JP2004345804A

JP2004345804A - 吸水性樹脂粉体の輸送方法

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Publication number: JP2004345804A
Application number: JP2003144994A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Irie; 好夫入江; Masa Takahashi; 雅高橋
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】吸水性樹脂を空気輸送する際の物性低下を抑制する手段を提供する。
【解決手段】吸水性樹脂製造工程における、多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体の輸送方法であって、前記吸水性樹脂粉体は、高濃度空気輸送装置を用いて輸送管内を輸送され、前記輸送管には二次空気が噴出され、前記輸送管に供給される前記吸水性樹脂粉体の温度が３０℃以上であることを特徴とする、吸水性樹脂粉体の輸送方法である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸水性樹脂の輸送に関する。より詳しくは、本発明は、多価アルコールを含有する吸水性樹脂の高濃度空気輸送に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸水性樹脂は、優れた吸水力を有する樹脂であり、その特性を活かして幅広い用途に適用されている。例えば、吸水性樹脂は、紙オムツ、生理用ナプキンなどの衛生用品、土壌用保水剤などに適用されている。
【０００３】
吸水性樹脂は、乾燥、解砕、分級、熱処理による表面架橋などの様々な工程を経て、製造される。工業的な連続生産工程においては、乾燥機、解砕機、分級機、熱処理機などの各装置間の輸送には、輸送装置が用いられる。しかしながら、吸水性樹脂の物性は形状や粒子径といった外形形状に影響されやすく、輸送中に加えられた外力による粉化や破砕によって、吸水性樹脂の物性が低下する傾向がある。
【０００４】
このような輸送中の物性低下を防止する技術として、空気輸送が注目されている（例えば、非特許文献１参照）。空気輸送は、機械的輸送法に比べて所要動力が大きいという欠点を持つ。しかし、空気輸送の導入によって、輸送ラインの簡略化、有害粉塵の飛散防止、および被輸送物への異物の混入防止が実現されうる。空気輸送の方式は、低濃度空気輸送と高濃度空気輸送とに大別される。低濃度空気輸送では、被輸送物である粉体は、輸送管内において、分散状態にある。高濃度空気輸送では、被輸送物である粉体は、輸送管内においてスラグまたはプラグと呼ばれる集団を形成しながら移動する。粉体が分散状態を維持するためには、気流速度が高くなければならないので、低濃度空気輸送は高速輸送に、高濃度空気輸送は低速輸送に、それぞれ対応する。
【０００５】
高濃度空気輸送では、気体流量が少なくてすむというメリットに加えて、輸送管の磨耗や粒子の破砕が抑制されるメリットがある。しかし、粉体の濃度を高め、気流速度を低下させると、輸送管が閉塞する問題がある。そこで、高濃度空気輸送装置には、流れを安定化させるための特別な装置が設けられることが多い。輸送管内における粉体の流れを安定化させるための装置としては、二次空気を噴出させる装置が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１９１６４０号公報
【特許文献２】
特開平６−３４５２６４号公報
【非特許文献１】
社団法人化学工学会編「化学工学便覧」丸善、ｐ．８９０、「１６・６・２流体による輸送法」
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体を空気輸送すると、空気輸送機によっては、吸水性樹脂の物性が低下することがある。そこで、本発明が目的とするところは、吸水性樹脂を空気輸送する際の物性低下を抑制する手段を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、吸水性樹脂製造工程における、多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体の輸送方法であって、前記吸水性樹脂粉体は、高濃度空気輸送装置を用いて輸送管内を輸送され、前記輸送管には二次空気が噴出され、前記輸送管に供給される前記吸水性樹脂粉体の温度が３０℃以上であることを特徴とする、吸水性樹脂粉体の輸送方法である。
【０００９】
本発明においては、多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体が、高濃度空気輸送装置を用いて輸送される。高濃度空気輸送されるため、吸水性樹脂は輸送中の物性低下が少ない。
【００１０】
また、輸送管に二次空気を噴出させて多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体を搬送すると、吸水性樹脂の物性低下が抑制される。輸送管に二次空気を噴出させると、輸送管の閉塞も生じにくい。
