JP3688418B2 - Water-absorbing agent and sanitary material - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、紙オムツ(使い捨てオムツ)や生理用ナプキン、いわゆる失禁パット等の衛生材料に好適に用いられる、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを混合させてなる吸水剤並びに上記吸水剤を含む衛生材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、紙オムツや生理用ナプキン、いわゆる失禁パット等の衛生材料には、その構成材として、体液を吸収させることを目的とする吸水性樹脂を含有する吸水剤が幅広く利用されている。
【0003】
上記の吸水性樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸部分中和物架橋体、澱粉−アクリル酸グラフト重合体の加水分解物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、アクリロニトリル共重合体若しくはアクリルアミド共重合体の加水分解物又はこれらの架橋体、及びカチオン性モノマーの架橋体等が知られている。
【0004】
上記の吸水性樹脂が備えるべき特性としては、体液等の水性液体に接した際の優れた吸水量や吸収速度、通液性、膨潤ゲルのゲル強度、水性液体を含んだ基材から水を吸い上げる吸引力等が挙げられる。しかしながら、これらの諸特性間の関係は必ずしも正の相関関係を示さず、例えば、吸収倍率の高いものほど通液性、ゲル強度及び吸収速度等の物性は低下してしまう。
【0005】
このような、吸水性樹脂の吸水諸特性をバランス良く改良する方法として吸水性樹脂の表面近傍を架橋する技術が知られており、これまでに様々な方法が開示されている。
【0006】
例えば、架橋剤として、多価アルコールを用いる方法(特開昭58−180233号公報、特開昭61−16903号公報)、多価グリシジル化合物、多価アジリジン化合物、多価アミン化合物、多価イソシアネート化合物を用いる方法(特開昭59−189103号公報)、グリオキシサールを用いる方法(特開昭52−117393号公報)、多価金属を用いる方法(特開昭51−136588号公報、特開昭61−257235号公報、特開昭62−7745号公報)、シランカップリング剤を用いる方法(特開昭61−211305号公報、特開昭61−252212号公報、特開昭61−264006号公報)、アルキレンカーボネートを用いる方法(独国特許第4020780号公報)等が知られている。また、架橋反応時に、不活性無機粉末を存在させる方法(特開昭60−163956号公報、特開昭60−255814号公報)、二価アルコールを存在させる方法(特開平1−292004号公報)、水とエーテル化合物とを存在させる方法(特開平2−153903号公報)、一価アルコールのアルキレンオキサイド付加物、有機酸塩、ラクタム等を存在させる方法(欧州特許第555692号公報)も知られている。
【0007】
また、一般的に、吸水性樹脂は、150μm以下の粒径を有する粉末(微粉末)の含有量が少ない程好ましい。かかる微粉末は、おむつ等の吸収物品中で目詰まりし、通液性が低下する要因となる。また、取り扱い時の粉塵としてのロスや塵肺の問題に加え、表面架橋を施したとしても、加圧下での吸収倍率等の諸物性が向上し難いという問題点を有している。このため、微粉末の少ない吸水性樹脂が切望されている。
【0008】
従来、微粉末の少ない吸水性樹脂の製造方法としては、(1) 重合や粉砕の度合いを調節することにより粒度を調節する方法、および、(2) 発生した微粉末を、篩や気流等により分級、除去する方法(米国特許第4973632号公報)が知られている。
【0009】
しかしながら、上記(1) の方法でも、製造工程中に、十数%〜数十%といった多量の微粉末が発生する。従って、(2) の方法で、発生した微粉末を更に廃棄することは、収率を大きく低下させることになると共に、廃棄コストの面からも不利となる。
【0010】
そこで、吸水性樹脂の製造工程で必然的に発生してしまう微粉末を造粒ないし再生することで上記の問題を解決しようとする提案、さらには、造粒によって一次粒子に比べて表面積を相対的に大きくすることで高吸収速度を達成しようとする提案が種々なされている。
【0011】
例えば、造粒以外の手法として、欧州特許第0463388A号、米国特許第4950692号公報、米国特許第4970267号公報、欧州特許第0417761A号、欧州特許第0496594A号では、微粉末に水や含水ゲルを混合することにより上記微粉末をゲル化した後、得られたゲル化物を粉砕後、乾燥させることで大きな粒子に再生する方法が提案されている。また、欧州特許第0644224号公報では、不溶性無機微粉末の存在下、吸水性樹脂に水溶性ないし水分散性高分子化合物を含む水性液を造粒物の含水率が30重量%〜70重量%となるように添加することで造粒する方法が提案されている。さらに、米国特許第5002986号公報、欧州特許第0318989B号、米国特許第5248709号公報、米国特許第4123397号公報、米国特許第4734478号公報、欧州特許第0629411号公報、米国特許第5369148号公報では、約150μm〜数十μmの微粉末を、単独ないし大きな粒子との混合物として用いると共に、これら粉末に対して数%〜二十数%程度の水性液等をバインダとして用いて粉末造粒することにより、上記微粉末の平均粒径を、数百μmにまで大きくする方法が提案されている。
【0012】
一般的に、吸水性樹脂のバインダとしては、効率や安全性、製造コスト等の面から、水ないし水性液が好適である。そこで、上述した各方法においても、微粉末に、バインダ的役割を果たす水性液を添加する方法が殆どである。
【0013】
しかしながら、吸水性樹脂、特に、微粉末状の吸水性樹脂は、その表面積が大きいため、吸収速度が速く、水性液を均一に添加することは困難である。また、水性液の混合助剤としての不溶性無機微粉末等の使用は、一般に、コストの問題のみならず、粉塵の発生、造粒強度や諸物性を低下させるという問題点を有している。
【0014】
そこで、微粉末を造粒する場合に、水を均一に添加することができる混合機として、例えば、低速パドル型混合機(欧州特許第0644224号公報)、高速攪拌型ミキサ(米国特許第5002986号公報、米国特許第4734478号公報)、特定の噴霧連続造粒機(米国特許第5360148号公報)、流動床(欧州特許第05342899号公報)等が提案されている。さらに、造粒以外の手法には、微粉末の再循環用の混合機として、ナウタ(Nauta)混合機(米国特許第4950692号公報)や特定の剪断混合機(欧州特許第0417761号公報)等が提案されている。そして、これら混合機のなかでも、上記高速攪拌型ミキサは、生産性が高い等の理由から、吸水性樹脂の製造方法において、造粒以外にも、前記した表面近傍の架橋(米国特許第5140076号公報)等にも広く使用されている。
【0015】
例えば、本願発明者等は、前記架橋剤や架橋剤を含む処理液等の水性液を吸水性樹脂の表面に効率良く混合することにより吸水剤を製造する方法として、既に、米国特許第5140076号公報(特開平4−214734号公報)において、特定基材からなる内面を有する高速攪拌型ミキサを用いて、吸水性樹脂と架橋剤との混合を行い、次いで、この混合物を加熱することにより表面架橋剤を反応させる方法を提案した。さらに、本願発明者等は、このような方法によって、吸水諸性能のバランス、特に加圧下での吸収倍率を改良した吸水性樹脂を得ている。
【0016】
上記米国特許第5140076号公報(特開平4−214734号公報)に開示された従来の混合機は、図21に示すように、特定基材からなる内面を有する固定円筒101中の回転軸102の周りに複数の攪拌翼103…を備えた連続押出式混合機100である。該連続押出式混合機100は、吸水性樹脂粒子を樹脂供給口104から供給すると共に、液体注入口105から架橋剤を供給し、攪拌翼103の回転による押し出し流れによって、排出口106から混合物を取り出すようになっている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の連続押出式混合機を使用して、吸水性樹脂粒子の表面架橋を行っても、吸水性樹脂の搬送工程や、ユーザ側での、例えばおむつ等の最終製品への加工工程等で、表面架橋部分あるいは造粒部分が欠損または破壊されてしまうためか、最終製品中において期待通りの優れた吸水特性を維持できていないという問題点が見出された。また、この問題点は、高加圧下での吸収倍率が高い値を示す吸水性樹脂程、顕著に現れることも見出された。
【0018】
さらに、微粉末の造粒や再生によって、吸収速度の低下や、不純物である水可溶成分の増加や、高加圧下での吸収倍率の低下等の物性低下が見られる場合があることも見い出された。また、上記造粒による物性低下の問題は、前記した造粒破壊を避けるため、バインダである水性液を増加させることで造粒強度を向上させる際に、特に顕著であることも見い出された。
【0019】
そして、上記各問題の要因としては、従来の混合機では、吸水性樹脂と架橋剤や水性液との混合が未だ満足いくものではなかったということが挙げられる。
【0020】
例えば、従来造粒に用いられてきた流動床(欧州特許第05342899号公報)や高速攪拌型ミキサ(米国特許第5140076号公報)では水性液の添加量が数%からせいぜい30%と少量であり、60%を越えると、連続的で安定な混合が極めて困難であった。
【0021】
さらに、本願発明者等の検討によれば、従来の混合機は、水性液の添加量が10%を越えると、吸水性樹脂と水性液との混合が極端に不均一になり、その結果、造粒強度向上のための水性液の添加量に限界があるばかりか、不均一な水性液の添加によって、物性低下や造粒破壊が起こっていたことが見い出された。特に、吸水性樹脂の製造に従来使用されてきた高速攪拌型ミキサでは、少量の水性液では高い生産性を示すが、多量の水性液の添加は殆ど不可能であった。
【0022】
また、本願発明者等の検討によれば、造粒以外に用いられていた剪断混合機(欧州特許第0417761号公報)やナウタ混合機等、大きな混練力を有する混合機では、水性液の添加は比較的行い易いものの、水性液添加後の混合物は粒子状の造粒物にはならず、一体化した巨大なゲルの塊が得られるだけであり、しかも、その剪断力のため、吸水性樹脂自体が劣化することが見い出された。さらに、吸水性樹脂の含水ゲルをあまり大きな力で混練ないし粉砕すると、該含水ゲルは、凝集体ではなく、練りつぶされたような表面積の小さなゲルとなるため、表面積の大きな微粉末を原料としても、かえって吸収速度が低下する場合があることが見い出された。また、造粒以外の手法での一体化した巨大なゲルの塊を粉砕する工程(米国特許第4950692号公報)も吸水性樹脂自身の劣化を引き起こし易いことも見い出された。
【0023】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、加圧下において高い吸収倍率を示し、かつ製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等を行った後にもその優れた吸水性能を維持し、最終製品中において、その使用方法を選ばず、常に優れた特性を発揮することのできる吸水剤並びに上記吸水剤を含む衛生材料を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本願発明者等は、上記目的を達成すべく、吸水剤及びその製造方法並びにその製造装置並びに衛生材料について鋭意検討した。その結果、本願発明者等は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させて得られる吸水剤が以下の構成を満たすように製造することで、常に優れた特性を発揮することのできる吸水剤を提供することができることを見い出して本発明を完成させるに至った。
【0025】
即ち、請求項1記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、アクリル酸及び/又はその塩を主成分とする親水性単量体を重合・架橋することにより得られ、カルボキシル基を有し、ヒドロゲルを形成する吸水性樹脂粒子と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させて得られる吸水剤であって、上記吸水剤5gを70mm×100mmの袋に密封し、その上から重量4kgのローラを10往復させることにより上記吸水剤に衝撃力(A)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をQ、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をPとすると、
P≧20(g/g)
であり、かつ、
Q/P≧0.85
であることを特徴としている。
【0026】
請求項2記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、請求項1記載の吸水剤において、P≧25(g/g)であることを特徴としている。
【0027】
請求項3記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、請求項1記載の吸水剤において、Q/P≧0.9であることを特徴としている。
【0028】
請求項4記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、請求項1記載の吸水剤において、Q/P≧0.95であることを特徴としている。
【0029】
請求項5記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、アクリル酸及び/又はその塩を主成分とする親水性単量体を重合・架橋することにより得られ、カルボキシル基を有し、ヒドロゲルを形成する吸水性樹脂粒子と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させて得られる吸水剤であって、上記吸水剤30.0gをガラスビーズ10.0gと共に、所定の大きさを有する容器に入れて100V/60Hzで振動速度回転数750c.p.m の振動を30分間与えて上記吸水剤同士を衝突させることにより衝撃力(B)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をY、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をXとすると、
X≧20(g/g)
であり、かつ、
Y/X≧0.90
であることを特徴としている。
【0030】
請求項6記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、請求項5記載の吸水剤において、X≧25(g/g)であることを特徴としている。
【0031】
請求項7記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、請求項5記載の吸水剤において、Y/X≧0.92であることを特徴としている。
【0032】
請求項8記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、請求項5記載の吸水剤において、Y/X≧0.95であることを特徴としている。
【0033】
請求項9記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、請求項1〜8の何れか1項に記載の吸水剤において、上記架橋剤が、多価アルコール化合物、エポキシ化合物、多価アミン化合物およびそれらの塩、アルキレンカーボネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物であることを特徴としている。
【0034】
本発明の吸水剤は、優れた吸収性能を持ち、かつ機械的ストレスに強いものである。従って、製造プラントにおける搬送や、ユーザにおける加工等で加わる機械的ストレスを受けてもその吸水特性を殆ど低下させず、最終製品中においてその優れた吸収性能を維持する吸水剤を提供することができる。上記各吸水剤は、これらをユーザにおいて最終製品の吸収性物品に加工した後も、その優れた吸収特性を維持できるので、各種の吸収性物品、特に、加圧下における吸収特性を重視される紙オムツや生理用ナプキン、失禁パット等の吸収体を含む衛生材料等の吸収性物品に好適である。
【0035】
請求項10記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、請求項1〜9の何れか1項に記載の吸水剤において、上記吸水性樹脂粒子を、固定円筒の内部における回転軸の周りに、上記吸水性樹脂粒子に押し出し推力を与える少なくとも一種の攪拌部材を設けた攪拌型の連続押出式混合機における第一領域に供給し、上記吸水性樹脂粒子を、上記第一領域で分散させた後、該第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さい第二領域に押し出し、該第二領域で上記吸水性樹脂粒子と、該吸水性樹脂粒子が有するカルボキシル基と反応する架橋剤とを混合させてなることを特徴としている。
【0036】
上記の構成によれば、上記吸水性樹脂粒子と、該吸水性樹脂粒子が有するカルボキシル基と反応する架橋剤との混合、反応が効率よく行われ、しかも均一混合を確保することができる。従って、上記の構成によれば、加圧下において高い吸収倍率を示し、かつ製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等を行った後にもその優れた吸水性能を維持し、最終製品中において、その使用方法を選ばず、常に優れた特性を発揮することのできる吸水剤を製造することができる。
【0037】
請求項11記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、平均粒径子径200μm〜800μmの吸水性樹脂造粒物を表面架橋して得られる吸水剤であって、50g/cm2 の加圧下での吸収倍率が20g/g以上であり、吸収速度が25秒以下であり、かつ、造粒破壊率が10重量%以下であることを特徴としている。
【0038】
請求項12記載の発明の吸水剤は、上記の課題を解決するために、請求項11記載の吸水剤において、上記吸水性樹脂造粒物は、平均粒径10μm〜150μmの吸水性樹脂100重量部に水性液70重量部〜400重量部を混合して平均粒径0.3mm〜10mmの含水ゲル状造粒物を得た後、該含水ゲル状造粒物を、粉砕しない条件下、110℃〜300℃で収縮乾燥し、分級してなり、当該吸水剤は、この吸水性樹脂造粒物を表面架橋してなることを特徴としている。
【0039】
上記の各構成によれば、従来の造粒方法ではそれぞれ相反する特性であり、同時には満足し得ない物性であった高加圧下での吸収倍率、造粒強度、吸収速度の3つの物性を同時に満足することができる吸水剤を提供することができる。
【0040】
請求項13記載の発明の衛生材料は、上記の課題を解決するために、請求項1〜12の何れか1項に記載の吸水剤を含むことを特徴としている。
【0041】
上記各吸水剤は、吸収性物品に加工した後も、その優れた吸収特性を維持できるので、特に、加圧下における吸収特性を重視される紙オムツや生理用ナプキン、失禁パット等の吸収体を含む衛生材料に好適である。
【0042】
以下に本発明について詳細に説明する。
本願発明者等は、各種の表面架橋した吸水剤の物性値Q/Pあるいは物性値Y/Xを測定することにより、加圧下において特定値以上の吸収倍率を有する多種の吸水剤においても該物性値Q/Pや物性値Y/Xが異なることを発見した。
【0043】
そして、鋭意検討の結果、本願発明者等は、表面架橋された吸水剤においての物性値Q/Pおよび物性値Y/Xは、加圧下での吸収倍率の値によらず、表面架橋の深さ、架橋の密度、架橋の均一性、表面の壊れ易さ等によって変化することを見出した。そして、その結果、本願発明者等は、吸水性樹脂の表面近傍を架橋する工程において、該物性値Q/Pあるいは物性値Y/Xが下記に示した特定の数値以上となるように製造することで、優れた吸収性能を持ち、かつ機械的ストレスに強い吸水剤が得られることを見出した。
【0044】
即ち、本発明の吸水剤は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させて得られる吸水剤であって、上記吸水剤に所定の荷重を加えることにより衝撃力(A)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をQ、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をPとするとき、
P≧20(g/g)
であり、かつ、
Q/P≧0.85
である。
【0045】
また、本発明の吸水剤は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させて得られる吸水剤であって、上記吸水剤に、所定の振動を与えることにより衝撃力(B)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をY、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をXとするとき、
X≧20(g/g)
であり、かつ、
Y/X≧0.90
である。
【0046】
ここで、本発明における衝撃力(A)を与えた前後の、加圧下での吸収倍率の商Q/Pは、吸水剤、つまり、表面架橋が施された吸水性樹脂の架橋表面の機械的ストレスに対する強さを表す物性値である。同様に、本発明における衝撃力(B)を与えた前後の、加圧下での吸収倍率の商Y/Xもまた、吸水剤である表面架橋後の吸水性樹脂の架橋表面の機械的ストレスに対する強さを表す物性値である。
【0047】
但し、上記衝撃力(A)を与えたときの吸水剤の表面架橋にかかる機械的ストレスと、衝撃力(B)を与えたときの吸水剤の表面架橋にかかる機械的ストレスとでは、そのストレスの程度に差がある。つまり、衝撃力(A)を与えたときの吸水剤の表面架橋にかかる機械的ストレスの方が、衝撃力(B)を与えたときの吸水剤の表面架橋にかかる機械的ストレスよりも強い。
【0048】
本発明において、吸水剤に加えられる衝撃力(A)は、反応物である吸水剤5gを70mm×100mmの袋に密封し、その上から重量4kgのローラにて10往復させたものであることが好ましい。
【0049】
上記衝撃力(A)の与え方について、以下に具体的に説明する。
まず、図11に示すように、吸水剤(図示せず)5.0gを70mm×100mm、厚み0.04mmのチャック付きポリ袋35に入れ、該チャック付きポリ袋35の内部空気を抜いた後、チャックする。その後、上記吸水剤を上記チャック付きポリ袋35全体に均一に広げ、その上から直径85mm、長さ200mm、重量4kgのローラ36を20回(10往復)転がすことにより、チャック付きポリ袋35内の吸水剤に衝撃力を与える。以上のように、上記吸水剤に所定の荷重を加えることにより、上記吸水剤に加えられた衝撃力を、衝撃力(A)とする。チャック付きポリ袋35としては、例えば株式会社生産日本社製「ユニパック(登録商標)C−4」が好ましく用いられる。
【0050】
また、本発明において、吸水剤に加えられる衝撃力(B)は、反応物である吸水剤30.0gを、玉径約6mmのガラスビーズ10.0gと共に内容積225gの容器41(図12および図13参照)に入れ、図13(a)に示すように、上記容器41の縦中心線と鉛直線とのなす角度が、鉛直線の左右各々に12.5°であり、図13(b)に示すように、上記容器41の水平方向への移動が、上記容器41の静止位置を基準として前後に各々8mmであり、振動速度回転数が750c.p.m となるように、楕円状の振動を一定時間与えたものであることが好ましい。
【0051】
上記衝撃力(B)の与え方について、以下に具体的に説明する。
上記吸水剤に衝撃力(B)を与える際に用いられる上記容器41としては、図12に示すように、高さ約10.8cm、直径約6.2cm、内容積225gの透明なガラス製の容器本体41cに、内蓋41bおよび外蓋41aが設けられた容器が用いられる。このような容器としては、例えば、山村硝子株式会社製の所謂マヨネーズ瓶(商品名:A−29)が好適に用いられる。
【0052】
また、上記ガラスビーズとしては、約5.9mm〜6.4mmの玉径に揃えられた玉径約6mmの精密分留充填用ソーダ石灰ガラス製のガラスビースが好適である。上記ガラスビーズ10.0gは、該ガラスビーズ31個〜33個に相当する。
【0053】
上記吸水剤に衝撃力(B)を与える際には、上記吸水剤30.0gを上記ガラスビーズ10.0gと共に上記容器41の容器本体41cに入れて内蓋41bおよび外蓋41aを閉める。そして、この容器41を、図14に示す分散機(株式会社東洋精機製作所製、No488試験用分散機)42に、該分散機42に備えられた上クランプ43および下クランプ44で挟んで固定し、100V/60Hzで振動速度回転数750c.p.m の振動を30分間与える。これにより、上記分散機42に固定された容器41は、上記分散機42における上クランプ43および下クランプ44の取付け面45に対して左右に各々12.5°(合計25°)傾斜運動すると同時に、前後に各々8mm(合計16mm)振動することにより、容器41内部の吸水剤に衝撃力を与える。
【0054】
この場合の上記容器41の振動の様子を図15を用いて以下に説明する。上記容器41の振動による容器41の軌跡は、クランプ46(上クランプ43、下クランプ44)に、重力に対して垂直となるように固定された棒47の任意の位置における鉛直線の軌跡によって容易に確認することができる。上記クランプ46に固定された棒47の任意の位置における鉛直線は、棒47が、その静止状態から、左右に各々12.5°傾斜すると同時に、前後に各々8mm移動することにより、本図に示すような楕円状の軌跡を描く。つまり、容器41は、図15に示すような楕円状の振動を受ける。これにより、容器41内の吸水剤は、該吸水剤と共に容器41内に封入されたガラスビーズによって攪拌されると共に、上記吸水剤同士、或いは上記吸水剤とガラスビーズ、或いは上記吸水剤と容器41内壁とが、上記振動に即した強さで衝突することにより、衝撃を受ける。以上のように、上記吸水剤に所定の振動を与えることにより、上記吸水剤に加えられた衝撃力を、衝撃力(B)とする。
【0055】
上記衝撃力(A)・(B)は、製造工程中に吸水性樹脂が受ける衝撃力を代表するものとして、経験的に定められた力である。尚、加圧下での吸収倍率の測定方法については後述の実施例において詳述する。
【0056】
表面処理された吸水剤の評価としては加圧下での吸収倍率の評価が一般的である。しかし、加圧下での吸収倍率だけの評価では、加圧下における吸水剤の吸水特性は評価できるが、表面架橋の深さ、架橋の均一さ及び表面の壊れ易さ等は評価できない。このため、上記加圧下での吸収倍率だけの評価では、表面架橋された吸水剤を製造したり、該吸水剤を用いて吸収性物品を生産する際に、表面処理後の各工程で発生する機械的ストレスによって低下する吸水特性を予測することができない。この結果、従来は、最終製品中において、期待された特性が得られないことがあった。
【0057】
しかし、本発明では、吸水性樹脂粒子の耐衝撃試験として、上記の物性値Q/Pあるいは物性値Y/Xを測定することにより、表面架橋された吸水剤の機械的ストレスに対する強さを評価、予測することができるようになった。上記物性値Q/Pおよび物性値Y/Xは、サンプル量等に応じて、何れか一方のみを測定してもよいし、両方共に測定してもよい。
【0058】
そして、本願発明者等は、物性値Q/Pが下記の条件を満たすように形成した吸水剤が製造プラントにおける搬送や、ユーザにおける加工等で加わる機械的ストレスを受けてもその吸水特性を殆ど低下させず、最終製品中においてその優れた吸収性能を維持する吸水剤であることを見出した。
【0059】
即ち、本発明の吸水剤においては、物性値Q/Pが0.85以上になることが好ましく、0.90以上がさらに好ましく、0.95以上が吸収性物品中で該吸水剤の優れた吸収性能を維持するのに最も好ましい。
【0060】
また、本発明の吸水剤においては、物性値Y/Xが0.90以上になることが好ましく、0.92以上がさらに好ましく、0.95以上が吸収性物品中で該吸水剤の優れた吸収性能を維持するのに最も好ましい。
【0061】
本発明においては、衝撃力(A)あるいは衝撃力(B)を与える前の吸収剤の50g/cm2 における加圧下吸収倍率PあるいはXは、20g/g以上であることが必要であり、25g/g以上であることが好ましく、30g/g以上であることが最も好ましい。
【0062】
また、上記表面架橋前の吸水性樹脂の生理食塩水に対する吸収倍率は、40g/g以上であることが好ましく、45g/g以上であることがさらに好ましい。
【0063】
次に、上記吸水剤の製造方法及びその製造装置について説明する。
【0064】
本発明の吸水剤の製造に際して使用される吸水性樹脂は、カルボキシル基を有するものであれば特に制限はしないが、典型的にはアクリル酸及び/又はその塩(中和物)を主成分とする親水性単量体を重合・架橋することにより得られ、イオン交換水中において50倍から1000倍という多量の水を吸収し、ヒドロゲルを形成する従来公知の樹脂である。また、上記吸水性樹脂としては、該吸水性樹脂中の未架橋の水可溶成分が25重量%以下、好ましくは15重量%以下、さらに好ましくは10重量%以下のものが用いられる。
【0065】
上記アクリル酸塩としては、アクリル酸のアルカリ金属塩、アンモニウム塩及びアミン塩等を例示することができる。上記吸水性樹脂は、その構成単位としてアクリル酸10モル%〜40モル%およびアクリル酸塩90モル%〜60モル%(但し、両者の合計量は100モル%とする)の範囲にあるものが好ましい。
【0066】
アクリル酸及び/又はその塩を主成分とする親水性単量体を重合して吸水性樹脂を得るに際しては、必要に応じて、これらアクリル酸又はその塩に併用して、アクリル酸以外の単量体を含有していてもよい。
【0067】
アクリル酸以外の単量体としては、特に限定されるものではないが、具体的には、例えば、メタクリル酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、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等のアニオン性不飽和単量体及びその塩;アクリルアミド、メタアクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、N−アクリロイルピペリジン、N−アクリロイルピロリジン等のノニオン性の親水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−ジエチルアミノエチル(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、及びこれらの四級塩等のカチオン性不飽和単量体等が挙げられる。これら単量体は、単独で用いてもよく、適宜2種類以上を混合して用いてもよい。
【0068】
本発明において、アクリル酸以外の単量体を用いる場合には、該アクリル酸以外の単量体は、主成分として用いるアクリル酸及びその塩との合計量に対して、30モル%以下、好ましくは10モル%以下の割合で用いることが好ましい。上記アクリル酸以外の単量体を上記の割合で用いることにより、得られる吸水性樹脂の吸水特性がより一層向上すると共に、吸水性樹脂をより一層安価に得ることができる。
【0069】
本発明に用いられる吸水性樹脂を得るために上述のアクリル酸又はその塩を主成分とする親水性単量体を重合するに際しては、バルク重合や沈殿重合を行うことが可能であるが、性能面や重合の制御の容易さから、上記親水性単量体を水溶液とすることによる水溶液重合又は逆相懸濁重合を行うことが好ましい。
【0070】
尚、上記親水性単量体を水溶液とする場合の該水溶液(以下、単量体水溶液と称する)中の単量体の濃度は、特に限定されるものではないが、10重量%〜70重量%の範囲内が好ましく、20重量%〜40重量%の範囲内がさらに好ましい。また、上記水溶液重合又は逆相懸濁重合を行う際には、水以外の溶媒を必要に応じて併用してもよく、併用して用いられる溶媒の種類は、特に限定されるものではない。
【0071】
上記の重合を開始させる際には、例えば過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、t−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化水素、2,2’−アゾビス(2−アミノジプロパン)二塩酸塩等のラジカル重合開始剤を用いることができる。
【0072】
さらに、これら重合開始剤の分解を促進する還元剤を併用し、両者を組み合わせることによりレドックス系開始剤とすることもできる。上記の還元剤としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の(重)亜硫酸(塩)、L−アスコルビン酸(塩)、第一鉄塩等の還元性金属(塩)、アミン類等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【0073】
これら重合開始剤の使用量は、通常0.001モル%〜2モル%、好ましくは0.01モル%〜0.05モル%である。これら重合開始剤の使用量が0.001モル%未満の場合には、未反応の単量体が多くなり、従って、得られる吸水性樹脂中の残存単量体量が増加するので好ましくない。一方、これら重合開始剤の使用量が2モル%を超える場合には、得られる吸水性樹脂中の水可溶成分量が増加するので好ましくない。
【0074】
また、重合開始剤を用いる代わりに、反応系に放射線、電子線、紫外線等の活性エネルギー線を照射することにより重合反応の開始を行ってもよい。尚、上記重合反応における反応温度は、特に限定されるものではないが、20℃〜90℃の範囲内が好ましい。また、反応時間も特に限定されるものではなく、親水性単量体や重合開始剤の種類、反応温度等に応じて適宜設定すればよい。
【0075】
本発明において用いられる吸水性樹脂としては、架橋剤を使用しない自己架橋型のものであってもよいが、一分子中に、2個以上の重合性不飽和基や、2個以上の反応性基を有する内部架橋剤を共重合又は反応させたものがさらに好ましい。
【0076】
これら内部架橋剤の具体例としては、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(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、トリメチルロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリアリルアミン、ポリ(メタ)アリロキシアルカン、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ポリエチレンイミン、グリシジル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
【0077】
これら内部架橋剤は、単独で用いてもよく、適宜2種類以上を混合して用いてもよい。また、これら内部架橋剤は、反応系に一括添加してもよく、分割添加してもよい。2種類以上の内部架橋剤を使用する場合には、得られる吸水性樹脂の吸水特性等を考慮して、2個以上の重合性不飽和基を有する化合物を必須に用いることが好ましい。これら内部架橋剤の使用量は、前記親水性単量体に対して、0.005モル%〜2モル%の範囲内であることが好ましく、0.01モル%〜1モル%の範囲内とすることがさらに好ましい。上記内部架橋剤の使用量が0.005モル%よりも少ない場合、並びに、2モル%よりも多い場合には、所望の吸水特性を備えた吸水性樹脂が得られない虞れがある。
【0078】
上記内部架橋剤を用いて架橋構造を吸水性樹脂内部に導入する場合には、上記内部架橋剤を、上記親水性単量体の重合時あるいは重合後、または重合、中和後に反応系に添加するようにすればよい。
【0079】
尚、上記重合に際しては、反応系に、炭酸(水素)塩、二酸化炭素、アゾ化合物、不活性有機溶媒等の各種発泡剤;澱粉・セルロース、澱粉・セルロースの誘導体、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;各種界面活性剤;次亜燐酸(塩)等の連鎖移動剤を添加してもよい。
【0080】
上記重合反応により得られた重合体がゲル状である場合には、該ゲル状重合体は、乾燥され、必要により粉砕することで、平均粒径が10μm〜1000μm、好ましくは50μm〜800μmであり、水性液がカルボキシル基と反応し得る架橋剤を含む場合には、好ましくは75μmを越えて600μm以下、特に好ましくは150μmを越えて500μm以下に調整される。このようにして得られた上記吸水性樹脂の粒子形状は、特に限定されるものではないが、粉砕工程を経て得られた不定形破砕状である方が、本発明の効果が特に顕著になり、好ましい。
【0081】
上記の方法により得られた吸水性樹脂は、生理食塩水に対する吸収倍率が40g/g以上、さらには45g/g以上という高い値を示すものを用いることが、水性液を混合する上で、本発明の効果を顕著に表すので好ましいが、勿論、上記吸収倍率は目的に応じて適宜調整される。本発明は、従来、水性液の均一な添加が困難であった45g/g以上の高吸収倍率を示す吸水性樹脂に対して好適に用いることができる。
【0082】
本発明では、上記の重合で得られたカルボキシル基を有する吸水性樹脂と水性液とを特定の連続押出式混合機で混合する。上記水性液としては、水;若しくは、塩類、界面活性剤、消臭剤、抗菌剤、水溶性高分子等の水溶性化合物を溶解した水または親水性有機溶媒等でもよいが、本発明の吸水剤を得るためには、カルボキシル基と反応し得る架橋剤又は該架橋剤を含む処理液であることが必要となる。つまり、本発明にかかる吸水剤は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させることによって得ることができる。
【0083】
このような架橋剤としては、カルボキシル基と反応し得る、通常、該用途に用いられている公知の表面架橋剤が好適である。上記の表面架橋剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、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、ポ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、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、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、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサノール、トリメチロールプロパン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキシプロピレン、オキシエチレン−オキシプロピレンブロック共重合体、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール化合物;エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレンジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリシドール等のエポキシ化合物;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン等の多価アミン化合物や、それらの無機塩ないし有機塩(例えば、アジチニウム塩等);2,4−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の多価イソシアネート化合物;1,2−エチレンビスオキサゾリン等の多価オキサゾリン化合物;1,3−ジオキソラン−2−オン、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−エチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,3−ジオキサン−2−オン、4−メチル−1,3−ジオキサン−2−オン、4,6−ジメチル−1,3−ジオキサン−2−オン、1,3−ジオキソパン−2−オン等のアルキレンカーボネート化合物;エピクロロヒドリン、エピブロムヒドリン、α−メチルエピクロロヒドリン等のハロエポキシ化合物、および、その多価アミン付加物(例えばハーキュレス製カイメン;登録商標);亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、ジルコニウム等の水酸化物又は塩化物等の多価金属化合物等が挙げられる。これら表面架橋剤は、単独で用いてもよく、また、2種類以上を適宜混合して用いてもよい。これら表面架橋剤のなかでも、多価アルコール化合物、エポキシ化合物、多価アミン化合物やそれらの塩、アルキレンカーボネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物が好適である。
【0084】
また、上記吸水剤の製造方法において、本願発明者等が以前に特開平6−184320号公報(米国特許第5422405号公報)にて提案したように、カルボキシル基と反応し得る架橋剤が、溶解度パラメータ(SP値)の互いに異なる第一表面架橋剤及び第二表面架橋剤を組み合わせてなる場合には、加圧下吸収倍率がさらに一層優れた吸収剤を得ることができる。尚、上記の溶解度パラメータとは、化合物の極性を表すファクターとして一般に用いられる値である。本発明においては、上記の溶解度パラメータに対して、ポリマーハンドブック第3版(WILEY INTERSCIENCE社発行)527頁〜539頁に記載されている溶媒の溶解度パラメータδ(cal/cm3)1/2の値を適用することとする。また、上記の頁に記載されていない溶媒の溶解度パラメータに関しては、該ポリマーハンドブックの524頁に記載されているSmallの式に、同525頁に記載されているHoyの凝集エネルギー定数を代入して導かれる値を適用することとする。
【0085】
上記の第一表面架橋剤は、カルボキシル基と反応可能な、溶解度パラメータが12.5(cal/cm3)1/2以上の化合物が好ましく、13.0(cal/cm3)1/2以上の化合物がより好ましい。
【0086】
また、上記の第二表面架橋剤は、カルボキシル基と反応可能な、溶解度パラメータが12.5(cal/cm3)1/2未満の化合物が好ましく、9.5(cal/cm3)1/2〜12.0(cal/cm3)1/2の範囲内の化合物がより好ましい。
【0087】
これら架橋剤の使用量は、用いる化合物やそれらの組み合わせ等にもよるが、吸水性樹脂の固形分100重量部に対して、0.001重量部〜10重量部の範囲内が好ましく、0.01重量部〜5重量部の範囲内がより好ましい。
【0088】
上記の架橋剤を用いることにより、吸水性樹脂の表面近傍の架橋密度を内部よりも高くすることができる。また、架橋剤の使用量が10重量部を越える場合には、不経済となるばかりか、吸水剤における最適な架橋構造を形成する上で、架橋剤の量が過剰となるため、好ましくない。さらに、架橋剤の使用量が0.001重量部未満の場合には、吸水剤における加圧下吸収倍率等の性能を向上させる上で、その改良効果が得られ難いため、好ましくない。
【0089】
本発明において、吸水性樹脂と架橋剤とを混合する際には、溶媒として水を用いることが好ましい。水の使用量は、吸水性樹脂の種類や粒径、含水率等にもよるが、吸水性樹脂の固形分100重量部に対して、0を越え、20重量部以下が好ましく、0.5重量部〜10重量部の範囲内がより好ましい。また、表面架橋以外の目的で水性液を添加する場合には、その水の量は通常400重量部以下程度であれば十分均一な混合が可能である。
【0090】
従来、70重量部〜400重量部程度の多量の水を混合するには、造粒以外の手法では、(1) 剪断力を伴う強力な混合機を用いるか、(2) 混合後、得られた一体化したゲルの塊を粉砕する必要があり、また、造粒には、(3) 混合助剤としての不溶性無機微粉末や水溶性高分子、親水性有機溶媒、界面活性剤等を必要とし、これらの方法は、造粒強度や物性の低下を伴う上、コスト的にも好ましくないものであった。これに対し、本発明は、これらの問題が生じないばかりか、従来とは異なり、吸水性樹脂粒子が水性液との混合で直接含水ゲル状造粒物に造粒されるので、物性低下を伴う混合助剤の添加やゲルの粉砕工程等を必要としない。
【0091】
また、吸水性樹脂と架橋剤とを混合する際には、必要に応じて、溶媒として親水性有機溶媒(水性液)を用いてもよい。上記の親水性有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール等の低級アルコール類;アセトン等のケトン類;ジオキサン、テトラヒドロフラン、メトキシ(ポリ)エチレングリコール等のエーテル類;ε−カプロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類等が挙げられる。親水性有機溶媒の使用量は、吸水性樹脂の種類や粒径、含水率等にもよるが、吸水性樹脂の固形分100重量部に対して、20重量部以下が好ましく、0.1重量部〜10重量部の範囲内がより好ましい。また、欧州特許第0668080号公報に示された無機酸、有機酸、ポリアミノ酸を存在させてもよい。
【0092】
本発明において、上記の吸水性樹脂と架橋剤との混合は、吸水剤の製造装置を構成し、吸水剤の製造に供せられる特定の高速攪拌型の連続押出式混合機にて行われる。尚、上記高速攪拌型の連続押出式混合機の構成および該連続押出式混合機を用いた吸水性樹脂と架橋剤との混合については、後に詳述する。
【0093】
そして、上記高速攪拌型の連続押出式混合機にて架橋剤と混合された吸水性樹脂は、さらに、必要に応じて加熱処理が施されることによって、その表面近傍が架橋され、この結果、吸水剤が得られる。この場合、上記吸水性樹脂の表面近傍で架橋剤を反応させるには、架橋剤の反応性、製造装置の簡易性、および生産性を考慮すると、加熱処理を行うことが好ましい。
【0094】
上記吸水性樹脂と架橋剤との混合物を加熱処理する際の処理温度は、用いる架橋剤の種類や目的とする架橋密度等に応じて適宜決定され、特に限定されるものではないが、好ましくは80℃以上であり、さらに好ましくは100℃〜250℃の範囲内であり、特に好ましくは120℃〜210℃の範囲内である。処理温度が80℃未満の場合には、加熱処理に時間がかかるので、生産性の低下を引き起こすのみならず、均一な表面架橋が達成されず、得られる吸水剤の加圧下の吸収特性の低下および架橋剤の残存を招き易い。
【0095】
上記の加熱処理は、通常の乾燥機又は加熱炉を用いて行うことができる。該乾燥機としては、例えば、溝型混合乾燥機、ロータリー乾燥機、デスク乾燥機、流動層乾燥機、気流型乾燥機、及び赤外線乾燥機等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【0096】
次に、本発明において用いられる高速攪拌型の連続押出式混合機の構成を、該連続押出式混合機を用いた吸水性樹脂と架橋剤との混合方法と合わせて、以下に説明する。
【0097】
本発明に係る上記連続押出式混合機は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と、このカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを混合すべく、固定円筒の内部における回転軸の周りに、上記吸水性樹脂に押し出し推力を与える少なくとも一種の攪拌部材が設けられた構成を有している。上記連続押出式混合機において、上記攪拌部材は、上記固定円筒内に供給された吸水性樹脂を分散させる分散領域としての第一領域と、上記第一領域よりも排出側に設けられ、かつ、上記分散領域において分散された吸水性樹脂と上記水性液とを混合する混合領域としての第二領域とを形成するように設けられている。
【0098】
そして、本発明において、上記攪拌部材は、上記分散領域と混合領域とを形成すべく、上記固定円筒内に供給された吸水性樹脂を分散させる第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さい第二領域を排出側に形成するように設けられている。
