CN1253476C - 吸水性树脂的制造方法及其制造装置 - Google Patents
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Abstract
在连续混合单体液和聚合引发剂，使其聚合以制造吸水性树脂的技术中，均匀且迅速将单体液和聚合引发剂混合以使聚合物不附着在管内壁和装置内。吸水性树脂的制造方法包括连续将上述单体液20供给供应管路10等，在供应管路10中用搅拌装置12等连续搅拌单体液20的工序(a)；使上述聚合引发剂30汇合到上述搅拌状态的单体液20流中，得到单体液20和聚合引发剂30的混合液40的工序(b)和将上述混合液40由上述供应管路10连续供给聚合装置，进行聚合反应的工序(c)。
Description
技术领域
本发明涉及吸水性树脂的制造方法及其制造装置。
背景技术
吸水性树脂被广泛应用在纸尿布和生理用卫生巾、成人用失禁制品等卫生用品；土壤用保水剂等各种用途，被大量生产和消费。
以往，作为这些吸水性树脂的制造方法，公知的有溶液聚合等技术。例如，可用将含有亲水性单体的水溶液搅拌以使聚合凝胶碎断而进行聚合的方法(参考日本特许公开公报昭57-34101号)；将含有单体的水溶液静置而进行聚合的方法(参考日本特许公开公报昭62-156102号、日本特许公开公报平1-126310号、日本特许公开公报平3-174414号、日本特许公开公报平4-175319号、日本特许公开公报平4-236203号)等。特别在以静置聚合连续进行制造时，可采用例如，连续供给单体水溶液在环形带上进行聚合反应的方法。
用这样的吸水性树脂的制造方法，因被提供到环形带上的单体水溶液和聚合引发剂的混合实际上是不可能的，所以须在提供到环形带上之前，将聚合引发剂混合到单体水溶液中。但是，当预先将单体水溶液和聚合引发剂混合时，混合和供给需要时间，或一部分混合液滞留在管路内，则在提供给环形带之前，在混合液所通过的管路内和装置内部会引起聚合物附着增多而堵塞管路。因此，须迅速进行单体水溶液和聚合引发剂的混合以及将其提供到环形带上，并且须进行充分且均匀地混合。特别是在高浓度的单体水溶液和高温的单体水溶液和聚合引发剂混合时，因聚合的诱导期短，聚合也快，所以极难进行充分且均匀地混合。
例如，用作液体间混合的一般技术，管线内混合和喷射混合等虽能得到较好的混合状态，但在混合器内，易产生死角，一部分混合液滞留，聚合物由此生成·增多，堵塞混合器。
而就特定连续聚合中将单体水溶液和聚合引发剂混合的方法，提出了一些可防止聚合所引起的管路堵塞和改进作业性的技术。
例如，提出了(a)以相对于单体水溶液流速的规定比率的流速将聚合引发剂提供给单体水溶液流过的供应管中的技术(参考日本特许第2679280号)；(b)使用无驱动部分的、具有多个喷咀的混合管，以流体的喷射力将水溶性单体和聚合引发剂混合的方法(参考日本特许公开公报昭56-32514号)；(c)经不同的供应管提供单体水溶液和聚合引发剂，在刚要将它们排到聚合机中之前的位置，将两种液体汇合进行混合的技术(参考日本特许公开公报平11-240903号)等。
但是，前述任一种以往的技术不能说很完美了，还存在问题。
例如，如日本特许第2679280号的技术(a)，由于仅调整单体水溶液和聚合引发剂的流速，而且还将流速调整到接近等速的范围内来提供聚合引发剂，所以不能马上得到均匀混合的状态，由此最终制品的物理性质降低了。由于用该方法使混合状态变均匀需较长时间，所以从混合开始到供给聚合机为止距离长且需要长的供应管。若如此，其间聚合物会生成并在管路的内壁附着·生长，堵塞管内。
在用日本特许公开公报昭56-32514号的技术(b)中所用的混合管时，在喷射孔附近，单体会聚合而使孔堵塞，且在混合管内部空间，一部分混合液会滞留，聚合物附着·生长并妨碍混合等，可能会使喷射孔堵塞。
如日本特许公开公报平11-240903号的技术(c)，用在刚要提供给聚合机之前的位置上进行汇合的技术因几乎是在聚合机上进行混合的，管路内聚合物几乎不生成，但要达到均匀的混合状态还差得远。