【００１１】
さらに、輸送管内に供給される吸水性樹脂粉体の温度を所定温度以上に保つことによって、吸水性樹脂の物性低下が抑制される。
【００１２】
吸水性樹脂は、物性が非常に重要視される材料である。したがって、二次空気の噴出および輸送管に供給される粉体の温度制御による物性保持効果は、非常に有益である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第一は、吸水性樹脂製造工程における、多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体の輸送方法であって、前記吸水性樹脂粉体は、高濃度空気輸送装置を用いて輸送管内を輸送され、前記輸送管には二次空気が噴出され、前記輸送管に供給される前記吸水性樹脂粉体の温度が３０℃以上であることを特徴とする、吸水性樹脂粉体の輸送方法である。
【００１４】
本願において、「吸水性樹脂」とは、製品としての吸水性樹脂およびその前駆体である重合体を含む概念であり、吸水性樹脂には、含水重合体、ベースポリマー、および表面架橋吸水性樹脂が含まれる。したがって、「吸水性樹脂粉体」とは、吸水性樹脂の概念に属するいずれかの重合体からなる粉体を意味する。「含水重合体」とは、吸水性樹脂の原料を水溶液重合させることによって形成された重合体であって、乾燥工程によって乾燥される前の重合体を意味する。「ベースポリマー」とは、含水重合体の乾燥によって得られる重合体を意味する。後工程で表面架橋される場合には、表面架橋される前の重合体を意味する。「表面架橋吸水性樹脂」とは、架橋剤を用いてベースポリマーを処理することによって形成された、表面架橋された吸水性樹脂を意味する。本発明の輸送方法は、吸水性樹脂の製造工程において、吸水性樹脂の粉体を輸送するために用いられる。輸送される吸水性樹脂は、含水重合体であっても、ベースポリマーであっても、表面架橋吸水性樹脂であってもよい。
【００１５】
吸水性樹脂粉体は、多価アルコールを含有する。多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体を輸送すると、吸水性樹脂の物性が低下しがちである。この点、本発明の輸送方法を用いれば、吸水性樹脂の物性が低下しにくい。多価アルコールは、表面架橋剤、添加剤など、各種用途に用いられる。本発明において、「多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体」とは、多価アルコールを含有するあらゆる吸水性樹脂粉体が含有される。吸水性樹脂粉体を構成する吸水性樹脂は、含水重合体であっても、ベースポリマーであっても、表面架橋吸水性樹脂であってもよい。
【００１６】
多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体としては、以下のケースが例示される。
【００１７】
▲１▼表面架橋剤としての多価アルコールを用いて処理された表面架橋吸水性樹脂からなる粉体であって、粉体中に未反応の多価アルコールを含有する粉体
▲２▼添加物としての多価アルコールを含有する、表面架橋吸水性樹脂からなる粉体
▲３▼多価アルコールを含有しない表面架橋吸水性樹脂からなる粉体に、何らかの目的で多価アルコールを加えた粉体
▲４▼重合反応時に何らかの目的で加えられた多価アルコールが残存している吸水性樹脂粉体
好ましくは、多価アルコールによって表面架橋された表面架橋吸水性樹脂の粉体からなる吸水性樹脂粉体が輸送される。ただし、多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体は、これらに限定されない。なお、吸水性樹脂と反応して、吸水性樹脂と化学結合を形成している多価アルコールは、本願における「多価アルコール」には該当しない。
【００１８】
なお、本発明にかかる吸水性樹脂としては、例えば、吸水倍率（ＣＲＣ）が１０〜６０ｇ／ｇ、好ましくは１５〜５５ｇ／ｇ、さらに好ましくは２０〜５０ｇ／ｇの範囲である樹脂が挙げられる。本発明は、かような吸水性樹脂に効果的に適用される。吸水倍率（ＣＲＣ）は、各種公知の測定方法を用いて測定され、例えば、後述する実施例に記載されている方法を用いて測定される。
【００１９】
本発明の輸送方法は、吸水性樹脂の製造工程において、中間体または完成品を輸送するために幅広く適用されうる。吸水性樹脂の製造方法は、特に限定されず、公知技術が適宜参照されうる。吸水性樹脂の製造方法に関する公知技術としては、例えば、特公昭６０−１７３２８号公報、特開昭５７−３４１０１号公報、特開昭５８−１８０２３３号公報、米国特許第４，７３４，４７８号、米国特許第４，２８６，０８２号、特開２００２−２１２２０４号公報、ＷＯ０１／３８４０２Ａ１、ＷＯ０１／９１８１５Ａ２、特開昭５８−１８３７５４号公報、特開昭５６−１３１６０８号公報などが挙げられる。
【００２０】
