JP4602746B2 - 吸水性樹脂の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は重合時にゲル状となる吸水性樹脂の製造装置と、該装置を用いた製造方法に関する。

近年、自重の数十倍〜数百倍の水を吸収する高吸収倍率の吸水性樹脂が開発され、生理用品や紙おむつ等の衛生材料分野をはじめとして、農園芸用分野や鮮度保持などの食品分野、結露防止や保冷材等の産業分野等、吸水や保水を必要とする用途に使用されている。

このような吸水性樹脂としては、例えば、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物（特許文献１）、デンプン−アクリル酸グラフト重合体の中和物（特許文献２）、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物（特許文献３）、アクリロニトリル共重合体もしくはアクリルアミド共重合体の加水分解物（特許文献４）、またはこれらの架橋体、逆相懸濁重合によって得られた自己架橋型ポリアクリル酸ナトリウム（特許文献５）、ポリアクリル酸部分中和物架橋体（特許文献６）等が知られている。

従来、吸水性樹脂を製造する方法としては、水溶性重合法などの技術が知られており、例えば、特定容器内で親水性ビニル系単量体水溶液を断熱重合する方法（特許文献７）や双腕ニーダー内で攪拌により重合ゲルを破断しながら重合する方法（特許文献８）等を挙げることができる。

また、液状反応成分を厚さ少なくとも１０ｍｍの層として可動性無端回転支持ベルト上に適用して重合させる手段として、支持ベルトから連続的に形成される凹部に液状反応成分を収容すると共に、該反応成分の重合中に該支持ベルトの凹部形状を平坦なベルト形状に連続的に延ばすと同時に生成したポリマーリボンゲルからベルトを分離する、水溶性モノマーからの重合体の連続製造装置が挙げられる（特許文献９）。

しかしながら、特許文献９の装置を用いた場合、支持ベルトの凹部形状部分では横断面が椀状となるため、得られる吸水性樹脂の断面形状も椀状となり、その中央部と両端部とでは厚みが異なることから、冷却速度が異なり、均一な品質の吸水性樹脂が得られがたいという問題があった。

また、平坦なベルト上に堰を設置して液状反応成分を供給し、静置重合するベルト式連続製造装置も提案されている（特許文献１０）が、この装置では、ベルト上に設置された堰の範囲内で重合を開始し、重合体ゲルが確実にできるように反応速度を常にコントロールする必要がある。万一、堰の設置された範囲内で充分に重合が進行しなかった場合には、ベルト上から液状反応成分が漏れ出す恐れがあった。また、液状原料を保持するための堰がベルトに固定された連続製造装置も提案されている（特許文献１１）が、堰の固定されたベルトを回転させるために動力源に負担がかかり、また、ベルトの耐久性にも問題があった。

特公昭４９−４３３９５号公報 特開昭５１−１２５４６８号公報 特開昭５２−１４６８９号公報 特公昭５３−１５９５９号公報 特開昭５３−４６３８９号公報 特開昭５５−８４３０４号公報 特開昭５５−１０８４０７号公報 特開昭５７−３４１０１号公報 特開昭６２−１５６１０２号公報 特開２０００−１７００４号公報 特開２０００−３４３０５号公報

本発明の課題は、残存モノマーが少なく、水可溶分が少なく、高い吸水倍率で吸水性能に優れた均一な吸水性樹脂を、煩雑な操作や高価な装置を用いることなく製造する装置及び方法を提供することにあり、より具体的には、重合中に液状の単量体混合物が装置から漏れだすような問題が無く、重合ゲル化反応速度のコントロールが容易であり、所定の反応率まで反応を完結するための熟成時の予熱、及び、重合ゲル化反応熱を除去するための冷却が容易且つ均一に行え、重合体ゲルを装置から取り出しやすい製造装置及び製造方法を提供することにある。

