JP2005002156A

JP2005002156A - 吸水性樹脂の製造方法

Info

Publication number: JP2005002156A
Application number: JP2003164742A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Hasegawa; 和美長谷川; Masataka Nishi; 正隆西
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】吸水性樹脂の製造方法において、含水率が２０〜８０重量％、重合率が６０％以上のゲル状吸水性樹脂重合体の乾燥方法を提供する。
【解決手段】含水率が２０〜８０重量％、重合率が６０％以上のゲル状吸水性樹脂重合体を乾燥し、含水率２０重量％以下の吸水性樹脂を製造するにあたってゲル状吸水性樹脂重合体の乾燥に電磁波を利用する吸水性樹脂の製造方法。
【選択図】選択図なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸水性樹脂の製造方法に関するものである。詳しく述べると、吸水倍率が大きく、かつ可溶分の少ない吸水性樹脂を生産性よく製造する乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自重の数十倍から数百倍の水を吸収する吸水性樹脂が開発され、生理用品や紙おむつ等の衛生材料分野をはじめとして農園芸用分野、鮮度保持等の食品分野、結露防止や保冷材等の産業分野等、吸水や保水を必要とする用途に種々の吸水性樹脂が使用されてきている。
このような吸水性樹脂としては、例えば、デンプン−アクリルニトリルグラフト重合体の加水分解物［特許文献１］（特公昭４９−４３３９５号）、デンプン−アクリル酸グラフト重合体の中和物［特許文献２］（特開昭５１−１２５４６８号）、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物［特許文献３］（特開昭５２−１４６８９号）、アクリロニトリル共重合体もしくはアクリルアミド共重合体の加水分解物［特許文献４］（特公昭５３−１５９５９号）、または、これらの架橋体、逆相懸濁重合によって得られた自己架橋型ポリアクリル酸ナトリウム［特許文献５］（特開昭５３−４６３８９号）、ポリアクリル酸部分中和物架橋体［特許文献６］（特開昭５５−８４３０４号）等が知られている。
【０００３】
従来、吸水性樹脂を製造する方法としては、水溶液重合法などの技術が知られており、この例としては、特定容器内で親水性ビニル系単量体水溶液を断熱重合する方法（例えば、［特許文献７］特開昭５５−１０８４０７号公報等）、双腕ニーダー内で、攪拌により重合ゲルを砕断しながら重合する方法（例えば、［特許文献８］特開昭５７−３４１０１号公報等）等を挙げることができる。
また、液状反応成分を厚さ少なくとも１ｃｍの層として可動性無端回転支持ベルト上に適用して重合させるものにおいて、該液状反応成分を該支持ベルトから連続的に形成される凹部に収容するとともに、該反応成分の重合中に該支持ベルトの凹部形状を延ばされた平坦なベルト形状に連続的に転化し、および生成したポリマーリボンゲルが該支持ベルトの曲げられた凹部形状を該延ばされた平坦なベルト形状に転化する際、側端部から該支持ベルトから形成された凹部の中心に向かって連続的に分離されることを特徴とする水溶性モノマーから重合体および共重合体を連続的に製造する方法および装置が提案されている［特許文献９］（特開昭６２−１５６１０２号公報）。
【０００４】
しかしながら、このような装置を用いる場合には、凹部横断面が椀状形状となるために、供給される液状原料および生成する吸水性樹脂の断面形状も椀状形状となりその中央部と両端部とでは厚みが異なり、このため、例えばそのまま乾燥機で乾燥すると加熱速度が異なり、乾燥状態の均一な品質の吸水性樹脂は得られ難いという欠点があり、乾燥前に重合ゲルを解砕およびまたは粉砕する必要があった。ベルト式連続重合器［特許文献１０］（特開２０００−１７００４号公報等）においてもベルト上の重合ゲルはそのままの形状では乾燥機で乾燥出来ないため解砕およびまたは粉砕し乾燥機に移送し１時間以上の時間をかけて乾燥する必要があった。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭４９−４３３９５号公報
【特許文献２】
特開昭５１−１２５４６８号公報
【特許文献３】
特開昭５２−１４６８９号公報
【特許文献４】
特公昭５３−１５９５９号公報
【特許文献５】
特開昭５３−４６３８９号公報
【特許文献６】
特開昭５５−８４３０４号公報
【特許文献７】
特開昭５５−１０８４０７号公報
