JP2022507366A - 超吸収体を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、超吸収性ポリマー粒子を製造する方法であって、モノマー溶液の重合を含み、モノマー溶液が、アクリル酸と塩基の水溶液との連続混合によって形成された部分的に中和されたアクリル酸を含み、部分的に中和されたアクリル酸を調製する装置が容器(B)を含み、容器(B)が円筒形状及び皿形底部を有する、方法に関する。【選択図】図１
Description
本発明は、超吸収性ポリマー粒子を製造する方法であって、モノマー溶液の重合を含み、モノマー溶液が、アクリル酸と塩基の水溶液との連続混合によって形成された部分的に中和されたアクリル酸を含み、部分的に中和されたアクリル酸を調製する装置が容器(B)を含み、容器(B)が円筒形状及び皿形底部(torispherical bottom)を有する、方法に関する。
超吸収性ポリマー粒子は、おむつ、タンポン、生理用ナプキン、及び他の衛生物品、並びに市場園芸における保水剤を製造するためにも用いられる。超吸収性ポリマー粒子は、「吸収性樹脂」、「超吸収体」、「超吸収性ポリマー」、「吸収性ポリマー」、「吸収性ゲル化材料」、「親水性ポリマー」、又は「ヒドロゲル」と呼ばれることも多い。
超吸収性ポリマー粒子の製造は、モノグラフ"Modern Superabsorbent Polymer Technology", F.L. Buchholz及びA.T. Graham, Wiley-VCH, 1998, 71-103頁に記載されている。
超吸収性ポリマー粒子の特性は、例えば用いる架橋剤の量によって、調整することができる。架橋剤の量の増加に伴って、遠心分離保持容量(CRC)は低下し、21.0g/cm2(AUL0.3psi)の圧力下での吸収性は、最大値を通過する。
応用特性、例えば、おむつにおける膨潤ゲル床(SFC)の透過性、及び49.2g/cm2(AUL0.7psi)の圧力下での吸収性を改善するため、超吸収性ポリマー粒子は一般に、表面後架橋される。これによって、粒子表面の架橋度が上昇し、これにより49.2g/cm2(AUL0.7psi)の圧力下吸収性、及び遠心分離保持容量(CRC)を、少なくとも部分的に切り離すことができる。この表面後架橋は、水性ゲル相において実行することができる。しかしながら、好ましくは、乾燥させ、粉砕し、ふるい分けされたポリマー粒子(ベースポリマー)を、表面後架橋剤によって表面コーティングし、熱的に表面後架橋し、乾燥させる。この目的に適した架橋剤は、超吸収性ポリマー粒子の少なくとも2つのカルボキシレート基と共有結合を形成することができる化合物である。
US2008/0194863、US2011/0021725、及びUS2012/0189861は、アクリル酸の中和を含む、超吸収性ポリマーの調製方法を開示している。
本発明の目的は、超吸収性ポリマー粒子を製造する改善された方法、とりわけ、改善された中和ステップを有する方法を提供することであった。
この目的は、超吸収性ポリマー粒子を製造する方法であって、
a)部分的に中和されたアクリル酸、
b)少なくとも1種の架橋剤、及び
c)少なくとも1種の開始剤
を含むモノマー溶液を重合させるステップ、
得られたポリマーゲルを乾燥させるステップ、
任意選択で、得られた乾燥ポリマーゲルを粉砕及び分類するステップ、並びに
任意選択で、得られたポリマー粒子を熱的に後架橋し、冷却するステップ
を含み、
部分的に中和されたアクリル酸が、アクリル酸と、塩基の水溶液と、任意選択で水との連続混合によって形成され、
部分的に中和されたアクリル酸を調製する装置が、環状ライン(R)、容器(B)、熱交換器(W)、及びポンプ(P)を含み、
容器(B)が、直径dを有する円筒形状及び皿形底部を有し、
皿形底部が、0.8～1.2dの直径r1を有する皿及び0.06～0.17dの直径r2を有するトロイダル形状のナックル(knuckle)を有する、方法によって達成された。
a)部分的に中和されたアクリル酸、
b)少なくとも1種の架橋剤、及び
c)少なくとも1種の開始剤
を含むモノマー溶液を重合させるステップ、
得られたポリマーゲルを乾燥させるステップ、
任意選択で、得られた乾燥ポリマーゲルを粉砕及び分類するステップ、並びに
任意選択で、得られたポリマー粒子を熱的に後架橋し、冷却するステップ
を含み、
部分的に中和されたアクリル酸が、アクリル酸と、塩基の水溶液と、任意選択で水との連続混合によって形成され、