【0099】
つまり、上記攪拌部材は、その形状や配設密度、配置の仕方、吸水性樹脂押出面と回転軸に垂直な平面とのなす角度(或いは吸水性樹脂押出面と吸水性樹脂押し出し方向である回転軸の軸方向に平行な平面とのなす角度)等を調整することにより、上記固定円筒内部に、吸水性樹脂に対する押し出し推力が異なる領域を形成するようになっている。尚、上記攪拌翼における吸水性樹脂押出面とは、吸水性樹脂に回転軸と平行な押し出し推力を与える面を示す。
【0100】
上記連続押出式混合機において、上記第一領域では、固定円筒内に供給された吸水性樹脂に、連続押出式混合機の内部へと十分な押し出し推力を与え、分散させるようになっている。そして、上記第二領域では、上記第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力を小さくすることで、吸水性樹脂の平均速度を低下させ、上記吸水性樹脂と水性液との混合攪拌時間を十分に確保すると共に、上記第一領域にて分散された吸水性樹脂と、水性液とを素早く均一に混合するようになっている。
【0101】
一方、吸水性樹脂と架橋剤や架橋剤を含む処理液等の水性液との混合に用いられる従来の高速攪拌型の連続押出式混合機は、同一形状の複数の攪拌翼が、等間隔かつその翼面の向きが同一となるように、回転軸の周りに複数配設されたものである。つまり、上記従来の連続押出式混合機(米国特許5140076号公報)は、その内部における押し出し推力が一定であり、吸水性樹脂に水性液を均一に付着、混合させることはできなかった。このため、この従来の連続押出式混合機にて混合して得られる吸水剤は、処理剤による表面架橋が不均一となり、その吸水特性を最終製品中まで保持するという面からは未だ十分なものではなかった。
【0102】
しかし、本発明の連続押出式混合機では、攪拌部材(例えば攪拌翼)が、上記分散領域の排出側に混合領域を有するように設けられているため、吸水性樹脂と水性液との混合が2種以上の攪拌状態を有するように行われる。この結果、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液との混合が効率よく行われ、均一な混合を行うことができる。尚、以下、特に断りのない限り、単に連続押出式混合機と記する場合には、本発明の連続押出式混合機を示す。
【0103】
本発明において、上記押し出し推力の測定方法は特に限定されず、種々の方法を用いることができる。上記押し出し推力の測定方法としては、例えば、(1) 上記各領域における攪拌部材によって生じる風速や流速等を測定する方法、(2) 上記固定円筒断面にかかる圧力を測定する方法、(3) 上記各領域における攪拌部材の吸水性樹脂押出面と回転軸に垂直な平面とのなす角度等から計算によって測定する方法等が挙げられる。
【0104】
上記攪拌部材は、吸水性樹脂の供給側よりも排出側に、吸水性樹脂の供給側よりも押し出し推力が小さくなる領域を有するように設けられてさえいれば、その形状や配置の仕方等は、特に限定されるものではない。
【0105】
上記攪拌部材は、例えばスクリューコンベヤに見られるような、連続した1枚のねじ翼状の攪拌部材(攪拌翼)でもよいし、それぞれ独立して設けられた複数の例えば翼状等の攪拌部材(攪拌翼)でもよい。
【0106】
また、上記複数の攪拌部材は、形状の異なる2種類以上のものであってもよいし、同一形状のものであってもよい。
【0107】
このような連続押出式混合機の構成としては、例えば、前記回転軸の周りに、吸水性樹脂に押し出し推力を与える複数の第一の攪拌部材と、これら第一の攪拌部材の排出側にこれら第一の攪拌部材の配設領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さくなる領域を形成する複数の第二の攪拌部材とが配されている構成が挙げられる。
【0108】
この場合、上記の第一の攪拌部材は板状に形成されていることが、吸水性樹脂に押し出し推力を与える形状として好ましい。さらに、第二の攪拌部材は例えば円柱状に形成されていることが、その配設領域における押し出し推力を上記第一の攪拌部材の配設領域における押し出し推力よりも小さくし、混合攪拌を十分に確保する形状として好ましい。
【0109】
このように、上記第二の攪拌部材が円柱状に形成されている場合には、一般的に押し出し推力は生じない。このため、上記第二の攪拌部材の配設領域において吸水性樹脂が受ける押し出し推力は、上記第一の攪拌部材によって生じた押し出し推力である(但し、この場合は、押し出し推力は次第に小さくなる)。この結果、上記第二の攪拌部材の配設領域では、上記第一の攪拌部材の配設領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さくなり、吸水性樹脂の平均速度が低下するので、上記第二の攪拌部材によって効率的に水性液と混合される。
【0110】
但し、上記第二の攪拌部材が円柱状に形成されている場合、単独では押し出し推力は生じないが、複数配設され、かつ、その配設間隔が十分に狭ければ、その配列の仕方によっては吸水性樹脂排出方向への推力が逆向きの推力よりも大きくなる場合があり、この場合には、吸水性樹脂排出方向への押し出し推力が生じる。
【0111】
つまり、上記第二の攪拌部材は、その配設領域において、上記第一の攪拌部材の配設領域よりも押し出し推力が小さくなるように形成されていればよく、上記連続押出式混合機の構成としては、例えば、回転軸の周りに、吸水性樹脂供給側に設けられて押し出し推力を生じる形状に形成された複数の第一の攪拌部材と、これら第一の攪拌部材よりも排出側に設けられ、かつ、第一の攪拌部材よりも小さい押し出し推力を生じる形状に形成された複数の第二の攪拌部材とが順次配されている構成であってもよい。
【0112】
この場合、上記の第一の攪拌部材および第二の攪拌部材は板状に形成されていることが押し出し推力を生じる形状として好ましい。但し、上記第二の攪拌部材は、第一の攪拌部材よりも押し出し推力が小さくなるように、第一の攪拌部材の面積よりも小さな面積を有する形状に形成されていることが好ましい。
【0113】
また、上記各領域に設けられる攪拌部材の種類は、一種類に限定されない。例えば、上記第二領域に上記第一の攪拌部材と第二の攪拌部材とを混合して設けることにより、その押し出し推力を調整してもよい。具体的には、上記第二領域に、円柱状の攪拌部材と板状の攪拌部材とを混在させることにより、上記第二領域では、該第二領域に配設された板状の攪拌部材の配設数や配設の仕方等に応じた押し出し推力が得られる。
【0114】
さらに、上記連続押出式混合機における複数の攪拌部材は、順次、螺旋状に並び配されていることが好ましい。これによって、押し出し推力を十分に確保することができると共に、吸水性樹脂等を円滑に押し出すことができる。
【0115】
一方、上記攪拌部材として、一枚のねじ翼状の攪拌部材を用いる場合には、上記攪拌部材が、例えば第二領域となるべき部分に、切り込みや開口部を有している構成あるいは、第二領域となるべき部分の翼幅がしだいに狭くなるような構成とすることで、上記固定円筒内に押し出し推力が異なる領域を形成することができる。
【0116】
さらに、上記連続押出式混合機の構成としては、例えば、吸水性樹脂に対する押し出し推力が異なる領域を形成すべく、少なくとも一種の攪拌部材が、その吸水性樹脂押出面と回転軸に垂直な平面とのなす角度(以下、単に角度あるいは吸水性樹脂押出面の角度と称することもある)を上記第一領域と第二領域とで異にして設けられている構成としてもよい。
【0117】
具体的には、(1) 例えば攪拌部材として攪拌翼を用いる場合に、攪拌翼の翼面の向きを第一領域と第二領域とで変えたり、(2) 上記攪拌翼を螺旋状に配置する際に、第一領域と第二領域とで螺旋の傾きを変えたり、(3) 回転軸に対する攪拌部材の取付け角度を第一領域と第二領域とで変えることにより、攪拌部材における吸水性樹脂押出面と回転軸に垂直な面とのなす角度を第一領域と第二領域とで変えることができる。
【0118】
この場合、上記攪拌部材が押し出し推力を生じるためには、上記吸水性樹脂押出面が回転軸に垂直な平面に対して傾斜するように(言い換えれば、吸水性樹脂押出面が吸水性樹脂排出方向である回転軸の軸方向に平行な平面に対して傾斜するように)攪拌部材を配すればよい。
【0119】
但し、本発明において、上記攪拌部材は、それ単独、或いは、複数個配設されることによって攪拌機能を有するものであればよく、上記第一領域において押し出し推力を生じるような形状および角度を有してさえいれば、固定円筒内に配設される全ての攪拌翼が押し出し推力を生じる形状、さらには、上述した角度を有している必要はない。
【0120】
また、上記第二領域では、上記第二領域全体における吸水性樹脂排出方向への押し出し推力が、上記第一領域におけるそれよりも小さければよく、吸水性樹脂を排出側に押し出すことができさえすれば、第一領域における押し出し推力の大きさにもよるが、例えば、上記第二領域では、攪拌部材の上記角度を、押し出し推力を生じない角度或いは吸水性樹脂排出方向とは逆向きの推力を生じる角度に設定してもよい。
【0121】
さらに、上記連続押出式混合機の構成としては、例えば、吸水性樹脂に対する押し出し推力が異なる領域を形成すべく、少なくとも一種の攪拌部材が、その配設密度を、上記第一領域と第二領域とで異にして設けられている構成としてもよい。
【0122】
この場合、例えば、上記第二領域における攪拌部材の配設間隔を第一領域における攪拌部材の配設間隔よりも広くしたり、上記第二領域における攪拌部材の配設数を、第一領域における攪拌部材の配設数よりも少なくすることで、上記第二領域における押し出し推力を、第一領域における押し出し推力よりも小さくすることができる。
【0123】
尚、上記第一領域と第二領域とで攪拌部材の吸水性樹脂押出面と回転軸に垂直な平面とのなす角度や配設密度を変えることにより押し出し推力を変える方法は、例えば第一領域と第二領域とで形状の同じ攪拌部材を用いる場合に、特に有効である。
【0124】
また、上記攪拌部材として1枚のねじ翼状の攪拌翼を用いる場合には、ピッチを決めることによって、自動的に、その取付け角度(吸水性樹脂押出面と回転軸に垂直な平面とのなす角度)や配設密度が決まる。
【0125】
本発明において、上記第一領域と第二領域における押し出し推力は、上記した各構成を組み合わせることによって、種々調整が可能である。
【0126】
さらに、本発明においては、上記連続押出式混合機における固定円筒の内面が、実質的に、水に対する接触角が約60°以上で約70℃以上の熱変形温度を有する基材から形成されていることが好ましい。
【0127】
上記水に対する基材の接触角が約60°未満であれば、含水した吸水性樹脂が固定円筒内面に付着する量が多くなり、この結果、吸水性樹脂と水性液との混合が不均一になる場合がある。一方、上記基材の熱変形温度が約70℃未満であれば、該基材は、混合期間中に発生する熱に十分耐えることができず、そのため安定した混合を継続することができない場合があるので注意を要する。
【0128】
また、本発明においては、上記連続押出式混合機における固定円筒の内径に対する回転軸の直径の比が0.4〜0.6の範囲内であることが好ましい。
【0129】
上記の比が0.4未満であれば、第二領域において、吸水性樹脂と水性液とを混合する際に、攪拌翼による十分な混合を受けることができなくなる虞れがある。一方、上記の比が0.6を越えると、固定円筒から吸水性樹脂を良好に押し出すことが困難となり、安定した混合を継続することができない場合があるので注意を要する。
【0130】
また、本発明において、上記連続押出式混合機は、上記カルボキシル基を有する吸水性樹脂の粉末が上記第一領域に供給投入され、水性液が、上記第二領域、好ましくは、上記第一領域と第二領域との境界域に供給投入されるように形成されていることが好ましい。
【0131】
即ち、吸水性樹脂と水性液とを混合させる際には、できるだけ瞬時に両者が全体的に接触する必要がある。従って、この接触が不十分であると、凝集塊、所謂「ダマ」が生じて混合の均一性が損なわれる。その点、本発明に係る上記連続押出式混合機は、第一領域に配設された攪拌部材によって吸水性樹脂の連続押出式混合機の内部への送り込みを行い、次いで、上記第二領域、好ましくは、上記第一領域と第二領域との境界域に水性液を供給投入することで、第二領域に配設された攪拌部材により瞬時に吸水性樹脂と水性液との高速攪拌混合を行う。従って、吸水性樹脂と水性液とを十分均一に、「ダマ」を形成させることなく混合させることができる。
【0132】
また、本発明において、上記吸水性樹脂が受ける押し出し推力は、第一領域から第二領域に移行する際に、吸水性樹脂供給口からの距離に応じてなだらかに変化するよりも、できるだけ大きく変化する方が好ましい。
【0133】
つまり、上記固定円筒内に水性液が供給投入されると、第一領域において分散された吸水性樹脂の表面に、上記水性液が付着する。しかしながら、水性液付着後も押し出し推力が高いままであれば、吸水性樹脂が、攪拌部材により十分に混合されないまま押し出されてしまう虞れがある。
【0134】
このため、より均一な混合を行うためには、(1) 上記吸水性樹脂表面に付着した水性液が該吸水性樹脂に吸収される前に素早く混合を行うことが好ましいと共に、(2) 上記吸水性樹脂の平均速度を低下させ、好ましくは、固定円筒内部の底壁に滞留させることにより、攪拌部材と円筒内壁による機械的な混合を効率的に行わせ、かつ、上記吸水性樹脂と水性液との十分な混合攪拌時間を確保することが好ましい。
【0135】
従って、本発明において、上記攪拌部材は、用いる吸水性樹脂の種類や量等に応じて上記した各構成を組み合わせることにより、上記第一領域と第二領域とで押し出し推力の変化ができるだけ大きくなるように設けられていることが好ましい。
【0136】
また、本発明では、前記した第二の攪拌部材の排出側に、複数の第一の攪拌部材をさらに設けることによっても、排出時の押し出し推力を十分に確保でき、排出が好適に行われることがある。
【0137】
つまり、分散領域としての第一領域および混合領域としての第二領域のさらに排出側には、上記第二領域で混合攪拌されてなる吸水性樹脂と水性液との混合物に、該混合物を上記連続押出式混合機の外に押し出すための押し出し推力を与える混合物押し出し領域としての第三領域が設けられていてもよい。
【0138】
上記第三領域では、上記混合物を連続押出式混合機の外に効率良く押し出すために、排出口の位置に応じて、吸水性樹脂の排出方向に押し出し推力が生じるように攪拌部材が設けられている。
【0139】
さらに、上記連続押出式混合機は、用いる吸水性樹脂の種類やその他の条件等によっては、上記第一領域および第二領領域が交互に設けられている構成を有していてもよい。
【0140】
本発明において、上記回転軸の回転数、つまり、上記攪拌部材の回転数は、用いる吸水性樹脂および水性液の種類や量、得られる混合物の粘度等にもよるが、10rpm〜5000rpmの範囲内に設定することが好ましく、200rpm〜4000rpmの範囲内に設定することがさらに好ましく、500rpm〜3000rpmの範囲内に設定することが特に好ましい。
【0141】
上記回転数が小さすぎると、吸水性樹脂の搬送速度が遅くなりすぎ、固定円筒内に滞留している吸水性樹脂の量が多くなりすぎるので、吸水性樹脂と水性液とを十分均一に混合することができなくなる虞がある。一方、上記回転数が大きすぎると、吸水性樹脂と水性液との十分な混合攪拌時間を確保することが困難となり、吸水性樹脂と水性液とが十分に混合しきれないうちに排出されてしまう虞れがある。
【0142】
このように、本発明によれば、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と、このカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを均一に混合することができるので、上記吸水性樹脂の表面近傍を適度な深さで均一に架橋させることができる。
【0143】
このため、以上の製造方法により得られた吸水剤は、従来の混合機により得られる吸水剤と比べて、吸水特性、特に、加圧下での吸収倍率等の特性に優れている。
【0144】
また、上述のように、本発明の吸水剤は、該吸水剤の圧力50g/cm2 での吸収倍率をPとし、上記吸水剤に所定の荷重を加えることにより衝撃力(A)を与え、その衝撃後の吸水剤における同一圧力(50g/cm2 )での吸収倍率をQとした時、
P≧20(g/g)
であり、かつ、
Q/P≧0.85
となる。
【0145】
さらに、本発明の吸水剤は、該吸水剤の圧力50g/cm2 での吸収倍率をXとし、上記吸水剤に所定の振動を与えることにより衝撃力(B)を与え、その衝撃後の吸水剤における同一圧力(50g/cm2 )での吸収倍率をYとした時、
X≧20(g/g)
であり、かつ、
Y/X≧0.90
となる。
【0146】
従って、本発明によれば、製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等を行った後にもその優れた吸水性能を維持し、最終製品中において、その使用方法を選ばず常に優れた特性を維持する吸水剤を得ることができる。
【0147】
また、本発明では、上述したように、上記吸水剤の製造を、優れた混合性を有する特定の連続押出式混合機を用いて行っている。
【0148】
このため、従来の混合機を用いた吸水剤の製造方法では、吸水性樹脂と水性液との混合をより均一にするため、吸水性樹脂の粒径分布を狭くしたり、150μm以下の粒径を有する粉末、つまり、吸水性樹脂微粉末(以下、単に微粉末と記す場合もある)の量を特定範囲内に制御する必要があったが、本発明によれば、このような粒径の制御を厳密に行わなくても、常に優れた混合性を実現することができる。従って、本発明によれば、粒径150μm以下の微粉末の含有量が多くても、加圧下での吸収倍率等の諸特性を向上させることができる。
【0149】
本発明では、このように、厳密な粒径の制御を必ずしも必要としない。しかしながら、取り扱い性の向上やさらなる物性の向上を目的として、上記吸水性樹脂の製造工程で得られた微粉末、具体的には、粒径150μm以下、特に75μm以下の微粉末を分級して除去することで、微粉末を低減した、粒度分布の狭い吸水性樹脂を吸水剤の原料として用いてもよい。
【0150】
本発明において除去された微粉末は、廃棄することなく、上記連続押出式混合機を用いて造粒することにより、回収し、再び吸水剤の原料として用いることができる。つまり、上記連続押出式混合機は、吸収剤の製造において、表面架橋のみならず、吸水性樹脂の造粒にも用いることができる。
【0151】
上記吸水剤の原料として、造粒によって得られた表面積の大きな吸水性樹脂(吸水性樹脂造粒物)を用いることで、該吸水性樹脂造粒物を架橋してなる表面積の大きな造粒物(架橋造粒物)を含む吸水剤を得ることができる。本発明において、上記造粒に用いられる微粉末は、吸水剤の製造工程によって除去されたものであってもよいが、吸収速度の向上を目的として、粉砕ないし重合条件を調整して意図的に製造したものであってもよい。さらに、本発明では、微粉末を除去せず、微粉末を含む吸水性樹脂をそのまま表面架橋した後、得られた微粉末を含む吸水剤をさらに造粒してもよい。
【0152】
つまり、本発明において用いられる吸水剤が、表面積の大きな架橋造粒物を含むことで、さらに高吸収速度の吸水剤を得ることができる。
【0153】
以下に、吸水性樹脂の造粒方法並びに該造粒方法を用いた吸水剤の製造方法について説明する。本発明において、吸水剤の原料として造粒に用いられる吸水性樹脂は、微粉末(例えば粒径150μm以下)のみでもよいし、このような微粉末を含む吸水性樹脂でもよい。また、微粉末を含む吸水剤をそのまま造粒してもよい。さらに、上記微粉末としては、上述したように、吸水剤の製造工程で上記微粉末と微粉末よりも粒径の大きな吸水性樹脂との混合物(つまり、重合後の吸水性樹脂)から分級されたものであってもよいし、吸収速度の向上を目的として粉砕ないし重合条件を調整して意図的に製造されたものであってもよい。また、造粒に用いられる吸水性樹脂は表面架橋が施されていてもよいし、施されていなくてもよい。
【0154】
上記吸水性樹脂ないしその微粉末を造粒する際には、バインダーとして、水性液、特に水を用いることが好ましい。上記吸水性樹脂を造粒する際には、上記バインダーとしての水性液の使用量は、吸水性樹脂の種類や粒径、含水率等にもよるが、吸水性樹脂100重量部に対して、0を越え、400重量部以下の範囲内とすればよい。吸水剤の原料として吸水性樹脂造粒物或いは吸水性樹脂造粒物を含む吸水性樹脂を用いることで、吸収速度の速い吸水剤を得ることができる。
【0155】
そして、本願発明者等の検討によれば、最終製品中において、高物性で且つその使用方法を選ばず、常に優れた特性を発揮することができるように造粒強度に優れた吸水剤を得るためには、上記バインダーとしての水性液の使用量は、吸水性樹脂100重量部に対して、70重量部以上、つまり、70重量部〜400重量部の範囲内であることが好ましく、80重量部〜200重量部の範囲内であることが特に好ましく、100重量部〜180重量部の範囲内であることが、物性面、造粒強度、混合性等から最も好ましいことが判った。
【0156】
上記水性液の使用量が400重量部を越えると、水性液の添加量の増加に見合った造粒強度の向上効果が得られず、乾燥コスト等の面で不利益である。また、上記水性液の使用量が400重量部を越えると、本発明の連続押出式混合機を用いても、物性低下や、吸水性樹脂と水性液(バインダ)とを十分均一に混合することができなくなる虞れがある。尚、上記水性液としては、物性や造粒強度の面から、その90重量%以上、好ましくは99重量%以上、より好ましくは99重量%〜100重量%の範囲内が水であることが好ましく、水のみからなることが特に好ましい。
【0157】
一方、上記水性液の使用量が70重量部よりも少ない場合、造粒強度が不十分となり、最終製品中において、その使用方法を選ばず、常に優れた特性を発揮することができなくなる虞れがある。特に、水性液の使用量が少なすぎる場合、造粒強度が不十分となり易いばかりか、得られる含水ゲル状造粒物の粘着力が強くなり、例えば、水の添加量が30重量部〜65重量部の範囲内では、上記含水ゲル状造粒物が混合機の固定円筒内面等に付着したり、互いに凝集し易いという問題が生じる。この結果、水性液の使用量を減らしたにも拘らず乾燥に不利となることがあるので、注意を要する。
【0158】
つまり、造粒強度を向上させるためには、吸水性樹脂に対して所定量以上の水性液を添加する必要がある。
【0159】
しかしながら、従来は、その混合機の問題から、造粒のための水性液の混合機として、前記した高速攪拌型ミキサ(米国特許第5002986号公報、米国特許第4734478号公報)や、特定の噴霧連続造粒機(米国特許第5360148号公報)、流動床(欧州特許第05342899号公報)等を用いても、吸水性樹脂100重量部に対して均一かつ安定に添加できる水性液の量は、約30重量部が限界であった。
【0160】
また、造粒以外の手法として、上記微粉末と水性液との混合に剪断混合機(欧州特許第0417761号公報)やナウタ混合機(米国特許第4950692号公報)を用いる場合には、その強い剪断力のため、100重量部を越える水性液の添加、混合も可能であるが、得られる混合物は一体化してしまい、造粒物とはならない上、あまり大きな力で混練すると、その剪断力で吸水性樹脂が劣化するという問題点を有している。
【0161】
一般的に、上記吸水性樹脂に対する水性液の添加量が60重量部を越えると、上記吸水性樹脂はゲル化して含水ゲルとなる。この場合、上記剪断混合機は、その剪断力により吸水性樹脂と水性液とを混練するので、得られる含水ゲルは粒子状の造粒物(凝集体)とはならず、連続的かつ一体化した巨大なゲル状物となる。このため、上記含水ゲルは表面積が小さくなり、そのままでは乾燥が行えず、別途、剪断によるゲルの粉砕(米国特許第4950692号公報)を一般に必要とする。このため、吸水速度の低下や、上記粉砕工程によっても、吸水性樹脂造粒物が劣化するという問題点もまた有している。
【0162】
また、水の混合性の改良にために不溶性無機粉末や水溶性高分子等の混合助剤を用いる方法(欧州特許第0644224号公報)では、未だ混合が不均一である上、かえって造粒強度や諸物性の低下を引き起こす。
【0163】
従って、造粒強度や諸物性を向上させるためには、吸水性樹脂に対する水性液の添加量を所定範囲内に設定すると共に、上記吸水性樹脂と水性液とを混練(剪断)することなく均一混合させ、造粒物(凝集体)を直接得ることが重要である。本発明によれば、特定の連続押出式混合機を用いることで、従来、造粒に用いられた混合助剤や、造粒以外に用いられたゲルの粉砕を行うことなく、初めて、実質、水と微粉末とから含水ゲル状造粒物が得られるようになった。
【0164】
本発明では、前述の連続押出式混合機を用いることにより、上記の条件をクリアした。つまり、本発明では、上記連続押出式混合機を用いることにより、水性液の量が多い場合でも、吸水性樹脂と水性液とを混練することなく、しかも、物性の低下を引き起こす混合助剤を用いずとも均一に混合することが可能である。しかも、上記連続押出式混合機を用いて得られた含水ゲルは粒子状であり、通常は、個々の含水ゲルが凝集した不連続な粒子状造粒物としてそのまま乾燥させることができる。尚、個々の含水ゲルが不連続な粒子状造粒物(凝集体)となっていることは、光学顕微鏡写真によって、個々の粒子がその形状を保ったまま複数個集まり凝集している事実や、吸水時の不連続粒子として膨潤する事実で確認できる。従って、水と微粉末とから直接、含水ゲル状造粒物を得る本発明では、従来のように、混合助剤や剪断によるゲルの粉砕を必要としないので、吸水性樹脂造粒物の劣化を防止することができる。
【0165】
本発明において、上記造粒に用いられる水性液としては、例えば、水や、前述した親水性有機溶媒等が挙げられる。そのなかでも、上記水性液として好ましくは、水単独ないし少量の架橋剤を含む水である。この場合、上記架橋剤としては、例えば前述した種類や使用量の表面架橋剤を用いることができる。このように、上記水性液に架橋剤を併用することで、水可溶成分の低減や、造粒強度のさらなる向上を図ることができる。
【0166】
また、上述したように、本発明の連続押出式混合機は、混合性に極めて優れている。これにより、多量の水性液を安定的に混合することができると共に、連続造粒能や生産性を向上させることができる。尚、上記連続押出式混合機における上記吸水性樹脂および水性液の混合方法は、前記吸水剤の製造方法において説明した通りである。
【0167】
本発明において、上記吸水性樹脂として微粉末のみを造粒する場合、上記微粉末の平均粒径は150μm〜10μmの範囲内であることが好ましく、実質150μm以下の粒径を有する粒子を、70重量%以上、さらには、90重量%以上含んでいることが好ましい。また、微粉末の形状としては、造粒強度の面から、逆相懸濁重合で得られた球形よりも、水溶液重合で得られた不定形のものが好ましい。さらに、上記微粉末としては、表面架橋が施される前の微粉末がより好ましい。
【0168】
また、本発明において、得られる含水ゲル状造粒物の平均粒径は、0.3mm〜10mmの範囲内であることが好ましく、0.5mm〜8mmの範囲内であることがさらに好ましく、1mm〜5mmの範囲内であることが特に好ましい。上記含水ゲル状造粒物の粒径が0.3mmよりも小さければ、造粒される割合が低い上、上記含水ゲル状造粒物を乾燥してなる乾燥造粒物の造粒強度が不十分となる虞れがある。また、上記含水ゲル状造粒物の粒径が10mmを越える場合には、物性が低下したり、微粉末が増加する場合がある。
【0169】
つまり、より一層造粒強度に優れ、かつ、加圧下での吸収倍率や吸収速度等の特性に優れる吸水剤を得るためには、適度な粒径を有する粒子状の含水ゲル状造粒物を得た後、該含水ゲル状造粒物を乾燥させ、収縮させることが好ましい。
【0170】
このように、本発明の造粒方法では、水性液、特に水を添加後、好ましくは乾燥することで更に造粒強度を向上させることができる。
【0171】
上記水性液の添加量が10重量未満の場合には、特に乾燥は行わなくてもよいが、水性液を70重量部以上加える場合には、乾燥により、得られる含水ゲル状造粒物を収縮させることが必要である。
【0172】
上記吸水性樹脂は、多量の水性液を添加した後、乾燥することで強固に一体化され、図19の電子顕微鏡写真に示すように、ほぼ凝似一次粒子の造粒物(微粉末の凝集体)となる。このように、吸水性樹脂微粉末が造粒によりほぼ凝似一次粒子の造粒物(微粉末の凝集体)になっていることは、20倍〜100倍、好ましくは30倍〜50倍に拡大した電子顕微鏡写真で造粒前の粒子と造粒後の粒子とを比較すれば容易に判断することができる。また、この粒子が造粒物(微粉末の凝集体)であることは、含水ゲル状造粒物の光学顕微鏡写真ないし含水ゲル状造粒物の乾燥物を粉砕せずに撮影した電子顕微鏡写真によって、個々の粒子の凝集を確認できる事実や、大過剰の水の中では、該粒子が、造粒前の複数の粒子に分かれて不連続に膨潤する事実で判る。
【0173】
本発明において、上記含水ゲル状造粒物を乾燥させる際には、上記含水ゲル状造粒物を実質粉砕や混練せず、そのまま乾燥させることが望ましい。つまり上記含水ゲル状造粒物の乾燥は、吸水性樹脂の粉末(微粉末)から直接得られた含水ゲル状造粒物を粉砕や混練しない条件下において行われる。
【0174】
本発明において、上記乾燥方法は特に限定されず、例えば、前述の乾燥機または加熱炉が好適に用いられる。また、乾燥温度は、特に限定されるものではないが、比較的高温で乾燥させることが造粒強度の点から好ましい。上記乾燥温度としては、具体的には、110℃〜300℃の範囲内、好ましくは120℃〜200℃の範囲内、さらに好ましくは150℃〜180℃の範囲である。上記含水ゲル状造粒物を上記の乾燥温度にて乾燥させると、粒子状の含水ゲル状造粒物が乾燥時により収縮し、その結果、強固な吸水性樹脂造粒物を得ることができるので好ましい。尚、上記含水ゲル状造粒物を乾燥させる際には、該含水ゲル状造粒物を単独で乾燥させてもよいし、前述の水溶液重合ないし逆相懸濁重合で得られた乾燥前のゲル状重合体と混合して一緒に乾燥させてもよい。この場合、乾燥には、前述した通常の乾燥機や加熱炉が用いられる。
【0175】
このようにして得られた粒子状の乾燥造粒物は、乾燥によって収縮して強固な乾燥造粒物となっているが、必要に応じてさらに粉砕して粒度調整してもよい。上記乾燥造粒物の粉砕方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、振動ミルやロールグラニュレター型粉砕機等が好適に用いられる。
【0176】
以上のように、本発明の吸水性樹脂造粒物は、吸水性樹脂100重量部に対して70重量部〜400重量部の水性液を特定の連続押出式混合機にて混合後、得られた粒子状の含水ゲル状造粒物を、該含水ゲル状造粒物を粉砕しない条件下で乾燥させることによって容易に得ることができる。
【0177】
本発明において、上記の方法により得られた吸水性樹脂造粒物の平均粒径は、200μm〜800μmの範囲内であることが好ましく、200μm〜500μmの範囲内であることがさらに好ましい。即ち、本発明では、150μm以下(平均粒径としては例えば100μm以下)の粒子を平均粒径で200μm〜800μmに造粒することが好ましい。
【0178】
上記吸水性樹脂造粒物は、従来の吸水性樹脂造粒物と異なり、はるかに優れた造粒強度を有する上、物性低下もない。しかも、上記吸水性樹脂造粒物は、図19で示す電子顕微鏡写真に示すように、驚くべきことに多孔質の凝似一次粒子に造粒されており、高吸収速度を示す。
【0179】
従って、上述したように上記造粒工程を経て得られた吸水性樹脂造粒物にさらに前述の表面架橋を施すことにより、優れた高加圧下吸収倍率や造粒強度、高吸収速度を示す吸水剤を得ることができる。尚、該吸水剤の無加圧下での吸収倍率は20g/g以上、好ましくは25g/g以上、さらに好ましくは30g/g以上である。
【0180】
即ち、本発明における吸水剤の製造方法としては、平均粒径10μm〜150μmの吸水性樹脂100重量部に水性液70重量部〜400重量部を混合して平均粒径0.3mm〜10mmの粒子状の含水ゲル状造粒物を得た後、粉砕しない条件下、110℃〜300℃で収縮乾燥し、次いで、得られた平均粒径200μm〜800μmの吸水性樹脂造粒物をさらに表面架橋する方法が最も好ましい。
【0181】
上記の製造方法を用いれば、高加圧下の吸収倍率が20g/g以上、好ましくは25g/g以上であり、吸収速度が25秒以下、好ましくは20秒以下であり、かつ、造粒破壊率が10重量%以下、好ましくは5重量%以下、さらに好ましくは2重量%以下、特に好ましくは1重量%以下という優れた性能を有する吸水剤が得られる。
【0182】
このように、本発明によれば、従来の造粒方法ではそれぞれ相反する特性であり、同時には満足し得ない物性であった高加圧下での吸収倍率、造粒強度、吸収速度の3つの物性を、初めて同時に満足することができる吸水剤を得ることができる。
【0183】
つまり、従来の造粒方法では、表面架橋後に造粒する場合、造粒後に表面架橋を施す場合、造粒と同時に表面架橋する場合の何れの場合であっても、前述したように、造粒による表面破壊や物性の低下が生じ易く、高加圧下での吸収倍率、吸収速度、造粒強度の3つの物性を同時に満足することができる吸水剤を得ることはできなかった。特に、混合助剤の使用は、得られる吸水性樹脂造粒物の物性や造粒強度の低下を引き起こし易いという問題がある。これに対し、本発明によれば、粒子状の含水ゲル状造粒物を経て、凝似一次粒子に造粒された多孔質造粒粒子(凝集体)の表面を架橋することで上記物性を全て同時に満足させることができる吸水剤を得ることができる。本発明では、上記造粒には混合助剤を用いず、実質、水単独ないし少量の架橋剤を含む水が好適に用いられる。
【0184】
また、本発明において、上記造粒方法は、表面架橋された吸水剤中に含まれる比較的少量の微粉末を造粒する場合や、他の水溶性化合物との複合化にも適用することができる。但し、この場合には、上記バインダーや溶液としての水性液の使用量は、吸収剤100重量部に対して、0.1重量部〜30重量部の範囲内とすることが好ましく、0.5重量部〜10重量部の範囲内とすることがさらに好ましく、1重量部〜5重量部の範囲内とすることが特に好ましい。
【0185】
上記水性液の量が多すぎると、本発明に係る連続押出式混合機を用いたとしても表面架橋が破壊される虞れがある。一方、上記水性液の量が少なすぎると、十分な造粒強度が得られないので好ましくない。
【0186】
本発明では、上記のように吸水剤中に含まれる既に表面架橋された微粉末を造粒する場合であっても、上記吸水性樹脂造粒物を製造する場合と同様、その造粒工程において、得られる架橋造粒物が劣化することがなく、造粒強度に優れた吸水剤を得ることができる。また、該吸水剤(架橋造粒物)は、造粒によって、一次粒子と比べて大きな表面積を有しているので、加圧下での吸収倍率や吸収速度等の特性に特に優れている。
【0187】
また、本願によれば、上記架橋造粒物の造粒強度として、架橋造粒物に所定の振動を与えることにより衝撃力(B)を与え、その衝撃後の架橋造粒物の破壊率を測定することで、該架橋造粒物の機械的ストレスに対する強さを評価、予測することができる。このため、本願によれば、上記架橋造粒物の破壊率を測定することで、製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等を行った後にもその優れた吸水性能を維持し、最終製品中において、その使用方法を選ばず常に優れた特性を維持する吸水剤を得ることができる。
【0188】
本発明において、吸水剤に加えられる衝撃力(B)は、前述した通りである。そして、上記架橋造粒物の破壊率(以下、造粒破壊率と記す)は、上記架橋造粒物に前述の衝撃力(B)を30分間与えた後、ガラスビーズと共に振動することで破壊された前記容器41内の架橋造粒粒子の重量を測定し、この振動後の架橋造粒粒子の重量を振動前の造粒粒子の重量で除した値である。
【0189】
上記架橋造粒物の造粒破壊率を測定する際には、造粒物として、架橋造粒物30.00gが用いられる。つまり、上記造粒破壊率は、一定粒度の粒子を造粒した場合、造粒前の粒度以上の粒度を有する架橋造粒物30.00gに対して衝撃力(B)を与え、破壊され、発生した一定粒度の粒子の重量を、JIS標準篩を用いたロータップ分級により測定することによって測定することができる。
【0190】
尚、上記の測定において、架橋造粒物に代えて吸水性樹脂造粒物や吸水性樹脂を用いることにより、表面架橋前の造粒物の造粒破壊率を測定することができると共に、吸水性樹脂粒子の耐衝撃試験方法の一つとして、架橋や造粒がなされていない吸水性樹脂の破壊率の測定をも行うことができる。
【0191】
このように、本発明では、上記造粒破壊率や前記物性値Q/P、物性値Y/Xを測定することにより、吸水剤が造粒物(架橋造粒物)を含む場合の該吸水剤の機械的ストレスに対する強さを評価、予測することができる。つまり、これまで、吸水剤が造粒物(架橋造粒物)を含む場合、最終製品における造粒破壊を評価しようとした製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等を実際に多量の吸水剤を使用して行わなければ、物性低下や造粒破壊率を評価することができなかった。しかしながら、上記の方法によれば、製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等に対応した、実験室レベルでの吸水剤の簡易的な耐衝撃試験方法を提供することができる。
【0192】
従って、本発明によれば、吸水剤の機械的ストレスに対する強さを、簡便な方法により予め評価することができるので、製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等を行った後にもその優れた吸水性能を維持し、最終製品中において、その使用方法を選ばず常に優れた特性を維持する吸水剤を得ることができる。
【0193】
また、本発明では、上記した各吸水剤にさらに消毒剤、消臭剤、抗菌剤、香料、各種の無機粉末、発泡剤、顔料、染料、親水性短繊維、肥料、酸化剤、還元剤、水、塩類等を添加し、これにより、吸水剤に種々の機能を付与させることもできる。勿論、斯かる化合物の添加にも本発明の混合機は好適に使用できる。
【0194】
さらに、上述したように、上記各吸水剤は、これらをユーザにおいて最終製品の吸収性物品に加工した後も、その優れた吸収特性を維持できるので、各種の吸収性物品、特に、加圧下における吸収特性を重視される紙オムツや生理用ナプキン、失禁パット等の吸収体を含む衛生材料等の吸収性物品に好適である。
【0195】
尚、特開平8−84927号公報、カナダ特許公開公報第2154425号には、非反応性の水可溶性フィルム形成ポリマーで吸水性ポリマーを被覆させることにより機械的負荷によって磨耗された微粉含有量を低減させることが記載されている。しかしながら、本願によれば、特定の連続押出式混合機を用いることで、上記公報のように樹脂粒子の表面部分を非反応性の水可溶性フィルム形成ポリマー等で被覆する等の工程を必要とせず、フィルム被覆による物性低下もない上、通常の工程によって、機械的ストレスに強く、優れた吸収性能を有する吸水剤を提供することができる。
【0196】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について図1〜図5に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0197】
本実施の形態の吸水剤の製造装置の一部を構成する高速攪拌型の連続押出式混合機1は、図1に示すように、例えば水平に固定された固定円筒としてのケーシング2を有している。
【0198】
ケーシング2には、同図において右側に示すように、粉末の吸水性樹脂を投入供給するための材料供給口(第一供給口)3が形成されており、この材料供給口3よりも排出側の位置には架橋剤等の水性液を投入する液供給口(第二供給口)4が設けられている。また、同図において左端側には、排出口5が形成されている。
【0199】
尚、このケーシング2の内面には、前記特開平4−214734号公報に開示されているように、水に対する接触角が60°で熱変形温度が70℃以上の基材が内管として設けられていることが好ましい。
【0200】
即ち、水に対する上記基材の接触角が約60°未満であれば、吸水性樹脂と水性液との混合が不均一になる場合がある。また、熱変形温度が約70℃未満であれば、上記基材は、混合期間中に発生する熱に十分耐えることができない。このため、上記基材が、上記条件を満たしていない場合、安定した混合を継続することができない場合があるので注意を要する。
【0201】
このようなケーシング2の内面の基材を例示すれば、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂及びシリコーン樹脂等の合成樹脂、或いはこの合成樹脂を、ガラス、グラファイト、ブロンズ及びモリブデンジサルファイド等の無機充填剤、又はポリイミド等の有機充填剤で増強してなる前記合成樹脂の複合体が挙げられる。
【0202】
また、上記物質の中でも、ポリエチレンテトラフルオライド、ポリエチレントリフルオライド、ポリエチレントリフルオロクロライド、エチレンテトラフルオライド−エチレンコポリマー、エチレントリフルオロクロライド−エチレンコポリマー、プロピレンペンタフルオライド−エチレンテトラフルオライドコポリマー、パーフルオロアルキルビニルエーテル−エチレンテトラフルオライドコポリマー及びポリフッ化ビニル等のフッ素樹脂が、特に望ましいものである。
【0203】
一方、上記ケーシング2の内部には、駆動モータ8によって回転駆動する回転軸6が設けられており、この回転軸6の周りには、攪拌部材として、複数の攪拌翼7…が設けられている。
【0204】
上記複数の攪拌翼7…は、上記ケーシング2内に供給された吸水性樹脂を分散させる分散領域としての第一領域と、上記第一領域よりも排出口5側に設けられ、かつ、上記分散領域において分散された吸水性樹脂と上記水性液とを混合する混合領域としての第二領域とを形成すべく、上記第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さい第二領域を排出口5側に有するように設けられている。
【0205】
本実施の形態において、上記の複数の攪拌翼7…は、それぞれが順次、回転軸6の周りに螺旋状に並び配されていると共に、形状の異なる第一の攪拌翼7a…と第二の攪拌翼7b…とからなっている。本実施の形態において、上記第一領域には第一の攪拌翼7a…が配されている。また、上記第二領域には、第二の攪拌翼7b…が配されると共に、部分的に第一の攪拌翼7a…が配されている。
【0206】
上記第一の攪拌翼7aの形状は、例えば長方形等の板状となっており、これによって、押し出し推力を生じるようになっている。尚、上記第一の攪拌翼7aは、必ずしも長方形等の板状に限らず、例えば、あしひれや蝶等のパドル状の板状とすることが可能であると共に、平板ではなく湾曲面を有する板状であっても良い。さらに、第一の攪拌翼7aは、図1に示すように、その先端縁が直線的である必要はなく、例えば円弧状に形成されていても良く、また、例えばノミ状等の刃先を有したものであっても良い。
【0207】
その他、上記第一の攪拌翼7a…の形状としては、円形や楕円形、三角形の板状、角柱等、押し出し推力を生じる形状であれば、種々変更が可能である。
【0208】
つまり、上記第一の攪拌翼7a…の形状や大きさ、配設密度、配設の仕方、吸水性樹脂押出面7a1 と回転軸6に垂直な平面とのなす角度等は、第一領域において、ケーシング2内に供給された吸水性樹脂に、連続押出式混合機1の内部へと十分な押し出し推力を与え、分散させることができるように設定されてさえいれば、特に限定されるものではない。
【0209】
本実施の形態において、上記連続押出式混合機1は、他の条件との兼合いもあるが、例えば、上記第一の攪拌翼7a…の大きさを部分的に変えることによって、押し出し推力の調整を図っている。また、上記第一の攪拌翼7a…は、回転軸6に対して垂直、かつ、吸水性樹脂押出面7a1 が回転軸6に垂直な平面に対して傾斜するように回転軸6の周りに配されている。
【0210】
一方、上記第二の攪拌翼7bの形状は、例えば円柱状となっている。また、該第二の攪拌翼7bは、回転軸6に対して垂直となるように固定されている。この場合、上記第二領域では、第二の攪拌翼7b…によって押し出し推力は生じず、第一の攪拌翼7a…によってのみ押し出し推力が生じるようになっている。また、僅かではあるが、上記第二の攪拌翼7b…によって、抵抗を受けて押し出し推力が低下する。
【0211】
従って、上記第二領域では、第一領域に比べて吸水性樹脂の押し出し推力が小さくなり、吸水性樹脂の平均速度が低下する。この結果、上記連続押出式混合機1では、図2(a)・(b)に示すように、2種類の攪拌状態によって攪拌が行われる。図2(a)に示すように、上記第一領域では、吸水性樹脂37は、第一の攪拌翼7a…によって排出口5方向への押し出し推力と受けると共に、第一の攪拌翼7a…の回転によって遠心力を受ける。このため、上記吸水性樹脂37は、上記第一領域では、第一の攪拌翼7a…による混合を受けず、分散された状態でケージング2の外壁に沿って回転しながら第二領域に押し出される。
【0212】
一方、図2(b)に示すように、上記第二領域では、押し出し推力が第一領域よりも小さくなり、吸水性樹脂37の平均速度が低下する。このため、吸水性樹脂37は、ケーシング2の底壁に滞留し、第一の攪拌翼7a…および第二の攪拌翼7b…によって、液供給口4から供給され吸水性樹脂37表面に付着した図示しない水性液と混合されながら、上記第一領域から伝えられた押し出し推力および該第二領域に配設された第一の攪拌翼7a…によって生じる押し出し推力によって、排出口5側へと押し出される。
【0213】
本実施の形態において、上記連続押出式混合機1では、上記第二の攪拌翼7bの形状を円柱状としたが、上記第二の攪拌翼7bの形状は、これに限定されるものではない。上記第二の攪拌翼7bの形状は、その配設領域において、上記第一の攪拌翼7a…の配設領域よりも押し出し推力が小さくなるように形成されてさえいればよい。
【0214】
従って、上記第二の攪拌翼7bの形状としては、例えば、押し出し推力を生じない形状であってもよく、第一の攪拌翼7aよりも小さい押し出し推力を生じる形状であってもよい。
【0215】
ここで、押し出し推力を生じない形状としては、具体的には、例えば、円柱状や、円柱状よりも細い棒状、またはピン状等が挙げられる。また、第一の攪拌翼7aよりも小さい押し出し推力を生じる形状としては、第一の攪拌翼7aの形状にもよるが、押し出し推力を生じる形状であって、かつ、第一の攪拌翼7aの面積(吸水性樹脂押出面7a1 の面積)よりも面積が小さくなる形状であればよい。従って、上記第二の攪拌翼7bの形状としては、例えば、第一の攪拌翼7aよりも幅の狭い或いは大きさが小さい板状等であってもよく、第一の攪拌翼7aにスリットや開口部が設けられた形状であってもよい。
【0216】
また、上記第二の攪拌翼7bの先端形状は、図1に示すように必ずしも平面である必要はなく、半球面等の球面状であっても良い。
【0217】
さらに、第一の攪拌翼7a…及び第二の攪拌翼7b…は、下部に取り付けナット等が設けられていても良い。また、攪拌翼7…や回転軸6に混合物が付着するのを防止するために、攪拌翼7…や回転軸6の表面にテフロン樹脂等による皮膜形成、メッキ処理又はテフロン樹脂チューブ等による被覆を施してあることが好ましい。
【0218】
上記連続押出式混合機1においては、円柱状の第二の攪拌翼7b…の配設領域(第二領域)に、部分的に第一の攪拌翼7a…が混在している。これによって、上記連続押出式混合機1は、第二の攪拌翼7b…の配設領域における押し出し推力の調整を図り得るものとなっている。
【0219】
つまり、上記押し出し推力は、例えば、攪拌翼7の形状や、各領域における攪拌翼7…の配設密度、或いは、攪拌翼7…の配置の仕方、吸水性樹脂押出面7a1 と回転軸6に垂直な平行な面とのなす角度等を調整することによって、調整することができる。
【0220】
尚、上記の回転軸6の外周とケーシング2の内壁との距離は、攪拌効率を考慮して設定するのが好ましい。
【0221】
上記板状の第一の攪拌翼7a…は、図1に示すように、ケーシング2内に存在する回転軸6の全長を100%とした場合、回転軸6における上記材料供給口3の端から約35%の長さの部分に設けられている一方、円柱状の第二の攪拌翼7b…は、上記排出口5側の端から約65%の長さの部分に設けられている。
