JP2003026706A

JP2003026706A - 連続凝集装置およびこれを備えた多段重合装置

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Publication number: JP2003026706A
Application number: JP2001213809A
Authority: JP
Inventors: Michihisa Kono; 道久河野; Masataka Tsuchiya; 正孝土屋; Daisuke Kensho; 大祐見正; Nobuhiro Maeda; 暢浩前田
Original assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Seika Chemicals Co Ltd
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2003-01-29
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: JP4607379B2

Abstract

(57)【要約】【課題】吸水性樹脂を多段重合により製造する際の効
率を高めるための連続凝集装置、およびこれを備えた多
段重合装置を提供すること。【解決手段】第１の端壁、これに対向する第２の端
壁、及び、これらの間を略水平方向に延びる周壁を含
み、略水平方向の流路を規定する、凝集槽２０と、凝集
槽２０に連続的に流体材料を供給するための、第１の端
壁側に設けられた供給口１１，１２と、凝集槽２０から
連続的に流体材料を排出するための、第２の端壁側に設
けられた排出口１３と、凝集槽２０の内部において略水
平方向に延びる回転軸部３１と、当該回転軸部に取り付
けられた攪拌翼３２と、により連続凝集装置１００を構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続凝集装置およ
びこれを備えた多段重合装置に関する。より詳細には、
逆相懸濁重合によるシード重合法において、凝集工程を
連続的に行うための連続凝集装置、およびこれを備えた
多段重合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、非機能時には粉状であって、水に
対する膨潤性を示す吸水性樹脂が、様々な分野で利用さ
れている。例えば、紙オムツや生理用品などの衛生用
品、保水材や土壌改良材などの農園芸用品、止水材や結
露防止材などの工業資材において利用されている。特
に、紙オムツや生理用品などの衛生用品における需要に
いたっては、年々増大している。

【０００３】上述の吸水性樹脂としては、例えば、澱粉
−アクリロニトリルグラフト共重合体の加水分解物（特
公昭４９−４３３９５号公報）、澱粉−アクリル酸グラ
フト共重合体の中和物（特開昭５１−１２５４６８号公
報）、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のけん
化物（特開昭５２−１４６８９号公報）、ポリアクリル
酸部分中和物（特開昭６２−１７２００６号公報、特開
昭５７−１５８２０９号公報、特開昭５７−２１４０５
号公報）などが知られている。

【０００４】吸水性樹脂には、通常、吸水能力が高いこ
と、保水能力が高いこと、吸水速度が大きいこと、吸水
後のゲル強度が高いこと、吸収液の外部への逆戻り量が
少ないこと等の吸収特性が要求される。これらの吸収特
性は、重合反応に用いられるモノマーの種類、架橋度、
樹脂粒子の粒子径分布などに左右される。

【０００５】吸水性樹脂は、一般に、水溶性エチレン性
不飽和モノマーなどの水溶性モノマーを重合させること
により得られ、その製造方法としては、水溶液重合法や
逆相懸濁重合法などが知られている。

【０００６】水溶液重合法では、水溶媒中に、モノマ
ー、重合開始剤および架橋剤などを溶解させた均一系で
重合が行われ、一般に重合度の高い重合物が得られる。
そのため、吸水性樹脂として好適な形態である粉体状と
するためには、得られた重合物を粉砕機で処理する必要
がある。しかしながら、このような粉砕を行うと、樹脂
粒子の粒子径分布が広くなり過ぎて、その中には多量の
微粉体も含まれることとなり、好ましくない。吸水性樹
脂の取扱い時に多量の粉塵が発生し、環境衛生上ならび
に安全上において問題があるからである。また、多量の
微粉体は、比較的大径の粒子の間の空間を充填して吸水
性樹脂全体を密状態とする傾向があるが、このような密
状態は、ゲルブロッキング、即ち、吸水時において既に
膨潤したゲルが液の流れを遮る現象が起こる原因の１つ
となり、やはり好ましくない。特に、高い吸収効率が要
求される紙オムツや生理用品などの衛生用品用途の吸水
性樹脂にとって、ゲルブロッキングを回避することは、
極めて重要である。従って、水溶液重合法を採用する場
合、ゲルブロッキングなどの不具合を回避可能にまで微
粉体の割合が少ない吸水性樹脂を得るためには、得られ
た重合物を粉砕した後に、多量の微粉体を除去するため
の更なる工程およびそのための設備が必要となる。この
ように、水溶液重合法は、製造効率および設備コストの
面で、問題を有する。

【０００７】一方、逆相懸濁重合法では、水溶性モノマ
ーの水溶液を、当該モノマーおよび生成重合体を溶解し
ない疎水性溶媒中に懸濁して分散させた状態で重合が行
われる。通常、分散したモノマー水溶液を安定させるた
めに、溶媒中に界面活性剤が添加される。反応系に直接
的に関与する重合開始剤などの物質は、モノマー水溶液
中に予め添加されている。逆相懸濁重合法によると、一
般に、生成重合体は粒状で得られる。非反応相である疎
水性溶媒中に分散している反応相であるモノマー水溶液
の体積分布に相関して、生成重合体は、比較的シャープ
な粒子径分布で得られる。