部分的に中和されたアクリル酸を調製する装置が、環状ライン(R)、容器(B)、熱交換器(W)、及びポンプ(P)を含み、
容器(B)が、直径dを有する円筒形状及び皿形底部を有し、
皿形底部が、0.8～1.2dの直径r1を有する皿及び0.06～0.17dの直径r2を有するトロイダル形状のナックル(knuckle)を有する、方法によって達成された。
直径r1は、好ましくは0.85～1.15d、より好ましくは0.9～1.1d、最も好ましくは0.95～1.05dである。直径r2は、好ましくは0.07～0.15d、より好ましくは0.08～0.13d、最も好ましくは0.09～0.11dである。
直径r1を増加させると、望ましくないポリマー生成物の排出が改善され、容器(B)の全高が増加する。
容器(B)の円筒部分の直径dは、好ましくは1～5m、より好ましくは1.5～4.5m、最も好ましくは2～4mである。
容器(B)の内部体積は、好ましくは10～50m3、より好ましくは15～45m3、最も好ましくは20～30m3である。
容器(B)の充填レベルは、好ましくは10～80%、より好ましくは20～70%、最も好ましくは30～60%であり、充填レベルは、容器(B)内の部分的に中和されたアクリル酸の体積と容器(B)の内部体積との比である。
容器(B)内の部分的に中和されたアクリル酸の滞留時間は、好ましくは10～80分、より好ましくは15～60分、最も好ましくは20～40分であり、滞留時間は、容器(B)内の部分的に中和されたアクリル酸の体積と部分的に中和されたアクリル酸を調製する装置への1分当たりの供給量との比である。
本発明の好ましい実施形態では、容器(B)への供給ラインは、容器(B)の内側で、部分的に中和されたアクリル酸の液面下で終わる。容器(B)への供給ラインは、容器(B)の底部の好ましくは1.5m未満、より好ましくは1m未満、最も好ましくは0.5m未満上で終わる。容器(B)の出口は容器(B)の底部の中央にあり、容器(B)の底部の中央から容器(B)への供給ラインの中央までの水平距離は、好ましくは0.50～1.50m、より好ましくは0.70～1.30m、最も好ましくは0.90～1.00mである。
容器(B)への供給ラインは円筒形状を有し、好ましくは0.1～0.5m、より好ましくは0.15～0.4m、最も好ましくは0.2～0.3mの直径を有する。
塩基は、好ましくは、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、及び/又は炭酸カリウム、より好ましくは、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、及び/又は炭酸ナトリウム、最も好ましくは水酸化ナトリウムである。
部分的に中和されたアクリル酸の中和度は、好ましくは40～85mol%、より好ましくは50～80mol%、最も好ましくは60～75mol%である。
部分的に中和されたアクリル酸の固形分含有量は、好ましくは20～60重量%、より好ましくは30～55重量%、最も好ましくは40～50重量%である。
部分的に中和されたアクリル酸の温度は、好ましくは20～70℃、より好ましくは25～60℃、最も好ましくは30～50℃である。
部分的に中和されたアクリル酸は、環状ライン(R)を通じて再循環させる。再循環させる部分的に中和されたアクリル酸の量は、容器(B)から排出される部分的に中和されたアクリル酸の量を基準として、好ましくは75～98%、より好ましくは80～95%、最も好ましくは85～90%である。
本発明は、皿形底部によって容器(B)の底部のポリマー生成物の望ましくない堆積の量が低減するという発見に基づくものである。形成されたポリマー生成物は、環状ライン(R)を通じて容器(B)を出て、環状ライン(R)内のフィルタによって容易に除去することができる。
フィルタは、容器(B)とポンプ(P)の間にあってもよい。フィルタの孔径は、好ましくは50～1,000μm、より好ましくは100～700μm、最も好ましくは150～400μmの範囲内である。
ポリマー生成物の堆積は、系内のデッドスペースを最小限に保つことによって更に低減させることができる。その目的のために、環状ライン(R)内のポンプ(P)は、容器(B)内の部分的に中和されたアクリル酸を動かし続けるための最小値で、容器(B)内の環状ライン(R)の端部でノズルを用いることによって、運転することができる。ノズル内のデッドスペースは、適切なディスプレーサを取り付けることによって低減させることができる。
超吸収体の製造を、以下に詳細に記載する。
超吸収体は、モノマー溶液を重合させることによって製造され、典型的には非水溶性である。