【0222】
これにより、上記第一の攪拌翼7a…は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とに対して、連続押出式混合機1の内部へと十分な押し出し推力を与える。そして、第二の攪拌翼7b…によって、第一の攪拌翼7a…の配設領域における押し出し推力よりも押し出し推力を小さくすることによって、混合攪拌時間を十分に確保し、十分に混合させることができる。
【0223】
尚、上記各攪拌翼7…の取り付けピッチは、目的とする均一混合状態に合わせて、設定することが好ましい。
【0224】
上記連続押出式混合機1において、粉末の吸水性樹脂を投入するための材料供給口3は、第一領域である第一の攪拌翼7a…の配設領域に形成され、架橋剤を含む水性液を投入するための液供給口4は、第二領域である第二の攪拌翼7b…の配設領域における、第一領域との境界付近に形成されている。
【0225】
即ち、吸水性樹脂と水性液との混合に際しては、できるだけ瞬時に両者が全体的に接触する必要があり、これが不十分であると、いわゆる「ダマ」が生じて混合の均一性が損なわれる。その点、上記連続押出式混合機1は、第一の攪拌翼7a…によって吸水性樹脂の連続押出式混合機1の内部への送り込みを行い、第二の攪拌翼7b…によって瞬時に吸水性樹脂と水性液との高速攪拌混合を行うので、吸水性樹脂と水性液とを十分均一に混合させることができる。
【0226】
上記の構成を有する連続押出式混合機1にて、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを混合する場合には、駆動モータ8により、回転軸6を例えば約500〜3000rpmの高速で回転させる。
【0227】
そして、この状態で、材料供給口3からカルボキシル基を有する吸水性樹脂を供給する。すると、螺旋状に形成された板状の第一の攪拌翼7a…の押し出し推力にて吸水性樹脂が連続押出式混合機1の内部に移送される。
【0228】
次いで、液供給口4から架橋剤を含有する水性液を注入することにより、押し出し推力の小さい第二の攪拌翼7b…の配設領域にて吸水性樹脂と架橋剤等を含む水性液との混合が十分に行われる。この結果、上記吸水性樹脂と架橋剤等を含む水性液とが均一混合され、やがて排出口5から混合物が自動的に排出される。
【0229】
次いで、この混合物は、例えば、吸水剤の製造装置における図示しない加熱装置より、表面がさらに架橋されて優れた強度特性を有する吸水剤となる。
【0230】
このように、本実施の形態における連続押出式混合機1は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを均一に混合すべく、固定のケーシング2の内部における回転軸6の周りに複数の攪拌翼7…を設けた構造を有しており、これら攪拌翼7…は、形状の異なる2種類以上のものからなっている。
【0231】
即ち、従来の連続押出式混合機の攪拌翼は、同一形状の複数の攪拌翼が、等間隔かつその翼面の向きが同一となるように、回転軸の周りに複数配設されたものからなっており、攪拌が不均一で混合が十分ではなかった。
【0232】
しかし、本実施の形態においては、攪拌翼7…は、形状の異なる2種類以上のものからなっているので、混合が2種以上の攪拌状態によって行われる。この結果、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液との混合が効率よく行われ、「ダマ」を生成することなく、均一な混合を行うことができる。このため、最終製品中において、その使用方法を選ばず、常に優れた特性を発揮することのできる吸水剤及びその製造装置を提供することができる。
【0233】
また、複数の攪拌翼7…は、順次、螺旋状に並び配されているので、押し出し推力が十分に確保できると共に、吸水性樹脂等を円滑に押し出すことができる。
【0234】
さらに、本実施の形態における連続押出式混合機1における回転軸6の周りには、吸水性樹脂に押し出し推力を与える複数の第一の攪拌翼7a…と、これら第一の攪拌翼7a…の排出側に、これら第一の攪拌翼7a…の配設領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さくなる領域を形成する第二の攪拌翼7b…とが配されている。
【0235】
従って、上記連続押出式混合機1は、第一の攪拌翼7a…により、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とに対して、連続押出式混合機1の内部へと十分な押し出し推力を与え、次いで、第二の攪拌翼7b…によって、第一の攪拌翼7a…の配設領域における押し出し推力よりもよりも押し出し推力を小さくすることによって、混合攪拌時間を十分に確保し、十分に混合させることができる。したがって、吸水性樹脂と水性液とが十分均一に混合した状態で反応させることができる。
【0236】
また、上記の第一の攪拌翼7a…は板状に形成されているので、押し出し推力を生じる形状として好ましい。さらに、第二の攪拌翼7b…は円柱状に形成されているので、第二の攪拌翼7b…の配設領域である第二領域における押し出し推力を第一の攪拌翼7a…の配設領域である第一領域における押し出し推力よりも小さくし、混合攪拌を十分に確保する形状として好ましい。
【0237】
さらに、上記連続押出式混合機1におけるケーシング2の内面は、実質的に、水に対する接触角が約60°以上で約70℃以上の熱変形温度を有する基材から形成されている。
【0238】
即ち、水に対する基材の接触角が約60°未満であれば、吸水性樹脂と水性液との混合が不均一になる場合があり、熱変形温度が約70℃未満であれば、基材は、混合期間中に発生する熱に十分耐えることができず、そのため安定した混合を継続することができない場合があるが、本実施の形態ではそれを回避することができる。
【0239】
また、連続押出式混合機1は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂の粉末が第一の攪拌翼7a…の配設領域に供給投入され、このカルボキシル基と反応し得る架橋剤を含む水性液が第二の攪拌翼7b…の配設領域に供給投入されるように形成されている。
【0240】
従って、上記連続押出式混合機1は、第一の攪拌翼7a…によって吸水性樹脂の連続押出式混合機1の内部への送り込みを行い、次いで、第二の攪拌翼7b…の配設領域に水性液を供給投入することによって、第二の攪拌翼7b…にて瞬時に吸水性樹脂と水性液との高速攪拌混合を行う。これにより、上記連続押出式混合機1は、吸水性樹脂と水性液とを十分均一に混合させることができる。
【0241】
尚、本実施の形態における攪拌翼7…は、2種類の形状の第一の攪拌翼7a…及び第二の攪拌翼7b…となっているが、必ずしもこれに限らず、例えば、さらに異なる種類の形状の攪拌翼7…を設けることが可能であり、これよって、攪拌効率をさらに向上させることができる。
【0242】
また、上記連続押出式混合機1では、カルボキシル基と反応し得る架橋剤を含む水性液が第二の攪拌翼7b…の配設領域に供給投入されるように形成されている構成としたが、上記水性液の供給投入は、第一領域と第二領域との境界において行われることがより好ましい。このためには、上記液供給口4は、図3の連続押出式混合機51に示すように、第一の攪拌翼7a…の配設領域と第二の攪拌翼7b…の配設領域との境界域に設けられている構成とすればよい。
【0243】
上記液供給口4が第一の攪拌翼7a…の配設領域と第二の攪拌翼7b…の配設領域との境界域に設けられていることで、上記第一の攪拌翼7a…にて分散された吸水性樹脂に水性液を均一に付着させ、この吸水性樹脂に付着した水性液が吸水性樹脂に吸収される前に、吸水性樹脂と水性液とをより素早く均一に混合することができる。従って、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液との混合がさらに効率よく行われ、「ダマ」を生成することなく、均一な混合が行える。このため、上記液供給口4が第一の攪拌翼7a…の配設領域と第二の攪拌翼7b…の配設領域との境界域に設けられていることで、最終製品中において、その使用方法を選ばず、常に優れた特性を発揮することのできる吸水剤をより安定して製造することができる。
【0244】
また、前記連続押出式混合機1では排出口5がケーシング2の底壁に形成されている構成としたが、上記排出口5の形成位置は、必ずしもケーシング2の底壁に限定されるものではなく、例えば、図3の連続押出式混合機51に示すように、ケーシング2における吸水性樹脂排出方向端面としてもよい。
【0245】
さらに、上記ケーシング2の形状、つまり、連続押出式混合機の形状も、特に限定されるものではなく、図4および図5に示すように、種々の形状とすることができる。例えば、図4に示す連続押出式混合機52は、傾斜して設けられたケーシング2の天壁に材料供給口3が設けられ、底壁に排出口5が設けられた構成である。従って、上記連続押出式混合機52では、押し出し推力に重力が加わるような構成となっている。逆に、図5に示す連続押出式混合機53は、図中、右側に示す材料供給口3から供給された吸水性樹脂を、重力に逆らって押し上げながら押し出す構成となっている。また、上記連続押出式混合機52および連続押出式混合機53は、何れも、ケーシング2が傾斜して設けられていることから、狭いスペースで、攪拌路の長さ(ケーシング2の長さ)を確保することができる。或いは、同一のスペースにおいて、攪拌路をより長く設定することができる。このように、本発明において、上記連続押出式混合機の形状は特に限定されない。上記連続押出式混合機としては、例えば、用いる吸水性樹脂の種類や使用量、用途等に応じて、最適な形状のものを選択すればよい。
【0246】
以上のように、本発明によれば、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と、このカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを均一に混合することができる。従って、本発明によれば、上記吸水性樹脂の表面近傍を適度な深さで均一に架橋させることができ、優れた吸収性能を持ち、かつ機械的ストレスに強い吸水剤を得ることができる。
【0247】
さらに、発明によれば、製造プラントにおける搬送や、ユーザにおける加工等で加わる機械的ストレスを受けてもその吸水特性を殆ど低下させず、最終製品中においてその優れた吸収性能を維持する吸水剤を提供することができるという効果を奏する。
【0248】
また、本発明の吸水剤の製造方法及び吸水剤の製造装置を用いれば、連続押出式混合機における複数の攪拌翼の諸構成により、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液との混合反応が効率よく行われ、均一混合を確保することができるという効果を奏する。
【0249】
〔実施の形態2〕
本発明の実施の一形態について図6に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、主に、上記実施の形態1との相違点について説明する。尚、説明の便宜上、上記実施の形態1と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【0250】
本実施の形態の吸水剤の製造装置の一部を構成する高速攪拌型の連続押出式混合機54は、図6に示すように、例えば水平に固定された固定円筒としてのケーシング2を有している。
【0251】
ケーシング2には、同図において右側に示すように、粉末の吸水性樹脂を投入供給するための材料供給口3が形成されており、この材料供給口3よりも排出側の位置には架橋剤等の水性液を投入する液供給口4が設けられている。また、同図において左端側には、排出口5が形成されている。
【0252】
そして、本実施の形態における連続押出式混合機54は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを均一に混合すべく、ケーシング2の内部における回転軸6の周りに、攪拌部材として複数の攪拌翼7…を設けた構造を有しており、これら攪拌翼7…は、形状の異なる2種類以上のものからなっている。
【0253】
本実施の形態において、上記連続押出式混合機54には、ケーシング2内に存在する回転軸6の全長を100%とした場合、回転軸6の上記材料供給口3の端から約25%の長さの部分と排出口5側の端から約25%の長さの部分とにパドル状の第一の攪拌翼7a…が設けられていると共に、上記以外の中央部に、先端が半球の円柱状の第二の攪拌翼7b…が設けられている。
【0254】
そして、上記連続押出式混合機54は、このように、材料供給口3側から順に、第一の攪拌翼7a…、第二の攪拌翼7b…、第一の攪拌翼7a…が、回転軸6の周りに螺旋状に並び配されることによって、材料供給口3側から順に、第一領域、第二領域、および混合物押し出し領域としての第三領域を形成している。
【0255】
また、上記連続押出式混合機54において、排出口5は、ケーシング2における上記材料供給口3形成側とは反対側の底壁に設けられている。
【0256】
また、上記連続押出式混合機54において、上記第一の攪拌翼7a…及び第二の攪拌翼7b…は、下部に取り付けナットが設けられ、この取り付けナットにより、回転軸6に固定されている。
【0257】
そして、上記第一の攪拌翼7a…は、回転軸6に対して垂直、かつ、吸水性樹脂押出面7a1 が回転軸6に垂直な平面に対して傾斜するように回転軸6の周りに固定され、これにより、吸水性樹脂に押し出し推力を与えている。
【0258】
上記連続押出式混合機51では、他の条件との兼合いもあるが、例えば、上記第一の攪拌翼7a…の吸水性樹脂押出面7a1 と回転軸6に垂直な面とのなす角度や、その配設密度を部分的に変えることによって、押し出し推力の調整を図っている。
【0259】
また、上記連続押出式混合機54では、上記第二の攪拌翼7b…の形状が円柱状に形成されていると共に、該第二の攪拌翼7bが、回転軸6に対して垂直となるように固定されている。従って、上記第二領域では、第二の攪拌翼7b…によって押し出し推力が生じていないことから、第一領域に配設された第一の攪拌翼7a…の押し出し推力のみで吸水性樹脂が押し出される。また、僅かではあるが、上記第二の攪拌翼7b…によって抵抗を受けて押し出し推力が低下する。このため、上記第二領域において、押し出し推力は、排出口5側ほど小さくなる。
【0260】
このように、上記第二の攪拌翼7b…は、上記第一の攪拌翼7a…の排出側に、上記第一の攪拌翼7a…の配設領域である第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さくなる第二領域を形成している。
【0261】
従って、上記連続押出式混合機51でも、上記第二の攪拌翼7b…の配設領域(第二領域)では、上記第一の攪拌翼7b…の配設領域(第一領域)における押し出し推力よりも押し出し推力が小さくなり、吸水性樹脂の平均速度が低下する。この結果、上記第二の攪拌翼7b…の配設領域において吸水性樹脂が滞留し、上記第二の攪拌翼7b…によって上記吸水性樹脂と水性液とが均一に混合される。
【0262】
また、上記連続押出式混合機54でも、粉末の吸水性樹脂を投入するための材料供給口3は、第一領域である第一の攪拌翼7a…の配設領域に形成され、架橋剤を含む水性液を投入するための液供給口4は、第二領域である第二の攪拌翼7b…の配設領域に形成されている。これにより、上記連続押出式混合機54においても、吸水性樹脂と水性液とが瞬時に全体的に接触し、「ダマ」のない混合物を得ることができる。
【0263】
そして、上記連続押出式混合機54には、混合物押し出し領域(第三領域)として、上記第二の攪拌翼7b…の排出側に、さらに複数の第一の攪拌翼7a…が設けられている。これにより、上記連続押出式混合機54は、水性液と均一混合された吸水性樹脂(混合物)を、該連続押出式混合機54の外に効率良く押し出すようになっている。
【0264】
上記連続押出式混合機54において、第一領域と第三領域とでは、同一形状の第一の攪拌翼7a…を用いている。しかしながら、上記第三領域では、第一の攪拌翼7aを、その翼面の向きが第一領域に配設された第一の攪拌翼7aの翼面の向きとは異なるように配置している。つまり、上記各領域に配設された第一の攪拌翼7a…は、各々、排出口5の位置に応じて、その押し出し推力の向きを調整している。
【0265】
従って、上記連続押出式混合機54では、排出口5がケーシング2の底壁に設けられている構成としたため、上記第一領域と第三領域とで第一の攪拌翼7aの翼面の向きを変えたが、例えば、排出口5がケーシング2における吸水性樹脂排出方向端面に設けられている場合には、上記第一領域と第三領域とで押し出し推力の向きが同一となるように設定すればよい。
【0266】
このように、上記連続押出式混合機54では、上記第二の攪拌翼7b…の排出側にパドル状の第一の攪拌翼7a…を設けることによって、排出口5付近における押し出し推力が大きくなり、混合の排出が好適に行われる。
【0267】
〔実施の形態3〕
本発明の実施の一形態について図7および図8に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、主に、前記実施の形態1および2との相違点について説明する。尚、説明の便宜上、上記実施の形態1と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【0268】
本実施の形態の吸水剤の製造装置の一部を構成する高速攪拌型の連続押出式混合機55は、図7に示すように、例えば水平に固定された固定円筒としてのケーシング2を有している。
【0269】
ケーシング2には、同図において右側に示すように、粉末の吸水性樹脂を投入供給するための材料供給口3が形成されており、この材料供給口3よりも排出側の位置には架橋剤等の水性液を投入する液供給口4が設けられている。また、同図において左端側には、排出口5が形成されている。
【0270】
そして、本実施の形態における連続押出式混合機55は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを均一に混合すべく、ケーシング2の内部における回転軸6の周りに、攪拌部材として複数の攪拌翼7…を設けた構造を有しており、これら攪拌翼7…は、同一の形状を有する1種類のものからなっている。
【0271】
本実施の形態において、上記連続押出式混合機55には、ケーシング2内に設けられた回転軸6の周りに、パドル状の第一の攪拌翼7a…が、部分的に配設密度を異にして設けられている。
【0272】
つまり、上記連続押出式混合機55において、第一の攪拌翼7a…は、ケーシング2内に存在する回転軸6の全長を100%とした場合、例えば回転軸6の上記材料供給口3の端から約25%の長さの部分と排出口5側の端から約25%の長さの部分とでは配設密度が高く、上記以外の中央部で配設密度が低くなるように設けられている。
【0273】
そして、上記連続押出式混合機55は、このように、材料供給口3側から順に、第一の攪拌翼7a…が、その配設密度が密、粗、密となるように回転軸6の周りに螺旋状に並び配されることによって、材料供給口3側から順に、第一領域、第二領域、および混合物押し出し領域としての第三領域を形成している。
【0274】
また、上記連続押出式混合機55において、排出口5は、ケーシング2における上記材料供給口3形成側とは反対側の底壁に設けられている。
【0275】
また、上記連続押出式混合機55において、上記第一の攪拌翼7a…は、下部に取り付けナットが設けられ、この取り付けナットにより、回転軸6に固定されている。
【0276】
そして、上記第一領域および第二領域に配設された第一の攪拌翼7a…は、回転軸6に対して垂直、かつ、吸水性樹脂押出面7a1 が回転軸6に垂直な平面に対して傾斜するように回転軸6の周りに固定され、これにより、吸水性樹脂に押し出し推力を与えている。
【0277】
本実施の形態において、上記連続押出式混合機55は、上記第一領域と第二領域とで同一形状の攪拌翼7を用いていると共に、その翼面の向き(例えば吸水性樹脂押出面7a1 の向き)も同じである。本実施の形態にかかる上記連続押出式混合機55において、上記第一領域および第二領域に配された各第一の攪拌翼7aの吸水性樹脂押出面7a1 と回転軸6に垂直な平面とのなす角度は、各々等しく45°に設定されている。
【0278】
しかしながら、上記連続押出式混合機55では、上記第二領域(前記中央部)における第一の攪拌翼7a…の配設密度が、上記第一領域(前記回転軸6における上記材料供給口3の端から約25%の長さの部分)における配設密度よりも低いことから、上記第二領域における押し出し推力は、上記第一領域における押し出し推力よりも小さくなる。
【0279】
従って、本実施の形態でも、上記第二領域における吸水性樹脂の平均速度は上記第一領域における吸水性樹脂の平均速度よりも低下し、この結果、上記第二領域において、吸水性樹脂と水性液との混合がなされる。
【0280】
但し、本実施の形態において、上記連続押出式混合機55では、上記第一領域および第二領域における押し出し推力を、上記第一の攪拌翼7a…の配設密度のみにて調整している。このため、上記第一領域から第二領域に移行する際の押し出し推力の変化並びに第一領域と第二領域との押し出し推力の大きさの差は、前記実施の形態1および実施の形態2と比べて小さくなる。
【0281】
本発明において、より均一な混合を行うためには、第一領域から第二領域に移行する際に、押し出し推力がなだらかに変化するよりも、できるだけ大きく変化する方が好ましい。
【0282】
従って、より均一な混合を行うためには、例えば、上記第一領域と第二領域とで、第一の攪拌翼7aの吸水性樹脂押出面7a1 と回転軸6に垂直な平面とのなす角度等を変えることにより、上記押し出し推力の差をさらに大きくすることが好ましい。
【0283】
この場合、例えば、図8の連続押出式混合機55’に示すように、第二領域において、攪拌翼7を、その翼面が回転軸6の軸方向に平行となるように配設したり、例えば吸水性樹脂押出面7a1 が第一領域と反対方向を向くように配設することで、上記押し出し推力の差をさらに大きくすることができる。
【0284】
つまり、上記攪拌翼7が、その翼面が回転軸6の軸方向に平行となるように配設されている場合、該攪拌翼7(第一の攪拌翼7a)による押し出し推力は生じない。また、上記攪拌翼7が、例えば吸水性樹脂押出面7a1 が第一領域と反対方向を向くように配設されている場合、該攪拌翼7(第一の攪拌翼7a)によって、第一領域とは逆向きに推力が生じることになる。
【0285】
尚、上記各領域における攪拌翼7の翼面の向き、特に上記第二領域における翼面の向きは、必ずしも同一である必要はない。例えば、上記第二領域における攪拌翼7…の翼面の向き(吸水性樹脂押出面7a1 …と回転軸6に垂直な平面とのなす角度)は、図8の連続押出式混合機55’に示すように、第一領域における推力の大きさに応じて、上記第一領域よりも押し出し推力が小さくなると共に、吸水性樹脂が排出口5方向に排出されるように押し出し推力が働く範囲内において、各々別個に設定することができる。
【0286】
また、上記連続押出式混合機55・55’においても、上記図7および図8に示すように、上記第二領域の排出側に、第一の攪拌翼7a…の配設密度が高い領域である第三領域(混合物押し出し領域)を形成することによって、排出口5付近の押し出し推力が大きくなり、混合物の排出が好適に行われる。
【0287】
〔実施の形態4〕
本発明の実施の一形態について図9に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、主に、前記実施の形態1との相違点について説明する。尚、説明の便宜上、上記実施の形態1と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【0288】
本実施の形態の吸水剤の製造装置の一部を構成する高速攪拌型の連続押出式混合機56は、図9に示すように、例えば水平に固定された固定円筒としてのケーシング2を有している。
【0289】
ケーシング2には、同図において右側に示すように、粉末の吸水性樹脂を投入供給するための材料供給口3が形成されており、この材料供給口3よりも排出側の位置には架橋剤等の水性液を投入する液供給口4が設けられている。また、同図において左端側には、排出口5が形成されている。
【0290】
そして、本実施の形態における連続押出式混合機56は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを均一に混合すべく、ケーシング2の内部における回転軸6の周りに、攪拌翼として、複数の攪拌翼7…を設けた構造を有しており、これら攪拌翼7…は、形状の異なる2種類以上のものからなっている。
【0291】
本実施の形態において、上記連続押出式混合機56には、ケーシング2内に設けられた回転軸6の周りに、長方形の板状の第一の攪拌翼7a…が、部分的に配設密度を異にすると共に、その形状(大きさ)を異にして二重螺旋状に並び配されている。
【0292】
上記連続押出式混合機56において、例えば、回転軸6における材料供給口3の端から約35%の長さの部分(第一領域)には、実施の形態1と同様の第一の攪拌翼7a…が、二条ねじのように、リードがピッチの2倍になると共に、配設密度が高い状態で配設されている。一方、回転軸6における排出口5側の端から約65%の長さの部分(第二領域)には、長方形の細い板状に形成された第一の攪拌翼7a…が、上記第一領域よりもその配設密度が低くなるように配設されている。
【0293】
上記連続押出式混合機56において、上記第一領域における第一の攪拌翼7a…の平均速度は、前記連続押出式混合機1の第一領域における第一の攪拌翼7a…の平均速度よりも速くなるように設定されている。つまり、上記連続押出式混合機56では、上記第一の攪拌翼7a…が、リードがピッチの2倍になるように配置されているため、例えば、図9において、A地点の吸水性樹脂は、回転軸6が一回転すると、B地点に移動する。
【0294】
そして、上記第一領域および第二領域に配された第一の攪拌翼7a…は、回転軸6に対して垂直、かつ、吸水性樹脂押出面7a1 が回転軸6に垂直な平面に対して傾斜するように回転軸6の周りに固定され、これにより、吸水性樹脂に押し出し推力を与えている。但し、上記第一領域および第二領域に配された各第一の攪拌翼7aの吸水性樹脂押出面7a1 と回転軸に垂直な平面とのなす角度は各々等しい。
【0295】
本実施の形態では、上記実施の形態3同様、第一領域においても第二領域においても押し出し推力が生じている。しかしながら、上記連続押出式混合機56では、上記第一領域と第二領域とにおける第一の攪拌翼7a…の配設密度や形状の違いから、上記第一領域と第二領域との押し出し推力の差は、実施の形態3における連続押出式混合機55よりも大きくなる。
【0296】
そして、本実施の形態においても、上記第二領域では、上記第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さくなり、吸水性樹脂の平均速度が低下する。この結果、上記第二領域において吸水性樹脂が滞留し、上記第二領域に配設された第一の攪拌翼7a…によって、上記吸水性樹脂と水性液とが均一に混合される。
【0297】
〔実施の形態5〕
本発明の実施の一形態について図10に基づいて説明すれば、以下の通りである。本実施の形態では、主に、前記実施の形態1および実施の形態2との相違点について説明する。尚、説明の便宜上、上記実施の形態1と同一の機能を有する構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
【0298】
本実施の形態の吸水剤の製造装置の一部を構成する高速攪拌型の連続押出式混合機57は、図10に示すように、例えば水平に固定された固定円筒としてのケーシング2を有している。
【0299】
ケーシング2には、同図において右側に示すように、粉末の吸水性樹脂を投入供給するための材料供給口3が形成されており、この材料供給口3よりも排出側の位置には架橋剤等の水性液を投入する液供給口4が設けられている。また、同図において左端側には、排出口5が形成されている。
【0300】
そして、本実施の形態における連続押出式混合機57は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液とを均一に混合すべく、ケーシング2の内部における回転軸6の周りに、攪拌部材として、1枚のねじ翼状の攪拌翼7が設けられた構造を有している。
【0301】
本実施の形態において、上記攪拌翼7における、第二領域となる部分の翼面には、開口部9…が設けられている。本実施の形態では、例えば、ケーシング2内に存在する回転軸6の全長を100%とした場合、回転軸6の上記材料供給口3の端から約25%の長さの部分を第一領域とし、回転軸6の上記排出口5側の端から約25%の長さの部分を第三領域とし、上記第一領域と第二領域との間の中央部を第二領域とする。
【0302】
上記連続押出式混合機57では、他の条件との兼合いもあるが、例えば、上記攪拌翼7に開口部9…を設けることによって押し出し推力の調整を図っている。つまり、上記連続押出式混合機57では、上記攪拌翼7は、上記第二領域において、第一領域において生じる押し出し推力よりも小さな押し出し推力を生じる形状に形成されている。
【0303】
従って、上記連続押出式混合機57でも、上記第二領域では、上記第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さくなり、吸水性樹脂の平均速度が低下する。この結果、上記第二領域において吸水性樹脂が滞留し、上記第二領域における攪拌翼7によって吸水性樹脂と水性液とが均一に混合される。
【0304】
そして、上記攪拌翼7には、混合物押し出し領域(第三領域)として、上記第二領域の排出側に、開口部のない部分が設けられている。これにより、上記連続押出式混合機57では、排出口5付近の押し出し推力が大きくなり、混合物の排出が好適に行われる。
【0305】
【実施例】
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。尚、吸水剤の諸性能は、以下の方法で測定した。
【0306】
(a)無加圧下吸収倍率
吸水剤0.2gを不織布製の袋(60mm×60mm)に均一に入れ、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液(生理食塩水)中に浸漬した。60分後に袋を引上げ、遠心分離機を用いて250Gにて3分間水切りを行った後、袋の重量W1 (g)を測定した。また、同様の操作を吸水剤を用いないで行い、その時の重量W0 (g)を測定した。そして、これらW1 ・W0 から、次式、
無加圧下吸収倍率(g/g)
=(重量W1 (g)−重量W0 (g))/吸水剤の重量(g)
に従って、無加圧下での吸収倍率(g/g)を算出した。
【0307】
尚、吸水性樹脂、吸水性樹脂混合物、吸水性樹脂造粒物についても、吸水剤を用いた場合と同様の方法により無加圧下での吸収倍率(g/g)を算出した。
【0308】
(b)高加圧下吸収倍率
まず、加圧下の吸収倍率の測定に用いる測定装置について、図16に基づいて説明する。
【0309】
図16に示すように、測定装置は、天秤21と、この天秤21上に載置された所定容量の容器22と、外気吸入パイプシート23と、導管24と、ガラスフィルタ26と、このガラスフィルタ26上に載置された測定部25とからなってる。
【0310】
上記の容器22は、その頂部に開口部22aを、その側面部に開口部22bをそれぞれ有している。容器22の開口部22aには外気吸入パイプ23が嵌入される一方、開口部22bには導管24が取り付けられている。
【0311】
また、容器22には、所定量の生理食塩水32が入っている。外気吸入パイプ23の下端部は、生理食塩水32中に没している。外気吸入パイプ23は、容器22内の圧力をほぼ大気圧に保つために設けられている。上記のガラスフィルタ26は、直径55mmに形成されている。そして、容器22及びガラスフィルタ26は、シリコーン樹脂からなる導管24によって互いに連通している。また、ガラスフィルタ26は、容器22に対する位置及び高さが固定されている。
【0312】
上記の測定部25は、濾紙27と、支持円筒28と、この支持円筒28の底部に貼着された金網29と、おもり30とを有している。そして、測定部25は、ガラスフィルタ26上に濾紙27、底部に金網29を有する支持円筒28がこの順に載置されると共に、支持円筒9内部、つまり金網10上におもり30が載置されてなっている。金網29は、ステンレスからなり、400メッシュ(目開き38μm)に形成されている。また、金網29の上面、つまり金網29と吸水剤31との接触面の高さは、外気吸入パイプ23の下端面23aの高さと等しくなるように設定されている。そして、金網29上に、所定量及び所定粒径の吸水剤が均一に散布されるようになっている。おもり30は、金網29上の吸水剤31に対して、50g/cm2 の荷重を均一に加えることができるように、その重量が調整されている。
【0313】
上記構成の測定装置を用いて、吸水剤31の高加圧下での吸収倍率を測定した。測定方法について以下に説明する。
【0314】
まず、容器22に所定量の生理食塩水32を入れ、外気吸入パイプ23を嵌入する等の所定の準備動作を行う。次に、ガラスフィルタ26上に濾紙27を載置すると共に、この載置動作に平行して、支持円筒28内部、つまり金網29上に、吸水剤0.9gを均一に散布し、この吸水剤31上におもり30を載置する。
【0315】
次いで、濾紙27上に、吸水剤31及びおもり30を載置した上記支持円筒28の金網29を、その中心部がガラスフィルタ26の中心部に一致するように載置する。
【0316】
そして、濾紙27上に支持円筒28を載置した時点から、60分にわたって経時的に、該吸水剤31が吸水した生理食塩水32の重量を天秤21の測定値から求める。
【0317】
また、同様の操作を吸水剤31を用いないで行い、ブランク重量、すなわち、吸水剤31以外の例えば濾紙27等が吸水した生理食塩水32の重量を、天秤21の測定値から求め、ブランク値とした。次いで、ブランク値を差し引く補正を行って、吸水剤31が実際に吸水した生理食塩水32の重量を、吸水剤31の重量(0.9g)で除して、高加圧下での吸収倍率(g/g)を算出した。
(c)吸収速度
内径約60mmのガラス製シャーレに、吸水剤1.000gを散布した。次いで、上記シャーレに、中央部より、温度25℃に設定された20.00gの0.4重量%食塩水を一気に静注し、上記吸水剤が上記食塩水を全て吸収する(目視)までの秒数を測定した。尚、この時間が短い程、高吸収速度であることを示す。
【0318】
〔実施例1〕
カルボキシル基を有する吸水性樹脂の製造に際して、単量体成分としてのアクリル酸ナトリウム(中和率75モル%)の33重量%水溶液5500部に、内部架橋剤としてのポリエチレングリコールジアクリレート(n=8)2.9部を溶解させて反応液とした。次に、この反応液を窒素ガス雰囲気下で、30分間脱気した。
【0319】
次いで、シグマ型羽根を2本有するジャケット付きステンレス製双碗型ニーダーに蓋を付けた反応器に上記反応液を供給し、反応液を30℃に保ちながら上記反応器内を窒素ガス置換した。続いて、反応液を攪拌しながら、重合開始剤としての過硫酸アンモニウム2.4部、及び重合開始剤の分解を促進する還元剤としてのL−アスコルビン酸0.12部を添加したところ、凡そ1分後に重合が開始した。そして、30℃〜80℃で重合を行い、重合を開始して60分後に含水ゲル状重合体を取り出した。
【0320】
得られた含水ゲル状重合体を50メッシュ(目開き300μm)の金網上に広げ、150℃で90分間熱風乾燥した。次いで、乾燥物を振動ミルを用いて粉砕し、さらに20メッシュの金網(目開き850μm)で分級することにより平均粒径が400μmで、粒径が150μm未満の粒子の割合が12重量%の不定型破砕状の吸水性樹脂を得た。
【0321】
次いで、上記の吸水性樹脂100重量部に対し、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.1重量部、水4重量部と、イソプロピルアルコール1重量部とからなる着色した表面架橋剤を、図1に示す連続押出式混合機1、即ち、ケーシング2内に存在する回転軸6の全長を100%とした場合、回転軸6における上記材料供給口3の端から約35%の長さの部分に設けられた板状の第一の攪拌翼7a…と、排出口5側の端から約65%の長さの部分に設けられた円柱状の第二の攪拌翼7b…を有する高速攪拌混合機に投入し、連続的に混合反応させた。
【0322】
得られた混合物の着色は均一であり、また、この混合物を20メッシュ金網に通過させたところ、通過しない塊は0.2%であった。
【0323】
その後、上記の混合物を195℃で40分間加熱処理することにより、NO.1吸水剤を得た。上記NO.1吸水剤の無加圧下および高加圧下での吸収倍率を測定した。上記測定結果を表1に示す。
【0324】
〔実施例2〕
上記実施例1と同じ吸水性樹脂100重量部に対し、第一表面架橋部としてのグリセリン0.5重量部、第二表面架橋部としてのエチレングリコールジグリシジルエーテル0.1重量部、水3重量部と、エチルアルコール1重量部とからなる着色した表面架橋剤を、上記実施例1で用いたものと同じ連続押出式混合機1を用いて、連続的に混合した。
【0325】
得られた混合物の着色は均一であり、また、この混合物を20メッシュ金網に通過させたところ、通過しない塊は0%であった。
【0326】
その後、上記の混合物を195℃で40分間加熱処理することにより、NO.2吸水剤を得た。上記NO.2吸水剤の無加圧下および高加圧下での吸収倍率を測定した。上記測定結果を表1に示す。
【0327】
〔実施例3〕
上記実施例1及び実施例2と同じ吸水性樹脂100重量部に対し、第一表面架橋部としてのグリセリン0.5重量部、第二表面架橋部としてのエチレングリコールジグリシジルエーテル0.1重量部、水3重量部と、エチルアルコール1重量部とからなる着色した表面架橋剤を、図6に示す連続押出式混合機54、即ち、回転軸6の全長を100%とした場合、回転軸6における、材料供給口3の端から約25%の長さの部分と、排出口5側の端から約25%の長さの部分にパドル状の第一の攪拌翼7a…を有し、上記以外の中央部には、先端が半球の円柱状の第二の攪拌翼7b…を有する高速攪拌混合機を用いて連続的に混合した。
【0328】
得られた混合物の着色は均一であり、また、この混合物を20メッシュ金網に通過させたところ、通過しない塊は0.5%であった。
【0329】
その後、上記の混合物を195℃で40分間加熱処理することにより、NO.3吸水剤を得た。上記NO.3吸水剤の無加圧下および高加圧下での吸収倍率を測定した。上記測定結果を表1に示す。
【0330】
〔実施例4〕
上記実施例1〜実施例3と同じ吸水性樹脂100重量部に対し、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.1重量部、水4重量部と、イソプロピルアルコール1重量部とからなる着色した表面架橋剤を、図7に示す連続押出式混合機55を用いて連続的に高速攪拌混合した。
【0331】
得られた混合物の着色は不均一であり、着色度合いの高い「ダマ」が目視で観察された。また、この混合物を20メッシュ金網に通過させたところ、通過しない塊が7.3%存在した。
【0332】
その後、上記の混合物を、実施例1〜実施例3と同様に、195℃で40分間加熱処理することにより、NO.4吸水剤を得た。上記NO.4吸水剤の無加圧下および高加圧下での吸収倍率を測定した。上記測定結果を表1に示す。
【0333】
〔実施例5〕
上記実施例1〜実施例3と同じ吸水性樹脂100重量部に対し、第一表面架橋部としてのグリセリン0.5重量部、第二表面架橋部としてのエチレングリコールジグリシジルエーテル0.1重量部、水3重量部と、エチルアルコール1重量部とからなる着色した表面架橋剤を、図7に示す連続押出式混合機55を用いて連続的に混合した。
【0334】
得られた混合物の着色は不均一であり、着色度合いの高い「ダマ」が目視で観察された。また、この混合物を20メッシュ金網に通過させたところ、通過しない塊が5.4%存在した。
【0335】
その後、上記の混合物を195℃で40分間加熱処理することにより、NO.5吸水剤を得た。上記NO.5吸水剤の無加圧下および高加圧下での吸収倍率を測定した。上記測定結果を表1に示す。
【0336】
【表1】
【0337】
表1の結果から、実施例1〜実施例3に示すように、2種類以上の形状の攪拌翼7…を備えた連続押出式混合機1・54にて吸水性樹脂と架橋剤とを混合、反応させた場合には、実施例4及び実施例5に示すように、1種類(同一形状)の攪拌翼7…を備え、その配設密度を変更することで押し出し推力を調整する連続押出式混合機55にて混合、反応させた場合と比べて、高加圧下における吸収倍率により優れた吸水剤を得ることができることが判る。従って、連続押出式混合機1・54にて混合攪拌することにより、高加圧下においてさらに高い吸収倍率を示す吸水剤が得られることが判明した。
【0338】
〔実施例6〕
実施例1で得られたNO.1吸水剤に対して、前述の方法により衝撃力(A)を与えてNO.6吸水剤を得た。また、このNO.6吸水剤に対して、衝撃付与前後の高加圧下の吸収倍率の測定を前記方法にて行った。上記測定結果を表2に示す。
【0339】
〔実施例7〕
実施例2で得られたNO.2吸水剤に対して、前述の方法により衝撃力(A)を与えてNO.7吸水剤を得た。また、このNO.7吸水剤に対して、衝撃付与前後の高加圧下の吸収倍率の測定を前記方法にて行った。上記測定結果を表2に示す。
【0340】
〔実施例8〕
実施例3で得られたNO.3吸水剤に対して、前述の方法により衝撃力(A)与えてNO.8吸水剤を得た。また、このNO.8吸水剤に対して、衝撃付与前後の高加圧下の吸収倍率の測定を前記方法にて行った。上記測定結果を表2に示す。
【0341】
【表2】
【0342】
表2の結果から、前記実施例1〜実施例3に示す吸水剤に衝撃力(A)を与えた場合には、実施例6〜実施例8に示すように、物性値Q/Pが0.93〜1.00となり、衝撃による高加圧下吸収倍率があまり変化しないこと、即ち、衝撃前の高加圧下吸収倍率を維持できることが判明した。
【0343】
〔実施例9〕
実施例1で得られたNO.1吸水剤に対して前述の方法により衝撃力(B)を与えてNO.9吸水剤を得た。また、このNO.9吸水剤に対して、衝撃付与前後の高加圧下の吸収倍率の測定を前記方法にて行った。上記測定結果を表3に示す。
【0344】
〔実施例10〕
実施例2で得られたNO.2吸水剤に対して前述の方法により衝撃力(B)を与えてNO.10吸水剤を得た。また、このNO.10吸水剤に対して、衝撃付与前後の高加圧下の吸収倍率の測定を前記方法にて行った。上記測定結果を表3に示す。
【0345】
〔実施例11〕
実施例3で得られたNO.3吸水剤に対して前述の方法により衝撃力(B)を与えてNO.11吸水剤を得た。また、このNO.11吸水剤に対して、衝撃付与前後の高加圧下の吸収倍率の測定を前記方法にて行った。上記測定結果を表3に示す。
【0346】
〔実施例12〕
実施例5で得られたNO.5吸水剤に対して前述の方法により衝撃力(B)を与えてNO.12吸水剤を得た。また、このNO.12吸水剤に対して、衝撃付与前後の高加圧下の吸収倍率の測定を前記方法にて行った。上記測定結果を表3に示す。
【0347】
【表3】
【0348】
表3の結果から、前記実施例1〜実施例3および実施例5に示す吸水剤に衝撃力(B)を与えた場合には、実施例9〜実施例12に示すように、物性値Y/Xが0.86〜1.00となり、衝撃による高加圧下吸収倍率があまり変化しないこと、即ち、衝撃前の高加圧下吸収倍率を維持できることが判明した。
【0349】
〔実施例13〕
カルボキシル基を有する吸水性樹脂の製造に際して、単量体成分としてのアクリル酸ナトリウム(中和率75モル%)の38重量%水溶液5500部に、内部架橋剤としてのトリメチロールプロパントリアクリレート2.7部を溶解させて反応液とした。単量体成分に対するトリメチロールプロパントリアクリレートの使用量は、0.04モル%である。次に、この反応液を窒素ガス雰囲気下で、30分間脱気した。
【0350】
次いで、シグマ型羽根を2本有するジャケット付きステンレス製双碗型ニーダーに蓋を付けた反応器に上記反応液を供給し、反応液を30℃に保ちながら、上記反応器内を窒素ガス置換した。続いて、反応液を攪拌しながら、重合開始剤としての過硫酸アンモニウム2.8部及び還元剤としてのL−アスコルビン酸0.02部を添加し、実施例1と同様の重合操作を行った。この結果、約0.1mm〜3mmに細分化された含水ゲル状重合体を得た。
【0351】
次いで、上記含水ゲル状重合体を、実施例1と同様に乾燥した後、粉砕に用いられるロール同士が所定の間隔(ロールギャップ約1.63mm、約0.43mm、約0.15mm)を有するように3段に形成されたロールグラニュレター型粉砕機を用いて粉砕し、次いで、目開き850μmのJIS標準篩で分級することにより、平均粒径が300μmの不定型破砕状の吸水性樹脂(A)を得た。さらに、この吸水性樹脂(A)を、目開き150μmのJIS標準篩で分級することにより、粒径850μm〜150μmの吸水性樹脂(A1)86.3重量%および粒径150μm未満の吸水性樹脂微粉末(A2)13.7重量%を得た。
【0352】
次いで、上記の吸水性樹脂微粉末(A2)を、図1に示す連続押出式混合機1に2kg/分の割合で投入すると共に、上記連続押出式混合機1に設けられた口径5mmの液供給口4から、イオン交換水を、吸水性樹脂微粉末(A2)100重量部に対してイオン交換水130重量部の割合で投入することによって、上記吸水性樹脂微粉末(A2)とイオン交換水とを連続的に混合した。この結果、排出口5から、粒子状の均一な含水ゲル状造粒物が連続的に排出された。得られた粒子状の含水ゲル状造粒物は、個々の粒子の凝集体であり、その大部分が、粒径約1mm〜5mmの均一な含水ゲル状造粒物であった。また、上記含水ゲル状造粒物の固形分は、43.6重量%であった。尚、含水ゲル状造粒物の固形分とは、含水ゲル状造粒物中の吸水性樹脂の量(含有量)を示す。
【0353】
次に、この含水ゲル状造粒物を、目開き300μmのJIS標準金網上に、約5cmの厚みになるように広げ、160℃の熱風循環式乾燥機で乾燥させた。この結果、上記含水ゲル状造粒物は均一かつ固形分90重量%以上に十分に乾燥され、造粒粒子同士を手でも容易に解砕することが可能な粉体状の乾燥造粒物が得られた。該乾燥造粒物中の10mmを越える塊は5%に過ぎなかった。
【0354】
次いで、この乾燥造粒物を、前記ロールグラニュレター型粉砕機を用いると共に、ロールギャップを広げて粉砕(最終ロールギャップ約0.27mm)し、目開き850μmのJIS標準篩で分級することにより、吸水性樹脂造粒物(1)を得た。
【0355】
このようにして得られた上記吸水性樹脂造粒物(1)、吸水性樹脂(A)、吸水性樹脂(A1)、および吸水性樹脂微粉末(A2)の粒度分布、無加圧下での吸収倍率および造粒破壊率を測定した。上記粒度分布を表4に示すと共に、吸収倍率および造粒破壊率の測定結果を合わせて表5に示す。また、上記吸水性樹脂微粉末(A2)の電子顕微鏡写真(50倍)を図18に示す。
【0356】
さらに、上記吸水性樹脂造粒物(1)100重量部に対し、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.05重量部、グリセリン0.75重量部、水3重量部、イソプロピルアルコール0.75重量部、および乳酸0.5重量部からなる表面架橋剤を混合し、200℃で40分間加熱することにより、No.13吸水剤を得た。上記測定上記NO.13吸水剤の無加圧下および高加圧下の吸収倍率、吸収速度、および造粒破壊率を測定した。上記測定結果を表6に示す。
【0357】
また、上記吸水性樹脂造粒物(1)の電子顕微鏡写真(50倍)を図19に示す。上記吸水性樹脂造粒物(1)は、原料として図18に示した粒径150μm未満の吸水性樹脂微粉末(A2)を用いているにも拘らず、300μm〜850μmの粒径を有する粒子が約8割を占める凝似一次粒子の造粒物(凝集体)となり、結果的に、衝撃力(B)によって規定される造粒破壊率が2.4重量%という造粒強度の強い造粒物(凝集体)となっていた。
【0358】
