JP4476822B2 - Ammonium salt-containing water-absorbent resin and method for producing the same - Google Patents

Ammonium salt-containing water-absorbent resin and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、例えば紙おむつ、失禁パット等の衛生材料等に好適に用いられる吸水性樹脂及びその製造方法に関する。さらに詳しくは吸水倍率が高く、且つ高荷重下での吸水特性に優れ、且つ残存モノマーが少ない吸水性樹脂及び、吸水性樹脂組成物及び、その製造方法に関する。また、吸水性樹脂同士の接触が少ない吸収体の使用条件において、特に無荷重状態における吸水倍率と高荷重下での吸水特性が高く、水性液体を吸収した後も吸収体内部の親水性繊維と樹脂の位置変化の少ない吸水性樹脂及び吸収性樹脂組成物に関する。   The present invention relates to a water-absorbent resin suitably used for sanitary materials such as disposable diapers and incontinence pads, and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a water-absorbent resin, a water-absorbent resin composition, and a method for producing the same, having a high water absorption ratio, excellent water absorption characteristics under a high load, and little residual monomer. In addition, under the use conditions of the absorbent body where there is little contact between the water-absorbent resins, the water-absorbing magnification in a no-load state and the water-absorbing property under a high load are high, and even after absorbing an aqueous liquid, The present invention relates to a water-absorbent resin and an absorbent resin composition with little resin position change.

従来より紙おむつ、失禁パット等の衛生材料等には、その構成材料として体液を吸収させる目的で吸水性樹脂が幅広く使用されている。
この様な吸水性樹脂として、ポリアクリル酸部分中和物架橋体(例えば特許文献1参照)、澱粉−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物(例えば特許文献2参照)、澱粉−アクリル酸グラフト重合体の中和物(例えば特許文献3参照)酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体の鹸化物(例えば特許文献4参照)、アクリロニトリル共重合体もしくはアクリルアミド共重合体の加水分解物(例えば特許文献5参照)など多くが知られている。
Conventionally, water-absorbing resins have been widely used as sanitary materials such as disposable diapers and incontinence pads for the purpose of absorbing body fluids as constituent materials.
As such a water-absorbing resin, a crosslinked polyacrylic acid partially neutralized product (see, for example, Patent Document 1), a hydrolyzate of starch-acrylonitrile graft polymer (see, for example, Patent Document 2), and a starch-acrylic acid graft polymer. Neutralized product (for example, see Patent Document 3) Saponified vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer (for example, see Patent Document 4), hydrolyzate of acrylonitrile copolymer or acrylamide copolymer (for example, see Patent Document 5) ) Etc. are known.

近年の紙おむつに対する要求として紙おむつの薄型化がある。これに対応するため現在紙おむつにおいて一般的に行われている方法としては、パルプ等のおむつ中の吸水性樹脂支持担体を減らし、大量の吸水性樹脂を使用するという方法がある。このような紙おむつ中では、吸水性樹脂が密な状態になっている。このような紙おむつに使用される吸水性樹脂に要求される性能としては、吸水性樹脂間の通液性、膨潤ゲルのゲル強度等の物性が重視される。また近年、平均寿命の高齢化に伴い高齢者向けの紙おむつの需要が増している。高齢者向けの紙おむつは乳幼児向けに比べて一回当たり排泄量が多いことから、上記の物性に加えて、無加圧状態における高い吸水能力を持つことが必要となる。また、高齢者向け紙おむつは、乳幼児向けに比べて紙おむつにかかる荷重が大きいことから、体重がかかった状態においても十分に吸水能力を発揮できるような優れた高荷重下での吸収特性を持つことも強く求められている。しかしながら、吸水性樹脂間の通液性、膨潤ゲルのゲル強度等の物性、高荷重下での吸収特性と無加圧状態における吸水倍率は正の相関を示さない。例えば、無加圧状態における吸収能力の高いものほど通液性、ゲル強度、高荷重下における吸収特性等の物性は低下してしまう傾向にあり、逆に通液性、ゲル強度、高荷重下における吸収特性等を重視すると無加圧状態における吸収能力は低くなってしまう。つまり、無加圧状態における吸水能力と、高荷重下での吸水特性、通液性、ゲル強度等の相反する物性の両立が課題となっており、特に無加圧状態における吸水能力と高荷重下における吸水特性のバランスの向上が強く望まれている。   As a recent demand for paper diapers, there is a reduction in the thickness of paper diapers. In order to cope with this, as a method generally used in paper diapers at present, there is a method of using a large amount of water-absorbent resin by reducing the water-absorbent resin support carrier in diapers such as pulp. In such a paper diaper, the water-absorbing resin is in a dense state. As performance required for the water-absorbent resin used in such a paper diaper, physical properties such as liquid permeability between the water-absorbent resins and gel strength of the swollen gel are emphasized. In recent years, demand for disposable diapers for the elderly has been increasing with the aging of the average lifespan. Since disposable diapers for elderly people have more excretion per time than for infants, in addition to the above physical properties, it is necessary to have a high water absorption capability in a non-pressurized state. In addition, the disposable diaper for elderly people has a larger load on the disposable diaper than that for infants, so it has excellent absorption characteristics under high load that can fully exhibit water absorption capacity even under weight. Is also strongly sought after. However, liquid permeability between water-absorbent resins, physical properties such as gel strength of the swollen gel, absorption characteristics under high load, and water absorption capacity in a non-pressurized state do not show a positive correlation. For example, the higher the absorption capacity in the non-pressurized state, the liquid permeability, gel strength, and the physical properties such as the absorption characteristics under high load tend to decrease, conversely the liquid permeability, gel strength, under high load If importance is attached to the absorption characteristics, etc., the absorption capacity in the non-pressurized state is lowered. In other words, the compatibility of water absorption capacity under no pressure and water absorption characteristics under high load, liquid permeability, gel strength and other conflicting properties is a challenge, especially water absorption capacity under high pressure and high load. There is a strong demand for improving the balance of water absorption characteristics below.

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提案されている。
例えば、架橋剤として、多価アルコールを用いる方法(例えば特許文献16,7参照)、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(例えば特許文献8参照)、グリオキサールを用いる方法(例えば特許文献9参照)、多価金属を用いる方法(例えば特許文献10,11参照)、シランカップリング剤を用いる方法(例えば特許文献12〜14参照)等が知られている。
As a method for improving the water absorption properties of such a water absorbent resin in a well-balanced manner, a technique of crosslinking the vicinity of the surface of the water absorbent resin is known, and various methods have been proposed so far.
For example, a method using a polyhydric alcohol as a crosslinking agent (see, for example, Patent Documents 16 and 7), a method using a polyvalent glycidyl compound, a polyvalent aziridine compound, a polyvalent amine compound, and a polyvalent isocyanate compound (see, for example, Patent Document 8). ), A method using glyoxal (for example, see Patent Document 9), a method using a polyvalent metal (for example, see Patent Documents 10 and 11), a method using a silane coupling agent (for example, see Patent Documents 12 to 14), and the like. ing.

また架橋反応時に、架橋剤を吸水性樹脂表面により均一に分布させ、均一な表面架橋を行う試みとして架橋剤の添加時に、不活性無機粉末を存在させる方法(例えば特許文献15、16参照)、二価アルコールを存在させる方法(例えば特許文献17参照)、水とエーテル化合物とを存在させる方法(例えば特許文献18参照)、リン酸を存在させる方法(例えば特許文献19参照)等も知られている。また、上記方法の応用例として残留モノマーを低減させる目的で特定組成の中和単量体を上記架橋剤と混合し加熱処理しながら表面架橋する方法(例えば特許文献20、21参照)も知られている。しかし、これらの方法によって吸水性樹脂の諸物性のバランスは改良がなされるものの未だに十分とは言い難く、更なる高品質化が求められている。   In addition, a method in which a crosslinking agent is uniformly distributed on the surface of the water-absorbent resin during the crosslinking reaction, and an inert inorganic powder is present when adding the crosslinking agent as an attempt to perform uniform surface crosslinking (see, for example, Patent Documents 15 and 16). Also known are a method in which a dihydric alcohol is present (see, for example, Patent Document 17), a method in which water and an ether compound are present (see, for example, Patent Document 18), and a method in which phosphoric acid is present (see, for example, Patent Document 19). Yes. Further, as an application example of the above method, there is also known a method in which a neutralized monomer having a specific composition is mixed with the above crosslinking agent for the purpose of reducing residual monomer and surface crosslinking is performed while heat treatment (see, for example, Patent Documents 20 and 21). ing. However, although the balance of various physical properties of the water-absorbent resin is improved by these methods, it is still not sufficient, and further higher quality is required.

その他の吸水性樹脂の諸物性をバランスよく改善する方法として、アクリル酸をナトリウムにより部分中和したモノマーに、重合時に架橋剤となる多官能不飽和化合物と、縮合型架橋剤となる化合物を加え、レドックス重合開始剤によって重合を開始し、最大反応温度をコントロールする方法もある(例えば特許文献22参照)。この方法によれば、吸水能力の低下をもたらす水可溶分量の少ない吸水性樹脂が得られてはいるが、吸収能力の値は十分ではない。また、アクリル酸/アクリル酸ナトリウム塩の水溶液に縮合型架橋剤となる化合物を加えて重合しようとしても、重合開始剤を加える前に行う窒素置換中に単量体水溶液がゲル化してしまうなど、重合のコントロールに問題がある。   As a method for improving the physical properties of other water-absorbent resins in a well-balanced manner, a polyfunctional unsaturated compound that becomes a crosslinking agent during polymerization and a compound that becomes a condensation type crosslinking agent are added to a monomer obtained by partially neutralizing acrylic acid with sodium. There is also a method of controlling the maximum reaction temperature by starting polymerization with a redox polymerization initiator (see, for example, Patent Document 22). According to this method, although a water-absorbing resin having a small amount of water-soluble component that causes a decrease in water-absorbing ability is obtained, the value of the absorbing ability is not sufficient. Moreover, even if it tries to superpose | polymerize by adding the compound used as a condensation type crosslinking agent to the aqueous solution of acrylic acid / acrylic acid sodium salt, monomer aqueous solution will gelatinize during nitrogen substitution performed before adding a polymerization initiator, There is a problem in the control of polymerization.

吸水性樹脂に求められるその他の要求としては、残存モノマーの低減があげられる。現在、吸水性樹脂の中では、性能面やコスト面から、アクリル酸/アクリル酸ナトリウムの架橋共重合体が主流となっているが、このアクリル酸系の吸水樹脂中には、通常100ppm以上のモノマーが残存しており、市販品においても数百ppm程度のモノマーが残存しているようである。残存モノマーは吸水性樹脂の劣化を引き起こす可能性もあり、製品上好ましくない。   Other requirements for the water-absorbent resin include reduction of residual monomers. At present, among water-absorbent resins, a cross-linked copolymer of acrylic acid / sodium acrylate is mainly used from the viewpoint of performance and cost, but in this acrylic acid-based water-absorbing resin, usually 100 ppm or more. Monomer remains, and it seems that about several hundred ppm of monomer remains in the commercial product. Residual monomers may cause deterioration of the water-absorbent resin, which is not preferable for the product.

従来から吸水性樹脂の残存モノマーを低減させる方法が数多く提案されている。例えば(1)反応条件の変更により重合率を向上させる方法、(2)重合後のポリマーに添加剤を加えて残存モノマーを低減させる方法、(3)残存モノマーを抽出する方法、(4)微生物を加えて残存モノマーを分解する方法、(5)高温で残存モノマーを揮発させる方法、(6)特定の中和方法で得られた単量体を用いる方法などが知られているが、低減効果が不十分であったり、安全上問題があったり、工業的に困難であったりして、実用的に充分な効果が認められる方法は見出されていなかった。   Conventionally, many methods for reducing the residual monomer of the water-absorbent resin have been proposed. For example, (1) a method of improving the polymerization rate by changing reaction conditions, (2) a method of adding an additive to the polymer after polymerization to reduce the residual monomer, (3) a method of extracting the residual monomer, (4) a microorganism Are known, such as a method of decomposing the residual monomer by adding water, (5) a method of volatilizing the residual monomer at high temperature, and (6) a method of using a monomer obtained by a specific neutralization method. However, no method has been found that has a practically sufficient effect because it is insufficient, has safety problems, or is industrially difficult.

近年、原料のアクリル酸由来の不純物を低減することで、吸水性樹脂の残存モノマーが低減できる方法が提案されている(例えば、引用文献23〜25参照)。この方法によれば、重合時の残存モノマーが低減できるだけでなく、重合後の熱処理時の残存モノマー増加も抑制できる。しかしながら、原料のアクリル酸由来の不純物を低減するには、蒸留精製直後のアクリル酸を使用すること、かつ、中和工程では少なくとも一時期は中和率100モル%を超える状態を経過させ、得られた単量体はできるだけ速やかに使用することなど、制約が大きく工業的に実施するには設備等の追加が必須となり経済的には好ましくない。   In recent years, a method has been proposed in which the residual monomer of the water-absorbent resin can be reduced by reducing impurities derived from the starting acrylic acid (see, for example, cited references 23 to 25). According to this method, not only the residual monomer during polymerization can be reduced, but also an increase in residual monomer during heat treatment after polymerization can be suppressed. However, in order to reduce impurities derived from acrylic acid as a raw material, it is possible to use acrylic acid immediately after distillation purification, and in the neutralization step, the neutralization rate exceeds 100 mol% for at least one period. For example, the use of such monomers as soon as possible is highly restrictive, and it is not economically preferable to add equipment and the like for industrial implementation.

他の方法としては、アクリル酸の一部をアンモニウム塩で中和したモノマーやアクリル酸を窒素化合物で部分的または完全に中和したモノマーを使用し、重合後に加熱処理をすることによって残存モノマーを減らす方法が提案されている(特許文献26,27参照)。この方法によれば、残存モノマーが少なく、種々の使用条件下においても残存モノマーの増加がほとんどみられない吸水性樹脂を提供できる。しかしながら、この方法においてもいくつかの問題がある。一般にアクリル酸やアクリル酸アルカリ金属塩が主な成分であると、アクリル酸アンモニウム塩が主な成分である場合と比較して、ラジカル重合中において主鎖中のアルファ水素の引き抜き反応が起こりやすい。このため重合中に主鎖への連鎖移動が起こりコントロールできない分子内架橋が起きてしまう。結果として架橋点間分子量が小さくなり、ゲル容量、ひいては、吸収容量を下げてしまうこととなる。アンモニウム塩で完全中和しておけばこのような副反応は抑えることができ、吸収容量を大きくできる。しかし、通常のラジカル重合では分子量分布も大きく、100%アンモニウム塩で重合した場合でも、低分子量成分が多く含まれてしまう。これらの低分子量成分は吸水に寄与できないため、結果として吸水性能の低下をもたらす。つまりこれらの方法では残存モノマーは少なくても、吸水性能が低く実使用条件においては満足するものとは言えない。   As another method, a monomer obtained by neutralizing a part of acrylic acid with an ammonium salt or a monomer obtained by partially or completely neutralizing acrylic acid with a nitrogen compound is used. A method of reducing is proposed (see Patent Documents 26 and 27). According to this method, it is possible to provide a water-absorbing resin with a small amount of residual monomer and little increase in residual monomer even under various use conditions. However, there are several problems with this method. In general, when acrylic acid or an alkali metal acrylate is the main component, the extraction reaction of alpha hydrogen in the main chain is likely to occur during radical polymerization as compared with the case where ammonium acrylate is the main component. For this reason, chain transfer to the main chain occurs during polymerization, resulting in uncontrolled intramolecular crosslinking. As a result, the molecular weight between cross-linking points is reduced, and the gel capacity and thus the absorption capacity is lowered. If it is completely neutralized with an ammonium salt, such side reactions can be suppressed and the absorption capacity can be increased. However, in ordinary radical polymerization, the molecular weight distribution is large, and even when polymerized with 100% ammonium salt, many low molecular weight components are contained. These low molecular weight components cannot contribute to water absorption, resulting in a decrease in water absorption performance. In other words, these methods are not satisfactory in actual use conditions because of their low water absorption performance even if the amount of residual monomers is small.

アクリロニトリルを加水分解して得られたアクリル酸アンモニウムを使用することで、吸水性樹脂の残存モノマーが低減されるという方法も提案されているが(特許文献28参照)、この場合でも残存モノマーが100ppm近く残っておりその効果は十分ではない。
このように残存モノマーの少ない吸水性樹脂を得ることは、種々の制約があり困難なものであり、さらに無加圧状態での吸水倍率が高く且つ、高荷重下での吸水特性に優れた吸水性樹脂というのは得られていなかった。

A method has also been proposed in which the residual monomer of the water-absorbent resin is reduced by using ammonium acrylate obtained by hydrolyzing acrylonitrile (see Patent Document 28), but even in this case, the residual monomer is 100 ppm. It remains nearby and the effect is not enough.
Thus, it is difficult to obtain a water-absorbing resin with a small amount of residual monomer, which is difficult due to various restrictions, and has a high water absorption capacity under no pressure and excellent water absorption characteristics under high load. A functional resin was not obtained.

特開昭55−84304号公報JP 55-84304 A 特公昭49−43395号公報Japanese Patent Publication No.49-43395 特開昭51−125468号公報Japanese Patent Laid-Open No. 51-125468 特開昭52−14689号公報JP-A-52-14689 特公昭53−15959号公報Japanese Patent Publication No.53-15959 特開昭58−180233号公報JP 58-180233 A 特開昭61−16903号公報JP-A 61-16903 特開昭59−189103号公報JP 59-189103 A 特開昭52−117393号公報JP 52-117393 A 特開昭51−136588号公報JP 51-136588 A 特開昭61−257235号公報JP-A-61-257235 特開昭61−211305号公報JP-A-61-211305 特開昭61−252212号公報JP-A 61-252212 特開昭61−264006号公報JP 61-264006 A 特開昭60−163956号公報JP-A-60-163958 特開昭60−255814号公報JP 60-255814 A 特開平1−292004号公報JP-A-1-292004 特開平2−153903号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-153903 特表平8−508517号公報Japanese National Patent Publication No. 8-508517 特開平6−122707号公報JP-A-6-122707 特開平6−122708号公報JP-A-6-122708 特開平8−188602JP-A-8-188602 特開平6−56931号公報JP-A-6-56931 特開平6−122707号公報JP-A-6-122707 特開2000−26538号公報JP 2000-26538 A 特許3259143号Japanese Patent No. 3259143 特表2001−524557号Special table 2001-524557 特願2003−117838号Japanese Patent Application No. 2003-117838

本発明の目的は、紙おむつ、生理用ナプキン、失禁パッド等の衛生材料に好適に用いることの出来る、無荷重状態における吸水倍率が高く、且つ、高荷重下での吸収特性にも優れ、且つ、残存モノマーも少ない吸水性樹脂及び、吸水性樹脂組成物及びその製造方法を提供することにある。また、吸水性樹脂の接触が少ない吸収体の使用条件において、特に無荷重状態における吸水倍率と高荷重下での吸水特性が高く、水性液体を吸収した後も吸収体内部の親水性繊維と樹脂の位置変化の少ない吸収体を提供することにある。   The object of the present invention can be suitably used for sanitary materials such as disposable diapers, sanitary napkins, incontinence pads, etc., has a high water absorption capacity under no load conditions, and has excellent absorption characteristics under high loads, and It is an object of the present invention to provide a water-absorbing resin with little residual monomer, a water-absorbing resin composition, and a method for producing the same. Also, under the conditions of use of the absorbent body with little contact with the water-absorbent resin, the water absorption capacity under high load and the water absorption characteristic under high load are particularly high, and the hydrophilic fiber and resin inside the absorbent body are absorbed even after absorbing the aqueous liquid. An object of the present invention is to provide an absorbent body with little change in position.

