JP5116088B2 - Water-absorbent resin having high water absorption ratio and low residual monomer, and method for producing the same - Google Patents

Water-absorbent resin having high water absorption ratio and low residual monomer, and method for producing the same Download PDF

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Description

本発明は、紙おむつ、生理用ナプキン等の衛生材料分野、農林業分野、土木分野等において幅広く利用されている吸水性樹脂及びその製造方法に関する。特に、高い吸水倍率を必要とする紙おむつ、生理用ナプキン等の衛生材料分野向けの吸水性樹脂及びその製造方法に関する。更に詳しくは不飽和カルボン酸アンモニウム塩の単量体を含む単量体水溶液をラジカル系光重合開始剤と過酸化物を用い紫外線照射により重合させることにより、高い吸水倍率と低い残留モノマー濃度を達成できるものである。   The present invention relates to a water-absorbent resin widely used in sanitary material fields such as disposable diapers and sanitary napkins, agricultural and forestry fields, civil engineering fields, and the like, and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to a water-absorbing resin for sanitary materials such as disposable diapers and sanitary napkins that require a high water absorption ratio, and a method for producing the same. More specifically, a high water absorption ratio and a low residual monomer concentration are achieved by polymerizing an aqueous monomer solution containing an unsaturated carboxylic acid ammonium salt monomer by ultraviolet irradiation using a radical photopolymerization initiator and a peroxide. It can be done.

近年、紙おむつや生理用ナプキン、いわゆる失禁パッド等の衛生材料には、その構成材として、体液を吸収させることを目的とした吸水性樹脂が幅広く使用されている。これらの吸水性樹脂としてはアクリル酸−アクリル酸アルカリ金属塩の部分架橋重合体(例えば特許文献1参照)、デンプン−アクリロニトリルの加水分解物(例えば特許文献2参照)、デンプン−アクリル酸部分架橋物(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加水分解物(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)などが挙げられる。   In recent years, hygienic materials such as disposable diapers and sanitary napkins, so-called incontinence pads, have widely used water-absorbing resins for the purpose of absorbing bodily fluids as constituent materials. These water-absorbing resins include partially crosslinked polymers of acrylic acid-alkali metal acrylate (see, for example, Patent Document 1), starch-acrylonitrile hydrolysates (see, for example, Patent Document 2), and starch-acrylic acid partially crosslinked products. (See, for example, Patent Document 3), hydrolyzate of vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer (see, for example, Patent Document 4), hydrolyzate of acrylonitrile copolymer or acrylamide copolymer (see, for example, Patent Document 5), etc. Is mentioned.

これらの吸水性樹脂は衛生材料向けに使用するために、残留モノマー量は厳しく制限されており、例えば吸水性樹脂工業会の「紙おむつ用吸水性樹脂自主基準」によると1000ppm以下であることが求められている。一般に吸水性樹脂のモノマーは水溶性であり、残留モノマーは可能な限り少なくした方が好ましく、様々な方法で残留モノマーの低減が図られてきた。例えば、ゲル状重合体を乾燥する前に無機塩、あるいはアスコルビン酸のような還元性物質を添加して残留モノマーを低減する方法(例えば特許文献6もしくは特許文献7参照)があげられる。しかし、この方法では添加する物質が吸水性樹脂に残存する事が懸念され、その安全性が問題となりうる。また、紫外線照射もしくは放射線を用いた方法など重合方法・条件の検討により残留モノマーの低減をはかった方法もあげられる(例えば特許文献8、特許文献9、特許文献10、特許文献11、特許文献12、特許文献13、特許文献14)。   Since these water-absorbing resins are used for sanitary materials, the amount of residual monomers is severely limited. For example, according to the “voluntary standards for water-absorbing resins for paper diapers” by the Water Absorbent Resin Industry Association, it is required to be 1000 ppm or less. It has been. In general, the monomer of the water-absorbing resin is water-soluble, and it is preferable to reduce the residual monomer as much as possible. Reduction of the residual monomer has been attempted by various methods. For example, there is a method in which a residual monomer is reduced by adding an inorganic salt or a reducing substance such as ascorbic acid before drying the gel polymer (for example, see Patent Document 6 or Patent Document 7). However, in this method, there is a concern that the substance to be added remains in the water-absorbent resin, and its safety may be a problem. Further, there are also methods in which residual monomers are reduced by examining polymerization methods and conditions such as a method using ultraviolet irradiation or radiation (for example, Patent Document 8, Patent Document 9, Patent Document 10, Patent Document 11, Patent Document 12). Patent Document 13 and Patent Document 14).

特に特許文献8および9についてはラジカル系光重合開始剤と過酸化物の併用により、従来技術と比較して簡便な方法で残留モノマーと水可溶分の低減を可能にしている。しかし、この方法でも単量体にアクリル酸ナトリウムを用いているため、残留モノマーは400ppm以上存在し低減効果は不十分であるといえる。その他の文献の方法については場合によっては吸水性樹脂の物性、特に吸水倍率の低下が懸念され、好ましくない。
重合後に残存モノマーを抽出する方法も、抽出溶媒の残存が安全性の面から問題がある(例えば特許文献15)。
In particular, in Patent Documents 8 and 9, the residual monomer and water-soluble content can be reduced by a simpler method compared to the prior art by using a radical photopolymerization initiator and a peroxide in combination. However, even in this method, since sodium acrylate is used as the monomer, the residual monomer is present at 400 ppm or more, and it can be said that the reduction effect is insufficient. Other literature methods are unfavorable in some cases because of the concern of a decrease in physical properties of the water-absorbent resin, in particular, the water absorption capacity.
The method of extracting the residual monomer after the polymerization also has a problem in that the extraction solvent remains from the viewpoint of safety (for example, Patent Document 15).

酸基の10〜96モル%がアルカリ金属塩および4〜50モル%がアンモニウム塩として中和された単量体を重合して得られたゲル重合体を加熱処理する方法も検討されている(例えば特許文献16)。しかし、実施例および比較例などの記載内容から、吸水倍率が低いことと残留モノマーがまだ多いため、アクリルアミドの生成を抑えるためにカルボン酸の中和がアルカリ金属塩とアンモニウム塩が併用された状態でかつ、アンモニウム塩が4〜50モル%でなければならないとされている。そのため、吸水倍率は通常のポリアクリル酸ナトリウム塩の吸水性樹脂と比較して同等である。   A method of heat-treating a gel polymer obtained by polymerizing a monomer in which 10 to 96 mol% of acid groups are neutralized as an alkali metal salt and 4 to 50 mol% as an ammonium salt is also being studied ( For example, Patent Document 16). However, from the description contents of Examples and Comparative Examples, since the water absorption ratio is low and the residual monomer is still large, neutralization of carboxylic acid is used in combination with alkali metal salt and ammonium salt to suppress acrylamide formation. In addition, the ammonium salt must be 4 to 50 mol%. Therefore, the water absorption magnification is equivalent to that of a normal polyacrylic acid sodium salt water absorbent resin.

吸水性樹脂の性能として最も重要と考えられるのが吸水倍率である。この吸水倍率を上げる検討も行われている。その一例として電荷密度の高い吸水性樹脂を用いて吸水膨潤力自身を増加させる方法が提案されている。具体的には酸性基がリチウム塩の形で中和された吸水性樹脂が例示されている(例えば特許文献17)。すなわち、原子量が軽いリチウム塩を用いることにより、従来使用されてきたナトリウム塩、カリウム塩と比較して多くの官能基を導入でき電荷密度を上げることにより吸水膨潤力自身を増加させている。同様にアンモニウム塩でも吸水倍率を向上させることができる(例えば特許文献18、19)。しかし、リチウム塩を用いることは入手の簡便性から不利であり、好ましくない。また、上記文献で開示された通常の過酸化物や過酸化物と還元剤との組み合わせを開始剤として用いる方法で重合された吸水性樹脂の残留モノマーはまだまだ多いといえる。   The water absorption capacity is considered to be the most important as the performance of the water absorbent resin. Studies to increase the water absorption ratio are also being conducted. As an example, there has been proposed a method for increasing the water absorption swelling power itself using a water-absorbent resin having a high charge density. Specifically, water-absorbing resins in which acidic groups are neutralized in the form of lithium salts are exemplified (for example, Patent Document 17). That is, by using a lithium salt with a light atomic weight, more functional groups can be introduced as compared with conventionally used sodium salts and potassium salts, and the water absorption swelling power itself is increased by increasing the charge density. Similarly, the water absorption ratio can be improved with an ammonium salt (for example, Patent Documents 18 and 19). However, the use of a lithium salt is disadvantageous because of its availability and is not preferred. Moreover, it can be said that there are still many residual monomers of the water-absorbing resin polymerized by the method using the normal peroxide disclosed in the above-mentioned literature or a combination of a peroxide and a reducing agent as an initiator.

一方で、これらの吸水性樹脂は単なる重合体として衛生材料に対して十分な物性を持たず、吸水倍率以外の様々な物性改良が施されている。そのときの指標として示されているのが、体液等の水性液体に接した際の優れた吸水倍率や吸水速度、ゲル強度、水性液体を含んだ基材から水を吸い上げる吸引力等がある。しかしながら、これらの特性間の関係は必ずしも正の相関関係を示さず、例えば、吸水倍率の高いものほど通液性、ゲル強度、吸収速度等の物性は低下してしまう傾向にあった。   On the other hand, these water-absorbing resins do not have sufficient physical properties for sanitary materials as mere polymers, and various physical property improvements other than the water absorption magnification have been made. What is indicated as an index at that time is an excellent water absorption ratio, water absorption speed, gel strength, suction force for sucking water from a substrate containing an aqueous liquid, and the like when contacting an aqueous liquid such as a body fluid. However, the relationship between these characteristics does not necessarily show a positive correlation. For example, the higher the water absorption ratio, the lower the physical properties such as liquid permeability, gel strength, and absorption rate.

そこで、このような吸水性樹脂の吸水速度などの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20、21参照)、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22参照)、グリオキサールを用いる方法(例えば特許文献23参照)、多価金属を用いる方法(例えば特許文献24、25参照)、シランカップリング剤を用いる方法(例えば特許文献26、27、28参照)等が知られている。
Therefore, as a method for improving various characteristics such as the water absorption speed of the water absorbent resin in a well-balanced manner, a technique for crosslinking the vicinity of the surface of the water absorbent resin is known, and various methods have been proposed so far.
For example, a method using a polyhydric alcohol as a crosslinking agent (see, for example, Patent Documents 20 and 21), 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 22). ), A method using glyoxal (see, for example, Patent Document 23), a method using a polyvalent metal (see, for example, Patent Documents 24 and 25), a method using a silane coupling agent (see, for example, Patent Documents 26, 27, 28), and the like. Are known.

また、架橋反応時に架橋剤を吸水性樹脂表面に塗布して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29、30参照)、二価アルコールを存在させる方法(例えば特許文献31参照)、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32参照)、リン酸を存在させる方法(例えば特許文献33参照)等も知られている。   In addition, as an attempt to perform uniform surface crosslinking by applying a crosslinking agent to the surface of the water-absorbent resin during the crosslinking reaction, a method in which an inert inorganic powder is present when the crosslinking agent is added (see, for example, Patent Documents 29 and 30), Also known are a method in which a monohydric alcohol is present (see, for example, Patent Document 31), a method in which water and an ether compound are present (see, for example, Patent Document 32), and a method in which phosphoric acid is present (see, for example, Patent Document 33). .

また、上記方法の応用例として、ブローイング剤の存在下で重合し、表面架橋処理することで吸水速度に優れ、かつ加圧下吸水倍率に優れた吸水性樹脂を製造する方法を開示した例もみられる(例えば特許文献34)。
吸水性樹脂の吸水速度を高める試みとして、表面積を大きくするために粒径を小さくしたり、リン片状や顆粒状あるいは多孔質にする方法(例えば特許文献35)などがあげられる。
しかしながら、一般に吸水性樹脂が小さな粒径に形成される場合には、水性液体との接触により吸水性樹脂はいわゆるママコ状態となり、吸水性樹脂そのものが止水層になってしまうため吸水倍率・吸水速度などが低下する。吸水性樹脂が凝集体に形成される場合も通常は、水性液体と接触することで凝集体そのものが凝集体内部でママコ状態となり吸収速度がかえって低下する。
Further, as an application example of the above method, there is also an example that discloses a method for producing a water absorbent resin that is excellent in water absorption rate and excellent in water absorption under pressure by polymerization in the presence of a blowing agent and surface crosslinking treatment. (For example, patent document 34).
Attempts to increase the water absorption speed of the water-absorbent resin include a method of reducing the particle size in order to increase the surface area, or a method of making a flake, granule, or porous (for example, Patent Document 35).
However, in general, when the water-absorbing resin is formed to have a small particle size, the water-absorbing resin is in a so-called Mako state due to contact with the aqueous liquid, and the water-absorbing resin itself becomes a water-stopping layer. Speed decreases. Even when the water-absorbent resin is formed into an aggregate, the aggregate itself usually becomes a macho state inside the aggregate due to contact with the aqueous liquid, and the absorption rate is reduced.

