JP5528714B2 - Method for producing water absorbent resin - Google Patents
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Description
本発明は、吸水性樹脂の製造方法に関する。より詳細には、表面処理された吸水性樹脂を加熱する、吸水性樹脂の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a water absorbent resin. More specifically, the present invention relates to a method for producing a water absorbent resin, in which the surface treated water absorbent resin is heated.
従来、生理綿、紙おむつ、あるいはその他の体液を吸収する衛生材料の一構成材料として、共重合体(吸水性樹脂)を主成分とする吸水剤が用いられている。このような吸水剤を構成する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、デンプン−アクリル酸グラフト重合体の中和物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、アクリロニトリル共重合体もしくはアクリルアミド共重合体の加水分解物、これらの架橋体やポリアクリル酸部分中和物架橋体等がある。これらは、いずれも内部架橋構造を有し、水に不溶である。 Conventionally, a water-absorbing agent mainly composed of a copolymer (water-absorbing resin) has been used as a constituent material of sanitary materials that absorb sanitary cotton, disposable diapers, or other body fluids. Examples of the water-absorbing resin constituting such a water-absorbing agent include starch-acrylonitrile graft polymer hydrolyzate, starch-acrylic acid graft polymer neutralized product, vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer kenken. Products, hydrolysates of acrylonitrile copolymers or acrylamide copolymers, cross-linked products thereof, and cross-linked products of partially neutralized polyacrylic acid. All of these have an internal crosslinking structure and are insoluble in water.
このような吸水性樹脂に望まれる特性として、高吸収倍率、優れた吸収速度、高いゲル強度、基材から水を吸い上げるための優れた吸引力、通液性等がある。吸水性樹脂の各種吸水特性を改良することを目的とした技術として、従来、架橋剤や重合性単量体を用いて吸水性樹脂の表面を処理する方法が提案されている。 Properties desired for such a water-absorbent resin include a high absorption rate, an excellent absorption rate, a high gel strength, an excellent suction force for sucking water from the substrate, and liquid permeability. As a technique aimed at improving various water absorption characteristics of the water absorbent resin, a method of treating the surface of the water absorbent resin with a crosslinking agent or a polymerizable monomer has been proposed.
表面処理の形態としては、例えば、吸水性樹脂の表面架橋、孔の形成、親水化、疎水化などが挙げられ、好ましくは表面架橋である。吸水性樹脂は、重合性単量体に内部架橋剤と重合開始剤を配合し、重合して製造される内部架橋を有する水不溶性のポリマーである。そして、重合後の吸水性樹脂の表面には単量体に含まれる反応性の官能基が存在する。このような官能基と反応し得る表面架橋剤を添加して官能基間に架橋を導入すれば、吸水性樹脂の表面架橋密度が増加し、加圧下でも優れた吸水特性を有する吸水性樹脂とすることができる。 Examples of the surface treatment include surface cross-linking, pore formation, hydrophilization and hydrophobization of the water-absorbent resin, and surface cross-linking is preferable. The water-absorbent resin is a water-insoluble polymer having an internal crosslink produced by blending a polymerizable monomer with an internal cross-linking agent and a polymerization initiator and polymerizing. And the reactive functional group contained in a monomer exists in the surface of the water absorbing resin after superposition | polymerization. If a surface cross-linking agent capable of reacting with such a functional group is added to introduce cross-linking between functional groups, the surface cross-linking density of the water-absorbing resin increases, and a water-absorbing resin having excellent water-absorbing properties even under pressure can do.
これまで検討されてきた表面架橋技術として、例えば、表面架橋剤を併用する技術(特許文献1)、複数の攪拌盤を備えた回転軸からなる攪拌手段を使用した加熱装置についての技術(特許文献2)、高含水率の吸水性樹脂を表面架橋する技術(特許文献3)、吸水性樹脂と表面架橋剤とを反応させるための加熱温度の昇温制御についての技術(特許文献4)、表面架橋を二度行う技術(特許文献5)、過酸化物ラジカル開始剤を含む水性溶液を吸水性樹脂の表面部に接触させ、加熱する技術(特許文献6)が開示されている。 Examples of surface cross-linking techniques that have been studied so far include, for example, a technique that uses a surface cross-linking agent in combination (Patent Document 1), and a technique that relates to a heating device that uses stirring means including a rotating shaft equipped with a plurality of stirring plates (Patent Document). 2), technology for surface cross-linking a water-absorbent resin having a high water content (Patent Document 3), technology for temperature increase control of the heating temperature for reacting the water-absorbent resin and the surface cross-linking agent (Patent Document 4), surface A technique of performing crosslinking twice (Patent Document 5) and a technique of bringing an aqueous solution containing a peroxide radical initiator into contact with the surface portion of the water absorbent resin and heating (Patent Document 6) are disclosed.
さらに、加熱処理に代えて紫外線等の活性エネルギー線の照射処理を施すことによって、吸水性樹脂を表面処理する技術も提案されている(特許文献7、特許文献8)。その他、吸水性樹脂の各種吸水特性を改良することを目的とした技術として、吸水性樹脂の表面を加熱処理する方法(特許文献9)、吸水性樹脂を二段階で重合させる方法(特許文献10)加熱処理装置を複数用いる技術(特許文献11)が開示されている。 Furthermore, the technique which surface-treats a water-absorbent resin by performing irradiation treatment of active energy rays, such as an ultraviolet-ray, instead of heat processing is also proposed (patent documents 7 and patent documents 8). In addition, as a technique aimed at improving various water absorption properties of the water absorbent resin, a method of heat-treating the surface of the water absorbent resin (Patent Document 9) and a method of polymerizing the water absorbent resin in two stages (Patent Document 10). ) A technique (Patent Document 11) using a plurality of heat treatment apparatuses is disclosed.
しかし、上述した各特許文献に記載の技術を用いて吸水性樹脂を表面処理すると、得られる表面架橋された吸水性樹脂の吸水特性は必ずしも十分なものであるとは言えず、特に加圧下での吸水特性(加圧下吸収倍率)、吸収力(自由膨潤倍率)および通液性のさらなる向上が求められていた。しかし、吸水特性は架橋密度に影響を受けるため、架橋密度が大きくなるとゲル強度、通液性は増加するものの自由膨潤倍率が低下するなど、特性間の関係は必ずしも正の相関を示さない。また、表面架橋の形成されていない吸水性樹脂粒子では、粒子が液体に接した場合に、吸水が均一に行なわれず吸水性樹脂の塊になった部分を形成したり、吸水性樹脂粒子全体に水が拡散しないため吸収速度等が極端に低下したりする場合がある。このように、吸水性樹脂の加圧下吸収倍率、通液性、および自由膨潤倍率がいずれも優れる吸水性樹脂を低コストで得ることは困難であった。 However, when the water-absorbing resin is surface-treated using the techniques described in the above-mentioned patent documents, the water-absorbing properties of the surface-crosslinked water-absorbing resin obtained are not necessarily sufficient, particularly under pressure. Further improvement in water absorption characteristics (absorption capacity under pressure), absorption capacity (free swelling ratio) and liquid permeability has been demanded. However, since the water absorption property is affected by the crosslink density, the relationship between the properties does not necessarily show a positive correlation, for example, the gel strength and liquid permeability increase when the crosslink density increases, but the free swelling ratio decreases. Further, in the water-absorbent resin particles having no surface cross-linkage, when the particles come into contact with the liquid, water absorption is not performed uniformly and a part that becomes a lump of the water-absorbent resin is formed, or the entire water-absorbent resin particles are formed. Since water does not diffuse, the absorption rate or the like may be extremely reduced. As described above, it has been difficult to obtain a water-absorbing resin having excellent absorption capacity under load, liquid permeability, and free swelling ratio at low cost.
そこで、本発明は、吸水性樹脂の吸水特性(特に、自由膨潤倍率、通液性)を向上させうる吸水性樹脂の製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the water absorbing resin which can improve the water absorption characteristic (especially free swelling magnification, liquid permeability) of a water absorbing resin.
本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意研究を行った。その結果、表面架橋などの表面処理を施した後に吸水性樹脂を所定の条件で加熱を行うことで、吸水特性(特に、自由膨潤倍率、通液性)が向上した吸水性樹脂が得られうることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In view of the above problems, the present inventors conducted extensive research. As a result, it is possible to obtain a water-absorbing resin with improved water-absorbing properties (particularly, free swelling ratio and liquid permeability) by heating the water-absorbing resin under predetermined conditions after surface treatment such as surface crosslinking. As a result, the present invention has been completed.
すなわち、本発明の一形態は、(a)吸水性樹脂を表面処理する工程、および(b)前記工程(a)で得られる含水率が1質量%以上60質量%以下の吸水性樹脂を、表面処理剤を添加せずに120℃以上250℃以下の温度で加熱する工程を含む、吸水性樹脂の製造方法である。 That is, in one embodiment of the present invention, (a) a step of surface-treating a water-absorbent resin, and (b) a water-absorbent resin having a water content of 1% by mass to 60% by mass obtained in the step (a), A method for producing a water-absorbent resin, comprising a step of heating at a temperature of 120 ° C. or more and 250 ° C. or less without adding a surface treatment agent.
また、本発明の他の一形態は、(a)吸水性樹脂を表面処理する工程、および(b)前記工程(a)で得られる含水率が1質量%以上60質量%以下の吸水性樹脂を加熱する工程を含み、前記工程(b)を当該工程の前後で前記吸水性樹脂の含水率補正後の自由膨潤倍率(GV)が1(g/g)以上増加するように行うことを特徴とする、吸水性樹脂の製造方法である。 In another embodiment of the present invention, (a) a surface treatment of the water-absorbent resin, and (b) a water-absorbent resin having a water content of 1% by mass to 60% by mass obtained in the step (a). The step (b) is performed so that the free swelling ratio (GV) after correction of the water content of the water-absorbent resin is increased by 1 (g / g) or more before and after the step. And a method for producing a water-absorbent resin.
さらに、本発明の他の一形態は、(a)吸水性樹脂を表面処理する工程、および(b)前記工程(a)で得られる吸水性樹脂を加熱する工程を含み、前記工程(b)を、前記吸水性樹脂の含水率補正後の自由膨潤倍率(GV)が当該工程(b)前に比して1(g/g)以上増加した後、その増加後の値から1(g/g)以上減少するまで行うことを特徴とする、吸水性樹脂の製造方法である。 Furthermore, another embodiment of the present invention includes (a) a surface treatment of the water absorbent resin, and (b) a step of heating the water absorbent resin obtained in the step (a), wherein the step (b) Is increased by 1 (g / g) or more from the value after the increase in the free swelling ratio (GV) after correction of the water content of the water-absorbent resin as compared with that before the step (b). g) A method for producing a water-absorbent resin, which is carried out until the amount decreases.
本発明の製造方法によれば、吸水特性に優れる表面処理された吸水性樹脂が製造されうる。特に、本発明によれば、従来両立が困難であった自由膨潤倍率(GV)および通液性(SFC)を共に向上させることが可能である。さらに、表面処理により吸水性樹脂が受ける物理的ダメージ(加熱劣化など)を低減することができる。 According to the production method of the present invention, a surface-treated water-absorbing resin having excellent water absorption characteristics can be produced. In particular, according to the present invention, it is possible to improve both the free swelling ratio (GV) and the liquid permeability (SFC), which have been difficult to achieve in the past. Furthermore, physical damage (such as heat deterioration) that the water-absorbent resin is subjected to by the surface treatment can be reduced.
以下、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法について説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施しうる。 Hereinafter, although the manufacturing method of the water absorbing resin which concerns on this invention is demonstrated, the technical scope of this invention is not restrained by these description, The range which does not impair the meaning of this invention except the following illustrations. And can be implemented with appropriate changes.
なお、本発明においては、「重量」は「質量」と同義語として扱い、「重量%」は「質量%」と同義語として扱う。また、特記しない限り、「生理食塩水」とは0.9重量%塩化ナトリウム水溶液を意味し、「含水率」とは後述する実施例に記載の180℃/3時間の減量で規定される吸水性樹脂の含水率を意味する。なお、数値範囲に関する省略した記載「A〜B」はA以上、B以下の数値範囲を表す。 In the present invention, “weight” is treated as a synonym for “mass”, and “weight%” is treated as a synonym for “mass%”. Unless otherwise specified, “physiological saline” means a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution, and “water content” means water absorption defined by a reduction of 180 ° C./3 hours described in the examples described later. It means the moisture content of the functional resin. The abbreviation “A to B” regarding the numerical range represents a numerical range from A to B.
(1)吸水性樹脂(ベースポリマー)
吸水性樹脂は、含水ゲル状重合体に架橋構造が導入されてなる水膨潤性水不溶性の重合体である。本発明において「水膨潤性」とは、生理食塩水での自由膨潤倍率(GV)が2g/g以上であることを意味し、好ましくは5〜100g/g、より好ましくは10〜60g/gである。なお、本発明において、自由膨潤倍率(GV)の数値としては、後述する実施例に記載の方法により測定された値(含水率補正後の値)を採用するものとする。また、「水不溶性」とは、吸水性樹脂中の未架橋の水可溶性成分(以下、「溶出可溶分」とも称する)の含有量が0〜50質量%であることを意味し、好ましくは0〜25質量%であり、より好ましくは0〜15質量%であり、さらに好ましくは0〜12質量%である。なお、溶出可溶分の数値としては、実施例の方法により測定された値を採用するものとする。
(1) Water absorbent resin (base polymer)
The water-absorbent resin is a water-swellable water-insoluble polymer obtained by introducing a crosslinked structure into a hydrogel polymer. In the present invention, “water swellability” means that the free swelling ratio (GV) in physiological saline is 2 g / g or more, preferably 5 to 100 g / g, more preferably 10 to 60 g / g. It is. In the present invention, the value measured by the method described in the examples described later (value after moisture content correction) is adopted as the numerical value of the free swelling ratio (GV). In addition, “water-insoluble” means that the content of uncrosslinked water-soluble component (hereinafter also referred to as “eluting soluble content”) in the water-absorbent resin is 0 to 50% by mass, preferably It is 0-25 mass%, More preferably, it is 0-15 mass%, More preferably, it is 0-12 mass%. In addition, the value measured by the method of an Example shall be employ | adopted as a numerical value of an elution soluble part.
(a)吸水性樹脂(ベースポリマー)の製造方法
(a−1)単量体成分を重合する重合工程
本発明において、吸水性樹脂(ベースポリマー)は、例えば、単量体成分を重合する重合工程により得られる。
(A) Method for producing water-absorbing resin (base polymer) (a-1) Polymerization step for polymerizing monomer component In the present invention, the water-absorbing resin (base polymer) is, for example, polymerization for polymerizing the monomer component. Obtained by the process.
重合工程では、まず、単量体成分を架橋剤の存在下で重合させることによって、含水ゲル状架橋重合体を得ることが好ましい。含水ゲル状架橋重合体は、架橋剤を使用しない自己架橋型のものであってもよいが、1分子中に2個以上の重合性不飽和基や、2個以上の反応性基を有する架橋剤を共重合または反応させたものであることが好ましい。このように内部架橋を施すことによって、吸水性樹脂は水不溶性となる。 In the polymerization step, first, it is preferable to obtain a hydrogel crosslinked polymer by polymerizing the monomer component in the presence of a crosslinking agent. The hydrogel crosslinked polymer may be of a self-crosslinking type that does not use a crosslinking agent, but is a crosslink having two or more polymerizable unsaturated groups or two or more reactive groups in one molecule. It is preferable that the agent is copolymerized or reacted. By performing internal crosslinking in this way, the water absorbent resin becomes water-insoluble.
(単量体)
吸水性樹脂を構成する単量体の種類について特に制限はなく、例えばエチレン性不飽和単量体などの不飽和単量体が用いられうる。エチレン性不飽和単量体としては、特に限定されず、好ましくは末端に不飽和二重結合を有する単量体、例えば、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸等のアニオン性単量体やその塩;(メタ)アクリルアミド、N−置換(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、等のノニオン性親水基含有単量体;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、等のアミノ基含有不飽和単量体やそれらの4級化物;等が挙げられる。これらの単量体は、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。好ましくは、(メタ)アクリル酸、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、これらの塩、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの4級化物、(メタ)アクリルアミドが用いられ、特に好ましくはアクリル酸および/またはその塩が用いられる。また、アクリル酸(塩)の割合は全単量体の50〜100モル%が好ましく、さらに好ましくは70〜100モル%、特に好ましくは90〜100モル%である。
(Monomer)
There is no restriction | limiting in particular about the kind of monomer which comprises water absorbing resin, For example, unsaturated monomers, such as an ethylenically unsaturated monomer, can be used. The ethylenically unsaturated monomer is not particularly limited and is preferably a monomer having an unsaturated double bond at the terminal, such as (meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloylethanesulfonic acid, 2- Anionic monomers such as (meth) acryloylpropane sulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2-methylpropane sulfonic acid, vinyl sulfonic acid, styrene sulfonic acid and salts thereof; (meth) acrylamide, N-substituted (meta ) Nonionic hydrophilic group-containing monomers such as acrylamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate; N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (Meth) acrylate, N, N-diethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N- Methylamino propyl (meth) acrylamide, amino group-containing unsaturated monomers and their quaternized products and the like; and the like. As for these monomers, only 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together. Preferably, (meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloylethanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, salts thereof, N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N , N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate quaternized product, (meth) acrylamide, and particularly preferably acrylic acid and / or a salt thereof. The proportion of acrylic acid (salt) is preferably from 50 to 100 mol%, more preferably from 70 to 100 mol%, particularly preferably from 90 to 100 mol%, based on all monomers.
単量体としてアクリル酸塩を用いる場合には、吸水性樹脂の吸水性能の観点からアクリル酸のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩から選ばれるアクリル酸の1価塩が好ましい。より好ましくはアクリル酸アルカリ金属塩であり、特に好ましくは、アクリル酸のナトリウム塩、リチウム塩、カリウム塩から選ばれるアクリル酸塩である。 When an acrylate is used as the monomer, a monovalent salt of acrylic acid selected from alkali metal salts, ammonium salts, and amine salts of acrylic acid is preferable from the viewpoint of water absorption performance of the water absorbent resin. More preferred are alkali metal acrylates, and particularly preferred are acrylates selected from the sodium, lithium, and potassium salts of acrylic acid.
吸水性樹脂を製造する際には、本発明の効果を損なわない範囲で、上記単量体以外の他の単量体成分を用いることができる。例えば、炭素数8〜30の芳香族エチレン性不飽和単量体、炭素数2〜20の脂肪族エチレン性不飽和単量体、炭素数5〜15の脂環式エチレン性不飽和単量体、アルキル基の炭素数4〜50の(メタ)アクリル酸アルキルエステルなどの疎水性単量体を例示することができる。これら疎水性単量体の割合は、一般に、上記エチレン性不飽和単量体100重量部に対し、0〜20重量部の範囲である。疎水性単量体が20重量部を超えると、得られる吸水性樹脂の吸水性能が低下する場合がある。 When producing the water-absorbent resin, other monomer components other than the above-mentioned monomers can be used within a range not impairing the effects of the present invention. For example, an aromatic ethylenically unsaturated monomer having 8 to 30 carbon atoms, an aliphatic ethylenically unsaturated monomer having 2 to 20 carbon atoms, and an alicyclic ethylenically unsaturated monomer having 5 to 15 carbon atoms And hydrophobic monomers such as alkyl group (meth) acrylic acid alkyl ester having 4 to 50 carbon atoms. Generally the ratio of these hydrophobic monomers is the range of 0-20 weight part with respect to 100 weight part of said ethylenically unsaturated monomers. When the amount of the hydrophobic monomer exceeds 20 parts by weight, the water absorption performance of the resulting water absorbent resin may be deteriorated.
なお、不飽和単量体成分としては、アクリル酸等の部分中和物を重合してもよいし、アクリル酸等の酸基含有単量体を重合した後に水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等のアルカリ化合物により重合物を中和してもよい。 As the unsaturated monomer component, a partially neutralized product such as acrylic acid may be polymerized, or an acid group-containing monomer such as acrylic acid may be polymerized and then an alkali such as sodium hydroxide or sodium carbonate. The polymer may be neutralized with a compound.
以上、単量体成分としてエチレン性不飽和単量体を用いる場合を例に挙げて本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲はかような形態のみには制限されない。例えば、本発明の吸水性樹脂は、ポリアミノ酸の架橋体、多糖類の架橋体、ポリエステルの架橋体、ポリアセタールの架橋体、およびこれらの複合体などであってもよい。 The preferred embodiment of the present invention has been described above by taking the case of using an ethylenically unsaturated monomer as the monomer component as an example, but the technical scope of the present invention is not limited to such a form. For example, the water-absorbent resin of the present invention may be a crosslinked polyamino acid, a crosslinked polysaccharide, a crosslinked polyester, a crosslinked polyacetal, and a complex thereof.
(内部架橋剤)
重合工程において用いられる架橋剤(内部架橋剤)の具体例としては、例えば、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、(エチレンオキサイド変性)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、(エチレンオキサイド変性)グリセリンアクリレートメタクリレート、3−メチル−1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、N,N−ジアリルアクリルアミド、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリアリルアミン、ジアリルオキシ酢酸、ビス(N−ビニルカルボン酸アミド)、(エチレンオキサイド変性)テトラアリロキシエタン、ポリ(メタ)アリロキシアルカン、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン、グリシジル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの内部架橋剤は1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。特に、得られる吸水性樹脂の吸水特性などを考慮すると、2個以上の重合性不飽和基を有する化合物を内部架橋剤として用いることが好ましい。具体的には、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(エチレンオキサイド変性)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、(エチレンオキサイド変性)グリセリンアクリレートメタクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートが好ましく、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(エチレンオキサイド変性)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートがより好ましい。
(Internal crosslinking agent)
Specific examples of the crosslinking agent (internal crosslinking agent) used in the polymerization step include, for example, N, N′-methylenebis (meth) acrylamide, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, and (poly) propylene glycol di (meta). ) Acrylate, (ethylene oxide modified) trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolpropane di (meth) acrylate, glycerin di (meth) acrylate, glycerin tri (meth) acrylate, (ethylene oxide modified) glycerin acrylate methacrylate, 3 -Methyl-1,3-butanediol di (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acryl Rate, N, N-diallylacrylamide, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl phosphate, triallylamine, diallyloxyacetic acid, bis (N-vinylcarboxylic acid amide), (ethylene oxide modified) tetraallyloxyethane, Examples include poly (meth) allyloxyalkane, (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, glycerin diglycidyl ether, ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, glycerin, pentaerythritol, ethylenediamine, polyethyleneimine, and glycidyl (meth) acrylate. . Only one of these internal crosslinking agents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. In particular, in consideration of the water absorption characteristics of the resulting water-absorbent resin, it is preferable to use a compound having two or more polymerizable unsaturated groups as the internal crosslinking agent. Specifically, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (ethylene oxide modified) trimethylolpropane tri (meth) acrylate, glycerin di (meth) acrylate, (ethylene oxide modified) glycerin acrylate methacrylate, pentaerythritol tri ( (Meth) acrylate is preferable, and (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate and (ethylene oxide-modified) trimethylolpropane tri (meth) acrylate are more preferable.
内部架橋剤の使用量は、吸水性樹脂を製造する際に用いる単量体成分の全量に対して好ましくは0.0001〜1モル%であり、より好ましくは0.0005〜0.5モル%であり、さらに好ましくは0.001〜0.2モル%であり、特に好ましくは0.003〜0.1モル%であり、最も好ましくは0.005〜0.05モル%である。内部架橋剤の使用量が0.0001モル%以上であれば内部架橋が導入され、内部架橋剤の使用量が1モル%以下であれば、得られる吸水性樹脂のゲル強度の過度の上昇とそれに伴う吸水特性の低下が防止されうる。上記内部架橋剤を用いて架橋構造を重合体内部に導入する場合には、上記内部架橋剤を、上記単量体の重合前あるいは重合途中、あるいは重合後、または中和後に反応系に添加するようにすればよい。 The amount of the internal crosslinking agent used is preferably 0.0001 to 1 mol%, more preferably 0.0005 to 0.5 mol%, based on the total amount of monomer components used in producing the water absorbent resin. More preferably, it is 0.001-0.2 mol%, Most preferably, it is 0.003-0.1 mol%, Most preferably, it is 0.005-0.05 mol%. If the use amount of the internal cross-linking agent is 0.0001 mol% or more, internal cross-linking is introduced, and if the use amount of the internal cross-linking agent is 1 mol% or less, the gel strength of the resulting water-absorbent resin is excessively increased. Accordingly, a decrease in water absorption characteristics can be prevented. When a crosslinked structure is introduced into the polymer using the internal cross-linking agent, the internal cross-linking agent is added to the reaction system before, during or after the polymerization of the monomer, or after the polymerization or neutralization. What should I do?
(連鎖移動剤・重合開始剤)
重合に際しては、澱粉−セルロース、澱粉−セルロースの誘導体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸(塩)、ポリアクリル酸(塩)架橋体等の親水性高分子や、次亜リン酸(塩)等の連鎖移動剤を反応系に添加してもよい。重合工程における親水性高分子の使用量は、単量体成分の全量に対して好ましくは0〜50質量%であり、より好ましくは0〜30質量%であり、さらに好ましくは0〜10質量%である。また、重合工程における連鎖移動剤の使用量は、単量体成分の全量に対して好ましくは0.001〜1モル%であり、より好ましくは0.005〜0.5モル%であり、さらに好ましくは0.01〜0.3モル%である。
(Chain transfer agent / polymerization initiator)
In the polymerization, hydrophilic polymers such as starch-cellulose, starch-cellulose derivatives, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid (salt), cross-linked polyacrylic acid (salt), and chains such as hypophosphorous acid (salt) A transfer agent may be added to the reaction system. The amount of the hydrophilic polymer used in the polymerization step is preferably 0 to 50% by mass, more preferably 0 to 30% by mass, and further preferably 0 to 10% by mass with respect to the total amount of the monomer components. It is. The amount of chain transfer agent used in the polymerization step is preferably 0.001 to 1 mol%, more preferably 0.005 to 0.5 mol%, based on the total amount of monomer components, Preferably it is 0.01-0.3 mol%.
上記重合反応における重合開始時には、例えば、重合開始剤、あるいは放射線や電子線、紫外線、電磁線などの活性エネルギー線などが用いられうる。重合開始剤としては、特に限定されないが、熱重合開始剤や光重合開始剤が使用されうる。 At the start of polymerization in the polymerization reaction, for example, a polymerization initiator or active energy rays such as radiation, electron beam, ultraviolet ray, electromagnetic ray, or the like can be used. Although it does not specifically limit as a polymerization initiator, A thermal polymerization initiator and a photoinitiator can be used.
熱重合開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水素、t−ブチルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド等の過酸化物;アゾニトリル化合物、アゾアミジン化合物、環状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、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]ジヒドロクロリド等のアゾ化合物が挙げられる。また、光重合開始剤としては、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等が挙げられる。これらの重合開始剤は、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。また、重合開始剤として過硫酸塩などの過酸化物を用いる場合には、たとえば、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、L−アスコルビン酸などの還元剤を併用して酸化還元(レドックス)重合を行ってもよい。 Thermal polymerization initiators include persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate and ammonium persulfate, peroxides such as hydrogen peroxide, t-butyl peroxide and methyl ethyl ketone peroxide; azonitrile compounds, azoamidine compounds, cyclic azoamidines Compounds, azoamide compounds, alkylazo compounds, 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, and the like. Can be mentioned. Examples of the photopolymerization initiator include benzoin derivatives, benzyl derivatives, acetophenone derivatives, benzophenone derivatives, and azo compounds. As for these polymerization initiators, only 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together. When a peroxide such as persulfate is used as the polymerization initiator, for example, redox polymerization is performed using a reducing agent such as sulfite, bisulfite, or L-ascorbic acid. Also good.
重合工程における重合開始剤の使用量は、単量体成分の全量に対して、好ましくは0.001〜2モル%であり、より好ましくは0.01〜0.5モル%である。 The amount of the polymerization initiator used in the polymerization step is preferably 0.001 to 2 mol%, more preferably 0.01 to 0.5 mol%, based on the total amount of the monomer components.
重合開始時の温度は、使用する重合開始剤の種類にもよるが、好ましくは15〜130℃であり、より好ましくは20〜120℃である。重合開始時の温度が上記の範囲を外れると、得られる吸水性樹脂の残存単量体が増加したり、過度の自己架橋反応が進行して吸水性樹脂の吸水性能が低下したりする虞がある。また、重合時間は通常0.1〜60分間である。 The temperature at the start of polymerization depends on the type of polymerization initiator used, but is preferably 15 to 130 ° C, more preferably 20 to 120 ° C. If the temperature at the start of polymerization is out of the above range, the residual monomer of the obtained water absorbent resin may increase, or excessive self-crosslinking reaction may proceed and the water absorption performance of the water absorbent resin may be reduced. is there. The polymerization time is usually 0.1 to 60 minutes.
(重合方法)
重合の方法としては、水溶液重合、逆相懸濁重合、バルク重合、沈澱重合などが採用されうる。性能面や重合の制御の容易さなどを考慮すると、上記単量体および内部架橋剤などを含む単量体成分を水溶液として、水溶液重合または逆相懸濁重合を行うことが好ましく、特に水溶液重合を行うことが好ましい。
(Polymerization method)
As the polymerization method, aqueous solution polymerization, reverse phase suspension polymerization, bulk polymerization, precipitation polymerization and the like can be employed. In consideration of performance and ease of control of polymerization, it is preferable to perform aqueous solution polymerization or reverse phase suspension polymerization using the monomer component including the monomer and the internal cross-linking agent as an aqueous solution, particularly aqueous solution polymerization. It is preferable to carry out.