尚、図示はしないが、本実施例にて得られた乾燥前の含水ゲル状造粒物の光学顕微鏡写真では、該含水ゲル状造粒物が個々の一粒一粒の含水ゲルの凝集体である事実や、架橋剤を含まない水で造粒した場合、吸水膨潤後は造粒前の複数の粒子に分かれて膨潤する事実も別途確認されている。
【0359】
〔実施例14〕
実施例13において、連続押出式混合機1で含水ゲル状造粒物を得るに際して、吸水性樹脂微粉末(A2)100重量部に対して添加するイオン交換水の量を、130重量部から163重量部に変更する以外は、実施例13と同様の反応・操作を行って、固形分38.0重量%の含水ゲル状造粒物を得た。
【0360】
その後、上記含水ゲル状造粒物を実施例13と同様の方法により乾燥した。この結果、上記含水ゲル状造粒物は均一かつ十分に乾燥され、造粒粒子同士を手でも容易に解砕することが可能な粉体状の乾燥造粒物が得られた。該乾燥造粒物中の10mmを越える塊は5%に過ぎなかった。
【0361】
次いで、この乾燥造粒物を、実施例13と同様に粉砕、分級することにより、吸水性樹脂造粒物(2)を得た。該吸水性樹脂造粒物(2)の粒度分布、無加圧下での吸収倍率および造粒破壊率を測定した。上記粒度分布を表4に示すと共に、吸収倍率および造粒破壊率の測定結果を合わせて表5に示す。
【0362】
さらに、上記吸水性樹脂造粒物(2)を用いて、実施例13と同様の混合・加熱処理を行ってNo.14吸水剤を得た。上記NO.14吸水剤の無加圧下および高加圧下の吸収倍率、吸収速度、および造粒破壊率を測定した。上記測定結果を表6に示す。
【0363】
〔実施例15〕
実施例13において、連続押出式混合機1で含水ゲル状造粒物を得るに際して、吸水性樹脂微粉末(A2)100重量部に対して添加するイオン交換水の量を、130重量部から74重量部に変更する以外は、実施例13と同様の反応・操作を行って、固形分57.6重量%の含水ゲル状造粒物を得た。尚、混合は均一であったが、実施例13・14と比較すると、その混合の均一性は、若干劣るものであった。
【0364】
その後、上記含水ゲル状造粒物を実施例13と同様の方法により乾燥した。この結果、上記含水ゲル状造粒物は均一かつ十分に乾燥され、造粒粒子同士を手でも容易に解砕することが可能な粉体状の乾燥造粒物が得られた。該乾燥造粒物中の10mmを越える塊は5%に過ぎなかった。
【0365】
次いで、この乾燥造粒物を、実施例13と同様に粉砕、分級することにより、吸水性樹脂造粒物(3)を得た。該吸水性樹脂造粒物(3)の粒度分布、無加圧下での吸収倍率および造粒破壊率を測定した。上記粒度分布を表4に示すと共に、吸収倍率および造粒破壊率の測定結果を合わせて表5に示す。
【0366】
さらに、上記吸水性樹脂造粒物(3)を用いて、実施例13と同様の混合・加熱処理を行ってNo.15吸水剤を得た。このNO.15吸水剤の無加圧下および高加圧下の吸収倍率、吸収速度、および造粒破壊率を測定した。上記測定結果を表6に示す。
【0367】
〔実施例16〕
実施例13において、連続押出式混合機1で含水ゲル状造粒物を得るに際して、吸水性樹脂微粉末(A2)100重量部に対して添加するイオン交換水の量を、230重量部から41重量部に変更する以外は、実施例13と同様の反応・操作を行って、固形分70.9重量%の含水ゲル状造粒物を得た。尚、混合は均一であったが、実施例15よりはやや劣るものであり、また、得られた含水ゲル状造粒物は、連続押出式混合機1のケーシング2の内面への付着や、凝集が起こりやすいものであった。
【0368】
その後、上記含水ゲル状造粒物を実施例13と同様の方法により乾燥した。この結果、上記含水ゲル状造粒物は均一かつ十分に乾燥され、造粒粒子同士を手でも容易に解砕することが可能な粉体状の乾燥造粒物が得られた。該乾燥造粒物中の10mmを越える塊は5%に過ぎなかった。
【0369】
次いで、この乾燥造粒物を、実施例13と同様に粉砕、分級することにより、吸水性樹脂造粒物(4)を得た。該吸水性樹脂造粒物(4)の粒度分布、無加圧下での吸収倍率および造粒破壊率を測定した。上記粒度分布を表4に示すと共に、吸収倍率および造粒破壊率の測定結果を合わせて表5に示す。
【0370】
さらに、上記吸水性樹脂造粒物(4)を用いて、実施例13と同様の混合・加熱処理を行ってNo.16吸水剤を得た。このNO.16吸水剤の無加圧下および高加圧下の吸収倍率、吸収速度、および造粒破壊率を測定した。上記測定結果を表6に示す。
【0371】
〔比較例1〕
実施例13において、吸水性樹脂微粉末(A2)とイオン交換水とを混合する際に、連続押出式混合機1に代えて、図21に示す従来の連続押出式混合機100を用いた以外は、実施例13と同様の反応・操作を行った。しかしながら、上記従来の連続押出式混合機100によって得られた混合物は、造粒物ではなく、主に1cm〜5cmのゲル状の塊であり、この結果、上記連続押出式混合機100の排出口106から連続的に排出することはできなかった。次に、上記ゲル状の塊に対し、実施例1と同様の方法により乾燥を試みたが、乾燥しなかった。しかも、水可溶成分の増加等、物性低下が見られた。
【0372】
〔比較例2〕
比較例1において、図17に示す従来の連続押出式混合機100で吸水性樹脂微粉末(A2)とイオン交換水とを混合する際に、吸水性樹脂微粉末(A2)100重量部に対して添加するイオン交換水の量を、130重量部から10重量部に変更する以外は、比較例1と同様の反応・操作を行った。しかしながら、上記吸水性樹脂微粉末(A2)は吸収速度が速く、上記従来の連続押出式混合機100によって得られた混合物は、含水ゲル状造粒物ではなく、ダマ状の粉末状造粒物を多く含むと共に、水性液が全く行き渡らず、未造粒のままの吸水性樹脂微粉末(A2)を半分以上含むものであった。
【0373】
次に、上記ダマ状の粉末状造粒物を、実施例13と同様に乾燥、粉砕、分級することにより、比較吸水性樹脂造粒物(1)を得た。該比較吸水性樹脂造粒物(1)の粒度分布、無加圧下での吸収倍率および造粒破壊率を測定した。上記粒度分布を表4に示すと共に、吸収倍率および造粒破壊率の測定結果を合わせて表5に示す。
【0374】
また、上記比較吸水性樹脂造粒物(1)の電子顕微鏡写真(50倍)を図20に示す。上記比較吸水性樹脂造粒物(1)は、原料として図18に示した粒径150μm未満の吸水性樹脂微粉末(A2)を用いているが、150μm以上の造粒物が約24重量%しかなく、かつ、その造粒も個々の微粉末の点接触であり、結果的に、衝撃力(B)によって規定される造粒破壊率100重量%という、弱い造粒物(凝集体)となっていた。
【0375】
さらに、上記比較吸水性樹脂造粒物(1)を用いて、実施例13と同様の混合・加熱処理を行ってNo.1比較用吸水剤を得た。上記No.1比較用吸水剤の無加圧下および高加圧下の吸収倍率、吸収速度、および造粒破壊率を測定した。上記測定結果を表6に示す。
【0376】
〔比較例3〕
実施例13において、吸水性樹脂造粒物(1)に代えて、吸水性樹脂(A1)を86.3重量%、吸水性樹脂微粉末(A2)を13.7重量%の割合で含む吸水性樹脂(A)を用いた以外は、実施例13と同様の反応・操作を行って、No.2比較用吸水剤を得た。また、このNO.2比較用吸水剤の無加圧下および高加圧下の吸収倍率、吸収速度、および造粒破壊率を測定した。上記測定結果を表6に示す。
【0377】
〔実施例17〕
実施例1において、内部架橋剤としてのポリエチレングリコールジアクリレート(n=8)の使用量を、2.9部から3.9部に変更した以外は、実施例1と同様の反応・操作を行って、含水ゲル状重合体を得た。
【0378】
次いで、上記含水ゲル状重合体を、実施例1と同様に乾燥した後、実施例13よりもロールギャップが狭くなるように設定(最終ロールギャップ約0.15mm)されたロールグラニュレター型粉砕機を用いて粉砕し、目開き850μmのJIS標準篩で分級することにより、平均粒径が260μmの不定型破砕状の吸水性樹脂(B)を得た。さらに、この吸水性樹脂(B)を、目開き150μmのJIS標準篩で分級することにより、粒径850μm〜150μmの吸水性樹脂(B1)82.0重量%および粒径150μm未満の吸水性樹脂微粉末(B2)18.0重量%を得た。
【0379】
次いで、上記の吸水性樹脂微粉末(B2)を、図1に示す連続押出式混合機1に2kg/分の割合で投入すると共に、上記連続押出式混合機1に設けられた口径5mmの液供給口4から、グリセリン0.1重量部を溶解させたイオン交換水を、吸水性樹脂微粉末(B2)100重量部に対して163重量部の割合で投入することによって、上記吸水性樹脂微粉末(B2)と、グリセリンを含むイオン交換水とを連続的に混合した。この結果、排出口5から、粒子状の均一な含水ゲル状造粒物が連続的に排出された。得られた粒子状の含水ゲル状造粒物は、個々の粒子の凝集体であり、その大部分が、粒径約1mm〜5mmの均一な含水ゲル状造粒物であった。また、得られた上記含水ゲル状造粒物の固形分は、38.0重量%であった。
【0380】
次に、この含水ゲル状造粒物を、目開き300μmのJIS標準金網上に、約5cmの厚みになるように広げ、160℃の熱風循環式乾燥機で乾燥させた。この結果、上記含水ゲル状造粒物は均一かつ十分に乾燥され、手でも容易に解砕可能な粉体状の乾燥造粒物が得られた。該乾燥造粒物中の10mmを越える塊は5%に過ぎなかった。
【0381】
次いで、この乾燥造粒物を、実施例13における乾燥造粒物粉砕時と同じロールギャップ(最終ロールギャップ約0.27mm)に設定されたロールグラニュレター型粉砕機を用いて粉砕し、その後、目開き850μmのJIS標準篩で分級することにより、吸水性樹脂造粒物(5)を得た。
【0382】
このようにして得られた上記吸水性樹脂造粒物(5)、吸水性樹脂(B)、吸水性樹脂(B1)、および吸水性樹脂微粉末(B2)の粒度分布、無加圧下での吸収倍率および造粒破壊率を測定した。上記粒度分布を表4に示すと共に、吸収倍率および造粒破壊率の測定結果を合わせて表5に示す。
【0383】
さらに、上記吸水性樹脂造粒物(5)を用いて、実施例13と同様の混合・加熱処理を行ってNo.17吸水剤を得た。また、このNo.17吸水剤の無加圧下および高加圧下の吸収倍率、吸収速度、および造粒破壊率を測定した。上記測定結果を表6に示す。
【0384】
【表4】
【0385】
【表5】
【0386】
【表6】
【0387】
上記実施例13〜17および比較例1〜3の結果から、2種類以上の攪拌翼7…を有し、これによって、押し出し推力が異なる領域を有する本願の連続押出式混合機1を用いて造粒することにより、造粒強度に優れた吸水性樹脂造粒物が得られることが判る。また、このように造粒強度に優れた吸水性樹脂造粒物を吸水剤の原料として用いることで、機械的ストレスに強く、しかも、吸水速度の速い吸水剤を得ることができることが判る。これに対し、押し出し推力が一定である従来の連続押出式混合器100を用いた場合には、吸水性樹脂微粉末に添加する水分量が多ければ造粒物とはならず、逆に水分量が少なければ造粒強度に優れた吸水性樹脂造粒物を得ることができないことが判る。
【0388】
〔実施例18〕
実施例5において、図7に示す連続押出式混合機55に設けられた攪拌翼7(第一の攪拌翼7a)の吸水性樹脂押出面7a1 と回転軸6に垂直な平面とのなす角度(以下、単に吸水性樹脂押出面の角度と記す)を、回転軸の全長を100%としたときの攪拌翼7…の配設域に応じて種々変更することで、実施例5とは混合条件を変えて吸水性樹脂と表面架橋剤とを混合した。そして、得られた混合物における「ダマ」の割合を測定した。
【0389】
次いで、上記混合物を20メッシュ金網に通過させた後、該混合物を195℃で40分間加熱処理することにより、吸水剤を得た。上記吸水剤の無加圧下および高加圧下での吸収倍率を測定した。上記測定結果を、上記連続押出式混合機55における混合条件と合わせて表7に示す。
【0390】
【表7】
【0391】
上記表7において、「送り」、「戻り」とは、吸水性樹脂の押し出し方向に対する押し出し推力の向きを示す。例えば、図17に示すように、吸水性樹脂排出方向(つまり、連続押出式混合機55における材料供給口3側から排出口5側への吸水性樹脂の進行方向)である矢印A方向に対して矢印B方向に回転軸6が回転したときに、吸水性樹脂の進行方向であるA方向と同方向に押し出し推力が生じる場合を「送り」、A方向とは逆方向であるC方向に押し出し推力が生じる場合を「戻り」と記す。
【0392】
従って、「送り45°」とは、攪拌翼7の吸水性樹脂押出面7a1 と回転軸6に垂直な平面とのなす角度が45°であり、吸水性樹脂進行方向に押し出し推力が生じていることを示す。また、「戻り45°」とは、攪拌翼7の吸水性樹脂押出面7a1 と回転軸6に垂直な平面とのなす角度が45°であり、吸水性樹脂進行方向とは逆向きに押し出し推力が生じていることを示す。
【0393】
また、吸水性樹脂押出面の角度が水平とは、攪拌翼7の翼面が回転軸6の軸方向と平行な状態にあることを示し、上記吸水性樹脂押出面の角度が水平に設定されている場合には、攪拌翼7による押し出し推力は新たには生じない。
【0394】
上記表7の結果から、攪拌翼7の吸水性樹脂押出面の角度(攪拌翼7の翼面の向き)を種々変更することにより押し出し推力が小さくなる領域を排出側に設けることで、吸水性樹脂と表面架橋剤等を含む水性液とをより均一に混合することができることが判る。
【0395】
以上のように、本発明の吸水剤は、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させて得られる吸水剤であって、上記吸水剤に所定の荷重を加えることにより衝撃力(A)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をQ、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をPとすると、
P≧20(g/g)
であり、かつ、
Q/P≧0.85
である構成である。
【0396】
また、本発明の吸水剤は、以上のように、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させて得られる吸水剤であって、上記吸水剤に所定の振動を与えることにより衝撃力(B)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をY、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をXとすると、
X≧20(g/g)
であり、かつ、
Y/X≧0.90
である構成である。
【0397】
上記の構成によれば、本発明の吸水剤は、優れた吸収性能を持ち、かつ機械的ストレスに強いものである。従って、製造プラントにおける搬送や、ユーザにおける加工等で加わる機械的ストレスを受けてもその吸水特性を殆ど低下させず、最終製品中においてその優れた吸収性能を維持する吸水剤を提供することができる。上記各吸水剤は、これらをユーザにおいて最終製品の吸収性物品に加工した後も、その優れた吸収特性を維持できるので、各種の吸収性物品、特に、加圧下における吸収特性を重視される紙オムツや生理用ナプキン、失禁パット等の吸収体を含む衛生材料等の吸収性物品に好適である。
【0398】
また、本発明の吸水剤は、以上のように、平均粒径子径200μm〜800μmの吸水性樹脂造粒物を表面架橋して得られる吸水剤であって、50g/cm 2 の加圧下での吸収倍率が20g/g以上であり、吸収速度が25秒以下であり、かつ、造粒破壊率が10重量%以下である構成である。
【0399】
上記の構成によれば、従来の造粒方法ではそれぞれ相反する特性であり、同時には満足し得ない物性であった高加圧下での吸収倍率、造粒強度、吸収速度の3つの物性を同時に満足することができる吸水剤を提供することができる。
【0400】
さらに、本発明の吸水剤の製造方法は、以上のように、カルボキシル基を有する吸水性樹脂を、固定円筒の内部における回転軸の周りに、上記吸水性樹脂に押し出し推力を与える少なくとも一種の攪拌部材を設けた攪拌型の連続押出式混合機における第一領域に供給し、上記吸水性樹脂を、上記第一領域で分散させた後、該第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さい第二領域に押し出し、該第二領域で上記吸水性樹脂と水性液とを混合させる構成である。
【0401】
本発明の吸水剤の製造方法は、以上のように、上記した各吸水剤の製造方法において、上記第二領域に上記水性液を供給する構成である。
【0402】
本発明の吸水剤の製造方法は、以上のように、上記した各吸水剤の製造方法において、上記水性液がカルボキシル基と反応し得る架橋剤を含む構成である。
【0403】
上記の構成によれば、吸水性樹脂を上記第一領域で分散させた後、該第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さい第二領域に押し出し、該第二領域で上記吸水性樹脂と水性液とを混合させることで、第二領域では、第一領域にて分散された吸水性樹脂の平均速度を低下させ、上記吸水性樹脂と水性液との混合攪拌時間を十分に確保すると共に、上記第一領域にて分散された吸水性樹脂と、水性液とを素早く均一に混合させることができる。この結果、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液との混合、反応が効率よく行われ、しかも均一混合を確保することができる。従って、上記の構成によれば、加圧下において高い吸収倍率を示し、かつ製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等を行った後にもその優れた吸水性能を維持し、最終製品中において、その使用方法を選ばず、常に優れた特性を発揮することのできる吸水剤を製造することができる吸水剤の製造方法を提供することができる。
【0404】
また、本発明の吸水剤の製造方法は、以上のように、平均粒径10μm〜150μmの吸水性樹脂(具体的には、JIS標準篩で分級して得られた平均粒径10μm〜150μmの吸水性樹脂)100重量部に水性液70重量部〜400重量部を混合して平均粒径0.3mm〜10mmの含水ゲル状造粒物を得た後、該含水ゲル状造粒物を、粉砕しない条件下、110℃〜300℃で収縮乾燥し、分級(具体的には、JIS標準篩で分級)して得られた平均粒径200μm〜800μmの吸水性樹脂造粒物を表面架橋する構成である。
【0405】
上記の構成によれば、従来の造粒方法ではそれぞれ相反する特性であり、同時には満足し得ない物性であった高加圧下での吸収倍率、造粒強度、吸収速度の3つの物性を同時に満足することができる吸水剤を提供することができる。
【0406】
本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と水性液とを混合するための攪拌型の連続押出式混合機を有する吸水剤の製造装置であって、上記連続押出式混合機は、内部に回転軸を有する固定円筒を備え、上記回転軸の周りには、少なくとも一種の攪拌部材が、上記固定円筒内に供給された吸水性樹脂を分散させる第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さい第二領域を排出側に形成するように設けられている構成である。
【0407】
また、本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と水性液とを混合するための攪拌型の連続押出式混合機を有する吸水剤の製造装置であって、上記連続押出式混合機は、内部に回転軸を有する固定円筒を備え、上記回転軸の周りには、少なくとも一種の攪拌部材が、上記固定円筒内に供給された吸水性樹脂を分散させる分散領域としての第一領域と、上記第一領域よりも排出側に設けられ、かつ、上記分散領域において分散された吸水性樹脂を上記水性液と混合する混合領域としての第二領域とを形成するように設けられている構成である。
【0408】
本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、上記吸水剤の製造装置において、上記連続押出式混合機の固定円筒は、上記吸水性樹脂を供給するための第一供給口と、上記第一供給口よりも排出側に設けられ、上記水性液を供給するための第二供給口とを備え、上記第二供給口は、上記第二領域に設けられている構成である。
【0409】
本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、前記した吸水剤の製造装置において、上記連続押出式混合機の固定円筒は、上記吸水性樹脂を供給するための第一供給口と、上記第一供給口よりも排出側に設けられ、上記水性液を供給するための第二供給口とを備え、上記第二供給口は、上記第一領域と第二領域との境界域に設けられている構成である。
【0410】
本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、上記各吸水剤の製造装置において、上記回転軸の周りには、上記吸水性樹脂供給側に設けられて押し出し推力を生じる形状に形成された複数の第一の攪拌部材と、これら第一の攪拌部材の排出側に設けられ、かつ、第一の攪拌部材の配設領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さくなる領域を形成する複数の第二の攪拌部材とが順次配されている構成である。
【0411】
本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と水性液とを混合するための攪拌型の連続押出式混合機を有する吸水剤の製造装置であって、上記連続押出式混合機は、内部に回転軸を有する固定円筒を備え、上記回転軸の周りには、形状の異なる2種類以上の攪拌翼が設けられている構成である。
【0412】
本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、上記吸水剤の製造装置において、上記第一の攪拌部材は、板状に形成されている構成である。
【0413】
本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、上記各吸水剤の製造装置において、上記第二の攪拌部材は、円柱状に形成されている構成である。
【0414】
さらに、本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、カルボキシル基を有する吸水性樹脂と水性液とを混合するための攪拌型の連続押出式混合機を有する吸水剤の製造装置であって、上記連続押出式混合機は、内部に回転軸を有する固定円筒を備え、上記回転軸の周りに、同一形状の攪拌部材が配され、その吸水性樹脂押出面と回転軸に垂直な平面とのなす角度および該攪拌部材の配設密度が異なることにより、上記固定円筒内に供給された吸水性樹脂を分散させる第1領域と、該第1領域よりも排出側に、該第1領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さい第2領域とが設けられている構成である。
【0415】
本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、上記各吸水剤の製造装置において、上記固定円筒の内径に対する回転軸の直径の比が0.4〜0.6の範囲内である構成である。
【0416】
本発明の吸水剤の製造装置は、以上のように、上記各吸水剤の製造装置において、上記連続押出式混合機における固定円筒の内面が、実質的に、水に対する接触角が約60°以上で約70℃以上の熱変形温度を有する基材から形成されている構成である。
【0417】
上記の構成によれば、上記第一領域では、固定円筒内に供給された吸水性樹脂に、連続押出式混合機の内部へと十分な押し出し推力を与えて分散させ、上記第二領域では、上記第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力を小さくすることで、吸水性樹脂の平均速度を低下させ、上記吸水性樹脂と水性液との混合攪拌時間を十分に確保すると共に、上記第一領域にて分散された吸水性樹脂と、水性液とを素早く均一に混合することができる。
【0418】
また、上記固定円筒の内面が、実質的に、水に対する接触角が約60°以上で約70℃以上の熱変形温度を有する基材から形成されていることで、含水した吸水性樹脂が固定円筒内面に付着することを防止することができると共に、混合期間中に発生する熱に十分耐えることができ、安定した混合を継続することができる。
【0419】
さらに、上記固定円筒の内径に対する回転軸の直径の比が0.4〜0.6の範囲内であることで、上記吸水性樹脂と水性液との十分な混合を安定的かつ連続的に行うことができる。
【0420】
また、本発明において、上記吸水性樹脂と水性液とを混合させる際には、できるだけ瞬時に両者が全体的に接触する必要がある。このため、上記水性液を供給するための第二供給口が、上記第二領域、より好ましくは第一領域と第二領域との境界域に設けられていることで、上記吸水性樹脂と水性液とを瞬時に接触させ、これにより吸水性樹脂と水性液とを十分均一に、「ダマ」を形成させることなく混合させることができる。
【0421】
従って、上記の各構成によれば、連続押出式混合機における攪拌部材の諸構成により、カルボキシル基を有する吸水性樹脂とこのカルボキシル基と反応し得る架橋剤等を含む水性液との混合、反応が効率よく行われ、しかも均一混合を確保することができる。そして、上記の構成によれば、加圧下において高い吸収倍率を示し、かつ製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等を行った後にもその優れた吸水性能を維持し、最終製品中において、その使用方法を選ばず、常に優れた特性を発揮することのできる吸水剤を製造することができる吸水剤の製造装置を提供することができる。
【0422】
【発明の効果】
請求項1記載の発明の吸水剤は、以上のように、アクリル酸及び/又はその塩を主成分とする親水性単量体を重合・架橋することにより得られ、カルボキシル基を有し、ヒドロゲルを形成する吸水性樹脂粒子と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させて得られる吸水剤であって、上記吸水剤5gを70mm×100mmの袋に密封し、その上から重量4kgのローラを10往復させることにより上記吸水剤に衝撃力(A)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をQ、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をPとすると、
P≧20(g/g)
であり、かつ、
Q/P≧0.85
である構成である。
【0423】
請求項2記載の発明の吸水剤は、以上のように、請求項1記載の吸水剤において、P≧25(g/g)である構成である。
【0424】
請求項3記載の発明の吸水剤は、以上のように、請求項1記載の吸水剤において、Q/P≧0.9である構成である。
【0425】
請求項4記載の発明の吸水剤は、以上のように、請求項1記載の吸水剤において、Q/P≧0.95である構成である。
【0426】
請求項5記載の発明の吸水剤は、以上のように、アクリル酸及び/又はその塩を主成分とする親水性単量体を重合・架橋することにより得られ、カルボキシル基を有し、ヒドロゲルを形成する吸水性樹脂粒子と、このカルボキシル基に反応する架橋剤とを混合、反応させて得られる吸水剤であって、上記吸水剤30.0gをガラスビーズ10.0gと共に、所定の大きさを有する容器に入れて100V/60Hzで振動速度回転数750c.p.m の振動を30分間与えて上記吸水剤同士を衝突させることにより衝撃力(B)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をY、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をXとすると、
X≧20(g/g)
であり、かつ、
Y/X≧0.90
である構成である。
【0427】
請求項6記載の発明の吸水剤は、以上のように、請求項5記載の吸水剤において、X≧25(g/g)である構成である。
【0428】
請求項7記載の発明の吸水剤は、以上のように、請求項5記載の吸水剤において、Y/X≧0.92である構成である。
【0429】
請求項8記載の発明の吸水剤は、以上のように、請求項5記載の吸水剤において、Y/X≧0.95である構成である。
【0430】
請求項9記載の発明の吸水剤は、以上のように、請求項1〜8の何れか1項に記載の吸水剤において、上記架橋剤が、多価アルコール化合物、エポキシ化合物、多価アミン化合物およびそれらの塩、アルキレンカーボネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物である構成である。
【0431】
本発明の吸水剤は、優れた吸収性能を持ち、かつ機械的ストレスに強いものである。従って、製造プラントにおける搬送や、ユーザにおける加工等で加わる機械的ストレスを受けてもその吸水特性を殆ど低下させず、最終製品中においてその優れた吸収性能を維持する吸水剤を提供することができる。上記各吸水剤は、これらをユーザにおいて最終製品の吸収性物品に加工した後も、その優れた吸収特性を維持できるので、各種の吸収性物品、特に、加圧下における吸収特性を重視される紙オムツや生理用ナプキン、失禁パット等の吸収体を含む衛生材料等の吸収性物品に好適であるという効果を奏する。
【0432】
請求項10記載の発明の吸水剤は、以上のように、請求項1〜9の何れか1項に記載の吸水剤において、上記吸水性樹脂粒子を、固定円筒の内部における回転軸の周りに、上記吸水性樹脂粒子に押し出し推力を与える少なくとも一種の攪拌部材を設けた攪拌型の連続押出式混合機における第一領域に供給し、上記吸水性樹脂粒子を、上記第一領域で分散させた後、該第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さい第二領域に押し出し、該第二領域で上記吸水性樹脂粒子と、該吸水性樹脂粒子が有するカルボキシル基と反応する架橋剤とを混合させてなる構成である。
【0433】
上記の構成によれば、上記吸水性樹脂粒子を、上記第一領域で分散させた後、該第一領域における押し出し推力よりも押し出し推力が小さい第二領域に押し出し、該第二領域で上記吸水性樹脂粒子と架橋剤とを混合させることで、第二領域では、第一領域にて分散された吸水性樹脂の平均速度を低下させ、上記吸水性樹脂粒子と架橋剤との混合攪拌時間を十分に確保すると共に、上記第一領域にて分散された吸水性樹脂粒子と、架橋剤とを素早く均一に混合させることができる。この結果、上記吸水性樹脂粒子と、該吸水性樹脂粒子が有するカルボキシル基と反応する架橋剤との混合、反応が効率よく行われ、しかも均一混合を確保することができる。従って、上記の構成によれば、加圧下において高い吸収倍率を示し、かつ製造プラントにおける搬送やユーザにおける最終製品の加工等を行った後にもその優れた吸水性能を維持し、最終製品中において、その使用方法を選ばず、常に優れた特性を発揮することのできる吸水剤を製造することができるという効果を奏する。
【0434】
請求項11記載の発明の吸水剤は、以上のように、平均粒径子径200μm〜800μmの吸水性樹脂造粒物を表面架橋して得られる吸水剤であって、50g/cm2 の加圧下での吸収倍率が20g/g以上であり、吸収速度が25秒以下であり、かつ、造粒破壊率が10重量%以下である構成である。
【0435】
請求項12記載の発明の吸水剤は、以上のように、請求項11記載の吸水剤において、上記吸水性樹脂造粒物は、平均粒径10μm〜150μmの吸水性樹脂100重量部に水性液70重量部〜400重量部を混合して平均粒径0.3mm〜10mmの含水ゲル状造粒物を得た後、該含水ゲル状造粒物を、粉砕しない条件下、110℃〜300℃で収縮乾燥し、分級してなり、当該吸水剤は、この吸水性樹脂造粒物を表面架橋してなる構成である。
【0436】
上記の各構成によれば、従来の造粒方法ではそれぞれ相反する特性であり、同時には満足し得ない物性であった高加圧下での吸収倍率、造粒強度、吸収速度の3つの物性を同時に満足することができる吸水剤を提供することができるという効果を奏する。
【0437】
請求項13記載の発明の衛生材料は、以上のように、請求項1〜12の何れか1項に記載の吸水剤を含む構成である。
【0438】
上記各吸水剤は、衛生材料等の吸収性物品に加工した後も、その優れた吸収特性を維持できるので、特に、加圧下における吸収特性を重視される紙オムツや生理用ナプキン、失禁パット等の吸収体を含む衛生材料に好適である。よって、上記の構成によれば、優れた吸収特性を有する衛生材料を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態に係る吸水剤の製造装置における連続押出式混合機の概略の断面図である。
【図2】 図1に示す連続押出式混合機における攪拌状態を示す説明図であり、(a)は、上記連続押出式混合機における第一領域での攪拌状態を示す説明図であり、(b)は、上記連続押出式混合機における第二領域での攪拌状態を示す説明図である。
【図3】 本発明の他の実施の形態に係る吸水剤の製造装置における連続押出式混合機の概略の断面図である。
【図4】 本発明のさらに他の実施の形態に係る吸水剤の製造装置における連続押出式混合機の概略の断面図である。
【図5】 本発明のさらに他の実施の形態に係る吸水剤の製造装置における連続押出式混合機の概略の断面図である。
【図6】 本発明のさらに他の実施の形態に係る吸水剤の製造装置における連続押出式混合機の概略の断面図である。
【図7】 本発明のさらに他の実施の形態に係る吸水剤の製造装置における連続押出式混合機の概略の断面図である。
【図8】 本発明のさらに他の実施の形態に係る吸水剤の製造装置における連続押出式混合機の概略の断面図である。
【図9】 本発明のさらに他の実施の形態に係る吸水剤の製造装置における連続押出式混合機の概略の断面図である。
【図10】 本発明のさらに他の実施の形態に係る吸水剤の製造装置における連続押出式混合機の概略の断面図である。
【図11】 上記吸水剤に衝撃力(A)を与えるための装置を示す斜視図である。
【図12】 上記吸水剤に衝撃力(B)を与えるために用いられる容器の概略構成図である。
【図13】 (a)は、上記吸水剤に衝撃力(B)を与える場合の上記容器に対する振動の与え方を説明する説明図であり、(b)は、上記吸水剤に衝撃力(B)を与える場合の上記容器に対する振動の与え方を(a)とは別の角度から説明する説明図である。
【図14】 上記吸水剤に衝撃力(B)を与えるための装置の概略構成図である。
【図15】 上記吸水剤に衝撃力(B)を与える場合の容器の振動の様子を説明する説明図である。
【図16】 上記吸水剤の加圧下での吸収倍率を測定するための装置を示す断面図である。
【図17】 上記連続押出式混合機における攪拌部材の吸水性樹脂押出面の角度と押し出し推力の生じる方向との関係について説明する説明図である。
【図18】 実施例13で得られた粒径150μm未満の吸水性樹脂微粉末(A2)の構造を電子顕微鏡写真(50倍)によって示す図面代用写真である。
【図19】 実施例13で得られた吸水性樹脂造粒物(1)の構造を電子顕微鏡写真(50倍)によって示す図面代用写真である。
【図20】 比較例2で得られた比較吸水性樹脂造粒物(1)の構造を電子顕微鏡写真(50倍)によって示す図面代用写真である。
【図21】 従来の吸水剤の製造装置における連続押出式混合機を示す断面図である。
【符号の説明】
1 連続押出式混合機
2 ケーシング(固定円筒)
3 材料供給口(第一供給口)
4 液供給口(第二供給口)
5 排出口
6 回転軸
7 攪拌翼(攪拌部材)
7a 第一の攪拌翼(第一の攪拌部材)
7a1 吸水性樹脂押出面
7b 第二の攪拌翼(第一の攪拌部材)
51 連続押出式混合機
52 連続押出式混合機
53 連続押出式混合機
54 連続押出式混合機
55 連続押出式混合機
55’ 連続押出式混合機
56 連続押出式混合機
57 連続押出式混合機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes, for example, a water-absorbing resin having a carboxyl group and a cross-linking agent capable of reacting with the carboxyl group, which is suitably used for sanitary materials such as paper diapers (disposable diapers), sanitary napkins, and so-called incontinence pads. Water-absorbing agent made by mixing with aqueous liquidAndThe present invention relates to a sanitary material containing the water absorbing agent.
[0002]
[Prior art]
In recent years, water-absorbing agents containing a water-absorbing resin intended to absorb bodily fluids are widely used as sanitary materials such as paper diapers and sanitary napkins, so-called incontinence pads.
[0003]
Examples of the water-absorbing resin include a crosslinked polyacrylic acid partially neutralized product, a hydrolyzate of starch-acrylic acid graft polymer, a saponified vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer, an acrylonitrile copolymer, or Hydrolysis products of acrylamide copolymers or cross-linked products thereof, and cross-linked products of cationic monomers are known.
[0004]
The properties that the water absorbent resin should have include excellent water absorption and absorption rate when in contact with aqueous liquids such as body fluids, liquid permeability, gel strength of swollen gels, and water from a substrate containing aqueous liquids. Examples include suction force to be sucked up. However, the relationship between these characteristics does not necessarily show a positive correlation. For example, the higher the absorption ratio, the lower the physical properties such as liquid permeability, gel strength, and absorption rate.
[0005]
As a method for improving the water absorption characteristics of the water absorbent resin in a well-balanced manner, a technique for crosslinking the vicinity of the surface of the water absorbent resin is known, and various methods have been disclosed so far.
[0006]
For example, a method using a polyhydric alcohol as a crosslinking agent (Japanese Patent Laid-Open Nos. 58-180233 and 61-16903), a polyvalent glycidyl compound, a polyvalent aziridine compound, a polyvalent amine compound, a polyvalent isocyanate A method using a compound (JP 59-189103), a method using glyoxysar (JP 52-117393), a method using a polyvalent metal (JP 51-136588, JP Sho 61-257235, JP-A 62-7745, and methods using silane coupling agents (JP-A 61-212305, JP-A 61-252212, JP-A 61-264006) Publication), a method using alkylene carbonate (German Patent No. 4020780), and the like are known. In addition, a method in which an inert inorganic powder is present during the crosslinking reaction (Japanese Patent Laid-Open Nos. 60-163356 and 60-255814), and a method in which a dihydric alcohol is present (Japanese Patent Laid-Open No. 1-2292004). Also known are a method in which water and an ether compound are present (JP-A-2-153903), a method in which an alkylene oxide adduct of a monohydric alcohol, an organic acid salt, a lactam, etc. are present (European Patent No. 555692). ing.
[0007]
In general, the water-absorbent resin is more preferable as the content of powder (fine powder) having a particle size of 150 μm or less is smaller. Such fine powder is clogged in an absorbent article such as a diaper, which causes a decrease in liquid permeability. Further, in addition to the problem of loss as a dust during handling and pneumoconiosis, even if surface crosslinking is performed, there are problems that various physical properties such as absorption capacity under pressure are difficult to improve. For this reason, a water-absorbing resin with less fine powder is desired.
[0008]
Conventionally, as a method for producing a water-absorbent resin with a small amount of fine powder, (1) a method of adjusting the particle size by adjusting the degree of polymerization and pulverization, and (2) the generated fine powder can be obtained by sieving or air flow. A classification and removal method (US Pat. No. 4,973,632) is known.
[0009]
However, even in the method (1), a large amount of fine powder such as 10% to several tens% is generated during the production process. Therefore, further discarding of the generated fine powder by the method (2) greatly reduces the yield and is disadvantageous from the viewpoint of disposal cost.
[0010]
Therefore, a proposal to solve the above problem by granulating or regenerating fine powder that is inevitably generated in the manufacturing process of the water absorbent resin, and further, by granulating, the relative surface area is compared with the primary particles. Various proposals have been made to achieve a high absorption rate by increasing the size.
[0011]
For example, as a method other than granulation, in European Patent No. 0463388A, US Pat. No. 4,950,692, US Pat. No. 4,970,267, European Patent No. 0477761A, European Patent No. 0496594A, water or a hydrous gel is added to fine powder A method has been proposed in which the fine powder is gelled by mixing, and then the gelled product is pulverized and then regenerated into large particles by drying. In
[0012]
In general, water or an aqueous liquid is suitable as the binder of the water-absorbent resin from the viewpoints of efficiency, safety, manufacturing cost, and the like. Therefore, in each of the methods described above, most of the methods add an aqueous liquid that plays a role of a binder to the fine powder.
[0013]