このように、これらの方法によって吸水性樹脂の残留モノマー、吸水倍率や吸水速度といった諸物性のバランスは改良はなされるものの、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。特に近年の傾向である、吸水性樹脂を多量に使用し薄型化された衛生用品における吸収体に用いられる吸水性樹脂の必要特性を考えた場合、上記の従来方法では、まだまだ十分な物性レベルにまで到達していないのが現状である。   As described above, although the balance of various properties such as the residual monomer of the water-absorbent resin, the water absorption ratio and the water absorption speed is improved by these methods, it is still not sufficient, and further quality improvement is demanded. In particular, when considering the necessary characteristics of the water-absorbent resin used in the absorbent article in a sanitary product that has been thinned using a large amount of water-absorbent resin, which is a recent trend, the above-mentioned conventional method still has a sufficient physical property level. It is the current situation that has not yet reached.

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64−62317号公報JP-A 64-62217 特開昭56−103207号公報JP 56-103207 A 特許第3569322号公報Japanese Patent No. 3569322 特許第3852515号公報Japanese Patent No. 3852515 特開昭50−96689号公報JP 50-96689 A 特開昭56−72005号公報JP-A-56-72005 特開昭63−43930号公報JP 63-43930 A 特開昭63−260906号公報JP-A-63-260906 特開昭53−145895号公報JP-A-53-145895 特開平1−29003号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-29003 特許第3259143号公報Japanese Patent No. 3259143 特開平11−60975号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-60975 特開2004−315816号公報JP 2004-315816 A 特開2005−200630号公報JP 2005-200630 A 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 特表8−509521号公報Special table 8-509521 gazette 特開平10−251308号公報JP-A-10-251308

近年、紙おむつ等の吸収性物品は、安全性の観点から残留モノマーをできるだけ削減することと吸水性樹脂の使用量の低減を行うことが望まれており、その解決の手段として吸水性樹脂の吸水性能の向上と吸水速度の向上が求められている。
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、従来達成困難であった高い吸水性能と吸水速度の高いバランスを有する吸水性樹脂を提供すること、及び、本発明の吸水性樹脂を安価な方法で簡便に製造できる製造方法を提供することにある。
In recent years, absorbent articles such as paper diapers have been desired to reduce residual monomers as much as possible and to reduce the amount of water-absorbent resin used from the viewpoint of safety. There is a need for improved performance and improved water absorption rate.
An object of the present invention is to provide a water-absorbent resin that can be suitably used for sanitary materials such as disposable diapers, sanitary napkins, incontinence pads, etc. and has a high balance between high water absorption performance and high water absorption speed, which has been difficult to achieve in the past. And it is providing the manufacturing method which can manufacture the water absorbing resin of this invention simply by an inexpensive method.

本発明者らは前記課題を解決するため鋭意検討した結果、水溶性不飽和カルボン酸アンモニウム塩を含有するラジカル系光重合開始剤と過酸化物を用い、紫外線照射することで重合し、製造した吸水性樹脂を乾燥させた後、特定の条件で加熱処理を行うことで製造した吸水性樹脂は、残留モノマーが低くかつ吸水倍率が高いことを見出した。さらに、本発明の製造方法による吸水性樹脂からは副生成物としてのアクリルアミドは検出されない。
すなわち、本発明は以下に記載するとおりのものである。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors polymerized and produced a radical photopolymerization initiator containing a water-soluble unsaturated carboxylic acid ammonium salt and a peroxide by irradiation with ultraviolet rays. It was found that the water-absorbent resin produced by drying the water-absorbent resin and then performing heat treatment under specific conditions has a low residual monomer and a high water absorption ratio. Furthermore, acrylamide as a by-product is not detected from the water-absorbent resin produced by the production method of the present invention.
That is, the present invention is as described below.

[1]水溶性不飽和カルボン酸アンモニウム塩を含有する単量体水溶液を下記(1)及び(2)の条件下で重合する重合工程を含むことを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
重合条件:
(1)単量体水溶液における、前記水溶性不飽和カルボン酸アンモニウム塩の含有量が全単量体中の50mol%を超え、100mol%以下の範囲であること。
(2)ラジカル系光重合開始剤と過酸化物を用い、紫外線照射する。
[2]水溶性不飽和カルボン酸アンモニウム塩を含有する単量体水溶液を下記(3)及び(4)の条件下で重合することを特徴とする、上記[1]の吸水性樹脂の製造方法。
(3)前記単量体水溶液の厚みを50mm以下にする。
(4)前記単量体水溶液中の溶存酸素を4ppm以下にする。
[3]前記水溶性不飽和カルボン酸アンモニウム塩がアクリル酸アンモニウム塩であることを特徴とする、上記[1]又は[2]の吸水性樹脂の製造方法。
[4]前記単量体水溶液が発泡剤を含有する状態で重合することを特徴とする上記[1]〜[3]の吸水性樹脂の製造方法。
[5]前記発泡剤が炭酸塩であることを特徴とする上記[4]の吸水性樹脂の製造方法。
[6]前記重合工程によって得た樹脂を乾燥処理する乾燥処理工程及び乾燥処理された樹脂を該乾燥処理工程の乾燥条件よりも10℃以上高い温度で加熱処理する加熱処理工程を含むことを特徴とする上記[1]〜[5]の吸水性樹脂の製造方法。
[7]前記加熱処理を下記(5)及び(6)の条件下で行うことを特徴とする上記[6]の吸水性樹脂の製造方法。
(5)吸水性樹脂の乾燥条件よりも10℃以上高く、かつ100〜250℃の範囲で行う。
(6)吸水性樹脂の樹脂外表層の中和率が50mol%未満でかつ、樹脂中心部の中和率が50mol%以上となる加熱処理条件で行う。
[1] A method for producing a water-absorbent resin, comprising a polymerization step of polymerizing an aqueous monomer solution containing a water-soluble unsaturated carboxylic acid ammonium salt under the following conditions (1) and (2).
Polymerization conditions:
(1) The content of the water-soluble unsaturated carboxylic acid ammonium salt in the monomer aqueous solution is in the range of more than 50 mol% and not more than 100 mol% in all monomers.
(2) Irradiate with ultraviolet rays using a radical photopolymerization initiator and a peroxide.
[2] The method for producing a water-absorbent resin according to [1], wherein an aqueous monomer solution containing a water-soluble unsaturated carboxylic acid ammonium salt is polymerized under the following conditions (3) and (4): .
(3) The thickness of the monomer aqueous solution is 50 mm or less.
(4) The dissolved oxygen in the monomer aqueous solution is adjusted to 4 ppm or less.
[3] The method for producing a water-absorbing resin according to [1] or [2], wherein the water-soluble unsaturated carboxylic acid ammonium salt is an ammonium acrylate salt.
[4] The method for producing a water-absorbent resin according to the above [1] to [3], wherein the monomer aqueous solution is polymerized in a state containing a foaming agent.
[5] The method for producing a water-absorbent resin according to [4], wherein the foaming agent is a carbonate.
[6] A drying treatment step for drying the resin obtained by the polymerization step, and a heating treatment step for heat-treating the dried resin at a temperature higher by 10 ° C. or more than the drying conditions of the drying treatment step. The method for producing a water-absorbent resin according to the above [1] to [5].
[7] The method for producing a water absorbent resin according to [6], wherein the heat treatment is performed under the following conditions (5) and (6).
(5) 10 degreeC or more higher than the drying conditions of a water absorbing resin, and it carries out in 100-250 degreeC.
(6) The heat treatment is performed under heat treatment conditions such that the neutralization rate of the outer surface layer of the water-absorbent resin is less than 50 mol% and the neutralization rate of the resin center is 50 mol% or more.

本発明の吸水性樹脂は、保水倍率が40g/g以上でかつ57g/cmの加圧下吸水倍率で10g/g以上という、良好な吸水性能でかつ残留モノマーが20ppm以下と少なく、紙おむつなどの衛生材料用途などに好適である。
また、本発明の吸水性樹脂の製造方法では、溶媒による抽出工程などが無くかつ残留して各種物性に影響が懸念される添加剤等を添加しないなど、簡便に本発明の吸水性樹脂を製造できるため非常に有益である。
The water-absorbing resin of the present invention has a good water-absorbing performance such as a water retention ratio of 40 g / g or more and a water absorption ratio of 10 g / g or more under pressure of 57 g / cm 2 and a residual monomer content of 20 ppm or less. Suitable for hygiene materials.
In addition, in the method for producing the water absorbent resin of the present invention, the water absorbent resin of the present invention can be produced simply, for example, without an extraction step with a solvent and without adding additives that are likely to remain and affect various physical properties. It is very useful because it can.

以下に本発明について更に詳細に説明する。
<本発明の製造方法について>
本発明の吸水性樹脂の製造方法とは、不飽和カルボン酸アンモニウム塩を含有する単量体溶液をラジカル系光重合開始剤と過酸化物の存在下で紫外線を照射することに重合して、得られる樹脂を乾燥後、加熱処理をする方法である。
本発明に用いられる不飽和カルボン酸アンモニウム塩単量体は特に限定するものではなく(メタ)アクリル酸、イタコン酸、(無水)マレイン酸、クロトン酸、フマル酸、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸などのアンモニウム塩があげられるが、好ましくは(メタ)アクリル酸のアンモニウム塩を用いる。不飽和カルボン酸アンモニウム塩の製造方法はカルボン酸の中和、もしくは不飽和アミド化合物もしくは不飽和ニトリル化合物の微生物になどによる加水分解などの誘導体でもかまわない。
The present invention is described in detail below.
<About the production method of the present invention>
The method for producing the water-absorbent resin of the present invention comprises polymerizing a monomer solution containing an unsaturated carboxylic acid ammonium salt by irradiating with ultraviolet rays in the presence of a radical photopolymerization initiator and a peroxide, In this method, the resulting resin is dried and then heat-treated.
The unsaturated carboxylic acid ammonium salt monomer used in the present invention is not particularly limited. (Meth) acrylic acid, itaconic acid, (anhydrous) maleic acid, crotonic acid, fumaric acid, 2- (meth) acryloylethanesulfone Examples thereof include ammonium salts such as acid and 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and preferably an ammonium salt of (meth) acrylic acid is used. The method for producing an unsaturated carboxylic acid ammonium salt may be a derivative such as neutralization of carboxylic acid or hydrolysis of an unsaturated amide compound or unsaturated nitrile compound by a microorganism.

本発明において、不飽和カルボン酸アンモニウム塩以外のその他単量体を添加することもできる。その他単量体成分としては(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらの中で1種類、もしくは2種類以上を全単量体成分中の50mol%以下で添加することができる。架橋剤として添加されるカルボキシル基に対し縮合型架橋剤となる化合物を添加してもよい。縮合型架橋剤として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、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、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの多価アルコール類;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;亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどの多価イオンなどがあげられる。   In this invention, other monomers other than unsaturated carboxylic acid ammonium salt can also be added. Other monomer components include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, (meth) acrylamide, (meth) acrylonitrile, vinyl acetate, hydroxyethyl (meth) acrylate, methoxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (Meth) acrylate etc. are mentioned, Among these, 1 type, or 2 or more types can be added at 50 mol% or less in all the monomer components. You may add the compound used as a condensation type crosslinking agent with respect to the carboxyl group added as a crosslinking agent. Condensation type crosslinking agents include glycidyl ether compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, (poly) glycerin polyglycidyl ether, diglycerin polyglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether; (poly) glycerin, ( Poly) ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, polyoxyethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, diethanolamine, triethanolamine and other polyhydric alcohols; ethylenediamine, diethylenediamine, polyethyleneimine, hexamethylene Polyvalent amines such as diamines; polyvalent ions such as zinc, calcium, magnesium, aluminum That.