【０００８】このように、吸水性樹脂の製造において、
逆相懸濁重合法は、工業プロセスのうえで取り扱い易
く、水溶液重合法などと比較して優位な重合法である。
しかしながら、上述のような逆相懸濁重合法のみでは、
1度の重合工程で得られる粒子の粒子径分布は比較的シ
ャープであるものの、その重量平均粒子径は比較的小さ
いという問題がある。粒子の重量平均粒子径が小さい
と、吸水性樹脂の用途が限定されてしまい、特に紙オム
ツや生理用品などの衛生用品の用途には適さないことが
多い。

【０００９】逆相懸濁重合法において最終生成粒子の粒
子径を大きくする手段としては、いわゆるシード重合法
を利用した方法であって、多段階の重合工程により種粒
子を成長させる方法が知られており、特に２段階の重合
工程を行う技術が広く採用されている。このような多段
重合法では、まず、第１段目の重合において、重合に付
されるモノマーを溶解する水溶液が疎水性溶媒中で適当
に分散した状態で、重合反応を行い、これによって１次
粒子が生成される。この第１段目の重合を停止または終
了した後、化学的手段または物理的手段により１次粒子
同士を凝集させて、適当な大きさの凝集体に成長させ
る。この状態で第２段目の重合を行い、凝集体を構成し
ている複数の１次粒子の間を架橋し、２次粒子を生成す
る。このような複数の重合工程を経ることによって、逆
相懸濁重合法において最終的に得られる粒子の重量平均
粒子径を大きくすることができる。

【００１０】例えば、特開昭６２−２３０８１３号公
報、特開平６−１８４２１１号公報、特開平７−１０２
００８号公報、および特開平９−１２６１３号公報など
には、吸水性樹脂の重量平均粒子径を大きくすることを
目的として、上述のような、逆相懸濁重合を多段階にわ
たって行う方法が開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、逆相懸
濁重合法における従来の多段重合法では、上記公報にも
開示されているように、複数の重合工程が、同一の反応
容器ないし重合槽で行われている。すなわち、逆相懸濁
重合法における多段重合法を行うにあたっては、従来、
鉛直方向に開口するように設置された、いわゆる回分式
攪拌槽型装置が使用されてきた。このタイプの装置によ
ると、バッチごとに、同一の重合槽で、第１段目の重合
工程、凝集工程、第２段目の重合工程、そして必要な場
合には更なる凝集・重合工程を行わなければならず、バ
ッチに含まれる重合溶液全体について各工程が終了しな
ければ、次の工程に移ることができない。そのため、吸
水性樹脂の製造効率は低く、特に工業的規模の製造にお
いては有利とは言い難い。また、回分式攪拌槽型装置で
は、製造スケールを拡大するためには装置全体を大型化
しなければならないが、大型の装置は、高価で、多くの
駆動力を必要とすることから、製造コストの上昇を招来
してしまう。

【００１２】そこで本発明は、このような従来の問題点
を解決または軽減することを課題とし、逆相懸濁重合に
よるシード重合法で吸水性樹脂などを製造する際の効率
を高めるための連続凝集装置、およびこれを備えた多段
重合装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【発明の開示】本発明の第１の側面よると、連続凝集装
置が提供される。この連続凝集装置は、第１の端壁、こ
れに対向する第２の端壁、及び、これらの間を略水平方
向に延びる周壁を含み、略水平方向の流路を規定する、
凝集槽と、当該凝集槽に連続的に流体材料を供給するた
めの、第１の端壁側に設けられた供給口と、凝集槽から
連続的に流体材料を排出するための、第２の端壁側に設
けられた排出口と、凝集槽の内部において略水平方向に
延びる回転軸部と、当該回転軸部に取り付けられた攪拌
翼と、を備えることを特徴とする。

【００１４】上述のように、逆相懸濁重合によるシード
重合法では、２段目の重合工程に付される１次粒子同士
を適切に凝集させるための凝集工程が必要であるとこ
ろ、本発明の第１の側面によると、凝集槽の第１の端壁
側に設けられた供給口から順次供給される１次粒子を含
む流体材料ないしスラリーは、略水平方向に延びる凝集
槽内において攪拌翼で攪拌されることにより凝集工程に
付される。そして、このスラリーは、凝集槽内を第１の
端壁から第２の端壁の方向へ、大局的には水平に移動
し、第２の端壁側に設けられた排出口から連続的に排出
される。

【００１５】従って、本発明の第１の側面に係る連続凝
集装置を用いると、多段階の重合工程にわたって逆相懸
濁重合を行う場合において、従来は１つの重合槽におい
て行われていた一連の工程、すなわち複数の重合工程お
よび重合工程間の凝集工程を、個別に行うことができ
る。具体的には、例えば２段重合の場合、第１段目の重
合を行うための重合槽と、第２段目の重合を行うための
重合槽との間に、本発明の第１の側面に係る連続凝集装
置を設け、重合に係る流体材料が、２つの重合槽の間を
凝集装置を介して連続的に移動可能に構成することによ
り、２つの重合工程およびこれらの間に必要とされる凝
集工程を、全て独立して行うことが可能となる。このよ
うな独立化は、一連の工程の連続化を図るうえで有利で
ある。特に２段重合の場合、第２段目の重合工程を行う
前に、同一槽内で凝集工程を行う必要がないことより、
その重合槽を、重合工程のみを目的として稼動できるこ
ととなり、有利である。そして、このような工程の連続
化により、多段逆相懸濁重合による吸水性樹脂などの製
造効率を向上することが可能となる。