由此，本发明的课题是提供一种在连续制造吸水性树脂时，不发生单体供应管的堵塞，能良好地进行聚合引发剂的混合，最终制品的物理性质良好的制造方法及制造装置。
发明内容
本发明的吸水性树脂的制造方法是在单体液中混合聚合引发剂使其聚合以制得吸水性树脂的制造方法，其特征在于，它包括连续将上述单体液供给供应管路中，在供应管路中连续搅拌的工序(a)；使上述聚合引发剂汇合到上述搅拌状态的单体液流中，得到单体液和聚合引发剂的混合液的工序(b)和将上述混合液由上述供应管路连续供给聚合装置，进行聚合反应的工序(c)。
这里所说的“单体液”为包括以下2种情况的技术概念：一种为液态单体本身的情况；另一种为将单体溶解在水等溶剂中而得的单体溶液的情况。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的制造工序的示意截面图。
图2是制造工序方框图。
图3是表示吸水性树脂的制造装置的整体结构图。
(符号说明)
10 供应管路
12 搅拌装置
14 汇合管路
20 单体液
30 聚合引发剂
40 混合液
具体实施方式
以下，就本发明的实施方式进行详细说明。
作为本发明所用的单体(单体)，只要是经聚合能生成吸水性树脂的物质即可，对此无特别限制，例如可用如下所述的物质。这里，作为单体成分，可用(甲基)丙烯酸、马来酸(酐)、衣康酸、桂皮酸、乙烯基磺酸、烯丙基甲苯磺酸、乙烯基甲苯磺酸、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、2-(甲基)丙烯酰基丙磺酸、2-羟基乙基(甲基)丙烯酰基磷酸盐等阴离子性不饱和单体及其盐；含有硫醇基的不饱和单体；含酚性羟基的不饱和单体；(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基)丙烯酰胺等含有酰胺基的不饱和单体；(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸N，N-二甲基氨基丙酯、N，N-二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺等含氨基的不饱和单体等。这些单体可单独使用，也可适当混合2种以上进行使用，但从得到的吸水性树脂性能和成本的角度出发，较好用丙烯酸及/或其盐(例如，钠、锂、钾、铵、胺类等盐，其中，从成本的角度出发，较好用钠盐)作为主要成分。丙烯酸及/或其盐的使用量较好在相对于全部单体成分的70摩尔％以上，更好在80摩尔％以上，最好在90摩尔％以上，特好在95摩尔％以上。
对聚合时的单体浓度无特别限制，但较好在20重量％以上、100重量％以下，更好在25重量％以上、80重量％以下，最好在30-70重量％。若不到20重量％的话，生产率低。在高浓度，即在聚合容易的40重量％以上、更高在45重量％以上之类的单体浓度条件时，本发明的优异性特别明显。
在单体为含酸基的单体时，对其中和率无特别限制，但因其用于卫生用品等和人体有接触的用途时，配合不需进行聚合后的中和，较好在40摩尔％以上、90摩尔％以下，更好在50摩尔％以上、80摩尔％以下。
在进行上述聚合时，可使用内部交联剂。作为这样的内部交联剂，可用以往公知的内部交联剂。具体地说，可用例如，N，N’-亚甲基双(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、三羟甲基丙烷三(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、环氧乙烷改性三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、氰脲酸三烯丙酯、异氰脲酸三烯丙酯、磷酸三烯丙酯、三烯丙基胺、聚(甲基)烯丙氧基链烷、(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、1，4-丁二醇、季戊四醇、乙二胺、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、聚乙烯亚胺、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯等。从反应性考虑，可用其中的1种或2种以上。其中，较好须用2种以上的有聚合性的不饱和基的化合物。其使用量虽可根据所需的吸水性树脂的物理性质适当加于确定，但通常在相对于上述单体成分的0.001-5摩尔％的范围内。内部交联剂的使用量过少的话，凝胶强度降低，可溶成分有增加的趋势。相反，过多的话，吸收倍数有降低的趋势。