もう一つの架橋剤である重合性架橋剤を共重合することも問題ない。重合性架橋剤としてはジエチレングリコールジアクリレート、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、ビスフェノールジアクリレート、イソシアヌル酸ジアクリレート、テトラアリルオキシエタン、ジアリルオキシ酢酸塩などがあげられる。これらの重合性架橋剤の中でN,N’−メチレンビスアクリルアミドもしくはトリメチロールプロパントリアクリレートが特に望ましい。   There is no problem in copolymerizing a polymerizable crosslinking agent which is another crosslinking agent. Examples of polymerizable crosslinking agents include diethylene glycol diacrylate, N, N′-methylenebisacrylamide, polyethylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, trimethylolpropane diallyl ether, allyl glycidyl ether, pentaerythritol triallyl ether, and pentaerythritol diacrylate mono. Examples include stearate, bisphenol diacrylate, isocyanuric acid diacrylate, tetraallyloxyethane, diallyloxyacetate, and the like. Of these polymerizable crosslinking agents, N, N'-methylenebisacrylamide or trimethylolpropane triacrylate is particularly desirable.

他の添加物として吸水性樹脂の表面積を広げる事を目的として発泡剤を添加することが好ましい。発泡剤としては公知の炭酸塩を用いる事ができる。炭酸塩としては塩または混合塩を含むいずれの炭酸塩、炭酸水素塩が本発明でも使用されるが、本発明にとってより好ましい炭酸塩の例としては炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等およびこれらの水和物等があげられ、それらの1種類または2種類以上が用いられる。特に、本発明にとって好ましい炭酸塩は1価カチオン、例えばナトリウム、カリウム、アンモニウムの炭酸塩または炭酸水素塩である。多価カチオン種からなる炭酸塩を用いた場合、カルボキシル基を有する重合体は多価カチオン種により金属架橋されて吸水性能に悪影響を及ぼす。   As another additive, a foaming agent is preferably added for the purpose of expanding the surface area of the water-absorbent resin. As the foaming agent, a known carbonate can be used. As carbonates, any carbonates or bicarbonates including salts or mixed salts are used in the present invention. Examples of carbonates more preferable for the present invention include sodium carbonate, sodium bicarbonate, potassium bicarbonate, carbonates. Examples thereof include ammonium, ammonium hydrogen carbonate, magnesium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate and the like, and hydrates thereof, and one or more of them are used. In particular, preferred carbonates for the present invention are monovalent cations such as sodium, potassium, ammonium carbonates or bicarbonates. When a carbonate composed of a polyvalent cation species is used, the polymer having a carboxyl group is metal-crosslinked by the polyvalent cation species and adversely affects water absorption performance.

炭酸塩の単量体水溶液に対する添加量は単量体成分に対して0.01〜10重量%であるのが好ましく、より好ましくは0.1〜5重量%である。炭酸塩の添加量が0.01重量%未満であると重合により得られる含水ゲルは多孔質体とならない。また、10重量%を超えて添加すると水可溶分が増加すると共に樹脂の保水能力にも支障をきたす。また、炭酸塩は紫外線照射前に添加することが好ましく、添加方法としては、炭酸塩をそのまま添加するかあるいは、任意の溶媒中に溶かし込み炭酸塩溶液として添加してもよい。   The amount of carbonate added to the monomer aqueous solution is preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.1 to 5% by weight, based on the monomer component. When the amount of carbonate added is less than 0.01% by weight, the water-containing gel obtained by polymerization does not become a porous body. Moreover, when it adds exceeding 10 weight%, water soluble content will increase and the water retention capacity of resin will also be obstructed. Further, it is preferable to add the carbonate before the ultraviolet irradiation. As an addition method, the carbonate may be added as it is, or it may be dissolved in an arbitrary solvent and added as a carbonate solution.

本発明には、気泡剤および発泡時期をコントロールする目的で消泡剤を使用することもできる。消泡剤としては一般的に破泡剤、抑泡剤、整泡剤等として公知のものを使用することができ、1種または2種類以上組み合わせて用いることもできる。消泡剤の具体的なものとしては、油脂類、脂肪酸類、低級アルコール類、高吸アルコール類、金属石鹸類、シリコーン類、疎水性シリカ・シリコーンコンパウンド類、脂肪酸エステル類、ポリグリコール類、ポリグリコールエステル類、ポリエーテル類、変性シリコーン類、油溶性ポリマー類、有機リン系化合物、硫酸化脂肪酸類、ポリエーテル誘導体、シリカ・変性シリコーンコンパウンド類などがあげられる。   In the present invention, an antifoaming agent can be used for the purpose of controlling the foaming agent and the foaming time. As the antifoaming agent, generally known antifoaming agents, antifoaming agents, foam stabilizers and the like can be used, and one kind or a combination of two or more kinds can also be used. Specific antifoaming agents include fats and oils, fatty acids, lower alcohols, superabsorbent alcohols, metal soaps, silicones, hydrophobic silica / silicone compounds, fatty acid esters, polyglycols, poly Examples include glycol esters, polyethers, modified silicones, oil-soluble polymers, organophosphorus compounds, sulfated fatty acids, polyether derivatives, silica / modified silicone compounds.

単量体溶液の溶媒は、単量体の溶解性に優れたものであれば特に限定しない。特に好ましくは水単独であるが、エタノール、メタノール、アセトンなどの親水性溶媒を単独もしくは複数混合して使用しても良い。また、必要に応じて塩化ナトリウムなどの塩類、pHコントロールを目的としたアンモニアなどの塩基性化合物を添加しても良い。重合方法は溶液重合などの公知の方法を用いることができるが、水溶液重合が有機溶媒を使わないで済むなど、エネルギー的な観点からも好ましい。反応器の形式は紫外線照射により重合を開始するものであり、その要件を満たすものであれば特に限定するものではなく回分式もしくは連続式のいずれでもかまわない。公知の反応装置である、エンドレスベルトのような装置を用いてもかまわない。   The solvent of the monomer solution is not particularly limited as long as it has excellent monomer solubility. Particularly preferred is water alone, but hydrophilic solvents such as ethanol, methanol, acetone and the like may be used alone or in combination. Moreover, you may add basic compounds, such as salts, such as sodium chloride, and ammonia for the purpose of pH control as needed. As a polymerization method, a known method such as solution polymerization can be used, but aqueous solution polymerization is preferable from the viewpoint of energy, such as not using an organic solvent. The type of the reactor is one in which polymerization is initiated by irradiation with ultraviolet rays, and is not particularly limited as long as the requirement is satisfied, and may be either a batch type or a continuous type. An apparatus such as an endless belt, which is a known reaction apparatus, may be used.

本発明の吸水性樹脂を得るためには、重合開始方法としてラジカル系光重合開始剤と過酸化物を用いて紫外線照射をして重合することが必要である。ラジカル系光重合開始剤としては、例えば、一般に光重合に用いられているベンゾイン、ベンジル、アセトフェノン、ベンゾフェノンおよびこれらの誘導体があげられる。また、誘導体の例としては、ベンゾイン系のものとして、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、アセトフェノン系のものとして、ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシー1,2−ジフェニルエタン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチルー1−(4−(メチルチオ)フェニル)−2−モンフォリノプロパン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフェリノフェニル)ブタノン−1、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンゾフェノン系のものとして、O−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、4−ベンゾイルー4’−メチルジフェニルサルファイド、3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4−ベンゾイル−N,N−ジメチル−N−[2−(1−オキシ−2−プロペニルオキシ)エチル]ベンゼンメタナミニウムブロミド、(4−ベンゾイルベンジル)トリメチルアンモニウムクロリド、4,4’−ジメチルアミノベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等があげられる。   In order to obtain the water-absorbent resin of the present invention, it is necessary to perform polymerization by irradiating with ultraviolet rays using a radical photopolymerization initiator and a peroxide as a polymerization initiation method. Examples of the radical photopolymerization initiator include benzoin, benzyl, acetophenone, benzophenone and derivatives thereof which are generally used for photopolymerization. Examples of derivatives include benzoin-based compounds such as benzoin methyl ether, benzoin ethyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, and acetophenone-based compounds such as diethoxyacetophenone, 2,2-dimethoxy-1,2-diphenyl. Ethan-1-one, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2-methyl-1- (4- (methylthio) phenyl) -2-monfolinopropane-1, 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4- Morpholinophenyl) butanone-1,2-hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-one, as benzophenone series, methyl O-benzoylbenzoate, 4-phenylbenzophenone, 4-benzoyl-4′-methyl Diphenyl Rufide, 3,3 ′, 4,4′-tetra (t-butylperoxycarbonyl) benzophenone, 2,4,6-trimethylbenzophenone, 4-benzoyl-N, N-dimethyl-N- [2- (1- Oxy-2-propenyloxy) ethyl] benzenemethananium bromide, (4-benzoylbenzyl) trimethylammonium chloride, 4,4′-dimethylaminobenzophenone, 4,4′-diethylaminobenzophenone, and the like.

その他のラジカル系光重合開始剤としてはアゾ化合物も使用できアゾニトリル化合物、アゾアミジン化合物、アゾアミド化合物、アルキルアゾ化合物等も利用できる。しかし、この場合、比較的多量に添加する必要があることから、高重合度化が困難であるという理由から、ベンゾイル基を有するラジカル系光重合開始剤を用いる方が好ましい。光重合開始剤の添加量は単量体成分に対して0.0001〜0.1重量%であるのが好ましく、より好ましくは0.001〜0.01重量%である。光重合開始剤の添加量が単量成分に対して0.0001重量%未満であると重合性が極端に低くなり、他方、0.1重量%を超えると、低分子量体が増加する傾向にあり、水可溶分が増加する傾向にある。   As other radical photopolymerization initiators, azo compounds can be used, and azonitrile compounds, azoamidine compounds, azoamide compounds, alkylazo compounds, and the like can also be used. However, in this case, since it is necessary to add a relatively large amount, it is preferable to use a radical photopolymerization initiator having a benzoyl group because it is difficult to increase the degree of polymerization. The addition amount of the photopolymerization initiator is preferably 0.0001 to 0.1% by weight, more preferably 0.001 to 0.01% by weight, based on the monomer component. When the addition amount of the photopolymerization initiator is less than 0.0001% by weight with respect to the monomer component, the polymerizability becomes extremely low. On the other hand, when it exceeds 0.1% by weight, low molecular weight tends to increase. Yes, the water-soluble content tends to increase.

本発明において過酸化物は残留モノマーを低減させるために用いられるものである。本発明にとり好ましい過酸化物の例としては、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;過酸化水素;クメンハイドロパーオキサイド、t−ブチルハイドロパーオキサイド、過酢酸などの有機化酸化物、などの公知の開始剤が挙げられる。それらの1種類もしくは2種類以上を組み合わせ用いることもできる。過酸化物の添加量は単量体成分に対して0.001〜10重量%であるのが好ましく、より好ましくは0.01〜1重量%である。過酸化物の添加量が0.001重量%未満であると残留モノマーを十分に減少させることが困難になり、10重量%以上添加すると水可溶分が増加するとともに得られた吸水性樹脂が着色する場合がある。   In the present invention, peroxide is used to reduce residual monomer. Examples of preferred peroxides for the present invention include persulfates such as potassium persulfate, ammonium persulfate, and sodium persulfate; hydrogen peroxide; organicization such as cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, and peracetic acid. Well-known initiators, such as an oxide, are mentioned. One type or two or more types can be used in combination. The amount of peroxide added is preferably 0.001 to 10% by weight, more preferably 0.01 to 1% by weight, based on the monomer component. When the amount of peroxide added is less than 0.001% by weight, it is difficult to sufficiently reduce the residual monomer. When the amount added is 10% by weight or more, the water-soluble component increases and the obtained water-absorbent resin is obtained. May be colored.