【００１６】また、上述の構成の連続凝集装置は、連続
的な凝集処理が可能なため、凝集槽を比較的小さな容量
で構成することができ、凝集工程に付されるスラリーの
全容量を収容するほどの大容量の凝集槽を具備する必要
はない。更に、スラリーが凝集槽内を水平に移動するよ
うに構成されているため、実質的に気液界面をなくし
て、凝集槽内壁へスラリーが付着残留しない状態で装置
内を流すことが可能であり、従って、良好な凝集工程を
行うことができる。すなわち、本発明によると、小容量
の装置によって、連続的かつ良好に凝集工程を行うこと
ができるのである。

【００１７】好ましくは、凝集槽の内部には、流路にお
ける流体材料の移動方向に交差する仕切板が設けられて
おり、当該仕切板には、流体材料の通過を許容する開口
部が設けられている。この仕切板によって、凝集槽内を
移動する流体材料ないしスラリーの、凝集槽内での滞留
が低減ないし解消され、装置のピストンフロー性が向上
する。好ましい実施の形態では、仕切板は、周壁に取り
付けられている。他の好ましい実施の形態では、仕切板
は、回転軸部に取り付けられている。

【００１８】好ましくは、周壁には、前記回転軸部に対
して略平行に延びる邪魔板が設けられており、この邪魔
板によって、凝集槽内を移動する流体材料ないしスラリ
ーに対する均一攪拌を担保できる。特に、凝集槽に供給
されたスラリーが、流路において、凝集槽の周壁部付近
に滞留することを効果的に防ぐことができる。

【００１９】本発明の第２の側面によると、多段重合装
置が提供される。この多段重合装置は、第１の重合槽
と、当該第１の重合槽から連続的に流体材料が供給され
る上述のいずれかの構成を有する連続凝集装置と、当該
連続凝集装置から連続的に流体材料が供給される第２の
重合槽とを備えることを特徴とする。

【００２０】本発明の第２の側面に係る多段重合装置
は、独立した２つの重合槽の間に、これらに連結した本
発明の第１の側面に係る連続凝集装置を備える。従っ
て、本発明の第２の側面によっても、第１の側面に関し
て上述したのと同様の効果を奏することができる。

【００２１】好ましい実施の形態においては、多段重合
装置は、更に、第１の重合槽と連続凝集装置との間、及
び／又は、連続凝集装置と第２の重合槽との間、の経路
を通過する流体材料の温度を調節するための温度調節機
構を備える。このような構成によると、第１の重合槽か
ら連続凝集装置、及び／又は、連続凝集装置から第２の
重合槽へ移送されるスラリーを、その移送過程において
所望の温度に変更・維持することができ、従って、連続
凝集装置や第２の重合槽で、スラリー温度の降下や上昇
のための時間を費やすことなく、一連の工程を効率よく
連続的に行うことが可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。

【００２３】図１は、本発明に係る連続凝集装置１００
の一部切欠き斜視図である。この連続凝集装置１００
は、ジャケット部１０と、これに抱持される凝集槽２０
と、回転ユニット３０とを備える。回転ユニット３０
は、ジャケット部１０を挿通して凝集槽２０の内部に延
出する回転軸３１と、この回転軸３１に取付けられた攪
拌翼３２とを備える。ジャケット部１０には、凝集工程
に付される流体材料であるスラリーを凝集槽２０へ供給
するための、第１の供給口１１および第２の供給口１２
が設けられている。また、ジャケット部１０には、凝集
工程を経たスラリーを排出するための排出口１３も設け
られている。更に、本装置には、凝集工程に付されるス
ラリーに対して窒素置換等を施すための気体供給口およ
び気体排出口を設けてもよいが、本実施形態では簡潔化
の観点から図示していない。

【００２４】凝集槽２０の内部に延出する回転軸３１
は、図外の駆動機構から回転運動のための駆動力を受
け、これによって、回転ユニット３０が所定の速度で回
転する。回転軸３１には、２組の攪拌翼３２が取付けら
れており、各攪拌翼３２は、回転軸３１に沿って延びる
２枚の翼片３２’からなる。各翼片３２’は回転軸３１
を中心に正反対に設けられている。

【００２５】図２は、凝集槽２０の斜視図である。凝集
槽２０は、本実施形態においては円筒状であり、第１の
端壁２１と、これに対向する第２の端壁２２と、これら
の間を略水平方向に延びる周壁２３とからなり、略水平
方向に延びる流路を規定する。ジャケット部１０に設け
られた第１の供給口１１は、第１の端壁２１に形成され
た第１開口部２４を介して、凝集槽２０の内部に連通し
ている。同様に、第２の供給口１２は、周壁２３の第１
の端壁１１付近に形成された第２開口部２５を介して、
凝集槽２０の内部に連通しており、排出口１３は、第２
の端壁に形成された第３開口部２６を介して、凝集槽２
０の内部に連通している。

【００２６】凝集槽２０の周壁２３には、仕切板２７
が、流路に対して略直角に取付けられている。仕切板２
７には、流体材料の通過を許容する通過口２７ａが設け
られている。仕切板２７は、２組の攪拌翼３２の間にお
いて、これらに当接しないように配されている。また、
周壁２３には、複数の邪魔板２８が、相互に略平行に設
けられているとともに、図１に示す回転軸３１に対して
も略平行に設けられている。