上記の課題を達成するために鋭意検討を行った結果、不飽和カルボン酸アンモニウムを重合単量体として用い、カルボキシル基と反応しうる官能基を2個以上有する化合物の存在下において、ヒドロパーオキシドと少なくとも2種以上の還元剤をラジカル重合開始剤として重合し、乾燥後に加熱処理をして吸水性樹脂を製造することにより上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to achieve the above-mentioned problems, hydroperoxide was used in the presence of a compound having two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group using unsaturated ammonium carboxylate as a polymerization monomer. It was found that the above problems can be solved by polymerizing at least two or more reducing agents as a radical polymerization initiator, followed by heat treatment after drying to produce a water-absorbent resin, and completed the present invention.

上記製造方法により、無加圧状態における吸水倍率が高く且つ高荷重下における吸水特性にも優れ、且つ残存モノマーが少ない吸水性樹脂を製造することができる。好ましくは、加熱条件がY≦―1.6X+345(Yは加熱時間(分)、Xは加熱温度(℃))を満たす吸水性樹脂がよい。   By the above production method, it is possible to produce a water-absorbent resin having a high water absorption ratio in a non-pressurized state and excellent in water absorption characteristics under a high load and having little residual monomer. Preferably, a water absorbent resin satisfying the heating condition of Y ≦ −1.6X + 345 (Y is the heating time (minutes), X is the heating temperature (° C.)) is preferable.

また、カルボン酸アンモニウム塩が50%以上であり、かつ残存モノマーが50ppm以下であり、かつ可溶分が1〜30%であり、かつ生理食塩水で自重の10倍に膨潤させたゲルの変形反発圧力が0.1〜5.5Nであり、かつ1H-NMRにおける横緩和時間が5〜22ミリ秒であることを満たす吸水性樹脂は、その特有の構造から樹脂同士の接触が少ない吸収体使用条件において、無荷重状態における吸水倍率を変えずに、高荷重下における吸水特性が向上することを発見し、無加圧状態における吸水倍率と高荷重下の吸水特性のバランスを更に向上できることを見出した。さらにこの樹脂を使用することにより、水性液体を吸収した後も吸収体内部の親水性繊維と樹脂の位置変化の少ない吸収体が作成できる。   In addition, deformation of a gel in which the carboxylate ammonium salt is 50% or more, the residual monomer is 50 ppm or less, the soluble content is 1 to 30%, and the gel is swollen to 10 times its own weight with physiological saline. The water-absorbent resin having a repulsive pressure of 0.1 to 5.5 N and satisfying that the transverse relaxation time in 1H-NMR is 5 to 22 milliseconds is an absorber having less contact between resins due to its unique structure. Under the conditions of use, it was discovered that the water absorption characteristics under high loads were improved without changing the water absorption capacity under no load conditions, and the balance between the water absorption capacity under no pressure conditions and the water absorption characteristics under high loads could be further improved. I found it. Furthermore, by using this resin, it is possible to create an absorbent body in which the position of the hydrophilic fibers and the resin inside the absorbent body is small even after absorbing the aqueous liquid.

すなわち本発明は、次に記載するような構成を有するものである。
(1)重合工程および乾燥工程、加熱工程を含む吸水性樹脂の製造方法において、以下のa)〜c)を満たすことを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
a)(メタ)アクリル酸アンモニウムを重合用原料単量体として60〜100モル%用いる。
b)重合用原料単量体にカルボキシル基と反応しうる官能基を2個以上有する化合物を含む。
c)ヒドロパーオキシドと2種類以上の還元剤をラジカル開始剤として使用する。
(2)(メタ)アクリル酸アンモニウムが(メタ)アクリロニトリル及び/又は(メタ)アクリルアミドの微生物による加水分解で生成した(メタ)アクリル酸アンモニウム、及び/又は分解してアクリル酸となりうる不純物の量が500ppm以下である(メタ)アクリル酸をアンモニアで中和した(メタ)アクリル酸アンモニウムであり、還元剤のうちの1種が還元性金属成分であることを特徴とする前記(1)記載の吸水性樹脂の製造方法。
)加熱工程において、加熱条件が下記の数式を満たすことを特徴とする前記(1)〜(2)のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造方法。
Y≦−1.6X+345
ただし、Yは加熱時間(分)
Xは加熱温度(℃)
)ヒドロパーオキシドが過酸化水素である前記(1)〜(3)いずれかに記載の吸水性樹脂の製造方法。
)還元剤の1種がスルホキシル酸塩のホルムアルデヒド誘導体である前記(1)〜(4)のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造方法。
)重合時に架橋剤となる1分子中に不飽和基を2個以上もつ化合物を全単量体成分に対して0.1mol%以下含有することを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造方法。
That is, the present invention has a configuration as described below.
(1) A method for producing a water-absorbent resin characterized by satisfying the following a) to c) in a method for producing a water-absorbent resin including a polymerization step, a drying step, and a heating step.
a) 60-100 mol% (meth) ammonium acrylate is used as a raw material monomer for polymerization.
b) The raw material monomer for polymerization contains a compound having two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group.
c) Hydroperoxide and two or more reducing agents are used as radical initiators.
(2) (meth) ammonium acrylate (meth) acrylonitrile and / or (meth) acrylic amide produced by the hydrolytic by microorganisms (meth) impurities that can be the ammonium acrylate and / or decomposed to acrylic acid, the amount is 500ppm or less (meth) acrylic acid neutralized by ammonia (meth) ammonium acrylate, the (1) according to one of the reducing agent being a reducing metal component A method for producing a water-absorbent resin.
( 3 ) The method for producing a water-absorbent resin according to any one of (1) to (2) , wherein the heating condition satisfies the following mathematical formula in the heating step.
Y ≦ −1.6X + 345
Y is heating time (minutes)
X is the heating temperature (° C)
( 4 ) The method for producing a water-absorbent resin according to any one of (1) to (3), wherein the hydroperoxide is hydrogen peroxide.
( 5 ) The method for producing a water absorbent resin according to any one of the above (1) to (4) , wherein one kind of the reducing agent is a formaldehyde derivative of sulfoxylate.
( 6 ) The above-mentioned (1) to (5), wherein a compound having two or more unsaturated groups in one molecule serving as a crosslinking agent at the time of polymerization is contained in an amount of 0.1 mol% or less based on the total monomer components. ) . The method for producing a water-absorbent resin according to any one of the above.

本発明によれば、無加圧状態での吸水倍率が高く、且つ高荷重下での吸水特性に優れ、且つ残存モノマーが少ない吸水性樹脂を得ることができる。このような吸水性樹脂は、紙おむつなどの衛生材料用途などに好適である。無加圧状態での吸水倍率が高く、且つ高荷重下での吸水特性に優れる樹脂を使用することによって、吸収体組成物中において、吸水性樹脂の使用量を減らすことができる。このような吸水性樹脂同士の接触が少ない状態において、無加圧状態での吸水倍率、高荷重下での吸水特性に特に優れる吸水性樹脂、更に水性液体を吸収した後も吸収体内部の親水性繊維と樹脂の位置変化の少ない吸収体を提供できる。吸収体内部の親水性繊維と樹脂の位置変化が少ないと、一度尿を吸収した後においても吸収体内部で安定であり、複数回の尿に対応できる。   According to the present invention, it is possible to obtain a water-absorbent resin having a high water absorption capacity in a non-pressurized state, excellent water absorption characteristics under a high load, and little residual monomer. Such a water-absorbing resin is suitable for sanitary material applications such as disposable diapers. By using a resin that has a high water absorption capacity in a non-pressurized state and excellent water absorption characteristics under a high load, the amount of water-absorbing resin used in the absorbent composition can be reduced. In such a state where there is little contact between the water-absorbing resins, the water-absorbing resin that is particularly excellent in water absorption capacity under no pressure, water-absorbing characteristics under high load, and further the hydrophilic inside the absorber even after absorbing the aqueous liquid It is possible to provide an absorbent body in which the positional change between the conductive fiber and the resin is small. If there are few changes in the position of the hydrophilic fibers and the resin inside the absorber, it is stable inside the absorber even after urine has been absorbed once, and can accommodate multiple urines.

以下本発明を詳細に説明する。本発明では、不飽和カルボン酸アンモニウムとカルボン酸と反応しうる官能基を二個以上含有する化合物を原料として用い、二種類以上の還元性成分の存在下に、ヒドロパーオキシドをラジカル開始剤として重合することが必須である。不飽和カルボン酸アンモニウムは不飽和ニトリル及び/又は不飽和アミドの微生物による加水分解によって生成したもの、及び/又は精製し不純物を除去した不飽和カルボン酸をアンモニアで中和してえられる不飽和カルボン酸アンモニウムに微量還元成分を添加したものを使用し、カルボン酸と反応しうる官能基を二個以上含有する化合物の存在下、この原料中に含まれる還元成分とは異なる還元剤とヒドロパーオキシドをラジカル開始剤として重合することが好ましい。   The present invention will be described in detail below. In the present invention, a compound containing two or more functional groups capable of reacting with an unsaturated ammonium carboxylate and a carboxylic acid is used as a raw material, and hydroperoxide is used as a radical initiator in the presence of two or more reducing components. It is essential to polymerize. Unsaturated ammonium carboxylates are produced by microbial hydrolysis of unsaturated nitriles and / or unsaturated amides, and / or unsaturated carboxylic acids obtained by neutralizing unsaturated carboxylic acids that have been purified to remove impurities with ammonia. Reductant and hydroperoxide different from the reducing component contained in this raw material in the presence of a compound containing two or more functional groups capable of reacting with carboxylic acid, using ammonium acid added with a trace reducing component Is preferably used as a radical initiator.

(不飽和カルボン酸アンモニウム種の説明)
本発明の不飽和カルボン酸アンモニウムとは、不飽和結合とカルボン酸アンモニウム基の両方を有する化合物のことをいう。これは、不飽和結合とカルボン酸アンモニウム基をそれぞれ多数含んでも構わない。不飽和結合とは、炭素原子間の結合に二重結合(エチレン結合)或いは三重結合(アセチレン結合)を含むものをいう。この様な、アンモニウム塩を生成する不飽和カルボン酸の例としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、ケイ皮酸などが代表的な例として挙げられる。これらの不飽和カルボン酸のアンモニウム塩の中で、重合性と重合体の吸収性の点からアクリル酸アンモニウムおよびメタクリル酸アンモニウムが好ましい。
(Description of unsaturated ammonium carboxylate species)
The unsaturated ammonium carboxylate of the present invention refers to a compound having both an unsaturated bond and an ammonium carboxylate group. This may contain many unsaturated bonds and ammonium carboxylate groups. The unsaturated bond means a bond containing a double bond (ethylene bond) or a triple bond (acetylene bond) in a bond between carbon atoms. Typical examples of such unsaturated carboxylic acids that form ammonium salts include acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, and cinnamic acid. Of these ammonium salts of unsaturated carboxylic acids, ammonium acrylate and ammonium methacrylate are preferred from the viewpoints of polymerizability and polymer absorbability.

この不飽和カルボン酸アンモニウムに、一部不飽和カルボン酸アミドが含有されていても構わない。不飽和アミドとは分子内に不飽和結合と一般式R-CONH(Rはアルキル基、アリール基など)で表される官能基を両方含む化合物のことをいう。このような化合物としては、Cinnamamide、アクリルアミド、メタクリルアミドなどがあげられるが、アクリルアミド及びメタクリルアミドが好ましく、特にアクリルアミドが好ましい。 This unsaturated ammonium carboxylate may partially contain an unsaturated carboxylic acid amide. An unsaturated amide refers to a compound containing both an unsaturated bond and a functional group represented by the general formula R—CONH 2 (R is an alkyl group, an aryl group, etc.) in the molecule. Examples of such compounds include Cinnamamide, acrylamide, and methacrylamide, and acrylamide and methacrylamide are preferable, and acrylamide is particularly preferable.

(不飽和カルボン酸アンモニウムの製法の説明)
本発明の不飽和カルボン酸アンモニウムは、如何なる製法で製造されたものでも構わない。例えば、a.不飽和ニトリルおよび/または不飽和アミドを微生物による加水分解反応に供する方法、b.不飽和カルボン酸をアンモニアで中和する方法が上げられる。
(Description of production method of unsaturated ammonium carboxylate)
The unsaturated ammonium carboxylate of the present invention may be produced by any production method. For example, a. A method of subjecting an unsaturated nitrile and / or an unsaturated amide to a hydrolysis reaction by a microorganism; b. A method of neutralizing unsaturated carboxylic acid with ammonia is raised.

a.微生物による加水分解法
微生物による加水分解反応に供される不飽和ニトリルとは、分子内に不飽和結合とシアン基を両方含む化合物のことをいう。不飽和結合とシアン基をそれぞれ多数含んでいてもかまわない。不飽和結合とは炭素原子間の結合に二重結合(エチレン結合)あるいは三重結合(アセチレン結合)を含むものをいう。このような化合物の例として、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトンニトリル、ケイ皮酸ニトリルなどがあげられる。なかでもアクリロニトリル及びメタクリロニトリルが好ましく、特にアクリロニトリルが好ましい。
a. Hydrolysis by microorganisms Unsaturated nitriles subjected to hydrolysis reactions by microorganisms refer to compounds containing both unsaturated bonds and cyan groups in the molecule. It may contain many unsaturated bonds and cyan groups. The unsaturated bond means a bond containing a double bond (ethylene bond) or a triple bond (acetylene bond) in a bond between carbon atoms. Examples of such compounds include acrylonitrile, methacrylonitrile, crotonnitrile, cinnamate nitrile and the like. Of these, acrylonitrile and methacrylonitrile are preferable, and acrylonitrile is particularly preferable.

また、微生物による加水分解反応に供される不飽和アミドとは、分子内に不飽和結合と一般式R-CONH(Rはアルキル基、アリール基など)で表される官能基を両方含む化合物のことをいう。このような化合物としては、Cinnamamide、アクリルアミド、メタクリルアミドなどがあげられるが、アクリルアミド及びメタクリルアミドが好ましく、特にアクリルアミドが好ましい。 The unsaturated amide used for the hydrolysis reaction by microorganisms is a compound containing both an unsaturated bond and a functional group represented by the general formula R-CONH 2 (where R is an alkyl group, aryl group, etc.) in the molecule. I mean. Examples of such compounds include Cinnamamide, acrylamide, and methacrylamide, and acrylamide and methacrylamide are preferable, and acrylamide is particularly preferable.

不飽和ニトリル及び/又は不飽和アミドの微生物による加水分解条件には特に制限はないが、該微生物としては、20重量%以上の濃度の不飽和カルボン酸アンモニウム水溶液を生産できる微生物が好ましい。このような微生物としては、アシネトバクター属、アルカリゲネス属、コリネバクテリウム属、ロドコッカス属、ゴルドナ属からなる群から選ばれた少なくとも一種を使用することが好ましい。上記微生物の中ではアシネトバクター属の微生物が好ましく、その中でも該微生物がアシネトバクターsp.AK226菌株(微工研菌寄第8271号)またはアシネトバクターsp.AK227菌株(微工研菌寄第8272号)であることが最も好ましい。なお、アシネトバクターsp.AK226菌株(微工研菌寄第8271号)およびアシネトバクターsp.AK227菌株(微工研菌寄第8272号)の微生物学的性質は、特公昭63−2596号公報に示す通りである。   There are no particular limitations on the hydrolysis conditions of unsaturated nitrile and / or unsaturated amide by microorganisms, but microorganisms capable of producing an aqueous solution of unsaturated ammonium carboxylate having a concentration of 20% by weight or more are preferable. As such a microorganism, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of Acinetobacter, Alkagenes, Corynebacterium, Rhodococcus, and Gordona. Among the above-mentioned microorganisms, microorganisms belonging to the genus Acinetobacter are preferable, and among them, the microorganism is Acinetobacter sp. AK226 strain (Mikken Kenki No. 8271) or Acinetobacter sp. Most preferred. In addition, the microbiological properties of Acinetobacter sp. AK226 strain (Microtechnological Bacteria No. 8271) and Acinetobacter sp. AK227 strain (Microtechnological Bacteria No. 8272) are as shown in JP-B 63-2596. It is.

この微生物による加水分解法で生成される不飽和カルボン酸アンモニウム水溶液は、不飽和カルボン酸の二量体および/または水和物などの不純物量が極めて微量であるので、該製法は好ましい方法である。
該不純物の具体的例としては、アクリル酸の場合では、アクリル酸の二量体であるβ−アクリロイルオキシプロピオン酸およびアクリル酸の水和物であるβ−ヒドロキシプロピオン酸、及びそれらの塩等が挙げられる。
Since the unsaturated ammonium carboxylate aqueous solution produced by the hydrolysis method using this microorganism has a very small amount of impurities such as dimers and / or hydrates of unsaturated carboxylic acid, the production method is a preferable method. .
Specific examples of the impurities include, in the case of acrylic acid, β-acryloyloxypropionic acid which is a dimer of acrylic acid, β-hydroxypropionic acid which is a hydrate of acrylic acid, and salts thereof. Can be mentioned.

b.不飽和カルボン酸をアンモニアで中和する方法
不飽和カルボン酸をアンモニアで中和する方法に供される不飽和カルボン酸は、前述の不飽和カルボン酸と同様のものが使用される。
b. Method for neutralizing unsaturated carboxylic acid with ammonia As the unsaturated carboxylic acid used in the method for neutralizing unsaturated carboxylic acid with ammonia, the same unsaturated carboxylic acid as described above is used.