在聚合时，也可以添加下列物质到反应系统中，淀粉、淀粉衍生物、纤维素、纤维素衍生物、聚乙烯醇、聚丙烯酸(盐)、聚丙烯酸(盐)交联体等亲水性高分子、次磷酸(盐)等链转移剂、螯合剂。
本发明所用的单体液的粘度较好是0.1-不到500mPa·s，或更好是0.1-不到100mPa·s，最好是0.1-不到50mPa·s。若粘度过大，搅拌操作困难，聚合引发剂的混合性劣化。
通常聚合是在常压下进行以使装置和操作简单，但为降低聚合系统的沸腾温度，所以较好在减压下进行。
对作为本发明所用的聚合引发剂无特别限制，可配合所聚合的单体种类和聚合条件等，从通常用于吸水性树脂制造的引发剂中选择使用1种或2种以上的引发剂。例如，可用热分解型的引发剂(例如，过硫酸盐：过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵；过氧化物：过氧化氢、叔丁基过氧化物、甲基乙基酮过氧化物；偶氮化合物：偶氮腈化合物、偶氮脒化合物、环状偶氮脒化合物、偶氮酰胺化合物、烷基偶氮化合物、2，2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二氢氯化物、2，2-偶氮双〔2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷〕二氢氯化物)，以及光分解型引发剂(例如，苯偶姻衍生物、苄基酰衍生物、乙酰苯衍生物、二酮衍生物、偶氮化合物)等。从成本、减少残存单体的性能看，较好为过硫酸盐。另外，并用促进这些聚合引发剂分解的还原剂，将两者组合，也可作为氧化还原引发剂。作为上述的还原剂，例如可用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠等(酸式)亚硫酸(盐)、L-抗坏血酸(盐)、2价铁盐等还原性金属(盐)、胺类等，但是对此无特别限制。在用氧化还原引发剂之类的氧化性聚合引发剂和还原剂时，可以用本发明的方法，分别使其汇合到单体液中，也可预先将还原剂混合在单体液中。更好的是，并用光分解型引发剂和热分解型引发剂。
对于聚合引发剂，通常以溶液或分散液的状态和单体液混合，但为液态时也可直接和单体液混合。聚合引发剂的使用量相对于单体液中的单体成分通常为0.001重量％-2重量％，较好在0.01-0.5重量％的范围内。
对于单体液的温度，通常在10℃以上、110℃以下的温度范围。若聚合开始温度不到10℃的话，不仅生产率会因诱导期、聚合时间的延长而降低，而且吸水性树脂的物理性质也降低。根据本发明的方法，即使单体液温度在50℃以上的较高温度下，也可以稳定地将聚合引发剂混合。
将单体液由其制造装置直接送入供应管路，或一旦在贮罐和储罐蓄满后，将其送入供应管路等，连续提供该单体液。
对于单体液的供给量，可配合希望的生产量进行调节。此时，提供单体液的管路直径和单体液的流速可根据流体种类和目的选择在适当的范围内，还可使管路直径变得较为经济。详细可参考公知的参考书(例如，《配管工学》(作者为小河内美男，由工学图书株式会社出版))。
在本发明中，作为对连续供给的单体液进行搅拌操作的装置，可用通常的搅拌液体的搅拌机，特好是用带有可在单体液连续流通的管路途中进行搅拌的管线内搅拌构造的搅拌器。作为有管线内搅拌构造的搅拌器，可用在圆筒状管内固定或能旋转的搅拌叶片的小型搅拌器和在管内插入长方形基板扭曲180度而成形的元件(混合元件)，在液体输送的过程中，进行搅拌的静力混合器等。另外，还可以在管内配置喷咀、狭道、小孔、挡板、支管、集合管等对单体液进行搅拌操作。