重合開始前に予め単量体溶液中の脱酸素操作を行っておくことが好ましい。具体的には十分な時間の不活性ガスによるバブリングにより溶存酸素を取り除く。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が望ましい。本発明においては単量体水溶液の溶存酸素が4ppm以下にすることが好ましく、さらに好ましくは1ppm以下にすることである。単量体水溶液の溶存酸素が4ppmを超えると、重合開始時間が遅延し、また反応が完結せず、残留モノマーが増加する場合がある。さらに、反応器内は減圧、常圧、加圧のいずれであっても良い。   It is preferable to perform a deoxygenation operation in the monomer solution in advance before the start of polymerization. Specifically, dissolved oxygen is removed by bubbling with an inert gas for a sufficient time. Further, it is desirable that the atmosphere in the reactor is replaced with an inert gas such as nitrogen or helium. In the present invention, the dissolved oxygen in the monomer aqueous solution is preferably 4 ppm or less, more preferably 1 ppm or less. When the dissolved oxygen in the monomer aqueous solution exceeds 4 ppm, the polymerization start time is delayed, the reaction is not completed, and the residual monomer may increase. Furthermore, the inside of the reactor may be any of reduced pressure, normal pressure, and increased pressure.

本発明においては紫外線の照射により重合を開始させるものであり、不飽和単量体水溶液中に紫外線が十分に透過させることが望ましい。単量体水溶液の厚みは反応温度(重合体の最高到達温度)の制御のためと紫外線の透過を十分に保つため50mm以下が好ましく、更に好ましくは20mm以下である。単量体水溶液の厚みが50mmを超えると紫外線照射が均一に行われなくなり、重合体が不均一になる場合がある。該単量体水溶液の厚みの下限値に特に制限はないが、生産性を考慮すると1mm以上が好ましい。   In the present invention, polymerization is initiated by irradiation with ultraviolet rays, and it is desirable that the ultraviolet rays be sufficiently transmitted into the unsaturated monomer aqueous solution. The thickness of the aqueous monomer solution is preferably 50 mm or less, more preferably 20 mm or less in order to control the reaction temperature (maximum temperature reached by the polymer) and to maintain sufficient UV transmission. When the thickness of the monomer aqueous solution exceeds 50 mm, ultraviolet irradiation is not performed uniformly, and the polymer may become non-uniform. Although there is no restriction | limiting in particular in the lower limit of the thickness of this monomer aqueous solution, When productivity is considered, 1 mm or more is preferable.

紫外線の光量は特に制限されないが、通常は10〜10000mJoul/cmとすればよい。この範囲より少ないと重合が不十分な場合があり、この範囲より多いと過剰照射のため、得られた重合体の架橋点が切断され、水可溶分が増える場合があるので好ましくない。また、紫外線照射に使用する光源としては、従来公知の光源が使用でき、例えば、水銀ランプ、メタルハイドランプ等を反応条件を考慮して使用すればよい。照射波長も特に制限されるものではなく、通常200〜450nmの波長光が用いられる。紫外線照射時間は上記光量になるように決定されるが、上記条件下、照射を開始した直後に重合が開始され、通常、10〜180秒の短時間の照射で十分に重合は完結する。 The amount of ultraviolet light is not particularly limited, but is usually 10 to 10,000 mJoul / cm 2 . If the amount is less than this range, polymerization may be insufficient. If the amount is more than this range, excessive crosslinking may result in cleavage of the crosslinking point of the obtained polymer, which may increase the water-soluble content. Moreover, as a light source used for ultraviolet irradiation, a conventionally known light source can be used. For example, a mercury lamp, a metal hydride lamp or the like may be used in consideration of reaction conditions. The irradiation wavelength is not particularly limited, and light having a wavelength of 200 to 450 nm is usually used. Although the ultraviolet irradiation time is determined so as to be the above light amount, polymerization is started immediately after the irradiation is started under the above conditions, and the polymerization is usually completed in a short time of 10 to 180 seconds.

重合開始温度は0〜30℃で行う。紫外線照射前の不飽和単量体水溶液は、その液温が30℃以下に維持されているものが好ましく、より好ましくは0〜20℃に維持されているものである。該単量体水溶液が30℃を超える場合は、反応系の温度が高くなりすぎるため、低分子量化し、保水能力の低下、かつ水可溶分の増加を引き起こす可能性がある。該単量体水溶液温度の下限については特に制限はなく、該単量体水溶液が凍結しない温度であればよく、通常は0℃以上であればよい。
該単量体水溶液の濃度は単量体が溶解できる範囲であれば特に制限されるものではないが、10〜70重量%が好ましく、特にアクリル酸アンモニウムを単量体として用いる場合は、経済的、反応制御のしやすさなどの観点からは30〜65重量%が最も好ましい。
The polymerization start temperature is 0 to 30 ° C. The unsaturated monomer aqueous solution before the ultraviolet irradiation is preferably maintained at a temperature of 30 ° C. or lower, more preferably 0 to 20 ° C. When the aqueous monomer solution exceeds 30 ° C., the temperature of the reaction system becomes too high, so that the molecular weight may be lowered, the water retention capacity may be lowered, and the water-soluble content may be increased. There is no restriction | limiting in particular about this monomer aqueous solution temperature, What is necessary is just the temperature which this monomer aqueous solution does not freeze, and what is necessary is just 0 degreeC or more normally.
The concentration of the aqueous monomer solution is not particularly limited as long as the monomer can be dissolved, but is preferably 10 to 70% by weight, and particularly economical when ammonium acrylate is used as the monomer. From the viewpoint of ease of reaction control, 30 to 65% by weight is most preferable.

水溶性不飽和単量体が重合し始めると、系内の温度が上昇するが、優れた吸水性樹脂を得るためには系内の最高到達温度を120℃以下に抑える事が好ましく、より好ましくは100℃以下に抑えることである。系内の最高到達温度が120℃を超えると、単量体水溶液が重合して得られる重合体は、その水可溶分が増加する。また保水能力の悪いものとなる。重合時の最高到達温度抑制する方法としては種々考えられ、例えば、外部から重合体接触部分を冷却する方法、重合体に冷風を当てる方法等考えられるが、これらの方法は設備も大きくなるので、前記した条件、すなわち、単量体水溶液濃度を30〜65%にし、該単量体水溶液の温度を30℃以下にし、また、該単量体水溶液の厚みを50mm以下、好ましくは1〜20mmにするという条件を採用して、系内の最高到達温度を120℃以下に抑えることが望ましい。   When the water-soluble unsaturated monomer begins to polymerize, the temperature in the system rises, but in order to obtain an excellent water-absorbent resin, it is preferable to suppress the maximum temperature in the system to 120 ° C. or less, and more preferably Is to keep the temperature below 100 ° C. When the highest temperature in the system exceeds 120 ° C., the water-soluble content of the polymer obtained by polymerizing the monomer aqueous solution increases. In addition, the water retention capacity is poor. Various methods can be considered as a method for suppressing the maximum temperature during polymerization, for example, a method of cooling the polymer contact portion from the outside, a method of applying cold air to the polymer, etc., but these methods also increase the equipment, The aforementioned conditions, that is, the monomer aqueous solution concentration is set to 30 to 65%, the temperature of the monomer aqueous solution is set to 30 ° C. or less, and the thickness of the monomer aqueous solution is set to 50 mm or less, preferably 1 to 20 mm. It is desirable to keep the maximum temperature in the system at 120 ° C. or lower by adopting the condition of

反応後、溶液重合では含水ゲル状が生成する。これを粗解砕してから乾燥させる。乾燥後に数百μm程度にまで粉砕し造粒する。粒度分布は3000μm〜1μmに収まることが望ましく、特に望ましいのは1000μm〜50μm、更に望ましいのは900〜100μmである。粗解砕の方法としては、ゴム状弾性体を切断、押出しできる装置を用いることができ、例えば、カッター型切断機、チョッパー型切断機、ニーダー型切断機等、公知の技術を用いて用意に達成できる。カッター型切断機を用いた場合ゲル切断時のシェアーによりポリマーの劣化が少なく好ましい。乾燥されたゲルを粉砕するには従来公知の粉砕方法を採用することができる。例えば、振動式粉砕機、衝撃式粉砕機、摩擦型粉砕機等によって所望の粒度に粉砕することができる。   After the reaction, a water-containing gel is formed by solution polymerization. This is roughly crushed and then dried. After drying, it is pulverized to about several hundred μm and granulated. The particle size distribution is desirably in the range of 3000 μm to 1 μm, particularly preferably 1000 μm to 50 μm, and more preferably 900 to 100 μm. As a method for rough crushing, an apparatus capable of cutting and extruding a rubber-like elastic body can be used. For example, a cutter type cutting machine, a chopper type cutting machine, a kneader type cutting machine, etc. Can be achieved. When a cutter-type cutting machine is used, the polymer is less deteriorated due to the shear during gel cutting. In order to pulverize the dried gel, a conventionally known pulverization method can be employed. For example, it can be pulverized to a desired particle size by a vibration pulverizer, an impact pulverizer, a friction pulverizer, or the like.

乾燥方法は特に限定するものではなく真空乾燥、熱風乾燥が望ましい。本発明に用いることのできる乾燥機は、通常の乾燥機や加熱炉を用いることができ、例えば、熱風乾燥機、流動層乾燥機、気流乾燥機、赤外線乾燥機、誘電加熱乾燥機などが挙げられる。乾燥温度は70℃〜180℃の範囲が好ましく、特に好ましくは100〜120℃である。   The drying method is not particularly limited, and vacuum drying and hot air drying are preferable. As the dryer that can be used in the present invention, a normal dryer or a heating furnace can be used, and examples thereof include a hot air dryer, a fluidized bed dryer, an air flow dryer, an infrared dryer, and a dielectric heating dryer. It is done. The drying temperature is preferably in the range of 70 to 180 ° C, particularly preferably 100 to 120 ° C.

乾燥後、造粒された吸水性樹脂の加熱処理を行うが、加熱終了後に連続的に同じ乾燥機内で加熱しても良く、乾燥工程とは独立の工程としても良いが、加熱処理工程は乾燥工程よりも10℃以上高いことが必要である。加熱条件とは加熱温度と加熱時間の2つの要素からなり、吸水性樹脂の吸水性能に大きな影響をあたえる。要求される吸水性樹脂の特性によって変更されるが、乾燥条件よりも10℃以上高いことが好ましく、さらに好ましくは20℃以上、最も好ましくは30℃以上高いことかが好ましく、かつ100〜250℃の範囲であり、好ましくは120〜200℃、より好ましくは150〜170℃である。加熱時間は10分〜5時間が好ましく、最も好ましくは30分〜1時間である。この条件のもとで加熱処理を行うと、吸水性樹脂の樹脂外表層の中和率と樹脂中心部の中和率を好ましい範囲に調整することができる。この好ましい範囲としては、樹脂中心部のカルボキシル基アンモニア中和率が50mol%以上、好ましくは60mol%以上、最も好ましくは70mol%以上であり、樹脂外表面のカルボキシル基アンモニア中和率が50mol%未満、好ましくは45mol%以下、最も好ましくは40mol%以下である。樹脂中心部と樹脂外表面の中和率の差が5mol%以上であることが好ましく、さらに好ましくは10mol%以上である。
なお、加熱処理装置については特に制限無く、熱風乾燥機、流動層乾燥機、ナウター式乾燥機などの公知の装置が用いられる。
After drying, the granulated water-absorbent resin is heat-treated, but may be continuously heated in the same dryer after the heating is completed, and may be a process independent of the drying process. It must be higher by 10 ° C. than the process. The heating condition is composed of two elements, that is, a heating temperature and a heating time, and has a great influence on the water absorption performance of the water absorbent resin. Although it varies depending on the required properties of the water-absorbent resin, it is preferably higher by 10 ° C. or higher than the drying conditions, more preferably 20 ° C. or higher, most preferably 30 ° C. or higher, and preferably 100 to 250 ° C. It is the range of this, Preferably it is 120-200 degreeC, More preferably, it is 150-170 degreeC. The heating time is preferably 10 minutes to 5 hours, most preferably 30 minutes to 1 hour. When heat treatment is performed under these conditions, it is possible to adjust the neutralization rate of the outer resin surface layer of the water-absorbent resin and the neutralization rate of the resin center to a preferable range. As this preferable range, the carboxyl group ammonia neutralization rate at the center of the resin is 50 mol% or more, preferably 60 mol% or more, most preferably 70 mol% or more, and the carboxyl group ammonia neutralization rate on the resin outer surface is less than 50 mol%. , Preferably 45 mol% or less, most preferably 40 mol% or less. The difference in the neutralization rate between the resin center and the resin outer surface is preferably 5 mol% or more, and more preferably 10 mol% or more.
In addition, there is no restriction | limiting in particular about a heat processing apparatus, Well-known apparatuses, such as a hot air dryer, a fluidized bed dryer, and a Nauter type dryer, are used.