本発明は、所定の距離をおいて中心軸を平行に配置された２本のローラーに掛け渡された無端回転支持ベルトと、
上記支持ベルトの上面の少なくとも一部を覆って配置されたベルトカバーと、
上記ベルトカバーで覆われた重合反応領域内に単量体混合物を供給する単量体混合物供給装置と、
生成したゲル状の吸水性樹脂を排出する装置と、を備え、
上記ベルトカバーが、重合反応領域に供給された単量体混合物の支持ベルト幅方向への流れを遮り、重合反応領域を実質的に不活性ガスでシールする構造を備え、ベルトカバーの両側面が支持ベルトの走行方向にテーパー状に形成され、該側面下端に支持ベルトに摺接する堰が取り付けられており、支持ベルトの走行方向下流側端部の幅が該ベルトカバーの最大幅で且つ支持ベルトの幅以下であり、高さが０．０５ｍ以上で支持ベルトの幅の２倍以下であることを特徴とする吸水性樹脂の製造装置である。

また本発明は、上記本発明の製造装置を用い、支持ベルトを連続して回転させながら、ベルトカバーの、支持ベルトの走行方向上流側端部より支持ベルト上に単量体混合物を供給し、該ベルトカバーによってシールされた不活性ガス雰囲気中で重合反応を行い、ゲル状の吸水性樹脂を製造することを特徴とする吸水性樹脂の製造方法である。

本発明の吸水性樹脂の製造装置は、支持ベルト上から単量体混合物が漏れ出すことなく重合ゲル化反応を開始させることができ、重合ゲル化反応速度のコントロールが容易であり、重合ゲル化反応熱を除去するための冷却と所定の反応率まで反応を完結するための熟成時の予熱が容易であり、効率よく高性能の吸水性樹脂を製造することができる。また、ベルトカバーの側面をテーパー状に形成することで、重合体ゲルがベルトカバーから容易に剥離し、ベルトの駆動源等に負担をかけることがない。

よって、本発明の吸水性樹脂の製造装置を用いると、吸水倍率が大きく、かつ可溶分の少ない優れた吸水性樹脂をより安価に且つ歩留まり良く製造することが可能である。

本発明の製造装置及び製造方法について、実施形態を挙げて説明する。

図１は、本発明の吸水性樹脂の製造装置の好ましい実施形態の構成を模式的に示す図であり、図２はベルトカバーの主要構成を示す斜視図である。また、図５に図１の装置の支持ベルトの走行方向の上流側部分拡大図を示す。図中、１はベルトカバー、２は不活性ガス排出口、３は重合体ゲル、４は重合体ゲル解砕器、５は解砕ゲル、６は重合体ゲル排出口、７ａ，７ｂはローラー、８ａ，８ｂはローラー７ａ，７ｂの動力源、９は冷媒受け、１０は冷媒排出口、１１は冷媒供給管、１２は冷媒噴出ノズル、１３は支持ベルト、１４は単量体混合物供給装置、１５は不活性ガス供給口、１６は液漏れ防止堰、１７は側面堰、１８は逆流防止堰、１９は流体圧シリンダー、２０は熱媒噴出ノズル、２１は熱媒供給管、２２は熱媒排出口、２３は熱媒受け、２４，２８，３１，３７はバネ（スプリング）、２５，３２，３６はピストン、２６，３３は圧力保持弁または圧力コントロール、２７，３０，３４は堰押さえ軸、２９は押さえ調節ネジ（ボルト）、３５は電磁弁またはエアー駆動弁、４０は冷却装置、４１は加温装置、４２は単量体混合物供給口である。

図１，図２に示すように、本発明の製造装置はモーター等の動力源に、必要により変速機等（いずれも図示せず）を介して連結され、所定の距離をおいて中心軸を平行に配置した２本のローラー７ａと７ｂに掛け渡された無端回転支持ベルト１３と、単量体混合物供給装置１４と、上記支持ベルト１３の上面の少なくとも一部を覆って配置されたベルトカバー１と、生成したゲル状の吸水性樹脂（以下、「重合体ゲル」と記す）を排出する装置（本実施形態においては重合体ゲル解砕器４と重合体ゲル排出口６がこれに相当する）とを備えている。