【特許文献８】
特開昭５７−３４１０１号公報
【特許文献９】
特開昭６２−１５６１０２号公報
【特許文献１０】
特開２０００−１７００４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、吸水性樹脂を製造するにあたって良好な作業性を有する乾燥方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記諸目的を研究し本発明に到達した、即ち本発明は、下記（１）〜（４）に係わる。
（１）含水率が２０〜８０重量％、重合率が６０％以上のゲル状吸水性樹脂重合体を乾燥し、含水率２０重量％以下の吸水性樹脂を製造するにあたってゲル状吸水性樹脂重合体の乾燥に電磁波を利用する吸水性樹脂の製造方法。
（２）電磁波が波長１ｍｍから１ｍまでの極超短波である前記（１）に記載の吸水性樹脂の製造方法。
（３）開口面積０．０３６ｃｍ^２以下の穴が複数空いた板をマイクロ波の遮断板として用いる前記（１）〜（２）記載の吸水性樹脂の製造方法。
（４）不活性ガス雰囲気でゲル状吸水性樹脂重合体を乾燥する前記（１）〜（３）に記載の吸水性樹脂の製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次ぎに、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１に一例を示した。モーターなどの動力源に必要により変速機など（いずれも図示せず）を介して連結された一端の回転体にターンテーブルおよびまたはゲル状吸水性樹脂重合体容器を備えたものであり、電磁波はマグネトロンで上部から下部に向けて放出され、発生装置は内部確認窓兼重合体入口及び排出口（前面およびまたは背面）兼マイクロは遮断板（８）を備えたボックス（７）で覆われている。ボックス（７）は不活性ガス入口（２）とガス排気口（３）を備える。ボックス（７）に不活性ガスを導入することにより、乾燥時にゲル状吸水性樹脂重合体から発生する水蒸気等をガス排気口（３）から排出する。排出されたガス中の単量体未反応物等はスクラバー等を用いて回収してもよい。（図示せず）
ゲル状吸水性樹脂重合体は、内部確認窓兼重合体導入口及び排出口（前面およびまたは背面）兼マイクロは遮断板（８）を上下または左右または前面に開閉することにより搬出入される。
【０００９】
乾燥時間は、ゲル状吸水性樹脂重合体の搬入量と電磁波の強さにより任意に選択できる。強い電磁波で瞬時に乾燥することもできるが、ゲル状吸水性樹脂重合体の発泡が激しくなり乾燥後の吸水性樹脂を粉砕するとパウダーの嵩密度が低く、得られた吸水性樹脂の吸水倍率が小さくなるので好ましくない。パウダーの嵩密度を高く保ち乾燥時の電力コストを低く抑えるために、乾燥時間をゲル状吸水性樹脂重合体仕込み量に合わせ調整する。重合体の乾燥時間は、好ましくは２〜３時間、さらに好ましくは１〜２時間、最も好ましくは５〜６０分である。回分式で乾燥を行うことは好ましい。乾燥後の重合体の排出は、手動または自動排出装置でボックス（７）前面およびまたは背面より行い粉砕器へ移送後、粉砕器で粉砕しパウダー化する。
【００１０】
ボックスに搬入するときのゲル状吸水性樹脂重合体の大きさは、ボックス（７）の内容積の１／３〜２／３、好ましくは、１／４〜１／３、さらに好ましくは、１／４以下が乾燥を効率的に行うためには適している。
電磁波を発生するマグネトロン等（１）の設置位置は、ボックス（７）を極力加熱しないでゲル状吸水性樹脂重合体を直接加熱出来る位置に設定されている。ゲル状吸水性樹脂重合体に電磁波を均等に当てるためのターンテーブルは重合体の搬入量が少ないときは設けなくても良い。
【００１１】
重合体の搬入およびまたは搬出に使用出来るプラスチック容器の材質として、家庭用電子レンジに使用可能なプラスチックはすべて使用できる。一例を挙げると、ポリスチレン共重合体、スーパーエンプラなどが挙げられる。
電磁波はマイクロウエーブと呼ばれているマイクロ波で波長１ｍｍから１ｍまでの極超短波であり振動面がお互い垂直な電場と磁場で構成された横波などが用いられる。一例を挙げると、周波数が２４５０メガヘルツ（ＭＨｚ）が用いられる。
本発明において、含水ゲル状重合体の含水率とは、含水ゲル状重合体の総重量に占める水の含量を重量％で表わしたものである。
【００１２】
【実施例】
以下に、実施例によりさらに詳細に本発明を説明する。
実施例中で「部」とは特にことわりがない限り「重量部」を表すものとする。［吸水倍率］吸水性樹脂（Ａ）０．２ｇを不織布製のティーバック式袋（５０＊７０ｍｍ）に均一に入れ０．９重量％塩化ナトリウム水溶液中に浸積した。６０分後にティーバック式袋を引き上げ、一定時間水切りを行った後、ティーバック式袋の重量（ＷＷ）を測定した。同様の操作を吸水性樹脂を用いずに行ない、そのときの袋の重量Ｂ（ｇ）を測定した。そして、得られた重量から次式にしたがって、吸水性樹脂の吸収倍率を下式で算出した。