对于在管中连续流动的单体液进行搅拌操作时液体的流动状态，可用搅拌雷诺数进行评价，该雷诺数用于表示在由装有流体的容器(搅拌槽)和搅拌叶片构成的搅拌装置中被搅拌的流体的流动状态。此时，进行搅拌操作的单体液的搅拌雷诺数Re较好在50以上。通常Re＜50可判定为层流状态，Re＞1000，判定为湍流状态。而在50＜Re＜1000的范围时，可判定为混有层流状态和湍流状态的过渡状态(参考《化学工学便览》修改版六版，P424，由化学工学会编，丸善出版)。
聚合引发剂可以由配制装置直接提供，也可根据需要，提供预先存放在贮罐和储槽中的聚合引发剂。
聚合引发剂虽也可以和单体液一样搅拌后再与单体液汇合，但特好是不进行搅拌操作而与单体液汇合。聚合引发剂可以从相对于单体液流路中的1处汇合，也可从多处同时汇合。对于聚合引发剂的流速和管路直径也和单体液一样，根据供给量和流体的种类等适当进行选择。
若将聚合引发剂和搅拌后的单体液汇合的话，和通常的单纯流动在管路中的未搅拌的单体液相比，可在短时间内得到良好的混合状态。因此，即使聚合引发剂被混合到单体液中后，短时间内由供应管路排出供给聚合机，也能得到均匀的混合状态，所以所得的吸水性树脂的物理性质良好，也可防止管内的堵塞。据认为原因是即使在供应管路内上完全均匀地混合，但只要混合液依然处在搅拌状态，从管内排出后在聚合机中也较易进行混合。虽然会因单体液的搅拌状态以及聚合引发剂的性状、单体液的温度和聚合引发剂的分解速度、诱导时间等条件的不同而不同，但是从汇合后到排出为止的管路长度在1cm以上，较好在5cm以上，更好在10cm以上。若诱导时间较长时，可将上述的管路长度延长。
单体液和聚合引发剂混合后到聚合机的供给孔为止的供应管路，最好尽量不用管路中有螺纹接头和管接头等的供应管路，若存在的话，在接头部分易生成死角，聚合物会生长。另外，作为该配管，也可用通常的不锈钢管，但较好用内部涂有氟树脂涂层的钢管和氟树脂制的配管。
另外，在聚合中断时，较好进行管路清洗以洗出管内所滞留的单体液。这样的话，暂时停止后，再起动的情况下，管路和装置也不会被聚合物堵塞。
作为本发明所用的聚合方法，并无特别限制，但溶液聚合较好，具体地说，有以静置状态将单体水溶液聚合的静置聚合法、在搅拌装置内聚合的搅拌聚合法等。作为本发明所用的制造装置，只要是能将以上述方法得到的连续供给的单体液和聚合引发剂的混合液连续聚合的装置即可，对此无特别限制，但是，可采用制造吸水性树脂通常所用的连续带式聚合机和连续搅拌聚合机，在用搅拌聚合机时，可用单轴搅拌机，但较好是用带有连续捏和机等的多个搅拌轴的搅拌机。
关于连续带式聚合装置，可用日本特许公开公报2000-34305号、日本特许公开公报平11-228604号、日本特许公开公报昭62-156102号等中所记载的技术。
通过本发明的制造方法，为了将易发生聚合的高温单体液和高浓度的单体液跟聚合引发剂混合而不堵塞管路地实现良好的混合状态，适当应用下述的聚合条件是特别有用的。例如，可适用日本特许公开公报2002-212204号所记载的高温高浓度聚合技术的连续化。作为该情况下的较好的聚合装置，可用提供上述方法所得到的单体液和聚合引发剂的混合液的环形带式连续聚合装置，该环形带由氟树脂制成或其表面涂敷有氟树脂，环形带装置具有加热或保温、回收再利用蒸发的水或蒸发的单体液的系统。另外，为防止单体混合液的倒流，环形带为水平或将单体混合液供给部分放低，较好是在聚合凝胶由环形带上排出后，到单体混合液供给孔之间设置环形带的洗净工序。
用上述连续环形带聚合可得到带状连续的吸水性树脂的聚合凝胶。聚合凝胶可直接使用，也可将其粉碎使用。通常，将聚合凝胶进一步干燥·粉碎，制成粒子状吸水性树脂，将吸水性树脂粒子进一步进行表面交联处理，进行造粒，制成吸水性树脂制品使用。聚合凝胶的粉碎和干燥，以及表面交联处理可采用公知的技术。
图1显示了关于单体液和聚合引发剂混合工序的装置的构造示意图。在单体液20流经的供应管路10的途中，设置了搅拌装置12。在搅拌装置12的下游侧，在供应管路10中，有聚合引发剂30的供应管路14汇合。聚合引发剂30的供应管路14从单体液20的供应管路10的外周插入到管内部后，朝着下游侧弯曲，朝着下游方向开口。开口部在管内的位置无论放在从中心部分到外周部分为止的任何地方都可以，但较好是放在离外周部分近的地方。例如，在管径为8mm的单体液的供应管路10中，有管径为0.5mm的聚合引发剂的供应管路14汇合。