本発明にかかる支持ベルト１３は、単量体混合物の重合ゲル化反応時、重合体ゲルの厚みを均一にして、吸水倍率が大きく、可溶分の少ない吸水性樹脂を製造するためには、水平であることが重要であり、特に支持ベルト１３の単量体混合物供給装置１４から重合体ゲル排出装置に至る長さの少なくとも１０分の１における鉛直方向の水平度が５ｍｍ以内、好ましくは３ｍｍ以内であることが望ましい。即ち、該水平度が５ｍｍを超えると、液状の単量体混合物の支持ベルト１３面からの高さが、支持ベルト１３の走行方向に対して鉛直方向に異なることになり、そのため重合反応により発生する重合熱の発生量が場所によって異なることになる。即ち、本発明の目的の一つである均一な品質の吸水性樹脂を得ることが難しくなる場合がある。

該支持ベルト１３は、耐食性ならびに耐久性のある材料で作られたものがいずれも使用できるが、一例を挙げると、例えばステンレス鋼製のシートが挙げられる。

本発明においてベルトカバー１は支持ベルト１３の上面の水平な領域の少なくとも一部、可能な限り広範囲な領域を覆っており、本発明においては該領域を重合反応領域とする。該ベルトカバー１は、支持ベルト１３上に供給された液状の単量体混合物が支持ベルトの幅方向に流れて支持ベルト１３から漏れ出すのを妨げ、重合反応領域を実質的に不活性ガスでシールする構造を備えている。

具体的には、図１，図２に示すように、ベルトカバー１には不活性ガスの供給口１５と排出口２を備えている。尚、供給口１５は単量体供給口４２と兼ねることも可能である。さらに、ベルトカバー１の側面の下端に支持ベルトに摺接する側面堰１７が取り付けられている。該側面堰１７は、重合体ゲルが離形し易い材料で作られた堰であれば、いずれも使用できる。例えば、酸性の単量体混合物に好適なこのような材料としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリウレタン、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリアセタノール、ナイロン、セルロール、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレートのような合成樹脂或いは、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・酢酸ビニル共重合体、クロロプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム、ニトリルゴム、ニトリル・イソプレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムのようなゴム材料、或いは、ガラス、グラファイト、ブロンズ及びモリブデンジサルファイドのような無機充填剤或いは、ポリイミドのような有機充填剤で複合体を作り補強した前記合成樹脂を含む。

前記物質の中でも、ニトリルゴム、シリコーンゴム、クロロプロピレンゴムのようなゴムやポリエチレンテトラフルオライド、ポリエチレントリフルオライド、ポリエチレントリフルオロクロライド、エチレンテトラフルオライド−エチレンコポリマー、プロピレンペンタフルオライド−エチレンテトラフルオライドコポリマー、パーフルオロアルキルビニルエーテル−エチレンテトラフルオライドコポリマー及びポリフッ化ビニルのようなフッ素樹脂が好ましい。

側面堰１７、及び後述する逆流防止堰１８、液漏れ防止堰１６の形状は、例えば断面形状が四角形、三角形、台形、カマボコ形、円形、楕円形、またはこれらの組み合わせが挙げられる。さらには、中空体形、凹溝形等のものがある。該側面堰１７の高さは２００ｍｍ以下が好ましい。重合反応に供される単量体混合物層の冷却の効率を考慮すると、さらに好ましくは１０〜１００ｍｍ、最も好ましくは３０〜５０ｍｍである。側面堰１７の高さが１０ｍｍ未満の場合には、供給される液状の単量体混合物の高さが必然的にそれ以下となり、このため吸水性樹脂の生産性が低下し、好ましくない。一方、５０ｍｍを超えると、液状の供給量は増やせるが、これ以上増やしても熱伝導率が悪くなり、内部は一種の断熱重合となるため、好ましくない。