【００２７】次に、図１および図２を参照して、凝集工
程における連続凝集装置１００の動作を説明する。ま
ず、連続凝集装置１００に対して、第１の供給口１１お
よび第２の供給口１２を介して、凝集工程に付されるス
ラリー等が連続的に供給される。例えば、第１の供給口
を介しては、第２段目の重合工程において種粒子となる
１次粒子を含んだ第１重合スラリーが供給され、第２の
供給口１２からは、第２段目の重合工程に必要とされる
モノマー等を含む第２モノマー水溶液が供給される。第
２モノマー水溶液には、必要に応じて重合開始剤や架橋
剤が予め添加されている。

【００２８】第１重合スラリーおよび第２モノマー水溶
液は、第１の端壁２１、又はその近傍から凝集槽２０の
内部に流れ込む。凝集槽２０に流入したスラリーは、供
給口１１，１２における連続供給および排出口１３にお
ける連続排出に基づく駆動力により、第１の端壁２１か
ら第２の端壁２２の方向へピストンフローされる。凝集
槽２０内を流れるスラリーは、所望の速度で回転する攪
拌翼３２により攪拌されて、第１重合スラリーおよび第
２モノマー水溶液に由来する水溶液相が疎水溶媒中に適
当に分散される。攪拌翼３２は、図外のモータにより、
回転軸３１を介して回転駆動される。仕切板２７は、ス
ラリーの水平方向の移動の一部を阻むことによって、ス
ラリーに対して、鉛直方向の移動成分を付与し、回転翼
３２による攪拌を効果的なものにする。一方、周壁２３
に沿って延びる邪魔板２８は、流路断面における周方向
のスラリーの移動を阻むことによって、スラリーが周壁
２３の近傍に滞留することを防止し、回転翼３２による
攪拌を効果的なものにする。このような効果的な攪拌に
より、水溶液相が疎水溶媒中に均一に分散される。

【００２９】疎水溶媒中に分散する各水溶液相の体積な
いし大きさは、攪拌翼３２の攪拌速度で調節することが
できるし、水溶液相の安定化のために添加される分散剤
の濃度で調節することもできる。これらにより、第１次
粒子同士を、所望の程度ないし大きさにまで凝集させ
る。このようにして凝集工程を経たスラリーは、排出口
１３を介して装置外に排出される。排出されたスラリー
は、次の重合工程に付されることとなる。

【００３０】図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の連続凝集
装置が備えることができる回転ユニットの他の実施形態
を表す。図３（ａ）に示す回転ユニット４０は、回転軸
４１と、回転軸４１の長手方向に等間隔で設けられた４
組の攪拌翼４２からなる。各攪拌翼４２は、回転軸４１
を中心に９０度間隔で設けられた４枚の翼片４２’から
なる。図３（ａ）では、各攪拌翼４２の延出方向は同一
であるが、１つの攪拌翼４２の翼片４２’の延出方向
と、隣接する攪拌翼４２の翼片４２’の延出方向とを、
回転軸４１を中心に４５度ずらしてもよい。連続凝集装
置１００において、回転ユニット３０に代えて回転ユニ
ット４０を用いる場合には、周壁２３に取付けられた仕
切板２７は、内側２組の攪拌翼４２の間に位置すること
となる。

【００３１】図３（ｂ）に示す回転ユニット５０は、回
転軸５１と、これに取付けられた攪拌翼５２と、仕切板
５３とからなる。攪拌翼５２は、各々が回転軸５１に沿
って延びる４枚の翼片５２’からなり、各翼片５２’は
回転軸５１を中心に９０度間隔で設けられている。仕切
板５３は、回転軸５１に固定されており、回転翼５２と
ともに回転軸５１を中心として回転する。仕切板５３に
は、通過口５３ａが形成されている。連続凝集装置１０
０において、回転ユニット３０に代えて回転ユニット５
０を用いる場合、周壁２３に取付けられた仕切板２７を
設けなくともよい。

【００３２】図３（ｃ）に示す回転ユニット６０は、回
転軸６１と、これに取付けられた攪拌翼６２と、２枚の
仕切板６３とからなる。攪拌翼６２の構成は、回転ユニ
ット５０と同様である。仕切板６３の通過口６３ａの形
成位置は、２つの仕切板６３の間で、回転軸６１を中心
として１８０度異なる。連続凝集装置１００において、
回転ユニット３０に代えて回転ユニット６０を用いる場
合、周壁２３に取付けられた仕切板２７は、設けなくと
もよい。

【００３３】以上に述べた回転ユニットでは、攪拌翼を
構成する翼片は全て平板状であるが、本発明においては
これに限らず、翼片は、所望の攪拌状態を達成すべく、
ねじれ形状を設けたり、回転ユニットの回転方向に湾曲
させてもよい。

