被详述。
吸水剂依照本发明，吸水剂含有作为主要成分的前述吸水树脂，其被交联在表面上(二次交联)。吸水树脂优选地占吸水剂的80重量％或更多，更优选地占90重量％或更多。该吸水剂通常是粉末状。吸水剂的具体特征将随后详述。
不必说，在本发明中，吸水树脂本身可被当作吸水剂发挥作用。因此，在随后的说明中，术语吸水剂，包扩吸水树脂。
吸收剂依照本发明，吸收剂是一种成型品(molded article)(如片状)，其包含上述吸水剂(或吸水树脂)及作为吸水添加物的亲水纤维。
吸收物依照本发明，吸收物包含上述吸收剂、一可渗透液体的表层，及一不能渗透液体的底层(如尿布和卫生巾)。
接下来，将说明一种生产吸水树脂的方法。
生产吸水树脂的方法(聚合步骤)依照本发明，吸水树脂的典型制备是通过聚合溶液形式的单体，在必要时干燥该聚合物，并且如果需要的话，在干燥前或干燥后进行粉碎。这种吸水树脂的实例包括聚丙烯酸的部分中和的聚合物、水解的淀粉/丙烯腈接枝聚合物、淀粉/丙烯酸接枝聚合物、乙酸乙烯酯/丙烯酸酯共聚物的皂化产物、水解的丙烯腈共聚物和丙烯酰胺共聚物，及这些物质的交联产物；含有羧基的交联聚乙烯醇的变性产物；以及交联的异丁烯/马来酸酐共聚物。这些吸水树脂可单独使用或任意组合使用。
吸水树脂可单独使用或任意组合使用。它们中优选的是含有酸基的吸水树脂及那些含有羧基基团的吸水树脂，各自单独使用或组合使用。一种典型的主要成分是由一种基本由丙烯酸和/或它的盐(被中和的产物)组成的单体进行聚合及交联得到的聚合物。贯穿本说明书和其后的权利要求，在单体聚合与交联过程中发生的交联指的是“初级交联(primarycrosslinking)”以此可与发生在吸水剂的生产过程中的交联(表面交联或二次交联)相区分(将随后详述)。
丙烯酸盐的实例包括碱金属盐类，如丙烯酸的钠、钾和锂盐；丙烯酸(丙烯酸盐(酯))的铵盐；及丙烯酸的胺盐。吸水树脂优选地含有0到50％摩尔的丙烯酸和100％到50％摩尔的丙烯酸盐(酯)(总的摩尔量应为100％)，更优选地是10％到40％摩尔的丙烯酸和90％到60％摩尔的丙烯酸盐(酯)(总的摩尔量应为100％)。吸水树脂成盐的中和过程可在聚合前(即树脂还是单体形式时)进行，或者在聚合过程中或聚合之后(即树脂已经是聚合物形式时)进行。可以组合使用这些途径。
如果聚合显示零或低中性的单体，并且得到的聚合物是被中和的(酸类型聚合的方法)，那么得到的吸水树脂通常倾向于为高度吸水和较少水溶的成分；然而，需要很多工作、设备，和时间去均匀地中和吸水树脂的各个颗粒。见日本未审查专利申请10-10173(Tokukaihei 10-10173/1998)和欧洲未审查专利公告882502。因此，中性的聚合是优选的。
由其衍生本发明所用的吸水树脂的单体，在需要时，可以包括除丙烯酸(盐类)之外的单体。具体的实例包括，但不限于阴离子不饱和单体和它们的盐，如异丁烯酸、马来酸、乙烯磺酸、苯乙烯磺酸、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、2-(甲基)丙烯酰基乙磺酸、及2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸；含有非离子亲水基团的不饱和单体，如丙烯酰胺、甲丙烯酰胺、N-乙基(甲)丙烯酰胺、N-正丙基(甲)丙烯酰胺、N-异丙基(甲)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲)丙烯酰胺、2-羟乙基(甲)丙烯酸盐(酯)、2-羟丙基(甲)丙烯酸盐(酯)、甲氧基聚乙二醇(甲)丙烯酸盐(酯)、聚乙二醇单(甲)丙烯酸盐(酯)、乙烯基吡啶、N-乙烯基吡咯烷酮、N-丙烯酰哌啶(N-acryloylpiperidine)、N-丙烯酰吡咯烷(N-acryloylpyrrolidine)，和N-乙烯基乙酰胺；以及阳离子不饱和单体，如N，N-二甲基氨基乙基(甲)丙烯酸盐(酯)、N，N-二乙基氨基乙基(甲)丙烯酸盐(酯)、N，N-二甲基氨基丙基(甲)丙烯酸盐(酯)、N，N-二甲基氨基丙基(甲)丙烯酰胺，及它们的季盐。这些单体可以单独使用，或以任何合适的组合方式混合使用它们中的两个或多个。
如果在本发明中使用除丙烯酸(盐)外的单体，那么该单体优选为作为主要成分的丙烯酸及其盐的总量的0到包括30％(摩尔百分数)，更优选地为0到包括10％。以该比例使用除丙烯酸(盐)外的单体能进一步改善吸水树脂(或吸水剂)成品的吸收性能和降低吸水树脂(或吸水剂)的生产成本。
由其衍生本发明所用的吸水树脂的单体可通过本体聚合或沉淀聚合的方法来进行聚合。然而，考虑到性能、易于控制，和溶胀凝胶的吸收，当单体溶于水时，反相悬浮聚合和水溶液聚合是优选的方法。当单体溶于水时，单体在水溶液中(下文中称为单体水溶液)的浓度由水溶液的温度和单体决定。该浓度优选10到70重量％，更优选20到60重量％。然而，这些数字并不意味着以任何特定的方式进行限定。为了进行水溶液聚合，除水之外的溶剂可以在必要时与水合用。使用溶剂的种类不以任何特定的方式进行限定。
在反相悬浮聚合中，单体水溶液被悬浮在用于聚合的疏水有机溶剂中。该方法在例如美国专利4093776、4367323、4446261、4683274，和5244735中描述过。在水溶液聚合中，单体水溶液未使用分散溶剂而被聚合。该方法在例如美国专利4625001、4873299、4286082、4973632、4985518、5124416、5250640、5264495、5145906，和5380808以及欧洲专利0811636、0955086，和0922717中描述过。这些专利公开的单体成分和引发剂可适用于本发明。
可以在例如一台双臂捏合机中进行水溶液聚合，当单体水溶液的聚合进行过程中，该双臂捏合机粉碎产生的含水凝胶。另一备选方案是将单体水溶液置于一个预设的容器中或传送带上和用绞肉机粉碎聚合的凝胶。
为了引发聚合，可以使用自由基聚合引发剂或光聚合引发剂。前者的实例包括过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、叔丁基过氧化氢、过氧化氢和2，2’-偶氮(2-脒基丙烷)二盐酸化物(2，2′-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride)。后者的一个实例是2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propane-l-on)。
进一步地，可以同时使用还原剂以加速聚合引发剂的分解。这种组合提供了氧化还原引发剂。这种还原剂的实例包括，但不限于(二)亚硫酸(盐类)，如亚硫酸钠和亚硫酸氢钠；还原性的金属(盐类)，如抗坏血酸(盐类)和亚铁盐类；以及胺类。