この不飽和カルボン酸はどのような製法で作られたものでもよい。このような不飽和カルボン酸に、不純物が多量に含まれている場合は、生成して不純物を低減させることが好ましい。ここでいう不純物とは、分解して単量体成分となりうる化合物のことをいう。例えば、不飽和結合が水和したものやオリゴマーなど、アクリル酸においてはβ−ヒドロキシプロピオン酸やβ−アクリロイルオキシプロピオン酸などがあげられる。精製の方法は、不純物の量を規定量以下に低減することができれば、どのような方法でもよく、手段は特に制限されるものではない。方法としては例えば、特許文献23のように蒸留で行ってもよい。不純物の量は500ppm以下まで低減させることが好ましく、さらに好ましくは300ppm以下、更に好ましくは100ppm以下、最も好ましくは50ppm以下である。不純物が多いと、得られた吸水性樹脂の残存モノマーが多く、さらにその後の製造工程によって残存モノマーが増加するという現象を示し、さらにはポリマーの諸物性が不十分となる場合もあり好ましくない。   This unsaturated carboxylic acid may be produced by any method. When such an unsaturated carboxylic acid contains a large amount of impurities, it is preferable to produce them to reduce the impurities. The impurity here refers to a compound that can be decomposed to become a monomer component. For example, in the case of acrylic acid, such as hydrated unsaturated bonds and oligomers, β-hydroxypropionic acid and β-acryloyloxypropionic acid can be used. The purification method may be any method as long as the amount of impurities can be reduced to a predetermined amount or less, and the means is not particularly limited. As a method, for example, it may be performed by distillation as in Patent Document 23. The amount of impurities is preferably reduced to 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less, still more preferably 100 ppm or less, and most preferably 50 ppm or less. If the amount of impurities is large, the resulting water-absorbent resin has a large amount of residual monomer, and the residual monomer increases in the subsequent manufacturing process. Further, various physical properties of the polymer may be insufficient, which is not preferable.

中和方法としては、特に制限されるものではない。アンモニア水を用いてもよいし、アンモニアのガスを用いてもよい。特許文献24〜25のように少なくとも中和工程中の一時期はアクリル酸の中和率が100モル%を超える状態を経過する条件下に中和してもよい。中和工程においては、冷却によって温度を0〜50℃に保つことが好ましい。温度が上がりすぎると、β―ヒドロキシプロピオン酸やオリゴマーが生成してしまうため好ましくない。   The neutralization method is not particularly limited. Ammonia water may be used, or ammonia gas may be used. You may neutralize on the conditions which the neutralization rate of acrylic acid passes through the state which exceeds 100 mol% at least one time in the neutralization process like patent documents 24-25. In the neutralization step, the temperature is preferably maintained at 0 to 50 ° C. by cooling. An excessively high temperature is not preferable because β-hydroxypropionic acid and oligomers are produced.

(カルボキシル基と反応しうる官能基を複数有する化合物)
カルボキシル基と反応しうる官能基を2個以上含有する化合物とは、エチレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、(ポリ)グリセリンポリグリシジルエーテル、ジグリセリン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等のグリシジルエーテル化合物;(ポリ)グリセリン、(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、ポリオキシエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、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、ソルビトール等に代表される各種多価アルコール類;エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、ポリエチレンイミン、ヘキサメチレンジアミンなどの多価アミン類;2,2−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス(3−(1−アジリジニル)プロピオネート)等に代表される多価アジリジン化合物、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、4,6−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン等に代表される各種アルキレンカーボネート化合物、グリオキサールに代表される各種多価アルデヒド化合物、2,4−トリレンジイソシアネートに代表される多価オキサゾリン化合物、エピクロルヒドリンに代表されるのハロエポキシ化合物;亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム等に代表される多価イオンなどがあげられる。このようなカルボン酸反応性架橋剤の中から、多価アルコール類、多価グリシジル化合物類、多価アミン類、アルキレンカーボネートからなる群より選ばれた1種または2種以上を用いることが好ましい。なお、カルボン酸反応性架橋剤の使用量は、乾燥後の重合体粒子の固形分100重量部に対して、0.01〜10重量部、好ましくは0.05〜5重量部である。さらに好ましくは、0.1〜3重量部である。
(Compounds with multiple functional groups that can react with carboxyl groups)
The compound containing two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group is ethylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, (poly) glycerin polyglycidyl ether, diglycerin polyglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether. Glycidyl ether compounds such as (poly) glycerin, (poly) ethylene glycol, (poly) propylene glycol, 1,3-propanediol, polyoxyethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,6-hexanediol, Trimethylolpropane, diethanolamine, triethanolamine, polyoxypropylene, oxyethyleneoxypropylene block copolymer, pentaerythritol, Various polyhydric alcohols represented by bitol, etc .; polyhydric amines such as ethylenediamine, diethylenediamine, polyethyleneimine, hexamethylenediamine; 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris (3- (1-aziridinyl) propionate) And the like, 1,3-dioxolan-2-one, 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,6-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one, etc. Alkylene carbonate compounds typified by glyoxal, polyvalent aldehyde compounds typified by glyoxal, polyvalent oxazoline compounds typified by 2,4-tolylene diisocyanate, haloepoxy compounds typified by epichlorohydrin; zinc, calcium, magnesium Representative for aluminum, etc. Such as multivalent ions, and the like to be. Among such carboxylic acid reactive cross-linking agents, it is preferable to use one or more selected from the group consisting of polyhydric alcohols, polyhydric glycidyl compounds, polyhydric amines, and alkylene carbonates. In addition, the usage-amount of a carboxylic acid reactive crosslinking agent is 0.01-10 weight part with respect to 100 weight part of solid content of the polymer particle after drying, Preferably it is 0.05-5 weight part. More preferably, it is 0.1 to 3 parts by weight.

(樹脂組成について)
本発明の製造方法で得られる吸水性樹脂は、(メタ)アクリル酸アンモニウム単位、(メタ)アクリル酸アルカリ金属塩単位、及び(メタ)アクリル酸単位を主要構成成分とすることが好ましい。
(About resin composition)
The water-absorbent resin obtained by the production method of the present invention preferably comprises a (meth) acrylic acid ammonium unit, a (meth) acrylic acid alkali metal salt unit, and a (meth) acrylic acid unit as main components.

本発明では、重合に際して単官能性不飽和単量体として(メタ)アクリル酸アンモニウムだけを用いてもよいし、一部を(メタ)アクリル酸アルカリ金属塩に変換してもよい。また、必要に応じて(メタ)アクリル酸アンモニウム以外の単官能性不飽和単量体を加えてもよい。重合に際しての好ましい単官能性不飽和単量体組成は、(メタ)アクリル酸アンモニウムが40〜100モル%、(メタ)アクリル酸アルカリ金属塩が0〜90モル%、及びそれら以外の単官能性不飽和単量体が0〜50モル%である。さらに好ましくは、(メタ)アクリル酸アンモニウムが50〜100モル%、(メタ)アクリル酸アルカリ金属塩が0〜80モル%、及びそれら以外の単官能性不飽和単量体が0〜40モル%であり、最も好ましくは、(メタ)アクリル酸アンモニウムが60〜100モル%、(メタ)アクリル酸アルカリ金属塩が0〜70モル%、及びそれら以外の単官能性不飽和単量体が0〜30モル%である。   In the present invention, only ammonium (meth) acrylate may be used as a monofunctional unsaturated monomer in the polymerization, or a part thereof may be converted to an alkali metal (meth) acrylate. Moreover, you may add monofunctional unsaturated monomers other than ammonium (meth) acrylate as needed. Preferred monofunctional unsaturated monomer composition in the polymerization is 40 to 100 mol% of ammonium (meth) acrylate, 0 to 90 mol% of alkali metal (meth) acrylate, and other monofunctionalities. The unsaturated monomer is 0 to 50 mol%. More preferably, ammonium (meth) acrylate is 50 to 100 mol%, alkali metal (meth) acrylate is 0 to 80 mol%, and other monofunctional unsaturated monomers are 0 to 40 mol%. Most preferably, ammonium (meth) acrylate is 60 to 100 mol%, alkali metal (meth) acrylate is 0 to 70 mol%, and other monofunctional unsaturated monomers are 0 to 30 mol%.

それら以外の単官能性不飽和単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、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に代表される酸基含有の親水性単官能性不飽和単量体およびその塩、アクリルアミド、メタクリルアミド、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)アクリルアミド等に代表されるアミド基含有の親水性単官能性不飽和単量体、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)アクリレート等に代表されるエステル化された親水性不飽和単量体、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、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−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミドおよびその四級塩等に代表されるN原子含有親水性単官能性不飽和単量体、スチレン、塩化ビニル、ブタジエン、イソブテン、エチレン、プロピレン、アルキル(メタ)アクリレート、などの疎水性単官能性不飽和単量体を挙げることができる。これらの中でも(メタ)アクリル酸(塩)、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸(塩)、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(塩)、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリルアミドが好ましい。   Examples of other monofunctional unsaturated monomers include (meth) acrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid, and 2- (meth) sulfonic acid. ) Hydrophilic monofunctional unsaturated monomers containing acid groups represented by acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylethanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylpropanesulfonic acid and the like Contains amide groups such as salt, acrylamide, methacrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, Nn-propyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide Hydrophilic monofunctional unsaturated monomers, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxy Esterified hydrophilic unsaturated monomers represented by roxypropyl (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, N-acryloyl Piperidine, N-acryloylpyrrolidine, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl ( Hydrophobic properties such as N-containing hydrophilic monofunctional unsaturated monomers such as meth) acrylamide and quaternary salts thereof, styrene, vinyl chloride, butadiene, isobutene, ethylene, propylene, alkyl (meth) acrylate, etc. Monofunctional It can be mentioned unsaturated monomers. Among these, (meth) acrylic acid (salt), 2- (meth) acryloylethanesulfonic acid (salt), 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (salt), methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate and (meth) acrylamide are preferred.

(内部架橋剤)
本発明では、重合に際して単官能性不飽和単量体以外に内部架橋剤を用いて内部に架橋構造を導入することが望ましい。内部架橋剤は、重合性不飽和基及び/又は反応性基を一分子中に複数有する化合物であればよい。親水性の高い化合物を内部架橋剤として用いると樹脂の吸水性能を向上させるので、好ましい。なお、単官能性不飽和単量体が自己架橋型の化合物の場合は、内部架橋剤を用いなくても内部架橋構造を形成することが可能である。
(Internal crosslinking agent)
In the present invention, it is desirable to introduce a cross-linked structure into the interior using an internal cross-linking agent in addition to the monofunctional unsaturated monomer during the polymerization. The internal crosslinking agent may be a compound having a plurality of polymerizable unsaturated groups and / or reactive groups in one molecule. It is preferable to use a highly hydrophilic compound as the internal cross-linking agent because the water absorption performance of the resin is improved. In the case where the monofunctional unsaturated monomer is a self-crosslinking type compound, an internal cross-linked structure can be formed without using an internal cross-linking agent.

内部架橋剤としては、例えば、N,N−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリン(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、エチレンオキシ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テトラ(メタ)アクリレート、ジ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等に代表される一分子内に複数の不飽和結合を有する化合物、(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等に代表される一分子内に複数のエポキシ基を有する化合物、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等に代表される一分子内に複数の水酸基を有する化合物、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン等に代表される一分子内に複数のアミノ基を有する化合物、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これら内部架橋剤は、一種類のみを用いてもよく、また、二種類以上を併用してもよい   Examples of the internal cross-linking agent include N, N-methylenebis (meth) acrylamide, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, tri Methylolpropane di (meth) acrylate, glycerin (meth) acrylate, glycerin acrylate methacrylate, ethylene oxide modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, triallyl cyanurate , Triallyl isocyanurate, triallyl phosphate, triallylamine, poly (meth) allyloxyalkane, etc. A compound having a plurality of epoxy groups in one molecule, represented by (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, glycerol diglycidyl ether, etc., represented by ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, glycerin, pentaerythritol, etc. And a compound having a plurality of hydroxyl groups in one molecule, a compound having a plurality of amino groups in one molecule typified by ethylenediamine, polyethyleneimine, and the like, and glycidyl (meth) acrylate. These internal cross-linking agents may be used alone or in combination of two or more.

内部架橋剤の使用量は、単官能性不飽和単量体の合計量に対して、好ましくは0.005〜3モル%、さらに好ましくは0.01〜1.5モル%、最も好ましくは0.01〜0.09モル%である。内部架橋剤の量が少ないと重合体の可溶分が著しく多くなり、内部架橋剤の量が多いとゲルが硬くなり吸水性能が著しく低下する。
また、上記単官能性不飽和単量体と内部架橋剤の他、必要に応じて、発泡剤、連鎖移動剤、界面活性剤、キレート剤等を添加して重合してもよい。
The amount of the internal crosslinking agent used is preferably 0.005 to 3 mol%, more preferably 0.01 to 1.5 mol%, most preferably 0, based on the total amount of monofunctional unsaturated monomers. 0.01 to 0.09 mol%. When the amount of the internal cross-linking agent is small, the soluble content of the polymer is remarkably increased. When the amount of the internal cross-linking agent is large, the gel becomes hard and the water absorption performance is remarkably lowered.
Moreover, you may superpose | polymerize by adding a foaming agent, a chain transfer agent, surfactant, a chelating agent, etc. other than the said monofunctional unsaturated monomer and an internal crosslinking agent as needed.

(ラジカル開始剤と還元剤の説明)
本発明の重合においては、2種以上の還元剤とヒドロパーオキシドをラジカル重合開始剤に用いる必要がある。還元剤はもともと重合用単量体原料に含まれていてもよいし、重合時に添加してもよい。還元剤とは還元をおこさせることのできる物質をいう。このような還元性成分として、たとえば水素を始め硫化水素など比較的不安定な水素化合物、一酸化炭素、亜硫酸塩、重亜硫酸塩などの低級酸化物、または低級酸化物の塩、硫化ナトリウムなどの硫黄化合物、アルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛などの電気的陽性の大きい金属、またはそれらのアマルガム、鉄(II)、スズ(II)、チタン(III)、クロム(II)などの低原子価状態にある金属の塩類、アルデヒド類、糖類、蟻酸などの酸化階程の低い有機化合物などがある。他にはチオ硫酸ナトリウム、ヒドラジン水和物、アスコルビン酸、エリトルビン酸、スルホキシル酸塩のホルムアルデヒド誘導体などもあげられる。これらの還元剤は有機化合物のような自己が酸化される時に、不可逆的に変化する還元剤と、金属などの価数が変化することにより還元作用を持ち、再生可能な還元剤がある。還元剤のうち少なくとも1種は再生可能な還元剤であり、少なくとも1種は不可逆的に変化する還元剤であることが好ましい。再生可能な還元剤は低原子価状態にある金属の塩類が好ましく、特に鉄(II)、マンガン(II)が好ましい。これらの低原子価状態にある金属は、どのような形で加えてもかまわないが、例えば鉄(II)であれば、硫酸鉄(II)、塩化鉄(II)、フェロシアン化ナトリウムなどの塩として、マンガン(II)であれば塩化マンガン(II)、硫酸マンガン(II)、過マンガン酸カリウム、炭酸マンガン(II)、などの塩、またはそれらの塩の水和物として加えることができる。これらの塩は、単量体に直接加えても構わないし、不飽和ニトリル及び/又は不飽和アミドの生体触媒による加水分解の際に、生体触媒である微生物の培地や保存液などから生体触媒由来として持ち込まれても構わないが、生体触媒由来であることが好ましい。これらの還元剤の量は単量体成分1モルに対して1g以下が好ましく、更に好ましくは0.1g以下であり、最も好ましくは0.01g以下である。鉄(II)やマンガン(II)などの還元剤として作用する金属は、イオンクロマトグラフィーを行うことで単量体水溶液中の濃度を調べることができる。不可逆に変化する還元剤は、再生可能な還元剤よりも還元力の強い還元剤であることが好ましい。なかでも、アルカリ金属の亜硫酸塩、アルカリ金属の重亜硫酸塩、亜硫酸アンモニウム、重亜硫酸アンモニウム、アスコルビン酸、エリトルビン酸、スルホキシル酸塩のホルムアルデヒド誘導体から選ばれる化合物が好ましく、スルホキシル酸塩のホルムアルデヒド誘導体が最も好ましい。スルホキシル酸塩のホルムアルデヒド誘導体の中でも、特にナトリウム・ホルムアルデヒド・スルホキシレートが好ましい。これらの還元剤の量は単量体成分1モルに対して、0.000001g〜10g、好ましくは0.00001g〜5g、より好ましくは0.0001〜1gである。還元剤量の合計は単量体成分1モルに対して0.000001g〜11gが好ましく、更に好ましくは0.00001g〜5g、より好ましくは0.0001〜1gである。このような還元剤の組み合わせにより、ラジカル発生に分布が生じる。特に再生可能な還元剤は、価数が変化することにより重合後期において有効にラジカルを発生することが可能であるため残存モノマーを低減する効果があると考えられる。
(Description of radical initiator and reducing agent)
In the polymerization of the present invention, it is necessary to use two or more reducing agents and hydroperoxide as a radical polymerization initiator. The reducing agent may be originally contained in the monomer raw material for polymerization or may be added at the time of polymerization. A reducing agent refers to a substance that can cause reduction. Examples of such reducing components include hydrogen and relatively unstable hydrogen compounds such as hydrogen sulfide, lower oxides such as carbon monoxide, sulfite, and bisulfite, or salts of lower oxides, sodium sulfide, and the like. Sulfur compounds, alkali metals, magnesium, calcium, aluminum, electropositive metals such as zinc, or their amalgams, low atoms such as iron (II), tin (II), titanium (III), chromium (II) There are organic salts with low oxidation stages such as metal salts in the valence state, aldehydes, saccharides, formic acid and the like. Other examples include sodium thiosulfate, hydrazine hydrate, ascorbic acid, erythorbic acid, and formaldehyde derivatives of sulfoxylate. These reducing agents include a reducing agent that changes irreversibly when self is oxidized, such as an organic compound, and a reducing agent that has a reducing action by changing the valence of a metal or the like and can be regenerated. It is preferable that at least one of the reducing agents is a renewable reducing agent, and at least one of them is an irreversibly changing reducing agent. The renewable reducing agent is preferably a metal salt in a low valence state, particularly iron (II) or manganese (II). These low-valent metals may be added in any form, but for example, iron (II) such as iron (II) sulfate, iron (II) chloride, sodium ferrocyanide, etc. As a salt, manganese (II) can be added as a salt of manganese (II) chloride, manganese (II) sulfate, potassium permanganate, manganese carbonate (II), or the like, or a hydrate of those salts. . These salts may be added directly to the monomer, and are derived from the biocatalyst from the culture medium or preservation solution of the biocatalyst when the unsaturated nitrile and / or unsaturated amide is hydrolyzed by the biocatalyst. May be brought in, but is preferably derived from a biocatalyst. The amount of these reducing agents is preferably 1 g or less, more preferably 0.1 g or less, and most preferably 0.01 g or less with respect to 1 mol of the monomer component. The concentration of the metal acting as a reducing agent such as iron (II) or manganese (II) in the aqueous monomer solution can be examined by ion chromatography. The reducing agent that changes irreversibly is preferably a reducing agent having a reducing power stronger than that of a renewable reducing agent. Of these, compounds selected from alkali metal sulfites, alkali metal bisulfites, ammonium sulfites, ammonium bisulfites, ascorbic acid, erythruvic acid, and formaldehyde derivatives of sulfoxylate are preferred, and formaldehyde derivatives of sulfoxylate are most preferred. preferable. Of the formaldehyde derivatives of sulfoxylate, sodium, formaldehyde, sulfoxylate is particularly preferable. The amount of these reducing agents is 0.000001 g to 10 g, preferably 0.00001 g to 5 g, more preferably 0.0001 to 1 g with respect to 1 mol of the monomer component. The total amount of the reducing agent is preferably 0.000001 to 11 g, more preferably 0.00001 to 5 g, and more preferably 0.0001 to 1 g with respect to 1 mol of the monomer component. Such a combination of reducing agents causes a distribution in radical generation. In particular, a reducible reducing agent is considered to have an effect of reducing residual monomers because radicals can be effectively generated in the latter stage of polymerization by changing the valence.