在搅拌装置12的上游，单体液20被认为处于所谓的层流状态。图1(a)表示供应管路10的径向截面中的流速分布，在层流状态下，产生了从中心轴向管内壁延伸的平滑的速度梯度。
作为搅拌装置12，可用元件为螺旋状的静力混合器〔(株式会社)ノリタケカンパニ一制造〕。通过搅拌装置12的单体液经搅拌叶片或混合元件生成涡流，使其成为所谓的湍流状态。此时的单体液20的流速分布如图1(b)所示，除了管内壁附近的一部分以外，管径方向几乎均匀化，没有显出层流状态那样的不均匀的流速分布。另外，经搅拌而成为涡流的单体液20随着向供应管路10的下游侧移动的同时，返回到层流状态。然而，至少在聚合引发剂30的供应管路14汇合点，单体液20必须保持混合所需的涡流，所以在离搅拌装置12尽可能近的位置上，使聚合引发剂30汇合较为有效。
再者，经搅拌而成为涡流的单体液20随着向供应管路10的下游侧移动的同时，返回层流状态的趋势在单体液的粘度高时会变强，所以单体液较好为低粘度的流体。
图2显示关于本发明的制造装置的方框图。图3显示包括图1混合工序的、本发明的吸水性树脂的制造装置构成的一例的示意图。
如图3所示，在如图1所示的供应管路10的上游侧设置有单体液20的供给结构。首先，设置贮存NaOH(氢氧化钠)水溶液的贮罐50和贮存AA(丙烯酸)的贮罐60。经泵54和64分别将贮罐50和60与分散机56相连。在泵64和分散机56之间，提供交联剂液(例如PEGDA(聚乙二醇二丙烯酸酯))、水、其他的添加剂(例如螯合剂和光引发剂)等。水可以规定量预先放入贮罐60中，配制丙烯酸水溶液使用，也可在泵54和单体分散机56之间供给。较好是丙烯酸变为不带引火性程度的水溶液浓度而处于提供给分散机56的状态，成为浓度约在60重量％以下的丙烯酸水溶液。这样，可降低火灾和爆炸的危险性，可降低对装置和构造物的特别的危险性对策，对于成本来说，也具有优势。另外，也可根据需要，用氮等置换NaOH水溶液、AA和水的一部分或全部。
用分散机56均匀中和·混合NaOH水溶液、AA以及PEGDA等形成单体液20。在该阶段，几乎不担心经聚合而凝胶化，所以用分散机56通常可充分混合，可得到具有均匀组成的单体液20。下面用冷凝器和加热器将分散机56和搅拌装置12之间的单体液20调节到规定温度。或若在分散机56上装有温度调节用的夹套等的话，在分散机后不必设置冷凝器和加热器。另外，预先将提供给分散机56的NaOH水溶液和AA等进行温度调节，也可以在一定程度完成单体液20的温度调节。
单体液20经搅拌装置12变为涡流后，从管路14使聚合引发剂30(例如过硫酸钠水溶液)汇合。汇合部分的详细构造如图1所示。在本发明中，在聚合引发剂30混合后的供应管路10中，不必设置特别的搅拌装置。从分散机56出来的单体液20有时存在经分散机56搅拌混合而成为涡流的情况，在此情况下，可在此使聚合引发剂30汇合，并用分散机56作为搅拌装置12。
供应管路10的下游侧的供给孔(排出口)设置在构成聚合装置的带式运送机70的上方。混合液40排出到带式运送机上，在运送带上进行聚合，形成带状的吸水性树脂的聚合凝胶42。另外，从供应管路10排出的混合液40的聚合引发剂30混合均匀的话，无论维持在涡流或返回到层流状态都没关系。即使混合液40的混合状态不太好的情况下，也可维持涡流在运送带上使混合马上变到均匀的程度，也可维持涡流。
暂时使聚合停止时，可将水供给管路以水洗丙烯酸通过的全部路径。
带状聚合凝胶42可直接使用，也可粉碎和干燥后以吸水性树脂粒子来使用。
(实施例)
以下通过实施例和比较例对本发明进行更详细的说明，但本发明不限于此。另外，例中，若无特别说明的话，“份”表示“重量份”，测定温度在23±2℃左右的范围内。
吸水性树脂的吸水性能以及搅拌单体的流动状态的计算如下所述进行测定。
〔无负荷下吸收倍数(GV)的测定〕