ベルトカバー１への固着手段としては、例えば接着剤による接着、挿入或いは挟持による固着等いずれでもよい。また、図３及び図４には支持ベルト１３と側面堰１７との摺動性と接着性を良くするためにエアー駆動式またバネ式のシリンダーを供えた堰の例を示した。図中、２４，２８はバネ（スプリング）、２５はピストン、２６は圧力保持弁或いは圧力コントロール弁、２７は堰押さえ軸、２９は押さえ調節ネジ（ボルト）である。

本発明による吸水性樹脂の製造装置において、前記支持ベルト１３の走行方向上流端部付近には、単量体混合物供給装置１４が設けられており、該単量体混合物供給装置１４より重合により吸水性樹脂となる単量体等の液状の単量体混合物が支持ベルト１３の上に供給される。

該支持ベルト１３上に供給される単量体混合物は液状であるため、連続製造開始時点において液状の単量体混合物が走行方向下流に流れるのを防止するために、該単量体混合物供給装置１４より該支持ベルト１３の走行方向下流に、開閉自在な液漏れ防止堰１６が走行方向に対してほぼ直交する方向に、ベルトカバー１の両側面にわたって該支持ベルト１３に摺接して設けられている。液漏れ防止堰１６は、図５に示すように油圧シリンダー、エアシリンダー等の流体圧シリンダー１９等を用いて上下動可能にベルトカバー１に取り付けられる。供給された液状の単量体混合物のゲル化が始まったら、この液漏れ防止堰１６を流体圧シリンダー１９等を用いて上昇させることにより、支持ベルト１３上の単量体混合物の走行を可能にする。

即ち、単量体混合物の先端が一旦ゲル化を開始すれば、このゲル化した部分が堰となるので、もはや液漏れ防止堰１６は不必要となるだけでなく、該堰１６が単量体混合物の走向を阻害することになる。尚、液漏れ防止堰１６は、図１に示すようにベルトの走行方向の下流に一つと、さらに、重合体ゲル排出口６の手前に、もう一つ設けてもよい。重合体ゲル排出口６の手前に液漏れ防止堰１６を設けることにより、何らかの原因で重合ゲル化反応が停止した（重合ゲル化反応が起こらない）時、供給された単量体混合物が支持ベルト１３上から重合体ゲル排出口６へと漏れ出すことを防止することができる。

また、支持ベルト１３の単量体混合物供給装置１４付近には、単量体混合物供給装置１４より走行方向上流に、逆流防止堰１８を支持ベルト１３の走行方向に対してほぼ直交して該支持ベルト１３に摺接するように設けることにより、液状の単量体混合物が走行方向上流に流れ出し、支持ベルト１３から漏れ出すのを防止することができる。逆流防止堰１８は、図５に示すように圧力保持弁或いは圧力コントロール弁３３を備えてエアー駆動によって支持ベルト１３に摺接させることが好ましい。

重合ゲル化反応状態を把握するため、気相部温度計や支持ベルト１３上の重合体ゲルの表面温度を測定するための放射温度計などの反応状態の検知手段を設けることが好ましい。さらに、これらの値を元に単量体混合物の供給、支持ベルト１３の走行を停止する等の緊急停止シーケンスを設けることが望ましい。

本発明において、ベルトカバー１は、支持ベルト１３の走行方向下流側端部における幅（支持ベルト１３の走行方向に直交する方向）が当該カバー１の最大幅であり、最大でも支持ベルト１３の幅以下である。具体的には、図２に示すように、走行方向にテーパー状に形成する。このようにベルトカバー１をテーパー状に構成することで、支持ベルト１３上に供給された単量体混合物が重合ゲル化し、支持ベルト１３の走行に従って移動した際に、重合体ゲルの側面堰１７に接触していた面が自動的に剥離する。従って、本発明においては、該側面堰１７を固定した状態で用いることができ、装置の構成が簡素になる。該テーパーの傾きは、１／１０００以上が好ましく、重合体ゲル排出口６側のベルトカバー１の幅を１００％とした時、単量体混合物供給装置１４側のベルトカバー１の幅が８０〜９６％であることが好ましい。単量体混合物供給装置１４側の幅を８０％以下とすると、重合ゲル化反応に使えるベルトの面積が小さくなり生産性が落ちるので好ましくない。