However, the water-absorbing resin, in particular, the finely powdered water-absorbing resin has a large surface area, and therefore has a high absorption rate, and it is difficult to add the aqueous liquid uniformly. In addition, the use of insoluble inorganic fine powder or the like as a mixing aid for an aqueous liquid generally has problems such as not only the problem of cost but also the generation of dust, the granulation strength and various physical properties.
[0014]
Therefore, as a mixer capable of uniformly adding water when granulating fine powder, for example, a low speed paddle type mixer (European Patent No. 0644224), a high speed stirring type mixer (US Pat. No. 5,0029,861). No. 4,734,478), a specific spray continuous granulator (U.S. Pat. No. 5,360,148), a fluidized bed (European Patent No. 0534899), and the like have been proposed. Further, for methods other than granulation, as a mixer for recirculating fine powder, a Nauta mixer (US Pat. No. 4,950,692), a specific shear mixer (European patent No. 0417761), etc. Has been proposed. Among these mixers, the high-speed agitating mixer is not limited to granulation in the method for producing a water-absorbent resin because of its high productivity. No. gazette) and the like.
[0015]
For example, the present inventors have already disclosed US Pat. No. 5140076 as a method for producing a water-absorbing agent by efficiently mixing an aqueous liquid such as the cross-linking agent or a treatment liquid containing the cross-linking agent onto the surface of the water-absorbing resin. In Japanese Patent Laid-Open No. 4-214734, a high-speed agitation type mixer having an inner surface made of a specific base material is used to mix the water-absorbing resin and the crosslinking agent, and then the mixture is heated to obtain a surface. A method of reacting the cross-linking agent was proposed. Furthermore, the inventors of the present application have obtained a water-absorbent resin with improved water absorption performance balance, in particular, absorption capacity under pressure, by such a method.
[0016]
As shown in FIG. 21, the conventional mixer disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 5140076 (JP-A-4-214734) has a
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if surface crosslinking of the water-absorbent resin particles is performed using the above-described conventional continuous extrusion mixer, the water-absorbent resin transport process and the process of processing the final product such as a diaper on the user side As a result, the surface cross-linked part or the granulated part is lost or destroyed, and the problem that the excellent water absorption characteristics as expected in the final product cannot be maintained has been found. It has also been found that this problem appears more markedly in a water-absorbing resin that exhibits a higher absorption capacity under high pressure.
[0018]
It has also been found that physical properties such as a decrease in absorption rate, an increase in water-soluble components as impurities, and a decrease in absorption capacity under high pressure may be observed due to granulation and regeneration of fine powder. It was. Further, it has also been found that the problem of deterioration in physical properties due to the granulation is particularly remarkable when the granulation strength is improved by increasing the aqueous liquid as a binder in order to avoid the above-described granulation failure.
[0019]
And as a factor of said each problem, it is mentioned with the conventional mixer that mixing of a water absorbing resin, a crosslinking agent, and aqueous liquid was not yet satisfactory.
[0020]
For example, in a fluidized bed (European Patent No. 0534899) and a high-speed agitation type mixer (U.S. Pat. No. 5,142,0076) conventionally used for granulation, the amount of aqueous liquid added is as small as several to no more than 30%. If it exceeds 60%, continuous and stable mixing is extremely difficult.
[0021]
Further, according to the study by the inventors of the present application, when the amount of the aqueous liquid added exceeds 10%, the mixing of the water-absorbent resin and the aqueous liquid becomes extremely uneven, and as a result, It was found that not only the addition amount of the aqueous liquid for improving the granulation strength was limited, but also that the physical properties were lowered or the granulation was broken by the addition of the non-uniform aqueous liquid. In particular, a high-speed agitation type mixer that has been conventionally used in the production of a water-absorbing resin exhibits high productivity with a small amount of aqueous liquid, but it is almost impossible to add a large amount of aqueous liquid.
[0022]
Further, according to the study by the inventors of the present application, in a mixer having a large kneading force, such as a shear mixer (European Patent No. 0477761) or a Nauta mixer, which has been used other than granulation, the addition of an aqueous liquid Is relatively easy to carry out, but the mixture after the addition of the aqueous liquid does not become a granular granulated product, but only a large united gel mass is obtained, and because of its shearing force, it absorbs water. It was found that the resin itself deteriorates. Furthermore, when the water-containing resin hydrogel is kneaded or pulverized with a very large force, the hydrogel becomes a gel with a small surface area that is not agglomerated but a crushed surface area. However, it has been found that the absorption rate may decrease. It has also been found that the step of pulverizing an integrated large gel mass by a method other than granulation (US Pat. No. 4,950,692) is likely to cause deterioration of the water absorbent resin itself.
[0023]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to show a high absorption capacity under pressure, and after carrying out transportation in a manufacturing plant or processing of a final product by a user. A water-absorbing agent that maintains excellent water-absorbing performance and can always exhibit excellent characteristics in the final product regardless of the method of use.AndIt is providing the sanitary material containing the said water absorbing agent.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the inventors of the present application have made extensive studies on the water-absorbing agent, its production method, its production apparatus, and sanitary materials. As a result, the inventors of the present application manufactured the water-absorbing agent obtained by mixing and reacting a water-absorbing resin having a carboxyl group and a crosslinking agent that reacts with the carboxyl group to satisfy the following configuration. It has been found that a water-absorbing agent that can always exhibit excellent characteristics can be provided, and the present invention has been completed.
[0025]
That is, the water-absorbing agent of the invention according to claim 1 is obtained by polymerizing and crosslinking a hydrophilic monomer having acrylic acid and / or a salt thereof as a main component in order to solve the above-mentioned problems. A water-absorbing agent obtained by mixing and reacting a water-absorbing resin particle having a group and forming a hydrogel and a cross-linking agent that reacts with the carboxyl group, and sealing the 5 g of the water-absorbing agent in a bag of 70 mm × 100 mm Then, when an impact force (A) is applied to the water absorbent by reciprocating a roller having a weight of 4 kg from above, the pressure in the water absorbent after the impact is 50 g / cm.2If the absorption capacity at Q is Q and the absorption capacity at the same pressure in the water-absorbing agent before impact is P
P ≧ 20 (g / g)
And
Q / P ≧ 0.85
It is characterized by being.
[0026]
In order to solve the above-described problems, the water-absorbing agent of the invention described in
[0027]
The water-absorbing agent of the invention described in
[0028]
In order to solve the above problems, the water-absorbing agent of the invention described in claim 4 is characterized in that Q / P ≧ 0.95 in the water-absorbing agent described in claim 1.
[0029]
The water-absorbing agent of the invention according to
X ≧ 20 (g / g)
And
Y / X ≧ 0.90
It is characterized by being.
[0030]
In order to solve the above-described problems, the water-absorbing agent of the invention described in
[0031]
The water-absorbing agent of the invention described in
[0032]
The water-absorbing agent of the invention described in claim 8 is characterized in that Y / X ≧ 0.95 in the water-absorbing agent described in
[0033]
In order to solve the above-described problems, the water-absorbing agent according to
[0034]
The water-absorbing agent of the present invention has excellent absorption performance and is resistant to mechanical stress. Therefore, it is possible to provide a water-absorbing agent that maintains its excellent absorption performance in the final product without substantially deteriorating its water-absorbing characteristics even when subjected to mechanical stress applied during transportation in a manufacturing plant or processing by a user. . Since each of the above water-absorbing agents can maintain its excellent absorption characteristics even after being processed into an absorbent article as a final product by the user, various absorbent articles, in particular, paper that places importance on absorption characteristics under pressure. It is suitable for absorbent articles such as sanitary materials including absorbent bodies such as diapers, sanitary napkins and incontinence pads.
[0035]
In order to solve the above-mentioned problems, the water-absorbing agent according to
[0036]
According to said structure, mixing and reaction of the said water absorbent resin particle and the crosslinking agent which reacts with the carboxyl group which this water absorbent resin particle has are performed efficiently, and also uniform mixing can be ensured. Therefore, according to the above configuration, it exhibits high absorption capacity under pressure, and maintains its excellent water absorption performance even after carrying out processing at the production plant or processing of the final product at the user. Regardless of the method of use, it is possible to produce a water-absorbing agent that can always exhibit excellent characteristics.
[0037]
Claim 11The water-absorbing agent of the described invention is a water-absorbing agent obtained by surface-crosslinking a water-absorbent resin granulated product having an average particle diameter of 200 μm to 800 μm in order to solve the above-mentioned problem, and is 50 g / cm.2The absorption capacity under pressure is 20 g / g or more, the absorption rate is 25 seconds or less, and the granulation failure rate is 10% by weight or less.
[0038]
In order to solve the above problems, the water-absorbing agent of the invention described in claim 12 is the water-absorbing agent according to claim 11, wherein the water-absorbing resin granulated product has an average particle diameter of 10 μm to 150 μm of 100 wt. 70 parts by weight to 400 parts by weight of an aqueous liquid was mixed to obtain a hydrogel granulated product having an average particle size of 0.3 mm to 10 mm. The water-absorbing agent is characterized by being formed by surface crosslinking of the water-absorbent resin granulated product.
[0039]
aboveeachAccording to the configuration, the conventional granulation methods have mutually conflicting properties, and simultaneously satisfy the three physical properties of absorption capacity under high pressure, granulation strength, and absorption speed, which were properties that could not be satisfied at the same time. A water-absorbing agent that can be provided can be provided.
[0040]
Claim 13In order to solve the above problems, the sanitary material of the described inventionClaims 1-12The water-absorbing agent according to any one of the above is included.
[0041]
Since each of the above water-absorbing agents can maintain its excellent absorption characteristics even after being processed into an absorbent article, in particular, absorbents such as paper diapers, sanitary napkins, incontinence pads, etc. that emphasize absorption characteristics under pressure are used. Suitable for containing sanitary materials.
[0042]
The present invention is described in detail below.
The inventors of the present application have measured the physical property value Q / P or the physical property value Y / X of various surface-crosslinked water-absorbing agents, so that the physical properties of various water-absorbing agents having an absorption ratio higher than a specific value under pressure can be obtained. It was found that the value Q / P and the physical property value Y / X were different.
[0043]
As a result of intensive studies, the inventors of the present application have found that the physical property value Q / P and the physical property value Y / X in the surface-crosslinked water-absorbing agent are not affected by the value of the absorption capacity under pressure. It has been found that it varies depending on the density of crosslinking, uniformity of crosslinking, fragility of the surface, and the like. As a result, the inventors of the present invention manufacture the physical property value Q / P or the physical property value Y / X to be equal to or higher than the specific numerical values shown below in the step of crosslinking the vicinity of the surface of the water absorbent resin. Thus, it has been found that a water-absorbing agent having excellent absorption performance and strong against mechanical stress can be obtained.
[0044]
That is, the water-absorbing agent of the present invention is a water-absorbing agent obtained by mixing and reacting a water-absorbing resin having a carboxyl group and a crosslinking agent that reacts with the carboxyl group, and applies a predetermined load to the water-absorbing agent. When the impact force (A) is applied, the pressure in the water absorbent after the impact is 50 g / cm.2When the absorption ratio at Q is Q and the absorption ratio at the same pressure in the water absorbent before impact is P,
P ≧ 20 (g / g)
And
Q / P ≧ 0.85
It is.
[0045]
The water-absorbing agent of the present invention is a water-absorbing agent obtained by mixing and reacting a water-absorbing resin having a carboxyl group and a crosslinking agent that reacts with the carboxyl group, and the water-absorbing agent is subjected to a predetermined vibration. When the impact force (B) is applied, the pressure in the water absorbent after the impact is 50 g / cm.2When the absorption ratio at Y is Y and the absorption ratio at the same pressure in the water absorbent before impact is X,
X ≧ 20 (g / g)
And
Y / X ≧ 0.90
It is.
[0046]
Here, the quotient Q / P of the absorption capacity under pressure before and after applying the impact force (A) in the present invention is the mechanical property of the water-absorbing agent, that is, the crosslinked surface of the water-absorbing resin subjected to surface crosslinking. It is a physical property value representing the strength against stress. Similarly, the quotient Y / X of the absorption capacity under pressure before and after applying the impact force (B) in the present invention is also applied to the mechanical stress on the crosslinked surface of the water-absorbent resin after surface crosslinking as a water-absorbing agent. It is a physical property value representing strength.
[0047]
However, the mechanical stress applied to the surface cross-linking of the water-absorbing agent when the impact force (A) is applied and the mechanical stress applied to the surface cross-linking of the water-absorbing agent when the impact force (B) is applied. There is a difference in the degree. That is, the mechanical stress applied to the surface crosslinking of the water absorbing agent when the impact force (A) is applied is stronger than the mechanical stress applied to the surface crosslinking of the water absorbing agent when the impact force (B) is applied.
[0048]
In the present invention, the impact force (A) applied to the water-absorbing agent is obtained by sealing 5 g of the water-absorbing agent as a reaction product in a 70 mm × 100 mm bag and reciprocating it 10 times with a 4 kg roller from above. Is preferred.
[0049]
The method for giving the impact force (A) will be specifically described below.
First, as shown in FIG. 11, 5.0 g of a water-absorbing agent (not shown) is placed in a
[0050]
Further, in the present invention, the impact force (B) applied to the water-absorbing agent is such that 30.0 g of the water-absorbing agent as a reaction product is combined with 10.0 g of glass beads having a ball diameter of about 6 mm and a container 41 (FIG. 12 and FIG. 12). 13), as shown in FIG. 13A, the angle formed by the vertical center line of the
[0051]
The method for applying the impact force (B) will be specifically described below.
As shown in FIG. 12, the
[0052]
Moreover, as the glass beads, glass beads made of soda-lime glass for precision fractional filling with a ball diameter of about 6 mm, which are aligned to a ball diameter of about 5.9 mm to 6.4 mm, are suitable. 10.0 g of the glass beads correspond to 31 to 33 glass beads.
[0053]
When an impact force (B) is applied to the water absorbing agent, 30.0 g of the water absorbing agent is put into the container main body 41c of the
[0054]
The state of vibration of the
[0055]
The impact forces (A) and (B) are empirically determined forces that represent the impact force received by the water absorbent resin during the manufacturing process. In addition, the measuring method of the absorption magnification under pressure will be described in detail in Examples described later.
[0056]
As an evaluation of the surface-treated water-absorbing agent, an absorption capacity under pressure is generally evaluated. However, the evaluation of only the absorption capacity under pressure can evaluate the water absorption characteristics of the water-absorbing agent under pressure, but cannot evaluate the depth of surface cross-linking, the uniformity of cross-linking and the fragility of the surface. For this reason, in the evaluation of only the absorption capacity under the above pressure, it occurs in each step after the surface treatment when producing a surface-crosslinked water absorbent or producing an absorbent article using the water absorbent. It is not possible to predict the water absorption characteristics that are reduced by mechanical stress. As a result, conventionally, the expected characteristics may not be obtained in the final product.
[0057]
However, in the present invention, as an impact resistance test for water-absorbent resin particles, the physical property value Q / P or the physical property value Y / X is measured to evaluate the strength of the surface-crosslinked water-absorbing agent against mechanical stress. , Can now be predicted. Only one of the physical property value Q / P and the physical property value Y / X may be measured according to the sample amount or the like, or both may be measured.
[0058]
The inventors of the present application have almost no water absorption characteristics even when the water absorbing agent formed so that the physical property value Q / P satisfies the following conditions is subjected to mechanical stress applied during transportation in the manufacturing plant or processing by the user. It has been found that the water-absorbing agent maintains its excellent absorption performance in the final product without lowering.
[0059]
That is, in the water-absorbing agent of the present invention, the physical property value Q / P is preferably 0.85 or more, more preferably 0.90 or more, and 0.95 or more is excellent in the absorbent article. Most preferred to maintain absorption performance.
[0060]
In the water absorbing agent of the present invention, the physical property value Y / X is preferably 0.90 or more, more preferably 0.92 or more, and 0.95 or more is excellent in the absorbent article. Most preferred to maintain absorption performance.
[0061]
In the present invention, 50 g / cm of the absorbent before applying the impact force (A) or impact force (B).2The absorption capacity P or X under pressure in the ink is required to be 20 g / g or more, preferably 25 g / g or more, and most preferably 30 g / g or more.
[0062]
The absorption rate of the water-absorbent resin before surface crosslinking with respect to physiological saline is preferably 40 g / g or more, and more preferably 45 g / g or more.
[0063]
Next, the manufacturing method of the said water absorbing agent and its manufacturing apparatus are demonstrated.
[0064]
The water-absorbing resin used in the production of the water-absorbing agent of the present invention is not particularly limited as long as it has a carboxyl group, but typically contains acrylic acid and / or a salt thereof (neutralized product) as a main component. It is a conventionally known resin that is obtained by polymerizing and crosslinking a hydrophilic monomer that absorbs a large amount of water from 50 to 1000 times in ion-exchanged water to form a hydrogel. Further, as the water-absorbent resin, those having an uncrosslinked water-soluble component in the water-absorbent resin of 25% by weight or less, preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less are used.