【００３４】図４は、本発明に係る多段重合装置２００
の構成を表す。この多段重合装置２００は、第１段目の
重合を行うための第１の重合槽１１０と、第２段目の重
合を行う第２の重合槽１２０と、２つの重合工程の間の
凝集工程を行うための上述の連続凝集装置１００と、当
該連続凝集装置１００に第２段目の重合に必要なモノマ
ーを供給するための第２モノマー水溶液貯槽１３０と、
を備える。第１の重合槽１１０と連続凝集装置１００と
の間、連続凝集装置１００と第２の重合槽１２０との
間、及び、第２モノマー水溶液貯槽１３０と連続凝集装
置１００との間は、材料移送管１１１，１２１，１３１
により連結されている。材料移送管１１１，１２１，１
３１には、各々、リボンヒータなどの温度調節機構１４
０が設けられており、これによって、材料移送管中を流
れるスラリーまたはモノマー水溶液の温度が調節され
る。材料移送管１１１，１２１，１３１には、スラリー
またはモノマー水溶液の移送のためのポンプ機構が設け
られるが、簡略化の観点より図示を省略する。

【００３５】次に、多段重合装置２００により吸水性樹
脂の多段逆相懸濁重合を行う方法を説明する。吸水性樹
脂の製造の一例として、α,β−不飽和カルボン酸およ
びそのアルカリ塩の水溶液をモノマー水溶液として用い
て、石油系炭化水素溶媒などの疎水性溶媒中で懸濁重合
する方法に沿って説明する。

【００３６】始めに、第１の重合槽１１０において、第
１の重合工程を行う。この重合工程では、まず、疎水性
分散媒に、第１段目の重合に付される第１モノマー水溶
液を加えた後、これを攪拌して逆相懸濁液を調製する。
逆相懸濁液では、第１モノマー水溶液が、疎水性分散媒
中に所定の液滴サイズで分散している。疎水性分散媒
は、石油系炭化水素溶媒などの疎水性溶媒に、水溶液相
の安定化を図るための界面活性剤を溶解して調製され
る。第１モノマー水溶液は、重合させるべきモノマーと
してのα,β−不飽和カルボン酸をアルカリ水溶液で中
和させた後に、ラジカル重合開始剤と、必要に応じて架
橋剤とを添加して調製される。逆相懸濁液において、疎
水性分散媒中に分散する第１モノマー水溶液の液滴サイ
ズは、界面活性剤の濃度や攪拌の程度によって調節され
る。

【００３７】第１の重合槽１１０に用意された逆相懸濁
液を所定の重合温度まで加熱して重合反応を行わせる。
この結果、懸濁液中に含まれるモノマーが重合して、吸
水性樹脂１次粒子が生成する。

【００３８】重合工程を経て第１次粒子を含む第１重合
スラリーは、第１の重合槽１１０内で、所定温度にまで
冷却され、材料移送管１１１を介して連続凝集装置１０
０に連続的に供給される。これと同時に、第２モノマー
水溶液貯槽１３０に予め用意されている第２モノマー水
溶液を、材料移送管１３１を介して連続凝集装置１００
に連続的に供給する。材料移送管１１１，１３１を流れ
る第１重合スラリーおよび第２モノマー水溶液は、各
々、所望の温度に維持されている。第１重合スラリー
は、連続凝集装置１００の第１の供給口１１を介して凝
集槽２０の内部へ流入し、第２モノマー水溶液は、連続
凝集装置１００の第２の供給口１２を介して凝集槽２０
の内部へ流する。第２モノマー水溶液は、第１モノマー
水溶液と同様の組成のものを使用してもよいし、異なる
組成のものを使用してもよいが、第２段目の重合工程で
凝集体を構成する１次粒子同士を架橋するためのモノマ
ーや架橋剤が添加されている。

【００３９】凝集槽２０内では、凝集工程が行われる。
この凝集工程では、第１重合スラリーと第２モノマー水
溶液が、回転ユニット３０の攪拌翼３２によって攪拌・
混合され、１次粒子を含む第１重合スラリーと新たなモ
ノマーを含む第２モノマー水溶液とに由来する水溶液成
分からなる液滴が疎水性分散媒中に分散した、新たな分
散系が形成される。各液滴内には、複数の１次粒子が相
互に集まった凝集体が形成される。凝集体の大きさは、
界面活性剤濃度や攪拌程度により調節される。凝集工程
の温度は、重合反応が起こらない程度の低温であること
が好ましい。

【００４０】凝集工程を経たスラリーは、凝集槽２０の
排出口１３を介して連続凝集装置１００の外部に排出さ
れる。排出されたスラリーは、次に、材料移送管１２１
を介して第２の重合槽１２０へ移送される。このとき、
スラリーの温度は、材料移送管１２１に設けられた温度
調節機構１４０によって所望の温度に維持される。

【００４１】第２の重合槽１２０においては、第２段目
の重合工程が行われる。第２段目の重合工程において
は、スラリーを所定温度まで加熱して架橋反応を行わ
せ、凝集体を構成する１次粒子同士を化学的に接合す
る。そして、第２段目の重合工程を経た後、系内の疎水
性溶媒と水を加熱留去することによって、所望の粒子径
分布を有する粒子群より構成される吸水性樹脂が得られ
る。