<微生物による加水分解により不飽和カルボン酸アンモニウムを得る方法について>
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との両方を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。
<Method for obtaining unsaturated ammonium carboxylate by hydrolysis with microorganisms>
An unsaturated nitrile subjected to a hydrolysis reaction by a microorganism refers to a compound containing both an unsaturated bond and a cyan group 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、ケイ皮酸アミド、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。 Moreover, 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 a compound include cinnamic acid amide, 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(FERM BP−08590)、あるいはアシネトバクターsp.AK227菌株(FERM BP−08591)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(FERM BP−08590)およびアシネトバクターsp.AK227菌株(FERM BP−08591)の微生物学的性質は以下に示す通りである。   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 microorganisms, microorganisms belonging to the genus Acinetobacter are preferable, and among them, the microorganism is Acinetobacter sp. AK226 strain (FERM BP-08590) or Acinetobacter sp. AK227 strain (FERM BP-08591). The microbiological properties of Acinetobacter sp. AK226 strain (FERM BP-08590) and Acinetobacter sp. AK227 strain (FERM BP-08591) are as shown below.

Figure 0005116088
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Figure 0005116088
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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。従って、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。
The unsaturated ammonium carboxylate aqueous solution produced by this microorganism hydrolysis method has a very small amount of impurities such as dimers and / or hydrates of unsaturated carboxylic acids. Therefore, this manufacturing 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.

<吸水性樹脂について>
本発明の吸水性樹脂は、ポリマー分子鎖中における繰り返し単位の50mol%以上がカルボキシル基含有単位からなる吸水性樹脂である。ポリマー分子鎖中における繰り返し単位のうちのカルボキシル基含有単位は、50mol%以上であることが必要であり、吸水性能の点から好ましくは80mol%以上、さらに好ましくは90mol%以上である。
<About water absorbent resin>
The water-absorbent resin of the present invention is a water-absorbent resin in which 50 mol% or more of repeating units in the polymer molecular chain are composed of carboxyl group-containing units. Of the repeating units in the polymer molecular chain, the carboxyl group-containing unit needs to be 50 mol% or more, and is preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more from the viewpoint of water absorption performance.

本発明の吸水性樹脂を構成するカルボキシル基含有単位としては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、クロトン酸、フマル酸、ソルビン酸、けい皮酸、およびそれらの無水物やそれらの中和塩等の単量体から誘導される単位が挙げられる。
本発明の吸水性樹脂を構成するカルボキシル基を含有していない単位としては、アクリルアミド、メタアクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクレリート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、N−ビニルピロリドン、N−アクリロイルピペジリン、N−アクリロイルピロリジンなどのノニオン性化合物から誘導される親水性単位や、(メタ)アクリルニトリル、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、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレートなどの化合物から誘導される疎水性単位などがあげられる。
As the carboxyl group-containing units constituting the water-absorbent resin of the present invention, acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, crotonic acid, fumaric acid, sorbic acid, cinnamic acid, and their anhydrides and their Examples thereof include units derived from monomers such as neutralized salts.
Examples of units that do not contain a carboxyl group constituting the water-absorbent resin of the present invention include acrylamide, methacrylamide, N-ethyl (meth) acrylamide, Nn-propyl (meth) acrylamide, and N-isopropyl (meth) acrylamide. N, N-dimethyl (meth) acrylamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate, N-vinylpyrrolidone, Hydrophilic units derived from nonionic compounds such as N-acryloylpiperidine, N-acryloylpyrrolidine, (meth) acrylonitrile, styrene, vinyl chloride, butadiene, isobutene, ethylene, propylene Stearyl (meth) acrylate, the hydrophobic units derived from compounds such as lauryl (meth) acrylate.

また、本発明の吸水性樹脂は、ポリマー分子鎖間の架橋剤となる単位が含まれていてもかまわない。例えば、ジエチレングリコールジアクリレート、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパンジアリルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、ペンタエリスリトールジアクリレートモノステアレート、ビスフェノールジアクリレート、イソシアヌル酸ジアクリレート、テトラアリルオキシエタン、ジアリルオキシ酢酸塩などから誘導される単位が挙げられる。   Further, the water-absorbent resin of the present invention may contain a unit that becomes a cross-linking agent between polymer molecular chains. For example, diethylene glycol diacrylate, N, N′-methylenebisacrylamide, polyethylene glycol diacrylate, polypropylene glycol diacrylate, trimethylolpropane diallyl ether, allyl glycidyl ether, pentaerythritol triallyl ether, pentaerythritol diacrylate monostearate, bisphenol Examples include units derived from diacrylate, isocyanuric acid diacrylate, tetraallyloxyethane, diallyloxyacetate, and the like.

また、カルボキシル基含有単位と縮合して架橋剤となる単位が含まれていてもかまわない。例えば、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、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、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどの多価アルコール類;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;亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムなどの多価イオン類などが挙げられる。   Moreover, the unit which becomes a crosslinking agent by condensing with the carboxyl group-containing unit may be contained. For example, glycidyl ether compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, (poly) glycerin polyglycidyl ether, diglycerin polyglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether; (poly) glycerin, (poly) ethylene glycol , Propylene glycol, 1,3-propanediol, polyoxyethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, diethanolamine, triethanolamine and other polyhydric alcohols; ethylenediamine, diethylenediamine, polyethyleneimine, hexamethylenediamine and other polyhydric alcohols And polyvalent ions such as zinc, calcium, magnesium, and aluminum.

吸水性樹脂の形状は粒子状であれば懸濁重合による球状のもの、水溶液重合品を破砕した不定形のもの、比表面積を増やすための多孔質形状、球状粒子を複数凝集させた形状など特に限定されない。粒子径は特に限定されないが50μm以上の粒子径であることが、吸水性樹脂の取扱上、微紛の発生が問題となることが多いことから好ましい。更に好ましくは100μm以上であることである。吸水性樹脂の分級は篩いを用いて適時図ることが出来る。   If the shape of the water-absorbent resin is in the form of particles, the spherical shape by suspension polymerization, the irregular shape obtained by crushing the aqueous solution polymer, the porous shape to increase the specific surface area, the shape in which multiple spherical particles are aggregated, etc. It is not limited. The particle size is not particularly limited, but a particle size of 50 μm or more is preferable because the generation of fine particles is often a problem in handling the water absorbent resin. More preferably, it is 100 micrometers or more. Classification of the water-absorbent resin can be achieved in a timely manner using a sieve.

本発明の製造方法にて製造した吸水性樹脂は高い吸水倍率を示すことが特徴の一つとしてあげられる。後述のTea−bag法による無加圧における吸水倍率の測定においては55g/g以上である事が好ましく、より好ましくは60g/g以上である。同様に後述の保水倍率の測定において40g/g以上である事が好ましく、より好ましくは42g/g以上、最も好ましくは45g/g以上である。また、57g/cmでの加圧下における吸水倍率が10g/g以上であることが好ましい。各数値がその値以下の場合、近年求められている衛生材料分野での、紙おむつなどの薄型化が達成できない可能性があり好ましくない。 One feature of the water-absorbent resin produced by the production method of the present invention is that it exhibits a high water absorption capacity. In the measurement of the water absorption capacity under no pressure by the Tea-bag method described later, it is preferably 55 g / g or more, more preferably 60 g / g or more. Similarly, it is preferably 40 g / g or more, more preferably 42 g / g or more, and most preferably 45 g / g or more in the measurement of the water retention ratio described later. Moreover, it is preferable that the water absorption capacity | capacitance under the pressurization at 57 g / cm < 2 > is 10 g / g or more. If each numerical value is less than that value, it may not be possible to achieve thinning of disposable diapers in the field of sanitary materials, which has been demanded in recent years.

本発明の製造方法により製造された吸水性樹脂の残留モノマーは、低い値を示す。本発明の製造方法による吸水性樹脂の残留モノマーは、20ppm以下であることが好ましく、さらに好ましくは15ppm以下、最も好ましくは10ppm以下である。残留モノマーはできるだけ少ないことが好ましい。また、本発明の製造方法による吸水性樹脂には、アクリルアミドの含有値は非常に低い値を示す。本発明の製造方法による吸水性樹脂のアクリルアミドは、1ppm以下であることが好ましく。さらに好ましくは0.1ppm以下である。   The residual monomer of the water absorbent resin produced by the production method of the present invention shows a low value. The residual monomer of the water-absorbent resin by the production method of the present invention is preferably 20 ppm or less, more preferably 15 ppm or less, and most preferably 10 ppm or less. The residual monomer is preferably as small as possible. In addition, the water-absorbent resin produced by the production method of the present invention has a very low acrylamide content. The acrylamide of the water absorbent resin produced by the production method of the present invention is preferably 1 ppm or less. More preferably, it is 0.1 ppm or less.

<中和塩について>
本発明の吸水性樹脂を構成するポリマー分子鎖中のカルボキシル基は、アンモニアで部分中和されている必要がある。アンモニアによるカルボキシル基全体の中和率は50mol%以上が好ましく、更に好ましくは55mol%以上、最も好ましくは60mol%以上である。
<About neutralized salt>
The carboxyl group in the polymer molecular chain constituting the water absorbent resin of the present invention needs to be partially neutralized with ammonia. The neutralization rate of the entire carboxyl group with ammonia is preferably 50 mol% or more, more preferably 55 mol% or more, and most preferably 60 mol% or more.

本発明の吸水性樹脂において、樹脂内部のカルボキシル基アンモニア中和率が樹脂外表面のカルボキシル基アンモニア中和率よりも高い状態で存在する分布構造を持つ。樹脂中心部のカルボキシル基アンモニア中和率が50mol%以上、好ましくは60mol%以上、最も好ましくは70mol%以上であり、樹脂外表面のカルボキシル基アンモニア中和率が50mol%未満、好ましくは45mol%以下、最も好ましくは40mol%以下である。樹脂中心部と樹脂外表面の中和率の差が5mol%以上であることが好ましく、さらに好ましくは10mol%以上である。樹脂中心部のカルボキシル基アンモニア中和率が上記の数値であると無加圧における吸水倍率の低下が起こりにくく好ましい。また、樹脂外表面のカルボキシル基中和率が上記の数値であると加圧下の吸水倍率が低下しにくく好ましい。   The water absorbent resin of the present invention has a distribution structure in which the carboxyl group ammonia neutralization rate inside the resin is higher than the carboxyl group ammonia neutralization rate on the outer surface of the resin. The carboxyl group ammonia neutralization rate of the resin center is 50 mol% or more, preferably 60 mol% or more, most preferably 70 mol% or more, and the carboxyl group ammonia neutralization rate of the resin outer surface is less than 50 mol%, preferably 45 mol% or less. Most preferably, it is 40 mol% or less. The difference in the neutralization rate between the resin center and the resin outer surface is preferably 5 mol% or more, and more preferably 10 mol% or more. It is preferable that the carboxyl group ammonia neutralization rate at the center of the resin is the above-mentioned numerical value because it is difficult for the water absorption capacity to decrease without pressure. Moreover, when the carboxyl group neutralization rate on the outer surface of the resin is the above-mentioned numerical value, it is preferable that the water absorption capacity under pressure is difficult to decrease.

当該樹脂外表面とは、当該樹脂の外部に露出している部分を言う。また、当該樹脂中心部とは当該樹脂の樹脂外表面から最も内奥の部分を言う。
当該吸水性樹脂は樹脂内部にコア−シェル構造をもつが、樹脂全体として平均化されたカルボキシル基中和率は30mol%以上であることが好ましく、より好ましくは50mol%以上である。樹脂全体の平均カルボキシル基中和率が極端に低下すると無加圧化での吸水倍率の低下を招くことがあり、好ましくない。
当該樹脂内部のコア−シェル構造は、樹脂外表面と樹脂中心部のカルボキシル基中和率を赤外吸光分析法の一つである顕微ATR法によって測定することにより求めることができる。
The resin outer surface refers to a portion exposed to the outside of the resin. Moreover, the said resin center part means the innermost part from the resin outer surface of the said resin.
The water-absorbent resin has a core-shell structure inside the resin, and the carboxyl group neutralization rate averaged over the entire resin is preferably 30 mol% or more, and more preferably 50 mol% or more. If the average carboxyl group neutralization rate of the whole resin is extremely reduced, it may cause a decrease in water absorption capacity without pressure application, which is not preferable.
The core-shell structure inside the resin can be determined by measuring the neutralization rate of the carboxyl group between the resin outer surface and the resin center by the microscopic ATR method which is one of infrared absorption analysis methods.