ヒドロパーオキサイドとは、一般式ROOH(Rは水素、アルキル基、そのほかの有機および/または無機原子団)で表される化合物のことをいう。このような化合物の例としては、過酸化水素、メチルヒドロパーオキサイド、アリルヒドロパーオキサイド、ベンジルヒドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、tert-ブチルヒドロパーオキシドなどがあげられる。なかでも過酸化水素が好ましい。このようなヒドロパーオキサイドは1種のみを使用してもよいし、2種またはそれ以上のものを複数組み合わせて使用してもよい。開始剤としてヒドロパーオキサイドを使用することで、主鎖の開始剤末端がOH基となり、他の主鎖中のカルボキシル基と反応できるため、見かけとして高分子量化されるため吸水倍率が高くなると考えられる。また、ヒドロパーオキサイド以外のラジカル重合開始剤を併用してもかまわない。このようなラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウムなどの過硫酸塩、2,2‘−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩など公知の開始剤があげられる。ヒドロパーオキサイド以外のラジカル重合開始剤の使用量は、ヒドロパーオキサイドの量より少ないのが好ましく、さらに好ましくはヒドロパーオキシドの重量に対して50重量%以下、さらに好ましくはヒドロパーオキシドの重量に対して10%重量以下、最も好ましくはヒドロパーオキシドの重量に対して1重量%以下である。ヒドロパーオキシド以外の開始剤量が多すぎると、OH基以外のポリマー末端が増えてしまい吸水倍率の高い吸水性樹脂が得られなくなる。使用するヒドロパーオキサイドの使用量は、短官能性不飽和単量体の合計量に対して、好ましくは0.001〜2モル%、さらに好ましくは0.01〜0.5モル%である。開始剤の量が少なすぎると、発生するラジカルが少なすぎて未反応単量体が大量に残ってしまう。また開始剤の量が多すぎる場合でも、残存モノマーの量や吸水性能にはほとんど影響を与えないが、重合後の不純物が増えるため好ましくない。   Hydroperoxide refers to a compound represented by the general formula ROOH (R is hydrogen, an alkyl group, other organic and / or inorganic atomic groups). Examples of such compounds include hydrogen peroxide, methyl hydroperoxide, allyl hydroperoxide, benzyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, tert-butyl hydroperoxide, and the like. Of these, hydrogen peroxide is preferable. Such hydroperoxides may be used alone or in combination of two or more. By using hydroperoxide as an initiator, the initiator end of the main chain becomes an OH group and can react with a carboxyl group in another main chain, so that it has an apparently high molecular weight, so the water absorption capacity is increased. It is done. Moreover, you may use together radical polymerization initiators other than a hydroperoxide. Examples of such radical polymerization initiators include known initiators such as persulfates such as potassium persulfate, ammonium persulfate, and sodium persulfate, and 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride. It is done. The amount of radical polymerization initiator other than hydroperoxide is preferably less than the amount of hydroperoxide, more preferably 50% by weight or less, more preferably the weight of hydroperoxide. It is 10% by weight or less, and most preferably 1% by weight or less based on the weight of the hydroperoxide. If the amount of initiator other than hydroperoxide is too large, the number of polymer terminals other than OH groups will increase, making it impossible to obtain a water absorbent resin having a high water absorption ratio. The amount of hydroperoxide to be used is preferably 0.001 to 2 mol%, more preferably 0.01 to 0.5 mol%, based on the total amount of short-functional unsaturated monomers. If the amount of the initiator is too small, too few radicals are generated and a large amount of unreacted monomer remains. Even if the amount of the initiator is too large, it hardly affects the amount of residual monomer and water absorption performance, but it is not preferable because impurities after polymerization increase.

ヒドロパーオキシドと2種以上の還元成分を重合開始剤に用いると、それぞれの還元剤は還元力が異なるため、ラジカル発生に分布を生じ、重合後半においても残存しているモノマーと反応することができ、残存モノマーが減ると考えられる。また、ここで反応して生じた低分子量成分の末端もOH基になり、後の加熱工程において主鎖中のカルボキシル基と反応することができ、全体として見かけ高分子量となり吸収容量が大きくなると考えられる。   When hydroperoxide and two or more kinds of reducing components are used as a polymerization initiator, each reducing agent has a different reducing power. Therefore, the radical generation is distributed and reacts with the remaining monomer even in the latter half of the polymerization. It is considered that the residual monomer is reduced. In addition, the terminal of the low molecular weight component generated by the reaction also becomes an OH group, and can react with the carboxyl group in the main chain in the subsequent heating step, and the apparent high molecular weight as a whole increases the absorption capacity. It is done.

(重合条件)
単官能性不飽和単量体の重合方法には特に制限はないが、水溶液重合、逆相懸濁重合が好ましく用いられる。反応温度、反応時間等の反応条件は、単官能性不飽和単量体の種類、濃度等に応じて適宜選定すればよく、特に限定されるものではない。
(Polymerization conditions)
Although there is no restriction | limiting in particular in the polymerization method of a monofunctional unsaturated monomer, Aqueous solution polymerization and reverse phase suspension polymerization are used preferably. Reaction conditions such as reaction temperature and reaction time may be appropriately selected according to the type and concentration of the monofunctional unsaturated monomer, and are not particularly limited.

重合開始前に予め単量体溶液中の脱酸素操作を行うことは好ましい。具体的な方法として、十分な時間の不活性ガスによるバブリング等により溶存酸素を取り除く方法があげられる。また、反応器内雰囲気も窒素、ヘリウムなどの不活性ガスに置換されていることは好ましい。反応器内は減圧、常圧、加圧のいずれであっても良い。重合開始温度は通常0〜70℃の範囲で行うことが好ましい。さらに好ましくは、10〜40℃の範囲である。開始温度が高すぎると、開始剤を加える前から熱による重合がおこってしまい好ましくない。また、開始温度が低すぎると、反応開始に時間がかかりすぎるため好ましくない。反応中の反応器内の温度は成り行きに任せてもよく、外部から冷却もしくは加熱により温度制御を行ってもよい。重合中の昇温速度や最高温度は特に問題とならず、最高温度が100℃を超えても問題はない。重合時の最高温度は、通常20〜140℃で、好ましくは、40℃〜120℃の範囲である。単量体溶液の濃度は10〜70%が好ましく、30〜50%が最も好ましい。濃度が濃すぎると、反応が暴走しやすいため好ましくない。濃度が薄すぎると、反応に時間がかかりすぎるし、その後の乾燥工程にも負荷がかかるため好ましくない。重合時間は、反応溶液からの発熱が止まる時間付近に設定することが好ましい。重合後の後工程として、乾燥工程、後架橋工程等などの加熱工程が存在するので、反応溶液からの発熱が止まる前に重合を終了しても構わない。また、発熱終了後、数時間加温しても構わない。   It is preferable to perform a deoxygenation operation in the monomer solution in advance before the start of polymerization. As a specific method, there is a method of removing dissolved oxygen by bubbling with an inert gas for a sufficient time. In addition, it is preferable that the atmosphere in the reactor is replaced with an inert gas such as nitrogen or helium. The inside of the reactor may be any of reduced pressure, normal pressure, and increased pressure. The polymerization initiation temperature is usually preferably in the range of 0 to 70 ° C. More preferably, it is the range of 10-40 degreeC. If the starting temperature is too high, polymerization by heat occurs before the initiator is added, which is not preferable. On the other hand, if the starting temperature is too low, it takes too much time to start the reaction, which is not preferable. The temperature in the reactor during the reaction may depend on the outcome, and the temperature may be controlled by cooling or heating from the outside. The temperature rising rate and the maximum temperature during the polymerization are not particularly problematic, and there is no problem even if the maximum temperature exceeds 100 ° C. The maximum temperature during polymerization is usually 20 to 140 ° C, preferably 40 ° C to 120 ° C. The concentration of the monomer solution is preferably 10 to 70%, and most preferably 30 to 50%. If the concentration is too high, the reaction tends to run away, which is not preferable. If the concentration is too low, it takes too much time for the reaction, and the subsequent drying process is also burdened, which is not preferable. The polymerization time is preferably set in the vicinity of the time when heat generation from the reaction solution stops. Since there are heating processes such as a drying process and a post-crosslinking process as post-processes after the polymerization, the polymerization may be terminated before the heat generation from the reaction solution stops. Moreover, you may heat for several hours after completion | finish of heat_generation | fever.

(乾燥工程)
上記重合後に得られる重合体が含水ゲルである場合、乾燥を行う。この乾燥方法は特に限定されるものではないが、例えば共沸脱水、流動乾燥、熱風乾燥、真空乾燥などが好ましく用いられ、特に熱風乾燥、真空乾燥が好ましい。含水率としては30重量%以下、好ましくは10重量%以下まで乾燥する。乾燥はどのような形態の含水ゲルで行ってもよいが、粗解砕して表面積を増やしてから乾燥するのが好ましい。乾燥温度は70℃〜180℃の範囲が好ましく、特に好ましくは100〜140℃である。
(Drying process)
When the polymer obtained after the polymerization is a hydrogel, drying is performed. Although this drying method is not particularly limited, for example, azeotropic dehydration, fluidized drying, hot air drying, vacuum drying and the like are preferably used, and hot air drying and vacuum drying are particularly preferable. The moisture content is 30% by weight or less, preferably 10% by weight or less. Drying may be performed with any form of hydrogel, but it is preferable to dry after coarsely crushing to increase the surface area. The drying temperature is preferably in the range of 70 ° C to 180 ° C, particularly preferably 100 to 140 ° C.

乾燥後の重合体は、必要に応じて粉砕や分級等の操作によって粒子径が調整される。その形状は、球状、鱗片状、不定形破砕状、顆粒状など種種の形状であってもよいが、その重量平均粒子径は10〜3000μm、好ましくは40〜2000μm、さらに好ましくは50〜1500μm、さらにさらに好ましくは100〜850μm、最も好ましい300〜700μmである。粒子径が小さすぎると微紛となり、飛散しやすくなるなど使用の際に問題になる。また、加熱時に揮発するアンモニア量が多くなり、結果として吸水性能の低下を引き起こすので好ましくない。粒径が大きすぎる場合は吸水速度の低下、吸収体物品中の吸水性樹脂の偏りなど問題となる。   The particle size of the polymer after drying is adjusted by operations such as pulverization and classification as required. The shape may be various shapes such as spherical, scaly, irregularly crushed, and granular, but the weight average particle size is 10 to 3000 μm, preferably 40 to 2000 μm, more preferably 50 to 1500 μm, Still more preferably, it is 100-850 micrometers, and the most preferable 300-700 micrometers. If the particle size is too small, it becomes fine powder, and it becomes easy to scatter. Further, the amount of ammonia that volatilizes during heating increases, resulting in a decrease in water absorption performance, which is not preferable. When the particle size is too large, there are problems such as a decrease in water absorption rate and unevenness of the water absorbent resin in the absorbent article.

本発明では、所定の粒子径にコントロールされた乾燥後の重合体を加熱する必要がある。この加熱処理の温度は、使用するカルボキシル基と反応しうる官能基を2個以上もった化合物の種類にもよるが、163〜250℃の範囲である。好ましくは163〜240℃、更に好ましくは163〜230℃である。加熱処理温度が低すぎると充分な後架橋反応が起こらず吸水性樹脂としての性能が不足し、加熱処理温度が高すぎると重合体の熱劣化が起こり吸水樹脂としての性能が不足する。   In the present invention, it is necessary to heat the polymer after drying controlled to a predetermined particle size. The temperature of this heat treatment is in the range of 163 to 250 ° C., although it depends on the type of compound having two or more functional groups capable of reacting with the carboxyl group used. Preferably it is 163-240 degreeC, More preferably, it is 163-230 degreeC. If the heat treatment temperature is too low, sufficient post-crosslinking reaction will not occur and the performance as a water absorbent resin will be insufficient. If the heat treatment temperature is too high, the polymer will be thermally deteriorated and the performance as a water absorbent resin will be insufficient.

加熱処理の時間は、下記のような数式を満たすことが好ましい。
Y≦−1.6X+345
ただしXは加熱温度(℃)、Yは加熱処理時間(分)
更に好ましくは、下記の数式を満たすことである。
Y≦−1.6X+335
The heat treatment time preferably satisfies the following mathematical formula.
Y ≦ −1.6X + 345
Where X is the heating temperature (° C) and Y is the heat treatment time (minutes)
More preferably, the following mathematical formula is satisfied.
Y ≦ −1.6X + 335

上記加熱処理工程を経て、重合体中の一部のカルボン酸アンモニウム単位からアンモニアが脱離し、カルボン酸単位を含有する吸水性樹脂が得られる。この様にして得られる吸水性樹脂としては、カルボン酸アンモニウム単位が9〜100モル%、カルボン酸金属塩単位が0〜90モル%、カルボン酸単位が1〜50モル%、及びそれら以外の単官能性不飽和単量体単位が0〜50モル%であることが好ましい。更に好ましくは、カルボン酸アンモニウム単位が15〜90モル%、カルボン酸金属塩単位が0〜80モル%、カルボン酸単位が5〜45モル%、及びそれら以外の単官能性不飽和単量体単位が0〜40モル%であり、さらに好ましくは、カルボン酸アンモニウム単位が20〜80モル%、カルボン酸金属塩単位が0〜70モル%、カルボン酸単位が10〜40モル%、及びそれら以外の単官能性不飽和単量体単位が0〜30モル%である。   Through the heat treatment step, ammonia is released from some ammonium carboxylate units in the polymer, and a water-absorbing resin containing carboxylic acid units is obtained. Examples of the water-absorbing resin thus obtained include 9 to 100 mol% of an ammonium carboxylate unit, 0 to 90 mol% of a carboxylic acid metal salt unit, 1 to 50 mol% of a carboxylic acid unit, and other simple units. It is preferable that a functional unsaturated monomer unit is 0-50 mol%. More preferably, the ammonium carboxylate unit is 15 to 90 mol%, the carboxylic acid metal salt unit is 0 to 80 mol%, the carboxylic acid unit is 5 to 45 mol%, and other monofunctional unsaturated monomer units. Is 0 to 40 mol%, more preferably 20 to 80 mol% of ammonium carboxylate units, 0 to 70 mol% of carboxylic acid metal salt units, 10 to 40 mol% of carboxylic acid units, and other than these The monofunctional unsaturated monomer unit is 0 to 30 mol%.

上記加熱処理は、通常の乾燥機や加熱炉を使用することができ、例えば、溝型混合乾燥機、ロータリー乾燥機、ディスク乾燥機、流動層乾燥機、気流型乾燥機、赤外線乾燥機等が挙げられる。   For the above heat treatment, a normal dryer or a heating furnace can be used. For example, a groove type mixer / dryer, a rotary dryer, a disk dryer, a fluidized bed dryer, an airflow dryer, an infrared dryer, etc. Can be mentioned.

(その他添加剤)
この様にして得られる吸水性樹脂に、必要に応じて消臭剤、香料、各種無機粉末、発泡剤、顔料、染料、抗菌剤、親水性短繊維、可塑剤、粘着剤、界面活性剤、肥料、酸化剤、還元剤、キレート剤、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、水、塩類等を添加してもかまわない。
(Other additives)
In the water-absorbing resin thus obtained, if necessary, deodorants, fragrances, various inorganic powders, foaming agents, pigments, dyes, antibacterial agents, hydrophilic short fibers, plasticizers, adhesives, surfactants, Fertilizers, oxidizing agents, reducing agents, chelating agents, antioxidants, heat stabilizers, UV absorbers, light stabilizers, water, salts, etc. may be added.

上記無機粉末としては、例えば、水及び親水性有機溶媒に対して不活性な各種無機化合物の微粒子、粘土鉱物の微粒子等が挙げられる。特に無機粉末としては、水に対して適度な親和性を有し、かつ、水に不溶或いは難溶のものが好ましく、例えば、二酸化珪素や酸化チタン等の金属酸化物、天然ゼオライトや合成ゼオライト等の珪酸(塩)、カオリン、タルク、クレー、ベントナイト等が挙げられる。
上記無機粉末の使用量は、通常は吸水性樹脂100重量部に対して0.001〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。吸水性樹脂と無機粉末の混合方法に特に制限はなく、ドライブレンド法、湿式混合法等で行われる。
Examples of the inorganic powder include fine particles of various inorganic compounds that are inert to water and hydrophilic organic solvents, fine particles of clay mineral, and the like. In particular, the inorganic powder preferably has an appropriate affinity for water and is insoluble or hardly soluble in water, such as metal oxides such as silicon dioxide and titanium oxide, natural zeolite, synthetic zeolite, etc. Silicic acid (salt), kaolin, talc, clay, bentonite and the like.
The usage-amount of the said inorganic powder is 0.001-10 weight part normally with respect to 100 weight part of water absorbing resin, Preferably it is 0.01-5 weight part. There is no restriction | limiting in particular in the mixing method of water absorbing resin and inorganic powder, It carries out by the dry blend method, the wet mixing method, etc.

(分級)
本発明では、必要に応じて粉砕や分級等の操作によって最終的に吸水性樹脂の粒子径が調整される。その形状は、球状、鱗片状、不定形破砕状、顆粒状など種種の形状であってもよいが、その重量平均粒子径は10〜3000μm、好ましくは40〜2000μm、さらに好ましくは、50〜1500μm、さらにさらに好ましくは100〜850μm、最も好ましくは300〜700μmである。
(Classification)
In the present invention, the particle diameter of the water absorbent resin is finally adjusted by operations such as pulverization and classification as required. The shape may be various shapes such as spherical, scaly, irregularly crushed, and granular, but the weight average particle size is 10 to 3000 μm, preferably 40 to 2000 μm, and more preferably 50 to 1500 μm. Still more preferably, it is 100-850 micrometers, Most preferably, it is 300-700 micrometers.

(吸水樹脂の使用法)
本発明の製造方法に基づいて得られる吸水性樹脂と親水性繊維を主成分とする吸収体を含む吸収層を、トップシートとバックシートの間に挟んだ吸収性物品を得ることができる。このような吸収性物品の具体的な例としては、紙おむつや生理用ナプキン、失禁パッド等の各種衛生材料が挙げられる。
(Usage of water-absorbing resin)
The absorbent article which sandwiched between the top sheet and the back sheet the absorbent layer containing the water-absorbent resin obtained on the basis of the production method of the present invention and the absorbent mainly composed of hydrophilic fibers can be obtained. Specific examples of such absorbent articles include various sanitary materials such as paper diapers, sanitary napkins, and incontinence pads.