聚合引发剂使用典型地为0.001％到2％(摩尔百分数)，优选的为0.01％到0.1％。如果使用的聚合引发剂少于0.001％(摩尔百分数)，将会增加未反应的单体量，在生成的吸水树脂和吸水剂中不合需要的留下含量增加的残留单体。相反，如果使用的聚合引发剂的大于2％(摩尔百分数)，生成的吸水树脂和吸水剂会有更多水溶性成分。这在某些情况下是不合需要的。
引发聚合反应的另一种方法是用高能束，如辐射束、电子束，或紫外光束，照射反应体系。进一步地，可以同时使用聚合引发剂。尽管不以任何特定方式对聚合反应的反应温度进行限制，但优选15到130℃，更优选20到120℃。反应时间、聚合的压力，和其他条件应该根据单体和聚合引发剂的种类、反应温度，及其他因素适当地决定，而不以任何特定方式进行限定。
吸水树脂可以是自交联类型，这就不需要使用交联剂。然而，优选地吸水树脂使用共聚交联剂或反应交联剂(用于吸水树脂的内交联剂)，其每分子含有多个不饱和聚合基团或反应基团。
这种内交联剂的具体的实例包括N，N’-亚甲基双(甲)丙烯酰胺、(聚)乙二醇二(甲)丙烯酸酯、(聚)丙二醇二(甲)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲)丙烯酸酯、丙三醇三(甲)丙烯酸酯、丙三醇丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、环氧乙烷变性的三羟甲基丙烷三(甲)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲)丙烯酸酯、氰尿酸三烯丙酯、异氰尿酸三烯丙酯、磷酸三烯丙酯、三烯丙基胺、聚(甲)烯丙氧烷(poly(meth)allyloxyalkanes)、(聚)乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、季戊四醇、乙二胺、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、聚乙烯亚胺，及缩水甘油(甲)丙烯酸酯。
这些内交联剂可以单独使用，或以任何合适的组合方式中组合使用它们中的两个或多个。这些内交联剂可以一批或分多批加入到反应体系中。考虑到最终吸水树脂和吸收剂的吸收性质及其他因素，如果使用至少一种或多种内交联剂，那么优选的是在聚合中使用一种含有多个不饱和聚合基团的化合物。
优选使用相对于单体为0.001到2％(摩尔百分数)的内交联剂，更优选0.005到0.5％，还要优选0.01到0.2％。如果内交联剂的用量低于0.001％(摩尔百分数)或高于2％(摩尔百分数)，那么得到的吸收性能可能是不足的。
为使用内交联剂将交联结构引入聚合物内，内交联剂可在单体聚合反应之前、之中或之后加入反应体系中。另外，该交联剂可在中和之后加入。
在聚合中，下列物质可加入到反应体系中0到50wt.％的亲水聚合物，优选0到10wt.％(相对于单体)，如淀粉、纤维素、淀粉和纤维素的衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸(聚丙烯酸酯)，及聚丙烯酸(盐类)的交联产物；0到10wt.％，优选0到1wt.％的各种起泡剂，如碳酸(氢)盐、二氧化碳、偶氮化合物，及惰性有机溶剂；0到10wt.％的各种表面活化剂；0到10wt.％的螯合剂；及0到10wt.％的链转移剂，如次磷酸(次磷酸盐)。
如果交联的聚合物是通过水溶液聚合得到并以凝胶形式存在，即交联的、含水凝胶聚合物，如果需要，干燥此交联聚合物，且通常在干燥之前和/或之后进行粉碎，以得到吸水树脂。此干燥过程一般在80℃到250℃下完成，优选在100℃到220℃，更优选的在120℃到200℃。干燥时间根据聚合物的表面积和含水率，以及干燥类型确定，以便达到目标含水率。
用于本发明的吸水树脂的中和率是被中和的酸基(即盐)占全部酸基的比率(摩尔％)，并通过表达式给出的中和率＝被中和的酸基(盐)/(未被中和的酸基+被中和的酸基(盐))。尽管不以任何特定方式进行限定，但为了充分显示本发明的优点，中和率优选的从30到90％(摩尔百分数)，更优选50到80％(摩尔百分数)，还要更优选60到75％(摩尔百分数)。
所述树脂在180℃干燥3小时以计算重量减少，或含水量。尽管不以任何特定方式进行限定，但当考虑到所得吸水剂的物理性质时，含水量优选0.1到50重量％，更优选0.2到30重量％，还要更优选0.3到15重量％，仍然更加优选0.5到10重量％。在这些含水量比率中，树脂是粉末形式的，并且它的质量平均粒径优选为约100μm到1000μm。
将吸水树脂的含水率降低至零是困难的。因此，本说明书中，“吸水树脂(粉末)”既包括完全干燥的吸水树脂，也包括尽管含有少量的水(例如0.3到15重量％，优选0.5％到10重量％)但能处理成粉末形式的吸水树脂。
可能或可能不用在尿布中的市售吸水树脂(或吸水剂)的说明书中考虑的物理性质是在树脂例如干燥到含水量比率降至10重量％或更低，优选5±2％后，进行测量的。降低含水率的干燥过程优选在减压下进行。然而干燥条件不以任何特定方式进行限定，只要吸水树脂(或吸水剂)不分解或改变其性质。
与根据本发明的生产方法相适合的吸水树脂是，例如，颗粒状吸水树脂。在直接从聚合反应出来，进行干燥和粉碎过程前，使用的吸水树脂颗粒仍是凝胶形式时，其质量平均粒径超过1000μm。然而，树脂颗粒通常被干燥、粉碎，并根据适合用途来对粒径进行分级。
以这种方式制备的吸水树脂颗粒(粉末)可以呈现不被任何特定方式所限定的任何形状。它们可以是球形的、粉末状的，或不规则的。首选使用的是一种通过粉碎步骤得到的不规则的粉末形状。
为了充分显示本发明的优点，树脂颗粒的体积比重(定义于JISK-3362)优选为0.40到0.80g/ml，更优选0.50到0.75g/ml，还要优选0.60到0.73g/ml。
通过上述方法制备的吸水树脂在生理盐水中显示出典型的饱和离心保留容量为大约10到100g/g。调节其吸收和其他物理性质以适合使用。
接下来，将描述吸水剂的生产方法。如前所述，吸水树脂本身可被当成吸水剂发挥作用。因此，当吸水剂只是吸水树脂本身时，吸水剂可通过前面所述的方法进行生产。
吸水树脂的表面处理(表面交联步骤)用于本发明的吸水剂通过在表面上进一步交联吸水树脂(二次交联)制备。本发明的表面处理指的是使吸水树脂的表面进行二次交联。表面处理与表面交联处理意思相同。
多种交联剂可用于交联表面(表面交联剂)。从得到的吸水剂的物理性质的改进看出，优选的实例包括，但不限于多元醇类化合物、环氧类化合物、多胺类化合物和它们与卤代环氧类化合物的缩合物、噁唑啉类化合物、单、双，或聚噁唑烷酮类化合物、多价金属化合物，和碳酸亚烃酯类化合物。