アクリル酸は、貯蔵安定剤として、典型的には重合防止剤、好ましくはヒドロキノンモノエーテルを含む。
モノマー溶液は、各場合において中和前のアクリル酸を基準として、好ましくは最大250重量ppm、好ましくは最大150重量ppm、より好ましくは最大100重量ppm、好ましくは少なくとも10重量ppm、より好ましくは少なくとも30重量ppm、とりわけ50重量ppm前後のヒドロキノンモノエーテルを含む。例えば、モノマー溶液は、適当な含有量のヒドロキノンモノエーテルとともにアクリル酸を用いることによって調製することができる。
好適な架橋剤b)は、架橋に好適な少なくとも2つの基を有する化合物である。このような基は、例えば、フリーラジカルによってポリマー鎖に重合することができるエチレン性不飽和基、及びアクリル酸の酸基と共有結合を形成することができる官能基である。加えて、少なくとも2つのアクリル酸の酸基と配位結合を形成することができる多価金属塩も、架橋剤b)として好適である。
架橋剤b)は、好ましくは、フリーラジカルによってポリマーネットワークに重合することができる、少なくとも2つの重合性基を有する化合物である。好適な架橋剤b)は、例えば、EP0530438A1に記載されているエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、アリルメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリアリルアミン、テトラアリルアンモニウムクロリド、テトラアリルオキシエタン、EP0547847A1、EP0559476A1、EP0632068A1、WO93/21237A1、WO2003/104299A1、WO2003/104300A1、WO2003/104301A1、及びDE10331450A1に記載されている、ジ-及びトリアクリレート、DE10331456A1及びDE10355401A1に記載されている、アクリレート基とともに更なるエチレン性不飽和基を含む混合アクリレート、又は例えばDE19543368A1、DE19646484A1、WO90/15830A1、及びWO2002/032962A2に記載されている、架橋剤の混合物である。
架橋剤b)の量は、各場合において中和前のアクリル酸を基準として、好ましくは0.05～1.5重量%、より好ましくは0.1～1重量%、最も好ましくは0.3～0.6重量%である。架橋剤の含有量の上昇に伴って、遠心分離保持容量(CRC)は低下し、21.0g/cm2の圧力下吸収性は、最大値を通過する。
用いる開始剤c)は、重合条件下でフリーラジカルを発生させるすべての化合物、例えば、熱開始剤、レドックス開始剤、光開始剤であってよい。好適なレドックス開始剤は、ペルオキソ二硫酸ナトリウム/アスコルビン酸、過酸化水素/アスコルビン酸、ペルオキソ二硫酸ナトリウム/重亜硫酸ナトリウム、及び過酸化水素/重亜硫酸ナトリウムである。熱開始剤とレドックス開始剤との混合物、例えばペルオキソ二硫酸ナトリウム/過酸化水素/アスコルビン酸を用いることが好ましい。しかしながら、用いる還元成分は、好ましくは、2-ヒドロキシ-2-スルホナト酢酸二ナトリウム、又は、2-ヒドロキシ-2-スルフィナト酢酸(sulfinatoacetate)二ナトリウム、2-ヒドロキシ-2-スルホナト酢酸二ナトリウム及び重亜硫酸ナトリウムの混合物である。このような混合物は、Brueggolite(登録商標)FF6及びBrueggolite(登録商標)FF7(Brueggemann Chemicals (Heilbronn;ドイツ))として入手可能である。
典型的には、水性モノマー溶液を用いる。モノマー溶液の含水量は、好ましくは40～75重量%、より好ましくは45～70重量%、最も好ましくは50～65重量%である。モノマー懸濁液、すなわち過剰なアクリル酸ナトリウムを含むモノマー溶液を用いることもできる。含水量の上昇に伴って後続の乾燥におけるエネルギー要求が増加し、含水量の低下に伴って、重合の熱が不十分にしか除去されない場合がある。
最適な作用のためには、好ましい重合防止剤は溶存酸素を必要とする。そのため、モノマー溶液は、重合の前に、不活性化（inertization）によって、すなわち、不活性ガス、好ましくは窒素又は二酸化炭素を流すことによって、溶存酸素が除去されている場合がある。モノマー溶液の酸素含有量は、重合前に、好ましくは、1重量ppm未満まで、より好ましくは0.5重量ppm未満まで、最も好ましくは0.1重量ppm未満まで低下させる。