次に、本発明の輸送方法について、図１を参照しながら説明する。図１は、高濃度空気輸送装置の一実施形態の概略図である。輸送される吸水性樹脂粉体は、ホッパー１０２に貯蔵される。ホッパー１０２から輸送される吸水性樹脂粉体（以下、「吸水性樹脂粉体」を単に「粉体」とも記載する）が、リフトタンク１０３を通じて、輸送管１０４に供給される。ホッパー１０２から輸送管１０４への粉体の供給および、輸送管１０４内部での粉体の輸送には、コンプレッサー１０６によって作製される圧縮空気が用いられうる。圧縮空気による高濃度空気輸送によって、粉体はホッパー１０８に輸送される。輸送管には、二次空気を噴出させるための、エアノズルが設けられる。二次空気は、コンプレッサーによって圧縮されており、二次空気供給管１１０を通じて、輸送管中に適宜設けられたエアノズルに供給される。エアノズルに供給された二次空気は、輸送管内部に噴出される。
【００２１】
高濃度空気輸送は、低濃度高速輸送に比べて、所要動力が小さい。輸送管中を輸送される粉体の濃度が高くなると、粉体の集団が管断面の全体をプラグ状に塞ぐ。このとき、ほとんどの粒子は輸送管の壁面と衝突しないため、管の磨耗や粉体の破砕が抑制される。このように、粉体は、プラグ状に輸送管を塞ぎながら輸送される。理想化されたプラグ輸送は、粉体の集団と空気とが整然と分離されて、粉体が輸送される。ただし、粉体と空気とが整然と分離されることは稀である。実際系においては、管底側に粉体の静止堆積層が形成され、その上をプラグが波動的な運動を示しながら移動する。または、粉体の堆積層が成長して丘状の塊からプラグとなり、ある程度進んだのち、プラグが崩壊する。この挙動を繰り返して、粉体が輸送される。
【００２２】
本願においては、このような粉体の高濃度空気輸送を実現する装置を、高濃度空気輸送装置と呼ぶ。言い換えれば、高濃度空気輸送装置においては、プラグを形成しながら粉体が輸送管内を移動する。本発明の輸送方法に用いられる高濃度空気輸送装置の構成は特に限定されないが、少なくとも、粉体が移動する輸送管、輸送管に二次空気を供給するための二次空気供給管を有する。つまり、本発明の高濃度空気輸送装置は、吸水性樹脂粉体を貯蔵する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクから供給された前記吸水性樹脂粉体が圧送される輸送管と、前記輸送管に連結されてなる、前記輸送管を圧送されている前記吸水性樹脂粉体に二次空気を供給するための二次空気供給管とからなる。好ましくは、高濃度空気供給装置は、前記輸送管に一次空気を供給するコンプレッサーを有する。また、好ましくは、高濃度空気供給装置は、前記二次空気供給管に二次空気を供給するコンプレッサーを有する。一のコンプレッサーが、一次空気および二次空気を供給してもよい。貯蔵タンクの底部には、ガスシール可能なバルブが設けられていることが好ましい。高濃度空気輸送装置は、特許文献１、特許文献２、非特許文献１などの公知技術を参照して設計されうる。
【００２３】
高濃度空気輸送装置において、二次空気を供給する方式は特に限定されない。二次空気の供給方式としては、二次空気を連続的に供給させる方式、二次空気をバイパス管より噴出させる方式、二次空気の噴出を制御する方式などが挙げられる。好ましくは、図１に示すように、二次空気をバイパス管より噴出させる。
【００２４】
なお、本願においては、吸水性樹脂の粉体が高濃度空気輸送装置を用いて輸送されるが、「粉体」とは高濃度空気輸送装置を用いて輸送されうるあらゆる形態を含む広い概念である。物体を破砕したときに生じる形態を表す用語として、「粒子」、「粉末」、「塊」など、様々な用語が用いられる。本願における「粉体」とは、これらの用語のいずれかに限定されるべきものではなく、高濃度空気輸送装置を用いて輸送されうる程度に微細である全ての形態を意味する。
【００２５】
二次空気は、輸送管の途中において、管内に供給される気体を意味する。コストを考慮すると、圧縮された空気が二次空気として用いられる。吸水性樹脂が酸素に対して反応性を有しているなどの特段の事情がある場合には、窒素ガスなどの不活性ガスが二次空気として用いられてもよい。その場合には、輸送管に粉体を供給するために用いられる一次空気としても、窒素ガスなどの不活性ガスが用いられるとよい。
【００２６】
二次空気が輸送管に供給されると、輸送管内部での粉体の閉塞を防止できる。また、吸水性樹脂の粉体が輸送される場合には、二次空気を用いて粉体を輸送することによって、吸水性樹脂の物性の低下が抑制される。具体的には、加圧下の吸収倍率や生理食塩水流れ誘導性などの物性維持に顕著な効果がある。吸水性樹脂は、その評価が物性によって大きく左右される製品である。このため、本発明の輸送方法を適用することによって、吸水性樹脂の評価を向上させることができ、吸水性樹脂の競争力が高まる。
【００２７】
二次空気の供給箇所の数やノズルの大きさは、特に限定されない。粉体の閉塞は、粉体の性質、粉体の供給量、輸送管のサイズなどの諸条件によって左右される現象である。したがって、粉体の閉塞しやすさを考慮して、二次空気の供給箇所の数およびノズルの大きさが決定されるとよい。二次空気の供給量も、特に限定されない。同様に、粉体の閉塞しやすさを考慮して、二次空気の供給量が決定されるとよい。
【００２８】