[0065]
Examples of the acrylate include alkali metal salts, ammonium salts and amine salts of acrylic acid. The water-absorbent resin has a constitutional unit in the range of 10 mol% to 40 mol% acrylic acid and 90 mol% to 60 mol% acrylate (however, the total amount of both is 100 mol%). preferable.
[0066]
In obtaining a water-absorbing resin by polymerizing a hydrophilic monomer mainly composed of acrylic acid and / or a salt thereof, if necessary, it is used in combination with these acrylic acid or a salt thereof and a simple substance other than acrylic acid. It may contain a monomer.
[0067]
Although it does not specifically limit as monomers other than acrylic acid, Specifically, for example, methacrylic acid, maleic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2-methyl Anionic unsaturated monomers such as propanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylethanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylpropanesulfonic acid and salts thereof; acrylamide, methacrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, N -N-propyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meta ) Acrylate, polyethylene Nonionic hydrophilic group-containing unsaturated monomers such as recall mono (meth) acrylate, vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, N-acryloylpiperidine, N-acryloylpyrrolidine; N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, Cationic unsaturated monomers such as N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and quaternary salts thereof Etc. These monomers may be used alone or in combination of two or more as appropriate.
[0068]
In the present invention, when a monomer other than acrylic acid is used, the monomer other than acrylic acid is 30 mol% or less, preferably 30 mol% or less, based on the total amount of acrylic acid and its salt used as the main component. Is preferably used at a ratio of 10 mol% or less. By using a monomer other than the acrylic acid at the above ratio, the water absorbing property of the obtained water absorbing resin can be further improved, and the water absorbing resin can be obtained at a lower cost.
[0069]
When polymerizing the hydrophilic monomer mainly composed of the above-mentioned acrylic acid or a salt thereof in order to obtain the water-absorbent resin used in the present invention, bulk polymerization or precipitation polymerization can be performed. From the viewpoint of easy control of the surface and polymerization, it is preferable to perform aqueous solution polymerization or reverse phase suspension polymerization by using the hydrophilic monomer as an aqueous solution.
[0070]
The concentration of the monomer in the aqueous solution (hereinafter referred to as the monomer aqueous solution) when the hydrophilic monomer is used as an aqueous solution is not particularly limited, but is 10% by weight to 70% by weight. % In the range of 20% by weight to 40% by weight is more preferable. Moreover, when performing the said aqueous solution polymerization or reverse phase suspension polymerization, you may use together solvents other than water as needed, and the kind of solvent used together is not specifically limited.
[0071]
When starting the above polymerization, for example, potassium persulfate, ammonium persulfate, sodium persulfate, t-butyl hydroperoxide, hydrogen peroxide, 2,2′-azobis (2-aminodipropane) dihydrochloride, etc. These radical polymerization initiators can be used.
[0072]
Further, a reducing agent that promotes the decomposition of the polymerization initiator can be used in combination, and a redox initiator can be obtained by combining the two. Examples of the reducing agent include (bi) sulfurous acid (salt) such as sodium sulfite and sodium bisulfite, L-ascorbic acid (salt), reducing metal (salt) such as ferrous salt, amines, and the like. Although it is mentioned, it is not particularly limited.
[0073]
The amount of these polymerization initiators used is usually 0.001 mol% to 2 mol%, preferably 0.01 mol% to 0.05 mol%. When the amount of the polymerization initiator used is less than 0.001 mol%, the amount of unreacted monomer increases, and therefore the amount of residual monomer in the resulting water-absorbent resin increases, which is not preferable. On the other hand, when the usage-amount of these polymerization initiators exceeds 2 mol%, since the amount of water-soluble components in the obtained water-absorbent resin increases, it is not preferable.
[0074]
Moreover, you may start a polymerization reaction by irradiating active energy rays, such as a radiation, an electron beam, and an ultraviolet-ray, to a reaction system instead of using a polymerization initiator. In addition, the reaction temperature in the said polymerization reaction is although it does not specifically limit, The inside of the range of 20 to 90 degreeC is preferable. Further, the reaction time is not particularly limited, and may be appropriately set according to the kind of the hydrophilic monomer or polymerization initiator, the reaction temperature, and the like.
[0075]
The water-absorbing resin used in the present invention may be a self-crosslinking type that does not use a crosslinking agent, but two or more polymerizable unsaturated groups or two or more reactive groups in one molecule. Those obtained by copolymerizing or reacting an internal crosslinking agent having a group are more preferred.
[0076]
Specific examples of these internal crosslinking agents include, for example, N, N-methylenebis (meth) acrylamide, (poly) ethylene glycol (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth). Acrylate, glycerin tri (meth) acrylate, glycerin acrylate methacrylate, ethylene oxide modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol hexa (meth) acrylate, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl phosphate, triallylamine, Poly (meth) allyloxyalkane, (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, glycerol diglycidyl ether, ethylene glycol, polyethylene Glycol, propylene glycol, glycerol, pentaerythritol, ethylenediamine, ethylene carbonate, propylene carbonate, polyethylenimine, and glycidyl (meth) acrylate.
[0077]
These internal cross-linking agents may be used alone or in combination of two or more. These internal cross-linking agents may be added to the reaction system all at once or in divided portions. In the case of using two or more kinds of internal crosslinking agents, it is preferable to essentially use a compound having two or more polymerizable unsaturated groups in consideration of the water absorption characteristics of the resulting water absorbent resin. The amount of these internal crosslinking agents used is preferably in the range of 0.005 mol% to 2 mol%, preferably in the range of 0.01 mol% to 1 mol%, with respect to the hydrophilic monomer. More preferably. When the amount of the internal cross-linking agent used is less than 0.005 mol% and more than 2 mol%, there is a possibility that a water absorbent resin having desired water absorption characteristics cannot be obtained.
[0078]
When using the internal cross-linking agent to introduce a cross-linked structure into the water-absorbent resin, the internal cross-linking agent is added to the reaction system during or after polymerization of the hydrophilic monomer, or after polymerization and neutralization. You just have to do it.
[0079]
In the above polymerization, various foaming agents such as carbonic acid (hydrogen) salt, carbon dioxide, azo compound, inert organic solvent, etc .; starch / cellulose, starch / cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid ( Salt), hydrophilic polymers such as crosslinked polyacrylic acid (salt); various surfactants; chain transfer agents such as hypophosphorous acid (salt) may be added.
[0080]
When the polymer obtained by the above polymerization reaction is in a gel form, the gel polymer is dried and, if necessary, pulverized to have an average particle size of 10 μm to 1000 μm, preferably 50 μm to 800 μm. When the aqueous liquid contains a crosslinking agent capable of reacting with a carboxyl group, it is preferably adjusted to more than 75 μm and not more than 600 μm, particularly preferably more than 150 μm and not more than 500 μm. The particle shape of the water-absorbent resin thus obtained is not particularly limited, but the effect of the present invention is particularly remarkable when it is an irregularly pulverized shape obtained through a pulverization step. ,preferable.
[0081]
The water-absorbent resin obtained by the above-described method should have a high absorption rate of 40 g / g or more, more preferably 45 g / g or more with respect to physiological saline. Although the effect of the invention is remarkably expressed, it is preferable, but of course, the above-mentioned absorption ratio is appropriately adjusted according to the purpose. The present invention can be suitably used for a water-absorbing resin that exhibits a high absorption rate of 45 g / g or more, which has heretofore been difficult to uniformly add an aqueous liquid.
[0082]
In the present invention, the water-absorbing resin having a carboxyl group obtained by the above polymerization and the aqueous liquid are mixed with a specific continuous extrusion mixer. The aqueous liquid may be water; or water in which a water-soluble compound such as a salt, a surfactant, a deodorant, an antibacterial agent, or a water-soluble polymer is dissolved, or a hydrophilic organic solvent. In order to obtain an agent, it is necessary to be a crosslinking agent capable of reacting with a carboxyl group or a treatment liquid containing the crosslinking agent. That is, the water-absorbing agent according to the present invention can be obtained by mixing and reacting a water-absorbing resin having a carboxyl group and a crosslinking agent that reacts with the carboxyl group.
[0083]
As such a cross-linking agent, a known surface cross-linking agent which can react with a carboxyl group and is usually used for the application is suitable. Examples of the surface cross-linking agent include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, 2,2,4-trimethyl-1, 3-pentanediol, polypropylene glycol, glycerin, polyglycerin, 2-butene-1,4-diol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedi Methanol, 1,2-cyclohexanol, trimethylolpropane, diethanolamine, triethanolamine, polyoxypropylene, oxyethylene-oxypropylene block copolymer, pentaerythritol, sorbitol Polyhydric alcohol compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, glycidol, etc. Epoxy compounds; polyvalent amine compounds such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, polyethyleneimine, and inorganic or organic salts thereof (for example, aditinium salts); 2,4-tri Polyisocyanate compounds such as diisocyanate and hexamethylene diisocyanate; 1,2-ethylenebiso Polyvalent oxazoline compounds such as sazoline; 1,3-dioxolan-2-one, 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4, 4-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4-ethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4-hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-one, 1,3-dioxane-2 Alkylene carbonate compounds such as -one, 4-methyl-1,3-dioxan-2-one, 4,6-dimethyl-1,3-dioxan-2-one, 1,3-dioxopan-2-one; epichloro Haloepoxy compounds such as hydrin, epibromohydrin, α-methylepichlorohydrin, and polyvalent amine adducts thereof (eg, Hercules Kaimen®); zinc, potassium Siumu, magnesium, aluminum, iron, polyvalent metal compounds such as hydroxides or chlorides such as zirconium and the like. These surface cross-linking agents may be used alone or in combination of two or more. Among these surface cross-linking agents, at least one compound selected from the group consisting of polyhydric alcohol compounds, epoxy compounds, polyvalent amine compounds and salts thereof, and alkylene carbonate compounds is preferred.
[0084]
In the method for producing a water-absorbing agent, as proposed by the inventors of the present invention in JP-A-6-184320 (US Pat. No. 5,422,405), a crosslinking agent capable of reacting with a carboxyl group has a solubility. In the case where a first surface cross-linking agent and a second surface cross-linking agent having different parameters (SP values) are combined, an absorbent having an even better absorption capacity under pressure can be obtained. The solubility parameter is a value generally used as a factor representing the polarity of a compound. In the present invention, the solubility parameter δ (cal / cm) of the solvent described in Polymer Handbook 3rd edition (published by WILEY INTERSCIENCE) pp. 527 to 539 with respect to the above solubility parameter.Three)1/2The value of is applied. As for the solubility parameter of the solvent not described on the above page, the Hoy cohesive energy constant described on page 525 is substituted into the Small formula described on page 524 of the polymer handbook. Apply the derived value.
[0085]
The first surface cross-linking agent is capable of reacting with a carboxyl group and has a solubility parameter of 12.5 (cal / cmThree)1/2The above compounds are preferred, and 13.0 (cal / cmThree)1/2The above compounds are more preferable.
[0086]
In addition, the second surface cross-linking agent has a solubility parameter of 12.5 (cal / cm, which can react with a carboxyl group.Three)1/2Less than 9.5 (cal / cmThree)1/2~ 12.0 (cal / cmThree)1/2A compound within the range is more preferred.
[0087]
The amount of these crosslinking agents to be used depends on the compounds to be used and combinations thereof, but is preferably within the range of 0.001 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the water-absorbent resin. A range of 01 to 5 parts by weight is more preferable.
[0088]
By using the cross-linking agent, the cross-linking density near the surface of the water-absorbent resin can be made higher than the inside. Moreover, when the usage-amount of a crosslinking agent exceeds 10 weight part, since not only it will become uneconomical but the amount of a crosslinking agent becomes excessive when forming the optimal crosslinked structure in a water absorbing agent, it is unpreferable. Further, when the amount of the crosslinking agent used is less than 0.001 part by weight, it is not preferable because it is difficult to obtain the improvement effect in improving the performance such as the absorption capacity under pressure in the water absorbing agent.
[0089]
In the present invention, when mixing the water absorbent resin and the crosslinking agent, it is preferable to use water as a solvent. The amount of water used depends on the type, particle size, water content, etc. of the water absorbent resin, but is preferably more than 0 and 20 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the solid content of the water absorbent resin. More preferably within the range of 10 to 10 parts by weight. Further, when an aqueous liquid is added for purposes other than surface crosslinking, sufficiently uniform mixing is possible if the amount of water is usually about 400 parts by weight or less.
[0090]
Conventionally, in order to mix a large amount of water of about 70 parts by weight to 400 parts by weight, it is possible to use (1) a powerful mixer with shearing force, or (2) after mixing, by a method other than granulation. In addition, it is necessary to grind the integrated gel mass, and (3) insoluble inorganic fine powder, water-soluble polymer, hydrophilic organic solvent, surfactant, etc. as mixing aids are necessary for granulation. In addition, these methods are accompanied by a decrease in granulation strength and physical properties, and are not preferable in terms of cost. On the other hand, the present invention not only causes these problems, but, unlike the conventional case, the water-absorbent resin particles are directly granulated into a hydrous gel-like granulated product by mixing with an aqueous liquid. There is no need for the addition of a mixing aid or a gel grinding step.
[0091]
Moreover, when mixing a water absorbing resin and a crosslinking agent, you may use a hydrophilic organic solvent (aqueous liquid) as a solvent as needed. Examples of the hydrophilic organic solvent include lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, and t-butyl alcohol; ketones such as acetone; And ethers such as tetrahydrofuran and methoxy (poly) ethylene glycol; amides such as ε-caprolactam and N, N-dimethylformamide; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and the like. The amount of the hydrophilic organic solvent used is preferably 20 parts by weight or less, based on 100 parts by weight of the solid content of the water-absorbent resin, although it depends on the type, particle size, water content, etc. of the water-absorbent resin. More preferably within the range of 10 to 10 parts by weight. In addition, inorganic acids, organic acids, and polyamino acids disclosed in European Patent No. 0668080 may be present.
[0092]
In the present invention, the water-absorbent resin and the crosslinking agent are mixed in a specific high-speed agitation type continuous extrusion mixer that constitutes a water-absorbing agent manufacturing apparatus and is used for manufacturing the water-absorbing agent. The structure of the high-speed stirring type continuous extrusion mixer and the mixing of the water absorbent resin and the crosslinking agent using the continuous extrusion mixer will be described in detail later.
[0093]
And the water-absorbent resin mixed with the cross-linking agent in the high-speed stirring type continuous extrusion mixer is further subjected to heat treatment as necessary, so that the vicinity of the surface is cross-linked. A water-absorbing agent is obtained. In this case, in order to react the crosslinking agent in the vicinity of the surface of the water-absorbent resin, it is preferable to perform heat treatment in consideration of the reactivity of the crosslinking agent, the simplicity of the production apparatus, and the productivity.
[0094]
The treatment temperature at the time of heat-treating the mixture of the water-absorbent resin and the crosslinking agent is appropriately determined according to the kind of the crosslinking agent to be used and the intended crosslinking density, and is not particularly limited, but preferably It is 80 degreeC or more, More preferably, it exists in the range of 100 degreeC-250 degreeC, Most preferably, it exists in the range of 120 degreeC-210 degreeC. When the treatment temperature is less than 80 ° C., the heat treatment takes time, so that not only the productivity is lowered, but also the uniform surface cross-linking is not achieved and the absorption characteristics of the resulting water-absorbing agent under pressure are lowered. In addition, the remaining of the crosslinking agent tends to be caused.
[0095]
Said heat processing can be performed using a normal dryer or a heating furnace. Examples of the dryer include, but are not particularly limited to, a groove-type mixing dryer, a rotary dryer, a desk dryer, a fluidized bed dryer, an airflow dryer, and an infrared dryer.
[0096]
Next, the structure of the high-speed stirring type continuous extrusion mixer used in the present invention will be described below together with the mixing method of the water absorbent resin and the crosslinking agent using the continuous extrusion mixer.
[0097]
In the continuous extrusion mixer according to the present invention, a water absorbent resin having a carboxyl group and an aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with the carboxyl group are mixed around a rotation axis inside a fixed cylinder. Further, at least one kind of agitation member that gives pushing thrust to the water-absorbent resin is provided. In the continuous extrusion mixer, the stirring member is provided in a first region as a dispersion region for dispersing the water-absorbent resin supplied in the fixed cylinder, on the discharge side from the first region, and It is provided so that the 2nd area | region as a mixing area | region which mixes the water absorbing resin disperse | distributed in the said dispersion | distribution area | region and the said aqueous liquid may be formed.
[0098]
In the present invention, the stirring member has a pushing thrust smaller than the pushing thrust in the first region in which the water-absorbent resin supplied into the fixed cylinder is dispersed so as to form the dispersion region and the mixing region. Two regions are provided on the discharge side.
[0099]
That is, the stirring member has a shape, a density, a manner of arrangement, an angle formed by the water-absorbing resin extrusion surface and a plane perpendicular to the rotation axis (or rotation that is the water-absorbing resin extrusion surface and the water-absorbing resin extrusion direction). By adjusting the angle formed by a plane parallel to the axial direction of the shaft, etc., regions in which the pushing thrust force against the water absorbent resin is different are formed inside the fixed cylinder. In addition, the water absorbent resin extrusion surface of the stirring blade refers to a surface that gives the water absorbent resin an extrusion thrust parallel to the rotation axis.
[0100]
In the continuous extrusion mixer, in the first region, the water-absorbent resin supplied in the fixed cylinder is given a sufficient thrust to the inside of the continuous extrusion mixer to disperse it. And in said 2nd area | region, by making extrusion thrust smaller than the extrusion thrust in said 1st area | region, the average speed of water absorbent resin is reduced, and mixing stirring time of said water absorbent resin and aqueous liquid is enough. In addition to ensuring, the water-absorbent resin dispersed in the first region and the aqueous liquid are mixed quickly and uniformly.
[0101]
On the other hand, a conventional high-speed stirring type continuous extrusion mixer used for mixing a water-absorbent resin and an aqueous liquid such as a processing liquid containing a cross-linking agent or a cross-linking agent has a plurality of stirring blades of the same shape, with equal intervals and A plurality of blades are arranged around the rotation axis so that the directions of the blade surfaces are the same. That is, the above-described conventional continuous extrusion mixer (US Pat. No. 5140076) has a constant extrusion thrust inside, and cannot uniformly adhere and mix the aqueous liquid to the water absorbent resin. For this reason, the water-absorbing agent obtained by mixing with this conventional continuous extrusion mixer is still insufficient from the viewpoint of non-uniform surface cross-linking by the treatment agent and maintaining its water-absorbing characteristics in the final product. It wasn't.
[0102]
However, in the continuous extrusion mixer of the present invention, since the stirring member (for example, the stirring blade) is provided so as to have a mixing region on the discharge side of the dispersion region, mixing of the water absorbent resin and the aqueous liquid is performed. It carries out so that it may have 2 or more types of stirring states. As a result, the water-absorbing resin having a carboxyl group and the aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with the carboxyl group are efficiently mixed, and uniform mixing can be performed. In the following description, unless otherwise noted, when simply referred to as a continuous extrusion mixer, the continuous extrusion mixer of the present invention is indicated.
[0103]
In the present invention, the method for measuring the pushing thrust is not particularly limited, and various methods can be used. Examples of the method for measuring the extrusion thrust include, for example, (1) a method for measuring the wind speed and flow velocity generated by the stirring member in each region, (2) a method for measuring the pressure applied to the cross section of the fixed cylinder, and (3) the above Examples include a method of measuring by calculation from the angle formed by the water absorbent resin extrusion surface of the stirring member and the plane perpendicular to the rotation axis in each region.
[0104]
As long as the stirring member is provided on the discharge side from the water absorbent resin supply side so as to have a region where the pushing thrust is smaller than that on the water absorbent resin supply side, the shape, arrangement method, etc. There is no particular limitation.
[0105]
The stirring member may be a continuous screw blade-shaped stirring member (stirring blade) as seen on, for example, a screw conveyor, or a plurality of stirring members (stirring blades) provided independently, for example, )
[0106]
Further, the plurality of stirring members may be two or more types having different shapes, or may have the same shape.
[0107]
As a configuration of such a continuous extrusion type mixer, for example, a plurality of first stirring members that give extrusion thrust to the water absorbent resin around the rotating shaft, and these on the discharge side of these first stirring members The structure by which the some 2nd stirring member which forms the area | region where pushing thrust becomes smaller than the pushing thrust in the arrangement | positioning area | region of the 1st stirring member is arranged is mentioned.
[0108]
In this case, it is preferable that the first stirring member is formed in a plate shape as a shape that gives the thrust to the water absorbent resin. Further, the second stirring member is formed in a columnar shape, for example, so that the pushing thrust in the area where the second stirring member is disposed is smaller than the pushing force in the area where the first stirring member is disposed, and mixing stirring is sufficiently performed. It is preferable as a shape to be secured.
[0109]
Thus, when the second stirring member is formed in a columnar shape, generally no pushing thrust is generated. For this reason, the pushing thrust received by the water-absorbing resin in the region where the second stirring member is disposed is the pushing thrust generated by the first stirring member (however, in this case, the pushing thrust gradually decreases). . As a result, in the arrangement region of the second stirring member, the pushing thrust becomes smaller than the pushing force in the arrangement region of the first stirring member, and the average speed of the water absorbent resin is reduced. It is efficiently mixed with the aqueous liquid by the stirring member.
[0110]
However, when the second stirring member is formed in a columnar shape, no pushing thrust is generated by itself. However, if a plurality of the stirring members are arranged and the arrangement interval is sufficiently narrow, depending on the arrangement method. In some cases, the thrust in the direction of discharging the water absorbent resin may be larger than the thrust in the opposite direction. In this case, a thrust thrust in the direction of discharging the water absorbent resin occurs.
[0111]
In other words, the second agitating member only needs to be formed so that the pushing thrust is smaller in the arrangement area than in the arrangement area of the first agitating member. As, for example, a plurality of first stirring members provided on the water-absorbing resin supply side around the rotating shaft and formed in a shape that generates extrusion thrust, and provided on the discharge side from these first stirring members And a plurality of second stirring members formed in a shape that generates a pushing thrust smaller than that of the first stirring member may be sequentially arranged.
[0112]
In this case, it is preferable that the first stirring member and the second stirring member are formed in a plate shape as a shape that generates an extrusion thrust. However, the second stirring member is preferably formed in a shape having an area smaller than the area of the first stirring member so that the pushing thrust is smaller than that of the first stirring member.
[0113]
Moreover, the kind of stirring member provided in each said area | region is not limited to one type. For example, the thrust thrust may be adjusted by mixing the first stirring member and the second stirring member in the second region. Specifically, by mixing a cylindrical stirring member and a plate-like stirring member in the second region, the plate-like stirring member disposed in the second region is mixed in the second region. Extrusion thrust according to the number of arrangement, the manner of arrangement, etc. can be obtained.
[0114]
Furthermore, it is preferable that the plurality of stirring members in the continuous extrusion mixer are sequentially arranged in a spiral. As a result, a sufficient thrust can be secured and the water-absorbing resin can be smoothly extruded.
[0115]
On the other hand, in the case where a single screw wing-shaped stirring member is used as the stirring member, the stirring member has, for example, a configuration having a cut or an opening in a portion to be the second region, or a second By adopting a configuration in which the blade width of the portion to be the region is gradually narrowed, regions having different extrusion thrusts can be formed in the fixed cylinder.
[0116]
Furthermore, as a configuration of the continuous extrusion mixer, for example, at least one kind of stirring member has a plane perpendicular to the water-absorbing resin extrusion surface and the rotation axis so as to form regions having different extrusion thrusts to the water-absorbing resin. The first region and the second region may be provided with different angles (hereinafter also referred to simply as “angle” or “water-absorbent resin extrusion surface angle”).
[0117]
Specifically, (1) when a stirring blade is used as the stirring member, for example, the direction of the blade surface of the stirring blade is changed between the first region and the second region, or (2) the stirring blade is arranged in a spiral shape When changing the inclination of the spiral between the first region and the second region, or (3) changing the mounting angle of the stirring member with respect to the rotating shaft between the first region and the second region, The angle formed by the resin extrusion surface and the surface perpendicular to the rotation axis can be changed between the first region and the second region.
[0118]
In this case, in order for the stirring member to generate the pushing thrust, the water absorbent resin extruded surface is inclined with respect to a plane perpendicular to the rotation axis (in other words, the water absorbent resin extruded surface is in the water absorbent resin discharge direction). The stirring member may be disposed so as to be inclined with respect to a plane parallel to the axial direction of the rotation axis.
[0119]
However, in the present invention, the stirring member may be a single stirring member or a plurality of stirring members that have a stirring function by being arranged, and have a shape and an angle that generate an extrusion thrust in the first region. As long as this is done, it is not necessary for all of the stirring blades disposed in the fixed cylinder to have a shape that generates thrust and further has the above-described angle.
[0120]
Further, in the second region, it is only necessary that the pushing force in the direction of discharging the water absorbent resin in the entire second region is smaller than that in the first region, and it is only possible to push the water absorbent resin to the discharge side. For example, depending on the magnitude of the pushing thrust in the first area, for example, in the second area, the above-mentioned angle of the stirring member is set to a thrust that does not produce pushing thrust or a thrust opposite to the water-absorbing resin discharge direction. The resulting angle may be set.
[0121]
Furthermore, as the configuration of the continuous extrusion mixer, for example, at least one kind of agitating member may be arranged at a density different from that of the first region and the second region in order to form regions having different thrusts for the water absorbent resin. It is good also as a structure provided differently.
[0122]
In this case, for example, the arrangement interval of the stirring members in the second region is made wider than the arrangement interval of the stirring members in the first region, or the number of the stirring members in the second region is set in the first region. By making the number smaller than the number of the stirring members, the pushing thrust in the second region can be made smaller than the pushing thrust in the first region.
[0123]
The method of changing the thrust thrust by changing the angle formed by the water absorbing resin extrusion surface of the stirring member and the plane perpendicular to the rotation axis or the arrangement density between the first region and the second region is, for example, the first region. This is particularly effective when stirring members having the same shape in the second region are used.
[0124]
Further, when a single screw blade-shaped stirring blade is used as the stirring member, the mounting angle (the angle formed between the water absorbent resin extrusion surface and the plane perpendicular to the rotation axis) is automatically determined by determining the pitch. ) And arrangement density are determined.
[0125]
In the present invention, the pushing thrust in the first region and the second region can be variously adjusted by combining the above-described components.
[0126]
Furthermore, in the present invention, the inner surface of the fixed cylinder in the continuous extrusion mixer is substantially formed of a base material having a contact angle with water of about 60 ° or more and a heat distortion temperature of about 70 ° C. or more. Preferably it is.
[0127]
If the contact angle of the base material with respect to the water is less than about 60 °, the amount of the water-absorbing water-absorbing resin attached to the inner surface of the fixed cylinder increases, and as a result, the mixing of the water-absorbing resin and the aqueous liquid becomes uneven. There is a case. On the other hand, if the heat distortion temperature of the base material is less than about 70 ° C., the base material may not sufficiently withstand the heat generated during the mixing period, and thus may not be able to continue stable mixing. Because there is, attention is necessary.
[0128]
Moreover, in this invention, it is preferable that ratio of the diameter of the rotating shaft with respect to the internal diameter of the fixed cylinder in the said continuous extrusion mixer is in the range of 0.4-0.6.
[0129]
If said ratio is less than 0.4, when mixing a water absorbing resin and aqueous liquid in a 2nd area | region, there exists a possibility that it may become unable to receive sufficient mixing with a stirring blade. On the other hand, if the ratio exceeds 0.6, it is difficult to extrude the water-absorbent resin from the fixed cylinder, and stable mixing may not be continued, so care must be taken.
[0130]
Further, in the present invention, the continuous extrusion mixer is supplied with the powder of the water-absorbing resin having a carboxyl group in the first region, and the aqueous liquid is in the second region, preferably the first region. It is preferable to be formed so as to be fed into the boundary region between the first region and the second region.
[0131]
In other words, when mixing the water-absorbent resin and the aqueous liquid, it is necessary to make the entire contact with each other as quickly as possible. Therefore, if this contact is insufficient, agglomerates, so-called “dama”, occur and the uniformity of mixing is impaired. In that respect, the continuous extrusion mixer according to the present invention feeds the water-absorbing resin into the continuous extrusion mixer by the stirring member disposed in the first region, and then the second region, Preferably, by supplying and supplying the aqueous liquid to the boundary area between the first area and the second area, high-speed stirring and mixing of the water absorbent resin and the aqueous liquid is instantaneously performed by the stirring member disposed in the second area. Do. Therefore, the water-absorbing resin and the aqueous liquid can be mixed sufficiently uniformly without forming “dama”.
[0132]
Further, in the present invention, the pushing thrust received by the water absorbent resin changes as much as possible when changing from the first area to the second area, rather than gently changing according to the distance from the water absorbent resin supply port. Is preferred.
[0133]
That is, when the aqueous liquid is supplied and fed into the fixed cylinder, the aqueous liquid adheres to the surface of the water absorbent resin dispersed in the first region. However, if the extrusion thrust remains high even after the aqueous liquid is adhered, the water absorbent resin may be extruded without being sufficiently mixed by the stirring member.
[0134]
Therefore, in order to perform more uniform mixing, it is preferable that (1) the aqueous liquid adhering to the surface of the water absorbent resin is quickly mixed before being absorbed by the water absorbent resin, and (2) The average speed of the water-absorbing resin is reduced, and preferably, the water-absorbing resin is retained on the bottom wall inside the fixed cylinder, so that the mechanical mixing by the stirring member and the inner wall of the cylinder can be efficiently performed, and It is preferable to ensure sufficient mixing and stirring time with the liquid.
[0135]
Therefore, in the present invention, the stirring member has the largest possible change in pushing thrust between the first region and the second region by combining the above-described components in accordance with the type and amount of the water absorbent resin to be used. It is preferable that it is provided.
[0136]
Further, in the present invention, by further providing a plurality of first stirring members on the discharge side of the second stirring member described above, it is possible to sufficiently secure the pushing thrust at the time of discharging, and the discharging is suitably performed. There is.
[0137]
That is, on the further discharge side of the first region as the dispersion region and the second region as the mixing region, the mixture is continuously added to the mixture of the water absorbent resin and the aqueous liquid that are mixed and stirred in the second region. A third region may be provided as a mixture extrusion region that provides an extrusion thrust for extruding out of the extrusion mixer.
[0138]
In the third region, in order to efficiently extrude the mixture out of the continuous extrusion mixer, a stirring member is provided so as to generate an extrusion thrust in the discharge direction of the water absorbent resin according to the position of the discharge port. Yes.
[0139]
Furthermore, the continuous extrusion mixer may have a configuration in which the first region and the second region are alternately provided depending on the type of water-absorbing resin used, other conditions, and the like.
[0140]
In the present invention, the rotational speed of the rotating shaft, that is, the rotational speed of the stirring member depends on the type and amount of the water-absorbent resin and aqueous liquid used, the viscosity of the resulting mixture, etc., but is within the range of 10 rpm to 5000 rpm. Is preferably set in the range of 200 rpm to 4000 rpm, more preferably in the range of 500 rpm to 3000 rpm.
[0141]
If the rotational speed is too small, the conveyance speed of the water-absorbent resin becomes too slow, and the amount of the water-absorbent resin staying in the fixed cylinder becomes too large, so the water-absorbent resin and the aqueous liquid are mixed sufficiently uniformly. You may not be able to. On the other hand, if the rotational speed is too large, it is difficult to ensure sufficient mixing and stirring time of the water absorbent resin and the aqueous liquid, and the water absorbent resin and the aqueous liquid are discharged before they can be sufficiently mixed. There is a risk of it.
[0142]
Thus, according to the present invention, since the water-absorbing resin having a carboxyl group and an aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with the carboxyl group can be uniformly mixed, The vicinity can be uniformly crosslinked at an appropriate depth.
[0143]
For this reason, the water-absorbing agent obtained by the above production method is superior in water-absorbing characteristics, particularly properties such as absorption capacity under pressure, as compared with a water-absorbing agent obtained by a conventional mixer.
[0144]
Further, as described above, the water-absorbing agent of the present invention has a pressure of 50 g / cm.2P is the absorption capacity at, and an impact force (A) is applied by applying a predetermined load to the water absorbent, and the same pressure (50 g / cm) in the water absorbent after the impact is applied.2) Where Q is the absorption capacity,
P ≧ 20 (g / g)
And
Q / P ≧ 0.85
It becomes.
[0145]
Further, the water-absorbing agent of the present invention has a pressure of 50 g / cm of the water-absorbing agent.2The shock absorption (B) is given by giving a predetermined vibration to the water-absorbing agent, and the same pressure (50 g / cm in the water-absorbing agent after the impact is given.2) Is Y,
X ≧ 20 (g / g)
And
Y / X ≧ 0.90
It becomes.
[0146]
Therefore, according to the present invention, the excellent water absorption performance is maintained even after transporting in the manufacturing plant or processing of the final product by the user, and in the final product, always excellent characteristics are selected regardless of the method of use. The water-absorbing agent to be maintained can be obtained.
[0147]
Moreover, in this invention, as above-mentioned, manufacture of the said water absorbing agent is performed using the specific continuous extrusion type mixer which has the outstanding mixing property.
[0148]
For this reason, in the method for producing a water absorbent using a conventional mixer, in order to make the mixing of the water absorbent resin and the aqueous liquid more uniform, the particle size distribution of the water absorbent resin is narrowed or the particle diameter is 150 μm or less. In other words, according to the present invention, it is necessary to control the amount of the water-absorbing resin fine powder (hereinafter sometimes simply referred to as fine powder) within a specific range. Even if the control is not strictly performed, it is possible to always achieve an excellent mixing property. Therefore, according to the present invention, even if the content of fine powder having a particle size of 150 μm or less is large, various characteristics such as absorption capacity under pressure can be improved.
[0149]
In the present invention, it is not always necessary to strictly control the particle size. However, for the purpose of improving handleability and further improving physical properties, fine powder obtained in the water-absorbent resin manufacturing process, specifically, fine powder having a particle size of 150 μm or less, particularly 75 μm or less is classified and removed. By doing so, a water-absorbent resin with a reduced particle size and a narrow particle size distribution may be used as a raw material for the water-absorbing agent.
[0150]
The fine powder removed in the present invention can be recovered by granulating using the continuous extrusion mixer without being discarded, and used again as a raw material for the water-absorbing agent. That is, the continuous extrusion mixer can be used not only for surface crosslinking but also for granulating a water-absorbing resin in the production of an absorbent.
[0151]
By using a water absorbent resin having a large surface area (water absorbent resin granulated product) obtained by granulation as a raw material for the water absorbent, a granulated product having a large surface area obtained by crosslinking the water absorbent resin granulated product. A water-absorbing agent containing (cross-linked granulated product) can be obtained. In the present invention, the fine powder used in the granulation may be removed by the water-absorbing agent production process, but for the purpose of improving the absorption rate, the pulverization or polymerization conditions are adjusted intentionally. It may be manufactured. Furthermore, in the present invention, the water-absorbing agent containing the fine powder obtained may be further granulated after the surface-crosslinking of the water-absorbing resin containing the fine powder without removing the fine powder.
[0152]
That is, when the water-absorbing agent used in the present invention contains a crosslinked granulated product having a large surface area, a water-absorbing agent having a higher absorption rate can be obtained.
[0153]
Below, the granulation method of a water absorbing resin and the manufacturing method of the water absorbing agent using this granulation method are demonstrated. In the present invention, the water-absorbent resin used for granulation as a raw material for the water-absorbing agent may be only a fine powder (for example, a particle size of 150 μm or less) or a water-absorbent resin containing such a fine powder. Moreover, you may granulate the water absorbing agent containing fine powder as it is. Furthermore, as described above, the fine powder is classified from a mixture of the fine powder and a water absorbent resin having a particle diameter larger than that of the fine powder (that is, the water absorbent resin after polymerization) in the manufacturing process of the water absorbent. It may also be one that has been intentionally produced by adjusting grinding or polymerization conditions for the purpose of improving the absorption rate. Further, the water-absorbing resin used for granulation may or may not be subjected to surface cross-linking.
[0154]
When granulating the water-absorbent resin or its fine powder, it is preferable to use an aqueous liquid, particularly water, as a binder. When granulating the water-absorbent resin, the amount of aqueous liquid used as the binder depends on the type, particle size, water content, etc. of the water-absorbent resin, but with respect to 100 parts by weight of the water-absorbent resin, It may be in the range of more than 0 and 400 parts by weight or less. By using a water absorbent resin granulated product or a water absorbent resin containing a water absorbent resin granulated product as a raw material for the water absorbent, a water absorbent having a high absorption rate can be obtained.
[0155]
And according to the study by the inventors of the present application, in the final product, a water-absorbing agent excellent in granulation strength is obtained so that it has high physical properties and does not choose the method of use and can always exhibit excellent characteristics. Therefore, the amount of the aqueous liquid used as the binder is preferably 70 parts by weight or more, that is, in the range of 70 parts by weight to 400 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin, It was found that the content is particularly preferably in the range of from 200 parts by weight to 200 parts by weight, and most preferably in the range of from 100 parts by weight to 180 parts by weight from the viewpoint of physical properties, granulation strength, mixing property and the like.
[0156]
If the amount of the aqueous liquid used exceeds 400 parts by weight, the effect of improving the granulation strength commensurate with the increase in the amount of aqueous liquid added cannot be obtained, which is disadvantageous in terms of drying costs. Further, when the amount of the aqueous liquid used exceeds 400 parts by weight, even if the continuous extrusion mixer of the present invention is used, the physical properties are lowered and the water-absorbent resin and the aqueous liquid (binder) are sufficiently uniformly mixed. There is a risk that it will not be possible. The aqueous liquid is preferably 90% by weight or more, preferably 99% by weight or more, more preferably 99% to 100% by weight from the viewpoint of physical properties and granulation strength. It is particularly preferable that it consists only of water.