重合反応をより良好に制御するため、任意選択で、すべての公知のキレート剤を、モノマー溶液若しくは懸濁液、又はその原材料に加えることができる。好適なキレート剤は、例えば、リン酸、二リン酸、三リン酸、ポリリン酸、クエン酸、酒石酸、又はこれらの塩である。
モノマー溶液を重合させる。好適な反応器は、例えば、混練反応器又はベルト反応器である。混練機では、水性モノマー溶液又は懸濁液の重合において形成されたポリマーゲルは、例えば、WO2001/038402A1に記載されているように、反転撹拌シャフトによって、連続的に粉砕される。ベルト上での重合は、例えばDE3825366A1及び米国特許第6,241,928号に記載されている。ベルト反応器における重合はポリマーゲルを形成し、これは、更なるプロセスステップにおいて、例えば押出機又は混練機中で、粉砕しなければならない。
乾燥特性を改善するため、混練機によって得られた粉砕ポリマーゲルを、追加で押出すことができる。
得られたポリマーゲルの酸基は、典型的には、部分的に中和されている。中和は、モノマー段階で行われる。これは、典型的には、水溶液として、又は好ましくは固体としても、中和剤中で混合することによって達成される。中和度は、好ましくは40～85mol%、より好ましくは50～80mol%、最も好ましくは60～75mol%であり、中和のため、通例の中和剤、好ましくは、アルカリ金属水酸化物、アルカリ金属酸化物、アルカリ金属炭酸塩、又はアルカリ金属炭酸水素塩、及びこれらの混合物も用いることができる。アルカリ金属塩の代わりに、アンモニウム塩を用いることもできる。特に好ましいアルカリ金属は、ナトリウム及びカリウムであるが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及びまたこれらの混合物は、非常に特に好ましい。
得られるポリマーゲルを、乾燥させる。乾燥機は、いずれの制限も受けない。しかしながら、ポリマーゲルの乾燥は、残留水分含有量が、好ましくは0.5～10重量%、より好ましくは1～7重量%、最も好ましくは2～5重量%になるまで、好ましくはベルト乾燥機によって実行し、残留水分含有量は、EDANA推奨試験法No.WSP230.2(05)「Mass Loss Upon Heating」によって決定される。残留水分含有量が高すぎる場合、乾燥ポリマーゲルは低すぎるガラス転移温度Tgを有し、更に処理をしてもよいが、困難なばかりである。残留水分含有量が低すぎる場合、乾燥ポリマーゲルはあまりにもろく、後続の粉砕ステップにおいて、望ましくないことに、過度に小さな粒子サイズを有するポリマー粒子(微粉)が大量に得られる。乾燥前のゲルの固形分含有量は、好ましくは25～90重量%、より好ましくは35～70重量%、最も好ましくは40～60重量%である。しかしながら、流動床乾燥機又はパドル式乾燥機も、任意選択で、乾燥目的で用いてよい。
続いて、乾燥ポリマーゲルを粉砕及び分類する。粉砕に用いる器具は、典型的には、単段若しくは多段ロールミル、好ましくは2段若しくは3段ロールミル、ピンミル、ハンマーミル、又は振動ミルであってよい。
生成物画分として取り出されるポリマー粒子の平均粒子サイズは、好ましくは少なくとも200μm、より好ましくは250～600μm、非常に特定的には300～500μmである。生成物画分の平均粒子サイズは、EDANA推奨試験法No.WSP220.2(05)「Particle Size Distribution」によって決定してよく、ここで、ふるい分け画分の質量割合を累積形式でプロットし、図によって平均粒子サイズを決定する。ここでの平均粒子サイズは、累積50重量%を生じさせるメッシュサイズの値である。
特性を改善するため、続いて、ポリマー粒子を熱的に表面後架橋してもよい。好適な表面後架橋剤は、ポリマー粒子の少なくとも2つの酸基と共有結合を形成することができる基を含む化合物である。好適な化合物は、例えば、EP0083022A2、EP0543303A1、及びEP0937736A2に記載されている、多官能アミン、多官能アミドアミン、多官能エポキシド、DE3314019A1、DE3523617A1、及びEP0450922A2に記載されている二官能若しくは多官能アルコール、又はDE10204938A1及び米国特許第6,239,230号に記載されているβ-ヒドロキシアルキルアミドである。
表面架橋剤の量は、各場合においてポリマー粒子を基準として、好ましくは0.001～2重量%、より好ましくは0.02～1重量%、最も好ましくは0.05～0.2重量%である。