本発明において、ベルトカバー１は、液状の単量体混合物に対する堰の役目のみでなく、不活性ガスで内部を置換することにより、重合反応領域への酸素の混入を避ける作用も有する。本発明にかかるベルトカバー１は高さが０．０５ｍ以上でベルト１３の幅の２倍以下であり、好ましくは０．１ｍ以上でベルト１３の幅以下である。ベルトカバー１の高さが支持ベルト１３の幅の２倍より大きいと、ベルトカバー１の容積が大きくなり、内部を不活性ガスで置換する際に大量の不活性ガスを必要とするため不活性ガスの循環及びまたは供給設備が非常に大きくなり好ましくない。また、０．０５ｍより低い場合は、単量体混合物供給装置１４、液漏れ防止堰１８などの機器の設置が難しくなり好ましくない。

本発明において側面堰１７を配置する範囲は、単量体混合物供給装置１４から重合体ゲル排出装置に至るまでの全域とすることが好ましい。単量体混合物の重合ゲル化反応が始まり重合体ゲルを形成するまでの距離でもかまわないが、均一な品質の吸水性樹脂を製造する目的に限っては、側面堰１７を短くした場合でもベルトカバー１で支持ベルト１３上を不活性ガスでシールすることが好ましい。

本実施形態において、重合体ゲルの排出装置としては、例えば図１に示すように、重合体ゲル３を排出させるための掻取及び解砕を兼ねた解砕器４を設け、解砕した重合体ゲル５を重合体ゲル排出口６から排出すればよい。

本実施形態において、支持ベルト１３の下面には、必要に応じて冷媒受け９、冷媒排出口１０、冷媒供給配管１１、冷媒噴出ノズル１２を備えた冷却装置４０、及び、熱媒噴出ノズル２０、熱媒供給配管２１、熱媒排出口２２、熱媒受け２３を備えた加熱装置４１が取付けられ、適宜冷却、加熱することができる。図１の冷却装置４０及び加熱装置４１はそれぞれ冷媒、熱媒を支持ベルト１３に向けて噴出して冷却、加熱を行うが、加熱装置４１のかわりに、電熱、遠赤外線等により直接加熱するように構成してもよい。

本発明による装置により重合される液状の単量体混合物としては、吸水性樹脂を生成するものであればいずれも使用できるが、一例を挙げると、例えばアクリル酸とアクリル酸ナトリウムのようなアクリル酸塩との混合物に少量の架橋剤及び重合開始剤を配合したもの等がある。

次に、本発明の製造装置により吸水性樹脂を製造する方法の例を説明する。

先ず、図１の逆流防止堰１８と液漏れ防止堰１６を図５に示すように支持ベルト１３に接触させて閉じた後、単量体混合物供給装置１４より液状単量体混合物を支持ベルト１３上に流下させると、該液状単量体混合物は液漏れ防止堰１６で止まる。この液状単量体混合物は、一旦重合が開始すると発熱反応であるので、その反応熱を冷却装置４０により冷却する。

供給する単量体混合物の厚みは、攪拌することなく均一な冷却が行えるように熱伝導性を考慮すると、５０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは２０〜５０ｍｍ、さらに好ましくは３０〜４０ｍｍである。

さらに必要に応じて、加熱装置４１により加熱して重合を完結させる。次いで、重合を終了して生成した重合体ゲル３を解砕機４で破砕した後、重合体ゲル排出口６から排出して次工程に送る。重合体ゲルは必要に応じてさらなる解砕、乾燥を施され、乾燥粉末の吸水性樹脂製品として提供される。