本発明においては、輸送管に供給される吸水性樹脂の粉体の温度が、３０℃以上、好ましくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上である。輸送管に供給される粉体の温度を所定温度以上に保持することによって、吸水性樹脂の物性の低下が抑制される。具体的には、加圧下の吸収倍率や生理食塩水流れ誘導性などの物性維持に顕著な効果がある。
【００２９】
輸送管に供給される粉体の温度は、輸送管の入口における粉体の温度を測定することによって求められうる。ここで、「輸送管の入口」とは、粉体が空気輸送される輸送管に入る箇所周辺を意味する。粉体の温度の上限は特に限定されないが、粉体の温度が高すぎると吸水性樹脂としての物性が低下する虞がある。また、粉体の温度を高温に保持するためのエネルギーが多量に必要である。これらの観点からは、輸送管に供給される粉体の温度は、好ましくは１００℃以下である。
【００３０】
また、好ましくは、輸送管の出口における吸水性樹脂の粉体の温度が、３０℃以上、好ましくは４０℃以上、より好ましくは５０℃以上である。ここで、「輸送管の出口」とは、粉体が輸送管から排出される箇所周辺を意味する。輸送管内を輸送されている粉体の温度を所定温度以上に保持することによって、吸水性樹脂の物性の低下が抑制される。
【００３１】
粉体の温度を３０℃以上に制御する方法には、特に制約はないが、ホッパーなどの貯蔵タンクおよび輸送管を外部から加熱する手段を配置する方法が好ましく用いられる。例えば、貯蔵タンクおよび輸送管の外壁に銅パイプを配置し、銅パイプ内にスチームを通過させることによって、輸送管に供給される粉体および輸送管内部を移動する粉体の温度を、所定温度以上に維持しうる。
【００３２】
高濃度空気輸送装置自体は、公知の技術を用いて製造されうる。市販されている高濃度空気輸送装置が用いられてもよい。必要であれば、輸送されている粉体を所定温度以上に保持するための加熱手段が、高濃度空気輸送装置に配置されてもよい。
【００３３】
装置の大きさについては、本発明では規定されない。輸送される粉体の量や輸送距離に応じて、装置の大きさも決定される。粉体の輸送距離は、輸送管の長さを調整することによって、制御されうる。本発明の輸送方法においては、吸水性樹脂の粉体の水平輸送距離が、好ましくは３０ｍ以上である。また、吸水性樹脂の粉体の垂直輸送距離が、好ましくは１０ｍ以上である。ここで、水平輸送距離とは、輸送管内部での粉体の空気輸送が開始する部位から、輸送管内部での粉体の空気輸送が終了する部位までの水平距離を意味する。また、垂直輸送距離とは、輸送管内部での粉体の空気輸送が開始する部位から、輸送管内部での粉体の空気輸送が終了する部位までの垂直距離を意味する。水平輸送距離および／または垂直輸送距離がある程度以上長いと、吸水性樹脂の物性低下やプラグの閉塞が生じやすい。本発明の輸送方法を適用すれば、輸送距離が長い場合であっても、吸水樹脂の物性低下やプラグの閉塞が効果的に抑制される。
【００３４】
本発明の輸送方法においては、輸送対象は特に限定されない。前述したように、輸送対象としては、多価アルコールを含有する含水重合体、多価アルコールを含有するベースポリマー、多価アルコールを含有する表面架橋吸水性樹脂が挙げられる。
【００３５】
本発明の第２は、単量体を含む水溶液を重合させて得られる含水重合体を乾燥して得られる吸水性樹脂粉体を、輸送管内を高濃度空気輸送させる工程を含む、吸水性樹脂の製造方法であって、前記吸水性樹脂粉体は、多価アルコールを含有し、前記吸水性樹脂粉体は、３０℃以上の温度で前記輸送管に供給され、前記輸送管には二次空気が噴出される、吸水性樹脂の製造方法である。
【００３６】
本発明の吸水性樹脂の製造方法は、本発明の第１の輸送方法を適用して、吸水性樹脂を製造する方法である。原料である単量体は、水溶液重合によって製造される。本発明の吸水性樹脂の製造方法においては、吸水性樹脂の粉体が、本発明の輸送方法を用いて輸送される。輸送される粉体の種類は特に限定されない。２種以上の工程において、本発明の輸送方法が適用されてもよい。重合プロセス、解砕プロセス、乾燥プロセス、分級プロセスなどの吸水性樹脂の製造プロセスは、特に限定されない。既に得られている知見を参照すればよい。また、既に得られている知見に基づいて、改良を加えても良い。
【００３７】
以下、（メタ）アクリル酸またはその塩を単量体として用いて、吸水性樹脂を連続的に製造する場合における、原料や製造条件などについて説明する。ただし、本発明の製造方法が、（メタ）アクリル酸またはその塩を単量体として製造される吸水性樹脂に限定されるわけではない。また、本発明の製造方法は、連続製造方法に限定されるわけでもない。吸水性樹脂の製造にあたっては、公知の知見が参照されうる。例えば、特開２００２−２１２２０４号公報が参照されうる。
【００３８】