単量体成分の水溶液の濃度は、単量体として通常10〜90質量%、好ましくは20〜80質量%、より好ましくは30〜70質量%、特に好ましくは40〜60質量%のである。10質量%を下回ると、得られたゲル状重合体(ヒドロゲル)中の水分量が多いため、乾燥のための熱量や時間を必要とし、不利である。また、水溶液には、界面活性剤、ポリアクリル酸(塩)やその架橋体(吸水性樹脂)、澱粉、ポリビニルアルコール等の高分子化合物、エチレンジアミン四酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸、ジヒドロキシエチルエチレンジアミン二酢酸、1,3−プロパンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、ニトリロ三酢酸、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、L−アスパラギン酸−N、N−二酢酸、アミノトリメチレンホスホン酸、ヒドロキシエタンホスホン酸、及びそれらのアルカリ金属塩等の各種キレート剤、各種添加剤等を、前記単量体に対して0〜30質量%併用してもよい。なお、本願で水溶液とは、飽和濃度を超えた分散液も含むが、好ましくは飽和濃度以下で重合される。 The concentration of the aqueous solution of the monomer component is usually 10 to 90% by mass, preferably 20 to 80% by mass, more preferably 30 to 70% by mass, and particularly preferably 40 to 60% by mass as the monomer. When the amount is less than 10% by mass, the amount of water in the obtained gel polymer (hydrogel) is large, which requires a heat amount and time for drying, which is disadvantageous. In addition, aqueous solutions include surfactants, polyacrylic acid (salts) and their cross-linked products (water-absorbent resins), high molecular compounds such as starch and polyvinyl alcohol, ethylenediaminetetraacetic acid, hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid, dihydroxyethylethylenediaminedioxide. Acetic acid, 1,3-propanediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, triethylenetetraminehexaacetic acid, nitrilotriacetic acid, hydroxyethyliminodiacetic acid, L-aspartic acid-N, N-diacetic acid, aminotrimethylenephosphonic acid, hydroxy Various chelating agents such as ethanephosphonic acid and alkali metal salts thereof, various additives, and the like may be used in an amount of 0 to 30% by mass with respect to the monomer. In the present application, the aqueous solution includes a dispersion exceeding the saturation concentration, but is preferably polymerized at a saturation concentration or less.
かかる重合方法は、例えば、米国特許第4625001号明細書、米国特許第4769427号明細書、米国特許第4873299号明細書、米国特許第4093776号明細書、米国特許第4367323号明細書、米国特許第4446261号明細書、米国特許第4683274号明細書、米国特許第4690996号明細書、米国特許第4721647号明細書、米国特許第4738867号明細書、米国特許第4748076号明細書、米国特許第6906159号明細書などに記載されている。 Such polymerization methods are described, for example, in US Pat. No. 462501, US Pat. No. 4,769,427, US Pat. No. 4,873,299, US Pat. No. 4,093,763, US Pat. No. 4,367,323, US Pat. US Pat. No. 4,446,261, US Pat. No. 4,683,274, US Pat. No. 4,690,996, US Pat. No. 4,721,647, US Pat. No. 4,738,867, US Pat. No. 4,748,076, US Pat. No. 6,906,159. It is described in the description.
以上のような重合工程によって、通常は含水ゲル状架橋重合体が得られる。かかる含水ゲル状架橋重合体の固形分(含水率)は、単量体水溶液の濃度や重合時の水分蒸発などに基づき適宜決定される。 A water-containing gel-like crosslinked polymer is usually obtained by the polymerization process as described above. The solid content (water content) of the water-containing gel-like cross-linked polymer is appropriately determined based on the concentration of the monomer aqueous solution, water evaporation during polymerization, and the like.
(a−2)乾燥・粉砕・分級工程
重合工程で得られた含水ゲル状架橋重合体をそのまま吸水性樹脂として使用することもできるが、重合工程後に乾燥工程を行うことが好ましい。本発明において、吸水性樹脂は、含水ゲル状架橋重合体のみならず、これを乾燥させたものおよび乾燥工程後に粉砕工程や分級工程等をさらに行って粒子状としたものをも包含するものとする。
(A-2) Drying / pulverizing / classifying step The hydrogel crosslinked polymer obtained in the polymerization step can be used as it is as a water-absorbent resin, but it is preferable to perform the drying step after the polymerization step. In the present invention, the water-absorbent resin includes not only the water-containing gel-like cross-linked polymer but also those obtained by drying and those obtained by further carrying out a pulverization step, a classification step, etc. after the drying step. To do.
(乾燥工程)
乾燥工程は、重合工程によって得られた含水ゲル状架橋重合体を乾燥する工程である。なお、本発明において「乾燥」とは、固形分を10質量%以上上昇させるか、含水率を25質量%以下とすることを意味する。
(Drying process)
A drying process is a process of drying the water-containing gel-like crosslinked polymer obtained by the polymerization process. In the present invention, “drying” means that the solid content is increased by 10% by mass or more, or the water content is 25% by mass or less.
乾燥手段について特に制限はなく、例えば、バンド乾燥機、攪拌乾燥機、流動層乾燥機などの1種または2種以上を用いるような従来公知の乾燥手段が好適に用いられうる。乾燥後の吸水性樹脂の含水率(180℃、3時間の減量で規定)は、好ましくは1〜60質量%であり、より好ましくは5〜60質量%であり、さらに好ましくは5〜40質量であり、特に好ましくは7〜30質量%であり、最も好ましくは8〜20質量%である。 There is no particular limitation on the drying means, and conventionally known drying means such as one or more of a band dryer, a stirring dryer, a fluidized bed dryer and the like can be suitably used. The water content of the water-absorbent resin after drying (defined by weight loss at 180 ° C. for 3 hours) is preferably 1 to 60% by mass, more preferably 5 to 60% by mass, and further preferably 5 to 40% by mass. Especially preferably, it is 7-30 mass%, Most preferably, it is 8-20 mass%.
乾燥工程における乾燥温度や乾燥時間は特に限定されず、通常は70〜250℃、好ましくは90〜220℃、より好ましくは120〜210℃、さらに好ましくは150〜200℃で乾燥すればよい。なお、「乾燥温度」とは、乾燥手段における熱媒の温度であり、マイクロ波を用いて乾燥する場合などのように熱媒温度が規定できない場合には、乾燥対象である吸水性樹脂の温度で規定する。乾燥温度が70℃以上であれば、乾燥時間が必要以上に長くなることが防止される。また、乾燥温度が250℃以下であれば、乾燥時の吸水性樹脂の劣化が防止される。乾燥時間は適宜設定され、通常は1分以上5時間以下であり、好ましくは10分以上2時間以下である。 The drying temperature and drying time in the drying step are not particularly limited and are usually 70 to 250 ° C, preferably 90 to 220 ° C, more preferably 120 to 210 ° C, and even more preferably 150 to 200 ° C. The “drying temperature” is the temperature of the heat medium in the drying means, and when the heat medium temperature cannot be defined as in the case of drying using microwaves, the temperature of the water absorbent resin to be dried. Stipulated in If the drying temperature is 70 ° C. or higher, the drying time is prevented from becoming unnecessarily long. Moreover, if a drying temperature is 250 degrees C or less, deterioration of the water absorbing resin at the time of drying will be prevented. The drying time is appropriately set, and is usually 1 minute to 5 hours, preferably 10 minutes to 2 hours.
重合工程によって得られた塊状の含水ゲル状架橋重合体を粒子状にする目的で、上述した乾燥工程の前に、当該重合体を粉砕するゲル細粒化工程を行ってもよい。粒子状の含水ゲルとすることにより、ゲルの表面積が大きくなるため、上述した乾燥工程が円滑に進行しうる。粉砕は、例えばローラー型カッターや、ギロチンカッター、カッターミル、スライサー、ロールカッター、シュレッダー、ハサミなどの各種の切断手段を単独でまたは適宜組み合わせて行うことができ、特に限定されることはない。 For the purpose of making the massive hydrogel crosslinked polymer obtained in the polymerization step into particles, a gel granulation step of pulverizing the polymer may be performed before the drying step described above. By using a particulate hydrous gel, the surface area of the gel increases, so that the drying process described above can proceed smoothly. The pulverization can be performed by various cutting means such as a roller-type cutter, a guillotine cutter, a cutter mill, a slicer, a roll cutter, a shredder, or a scissor, alone or in combination, and is not particularly limited.
(粉砕工程)
また、好ましい形態においては、乾燥工程後にさらに粉砕工程、分級工程を行う。粉砕工程は、乾燥工程で得られた乾燥物を粉砕機で粉砕し粒子状にする工程である。この粉砕工程で用いられる粉砕機としては、例えば、粉体工学便覧(粉体工学会編、初版)の表1.10で分類されている粉砕機種名のうちでも、剪断粗砕機、衝撃破砕機、高速回転式粉砕機に分類され、切断、剪断、衝撃、摩擦といった粉砕機構の1つ以上の機構を有するものが好ましく使用でき、それら機種に該当する粉砕機の中でも切断、剪断機構が主機構である粉砕機が特に好ましく使用できる。例えば、ロールミル、ナイフミル、ハンマーミル、ピンミル、ジェットミルなどが挙げられ、粉砕機自体の内壁面を加熱する手段を備えていることが好ましい。
(Crushing process)
In a preferred embodiment, a pulverization step and a classification step are further performed after the drying step. The pulverization step is a step of pulverizing the dried product obtained in the drying step with a pulverizer to form particles. Examples of the pulverizer used in this pulverization step include a shear pulverizer and an impact pulverizer among the pulverization model names classified in Table 1.10 of the Powder Engineering Handbook (Edition of the Powder Engineering Society, first edition). It is classified as a high-speed rotary pulverizer, and those having one or more pulverization mechanisms such as cutting, shearing, impact and friction can be preferably used. Among the pulverizers corresponding to these models, the cutting and shearing mechanism is the main mechanism. It is particularly preferable to use a pulverizer. Examples thereof include a roll mill, a knife mill, a hammer mill, a pin mill, a jet mill, and the like, and it is preferable that a means for heating the inner wall surface of the pulverizer itself is provided.
(分級工程)
分級工程は、粉砕工程で得られた乾燥物粉末を連続的に分級する工程である。分級工程は、特に制限されないが、篩分級(金属篩、ステンレス鋼製)によることが好ましい。また、好ましくは、目的とする物性および粒度を達成するため、分級工程は複数枚の篩を同時に使用し、また、分級工程は後述する表面処理工程の前、さらには前後の2ヶ所以上で行われることが好ましい。連続篩分級工程は、篩を加熱または保温しながら行うことが好ましい。
(Classification process)
The classification step is a step of continuously classifying the dried product powder obtained in the pulverization step. The classification process is not particularly limited, but is preferably based on sieve classification (metal sieve, made of stainless steel). Preferably, in order to achieve the desired physical properties and particle size, the classification step uses a plurality of sieves simultaneously, and the classification step is performed before the surface treatment step described later, and further at two or more locations before and after. Are preferred. The continuous sieving classification process is preferably performed while heating or keeping the sieve.
(2)表面処理工程
本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、吸水性樹脂を表面処理する工程(表面処理工程)を含む。本発明において表面処理とは、吸水性樹脂の表面または表面近傍の領域が、化学的あるいは物理的に修飾されていることを意味する。ここで、化学的修飾とは、何らかの化学結合を伴った修飾の状態を意味し、物理的修飾とは化学的な結合を伴わない物理的な被覆・付着を意味する。また、「表面近傍」とは、通常、数10μm以下の厚みの表層の部分または全体の1/10以下の厚みの表層の部分を意味するが、この厚みは目的に応じて適宜決定される。表面処理の形態としては、例えば、吸水性樹脂(ベースポリマー)の表面架橋、孔の形成、親水化、疎水化などが挙げられ、好ましくは表面架橋である。本発明において、「表面架橋」とは、吸水性樹脂表面の架橋密度を増大させることを意味する。なお、表面架橋は、表面架橋工程後の吸水性樹脂(ベースポリマー)の自由膨潤倍率(含水率補正後の値)の減少により確認されうる。
(2) Surface treatment process The manufacturing method of the water absorbent resin which concerns on this invention includes the process (surface treatment process) which surface-treats a water absorbent resin. In the present invention, the surface treatment means that the surface of the water-absorbent resin or a region near the surface is chemically or physically modified. Here, chemical modification means a state of modification accompanied by some chemical bond, and physical modification means physical coating / attachment not accompanied by chemical bond. In addition, “near the surface” usually means a surface layer part having a thickness of several tens of μm or less or a surface layer part having a thickness of 1/10 or less of the whole, and this thickness is appropriately determined according to the purpose. Examples of the surface treatment include surface cross-linking, pore formation, hydrophilization, and hydrophobization of a water-absorbing resin (base polymer), and surface cross-linking is preferable. In the present invention, “surface crosslinking” means increasing the crosslinking density on the surface of the water absorbent resin. The surface cross-linking can be confirmed by a decrease in the free swelling ratio (value after correcting the water content) of the water absorbent resin (base polymer) after the surface cross-linking step.
通常、表面処理工程においては、表面処理剤を用いて吸水性樹脂の表面処理を行う。本明細書において、「表面処理剤」とは、吸水性樹脂の表面を改質(表面処理)する目的で添加される化合物を意味し、後述する表面架橋剤のように吸水性樹脂の表面に化学的に作用するもののみならず、ラジカル重合性化合物や通液性向上剤等のような化合物を包含する。 Usually, in the surface treatment step, the surface treatment of the water absorbent resin is performed using a surface treatment agent. In this specification, the “surface treatment agent” means a compound added for the purpose of modifying (surface treatment) the surface of the water-absorbent resin, and is applied to the surface of the water-absorbent resin like a surface cross-linking agent described later. It includes not only those that act chemically but also compounds such as radically polymerizable compounds and liquid permeability improvers.
表面処理工程に使用される吸水性樹脂としては上述した吸水性樹脂(ベースポリマー)の製造方法により製造されたものを用いることができるが、これらに限定されるわけではなく、他の方法で調製されたものであってもよい。 As the water-absorbing resin used in the surface treatment step, those produced by the above-mentioned method for producing the water-absorbing resin (base polymer) can be used, but the invention is not limited to these, and other methods are used. It may be what was done.
(含水率)
表面処理工程に供される吸水性樹脂の含水率は特に制限されないが、表面処理工程前の吸水性樹脂の含水率は1〜60質量%程度とすることができる。吸水性樹脂の含水率が1質量%以上であれば、表面処理工程において吸水性樹脂の表面が効率的に改質され、加圧下吸収倍率や通液性を所望の程度まで向上させるのに必要な加熱処理の時間を短縮させうる。一方、吸水性樹脂の含水率が60質量%以下であれば、表面処理工程後の加熱工程において必要とされるエネルギーが過度に増大することが防止される。本発明では従来に比べて比較的高い含水率の吸水性樹脂に対して表面処理を行う。表面架橋などの表面処理は、通常、均一な架橋構造を導入するために攪拌下で行うことが多いが、表面処理される吸水性樹脂の含水率が大きい場合には、水がクッション機能(緩衝機能)を発揮し、表面架橋により吸水性樹脂が受ける物理的ダメージを低減することができる。かような観点から吸水性樹脂の含水率は、好ましくは3〜60質量%であり、より好ましくは5〜60質量%であり、さらに好ましくは5〜40質量%であり、特に好ましくは7〜30質量%であり、最も好ましくは8〜20質量%である。
(Moisture content)
Although the water content of the water-absorbent resin used for the surface treatment step is not particularly limited, the water content of the water-absorbent resin before the surface treatment step can be about 1 to 60% by mass. If the water content of the water-absorbent resin is 1% by mass or more, it is necessary to efficiently improve the surface of the water-absorbent resin in the surface treatment step, and to improve the absorption capacity and liquid permeability under pressure to a desired level. Time for heat treatment can be shortened. On the other hand, if the water content of the water-absorbent resin is 60% by mass or less, the energy required in the heating process after the surface treatment process is prevented from excessively increasing. In the present invention, the surface treatment is performed on a water-absorbing resin having a relatively high water content as compared with the prior art. Surface treatment such as surface cross-linking is usually performed with stirring to introduce a uniform cross-linked structure. However, when the water content of the water-absorbing resin to be surface-treated is high, water is used as a cushion function (buffer). Function) and physical damage to the water-absorbent resin due to surface cross-linking can be reduced. From such a viewpoint, the water content of the water-absorbent resin is preferably 3 to 60% by mass, more preferably 5 to 60% by mass, still more preferably 5 to 40% by mass, and particularly preferably 7 to 30% by mass, most preferably 8-20% by mass.
なお、本発明において、「表面処理工程前の吸水性樹脂の含水率」とは、実質的に吸水性樹脂に表面処理が施される直前の吸水性樹脂の含水率を意味する。また、後述する「表面処理工程後の吸水性樹脂の含水率」も同様に、実質的に吸水性樹脂に表面処理が施された直後の吸水性樹脂の含水率を意味するものとする。例えば、後述するように、表面処理工程が表面架橋剤などを含む処理液との混合処理および加熱処理を経て進行する場合においては、加熱処理において表面処理(表面架橋)が進行する。したがって、表面処理工程前(後)の吸水性樹脂の含水率は加熱処理直前(直後)の含水率を意味する。「表面処理工程前の吸水性樹脂の含水率」とは、加熱処理前の含水率を意味し、「表面処理工程後の含水率」とは、加熱処理後の含水率を意味する。あるいは、表面処理工程が吸水性樹脂とラジカル重合性化合物を含む処理液との混合処理、および活性エネルギー線の照射および/または加熱処理を経て進行する場合においては、活性エネルギー線の照射および/または加熱処理において表面処理が進行する。したがって、「表面処理工程前の吸水性樹脂の含水率」とは、活性エネルギー線の照射および/または加熱処理前の含水率を意味し、「表面処理工程後の含水率」とは、活性エネルギー線の照射および/または加熱処理後の含水率を意味する。また、工業的な製造設備においては、表面処理反応を行う反応装置に入る際の吸水性樹脂の含水率が「表面処理工程前の含水率」に相当し、表面処理反応を行う反応装置から出る吸水性樹脂の含水率が「表面処理工程後の含水率」に相当する。 In the present invention, “the water content of the water-absorbing resin before the surface treatment step” means the water content of the water-absorbent resin immediately before the surface treatment is performed on the water-absorbent resin. Similarly, “water content of the water-absorbent resin after the surface treatment step” described later also means the water content of the water-absorbent resin immediately after the surface treatment of the water-absorbent resin. For example, as will be described later, in the case where the surface treatment process proceeds through a mixing treatment with a treatment liquid containing a surface crosslinking agent and the like and a heat treatment, the surface treatment (surface crosslinking) proceeds in the heat treatment. Therefore, the water content of the water-absorbent resin before (after) the surface treatment step means the water content immediately before (after) the heat treatment. “The water content of the water-absorbing resin before the surface treatment step” means the water content before the heat treatment, and “the water content after the surface treatment step” means the water content after the heat treatment. Alternatively, when the surface treatment process proceeds through mixing treatment of the water-absorbing resin and the treatment liquid containing the radical polymerizable compound, and irradiation with active energy rays and / or heat treatment, irradiation with active energy rays and / or Surface treatment proceeds in the heat treatment. Therefore, “the water content of the water-absorbing resin before the surface treatment step” means the water content before the irradiation with active energy rays and / or the heat treatment, and “the water content after the surface treatment step” means the active energy. It means the water content after irradiation and / or heat treatment. Also, in industrial production equipment, the water content of the water-absorbent resin when entering the reaction apparatus that performs the surface treatment reaction corresponds to the “water content before the surface treatment process”, and the water treatment resin exits from the reaction apparatus that performs the surface treatment reaction. The water content of the water-absorbent resin corresponds to the “water content after the surface treatment step”.
含水率の調整方法としては、例えば、吸水性樹脂の含水率が上述した範囲内の値となるように、水を添加して水溶液の濃度を調節すればよい。また、重合工程において得られた含水ゲル状架橋重合体を適宜乾燥させて当該重合体における含水率を1〜60質量%程度に調節することで、水の添加に代えることも可能である。 As a method for adjusting the water content, for example, water may be added to adjust the concentration of the aqueous solution so that the water content of the water-absorbent resin is within the above-described range. Moreover, it is also possible to replace the addition of water by appropriately drying the water-containing gel-like crosslinked polymer obtained in the polymerization step and adjusting the water content in the polymer to about 1 to 60% by mass.
(粒度分布)
表面処理工程で使用される吸水性樹脂の形状は、粉末状であることが好ましい。より好ましくは150μm以上850μm未満(ふるい分級で規定)の範囲の粒径の粒子を90〜100質量%、特に好ましくは95〜100質量%含む粉末状吸水性樹脂である。850μm以上の粒径を有する吸水性樹脂が10質量%未満であると、オムツのバックシートの破損が防止されうる点で好ましい。一方、150μm未満の粒径を有する吸水性樹脂が10質量%未満であると、微粉の飛散や製造時の配管の閉塞が防止されうる点で好ましい。また、重量平均粒径(D50)は、好ましくは150〜850μmであり、より好ましくは200〜600μmであり、さらに好ましくは300〜500μmである。重量平均粒径が150μm以上であれば、安全衛生上の観点から好ましい。一方、重量平均粒径が850μm以下であれば、オムツ装着時の肌触りが良好となる点で好ましい。また、粒度分布の対数標準偏差(σζ)は、好ましくは0.23〜0.45であり、より好ましくは0.25〜0.40である。なお、重量平均粒径や粒度分布の対数標準偏差(σζ)の数値としては、後述する実施例に記載の方法により測定された値を採用するものとする。
(Particle size distribution)
The shape of the water-absorbent resin used in the surface treatment process is preferably powder. More preferably, it is a powdery water-absorbing resin containing 90 to 100% by mass, particularly preferably 95 to 100% by mass of particles having a particle size in the range of 150 μm or more and less than 850 μm (specified by sieve classification). When the water-absorbing resin having a particle size of 850 μm or more is less than 10% by mass, it is preferable in that damage to the diaper back sheet can be prevented. On the other hand, when the water-absorbing resin having a particle size of less than 150 μm is less than 10% by mass, it is preferable from the viewpoint that scattering of fine powder and blockage of piping during production can be prevented. The weight average particle diameter (D50) is preferably 150 to 850 μm, more preferably 200 to 600 μm, and further preferably 300 to 500 μm. A weight average particle diameter of 150 μm or more is preferable from the viewpoint of safety and health. On the other hand, if the weight average particle diameter is 850 μm or less, it is preferable in that the touch when wearing a diaper is good. The logarithmic standard deviation (σζ) of the particle size distribution is preferably 0.23 to 0.45, and more preferably 0.25 to 0.40. In addition, the value measured by the method as described in the Example mentioned later shall be employ | adopted as a numerical value of the logarithmic standard deviation ((sigma) ζ) of a weight average particle diameter or a particle size distribution.
(中和率)
表面処理工程で使用される吸水性樹脂は、酸基を含有しかつ所定の中和率(全酸基中の中和された酸基のモル%)を有するものであることが好ましい。該酸基としては、カルボキシル基、スルホン基、リン酸基などが挙げられる。この際、得られる吸水性樹脂の中和率は、好ましくは25〜100モル%であり、より好ましくは50〜90モル%であり、さらに好ましくは50〜80モル%であり、特に好ましくは60〜75モル%である。吸水性樹脂の中和率は、予め中和率を調整した単量体を重合することによって調整してもあるいは、例えば、酸重合後中和法(例えば、米国特許第6187872号)などによって、一旦低位の中和率を有する重合体を製造した後に当該重合体の中和率を所望の中和率になるように調整してもよい。
(Neutralization rate)
The water-absorbing resin used in the surface treatment step preferably contains an acid group and has a predetermined neutralization rate (mol% of neutralized acid groups in all acid groups). Examples of the acid group include a carboxyl group, a sulfone group, and a phosphoric acid group. At this time, the neutralization rate of the obtained water-absorbent resin is preferably 25 to 100 mol%, more preferably 50 to 90 mol%, still more preferably 50 to 80 mol%, and particularly preferably 60. -75 mol%. The neutralization rate of the water-absorbent resin can be adjusted by polymerizing a monomer whose neutralization rate has been adjusted in advance, or, for example, by a neutralization method after acid polymerization (for example, US Pat. No. 6,187,872), etc. You may adjust the neutralization rate of the said polymer so that it may become a desired neutralization rate after manufacturing the polymer which has a low neutralization rate once.
(a)ラジカル重合性化合物の重合による表面処理
本発明の一実施形態において、表面処理工程は、吸水性樹脂とラジカル重合性化合物を含む処理液とを混合する工程(混合工程)、および前記ラジカル重合性化合物を重合する工程(重合工程)を含む。本実施形態においては、通常、重合工程で得られた吸水性樹脂(ベースポリマー)を、ラジカル重合性化合物および水を含む水溶液(以下、「処理液」とも称する)と混合して、吸水性樹脂組成物を得る。そして、当該ラジカル重合性化合物を重合することにより、吸水性樹脂が表面処理されるのである。以下、本実施形態の表面処理工程における混合工程および重合工程について詳しく説明する。
(A) Surface treatment by polymerization of radically polymerizable compound In one embodiment of the present invention, the surface treatment step includes a step of mixing a water-absorbing resin and a treatment liquid containing a radically polymerizable compound (mixing step), and the radical It includes a step of polymerizing the polymerizable compound (polymerization step). In the present embodiment, the water-absorbent resin (base polymer) obtained in the polymerization step is usually mixed with an aqueous solution containing a radical polymerizable compound and water (hereinafter also referred to as “treatment liquid”) to obtain a water-absorbent resin. A composition is obtained. Then, the water-absorbing resin is surface-treated by polymerizing the radical polymerizable compound. Hereinafter, the mixing step and the polymerization step in the surface treatment step of the present embodiment will be described in detail.
(a−1)混合工程
本実施形態の表面処理方法では、混合工程において、吸水性樹脂と、ラジカル重合性化合物を含む処理液とを混合して吸水性樹脂組成物を得る。具体的には、ラジカル重合性化合物を水に溶解させた水溶液(処理液)の状態で吸水性樹脂と混合して吸水性樹脂組成物を得る。好ましくは、ラジカル重合性化合物を水に溶解させ、ラジカル重合性化合物を、疎水性有機溶媒の非存在下で、水溶液の形態で使用する。かような形態によれば、ラジカル重合性化合物が均一に吸水性樹脂の表面に分散されるため好ましい。後述する本実施形態の重合工程における反応系には、吸水性樹脂とともに水が存在することが必須であるが、ラジカル重合性化合物を水溶液の形態で吸水性樹脂と混合する上記形態によれば、ラジカル重合開始剤だけでなく水をも同時に反応系に添加することができる。その結果、表面処理に要する操作が簡略化されうる。なお、ラジカル重合性化合物を吸水性樹脂に直接混合する形態を採用してもよく、ラジカル重合性化合物と吸水性樹脂とを混合した後に、得られた混合物を水と混合してももちろんよい。
(A-1) Mixing Step In the surface treatment method of the present embodiment, in the mixing step, the water absorbent resin and the treatment liquid containing the radical polymerizable compound are mixed to obtain a water absorbent resin composition. Specifically, a water-absorbing resin composition is obtained by mixing with a water-absorbing resin in an aqueous solution (treatment liquid) in which a radical polymerizable compound is dissolved in water. Preferably, the radical polymerizable compound is dissolved in water, and the radical polymerizable compound is used in the form of an aqueous solution in the absence of a hydrophobic organic solvent. According to such a form, since a radically polymerizable compound is uniformly disperse | distributed on the surface of a water absorbing resin, it is preferable. In the reaction system in the polymerization step of the present embodiment to be described later, it is essential that water is present together with the water-absorbent resin, but according to the above-described embodiment, the radical polymerizable compound is mixed with the water-absorbent resin in the form of an aqueous solution. Not only the radical polymerization initiator but also water can be simultaneously added to the reaction system. As a result, the operation required for the surface treatment can be simplified. In addition, you may employ | adopt the form which mixes a radically polymerizable compound directly with a water absorbing resin, and of course, after mixing a radically polymerizable compound and a water absorbing resin, you may mix the obtained mixture with water.
(ラジカル重合性化合物)
ラジカル重合性化合物とは、ラジカル重合による重合が可能な化合物を意味し、具体的には、例えば、上記の「吸水性樹脂」の欄において吸水性樹脂の製造に用いられるエチレン性不飽和単量体(単官能ラジカル重合性化合物)や内部架橋剤(多官能ラジカル重合性化合物)の例として挙げた化合物が好ましく用いられうる。好ましい形態においては、製造の簡便さの観点から、吸水性樹脂の製造時にエチレン性不飽和単量体および内部架橋剤として用いられた化合物が、本工程におけるラジカル重合性化合物として用いられる。なお、ラジカル重合性化合物としては、例えば単官能ラジカル重合性化合物および多官能ラジカル重合性化合物のいずれか一方のみが用いられてもよいし、これらの双方が併用されてもよい。また、ラジカル重合性化合物としては、1種のみが単独で用いられてもよいし、2種以上が併用されてもよい。
(Radically polymerizable compound)
The radically polymerizable compound means a compound that can be polymerized by radical polymerization, and specifically, for example, an ethylenically unsaturated monomer used in the production of the water absorbent resin in the above-mentioned “Water Absorbent Resin” column. The compounds mentioned as examples of the body (monofunctional radical polymerizable compound) and internal crosslinking agent (polyfunctional radical polymerizable compound) can be preferably used. In a preferred embodiment, from the viewpoint of ease of production, the compound used as the ethylenically unsaturated monomer and the internal cross-linking agent during the production of the water-absorbent resin is used as the radical polymerizable compound in this step. As the radical polymerizable compound, for example, only one of a monofunctional radical polymerizable compound and a polyfunctional radical polymerizable compound may be used, or both of them may be used in combination. Moreover, as a radically polymerizable compound, only 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.