取大约0.2g的吸水性树脂，均匀放入无纺布制的袋(60mm×60mm)中，并浸渍于0.9重量％氯化钠水溶液(生理盐水)中。30分钟后，取出袋子，用离心分离机以250×9.81m/s2(250G)进行3分钟的脱水后，测定袋的重量W1(g)。不用吸水性树脂进行同样的操作，测定此时的重量W0(g)。然后，由该重量W1、W0按下式算出GV(无负荷下吸收倍数)，
GV(g/g)＝〔(W1-W0)/吸水性树脂的重量〕-1……(1)
〔可溶成分量的测定〕
从250ml容量的带盖塑料制容器中取0.9重量％NaCl水溶液(生理盐水)184.3g，并在该水溶液中，加入吸水性树脂1.00g，搅拌16小时，提取树脂中的可溶成分。取用滤纸过滤该提取液所得的滤液50.0g作为测定溶液。首先用0.1N的NaOH水溶液预先只对生理盐水进行滴定，使其pH到10，其后，用0.1N的HCl水溶液进行滴定直到pH为2.7，得到空白滴定量(〔bNaOH〕ml、〔bHCl〕ml)。对测定溶液进行同样的滴定操作，求得滴定量(〔NaOH〕ml、〔HCl〕ml)。例如，在由丙烯酸及其钠盐制成吸水性树脂的情况下，根据其作为单体的重均分子量Mw和由上述操作得到的滴定量按下述计算式算出吸水性树脂中的可溶成分量。
可溶成分(重量％)＝
0.1×Mw×184.3×100×(〔HCl〕-〔bHCl〕)/1000/1.0/50.0……(2)
其中Mw＝72.06×(1-中和率/100)+94.04×中和率/100 ……(3)
中和率(mol％)＝
〔1-(〔NaOH〕-〔bNaOH〕)/(〔HCl〕-〔bHCl〕)〕×100 ……(4)
〔残存单体的测定〕
在去离子水1000g中加入0.5g的吸水性树脂，搅拌下提取2小时后，用滤纸将溶胀凝胶化的吸水性树脂滤出，用液相色谱分析滤液中的残存单体量。另一方面，同样对已知浓度的单体标准溶液进行分析，将所得的标准曲线作为外部标准，再考虑滤液的稀释倍数就可求出吸水性树脂中残存的单体量。
〔搅拌雷诺数Re的算出〕
算出用于表示用由放入流体的容器(搅拌罐)和搅拌叶片构成的搅拌装置搅拌后的流体的流动状态的搅拌雷诺数，对在连续流过管中的单体液中进行搅拌操作时的液体的流动状态进行评价。
(计算例1)
用具有将长方形板向右或向左扭转n次(1次扭转进行180度旋转)的长度为l(m)，直径(管径)为d(m)的混合元件的静力混合器搅拌以平均流速u(m/s)流动的密度ρ(kg/m3)、粘度μ(Pa·s)的单体液时的搅拌雷诺数按以下的计算式算出。
Re＝u×0.5×n/l×d2×ρ/μ……(5)
(计算例2)
用设置于管的途中的具有叶片直径dm的搅拌叶片的小型搅拌机，以n转/秒将粘度μ(Pa·s)、密度ρ(kg/m3)的单体液搅拌时的搅拌雷诺数按以下的计算式算出。
Re＝n×d2×ρ/μ……(6)
(实施例1)
用图3所示的装置，制造吸水性树脂。
分别将48.5重量％的氢氧化钠水溶液、丙烯酸、30重量％的聚乙二醇二丙烯酸酯(平均分子量487)水溶液(I)、将0.989重量份的2-羟基甲基-2-甲基苯丙酮、1.08重量份的45重量％二亚乙基三胺五乙酸五钠水溶液溶解于97.4重量份的20重量％的丙烯酸水溶液中的溶液(II)和水的流量设定为5.83g/s、7.24g/s、0.0287g/s、0.0893g/s和3.32g/s，用如图3所示的装置配制单体液20。将该单体液20的温度稳定在约95℃。
将单体液20在管径6mm的管路中用插入长度18.6mm、直径6mm的扭转1.5次的混合元件作为静力混合器的搅拌装置进行搅拌后，在从混合元件的最后面部分往下游侧约3cm的位置，使2重量％的过硫酸钠水溶液的聚合引发剂以0.151g/s的流量汇合，形成混合液40。此时搅拌雷诺数算出为2280(ρ＝1160、μ＝0.001)。将混合液40提供给环形带聚合装置70，连续进行聚合，得到带状的聚合凝胶，而该环形带聚合装置具有长3.8m、宽60cm的表面涂布有氟树脂的环形带，在环形带上方设置有UV灯，并设置有为加热·保温环形带底面及周围在大约100℃的、回收中央部蒸发的水的吸气配管。另外，聚合引发剂汇合后到聚合机的排出口的管路长30cm。再者，用绞肉机连续对表面温度约为70℃的带状聚合凝胶进行粉碎，于180℃下进行热风干燥而成为干燥物后，用辊式研磨机粉碎，得到粒子状的吸水性树脂(1)。用筛子将吸水性树脂粒子(1)进行300μm到600μm范围内粒子的分级，测定其物理性质。其结果表示在表1中。