用于本发明的表面交联剂不以任何特定方式进行限制。在其他的表面交联剂中，美国专利6228930、6071976和6254990描述的那些可以使用。具体实例有多元醇类化合物，如单、双、三、四和聚乙二醇类、单丙二醇、1，3-丙二醇、双丙二醇、2，3，4-三甲基-1，3-戊二醇、聚丙二醇、丙三醇、聚丙三醇、2-丁烯-1，4-二醇、1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇，和1，2-环己烷二甲醇；环氧类化合物，如乙二醇二缩水甘油醚和缩水甘油；多元胺类化合物，如乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、四亚乙基五胺、五亚乙基六胺、聚乙烯亚胺，和聚酰胺多胺；卤代环氧类化合物，如3-氯-1，2-环氧丙烷(epichlorohydrin)、3-溴-1，2-环氧丙烷(epibromohydrin)，和α-甲基-3-氯-1，2-环氧丙烷；多胺类化合物和卤环氧类化合物的缩合物；噁唑烷酮类化合物如2-噁唑烷酮；环脲类(cyclicureas)，如亚乙基脲；以及碳酸亚烃酯类化合物如碳酸亚乙酯。这些表面交联剂可以单独使用或任意组合使用。为了充分显示本发明的优点，在表面交联剂中使用多元醇是优选的。多元醇优选每个分子含有2到10个碳，更优选每个分子含有3到8个碳。
依据使用的化合物和它们的组合，使用表面交联剂的量相对于吸水树脂，优选为0.001到10重量％，更优选0.01到5重量％。
如果本发明中进行表面交联，那么优选使用水。依照使用的吸水树脂的含水率，使用的水的量相对于吸水树脂来说，优选为0.5到20重量％，更优选0.5到10重量％。可以使用一种亲水有机溶剂代替水或与水合用。
这些亲水溶剂的具体实例包括低级醇类，如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇和叔丁醇；酮类，如丙酮；醚类，如二氧杂环己烷、四氢呋喃和烷氧基聚乙二醇；酰胺类，如N，N-二甲基甲酰胺；以及亚砜类，如二甲亚砜。亲水溶剂使用的量相对于吸水树脂，优选为0到10重量％，更优选0到5重量％，还要优选0到3重量％。
如果本发明中进行表面交联，那么表面交联剂首先与水和/或亲水有机溶剂混合。接着优选地喷淋或滴加该水溶液与吸水树脂混合。喷淋法是这两种方法中首选的。喷淋液滴的平均粒径优选为0.1到300μm，更优选0.1到200μm。当表面交联剂与水和/或亲水有机溶剂混合时，不溶于水的细粉和表面活性剂可以共存，只要这些物质不从负面影响本发明的优点。
吸水树脂当与表面交联剂混合后最好被加热。优选在100℃至250℃(加热介质或材料的温度)下，更优选150℃到250℃下，加热该树脂1分钟至2小时。例如该树脂在180℃下加热0.1到1.5小时或在200℃下加热0.1到1小时。
通过上述表面交联制备的吸水剂优选加工成特定的粒度以充分显示本发明的优点。
粒度调整可在表面处理之前或之后进行。我们已发现将本发明中使用的吸水剂调整至特定的粒度能使本发明在实际使用中取得极佳的优势(如作为用在纸尿布中尿的胶凝剂)。
表面处理和调整至特定粒度带来优势的机理尚未明了。然而期望吸水剂(或吸水树脂)的凝胶颗粒溶胀后的直径和表面条件是主要有关的因素。不同粒径被期望影响凝胶颗粒间的接触区域。小的凝胶粒径导致大的接触区域，其相应导致低保热性能。大的凝胶粒径导致小的接触区域，其相应导致高保热性能。表面处理后的凝胶颗粒的表面条件希望表现出强疏水性。期望凝胶颗粒间的小的接触区域带来高的保热。令人惊讶的是，依照本发明的表明处理和调整至特定粒度产生了一种协同效应表面处理和调整获得了远好于只进行表面处理或调整至特定粒度的保热性能。上述解释只是一种假设。无论其是否将被验证与否都与本发明被授予的权利无关并不限制本发明的保护范围和效果。
吸水树脂(或吸水剂)是颗粒或粉末状。吸水树脂(或吸水剂)的粒度优选如下在中，粒径在850到600μm的颗粒为全部颗粒的10重量％或更多，但少于40重量％，那些粒径在600到300μm的颗粒为60重量％或更多，而那些粒径低于150μm的颗粒3重量％。如果粒径在850到600μm的颗粒少于10重量％，那些粒径在600到300μm的颗粒少于60重量％，或者那些粒径小于150μm的颗粒为3重量％或更多，那么保热指标1将增加，这对本发明来说是不合适的。如果那些粒径在850到600μm的颗粒占40重量％或更多，体液(尿、血等)的吸收率会明显下降，这也是不合适的。
如果质量平均粒径低于400μm，那么保热指标1将增加，这对本发明来说是不合适的。类似地，如果质量平均粒径超过600μm，那么体液(尿、血等)的吸收率会明显下降，这也是不合适的。
粒度分布的对数标准差(σζ)优选为0.250到0.400，更优选0.270到0.380。必要时可以通过例如团聚，对粒度分布的对数标准差(σζ)进行调节。如果粒度分布的对数标准差(σζ)小于0.250，保热性质将改善(保热指标1下降)。然而，生产成本将显著提高，这是不合适的。如果粒度分布的对数标准差(σζ)超过0.400，保热指标1将上升过多，这对本发明来说是不合适的。
用于本发明的吸水剂在0.90wt.％的氯化钠水溶液中具有的离心保留容量优选地为20g/g到包括34g/g，更优选地为20g/g到包括32g/g，还要优选地为20g/g到包括30g/g。如果在0.90wt.％的氯化钠水溶液中的离心保留容量低于20g/g，那么此生产需要大量的交联剂去生产吸水剂，这将增加生产成本。此外，低吸收导致吸水剂吸收不了充分的液体。当这样一种树脂被作为尿布的吸收剂使用时，液体渗出量增加，使引起粘结(stickiness)。这是不期望的。如果在0.90wt.％的氯化钠水溶液中的离心保留容量超过34g/g，吸水剂在液体吸收后溶胀的凝胶颗粒，在物理性质上变得更加弱。例如凝胶颗粒在穿着者的体重的压力之下可能变形。吸水剂的凝胶层体积缩小。这导致本发明不能充分显示其吸收剂具有改良的保热性质的优点。液体可能从吸收剂中渗出。
用于本发明的吸水剂在2.0kPa压力下，0.90wt.％的氯化钠水溶液中的吸收能力优选地为20g/g到包括30g/g，更优选20g/g到包括27g/g。尿布和类似的吸收剂在使用中总是在例如穿着者的体重的压力之下。如果吸水能力在2.0kPa的压力下在0.90wt.％的氯化钠水溶液中低于20g/g，那么吸水剂在压力下没有吸收充分量的液体。体液(尿、血等)可能从吸收剂中渗出，可能引起粘结。这是不期望的。如果吸水能力在2.0kPa的压力下在0.90wt.％的氯化钠水溶液中高达30g/g或更高，那么吸水剂需要进行改良，这将增加生产成本。然而，增加的生产成本并不能在尿布的实际使用中产生充分的回报。因此不必要在2.0kPa的压力下在0.90wt.％的氯化钠水溶液中提高吸水能力至或者超过30g/g。