好ましい形態においては、ラジカル重合性化合物は、単官能ラジカル重合性化合物および多官能ラジカル重合性化合物を含む。多官能ラジカル重合性化合物を併用することにより加圧下吸収倍率および通液性をより向上せしめることができる。 In a preferred embodiment, the radical polymerizable compound includes a monofunctional radical polymerizable compound and a polyfunctional radical polymerizable compound. By using a polyfunctional radical polymerizable compound in combination, the absorption capacity and liquid permeability under pressure can be further improved.
単官能ラジカル重合性化合物は、酸基を含有する単量体であることが好ましい。ラジカル重合性化合物の中でも酸基を含有する化合物(以下、単に「酸基含有ラジカル重合性化合物」とも称する)は、吸水特性の点で非常に優れる。該酸基としては、カルボキシル基、スルホン基、リン酸基などが挙げられる。具体的には、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸および/またはその塩が挙げられる。中でも、吸水特性の点で、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸がより好ましく、(メタ)アクリル酸がさらにより好ましく、アクリル酸が特に好ましい。アクリル酸の割合は全単量体の好ましくは50〜100モル%、さらに好ましくは70〜100モル%、特に好ましくは90〜100モル%である。酸基含有ラジカル重合性化合物は単独で使用されてもあるいは2種以上の混合物で使用されてもよい。 The monofunctional radically polymerizable compound is preferably a monomer containing an acid group. Among radical polymerizable compounds, a compound containing an acid group (hereinafter, also simply referred to as “acid group-containing radical polymerizable compound”) is very excellent in terms of water absorption characteristics. Examples of the acid group include a carboxyl group, a sulfone group, and a phosphoric acid group. Specifically, (meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloylethanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylpropanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrene Examples include sulfonic acid and / or a salt thereof. Among these, (meth) acrylic acid and 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid are more preferable, (meth) acrylic acid is even more preferable, and acrylic acid is particularly preferable in terms of water absorption characteristics. The proportion of acrylic acid is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 70 to 100 mol%, particularly preferably 90 to 100 mol% of all monomers. The acid group-containing radically polymerizable compound may be used alone or in a mixture of two or more.
酸基含有ラジカル重合性化合物が中和されている場合(塩の形態の場合)、当該化合物はアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩から選ばれる1価塩であることが好ましい。中でも、より好ましくはアルカリ金属塩であり、特に好ましくは、ナトリウム塩、リチウム塩、カリウム塩から選ばれる塩である。 When the acid group-containing radically polymerizable compound is neutralized (in the form of a salt), the compound is preferably a monovalent salt selected from alkali metal salts, ammonium salts, and amine salts. Among these, an alkali metal salt is more preferable, and a salt selected from a sodium salt, a lithium salt, and a potassium salt is particularly preferable.
酸基含有ラジカル重合性化合物の中和率は好ましくは0〜60モル%である。中和率がかような範囲にあると、後述する重合工程におけるラジカル重合性化合物の重合反応において反応速度が向上し、吸水特性が優れた吸水性樹脂を低温、短時間で得ることができる。従来は、中和率が、本発明の範囲よりも高いものであった。これは、吸水倍率の低下や表面処理後に残存するラジカル重合性化合物による臭気が懸念されたためである。しかしながら、従来の懸念に反して敢えて従来用いられていたラジカル重合性化合物の中和率よりも低い中和率である酸基含有ラジカル重合性化合物を用いると、意外にも表面処理が速やかに行われ、しかも得られる吸水性樹脂の各物性は、維持されることがわかった。酸基含有ラジカル重合性化合物の中和率は、より好ましくは0〜50モル%であり、さらに好ましくは0〜40モル%であり、特に好ましくは0〜30モル%であり、一層好ましくは0〜15モル%であり、最も好ましくは0〜10モル%である。上記範囲であると、従来の表面処理時間が数時間単位であったのに対して、表面処理時間が数十分程度にまで、好ましくは数分程度にまで大幅に短縮され、例えば商業スケールの1000kg/hrの大規模生産時(好ましくは連続生産時)には大きな経済効果をもたらす。 The neutralization rate of the acid group-containing radically polymerizable compound is preferably 0 to 60 mol%. When the neutralization rate is in such a range, the reaction rate is improved in the polymerization reaction of the radical polymerizable compound in the polymerization step described later, and a water-absorbing resin having excellent water absorption characteristics can be obtained at a low temperature and in a short time. Conventionally, the neutralization rate was higher than the range of the present invention. This is because there was concern about the odor due to the decrease in water absorption ratio and the radical polymerizable compound remaining after the surface treatment. However, when an acid group-containing radical polymerizable compound having a neutralization rate lower than the neutralization rate of a radical polymerizable compound that has been used in the past is used contrary to conventional concerns, the surface treatment is unexpectedly performed rapidly. In addition, it has been found that the physical properties of the obtained water-absorbent resin are maintained. The neutralization rate of the acid group-containing radically polymerizable compound is more preferably 0 to 50 mol%, further preferably 0 to 40 mol%, particularly preferably 0 to 30 mol%, and still more preferably 0. It is -15 mol%, Most preferably, it is 0-10 mol%. In the above range, the conventional surface treatment time is several hours, whereas the surface treatment time is significantly reduced to several tens of minutes, preferably about several minutes. At the time of large-scale production of 1000 kg / hr (preferably during continuous production), a great economic effect is brought about.
また、酸基含有ラジカル重合性化合物の中和率は、ベースポリマーとしての吸水性樹脂の中和率と同じであってもよいし、異なっていてもよいが、ベースポリマーとしての吸水性樹脂の中和率より低いことが好ましい。ここで、酸基含有ラジカル重合性化合物と吸水性樹脂との中和率の関係は、上記関係を満たす限り特に制限されない。ただし、ベースポリマーとしての吸水性樹脂の中和率に対して、混合する酸基含有ラジカル重合性化合物の中和率が0〜80モル%の数値割合であることが好ましく、0〜60モル%がより好ましく、0〜40モル%がさらに好ましく、0〜20モル%が特に好ましく、0〜10モル%が最も特に好ましい。なお、「酸基含有ラジカル重合性化合物の中和率」とは、酸基含有ラジカル重合性化合物の全酸基に対する中和された酸基の比率を指す。「酸基含有ラジカル重合性化合物の全酸基」および「中和された酸基」は、酸基含有ラジカル重合性化合物が2種以上である場合、それぞれ各酸基含有ラジカル重合性化合物中の酸基および中和された酸基の合計を指す。例えば、酸基含有ラジカル重合性化合物として、アクリル酸とアクリル酸ナトリウムとを1:1のモル比で用いた場合には、酸基含有ラジカル重合性化合物の中和率は50モル%である。 The neutralization rate of the acid group-containing radically polymerizable compound may be the same as or different from the neutralization rate of the water absorbent resin as the base polymer. It is preferably lower than the neutralization rate. Here, the relationship of the neutralization rate between the acid group-containing radically polymerizable compound and the water-absorbing resin is not particularly limited as long as the above relationship is satisfied. However, it is preferable that the neutralization rate of the acid group-containing radical polymerizable compound to be mixed is a numerical ratio of 0 to 80 mol% with respect to the neutralization rate of the water-absorbent resin as the base polymer, and 0 to 60 mol% Is more preferable, 0 to 40 mol% is further preferable, 0 to 20 mol% is particularly preferable, and 0 to 10 mol% is most particularly preferable. The “neutralization rate of the acid group-containing radical polymerizable compound” refers to the ratio of the neutralized acid group to the total acid groups of the acid group-containing radical polymerizable compound. “Total acid groups of acid group-containing radically polymerizable compound” and “neutralized acid groups” are those in each of the acid group-containing radically polymerizable compounds when there are two or more acid group-containing radically polymerizable compounds. Refers to the sum of acid groups and neutralized acid groups. For example, when acrylic acid and sodium acrylate are used in a molar ratio of 1: 1 as the acid group-containing radical polymerizable compound, the neutralization rate of the acid group-containing radical polymerizable compound is 50 mol%.
酸基含有ラジカル重合性化合物以外の単官能ラジカル重合性化合物を含んでいてもよい。かような単官能ラジカル重合性化合物としては、(メタ)アクリルアミド、N−置換(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、等のノニオン性親水基含有単量体;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、等のアミノ基含有不飽和単量体やそれらの4級化物;等が挙げられる。このような場合の単官能ラジカル重合性化合物の量は、所望の性質によって適宜選択できるが、ラジカル重合性化合物の100質量%に対して、好ましくは0〜100質量%、より好ましくは1〜50質量%であり、さらに好ましくは2〜20質量%であり、特に好ましくは3〜10質量%である。 A monofunctional radically polymerizable compound other than the acid group-containing radically polymerizable compound may be included. Such monofunctional radically polymerizable compounds include nonionic hydrophilic groups such as (meth) acrylamide, N-substituted (meth) acrylamide, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, and 2-hydroxypropyl (meth) acrylate. Monomer; N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-diethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, Amino group-containing unsaturated monomers such as quaternized compounds thereof, and the like. The amount of the monofunctional radically polymerizable compound in such a case can be appropriately selected depending on the desired properties, but is preferably 0 to 100% by weight, more preferably 1 to 50% with respect to 100% by weight of the radically polymerizable compound. It is mass%, More preferably, it is 2-20 mass%, Most preferably, it is 3-10 mass%.
多官能ラジカル重合性化合物としては、特に制限されないが、例えば、吸水性樹脂の製造で使用される内部架橋剤として例示した単量体のうち、2個以上の重合性不飽和基を有する単量体(架橋性不飽和単量体)が好ましく挙げられる。架橋性不飽和単量体としては、平均エチレンオキサイド数が2〜50のポリエチ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トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、2,2,2−トリスアクリロイロキシメチルエチルコハク酸、エトキシ化グリセリントリアクリレート、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、グリセリンアクリレートメタクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレートなどが好ましく使用され、グリセリンアクリレートメタクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレートがより好ましく使用される。多官能ラジカル重合性化合物が吸水性樹脂表面において単官能ラジカル重合性化合物と効率よく重合するためには、吸水性樹脂との混合工程における多官能ラジカル重合性化合物および単官能ラジカル重合性化合物の吸水性樹脂への拡散挙動が類似していることが望ましい。このためには多官能ラジカル重合性化合物が、分子量や親水性の面で、用いる単官能ラジカル重合性化合物と類似していることが望ましい。用いる架橋性不飽和単量体の量は、所望の性質によって適宜選択できるが、ラジカル重合性化合物の100質量%に対して、好ましくは0〜20質量%、より好ましくは0.1〜10質量%、最も好ましくは0.5〜5質量%である。 Although it does not restrict | limit especially as a polyfunctional radically polymerizable compound, For example, the monomer which has two or more polymerizable unsaturated groups among the monomers illustrated as an internal crosslinking agent used by manufacture of a water absorbing resin. The body (crosslinkable unsaturated monomer) is preferably mentioned. Examples of the crosslinkable unsaturated monomer include polyethylene glycol diacrylate having an average ethylene oxide number of 2 to 50, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol triacrylate, 2,2,2-trisacryloyloxymethylethyl. Succinic acid, ethoxylated glycerol triacrylate, N, N′-methylenebis (meth) acrylamide, glycerol acrylate methacrylate, glycerol di (meth) acrylate, and the like are preferably used, and glycerol acrylate methacrylate and glycerol di (meth) acrylate are more preferably used. Is done. In order for the polyfunctional radical polymerizable compound to efficiently polymerize with the monofunctional radical polymerizable compound on the surface of the water absorbent resin, the water absorption of the polyfunctional radical polymerizable compound and the monofunctional radical polymerizable compound in the mixing step with the water absorbent resin. It is desirable that the diffusion behavior into the functional resin is similar. For this purpose, it is desirable that the polyfunctional radical polymerizable compound is similar to the monofunctional radical polymerizable compound used in terms of molecular weight and hydrophilicity. The amount of the crosslinkable unsaturated monomer to be used can be appropriately selected depending on the desired properties, but is preferably 0 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the radical polymerizable compound. %, Most preferably 0.5 to 5% by mass.
なお、かような形態において用いられる単官能ラジカル重合性化合物と多官能ラジカル重合性化合物との使用量のモル比は、吸水性樹脂の製造時におけるエチレン性不飽和単量体と内部架橋剤とのモル比と同一であってもよいし、異なっていてもよい。好ましくは、吸水性樹脂製造時の組成と比較して、多官能ラジカル重合性化合物を多めに用いるとよい。多官能ラジカル重合性化合物の使用量は単官能ラジカル重合性化合物の全量に対して好ましくは0.001〜100モル%であり、より好ましくは0.01〜50モル%であり、更に好ましくは0.05〜30モル%であり、特に好ましくは0.1〜20モル%であり、最も好ましくは0.2〜10モル%である。かような形態によれば、吸水性樹脂表面の架橋密度を効率的に向上させるという点で有利である。 In addition, the molar ratio of the usage-amount of the monofunctional radically polymerizable compound used in such a form and a polyfunctional radically polymerizable compound is the ethylenically unsaturated monomer and internal crosslinking agent at the time of manufacture of a water absorbing resin. The molar ratio may be the same or different. Preferably, a larger amount of polyfunctional radically polymerizable compound is used compared to the composition at the time of manufacturing the water absorbent resin. The amount of the polyfunctional radical polymerizable compound used is preferably 0.001 to 100 mol%, more preferably 0.01 to 50 mol%, still more preferably 0, based on the total amount of the monofunctional radical polymerizable compound. 0.05 to 30 mol%, particularly preferably 0.1 to 20 mol%, and most preferably 0.2 to 10 mol%. Such a configuration is advantageous in that the crosslink density on the surface of the water absorbent resin is efficiently improved.
混合工程において吸水性樹脂と混合されるラジカル重合性化合物の量は、吸水性樹脂100重量部(固形分100質量%に換算したもの)に対し、好ましくは0.1〜50重量部であり、より好ましくは0.5〜30重量部、さらに好ましくは1〜20重量部、特に好ましくは2〜15重量部、最も好ましくは3〜10重量部である。ラジカル重合性化合物の量が0.1質量%以上であれば、吸水性樹脂の加圧下吸収性能が十分な値に維持されうる。一方、ラジカル重合性化合物の量が50質量%以下であれば、表面処理された吸水性樹脂の吸収倍率の低下が防止されうる。 The amount of the radical polymerizable compound mixed with the water absorbent resin in the mixing step is preferably 0.1 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin (converted to a solid content of 100% by mass). More preferably, it is 0.5-30 weight part, More preferably, it is 1-20 weight part, Especially preferably, it is 2-15 weight part, Most preferably, it is 3-10 weight part. When the amount of the radical polymerizable compound is 0.1% by mass or more, the absorption performance under pressure of the water absorbent resin can be maintained at a sufficient value. On the other hand, when the amount of the radical polymerizable compound is 50% by mass or less, a decrease in the absorption capacity of the surface-treated water-absorbing resin can be prevented.
混合工程において吸水性樹脂と混合される水の量は、吸水性樹脂100重量部(固形分100質量%に換算したもの)に対し、好ましくは1〜50重量部、より好ましくは2〜40重量部、さらに好ましくは3〜30重量部、特に好ましくは4〜20重量部、最も好ましくは5〜10重量部である。水をかような範囲で混合すると、後述する重合工程における重合反応の速度が高まり、また重合工程後の加熱工程で多くのエネルギーを必要とせず、さらに吸水性樹脂が分解するおそれが低いため、好ましい。 The amount of water mixed with the water absorbent resin in the mixing step is preferably 1 to 50 parts by weight, more preferably 2 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin (converted to a solid content of 100% by mass). Parts, more preferably 3 to 30 parts by weight, particularly preferably 4 to 20 parts by weight, and most preferably 5 to 10 parts by weight. When water is mixed in such a range, the speed of the polymerization reaction in the polymerization step described later is increased, and a large amount of energy is not required in the heating step after the polymerization step, and the water-absorbing resin is less likely to be decomposed. preferable.
なお、吸水性樹脂とラジカル重合性化合物を含む処理液とを含む吸水性樹脂組成物は、本発明の効果を妨げない範囲で、水および/または親水性溶媒のほか、他の溶媒や他の成分(例えば、ラジカル重合開始剤や後述する混合助剤など)を含んでいてもよい。 The water-absorbent resin composition containing the water-absorbent resin and the treatment liquid containing the radical polymerizable compound is not limited to water and / or a hydrophilic solvent, as long as the effect of the present invention is not hindered. A component (for example, a radical polymerization initiator or a mixing aid described later) may be included.
(ラジカル重合開始剤)
吸水性樹脂およびラジカル重合性化合物の混合工程において、好ましくはラジカル重合開始剤を添加する。ラジカル重合開始剤としては特に限定されるものではないが、具体的には熱分解性ラジカル重合開始剤や光重合開始剤が挙げられる。
(Radical polymerization initiator)
In the mixing step of the water absorbent resin and the radical polymerizable compound, a radical polymerization initiator is preferably added. Although it does not specifically limit as a radical polymerization initiator, Specifically, a thermally decomposable radical polymerization initiator and a photoinitiator are mentioned.
熱分解性ラジカル重合開始剤とは、加熱によりラジカルを発生する化合物であり、中でも10時間半減期温度が0℃以上120℃以下のものが好ましく、20℃以上100℃以下のものがより好ましく、活性エネルギー線を照射する温度条件等を考慮すると、40℃以上80℃以下のものが特に好ましい。10時間半減期温度が0℃(下限値)未満では、貯蔵時に不安定であり、120℃(上限値)を超えると化学的に安定過ぎて反応性が低くなる場合がある。 The thermally decomposable radical polymerization initiator is a compound that generates radicals by heating, and preferably has a 10-hour half-life temperature of 0 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, Considering the temperature conditions for irradiating the active energy ray, those of 40 ° C. or more and 80 ° C. or less are particularly preferable. If the 10-hour half-life temperature is less than 0 ° C. (lower limit), it is unstable during storage.
熱分解性ラジカル重合開始剤は、光重合開始剤として市販されている化合物と比べて比較的安価で、厳密な遮光が必ずしも必要でないため製造プロセス、製造装置を簡略化できる。代表的な熱分解性ラジカル重合開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩;過酸化水素;2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−2(−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)などのアゾ化合物が挙げられる。中でも、10時間半減期温度が40〜80℃である、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、および2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−2(−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)などのアゾ化合物が好ましい。これらの中でも、特に過硫酸塩を使用すると、加圧下吸収倍率、通液性、自由膨潤倍率がいずれも優れる点で好ましい。過硫酸塩は1種類だけでなく対イオンの異なる2種類以上を併用できる。 The thermal decomposable radical polymerization initiator is relatively inexpensive as compared with a compound marketed as a photopolymerization initiator, and strict light shielding is not always required, so that the manufacturing process and the manufacturing apparatus can be simplified. Typical thermal decomposable radical polymerization initiators include persulfates such as sodium persulfate, ammonium persulfate, and potassium persulfate; hydrogen peroxide; 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2 , 2′-azobis [2-2 (-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) and the like. Among them, persulfates such as sodium persulfate, ammonium persulfate, potassium persulfate, and the like, and 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride having a 10-hour half-life temperature of 40 to 80 ° C., 2, Azo compounds such as 2′-azobis [2-2 (-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride and 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile) are preferred. Among these, the use of persulfate is particularly preferable in terms of excellent absorption capacity under load, liquid permeability, and free swelling capacity. Persulfate can be used in combination of not only one type but also two or more types having different counterions.
本実施形態においては、油溶性のベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体などの光重合開始剤、また油溶性のケトンパーオキサイド、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシカルボネートなどの油溶性有機過酸化物を使用してもよい。かかる光重合開始剤は市販品でもよく、チバ・スペシャルティケミカルズの商品名イルガキュア(登録商標)184(ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン)、イルガキュア(登録商標)2959(1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン)などが例示できる。使用される光重合開始剤は、吸水性樹脂100重量部に対して、0.001〜1重量部であることが好ましく、0.005〜0.5重量部であることがより好ましく、0.01〜0.1重量部であることがさらに好ましい。 In this embodiment, photopolymerization initiators such as oil-soluble benzoin derivatives, benzyl derivatives, acetophenone derivatives, oil-soluble ketone peroxides, peroxyketals, hydroperoxides, dialkyl peroxides, peroxyesters, peroxyesters. Oil-soluble organic peroxides such as carbonates may be used. Such a photopolymerization initiator may be a commercially available product, trade names of Ciba Specialty Chemicals: Irgacure (registered trademark) 184 (hydroxycyclohexyl-phenyl ketone), Irgacure (registered trademark) 2959 (1- [4- (2-hydroxyethoxy)) -Phenyl] -2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one) and the like. The photopolymerization initiator used is preferably 0.001 to 1 part by weight, more preferably 0.005 to 0.5 part by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin. More preferably, it is 01-0.1 weight part.
ラジカル重合開始剤としては、油溶性と水溶性のいずれも用いることができる。油溶性ラジカル重合開始剤は、水溶性ラジカル重合開始剤と比較して分解速度がpHやイオン強度の影響を受けにくいという特徴がある。しかし、吸水性樹脂は親水性なので、吸水性樹脂への浸透性を考慮すると、水溶性のラジカル重合開始剤を使用することがより好ましい。なお、水溶性とは、水(25℃)に1質量%以上溶解するものを指し、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上溶解するものである。 As the radical polymerization initiator, either oil-soluble or water-soluble can be used. Oil-soluble radical polymerization initiators are characterized in that the decomposition rate is less affected by pH and ionic strength than water-soluble radical polymerization initiators. However, since the water-absorbent resin is hydrophilic, it is more preferable to use a water-soluble radical polymerization initiator in consideration of permeability to the water-absorbent resin. In addition, water-soluble means what melt | dissolves 1 mass% or more in water (25 degreeC), Preferably it is 5 mass% or more, More preferably, it melt | dissolves 10 mass% or more.
水溶性ラジカル重合開始剤としては、好ましくは、過硫酸塩、過酸化水素、およびアゾ化合物からなる選択されるラジカル重合開始剤が挙げられる。具体的には、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;過酸化水素;2,2’−アゾビス−2−アミジノプロパン二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−2(−イミダゾリン−2−イル)プロパン]2塩酸塩等の水溶性アゾ化合物等が挙げられる。これらの中でも、特に過硫酸塩を使用すると、表面処理後の吸水性樹脂の加圧下吸収倍率、通液性、自由膨潤倍率がいずれも優れる点で好ましい。 The water-soluble radical polymerization initiator preferably includes a radical polymerization initiator selected from a persulfate, hydrogen peroxide, and an azo compound. Specifically, persulfates such as ammonium persulfate, sodium persulfate, and potassium persulfate; hydrogen peroxide; 2,2′-azobis-2-amidinopropane dihydrochloride, 2,2′-azobis [2-2 And water-soluble azo compounds such as (-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride. Among these, the use of persulfate is particularly preferable in that the absorption capacity under pressure, liquid permeability, and free swelling ratio of the water-absorbent resin after the surface treatment are all excellent.
上記のラジカル重合開始剤に加えて、または上記のラジカル重合開始剤に代えて、過炭酸ナトリウムなどの過炭酸塩;過酢酸、過酢酸ナトリウムなどの過酢酸塩などを、さらに使用してもよい。 In addition to or in place of the above radical polymerization initiator, a percarbonate such as sodium percarbonate; a peracetate such as peracetic acid or sodium peracetate may be further used. .
ラジカル重合開始剤の使用量に制限はないが、本発明では、吸水性樹脂100重量部に対し、0.01〜20重量部の範囲が好ましく、より好ましくは0.05〜10重量部の範囲、さらに好ましくは0.1〜5重量部の範囲である。ラジカル重合開始剤がかような範囲にあれば、吸水特性に優れる吸水性樹脂が得られるとともに、表面処理反応速度が向上するため、生産性に優れる。また、ラジカル重合開始剤は、1種単独で使用しても、2種以上併用してもよい。 Although there is no restriction | limiting in the usage-amount of a radical polymerization initiator, In this invention, the range of 0.01-20 weight part is preferable with respect to 100 weight part of water absorbing resin, More preferably, it is the range of 0.05-10 weight part. More preferably, it is in the range of 0.1 to 5 parts by weight. If the radical polymerization initiator is in such a range, a water-absorbing resin having excellent water absorption characteristics can be obtained, and the surface treatment reaction rate can be improved, so that productivity is excellent. Moreover, the radical polymerization initiator may be used alone or in combination of two or more.
本実施形態で必要により熱分解性ラジカル重合開始剤と光重合開始剤などそれ以外のラジカル重合開始剤を併用する場合、後者の使用量は吸水性樹脂100重量部に対して0〜20重量部、好ましくは0〜15重量部、特には0〜10重量部であり、その使用比率は該熱分解性ラジカル重合開始剤よりも少ない量、例えば該熱分解性ラジカル重合開始剤の重量比の1/2以下、更には1/10以下、特には1/50以下である。 In the present embodiment, if necessary, other radical polymerization initiators such as a thermally decomposable radical polymerization initiator and a photopolymerization initiator are used in combination, and the use amount of the latter is 0 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin. , Preferably 0 to 15 parts by weight, particularly 0 to 10 parts by weight, and the use ratio thereof is less than the thermally decomposable radical polymerization initiator, for example, 1 of the weight ratio of the thermally decomposable radical polymerization initiator. / 2 or less, further 1/10 or less, particularly 1/50 or less.
(混合条件)
上述した各成分(吸水性樹脂、ラジカル重合性化合物、水、必要に応じて、ラジカル重合開始剤、混合助剤)を混合する場合の混合条件は、特に制限されない。例えば、ラジカル重合性化合物および水(必要に応じてラジカル重合開始剤、混合助剤)を含む処理液を吸水性樹脂に噴霧または滴下混合する方法が好ましく、噴霧する方法がより好ましい。吸水性樹脂は吸水特性を有するため、かような形態で混合することで、ラジカル重合性化合物やラジカル開始剤を吸水性樹脂の表面に均一に分散させ、吸水性樹脂と均一に混合することができる。噴霧する方法の場合には、噴霧される液滴の大きさは、平均粒径で0.1〜300μmの範囲内が好ましく、0.1〜200μmの範囲がより好ましい。
(Mixing conditions)
The mixing conditions for mixing the above-described components (water-absorbing resin, radical polymerizable compound, water, and if necessary, radical polymerization initiator, mixing aid) are not particularly limited. For example, a method of spraying or dropping and mixing a treatment liquid containing a radical polymerizable compound and water (a radical polymerization initiator and a mixing aid as necessary) onto a water absorbent resin is preferable, and a method of spraying is more preferable. Since the water-absorbing resin has water-absorbing properties, it is possible to uniformly disperse the radical polymerizable compound and the radical initiator on the surface of the water-absorbing resin and to mix it with the water-absorbing resin by mixing in such a form. it can. In the case of the spraying method, the size of the droplets to be sprayed is preferably in the range of 0.1 to 300 μm, more preferably in the range of 0.1 to 200 μm, in terms of average particle diameter.
混合工程における混合温度は、0℃以上120℃未満、10〜100℃、20〜80℃、30〜70℃の順で好ましい。この際、混合温度が0℃以上であれば、水の結露による問題を抑制でき、安定に運転することができる。一方、120℃未満であれば、吸水性樹脂と表面処理剤とを均一に混合することができる。なお、混合工程を高温で行なう場合には、ラジカル重合開始剤が熱により少ない照射量でも作用でき、好ましい。このため、このような場合には、混合/照射系を密閉などすることにより水蒸気の過剰な漏れを抑えることが好ましい。また、混合工程前の吸水性樹脂及び水の温度もまた特に制限されないが、例えば、混合工程前の吸水性樹脂の温度は、0℃以上120℃未満、10〜100℃、20〜80℃、30〜70℃の順で好ましい。0℃以上であれば、水の結露による問題を抑制でき、安定に運転することができる。一方、120℃未満であれば、水が過度に蒸発することなく、吸水性樹脂との混合を良好に行うことができる。また、混合時間は均一な混合が実現される限り制限されない。具体的には、混合時間は、好ましくは0.1秒〜60分、より好ましくは1秒〜30分、更により好ましくは2秒〜20分、最も好ましくは5秒〜10分である。この際、0.1秒以上であれば、吸水性樹脂、水及びラジカル重合性化合物等が均一に混合されうる。逆に、混合時間が60分以下であれば、吸水性樹脂内部への過剰な水の浸透を防止し、表面処理を良好に進行させることができる。 The mixing temperature in the mixing step is preferably 0 ° C. or higher and lower than 120 ° C., 10 to 100 ° C., 20 to 80 ° C., or 30 to 70 ° C. in this order. At this time, if the mixing temperature is 0 ° C. or higher, problems due to water condensation can be suppressed and stable operation can be achieved. On the other hand, if it is less than 120 degreeC, a water absorbing resin and a surface treating agent can be mixed uniformly. In addition, when performing a mixing process at high temperature, a radical polymerization initiator can act | action with a small irradiation amount with a heat | fever, and is preferable. For this reason, in such a case, it is preferable to suppress excessive leakage of water vapor by sealing the mixing / irradiation system. Further, the temperature of the water-absorbing resin and water before the mixing step is also not particularly limited. For example, the temperature of the water-absorbing resin before the mixing step is 0 ° C or higher and lower than 120 ° C, 10 to 100 ° C, 20 to 80 ° C, It is preferable in order of 30-70 degreeC. If it is 0 degreeC or more, the problem by the dew condensation of water can be suppressed and it can drive | work stably. On the other hand, if it is less than 120 degreeC, water and a water absorbing resin can be mixed favorably, without evaporating excessively. The mixing time is not limited as long as uniform mixing is realized. Specifically, the mixing time is preferably 0.1 second to 60 minutes, more preferably 1 second to 30 minutes, even more preferably 2 seconds to 20 minutes, and most preferably 5 seconds to 10 minutes. At this time, if it is 0.1 second or longer, the water-absorbing resin, water, the radical polymerizable compound, and the like can be mixed uniformly. On the contrary, if the mixing time is 60 minutes or less, excessive water penetration into the water-absorbent resin can be prevented, and the surface treatment can proceed well.