(吸収性樹脂)
さらに、本発明は、該吸収体の一構成成分として使用された場合に、高い吸収性能を有し、かつ、水性液体吸収後もその内部構造保持性の高い樹脂を提供する。
すなわち、不飽和カルボン酸単量体を重合して得られる架橋構造を有する吸水性樹脂において、カルボン酸アンモニウム塩が50%以上であり、かつ残存モノマーが50ppm以下、好ましくは20ppm以下、更に好ましくは10ppm以下、最も好ましくは5ppm以下であり、かつ可溶分が1〜30%であり、かつ生理食塩水で自重の10倍に膨潤させたゲルの変形反発圧力が0.1〜5.5Nであり、かつ1H-NMRにおける横緩和時間が5〜22ミリ秒であることを特徴とする吸水性樹脂が吸収体使用状態で高い吸収性能を示し、かつ、水性液体吸収後もその吸収体内部の高い構造保持性を示すということを見出し、本発明を完成させた。本発明の樹脂を使用することにより、樹脂の接触が少ない吸収体使用条件において、高い吸収性能(バランス)を示し、水性液体を吸収した後も吸収体内部の親水性繊維と樹脂の位置変化の少ない吸収体が作成できる。このような吸水性樹脂は、以下の条件を満たすような重合を行うことで得ることができる。不飽和カルボン酸単量体のうち、70%以上がアクリル酸であり、酸基のうち50%以上がアンモニウム塩として中和されており合計で65%以上が中和されている単量体を使用する。単量体中に、カルボキシル基を反応しうる官能基を2個以上もった化合物を0.1〜3重量部、1分子中に不飽和基を2個以上もつ化合物を全単量体成分に対して0.01~0.1モル%含んだ単量体を使用する。単量体中に、分解して単量体となりうる化合物量は50ppm以下とする。レドックス系開始剤を用いてラジカル重合を行う際、ラジカル重合開始剤として、ラジカルを発生する化合物の50%以上ヒドロパーオキシドを使用し、量を不飽和単量体の量に対して0.01〜0.5モル%使用する。少なくとも2種類以上の還元剤を使用し、そのうち少なくとも1種類は還元性金属であり、量を単量体1モルに対して0.01g以下とし、少なくとも1種類は還元性有機化合物を単量体1モルに対して0.0001〜1gとする。還元剤の合計量は単量体1モルに対して0.0001〜1gとする。得られた樹脂を以下のような温度条件で加熱処理する。
Y≦―1.6X+335
Yは加熱処理時間(分)、Xは加熱温度(℃)、加熱温度は163℃以上
(Absorbent resin)
Furthermore, the present invention provides a resin having high absorption performance when used as a constituent component of the absorber and having high internal structure retention even after absorption of an aqueous liquid.
That is, in the water-absorbent resin having a crosslinked structure obtained by polymerizing an unsaturated carboxylic acid monomer, the carboxylate ammonium salt is 50% or more, and the residual monomer is 50 ppm or less, preferably 20 ppm or less, more preferably 10 ppm or less, most preferably 5 ppm or less, the soluble content is 1 to 30%, and the deformation repulsion pressure of the gel swollen 10 times its own weight with physiological saline is 0.1 to 5.5 N And a water-absorbing resin characterized by having a transverse relaxation time in 1H-NMR of 5 to 22 milliseconds and exhibiting high absorption performance in the state of use of the absorber. The inventors have found that high structure retention is exhibited, and completed the present invention. By using the resin of the present invention, under the conditions of use of the absorbent body with less resin contact, it exhibits high absorption performance (balance), and even after absorbing an aqueous liquid, the position of the hydrophilic fiber and the resin inside the absorbent body is changed. Less absorber can be created. Such a water-absorbent resin can be obtained by performing polymerization that satisfies the following conditions. Among unsaturated carboxylic acid monomers, 70% or more is acrylic acid, 50% or more of acid groups are neutralized as ammonium salts, and a total of 65% or more is neutralized. use. 0.1 to 3 parts by weight of a compound having two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group in a monomer, and a compound having two or more unsaturated groups in one molecule On the other hand, a monomer containing 0.01 to 0.1 mol% is used. The amount of the compound that can be decomposed into a monomer in the monomer is 50 ppm or less. When performing radical polymerization using a redox initiator, 50% or more of the compound that generates radicals is used as a radical polymerization initiator, and the amount is 0.01 to the amount of the unsaturated monomer. Use ~ 0.5 mol%. At least two types of reducing agents are used, at least one of which is a reducing metal, the amount is 0.01 g or less per mole of monomer, and at least one type of reducing organic compound is used as a monomer The amount is 0.0001 to 1 g with respect to 1 mol. The total amount of the reducing agent is 0.0001 to 1 g with respect to 1 mol of the monomer. The obtained resin is heat-treated under the following temperature conditions.
Y ≦ −1.6X + 335
Y is the heat treatment time (minutes), X is the heating temperature (° C.), and the heating temperature is 163 ° C. or higher.

(1)残存モノマー:吸水性樹脂1.00gをビーカーに移し、0.9%生理食塩水200mlを加え、攪拌子を入れて500rpmで120分間攪拌する。攪拌停止後5分間放置し、上層液中の残存モノマーをHPLCで測定する。 (1) Residual monomer: Transfer 1.00 g of water-absorbing resin to a beaker, add 200 ml of 0.9% physiological saline, add a stir bar and stir at 500 rpm for 120 minutes. The mixture is allowed to stand for 5 minutes after the stirring is stopped, and the residual monomer in the upper layer solution is measured by HPLC.

(2)吸水倍率:吸水性樹脂0.20gを不織布製のティーバッグ式袋(60×40mm)に均一に入れ、23℃の0.9%生理食塩水中に浸漬する。30分後にバッグを取り出し、10分間吊るして水切り後、重量を測定する。同様の操作を吸水性樹脂を用いずに行い、重量を測定し、次式に従って吸水倍率を算出する。

Figure 0004476822
(2) Water absorption ratio: 0.20 g of water-absorbing resin is uniformly placed in a non-woven tea bag bag (60 × 40 mm) and immersed in 0.9% physiological saline at 23 ° C. The bag is taken out after 30 minutes, suspended for 10 minutes, drained, and then weighed. The same operation is performed without using the water absorbent resin, the weight is measured, and the water absorption magnification is calculated according to the following formula.
Figure 0004476822

(3)加圧下吸水倍率:吸水性樹脂0.16gを内径25mm、高さ30mmで底部に250メッシュのナイロン不織布を備えたアクリル樹脂製円筒に入れ、円筒の中にスムーズに動くシリンダーを入れて測定装置とし、重量を測定する。測定装置のシリンダーの上部に278.33gの荷重を載せて荷重とし、0.9%生理食塩水60gを入れた内径120mmのシャーレに入れる。60分後に取り出してキムタオルの上に3秒間静置して水切りをし、荷重を取り除いた後の装置の重量を測定し、次式に従って加圧下吸水倍率を算出する。

Figure 0004476822
(3) Water absorption capacity under pressure: 0.16 g of water-absorbing resin is placed in an acrylic resin cylinder with an inner diameter of 25 mm, a height of 30 mm and a 250 mesh nylon nonwoven fabric at the bottom, and a smoothly moving cylinder is placed in the cylinder. Use a measuring device to measure the weight. A load of 278.33 g is placed on the upper part of the cylinder of the measuring device to obtain a load, which is then placed in a petri dish with an inner diameter of 120 mm containing 60 g of 0.9% physiological saline. After 60 minutes, it is taken out and left on a Kim towel for 3 seconds to drain water, the weight of the device after removing the load is measured, and the water absorption capacity under pressure is calculated according to the following formula.
Figure 0004476822

(4)吸水性能のバランス:無加圧状態における吸水倍率と荷重下における吸水特性のバランスとは、(2)における吸水倍率をAと(3)における吸水倍率をBとした時に、以下のように表すこととする。この数値が高いほどバランスに優れた樹脂と考えることができる。吸水バランスは、55以上であることが好ましく、60以上であることが更に好ましい。
吸水性能のバランス=0.65×A+B
(4) Balance of water absorption performance: The balance of water absorption capacity in the non-pressurized state and the balance of water absorption characteristics under load is as follows when the water absorption capacity in (2) is A and the water absorption capacity in (3) is B: It shall be expressed as The higher this value, the better the balance. The water absorption balance is preferably 55 or more, and more preferably 60 or more.
Balance of water absorption performance = 0.65 × A + B

(5)アクリル酸アンモニウム単位の定量
ケルダール法により吸水性樹脂中の全窒素原子量を求めアクリル酸アンモニウム構造単位量(モル%)を求めた。カルボン酸アンモニウム塩が50%以上であると、乾燥時におけるカルボキシル基の傾斜構造が期待できる。可溶分が多すぎると水に溶け出してしまう分だけ吸水倍率の低下を招く。
(5) Quantification of ammonium acrylate units The total amount of nitrogen atoms in the water-absorbent resin was determined by the Kjeldahl method, and the amount of ammonium acrylate structural units (mol%) was determined. When the carboxylic acid ammonium salt is 50% or more, a gradient structure of carboxyl groups during drying can be expected. When there is too much soluble content, the water absorption magnification is reduced by the amount that is dissolved in water.

(6)横緩和時間T2の測定
横緩和時間は特許文献26を参考に以下のような手順で測定を行った。
試料の調整:乾燥させた吸水性樹脂を355μm〜500μmに分級する。この樹脂5mgを5mmφのNMR管にいれ、重水を加えて全量を500mgとした。樹脂を均一に膨潤させるため、細い棒で軽くかき混ぜ遮光下、24時間室温にて放置し平衡膨潤させた。
装置:JEOL製 α―400
測定:CPMG(Carr−Purcell Meiboom−Gillsequence)法を用いた。パルスシークエンス中のーτ―180度パルスーτ―ユニットをn回繰り返すことにより、スピンエコー信号を得る。この際、τは250μs以下、また90度パルスは30μs以下に設定する。なお、樹脂中の主鎖はCH2とCH骨格からなりそれぞれの1H核の緩和時間は異なるが、便宜上、両者の足し合わせた信号強度を用いる。
1H−NMR横緩和時間とは、分子鎖の運動性に関係するパラメータで、横緩和時間が短い(早く緩和する)ほど、樹脂粒子を構成する高分子鎖が、絡み合ったり架橋されている程度が大きいことを意味する。この絡み合いや架橋が小さすぎると水に溶解してしまうが、大きすぎると、吸水して分子鎖が広がりにくく結局は吸水量が小さくなってしまう。本発明においては1HーNMR横緩和時間が5〜22(ミリ秒)であることが好ましく、更に好ましくは8〜20(ミリ秒)以上であり、最も好ましくは10〜16(ミリ秒)である。
(6) Measurement of transverse relaxation time T2 The transverse relaxation time was measured by the following procedure with reference to Patent Document 26.
Preparation of sample: The dried water-absorbent resin is classified to 355 μm to 500 μm. 5 mg of this resin was placed in a 5 mmφ NMR tube, and heavy water was added to make the total amount 500 mg. In order to swell the resin uniformly, the mixture was lightly stirred with a thin stick and allowed to stand at room temperature for 24 hours under light shielding to cause equilibrium swelling.
Device: α-400 made by JEOL
Measurement: The CPMG (Carr-Purcell Meiboom-Gillsequence) method was used. A spin echo signal is obtained by repeating the -τ-180 degree pulse-τ-unit in the pulse sequence n times. At this time, τ is set to 250 μs or less, and the 90-degree pulse is set to 30 μs or less. The main chain in the resin consists of CH2 and CH skeletons, and the relaxation times of the 1H nuclei are different, but for the sake of convenience, the combined signal intensity of both is used.
1H-NMR lateral relaxation time is a parameter related to the mobility of molecular chains. The shorter the lateral relaxation time (relaxes faster), the more the polymer chains constituting the resin particles are entangled or cross-linked. It means big. If this entanglement or cross-linking is too small, it will dissolve in water, but if it is too large, it will be difficult to absorb water and spread the molecular chain, resulting in a small amount of water absorption. In the present invention, the 1H-NMR transverse relaxation time is preferably 5 to 22 (milliseconds), more preferably 8 to 20 (milliseconds) or more, and most preferably 10 to 16 (milliseconds). .

(7)ゲルの変形反発圧力の測定
特許文献26を参考に以下のようにゲルの変形反発圧力を測定した。
装置:島津オートグラフAG−1
試料:乾燥した吸水性樹脂を355μm〜500μmの粒子径になるように分級した。そのうち0.10gを精秤し、底面に75μmの孔径のナイロンシートを貼り付けた内径20.5mm、高さ50mmの円筒容器の底に均一に入れた。50φのシャーレを用意し、0.90gの生理食塩水をいれ、吸水性樹脂の入った円筒容器を静置し、1時間吸収膨潤させた。
測定:1kNのロードセルを使用し、直径19.7mmの円柱軸をとりつけた。測定レンジは0.2kNと設定し、ロードセルに荷重がかからない高さにあわせ、そこから降下速度0.6mm/分という一定の速度で下がるように設定する。ロードセルに加わる圧力を経時的に記録した。ここで、変形反発圧力とは実体積になった時点における荷重(N)を表す。ゲルの実体積は、生理食塩水の比重1.010g/cmと吸水性樹脂の比重を利用して計算した。今回の吸水性樹脂の比重は、1.515g/cmとした。
変形反発圧力とは、ゲルの表面強度に関係するパラメータである。特定倍率に吸水して膨潤したゲルを容器にいれて荷重をかけていくと、容器内で隙間をあけて充填されていたゲルの隙間を埋めるようにゲルが移動、変形していく。変形反発圧力とは、ゲルが実体積になった時の弾性率を表し、ゲル粒子間の相互作用の大きさや表面の変形しやすさを意味する。変形反発圧力が大きいということは、ゲル粒子が変形しにくいことを表す。変形しにくいということは、粒子が吸水して膨潤するのに対し負の力が強いということになり、ひいては吸収容量を下げてしまうことになる。本発明においては、変形反発圧力が0.1〜5.5Nであることが好ましく、更に好ましくは0.1〜5N以下、最も好ましくは0.2〜4N/mm以下である。
(7) Measurement of deformation repulsion pressure of gel With reference to Patent Document 26, the deformation repulsion pressure of the gel was measured as follows.
Equipment: Shimadzu Autograph AG-1
Sample: The dried water-absorbent resin was classified so as to have a particle diameter of 355 μm to 500 μm. Of these, 0.10 g was precisely weighed and uniformly placed in the bottom of a cylindrical container having an inner diameter of 20.5 mm and a height of 50 mm, with a nylon sheet having a pore diameter of 75 μm attached to the bottom surface. A 50φ petri dish was prepared, 0.90 g of physiological saline was added, and the cylindrical container containing the water-absorbent resin was left to stand for absorption and swelling for 1 hour.
Measurement: A 1 kN load cell was used, and a cylindrical shaft having a diameter of 19.7 mm was attached. The measurement range is set to 0.2 kN, and is set so that the load cell is lowered at a constant speed of 0.6 mm / min according to the height at which no load is applied to the load cell. The pressure applied to the load cell was recorded over time. Here, the deformation repulsion pressure represents the load (N) at the time when the actual volume is reached. The actual volume of the gel was calculated using the specific gravity of physiological saline 1.010 g / cm 3 and the specific gravity of the water absorbent resin. The specific gravity of the water-absorbent resin this time was 1.515 g / cm 3 .
The deformation repulsion pressure is a parameter related to the surface strength of the gel. When a gel that has swollen after absorbing water at a specific magnification is placed in a container and a load is applied, the gel moves and deforms so as to fill the gap between the filled gel with a gap in the container. The deformation repulsion pressure represents the elastic modulus when the gel reaches an actual volume, and means the magnitude of interaction between gel particles and the ease of surface deformation. A large deformation repulsion pressure indicates that the gel particles are difficult to deform. The fact that it is difficult to deform means that the particles absorb water and swell, whereas the negative force is strong, and thus the absorption capacity is lowered. In the present invention, the deformation repulsion pressure is preferably 0.1 to 5.5 N, more preferably 0.1 to 5 N or less, and most preferably 0.2 to 4 N / mm 3 or less.

(8)可溶分の測定
可溶分の測定はコロイド滴定法により行った。吸水性樹脂0.5gを1000gの蒸留水中に分散し、1時間撹拌した後、濾紙で濾過した。次に得られたろ液50gを100mlビーカーにとり、該濾液に0.1N−水酸化ナトリウム水溶液1ml、N/200−メチルグリコールキトサン水溶液10ml、および0.1%トルイジンブルー水溶液4滴を加えた。ついで、上記ビーカーの溶液を、N/400ポリビニル硫酸カリウム水溶液を用いてコロイド滴定し、溶液の色が青色から赤紫色に変化した時点を滴定の終点として滴定量(ml)を求めた。また、濾液50gの代わりに蒸留水50gを用いて同様の操作を行い、ブランクとして滴定量(ml)を求めた。そしてこれら滴定量と吸水性樹脂を構成するモノマーの平均分子量とから数式3にしたがって水可溶分量(重量%)を算出した。

Figure 0004476822
(8) Measurement of soluble content The soluble content was measured by a colloid titration method. 0.5 g of water-absorbing resin was dispersed in 1000 g of distilled water, stirred for 1 hour, and then filtered through filter paper. Next, 50 g of the obtained filtrate was placed in a 100 ml beaker, and 1 ml of 0.1N sodium hydroxide aqueous solution, 10 ml of N / 200-methylglycol chitosan aqueous solution, and 4 drops of 0.1% toluidine blue aqueous solution were added to the filtrate. Next, the solution of the beaker was colloidally titrated with an aqueous N / 400 potassium potassium sulfate solution, and the titration (ml) was determined with the time when the color of the solution changed from blue to reddish purple as the end point of titration. Moreover, the same operation was performed using 50 g of distilled water instead of 50 g of the filtrate, and a titration amount (ml) was obtained as a blank. Then, the water-soluble amount (% by weight) was calculated according to Equation 3 from these titration amounts and the average molecular weight of the monomers constituting the water-absorbent resin.
Figure 0004476822

(9)実用加圧下吸収倍率
サンプル量を0.02gとする以外は加圧下吸収倍率の測定と同じ方法で測定を行った。この加圧下吸収倍率は、吸水性樹脂同士が直接密着することの少ない紙おむつなどの吸収性物品中の状態に近い状態においての、荷重下の吸水性能を表す。
(9) Absorption capacity under practical pressure Measurement was performed in the same manner as the measurement of absorption capacity under pressure except that the sample amount was 0.02 g. The absorption capacity under pressure represents the water absorption performance under load in a state close to the state in an absorbent article such as a paper diaper in which water-absorbing resins are not directly adhered to each other.