単量体として用いられる（メタ）アクリル酸またはその塩としては、（メタ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、ビニルスルホン酸、アリルトルエンスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルプロパンスルホン酸、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリロイルフォスフェート等のアニオン性不飽和単量体およびその塩；メルカプタン基含有不飽和単量体；フェノール性水酸基含有不飽和単量体；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド等のアミド基含有不飽和単量体；Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド等のアミノ基含有不飽和単量体が挙げられる。単量体は、単独で用られてもよく、２種類以上が併用されてもよい。
【００３９】
吸水性樹脂の吸水性能やコストを考慮すると、アクリル酸および／またはその塩が単量体として用いられることが好ましい。塩の具体例としては、アクリル酸の、ナトリウム塩、リチウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、アミン塩が挙げられる。コストを考慮すると、好ましくはアクリル酸のナトリウム塩が用いられる。アクリル酸および／またはその塩の使用量は、単量体の総モル数に対して、好ましくは７０モル％以上、より好ましくは８０モル％以上、さらに好ましくは９０モル％以上、特に好ましくは９５モル％以上である。
【００４０】
前記単量体を含む水溶液の重合には、例えば、エンドレスベルトを具備した重合装置が用いられる。
【００４１】
前記エンドレスベルトに供給される水溶液における、単量体の濃度は、特に限定されないが、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは３５質量％以上、さらに好ましくは４０質量％以上、さらにより好ましくは４５質量％以上、特に好ましくは５０質量％以上である、最も好ましくは５５質量％以上である。単量体の濃度を高めることによって、吸水性樹脂の生産性が向上する。
【００４２】
前記エンドレスベルト上に供給される水溶液中には、必要に応じて、適宜架橋剤が含まれる。架橋剤は、分子内にビニル基を複数有する化合物；分子内にカルボキシル基やスルホン酸基と反応することのできる官能基を複数有する化合物等が、使用する単量体や吸水性樹脂に求める性能に応じて適宜選択される。
【００４３】
分子内にビニル基を複数有する化合物としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。分子内にカルボキシル基やスルホン酸基と反応することのできる官能基を複数有する化合物としては、（ポリ）エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、（ポリ）プロピレングリコールジグリシジルエーテルなどが用いられうる。ただし、架橋剤は、例示した架橋剤に限定されず、公知の架橋剤が適宜用いられうる。例えば、参照として、特開平１１−１８８７２７号公報が本願に組み込まれる。水溶液中に含まれうるその他の成分についても、該公報が参照されうる。他の文献を参照してもよい。
【００４４】
架橋剤の使用量は、特に限定されないが、単量体の総量に対して、好ましくは０．０００１〜１０モル％、より好ましくは０．００１モル％〜１モル％の範囲内である。
【００４５】
重合開始剤は、特に制限されないが、熱分解型開始剤や光分解型開始剤が使用されうる。熱分解型開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの過硫酸塩；過酸化水素、ｔ−ブチルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシドなどの過酸化物；アゾニトリル化合物、アゾアミジン化合物が挙げられる。光分解型開始剤としては、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等が挙げられる。
【００４６】
その他の成分が前記エンドレスベルトに供給される水溶液中に含まれてもよい。例えば、澱粉、澱粉誘導体、セルロース、セルロース誘導体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸（塩）、ポリアクリル酸（塩）架橋体等の親水性高分子；次亜燐酸（塩）等の連鎖移動剤；キレート剤などが、水溶液中に添加されうる。
【００４７】
重合装置の大きさやエンドレスベルトの大きさは、製造する吸水性樹脂に応じて決定される。重合装置およびエンドレスベルトの基本的設計についても、公知技術を適宜参照すればよく、本発明においては、特に限定されない。エンドレスベルトは、含水重合体との剥離性に優れる材料からなることが好ましい。例えば、エンドレスベルトは、フッ素樹脂から形成される。または、表面にフッ素樹脂がコーティングされたエンドレスベルトが用いられてもよい。
【００４８】
重合開始温度は、特に限定されない。重合反応液を発泡させながら重合反応を進行させるのであれば、重合開始温度は９０℃以上であってもよい。逆に、比較的低温の緩やかな条件下で重合反応を進行させるのであれば、重合開始温度は２０〜９５℃程度とするとよい。
【００４９】