また、混合手段は、吸水性樹脂組成物に含まれる各成分を均一にかつ確実に混合するために、大きな混合力を備えていることが好ましい。かような混合装置としては、例えば、円筒型混合機、二重壁円錐混合機、高速攪拌型混合機、V字型混合機、リボン型混合機、スクリュー型混合機、双腕型ニーダー、粉砕型ニーダー、回転式混合機、気流型混合機、タービュライザー、バッチ式レディゲミキサー、連続式レディゲミキサー等が好適である。これらの中でも閉塞せずに安定的に連続運転できるという点から、連続式レディゲミキサー、タービュライザーが好ましい。 Moreover, it is preferable that the mixing means has a large mixing force in order to uniformly and reliably mix the components contained in the water absorbent resin composition. Examples of such a mixing apparatus include a cylindrical mixer, a double wall conical mixer, a high-speed stirring mixer, a V-shaped mixer, a ribbon mixer, a screw mixer, a double-arm kneader, and a pulverizer. A mold kneader, a rotary mixer, an airflow mixer, a turbulator, a batch-type Redige mixer, a continuous-type Redige mixer and the like are suitable. Among these, a continuous-type readyge mixer and a turbulizer are preferable because they can be stably continuously operated without being blocked.
(a−2)重合工程
本実施形態では、ラジカル重合性化合物の重合工程において、吸水性樹脂に添加したラジカル重合性化合物を吸水性樹脂の表面もしくは表面近傍で重合する。ここで、「重合」とは、吸水性樹脂に対してラジカル重合性化合物が行なう全ての物理的または化学的作用を含む。
(A-2) Polymerization step In this embodiment, in the polymerization step of the radical polymerizable compound, the radical polymerizable compound added to the water absorbent resin is polymerized on or near the surface of the water absorbent resin. Here, “polymerization” includes all physical or chemical actions performed by a radically polymerizable compound on a water-absorbent resin.
なお、本実施形態では、当該重合工程において吸水性樹脂が表面処理される。したがって、本実施形態において「表面処理の温度」とは重合工程における温度を意味する。例えば、後述する活性エネルギー線の照射および/または加熱により重合工程が行われる場合には、当該活性エネルギー線の照射および/または加熱の際の温度が「表面処理の温度」となる。 In the present embodiment, the water absorbent resin is surface-treated in the polymerization step. Therefore, the “surface treatment temperature” in this embodiment means a temperature in the polymerization step. For example, when the polymerization step is performed by irradiation with active energy rays and / or heating described later, the temperature at the time of irradiation and / or heating of the active energy rays becomes the “surface treatment temperature”.
本実施形態において、ラジカル重合性化合物を重合する工程は、疎水性有機溶媒の非存在下において行われることが好ましい。ラジカル重合性化合物の重合工程において疎水性有機溶媒が存在すると、処理液の一部が吸水性樹脂に吸収されずに疎水性有機溶媒中に分散してしまい、表面処理が進行しにくくなるためである。 In the present embodiment, the step of polymerizing the radically polymerizable compound is preferably performed in the absence of a hydrophobic organic solvent. If a hydrophobic organic solvent is present in the polymerization step of the radical polymerizable compound, a part of the treatment liquid is not absorbed by the water-absorbent resin and is dispersed in the hydrophobic organic solvent, which makes it difficult for the surface treatment to proceed. is there.
吸水性樹脂へのラジカル重合性化合物の重合方法は、特に制限されない。好ましくは、ラジカル重合性化合物の重合工程は、上記混合工程で得られた混合物(吸水性樹脂組成物)に活性エネルギー線を照射する工程、および/または上記混合工程で得られた混合物(吸水性樹脂組成物)を加熱する工程を含む。詳細には、吸水性樹脂に混合したラジカル重合性化合物を、活性エネルギー線の照射および/または加熱といったラジカル発生手段を用いて、好ましくは吸水性樹脂の表面および/またはその近傍で重合する。 The method for polymerizing the radical polymerizable compound to the water absorbent resin is not particularly limited. Preferably, in the polymerization step of the radical polymerizable compound, the mixture obtained in the mixing step (water absorbent resin composition) is irradiated with active energy rays and / or the mixture obtained in the mixing step (water absorbing property). A step of heating the resin composition). Specifically, the radically polymerizable compound mixed with the water absorbent resin is preferably polymerized on the surface of the water absorbent resin and / or in the vicinity thereof using radical generating means such as irradiation with active energy rays and / or heating.
上記重合により、吸水性樹脂の表面近傍が改質され、加圧下吸収倍率、通液性など吸水性樹脂の実使用時に望まれる特性が高くなる。以下、混合物(吸水性樹脂組成物)に活性エネルギー線を照射する工程、および混合物を加熱する工程について説明する。ただし、本実施形態は、下記形態に限定されない。
(a−2−1)活性エネルギー線の照射
本実施形態では、ラジカル重合性化合物の存在と活性エネルギー線の照射とによって、吸水性樹脂の表面処理を行うことができ、吸水特性に優れる吸水性樹脂を得ることができる。このような表面処理により吸水性樹脂の表面が改質されると考えられる。
By the polymerization, the vicinity of the surface of the water-absorbent resin is modified, and the properties desired during actual use of the water-absorbent resin such as absorption capacity under load and liquid permeability are enhanced. Hereinafter, the step of irradiating the mixture (water absorbent resin composition) with active energy rays and the step of heating the mixture will be described. However, this embodiment is not limited to the following form.
(A-2-1) Irradiation of active energy rays In this embodiment, the surface treatment of the water-absorbent resin can be performed by the presence of the radical polymerizable compound and the irradiation of the active energy rays, and the water-absorbing property is excellent in water-absorbing characteristics. A resin can be obtained. It is considered that the surface of the water absorbent resin is modified by such surface treatment.
活性エネルギー線の照射は、吸水性樹脂、水、ラジカル重合性化合物および必要であればラジカル重合開始剤の混合中に行なってもよく、これらの2つ以上を混合した後に照射してもよい。しかしながら、均一な表面処理を行える点で、好ましくは、吸水性樹脂、水、ラジカル重合性化合物および必要であればラジカル重合開始剤を含む吸水性樹脂組成物を得た後、得られた吸水性樹脂組成物に活性エネルギー線を照射する。 The active energy ray may be irradiated while mixing the water-absorbing resin, water, the radical polymerizable compound and, if necessary, the radical polymerization initiator, or may be irradiated after mixing two or more of these. However, from the viewpoint that uniform surface treatment can be performed, preferably, after obtaining a water absorbent resin composition containing a water absorbent resin, water, a radical polymerizable compound and, if necessary, a radical polymerization initiator, the water absorbent obtained. The resin composition is irradiated with active energy rays.
活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、ガンマー線の1種または2種以上が挙げられる。好ましくは、紫外線、電子線である。活性エネルギー線の人体への影響を考慮すると、紫外線がより好ましく、更に好ましくは波長300nm以下、特に好ましくは波長180〜290nmの紫外線である。照射条件は、紫外線を用いる場合には、好ましくは、照射強度が3〜1000mW/cm2、照射量が0.1〜100J/cm2である。 Examples of active energy rays include one or more of ultraviolet rays, electron beams, and gamma rays. Of these, ultraviolet rays and electron beams are preferable. Considering the influence of the active energy ray on the human body, ultraviolet rays are more preferable, ultraviolet rays having a wavelength of 300 nm or less, particularly preferably 180 to 290 nm are more preferable. When using ultraviolet rays, the irradiation conditions are preferably an irradiation intensity of 3 to 1000 mW / cm 2 and an irradiation amount of 0.1 to 100 J / cm 2 .
紫外線を照射する装置としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等を例示することができる。紫外線が照射される限り、好ましくは300nm以下の紫外線が照射される限り、他の放射線や波長を含んでもよく、その手法は特に限定されるものではない。なお、電子線を用いる場合には、好ましくは加速電圧を50〜800kV、吸収線量が0.1〜100Mradとする。活性エネルギー線を照射する時間は、処理する吸水性樹脂の量に依存するが、後述する実施例に記載の方法の場合、好ましくは0.1分以上60分未満でよく、より好ましくは0.5分以上40分以下、さらに好ましくは0.5分以上30分以下、特に好ましくは1分以上20分以下である。従来の、表面架橋剤を使用する場合には60分を越えることもあるなど、同一架橋密度で比較すると、表面処理時間を短縮することができる。 Examples of the apparatus for irradiating ultraviolet rays include a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, and a halogen lamp. As long as ultraviolet rays are irradiated, preferably as long as ultraviolet rays of 300 nm or less are irradiated, other radiations and wavelengths may be included, and the method is not particularly limited. In the case of using an electron beam, preferably the acceleration voltage is 50 to 800 kV and the absorbed dose is 0.1 to 100 Mrad. The time for irradiating the active energy ray depends on the amount of the water-absorbing resin to be treated, but in the case of the method described in the examples described later, it may be preferably 0.1 minutes or more and less than 60 minutes, more preferably 0.8. It is 5 minutes or more and 40 minutes or less, more preferably 0.5 minutes or more and 30 minutes or less, and particularly preferably 1 minute or more and 20 minutes or less. When using a conventional surface cross-linking agent, the surface treatment time can be shortened when compared at the same cross-linking density, such as exceeding 60 minutes.
活性エネルギー線を照射して表面処理する際には、加温する必要はない。ただし、該活性エネルギー線の照射を、加熱下で行なうこともできる。これによって、吸水特性に優れる吸水性樹脂が得られる。加熱温度は、好ましくは0℃以上120℃未満、より好ましくは50℃以上120℃未満、さらに好ましくは50〜100℃、特に好ましくは50〜95℃、最も好ましくは50〜90℃の範囲である。なお、活性エネルギー線を照射すると輻射熱が発生する場合がある。この場合には、活性エネルギー線の照射が加熱下に行なわれている。本実施形態では、活性エネルギー線を照射して表面処理を行うため、加熱は補助的なものであり、したがって、従来の表面処理温度よりも処理温度を低く設定することができる。なお、加熱する方法としては、活性エネルギー線照射装置内に加熱された気体を導入する方法、活性エネルギー線照射装置の周りをジャケット等で加熱する方法、活性エネルギー照射線を照射する際の輻射熱により加熱する方法、予め加熱された吸水性樹脂に活性エネルギー照射線を照射する方法が挙げられる。 When surface treatment is performed by irradiating active energy rays, it is not necessary to heat the surface. However, the irradiation with the active energy ray can also be performed under heating. As a result, a water-absorbing resin having excellent water absorption characteristics can be obtained. The heating temperature is preferably 0 ° C. or higher and lower than 120 ° C., more preferably 50 ° C. or higher and lower than 120 ° C., further preferably 50 to 100 ° C., particularly preferably 50 to 95 ° C., and most preferably 50 to 90 ° C. . In addition, radiant heat may be generated when active energy rays are irradiated. In this case, irradiation with active energy rays is performed under heating. In this embodiment, since the surface treatment is performed by irradiating active energy rays, the heating is auxiliary, and therefore the treatment temperature can be set lower than the conventional surface treatment temperature. In addition, as a heating method, a method of introducing a heated gas into the active energy ray irradiation device, a method of heating the periphery of the active energy ray irradiation device with a jacket, etc., by radiant heat when irradiating the active energy ray Examples of the heating method include a method of irradiating a preheated water-absorbing resin with an active energy irradiation beam.
活性エネルギー線の照射の際には、吸水性樹脂を撹拌することが好ましい。撹拌によってラジカル重合開始剤と吸水性樹脂との混合物(吸水性樹脂組成物)に、活性エネルギー線を均一に照射することができる。好ましくは均一な攪拌を実現するために、5〜1000rpmの条件で攪拌を行う。活性エネルギー線の照射の際に吸水性樹脂を撹拌できる装置としては、振動型混合機、振動フィダー、リボン型混合機、円錐型リボン型混合機、スクリュー型混合押出機、気流型混合機、バッチ式ニーダー、連続式ニーダー、パドル型混合機、高速流動式混合機、浮上流動式混合機、バッチ式レディゲミキサー、連続式レディゲミキサー等が挙げられる。 It is preferable to stir the water-absorbent resin during irradiation with active energy rays. The active energy ray can be uniformly irradiated to the mixture (water absorbent resin composition) of the radical polymerization initiator and the water absorbent resin by stirring. Preferably, in order to achieve uniform stirring, stirring is performed under a condition of 5 to 1000 rpm. The devices that can stir the water-absorbent resin during irradiation with active energy rays include vibration mixers, vibration feeders, ribbon mixers, conical ribbon mixers, screw mixers, air flow mixers, and batches. Examples thereof include a kneader, a continuous kneader, a paddle type mixer, a high-speed flow type mixer, a floating flow type mixer, a batch type redige mixer, and a continuous type redige mixer.
また、筒状または箱状などの形状を有する装置中で吸水性樹脂組成物を流動させ、当該装置の周囲から活性エネルギー線を照射してもよい。この際、吸水性樹脂組成物を流動させるためには、粉体の空気輸送に用いられるように空気などの気体の圧力を利用してもよい。空気を利用する場合には、吸水性樹脂組成物の乾燥を防ぐために空気を加湿することが好ましい。活性エネルギー線の照射は、多方向から行うと短時間で均一に表面処理することができる。なお、上記装置を構成する材料は、吸水性樹脂組成物への活性エネルギー線の照射を阻害しない材料であれば特に制限されないが、例えば、石英ガラスなどが例示される。 Alternatively, the water-absorbent resin composition may be flowed in a device having a cylindrical shape or a box shape, and active energy rays may be irradiated from the periphery of the device. At this time, in order to flow the water-absorbent resin composition, the pressure of a gas such as air may be used so as to be used for pneumatic transportation of powder. When air is used, it is preferable to humidify the air in order to prevent drying of the water absorbent resin composition. Irradiation of active energy rays can be uniformly surface-treated in a short time when performed from multiple directions. In addition, the material which comprises the said apparatus will not be restrict | limited especially if it is a material which does not inhibit irradiation of the active energy ray to a water absorbing resin composition, For example, quartz glass etc. are illustrated.
一般に、ラジカルを活性種とする反応は、酸素によって阻害されることが知られている。しかし、本実施形態の製造方法においては、系中に酸素が存在していても表面処理された吸水性樹脂の物性は低下しなかった。このことから、活性エネルギー線の照射の際には、雰囲気を不活性雰囲気にすることを必須としない。 In general, it is known that a reaction using a radical as an active species is inhibited by oxygen. However, in the manufacturing method of the present embodiment, the physical properties of the surface-treated water-absorbing resin were not lowered even when oxygen was present in the system. For this reason, it is not essential to make the atmosphere inert when irradiating active energy rays.
(a−2−2)加熱
上述した通り、吸水性樹脂に対して混合するラジカル重合性化合物を加熱により重合することができる。重合を加熱単独で行う場合、活性エネルギー線の照射装置を別途設けることが不要となり、製造装置の設計面において優れる。また、低コストで、かつ安全な手法により、得られる表面処理された吸水性樹脂の吸水特性(特に、加圧下吸収倍率・通液性)を向上させることが可能となる。
(A-2-2) Heating As described above, the radically polymerizable compound to be mixed with the water absorbent resin can be polymerized by heating. In the case where the polymerization is carried out by heating alone, it is not necessary to separately provide an active energy ray irradiation device, which is excellent in the design of the manufacturing apparatus. In addition, it is possible to improve the water absorption characteristics (particularly, the absorption capacity / liquid permeability under pressure) of the surface-treated water-absorbing resin obtained by a low-cost and safe technique.
具体的には、まず、上記混合工程において、吸水性樹脂を、ラジカル重合性化合物、水、および必要に応じてラジカル重合開始剤を含む水溶液(処理液)と混合して、混合物である吸水性樹脂組成物を得る。そして、当該吸水性樹脂組成物に加熱処理を施す。これにより、吸水性樹脂の表面が改質されると推測される。ただし、かような形態のみに本発明の技術的範囲が制限されることはなく、加熱処理を施しながらこれらを吸水性樹脂(ベースポリマー)に添加してもよいなど、吸水性樹脂組成物を構成する成分の添加順序や、各成分の添加と加熱処理とのタイミングに特に制限はない。また、吸水性樹脂組成物は、上述した活性エネルギー線の照射時と同様の条件で調製すればよく、ラジカル重合開始剤は必須成分ではない。 Specifically, first, in the mixing step, the water-absorbing resin is mixed with an aqueous solution (treatment liquid) containing a radical polymerizable compound, water, and, if necessary, a radical polymerization initiator, to obtain a water-absorbing material that is a mixture. A resin composition is obtained. Then, the water absorbent resin composition is subjected to heat treatment. Thereby, it is estimated that the surface of the water-absorbent resin is modified. However, the technical scope of the present invention is not limited only to such a form, and these may be added to the water-absorbent resin (base polymer) while performing heat treatment. There is no restriction | limiting in particular in the addition order of the component to comprise, and the timing of addition of each component, and heat processing. Moreover, what is necessary is just to prepare a water absorbing resin composition on the conditions similar to the time of irradiation of the active energy ray mentioned above, and a radical polymerization initiator is not an essential component.
加熱処理の温度は、好ましくは50℃以上120℃未満、より好ましくは50〜100℃であり、さらに好ましくは60〜100℃、特に好ましくは70〜100℃である。加熱処理の温度が50℃以上であれば、効率的に表面処理が進行する。一方、加熱処理の温度が100℃以下であれば、熱による吸水性樹脂の劣化が防止されうる。このように吸水性樹脂を加熱することで、低コストで、かつ安全な手法により、吸水特性(特に、加圧下吸収倍率・通液性)に優れる表面処理された吸水性樹脂を製造することが可能となる。 The temperature of the heat treatment is preferably 50 ° C. or higher and lower than 120 ° C., more preferably 50 to 100 ° C., further preferably 60 to 100 ° C., and particularly preferably 70 to 100 ° C. If the temperature of the heat treatment is 50 ° C. or higher, the surface treatment proceeds efficiently. On the other hand, when the temperature of the heat treatment is 100 ° C. or lower, the water absorbent resin can be prevented from being deteriorated by heat. By heating the water-absorbing resin in this way, it is possible to produce a surface-treated water-absorbing resin having excellent water absorption characteristics (particularly absorption capacity under load and liquid permeability) by a low-cost and safe technique. It becomes possible.
加熱処理時の雰囲気の具体的な条件について特に制限はないが、比較的高湿度の雰囲気下において加熱を行うことが好ましい。具体的には、飽和水蒸気中および/または過熱水蒸気中で加熱を行うことが好ましい。100℃以上の温度で加熱する場合の雰囲気は過熱水蒸気で満たされていることが好ましく、過熱水蒸気を用いて直接吸水性樹脂を加熱することがより好ましい。また、加熱処理時の雰囲気の圧力は、減圧・常圧・加圧のいずれでもよく、特に制限されないが、好ましくは1013〜43030hPaであり、より好ましくは1013〜14784hPaであり、さらに好ましくは1013〜10498hPaであり、特に好ましくは1013〜4906hPaである。さらに、雰囲気の相対湿度は、好ましくは50〜100%RHであり、より好ましくは70〜100%RHであり、さらに好ましくは90〜100%RHであり、特に好ましくは95〜100%RHであり、最も好ましくは100%RH(飽和水蒸気)である。また、加熱処理時の雰囲気中の酸素濃度は、好ましくは0〜25体積%であり、より好ましくは0〜15体積%であり、さらに好ましくは0〜10体積%であり、さらにより好ましくは0〜5体積%であり、特に好ましくは0〜1体積%であり、最も好ましくは0〜0.5体積%である。このように雰囲気中の酸素濃度が比較的低濃度に調節されると、加熱時の吸水性樹脂の酸化劣化が防止されうるため、好ましい。 There are no particular restrictions on the specific conditions of the atmosphere during the heat treatment, but it is preferable to heat in an atmosphere of relatively high humidity. Specifically, it is preferable to perform heating in saturated steam and / or superheated steam. The atmosphere in the case of heating at a temperature of 100 ° C. or higher is preferably filled with superheated steam, and it is more preferable to directly heat the water absorbent resin using superheated steam. Further, the pressure of the atmosphere during the heat treatment may be any of reduced pressure, normal pressure, and pressurized, and is not particularly limited, but is preferably 1013 to 43030 hPa, more preferably 1013 to 14784 hPa, and further preferably 1013 to 1313. 10498 hPa, particularly preferably 1013 to 4906 hPa. Furthermore, the relative humidity of the atmosphere is preferably 50 to 100% RH, more preferably 70 to 100% RH, still more preferably 90 to 100% RH, and particularly preferably 95 to 100% RH. Most preferably, it is 100% RH (saturated steam). The oxygen concentration in the atmosphere during the heat treatment is preferably 0 to 25% by volume, more preferably 0 to 15% by volume, still more preferably 0 to 10% by volume, and even more preferably 0. -5% by volume, particularly preferably 0-1% by volume, most preferably 0-0.5% by volume. Thus, when the oxygen concentration in the atmosphere is adjusted to a relatively low concentration, it is preferable because the oxidative deterioration of the water absorbent resin during heating can be prevented.
加熱処理を行う際の加熱時間も特に制限されないが、好ましくは1〜90分間であり、より好ましくは2〜60分間であり、さらに好ましくは3〜40分間、特に好ましくは5〜30分である。加熱時間が1分間以上であれば、吸水性樹脂の表面が改質され、一方、加熱時間が90分間以下であれば、加熱による吸水性樹脂の劣化が防止されうる。 The heating time for performing the heat treatment is not particularly limited, but is preferably 1 to 90 minutes, more preferably 2 to 60 minutes, further preferably 3 to 40 minutes, and particularly preferably 5 to 30 minutes. . If the heating time is 1 minute or longer, the surface of the water-absorbent resin is modified. On the other hand, if the heating time is 90 minutes or shorter, deterioration of the water-absorbent resin due to heating can be prevented.
加熱処理により吸水性樹脂を表面処理する場合の加熱処理に用いられる装置に特に制限はなく、公知の乾燥機が用いられうる。例えば、伝導伝熱型、輻射伝熱型、熱風伝熱型、誘電加熱型の乾燥機が好ましく用いられ、具体的には、ベルト式、溝型撹拌式、流動層式、気流式、回転型、捏和型、赤外線型、電子線型の乾燥機が好ましく用いられうる。 There is no particular limitation on the apparatus used for the heat treatment when the surface treatment of the water-absorbent resin is performed by heat treatment, and a known dryer can be used. For example, a conduction heat transfer type, a radiation heat transfer type, a hot air heat transfer type, a dielectric heating type dryer is preferably used, and specifically, a belt type, a groove type stirring type, a fluidized bed type, an air flow type, a rotary type. A kneading type, infrared type, or electron beam type dryer can be preferably used.
加熱処理の際には、吸水性樹脂を撹拌することが好ましい。撹拌によってラジカル重合開始剤と吸水性樹脂との混合物に、均一に熱を加えることができる。好ましくは均一な攪拌を実現するために、5〜1000rpmの条件で攪拌を行う。加熱処理の照射の際に吸水性樹脂を撹拌できる装置としては、振動型混合機、振動フィダー、リボン型混合機、円錐型リボン型混合機、スクリュー型混合押出機、気流型混合機、バッチ式ニーダー、連続式ニーダー、パドル型混合機、高速流動式混合機、浮上流動式混合機、バッチ式レディゲミキサー、連続式レディゲミキサー等が挙げられる。 During the heat treatment, it is preferable to stir the water absorbent resin. Heat can be uniformly applied to the mixture of the radical polymerization initiator and the water absorbent resin by stirring. Preferably, in order to achieve uniform stirring, stirring is performed under a condition of 5 to 1000 rpm. The devices that can stir the water-absorbent resin during the heat treatment irradiation include a vibratory mixer, a vibratory feeder, a ribbon mixer, a conical ribbon mixer, a screw mixer, an airflow mixer, and a batch type. Examples thereof include a kneader, a continuous kneader, a paddle type mixer, a high-speed fluidized mixer, a floating fluidized mixer, a batch-type Redige mixer, and a continuous Redige mixer.
なお、上記表面処理工程を行なう場合には、混合/表面処理系を密閉などすることにより水蒸気の過剰な漏れを抑えることが好ましい。かような形態によれば、簡便な方法により含水率を一定に維持した状態で吸水性樹脂が表面処理される。具体的には、ビニール袋などの密閉式容器中で混合および/または表面処理を行えばよい。 In addition, when performing the said surface treatment process, it is preferable to suppress an excessive leak of water vapor | steam by sealing a mixing / surface treatment system. According to such a form, the water-absorbent resin is surface-treated in a state where the water content is kept constant by a simple method. Specifically, mixing and / or surface treatment may be performed in a sealed container such as a plastic bag.
上記表面処理工程により、吸水性樹脂の表面が改質されうる。上記の表面処理工程は、一回でもよく、複数回行ってもよい。 By the surface treatment step, the surface of the water absorbent resin can be modified. The surface treatment process may be performed once or a plurality of times.
(b)表面架橋剤を用いた表面処理
本発明の他の一実施形態において、表面処理工程は、表面架橋剤の存在下で行われる。表面処理工程において、表面架橋剤が存在すると、樹脂表面にある官能基と表面架橋剤とが化学的に強固に結合し、これによって安定な表面架橋構造を樹脂表面に導入することができる。また、表面架橋剤の鎖長を適宜選択することで表面架橋距離を容易に調整することができ、配合量を調整すれば架橋密度を制御することができる。その結果、吸水特性に優れる吸水性樹脂が製造されうる。
(B) Surface treatment using a surface crosslinking agent In another embodiment of the present invention, the surface treatment step is performed in the presence of a surface crosslinking agent. In the surface treatment step, when a surface cross-linking agent is present, the functional group on the resin surface and the surface cross-linking agent are chemically bonded to each other, whereby a stable surface cross-linked structure can be introduced to the resin surface. Further, the surface crosslinking distance can be easily adjusted by appropriately selecting the chain length of the surface crosslinking agent, and the crosslinking density can be controlled by adjusting the blending amount. As a result, a water absorbent resin excellent in water absorption characteristics can be produced.
表面架橋剤を用いた表面架橋は、種々の手法で行うことができるが、通常、重合工程で得られた吸水性樹脂と表面架橋剤とを混合する工程(混合工程)と、混合により得られる吸水性樹脂組成物に加熱処理を施す工程(加熱工程)とを含む。かような形態は吸水性樹脂の表面に、より短時間で効率的に架橋構造が導入されうるという利点がある。以下、本実施形態の表面処理工程における混合工程および加熱工程について詳しく説明する。なお、本発明の技術的範囲は下記の形態のみに制限されるわけではなく、反応系に存在する各成分の添加順序や、各成分の添加と加熱処理とのタイミングに特に制限はない。例えば、加熱処理を施しながら表面架橋剤などの各成分を吸水性樹脂に添加してもよい。 The surface cross-linking using the surface cross-linking agent can be performed by various methods, but is usually obtained by mixing the water-absorbing resin obtained in the polymerization step and the surface cross-linking agent (mixing step) and mixing. And a step of heating the water absorbent resin composition (heating step). Such a form has an advantage that a crosslinked structure can be efficiently introduced into the surface of the water-absorbent resin in a shorter time. Hereinafter, the mixing step and the heating step in the surface treatment step of the present embodiment will be described in detail. The technical scope of the present invention is not limited to the following forms, and there is no particular limitation on the order of addition of each component present in the reaction system and the timing of addition of each component and heat treatment. For example, you may add each component, such as a surface crosslinking agent, to a water absorbing resin, performing heat processing.
(b−1)混合工程
吸水性樹脂と表面架橋剤とを混合する方法としては、表面架橋剤を吸水性樹脂に直接混合する形態でもよいが、表面架橋剤を水および/または親水性有機溶媒に溶解させた水溶液(処理液)の状態で吸水性樹脂と混合する形態が好ましく採用される。以下に詳述するが、表面処理工程後の加熱工程は疎水性有機溶媒の非存在下で行うことが好ましい。このため、当該工程においても表面架橋剤を疎水性有機溶媒の非存在下で水溶液の形態で使用することが好ましい。吸水性樹脂は吸水特性を有するため、表面架橋剤を水溶液の形態で混合することで、表面架橋剤を吸水性樹脂の表面に均一に分散させ、吸水性樹脂と均一に混合することができる。
(B-1) Mixing step As a method of mixing the water-absorbing resin and the surface cross-linking agent, the surface cross-linking agent may be directly mixed with the water-absorbing resin, but the surface cross-linking agent may be water and / or a hydrophilic organic solvent. The form which mixes with a water absorbing resin in the state of the aqueous solution (processing liquid) dissolved in is preferably employ | adopted. As described in detail below, the heating step after the surface treatment step is preferably performed in the absence of a hydrophobic organic solvent. For this reason, it is preferable to use the surface cross-linking agent in the form of an aqueous solution in the absence of the hydrophobic organic solvent also in this step. Since the water-absorbing resin has water-absorbing properties, by mixing the surface cross-linking agent in the form of an aqueous solution, the surface cross-linking agent can be uniformly dispersed on the surface of the water-absorbing resin and can be uniformly mixed with the water-absorbing resin.