(10)その他の物性
本発明の吸水性樹脂は、架橋度のコントロールによって衛生材料の仕様にあわせて他にも様々な特性をもたせることが出来る。本発明においては架橋度のコントロールは、架橋剤の量や種類、加熱条件の変更によって、自由に簡便に行うことが出来る。架橋度を上げることによって、荷重下における吸収力が上がると共に、物性a群に分類されるような衛生材料用途として好ましい特性を出すことができる。本発明においては、通常これらの特性を出そうとすると犠牲にせざるを得ない、無加圧における吸収力や物性b群に分類されるような特性とのバランスをとることもできる。さらに、本発明においては、物性c群、物性d群であげているような特性を追加でもたせることができる。物性a群、物性b群、物性c群、物性d群として、以下のように分類される物性は、どれか一つでも満たしていれば好ましいといえる。物性a群、物性b群、物性c群、物性d群のうちどれか一つの物性群の測定項目全てを満たすことが更に好ましく、全て物性を高いレベルでバランスさせることが最も好ましいといえる。
(10) Other physical properties The water-absorbent resin of the present invention can have various other characteristics according to the specifications of the sanitary material by controlling the degree of crosslinking. In the present invention, the degree of crosslinking can be freely and simply controlled by changing the amount and type of crosslinking agent and heating conditions. By increasing the degree of cross-linking, it is possible to increase the absorbency under load, and to exhibit desirable characteristics for hygiene material applications that are classified into the physical properties a group. In the present invention, it is also possible to balance with the characteristics classified into the absorption force and physical properties b group under no pressure, which usually must be sacrificed when trying to exhibit these characteristics. Furthermore, in the present invention, it is possible to provide additional properties as shown in the physical property group c and the physical property group d. The physical properties a group, physical property b group, physical property c group, physical property d group can be said to be preferable if any one of the physical properties classified as follows is satisfied. It is more preferable to satisfy all the measurement items of any one physical property group among the physical property a group, the physical property b group, the physical property c group, and the physical property d group, and it is most preferable to balance all the physical properties at a high level.

物性a群
物性a群にあげられるような物性は、一般的に架橋度をあげることによって向上させることができる。本発明の吸水性樹脂においては、樹脂内部の架橋量と表面部分の架橋量を自在にコントロールすることができる。そのため、無加圧の吸収力を高いレベルで保ったまま、これらの物性群を向上させることができる。架橋度をあげることにより、これらの物性を更に向上させることも可能である。また、これらの物性は吸水性樹脂のブロッキングと密接な関係がある。ブロッキング防止は、架橋度の向上の他に、表面の疎水化や添加剤を加えることによっても達成することができる。本発明吸水性樹脂においては、加熱によって樹脂表面部分のカルボン酸塩濃度が低下するため、表面処理をしなくても表面の疎水化と同様の効果を発現することができるため、無加圧の吸収力を犠牲にすることなく、これらの物性を向上させることができる。
Physical Properties Group A Physical properties such as those listed in Physical Group a can generally be improved by increasing the degree of crosslinking. In the water absorbent resin of the present invention, the amount of crosslinking inside the resin and the amount of crosslinking on the surface portion can be freely controlled. Therefore, these physical property groups can be improved while maintaining the non-pressurized absorption capacity at a high level. These physical properties can be further improved by increasing the degree of crosslinking. Moreover, these physical properties are closely related to the blocking of the water-absorbent resin. In addition to improving the degree of crosslinking, blocking prevention can also be achieved by making the surface hydrophobic or adding additives. In the water-absorbent resin of the present invention, the carboxylate concentration of the resin surface portion is reduced by heating, and the same effect as the surface hydrophobization can be expressed without surface treatment. These physical properties can be improved without sacrificing absorbency.

1.拡散吸収倍率:測定は(特許文献28)に準じて行うことができる。拡散吸収倍率は、20分後15(g/g)以上、30分後20(g/g)以上、60分後30(g/g)以上を同時に満たすことが好ましい。さらに好ましくは20分後17(g/g)以上、30分後28(g/g)以上、60分後33(g/g)以上であり、最も好ましくは20分後20(g/g)以上、30分後30(g/g)以上、60分後35(g/g)以上である。 1. Diffusion absorption factor: Measurement can be performed according to (Patent Document 28). The diffusion absorption ratio preferably satisfies 15 (g / g) or more after 20 minutes, 20 (g / g) or more after 30 minutes, and 30 (g / g) or more after 60 minutes. More preferably, it is 17 (g / g) or more after 20 minutes, 28 (g / g) or more after 30 minutes, 33 (g / g) or more after 60 minutes, and most preferably 20 (g / g) after 20 minutes. As described above, 30 (g / g) or more after 30 minutes and 35 (g / g) or more after 60 minutes.

2.圧力下性能:測定は(特許文献29)に準じて行うことができる。圧力下性能は25(g/g)以上であることが好ましく、更に好ましくは29(g/g)以上、更に好ましくは33(g/g)以上、最も好ましくは35(g/g)以上である。 2. Performance under pressure: Measurement can be performed according to (Patent Document 29). The pressure performance is preferably 25 (g / g) or more, more preferably 29 (g / g) or more, more preferably 33 (g / g) or more, and most preferably 35 (g / g) or more. is there.

3.荷重下1分後透液時間:測定は(特許文献30)に準じて行うことができる。透液時間は好ましくは≦150秒/10mlであり、更に好ましくは100秒/10mlであり、更に好ましくは≦50秒/10ml、最も好ましくは≦40秒/10mlである。 3. Permeation time after 1 minute under load: Measurement can be performed according to (Patent Document 30). The liquid permeation time is preferably ≦ 150 seconds / 10 ml, more preferably 100 seconds / 10 ml, more preferably ≦ 50 seconds / 10 ml, most preferably ≦ 40 seconds / 10 ml.

4.透液時間:測定は(特許文献31)に準じて行うことができる。透液時間は好ましくは50秒以下であり、更に好ましくは40秒以下、最も好ましくは30秒以下である。 4). Liquid permeation time: Measurement can be performed according to (Patent Document 31). The liquid permeation time is preferably 50 seconds or shorter, more preferably 40 seconds or shorter, and most preferably 30 seconds or shorter.

5.高加圧下吸収倍率:測定は(特許文献32)に準じて行うことができる。高加圧下吸収倍率は、好ましくは23g/g以上であり、更に好ましくは25g/g以上、最も好ましくは27g/g以上である。 5. Absorption capacity under high pressure: Measurement can be performed according to (Patent Document 32). The absorption capacity under high pressure is preferably 23 g / g or more, more preferably 25 g / g or more, and most preferably 27 g / g or more.

6.耐圧吸水比:耐圧吸水比は、高加圧下吸収倍率と共に(特許文献32)に準じて計算することが出来る。耐圧吸水比は、0.7以上であることが好ましく、更に好ましくは0.75以上、最も好ましくは0.8以上である。 6). Pressure-resistant water absorption ratio: The pressure-resistant water absorption ratio can be calculated according to (Patent Document 32) together with the absorption ratio under high pressure. The pressure-resistant water absorption ratio is preferably 0.7 or more, more preferably 0.75 or more, and most preferably 0.8 or more.

7.加圧下5分吸収量:測定は(特許文献33)に準じて行うことができる。加圧下5分後吸収量は、好ましくは200g荷重において20g/g以上、300g荷重において16g/g以上であり、更に好ましくは200g荷重において24g/g、300g荷重において20g/g以上、最も好ましくは200g荷重において28g/g以上であり、300g荷重において24g/g以上である。 7). Absorption under pressure for 5 minutes: Measurement can be performed according to (Patent Document 33). The absorption after 5 minutes under pressure is preferably 20 g / g or more at 200 g load, 16 g / g or more at 300 g load, more preferably 24 g / g at 200 g load, 20 g / g or more at 300 g load, most preferably It is 28 g / g or more at a 200 g load and 24 g / g or more at a 300 g load.

8.吸収効率:測定は(特許文献34)に準じて行うことができる。吸収効率は好ましくは0.6以上であり、更に好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.8以上、最も好ましくは0.9以上である。上層の加圧下吸収倍率は、好ましくは、20g/g以上、更に好ましくは25g/g以上、最も好ましくは30g/g以上である。
8). Absorption efficiency: Measurement can be performed according to (Patent Document 34). The absorption efficiency is preferably 0.6 or more, more preferably 0.7 or more, further preferably 0.8 or more, and most preferably 0.9 or more. The absorption capacity under pressure of the upper layer is preferably 20 g / g or more, more preferably 25 g / g or more, and most preferably 30 g / g or more.

物性b群
物性b群の物性は、一般的にゲル容量が大きいほど向上させることができる。ゲル容量は架橋度、特に架橋点間分子量と密接な関係があり、架橋度を落とすことによってゲル容量をあげることができる。しかしながら、あまりにも架橋度を低下させすぎると、逆に荷重下における性能や物性a群の性能を極端に下げる結果となる。これらを同時に満たす方法として、例えばポリマーの主鎖骨格の分子量をあげ、架橋点を減らして架橋点間分子量をあげる方法がある。本発明においては、開始剤にヒドロパーオキシドを使用することで末端のOH基がポリマー中のカルボキシル基と反応することで、擬似的に高分子量化することができる上に、アンモニウム塩含有量が多いため自己架橋などの副反応もおこりにくいため、ゲル容量の大きな樹脂を製造することができる。このため、本発明の吸水性樹脂は高い物性b群の値を示す。架橋度を下げることによって更に高い物性b群の値を達成することができる。物性b群を向上させる他の手段としては、架橋点間距離の長い架橋剤を使用することもできる。
Physical property b property Physical property The physical property of the b group can generally be improved as the gel capacity increases. The gel capacity is closely related to the degree of crosslinking, particularly the molecular weight between crosslinking points, and the gel capacity can be increased by reducing the degree of crosslinking. However, if the degree of cross-linking is reduced too much, conversely, the performance under load and the performance of the physical properties a group are extremely lowered. As a method of satisfying these simultaneously, there is, for example, a method of increasing the molecular weight of the main chain skeleton of the polymer and reducing the crosslinking points to increase the molecular weight between the crosslinking points. In the present invention, by using hydroperoxide as an initiator, the terminal OH group reacts with the carboxyl group in the polymer, so that it can be made to have a high molecular weight in addition to the ammonium salt content. Since there are many side reactions, such as self-crosslinking, since it is many, resin with a large gel capacity can be manufactured. For this reason, the water-absorbent resin of the present invention exhibits a high physical property b group value. By lowering the degree of cross-linking, higher values of the physical property b group can be achieved. As another means for improving the physical property b group, a crosslinking agent having a long distance between crosslinking points can be used.

1.微分変曲点吸収量:測定は(特許文献35)に準じて行うことができる。限界吸収量を超えた時、ゲルのせん断圧力は急激に低下するため、微分変曲点吸収量とは、無加圧の吸収量と相関があると考えられる。微分変曲点吸収量は、好ましくは40g/g以上、更に好ましくは50g/g以上、更に好ましくは60g/g以上、最も好ましくは70g/g以上である。この時、ゲル摩擦指数は15〜30程度の値となる。 1. Differential inflection point absorption: Measurement can be performed according to (Patent Document 35). When the limit absorption amount is exceeded, the shear pressure of the gel rapidly decreases, so it is considered that the differential inflection point absorption amount is correlated with the non-pressurized absorption amount. The differential inflection point absorption is preferably 40 g / g or more, more preferably 50 g / g or more, still more preferably 60 g / g or more, and most preferably 70 g / g or more. At this time, the gel friction index is about 15 to 30.

2.保水量:測定は(特許文献36)に準じて行うことができる。保水量は無加圧の吸収倍率が高く、可溶分が多いほど高くなる傾向にあるといえる。保水量は好ましくは35g/g以上であり、好ましくは45g/g以上、最も好ましくは60g/g以上である。 2. Water retention amount: Measurement can be performed according to (Patent Document 36). It can be said that the water retention amount tends to increase as the non-pressurized absorption capacity increases and the soluble content increases. The water retention amount is preferably 35 g / g or more, preferably 45 g / g or more, and most preferably 60 g / g or more.

3.吸収倍率低下度:測定は(特許文献37)に準じて行うことができる。吸収倍率低下度は、3g/g以下であることが好ましく、更に好ましくは1g/g以下である。吸収速度によっては負の値になることもある。 3. Absorption capacity reduction degree: Measurement can be performed according to (Patent Document 37). The degree of absorption reduction is preferably 3 g / g or less, more preferably 1 g / g or less. Depending on the absorption rate, it may be negative.

4.高粘度液体吸収:測定は(特許文献38)に準じて行うことができる。高粘度液体吸収は、通常の無加圧の吸収量とほぼ同様の傾向を示す。好ましくは40g/g以上、更に好ましくは50g/g以上、最も好ましくは70g/g以上である。
4). High viscosity liquid absorption: Measurement can be performed according to (Patent Document 38). High-viscosity liquid absorption shows a tendency similar to that of a normal non-pressurized absorption amount. Preferably it is 40 g / g or more, More preferably, it is 50 g / g or more, Most preferably, it is 70 g / g or more.

物性c群
物性c群の物性は、一概に架橋度のみと相関することができない物性群であるが、本発明の吸水性樹脂においては好ましい性能を示すことができる。
Physical property c group Physical property The physical property of the c group is a physical property group that cannot be generally correlated only with the degree of cross-linking, but can exhibit favorable performance in the water-absorbent resin of the present invention.

1.通気抵抗:測定は(特許文献39)に準じて行うことができるが、生食に浸漬する時間を30分、荷重下放置時間を3分として測定する。通気抵抗は好ましくは20kPa・sec/m以下であり、更に好ましくは10kPa・sec/m以下であり、最も好ましくは5kPa・sec/m以下である。 1. Ventilation resistance: The measurement can be carried out according to (Patent Document 39), but the measurement is carried out by setting the time of immersion in raw food as 30 minutes and the time of standing under load as 3 minutes. The ventilation resistance is preferably 20 kPa · sec / m or less, more preferably 10 kPa · sec / m or less, and most preferably 5 kPa · sec / m or less.

2.戻り率:戻り率は以下のように測定することができる。吸水性樹脂0.16gを内径25mm、高さ30mmで底部に250メッシュのナイロン不織布を備えたアクリル樹脂製円筒に入れて測定装置とし、重量を測定する。測定装置ごと、0.9%生理食塩水60gを入れた内径120mmのシャーレに入れる。60分後に取り出してキムタオルの上に3秒間静置して水切りをし、荷重を取り除いた後の装置の重量を測定し、次式に従って吸水倍率Aを算出する。
吸収倍率A(g/g)=(最終重量(g)−吸水前の装置重量(g))/粒子重量(g)
90φのアドバンテックNo2の濾紙を50枚用意し、その上に測定装置ごとのせた後、278.33gの重量の重りをのせて1時間放置する。その後、重りごと重量を測定し、次式にしたがって吸水倍率Bを算出する。
吸収倍率B(g/g)=(1時間後重りごと測定した重量(g)−吸水前の装置重量(g)−278.33)/粒子重量(g)
戻り率=吸収倍率B/吸収倍率A×100
戻り率は40%以下であることが好ましく、さらに好ましくは25%以下であり、最も好ましくは15%以下である。戻り量が少ないと、荷重がかかっても液体を吐き出しにくいことを表すため、衛生材料においては少ないほど好ましいといえる。
2. Return rate: The return rate can be measured as follows. 0.16 g of a water-absorbing resin is placed in an acrylic resin cylinder having an inner diameter of 25 mm, a height of 30 mm, and a nylon nonwoven fabric having a 250 mesh mesh at the bottom, and the weight is measured. Each measuring apparatus is placed in a petri dish with an inner diameter of 120 mm containing 60 g of 0.9% physiological saline. After 60 minutes, it was taken out and left on a Kim towel for 3 seconds to drain water, the weight of the device after removing the load was measured, and the water absorption ratio A was calculated according to the following formula.
Absorption capacity A (g / g) = (final weight (g) −device weight before water absorption (g)) / particle weight (g)
Prepare 50 pieces of 90φ Advantech No. 2 filter paper, place each measuring device on top of it, put a weight of 278.33 g and leave it for 1 hour. Thereafter, the weight of each weight is measured, and the water absorption magnification B is calculated according to the following formula.
Absorption capacity B (g / g) = (weight measured with weight after 1 hour (g) −device weight before water absorption (g) −278.33) / particle weight (g)
Return rate = absorption magnification B / absorption magnification A × 100
The return rate is preferably 40% or less, more preferably 25% or less, and most preferably 15% or less. When the return amount is small, it indicates that it is difficult to discharge the liquid even when a load is applied.

3.横緩和時間T2と無加圧吸収量の比:横緩和時間T2の測定、無加圧吸収量は前述の方法で行う。横緩和時間が小さいほど分子運動が束縛されていることを表す。分子運動が束縛されている方が、ゲルとしては安定性に優れるといえる。しかしながら、吸水倍率は束縛が小さいほど上がりやすい。つまりゲルの安定性と吸水倍率は、一般的に相反する性質ということができる。そこで、この特徴を表す指標として、無加圧吸収倍率とT2の比を取ることができる。無加圧吸収倍率/T2の値は、好ましくは3.2〜9.3であり、更に好ましくは4.2〜8.7であり、最も好ましくは4.4〜5.5である。この範囲に入っていると、ゲルの安定性と吸水倍率のバランスが取れているということができる。
3. Ratio of transverse relaxation time T2 and non-pressurized absorption amount: Measurement of transverse relaxation time T2 and non-pressurized absorption amount are performed by the method described above. The smaller the lateral relaxation time, the more restricted the molecular motion. It can be said that the direction in which molecular motion is constrained is excellent in stability as a gel. However, the water absorption magnification is more likely to increase as the restraint is smaller. That is, it can be said that the stability of the gel and the water absorption are generally contradictory properties. Thus, as an index representing this feature, the ratio between the pressureless absorption ratio and T2 can be taken. The pressureless absorption capacity / T2 is preferably 3.2 to 9.3, more preferably 4.2 to 8.7, and most preferably 4.4 to 5.5. If it falls within this range, it can be said that the stability of the gel and the water absorption ratio are balanced.

物性d群
物性d群も架橋度のみと相関することができない物性である。
Physical property group d Physical property property group d is also a physical property that cannot be correlated only with the degree of crosslinking.

1.粘度測定:測定は(特許文献40)に準じて行うことができる。粘度は20000mPa・s以上であることが好ましく、25000mPa・s以上であれば更に好ましいといえる。 1. Viscosity measurement: Measurement can be performed according to (Patent Document 40). The viscosity is preferably 20000 mPa · s or more, and more preferably 25000 mPa · s or more.

2.静的劣化、動的劣化:測定は(特許文献41)に準じて行うことができる。性的劣化(1)は15以上であれば好ましく、17以上であれば更に好ましいといえる。性的劣化(4)は、5以上であれば好ましく、更に好ましくは8以上である。動的劣化は13以上であれば好ましく、更に好ましくは16以上である。 2. Static deterioration, dynamic deterioration: Measurement can be performed according to (Patent Document 41). Sexual deterioration (1) is preferably 15 or more, and more preferably 17 or more. Sexual deterioration (4) is preferably 5 or more, more preferably 8 or more. The dynamic deterioration is preferably 13 or more, more preferably 16 or more.