樹脂外表面のカルボキシル基中和率の測定は顕微ATR法にて直接樹脂外表面を測定する。樹脂中心部の測定は、例えばウルトラミクロトーム(Reichert製 ULTRACUT N)を用いることにより樹脂を割断して中心部を露出させてから顕微ATR法にて測定する。測定装置は例えばBio−Rad社製 FTS−575などを用いることができる。
カルボン酸及びカルボキシレートの組成比を規定する指標として、1695cm−1(カルボン酸νC=0 ベースライン1774〜1616cm−1)および1558cm−1(カルボキシレートνCOO− ベースライン1616〜1500cm−1)のピーク面積比(1695/1558cm−1)を計算する。別途、全カルボン酸の10mol%,30mol%,50mol%,70mol%,90mol%,100mol%をアンモニアで中和した部分架橋ポリアクリル酸を標準サンプルとして測定し、作成した検量線より組成比を求める。
The measurement of the neutralization rate of the carboxyl group on the resin outer surface directly measures the resin outer surface by the microscopic ATR method. The measurement of the resin center is performed by the micro ATR method after cleaving the resin to expose the center by using, for example, an ultramicrotome (ULTRACUT N manufactured by Reichert). As the measuring apparatus, for example, FTS-575 manufactured by Bio-Rad may be used.
Peaks of 1695 cm −1 (carboxylic acid νC = 0 baseline 1774 to 1616 cm −1 ) and 1558 cm −1 (carboxylate νCOO− baseline 1616 to 1500 cm −1 ) as indices defining the composition ratio of carboxylic acid and carboxylate The area ratio (1695/1558 cm −1 ) is calculated. Separately, 10 mol%, 30 mol%, 50 mol%, 70 mol%, 90 mol%, and 100 mol% of the total carboxylic acid were measured using partially crosslinked polyacrylic acid neutralized with ammonia as a standard sample, and the composition ratio was determined from the prepared calibration curve. .

以下に本発明の具体的な実施例および比較例を示すが、本発明は下記の実施例に限定されない。
(1)無加圧における吸水倍率の測定方法;Tea−bag法
不織布製のティーバック式袋(7×9cm)に吸水性樹脂A(g)(約0.5g)を均一に入れ、液温25℃の生理食塩水500ccに1時間浸漬する。所定時間後にティーバック式袋を引き上げ、10分間自然に水切りを行った後にティーバック式袋の重量B(g)を測定する。ブランクとして同様の操作を、吸水性樹脂を加えずにティーバック式袋のみで行い、重量C(g)を計測する。吸水倍率を次式より求める。
吸水倍率(g/g)=(B(g)−C(g))/A(g)
Specific examples and comparative examples of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to the following examples.
(1) Measuring method of water absorption capacity without pressure; Tea-bag method Water-absorbing resin A (g) (about 0.5 g) is uniformly placed in a non-woven teabag bag (7 × 9 cm), and the liquid temperature Immerse in 500 cc of physiological saline at 25 ° C. for 1 hour. After a predetermined time, the tea bag bag is pulled up and drained naturally for 10 minutes, and then the weight B (g) of the tea bag bag is measured. The same operation as a blank is performed using only a tea bag bag without adding a water-absorbent resin, and the weight C (g) is measured. The water absorption ratio is obtained from the following formula.
Water absorption magnification (g / g) = (B (g) -C (g)) / A (g)

(2)吸収速度の測定法;ボルテックス法
100ccのガラス製ビーカーに25℃に調整した0.9%の生理食塩水を50g測り取る。ここに30*8mmの回転子を入れ、回転計のついたマグネチックスターラーの上にのせ、600rpmで回転させる。非接触式回転計にて、回転数を確認する。吸水性樹脂を2.00g測り取り、ビーカーに投入する。吸水性樹脂投入後から、液表面が平らになるまでの時間を吸収時間とする。
(2) Absorption rate measurement method; vortex method 50 g of 0.9% physiological saline adjusted to 25 ° C. is measured in a 100 cc glass beaker. A 30 * 8 mm rotator is put here, put on a magnetic stirrer with a tachometer, and rotated at 600 rpm. Check the rotation speed with a non-contact tachometer. 2.00 g of water-absorbing resin is weighed and put into a beaker. The absorption time is defined as the time after the water-absorbing resin is charged until the liquid surface becomes flat.

(3)樹脂体外表面と中心部のカルボキシル基中和率の測定方法
(i)測定装置
測定装置はBio−Rad社製 FTS−575を用いた。
(ii)測定条件
顕微ATR法(結晶板Ge 1回反射)
Back Ground : Air 常温測定
アパーチャー : 50×50μm、
積算回数 : 100回
測定によって得られたスペクトルデータから1695cm−1(カルボン酸νC=0 ベースライン1774〜1616cm−1)および1558cm−1(カルボキシレートνCOO− ベースライン1616〜1500cm−1)のピーク面積比(1695/1558cm−1)を求める。
(iii)検量線の作成
検量線作成用試料として全カルボン酸の10mol%,30mol%,50mol%,70mol%,90mol%,100mol%をアンモニアで中和した部分架橋ポリアクリル酸を用いた。検量線試料を割断し、中心部分を顕微ATR法にて1試料につき5回実施。−COOH/−COO−ピーク面積比より検量線(5次多項式近似曲線)を作成した。割断はウルトラミクロトーム(Reichert社製 ULTRACUT N)にて行った。
(iv)サンプルの測定
検量線試料と同様に測定を行った。樹脂体外表面はATR法で直接測定し、樹脂体中心部はウルトラミクロトームにて割断を行ってからATR法にて測定を行った。樹脂体外表面は1試料につき3回、樹脂体中心部は1試料につき5回測定を行い、その平均値を測定結果とした。
(3) Measuring method of neutralization rate of carboxyl group of resin body outer surface and center part (i) Measuring device The measuring device used FTS-575 by Bio-Rad.
(Ii) Measurement conditions Microscopic ATR method (crystal plate Ge, single reflection)
Back Ground: Air room temperature measurement Aperture: 50 × 50 μm,
Accumulation count: 100 times From spectral data obtained by measurement, peak areas of 1695 cm −1 (carboxylic acid νC = 0 baseline 1774 to 1616 cm −1 ) and 1558 cm −1 (carboxylate νCOO− baseline 1616 to 1500 cm −1 ). The ratio (1695/1558 cm −1 ) is determined.
(Iii) Preparation of calibration curve Partially crosslinked polyacrylic acid obtained by neutralizing 10 mol%, 30 mol%, 50 mol%, 70 mol%, 90 mol%, and 100 mol% of the total carboxylic acid with ammonia was used as a sample for preparing a calibration curve. The calibration curve sample is cleaved, and the central part is performed 5 times per sample by the microscopic ATR method. A calibration curve (5th order polynomial approximate curve) was created from the -COOH / -COO-peak area ratio. The cleaving was performed with an ultramicrotome (ULTRACUT N manufactured by Reichert).
(Iv) Sample measurement Measurement was performed in the same manner as the calibration curve sample. The outer surface of the resin body was directly measured by the ATR method, and the central portion of the resin body was cleaved by an ultramicrotome and then measured by the ATR method. The outer surface of the resin body was measured 3 times per sample, and the central part of the resin body was measured 5 times per sample, and the average value was taken as the measurement result.

(4)残留モノマーとアクリルアミドの測定方法
300mlのビーカーに吸水性樹脂1gを精秤し、生理食塩水を250g加えて2時間攪拌する。所定時間経過後、メンブレンフィルターでろ過し、ろ液を高速液体クロマトグラフィーで分析した。
高速液体クロマトグラフィーの分析条件は以下のとおりである。
カラム : 東ソー製 ODS80Ts
カラム温度 : 40℃
キャリアー : 10mMリン酸水溶液、0.7cc/minで流す
検出 : UV207nm
打ち込み量 : 50μl
(4) Measuring method of residual monomer and acrylamide Weigh 1 g of water-absorbing resin in a 300 ml beaker, add 250 g of physiological saline, and stir for 2 hours. After a predetermined time, the membrane was filtered through a membrane filter, and the filtrate was analyzed by high performance liquid chromatography.
The analysis conditions of high performance liquid chromatography are as follows.
Column: Tosoh ODS80Ts
Column temperature: 40 ° C
Carrier: 10 mM phosphoric acid aqueous solution, flowing at 0.7 cc / min Detection: UV 207 nm
Driving amount: 50 μl

(5)加圧下吸水倍率の測定
底面に250メッシュのナイロン網を貼ったアクリル樹脂製の円筒形器具(外径35.0mm、内径24.5mm、高さ30mm、重さ D(g))に、吸水性樹脂 E(g)(約0.16g)を均一になるように入れ、重りとして0.0psiでは何ものせないが、0g/cmでは21g・cm、57g/cmでは278.3gの分銅(外径24.5mm)をのせる。SUS製シャーレ(内径120mm)に生理食塩水を60cc入れ、円筒形器具を中に1時間置く。所定時間経過後、紙製タオルにて水切りを行い、天秤で器具全体の重量F(g)測定を行う。吸水倍率は次式(1)にて求める。
<式(1)>
吸水倍率(g/g)=(F(g)−D(g)−分銅の重さ(g))/E(g)
(5) Measurement of water absorption capacity under pressure To a cylindrical instrument made of acrylic resin (outer diameter 35.0mm, inner diameter 24.5mm, height 30mm, weight D (g)) with a 250 mesh nylon net on the bottom The water-absorbing resin E (g) (about 0.16 g) is put in a uniform manner, and nothing is applied at 0.0 psi as a weight, but at 0 g / cm 2 , it is 21 g · cm 2 , and 57 g / cm 2 is 278. Place 3g weight (outer diameter 24.5mm). 60 cc of physiological saline is placed in a SUS petri dish (inner diameter: 120 mm), and a cylindrical instrument is placed in it for 1 hour. After a predetermined period of time, drain water with a paper towel, and measure the weight F (g) of the entire instrument with a balance. The water absorption magnification is obtained by the following equation (1).
<Formula (1)>
Water absorption ratio (g / g) = (F (g) −D (g) −weight of weight (g)) / E (g)

(6)保水倍率の測定
吸水性樹脂の保水力を示す指標として下記式(2)で表される「保水倍率」を用いる。
前記Tea−bag法の吸収倍率測定試験実施直後の含水樹脂を包含したティーバックを遠心分離機に入れ、250Gで3分間脱水し、重量を測定する。吸水性樹脂を用いずに同様の操作を行い、重量を測定しブランクとする。次式(2)に従って保水倍率を算出する。測定は3回行い、平均値を保水倍率とする。
<式(2)>
吸水性樹脂の保水倍率(g/g)={(吸水後遠心分離機で脱水後のティーバッグの重量)−(吸水後のブランクのティーバッグ重量)−(吸水性樹脂の重量)}/(吸水性樹脂の重量)
(6) Measurement of water retention magnification “Water retention magnification” represented by the following formula (2) is used as an index indicating the water retention capacity of the water absorbent resin.
The tea bag containing the water-containing resin immediately after the Tea-bag method absorption ratio measurement test is put into a centrifuge, dehydrated at 250 G for 3 minutes, and the weight is measured. The same operation is performed without using the water absorbent resin, and the weight is measured to obtain a blank. The water retention magnification is calculated according to the following equation (2). The measurement is performed three times, and the average value is set as the water retention magnification.
<Formula (2)>
Water-retaining capacity of water-absorbing resin (g / g) = {(weight of tea bag after water absorption and dewatered by centrifugal separator) − (weight of blank tea bag after water absorption) − (weight of water-absorbing resin)} / ( Weight of water absorbent resin)

[製造例1]
(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、試薬特級品を使用した。アクリル酸は使用する前に蒸留を行い、重合禁止剤を除去してから使用した。次に、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 1]
(Preparation of ammonium acrylate by neutralization of acrylic acid)
Acrylic acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used as a reagent special grade. Acrylic acid was used after distillation before use to remove the polymerization inhibitor. Next, 100 g of 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.