(表面架橋剤)
表面架橋剤としては、種々の有機架橋剤または無機架橋剤を例示することができるが、物性や取り扱い性の観点から、カルボキシル基と反応し得る架橋剤が好ましい。具体的には、多価アルコール化合物、エポキシ化合物、多価アミン化合物またはそのハロエポキシ化合物との縮合物、オキサゾリン化合物、モノ,ジまたはポリオキサゾリジノン化合物、多価金属塩、アルキレンカーボネート化合物、およびオキセタン化合物からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、エポキシ化合物、多価アミン化合物、モノ,ジまたはポリオキサゾリジノン化合物がより好ましい。
(Surface cross-linking agent)
Examples of the surface cross-linking agent include various organic cross-linking agents or inorganic cross-linking agents, but a cross-linking agent capable of reacting with a carboxyl group is preferable from the viewpoint of physical properties and handling properties. Specifically, from polyhydric alcohol compounds, epoxy compounds, polyvalent amine compounds or condensates thereof with haloepoxy compounds, oxazoline compounds, mono-, di- or polyoxazolidinone compounds, polyvalent metal salts, alkylene carbonate compounds, and oxetane compounds. It is preferably at least one selected from the group consisting of: an epoxy compound, a polyvalent amine compound, a mono-, di- or polyoxazolidinone compound.
具体的には、米国特許第6228930号、米国特許第6071976号、米国特許第6254990号等に例示されている化合物を挙げることができる。例えば、モノ,ジ,トリ,テトラまたはポリエチレングリコール、モノプロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2,3,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、2−ブテン−1,4−ジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール等の多価アルコール化合物;エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリシドール等のエポキシ化合物;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン、ポリアミドポリアミン等の多価アミン化合物;エピクロロヒドリン、エピブロムヒドリン、α−メチルエピクロロヒドリン等のハロエポキシ化合物;上記多価アミン化合物と上記ハロエポキシ化合物との縮合物;2−オキサゾリジノン等のオキサゾリジノン化合物;エチレンカーボネート等のアルキレンカーボネート化合物;モノ,ジまたはポリオキセタンなどのオキセタン化合物;2−イミダゾリジノンのような環状尿素化合物等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これらの表面架橋剤は単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples include compounds exemplified in US Pat. No. 6,228,930, US Pat. No. 6,071,976, US Pat. No. 6,254,990, and the like. For example, mono, di, tri, tetra or polyethylene glycol, monopropylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, 2,3,4-trimethyl-1,3-pentanediol, polypropylene glycol, glycerin, polyglycerin , 2-butene-1,4-diol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, etc. Alcohol compounds; Epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether and glycidol; Multivalents such as ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, polyethyleneimine, and polyamidepolyamine Haloepoxy compounds such as epichlorohydrin, epibromohydrin, α-methylepichlorohydrin; condensates of the polyvalent amine compounds and the haloepoxy compounds; oxazolidinone compounds such as 2-oxazolidinone; ethylene carbonate, etc. Alkylene carbonate compounds; oxetane compounds such as mono-, di- or polyoxetanes; cyclic urea compounds such as 2-imidazolidinone, and the like, but are not particularly limited. These surface cross-linking agents may be used alone or in combination.
表面架橋剤の使用量は、用いる化合物やそれらの組み合わせ等にもよるが、吸水性樹脂100重量部(質量部)に対して、0.001重量部〜10重量部の範囲内が好ましく、0.01重量部〜5重量部の範囲内がより好ましい。 The amount of the surface cross-linking agent used is preferably in the range of 0.001 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight (mass part) of the water-absorbing resin, although it depends on the compounds used and combinations thereof. More preferably within the range of 0.01 parts by weight to 5 parts by weight.
水の使用量は、吸水性樹脂100重量部に対し、好ましくは0.5〜20重量部、より好ましくは0.5〜10重量部の範囲である。また、親水性有機溶媒の使用量は、吸水性樹脂粒子100重量部に対して、0〜10重量部、好ましくは0〜5重量部の範囲である。親水性有機溶媒としては、後述する混合助剤として使用されうる親水性有機溶媒を好ましく使用することができる。 The amount of water used is preferably in the range of 0.5 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin. Moreover, the usage-amount of a hydrophilic organic solvent is 0-10 weight part with respect to 100 weight part of water absorbing resin particles, Preferably it is the range of 0-5 weight part. As the hydrophilic organic solvent, a hydrophilic organic solvent that can be used as a mixing aid described later can be preferably used.
なお、吸水性樹脂と表面架橋剤を含む処理液とを含む吸水性樹脂組成物は、本発明の効果を妨げない範囲で、水および/または親水性溶媒のほか、他の溶媒や他の成分(例えば、後述する混合助剤など)を含んでいてもよい。 The water-absorbent resin composition containing the water-absorbent resin and the treatment liquid containing the surface cross-linking agent is not limited to water and / or a hydrophilic solvent, as long as the effect of the present invention is not hindered. (For example, a mixing aid described later) may be included.
(混合条件)
上述した各成分(吸水性樹脂、表面架橋剤、必要に応じて、水、親水性有機溶媒、混合助剤)を混合する場合の混合条件は、特に制限されない。例えば、表面架橋剤を水および/または親水性有機溶媒と予め混合した溶液(処理液)を調製し、この処理液を吸水性樹脂に噴霧または滴下混合する方法が好ましく、噴霧する方法がより好ましい。噴霧する方法の場合には、噴霧される液滴の大きさは、平均粒径で0.1〜300μmの範囲内が好ましく、0.1〜200μmの範囲がより好ましい。
(Mixing conditions)
The mixing conditions for mixing the above-described components (water-absorbing resin, surface cross-linking agent, and, if necessary, water, hydrophilic organic solvent, and mixing aid) are not particularly limited. For example, it is preferable to prepare a solution (treatment liquid) in which the surface cross-linking agent is preliminarily mixed with water and / or a hydrophilic organic solvent, and spray or drop-mix the treatment liquid onto the water-absorbent resin, more preferably spraying. . In the case of the spraying method, the size of the droplets to be sprayed is preferably in the range of 0.1 to 300 μm, more preferably in the range of 0.1 to 200 μm, in terms of average particle diameter.
混合工程における混合温度は、0℃以上120℃未満、10〜100℃、20〜80℃、30〜70℃の順で好ましい。この際、混合温度が0℃以上であれば、水の結露による問題を抑制でき、安定に運転することができる。一方、120℃未満であれば、吸水性樹脂と表面処理剤とを均一に混合することができる。また、混合時間は均一な混合が実現される限り制限されない。具体的には、混合時間は、好ましくは0.1秒〜60分、より好ましくは1秒〜30分、更により好ましくは2秒〜20分、最も好ましくは5秒〜10分である。この際、0.1秒以上であれば、吸水性樹脂、水及びラジカル重合性化合物等が均一に混合されうる。逆に、混合時間が60分以下であれば、吸水性樹脂内部への過剰な水の浸透を防止し、表面処理を良好に進行させることができる。 The mixing temperature in the mixing step is preferably 0 ° C. or higher and lower than 120 ° C., 10 to 100 ° C., 20 to 80 ° C., or 30 to 70 ° C. in this order. At this time, if the mixing temperature is 0 ° C. or higher, problems due to water condensation can be suppressed and stable operation can be achieved. On the other hand, if it is less than 120 degreeC, a water absorbing resin and a surface treating agent can be mixed uniformly. The mixing time is not limited as long as uniform mixing is realized. Specifically, the mixing time is preferably 0.1 second to 60 minutes, more preferably 1 second to 30 minutes, even more preferably 2 seconds to 20 minutes, and most preferably 5 seconds to 10 minutes. At this time, if it is 0.1 second or longer, the water-absorbing resin, water, the radical polymerizable compound, and the like can be mixed uniformly. On the contrary, if the mixing time is 60 minutes or less, excessive water penetration into the water-absorbent resin can be prevented, and the surface treatment can proceed well.
また、混合手段には、吸水性樹脂組成物に含まれる各成分を均一にかつ確実に混合するために、大きな混合力を備えていることが好ましい。かような混合装置としては、例えば、円筒型混合機、二重壁円錐混合機、高速攪拌型混合機、V字型混合機、リボン型混合機、スクリュー型混合機、双腕型ニーダー、粉砕型ニーダー、回転式混合機、気流型混合機、タービュライザー、バッチ式レディゲミキサー、連続式レディゲミキサー等が好適である。これらの中でも混合性と処理量の点から連続式レディゲミキサー、シュギミキサー(高速攪拌型混合機)が好ましい。 Moreover, it is preferable that the mixing means has a large mixing force in order to uniformly and reliably mix the components contained in the water absorbent resin composition. Examples of such a mixing apparatus include a cylindrical mixer, a double wall conical mixer, a high-speed stirring mixer, a V-shaped mixer, a ribbon mixer, a screw mixer, a double-arm kneader, and a pulverizer. A mold kneader, a rotary mixer, an airflow mixer, a turbulator, a batch-type Redige mixer, a continuous-type Redige mixer and the like are suitable. Among these, from the standpoints of mixing properties and throughput, continuous-type Redige mixers and Shugi mixers (high-speed stirring type mixers) are preferable.
(b−2)加熱工程
上述した各成分を含む吸水性樹脂組成物は、好ましくは加熱処理され、必要によりその後に冷却処理される。このように吸水性樹脂組成物を加熱することで、低コストで、かつ安全な手法により、吸水性樹脂が表面架橋され、吸水特性(特に、加圧下吸収倍率・通液性)に優れる表面処理された吸水性樹脂を製造することが可能となる。
(B-2) Heating process The water-absorbent resin composition containing each component described above is preferably heat-treated, and if necessary, cooled after that. By heating the water-absorbent resin composition in this way, the surface treatment of the water-absorbent resin is surface-crosslinked by a low-cost and safe method and has excellent water-absorbing properties (particularly absorption capacity under load and liquid permeability). It is possible to produce a water absorbent resin.
なお、本実施形態では、当該加熱工程において吸水性樹脂の表面架橋反応が進行する。したがって、本実施形態において「表面処理の温度」とは加熱工程における温度を意味する。 In the present embodiment, the surface cross-linking reaction of the water absorbent resin proceeds in the heating step. Therefore, in the present embodiment, the “surface treatment temperature” means a temperature in the heating process.
加熱温度は、好ましくは50℃以上120℃未満、より好ましくは50〜100℃、さらに好ましくは60℃〜100℃、特に好ましくは70〜100℃である。50℃以上であれば表面処理を短時間で十分に進行させることができる。一方、120℃未満であれば吸水性樹脂の熱劣化を抑制しうる。加熱処理を行う際の加熱時間も特に制限されないが、好ましくは1〜90分間であり、より好ましくは2〜60分間であり、さらに好ましくは3〜60分間、特に好ましくは5〜30分である。加熱時間が1分間以上であれば、吸水性樹脂の表面に架橋構造が導入され、一方、加熱時間が90分間以下であれば、加熱による吸水性樹脂の劣化が防止されうる。 The heating temperature is preferably 50 ° C. or higher and lower than 120 ° C., more preferably 50 to 100 ° C., further preferably 60 ° C. to 100 ° C., and particularly preferably 70 to 100 ° C. If it is 50 degreeC or more, surface treatment can fully be advanced in a short time. On the other hand, if it is less than 120 degreeC, the thermal deterioration of a water absorbing resin can be suppressed. The heating time for the heat treatment is not particularly limited, but is preferably 1 to 90 minutes, more preferably 2 to 60 minutes, further preferably 3 to 60 minutes, and particularly preferably 5 to 30 minutes. . If the heating time is 1 minute or longer, a crosslinked structure is introduced on the surface of the water absorbent resin. On the other hand, if the heating time is 90 minutes or shorter, deterioration of the water absorbent resin due to heating can be prevented.
また、本実施形態の表面処理工程において、上述した加熱処理に加えて、放射線や電子線、紫外線、電磁線などの活性エネルギー線を照射する処理を併用してもよい。 Moreover, in the surface treatment process of this embodiment, in addition to the heat treatment described above, a treatment of irradiating active energy rays such as radiation, electron beams, ultraviolet rays, and electromagnetic rays may be used in combination.
加熱処理により吸水性樹脂を表面処理する場合の加熱処理に用いられる装置に特に制限はなく、公知の乾燥機が用いられうる。例えば、伝導伝熱型、輻射伝熱型、熱風伝熱型、誘電加熱型の乾燥機が好ましく用いられ、具体的には、ベルト式、溝型撹拌式、流動層式、気流式、回転型、捏和型、赤外線型、電子線型の乾燥機が好ましく用いられうる。 There is no particular limitation on the apparatus used for the heat treatment when the surface treatment of the water-absorbent resin is performed by heat treatment, and a known dryer can be used. For example, a conduction heat transfer type, a radiation heat transfer type, a hot air heat transfer type, a dielectric heating type dryer is preferably used, and specifically, a belt type, a groove type stirring type, a fluidized bed type, an air flow type, a rotary type. A kneading type, infrared type, or electron beam type dryer can be preferably used.
なお、上記表面処理工程を行なう場合には、混合/表面処理系を密閉などすることにより水蒸気の過剰な漏れを抑えることが好ましい。かような形態によれば、簡便な方法により含水率を一定に維持した状態で吸水性樹脂が表面処理される。具体的には、ビニール袋などの密閉式容器中で混合および/または表面処理を行えばよい。 In addition, when performing the said surface treatment process, it is preferable to suppress an excessive leak of water vapor | steam by sealing a mixing / surface treatment system. According to such a form, the water-absorbent resin is surface-treated in a state where the water content is kept constant by a simple method. Specifically, mixing and / or surface treatment may be performed in a sealed container such as a plastic bag.
上記表面処理工程により、吸水性樹脂の表面に架橋構造が導入されうる。上記の表面処理工程は、一回でもよく、複数回行ってもよい。 By the surface treatment step, a crosslinked structure can be introduced on the surface of the water absorbent resin. The surface treatment process may be performed once or a plurality of times.
(c)混合助剤
上記表面処理工程においては、吸水性樹脂とともに表面処理剤(表面架橋剤やラジカル重合性化合物)が表面処理の反応系に存在するが、反応系に存在するこれらの混合性を向上させる目的で、反応系に混合助剤がさらに存在することが好ましい。「混合助剤」とは、ラジカル重合開始剤およびラジカル重合性化合物以外の水溶性または水分散性の化合物であり、吸水性樹脂の水による凝集を抑制し、水溶液と吸水性樹脂との混合性を向上できるものであれば特に制限されない。ただし、混合助剤として、水は含まない。混合助剤を添加することによって、吸水性樹脂の水による凝集が抑制され、水溶液と吸水性樹脂とが均一に混合される。その結果、後述するラジカル重合性化合物の重合処理などの表面処理が吸水性樹脂に対して均等になされ、吸水性樹脂全体を均一に表面処理することが可能となる。
(C) Mixing aid In the surface treatment step, a surface treatment agent (surface crosslinking agent or radical polymerizable compound) is present in the reaction system of the surface treatment together with the water-absorbent resin. For the purpose of improving, it is preferable that a mixing aid is further present in the reaction system. “Mixing aid” is a water-soluble or water-dispersible compound other than the radical polymerization initiator and the radical polymerizable compound, which suppresses aggregation of the water-absorbing resin due to water, and is capable of mixing the aqueous solution and the water-absorbing resin. If it can improve, it will not be restrict | limited. However, water is not included as a mixing aid. By adding the mixing aid, aggregation of the water absorbent resin with water is suppressed, and the aqueous solution and the water absorbent resin are uniformly mixed. As a result, the surface treatment such as the polymerization treatment of the radical polymerizable compound described later is performed uniformly on the water absorbent resin, and the entire water absorbent resin can be uniformly surface treated.
混合助剤の具体例としては、例えば、界面活性剤、水溶性高分子、親水性有機溶媒、水溶性無機化合物、無機酸(塩)、および有機酸(塩)が挙げられる。なお、本明細書において、水溶性の化合物とは、室温で水100gに対する溶解度が1g以上、好ましくは10g以上のものをいう。水以外の混合助剤を添加することによって、吸水性樹脂の水による凝集を抑制して、水溶液と吸水性樹脂とが均一に混合できるため、次工程で活性エネルギー線照射処理及び加熱処理する際に、活性エネルギー線を吸水性樹脂に均等にかつまんべんなく照射することができ、吸水性樹脂全体を均一に表面処理することが可能になる。 Specific examples of the mixing aid include surfactants, water-soluble polymers, hydrophilic organic solvents, water-soluble inorganic compounds, inorganic acids (salts), and organic acids (salts). In the present specification, a water-soluble compound means a compound having a solubility in 100 g of water at room temperature of 1 g or more, preferably 10 g or more. By adding a mixing aid other than water, the water-absorbing resin is prevented from agglomerating with water and the aqueous solution and the water-absorbing resin can be mixed uniformly. Furthermore, the active energy rays can be evenly and evenly applied to the water absorbent resin, and the entire water absorbent resin can be uniformly surface treated.
界面活性剤としては、HLBが7以上の非イオン性界面活性剤またはアニオン系界面活性剤からなる群から選択される1種または2種以上の界面活性剤が挙げられる。例えば、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアシルエステル、ショ糖脂肪酸エステル、高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルポリオキシエチレンサルフェート塩、ジアルキルスルホコハク酸塩等が例示される。なかでも、ポリオキシエチレンアルキルエーテルが好ましく用いられうる。ポリオキシエチレンアルキルエーテルの数平均分子量は、好ましくは200〜100,000であり、より好ましくは500〜10,000である。混合助剤として用いられるポリオキシエチレンアルキルエーテルの数平均分子量が200以上であれば、混合助剤としての効果を効果的に得ることができる。一方、当該数平均分子量が100,000以下であれば、水への溶解度が十分に確保され、かつ、反応系としての溶液の粘度の上昇も抑制され、吸水性樹脂を含めた反応系の混合性が十分に確保されうる。 Examples of the surfactant include one or more surfactants selected from the group consisting of a nonionic surfactant having an HLB of 7 or more or an anionic surfactant. For example, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkylphenol ether, polyoxyethylene acyl ester, sucrose fatty acid ester, higher alcohol sulfate ester salt, alkylnaphthalene sulfone Examples thereof include acid salts, alkyl polyoxyethylene sulfate salts, dialkyl sulfosuccinates and the like. Among these, polyoxyethylene alkyl ether can be preferably used. The number average molecular weight of the polyoxyethylene alkyl ether is preferably 200 to 100,000, and more preferably 500 to 10,000. When the number average molecular weight of the polyoxyethylene alkyl ether used as the mixing aid is 200 or more, the effect as the mixing aid can be effectively obtained. On the other hand, if the number average molecular weight is 100,000 or less, the solubility in water is sufficiently ensured, and the increase in the viscosity of the solution as the reaction system is suppressed, and the reaction system including the water-absorbing resin is mixed. Sex can be secured sufficiently.
水溶性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンイミン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、デキストリン、アルギン酸ナトリウム、デンプン等を挙げることができる。中でも、ポリエチレングリコールが好ましい。これらの水溶性高分子の数平均分子量は、好ましくは200〜100,000であり、より好ましくは500〜10,000である。 Examples of the water-soluble polymer include polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyacrylamide, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polyethyleneimine, methylcellulose, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, dextrin, Examples include sodium alginate and starch. Among these, polyethylene glycol is preferable. The number average molecular weight of these water-soluble polymers is preferably 200 to 100,000, more preferably 500 to 10,000.
親水性有機溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類;ジオキサン、アルコキシ(ポリ)エチレングリコール、テトラヒドロフラン等のエーテル類;ε−カプロラクタム、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;ジメチルスルホキサイド等のスルホキサイド類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、グリセリン、2−ブテン−1,4−ジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサノール、トリメチロールプロパン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキシプロピレン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール類;などが挙げられる。 Examples of hydrophilic organic solvents include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, isobutyl alcohol and t-butyl alcohol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; dioxane and alkoxy (poly) ethylene glycol , Ethers such as tetrahydrofuran; amides such as ε-caprolactam and N, N-dimethylformamide; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, 1,3 -Propanediol, dipropylene glycol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, glycerin, 2-butene-1,4-dioe 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,2-cyclohexanol, trimethylolpropane, diethanolamine, And polyhydric alcohols such as triethanolamine, polyoxypropylene, pentaerythritol, and sorbitol.
水溶性無機化合物としては、塩化ナトリウム、硫酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩、塩化アンモニウム、硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム等のアンモニウム塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属水酸化物や、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、カリウムミョウバン、塩化カルシウム、アルコキシチタン、炭酸ジルコニウムアンモニウム、酢酸ジルコニウムなどの多価金属塩、および炭酸水素塩、リン酸二水素塩、リン酸水素塩などの非還元性アルカリ金属塩pH緩衝剤などが挙げられる。 Examples of water-soluble inorganic compounds include alkali metal salts such as sodium chloride, sodium hydrogen sulfate, and sodium sulfate; ammonium salts such as ammonium chloride, ammonium hydrogen sulfate, and ammonium sulfate; alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; , Aluminum chloride, polyaluminum chloride, aluminum sulfate, potassium alum, calcium chloride, alkoxytitanium, ammonium zirconium carbonate, zirconium acetate and other polyvalent metal salts, and hydrogen carbonate, dihydrogen phosphate, hydrogen phosphate, etc. Non-reducing alkali metal salt pH buffer and the like can be mentioned.
無機酸(塩)としては、塩酸、硫酸、リン酸、炭酸、ホウ酸、およびこれらの塩(例えば、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩)が挙げられる。また、有機酸(塩)としては、酢酸、プロピオン酸、乳酸、クエン酸、コハク酸、リンゴ酸、酒石酸およびこれらの塩(例えば、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩)が例示される。 Examples of inorganic acids (salts) include hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, carbonic acid, boric acid, and salts thereof (for example, alkali metal salts and alkaline earth metal salts). Examples of the organic acid (salt) include acetic acid, propionic acid, lactic acid, citric acid, succinic acid, malic acid, tartaric acid, and salts thereof (for example, alkali metal salts and alkaline earth metal salts).
上記例示のうち、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(特に、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル)、ポリエチレングリコール、水溶性多価金属塩、塩化ナトリウム、硫酸水素アンモニウム、硫酸アンモニウム、硫酸および塩酸が、混合助剤として好ましく用いられる。 Of the above examples, polyoxyethylene alkyl ether (especially polyethylene glycol monomethyl ether), polyethylene glycol, water-soluble polyvalent metal salt, sodium chloride, ammonium hydrogen sulfate, ammonium sulfate, sulfuric acid and hydrochloric acid are preferably used as mixing aids. .
これらの混合助剤は、1種のみが単独で使用されてもよいし、2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。また、混合助剤の添加量は、吸水性樹脂の水による凝集を抑制し、表面処理剤と吸水性樹脂との混合性を向上できる形態であれば特に制限されないが、例えば、吸水性樹脂の量(固形分換算で100質量%)に対して、好ましくは0.0001〜40質量%であり、より好ましくは0.001〜10質量%であり、特に好ましくは0.005〜5質量%であり、最も好ましくは0.01〜1質量%である。 These mixing aids may be used alone or in the form of a mixture of two or more. Further, the amount of the mixing aid added is not particularly limited as long as it can suppress aggregation of the water-absorbing resin with water and can improve the mixing property between the surface treatment agent and the water-absorbing resin. Preferably it is 0.0001-40 mass% with respect to quantity (100 mass% in conversion of solid content), More preferably, it is 0.001-10 mass%, Most preferably, it is 0.005-5 mass%. Yes, most preferably 0.01 to 1% by mass.
混合助剤を使用する場合の、混合助剤の使用形態は特に制限されず、粉末の形態で使用されてもあるいは溶液中に溶解、分散若しくは懸濁させて使用してもよいが、好ましくは水溶液の形態で使用される。混合助剤の添加順序もまた特に制限されず、吸水性樹脂に予め混合助剤を加えた後、これに表面処理剤を含む処理液を添加して混合する方法、および混合助剤を処理液に溶解して吸水性樹脂と同時に混合する方法などのような方法も使用できる。 In the case of using a mixing aid, the usage form of the mixing aid is not particularly limited, and it may be used in the form of a powder or may be used by dissolving, dispersing or suspending in a solution. Used in the form of an aqueous solution. The order of addition of the mixing aid is also not particularly limited, and after adding the mixing aid to the water-absorbent resin in advance, a method of adding and mixing the treatment liquid containing the surface treatment agent thereto, and the mixing aid as the treatment liquid It is also possible to use a method such as a method of dissolving in water and mixing at the same time as the water absorbent resin.
(d)表面処理された吸水性樹脂
上記表面処理工程を吸水性樹脂に行うことで、表面処理された吸水性樹脂を製造することができ、得られた吸水性樹脂の吸水特性が向上する。
(D) Surface-treated water-absorbing resin By performing the surface treatment step on the water-absorbing resin, the surface-treated water-absorbing resin can be produced, and the water-absorbing property of the obtained water-absorbing resin is improved.
(含水率)
表面処理工程後の吸水性樹脂の含水率は、好ましくは1〜60質量%であり、より好ましくは1〜50質量%であり、さらに好ましくは3〜40質量%であり、特に好ましくは5〜30質量%、最も好ましくは7〜20質量%である。また、表面処理工程前後での含水率の増加量[=(表面処理工程後の含水率)−(表面処理工程前の含水率)]は特に制限されないが、好ましくは−20〜40質量%であり、より好ましくは−10〜30質量%であり、さらに好ましくは−5〜20質量%であり、特に好ましくは−3〜10質量%である。表面処理された吸水性樹脂の含水率や含水率の増加量が上記範囲の下限値以上であれば、本発明の作用効果が十分に発揮され、加圧下吸収倍率や通液性等の吸水性能に優れた表面処理された吸水性樹脂が得られる。一方、これらの値が上記範囲の上限値以下であれば、含水率の増加に伴う吸水特性の低下が防止されうる。
(Moisture content)
The water content of the water-absorbent resin after the surface treatment step is preferably 1 to 60% by mass, more preferably 1 to 50% by mass, still more preferably 3 to 40% by mass, and particularly preferably 5 to 5% by mass. 30% by mass, most preferably 7-20% by mass. Further, the amount of increase in moisture content before and after the surface treatment step [= (water content after the surface treatment step) − (water content before the surface treatment step)] is not particularly limited, but is preferably -20 to 40% by mass. More preferably, it is -10-30 mass%, More preferably, it is -5-20 mass%, Most preferably, it is -3-10 mass%. If the water content of the surface-treated water-absorbent resin and the amount of increase in water content are equal to or higher than the lower limit of the above range, the effects of the present invention are fully exerted, and water absorption performance such as absorption capacity under load and liquid permeability A surface-treated water-absorbing resin excellent in the above can be obtained. On the other hand, if these values are less than or equal to the upper limit of the above range, a decrease in water absorption characteristics accompanying an increase in moisture content can be prevented.
(粒度分布)
表面処理工程によって得られる吸水性樹脂の形状は、処理前の吸水性樹脂の形状などの処理条件や、処理後の造粒・成形などによって適宜調整できるが、一般には粉末状である。かかる粉末は、重量平均粒子径(ふるい分級で規定)が10〜1,000μm、好ましくは200〜600μmの粉末状であり、好ましくは150〜850μmの含有量が、吸水性樹脂に対して、90〜100重量%、更に好ましくは95〜100重量%である。また、粒度分布の対数標準偏差(σζ)は、好ましくは0.23〜0.45であり、より好ましくは0.25〜0.35である。かような形態によれば、オムツ中で用いた際に優れた吸水特性を発揮するため好ましい。
(Particle size distribution)
The shape of the water-absorbent resin obtained by the surface treatment step can be appropriately adjusted depending on the treatment conditions such as the shape of the water-absorbent resin before treatment, granulation / molding after treatment, etc., but is generally in the form of powder. Such powder has a weight average particle diameter (specified by sieve classification) of 10 to 1,000 μm, preferably 200 to 600 μm, and preferably 150 to 850 μm in content with respect to the water-absorbent resin. -100% by weight, more preferably 95-100% by weight. The logarithmic standard deviation (σζ) of the particle size distribution is preferably 0.23 to 0.45, and more preferably 0.25 to 0.35. According to such a form, since the outstanding water absorption characteristic is exhibited when it uses in a diaper, it is preferable.
本発明のラジカル重合性化合物の重合による表面処理工程では、吸水性樹脂の製造時に発生する微粉を造粒する効果がある。このため、表面処理前の吸水性樹脂に微粉が含まれていても、得られる表面処理された吸水性樹脂に含まれる微粉量を低減させることができる。得られる表面処理された吸水性樹脂の粒度分布は表面処理前の吸水性樹脂と比較して高粒度側へシフトする。ただし、シフトする割合は、ラジカル重合開始剤の種類や量、さらにこれらを水溶液とした場合は水の比率、活性エネルギー線の照射条件、照射時の流動のさせ方などにより変化する。 In the surface treatment process by polymerization of the radically polymerizable compound of the present invention, there is an effect of granulating fine powder generated during production of the water absorbent resin. For this reason, even if fine powder is contained in the water absorbent resin before surface treatment, the amount of fine powder contained in the surface treated water absorbent resin obtained can be reduced. The particle size distribution of the surface-treated water-absorbing resin obtained shifts to a higher particle size side as compared with the water-absorbing resin before the surface treatment. However, the shift ratio varies depending on the type and amount of the radical polymerization initiator, and when these are used as an aqueous solution, the ratio of water, the irradiation conditions of the active energy rays, the flow at the time of irradiation, and the like.
(自由膨潤倍率GV)
表面処理工程後の自由膨潤倍率(GV)(含水率補正後)は、好ましくは5〜1000(g/g)であり、より好ましくは10〜500(g/g)であり、さらに好ましくは15〜100(g/g)、特に好ましくは18〜70(g/g)、最も好ましくは20〜50(g/g)である。
(Free swelling ratio GV)
The free swelling ratio (GV) (after moisture content correction) after the surface treatment step is preferably 5 to 1000 (g / g), more preferably 10 to 500 (g / g), and still more preferably 15 -100 (g / g), particularly preferably 18-70 (g / g), most preferably 20-50 (g / g).