以下、実施例によりさらに詳細に本発明を説明するが、本発明がこれら実施例のみ限定されるものではない。尚、実施例中で「部」とは特にことわりがない限り「質量部」を表すものとする。

［吸水倍率］
約０．２ｇの吸水性樹脂Ａ（ｇ）を不織布製のティーバック式袋（５０×７０ｍｍ）に均一に入れ、０．９質量％塩化ナトリウム水溶液中に浸積した。６０分後にティーバック式袋を引き上げ、一定時間水切りを行った後、ティーバック式袋の質量Ｗ（ｇ）を測定した。同様の操作を吸水性樹脂を用いずに行ない、その時の袋の質量Ｂ（ｇ）を測定した。得られた測定値から次式に従って、吸水性樹脂の吸収倍率を算出した。

吸水倍率（ｇ／ｇ）＝（Ｗ−Ｂ）／Ａ

［可溶分］
約０．５ｇの吸水性樹脂Ｃ（ｇ）を１０００ｇの脱イオン水中に分散し、２０時間攪拌した後、濾紙で濾過した。次に、得られた濾液５０ｇを１００ｍｌビーカーにとり、該濾液に０．０５Ｎ−水酸化ナトリウム水溶液２ｍｌ、Ｎ／１００−メチルグリコールキトサン水溶液５ｍｌ、及び０．２質量％トルイジンブルー水溶液３滴を加えた。次いで、上記ビーカーの溶液を、Ｎ／４００−ポリビニル硫酸カリウム水溶液を用いてコロイド滴定し、溶液の色が青色から赤紫色に変化した時点を滴定の終点として滴定量Ｄ（ｍｌ）を求めた。また、濾液５０ｇに代えて脱イオン水５０ｇを用いて同様の操作を行ない、ブランクとして滴定量Ｅ（ｍｌ）を求めた。そして、これら滴定量と吸水性樹脂を構成する単量体の平均分子量Ｆとから、次式に従って可溶分（質量％）量を算出した。

可溶分（質量％）＝（Ｅ−Ｄ）×（０．００５／Ｃ）×Ｆ

［残存単量体］
脱イオン水１０００ｇに吸水性樹脂０．５ｇを加え、攪拌下で２時間抽出した後、膨潤ゲル化した吸水性樹脂を濾紙を用いて濾別し、濾液中の残存単量体を液体クロマトグラフィーで分析した。一方、既知濃度の単量体標準溶液を同様に分析して得た検量線を外部標準とし、濾液の希釈倍率を考慮して、吸水性樹脂中の残存単量体量を求めた。

［固形分上昇量］
１時間当たりに供給または重合で回収した水分重量から求める。尚、計算を簡略化するため、添加剤（重合開始剤）濃度が薄いので、供給分は水を加えたとして計算する。

固形分上昇量（質量％）＝Ｂ−Ａ
Ａ：単量体濃度（質量％）
＝｛（アクリル酸供給量＋アクリル酸塩供給量）×１００｝／全原料供給量
Ｂ：重合後の固形分濃度（質量％）
＝｛（アクリル酸供給量＋アクリル酸塩供給量）×１００｝／（全原料供給量−水分回
収量）

〔実施例１〕
アクリル酸１０．７部及び３７質量％アクリル酸ナトリウム水溶液７０．０７部の単量体、架橋剤のポリエチレングリコールジアクリレート（平均分子量４７８）０．０８部、及び水１９．１５部からなる水溶液を調整し、窒素ガスを導入して脱気した。

幅３０ｃｍ、１５ｃｍ／分で移動する４．５ｍのスチール製の支持ベルトと、両側面に高さ５０ｍｍのテフロン（登録商標）樹脂製の側面堰を取り付け、５／１０００のテーパー形状の、高さ２０ｃｍのベルトカバーを有し、重合で発生する水分を回収して水分量を把握できる製造装置を用いた。