エンドレスベルト上に連続的に形成される含水重合体は回収され、好ましくは解砕機を用いて解砕される。解砕機は特に限定されない。また、解砕可能であれば、解砕機以外の手段を用いてもよい。解砕機としては、例えば、ミートチョッパー（株式会社平賀工作所製）やドームグラン（不二パウダル株式会社製）等のスクリュー型押出機や、ロートプレックス（ホソカワミクロン株式会社製）等の堅型粉砕機等が用いられうる。
【００５０】
解砕後の含水重合体の平均粒径は、好ましくは１００ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、特に好ましくは１ｍｍ以下である。含水重合体の状態で、最終製品粒度にまで解砕できるのが理想的である。
【００５１】
解砕された含水重合体は、乾燥され、ベースポリマーとなる。乾燥機は特に限定されない。含水重合体の固形分濃度や粒径に応じて、適切な乾燥機を選択すればよい。乾燥方法は、特に限定されないが、攪拌乾燥法、流動層乾燥法、気流乾燥法等のように、含水重合体を動かしながら熱風や伝熱面と良く接触する乾燥方法が好ましく用いられる。乾燥に用いられる媒体としては、熱風、赤外線、マイクロ波などが用いられるうる。加熱しなくても十分な乾燥が実現できるのであれば、通風機などを用いてもよい。本発明における「乾燥」とは、含水重合体の固形分濃度を増加させる工程を広く含む概念である。乾燥後のベースポリマーの含水濃度は、特に限定されないが、好ましくは固形分濃度が９０質量％以上となるように乾燥される。
【００５２】
乾燥されたベースポリマーは、分級されて、好適な粒径のベースポリマーが、表面架橋装置に輸送され、表面架橋される。分級機は、特に限定されない。分級後のベースポリマーの粒度分布は、狭い方が吸収性能等の諸特性が向上する。分級後のベースポリマーの粒度分布は、好ましくは、８５０〜１０５μｍ、より好ましくは８５０〜１５０μｍである。なお、ベースポリマーの形状は、特に限定されず、球状、鱗片状、不定形破砕状、顆粒状等、いかなる形状であってもよい。ベースポリマーの表面架橋によって形成される吸水性樹脂についても、同様である。
【００５３】
粒径が範囲外のベースポリマーは、吸水性樹脂の生産性を向上させるために、粒度が制御された後、再利用されることが好ましい。粒径が大きすぎるベースポリマーは、ロールミルなどの粉砕機を用いて粉砕され、再度分級機に投入される。微粉末状のベースポリマーは造粒した後、解砕機に投入される。造粒機は特に限定されず、各種公知技術が適用されうる。例えば、参照として、特開平１１−１０６５１４号公報が本願に組み込まれる。図１には、スプレーを用いて水性液を散布する造粒機を示したが、本発明において用いられる造粒機がこのような態様に限定されるわけではない。
【００５４】
分級されたベースポリマーは、表面をさらに表面架橋剤によって架橋され、親水性樹脂粒子の表面近傍の架橋密度が高められる。表面架橋剤を用いてベースポリマーを処理することにより、通液性、吸水速度、および加圧下の吸水倍率等が向上する。ベースポリマーの表面を架橋するために用いられる表面架橋装置の形態は、特に限定されない。一般には、混合しながら連続的に吸水性樹脂を製造しうる装置が、用いられる。
【００５５】
表面架橋剤は、複数の反応性基を有し、ベースポリマーが有するカルボキシル基等の官能基と反応する化合物であればよい。表面架橋剤は特に限定されず、１種または２種以上の公知の表面架橋剤が採用されうる。例えば、多価アルコール；多価エポキシ化合物；多価アミン化合物；多価イソシアネート化合物；多価オキサゾリン化合物；アルキレンカーボネート化合物；ハロエポキシ化合物；多価金属化合物等が用いられうる。多価アルコールは、１化合物中に２以上の水酸基を有していれば、特に制限されない。多価アルコールの具体例としては、（ポリ）エチレングリコール、ジエチレングリコール、（ポリ）プロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、１，３−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、（ポリ）グリセリン、２−ブテン−１，４−ジオール、１，４−ブタンジオールなどが挙げられる。例えば、参照として、特開平１１−１８８７２７号公報が本願に組み込まれる。
【００５６】
【実施例】
まず、製造された吸水性樹脂の評価方法を示す。
【００５７】
（吸水性樹脂組成物の評価方法）
含水率が６質量％以下に調整された吸水性樹脂について、下記の事項を評価した。
【００５８】
１）吸収倍率（ＣＲＣと略す）
吸水性樹脂組成物約０．２０ｇ（Ｗｐ１）を不織布製の袋（６０×６０ｍｍ）に均一に入れ、０．９質量％塩化ナトリウム水溶液（生理食塩水）中に浸漬した。６０分後に袋を引き上げ、遠心分離機を用いて２５０Ｇで３分間水切りを行った後重量Ｗａ（ｇ）を測定した。また、同様の操作を吸水性樹脂組成物を用いないで行い、そのときの重量Ｗｂ（ｇ）を測定した。そして、これらの重量Ｗａ、Ｗｂから、次式に従って吸水性樹脂の吸収倍率（ｇ／ｇ）を算出した。
【００５９】
【数１】

【００６０】
２）加圧下の吸収倍率（ＡＡＰと略す）