[0157]
On the other hand, when the amount of the aqueous liquid used is less than 70 parts by weight, the granulation strength is insufficient, and in the final product, it may not be possible to always exhibit excellent characteristics regardless of the method of use. There is. In particular, when the amount of the aqueous liquid used is too small, not only the granulation strength tends to be insufficient, but also the adhesive strength of the resulting hydrogel granulated product becomes strong. For example, the amount of water added is 30 parts by weight to 65 parts by weight. Within the range of parts by weight, there arises a problem that the hydrated gel-like granulated product adheres to the inner surface of the fixed cylinder of the mixer or the like and easily aggregates with each other. As a result, it may be disadvantageous for drying despite the reduction in the amount of aqueous liquid used, so care must be taken.
[0158]
That is, in order to improve the granulation strength, it is necessary to add a predetermined amount or more of an aqueous liquid to the water absorbent resin.
[0159]
However, in the past, due to the problem of the mixer, as a mixer of an aqueous liquid for granulation, the above-described high-speed stirring mixer (US Pat. No. 5,002986, US Pat. No. 4,734,478) or a specific spray is used. Even if a continuous granulator (US Pat. No. 5,360,148), fluidized bed (European Patent 0534899) or the like is used, the amount of aqueous liquid that can be added uniformly and stably to 100 parts by weight of the water-absorbing resin is: About 30 parts by weight was the limit.
[0160]
Further, as a technique other than granulation, when a shear mixer (European Patent No. 0477761) or a Nauta mixer (U.S. Pat. No. 4,950,692) is used for mixing the fine powder and the aqueous liquid, it is strong. Due to the shearing force, it is possible to add and mix over 100 parts by weight of an aqueous liquid, but the resulting mixture is integrated and does not become a granulated product. There is a problem that the water absorbent resin deteriorates.
[0161]
Generally, when the addition amount of the aqueous liquid with respect to the water-absorbent resin exceeds 60 parts by weight, the water-absorbent resin is gelled to become a hydrous gel. In this case, since the shear mixer kneads the water-absorbent resin and the aqueous liquid by the shearing force, the resulting hydrogel does not become a granular granulated product (aggregate) but is continuous and integrated. It becomes a huge gel. For this reason, the water-containing gel has a small surface area and cannot be dried as it is, and generally requires separate grinding of the gel by shearing (US Pat. No. 4,950,692). For this reason, there is also a problem that the water-absorbent resin granulated product is deteriorated also by a decrease in the water absorption rate and the pulverization step.
[0162]
Further, in the method of using a mixing aid such as insoluble inorganic powder or water-soluble polymer for improving the water mixing property (European Patent No. 0644224), the mixing is still non-uniform and the granulation strength is increased. And cause deterioration of physical properties.
[0163]
Therefore, in order to improve the granulation strength and various physical properties, the amount of the aqueous liquid added to the water absorbent resin is set within a predetermined range, and the water absorbent resin and the aqueous liquid are uniformly mixed without being kneaded (sheared). It is important to mix and obtain a granulated product (aggregate) directly. According to the present invention, by using a specific continuous extrusion type mixer, conventionally, for the first time, without performing the mixing aid used for granulation or pulverization of the gel used for other than granulation, A hydrogel granulated product can be obtained from water and fine powder.
[0164]
In this invention, said conditions were cleared by using the above-mentioned continuous extrusion type mixer. That is, in the present invention, by using the continuous extrusion mixer, a mixing aid that causes a decrease in physical properties without kneading the water absorbent resin and the aqueous liquid even when the amount of the aqueous liquid is large is provided. Even if not used, it is possible to mix uniformly. Moreover, the hydrated gel obtained using the continuous extrusion mixer is in the form of particles, and can usually be dried as it is as a discontinuous granular granulated product in which individual hydrated gels are aggregated. In addition, the fact that each hydrogel is a discontinuous granular granule (aggregate) is based on the fact that a plurality of individual particles are gathered and aggregated while maintaining the shape according to the optical micrograph. It can be confirmed by the fact that it swells as discontinuous particles upon water absorption. Therefore, in the present invention for obtaining a water-containing gel-like granulated product directly from water and fine powder, it is not necessary to pulverize the gel by mixing aid or shearing as in the prior art. Can be prevented.
[0165]
In the present invention, examples of the aqueous liquid used for the granulation include water and the aforementioned hydrophilic organic solvent. Among them, the aqueous liquid is preferably water alone or water containing a small amount of a crosslinking agent. In this case, as the crosslinking agent, for example, the above-described types and amounts of surface crosslinking agents can be used. Thus, by using a crosslinking agent in combination with the aqueous liquid, it is possible to reduce water-soluble components and further improve the granulation strength.
[0166]
Moreover, as mentioned above, the continuous extrusion mixer of the present invention is extremely excellent in mixing properties. Thereby, while being able to mix a lot of aqueous liquids stably, continuous granulation ability and productivity can be improved. In addition, the mixing method of the water-absorbing resin and the aqueous liquid in the continuous extrusion mixer is as described in the method for producing the water-absorbing agent.
[0167]
In the present invention, when only fine powder is granulated as the water-absorbent resin, the average particle diameter of the fine powder is preferably in the range of 150 μm to 10 μm, and particles having a particle diameter of substantially 150 μm or less are 70 It is preferably contained in an amount of not less than wt%, more preferably not less than 90 wt%. In addition, the shape of the fine powder is preferably an indeterminate shape obtained by aqueous solution polymerization rather than a spherical shape obtained by reverse phase suspension polymerization in terms of granulation strength. Furthermore, the fine powder is more preferably a fine powder before surface cross-linking.
[0168]
In the present invention, the average particle diameter of the resulting hydrogel granulated product is preferably in the range of 0.3 mm to 10 mm, more preferably in the range of 0.5 mm to 8 mm. It is particularly preferable that it is in the range of ˜5 mm. If the particle size of the hydrated gel granule is smaller than 0.3 mm, the ratio of granulation is low and the granulation strength of the dry granulated product obtained by drying the hydrated gel granulate is not good. There is a risk of becoming sufficient. Moreover, when the particle size of the hydrated gel granulated product exceeds 10 mm, the physical properties may decrease or the fine powder may increase.
[0169]
That is, in order to obtain a water-absorbing agent that is further superior in granulation strength and excellent in properties such as absorption capacity and absorption rate under pressure, a particulate hydrogel granulate having an appropriate particle size is used. After obtaining, it is preferable to dry and shrink the hydrogel granulated product.
[0170]
Thus, in the granulation method of the present invention, the granulation strength can be further improved by adding an aqueous liquid, particularly water, and preferably drying.
[0171]
When the amount of the aqueous liquid added is less than 10%, drying may not be performed. However, when 70 parts by weight or more of the aqueous liquid is added, the resulting hydrogel granule is shrunk by drying. It is necessary to make it.
[0172]
The above water-absorbing resin is firmly integrated by adding a large amount of aqueous liquid and then drying, and as shown in the electron micrograph of FIG. A collection). Thus, it is 20 to 100 times, preferably 30 to 50 times that the water-absorbent resin fine powder is almost agglomerated primary particles (agglomerated fine powder) by granulation. This can be easily determined by comparing the particles before granulation with the particles after granulation in the enlarged electron micrograph. In addition, the fact that the particles are granulated (aggregate of fine powder) is an optical micrograph of the hydrogel granule or an electron micrograph taken without crushing the dried hydrogel granulate. Thus, it can be seen from the fact that aggregation of individual particles can be confirmed, and in a large excess of water, the particles are divided into a plurality of particles before granulation and swell discontinuously.
[0173]
In the present invention, when the hydrated gel granulated product is dried, it is desirable to dry the hydrated gel granulated product as it is without substantially pulverizing or kneading. In other words, the hydrated gel granule is dried under conditions where the hydrated gel granule directly obtained from the water-absorbent resin powder (fine powder) is not pulverized or kneaded.
[0174]
In the present invention, the drying method is not particularly limited, and for example, the above-described dryer or heating furnace is preferably used. Further, the drying temperature is not particularly limited, but drying at a relatively high temperature is preferable from the viewpoint of granulation strength. Specifically, the drying temperature is in the range of 110 ° C to 300 ° C, preferably in the range of 120 ° C to 200 ° C, and more preferably in the range of 150 ° C to 180 ° C. When the hydrated gel granule is dried at the above drying temperature, the particulate hydrated gel granule shrinks more during drying, and as a result, a strong water absorbent resin granulate can be obtained. Therefore, it is preferable. In addition, when drying the hydrated gel-like granulated product, the hydrated gel-like granulated product may be dried alone or before drying, which is obtained by the aqueous solution polymerization or reverse phase suspension polymerization described above. It may be mixed with a gel polymer and dried together. In this case, the above-described normal dryer or heating furnace is used for drying.
[0175]
The particulate dry granulated product thus obtained is shrunk by drying into a strong dry granulated product, but may be further pulverized to adjust the particle size as necessary. The method for pulverizing the dried granulated product is not particularly limited, and for example, a vibration mill or a roll granulator type pulverizer is preferably used.
[0176]
As described above, the water absorbent resin granulated product of the present invention is obtained after mixing 70 parts by weight to 400 parts by weight of an aqueous liquid with a specific continuous extrusion mixer with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin. The particulate hydrogel granulated product can be easily obtained by drying under conditions that do not pulverize the hydrogel granulated product.
[0177]
In the present invention, the average particle diameter of the water absorbent resin granulated product obtained by the above method is preferably in the range of 200 μm to 800 μm, and more preferably in the range of 200 μm to 500 μm. That is, in the present invention, it is preferable to granulate particles having a mean particle size of 200 μm to 800 μm with a particle size of 150 μm or less (average particle size is, for example, 100 μm or less).
[0178]
Unlike the conventional water-absorbent resin granulated product, the water-absorbent resin granulated product has a far superior granulation strength and does not have a decrease in physical properties. Moreover, as shown in the electron micrograph shown in FIG. 19, the water-absorbent resin granulated product is surprisingly granulated into porous primary particles and exhibits a high absorption rate.
[0179]
Therefore, as described above, the water-absorbing resin granulated product obtained through the above granulation step is further subjected to the above-mentioned surface cross-linking so that it exhibits excellent absorption capacity under high pressure, granulation strength, and high absorption rate. An agent can be obtained. The absorption capacity of the water-absorbing agent under no pressure is 20 g / g or more, preferably 25 g / g or more, more preferably 30 g / g or more.
[0180]
That is, as a method for producing a water-absorbing agent in the present invention, particles having an average particle diameter of 0.3 mm to 10 mm are prepared by mixing 70 parts by weight to 400 parts by weight of an aqueous liquid with 100 parts by weight of a water absorbent resin having an average particle diameter of 10 μm to 150 μm. After obtaining a water-containing gel-like granulated product, it is shrink-dried at 110 ° C. to 300 ° C. under non-pulverized conditions, and the resulting water-absorbent resin granulated product having an average particle size of 200 μm to 800 μm is further subjected to surface crosslinking The method is most preferable.
[0181]
Using the above production method, the absorption capacity under high pressure is 20 g / g or more, preferably 25 g / g or more, the absorption rate is 25 seconds or less, preferably 20 seconds or less, and the granulation failure rate. Is 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less, more preferably 2% by weight or less, and particularly preferably 1% by weight or less.
[0182]
As described above, according to the present invention, the conventional granulation methods have mutually contradicting properties, and at the same time, the physical properties that cannot be satisfied are the absorption capacity under high pressure, granulation strength, and absorption speed. It is possible to obtain a water-absorbing agent that can simultaneously satisfy the physical properties for the first time.
[0183]
That is, in the conventional granulation method, as described above, in the case of granulating after surface crosslinking, in the case of performing surface crosslinking after granulation, or in the case of surface crosslinking simultaneously with granulation, as described above, granulation It was difficult to obtain a water-absorbing agent that could easily satisfy the three physical properties of absorption capacity, absorption rate, and granulation strength under high pressure. In particular, the use of a mixing aid has a problem that it tends to cause a decrease in physical properties and granulation strength of the resulting water-absorbent resin granulated product. On the other hand, according to the present invention, the above physical properties are obtained by cross-linking the surface of the porous granulated particles (aggregates) granulated into the condensed primary particles through the particulate hydrogel granulate. A water-absorbing agent that can be satisfied at the same time can be obtained. In the present invention, the above granulation does not use a mixing aid, but water substantially containing water alone or a small amount of a crosslinking agent is preferably used.
[0184]
In the present invention, the granulation method may be applied to granulate a relatively small amount of fine powder contained in the surface-crosslinked water-absorbing agent or to compounding with other water-soluble compounds. it can. However, in this case, the amount of the aqueous liquid used as the binder or solution is preferably in the range of 0.1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the absorbent. More preferably, it is within the range of 10 to 10 parts by weight, and particularly preferably within the range of 1 to 5 parts by weight.
[0185]
If the amount of the aqueous liquid is too large, surface cross-linking may be destroyed even if the continuous extrusion mixer according to the present invention is used. On the other hand, if the amount of the aqueous liquid is too small, a sufficient granulation strength cannot be obtained, which is not preferable.
[0186]
In the present invention, even when granulating the already surface-crosslinked fine powder contained in the water-absorbing agent as described above, as in the case of producing the water-absorbent resin granulated product, Thus, a water-absorbing agent having excellent granulation strength can be obtained without the resulting crosslinked granulated product being deteriorated. Further, since the water-absorbing agent (crosslinked granulated product) has a larger surface area than the primary particles by granulation, the water-absorbing agent (crosslinked granulated product) is particularly excellent in properties such as absorption capacity and absorption rate under pressure.
[0187]
In addition, according to the present application, as the granulated strength of the crosslinked granulated product, an impact force (B) is given by giving a predetermined vibration to the crosslinked granulated product, and the fracture rate of the crosslinked granulated product after the impact is determined. By measuring, the strength against mechanical stress of the crosslinked granulated product can be evaluated and predicted. For this reason, according to the present application, by measuring the fracture rate of the crosslinked granulated product, it is possible to maintain its excellent water absorption performance even after carrying out processing at the manufacturing plant or processing of the final product at the user, Among them, it is possible to obtain a water-absorbing agent that always maintains excellent characteristics regardless of the method of use.
[0188]
In the present invention, the impact force (B) applied to the water absorbing agent is as described above. The fracture rate of the crosslinked granulated product (hereinafter referred to as granulation failure rate) is determined by applying the aforementioned impact force (B) to the crosslinked granulated product for 30 minutes and then vibrating with glass beads. The weight of the crosslinked granulated particles in the
[0189]
When measuring the granulation failure rate of the crosslinked granulated product, 30.00 g of the crosslinked granulated product is used as the granulated product. That is, when the granulation failure rate is granulated particles of a certain particle size, impact strength (B) is applied to 30.00 g of a crosslinked granulated product having a particle size equal to or larger than the particle size before granulation, and is destroyed, The weight of the generated particles having a constant particle size can be measured by measuring by low tap classification using a JIS standard sieve.
[0190]
In the above measurement, by using a water-absorbent resin granulated product or a water-absorbing resin instead of the crosslinked granulated product, the granulation failure rate of the granulated product before surface crosslinking can be measured, and the water absorption As one of the impact resistance test methods for water-soluble resin particles, it is possible to measure the destruction rate of a water-absorbent resin that has not been crosslinked or granulated.
[0191]
Thus, in the present invention, by measuring the granulation failure rate, the physical property value Q / P, and the physical property value Y / X, the water absorption when the water absorbing agent includes a granulated product (crosslinked granulated product). The strength of the agent against mechanical stress can be evaluated and predicted. In other words, until now, when the water-absorbing agent contains a granulated product (cross-linked granulated product), a large amount of water is actually absorbed during transportation in the manufacturing plant that is trying to evaluate granulation failure in the final product or processing of the final product by the user. Unless it was carried out using an agent, it was impossible to evaluate the physical property deterioration and the granulation failure rate. However, according to the above method, it is possible to provide a simple impact resistance test method for a water-absorbing agent at a laboratory level corresponding to transportation in a production plant, processing of a final product by a user, and the like.
[0192]
Therefore, according to the present invention, the strength of the water-absorbing agent against mechanical stress can be evaluated in advance by a simple method. Therefore, the strength of the water-absorbing agent is excellent even after transport in a manufacturing plant or processing of a final product by a user. Thus, it is possible to obtain a water-absorbing agent that maintains excellent water absorption performance and always maintains excellent characteristics in the final product regardless of the method of use.
[0193]
In the present invention, each of the above water-absorbing agents further includes a disinfectant, a deodorant, an antibacterial agent, a fragrance, various inorganic powders, a foaming agent, a pigment, a dye, a hydrophilic short fiber, a fertilizer, an oxidizing agent, a reducing agent, Water, salts, and the like can be added to thereby impart various functions to the water absorbing agent. Of course, the mixer of the present invention can also be suitably used for the addition of such compounds.
[0194]
Furthermore, as described above, since each of the above water-absorbing agents can maintain its excellent absorption characteristics even after being processed into an absorbent article as a final product by the user, various absorbent articles, particularly under pressure It is suitable for absorbent articles such as sanitary materials including absorbents such as paper diapers, sanitary napkins, incontinence pads and the like where absorption characteristics are important.
[0195]
In JP-A-8-84927 and Canadian Patent Publication No. 2154425, the content of fine powder worn by a mechanical load is reduced by coating a water-absorbing polymer with a non-reactive water-soluble film-forming polymer. Is described. However, according to the present application, by using a specific continuous extrusion mixer, there is no need for a process such as coating the surface portion of the resin particles with a non-reactive water-soluble film-forming polymer as in the above publication. In addition, there is no deterioration in physical properties due to film coating, and a water-absorbing agent that is resistant to mechanical stress and has excellent absorption performance can be provided by a normal process.
[0196]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0197]
As shown in FIG. 1, a high-speed stirring type continuous extrusion mixer 1 constituting a part of the water-absorbing agent production apparatus of the present embodiment has a
[0198]
In the
[0199]
Note that, as disclosed in JP-A-4-214734, a base material having a contact angle with water of 60 ° and a thermal deformation temperature of 70 ° C. or more is provided on the inner surface of the
[0200]
That is, if the contact angle of the base material with respect to water is less than about 60 °, mixing of the water absorbent resin and the aqueous liquid may be non-uniform. Also, if the heat distortion temperature is less than about 70 ° C., the substrate cannot sufficiently withstand the heat generated during the mixing period. For this reason, when the said base material is not satisfy | filling the said conditions, since stable mixing may be unable to be continued, attention is required.
[0201]
Examples of the base material on the inner surface of the
[0202]
Among the above substances, polyethylene tetrafluoride, polyethylene trifluoride, polyethylene trifluorochloride, ethylene tetrafluoride-ethylene copolymer, ethylene trifluorochloride-ethylene copolymer, propylene pentafluoride-ethylene tetrafluoride copolymer, perfluoro Fluorine resins such as alkyl vinyl ether-ethylene tetrafluoride copolymers and polyvinyl fluoride are particularly desirable.
[0203]
On the other hand, a
[0204]
The plurality of stirring
[0205]
In the present embodiment, each of the plurality of stirring
[0206]
The shape of the
[0207]
In addition, the shape of the first agitating
[0208]
That is, the shape and size of the
[0209]
In the present embodiment, the continuous extrusion mixer 1 has a balance with other conditions. For example, by partially changing the size of the
[0210]
On the other hand, the shape of the
[0211]
Therefore, in the second region, the pushing thrust of the water absorbent resin is smaller than that in the first region, and the average speed of the water absorbent resin is reduced. As a result, in the continuous extrusion mixer 1, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), stirring is performed in two types of stirring states. As shown in FIG. 2 (a), in the first region, the water-absorbing
[0212]
On the other hand, as shown in FIG. 2B, in the second region, the pushing thrust is smaller than that in the first region, and the average speed of the water
[0213]
In the present embodiment, in the continuous extrusion mixer 1, the shape of the
[0214]
Accordingly, the shape of the
[0215]
Here, specific examples of the shape that does not generate the pushing thrust include a columnar shape, a rod shape thinner than the columnar shape, or a pin shape. Further, the shape that generates the pushing thrust smaller than that of the
[0216]
Further, the tip shape of the
[0217]
Further, the
[0218]
In the continuous extrusion mixer 1, the
[0219]
That is, the pushing thrust is, for example, the shape of the
[0220]
The distance between the outer periphery of the
[0221]
As shown in FIG. 1, the plate-like
[0222]
Thereby, said
[0223]
In addition, it is preferable to set the attachment pitch of each said stirring
[0224]
In the continuous extrusion mixer 1, the
[0225]
That is, when mixing the water-absorbent resin and the aqueous liquid, it is necessary to make the entire contact as soon as possible. If this is insufficient, so-called “dama” occurs and the uniformity of mixing is impaired. In that respect, the continuous extrusion mixer 1 feeds water-absorbing resin into the continuous extrusion mixer 1 by the
[0226]
When the water-absorbing resin having a carboxyl group and the aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with the carboxyl group are mixed in the continuous extrusion mixer 1 having the above-described configuration, the mixture is rotated by the drive motor 8. The
[0227]
In this state, a water-absorbing resin having a carboxyl group is supplied from the
[0228]
Next, by injecting an aqueous liquid containing a cross-linking agent from the liquid supply port 4, the water-absorbing resin and the aqueous liquid containing the cross-linking agent and the like are disposed in the arrangement region of the
[0229]
Next, this mixture becomes a water-absorbing agent having excellent strength characteristics by further cross-linking the surface, for example, by a heating device (not shown) in the water-absorbing agent manufacturing apparatus.
[0230]
Thus, the continuous extrusion mixer 1 in the present embodiment is a fixed casing for uniformly mixing a water-absorbing resin having a carboxyl group and an aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with the carboxyl group. 2 has a structure in which a plurality of stirring
[0231]
In other words, the conventional agitating blades of the continuous extrusion mixer are composed of a plurality of agitating blades of the same shape, which are arranged around the rotating shaft so that the directions of the blade surfaces are the same and the intervals are the same. The stirring was not uniform and the mixing was not sufficient.
[0232]
However, in the present embodiment, the
[0233]
Further, since the plurality of stirring
[0234]
Further, around the
[0235]
Therefore, the continuous extrusion mixer 1 is a continuous extrusion type with respect to the water-absorbing resin having a carboxyl group and an aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with the carboxyl group by the
[0236]
Moreover, since the
[0237]
Furthermore, the inner surface of the
[0238]
That is, if the contact angle of the base material with respect to water is less than about 60 °, mixing of the water-absorbent resin and the aqueous liquid may be non-uniform, and if the heat distortion temperature is less than about 70 ° C., May not be able to sufficiently withstand the heat generated during the mixing period, and thus stable mixing may not be continued, but this embodiment can avoid this.
[0239]
Further, the continuous extrusion mixer 1 is supplied with a water-absorbing resin powder having a carboxyl group in an arrangement region of the
[0240]
Therefore, the continuous extrusion mixer 1 feeds the water-absorbing resin into the continuous extrusion mixer 1 by the
[0241]
Note that the
[0242]
Further, the continuous extrusion mixer 1 is configured such that an aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with a carboxyl group is supplied and fed into the arrangement region of the
[0243]
The liquid supply port 4 is provided in the boundary region between the arrangement region of the
[0244]
In the continuous extrusion mixer 1, the
[0245]
Further, the shape of the
[0246]
As described above, according to the present invention, a water-absorbing resin having a carboxyl group and an aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with the carboxyl group can be uniformly mixed. Therefore, according to the present invention, it is possible to uniformly crosslink the vicinity of the surface of the water-absorbent resin at an appropriate depth, and to obtain a water-absorbing agent having excellent absorption performance and strong against mechanical stress.
[0247]
Furthermore, according to the invention, there is provided a water-absorbing agent that maintains its excellent absorption performance in the final product without substantially deteriorating its water-absorbing characteristics even when subjected to mechanical stress applied by transportation in a manufacturing plant or processing by a user. There is an effect that it can be provided.
[0248]
Moreover, if the manufacturing method and the manufacturing apparatus of a water absorbing agent of this invention are used, it can react with the water absorbing resin which has a carboxyl group, and this carboxyl group with various structures of the several stirring blade in a continuous extrusion mixer. The mixing reaction with an aqueous liquid containing a cross-linking agent or the like is efficiently performed, and there is an effect that uniform mixing can be ensured.
[0249]
[Embodiment 2]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. For convenience of explanation, components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0250]
As shown in FIG. 6, the high-speed agitation type
[0251]
As shown on the right side of the figure, the
[0252]
Then, the
[0253]
In the present embodiment, when the total length of the
[0254]
In the
[0255]
Further, in the
[0256]
Further, in the
[0257]
And said
[0258]
In the continuous extrusion mixer 51, for example, there is a balance with other conditions. For example, the water absorbent resin extruded
[0259]
In the
[0260]
In this way, the
[0261]
Therefore, even in the continuous extrusion mixer 51, in the arrangement region (second region) of the
[0262]
Also in the
[0263]
The
[0264]
In the
[0265]
Accordingly, in the
[0266]
As described above, in the
[0267]
[Embodiment 3]
One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the present embodiment, differences from the first and second embodiments will be mainly described. For convenience of explanation, components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0268]
As shown in FIG. 7, a high-speed stirring type
[0269]
As shown on the right side of the figure, the
[0270]
And the
[0271]
In the present embodiment, the
[0272]
That is, in the
[0273]
In the
[0274]
Further, in the
[0275]
In the
[0276]
And the
[0277]
In the present embodiment, the
[0278]
However, in the
[0279]
Therefore, also in this embodiment, the average speed of the water absorbent resin in the second region is lower than the average speed of the water absorbent resin in the first region. As a result, in the second region, the water absorbent resin and the water Mixing with the liquid is performed.
[0280]
However, in the present embodiment, in the
[0281]
In the present invention, in order to perform more uniform mixing, it is preferable to change the pushing thrust force as much as possible when changing from the first region to the second region, rather than gently changing it.
[0282]
Therefore, in order to perform more uniform mixing, for example, in the first region and the second region, the water absorbent resin extruded
[0283]
In this case, for example, as shown in the
[0284]
That is, when the agitating
[0285]
In addition, the direction of the blade surface of the
[0286]
Also in the
[0287]
[Embodiment 4]
The following will describe an embodiment of the present invention with reference to FIG. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described. For convenience of explanation, components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0288]
As shown in FIG. 9, a high-speed stirring type
[0289]
As shown on the right side of the figure, the
[0290]
Then, the
[0291]
In the present embodiment, the
[0292]
In the
[0293]
In the
[0294]
And the
[0295]
In the present embodiment, as in the third embodiment, the pushing thrust is generated both in the first region and in the second region. However, in the
[0296]
Also in the present embodiment, in the second region, the pushing thrust is smaller than the pushing thrust in the first region, and the average speed of the water absorbent resin is lowered. As a result, the water-absorbing resin stays in the second region, and the water-absorbing resin and the aqueous liquid are uniformly mixed by the
[0297]
[Embodiment 5]
The following will describe an embodiment of the present invention with reference to FIG. In the present embodiment, differences from the first embodiment and the second embodiment will be mainly described. For convenience of explanation, components having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0298]
As shown in FIG. 10, a high-speed stirring type
[0299]
As shown on the right side of the figure, the
[0300]
Then, the
[0301]
In the present embodiment,
[0302]
In the
[0303]
Therefore, also in the
[0304]
And the said
[0305]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited at all by these. Various performances of the water absorbing agent were measured by the following methods.
[0306]
(A) Absorption capacity without pressure
0.2 g of the water-absorbing agent was uniformly placed in a non-woven bag (60 mm × 60 mm) and immersed in a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution (physiological saline). After 60 minutes, the bag was pulled up, drained at 250 G for 3 minutes using a centrifuge, and then the weight W of the bag1(G) was measured. In addition, the same operation is performed without using a water absorbent, and the weight W at that time0(G) was measured. And these W1・ W0From the following formula,
Absorption capacity under no pressure (g / g)
= (Weight W1(G)-Weight W0(G)) / weight of water-absorbing agent (g)
Thus, the absorption capacity (g / g) under no pressure was calculated.
[0307]
For the water-absorbing resin, the water-absorbing resin mixture, and the water-absorbing resin granulated product, the absorption capacity (g / g) under no pressure was calculated by the same method as in the case of using the water absorbing agent.
[0308]
(B) Absorption capacity under high pressure
First, for the measuring device used to measure the absorption capacity under pressure,FIG.Based on
[0309]
FIG.As shown in FIG. 1, the measuring device includes a
[0310]
The
[0311]
The
[0312]
The
[0313]
Using the measuring device having the above configuration, the absorption capacity of the water-absorbing
[0314]
First, a predetermined preparatory operation such as inserting a predetermined amount of
[0315]
Next, the
[0316]
Then, from the time when the
[0317]
Further, the same operation is performed without using the
(C) Absorption rate
1.000 g of a water absorbing agent was sprayed on a glass petri dish having an inner diameter of about 60 mm. Next, 20.00 g of 0.4 wt% saline set at a temperature of 25 ° C. is intravenously injected into the petri dish from the center until the water absorbing agent absorbs all the saline (visual observation). The number of seconds was measured. In addition, it shows that it is a high absorption rate, so that this time is short.
[0318]
[Example 1]
In the production of a water-absorbing resin having a carboxyl group, polyethylene glycol diacrylate (n = 8) was added to 5500 parts of a 33% by weight aqueous solution of sodium acrylate as a monomer component (neutralization rate 75 mol%). ) 2.9 parts was dissolved to prepare a reaction solution. Next, the reaction solution was degassed for 30 minutes in a nitrogen gas atmosphere.
[0319]
Subsequently, the reaction solution was supplied to a reactor having a lid on a jacketed stainless steel double kneader with two sigma-shaped blades, and the inside of the reactor was replaced with nitrogen gas while keeping the reaction solution at 30 ° C. Subsequently, while stirring the reaction solution, 2.4 parts of ammonium persulfate as a polymerization initiator and 0.12 part of L-ascorbic acid as a reducing agent for promoting the decomposition of the polymerization initiator were added. Polymerization started after minutes. And it superposed | polymerized at 30 to 80 degreeC, and the water-containing gel-like polymer was taken out 60 minutes after superposition | polymerization started.
[0320]
The obtained hydrogel polymer was spread on a 50 mesh (mesh opening 300 μm) wire net and dried with hot air at 150 ° C. for 90 minutes. Next, the dried product is pulverized using a vibration mill, and further classified with a 20-mesh wire mesh (mesh size: 850 μm), whereby the average particle size is 400 μm and the proportion of particles having a particle size of less than 150 μm is 12% by weight. A regularly crushed water-absorbing resin was obtained.
[0321]
Next, a colored surface cross-linking agent composed of 0.1 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether, 4 parts by weight of water, and 1 part by weight of isopropyl alcohol with respect to 100 parts by weight of the above water-absorbing resin is shown in FIG. When the total length of the
[0322]
The resulting mixture was uniformly colored, and when this mixture was passed through a 20-mesh wire mesh, the mass that did not pass was 0.2%.
[0323]
Thereafter, the mixture was heat-treated at 195 ° C. for 40 minutes to obtain NO. 1 water-absorbing agent was obtained. No. above. The absorption capacity of one water-absorbing agent under no pressure and high pressure was measured. The measurement results are shown in Table 1.
[0324]
[Example 2]
For 100 parts by weight of the same water-absorbent resin as in Example 1, 0.5 part by weight of glycerin as the first surface cross-linked part, 0.1 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether as the second surface cross-linked part, and 3 parts by weight of water The colored surface cross-linking agent consisting of 1 part by weight and 1 part by weight of ethyl alcohol was continuously mixed using the same continuous extrusion mixer 1 as used in Example 1 above.
[0325]
The resulting mixture was uniformly colored, and when this mixture was passed through a 20 mesh wire mesh, the mass that did not pass was 0%.
[0326]
Thereafter, the mixture was heat-treated at 195 ° C. for 40 minutes to obtain NO. Two water-absorbing agents were obtained. No. above. 2 Absorption capacity of the water-absorbing agent under no pressure and high pressure was measured. The measurement results are shown in Table 1.
[0327]
Example 3
For 100 parts by weight of the same water-absorbing resin as in Example 1 and Example 2, 0.5 parts by weight of glycerin as the first surface cross-linked part and 0.1 parts by weight of ethylene glycol diglycidyl ether as the second surface cross-linked part When the colored surface cross-linking agent composed of 3 parts by weight of water and 1 part by weight of ethyl alcohol is used as the
[0328]
The resulting mixture was uniformly colored, and when this mixture was passed through a 20-mesh wire mesh, the mass that did not pass was 0.5%.
[0329]
Thereafter, the mixture was heat-treated at 195 ° C. for 40 minutes to obtain NO. Three water-absorbing agents were obtained. No. above. The absorption capacity of the three water-absorbing agents under no pressure and high pressure was measured. The measurement results are shown in Table 1.
[0330]
Example 4
With respect to 100 parts by weight of the same water-absorbing resin as in Examples 1 to 3, a colored surface cross-linking agent comprising 0.1 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether, 4 parts by weight of water and 1 part by weight of isopropyl alcohol The mixture was continuously stirred at high speed using a
[0331]
The resulting mixture was unevenly colored, and “dama” having a high degree of coloring was visually observed. Moreover, when this mixture was passed through a 20-mesh wire mesh, there was 7.3% of mass that did not pass.
[0332]
Thereafter, the mixture was heat-treated at 195 ° C. for 40 minutes in the same manner as in Examples 1 to 3 to obtain NO. 4 water-absorbing agents were obtained. The above NO. The absorption capacity of the four water-absorbing agents under no pressure and high pressure was measured. The measurement results are shown in Table 1.
[0333]
Example 5
100 parts by weight of the same water-absorbing resin as in Examples 1 to 3 above, 0.5 parts by weight of glycerin as the first surface cross-linked part, 0.1 parts by weight of ethylene glycol diglycidyl ether as the second surface cross-linked part A colored surface cross-linking agent composed of 3 parts by weight of water and 1 part by weight of ethyl alcohol was continuously mixed using a
[0334]
The resulting mixture was unevenly colored, and “dama” having a high degree of coloring was visually observed. Moreover, when this mixture was passed through a 20-mesh wire mesh, 5.4% of lumps that did not pass were present.
[0335]
Thereafter, the mixture was heat-treated at 195 ° C. for 40 minutes to obtain NO. 5 water-absorbing agents were obtained. The above NO. The absorption capacity of the 5 water-absorbing agent under no pressure and high pressure was measured. The measurement results are shown in Table 1.
[0336]
[Table 1]
[0337]
From the results of Table 1, as shown in Examples 1 to 3, the water-absorbing resin and the crosslinking agent were mixed in a continuous extrusion mixer 1/54 equipped with two or more types of stirring
[0338]
Example 6
The NO. The impact force (A) is applied to one water-absorbing agent by the method described above, and NO. 6 water-absorbing agents were obtained. In addition, this NO. With respect to 6 water-absorbing agents, the measurement of the absorption capacity under high pressure before and after applying the impact was performed by the above method. The measurement results are shown in Table 2.
[0339]
Example 7
The NO. No. 2 is applied to the water-absorbing agent by applying the impact force (A) by the aforementioned method. 7 water-absorbing agent was obtained. In addition, this NO. For the 7 water-absorbing agent, the absorption capacity under high pressure before and after the impact was applied was measured by the above method. The measurement results are shown in Table 2.
[0340]
Example 8
The NO. No. 3 is applied to the water-absorbing agent by applying the impact force (A) by the method described above. 8 water-absorbing agents were obtained. In addition, this NO. For the 8 water-absorbing agent, the absorption capacity under high pressure before and after the impact was applied was measured by the above method. The measurement results are shown in Table 2.
[0341]
[Table 2]
[0342]
From the results shown in Table 2, when impact force (A) was applied to the water-absorbing agent shown in Examples 1 to 3, the physical property value Q / P was 0 as shown in Examples 6 to 8. It was found that the absorption capacity under high pressurization due to impact did not change much, that is, the absorption capacity under high pressurization before impact could be maintained.
[0343]
Example 9
The NO. The impact force (B) is applied to one water-absorbing agent by the method described above and NO. Nine water-absorbing agents were obtained. In addition, this NO. For the 9 water-absorbing agent, the absorption capacity under high pressure before and after applying the impact was measured by the above method. The measurement results are shown in Table 3.
[0344]
Example 10
The NO. 2 Impact force (B) is applied to the water-absorbing agent by the method described above, and NO. Ten water-absorbing agents were obtained. In addition, this NO. For 10 water-absorbing agents, the absorption capacity under high pressure before and after the impact was applied was measured by the above method. The measurement results are shown in Table 3.
[0345]
Example 11
The NO. No. 3 by applying impact force (B) to the water-absorbing agent by the method described above. 11 water-absorbing agent was obtained. In addition, this NO. For 11 water-absorbing agent, the absorption capacity under high pressure before and after the impact was applied was measured by the above method. The measurement results are shown in Table 3.
[0346]
Example 12
The NO. 5 Impact force (B) is applied to the water-absorbing agent by the method described above, and NO. 12 water-absorbing agents were obtained. In addition, this NO. With respect to 12 water-absorbing agents, the above-described method was used to measure the absorption capacity under high pressure before and after impact application. The measurement results are shown in Table 3.
[0347]
[Table 3]
[0348]
From the results shown in Table 3, when impact force (B) was applied to the water-absorbing agents shown in Examples 1 to 3 and Example 5, as shown in Examples 9 to 12, the physical property value Y / X was 0.86 to 1.00, and it was found that the absorption capacity under high pressure by impact did not change much, that is, the absorption capacity under high pressure before impact could be maintained.