3.着色度:測定は(特許文献42)に準じて行うことができる。着色度は50以下であれば好ましい。 3. Coloration degree: Measurement can be performed according to (Patent Document 42). The degree of coloring is preferably 50 or less.

4.L値、a値、b値:測定は(特許文献43)に準じて行うことができる。L値は100以下、a値は3.5以下、b値は13.5以下であれば好ましい。 4). L value, a value, b value: Measurement can be performed according to (Patent Document 43). The L value is preferably 100 or less, the a value is 3.5 or less, and the b value is 13.5 or less.

5.ボルテックス法吸水速度:測定は(特許文献44)に準じて行うことができる。ボルテックス法吸水速度は、粒子径、表面積、ゲル強度などの影響を受ける。粒子径が小さく、表面積が大きいほどボルテックス法吸水速度は早くなるが、ゲル強度が強いとボルテックス法吸水速度は遅くなってしまう。ボルテックス法の吸水速度は110秒以下であれば好ましく、50秒以下であれば更に好ましい。 5. Vortex method water absorption rate: Measurement can be performed according to (Patent Document 44). Vortex method water absorption speed is affected by particle diameter, surface area, gel strength and the like. The smaller the particle size and the larger the surface area, the faster the vortex method water absorption rate, but the stronger the gel strength, the slower the vortex method water absorption rate. The water absorption rate of the vortex method is preferably 110 seconds or less, and more preferably 50 seconds or less.

6.ゲル層通液速度:測定は(特許文献45)に準じて行うことができる。ゲル層透液速度はゲルの強度、吸収力、表面構造などと相関がある。表面凹凸が多いほど短くなる傾向にある。ゲル層通液速度は130秒以下であれば好ましい。 6). Gel layer flow rate: The measurement can be performed according to (Patent Document 45). Gel layer permeation rate correlates with gel strength, absorption, surface structure, and the like. The more surface irregularities, the shorter the tendency. The gel layer flow rate is preferably 130 seconds or less.

7.吸収膨潤圧力:測定は(特許文献46)に準じて行うことができる。吸収膨潤圧力は、10秒後に2000Pa、300秒後に30000Pa以上であれば好ましい。

特開平6−56931 特開平6−56931 特公平7−49449 特開2001−106728 特開2003−88552 特許2918808 特許3330959 特開2003−176421 特開2003−135524 特開11−60975 特開2003−192732 特開10−265582 特開2003−335970 特開2003−102732 特開8−188602 特開2002−315783 特開2002―45395 特開2003−88554 特開2000−463 特開11−322846 特開11−71529 特開2003−135524 特開2001―89527 特開2003−88553
7). Absorption swelling pressure: Measurement can be performed according to (Patent Document 46). The absorption swelling pressure is preferably 2000 Pa after 10 seconds and 30000 Pa or more after 300 seconds.

JP-A-6-56931 JP-A-6-56931 JP 7-49449 JP 2001-106728 A JP 2003-88552 A Patent 2918808 Patent 3330959 JP 2003-176421 A JP 2003-135524 A JP 11-60975 JP 2003-192732 A JP 10-265582 A JP2003-335970 JP 2003-102732 A JP-A 8-188602 JP2002-315783 JP 2002-45395 A JP 2003-88554 A JP 2000-463 A JP 11-322846 JP 11-71529 A JP 2003-135524 A JP 2001-89527 A JP 2003-88553 A

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、これに限定されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, it is not limited to this.

製造例1
アクリルニトリルの加水分解によるアクリル酸アンモニウムの調製
アクリルニトリルの加水分解は特願2003−101199の実施例1の方法に従い、生体触媒を調製し、実施例4の方法に従って加水分解を行った。
Production Example 1
Preparation of ammonium acrylate by hydrolysis of acrylonitrile Hydrolysis of acrylonitrile was carried out by preparing a biocatalyst according to the method of Example 1 of Japanese Patent Application No. 2003-101199 and performing hydrolysis according to the method of Example 4.

生体触媒の調製
ニトリラーゼ活性を有するアシネトバクター エスピー AK226(FERM BP−2451)を塩化ナトリウム0.1%、リン酸2水素カリウム0.1%、硫酸マグネシウム7水和物0.05%、硫酸鉄7水和物0.005%、硫酸マンガン5水和物0.005%、硫酸アンモニウム0.1%、硝酸カリウム0.1%(いずれも重量%)を含む水溶液をpH=7に調製した培地で、栄養源としてアセトニトリル0.5重量%を添加し、30℃で好気的に培養した。これを30mMリン酸バッファー(pH=7.0)にて洗浄し菌体懸濁液(乾燥菌体15重量%)を得た。
Preparation of biocatalyst Acinetobacter sp. AK226 (FERM BP-2451) having nitrilase activity 0.1% sodium chloride, 0.1% potassium dihydrogen phosphate, 0.05% magnesium sulfate heptahydrate, 7 water iron sulfate A medium prepared by adjusting pH = 7 to an aqueous solution containing 0.005% Japanese, 0.005% manganese sulfate pentahydrate, 0.1% ammonium sulfate, and 0.1% potassium nitrate (both by weight). As a medium, 0.5% by weight of acetonitrile was added and cultured aerobically at 30 ° C. This was washed with a 30 mM phosphate buffer (pH = 7.0) to obtain a cell suspension (dry cell 15% by weight).

生体触媒による加水分解
内容積500mlの三角フラスコに蒸留水400gを入れ、これに前述の生体触媒0.2g(乾燥菌体0.03gに相当)を懸濁させ、ゴム栓で封をした後、恒温水槽に浸けて内温を20℃に保ち、スターラーで攪拌した。
アクリロニトリルを間欠的に1重量%分フィード(アクリロニトリル濃度は2重量%以下で管理)し、アクリル酸アンモニウムの蓄積反応を行ったところ40重量%まで蓄積できた。この液を15000rpmで30分遠心分離を行い上澄みのみを回収した。また、同一条件で反応液を5L作製し、UF膜(旭化成ペンシル型モジュールSIP−0013)による精製操作を行ったところ、目詰まり等の現象は見られず、全液を処理することができ、高純度40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を得た。なお、単量体中にβ−ヒドロキシプロピオン酸(塩)、及びβ−アクリロイルオキシプロピオン酸(塩)は検出されなかった(検出限界:0.1ppm)。また、金属分析を行ったところ、鉄0.2ppm、マンガン0.17ppm、マグネシウム0.84ppm含まれていた。これらの金属成分は、微生物の培養時から生体触媒を介して持ち込まれたものと考えられ、重合の際に還元剤として作用する。
Hydrolysis with biocatalyst 400 g of distilled water was put into an Erlenmeyer flask having an internal volume of 500 ml, and the above biocatalyst 0.2 g (corresponding to 0.03 g of dry cells) was suspended therein, and sealed with a rubber stopper. The inner temperature was kept at 20 ° C. by immersion in a constant temperature water bath, and the mixture was stirred with a stirrer.
Acrylonitrile was intermittently fed in an amount of 1% by weight (the acrylonitrile concentration was controlled at 2% by weight or less), and an accumulation reaction of ammonium acrylate was carried out. As a result, it was possible to accumulate up to 40% by weight. This liquid was centrifuged at 15000 rpm for 30 minutes to recover only the supernatant. In addition, when 5 L of the reaction solution was prepared under the same conditions and purified using a UF membrane (Asahi Kasei Pencil type module SIP-0013), no clogging or other phenomena were observed, and the entire solution could be processed. A highly pure 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution was obtained. In addition, β-hydroxypropionic acid (salt) and β-acryloyloxypropionic acid (salt) were not detected in the monomer (detection limit: 0.1 ppm). Moreover, when metal analysis was performed, iron 0.2ppm, manganese 0.17ppm, and magnesium 0.84ppm were contained. These metal components are considered to have been introduced through the biocatalyst from the time of culturing the microorganism, and act as a reducing agent during the polymerization.

製造例2
アクリル酸の中和によるアクリル酸アンモニウムの調製
アクリル酸は和光純薬製、試薬特級品を蒸留精製して使用した。試薬アクリル酸100gを水91.02gに溶解した。この水溶液を氷浴にて冷却し、液温30℃以下に保ちながら、25重量%のアンモニア水溶液117.94gを攪拌しながら徐々に加え40重量%のアクリル酸アンモニウム水溶液を得た。
Production Example 2
Preparation of Ammonium Acrylate by Neutralization of Acrylic Acid Acrylic acid was manufactured by distilling and purifying a reagent-grade product manufactured by Wako Pure Chemical. 100 g of reagent acrylic acid was dissolved in 91.02 g of water. This aqueous solution was cooled in an ice bath, and while maintaining the liquid temperature at 30 ° C. or lower, 117.94 g of a 25 wt% aqueous ammonia solution was gradually added with stirring to obtain a 40 wt% aqueous ammonium acrylate solution.

実施例1
300mlセパラブルフラスコに製造例1の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0187g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.43g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液0.0917gと和光純薬製、ロンガリット(ナトリウム・ホルムアルデヒド・スルホキシレートの商品名)0.0415gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始5分で100℃まで上昇する。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で30分間、170℃で加熱する。以上の様にして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(1)とする。
Example 1
To a 300 ml separable flask, 90 g of 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 1 and 0.0187 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deaerated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, 0.43 g of 42 wt% glycerin aqueous solution was added with a syringe, and after stirring well, 0.0917 g of 30 wt% aqueous hydrogen peroxide solution dissolved in 1 g of water each and Rongarit (sodium, formaldehyde, sulfo Polymerization is started by adding 0.0415 g of xylate trade name). The internal temperature starts from 30 ° C and rises to 100 ° C in 5 minutes from the start of the reaction. Then, it heats in a water bath for 3 hours so that internal temperature may be maintained at 70 degreeC. Thereafter, the gel is taken out from the Separa flask and roughly crushed, and then dried at 100 ° C. for 4 hours using an inert oven. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated at 170 ° C. in an inert oven for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin obtained as described above is designated as a water absorbent resin (1).

実施例2
2Lのフラスコに硫酸鉄7水和物0.0273g、硫酸マンガン5水和物0.0750、硫酸マグネシウム7水和物7.209gを量り取り、蒸留水を加えて1000gとした。これを蒸留水にて1000倍に希釈した。300mlセパラブルフラスコにこの金属溶液1.0gと製造例2の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0374g添加する。単量体中にはマグネシウム7.8ppm、鉄(II)0.06ppm、マンガン(II)0.19ppm存在しており、これらは重合時に還元剤として作用する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.86g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液 0.0917gとロンガリット 0.0415gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始4分で100℃まで上昇する。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で15分間、180℃で加熱する。以上の様にして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(2)とする。なお、平均粒子系は450μmであった。この吸水性樹脂の物性を表3に示す。
Example 2
0.0273 g of iron sulfate heptahydrate, 0.0750 g of manganese sulfate pentahydrate, and 7.209 g of magnesium sulfate heptahydrate were weighed into a 2 L flask, and distilled water was added to make 1000 g. This was diluted 1000 times with distilled water. To a 300 ml separable flask, 1.0 g of this metal solution, 90 g of 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 2 and 0.0374 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. In the monomer, 7.8 ppm of magnesium, 0.06 ppm of iron (II), and 0.19 ppm of manganese (II) are present, and these act as a reducing agent during polymerization. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deaerated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, 0.86 g of a 42 wt% glycerin aqueous solution was added with a syringe, and after stirring well, 0.0917 g of a 30 wt% aqueous hydrogen peroxide solution dissolved in 1 g of water and 0.0415 g of Rongalite were added to initiate polymerization. The internal temperature starts from 30 ° C and rises to 100 ° C in 4 minutes from the start of the reaction. Then, it heats in a water bath for 3 hours so that internal temperature may be maintained at 70 degreeC. Thereafter, the gel is taken out from the Separa flask and roughly crushed, and then dried at 100 ° C. for 4 hours using an inert oven. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated at 180 ° C. for 15 minutes in an inert oven under a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin obtained as described above is designated as a water absorbent resin (2). The average particle size was 450 μm. Table 3 shows the physical properties of this water-absorbent resin.

実施例3
300mlセパラブルフラスコに製造例1の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0561g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.86g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液 0.0917gとロンガリット 0.0415gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始4分で103℃まで上昇する。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で20分間、170℃で加熱する。以上の様にして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(3)とする。
Example 3
To a 300 ml separable flask, 90 g of 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 1 and 0.0561 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deaerated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, 0.86 g of a 42 wt% glycerin aqueous solution was added with a syringe, and after stirring well, 0.0917 g of a 30 wt% aqueous hydrogen peroxide solution dissolved in 1 g of water and 0.0415 g of Rongalite were added to initiate polymerization. The internal temperature starts from 30 ° C and rises to 103 ° C in 4 minutes from the start of the reaction. Then, it heats in a water bath for 3 hours so that internal temperature may be maintained at 70 degreeC. Thereafter, the gel is taken out from the Separa flask and roughly crushed, and then dried at 100 ° C. for 4 hours using an inert oven. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated in an inert oven at 170 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin obtained as described above is designated as a water absorbent resin (3).

実施例4
300mlセパラブルフラスコに製造例1の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0187g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.86g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液 0.0917gとロンガリット 0.0415gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始6分で101℃まで上昇する。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で30分間、170℃で加熱する。以上の様にして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(4)とする。
Example 4
To a 300 ml separable flask, 90 g of 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 1 and 0.0187 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deaerated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, 0.86 g of a 42 wt% glycerin aqueous solution was added with a syringe, and after stirring well, 0.0917 g of a 30 wt% aqueous hydrogen peroxide solution dissolved in 1 g of water and 0.0415 g of Rongalite were added to initiate polymerization. The internal temperature starts from 30 ° C and rises to 101 ° C in 6 minutes from the start of the reaction. Then, it heats in a water bath for 3 hours so that internal temperature may be maintained at 70 degreeC. Thereafter, the gel is taken out from the Separa flask and roughly crushed, and then dried at 100 ° C. for 4 hours using an inert oven. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated at 170 ° C. in an inert oven for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin obtained as described above is designated as a water absorbent resin (4).

実施例5
300mlフラスコに蒸留精製したアクリル酸115.81g、水193.40g、30重量%のNaOH水溶液を16.03g、25重量%アンモニア水109.38gを氷冷しながら、液温が30℃を越えないようにゆっくり添加した。
300mlセパラブルフラスコに上記単量体水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0378g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.86g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液 0.0953gとロンガリット 0.0419gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始5分後に105℃まで上昇した。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にて4時間、窒素雰囲気のイナートオーブンを用いて乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で30分間、170℃で加熱する。このようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(5)とする。
Example 5
While cooling 115.81 g of acrylic acid distilled and purified in a 300 ml flask, 193.40 g of water, 16.03 g of 30 wt% NaOH aqueous solution and 109.38 g of 25 wt% aqueous ammonia, the liquid temperature does not exceed 30 ° C. Slowly added.
90 g of the monomer aqueous solution and 0.0378 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added to a 300 ml separable flask. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deaerated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, 0.86 g of 42 wt% glycerin aqueous solution was added with a syringe, and after stirring well, 0.0953 g of 30 wt% aqueous hydrogen peroxide dissolved in 1 g of water and 0.0419 g of Rongalite were added to initiate polymerization. The internal temperature started from 30 ° C and increased to 105 ° C 5 minutes after the start of the reaction. Then, it heats in a water bath for 3 hours so that internal temperature may be maintained at 70 degreeC. Thereafter, the gel is taken out from the Separa flask and roughly crushed and then dried at 100 ° C. for 4 hours using an inert oven in a nitrogen atmosphere. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated at 170 ° C. in an inert oven for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (5).

実施例6
製造例1の生体触媒により得られたアクリル酸アンモニウム40重量%水溶液90gに、架橋剤としてN,N’−メチレンビスアクリルアミド0.0187gを加え溶解した。この溶液を300mlセパラブルフラスコに移し、攪拌しながら30℃で30分間窒素パージを行った。ここにエリスリトール0.263gを加え、さらにロンガリット0.0414gを加え、続いて30重量%の過酸化水素水溶液0.092gを加え重合を開始した。開始から1分後から温度が上昇し、最高温度は102℃まで達した。1時間重合を行った後、含水ゲルを5mm角程度に解砕し、窒素雰囲気過のイナートオーブン中で100℃で2時間乾燥した。乾燥ポリマーをホモジナイザーで粉砕後、イナートオーブン中100℃でさらに2時間乾燥した。乾燥後のポリマーを106〜850μmに分級した。その後170℃で30分間加熱を行った。以上のようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(6)とする。
Example 6
0.0187 g of N, N′-methylenebisacrylamide was added as a crosslinking agent to 90 g of a 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution obtained by the biocatalyst of Production Example 1 and dissolved. This solution was transferred to a 300 ml separable flask and purged with nitrogen at 30 ° C. for 30 minutes while stirring. 0.263 g of erythritol was added thereto, 0.0414 g of Rongalite was further added, and 0.092 g of a 30% by weight aqueous hydrogen peroxide solution was subsequently added to initiate polymerization. The temperature rose from 1 minute after the start, and the maximum temperature reached 102 ° C. After polymerization for 1 hour, the hydrogel was crushed to about 5 mm square and dried at 100 ° C. for 2 hours in an inert oven with a nitrogen atmosphere. The dried polymer was pulverized with a homogenizer, and further dried at 100 ° C. in an inert oven for 2 hours. The polymer after drying was classified to 106 to 850 μm. Thereafter, heating was performed at 170 ° C. for 30 minutes. The water absorbent resin obtained as described above is designated as a water absorbent resin (6).

実施例7
300mlフラスコに試薬アクリル酸(和光純薬製、試薬特級品)97.66g、水126.55g、25重量%アンモニア水81.35gを氷冷しながら、液温が30℃を越えないようにゆっくり添加した。さらに活性炭7.8gを加え遮光下1時間攪拌し、活性炭を濾別除去したものを90%中和アクリル酸アンモニウム水溶液とした。
300mlセパラブルフラスコに90%中和アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N‘−メチレンビスアクリルアミドを0.0198g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.86g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液 0.0953gとロンガリット 0.0419gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始5分後に102℃まで上昇した。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にて4時間、窒素雰囲気のイナートオーブンを用いて乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で30分間、170℃で加熱する。このようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(7)とする。
Example 7
In a 300 ml flask, 97.66 g of reagent acrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical, special grade reagent), 126.55 g of water, and 81.35 g of 25 wt% aqueous ammonia are slowly cooled so that the liquid temperature does not exceed 30 ° C. Added. Further, 7.8 g of activated carbon was added, stirred for 1 hour under light shielding, and the activated carbon was removed by filtration to obtain a 90% neutralized ammonium acrylate aqueous solution.
To a 300 ml separable flask, 90 g of 90% neutralized ammonium acrylate aqueous solution and 0.0198 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deaerated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, 0.86 g of 42 wt% glycerin aqueous solution was added with a syringe, and after stirring well, 0.0953 g of 30 wt% aqueous hydrogen peroxide dissolved in 1 g of water and 0.0419 g of Rongalite were added to initiate polymerization. The internal temperature started from 30 ° C. and increased to 102 ° C. 5 minutes after the start of the reaction. Then, it heats in a water bath for 3 hours so that internal temperature may be maintained at 70 degreeC. Thereafter, the gel is taken out from the Separa flask and roughly crushed and then dried at 100 ° C. for 4 hours using an inert oven in a nitrogen atmosphere. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated at 170 ° C. in an inert oven for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (7).