[製造例2]
(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)
(1)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−08590)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。続いてアクリルアミド、N,N’−メチレンビスアクリルアミド、5%N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン水溶液、菌体懸濁液、30mMリン酸緩衝液の混合液に、2.5%過硫酸カリウム水溶液を混合して重量物を得た。最終的な組成は、乾燥菌体濃度3%、30mMリン酸バッファー(pH=7)52%、アクリルアミド18%、メチレンビスアクリルアミド1%、5%N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン水溶液12%、2.5%過硫酸カリウム水溶液14%(何れも重量%)とした。該重合物を約1×3×3mm角の粒子に裁断し固定化菌体を得た。この固定化菌体を30mMリン酸バッファー(pH=7)で洗浄し固定化菌体触媒(以下生体触媒)を調製した。
[Production Example 2]
(Preparation of ammonium acrylate by hydrolysis of acrylonitrile)
(1) Preparation of biocatalyst Acinetobacter sp. AK226 (FERM BP-08590) having nitrilase activity is 0.1% sodium chloride, potassium dihydrogen phosphate 0.1%, magnesium sulfate heptahydrate 0.05%, sulfuric acid In a medium prepared by adjusting an aqueous solution containing iron heptahydrate 0.005%, manganese sulfate pentahydrate 0.005%, ammonium sulfate 0.1%, potassium nitrate 0.1% (both wt%) to pH = 7. Then, 0.5% by weight of acetonitrile was added as a nutrient source 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). Subsequently, 2.5% in a mixed solution of acrylamide, N, N′-methylenebisacrylamide, 5% N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine aqueous solution, cell suspension, and 30 mM phosphate buffer. A potassium persulfate aqueous solution was mixed to obtain a heavy product. The final composition is 3% dry cell concentration, 52% 30 mM phosphate buffer (pH = 7), 18% acrylamide, 1% methylenebisacrylamide, 5% N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine. An aqueous solution of 12% and a 2.5% potassium persulfate aqueous solution of 14% (both by weight) were used. The polymer was cut into about 1 × 3 × 3 mm square particles to obtain immobilized cells. The immobilized cells were washed with 30 mM phosphate buffer (pH = 7) to prepare an immobilized cell catalyst (hereinafter referred to as biocatalyst).

(2)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1g(乾燥菌体0.03gに相当)を金網かごに入れたものを液中にセットし、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2重量%分フィード(アクリロニトリル濃度は0.5重量%以上で管理)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。
得られたアクリル酸アンモニウム水溶液は無色透明であった。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。
(2) Hydrolysis with a biocatalyst 400 g of distilled water is put into an Erlenmeyer flask with an internal volume of 500 ml, and 1 g of the above biocatalyst (corresponding to 0.03 g of dry cells) is put in a wire mesh basket in the liquid. After sealing 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 2% by weight (the acrylonitrile concentration was controlled at 0.5% by weight or more), and an accumulation reaction of ammonium acrylate was carried out. As a result, it was possible to accumulate up to 40% by weight.
The obtained aqueous solution of ammonium acrylate was colorless and transparent. 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.

[製造例3]
(アクリル酸の中和によるアクリル酸ナトリウムの調製)
アクリル酸は和光純薬製、試薬特級品を使用した。アクリル酸は使用する前に蒸留を行い、重合禁止剤を除去してから使用した。次に、アクリル酸100.0gを水43.20g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%の水酸化ナトリウム水溶液166.7gを攪拌しながら徐々に加え40重量%の75mol%中和のアクリル酸ナトリウム水溶液を得た。
[Production Example 3]
(Preparation of sodium acrylate by neutralization of acrylic acid)
Acrylic acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used as a reagent special grade. Acrylic acid was used after distillation before use to remove the polymerization inhibitor. Next, 100.0 g of acrylic acid was dissolved in 43.20 g of water. This aqueous solution was cooled in an ice bath, and while maintaining the liquid temperature at 30 ° C. or lower, 166.7 g of 25 wt% sodium hydroxide aqueous solution was gradually added with stirring, and 40 wt% 75 mol% neutralized sodium acrylate aqueous solution. Got.

[製造例4]
(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、試薬特級品を使用した。アクリル酸は使用する前に蒸留を行い、重合禁止剤を除去してから使用した。次に、アクリル酸100gを水150.73g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、30重量%のアンモニア水溶液59.03gを攪拌しながら徐々に加え38重量%のアクリル酸アンモニウム水溶液を得た。
[Production Example 4]
(Preparation of ammonium acrylate by neutralization of acrylic acid)
Acrylic acid manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used as a reagent special grade. Acrylic acid was used after distillation before use to remove the polymerization inhibitor. Next, 100 g of acrylic acid was dissolved in 150.73 g of water. This aqueous solution was cooled in an ice bath, and while maintaining the liquid temperature at 30 ° C. or lower, 59.03 g of a 30 wt% aqueous ammonia solution was gradually added with stirring to obtain a 38 wt% aqueous ammonium acrylate solution.

[実施例1]
製造例1の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を300g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0623g添加する。次に42重量%グリセリン水溶液をシリンジにて1.43g添加した。続いて光重合開始剤として2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンを0.0067gと過硫酸アンモニウムを0.0033g添加し、この単量体水溶液を10℃に冷却し、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。溶存酸素は1ppm以下となった。
この水溶液を水溶液厚み20mmとなるようにして、高圧水銀ランプ(SEN EngineeringCO.,Ltd.製 MUMK−20−25XE、20W、発光長253nm これを3台使用)を用いて、2分間紫外線を照射した(光量 684mJ/cm)。内部温度は13℃から開始して最高到達温度は約90℃であった。その後、ゲルを取り出し粗解砕を行ってから130℃の熱風乾燥機を用いて2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℃で加熱した。このようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(1)とする。
[Example 1]
300 g of 40% by weight ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 1 and 0.0623 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. Next, 1.43 g of a 42 wt% glycerin aqueous solution was added by a syringe. Subsequently, 0.0067 g of 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one and 0.0033 g of ammonium persulfate were added as a photopolymerization initiator, and the monomer aqueous solution was cooled to 10 ° C. The reaction system was deaerated by bubbling with gas, and purged with nitrogen. The dissolved oxygen was 1 ppm or less.
The aqueous solution was irradiated with ultraviolet rays for 2 minutes using a high-pressure mercury lamp (MENK-20-25XE, 20W, emission length 253 nm, 3 units, manufactured by SEN EngineeringCO., Ltd.) using an aqueous solution having a thickness of 20 mm. (Light quantity 684 mJ / cm 2 ). The internal temperature started from 13 ° C and the maximum temperature reached was about 90 ° C. Thereafter, the gel is taken out and roughly crushed, and then dried for 2 hours using a 130 ° C. hot air dryer. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving. This was heated at 170 ° C. for 30 minutes in an inert oven under a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (1).

[実施例2]
製造例2の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を300g、N,N’−メチレンビスアクリルアミドを0.0623g添加する。続いて光重合開始剤として2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンを0.0067gと過硫酸アンモニウムを0.0033g添加し、この単量体水溶液を10℃に冷却し、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。溶存酸素は1ppm以下となった。
この水溶液を水溶液厚み20mmとなるようにして、高圧水銀ランプ(SEN EngineeringCO.,Ltd.製 MUMK−20−25XE、20W、発光長253nm これを3台使用)を用いて、2分間紫外線を照射した(光量 684mJ/cm)。内部温度は13℃から開始して最高到達温度は約90℃であった。その後、ゲルを取り出し粗解砕を行ってから130℃の熱風乾燥機を用いて2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。
得られた吸水性樹脂50gをビーカーに仕込み、架橋剤としてエチレングリコールジグリシジルエーテル 0.1250g、水 3.000gを添加し、130℃で15分間加熱反応後、乾燥し表面架橋した吸水性樹脂を得た。その後、シリカを0.3000g添加し、混合した。
これをイナートオーブンにて窒素雰囲気下で10分間、180℃で加熱した。このようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(2)とする。
[Example 2]
300 g of 40% by weight ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 2 and 0.0623 g of N, N′-methylenebisacrylamide are added. Subsequently, 0.0067 g of 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one and 0.0033 g of ammonium persulfate were added as a photopolymerization initiator, and the monomer aqueous solution was cooled to 10 ° C. The reaction system was deaerated by bubbling with gas, and purged with nitrogen. The dissolved oxygen was 1 ppm or less.
The aqueous solution was irradiated with ultraviolet rays for 2 minutes using a high-pressure mercury lamp (MENK-20-25XE, 20W, emission length 253 nm, 3 units, manufactured by SEN EngineeringCO., Ltd.) using an aqueous solution having a thickness of 20 mm. (Light quantity 684 mJ / cm 2 ). The internal temperature started from 13 ° C and the maximum temperature reached was about 90 ° C. Thereafter, the gel is taken out and roughly crushed, and then dried for 2 hours using a 130 ° C. hot air dryer. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving.
50 g of the obtained water-absorbing resin was charged into a beaker, 0.1250 g of ethylene glycol diglycidyl ether and 3.000 g of water were added as a cross-linking agent, heated at 130 ° C. for 15 minutes, dried, and surface-crosslinked water-absorbing resin was obtained. Obtained. Thereafter, 0.3000 g of silica was added and mixed.
This was heated at 180 ° C. for 10 minutes in an inert oven in a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (2).

[実施例3]
製造例2の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を300g、トリメチロールプロパントリアクリレートを0.024g添加する。続いて光重合開始剤として2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンを0.0067gと過硫酸アンモニウムを0.0033g添加し、この単量体水溶液を10℃に冷却し、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。溶存酸素は1ppm以下となった。次いで炭酸水素ナトリウムを1.2gを混合した。
この水溶液を水溶液厚み20mmとなるようにして、高圧水銀ランプ(SEN EngineeringCO.,Ltd.製 MUMK−20−25XE、20W、発光長253nm これを3台使用)を用いて、2分秒間紫外線を照射した(光量 684mJ/cm)。内部温度は13℃から開始して最高到達温度は約90℃であった。その後、ゲルを取り出し粗解砕を行ってから130℃の熱風乾燥機を用いて2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。
得られた吸水性樹脂50gをビーカーに仕込み、架橋剤としてエチレングリコールジグリシジルエーテル 0.1250g、水 3.000gを添加し、130℃で15分間加熱反応後、乾燥し表面架橋した吸水性樹脂を得た。その後、シリカを0.3000g添加し、混合した。
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。このようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(3)とする。
[Example 3]
300 g of 40 wt% ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 2 and 0.024 g of trimethylolpropane triacrylate are added. Subsequently, 0.0067 g of 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one and 0.0033 g of ammonium persulfate were added as a photopolymerization initiator, and the monomer aqueous solution was cooled to 10 ° C. The reaction system was deaerated by bubbling with gas, and purged with nitrogen. The dissolved oxygen was 1 ppm or less. Then 1.2 g of sodium bicarbonate was mixed.
Using this high-pressure mercury lamp (SEN EngineeringCO., Ltd., MUMK-20-25XE, 20 W, emission length 253 nm, using three units), this aqueous solution was irradiated with ultraviolet rays for 2 minutes. (Light quantity 684 mJ / cm 2 ). The internal temperature started from 13 ° C and the maximum temperature reached was about 90 ° C. Thereafter, the gel is taken out and roughly crushed, and then dried for 2 hours using a 130 ° C. hot air dryer. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving.
50 g of the obtained water-absorbing resin was charged into a beaker, 0.1250 g of ethylene glycol diglycidyl ether and 3.000 g of water were added as a cross-linking agent, heated at 130 ° C. for 15 minutes, dried, and surface-crosslinked water-absorbing resin was obtained. Obtained. Thereafter, 0.3000 g of silica was added and mixed.
This is heated at 180 ° C. for 10 minutes in an inert oven in a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (3).