本発明の好ましい実施形態では、多価カチオンは、表面後架橋剤に加えて、表面後架橋の前、その間、又はその後で、粒子表面に施与される。
本発明による方法に用いることができる多価カチオンは、例えば、二価カチオン、例えば、亜鉛、マグネシウム、カルシウム、鉄、及びストロンチウムのカチオン、三価カチオン、例えば、アルミニウム、鉄、クロム、希土類、及びマンガンのカチオン、四価カチオン、例えば、チタン及びジルコニウムのカチオンである。可能な対イオンは、塩化物イオン、臭化物イオン、水酸化物イオン、硫酸イオン、硫化水素イオン、炭酸イオン、炭酸水素イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、リン酸水素イオン、リン酸二水素イオン、並びにカルボン酸イオン、例えば、酢酸イオン及び乳酸イオンである。水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、及び乳酸アルミニウムが好ましい。金属塩以外に、多価カチオンとして多価アミンを用いることもできる。
用いる多価カチオンの量は、各場合においてポリマー粒子を基準として、例えば、0.001～1.5重量%、好ましくは0.005～1重量%、より好ましくは0.02～0.8重量%である。
表面後架橋は、典型的には、表面後架橋剤の溶液が乾燥ポリマー粒子に噴霧される方法で行われる。噴霧施与の後、表面後架橋剤でコーティングされたポリマー粒子を、熱によって乾燥させるが、表面後架橋反応は、乾燥の前又はその間のいずれかに起こりうる。
表面後架橋剤の溶液の噴霧施与は、好ましくは、可動混合用具を有する混合機、例えばスクリュー式混合機、ディスク式混合機、及びパドル式混合機で実行する。水平型混合機、例えばパドル式混合機は特に好ましく、垂直型混合機は非常に特に好ましい。水平型混合機と垂直型混合機との区別は、混合シャフトの位置によってなされ、すなわち、水平型混合機は水平に取り付けられた混合シャフトを有し、垂直型混合機は垂直に取り付けられた混合シャフトを有する。好適な混合機は、例えば、水平型Pflugschar(登録商標)プラウシェア混合機(Gebr. Loedige Maschinenbau GmbH;パーダーボルン;ドイツ)、Vrieco-Nauta連続混合機(Hosokawa Micron BV;ドゥーティンヘム;オランダ)、Processall Mixmill混合機(Processall Incorporated;シンシナティ;USA)、及びSchugi Flexomix(登録商標)(Hosokawa Micron BV;ドゥーティンヘム;オランダ)である。しかしながら、流動床において表面後架橋剤溶液の噴霧を行うこともできる。
表面後架橋剤は、典型的には、水溶液の形態で用いられる。表面後架橋剤のポリマー粒子への浸透深度は、非水性溶媒の含有量及び溶媒の総量によって、調整することができる。
熱による表面後架橋は、好ましくは、接触式乾燥機、より好ましくはパドル式乾燥機、最も好ましくはディスク式乾燥機で実行する。好適な乾燥機は、例えば、Hosokawa Bepex(登録商標)Horizontal Paddle Dryer(Hosokawa Micron GmbH;ラインガルテン;ドイツ)、Hosokawa Bepex(登録商標)Disc Dryer(Hosokawa Micron GmbH;ラインガルテン;ドイツ)、及びNara Paddle Dryer(NARA Machinery Europe;フレッヒェン;ドイツ)である。更に、流動床乾燥機も用いてもよい。
熱による表面後架橋は、ジャケットの加熱又は温かい空気中の吹き込みによって、混合機自体の中でも行うことができる。下降流型乾燥機、例えば棚段乾燥機、回転式管状炉、又は加熱可能なスクリューは、同様に好適である。流動床乾燥機で混合及び乾燥を行うことは、特に有利である。
好ましい表面後架橋温度は、100～250℃、好ましくは110～230℃、より好ましくは120～210℃、最も好ましくは130～190℃の範囲内である。反応混合機又は乾燥機中で、この温度における好ましい滞留時間は、好ましくは少なくとも10分、より好ましくは少なくとも20分、最も好ましくは少なくとも30分であり、典型的には最大60分である。
続いて、表面後架橋されたポリマー粒子を再び分類することができ、過度に小さな及び/又は過度に大きなポリマー粒子を取り出し、プロセスに再循環させる。
特性を更に改善するため、表面後架橋されたポリマー粒子を、コーティング又は再加湿することができる。