吸水倍率（ｇ／ｇ）＝（ＷＷ（ｇ）−Ｂ（ｇ）−Ａ（ｇ））／Ａ（ｇ）
【００１３】
［可溶分］吸水性樹脂Ｃ（ｇ）（約０．５ｇ）を１０００ｇの脱イオン水中に分散し、２０時間攪拌した後、濾紙で濾過した。次に、得られた濾液５０ｇを１００ｍｌビーカーにとり、該濾液に０．０５Ｎ−水酸化ナトリウム水溶液２ｍｌ、Ｎ／１００−メチルグリコールキトサン水溶液５ｍｌ、および０．２％トルイジンブルー水溶液３滴を加えた。次いで、上記ビーカーの溶液を、Ｎ／４００ポリビニル硫酸カリウム水溶液を用いてコロイド滴定し、溶液の色が青色から赤紫色に変化した時点を滴定の終点として滴定量Ｄ（ｍｌ）を求めた。また、濾液５０ｇに代えて脱イオン水５０ｇを用いて同様の操作を行ない、ブランクとして滴定量Ｅ（ｍｌ）を求めた。そして、これら滴定量と吸水性樹脂を構成する単量体の平均分子量Ｆとから、次式にしたがって可溶分（重量％）量を算出した。
可溶分（重量％）＝（Ｅ（ｍｌ）−Ｄ（ｍｌ））＊０．００５／Ｃ（ｇ）＊Ｆ
【００１４】
［残存単量体］脱イオン水１０００ｇに吸水性樹脂０．５ｇを加え、攪拌下で２時間抽出した後、膨潤ゲル化した吸水性樹脂を濾紙を用いて濾別し、濾液中の残存単量体を液体クロマトグラフィーで分析した。一方、既知濃度の単量体標準溶液を同様に分析して得た検量線を外部標準とし、濾液の希釈倍率を考慮して、吸水性樹脂中の残存単量体量を求めた。
【００１５】
アクリル酸１０．７０部、３７％アクリル酸ナトリウム水溶液７０．０７部、ポリエチレングリコールジアクリレート（平均分子量４７８）８部、および脱イオン水１９．１５部からなる水溶液を調製し、窒素ガスを導入し脱気した。ジャケット付きシグマアーム付き２Ｌ二軸ニーダーに上記水溶液２８９．５ｇと窒素ガスを導入し脱気し脱気した０．９８２％Ｖ−５０（和光純薬工業製アゾ系重合開始剤）水溶液２．７ｇ、０．９８２％過硫酸ナトリウム水溶液２．７ｇ、および０．０８８％Ｌ−アスコルビン酸水溶液２．７ｇを添加し撹拌した後、さらに窒素ガスを導入し脱気した０．０７０７％過酸化水素水２．７ｇを添加した。１分後に重合が開始し、反応系温度は２０℃から６０℃まで温度が上昇した。ニーダーの内温が６０℃になるように冷却水量を調整した。
【００１６】
１０分後からニーダーの内温を温度の７５℃に保つように冷却水の水温を調整した。この後、ニーダー内温を７５℃に３時間保った後、ゲル状吸水性樹脂重合体をニーダーから取り出しゲル状吸水性樹脂重合体を二分（Ａ，Ｂ）した。ゲル状吸水性樹脂重合体の含水率は６５％重量％であった。
二分した一方（Ａ）１０ｇを窒素ガス導入、排気が出来るように改造した松下電器製の電子レンジＮＥ−Ｓ１２−６で３回に分けて乾燥した。
乾燥時間は、５００Ｗの出力設定で２分間行った。乾燥後、粉砕し１００〜８５０μｍ吸水性樹脂パウダー（１）を得た。
吸水性樹脂（１）は、吸収倍率６５倍、含水率５％、可溶分１２％および残存単量体４７０ｐｐｍであった。
【００１７】
【比較例】
二分したもう一方（Ｂ）１０ｇをとり窒素ガスを導入した熱風乾燥機で１６０℃、で２分間乾燥した。重合ゲル表面の粘着性は無くなったが、このものをハサミで切断すると粘着性を有し含水率は５０％で十分に乾燥していなかった。
【００１８】
【発明の効果】
ゲル状吸水性樹脂重合体を効率よく、ゲル状重合物を乾燥し、吸収倍率が大きく、可溶分と残存単量体の少ない吸水性樹脂を製造することは、本願によって初めて達成された。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は電磁波発生装置である。
【符号の説明】
１マグネトロン（電磁波発生装置）
２不活性ガス入口
３ガス排出口
４ターンテーブルローラー（有っても無くても良い）
５ターンテーブル回転用軸およびまたはモーター軸
６ターンテーブルまたは、ゲル状吸水性樹脂重合ゲル体等の容器
７本体（Ｂｏｄｙ）
８内部確認窓兼重合体導入口及び排出口（前面およびまたは背面）兼マイクロは遮断板

Claims

含水率が２０〜８０重量％重合率が６０重量％以上のゲル状吸水性樹脂重合体を乾燥し、含水率２０重量％以下の吸水性樹脂を製造するにあたってゲル状吸水性樹脂重合体の乾燥に電磁波を利用する吸水性樹脂の製造方法。
電磁波が波長１ｍｍから１ｍまでの極超短波である請求項１に記載の吸水性樹脂の製造方法。
開口面積０．０３６ｃｍ^２以下の穴が複数空いた板をマイクロ波の遮断板として用いる請求項１〜２記載の吸水性樹脂の製造方法。
不活性ガス雰囲気でゲル状吸水性樹脂重合体を乾燥する請求項１〜３記載の吸水性樹脂の製造方法。