用于本发明的吸水剂对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)优选为0×10-7cm3sec/g或更高，但低于20×10-7cm3sec/g，更优选为0×10-7cm3sec/g或更高，但低于10×10-7cm3sec/g。凝胶层对于体液(尿、血等)的渗透性是实现有效显示吸收剂中的吸水剂性能的因素之一。在很多情况下，实际的吸收剂含有纸浆或类似的亲水纤维。亲水纤维具有液体扩散性质，它能帮助吸水剂表现充分的性能。如果对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)高达20×10-7cm3sec/g甚至更高，那么对体液(尿、血等)的渗透性就太高了。体液将有可能在其被吸水剂吸收之前在吸收剂上扩散。穿着者可能感觉不舒服，例如有可能体液从吸收剂中渗出。穿着者可能从实际的渗漏中感觉不适。这不是本发明所期望的。
用于本发明的吸水剂的保热指标1(在50℃溶胀10次后5到10分钟间每分钟的最大温降)优选地为0到3.0℃/min，更优选为0到2.7℃/min，还要优选为0到2.5℃/min，最优选为0到2.2℃/min。如果保热指标1大于3.0，那么保热性能是不足的。这与本发明为了提供能减轻穿着者的难题的具有优良吸收性能的吸收剂的目的是矛盾的。上限通常优选在大约50℃。
用于本发明的吸水剂的保热指标2(在50℃溶胀10次后10分钟的凝胶表面温度)优选地为20℃或更高，更优选为21℃或更高，还要优选为22℃或更高，仍然更优选为23℃或更高，最优选为24℃或更高。如果保热指标2低于20℃，那么保热性能是不足的。这与本发明为了提供能减轻穿着者的难题的具有优良吸收性能的吸收剂的目的是矛盾的。
用于本发明的吸水树脂(或吸水剂)的保热指标3(在50℃溶胀10次后凝胶表面温度回至37℃所花费的时间)优选为120秒或更长，更优选为130秒或更长，还要优选为140秒或更长，仍然更优选为150秒或更长，最优选为160秒或更长。如果保热指标3比120秒短，那么保热性能是不足的。这与本发明为了提供能减轻穿着者的难题的具有优良吸收能力能的吸收剂的目的是矛盾的。这没有具体的上限。越长，越好。总的来说，甚至超过600秒都是可接受的。
为了反映出本发明的最大优点，特别优选使用具有如下具体性能的吸水剂，在0.90wt.％的氯化钠水溶液中具有的离心保留容量为34g/g或更少；在2.0kPa压力下，在0.90wt.％的氯化钠水溶液中的吸收能力低于30g/g；对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)低于20×10-7cm3sec/g；及保热指标1为3.0℃/min或更少。另外，不溶于水的无机颗粒、螯合剂、除臭剂、阳离子聚合物等可在必要时加入到吸水剂中，只要这种加入不会引起上述物理性质超出范围。这些物质的加入量相对于吸水剂可以为0.0001到10重量％，优选0.0001到5重量％。如果这些物质加入量少于0.0001重量％，它们不会起效。而如果加入量大于10重量％，生产成本会增加，同时引起吸水剂的性能下降。这是不期望的。
本发明的吸水剂需要仅对保热指标1到3中任何一个有令人满意的值。优选地，该吸水剂对于保热指标1到3中的两个有令人满意的值，更优选地，对于保热指标1和2有令人满意的值。最优选的，该吸水剂对于所有保热指标1到3有令人满意的值。
吸收剂的生产方法根据本发明的吸收剂通过将含有吸水树脂作为主要成分的吸水剂和另外给定的吸收材料的粉末成型而制得。吸收剂可以呈任何形状。优选的形状是片状、圆柱形、薄膜状和纤维状。特别优选地，吸收剂被制造成片状(网状)。如果吸水树脂(或吸水剂)能被制成片状，那么其可被使用而不必进一步加工。
为了显示本发明的优点，依照本发明的吸收剂含有有由不饱和单体成分聚合构成的交联结构的吸水树脂(或吸水剂)作为主要成分，并进一步含有亲水纤维。
用于本发明的那些亲水纤维不以任何特定方式进行限定。实例包括压碎的木质纸浆、棉绒、交联的纤维素纤维、人造纤维、棉花、羊毛、醋酸酯(盐)，和维尼纶。这些材料优选在被无尘处理(airlaid)后使用。
依照本发明，吸收剂从上述吸水剂和亲水纤维生产。
在依照本发明的吸收剂中，吸水树脂占吸水剂和亲水纤维总量的重量百分比(芯浓度(core concentration))优选为20％到100％，更优选为25％到90％，又要优选为30％到80％，仍然优选为40％到80％，还要优选为50％到80％，再优选为60％到80％，更加优选为70％到80％。如果芯浓度小于20％，那么吸水剂的用量可能太少以至于不能足够保热到整个尿布，这不是令人期待的。
如果依照本发明的吸收剂从吸水剂和亲水纤维制得，那么该制造方法不被以任何特定方式所限制。例如通过在一个混合器或类似的混合机器中以达到前述芯浓度的一定比例干混吸水树脂和亲水纤维，并将得到的混合物通过诸如气造纸(air paper making)等的方法成型为网状(web shape)。可选择地，将水、含水液体、或者多种有机溶剂之一，或是喷淋或是滴加到干混得到的混合物中。吸收剂优选地被压缩成型至密度为0.001到0.50g/cc和基重为0.01到0.20g/cm2。
制造吸收物的方法如上所述，本发明的吸收物由本发明的吸收剂、一可渗透液体的表层、和一不能渗透液体的底层制成。
本发明的吸收物的生产方法不以任何特定方式进行限定。例如吸收剂被夹在可渗透液体的基质(表层)和不可渗透液体的基质(底层)之间，并且在必要时，可具备一弹性构件、一扩散层、胶带等以形成一吸收物，如成人一次性尿布或卫生巾。
本发明的吸水树脂(或吸水剂)、吸收物等能给予吸收物保热特性并在一个较长的时间中展示出优良的保热和吸收性能。这些吸收物的具体实例包括，但不以任何特定方式限制于成人一次性尿布、婴儿尿布、卫生巾、所谓的失禁用垫，以及其他近来在市场上快速发展的卫生材料。吸收物中的吸水剂、吸收剂等具有优良的保热性质和低渗漏，提供卓越的干爽感觉，因此大大缓解穿着者的不适。
实施例下面将以明确的方式描述本发明的实施例和对照实例。然而，本发明并不被这些实施例所限制。
吸水剂(或吸水树脂)和吸收物的性能被如下测得。需注意的是吸水剂(或吸水树脂)和吸收物在25℃±2℃/50％相对湿度下使用，另有说明的除外。
含水量的比率含水率表明在吸水树脂(或吸水剂)中含水量的比率。含水量和固体比率的关系如下含水量的比率(重量％)＝100-固体比率(重量％)含水量的比率被如下测得。
约1g的干燥吸水树脂粉末与相同重量但为湿的树脂粉末(总重，W1)被放置在底部直径约为5cm的铝杯中(重W0)。杯子被放置在180℃下，无风干燥器中并干燥3小时。干燥之后，称量铝杯和吸水树脂的重量w2。含水量的比率由下式计算含水量的比率(重量％)＝[1-(W2-W0)/W1]×100可溶性成分(水溶性成分)的量184.3g的0.90wt％的氯化钠水溶液(生理盐水)被置于一个容量为250ml的有盖的塑料容器中。向该水溶液中，加入1.00g吸水树脂(或吸水剂)并搅拌16小时后从树脂中提取水溶性成分。提取液通过滤纸(购自Toyo Roshi Kaisha，Ltd.；No.2)过滤。50.0g滤液被置于一边用于检测。