【００４２】

【実施例】次に、本発明に係る実施例を説明するが、本
発明の技術思想はこれらの実施例には何ら限定されな
い。

【００４３】

【実施例１】撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、窒素ガ
ス導入管を付した５Ｌ容の四つ口円筒型丸底フラスコ
に、疎水性溶媒としてのｎ−ヘプタン２２００ｍｌを入
れ、そこへ界面活性剤としてのＨＬＢ１３.１のヘキサ
グリセリルモノベヘニレート（商品名：ノニオンＧＶ−
１０６、日本油脂（株）製）５．５２ｇを添加した。こ
れを５０℃まで加熱して界面活性剤を溶解させた後、３
０℃まで冷却した。一方、別容器である三角フラスコに
８０重量％のアクリル酸水溶液３６８ｇを用意し、これ
に対して、容器外部より氷冷しつつ、２０.１重量％の
水酸化ナトリウム水溶液６１０．４ｇを滴下して７５モ
ル％の中和を行なった。その後、これに重合開始剤とし
ての過硫酸カリウム０.４４ｇを加えて溶解することに
よって第１モノマー水溶液を調製し、その試料温度を２
０℃に維持しておいた。第１モノマー水溶液を上述の四
つ口フラスコに加え、攪拌して分散させ、系内を窒素で
充分に置換した後、加熱し、反応温度を７０℃に維持し
て６０分間の重合反応を行ない、第１重合スラリーを得
た。第１重合スラリーは２０℃に維持しておいた。ま
た、第１モノマー水溶液と同様の方法により第２モノマ
ー水溶液を調製し、その試料温度を２０℃に維持してお
いた。

【００４４】次に、予めＨＬＢ１３.１のヘキサグリセ
リルモノベヘニレート（商品名：ノニオンＧＶ−１０
６、日本油脂（株）製）を２．７６ｇ溶解したｎ−ヘプ
タン１１００ｍｌを、図１に示したような構成を有する
連続凝集装置の凝集槽に入れ、凝集槽内を２０℃に維持
しつつ、回転速度６００ｒｐｍで攪拌翼により撹拌し
た。そして、装置の第１の供給口を介して、第１重合ス
ラリーを、２３．９ｇ／ｍｉｎで連続凝集装置に連続的
に供給するとともに、第２の供給口を介して、第２モノ
マー水溶液を９．４ｇ／ｍｉｎで連続凝集装置に連続的
に供給した。このときの攪拌翼の回転数は６００ｒｐｍ
とし、凝集槽内における凝集温度は２０℃とした。これ
と同時に、排出口から３３．３ｇ／ｍｉｎで混合スラリ
ーを連続的に抜き出し、撹拌機、還流冷却器、滴下ロー
ト、窒素ガス導入管を付した２Ｌ容の四つ口円筒型丸底
フラスコに回収した。このような連続凝集装置の３０分
間の連続運転により抜き出した混合スラリー９９９ｇに
対して、系内を窒素で充分に置換した後、加熱し、その
試料温度を７０℃に維持して第２段目の重合反応を行っ
た。

【００４５】重合終了後、水およびｎ−ヘプタンを蒸留
で除去し、残留物を乾燥することによって、吸水性樹脂
２１６.７ｇを得た。樹脂を構成する粒子の重量平均粒
子径を測定したところ、２４０μｍであった。

【００４６】

【実施例２】実施例１における界面活性剤としてのＨＬ
Ｂ１３.１のヘキサグリセリルモノベヘニレート（商品
名：ノニオンＧＶ−１０６、日本油脂（株）製）５．５
２ｇの代わりにＨＬＢ３.０のショ糖ジ・トリステアレ
ート（商品名：シュガーエステルＳ−３７０、三菱化学
フーズ（株）製）７.３６ｇを用い、連続凝集時の凝集
槽内の温度、第１重合スラリーの温度、及び第２モノマ
ー水溶液の温度を２６℃に維持した。これら以外の試料
の調製および装置の操作は実施例１と同様である。その
結果、２１７．８ｇの吸水性樹脂を得た。吸水性樹脂を
構成する粒子の重量平均粒子径は、３７８μｍであっ
た。

【００４７】

【実施例３】撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、窒素ガ
ス導入管を付した５Ｌ容の四つ口丸底フラスコに、疎水
性溶媒としてのシクロヘキサン２２００ｍｌを入れ、そ
こへ界面活性剤としてのＨＬＢ４.７のソルビタンモノ
ステアレート（商品名：レオドールＳＰ−Ｓ１０、花王
（株）製）８．５７ｇを添加した。これを５０℃まで加
熱して界面活性剤を溶解させた後、２０℃まで冷却し
た。一方、別容器である三角フラスコに８０重量％のア
クリル酸水溶液４２０．０ｇを用意し、これに対して、
容器外部より氷冷しつつ、水７２．０ｇを加え、更に、
２５重量％の水酸化ナトリウム水溶液４８７．９ｇを滴
下して７０モル％の中和を行なった。その後、これに重
合開始剤としての過硫酸カリウム０．４７ｇを加えて溶
解することによって第１モノマー水溶液を調製し、その
試料温度を２０℃に維持しておいた。第１モノマー水溶
液を上述の四つ口フラスコに加えて分散させ、系内を窒
素で充分に置換した後、加熱し、反応温度を７０℃に維
持して６０分間の重合反応を行ない、第１重合スラリー
を得た。第１重合スラリーは５０℃に維持しておいた。
また、別容器である三角フラスコに８０重量％のアクリ
ル酸水溶液４２０．０ｇを用意し、これに対して、容器
外部より氷冷しつつ、水７２．０ｇを加え、更に、２５
重量％の水酸化ナトリウム水溶液４８７．９ｇを滴下し
て７０モル％の中和を行なった後、これに界面活性剤と
してのＨＬＢ１０.１のポリオキシエチレンポリオキシ
プロピレンブロックポリマー（商品名：ぺポールＢ１８
４、東邦化学（株）製）９．７ｇと、重合開始剤として
の過硫酸カリウム０．４７ｇを加えて溶解することによ
って第２モノマー水溶液を調製し、その試料温度を２０
℃に維持しておいた。