図２の装置を用い、加圧下の吸収倍率（ＡＡＰ）を測定する。４．８３ｋＰａ（０．７ｐｓｉ）の圧力になるようにそれぞれ調整した荷重２０８を準備した。底に４００メッシュ（目開き３８μｍ）の金網２０２を貼着した直径６０ｍｍのプラスチック円筒２０４の金網上に吸水性樹脂組成物または吸水性樹脂約０．４４ｇ（Ｗｐ２）を散布しその上に上記荷重２０８（０．７ｐｓｉ時）を載せた吸液器具を図２のガラスフィルター２１０上のろ紙２１２上に載置し３０分後に吸水性樹脂組成物または吸水性樹脂に吸収された生理食塩水（０．９質量％ＮａＣｌ水溶液）の値（Ｗｃ）を測定する。以下の式を用いて加圧下の吸収倍率を求める。
【００６１】
【数２】

【００６２】
３）生理食塩水流れ誘導性（ＳＦＣと略す）
特表平９−５０９５９１号公報の生理食塩水流れ誘導性（ＳＦＣ）試験に準じて行った。
【００６３】
図３に示す装置を用い、セル３０８に均一に入れた吸水性樹脂組成物（０．９００ｇ）を人工尿（１）中で０．３ｐｓｉ（２．０７ｋＰａ）の加圧下、６０分間膨潤させ、ゲル３１０のゲル層の高さを記録し、次に０．３ｐｓｉ（２．０７ｋＰａ）の加圧下、０．６９質量％塩化ナトリウム水溶液３０６を、一定の静水圧でタンク３０２から膨潤したゲル層を通液させた。このＳＦＣ試験は室温（２０〜２５℃）で行った。コンピューターと天秤を用い、時間の関数として２０秒間隔でゲル層を通過する液体量を１０分間記録した。膨潤したゲル３１０（の主に粒子間）を通過する流速Ｆｓ（ｔ）は増加重量（ｇ）を増加時間（ｓ）で割ることによりｇ／ｓの単位で決定した。一定の静水圧と安定した流速が得られた時間をｔｓとし、ｔｓと１０分間の間に得たデータだけを流速計算に使用して、ｔｓと１０分間の間に得た流速を使用してＦｓ（ｔ＝０）の値、つまりゲル層を通る最初の流速を計算した。Ｆｓ（ｔ＝０）はＦｓ（ｔ）対時間の最小２乗法の結果をｔ＝０に外挿することにより計算した。
【００６４】
【数３】

【００６５】
ここで、
Ｆｓ（ｔ＝０）：ｇ／ｓで表した流速
Ｌ_０：ｃｍで表したゲル層の高さ
ρ：ＮａＣｌ溶液の密度（１．００３ｇ／ｃｍ^３）
Ａ：セル４１中のゲル層上側の面積（２８．２７ｃｍ^２）
△Ｐ：ゲル層にかかる静水圧（４９２０ｄｙｎｅ／ｃｍ^２）
および加圧下通液速度の単位は（１０^−７×ｃｍ^３×ｓ×ｇ^−ｌ）である。
【００６６】
図３に示す装置としては、タンク３０２には、ガラス管３０４が挿入されており、ガラス管３０４の下端は、０．６９質量％塩化ナトリウム水溶液３０６をセル３０８中の膨潤ゲル３１０の底部から、５ｃｍ上の高さに維持できるように配置した。タンク３０２中の０．６９質量％塩化ナトリウム水溶液３０６は、コック付きＬ宇管３１２を通じてセル３０８へ供給された。セル３０８の下には、通過した液を補集する容器３１４が配置されており、補集容器３１４は上皿天秤３１６の上に設置されていた。セル３０８の内径は６ｃｍであり、下部の底面にはＮｏ．４００ステンレス製金網（目開き３８μｍ）３１８が設置されていた。ピストン３２０の下部には液が通過するのに十分な穴３２２があり、底部には吸水性樹脂組成物あるいはその膨潤ゲルが、穴３２２へ入り込まないように透過性の良いガラスフィルター３２４が取り付けてあった。セル３０８は、セルを乗せるための台の上に置かれ、セルと接する台の面は、液の透過を妨げないステンレス製の金網３２６の上に設置した。
【００６７】
人工尿（１）は、塩化カルシウムの２水和物０．２５ｇ、塩化カリウム２．０ｇ、塩化マグネシウムの６水和物０．５０ｇ、硫酸ナトリウム２．０ｇ、りん酸２水素アンモニウム０．８５ｇ、りん酸水素２アンモニウム０．１５ｇ、および、純水９９４．２５ｇを加えたものを用いた。
【００６８】
＜合成例Ａ＞
シグマ型羽根を２本有するジャケット付きステンレス型双腕型ニーダー中で、７１．３モル％の中和率を有するアクリル酸ナトリウムの水溶液にポリエチレングリコールジアクリレート０．１０モル％を溶解させて反応液とした。次にこの反応液を窒素ガスで、脱気した。続いて、反応液に１０質量％過硫酸ナトリウム水溶液および０．１質量％Ｌ−アスコルビン酸水溶液を攪拌しながら添加したところ、およそ１分後に重合が開始した。そして、生成したゲルを粉砕しながら、２０〜９５℃で重合を行い、重合が開始して２０分後にゲル状の含水重合体を取り出した。得られた含水重合体は、その径が約５ｍｍ以下に細分化されていた。
【００６９】
この細分化された含水重合体を１７０℃で５０分間熱風乾燥した。乾燥物をロールミルを用いて粉砕し、さらに目開き８５０μｍＪＩＳ標準篩と目開き１５０μｍのＪＩＳ標準篩で分級し８５０μｍを通過し１５０μｍを通過しないベースポリマーの粉体を得た。
【００７０】
得られたベースポリマーの粉体１００質量部に、１，４−ブタンジオール０．５質量部、プロピレングリコール１．０質量部、水３．０質量部の混合液からなる表面処理剤を混合した。その後、混合物を２１０℃で約３０分間加熱処理することにより、表面架橋吸水性樹脂Ａを得た。
【００７１】
＜合成例Ｂ＞
混合物の加熱処理時間を約３５分間とした以外は、合成例Ａと同様にして、表面架橋吸水性樹脂Ｂを得た。
【００７２】
＜実施例１＞