[実施例4]
実施例1においてイナートオーブンでの加熱条件を175℃で25分間としたこと以外は、実施例1と同様な操作を行い、吸水性樹脂を得た。このようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(4)とする。
[実施例5]
実施例2において単量体水溶液の厚みを30mmとし、イナートオーブンでの加熱条件を165℃で45分間とした以外は、実施例2と同様な操作を行い、吸水性樹脂を得た。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 4]
A water-absorbent resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the heating conditions in the inert oven in Example 1 were changed to 175 ° C. for 25 minutes. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (4).
[Example 5]
A water-absorbent resin was obtained in the same manner as in Example 2, except that the thickness of the aqueous monomer solution was 30 mm and the heating condition in the inert oven was 45 minutes at 165 ° C. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (5).

[実施例6]
実施例3において単量体水溶液の厚みを10mmとした以外は、実施例3と同様な操作を行い、吸水性樹脂を得た。こ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。
[実施例7]
実施例3において炭酸水素ナトリウムを炭酸アンモニウムとした以外は実施例3と同様な操作を行い、吸水性樹脂を得た。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 6]
A water-absorbent resin was obtained in the same manner as in Example 3, except that the thickness of the aqueous monomer solution was 10 mm in Example 3. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (6).
[Example 7]
A water-absorbent resin was obtained in the same manner as in Example 3 except that sodium bicarbonate was changed to ammonium carbonate in Example 3. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (7).

[実施例8]
実施例3において篩い分けを300〜106μmとした以外は実施例3と同様な操作を行い、吸水性樹脂を得た。このようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(8)とする。
[実施例9]
実施例3において炭酸水素ナトリウム1.2gを炭酸水素アンモニウム2.4gとした以外は実施例3と同様な操作を行い、吸水性樹脂を得た。このようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(9)とする。
[Example 8]
A water absorbent resin was obtained in the same manner as in Example 3 except that the sieving in Example 3 was changed to 300 to 106 μm. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (8).
[Example 9]
A water absorbent resin was obtained in the same manner as in Example 3 except that 1.2 g of sodium bicarbonate was changed to 2.4 g of ammonium bicarbonate in Example 3. The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (9).

[実施例10]
製造例1の40重量%アクリル酸アンモニウム水溶液を300g、トリメチロールプロパントリアクリレートを0.024g添加する。続いて光重合開始剤として2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンを0.0067gと過硫酸アンモニウムを0.0033g添加し、この単量体水溶液を10℃に冷却し、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。溶存酸素は1ppm以下となった。次いで炭酸水素ナトリウムを1.2gを混合した。
この水溶液を水溶液厚み20mmとなるようにして、高圧水銀ランプ(SEN EngineeringCO.,Ltd.製 MUMK−20−25XE、20W、発光長253nm これを3台使用)を用いて、2分間紫外線を照射した(光量 684mJ/cm)。内部温度は13℃から開始して最高到達温度は約90℃であった。その後、ゲルを取り出し粗解砕を行ってから130℃の熱風乾燥機を用いて2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。
このようにして得られた吸水性樹脂を吸水性樹脂(10)とする。
[Example 10]
300 g of 40% by weight ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 1 and 0.024 g of trimethylolpropane triacrylate are added. Subsequently, 0.0067 g of 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one and 0.0033 g of ammonium persulfate were added as a photopolymerization initiator, and the monomer aqueous solution was cooled to 10 ° C. The reaction system was deaerated by bubbling with gas, and purged with nitrogen. The dissolved oxygen was 1 ppm or less. Then 1.2 g of sodium bicarbonate was mixed.
The aqueous solution was irradiated with ultraviolet rays for 2 minutes using a high-pressure mercury lamp (MENK-20-25XE, 20W, emission length 253 nm, 3 units, manufactured by SEN EngineeringCO., Ltd.) using an aqueous solution having a thickness of 20 mm. (Light quantity 684 mJ / cm 2 ). The internal temperature started from 13 ° C and the maximum temperature reached was about 90 ° C. Thereafter, the gel is taken out and roughly crushed, and then dried for 2 hours using a 130 ° C. hot air dryer. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving.
The water absorbent resin thus obtained is designated as water absorbent resin (10).

[比較例1]
製造例3の40重量%の75mol%中和アクリル酸ナトリウム水溶液を300g、トリメチロールプロパントリアクリレート0.036g添加する。続いて光重合開始剤として2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オンを0.0067gと過硫酸ナトリウムを0.0033g添加し、この単量体水溶液を10℃に冷却し、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。
この水溶液を水溶液厚み20mmとなるようにして、高圧水銀ランプ(SEN EngineeringCO.,Ltd.製 MUMK−20−25XE、20W、発光長253nm これを3台使用)を用いて、2分間紫外線を照射した(光量 684mJ/cm)。内部温度は13℃から開始して最高到達温度は約90℃であった。その後、ゲルを取り出し粗解砕を行ってから130℃の熱風乾燥機を用いて2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。
得られた吸水性樹脂50gをビーカーに仕込み、架橋剤としてエチレングリコールジグリシジルエーテル 0.1250g、水 3.000gを添加し、130℃で15分間加熱反応後、乾燥し表面架橋した吸水性樹脂を得た。その後、シリカを0.3000g添加し、混合した。
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。このよう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]
300 g of 40 wt% 75 mol% neutralized sodium acrylate aqueous solution of Production Example 3 and 0.036 g of trimethylolpropane triacrylate are added. Subsequently, 0.0067 g of 2,2-dimethoxy-1,2-diphenylethane-1-one and 0.0033 g of sodium persulfate were added as a photopolymerization initiator, and this monomer aqueous solution was cooled to 10 ° C., The reaction system was purged with nitrogen by bubbling with nitrogen gas.
The aqueous solution was irradiated with ultraviolet rays for 2 minutes using a high-pressure mercury lamp (MENK-20-25XE, 20W, emission length 253 nm, 3 units, manufactured by SEN EngineeringCO., Ltd.) using an aqueous solution having a thickness of 20 mm. (Light quantity 684 mJ / cm 2 ). The internal temperature started from 13 ° C and the maximum temperature reached was about 90 ° C. Thereafter, the gel is taken out and roughly crushed, and then dried for 2 hours using a 130 ° C. hot air dryer. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving.
50 g of the obtained water-absorbing resin was charged into a beaker, 0.1250 g of ethylene glycol diglycidyl ether and 3.000 g of water were added as a cross-linking agent, heated at 130 ° C. for 15 minutes, dried, and surface-crosslinked water-absorbing resin was obtained. Obtained. Thereafter, 0.3000 g of silica was added and mixed.
This is heated at 180 ° C. for 10 minutes in an inert oven in a nitrogen atmosphere. The water absorbent resin thus obtained is referred to as comparative water absorbent resin (1).

[比較例2]
製造例4の38重量%の75mol%中和アクリル酸アンモニウム水溶液を300g、トリメチロールプロパントリアクリレート0.1593g添加する。この単量体水溶液を30℃に調整し、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。次いで過硫酸アンモニウム0.9209gと亜硫酸水素ナトリウム0.0557gを添加し、重合を開始した。内部温度は30℃から開始して最高到達温度は約100℃であった。その後、ゲルを取り出し粗解砕を行ってから180℃の熱風乾燥機を用いて1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。
得られた吸水性樹脂50gをビーカーに仕込み、架橋剤としてエチレングリコールジグリシジルエーテル 0.1250g、水 3.000gを添加し、130℃で15分間加熱反応後、乾燥し表面架橋した吸水性樹脂を得た。その後、シリカを0.3000g添加し、混合した。
このよう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]
300 g of the 38 wt% 75 mol% neutralized ammonium acrylate aqueous solution of Production Example 4 and 0.1593 g of trimethylolpropane triacrylate are added. This aqueous monomer solution was adjusted to 30 ° C. and degassed by bubbling with nitrogen gas, and the reaction system was purged with nitrogen. Next, 0.9209 g of ammonium persulfate and 0.0557 g of sodium hydrogen sulfite were added to initiate polymerization. The internal temperature started from 30 ° C and the maximum temperature reached was about 100 ° C. Thereafter, the gel is taken out and coarsely crushed and then dried for 1 hour using a 180 ° C. hot air dryer. After drying, the mixture is pulverized with a homogenizer, and 100 to 850 μm is collected by sieving.
50 g of the obtained water-absorbing resin was charged into a beaker, 0.1250 g of ethylene glycol diglycidyl ether and 3.000 g of water were added as a cross-linking agent, heated at 130 ° C. for 15 minutes, dried and surface-crosslinked water-absorbing resin. Obtained. Thereafter, 0.3000 g of silica was added and mixed.
The water absorbent resin thus obtained is referred to as comparative water absorbent resin (2).

測定した各吸水性樹脂の物性一覧を下の表3に示す。   Table 3 below shows a list of physical properties of each measured water absorbent resin.

Figure 0005116088
Figure 0005116088

Claims (7)

水溶性不飽和カルボン酸アンモニウム塩を含有する単量体水溶液を下記(1)及び(2)の条件下で重合する重合工程を含むことを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
重合条件:
(1)単量体水溶液における、前記水溶性不飽和カルボン酸アンモニウム塩の含有量が全単量体中の50mol%を超え、100mol%以下の範囲であること。
(2)ラジカル系光重合開始剤と過酸化物を用い、紫外線照射する。
A method for producing a water-absorbing resin, comprising a polymerization step of polymerizing an aqueous monomer solution containing a water-soluble unsaturated carboxylic acid ammonium salt under the following conditions (1) and (2).
Polymerization conditions:
(1) The content of the water-soluble unsaturated carboxylic acid ammonium salt in the monomer aqueous solution is in the range of more than 50 mol% and not more than 100 mol% in all monomers.
(2) Irradiate with ultraviolet rays using a radical photopolymerization initiator and a peroxide.
水溶性不飽和カルボン酸アンモニウム塩を含有する単量体水溶液を下記(3)及び(4)の条件下で重合す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。
(3)前記単量体水溶液の厚みを50mm以下にする。
(4)前記単量体水溶液中の溶存酸素を4ppm以下にする。
The method for producing a water-absorbent resin according to claim 1, wherein an aqueous monomer solution containing a water-soluble unsaturated carboxylic acid ammonium salt is polymerized under the following conditions (3) and (4).
(3) The thickness of the monomer aqueous solution is 50 mm or less.
(4) The dissolved oxygen in the monomer aqueous solution is adjusted to 4 ppm or less.
前記水溶性不飽和カルボン酸アンモニウム塩がアクリル酸アンモニウム塩であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の吸水性樹脂の製造方法。   The method for producing a water-absorbent resin according to claim 1 or 2, wherein the water-soluble unsaturated carboxylic acid ammonium salt is an ammonium acrylate salt. 前記単量体水溶液が発泡剤を含有する状態で重合することを特徴とする請求項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 claim 1, wherein the monomer aqueous solution is polymerized in a state containing a foaming agent. 前記発泡剤が炭酸塩であることを特徴とする請求項4の吸水性樹脂の製造方法。   The method for producing a water-absorbent resin according to claim 4, wherein the foaming agent is carbonate. 前記重合工程によって得た樹脂を乾燥処理する乾燥処理工程及び乾燥処理された樹脂を該乾燥処理工程の乾燥条件よりも10℃以上高い温度で加熱処理する加熱処理工程を含む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。   A drying treatment step of drying the resin obtained by the polymerization step, and a heating treatment step of heat-treating the dried resin at a temperature higher by 10 ° C. or more than the drying conditions of the drying treatment step. Item 6. A method for producing a water absorbent resin according to any one of Items 1 to 5. 前記加熱処理を下記(5)及び(6)の条件下で行うことを特徴とする請求項6に記載の吸水性樹脂の製造方法。
(5)吸水性樹脂の乾燥条件よりも10℃以上高く、かつ100〜250℃の範囲で行う。
(6)吸水性樹脂の樹脂外表層の中和率が50mol%未満でかつ、樹脂中心部の中和率が50mol%以上となる加熱処理条件で行う。
The method for producing a water-absorbent resin according to claim 6, wherein the heat treatment is performed under the following conditions (5) and (6).
(5) 10 degreeC or more higher than the drying conditions of a water absorbing resin, and it carries out in 100-250 degreeC.
(6) The heat treatment is performed under heat treatment conditions such that the neutralization rate of the outer surface layer of the water-absorbent resin is less than 50 mol% and the neutralization rate of the resin center is 50 mol% or more.
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