再加湿は、好ましくは30～80℃において、より好ましくは35～70℃において、最も好ましくは40～60℃において実行する。過度に低い温度では、超吸収体が塊を形成する傾向があり、高温では、目に見えるほど水が既に蒸発する。再加湿に用いる水の量は、好ましくは1～10重量%、より好ましくは2～8重量%、最も好ましくは3～5重量%である。再加湿によって、ポリマー粒子の機械的安定性が上昇し、静電気を帯びる傾向が低下する。
自由膨潤速度及び生理食塩水流れ誘導性(SFC)を改善するために好適なコーティングは、例えば、無機不活性物質、例えば、非水溶性金属塩、有機ポリマー、カチオン性ポリマー、及び二価又は多価金属カチオンである。ダストの結合に好適なコーティングは、例えばポリオールである。ポリマー粒子の望ましくないケーキング傾向を抑制するために好適なコーティングは、例えば、ヒュームドシリカ、例えばAerosil(登録商標)200、又は沈降シリカ、例えばSipernat(登録商標)D17、及び界面活性剤、例えばSpan(登録商標)20である。
本発明は更に、本発明の方法によって調製された超吸収性ポリマー粒子を含む衛生物品を提供する。
例1(本発明)
部分的に中和されたアクリル酸を調製するために、図1に記載するような装置を用いた。環状ラインRの直径は25cm、供給ラインZ1～Z3の直径は各々5cm、容器Bの内部体積は25m3、容器Bの直径dは3m、容器Bの円筒部分の高さは3mであった。
部分的に中和されたアクリル酸を調製するために、図1に記載するような装置を用いた。環状ラインRの直径は25cm、供給ラインZ1～Z3の直径は各々5cm、容器Bの内部体積は25m3、容器Bの直径dは3m、容器Bの円筒部分の高さは3mであった。
容器Bの底部は、図2に記載するような皿形形状を有していた。容器Bの出口は底部の中央にある。この皿の直径r1は3m、ナックルの直径r2は0.3m、底部の高さhは0.75mであった。
容器Bへの供給ラインは容器Bの底部の0.1m上で終わり、容器Bの底部の中央から容器Bへの供給ラインの中央までの水平距離は1mである。
5.14t/時の48重量%水酸化ナトリウム溶液と7.48t/時の水とを予備混合し、37℃に冷却し、供給ラインZ1を通じて加えた。6.84t/時のアクリル酸を、供給ラインZ2を通じて加えた。450t/時の部分的に中和されたアクリル酸を、環状ラインRを通じて再循環させた。追加の0.57t/時の48重量%水酸化ナトリウム溶液と0.83t/時の水とを予備混合し、供給ラインZ3を通じて加えた。
270μmのメッシュサイズを有するフィルタを環状ラインR内の容器BとポンプPの間に取り付けた。
容器Bの充填レベルは30～70%の範囲内であった。それは、23～54分の範囲内の滞留時間に対応する。
数か月の運転後、容器Bの底部に付着物(沈殿したポリマーアクリル酸)はなかった。
モノマー溶液を更に冷却した。次に、3個(3-tuply)のエトキシル化グリセロールトリアクリレートを架橋剤としてモノマー溶液に加えた。架橋剤の量は、モノマー溶液1t当たり1.43kgであった。
フリーラジカル重合を、1.31kgの0.25重量%過酸化水素水溶液、3.00kgの30重量%ペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液、及び0.98kgの1重量%アスコルビン酸水溶液(それぞれモノマー溶液1t当たりを基準とする)を加えることによって開始した。これらの過酸化物をモノマー溶液に加えた。モノマー溶液の温度は、供給時に26℃であった。
成分(モノマー溶液及びアスコルビン酸水溶液)を、6.3m3の容量を有する連続ニーダー反応器(LIST AG、アリスドルフ、スイス)に連続的に計量供給した。
架橋剤の添加点と過酸化物の添加点の間で、モノマー溶液を窒素で不活性化させた。
重合反応器内の滞留時間の約50%の後、粉砕及びふるい分けによる製造プロセスから得られた微粉(1270kg/時)の反応器への計量添加を更に行った。反応器内での反応混合物の滞留時間は15分であった。
得られたポリマーゲルをベルト乾燥機上に置いた。ベルト乾燥機上で、ポリマーゲルの周辺に空気/ガス混合物を連続的に流し、ポリマーゲルを乾燥させた。
乾燥ポリマーゲルを粉砕し、150～850μmの粒径画分にふるい分けした。
例2(本発明)
容器Bへの供給ラインが容器Bの頭部で終わっていたことを除いて、例1を繰り返した。
容器Bへの供給ラインが容器Bの頭部で終わっていたことを除いて、例1を繰り返した。
数か月の運転後、容器Bの底部に付着物(沈殿したポリマーアクリル酸)はなかった。