(食塩水流れ誘導性SFC)
表面処理工程後の食塩水流れ誘導性(SFC)は、好ましくは10〜500(単位:10−7・cm3・s・g−1)であり、より好ましくは20〜400(単位:10−7・cm3・s・g−1)であり、さらに好ましくは30〜300(単位:10−7・cm3・s・g−1)であり、特に好ましくは50〜200(単位:10−7・cm3・s・g−1)である。かような範囲にあれば、十分な通液性が確保される。
(Saline flow inductive SFC)
The saline flow conductivity (SFC) after the surface treatment step is preferably 10 to 500 (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ), more preferably 20 to 400 (unit: 10 −). 7 · cm 3 · s · g −1 ), more preferably 30 to 300 (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ), and particularly preferably 50 to 200 (unit: 10 −). 7 · cm 3 · s · g −1 ). If it is in such a range, sufficient liquid permeability is ensured.
(加圧下吸収倍率AAP)
表面処理工程後の加圧下吸収倍率(AAP)(含水率補正後)は、好ましくは10g/g以上、より好ましくは15g/g以上、さらに好ましくは18g/g以上、特に好ましくは20g/g以上、最も好ましくは22g/g以上である。また、上限値は特に制限されないが、50g/g以下が好ましい。
(Absorption capacity under pressure AAP)
Absorption capacity under pressure (AAP) after the surface treatment step (after moisture content correction) is preferably 10 g / g or more, more preferably 15 g / g or more, still more preferably 18 g / g or more, and particularly preferably 20 g / g or more. Most preferably, it is 22 g / g or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 50 g / g or less.
表面処理された吸水性樹脂の特性(粒度分布、自由膨潤倍率、食塩水流れ誘導性、加圧下吸収倍率)が上記範囲に含まれていれば、本発明の作用効果が十分に発揮され、加圧下吸収倍率や通液性等の吸水性能に優れた表面処理された吸水性樹脂が得られる。 If the characteristics (particle size distribution, free swelling ratio, saline flow conductivity, absorption capacity under pressure) of the surface-treated water-absorbent resin are included in the above ranges, the effects of the present invention are sufficiently exerted and added. A surface-treated water-absorbing resin excellent in water-absorbing performance such as the rolling absorption capacity and liquid permeability can be obtained.
上記の表面処理工程により、吸水性樹脂においては、内部より表面近傍の架橋密度が高い、好ましくは吸水性樹脂表面全体にわたって均一かつ架橋密度の高い表面架橋が形成され、得られる吸水性樹脂は優れた特性を有するが、当該表面処理工程の後に後述する加熱工程(空焼き工程)を行うことで吸水性樹脂に望まれる特性(特に、自由膨潤倍率、食塩水流れ誘導性)を飛躍的に向上させることができる。 By the surface treatment step, in the water-absorbent resin, a surface cross-link density near the surface is higher than the inside, preferably a uniform and high cross-link density is formed over the entire water-absorbent resin surface, and the resulting water-absorbent resin is excellent. However, by performing the heating process (blank process), which will be described later, after the surface treatment process, the characteristics (especially free swelling ratio and saline flow conductivity) desired for the water-absorbent resin are dramatically improved. Can be made.
(3)加熱工程(空焼き工程)
加熱工程は上記表面処理工程で得られる吸水性樹脂を加熱する工程である。本発明では従来注目されてこなかった「表面処理後の加熱が吸水性樹脂の吸水特性に与える影響」に着目し、表面架橋などの表面処理の後に吸水性樹脂を所定の条件で加熱を行うことで、吸水特性(特に、自由膨潤倍率、通液性)が向上した吸水性樹脂が得られうることを見出した。以下、表面処理後の加熱工程を表面処理工程における加熱工程と区別する意味で、「空焼き工程」とも称する。本工程では、上記表面処理工程で得た吸水性樹脂を加熱することにより、表面処理された吸水性樹脂が加熱乾燥される。
(3) Heating process (empty baking process)
The heating step is a step of heating the water absorbent resin obtained in the surface treatment step. In the present invention, focusing on the “effect of heating after surface treatment on the water absorption properties of the water absorbent resin”, which has not been noted in the past, heating the water absorbent resin under predetermined conditions after surface treatment such as surface crosslinking Thus, it has been found that a water-absorbing resin having improved water absorption characteristics (particularly, free swelling ratio and liquid permeability) can be obtained. Hereinafter, the heating process after the surface treatment is also referred to as “empty baking process” in order to distinguish it from the heating process in the surface treatment process. In this step, the water-absorbent resin that has been surface-treated is heated and dried by heating the water-absorbent resin obtained in the surface treatment step.
本発明において、空焼き工程は表面処理剤を添加することなく行われる。すなわち、空焼き工程は、ラジカル重合性化合物や表面架橋剤が実質的に不存在である環境下で行われる。このため、空焼き工程では実質的な表面架橋反応は進行しない。したがって、本発明において空焼き工程は上述した表面処理工程における活性エネルギー線の照射や加熱、表面架橋剤の存在下における加熱工程、従来の表面架橋における温度調節工程(昇温過程など)などとは明確に区別される。ただし、反応系には上記表面処理工程の後に微量の表面架橋剤や単量体などの表面処理剤が残存しうるが、吸水性樹脂の吸水特性に影響を及ぼす量を含まないことが好ましい。具体的には、「表面処理剤が実質的に不存在である」とは、表面処理剤の反応性にもよるが表面処理工程の後に反応系に存在する未反応の表面処理剤の量が、前記吸水性樹脂の量(100質量部)に対して好ましくは0〜1000質量ppmであり、より好ましくは0〜700質量ppmであり、さらに好ましくは0〜500質量ppmであり、特に好ましくは0〜100質量ppmであり、最も好ましくは0〜10質量ppmである。また、「反応系に存在する未反応の前記表面処理剤」とは、空焼き工程に供される吸水性樹脂中に存在する未反応の表面処理剤を意味する。かような未反応の表面処理剤の量は後述する実施例の方法により測定された値を採用するものとする。表面処理剤の量が上記の上限値を超える場合には、表面処理(表面架橋反応)が進行し、吸水性樹脂の吸水特性が低下するおそれがあるため好ましくない。なお、上述した表面処理工程において表面処理剤を十分に反応させ、表面処理工程後に吸水性樹脂に残存する未反応の表面処理剤の量が上記範囲であることが好ましいが、表面処理工程後においても反応系に未反応の表面処理剤が過剰に存在する場合には、例えば、溶媒洗浄などの方法によって表面の余分な表面架橋剤を取り除けばよい。 In the present invention, the baking step is performed without adding a surface treatment agent. That is, the empty baking step is performed in an environment where the radical polymerizable compound and the surface cross-linking agent are substantially absent. For this reason, substantial surface cross-linking reaction does not proceed in the baking step. Therefore, in the present invention, the empty baking process is the irradiation and heating of the active energy ray in the surface treatment process described above, the heating process in the presence of the surface cross-linking agent, the temperature adjustment process in the conventional surface cross-linking (temperature rising process, etc.) Clearly distinguished. However, a trace amount of a surface treatment agent such as a surface crosslinking agent or a monomer may remain in the reaction system after the surface treatment step, but it is preferable that the reaction system does not contain an amount that affects the water absorption characteristics of the water absorbent resin. Specifically, “the surface treatment agent is substantially absent” means that the amount of unreacted surface treatment agent present in the reaction system after the surface treatment step depends on the reactivity of the surface treatment agent. The amount of the water-absorbent resin (100 parts by mass) is preferably 0 to 1000 ppm by mass, more preferably 0 to 700 ppm by mass, still more preferably 0 to 500 ppm by mass, and particularly preferably. It is 0-100 mass ppm, Most preferably, it is 0-10 mass ppm. The “unreacted surface treatment agent present in the reaction system” means an unreacted surface treatment agent present in the water-absorbent resin to be subjected to the baking step. The amount of such an unreacted surface treating agent is a value measured by the method of an example described later. When the amount of the surface treatment agent exceeds the above upper limit value, the surface treatment (surface crosslinking reaction) proceeds and the water absorption property of the water absorbent resin may be deteriorated, which is not preferable. In addition, it is preferable that the surface treatment agent is sufficiently reacted in the surface treatment step described above, and the amount of the unreacted surface treatment agent remaining in the water-absorbent resin after the surface treatment step is within the above range. However, when an unreacted surface treatment agent is excessively present in the reaction system, the excess surface cross-linking agent on the surface may be removed by a method such as solvent washing.
空焼き工程は、疎水性有機溶媒の量が吸水性樹脂の量(100質量部)に対して好ましくは0〜20質量%であり、特に好ましくは疎水性有機溶媒の非存在下(0〜1000質量ppm)において行われるのが好ましい。疎水性有機溶媒が存在すると、加熱の効率が低下する可能性があるためである。なお、本発明において「疎水性有機溶媒」とは、水(20℃)への溶解度が5g/100g以下の有機溶媒を意味する。疎水性有機溶媒としては、例えば、n−ペンタン、シクロペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、メチルシクロヘキサン、n−オクタンなどの脂肪族炭化水素化合物;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素化合物等が挙げられる。 In the baking step, the amount of the hydrophobic organic solvent is preferably 0 to 20% by mass with respect to the amount of the water absorbent resin (100 parts by mass), particularly preferably in the absence of the hydrophobic organic solvent (0 to 1000). It is preferably carried out at a mass ppm). This is because the presence of a hydrophobic organic solvent may reduce the efficiency of heating. In the present invention, the “hydrophobic organic solvent” means an organic solvent having a solubility in water (20 ° C.) of 5 g / 100 g or less. Examples of the hydrophobic organic solvent include aliphatic hydrocarbon compounds such as n-pentane, cyclopentane, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, methylcyclohexane, and n-octane; aromatic carbonization such as benzene, toluene, and xylene. A hydrogen compound etc. are mentioned.
(含水率)
本発明においては、空焼き工程前の吸水性樹脂の含水率は、好ましくは1〜60質量%であり、より好ましくは1〜50質量%であり、さらに好ましくは3〜40質量%であり、特に好ましくは5〜30質量%、最も好ましくは7〜20質量%である。
(Moisture content)
In the present invention, the water content of the water-absorbent resin before the baking step is preferably 1 to 60% by mass, more preferably 1 to 50% by mass, further preferably 3 to 40% by mass, Especially preferably, it is 5-30 mass%, Most preferably, it is 7-20 mass%.
(粒度分布)
空焼き工程に供する吸水性樹脂の形状は、粉末状であることが好ましく、より好ましくは150μm以上850μm未満(ふるい分級で規定)の範囲の粒径の粒子を90〜100重量%、特に好ましくは95〜100重量%含む粉末状吸水性樹脂である。850μm以上の粒径を有する吸水性樹脂が10重量%未満である場合には、均一な加熱が達成され、かつ、オムツのバックシートの破損が防止されるため好ましい。一方、150μm未満の粒径を有する吸水性樹脂が10重量%未満である場合には、微粉の飛散や製造時における配管の閉塞が防止されうるため好ましい。また、重量平均粒子径(ふるい分級で規定)が好ましくは150〜850μm、より好ましくは200〜800μm、特に好ましくは300〜600μmである。重量平均粒径が150μm以上であれば、安全衛生上の観点から好ましい。なお、上記の重量平均粒子径に近い粒度を持つ粒子の集合体の中に粒度が850μm以上の吸水性樹脂粒子が存在すると、大きい粒子は固形分上昇が遅いので、粒子間で不均一な乾燥となりやすい。そのため、粒度が850μm以上の粒子の含有量は、好ましくは0〜20重量%、より好ましくは0〜10重量%、特に好ましくは0〜5重量%であることが望ましい。また、粒度分布の対数標準偏差(σζ)は、好ましくは0.23〜0.45であり、より好ましくは0.25〜0.40である。
(Particle size distribution)
The shape of the water-absorbent resin to be subjected to the baking step is preferably powdery, more preferably 90 to 100% by weight, particularly preferably particles having a particle size in the range of 150 μm or more and less than 850 μm (specified by sieve classification). It is a powdery water absorbent resin containing 95 to 100% by weight. When the water-absorbing resin having a particle diameter of 850 μm or more is less than 10% by weight, it is preferable because uniform heating is achieved and damage to the diaper backsheet is prevented. On the other hand, when the water-absorbing resin having a particle diameter of less than 150 μm is less than 10% by weight, it is preferable because scattering of fine powder and blockage of piping during production can be prevented. Further, the weight average particle diameter (specified by sieve classification) is preferably 150 to 850 μm, more preferably 200 to 800 μm, and particularly preferably 300 to 600 μm. A weight average particle diameter of 150 μm or more is preferable from the viewpoint of safety and health. If water absorbent resin particles having a particle size of 850 μm or more are present in an aggregate of particles having a particle size close to the above-mentioned weight average particle size, the increase in the solid content of the large particles is slow. It is easy to become. Therefore, the content of particles having a particle size of 850 μm or more is preferably 0 to 20% by weight, more preferably 0 to 10% by weight, and particularly preferably 0 to 5% by weight. The logarithmic standard deviation (σζ) of the particle size distribution is preferably 0.23 to 0.45, and more preferably 0.25 to 0.40.
従来、吸水性樹脂の表面架橋を形成すると、圧力をかけた状態でも吸液を維持できる能力、すなわち加圧下吸収倍率(AAP)および通液性(SFC)は向上するが、自由膨潤倍率(GV)は低下することが知られている。本発明の方法によれば、ラジカル重合性化合物の重合などの表面処理工程後に空焼き工程を行うことで、加圧下吸収倍率(AAP)および通液性(SFC)を一定水準に維持もしくは向上させつつ、自由膨潤倍率(GV)、通液性(SFC)を共に向上させることができる。 Conventionally, when surface cross-linking of a water-absorbent resin is formed, the ability to maintain liquid absorption even under pressure, that is, absorption capacity under pressure (AAP) and liquid permeability (SFC) is improved, but free swelling ratio (GV) ) Is known to decrease. According to the method of the present invention, the absorption ratio under pressure (AAP) and liquid permeability (SFC) are maintained or improved at a certain level by performing an empty baking step after a surface treatment step such as polymerization of a radical polymerizable compound. On the other hand, both free swelling ratio (GV) and liquid permeability (SFC) can be improved.
(自由膨潤倍率GV)
本発明の一形態において、空焼き工程を当該空焼き工程の前後で前記吸水性樹脂の自由膨潤倍率(GV)(含水率補正後)が1(g/g)以上増加するように行う。自由膨潤倍率(GV)の増加量はより好ましくは、1〜20(g/g)であり、さらに好ましくは2〜15(g/g)であり、特に好ましくは3〜10(g/g)である。空焼き工程による吸水性樹脂の自由膨潤倍率(GV)の増加量が上記範囲の下限値を下回る場合には、本発明の作用効果が十分に発揮できないおそれがある。一方、空焼きによる吸水性樹脂の自由膨潤倍率の増加量は大きいほど好ましいが、自由膨潤倍率を一定以上に高めると、加圧下吸収倍率(AAP)や通液性(SFC)の低下を招くおそれがある。かような観点から、自由膨潤倍率の増加量は上記範囲にあることが好ましい。
(Free swelling ratio GV)
In one embodiment of the present invention, the baking step is performed so that the free swelling ratio (GV) (after moisture content correction) of the water absorbent resin is increased by 1 (g / g) or more before and after the baking step. The amount of increase in the free swelling ratio (GV) is more preferably 1 to 20 (g / g), further preferably 2 to 15 (g / g), and particularly preferably 3 to 10 (g / g). It is. When the amount of increase in the free swell ratio (GV) of the water-absorbent resin due to the baking process is below the lower limit of the above range, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited. On the other hand, the amount of increase in the free swelling ratio of the water-absorbent resin due to baking is preferably as large as possible, but if the free swelling ratio is increased above a certain level, the absorption capacity under pressure (AAP) and liquid permeability (SFC) may be reduced. There is. From such a viewpoint, the increase amount of the free swelling ratio is preferably in the above range.
本発明の他の一形態において、空焼き工程を、吸水性樹脂の自由膨潤倍率(GV)(含水率補正後)が空焼き工程前に比して1(g/g)以上増加した後、その増加後の値から1(g/g)以上減少するまで行う。より具体的には、自由膨潤倍率(GV)が、空焼き工程開始時の自由膨潤倍率(GV)値に比べて、好ましくは1〜20(g/g)、より好ましくは2〜10(g/g)、さらに好ましくは3〜8(g/g)が好ましく、特に好ましくは4〜7(g/g)増加した後に、その増加後の自由膨潤倍率(GV)値に比べて、好ましくは1〜10(g/g)、より好ましくは1〜5(g/g)、さらに好ましくは2〜4(g/g)減少するように、空焼き工程を行うことが好ましい。空焼き工程における、自由膨潤倍率(GV)の経時的変化を上記範囲に制御することで、さらなる吸収特性の改善を達成する。特に、自由膨潤倍率(GV)を一旦増加させた後に減少させることにより、食塩水流れ誘導性(SFC)を顕著に向上させることができる。自由膨潤倍率(GV)の経時変化を制御する方法としては、例えば、自由膨潤倍率(GV)の値を加熱時間に対してプロットすることで、加熱時間とGV値との関係を予め把握し、GVが上記のように変化する条件を適用すればよい。 In another embodiment of the present invention, after the baking step, the free swelling ratio (GV) (after moisture content correction) of the water-absorbent resin is increased by 1 (g / g) or more compared to before the baking step, This is performed until the value after the increase decreases by 1 (g / g) or more. More specifically, the free swelling ratio (GV) is preferably 1 to 20 (g / g), more preferably 2 to 10 (g), compared to the free swelling ratio (GV) value at the start of the baking step. / G), more preferably 3 to 8 (g / g), particularly preferably after 4 to 7 (g / g) increase, preferably compared to the free swelling ratio (GV) value after the increase It is preferable to perform an empty baking process so that it may reduce 1-10 (g / g), More preferably, 1-5 (g / g), More preferably, 2-4 (g / g). By controlling the time-dependent change of the free swelling ratio (GV) in the baking step within the above range, further improvement in absorption characteristics is achieved. In particular, the saline flow conductivity (SFC) can be remarkably improved by once increasing the free swelling ratio (GV) and then decreasing it. As a method for controlling the change with time of the free swelling ratio (GV), for example, by plotting the value of the free swelling ratio (GV) against the heating time, the relationship between the heating time and the GV value is grasped in advance, A condition for changing the GV as described above may be applied.
なお、本発明において、空焼き工程前(空焼き工程開始時)の自由膨潤倍率(GV)は好ましくは10〜50(g/g)であり、より好ましくは15〜45(g/g)であり、さらに好ましくは18〜40(g/g)であり、特に好ましくは20〜35(g/g)である。空焼き工程前の自由膨潤倍率が上記範囲の下限値以上であれば、空焼きの後にオムツなどの衛生材料の使用に適した自由膨潤倍率(GV)が達成されうる。一方、空焼き工程前の自由膨潤倍率が上記範囲の上限値以下であれば加圧下吸収倍率(AAP)や通液性(SFC)の低下が抑制されうる。 In the present invention, the free swelling ratio (GV) before the baking process (at the start of the baking process) is preferably 10 to 50 (g / g), more preferably 15 to 45 (g / g). More preferably 18 to 40 (g / g), and particularly preferably 20 to 35 (g / g). If the free swelling ratio before the baking step is equal to or higher than the lower limit of the above range, a free swelling ratio (GV) suitable for use of sanitary materials such as diapers can be achieved after baking. On the other hand, if the free swelling ratio before the baking step is equal to or less than the upper limit of the above range, a decrease in absorption capacity under load (AAP) and liquid permeability (SFC) can be suppressed.
(食塩水流れ誘導性SFC)
本発明の一実施形態において、空焼き工程は、当該空焼き工程の前後で前記吸水性樹脂の食塩水流れ誘導性(SFC)が5(単位:10−7・cm3・s・g−1)以上増加するように行われる。食塩水流れ誘導性(SFC)の増加量は、より好ましくは10(単位:10−7・cm3・s・g−1)以上であり、さらに好ましくは15(単位:10−7・cm3・s・g−1)以上であり、特に好ましくは20(単位:10−7・cm3・s・g−1)以上であり、最も好ましくは30(単位:10−7・cm3・s・g−1)以上である。空焼きによる吸水性樹脂の食塩水流れ誘導性(SFC)の増加量が上記範囲の下限値を下回る場合には、本発明の作用効果が十分に発揮できないおそれがある。一方、空焼きによる吸水性樹脂の食塩水流れ誘導性は高いほど好ましいが、食塩水流れ誘導性を一定以上に高めると、大幅なコストアップや自由膨潤倍率(GV)や加圧下吸収倍率(AAP)の低下を招くおそれがある。このため、食塩水流れ誘導性(SFC)の増加量は200(単位:10−7・cm3・s・g−1)以下が好ましい。
(Saline flow inductive SFC)
In one embodiment of the present invention, in the baking step, the saline flow conductivity (SFC) of the water absorbent resin is 5 (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ) before and after the baking step. ) Done to increase more. The amount of increase in saline flow conductivity (SFC) is more preferably 10 (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ) or more, and still more preferably 15 (unit: 10 −7 · cm 3). · S · g -1 ) or more, particularly preferably 20 (unit: 10 -7 · cm 3 · s · g -1 ) or more, most preferably 30 (unit: 10 -7 · cm 3 · s). -It is more than g- 1 ). When the amount of increase in the saline flow conductivity (SFC) of the water-absorbent resin by air baking is below the lower limit of the above range, the effects of the present invention may not be sufficiently exhibited. On the other hand, the higher the saline flow inductivity of the water-absorbing resin due to baking, the better. However, if the saline flow inductivity is increased to a certain level or more, the cost increases, the free swelling ratio (GV), the absorption capacity under pressure (AAP) ) May be reduced. For this reason, the increase amount of the saline flow conductivity (SFC) is preferably 200 (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ) or less.
より具体的には、空焼き前の食塩水流れ誘導性(SFC)は好ましくは10〜500(単位:10−7・cm3・s・g−1)であり、より好ましくは20〜400(単位:10−7・cm3・s・g−1)であり、さらに好ましくは30〜300(単位:10−7・cm3・s・g−1)であり、特に好ましくは50〜200(単位:10−7・cm3・s・g−1)である。空焼き前の食塩水流れ誘導性が上記範囲の下限値以上であれば空焼き後にオムツなどの衛生材料の使用に適した食塩水流れ誘導性(SFC)が達成されうる。一方、空焼き前の食塩水流れ誘導性が上記範囲の上限値以下であれば自由膨潤倍率(GV)や加圧下吸収倍率(AAP)の低下が抑制されうる。なお、食塩水流れ誘導性(SFC)の値としては、後述する実施例に記載の方法により測定される値を採用するものとする。 More specifically, the saline flow conductivity (SFC) before baking is preferably 10 to 500 (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ), more preferably 20 to 400 ( (Unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ), more preferably 30 to 300 (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ), particularly preferably 50 to 200 ( Unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ). If the saline flow conductivity before baking is not less than the lower limit of the above range, the saline flow conductivity (SFC) suitable for use of sanitary materials such as diapers can be achieved after baking. On the other hand, if the saline flow conductivity before baking is not more than the upper limit of the above range, the decrease in free swelling ratio (GV) and absorption capacity under pressure (AAP) can be suppressed. In addition, the value measured by the method as described in the Example mentioned later shall be employ | adopted as a value of a saline flow conductivity (SFC).
(加圧下吸収倍率AAP)
空焼き工程における吸水性樹脂の加圧下吸収倍率(AAP)の増加量は、好ましくは0.5g/g以上、より好ましくは1.0g/g以上、さらに好ましくは2.0g/g以上であることが好ましい。加圧下吸水倍率の値は、実施例に記載の方法で測定される値(含水率補正後の値)を採用するものとする。
(Absorption capacity under pressure AAP)
The amount of increase in absorption capacity (AAP) under pressure of the water-absorbent resin in the baking step is preferably 0.5 g / g or more, more preferably 1.0 g / g or more, and even more preferably 2.0 g / g or more. It is preferable. The value measured by the method described in the examples (the value after the moisture content correction) is adopted as the value of the water absorption magnification under pressure.
(加熱条件)
加熱方法としては、加熱乾燥、温風乾燥、熱風乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、疎水性有機溶媒との共沸による脱水、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥等の種々の方法を採用することができ、特に限定されるものではない。乾燥を温風乾燥または熱風乾燥にて行う場合には、使用する乾燥方法として静置状態で乾燥を行う方法、攪拌状態で乾燥を行う方法、振動状態で乾燥を行う方法、流動状態で乾燥を行う方法、気流で乾燥を行う方法等がある。中でも、吸水性樹脂への物理的ダメージを低減する目的で、流動状態や静置状態で温風乾燥または熱風乾燥を行うことが好ましい。
(Heating conditions)
As a heating method, various methods such as heat drying, hot air drying, hot air drying, infrared drying, microwave drying, dehydration by azeotropy with a hydrophobic organic solvent, and high humidity drying using high-temperature steam are adopted. There is no particular limitation. When drying by hot air drying or hot air drying, as a drying method to be used, a method of drying in a stationary state, a method of drying in a stirring state, a method of drying in a vibrating state, or drying in a fluid state There are a method of performing drying, a method of performing drying with an air current, and the like. Among these, for the purpose of reducing physical damage to the water absorbent resin, it is preferable to perform hot air drying or hot air drying in a fluidized state or a stationary state.
加熱の装置としては、吸水性樹脂粒子を加熱することのできる通常の乾燥機であればよく、回分式あるいは連続式でも、直接加熱式および/または間接加熱式でも、公知の加熱方法のいずれを用いてもよい。例えば、ベルト式静置乾燥機、通気竪型乾燥機、円筒攪拌乾燥機、溝型攪拌乾燥機、回転乾燥機、水蒸気管付き回転乾燥機、通気回転乾燥機、流動層乾燥機、円錐型乾燥機、振動流動層乾燥機、気流乾燥機等が挙げられる。中でも、流動層乾燥機を用いることが望ましい。流動層乾燥機を用いた場合には、攪拌羽根などを用いた攪拌装置を伴う乾燥に比べて穏和な条件で乾燥が行われる。このため、攪拌による物理的ダメージを防ぎつつ均一な乾燥を行うことが可能となる。さらに好ましくは、吸水性樹脂粒子を効率よく加熱するために伝熱管を用いることである。工業的には、複数の乾燥室を持つ連続流動層乾燥機を用いるのが望ましい。また、流動層乾燥を用いることにより気流分級を行うことができる。すなわち、乾燥に用いられる熱風の風量を調節することにより、製品として好ましい粒度以下の微粒子を風で飛ばし、粒度制御を行うことができる。また、加熱時の雰囲気は、吸水性樹脂の製造時における乾燥工程と同様、吸水性樹脂の着色を抑えるため、酸素分圧を低くすることが望ましい。 The heating device may be a normal dryer capable of heating the water-absorbent resin particles, and any of the known heating methods may be used, such as a batch type or continuous type, a direct heating type and / or an indirect heating type. It may be used. For example, belt-type stationary dryer, ventilated vertical dryer, cylindrical stirring dryer, grooved stirring dryer, rotary dryer, rotary dryer with water vapor tube, aerated rotary dryer, fluidized bed dryer, cone-type dryer Machine, vibration fluidized bed dryer, airflow dryer and the like. Among these, it is desirable to use a fluidized bed dryer. When a fluidized bed dryer is used, drying is performed under milder conditions as compared with drying with a stirring device using stirring blades. For this reason, it becomes possible to perform uniform drying while preventing physical damage due to stirring. More preferably, a heat transfer tube is used to efficiently heat the water absorbent resin particles. Industrially, it is desirable to use a continuous fluidized bed dryer having a plurality of drying chambers. Moreover, airflow classification can be performed by using fluidized bed drying. That is, by adjusting the air volume of the hot air used for drying, fine particles having a particle size equal to or smaller than a preferable particle size for the product can be blown off by the wind to control the particle size. In addition, the atmosphere during heating is preferably a low oxygen partial pressure in order to suppress coloring of the water absorbent resin, as in the drying step during the production of the water absorbent resin.
加熱温度は、好ましくは120℃以上250℃以下であり、より好ましくは150℃以上250℃以下であり、さらに好ましくは160℃以上220℃以下であり、最も好ましくは170℃以上200℃以下の範囲である。120℃以上であれば、熱効率が良好となり、乾燥速度が遅くなるため乾燥機が大きくなるという問題を解決でき、また、吸水性樹脂の吸水特性を有意に向上させることができる。一方、250℃以下であれば、吸水性樹脂の熱劣化が低減される。 The heating temperature is preferably 120 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, further preferably 160 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, and most preferably 170 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. It is. If it is 120 degreeC or more, thermal efficiency will become favorable and the problem that a dryer becomes large can be solved because a drying rate becomes slow, and the water absorption characteristic of a water absorbing resin can be improved significantly. On the other hand, if it is 250 degrees C or less, the thermal deterioration of a water absorbing resin will be reduced.
加熱時間は、吸水性樹脂の吸水特性(特に、自由膨潤倍率および食塩水流れ誘導性)や含水率が所望の値となるように設定されるが、乾燥方法により熱のかかり方が不均一な場合や、連続式加熱乾燥機において粒子間に滞留時間のばらつきが大きい場合には、さらに加熱を続けることにより、粒子間で物性の揃った吸水性樹脂を得ることができる。 The heating time is set so that the water absorption characteristics (especially, free swelling ratio and saline flow inductivity) and water content of the water-absorbent resin are set to desired values, but the method of applying heat is not uniform depending on the drying method. In some cases, or when the dispersion of the residence time between particles is large in a continuous heating dryer, by continuing further heating, a water-absorbent resin having uniform physical properties between particles can be obtained.