首先，0.1N的氢氧化钠被滴加至生理盐水中使其pH为10。接着，滴加0.1N盐酸至pH为2.7，以此确定空白滴定量([bNaOH]ml，[bHCl]ml)。
对于滤液进行相同的滴定以确定滴定量([NaOH]ml，[HCl]ml)。
例如对于一种由已知量的丙烯酸及其钠盐制得的吸水树脂，在吸水树脂中可溶性成分的量通过下式从单体的平均分子量和通过滴定确定的滴定量计算可溶性成分(重量％)＝0.1*(平均分子量)*184.3*100*([HCl]-[bHCl])/1000/1.00/50.0如果丙烯酸及其钠盐的量是未知的，那么单体的平均分子量从滴定确定的中和率计算。
在0.90wt.％的氯化钠水溶液(生理盐水)中的离心保留容量(CRC)0.20g吸水树脂(或吸水剂)被均匀的置于一个无纺布袋中(60mm×85mm)。在25±2℃，袋子被浸湿在0.90wt.％的氯化钠水溶液(生理盐水)中。30分钟后，袋子从溶液中拿出并在250G下置于离心分离器中脱水3分钟。接着将袋子称重(＝W1(g))。在不含有吸水树脂(或吸水剂)下进行同样的操作并称重(W0(g))。通过下式从W1和W0计算离心保留容量(g/g)在0.90wt.％的氯化钠水溶液(生理盐水)中的离心保留容量(g/g)＝{[W1的重量(g)-W0的重量(g)]/吸水树脂(或吸水剂)的重量(g)}-1在2.0kPa(AAP0.3psi)下在0.90wt.％的氯化钠水溶液(生理盐水)中的吸收能力0.90g吸水剂(或吸水树脂)被均匀地散置在具有38μm孔径的不锈钢网上，该网被焊接到内径为60mm的塑料支承气缸的末端(底部)。吸水剂(树脂)被放置在一个外径略小于60mm的活塞(盖板)上以使活塞和支承气缸壁之间没有任何空隙并可以自由的垂直移动。测量支承气缸、吸水剂(或吸水树脂)，和活塞的总重W3(g)。接着在活塞上施加负载使吸水剂(或吸水树脂)并包括活塞处在2.0kPa(约0.3psi)的均匀负载下。然后运行测量设备。一个直径为90mm，厚度为5mm的玻璃滤器被放置在直径为150mm的培养皿中。在25±2℃，加入0.90wt.％的氯化钠水溶液(生理盐水)使其平行于玻璃滤器的顶面。在顶面放一张直径为90mm的滤纸(购自Toyo Roshi Kaisha，Ltd.；No.2)以使整个表面变湿。除去过多的液体。
测量装置被放置在湿的滤纸上以使该设备能在压力下吸收液体。当液位降低至低于玻璃滤器的顶端时，再加入液体以保持液位。60分钟后，抬起测量装置，再次测定支承气缸、溶胀的吸水剂(或吸水树脂)，及去除了负载的活塞的重量W4(g)。通过下式从W3和W4计算在2.0kPa(g/g)下在0.90wt.％的氯化钠水溶液(生理盐水)中的吸收能力。
在2.0kPa(g/g)下在0.90wt.％的氯化钠水溶液(生理盐水)中的吸收能力＝[W4的重量(g)-W3的重量(g)]/吸水剂(或吸水树脂)的重量(g)质量平均粒径(D50)及对数标准差(σζ)吸水剂(或吸水树脂)被使用850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μm、45μm，及其他日本工业标准(JIS)的标准筛筛分。残留物的百分数(R)被标绘在对数概率格纸上。从曲线上读出质量平均粒径(D50)。对数标准差(σζ)被给出σζ＝0.5×ln(X2/X1)其中X1，X2分别代表R＝84.1％和R＝15.9％时的粒径。σζ越小，粒度分布越窄。
筛分过程按如下完成。10.00g的吸水剂(或吸水树脂)被使用日本工业标准的具有筛孔为850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、106μm、75μm、45μm等的标准筛(Iida试验用筛，内径为80mm)，并在一个分级用的Ro-tap摇筛机(购自IidaSeisakusho，Co.，Ltd.，ES-65 sieve shaker)中筛分5分钟。质量平均粒径(D50)，如美国专利5051259和其他文件所描述的，表示粒径相当于使用具有相同大小筛孔的标准筛的全部粒径的50wt.％。
对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)被如PCT申请Tokuhyohei 9-510889的日文公开译本(见82页，“F.试验方法，1.盐水导流率(SFC)试验”(″F.Test methods，1.Saline flow conductivity(SFC)test″))(美国专利5599335)描述的进行测定。
用于吸水树脂的保热指标保热指标1图1是测量装置10的排列示意图。使用这种装置测量保热指标，一种依照本发明的吸水剂的性能的指示剂。如图1所示，测量设备10包括一个铝杯2、一个温度记录仪3，及一个冰水浴槽5(2400ml)。
在一个无风的，没有空气流动的24+1℃/相对湿度50％的房间里，2.0g吸水剂(或吸水树脂)被置于铝杯(箔容器，产品编号107，购自Toyo EkcoInc.)2中。容器2的底部直径约5cm，高约2cm，底厚0.05mm，及侧面厚0.16到0.25mm，同时重约0.83g。接着，20ml加热至50℃的20m10.90wt.％的氯化钠水溶液(生理盐水)被快速倒入并使其溶胀2分钟以使凝胶层变平。溶胀后，凝胶层1约1cm厚。
然后，溶胀的凝胶被快速，最好在3秒内移至含有冰8和水9的3℃的冰水浴槽5(2400ml)中。同时，开始记录溶胀凝胶层1的顶部表面中心的表面温度。使用温度记录仪(Neo Thermo，购自Nippon Avionics Co.，Ltd.)3，温度被从冷却开始连续记录20分钟。在记录温度的过程中，冰水浴槽5被通过由搅拌装置4控制的搅拌棒7的搅拌保持在3℃。铝杯2必须被浸在冰水浴槽5中至少到与凝胶层1(约1cm)的顶部平行的程度。可以调节铝杯2的高度，例如使用一个调节台6，考虑到铝杯2的温度，其最好含有一种网状结构。
当从冷却开始观察凝胶层表面温度20分钟后，记录的凝胶层表面温度被以每隔1分钟的间隔标绘在图表中。X轴表示冷却开始为0分钟及记录终点为20分钟的时间。Y轴表示温度。计算了冷却中5分钟到10分钟之间每分钟的(冷却中5分钟和6分钟之间、6分钟和7分钟之间、7分钟和8分钟之间、8分钟和9分钟之间、9分钟和10分钟之间的温度变化)凝胶表面温度变化。挑出变化中最大的绝对值作为保热指标1。
保热指标2在用于保热指标1的冷却中测得保热指标2。保热指标2是溶胀的凝胶冷却10分钟时的表面温度。