低速プラグ式高濃度空気輸送装置（デンカエンジニアリング株式会社製「スラストフロー」）を用いて、合成例Ａで得た表面架橋吸水性樹脂Ａの粉体を約１時間空気輸送した。実施例１で用いた高濃度空気輸送装置の概略を、図１に示す。実施例１で用いた高濃度空気輸送装置は、輸送管に供給される吸水性樹脂の粉体が貯蔵されているホッパー外壁および輸送管外壁に沿って配置された銅パイプを有しており、銅パイプ内にスチームを通過させることによって、ホッパーおよび輸送管が加熱および保温される。即ち、実施例１で用いた高濃度空気輸送装置はスチームトレースされている。空気輸送装置による水平輸送距離は５０ｍであり、垂直輸送距離は１０ｍであった。また、輸送管は、４ヶ所９０°でベンドしていた。
【００７３】
吸水性樹脂の輸送量は、１．６ｔｏｎ／ｈｒであり、線速は７〜１０ｍ／ｓであった。ホッパー外壁および輸送管外壁温度は、約７０℃に保持した。輸送装置入口における吸水性樹脂の温度は５６〜５４℃であり、輸送装置出口における吸水性樹脂の温度は５３〜５１℃であった。空気輸送前後の表面架橋吸水性樹脂Ａの物性を、表１に示す。
【００７４】
＜比較例１＞
輸送装置入口における表面架橋吸水性樹脂Ａの温度が９℃、輸送装置出口における表面架橋吸水性樹脂Ａの温度が１０℃である以外は、実施例１と同様にして、合成例Ａで得た表面架橋吸水性樹脂の粉体を輸送した。空気輸送前後の表面架橋吸水性樹脂Ａの物性を、表１に示す。
【００７５】
＜比較例２＞
高濃度空気輸送装置（日清エンジニアリング株式会社製「スーパーデンスフローベッセル型」）を用いて、合成例Ａで得た表面架橋吸水性樹脂Ａの粉体を約１時間空気輸送した。比較例２で用いた高濃度空気輸送装置は、輸送管に二次空気が噴出されない以外は、図１に示す高濃度空気輸送装置に類似する装置である。空気輸送装置による水平輸送距離は６０ｍであり、垂直輸送距離は１０ｍであった。また、輸送管は、４ヶ所９０°でベンドしていた。
【００７６】
吸水性樹脂の輸送量は、１．０ｔｏｎ／ｈｒであった。ホッパー外壁および輸送管外壁温度は、約７０℃に保持した。輸送装置入口における表面架橋吸水性樹脂Ａの温度は５２〜４９℃であり、輸送装置出口における表面架橋吸水性樹脂Ａの温度は５０〜４７℃であった。空気輸送前後の表面架橋吸水性樹脂Ａの物性を、表１に示す。
【００７７】
＜実施例２＞
実施例１の高濃度空気輸送装置を用いて、合成例Ｂで得た表面架橋吸水性樹脂Ｂの粉体を空気輸送した。輸送装置入口における表面架橋吸水性樹脂Ｂの温度は４６〜４４℃であり、輸送装置出口における表面架橋吸水性樹脂Ｂの温度は４７〜４３℃であった。空気輸送前後の表面架橋吸水性樹脂Ｂの物性を、表１に示す。
【００７８】
【表１】

【００７９】
表１に示すように、二次空気を輸送管に噴出することによって、空気輸送による吸水性樹脂の特性劣化が抑制される。また、輸送されている吸水性樹脂の粉体の温度を制御することによって、吸水性樹脂の特性劣化が抑制される。
【００８０】
【発明の効果】
本発明においては、吸水性樹脂粉体が、高濃度空気輸送されるため、吸水性樹脂は輸送中の物性低下が少ない。また、輸送管に二次空気を噴出させて吸水性樹脂粉体を搬送すると、吸水性樹脂の物性低下が抑制される。輸送管に二次空気を噴出させると、輸送管の閉塞も生じにくい。さらに、輸送管内に供給される吸水性樹脂粉体の温度を所定温度以上に保つことによって、吸水性樹脂の物性低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】高濃度空気輸送装置の一実施形態の概略図である。
【図２】加圧下の吸収倍率（ＡＡＰ）を測定する装置の概略図である。
【図３】生理食塩水流れ誘導性（ＳＦＣ）を測定する装置の概略図である。
【符号の説明】
１０２…ホッパー、１０３…リフトタンク、１０４…輸送管、１０６…コンプレッサー、１０８…ホッパー、１１０…二次空気供給管。
２０２…金網、２０４…プラスチック円筒、２０６…吸水性樹脂、２０８…荷重、２１０…ガラスフィルター、２１２…ろ紙、２１４…外気吸入パイプ、２１６…導管、２１８…液溜容器、２２０…天秤。
３０２…タンク、３０４…ガラス管、３０６…塩化ナトリウム水溶液、３０８…セル、３１０…ゲル、３１２…Ｌ字管、３１４…容器、３１６…天秤、３１８…金網、３２０…ピストン、３２２…穴、３２４…ガラスフィルター、３２６…金網。

Claims

吸水性樹脂製造工程における、多価アルコールを含有する吸水性樹脂粉体の輸送方法であって、
前記吸水性樹脂粉体は、高濃度空気輸送装置を用いて輸送管内を輸送され、
前記輸送管には二次空気が噴出され、
前記輸送管に供給される前記吸水性樹脂粉体の温度が３０℃以上であることを特徴とする、吸水性樹脂粉体の輸送方法。
前記吸水性樹脂粉体は、多価アルコールによって表面架橋された表面架橋吸水性樹脂の粉体からなる、請求項１に記載の輸送方法。
前記吸水性樹脂粉体の水平輸送距離が３０ｍ以上である、請求項１または２に記載の輸送方法。
前記吸水性樹脂粉体の垂直輸送距離が１０ｍ以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の輸送方法。
単量体を含む水溶液を重合させて得られる含水重合体を乾燥して得られる吸水性樹脂粉体を、輸送管内を高濃度空気輸送させる工程を含む、吸水性樹脂の製造方法であって、
前記吸水性樹脂粉体は、多価アルコールを含有し、
前記吸水性樹脂粉体は、３０℃以上の温度で前記輸送管に供給され、
前記輸送管には二次空気が噴出される、吸水性樹脂の製造方法。