[0349]
Example 13
In the production of a water-absorbing resin having a carboxyl group, 2.7 parts of trimethylolpropane triacrylate as an internal cross-linking agent was added to 5500 parts of a 38 wt% aqueous solution of sodium acrylate (neutralization rate: 75 mol%) as a monomer component. Part was dissolved to prepare a reaction solution. The usage-amount of the trimethylol propane triacrylate with respect to a monomer component is 0.04 mol%. Next, the reaction solution was degassed for 30 minutes in a nitrogen gas atmosphere.
[0350]
Next, the reaction solution was supplied to a reactor having a lid on a jacketed stainless steel double kneader with two sigma blades, and the inside of the reactor was replaced with nitrogen gas while keeping the reaction solution at 30 ° C. . Subsequently, while stirring the reaction solution, 2.8 parts of ammonium persulfate as a polymerization initiator and 0.02 part of L-ascorbic acid as a reducing agent were added, and the same polymerization operation as in Example 1 was performed. As a result, a hydrogel polymer fragmented into about 0.1 mm to 3 mm was obtained.
[0351]
Next, after the water-containing gel-like polymer is dried in the same manner as in Example 1, the rolls used for pulverization have predetermined intervals (roll gaps of about 1.63 mm, about 0.43 mm, and about 0.15 mm). In this way, it is pulverized using a roll granulator type pulverizer formed in three stages, and then classified with a JIS standard sieve having an aperture of 850 μm, whereby an irregularly pulverized water-absorbing resin having an average particle size of 300 μm ( A) was obtained. Furthermore, this water-absorbing resin (A) is classified by a JIS standard sieve having an opening of 150 μm, whereby a water-absorbing resin having a particle diameter of 850 μm to 150 μm (A1) Water absorbent resin fine powder (A2) 13.7 wt% was obtained.
[0352]
Next, the above water absorbent resin fine powder (A2) In the continuous extrusion mixer 1 shown in FIG. 1 at a rate of 2 kg / min, and ion-exchanged water is absorbed from the liquid supply port 4 having a diameter of 5 mm provided in the continuous extrusion mixer 1. Resin fine powder (A2) The water-absorbent resin fine powder (A) was added at a ratio of 130 parts by weight of ion-exchanged water to 100 parts by weight.2) And ion-exchanged water were continuously mixed. As a result, a particulate uniform hydrogel granulated product was continuously discharged from the
[0353]
Next, the hydrated gel-like granulated product was spread on a JIS standard wire mesh with an opening of 300 μm so as to have a thickness of about 5 cm, and dried with a hot air circulation dryer at 160 ° C. As a result, the hydrated gel-like granulated product is uniformly and sufficiently dried to a solid content of 90% by weight or more, and a powder-like dry granulated product that can be easily crushed by granulated particles is obtained. Obtained. The mass exceeding 10 mm in the dry granulated product was only 5%.
[0354]
Next, the dry granulated product is pulverized with the roll granule type pulverizer and the roll gap widened (final roll gap is about 0.27 mm), and classified by a JIS standard sieve having an opening of 850 μm. A water-absorbent resin granulated product (1) was obtained.
[0355]
The water absorbent resin granulated product (1), water absorbent resin (A), water absorbent resin (A1), And water absorbent resin fine powder (A2) Particle size distribution, absorption capacity under no pressure and granulation failure rate were measured. The particle size distribution is shown in Table 4, and the measurement results of absorption ratio and granulation failure rate are shown in Table 5. Further, the water absorbent resin fine powder (A2) Is an electron micrograph (50 ×) shown in FIG.
[0356]
Furthermore, with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin granulated product (1), 0.05 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether, 0.75 part by weight of glycerin, 3 parts by weight of water, 0.75 part by weight of isopropyl alcohol, and By mixing a surface cross-linking agent composed of 0.5 part by weight of lactic acid and heating at 200 ° C. for 40 minutes, No. 13 water-absorbing agents were obtained. The above measurement NO. The absorption capacity, absorption rate, and granulation failure rate of 13 water-absorbing agents under no pressure and high pressure were measured. The measurement results are shown in Table 6.
[0357]
Moreover, the electron micrograph (50 times) of the said water absorbent resin granulated material (1) is shown in FIG. The water absorbent resin granulated product (1) is a water absorbent resin fine powder (A) having a particle size of less than 150 μm shown in FIG.2) Is used, but particles having a particle size of 300 μm to 850 μm become agglomerated aggregates (aggregates) of approximately primary particles that account for about 80%, and as a result, defined by impact force (B) The granulated product (aggregate) having a high granulation strength with a granulation failure rate of 2.4% by weight was obtained.
[0358]
Although not shown, in the optical micrograph of the water-containing gel-like granule before drying obtained in this example, the water-containing gel-like granule is an agglomerate of each individual water-containing gel. It has also been confirmed separately that the fact that when granulated with water containing no cross-linking agent, it swells by being divided into a plurality of particles before granulation after water absorption swelling.
[0359]
Example 14
In Example 13, the water-absorbing resin fine powder (A2) The same reaction and operation as in Example 13 was carried out except that the amount of ion-exchanged water added to 100 parts by weight was changed from 130 parts by weight to 163 parts by weight, and the solid content was 38.0% by weight. A hydrogel granulated product was obtained.
[0360]
Thereafter, the hydrogel granulated product was dried by the same method as in Example 13. As a result, the water-containing gel-like granulated product was uniformly and sufficiently dried, and a powdery dry granulated product capable of easily crushing the granulated particles by hand was obtained. The mass exceeding 10 mm in the dry granulated product was only 5%.
[0361]
Next, the dried granulated product was pulverized and classified in the same manner as in Example 13 to obtain a water absorbent resin granulated product (2). The water-absorbent resin granulated product (2) was measured for particle size distribution, absorption capacity under no pressure and granulation failure rate. The particle size distribution is shown in Table 4, and the measurement results of absorption ratio and granulation failure rate are shown in Table 5.
[0362]
Further, using the water-absorbent resin granulated product (2), the same mixing and heating treatment as in Example 13 was performed, and No. 1 was obtained. 14 water-absorbing agents were obtained. The above NO. The absorption capacity, absorption rate, and granulation failure rate of 14 water-absorbing agents under no pressure and high pressure were measured. The measurement results are shown in Table 6.
[0363]
Example 15
In Example 13, the water-absorbing resin fine powder (A2) The same reaction and operation as in Example 13 was performed except that the amount of ion-exchanged water added to 100 parts by weight was changed from 130 parts by weight to 74 parts by weight, and the solid content was 57.6% by weight. A hydrogel granulated product was obtained. Although the mixing was uniform, the uniformity of the mixing was slightly inferior to Examples 13 and 14.
[0364]
Thereafter, the hydrogel granulated product was dried by the same method as in Example 13. As a result, the water-containing gel-like granulated product was uniformly and sufficiently dried, and a powdery dry granulated product capable of easily crushing the granulated particles by hand was obtained. The mass exceeding 10 mm in the dry granulated product was only 5%.
[0365]
Next, the dried granulated product was pulverized and classified in the same manner as in Example 13 to obtain a water absorbent resin granulated product (3). The water-absorbent resin granulated product (3) was measured for particle size distribution, absorption capacity under no pressure, and granulation failure rate. The particle size distribution is shown in Table 4, and the measurement results of absorption ratio and granulation failure rate are shown in Table 5.
[0366]
Further, using the water-absorbent resin granulated product (3), the same mixing and heating treatment as in Example 13 was carried out to obtain No.1. 15 water-absorbing agents were obtained. This NO. The absorption capacity, absorption rate, and granulation failure rate of 15 water-absorbing agents under no pressure and high pressure were measured. The measurement results are shown in Table 6.
[0367]
Example 16
In Example 13, the water-absorbing resin fine powder (A2) The same reaction and operation as in Example 13 was carried out except that the amount of ion-exchanged water added to 100 parts by weight was changed from 230 parts by weight to 41 parts by weight, and the solid content was 70.9% by weight. A hydrogel granulated product was obtained. In addition, although mixing was uniform, it was slightly inferior to Example 15, and the obtained hydrogel granule was adhered to the inner surface of the
[0368]
Thereafter, the hydrogel granulated product was dried by the same method as in Example 13. As a result, the water-containing gel-like granulated product was uniformly and sufficiently dried, and a powdery dry granulated product capable of easily crushing the granulated particles by hand was obtained. The mass exceeding 10 mm in the dry granulated product was only 5%.
[0369]
Next, the dried granulated product was pulverized and classified in the same manner as in Example 13 to obtain a water absorbent resin granulated product (4). The water-absorbent resin granulated product (4) was measured for particle size distribution, absorption capacity under no pressure and granulation failure rate. The particle size distribution is shown in Table 4, and the measurement results of absorption ratio and granulation failure rate are shown in Table 5.
[0370]
Further, using the water-absorbent resin granulated product (4), the same mixing and heating treatment as in Example 13 was carried out to obtain No.1. 16 water-absorbing agents were obtained. This NO. The absorption capacity, absorption rate, and granulation failure rate of 16 water-absorbing agents under no pressure and high pressure were measured. The measurement results are shown in Table 6.
[0371]
[Comparative Example 1]
In Example 13, a water absorbent resin fine powder (A2) And ion-exchanged water are mixed in the same reaction and operation as in Example 13 except that the conventional
[0372]
[Comparative Example 2]
In Comparative Example 1, the water-absorbent resin fine powder (A2) And ion-exchanged water are mixed with water absorbent resin fine powder (A2) The same reaction and operation as in Comparative Example 1 was performed except that the amount of ion-exchanged water added to 100 parts by weight was changed from 130 parts by weight to 10 parts by weight. However, the water absorbent resin fine powder (A2) Has a high absorption rate, and the mixture obtained by the conventional
[0373]
Next, the dama-like powdered granulated product was dried, ground and classified in the same manner as in Example 13 to obtain a comparative water absorbent resin granulated product (1). The comparative water absorbent resin granulated product (1) was measured for particle size distribution, absorption capacity under no pressure, and granulation failure rate. The particle size distribution is shown in Table 4, and the measurement results of absorption ratio and granulation failure rate are shown in Table 5.
[0374]
Moreover, the electron micrograph (50 times) of the said comparative water absorbent resin granulated material (1) is shown in FIG. The comparative water absorbent resin granulated product (1) is a water absorbent resin fine powder (A) having a particle size of less than 150 μm shown in FIG.2), But there are only about 24% by weight of granulated material of 150 μm or more, and the granulation is also point contact of individual fine powder, and as a result, is defined by impact force (B). It was a weak granulated product (aggregate) with a granulation failure rate of 100% by weight.
[0375]
Further, using the comparative water-absorbent resin granulated product (1), the same mixing and heating treatment as in Example 13 was carried out to obtain No.1. 1 A water absorbing agent for comparison was obtained. No. above. 1 The absorption capacity, absorption rate, and granulation failure rate of the comparative water-absorbing agent under no pressure and high pressure were measured. The measurement results are shown in Table 6.
[0376]
[Comparative Example 3]
In Example 13, instead of the water absorbent resin granulated product (1), the water absorbent resin (A1) 86.3% by weight, water absorbent resin fine powder (A2) Was used in the same manner as in Example 13 except that the water-absorbent resin (A) containing 13.7 wt% was used. 2 A water-absorbing agent for comparison was obtained. In addition, this NO. 2 The absorption capacity, absorption rate, and granulation failure rate of the comparative water-absorbing agent under no pressure and high pressure were measured. The measurement results are shown in Table 6.
[0377]
Example 17
In Example 1, the same reaction and operation as in Example 1 were performed, except that the amount of polyethylene glycol diacrylate (n = 8) used as the internal crosslinking agent was changed from 2.9 parts to 3.9 parts. Thus, a hydrogel polymer was obtained.
[0378]
Next, after the above hydrogel polymer was dried in the same manner as in Example 1, a roll granulator type pulverizer was set so that the roll gap was narrower than that in Example 13 (final roll gap was about 0.15 mm). And pulverizing with a JIS standard sieve having an opening of 850 μm, an irregularly crushed water-absorbing resin (B) having an average particle size of 260 μm was obtained. Furthermore, this water-absorbing resin (B) is classified with a JIS standard sieve having an opening of 150 μm, whereby a water-absorbing resin (B) having a particle size of 850 μm to 150 μm.1) Water-absorbing resin fine powder (B2) 18.0 wt% was obtained.
[0379]
Next, the water absorbent resin fine powder (B2) At a rate of 2 kg / min into the continuous extrusion mixer 1 shown in FIG. 1 and 0.1 part by weight of glycerin from the liquid supply port 4 having a diameter of 5 mm provided in the continuous extrusion mixer 1. Ion-exchanged water dissolved in water-absorbent resin fine powder (B2) The above water absorbent resin fine powder (B2) And ion-exchanged water containing glycerin were continuously mixed. As a result, a particulate uniform hydrogel granulated product was continuously discharged from the
[0380]
Next, the hydrated gel-like granulated product was spread on a JIS standard wire mesh with an opening of 300 μm so as to have a thickness of about 5 cm, and dried with a hot air circulation dryer at 160 ° C. As a result, the hydrated gel-like granulated product was uniformly and sufficiently dried, and a powdery dry granulated product that could be easily crushed by hand was obtained. The mass exceeding 10 mm in the dry granulated product was only 5%.
[0381]
Then, this dried granulated product was pulverized using a roll granulator type pulverizer set to the same roll gap (final roll gap of about 0.27 mm) as in the dried granulated product in Example 13, and then By classifying with a JIS standard sieve having an opening of 850 μm, a water absorbent resin granulated product (5) was obtained.
[0382]
The water-absorbent resin granules (5), water-absorbent resin (B), water-absorbent resin (B) thus obtained are obtained.1), And water absorbent resin fine powder (B2) Particle size distribution, absorption capacity under no pressure and granulation failure rate were measured. The particle size distribution is shown in Table 4, and the measurement results of absorption ratio and granulation failure rate are shown in Table 5.
[0383]
Further, using the water-absorbent resin granulated product (5), the same mixing and heating treatment as in Example 13 was carried out to obtain No.1. 17 water-absorbing agents were obtained. In addition, this No. The absorption capacity, absorption speed, and granulation failure rate of 17 water-absorbing agent under no pressure and high pressure were measured. The measurement results are shown in Table 6.
[0384]
[Table 4]
[0385]
[Table 5]
[0386]
[Table 6]
[0387]
From the results of Examples 13 to 17 and Comparative Examples 1 to 3, the continuous extrusion mixer 1 of the present application having two or more types of stirring
[0388]
Example 18
In Example 5, the water absorbent resin extruded
[0389]
Subsequently, after passing the said mixture through a 20 mesh metal-mesh, the water absorbing agent was obtained by heat-processing this mixture for 40 minutes at 195 degreeC. The absorption capacity of the water-absorbing agent under no pressure and high pressure was measured. The measurement results are shown in Table 7 together with the mixing conditions in the
[0390]
[Table 7]
[0390]
In Table 7 above, “feed” and “return” indicate the direction of the pushing thrust with respect to the pushing direction of the water absorbent resin. For example, as shown in FIG. 17, with respect to the direction of arrow A, which is the water absorbent resin discharge direction (that is, the direction of water absorbent resin traveling from the
[0392]
Therefore, “feed 45 °” means the water absorbent resin extruded
[0393]
Further, the horizontal angle of the water-absorbing resin extrusion surface means that the blade surface of the
[0394]
From the results of Table 7 above, by providing the discharge side with a region where the thrust thrust is reduced by variously changing the angle of the water absorbent resin extrusion surface of the stirring blade 7 (direction of the blade surface of the stirring blade 7), It can be seen that the resin and the aqueous liquid containing the surface cross-linking agent can be more uniformly mixed.
[0395]
As described above, the water-absorbing agent of the present invention is a water-absorbing agent obtained by mixing and reacting a water-absorbing resin having a carboxyl group and a crosslinking agent that reacts with the carboxyl group. When an impact force (A) is applied by applying a load, the pressure in the water absorbent after the impact is 50 g / cm.2If the absorption capacity at Q is Q and the absorption capacity at the same pressure in the water-absorbing agent before impact is P
P ≧ 20 (g / g)
And
Q / P ≧ 0.85
It is the composition which is.
[0396]
Further, as described above, the water absorbing agent of the present invention is a water absorbing agent obtained by mixing and reacting a water-absorbing resin having a carboxyl group and a crosslinking agent that reacts with the carboxyl group. When an impact force (B) is applied by applying a predetermined vibration, the pressure in the water absorbent after the impact is 50 g / cm.2Assuming that the absorption capacity at Y is Y and the absorption capacity at the same pressure in the water absorbent before impact is X,
X ≧ 20 (g / g)
And
Y / X ≧ 0.90
It is the composition which is.
[0397]
According to said structure, the water absorbing agent of this invention has the outstanding absorption performance, and is strong to mechanical stress. Therefore, it is possible to provide a water-absorbing agent that maintains its excellent absorption performance in the final product without substantially deteriorating its water-absorbing characteristics even when subjected to mechanical stress applied during transportation in a manufacturing plant or processing by a user. . Since each of the above water-absorbing agents can maintain its excellent absorption characteristics even after being processed into an absorbent article as a final product by the user, various absorbent articles, in particular, paper that places importance on absorption characteristics under pressure. It is suitable for absorbent articles such as sanitary materials including absorbent bodies such as diapers, sanitary napkins and incontinence pads.
[0398]
Further, the water-absorbing agent of the present invention is a water-absorbing agent obtained by surface-crosslinking a water-absorbing resin granulated product having an average particle diameter of 200 μm to 800 μm as described above, and is 50 g / cm. 2 The absorption capacity under pressure is 20 g / g or more, the absorption rate is 25 seconds or less, and the granulation failure rate is 10% by weight or less.
[0399]
According to the above configuration, the conventional granulation methods have mutually conflicting properties, and at the same time, the three physical properties of absorption capacity under high pressure, granulation strength, and absorption speed, which were unsatisfactory properties at the same time, are simultaneously obtained. A water-absorbing agent that can be satisfied can be provided.
[0400]
Furthermore, as described above, the method for producing a water-absorbing agent of the present invention includes at least one kind of stirring that imparts thrust to the water-absorbing resin by pushing the water-absorbing resin having a carboxyl group around the rotation axis inside the fixed cylinder. After supplying the first region in the stirring-type continuous extrusion mixer provided with the members and dispersing the water-absorbent resin in the first region, the extrusion thrust is smaller than the extrusion thrust in the first region. It is the structure which extrudes into two area | regions and mixes the said water absorbing resin and aqueous liquid in this 2nd area | region.
[0401]
As described above, the method for producing a water-absorbing agent of the present invention is configured to supply the aqueous liquid to the second region in the method for producing each water-absorbing agent described above.
[0402]
As described above, the method for producing a water-absorbing agent of the present invention is a configuration in which the aqueous liquid contains a crosslinking agent capable of reacting with a carboxyl group in each of the methods for producing each water-absorbing agent.
[0403]
According to the above configuration, after the water-absorbing resin is dispersed in the first region, the water-absorbing resin is extruded into the second region having a smaller pushing thrust than the pushing force in the first region, By mixing the aqueous liquid, in the second region, the average speed of the water absorbent resin dispersed in the first region is reduced, and sufficient mixing and stirring time for the water absorbent resin and the aqueous liquid is ensured. The water-absorbing resin dispersed in the first region and the aqueous liquid can be quickly and uniformly mixed. As a result, the mixing and reaction of the water-absorbing resin having a carboxyl group and an aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with the carboxyl group is efficiently performed, and uniform mixing can be ensured. Therefore, according to the above configuration, it exhibits high absorption capacity under pressure, and maintains its excellent water absorption performance even after carrying out transportation in a manufacturing plant or processing of the final product by a user, in the final product, Regardless of the method of use, it is possible to provide a method for producing a water-absorbing agent that can produce a water-absorbing agent that can always exhibit excellent characteristics.
[0404]
In addition, as described above, the method for producing the water-absorbing agent of the present invention is a water-absorbing resin having an average particle diameter of 10 μm to 150 μm (specifically, an average particle diameter of 10 μm to 150 μm obtained by classification with a JIS standard sieve). (Water-absorbent resin) After mixing 70 parts by weight to 400 parts by weight of an aqueous liquid with 100 parts by weight to obtain a hydrated gel-like granule having an average particle size of 0.3 mm to 10 mm, Surface cross-linking of a water-absorbent resin granulated product having an average particle size of 200 μm to 800 μm obtained by shrink drying at 110 ° C. to 300 ° C. and classification (specifically, classification with a JIS standard sieve) under non-pulverizing conditions. It is a configuration.
[0405]
According to the above configuration, the conventional granulation methods have mutually conflicting properties, and at the same time, the three physical properties of absorption capacity under high pressure, granulation strength, and absorption speed, which were unsatisfactory properties at the same time, are simultaneously obtained. A water-absorbing agent that can be satisfied can be provided.
[0406]
The water absorbing agent manufacturing apparatus of the present invention is a water absorbing agent manufacturing apparatus having a stirring type continuous extrusion mixer for mixing a water absorbing resin having a carboxyl group and an aqueous liquid as described above, The continuous extrusion mixer includes a fixed cylinder having a rotating shaft therein, and at least one kind of stirring member is disposed around the rotating shaft to disperse the water-absorbing resin supplied in the fixed cylinder. It is the structure provided so that the 2nd area | region where extrusion thrust is smaller than the extrusion thrust in an area | region may be formed in the discharge | emission side.
[0407]
In addition, the water absorbing agent manufacturing apparatus of the present invention is a water absorbing agent manufacturing apparatus having a stirring type continuous extrusion mixer for mixing a water absorbing resin having a carboxyl group and an aqueous liquid as described above. The continuous extrusion mixer includes a fixed cylinder having a rotating shaft therein, and at least one kind of stirring member disperses the water-absorbing resin supplied in the fixed cylinder around the rotating shaft. A first region as a dispersion region and a second region as a mixing region that is provided on the discharge side from the first region and that mixes the water absorbent resin dispersed in the dispersion region with the aqueous liquid are formed. It is the structure provided to do.
[0408]
As described above, the water absorbing agent manufacturing apparatus of the present invention is the water absorbing agent manufacturing apparatus, wherein the fixed cylinder of the continuous extrusion mixer is a first supply port for supplying the water absorbing resin, and A second supply port for supplying the aqueous liquid, the second supply port being provided in the second region.
[0409]
As described above, the water absorbing agent manufacturing apparatus of the present invention is the above-described water absorbing agent manufacturing apparatus, wherein the fixed cylinder of the continuous extrusion mixer is a first supply port for supplying the water absorbing resin; A second supply port for supplying the aqueous liquid, the second supply port being provided at a boundary region between the first region and the second region. It is the composition which is done.
[0410]
As described above, the water-absorbing agent manufacturing apparatus of the present invention is formed in the shape of each of the water-absorbing-agent manufacturing apparatuses, which is provided on the water-absorbing resin supply side and generates an extrusion thrust around the rotating shaft. A plurality of first agitating members, and a plurality of first agitating members that are provided on the discharge side of the first agitating members and that form a region where the pushing thrust is smaller than the pushing thrust in the region where the first agitating members are disposed. The second stirring member is sequentially arranged.
[0411]
The water absorbing agent manufacturing apparatus of the present invention is a water absorbing agent manufacturing apparatus having a stirring type continuous extrusion mixer for mixing a water absorbing resin having a carboxyl group and an aqueous liquid as described above, The continuous extrusion mixer includes a fixed cylinder having a rotation shaft therein, and two or more types of stirring blades having different shapes are provided around the rotation shaft.
[0412]
As described above, the water-absorbing agent manufacturing apparatus of the present invention is configured such that, in the water-absorbing agent manufacturing apparatus, the first stirring member is formed in a plate shape.
[0413]
As described above, the water absorbing agent manufacturing apparatus of the present invention is configured such that, in each of the water absorbing agent manufacturing apparatuses, the second stirring member is formed in a columnar shape.
[0414]
Furthermore, as described above, the water absorbent production apparatus of the present invention is a water absorbent production apparatus having a stirring type continuous extrusion mixer for mixing a water absorbent resin having a carboxyl group and an aqueous liquid. The continuous extrusion mixer includes a fixed cylinder having a rotating shaft inside, a stirring member having the same shape is arranged around the rotating shaft, and a plane perpendicular to the water absorbent resin extrusion surface and the rotating shaft. The first region for dispersing the water-absorbing resin supplied into the fixed cylinder, and the first region closer to the discharge side than the first region. And a second region having a smaller pushing thrust than the pushing thrust.
[0415]
As described above, the water absorbing agent manufacturing apparatus of the present invention has a configuration in which the ratio of the diameter of the rotating shaft to the inner diameter of the fixed cylinder is in the range of 0.4 to 0.6 in each of the water absorbing agent manufacturing apparatuses. It is.
[0416]
As described above, the water-absorbing agent production apparatus of the present invention is such that in each of the water-absorbing agent production apparatuses, the inner surface of the fixed cylinder in the continuous extrusion mixer is substantially at a contact angle with water of about 60 ° or more. And a base material having a heat distortion temperature of about 70 ° C. or higher.
[0417]
According to the above configuration, in the first region, the water-absorbent resin supplied in the fixed cylinder is dispersed by giving sufficient thrust to the inside of the continuous extrusion mixer, and in the second region, The extrusion thrust is made smaller than the extrusion thrust in the first region, thereby reducing the average speed of the water-absorbent resin, ensuring sufficient mixing and stirring time for the water-absorbent resin and the aqueous liquid, and the first region. The water-absorbing resin dispersed in (1) and the aqueous liquid can be quickly and uniformly mixed.
[0418]
Further, the inner surface of the fixed cylinder is substantially formed of a base material having a contact angle with water of about 60 ° or more and a heat deformation temperature of about 70 ° C. or more, so that the water-absorbing water-absorbing resin is fixed. Adhering to the inner surface of the cylinder can be prevented, and the heat generated during the mixing period can be sufficiently tolerated, and stable mixing can be continued.
[0419]
Furthermore, when the ratio of the diameter of the rotating shaft to the inner diameter of the fixed cylinder is within the range of 0.4 to 0.6, sufficient mixing of the water absorbent resin and the aqueous liquid is performed stably and continuously. be able to.
[0420]
Further, in the present invention, when the water-absorbent resin and the aqueous liquid are mixed, it is necessary that they both come into total contact as quickly as possible. For this reason, the 2nd supply port for supplying the said aqueous liquid is provided in the said 2nd area | region, More preferably in the boundary area of a 1st area | region and a 2nd area | region, The said water absorbing resin and aqueous | water-based The liquid can be brought into contact with each other instantaneously, so that the water-absorbent resin and the aqueous liquid can be mixed sufficiently uniformly without forming “dama”.
[0421]
Therefore, the aboveeachAccording to the configuration, the mixing and reaction of the water-absorbing resin having a carboxyl group and an aqueous liquid containing a crosslinking agent capable of reacting with the carboxyl group is efficiently performed by various configurations of the stirring member in the continuous extrusion mixer. In addition, uniform mixing can be ensured. And according to the above configuration, it shows a high absorption capacity under pressure, and maintains its excellent water absorption performance even after carrying out processing in the manufacturing plant or the final product in the user, in the final product, It is possible to provide a water-absorbing agent production apparatus capable of producing a water-absorbing agent that can always exhibit excellent characteristics regardless of its usage.
[0422]
【The invention's effect】
As described above, the water-absorbing agent according to the first aspect of the present invention is obtained by polymerizing / crosslinking a hydrophilic monomer mainly composed of acrylic acid and / or a salt thereof, has a carboxyl group, and is a hydrogel. A water-absorbing agent obtained by mixing and reacting the water-absorbing resin particles forming the carboxyl group and a cross-linking agent that reacts with the carboxyl group, wherein the water-absorbing agent 5 g is sealed in a bag of 70 mm × 100 mm, and the weight from above When an impact force (A) is applied to the water absorbent by reciprocating a 4
P ≧ 20 (g / g)
And
Q / P ≧ 0.85
It is the composition which is.
[0423]
As described above, the water-absorbing agent according to the second aspect of the present invention has a configuration in which P ≧ 25 (g / g) in the water-absorbing agent according to the first aspect.
[0424]
As described above, the water-absorbing agent according to the third aspect of the present invention is configured such that Q / P ≧ 0.9 in the water-absorbing agent according to the first aspect.
[0425]
As described above, the water-absorbing agent according to the fourth aspect of the present invention is configured such that Q / P ≧ 0.95 in the water-absorbing agent according to the first aspect.
[0426]
The water-absorbing agent of the invention according to
X ≧ 20 (g / g)
And
Y / X ≧ 0.90
It is the composition which is.
[0427]
As described above, the water-absorbing agent according to the sixth aspect of the present invention is configured such that X ≧ 25 (g / g) in the water-absorbing agent according to the fifth aspect.
[0428]
As described above, the water-absorbing agent according to the seventh aspect of the present invention is configured such that Y / X ≧ 0.92 in the water-absorbing agent according to the fifth aspect.
[0429]
As described above, the water-absorbing agent according to the eighth aspect of the present invention is configured so that Y / X ≧ 0.95 in the water-absorbing agent according to the fifth aspect.
[0430]
The water-absorbing agent according to
[0431]
The water-absorbing agent of the present invention has excellent absorption performance and is resistant to mechanical stress. Therefore, it is possible to provide a water-absorbing agent that maintains its excellent absorption performance in the final product without substantially deteriorating its water-absorbing characteristics even when subjected to mechanical stress applied during transportation in a manufacturing plant or processing by a user. . Since each of the above water-absorbing agents can maintain its excellent absorption characteristics even after being processed into an absorbent article as a final product by the user, various absorbent articles, in particular, paper that places importance on absorption characteristics under pressure. There exists an effect that it is suitable for absorbent articles, such as sanitary materials containing absorbers, such as a diaper, a sanitary napkin, and an incontinence pad.
[0432]
The water-absorbing agent of the invention according to
[0433]
According to the above configuration, after the water-absorbing resin particles are dispersed in the first region, the water-absorbing resin particles are extruded to a second region having a smaller pushing thrust than the pushing force in the first region. In the second region, the average speed of the water-absorbing resin dispersed in the first region is decreased, and the mixing and stirring time of the water-absorbing resin particles and the cross-linking agent is reduced by mixing the water-soluble resin particles and the crosslinking agent. While ensuring sufficiently, the water-absorbent resin particles dispersed in the first region and the crosslinking agent can be quickly and uniformly mixed. As a result, the mixing and reaction of the water-absorbing resin particles and the crosslinking agent that reacts with the carboxyl groups of the water-absorbing resin particles are efficiently performed, and uniform mixing can be ensured. Therefore, according to the above configuration, it exhibits high absorption capacity under pressure, and maintains its excellent water absorption performance even after carrying out transportation in a manufacturing plant or processing of the final product by a user, in the final product, There is an effect that it is possible to produce a water-absorbing agent that can always exhibit excellent characteristics regardless of its usage.
[0434]
Claim 11The water-absorbing agent of the described invention is a water-absorbing agent obtained by surface-crosslinking a water-absorbent resin granulated product having an average particle diameter of 200 μm to 800 μm as described above, and is 50 g / cm.2The absorption capacity under pressure is 20 g / g or more, the absorption rate is 25 seconds or less, and the granulation failure rate is 10% by weight or less.
[0435]
The water-absorbing agent of the invention according to claim 12 is the water-absorbing agent according to claim 11, as described above, wherein the water-absorbent resin granulated product is added to 100 parts by weight of the water-absorbing resin having an average particle size of 10 μm to 150 μm. After mixing 70 parts by weight to 400 parts by weight to obtain a hydrated gel-like granulated product having an average particle size of 0.3 mm to 10 mm, the hydrated gel-like granulated product is subjected to 110 ° C. to 300 ° C. under the condition that it is not pulverized. The water-absorbing agent has a structure obtained by cross-linking the surface of this water-absorbent resin granulated product.
[0436]
aboveeachAccording to the configuration, the conventional granulation methods have mutually conflicting properties, and simultaneously satisfy the three physical properties of absorption capacity under high pressure, granulation strength, and absorption speed, which were properties that could not be satisfied at the same time. The water absorbing agent that can be provided is provided.
[0437]
Claim 13The sanitary material of the described invention is as described above.Claims 1-12It is the structure containing the water absorbing agent of any one of these.
[0438]
Each of the above water-absorbing agents can maintain its excellent absorption characteristics even after being processed into an absorbent article such as sanitary materials. It is suitable for a sanitary material containing an absorbent body. Therefore, according to said structure, there exists an effect that the sanitary material which has the outstanding absorption characteristic can be provided..
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a continuous extrusion mixer in a water absorbent manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a stirring state in the continuous extrusion mixer shown in FIG. 1, and (a) is an explanatory diagram showing a stirring state in a first region in the continuous extrusion mixer; b) It is explanatory drawing which shows the stirring state in the 2nd area | region in the said continuous extrusion mixer.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a continuous extrusion mixer in a water absorbent manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a continuous extrusion mixer in a water absorbing agent manufacturing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a continuous extrusion mixer in a water-absorbing agent manufacturing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a continuous extrusion mixer in a water-absorbing agent manufacturing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a continuous extrusion mixer in a water-absorbing agent manufacturing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a continuous extrusion mixer in a water absorbing agent production apparatus according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a continuous extrusion mixer in a water-absorbing agent manufacturing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a continuous extrusion mixer in a water-absorbing agent manufacturing apparatus according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a perspective view showing an apparatus for applying an impact force (A) to the water absorbing agent.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of a container used for applying an impact force (B) to the water absorbing agent.
FIG. 13A is an explanatory view for explaining how to apply vibration to the container when an impact force (B) is applied to the water absorbent, and FIG. 13B is an impact force (B It is explanatory drawing explaining how to give the vibration with respect to the said container in the case of giving ()) from an angle different from (a).
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of an apparatus for applying an impact force (B) to the water absorbing agent.
FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining the vibration of the container when an impact force (B) is applied to the water-absorbing agent.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing an apparatus for measuring the absorption capacity of the water-absorbing agent under pressure.
FIG. 17 is an explanatory diagram for explaining a relationship between an angle of a water absorbent resin extrusion surface of a stirring member and a direction in which an extrusion thrust is generated in the continuous extrusion mixer.
18 is a water absorbent resin fine powder (A) obtained in Example 13 and having a particle size of less than 150 μm. FIG.2) Is a drawing substitute photograph showing an electron micrograph (50 ×).
FIG. 19 is a drawing-substituting photograph showing the structure of the water-absorbent resin granulated product (1) obtained in Example 13 with an electron micrograph (50 ×).
FIG. 20 is a drawing-substituting photograph showing the structure of the comparative water-absorbent resin granulated product (1) obtained in Comparative Example 2 with an electron micrograph (50 ×).
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a continuous extrusion mixer in a conventional water-absorbing agent manufacturing apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Continuous extrusion mixer
2 Casing (fixed cylinder)
3 Material supply port (first supply port)
4 Liquid supply port (second supply port)
5 outlet
6 Rotating shaft
7 Stirring blade (stirring member)
7a First stirring blade (first stirring member)
7a1Water-absorbent resin extrusion surface
7b Second stirring blade (first stirring member)
51 Continuous extrusion mixer
52 Continuous extrusion mixer
53 Continuous extrusion mixer
54 Continuous extrusion mixer
55 Continuous extrusion mixer
55 'continuous extrusion mixer
56 Continuous extrusion mixer
57 Continuous extrusion mixer
Claims (13)
上記吸水剤5gを70mm×100mmの袋に密封し、その上から重量4kgのローラを10往復させることにより上記吸水剤に衝撃力(A)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をQ、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をPとすると、
P≧20(g/g)
であり、かつ、
Q/P≧0.85
であることを特徴とする吸水剤。A water-absorbing resin particle having a carboxyl group and forming a hydrogel obtained by polymerizing / crosslinking a hydrophilic monomer mainly composed of acrylic acid and / or a salt thereof, and a cross-linking that reacts with the carboxyl group A water absorbing agent obtained by mixing and reacting with an agent,
When 5 g of the water-absorbing agent is sealed in a bag of 70 mm × 100 mm, and an impact force (A) is applied to the water-absorbing agent by reciprocating a 4 kg weight roller 10 times, the pressure in the water-absorbing agent after the impact is 50 g. When the absorption capacity at / cm 2 is Q and the absorption capacity at the same pressure in the water-absorbing agent before impact is P,
P ≧ 20 (g / g)
And
Q / P ≧ 0.85
A water-absorbing agent characterized by
上記吸水剤30.0gをガラスビーズ10.0gと共に、所定の大きさを有する容器に入れて100V/60Hzで振動速度回転数750c.p.m の振動を30分間与えて上記吸水剤同士を衝突させることにより衝撃力(B)を与えたとき、その衝撃後の吸水剤における圧力50g/cm2 での吸収倍率をY、衝撃前の吸水剤における同一圧力での吸収倍率をXとすると、
X≧20(g/g)
であり、かつ、
Y/X≧0.90
であることを特徴とする吸水剤。A water-absorbing resin particle having a carboxyl group and forming a hydrogel obtained by polymerizing / crosslinking a hydrophilic monomer mainly composed of acrylic acid and / or a salt thereof, and a cross-linking that reacts with the carboxyl group A water absorbing agent obtained by mixing and reacting with an agent,
Put 30.0 g of the above water-absorbing agent together with 10.0 g of glass beads in a container having a predetermined size, and apply vibration at a vibration speed of 750 c.pm at 100 V / 60 Hz for 30 minutes to cause the water-absorbing agents to collide with each other. When the impact force (B) is given by the above equation, Y is the absorption capacity at a pressure of 50 g / cm 2 in the water absorbent after the impact, and X is the absorption capacity at the same pressure in the water absorbent before the impact.
X ≧ 20 (g / g)
And
Y / X ≧ 0.90
A water-absorbing agent characterized by
50g/cm50 g / cm 2 2 の加圧下での吸収倍率が20g/g以上であり、吸収速度が25秒以下であり、かつ、造粒破壊率が10重量%以下であることを特徴とする吸水剤。A water-absorbing agent characterized in that the absorption capacity under pressure is 20 g / g or more, the absorption rate is 25 seconds or less, and the granulation failure rate is 10% by weight or less.
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