保热指标3在用于保热指标1的冷却中测得保热指标3。保热指标3是从冷却开始溶胀的凝胶的表面温度达到37℃时需要的时间(秒)。
用户试验十名健康成人穿着一种70重量％芯浓度的尿布(吸收物)以使该尿布完全适合穿着者的身体。150ml加热至37℃的0.90wt.％的氯化钠水溶液(生理盐水)被通过一个注射器注入超过一分钟。注射后15分钟和注射后30分钟的冷的感觉被在一个一到五的刻度盘上评估，其水平1表示“不舒适”，水平2表示“有点不舒适”，水平3表示“介于舒适与不舒适之间”，水平4表示“较舒适”，水平5表示“舒适”。评估以结果的平均值形式完成。
参考实施例1吸水树脂(a)的制备/中和聚合在反应器中，将5.98g聚乙二醇二丙烯酸酯(n＝9)溶于具有68％摩尔中和率(单体的浓度37.7重量％)的6600g丙烯酸钠水溶液中来制备反应液。反应器是一个有盖的不锈钢双臂捏合机，其具有两个sigma型的刀片和一个外壳。反应器的内部容量为10升。接着，反应液被在氮气氛中与氮气接触20分钟。然后，在搅拌下，加入35.5g的10重量％的过硫酸钠水溶液和1.49g的1重量％的L-抗坏血酸水溶液，约20秒后聚合开始。聚合在20到90℃进行，同时粉碎生成的凝胶，。聚合42分钟，得到含水凝胶形式的交联聚合物。得到的含水凝胶形式的交联聚合物被分成一些部分，各直径约5mm或更小。被分成一些部分的含水凝胶形式的交联聚合物被散置在20目(850μm筛孔)的筛网上并在180℃加热40分钟进行热风干。接下来，聚合物被在一个轧制机中粉碎和用孔径为850μm和150μm的日本工业标准的标准筛进行分类以制备一种被不规则粉碎的的吸水树脂(a)。该树脂(a)具有450μm的质量平均粒径，含有粒径从850到600μm的颗粒占28重量％和粒径小于150μm的颗粒占2重量％，以及具有的对数标准差(σζ)为0.364，和含水量的比率为6重量％。
测量所得吸水树脂(a)的物理性质。其CRC为42.6(g/g)。水溶性成分的量为12.5重量％。
参考实施例2吸水树脂(b)的制备/中和聚合通过除了将单体的浓度变为40重量％，中和率变为75摩尔％，以及交联剂变为3.97g三羟甲基丙烷三丙烯酸酯外，其他按照与参考实施例1相同的操作制备不规则粉末形状的吸水树脂(b)。树脂(b)具有450μm的质量平均粒径，含有粒径从850到600μm的颗粒占28重量％和粒径小于150μm的颗粒占2重量％，并具有0.364的对数标准差(σζ)，及6重量％的含水量的比率。
测量所得吸水树脂(b)的物理性质。其CRC为37.6(g/g)。水溶性成分的量为12.3重量％。
实施例1吸水剂500g由参考实施例1得到的吸水树脂(a)被置于一个5升的Loedige搅拌器(M5R，购自Loedige，Co.)中。接着，在330rpm(转/分)转动Loedige搅拌器的主轴(犁形开关)，通过一个喷雾器喷射加入22.5g按0.75/3/0.75(重量％)混合的甘油/水/异丙醇的溶液并混合1分钟。
此后，停止搅拌，快速移去生成的混合物。
然后，得到的混合物被置入一个5升的灰浆混合器(购自Nishi NihonShikenki Seisakusho K.K.)中，在容器内用油浴在210℃加热。混合物接着被搅拌并混合以使受热均匀。约20分钟后，混合物从灰浆混合器中移去。接着，全部的混合物通过一个850μm的日本工业标准的标准筛并使其表面交联。
480g表面交联的混合物被再次置于一个5升的Loedige搅拌器(M5R，购自Loedige，Co.)中。接着，在330rpm(转/分)转动Loedige搅拌器的主轴(犁形开关)，通过一个喷雾器喷射加入9.6g水并混合1分钟以得到含水产物。
得到的含水产物被移至一个密闭容器中。该产物在60℃的无风干燥器中热固化1小时(使含水产物内部将要吸收的含水量增加)。1小时后，从干燥器中移出含水产物。全部产物通过一个850μm的日本工业标准的标准筛以得到吸水剂(1)。
测定得到的吸水剂(1)的CRC、AAP 0.3psi、质量平均粒径(D50)、粒度分布的对数标准差、SFC、保热指标1、保热指标2，及保热指标3。结果示于下面的表1中。
实施例2吸水剂吸水剂(2)通过将0.30重量％的Aerosil 200(购自Aerosil)加入到由实施例1得到的吸水剂(1)中而制备。类似于实施例1，对得到的吸水剂(2)进行评价。结果被概括在下面的表1中。
实施例3吸水剂500g由参考实施例2得到的吸水树脂(b)被置于一个5升的Loedige搅拌器(M5R，购自Loedige，Co.)中。接着，在330rpm(转/分)转动Loedige搅拌器的主轴(犁形开关)，通过一个喷雾器喷射加入11.25g以0.75/1.5(重量％)混合的甘油/水的溶液并混合1分钟。此后，停止搅拌，并快速移去生成的混合物。
然后，得到的混合物被置入一个5升的灰浆混合器(购自Nishi NihonShikenki Seisakusho K.K.)中，在容器内用油浴在205℃加热。混合物接着被搅拌并混合以使受热均匀。约40分钟后，混合物从灰浆混合器中移去。接着，全部的混合物通过一个850μm的日本工业标准的标准筛并使其表面交联。
480g表面交联的混合物被再次置于一个5升的Loedige搅拌器(M5R，购自Loedige，Co.)中。接着，在330rpm(转/分)转动Loedige搅拌器的主轴(犁形开关)，通过一个喷雾器喷射加入9.6g水并混合1分钟以得到含水产物。
得到的含水产物被移至一个密闭容器中。该产物在60℃的无风干燥器中热固化1小时(使含水产物内部将要吸收的含水量增加)。1小时后，从干燥器中移出含水产物。全部产物通过一个850μm的日本工业标准的标准筛以得到含水粉末。
吸水剂(3)通过将0.30重量％的Aerosil 200(购自Aerosil)加入到得到的吸水粉末中而制备。
类似于实施例1，对得到的吸水剂(3)进行评价。结果被概括在下面的表1中。
对比实施例1吸水剂参考实施例1中得到的吸水树脂(a)被指定作为一种对比吸水剂(4)，并类似于实施例1的进行评价。结果被概括在表1中。
对比实施例2吸水剂实施例1中得到的吸水剂(1)被进一步使用日本工业标准的标准筛对300到150μm的颗粒进行分类。得到的颗粒被指定作为一种对比吸水剂(5)，并类似于实施例1的进行评价。结果被概括在表1中。
对比实施例3吸水剂500g由参考实施例1得到的吸水树脂(a)被置于一个5升的Loedige搅拌器(M5R，购自Loedige，Co.)中。接着，在330rpm(转/分)转动Loedige搅拌器的主轴(犁形开关)，通过一个喷雾器喷射加入28.0g以0.3/0.5/3.0(重量％)混合的1，4-丁二醇/丙二醇/水的溶液并混合1分钟。
此后，停止搅拌，并快速移去生成的混合物。