上記水溶液を７１．２ｋｇ／ｈｒと窒素ガスを導入して脱気した０．９８２質量％のＶ−５０（和光純薬工業製、アゾ系重合開始剤）水溶液６１２ｇ／ｈｒ、０．９８２質量％過硫酸ナトリウム水溶液６１２ｇ／ｈｒ及び０．０８８質量％のＬ−アスコルビン酸水溶液を６１２ｇ／ｈｒでラインミキシングした後、さらに窒素ガスを導入して脱気した０．０７質量％過酸化水素水溶液を６１２ｇ／ｈｒでラインミキシングし、窒素気流雰囲気下の上記支持ベルト上に３０℃で供給した。ベルト上に供給した単量体濃度は約３５．６質量％で水溶液の厚みは約２６ｍｍであった。

支持ベルトの前半は、３０℃の冷却水をベルト下面から噴射して冷却した。支持ベルト上に供給された水溶液は１２分後に８０℃の重合ピーク温度を示した。単量体混合物供給口から１５ｃｍ排出側のベルトカバー上から５ｍ³／ｈｒで窒素ガスを上記水溶液の表面に吹付け供給した。ベルトカバー上部は５０℃に予熱していたが、該カバーの内面には少量の結露が付着した。支持ベルトの後半は８０℃の温水でベルト下面から１８分間加温した。

回収した水分量（ｇ／ｈｒ）から得られた重合体ゲルの固形分濃度を算出した結果、固形分濃度は３６．２質量％で、固形分上昇量は０．６質量％であった。また、得られた重合体の可溶分は１０質量％、残存単量体は３５０ｐｐｍであった。

〔実施例２〕
実施例１で使用した製造装置のベルトカバーを、両側面に高さ５０ｍｍのテフロン（登録商標）樹脂製の側面堰を支持ベルトに平行に取り付けた、高さ２０ｃｍのベルトカバーに換えた製造装置を用いた。

［原料１の調整］
アクリル酸３６．２８部、２５質量％アンモニア水２０．１４部を３０℃以上にならないように冷却しながら反応させ、アクリル酸アンモニウム水溶液を調合した。この溶液に、脱イオン水を使用して調合した１８．９質量％カセイソーダ水溶液４３．５５部を３０℃以上にならないように冷却しながら加えた。次に、１０℃に冷却し窒素ガスを６００Ｌ／ｈｒで導入した。窒素バブリングを１ｈｒ行い、液中のアンモニア及び酸素を除去した。さらに、上記水溶液に窒素ガスを導入しながらＮ，Ｎ’−ビスメチレンアクリルアミド０．０２２８部、Ｌ−アスコルビン酸０．０００４１部を加えた。

［原料２の調整］
過硫酸ナトリウム０．６１５７部を脱イオン水約９９．３８部で溶解して水溶液を調整し、窒素ガスを導入して脱気した。

窒素置換を充分に行った上記の製造装置に、原料１を約３２．７９ｋｇ／ｈｒで原料２を約４．０２ｋｇ／ｈｒでラインミキシングして支持ベルト上に連続供給した。ベルト上に供給した単量体濃度は４０質量％、水溶液の厚みは約５０ｍｍであった。２分後に重合が開始し、重合系温度は３０℃であった。該重合系は攪拌されることなく、ローター下部を１０℃の冷却水で冷却して７分後に重合系の最高到達温度は８５℃を示した。

単量体混合物供給口から１５ｃｍ排出側のベルトカバー上から５ｍ³／ｈｒで窒素ガスを上記重合系の表面に吹き付け供給した。ベルトカバー上部は５０℃に予熱していたが、該カバーの内面には少量の結露が付着した。支持ベルトの後半は８０℃の温水でベルト下面から２３分間加温し、重合体ゲルを得た。この重合体ゲルの厚さは約２５ｍｍであった。運転中、ローラーを駆動するモーターの発熱が見られた。

この重合体ゲルを解砕機で解砕後、１４０℃、８０分間熱風乾燥機で乾燥した。得られた乾燥物は適度な発泡体で容易に粉砕機で粉砕でき、粒径が１０６〜８５０μｍの粉状の吸水性樹脂を得た。