【００４８】次に、予めＨＬＢ４.７のソルビタンモノ
ステアレート（商品名：レオドールＳＰ−Ｓ１０、花王
（株））を４．３６ｇ溶解したシクロヘキサン１１００
ｍｌを、図１に示したような構成を有する連続凝集装置
の凝集槽に入れ、凝集槽内を４０℃に維持しつつ、回転
速度１０００ｒｐｍで攪拌翼により撹拌した。そして、
装置の第１の供給口を介して、第１重合スラリーを、２
６．０ｇ／ｍｉｎで連続凝集装置に連続的に供給すると
ともに、第２の供給口を介して、第２モノマー水溶液を
９．５ｇ／ｍｉｎで連続凝集装置に連続的に供給した。
このときの攪拌翼の回転数は１０００ｒｐｍとし、凝集
槽内における凝集温度は４０℃とした。これと同時に、
排出口から３５．５ｇ／ｍｉｎで混合スラリーを連続的
に抜き出し、撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、窒素ガ
ス導入管を付した２Ｌ容の四つ口円筒型丸底フラスコに
回収した。このような連続凝集装置の３０分間の連続運
転により抜き出した混合スラリー１０６５ｇに対して、
実施例１と同様の方法により第２段目の重合反応を行っ
た。

【００４９】重合終了後、水およびシクロヘキサンを蒸
留で除去し、残留物を乾燥することによって、吸水性樹
脂２４３．３ｇを得た。粒子の重量平均粒子径は９７８
μｍであった。

【００５０】

【実施例４】撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、窒素ガ
ス導入管を付した１Ｌ容の四つ口丸底フラスコに、疎水
性溶媒としてのｎ−ヘプタン４００ｍｌを入れ、そこへ
無水マレイン酸で改質したポリエチレン（商品名：Ｈｉ
−Ｗａｘ１１０５Ａ、三井化学工業（株）製）０.９２
ｇを添加した。これを８０℃まで加熱して溶解させた
後、５０℃まで冷却した。一方、別容器である三角フラ
スコに８０重量％のアクリル酸水溶液９２ｇを用意し、
これに対して、容器外部より氷冷しつつ、２２重量％の
水酸化ナトリウム水溶液１３９.４ｇを滴下して７５モ
ル％の中和を行なった。その後、これに重合開始剤とし
ての過硫酸カリウム０.１１ｇを加えて溶解することに
よって第１モノマー水溶液を調製し、その試料温度を２
０℃に維持しておいた。第１モノマー水溶液を上述の四
つ口フラスコに加えて分散させ、系内を窒素で充分に置
換した後、加熱し、反応温度を７０℃に維持して６０分
間の重合反応を行ない、第１重合スラリーを得た。第１
重合スラリーは３５℃に維持しておいた。また、第１モ
ノマー水溶液と同様の方法により第２モノマー水溶液を
調製し、その試料温度を３５℃に維持しておいた。

【００５１】次に、予め無水マレイン酸で改質したポリ
エチレン（商品名：Ｈｉ−Ｗａｘ１１０５Ａ、三井化学
工業（株）製）を２．５３ｇ溶解したｎ−ヘプタン１１
００ｍｌを、図１に示したような構成を有する連続凝集
装置の凝集槽に入れ、凝集槽内を３５℃に維持しつつ、
回転速度６００ｒｐｍで攪拌翼により撹拌した。そし
て、装置の第１の供給口を介して、第１重合スラリー
を、２３．９ｇ／ｍｉｎで連続凝集装置に連続的に供給
するとともに、第２の供給口を介して、第２モノマー水
溶液を９．４ｇ／ｍｉｎで連続凝集装置に連続的に供給
した。このときの攪拌翼の回転数は６００ｒｐｍとし、
凝集槽内における凝集温度は３５℃とした。これと同時
に、排出口から３３．３ｇ／ｍｉｎで混合スラリーを連
続的に抜き出し、撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、窒
素ガス導入管を付した２Ｌ容の四つ口円筒型丸底フラス
コに回収した。このような連続凝集装置の３０分間の連
続運転により抜き出した混合スラリー９９９ｇに対し
て、実施例１と同様の方法により第２段目の重合反応を
行った。

【００５２】重合終了後、水およびｎ−ヘプタンを蒸留
で除去し、残留物を乾燥することによって、吸水性樹脂
２１７．２ｇを得た。粒子の重量平均粒子径は３７８μ
ｍであった。