例3(比較)
容器Bが平底(r1=∞)を有しており、容器Bへの供給ラインが容器Bの頭部で終わっていたことを除いて、例1を繰り返した。
容器Bが平底(r1=∞)を有しており、容器Bへの供給ラインが容器Bの頭部で終わっていたことを除いて、例1を繰り返した。
数か月の運転後、容器Bの底部には付着物(沈殿したポリマーアクリル酸)があった。
Claims (15)
- 超吸収性ポリマー粒子を製造する方法であって、
a)部分的に中和されたアクリル酸、
b)少なくとも1種の架橋剤、及び
c)少なくとも1種の開始剤
を含むモノマー溶液を重合させるステップ、
得られたポリマーゲルを乾燥させるステップ、
任意選択で、得られた乾燥ポリマーゲルを粉砕及び分類するステップ、並びに
任意選択で、得られたポリマー粒子を熱的に後架橋し、冷却するステップ
を含み、
部分的に中和されたアクリル酸が、アクリル酸と、塩基の水溶液と、任意選択で水との連続混合によって形成され、
部分的に中和されたアクリル酸を調製する装置が、環状ライン(R)、容器(B)、熱交換器(W)、及びポンプ(P)を含み、
容器(B)が、直径dを有する円筒形状及び皿形底部を有し、
皿形底部が、0.8～1.2dの直径r1を有する皿及び0.06～0.17dの直径r2を有するトロイダル形状のナックルを有する、方法。 - 容器(B)の円筒部分の直径dが1～5mである、請求項1に記載の方法。
- 容器(B)の内部体積が10～50m3である、請求項1又は2に記載の方法。
- 容器(B)の充填レベルが10～80%であり、充填レベルが、容器(B)内の部分的に中和されたアクリル酸の体積と容器(B)の内部体積との比である、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 容器(B)内の部分的に中和されたアクリル酸の滞留時間が10～80分であり、滞留時間が、容器(B)内の部分的に中和されたアクリル酸の体積と部分的に中和されたアクリル酸を調製する装置への1分当たりの供給量との比である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 容器(B)への供給ラインが、容器(B)の内側で、部分的に中和されたアクリル酸の液面下で終わる、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
- 容器(B)への供給ラインが、容器(B)の底部の1.5m未満上で終わる、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 容器(B)の出口が容器(B)の底部の中央にあり、容器(B)の底部の中央から容器(B)への供給ラインの中央までの水平距離が0.50～1.50mである、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 容器(B)への供給ラインが、円筒形状を有し、0.1～0.5mの直径を有する、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 塩基が、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸水素カリウム、及び/又は炭酸カリウムである、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
- 部分的に中和されたアクリル酸の中和度が40～85mol%である、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 部分的に中和されたアクリル酸の固形分含有量が20～60重量%である、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 部分的に中和されたアクリル酸の温度が20～70℃である、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 容器(B)から排出される部分的に中和されたアクリル酸の量を基準として、75～98%の部分的に中和されたアクリル酸が、環状ライン(R)を通じて再循環される、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 請求項1から14のいずれか一項に記載の方法によって調製された超吸収性ポリマー粒子を含む、衛生物品。
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