例えば、表面処理工程において加熱処理を行わなかった場合、本工程における加熱時間は、好ましくは5〜600分間であり、より好ましくは10〜300分間であり、さらに好ましくは15〜180分間であり、特に好ましくは20〜120分間である。 For example, when heat treatment is not performed in the surface treatment step, the heating time in this step is preferably 5 to 600 minutes, more preferably 10 to 300 minutes, and further preferably 15 to 180 minutes. Particularly preferred is 20 to 120 minutes.
空焼き工程において加熱を行う際、表面架橋剤等の表面処理剤は添加されないが、加熱の均一性を向上させる目的、またはプロセスダメージによる微粉の増加を防ぐ目的で、流動補助剤等の添加物を加えてもよい。使用される流動補助剤の例としては、界面活性剤、金属石鹸などが挙げられる。また、流動補助剤の使用量は吸水性樹脂(100質量部)あたり、3質量%以下程度である。 When heating in the baking step, surface treatment agents such as surface cross-linking agents are not added, but additives such as flow aids for the purpose of improving the uniformity of heating or preventing the increase of fine powder due to process damage. May be added. Examples of the flow aid used include surfactants and metal soaps. Moreover, the usage-amount of a flow aid is about 3 mass% or less per water absorbing resin (100 mass parts).
加熱後の吸水性樹脂粒子は高温となっているので、適宜冷却室を設けて冷風や冷却伝面などの冷媒と接触させる等により冷却してもよい。また、空焼き工程の後に分級工程を経てもよく、空焼き工程の前に分級が行われなかった場合や、空焼き工程で吸水性樹脂がプロセスダメージを受け、新たに微粉が発生した場合等に有効である。 Since the water-absorbing resin particles after heating are at a high temperature, cooling may be performed by providing a cooling chamber as appropriate and bringing them into contact with a refrigerant such as cold air or a cooling transmission surface. In addition, the classification process may be performed after the baking process, and when the classification is not performed before the baking process, or when the water-absorbent resin is subjected to process damage in the baking process, and fine powder is newly generated, etc. It is effective for.
空焼き工程において吸水性樹脂の物性が向上するメカニズムは不明であるが、空焼きによって、吸水性樹脂内部の架橋構造の変化が生じ、これにより飛躍的な物性向上を達成すると推定される。そして、本発明における空焼き工程は、大きな攪拌を伴わない穏和な条件で行われるので、吸水性樹脂の内部の架橋構造に変化が生じた場合でも粒子形状が維持されると考えられる。また、空焼き工程では、表面処理剤が実質的に存在しないため、加熱時の過度な表面架橋密度の増加による物性悪化が避けられて、目的とする物性へのコントロールが容易となる。なお、上述したメカニズムはあくまでも推測に基づくものに過ぎず、実際は異なるメカニズムによって本発明の作用効果が得られていたとしても、本発明の技術的範囲は何ら影響を受けることはない。 The mechanism by which the physical properties of the water-absorbent resin are improved in the baking process is unknown, but it is presumed that the baking causes a change in the cross-linked structure inside the water-absorbing resin, thereby achieving a dramatic improvement in physical properties. And since the baking process in this invention is performed on the mild conditions which do not accompany big stirring, it is thought that a particle shape is maintained even when a change arises in the crosslinked structure inside a water absorbing resin. Further, since the surface treatment agent is substantially absent in the baking step, deterioration of physical properties due to excessive increase in surface cross-linking density during heating can be avoided, and control to the intended physical properties is facilitated. Note that the above-described mechanism is merely based on speculation, and the technical scope of the present invention is not affected at all even if the operational effects of the present invention are obtained by different mechanisms.
したがって、本発明では表面処理工程後に、表面処理とは異なる穏和な条件で加熱される点を特徴とし、特許文献4のように表面架橋の昇温過程を制御する場合、特許文献5のように2度の表面架橋を行う場合、または特許文献9のように単純な加熱処理を行う場合には本発明で達成されるような物性が得られない。 Therefore, in the present invention, after the surface treatment step, the heat treatment is performed under mild conditions different from the surface treatment. When the temperature rising process of the surface crosslinking is controlled as in Patent Document 4, as in Patent Document 5, When surface crosslinking is performed twice, or when simple heat treatment is performed as in Patent Document 9, the physical properties achieved by the present invention cannot be obtained.
(空焼きされた吸水性樹脂の特性)
本発明では、上述した処理を吸水性樹脂に対して施すことで、吸水性樹脂に望まれる特性、例えば、吸収倍率、吸収速度、ゲル強度、吸引力を極めて高いレベルとすることができる。特に、本発明の方法によれば、加圧下吸収倍率、自由膨潤倍率、食塩水流れ誘導性のいずれにも優れる吸水性樹脂を得ることができる。
(Characteristics of air-baked water-absorbent resin)
In the present invention, by applying the above-described treatment to the water absorbent resin, the properties desired for the water absorbent resin, for example, the absorption capacity, the absorption speed, the gel strength, and the suction force can be made extremely high. In particular, according to the method of the present invention, it is possible to obtain a water-absorbing resin excellent in absorption capacity under pressure, free swelling capacity, and saline flow conductivity.
(含水率)
空焼き工程後の吸水性樹脂の含水率は、好ましくは0質量%以上5質量%以下、より好ましくは0.1質量%以上4質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以上3質量%以下、特に好ましくは0.2質量%以上2質量%以下、最も好ましくは0.2質量%以上1質量%以下である。空焼き工程後の吸水性樹脂の含水率が5質量%以下であれば、本発明の作用効果が十分に発揮され、加圧下吸収倍率や通液性等の吸水性能に優れた表面処理された吸水性樹脂が得られる。なお、下限として0%は、長時間を要し、吸水性樹脂の劣化を伴う場合があるため、下限は0.1%程度でよい。
(Moisture content)
The water content of the water absorbent resin after the baking step is preferably 0% by mass to 5% by mass, more preferably 0.1% by mass to 4% by mass, and still more preferably 0.1% by mass to 3% by mass. Hereinafter, it is particularly preferably 0.2% by mass or more and 2% by mass or less, and most preferably 0.2% by mass or more and 1% by mass or less. If the water content of the water-absorbing resin after the baking step is 5% by mass or less, the effect of the present invention is sufficiently exerted, and the surface treatment is excellent in water absorption performance such as absorption capacity under load and liquid permeability. A water absorbent resin is obtained. In addition, since 0% as a minimum requires a long time and may be accompanied by deterioration of a water absorbing resin, a minimum may be about 0.1%.
(粒度分布)
空焼き工程後に得られる吸水性樹脂の形状は、処理前の吸水性樹脂の形状などの処理条件や、処理後の造粒・成形などによって適宜調整できるが、一般には粉末状である。かかる粉末は、重量平均粒子径(ふるい分級で規定)が、通常10〜1000μm、好ましくは200〜600μmであり、好ましくは150〜850μmの含有量が、吸水性樹脂に対して、90〜100重量%、更に好ましくは95〜100重量%である。また、粒度分布の対数標準偏差(σζ)は、好ましくは0.23〜0.45であり、より好ましくは0.25〜0.35である。
(Particle size distribution)
The shape of the water-absorbent resin obtained after the baking step can be appropriately adjusted depending on the processing conditions such as the shape of the water-absorbent resin before the treatment, granulation / molding after the treatment, etc., but is generally in a powder form. Such a powder has a weight average particle diameter (specified by sieve classification) of usually 10 to 1000 μm, preferably 200 to 600 μm, and preferably 150 to 850 μm in content of 90 to 100 wt. %, More preferably 95 to 100% by weight. The logarithmic standard deviation (σζ) of the particle size distribution is preferably 0.23 to 0.45, and more preferably 0.25 to 0.35.
(自由膨潤倍率GV)
空焼き後の自由膨潤倍率(GV)(含水率補正後の値)は好ましくは10〜60(g/g)であり、より好ましくは15〜50(g/g)であり、さらに好ましくは20〜40(g/g)である。空焼き後の自由膨潤倍率が60g/g以下であれば、十分なゲル強度が確保され、通液性に優れる吸水性樹脂が得られる。一方、10g/g以上であればオムツなどの衛生材料の使用に十分適する吸水性樹脂が得られる。
(Free swelling ratio GV)
The free swelling ratio (GV) after air baking (value after correction of moisture content) is preferably 10 to 60 (g / g), more preferably 15 to 50 (g / g), and still more preferably 20 -40 (g / g). If the free swelling ratio after baking is 60 g / g or less, a sufficient gel strength is ensured and a water-absorbing resin excellent in liquid permeability can be obtained. On the other hand, if it is 10 g / g or more, a water-absorbing resin that is sufficiently suitable for the use of sanitary materials such as diapers can be obtained.
(食塩水流れ誘導性SFC)
空焼き後の食塩水流れ誘導性(SFC)は好ましくは10〜500(単位:10−7・cm3・s・g−1)であり、より好ましくは20〜400(単位:10−7・cm3・s・g−1)であり、さらに好ましくは30〜300(単位:10−7・cm3・s・g−1)であり、特に好ましくは50〜200(単位:10−7・cm3・s・g−1)である。空焼き後の食塩水流れ誘導性(SFC)の値が10(単位:10−7・cm3・s・g−1)以上であれば、十分な通液性が確保され、吸収体に液を十分に行き渡らせることができ、使用時における尿等の排泄液を確実に吸収することができる。空焼き後の食塩水流れ誘導性(SFC)の値が500(単位:10−7・cm3・s・g−1)以下であれば、自由膨潤倍率(GV)低下によるオムツの大幅なコストアップを防止することができる。
(Saline flow inductive SFC)
The saline flow conductivity (SFC) after baking is preferably 10 to 500 (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ), more preferably 20 to 400 (unit: 10 −7. cm 3 · s · g -1 ), more preferably 30 to 300 (unit: 10 -7 · cm 3 · s · g -1 ), and particularly preferably 50 to 200 (unit: 10 -7 ·). cm 3 · s · g −1 ). If the value of the saline flow conductivity (SFC) after baking is 10 or more (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ) or more, sufficient liquid permeability is ensured, and the absorbent is liquid. Can be spread sufficiently, and excretory fluids such as urine during use can be reliably absorbed. If the value of saline flow conductivity (SFC) after baking is 500 (unit: 10 −7 · cm 3 · s · g −1 ) or less, the diaper's significant cost due to a decrease in free swelling ratio (GV) You can prevent up.
(加圧下吸収倍率AAP)
空焼き後の吸水性樹脂の加圧下吸収倍率(AAP)(含水率補正後の値)は、好ましくは20g/g以上、より好ましくは21g/g以上、さらに好ましくは22g/g以上、特に好ましくは23g/g以上である。上限は特に問わないが、製造の困難によるコストアップから40g/g程度で十分である場合もある。
(Absorption capacity under pressure AAP)
Absorption capacity under pressure (AAP) (value after correction of water content) of the water-absorbent resin after baking is preferably 20 g / g or more, more preferably 21 g / g or more, still more preferably 22 g / g or more, particularly preferably Is 23 g / g or more. The upper limit is not particularly limited, but about 40 g / g may be sufficient due to cost increase due to manufacturing difficulty.
(4)通液性向上剤
本発明の製造方法では、表面処理工程および空焼き工程の後、得られた吸水性樹脂に対して、通液性向上剤を混合する工程をさらに含むことが好ましい。通液性向上剤を添加することにより、上記吸水性樹脂は、通液性向上剤層を有することになる。これにより、得られた吸水性樹脂は、さらに通液性(液透過性)に優れる。
(4) Liquid permeability improver The production method of the present invention preferably further includes a step of mixing a liquid permeability improver with the obtained water absorbent resin after the surface treatment step and the baking step. . By adding the liquid permeability improving agent, the water absorbent resin has a liquid permeability improving agent layer. Thereby, the obtained water absorbing resin is further excellent in liquid permeability (liquid permeability).
通液性向上剤としては、ポリアミン、多価金属塩、水不溶性微粒子が例示でき、米国特許第7179862号、欧州特許第1165631号明細書、米国特許第7157141号明細書、米国特許第6831142号明細書、米国特許出願公開第2004/176557号明細書、米国特許出願公開第2006/204755号明細書、米国特許出願公開第2006/73969号明細書、特許出願公開第2007/106013号明細書に記載の技術が適用される。なお、ポリアミンや水不溶性微粒子は、国際公開第2006/082188号パンフレット、国際公開第2006/082189号パンフレット、国際公開第2006/082197号パンフレットなどに例示される。これらの中でも、多価金属塩を用いることが好ましく、水溶性多価金属塩または水不溶性多価金属塩のいずれを使用してもよいが、水溶性多価金属塩を使用することがより好ましい。水溶性多価金属塩としては、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、カリウムミョウバン、塩化カルシウム、アルコキシチタン、炭酸ジルコニウムアンモニウム、および酢酸ジルコニウムからなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。また、水不溶性多価金属塩としては、水酸化アルミニウム、乳酸アルミニウム、リン酸アルミニウム、硫酸バリウム、リン酸バリウム、炭酸バリウム、ピロリン酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化第一鉄、リン酸第一鉄、ピロリン酸第二鉄、炭酸第一鉄、ピロリン酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、塩化第一銅、水酸化マンガン、硫酸マンガン、水酸化ニッケル、リン酸ニッケル、硫酸鉛、酸化亜鉛、リン酸鉛、水酸化亜鉛、ピロリン酸亜鉛からなる群より選択される少なくとも1種が挙げられる。 Examples of the liquid permeability improver include polyamines, polyvalent metal salts, and water-insoluble fine particles. US Pat. No. 7,179,862, European Patent No. 11,656,313, US Pat. No. 7,157,141, US Pat. No. 6,831,142 , US Patent Application Publication No. 2004/176557, US Patent Application Publication No. 2006/204755, US Patent Application Publication No. 2006/73969, and Patent Application Publication No. 2007/106013. Technology is applied. Polyamines and water-insoluble fine particles are exemplified in International Publication No. 2006/082188, International Publication No. 2006/082189, International Publication No. 2006/082197, etc. Among these, a polyvalent metal salt is preferably used, and either a water-soluble polyvalent metal salt or a water-insoluble polyvalent metal salt may be used, but it is more preferable to use a water-soluble polyvalent metal salt. . Examples of the water-soluble polyvalent metal salt include at least one selected from the group consisting of aluminum sulfate, aluminum chloride, polyaluminum chloride, aluminum sulfate, potassium alum, calcium chloride, alkoxytitanium, ammonium zirconium carbonate, and zirconium acetate. It is done. Examples of water-insoluble polyvalent metal salts include aluminum hydroxide, aluminum lactate, aluminum phosphate, barium sulfate, barium phosphate, barium carbonate, calcium pyrophosphate, calcium phosphate, calcium carbonate, ferrous hydroxide, ferrous phosphate Iron, ferric pyrophosphate, ferrous carbonate, magnesium pyrophosphate, magnesium phosphate, cuprous chloride, manganese hydroxide, manganese sulfate, nickel hydroxide, nickel phosphate, lead sulfate, zinc oxide, lead phosphate And at least one selected from the group consisting of zinc hydroxide and zinc pyrophosphate.
通液性向上剤の使用量は、吸水性樹脂100重量部に対して、0.001重量部〜5重量部の範囲内が好ましく、0.01重量部〜1重量部の範囲内がより好ましい。通液性向上剤の使用量が、上記範囲内であれば、吸水性樹脂の加圧下吸収倍率(AAP)、生理食塩水流れ誘導性(SFC)を向上させることができる。 The amount of the liquid permeability improver used is preferably in the range of 0.001 to 5 parts by weight, more preferably in the range of 0.01 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin. . If the usage-amount of a liquid permeability improver exists in the said range, the absorption capacity | capacitance under pressure (AAP) of a water absorbing resin and the physiological saline flow-inductivity (SFC) can be improved.
上記通液性向上剤は、水に溶けるものは水溶液で、溶けないものは粉末やスラリーで添加することができる。例えば、必要により水および/または親水性有機溶媒と予め混合した後、吸水性樹脂に噴霧あるいは滴下混合する方法が好ましく、噴霧する方法がより好ましい。 The liquid permeability improver can be added as an aqueous solution if it dissolves in water, and as a powder or slurry if it does not dissolve. For example, a method of premixing with water and / or a hydrophilic organic solvent as necessary and then spraying or dropping and mixing the water-absorbent resin is preferable, and a method of spraying is more preferable.
本発明により得られる吸水性樹脂は、吸収倍率、通液性、吸収速度、ゲル強度、吸引力など吸水性樹脂に望まれる特性(特に、食塩水流れ誘導性、自由膨潤倍率、加圧下吸収倍率)が極めて高いレベルにある。したがって、本発明によって得られる吸水性樹脂は、生理綿、紙おむつ、生理用品、失禁パッド、またはその他の体液を吸収する衛生材料、医療用品等の医療分野、土壌保水剤等の農園芸用分野、鮮度保持等の食品分野、結露防止材や保冷材等の産業分野等の、様々な分野に好適に用いられ、目的や機能に応じてシリカ、ゼオライト、酸化防止剤、界面活性剤、シリコーンオイル、キレート化剤、消臭剤、香料、薬剤、植物生育助剤、殺菌剤、防かび剤、発泡剤、顔料、染料、繊維状物(親水性短繊維、パルプ、合成繊維など)、肥料等の他の添加剤が添加されうる。他の添加剤の添加量は、種々の用途での製品全重量に対して、好ましくは0.001〜10質量%程度である。 The water-absorbent resin obtained by the present invention has properties desired for the water-absorbent resin such as absorption capacity, liquid permeability, absorption speed, gel strength, and suction force (particularly, saline flow conductivity, free swelling capacity, absorption capacity under pressure). ) Is at a very high level. Therefore, the water-absorbent resin obtained by the present invention is a sanitary material that absorbs sanitary cotton, disposable diapers, sanitary products, incontinence pads, or other body fluids, medical fields such as medical supplies, agricultural and horticultural fields such as soil water retention agents, Suitable for various fields such as food fields such as freshness preservation, industrial fields such as anti-condensation materials and cold insulation materials, etc., depending on the purpose and function, silica, zeolite, antioxidant, surfactant, silicone oil, Chelating agents, deodorants, fragrances, chemicals, plant growth aids, bactericides, fungicides, foaming agents, pigments, dyes, fibrous materials (hydrophilic short fibers, pulp, synthetic fibers, etc.), fertilizers, etc. Other additives can be added. The amount of other additives added is preferably about 0.001 to 10% by mass with respect to the total weight of the product in various applications.
以下、実施例および比較例を参照して本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されない。以下では、便宜上、「質量%」を単に「%」と、「リットル」を単に「L」と記すことがある。また、特に条件を記載しない限り、室温(23±1℃)、湿度30%RHの条件下で作業を行った。実施例および比較例における、測定方法および評価方法を以下に示す。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the technical scope of the present invention is not limited thereto. Hereinafter, for convenience, “mass%” may be simply referred to as “%”, and “liter” may be simply referred to as “L”. Unless otherwise specified, the operation was performed under conditions of room temperature (23 ± 1 ° C.) and humidity of 30% RH. Measurement methods and evaluation methods in Examples and Comparative Examples are shown below.
(1)粒度分布:質量平均粒径(D50)および粒度分布の対数標準偏差(σζ)
吸水性樹脂10.0gを、目開き850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、300μm、212μm、150μm、45μmのJIS標準ふるい(THE IIDA TESTING SIEVE:径8cm)に仕込み、振動分級器(IIDA SIEVE SHAKER、TYPE:ES−65型、SER.No.0501)により、5分間、分級を行ない、残留百分率Rを対数確率紙にプロットした。そして、R=50重量%に相当する粒子径を重量平均粒径(D50)として読み取った。
(1) Particle size distribution: mass average particle size (D50) and logarithmic standard deviation (σζ) of particle size distribution
10.0 g of the water-absorbent resin was charged into a JIS standard sieve (THE IIDA TESTING SIEVE: diameter 8 cm) having an opening of 850 μm, 710 μm, 600 μm, 500 μm, 425 μm, 300 μm, 212 μm, 150 μm, 45 μm, and vibration classifier (IIDA SIEVE SHAK). TYPE: ES-65 type, SER No. 0501), classification was performed for 5 minutes, and the residual percentage R was plotted on logarithmic probability paper. The particle diameter corresponding to R = 50% by weight was read as the weight average particle diameter (D50).
また、R=84.1重量%およびR=15.9重量%に対応する粒径をそれぞれX1およびX2として、粒度分布の対数標準偏差(σζ)を下記式に従って算出した。すなわち、σζの値が小さいほど粒度分布が狭いことを意味する。 In addition, logarithmic standard deviation (σζ) of the particle size distribution was calculated according to the following formula, assuming that the particle sizes corresponding to R = 84.1 wt% and R = 15.9 wt% are X1 and X2, respectively. That is, the smaller the value of σζ, the narrower the particle size distribution.
(2)含水率
底面の直径が4cm、高さ2cmのアルミ製カップに、吸水性樹脂1.00gをアルミニウム製カップの底面に均一に広げ、この吸水性樹脂入りアルミニウム製カップの重量W1(g)を測定した。これを180℃に調温した乾燥機(EYELA、東京理化器械株式会社製定温恒温乾燥器(ナチュラルオーブン)NDO−450)中に3時間放置し、熱風乾燥機から取り出した直後(少なくとも1分以内)の吸水性樹脂入りアルミニウム製カップの重量W2(g)を測定した。そして、これらW1、W2から、次式に従って含水率(質量%)を算出した。
(2) Moisture content In an aluminum cup having a bottom diameter of 4 cm and a height of 2 cm, 1.00 g of water absorbent resin is uniformly spread on the bottom of the aluminum cup, and the weight W1 (g ) Was measured. Immediately after leaving this in a dryer (EYELA, constant temperature and temperature dryer (natural oven) NDO-450 manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.) adjusted to 180 ° C. for 3 hours (at least within 1 minute) The weight W2 (g) of the water-absorbent resin-containing aluminum cup was measured. And from these W1 and W2, the moisture content (mass%) was computed according to following Formula.
(3)自由膨潤倍率(GV)(遠心分離機保持容量(CRC))
吸水性樹脂0.200gを不織布製の袋(南国パルプ工業株式会社製、商品名:ヒートロンペーパー、型式:GSP−22、大きさ:85mm×60mmに均一に入れてヒートシールした後、室温にて大過剰(約500mL)の生理食塩水中に浸漬させた。30分後に袋を引き上げ、遠心分離機(株式会社コクサン製、型式:H−122)を用いてedena ABSORBENCY II 441.1−99に記載の遠心力(250G)で3分間水切りを行った後、袋の重量W3(g)を測定した。また、吸水性樹脂を用いずに同様の操作を行い、その際の重量W4(g)を測定した。そして、これらW3およびW4の値から、下記数式に従って自由膨潤倍率(GV)(g/g)を算出した。
(3) Free swelling ratio (GV) (centrifuge retention capacity (CRC))
0.200 g of water-absorbing resin was made into a non-woven bag (made by Nankoku Pulp Industries Co., Ltd., trade name: Heaton paper, model: GSP-22, size: 85 mm × 60 mm, heat-sealed, and then brought to room temperature. After 30 minutes, the bag was pulled up and edena ABSORBENCY II 441.1-99 using a centrifuge (manufactured by Kokusan Co., Ltd., model: H-122). After draining for 3 minutes with the described centrifugal force (250 G), the weight W3 (g) of the bag was measured, and the same operation was performed without using the water absorbent resin, and the weight W4 (g) at that time The free swelling ratio (GV) (g / g) was calculated from the values of W3 and W4 according to the following formula.
(5)食塩水流れ誘導性(SFC)
食塩水流れ誘導性(SFC)は吸水性樹脂の膨潤時の液透過性を示す値である。SFCの値が大きいほど高い液透過性を有することを示している。
(5) Saline flow conductivity (SFC)
The saline flow conductivity (SFC) is a value indicating the liquid permeability when the water absorbent resin swells. It shows that it has high liquid permeability, so that the value of SFC is large.
SFCの測定は、米国特許第5849405号明細書記載の食塩水流れ誘導性(SFC)試験に準じて行った。 The SFC was measured according to the saline flow conductivity (SFC) test described in US Pat. No. 5,849,405.
具体的には、まず、図1に示す装置を準備した。図1を参照して当該装置を説明すると、タンク31には、ガラス管32が挿入されており、ガラス管32の下端は、0.69質量%塩化ナトリウム水溶液33をセル41中の膨潤ゲル44の底部から、5cm上の高さに維持できるように配置した。タンク31中の0.69質量%塩化ナトリウム水溶液33は、L字管34を通じてセル41へ供給された。L字管34にはコック35が設置されていた。セル41の下には、通過した液を捕集する捕集容器48が配置されており、捕集容器48は上皿天秤49の上に設置されていた。セル41の内径は6cmであり、下部の底面にはNo.400ステンレス製金網(目開き38μm)42が設置されていた。ピストン46の下部には液が通過するのに十分な穴47があり、底部には吸水性樹脂あるいはその膨潤ゲルが、穴47へ入り込まないように透過性の良いガラスフィルター45が取り付けてあった。セル41は、セルを乗せるための台の上に置かれ、セルと接する台の面は、液の透過を妨げないステンレス製金網43の上に設置した。
Specifically, first, an apparatus shown in FIG. 1 was prepared. The apparatus will be described with reference to FIG. 1. A
この装置を用い、容器40に均一に入れた吸水性樹脂(0.900g)を人工尿中で0.3psi(2.07kPa)の加圧下、60分間膨潤させ、ゲル44のゲル層の高さを記録した。なお、この人工尿は、塩化カルシウムの2水和物0.25g、塩化カリウム2.0g、塩化マグネシウムの6水和物0.50g、硫酸ナトリウム2.0g、リン酸2水素アンモニウム0.85g、リン酸水素2アンモニウム0.15g、および、純水994.25gを加えたものである。次に、0.3psi(2.07kPa)の加圧下、0.69質量%塩化ナトリウム水溶液33を、一定の静水圧でタンク31から膨潤したゲル層を通液させた。このSFCの測定は室温(20〜25℃)で行った。コンピュータおよび天秤を用い、時間の関数として20秒間隔でゲル層を通過する液体量を10分間記録した。膨潤したゲル44(の主に粒子間)を通過する流速Fs(T)は増加質量(g)を増加時間(s)で割ることにより[g/s]の単位で決定した。一定の静水圧および安定した流速が得られた時間をTsとし、Tsと10分間の間に得たデータだけを流速計算に使用して、Tsと10分間の間に得た流速を使用してFs(T=0)の値、つまりゲル層を通る最初の流速を計算した。Fs(T=0)はFs(T)対時間の最小2乗法の結果をT=0に外挿することにより計算した。
Using this device, the water-absorbent resin (0.900 g) uniformly placed in the
(5)加圧下吸収倍率(AAP)
内径60mmのプラスチックの支持円筒の底に、ステンレス製400メッシュの金網(目開きの大きさ38μm)を融着させ、室温(25±2℃)、湿度50RH%の条件下で、金網上に吸水性樹脂0.900gを均一に散布し、その上に、外径が60mmよりわずかに小さく、吸水性樹脂に対して4.83kPaの荷重を均一に加えることができ、支持円筒の内壁面との間に隙間が生じず、かつ上下の動きが妨げられないよう調整された、ピストンと荷重とをこの順に載置して、この測定装置一式の重量W5(g)を測定した。
(5) Absorption capacity under pressure (AAP)
A stainless steel 400 mesh wire mesh (aperture size 38 μm) is fused to the bottom of a plastic support cylinder with an inner diameter of 60 mm, and water is absorbed on the wire mesh at room temperature (25 ± 2 ° C.) and humidity 50 RH%. 0.900 g of the water-soluble resin is uniformly sprayed thereon, and the outer diameter thereof is slightly smaller than 60 mm, and a load of 4.83 kPa can be uniformly applied to the water absorbent resin. A piston and a load, which were adjusted so that no gap was created between them and vertical movement was not hindered, were placed in this order, and the weight W5 (g) of this measuring device set was measured.
直径150mmのペトリ皿の内側に直径90mmのガラスフィルター(株式会社相互理化学硝子製作所社製、細孔直径:100〜120μm)を置き、0.9質量%塩化ナトリウム水溶液(生理食塩水)(20〜25℃)をガラスフィルターの上面と同じレベルになるように加えた。その上に、直径90mmの濾紙1枚(アドバンテック東洋株式会社製、品名:(JIS P 3801、No.2)、厚さ0.26mm、保留粒子径5μm)を載せ、表面が全て濡れるようにし、かつ過剰の液を除いた。 A glass filter with a diameter of 90 mm (manufactured by Mutual Riken Glass Co., Ltd., pore diameter: 100 to 120 μm) is placed inside a petri dish with a diameter of 150 mm, and a 0.9 mass% sodium chloride aqueous solution (saline) (20 to 25 ° C.) was added to the same level as the upper surface of the glass filter. On top of that, a sheet of filter paper having a diameter of 90 mm (manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd., product name: (JIS P 3801, No. 2), thickness 0.26 mm, retained particle diameter 5 μm) was placed so that the entire surface was wetted. Excess liquid was removed.
測定装置一式を前記湿った濾紙上に載せ、液を荷重下で所定時間吸収させた。この吸収時間は、測定開始から算出して、1時間とした。具体的には、1時間後、測定装置一式を持ち上げ、その重量W6(g)を測定した。この質量測定はできるだけすばやく、かつ振動を与えないように行わなくてはならない。そして、W5、W6から、次式によって加圧下吸収倍率(AAP)(g/g)を算出した。 A set of measuring devices was placed on the wet filter paper, and the liquid was absorbed under load for a predetermined time. This absorption time was calculated from the start of measurement and was 1 hour. Specifically, after 1 hour, the measuring device set was lifted and its weight W6 (g) was measured. This mass measurement must be performed as quickly as possible and without vibrations. And the absorption capacity under load (AAP) (g / g) was calculated from W5 and W6 by the following formula.