【００５３】

【実施例５】撹拌機、還流冷却器、滴下ロート、窒素ガ
ス導入管を付した５Ｌ容の四つ口円筒型丸底フラスコ
に、疎水性溶媒としてのｎ−ヘプタン２２００ｍｌを入
れ、そこへ界面活性剤としてのＨＬＢ３.０のショ糖ジ
・トリステアレート（商品名：シュガーエステルＳ−３
７０、三菱化学フーズ（株）製）１０．１ｇを添加し
た。これを５０℃まで加熱して界面活性剤を溶解させた
後、水溶液重合で得られた平均粒子径１２０μｍの未凝
集吸水性樹脂４９５ｇを均一に分散させることによって
第１ポリマー水溶液を得て、その試料温度を２４℃に維
持しておいた。一方、別容器である三角フラスコに８０
重量％のアクリル酸水溶液６５７．８ｇを用意し、これ
に対して、容器外部より氷冷しつつ、２０.１重量％の
水酸化ナトリウム水溶液１０９１．１ｇを滴下して７５
モル％の中和を行なった。その後、これに重合開始剤と
しての過硫酸カリウム０．７９ｇを加えて溶解すること
によって第２モノマー水溶液を調製し、その試料温度を
２４℃に維持しておいた。

【００５４】次に、予めＨＬＢ３.０のショ糖ジ・トリ
ステアレート（商品名：シュガーエステルＳ−３７０、
三菱化学フーズ（株）製）を５．０５ｇ溶解したｎ−ヘ
プタン１１００ｍｌを、図１に示したような構成を有す
る連続凝集装置の凝集槽に入れ、凝集槽内を２４℃に維
持しつつ、回転速度６００ｒｐｍで攪拌翼により撹拌し
た。そして、装置の第１の供給口を介して、第１ポリマ
ースラリーを、２１．３ｇ／ｍｉｎで連続凝集装置に連
続的に供給するとともに、第２の供給口を介して、第２
モノマー水溶液を１１．２ｇ／ｍｉｎで連続凝集装置に
連続的に供給した。このときの攪拌翼の回転数は６００
ｒｐｍとし、凝集槽内における凝集温度は２４℃とし
た。これと同時に、排出口から３２．５ｇ／ｍｉｎで混
合スラリーを連続的に抜き出し、撹拌機、還流冷却器、
滴下ロート、窒素ガス導入管を付した２Ｌ容の四つ口円
筒型丸底フラスコに回収した。このような連続凝集装置
の３０分間の連続運転により抜き出した混合スラリー９
７５ｇに対して、実施例１と同様の方法により第２段目
の重合反応を行った。

【００５５】重合終了後、水およびｎ−ヘプタンを蒸留
で除去し、残留物を乾燥することによって、吸水性樹脂
２１５．７ｇを得た。粒子の重量平均粒子径は７７８μ
ｍであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続凝集装置の一部切欠き斜視図
である。

【図２】図１に示す連続凝集装置が備える凝集槽の斜視
図である。

【図３】本発明に係る連続凝集装置が備える回転ユニッ
トの他の実施形態の斜視図である。

【図４】本発明に係る多段重合装置の構成を表す。

【符号の説明】

１０ジャケット部１１第１の供給口１２第２の供給口２０凝集槽３０，４０，５０，６０回転ユニット３２，４２，５２，６２攪拌翼１００連続凝集装置１１０第１の重合槽１２０第２の重合槽１３０第２モノマー水溶液貯槽１４０温度調節機構２００多段重合装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者見正大祐兵庫県姫路市飾磨区入船町１番地住友精化株式会社企画技術部内 (72)発明者前田暢浩兵庫県姫路市飾磨区入船町１番地住友精化株式会社企画技術部内Ｆターム(参考） 4J011 AA01 DA03 DB13 DB16 DB19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の端壁、これに対向する第２の端
壁、及び、これらの間を略水平方向に延びる周壁を含
み、略水平方向の流路を規定する、凝集槽と、前記凝集槽に連続的に流体材料を供給するための、前記
第１の端壁側に設けられた供給口と、前記凝集槽から連続的に流体材料を排出するための、前
記第２の端壁側に設けられた排出口と、前記凝集槽の内部において略水平方向に延びる回転軸部
と、当該回転軸部に取り付けられた攪拌翼と、を備えること
を特徴とする連続凝集装置。
【請求項２】前記周壁には、前記回転軸部に対して略
平行に延びる邪魔板が設けられている、請求項１に記載
の連続凝集装置。
【請求項３】前記凝集槽の内部には、前記流路におけ
る流体材料の移動方向に交差する仕切板が設けられてお
り、当該仕切板には、前記流体材料の通過を許容する開
口部が設けられている、請求項１または２に記載の連続
凝集装置。
【請求項４】前記仕切板は、前記周壁に取り付けられ
ている、請求項３に記載の連続凝集装置。
【請求項５】前記仕切板は、前記回転軸部に取り付け
られている、請求項３に記載の連続凝集装置。
【請求項６】第１の重合槽と、当該第１の重合槽から
連続的に流体材料が供給される請求項１から５のいずれ
か１つに記載の連続凝集装置と、当該連続凝集装置から
連続的に流体材料が供給される第２の重合槽と、を備え
ることを特徴とする多段重合装置。
【請求項７】更に、前記第１の重合槽と前記連続凝集
装置との間、及び／又は、前記連続凝集装置と前記第２
の重合槽との間の経路を通過する流体材料の温度を調節
するための温度調節機構を備える、請求項６に記載の多
段重合装置。