然后，得到的混合物被置入一个5升的灰浆混合器(mortar mixer)(购自Nishi Nihon Shikenki Seisakusho K.K.)中，在容器内用油浴在200℃加热。混合物接着被搅拌及混合以使受热均匀。约40分钟后，混合物从灰浆混合器中移去。接着，全部的混合物通过一个850μm的日本工业标准的标准筛并使其表面交联。
480g表面交联的混合物被再次置于一个5升的Loedige搅拌器(M5R，购自Loedige，Co.)中。接着，在330rpm(转/分)转动Loedige搅拌器的主轴(犁形开关)，通过一个喷雾器喷射加入9.6g水并混合1分钟以得到含水产物。
得到的含水产物被移至一个密闭容器中。该产物在60℃的无风干燥器中热固化1小时(使含水产物内部将要吸收的含水量增加)。1小时后，从干燥器中移出含水产物。全部产物通过一个850μm的日本工业标准的标准筛以得到对比吸水剂(6)。
类似于实施例1，对得到的对比吸水剂(6)进行评价。结果被概括在表1中。
对比实施例4吸水剂在一个制备反应液的反应器中，将1.18g(摩尔量占0.04％)的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯溶解于720g丙烯酸中。反应器是一个有盖不锈双臂捏合机，其具有两个sigma型的刀片和一个外壳。反应器的内部容量为10升。接着，反应液被在氮气氛中氮置换20分钟。然后，21.6g10wt.％的2，2’-偶氮(2-脒基丙烷)二盐酸化物(2，2′-azobis(2-amidinopropane)dihydrochloride)水溶液、18.0glwt.％的L-抗坏血酸水溶液，及20.6g3.5wt.％的＞过氧化氢水溶液被加入到反应液中，伴随搅拌至开始聚合。当聚合开始后停止搅拌。当反应液温度升至顶点后，反应液在55℃或更高的温度下保持老化3小时。反应结束后，生成的凝胶被通过转动刀片进行粉碎以得到一种含水凝胶形式的交联聚合物。
接着，当含水凝胶形式的交联聚合物被进一步通过转动刀片进行粉碎时，交联聚合物被保持在约50℃并与700g作为中和剂的40wt.％的氢氧化钠水溶液混合，该滴加过程超过40分钟。此后，停止转动刀片，并使聚合物在50℃保持80分钟。然后，400g去离子水被加入到聚合物中，混合，并在室温放置24小时以完成中和(中和率＝70mol％)。
接下来，中和的含水凝胶形式的交联聚合物被散置在20目(850μm筛孔)的筛网上并在160℃加热40分钟进行热风干。然后，聚合物被在一个轧制机中粉碎和用筛孔为850μm的日本工业标准的标准筛进行分类以制备一种不规则粉末形状的吸水树脂(c)。该树脂(c)具有405μm的质量平均粒径，含有粒径从850到600μm的颗粒占20重量％和粒径小于150μm的颗粒占12重量％，以及具有的对数标准差(σζ)为0.520，和6重量％的含水量的比率。
测量所得吸水树脂(c)的物理性质。其CRC为38.1(g/g)。水溶性成分的量为9.8wt.％。
继而，500g得到的吸水树脂(c)被置于一个5升的Loedige搅拌器(M5R，购自Loedige，Co.)中。接着，在330rpm(转/分)转动Loedige搅拌器的主轴(犁形开关)，通过一个喷雾器喷射加入16.0g以0.2/1.0/2.0(重量％)混合的1，3-二氧戊环二酮(1，3-dioxolane-2-on)/水/乙醇的溶液并混合1分钟。
此后，停止搅拌，并快速移去生成的混合物。
然后，得到的混合物被置入一个5升的灰浆混合器(mortar mixer)(购自Nishi Nihon Shikenki Seisakusho K.K.)中，在容器内用油浴在180℃加热。混合物接着被搅拌及混合以使受热均匀。约60分钟后，混合物从灰浆混合器中移去。接着，全部的混合物被通过一个850μm的日本工业标准的标准筛以得到对比吸水剂(7)。
类似于实施例1，对得到的对比吸水剂(7)进行评价。结果被概括在下面的表1中。
对比实施例5吸水剂通过除了将单体的浓度变为40wt.％，中和率变为75mol.％，以及交联剂变为4.54g聚乙二醇二丙烯酸酯(n＝9)外，其他与参考实施例1相同的操作制备不规则粉末形状的吸水树脂(d)。树脂(d)具有395μm的质量平均粒径，含有粒径小于150μm的颗粒占5重量％，并具有0.363的对数标准差(σζ)，及6wt.％的含水量的比率。
测量所得吸水树脂(d)的物理性质。其CRC为47.0(g/g)。水溶性成分的量为20.0wt.％。
得到的500g吸水树脂(d)被置于一个5升的Loedige搅拌器(M5R，购自Loedige，Co.)中。接着，在330rpm(转/分)转动Loedige搅拌器的主轴(犁形开关)，通过一个喷雾器喷射加入25.2g按0.03/1/3/1(重量％)混合的二甘醇二环氧丙醚/丙二醇/水/异丙醇的溶液并混合1分钟。
此后，停止搅拌，快速移去生成的混合物。
然后，得到的混合物被置入一个5升的灰浆混合器(mortar mixer)(购自Nishi Nihon Shikenki Seisakusho K.K.)中，在容器内用油浴在210℃加热。混合物接着被搅拌并混合以使受热均匀。约40分钟后，混合物从灰浆混合器中移去。接着，全部的混合物通过一个850μm的日本工业标准的标准筛并使其表面交联。
480g表面交联的混合物被再次置于一个5升的Loedige搅拌器(M5R，购自Loedige，Co.)中。接着，在330rpm(转/分)转动Loedige搅拌器的主轴(犁形开关)，通过一个喷雾器喷射加入9.6g水并混合1分钟以得到含水产物。
得到的含水产物被移至一个密闭容器中。该产物在60℃的无风干燥器中热固化1小时(使含水产物内部将要吸收的含水量增加)。1小时后，从干燥器中移出含水产物。全部产物通过一个850μm的日本工业标准的标准筛以得到对比吸水剂(8)。
类似于实施例1，对得到的对比吸水剂(8)进行评价。结果被概括在下面的表1中。
对比实施例6吸水剂类似于实施例1，对从日本公开专利申请2001-98170(Tokukai2001-98170)(美国专利6586549)的实施例10中得到的吸水剂进行评价。结果被概括在表1中。这种吸水剂被指定为对比吸水剂(9)。
对比实施例7吸水剂类似于实施例1，对从日本公开专利申请2002-45395(Tokukai2002-45395)(美国专利6617489)的实施例1中得到的吸水剂进行评价。结果被概括在表1中。这种吸水剂被指定为对比吸水剂(10)。
对比实施例8吸水剂类似于实施例1，对从日本公开专利申请2002-45395(Tokukai2002-45395)(美国专利6617489)的实施例3中得到的吸水剂进行评价。结果被概括在表1中。这种吸水剂被指定为对比吸水剂(11)。