実施例8
加熱条件を180℃で15分とする以外は実施例1と同様に製造した樹脂を吸水性樹脂(8)とする。
Example 8
A resin produced in the same manner as in Example 1 except that the heating condition is set at 180 ° C. for 15 minutes is referred to as a water absorbent resin (8).

実施例9
加熱条件を190℃で5分とする以外は実施例1と同様に製造した樹脂を吸水性樹脂(9)とする。
Example 9
A resin produced in the same manner as in Example 1 except that the heating condition is 190 ° C. for 5 minutes is referred to as a water absorbent resin (9).

実施例10
300mlセパラブルフラスコに製造例1の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0187g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.43g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液 0.0917gと重亜硫酸ソーダ 0.0280gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始7分で106℃まで上昇する。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で10分間、180℃で加熱する。以上の様にして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(10)とする。
Example 10
To a 300 ml separable flask, 90 g of 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 1 and 0.0187 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deaerated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, 0.43 g of 42 wt% glycerin aqueous solution was added with a syringe, and after stirring well, 0.0917 g of 30 wt% aqueous hydrogen peroxide solution dissolved in 1 g of water and 0.0280 g of sodium bisulfite were added to initiate polymerization. To do. The internal temperature starts from 30 ° C. and rises to 106 ° C. 7 minutes after the start of the reaction. Then, it heats in a water bath for 3 hours so that internal temperature may be maintained at 70 degreeC. Thereafter, the gel is taken out from the Separa flask and roughly crushed, and then dried at 100 ° C. for 4 hours using an inert oven. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated at 180 ° C. for 10 minutes in an inert oven in a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin obtained as described above is designated as a water absorbent resin (10).

実施例11
吸水性樹脂(1)75重量部と木材粉砕パルプ25重量部とをミキサーを用いて乾式混合した。外径70ミリ、内径59.5ミリ、底部に250メッシュのナイロン不織布を備えたアクリル製円筒容器の中に、得られた混合物を1.5g入れる。200gの0.9%生理食塩水を入れた120mmのシャーレに、アクリル製円筒容器ごと入れて60分間吸水させる。吸水後、アクリル製円筒容器をキムタオルの上に1分間静置する。その後、容器を往復振套機にセットし40rpmで10分間振套して、吸水性樹脂の含水ゲルとパルプの形状変化を目視で観察したところ、ゲルとパルプの形状、位置変化はほとんどなかった。
Example 11
75 parts by weight of the water absorbent resin (1) and 25 parts by weight of pulverized wood pulp were dry-mixed using a mixer. Into an acrylic cylindrical container having an outer diameter of 70 mm, an inner diameter of 59.5 mm, and a 250 mesh nylon nonwoven fabric at the bottom, 1.5 g of the obtained mixture is put. The whole acrylic cylindrical container is put into a 120 mm petri dish containing 200 g of 0.9% physiological saline and allowed to absorb water for 60 minutes. After water absorption, the acrylic cylindrical container is allowed to stand on a Kim towel for 1 minute. Thereafter, the container was set on a reciprocating shaker, shaken at 40 rpm for 10 minutes, and when the water-containing resin hydrous gel and pulp were changed in shape by visual observation, the shape and position of the gel and pulp were hardly changed. .

比較例1
試薬アクリル酸100gを水91.02gに溶解した。この水溶液を氷浴にて冷却し、液温30℃以下に保ちながら、25重量%のアンモニア水溶液117.94gを攪拌しながら徐々に加え40重量%のアクリル酸アンモニウム水溶液を得た。なお、単量体中のβ−ヒドロキシプロピオン酸(塩)の量は50ppm、β−アクリロイルオキシプロピオン酸(塩)の量は540ppmであった。300mlセパラブルフラスコにこの40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0187g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.43g添加、よく攪拌した後、それぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液 0.0917gとロンガリット 0.0415gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始7分で100℃まで上昇する。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で15分間、180℃で加熱する。以上の様にして得られた吸水性樹脂を比較吸水性樹脂(1)とする。
Comparative Example 1
100 g of reagent acrylic acid was dissolved in 91.02 g of water. This aqueous solution was cooled in an ice bath, and while maintaining the liquid temperature at 30 ° C. or lower, 117.94 g of a 25 wt% aqueous ammonia solution was gradually added with stirring to obtain a 40 wt% aqueous ammonium acrylate solution. The amount of β-hydroxypropionic acid (salt) in the monomer was 50 ppm, and the amount of β-acryloyloxypropionic acid (salt) was 540 ppm. 90 g of this 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution and 0.0187 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added to a 300 ml separable flask. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deaerated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, after adding 0.43 g of 42 wt% glycerin aqueous solution with a syringe and stirring well, 0.0917 g of 30 wt% aqueous hydrogen peroxide solution and 0.0415 g of Rongalite each dissolved in 1 g of water are added to initiate polymerization. . The internal temperature starts from 30 ° C and rises to 100 ° C in 7 minutes from the start of the reaction. Then, it heats in a water bath for 3 hours so that internal temperature may be maintained at 70 degreeC. Thereafter, the gel is taken out from the Separa flask and roughly crushed, and then dried at 100 ° C. for 4 hours using an inert oven. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated at 180 ° C. for 15 minutes in an inert oven under a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin obtained as described above is referred to as a comparative water absorbent resin (1).

比較例2
300mlセパラブルフラスコに製造例2の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0374g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱気し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて0.86g添加、よく攪拌した後にそれぞれ1gの水に溶かした30重量%過酸化水素水溶液 0.0917gとロンガリット 0.0415gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始6分で100℃まで上昇する。その後、内部温度が70℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。その後、セパラフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で15分間、180℃で加熱する。以上の様にして得られた吸水性樹脂を比較吸水性樹脂(2)とする。
Comparative Example 2
To a 300 ml separable flask, 90 g of 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 2 and 0.0374 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deaerated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, 0.86 g of a 42 wt% glycerin aqueous solution was added with a syringe, and after stirring well, 0.0917 g of a 30 wt% aqueous hydrogen peroxide solution dissolved in 1 g of water and 0.0415 g of Rongalite were added to initiate polymerization. The internal temperature starts from 30 ° C and rises to 100 ° C in 6 minutes from the start of the reaction. Then, it heats in a water bath for 3 hours so that internal temperature may be maintained at 70 degreeC. Thereafter, the gel is taken out from the Separa flask and roughly crushed, and then dried at 100 ° C. for 4 hours using an inert oven. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated at 180 ° C. for 15 minutes in an inert oven under a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin thus obtained is referred to as comparative water absorbent resin (2).

比較例3
300mlセパラブルフラスコに製造例1の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0374g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱酸素し、反応系中を窒素置換した。次に42重量%エチレングリコール水溶液を0.86gシリンジにて添加、よく攪拌した後、それぞれ1gの水に溶かした過硫酸アンモニウム 0.0615gとL−アスコルビン酸 0.0007gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始から5分で70℃まで上昇する。最高到達温度記してから5分後に内部温度が75℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。所定時間経過後、セパラブルフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で30分間、170℃で加熱する。以上のようにして得られた吸水性樹脂を比較吸水性樹脂(3)とする。
Comparative Example 3
To a 300 ml separable flask, 90 g of 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 1 and 0.0374 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deoxygenated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, after adding 42 wt% ethylene glycol aqueous solution with a 0.86 g syringe and stirring well, 0.0615 g of ammonium persulfate dissolved in 1 g of water and 0.0007 g of L-ascorbic acid are added to initiate polymerization. The internal temperature starts from 30 ° C and increases to 70 ° C in 5 minutes from the start of the reaction. Heat in a water bath for 3 hours so that the internal temperature is maintained at 75 ° C. 5 minutes after recording the maximum temperature. After a predetermined time has elapsed, the gel is taken out from the separable flask and roughly crushed, and then dried at 100 ° C. using an inert oven for 4 hours. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This is heated at 170 ° C. in an inert oven for 30 minutes under a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin obtained as described above is referred to as a comparative water absorbent resin (3).

比較例4
重合前にグリセリン水溶液を加えないこと以外は、実施例1と同様に重合、乾燥、粉砕を行い、篩い分けにて106〜850μmを回収した。この粒子100重量部に対し、グリセリン1重量部、水3重量部、イソプロピルアルコール30重量部からなる水性液を添加混合し、得られた混合物を170℃30分で加熱する。以上のようにして得られた吸水性樹脂を比較吸水性樹脂(4)とする。
Comparative Example 4
Except not adding glycerol aqueous solution before superposition | polymerization, superposition | polymerization, drying, and grinding | pulverization were performed like Example 1, and 106-850 micrometers was collect | recovered by sieving. An aqueous liquid composed of 1 part by weight of glycerin, 3 parts by weight of water and 30 parts by weight of isopropyl alcohol is added to and mixed with 100 parts by weight of the particles, and the resulting mixture is heated at 170 ° C. for 30 minutes. The water absorbent resin thus obtained is referred to as comparative water absorbent resin (4).

比較例5
300mlフラスコに試薬アクリル酸(和光純薬製、試薬特級品)81.73g、水185.71g、水酸化ナトリウム31.78gを氷冷しながら、液温が30℃を越えないようにゆっくり添加した。なお、単量体中のβ−ヒドロキシプロピオン酸(塩)の量は60ppm、β−アクリロイルオキシプロピオン酸(塩)の量は550ppmであった。300mlセパラブルフラスコにこの単量体溶液を90g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0561g添加する。フラスコは30℃に液温が保たれるようにウォーターバスに浴す。水溶液を窒素ガスでバブリングすることにより脱酸素し、反応系中を窒素置換した。それぞれ1gの水に溶かした30重量% 0.0826gとロンガリット 0.0518gを添加し重合を開始する。内部温度は30℃から開始して反応開始から10分で70℃まで上昇する。最高到達温度記してから5分後に内部温度が75℃に保たれるように水浴にて3時間加熱する。所定時間経過後、セパラブルフラスコよりゲルを取り出し粗解砕を行ってから100℃にてイナートオーブンを用いて4時間乾燥させる。乾燥終了後、ホモジナイザーにて粉砕し、篩い分けにて100〜850μmを回収する。この粒子100重量部に対し、グリセリン1重量部、水3重量部、イソプロピルアルコール30重量部からなる水性液を添加混合し、得られた混合物を170℃30分で加熱する。以上のようにして得られた吸水性樹脂を比較吸水性樹脂(5)とする。
Comparative Example 5
To a 300 ml flask, 81.73 g of reagent acrylic acid (manufactured by Wako Pure Chemical, special grade reagent), 185.71 g of water, and 31.78 g of sodium hydroxide were slowly added while cooling with ice so that the liquid temperature did not exceed 30 ° C. . The amount of β-hydroxypropionic acid (salt) in the monomer was 60 ppm, and the amount of β-acryloyloxypropionic acid (salt) was 550 ppm. 90 g of this monomer solution and 0.0561 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added to a 300 ml separable flask. The flask is bathed in a water bath so that the liquid temperature is maintained at 30 ° C. The aqueous solution was deoxygenated by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Polymerization is initiated by adding 0.0826 g of 30 wt% and 0.0518 g of Rongalite dissolved in 1 g of water. The internal temperature starts from 30 ° C and increases to 70 ° C in 10 minutes from the start of the reaction. Heat in a water bath for 3 hours so that the internal temperature is maintained at 75 ° C. 5 minutes after recording the maximum temperature. After a predetermined time has elapsed, the gel is taken out from the separable flask and roughly crushed, and then dried at 100 ° C. using an inert oven for 4 hours. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. An aqueous liquid composed of 1 part by weight of glycerin, 3 parts by weight of water and 30 parts by weight of isopropyl alcohol is added to and mixed with 100 parts by weight of the particles, and the resulting mixture is heated at 170 ° C. for 30 minutes. The water absorbent resin thus obtained is referred to as comparative water absorbent resin (5).

比較例6
実施例1において、乾燥、分級後の加熱を行わない以外は同様に製造した樹脂を比較吸水性樹脂(6)とする。
Comparative Example 6
In Example 1, a resin produced in the same manner except that drying and drying after classification are not performed is referred to as a comparative water absorbent resin (6).

比較例7
市販品のパンパースL(コットンケア)を解体し、吸水性樹脂のみを回収した。この吸水性樹脂を比較吸水性樹脂(7)とする。
Comparative Example 7
The commercially available Pampers L (Cotton Care) was disassembled and only the water-absorbing resin was recovered. This water absorbent resin is referred to as comparative water absorbent resin (7).

比較例8
比較吸水性樹脂(4)75重量部と木材粉砕パルプ25重量部とをミキサーを用いて乾式混合した。外径70ミリ、内径59.5ミリ、底部に250メッシュのナイロン不織布を備えたアクリル製円筒容器の中に、得られた混合物を1.5g入れる。200gの0.9%生理食塩水を入れた120mmのシャーレに、アクリル製円筒容器ごと入れて60分間吸水させる。吸水後、アクリル製円筒容器をキムタオルの上に1分間静置する。その後、容器を往復振套機にセットし40rpmで10分間振套して、吸水性樹脂の含水ゲルとパルプの形状変化を目視で観察した所、吸水性樹脂とパルプの形状、位置関係が変化していた。
Comparative Example 8
75 parts by weight of the comparative water absorbent resin (4) and 25 parts by weight of pulverized wood pulp were dry-mixed using a mixer. Into an acrylic cylindrical container having an outer diameter of 70 mm, an inner diameter of 59.5 mm, and a 250 mesh nylon nonwoven fabric at the bottom, 1.5 g of the obtained mixture is put. The whole acrylic cylindrical container is put into a 120 mm petri dish containing 200 g of 0.9% physiological saline and allowed to absorb water for 60 minutes. After water absorption, the acrylic cylindrical container is allowed to stand on a Kim towel for 1 minute. After that, the container was set on a reciprocating shaker and shaken at 40 rpm for 10 minutes. The shape change of the water-absorbent resin hydrogel and pulp was visually observed, and the shape and positional relationship of the water-absorbent resin and pulp changed. Was.

比較例9
比較吸水性樹脂(7)を用いる以外は比較例8と同様の操作を行った。吸水性樹脂とパルプの状態を確認したところ、吸水性樹脂とパルプの形状、位置関係が変化していた。
Comparative Example 9
The same operation as in Comparative Example 8 was performed except that the comparative water absorbent resin (7) was used. When the state of the water absorbent resin and the pulp was confirmed, the shape and positional relationship of the water absorbent resin and the pulp were changed.

以上で得られた吸水性樹脂の特性を下に表1〜3に示す。なお表3には吸水性樹脂(2)の物性を示す。

Figure 0004476822
Figure 0004476822
Figure 0004476822
The characteristics of the water-absorbent resin obtained above are shown in Tables 1 to 3 below. Table 3 shows the physical properties of the water absorbent resin (2).
Figure 0004476822
Figure 0004476822
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本発明の吸水性樹脂およびその製造方法は、衛生材料等で用いられる高い吸水性能を求められる高吸水性樹脂、高吸水性組成物の製造分野で好適に利用できる。 The water-absorbing resin and the method for producing the same of the present invention can be suitably used in the field of producing a highly water-absorbing resin and a highly water-absorbing composition that are required for high water-absorbing performance used in sanitary materials and the like.

Claims (6)

重合工程および乾燥工程、加熱工程を含む吸水性樹脂の製造方法において、以下のa)b)
c)を満たすことを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
a)(メタ)アクリル酸アンモニウムを重合用原料単量体として60〜100モル%用いる。
b)重合用原料単量体にカルボキシル基と反応しうる官能基を2個以上有する化合物を含む。
c)ヒドロパーオキシドと2種類以上の還元剤をラジカル開始剤として使用する。
In the method for producing a water absorbent resin including a polymerization step, a drying step, and a heating step, the following a) b)
The manufacturing method of the water-absorbent resin characterized by satisfying c).
a) 60-100 mol% (meth) ammonium acrylate is used as a raw material monomer for polymerization.
b) The raw material monomer for polymerization contains a compound having two or more functional groups capable of reacting with a carboxyl group.
c) Hydroperoxide and two or more reducing agents are used as radical initiators.
メタ)アクリル酸アンモニウムが(メタ)アクリロニトリル及び/又は(メタ)アクリルアミドの微生物による加水分解で生成した(メタ)アクリル酸アンモニウム、及び/又は分解してアクリル酸となりうる不純物の量が500ppm以下である(メタ)アクリル酸をアンモニアで中和した(メタ)アクリル酸アンモニウムであり、還元剤のうちの1種が還元性金属成分であることを特徴とする請求項1記載の吸水性樹脂の製造方法。 (Meth) ammonium acrylate (meth) acrylonitrile and / or (meth) the amount of impurities produced by the hydrolytic action of microorganisms acrylic amide (meth) ammonium acrylate, and / or decompose can be the acrylic acid 500ppm The water-absorbent resin according to claim 1, which is ammonium (meth) acrylate obtained by neutralizing (meth) acrylic acid with ammonia, wherein one of the reducing agents is a reducing metal component. Manufacturing method. 加熱工程において、加熱条件が下記の数式を満たすことを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造方法。
Y≦−1.6X+345
ただし、Yは加熱時間(分)
Xは加熱温度(℃)、X≧163(℃)
In the heating step, the manufacturing method of the water-absorbent resin according to any one of claims 1-2 where the heating condition is to satisfy the following equation.
Y ≦ −1.6X + 345
Y is heating time (minutes)
X is the heating temperature (° C.), X ≧ 163 (° C.)
ヒドロパーオキシドが過酸化水素である請求項1〜3のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造方法。 The method for producing a water absorbent resin according to any one of claims 1 to 3 , wherein the hydroperoxide is hydrogen peroxide. 還元剤の1種がスルホキシル酸塩のホルムアルデヒド誘導体である請求項1〜4のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造方法。 Method for producing a water-absorbent resin according to any one one reducing agent of claims 1 to 4 formaldehyde derivative sulfoxylate salt. 重合時に架橋剤となる1分子中に不飽和基を2個以上もつ化合物を全単量体成分に対して0.1mol%以下含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造方法。 According to claim 1, characterized in that it contains less 0.1 mol% of the compound in one molecule of crosslinking agent during polymerization with an unsaturated group at least two relative Zentan monomer component A method for producing a water-absorbent resin.
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