(比较例1)
除了在实施例1中，使用不设置搅拌装置静力混合器的供应管路10，使聚合引发剂30汇合在不加搅拌的单体液20中以外，其余均以和实施例1相同的工序得到吸水性树脂粒子(2)。将吸水性树脂粒子(2)进行300μm到600μm范围内粒子的分级，测定其物理性质，其结果见表1。
(比较例2)
在实施例1中，除了和比较例1一样不设置搅拌装置12而使聚合引发剂30和单体液20汇合，用在汇合部分的下游侧装有静力混合器的供应管路10进行混合处理外，其余均以和实施例1相同的工序进行试验。
表1
| GV | 可溶成分 | 残存单体 | |
| g/g | 重量％ | ppm | |
| 吸水性树脂(1) | 34 | 12 | 780 |
| 吸水性树脂(2) | 40 | 20 | 5410 |
(评价)
(1)从表1可知，在进行了搅拌处理的实施例1中，得到良好品质性能的吸水性树脂。另外，即使长时间连续运转，也无问题出现。
(2)在不进行搅拌处理的比较例1中，即使长时间连续运转，虽也没出现问题，但如表1所示，所得的吸水性树脂品质下降，GV和可溶成分的关系差，残存单体多。
(3)在比较例2中，试验刚开始后，供应管路的压力慢慢升高，大约25分钟后，渐渐不能往聚合装置中提供混合液40。将装置分解，进行检修后发现在静力混合器内和其前后的管路部分有聚合物堵塞。
本发明的吸水性树脂制造方法因使流动于管内的单体液的流动处于被搅拌的状态，而提供聚合引发剂，所以在将聚合引发剂汇合于单体液中的阶段，可进行迅速混合。象不搅拌而将聚合引发剂均匀混合的情况一样，在汇合后，不必花费长的距离及时间即可使其混合。为防止聚合引发剂汇合后，用搅拌装置进行混合时，在搅拌混合操作期间，聚合物生成或所生成的聚合物附着在管路内和装置内等，而将聚合引发剂汇合到单体液中后马上将其供给聚合装置，不会出现混合不均匀。
其结果是可稳定且高效率地进行吸水性树脂的制造，所得的吸水性树脂的品质也良好。
Claims (6)
1.吸水性树脂的制造方法，它是在单体液中混合聚合引发剂使其聚合以制造吸水性树脂的方法，其特征在于，它包括连续将上述单体液供给供应管路，在供应管路中连续搅拌的工序(a)；使上述聚合引发剂汇合到上述搅拌状态的单体液流中，得到单体液和聚合引发剂的混合液的工序(b)和将上述混合液由上述供应管路连续供给聚合装置，进行聚合反应的工序(c)；上述工序(a)采用粘度为0.1-500mPa·s的单体液作为上述单体液，同时在上述工序(a)中，搅拌上述单体液直至其搅拌雷诺数大于等于50。
2.根据权利要求1所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于，上述工序(a)用浓度在20重量％以上、100重量％以下的单体液作为上述单体液。
3.根据权利要求2所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于，上述工序(a)用浓度在40重量％以上、100重量％以下的单体液作为上述单体液。
4.根据权利要求1所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于，上述工序(a)用液温在10℃以上、110℃以下的单体液作为上述单体液。
5.根据权利要求4所述的吸水性树脂的制造方法，其特征在于，上述工序(a)用液温在50℃以上、110℃以下的单体液作为上述单体液。
6.吸水性树脂的制造装置，它是用于权利要求1-5中任一项所述的制造方法的装置，其特征在于，配备有连续供给上述单体液的供应管路；配置在上述供应管路中的连续搅拌上述单体液的搅拌处理部分；配置在上述供应管路中的上述搅拌处理部分下游侧的、供给上述聚合引发剂使其和上述单体液混合的混合部分；以及配置在上述供应管路下游的、使上述单体液和聚合引发剂的混合液进行聚合反应的聚合装置。
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