对比实施例9吸水剂类似于实施例1，对从日本公开专利申请2002-45395(Tokukai2002-45395)(美国专利6617489)的实施例2中得到的吸水剂进行评价。结果被概括在表1中。这种吸水剂被指定为对比吸水剂(12)。
实施例4吸收物
70份重量的实施例1中得到的吸水剂(1)与30份重量的粉碎的木质纸浆干混。接着，得到的混合物被置于一个分批式气造纸机(a batch-type airpaper making machine)中以在一个400目(筛孔38μm)的网筛上形成一张130mm×400mm的网。进一步地，该网在196.14kPa的负载下被加压5秒以得到一种基重为0.05g/cm2的吸收剂。
接着，一种吸收物，更确切的说，一种成人一次性尿布的衬垫式样(1)由一种用不渗透液体的聚丙烯制成所谓的底层(不渗透液体层)，上述吸收剂，及一种由可渗透液体的聚丙烯的无纺布制成的表层(可渗透液体层)通过使用双面胶带按这一顺序相结合。吸收物(1)重50g。
在得到的吸收物(1)上进行用户试验。结果被概括在表2中。
实施例5吸收物一种吸收物(2)被通过用实施例2中得到的吸水剂(2)替代实施例4中使用的吸水剂(1)而制得。
在得到的吸收物(2)上进行用户试验。结果被概括在表2中。
实施例6吸收物一种吸收物(3)被通过用实施例3中得到的吸水剂(3)替代实施例4中使用的吸水剂(1)而制得。
在得到的吸收物(3)上进行用户试验。结果被概括在表2中。
对比实施例10到18吸收物对比吸收物(1)到(9)被通过用对比实施例1到9中得到的对比吸水剂(4)到(12)替代实施例4中使用的吸水剂(1)而制得。
在得到的对比吸收物(1)到(9)上进行用户试验。结果被概括在表2中。
*)(×10-7cm3sec/g)*)在实施方案1到3中，600μm到300μm的颗粒的占60重量％至90重量％。小于150μm的颗粒少于3重量％。
评价水平 1不舒适2有点不舒适3不觉舒适，也未不舒适4稍觉舒适5舒适描述于实现本发明的最佳方式的实施方案和实施例仅用以说明本发明的目的，而决非限定本发明的保护范围。各种变化认为并未脱离本发明的主旨和保护范围，并且所有这些改进变化对于本领域技术人员来说是显而易见，都被包括在下述权利要求的保护范围中。
工业适用性本发明得到的吸水树脂，当作为吸水体应用于尿布中时，显示出优良的保热和吸收性质，与传统吸收剂相比，提供了一种非常优秀的吸水体。根据本发明得到的吸水剂被用在吸收物中，具有优良的保热和吸收性质，并减轻了消费者对吸收物的不适感。
因此，依照本发明的吸水剂可发现广泛的应用种类，如吸湿剂、除湿剂，以及建筑材料。尤其是，该吸水剂被优选的用作吸收粪便、尿，及血的卫生材料，代表性的实施例包括纸尿布和卫生巾。
权利要求
1.一种吸水剂，包含一种具有通过不饱和单体成分聚合构成的交联结构的吸水树脂，其中所述吸水剂表面处理过，且所述吸水剂满足(1)到(4)的全部性能(1)保热指标1(50℃在0.90wt.％的氯化钠中溶胀10次后5到10分钟的每分钟最大温降)为0到3.0℃/min；(2)在0.90wt.％的氯化钠水溶液中的离心保留容量(30分钟值)为34g/g或更低；(3)在2.0kPa压力下，在0.90wt.％的氯化钠水溶液中的吸收能力(60分钟值)低于30g/g；以及(4)对0.69wt.％的氯化钠水溶液的盐水导流率(SFC)低于20×10-7cm3sec/g。
2.如权利要求1所述的吸水剂，其中所述吸水剂为颗粒状，且所述吸水剂满足下述条件通过筛分确定直径从600到300μm的颗粒占60wt.％或更多，而直径小于150μm的颗粒占3wt.％或更少；以及粒度分布的对数标准差(σζ)为0.250到0.400。
3.如权利要求1和2任一项所述的吸水剂，除所述吸水树脂之外，还含有不溶于水的无机细颗粒。
4.如权利要求1到3中任一项所述的吸水剂，其中保热指标2(50℃在0.90wt.％的氯化钠中溶胀10次后10分钟凝胶表面温度)为20℃或更高。
5.如权利要求1到4中任一项所述的吸水剂，其中保热指标3(50℃在0.90wt.％的氯化钠中溶胀10次后凝胶表面温度回至37℃所需时间)为120秒或更长。
6.如权利要求1到5中任一项所述的吸水剂，其中质量平均粒径(通过筛分确定)为400到600μm。
7.如权利要求1到6中任一项所述的吸水剂，除吸水树脂外，还含有多元醇。
8.一种吸收剂，含有如权利要求1到7中任一项所述的吸水剂和亲水纤维。
9.一种吸收物，含有如权利要求8所述的吸收剂；一可渗透液体的表层；及一不能渗透液体的底层。
10.一种生产吸水剂的方法，所述吸水剂含有吸水树脂，所述吸水树脂具有通过不饱和单体成分聚合构成的交联结构，所述方法包括聚合步骤，聚合含有含酸基不饱和单体作为主要成分的单体组分来制备吸水树脂；以及表面交联处理步骤，表面交联所述聚合步骤中得到的吸水树脂，其中在聚合步骤中，所述吸水树脂是颗粒状，所述吸水树脂在0.90wt.％的氯化钠中具有35g/g或更高的离心保留容量(30分钟值)，且聚合所述单体组分以使所述吸水树脂在具体粒度方面满足下述(1)和(2)的条件(1)通过筛分确定的具有直径从600到300μm的颗粒占60wt.％或更多，而小于150μm的颗粒占3wt.％或更少；以及(2)粒度分布的对数标准差(σζ)为0.250到0.400；在所述表面交联步骤中，在具体粒度方面满足条件(1)和(2)的所述吸水树脂在表面交联处理过程中进行表面交联。
11.如权利要求10所述的方法，其中在所述表面交联步骤中，在所述聚合步骤中具体粒度方面满足条件(1)和(2)的所述吸水树脂进行表面交联直至在0.90wt.％的氯化钠水溶液中的离心保留容量(30分钟值)达到34g/g或更低；并且在2.0kPa压力下，在0.90wt.％的氯化钠水溶液中的吸收能力(60分钟值)低于30g/g。
12.如权利要求10和11任一项所述的方法，其中所述吸水树脂具有400μm到600μm的质量平均粒径。
13.如权利要求1到7中任一项所述的吸水剂，其中所述不饱和单体为丙烯酸(盐)，以及除丙烯酸(盐)以外的单体与所述丙烯酸(盐)的比例是0到包括30mol％。
14.如权利要求8所述的吸收剂，其中如权利要求1到7中任一项所述的吸水剂的量占所述吸水剂和所述亲水纤维总量的20wt.％或更多。
全文摘要
我们已经发现通过尿布和其他吸收剂来提高保热性，本发明定义的吸水树脂的保热指标1需要为3.0℃/min或更低，同时也需要满足特定的要求来满足该条件。如果满足了所述要求，那么就可提供具有0到3.0℃/min或更低的保热指标1并显示出优良的保热和吸收性能的吸水树脂、吸收剂、及吸收物。
文档编号A61L15/16GK1890023SQ200480036920
公开日2007年1月3日 申请日期2004年12月10日 优先权日2003年12月12日
发明者和田克之, 长泽诚, 石崎邦彦 申请人:株式会社日本触媒