得られた吸水性樹脂は、吸収倍率が６８倍、可溶分１０質量％及び残存単量体４５０ｐｐｍであった。

本発明の製造装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。 本発明の製造装置のベルトカバーの主要構成を示す斜視図である。 本発明の製造装置のエアー駆動式のシリンダーを備えた堰の構成例を示す図である。 本発明の製造装置のバネ式のシリンダーを備えた堰の構成例を示す図である。 図１の製造装置の部分拡大図である。

符号の説明

１ ベルトカバー
２ 不活性ガス排出口
３ 重合体ゲル
４ 重合体ゲル解砕器
５ 解砕ゲル
６ 重合体ゲル排出口
７ａ，７ｂ ローラー
８ａ，８ｂ 動力源
９ 冷媒受け
１０は冷媒排出口
１１ 冷媒供給管
１２ 冷媒噴出ノズル
１３ 支持ベルト
１４ 単量体混合物供給装置
１５ 不活性ガス供給口
１６ 液漏れ防止堰
１７ 堰
１８ 逆流防止堰
１９ 流体圧シリンダー
２０ 熱媒噴出ノズル
２１ 熱媒供給管
２２ 熱媒排出口
２３ 熱媒受け
２４，２８，３１，３７ バネ（スプリング）
２５，３２，３６ ピストン
２６，３３ 圧力保持弁または圧力コントロール
２７，２９，３０，３４ 堰押さえ軸
２９ 押さえ調節ネジ（ボルト）
３５ 電磁弁またはエアー駆動弁
４０ 冷却装置
４１ 加温装置
４２ 単量体混合物供給口

Claims (8)

1. 所定の距離をおいて中心軸を平行に配置された２本のローラーに掛け渡された無端回転支持ベルトと、
   上記支持ベルトの上面の少なくとも一部を覆って配置されたベルトカバーと、
   上記ベルトカバーで覆われた重合反応領域内に単量体混合物を供給する単量体混合物供給装置と、
   生成したゲル状の吸水性樹脂を排出する装置と、を備え、
   上記ベルトカバーが、重合反応領域に供給された単量体混合物の支持ベルト幅方向への流れを遮り、重合反応領域を実質的に不活性ガスでシールする構造を備え、ベルトカバーの両側面が支持ベルトの走行方向にテーパー状に形成され、該側面下端に支持ベルトに摺接する堰が取り付けられており、支持ベルトの走行方向下流側端部の幅が該ベルトカバーの最大幅で且つ支持ベルトの幅以下であり、高さが０．０５ｍ以上で支持ベルトの幅の２倍以下であることを特徴とする吸水性樹脂の製造装置。
2. ベルトカバーの高さが０．１ｍ以上で支持ベルトの幅以下である請求項１に記載の吸水性樹脂の製造装置。
3. ベルトカバーの両側面のテーパーの傾きが１／１０００以上である請求項１又は２に記載の吸水性樹脂の製造装置。
4. ベルトカバーの両側面に取り付けられた堰の高さが２００ｍｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造装置。
5. ベルトカバーの両側面に取り付けられた堰が表面を樹脂コーティングされている請求項１〜４のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造装置。
6. ベルトカバーの、支持ベルトの走行方向上流側端部に、単量体混合物の逆流防止堰が取り付けられている請求項１〜５のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造装置。
7. ベルトカバーの、単量体混合物の供給位置よりも支持ベルトの走行方向下流側に、該走行方向に直交し且つベルトカバーの両側面に達する上下動可能な液漏れ防止堰が取り付けられている請求項１〜６のいずれかに記載の吸水性樹脂の製造装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の製造装置を用い、支持ベルトを連続して回転させながら、ベルトカバーの、支持ベルトの走行方向上流側端部より支持ベルト上に単量体混合物を供給し、該ベルトカバーによってシールされた不活性ガス雰囲気中で重合反応を行い、ゲル状の吸水性樹脂を製造することを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。

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