(6)溶出可溶分の測定
250mL容量の蓋付きプラスチック容器(直径6cm×高さ9cm)に、生理食塩水184.3gを量り取り、その中に吸水性樹脂1.00gを加え、16時間、直径8mm、長さ25mmの磁気撹拌子を用いて500rpmの回転数で撹拌することにより、樹脂中の溶出可溶分を抽出する。この抽出液を濾紙(アドバンテック東洋株式会社製、品名:JIS P 3801、No.2、厚さ:0.26mm、保留粒子径:5μm)1枚を用いて濾過し、得られた濾液の50.0gを量り取り、測定溶液とする。
(6) Measurement of elution solubles In a 250 mL capacity plastic container with a lid (diameter 6 cm × height 9 cm), weigh 184.3 g of physiological saline, add 1.00 g of water-absorbing resin therein, and add 16 hours By using a magnetic stirrer having a diameter of 8 mm and a length of 25 mm and stirring at a rotation speed of 500 rpm, an elution soluble component in the resin is extracted. This extract was filtered using one sheet of filter paper (manufactured by Advantech Toyo Co., Ltd., product name: JIS P 3801, No. 2, thickness: 0.26 mm, retention particle size: 5 μm), and 50. Weigh out 0 g to make a measurement solution.
はじめに生理食塩水のみを、まず、0.1N水酸化ナトリウム水溶液でpH10まで滴定を行い、その後、0.1N塩酸でpH2.7まで滴定して空滴定量(それぞれ、[bNaOH]、[bHCl]と称する)を得る。同様の滴定操作を測定溶液についても行うことにより、滴定量(それぞれ、[NaOH]、[HCl]と称する)を得る。 First, only physiological saline was titrated with 0.1N aqueous sodium hydroxide solution to pH 10, and then titrated with 0.1N hydrochloric acid to pH 2.7 to give an empty titration (respectively [bNaOH] and [bHCl], respectively). Called). By performing the same titration operation on the measurement solution, titration amounts (referred to as [NaOH] and [HCl], respectively) are obtained.
例えば、既知量のアクリル酸およびそのナトリウム塩からなる吸水性樹脂の場合、当該単量体の平均分子量および上記操作により得られた滴定量をもとに、吸水性樹脂中の溶出可溶分を下記数式に従って算出する。未知量の場合は滴定により下記数式に従って得られる中和率を用いて単量体の平均分子量を算出する。 For example, in the case of a water-absorbing resin composed of a known amount of acrylic acid and its sodium salt, the elution soluble content in the water-absorbing resin is determined based on the average molecular weight of the monomer and the titration amount obtained by the above operation. Calculate according to the following formula. In the case of an unknown amount, the average molecular weight of the monomer is calculated using the neutralization rate obtained by titration according to the following formula.
(7)反応系に存在する未反応の表面処理剤の量の測定
表面処理剤としてのラジカル重合性化合物の残存量(質量ppm対吸水性樹脂)は、上記(6)において得られた濾液を、UV検出器を備えた液体クロマトグラフィーで分析することで測定できる。なお、ベースポリマーとしての吸水性樹脂中の残存単量体量も同様の方法で測定できる。
(7) Measurement of amount of unreacted surface treatment agent present in reaction system Residual amount of radical polymerizable compound (mass ppm vs. water-absorbing resin) as a surface treatment agent is determined by using the filtrate obtained in (6) above. It can be measured by analyzing by liquid chromatography equipped with a UV detector. In addition, the amount of residual monomers in the water absorbent resin as the base polymer can also be measured by the same method.
また、表面処理剤としての表面架橋剤の残存量(質量ppm対吸水性樹脂)は、例えば米国特許第5981070号明細書、特開2003−313446号公報に記載の方法を用いて測定できる。 Moreover, the residual amount (mass ppm vs. water-absorbing resin) of the surface cross-linking agent as the surface treatment agent can be measured using, for example, the method described in US Pat. No. 5,981,070 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-313446.
(製造例1)
48.5質量%水酸化ナトリウム水溶液を13.3g/秒、アクリル酸を45.5g/秒、および水を19.8g/秒の混合溶液を連続的に作製した。この混合溶液(流量:78.6g/秒)、48.5質量%水酸化ナトリウム水溶液(流量:23.3g/秒)、および20質量%ポリエチレングリコールジアクリレート(平均分子量523)(流量:0.199g/秒)を連続的にミキサーに供給することによって、単量体水溶液(中和率:70.3モル%)を調整した。この際、単量体水溶液の温度は95〜100℃であった。
(Production Example 1)
A mixed solution of 18.5 g / second of 48.5 mass% aqueous sodium hydroxide, 45.5 g / second of acrylic acid, and 19.8 g / second of water was continuously prepared. This mixed solution (flow rate: 78.6 g / sec), 48.5 mass% sodium hydroxide aqueous solution (flowrate: 23.3 g / sec), and 20 mass% polyethylene glycol diacrylate (average molecular weight 523) (flowrate: 0.00). 199 g / sec) was continuously supplied to the mixer to prepare an aqueous monomer solution (neutralization rate: 70.3 mol%). At this time, the temperature of the monomer aqueous solution was 95 to 100 ° C.
この調製された単量体水溶液(流量:102.1g/秒)に、さらに、46質量%ジエチレントリアミン5酢酸3ナトリウム水溶液(流量:0.0278g/秒)および4.0質量%過硫酸ナトリウム水溶液(流量:0.635g/秒)を添加した。その後、得られた単量体水溶液を、7m/分の速度で走行するエンドレスベルト上に、連続的に供給した。ベルト上に連続的に供給された単量体水溶液は速やかに重合を開始した。これにより、帯状の含水ゲルシートを得た。 To this prepared aqueous monomer solution (flow rate: 102.1 g / second), 46 mass% diethylenetriaminepentaacetic acid trisodium aqueous solution (flowrate: 0.0278 g / second) and 4.0 mass% aqueous sodium persulfate solution ( Flow rate: 0.635 g / sec) was added. Thereafter, the obtained aqueous monomer solution was continuously supplied onto an endless belt running at a speed of 7 m / min. The aqueous monomer solution continuously supplied onto the belt started to polymerize quickly. This obtained the strip | belt-shaped water-containing gel sheet.
この含水ゲルシートを直径8mmのスクリーンを有するカッターミル(商品名:「RC450」、吉工製)を用いて連続的に粗解砕(細分化)し、約1〜3mmの大きさの粒子状含水架橋重合体(a)を得た。このとき、粒子状含水架橋重合体(a)の含水率は29.0質量%であった。 This hydrogel sheet is continuously coarsely crushed (subdivided) using a cutter mill having a screen with a diameter of 8 mm (trade name: “RC450”, manufactured by Yoshiko), and is about 1 to 3 mm in size. A crosslinked polymer (a) was obtained. At this time, the water content of the particulate water-containing crosslinked polymer (a) was 29.0% by mass.
粒子状含水架橋重合体(a)を280kg/時の流量で、流動層乾燥機(商品名:「CT−FBD−0.91m2」、株式会社奈良機械製作所、流動床長さ800mm/流動床幅550mm=1.45)に連続的に投入して乾燥させた。なお、流動層の内部は、2枚の仕切り板で長さ方向を区切り、3室構成(長さ方向に約2:1:1)とした。熱風の温度は投入口に近い1室目で130℃、投入口から遠い2、3室目で190℃に設定した。乾燥機の熱風の風速は2.4m/秒とし、乾燥機の出口は流動部の上部および下部に設けており、粒子状含水架橋重合体(a)の滞留量は乾燥機の上部出口にある堰の高さにより制御した。乾燥中の流動層高は約900mm、粒子状含水架橋重合体(a)が乾燥機内を滞留する平均時間は約50分とした。 The particulate hydrous cross-linked polymer (a) was flowed at a flow rate of 280 kg / hr with a fluidized bed dryer (trade name: “CT-FBD-0.91 m2”, Nara Machinery Co., Ltd., fluidized bed length 800 mm / fluidized bed width. 550 mm = 1.45) and continuously dried. In addition, the inside of the fluidized bed was divided into two chambers in the length direction and had a three-chamber configuration (about 2: 1: 1 in the length direction). The temperature of the hot air was set to 130 ° C. in the first chamber near the inlet, and 190 ° C. in the second and third chambers far from the inlet. The speed of the hot air of the dryer is 2.4 m / second, the outlet of the dryer is provided at the upper and lower portions of the fluidized section, and the amount of the particulate hydrous crosslinked polymer (a) is at the upper outlet of the dryer. Controlled by the height of the weir. The height of the fluidized bed during drying was about 900 mm, and the average time for the particulate water-containing crosslinked polymer (a) to stay in the dryer was about 50 minutes.
得られた乾燥物をロールミルを用いて粉砕し、さらに目開き710μmの篩と目開きが150μmの篩とを用いて分級することにより、ベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(A)を得た。 The obtained dried product was pulverized using a roll mill, and further classified using a sieve having an opening of 710 μm and a sieve having an opening of 150 μm to obtain a particulate water-absorbing resin (A) as a base polymer. .
得られたベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(A)の粒度分布を下記の表1に示し、各種評価結果を下記の表2に示す。 The particle size distribution of the obtained particulate water-absorbing resin (A) as the base polymer is shown in Table 1 below, and various evaluation results are shown in Table 2 below.
(製造例2)
20質量%ポリエチレングリコールジアクリレート(平均分子量523)の流量を0.133g/秒に変更したこと以外は製造例1と同様にして、粒子状含水架橋重合体(b)および粒子状吸水性樹脂(B)を得た。粒子状含水架橋重合体(b)およびベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(B)の含水率はそれぞれ28.8質量%、9.2質量%であった。
(Production Example 2)
The particulate water-containing crosslinked polymer (b) and the particulate water-absorbing resin (particulate water-absorbing resin ( B) was obtained. The water content of the particulate water-containing crosslinked polymer (b) and the particulate water-absorbing resin (B) as the base polymer were 28.8% by mass and 9.2% by mass, respectively.
得られたベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(B)の粒度分布を下記の表1に示し、各種評価結果を下記の表2に示す。 The particle size distribution of the obtained particulate water-absorbing resin (B) as the base polymer is shown in Table 1 below, and various evaluation results are shown in Table 2 below.
(製造例3)
20質量%ポリエチレングリコールジアクリレート(平均分子量523)の流量を0.232g/秒に変更したこと以外は製造例1と同様にして、粒子状含水架橋重合体(c)およびベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(C)を得た。
(Production Example 3)
In the same manner as in Production Example 1 except that the flow rate of 20% by mass polyethylene glycol diacrylate (average molecular weight 523) was changed to 0.232 g / sec, the particulate water-containing crosslinked polymer (c) and the particulate form as the base polymer were used. A water absorbent resin (C) was obtained.
粒子状含水架橋重合体(c)及びベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(C)の含水率はそれぞれ29.3質量%、9.6質量%であった。 The moisture content of the particulate water-containing crosslinked polymer (c) and the particulate water-absorbing resin (C) as the base polymer were 29.3% by mass and 9.6% by mass, respectively.
得られたベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(C)の粒度分布を下記の表1に示し、各種評価結果を下記の表2に示す。 The particle size distribution of the obtained particulate water-absorbing resin (C) as the base polymer is shown in Table 1 below, and various evaluation results are shown in Table 2 below.
(製造例4)
20質量%ポリエチレングリコールジアクリレート(平均分子量523)の流量を0.265g/秒に変更したこと以外は製造例1と同様にして、粒子状含水架橋重合体(d)及びベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(D)を得た。
(Production Example 4)
In the same manner as in Production Example 1 except that the flow rate of 20% by mass polyethylene glycol diacrylate (average molecular weight 523) was changed to 0.265 g / sec, the particulate water-containing crosslinked polymer (d) and the particulate form as the base polymer A water absorbent resin (D) was obtained.
粒子状含水架橋重合体(d)及びベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(D)の含水率はそれぞれ29.1質量%、9.6質量%であった。 The water content of the particulate water-containing crosslinked polymer (d) and the particulate water-absorbing resin (D) as the base polymer was 29.1% by mass and 9.6% by mass, respectively.
得られたベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(D)の粒度分布を下記の表1に示し、各種評価結果を下記の表2に示す。 The particle size distribution of the obtained particulate water-absorbing resin (D) as the base polymer is shown in Table 1 below, and various evaluation results are shown in Table 2 below.
[ラジカル重合性化合物の重合による表面処理]
(実施例A1−1)
(1)混合工程
ベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(A)250gを5L レディゲミキサー(Loedige社製、型式M5R)に加え、300rpmで撹拌下、NKエステル701A(新中村化学株式会社製、グリセリンアクリレートメタクリレート)0.25g、アクリル酸10.0g、水17.5g、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量 約2,000)0.025g、およびイルガキュア2959(チバ・スペシャルティケミカルズ株式会社製)0.025gを予め混合した処理液を室温で噴霧した。なお、処理液の噴霧には16秒かかった。処理液の噴霧開始から9分間、室温で撹拌混合を行った。なお、混合工程後の吸水性樹脂の含水率は15.0質量%であった。
[Surface treatment by polymerization of radically polymerizable compound]
(Example A1-1)
(1) Mixing step Particulate water-absorbing resin (A) 250 g as a base polymer is added to a 5 L Ledige mixer (Loedige, model M5R), and stirred at 300 rpm, NK ester 701A (made by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd. Glycerin acrylate methacrylate) 0.25 g, acrylic acid 10.0 g, water 17.5 g, polyethylene glycol monomethyl ether (number average molecular weight about 2,000) 0.025 g, and Irgacure 2959 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals). A treatment liquid premixed with 025 g was sprayed at room temperature. The spraying of the treatment liquid took 16 seconds. The mixture was stirred and mixed at room temperature for 9 minutes from the start of spraying of the treatment liquid. In addition, the water content of the water absorbent resin after the mixing step was 15.0% by mass.
(2)ラジカル重合性化合物の重合工程
処理液の噴霧開始から9分後、攪拌を一時停止した。開口部に厚さ3mmの石英製のガラス板を乗せた後、300rpmで撹拌を再開し(再開までの所要時間は1分間であった)、1kWメタルハライドランプ(ウシオ電機製、UVL−1500M2−N1)を取り付けた紫外線照射装置(同、UV−152/1MNSC3−AA06)を、ランプの中心と石英板との距離が8cmになるように設置して、室温で3分間紫外線を照射し(照度計:ウシオ電機株式会社製 紫外線積算光量計 UIT−150,受光器タイプ:UDV−S254、照射量:27J/cm2、照明強度:150mW/cm2)、粒子状吸水性樹脂に表面処理を施した。これにより、表面処理された吸水性樹脂(含水率:13.9質量%、残存アクリル酸量:360質量ppm)を得た。
(2) Polymerization process of radically polymerizable compound Nine minutes after the start of spraying of the treatment liquid, stirring was temporarily stopped. After placing a quartz glass plate with a thickness of 3 mm in the opening, stirring was resumed at 300 rpm (required time for restarting was 1 minute), 1 kW metal halide lamp (USHIO, UVL-1500M2-N1) ) Is installed so that the distance between the center of the lamp and the quartz plate is 8 cm and irradiated with ultraviolet rays for 3 minutes at room temperature (illuminance meter). : Ushio Electric Co., Ltd. UV integrated light meter UIT-150, receiver type: UDV-S254, irradiation amount: 27 J / cm 2 , illumination intensity: 150 mW / cm 2 ), surface treatment was performed on particulate water-absorbing resin . As a result, a surface-treated water-absorbing resin (water content: 13.9 mass%, residual acrylic acid content: 360 mass ppm) was obtained.
(3)加熱工程(空焼き工程)
次に、紫外線照射後の表面処理された吸水性樹脂200gを、予め熱風温度を190℃に設定した流動層乾燥機(商品名:スプレードライヤー Pulvis GB−22、ヤマト製)に投入し、10分間加熱乾燥することにより加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−1)を得た。なお、この乾燥機の流動層部のガラスセルにはマントルヒーターを取り付け、予め200℃に設定しておいた。
(3) Heating process (empty baking process)
Next, 200 g of the surface-treated water-absorbing resin after irradiation with ultraviolet rays was put into a fluidized bed dryer (trade name: spray dryer Pulvis GB-22, manufactured by Yamato) in which the hot air temperature was previously set at 190 ° C. for 10 minutes. A water-absorbing resin (A1-1) that was heat-dried was obtained by heat-drying. In addition, the mantle heater was attached to the glass cell of the fluidized bed part of this dryer, and it set to 200 degreeC previously.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−1)の各種評価結果を下記の表3に示す。なお、表3の「処理液」の欄における各成分の量は、ベースポリマーとしての吸水性樹脂(A)の量(500g)に対する質量%(wt%)である。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A1-1) are shown in Table 3 below. In addition, the amount of each component in the column of “treatment liquid” in Table 3 is mass% (wt%) with respect to the amount (500 g) of the water absorbent resin (A) as the base polymer.
なお、下記表3および表4に示す「含水率補正後のGV」および「含水率補正後のAAP」は、以下に示す計算式によって算出した。ここで、下記式において、「含水率補正前のGV」とは、上記(2)の含水率を測定する前の吸水性樹脂の自由膨潤倍率(GV)であり、また、「含水率補正前のAAP」とは、上記(2)の含水率を測定する前の吸水性樹脂の加圧下吸収倍率(AAP)である。 In addition, “GV after moisture content correction” and “AAP after moisture content correction” shown in Table 3 and Table 4 below were calculated by the following calculation formulas. Here, in the following formula, “GV before moisture content correction” is the free swelling ratio (GV) of the water-absorbent resin before measuring the moisture content in (2) above. "AAP of" is the absorption capacity (AAP) under pressure of the water-absorbent resin before measuring the water content in (2) above.
(実施例A1−2)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を20分間としたこと以外は、実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−2)を得た。
(Example A1-2)
The water-absorbent resin (A1-2) that was heat-dried by the same method as in Example A1-1, except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 20 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−2)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A1-2) are shown in Table 3 below.
(実施例A1−3)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を30分間としたこと以外は、実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−3)を得た。
(Example A1-3)
The water-absorbent resin (A1-3) that was heat-dried by the same method as in Example A1-1 except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 30 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−3)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A1-3) are shown in Table 3 below.
(実施例A1−4)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を60分間としたこと以外は、実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−4)を得た。
(Example A1-4)
The water-absorbent resin (A1-4) that was heat-dried by the same method as in Example A1-1, except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 60 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−4)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A1-4) are shown in Table 3 below.
(実施例A1−5)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を90分間としたこと以外は、実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−5)を得た。
(Example A1-5)
Except that the heat drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 90 minutes, the water-absorbent resin (A1-5) that was heat-dried by the same method as in Example A1-1 Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−5)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A1-5) are shown in Table 3 below.
(実施例A1−6)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を120分間としたこと以外は、実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−6)を得た。
(Example A1-6)
The water-absorbent resin (A1-6), which was heat-dried by the same method as in Example A1-1, except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment was 120 minutes in the fluidized bed dryer. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−6)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A1-6) are shown in Table 3 below.
(実施例A1−7)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を150分間としたこと以外は、実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−7)を得た。
(Example A1-7)
The water-absorbent resin (A1-7) that was heat-dried by the same method as in Example A1-1, except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 150 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−7)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbing resin (A1-7) are shown in Table 3 below.
(実施例A1−8)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を180分間としたこと以外は、実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−8)を得た。
(Example A1-8)
The water-absorbing resin (A1-8) that was heat-dried by the same method as in Example A1-1, except that the heat-drying time of the water-absorbing resin after the surface treatment was 180 minutes in the fluidized bed dryer. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−8)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A1-8) are shown in Table 3 below.
(実施例A1−9)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を240分間としたこと以外は、実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−9)を得た。
(Example A1-9)
The water-absorbent resin (A1-9) that was heat-dried by the same method as in Example A1-1, except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 240 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A1−9)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A1-9) are shown in Table 3 below.
(比較例A1)
表面処理工程後に加熱工程を行わないこと以外は、実施例A1−1と同様の手法により、比較吸水性樹脂(A1)を得た。得られた比較吸水性樹脂(A1)の各種評価結果を下記の表3に示す。
(Comparative Example A1)
A comparative water absorbent resin (A1) was obtained in the same manner as in Example A1-1 except that the heating step was not performed after the surface treatment step. Various evaluation results of the obtained comparative water absorbent resin (A1) are shown in Table 3 below.
(実施例A2−1)
ベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(B)250gを使用したこと以外は、上述した実施例A1−1と同様の手法により表面処理された吸水性樹脂(含水率:14.4質量%、残存アクリル酸量:420質量ppm)を得た。なお、処理液の混合(混合工程)後の吸水性樹脂の含水率は14.8質量%であった。
(Example A2-1)
Except for using 250 g of the particulate water-absorbing resin (B) as the base polymer, the water-absorbing resin surface-treated by the same method as in Example A1-1 described above (water content: 14.4% by mass, remaining Acrylic acid amount: 420 mass ppm) was obtained. In addition, the water content of the water absorbent resin after mixing of the treatment liquid (mixing step) was 14.8% by mass.
この表面処理された吸水性樹脂を用いたこと以外は、上述した実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−1)を得た。 A heat-dried water-absorbent resin (A2-1) was obtained in the same manner as in Example A1-1 described above except that this surface-treated water-absorbent resin was used.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−1)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A2-1) are shown in Table 3 below.
(実施例A2−2)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を30分間としたこと以外は、実施例A2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−2)を得た。
(Example A2-2)
The water-absorbent resin (A2-2) that was heat-dried by the same method as in Example A2-1 except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 30 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−2)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A2-2) are shown in Table 3 below.
(実施例A2−3)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を60分間としたこと以外は、実施例A2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−3)を得た。
(Example A2-3)
The water-absorbent resin (A2-3) that was heat-dried by the same method as in Example A2-1, except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment was 60 minutes in the fluidized bed dryer. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−3)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A2-3) are shown in Table 3 below.
(実施例A2−4)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を120分間としたこと以外は、実施例A2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−4)を得た。
(Example A2-4)
The water-absorbent resin (A2-4) that was heat-dried by the same method as in Example A2-1, except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 120 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−4)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A2-4) are shown in Table 3 below.
(実施例A2−5)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を240分間としたこと以外は、実施例A2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−5)を得た。
(Example A2-5)
The water-absorbent resin (A2-5) that was heat-dried by the same method as in Example A2-1 except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 240 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A2−5)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A2-5) are shown in Table 3 below.
(比較例A2)
表面処理工程後に加熱工程を行わないこと以外は、実施例A2−1と同様の手法により、比較吸水性樹脂(A2)を得た。
(Comparative Example A2)
A comparative water absorbent resin (A2) was obtained in the same manner as in Example A2-1 except that the heating step was not performed after the surface treatment step.
得られた比較吸水性樹脂(A2)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained comparative water absorbent resin (A2) are shown in Table 3 below.
(実施例A3−1)
ベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(C)250gを使用したこと以外は、上述した実施例A1−1と同様の手法により表面処理された吸水性樹脂(含水率:14.5質量%、残存アクリル酸量:350質量ppm)を得た。なお、処理液の混合(混合工程)後の吸水性樹脂の含水率は15.4質量%であった。
(Example A3-1)
Except for using 250 g of the particulate water-absorbing resin (C) as the base polymer, the surface-treated water-absorbing resin (water content: 14.5% by mass, remaining, except for the above-described Example A1-1) Acrylic acid amount: 350 mass ppm) was obtained. In addition, the water content of the water-absorbent resin after mixing of the treatment liquid (mixing step) was 15.4% by mass.
この表面処理された吸水性樹脂を用いたこと以外は、上述した実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A3−1)を得た。 A heat-dried water-absorbent resin (A3-1) was obtained in the same manner as in Example A1-1 described above except that this surface-treated water-absorbent resin was used.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A3−1)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A3-1) are shown in Table 3 below.
(実施例A3−2)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を30分間としたこと以外は、実施例A3−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A3−2)を得た。
(Example A3-2)
The water-absorbent resin (A3-2) that was heat-dried by the same method as in Example A3-1 except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 30 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A3−2)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A3-2) are shown in Table 3 below.
(実施例A3−3)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を60分間としたこと以外は、実施例A3−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A3−3)を得た。
(Example A3-3)
Except that the heat drying time in the fluidized bed dryer of the water-absorbing resin after the surface treatment was 60 minutes, the water-absorbing resin (A3-3) heat-dried by the same method as in Example A3-1 Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A3−3)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A3-3) are shown in Table 3 below.
(実施例A3−4)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を120分間としたこと以外は、実施例A3−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A3−4)を得た。
(Example A3-4)
The water-absorbent resin (A3-4) that was heat-dried by the same method as in Example A3-1 except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 120 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A3−4)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A3-4) are shown in Table 3 below.
(比較例A3)
表面処理工程後に加熱工程を行わないこと以外は、実施例A3−1と同様の手法により、比較吸水性樹脂(A3)を得た。
(Comparative Example A3)
A comparative water absorbent resin (A3) was obtained in the same manner as in Example A3-1 except that the heating step was not performed after the surface treatment step.
得られた比較吸水性樹脂(A3)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained comparative water absorbent resin (A3) are shown in Table 3 below.
(実施例A4−1)
ベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(D)250gを使用したこと以外は、上述した実施例A1−1と同様の手法により表面処理された吸水性樹脂(含水率:14.2質量%、残存アクリル酸量:400質量ppm)を得た。なお、処理液の混合(混合工程)後の吸水性樹脂の含水率は15.5質量%であった。
(Example A4-1)
Except for using 250 g of the particulate water-absorbing resin (D) as the base polymer, the water-absorbing resin surface-treated by the same method as in Example A1-1 described above (water content: 14.2% by mass, remaining Acrylic acid amount: 400 mass ppm) was obtained. In addition, the water content of the water absorbent resin after mixing of the treatment liquid (mixing step) was 15.5% by mass.
この表面処理された吸水性樹脂を用いたこと以外は、上述した実施例A1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A4−1)を得た。 A heat-dried water-absorbing resin (A4-1) was obtained in the same manner as in Example A1-1 described above except that this surface-treated water-absorbing resin was used.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A4−1)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A4-1) are shown in Table 3 below.
(実施例A4−2)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を30分間としたこと以外は、実施例A4−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A4−2)を得た。
(Example A4-2)
The water-absorbent resin (A4-2) that was heat-dried by the same method as in Example A4-1 except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 30 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A4−2)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A4-2) are shown in Table 3 below.
(実施例A4−3)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を60分間としたこと以外は、実施例A4−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A4−3)を得た。
(Example A4-3)
The water-absorbent resin (A4-3) that was heat-dried by the same method as in Example A4-1 except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 60 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A4−3)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A4-3) are shown in Table 3 below.
(実施例A4−4)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を120分間としたこと以外は、実施例A4−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(A4−4)を得た。
(Example A4-4)
The water-absorbent resin (A4-4) that was heat-dried by the same method as in Example A4-1 except that the heat-drying time of the water-absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 120 minutes. Got.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(A4−4)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (A4-4) are shown in Table 3 below.
(比較例A4)
表面処理工程後に加熱工程を行わないこと以外は、実施例A4−1と同様の手法により、比較吸水性樹脂(A4)を得た。
(Comparative Example A4)
A comparative water absorbent resin (A4) was obtained in the same manner as in Example A4-1 except that the heating step was not performed after the surface treatment step.
得られた比較吸水性樹脂(A4)の各種評価結果を下記の表3に示す。 Various evaluation results of the obtained comparative water absorbent resin (A4) are shown in Table 3 below.
本発明の吸水性樹脂(A1−1)〜(A4−4)は、比較的短時間で所望のGVおよびAAP値を満たす吸水性樹脂が得られた。 As the water absorbent resins (A1-1) to (A4-4) of the present invention, water absorbent resins satisfying desired GV and AAP values were obtained in a relatively short time.
より詳細には、表3に示す結果から、加圧下吸収倍率(AAP)は加熱に伴い上昇したのちに、ほとんど一定の値となり、加圧下吸収倍率が高い値で維持されることが確認される。また、表面処理された吸水性樹脂の加熱とともに、GVは上昇し、その後低下することが確認される。一方、通液性(SFC)は加熱初期に低下するが、次第に上昇に転じることが確認される。 More specifically, from the results shown in Table 3, it is confirmed that the absorption capacity under pressure (AAP) increases with heating and becomes an almost constant value, and the absorption capacity under pressure is maintained at a high value. . Moreover, it is confirmed that GV rises with the heating of the surface-treated water-absorbent resin and then decreases. On the other hand, it is confirmed that liquid permeability (SFC) decreases in the initial stage of heating, but gradually increases.
これらの知見に基づくと、所望の特性を有する吸水性樹脂を得ることができる。例えば、加熱時間を調整することで、AAPに加えてGVおよびSFCの両方が増加した吸水性樹脂を得ることができる。例えば、実施例(A1−5)〜(A1−8)、実施例(A2−5)では加熱工程によりAAP、GV、SFCの全てが向上した吸水性樹脂が得られた。 Based on these findings, a water absorbent resin having desired characteristics can be obtained. For example, by adjusting the heating time, it is possible to obtain a water absorbent resin in which both GV and SFC are increased in addition to AAP. For example, in Examples (A1-5) to (A1-8) and Example (A2-5), water-absorbing resins in which all of AAP, GV, and SFC were improved by the heating step were obtained.
[表面架橋剤を用いた表面処理]
(実施例B1−1)
(1)表面処理工程
ベースポリマーとしての粒子状吸水性樹脂(A)500gを、25℃、湿度50%RH下で、5L レディゲミキサー(Loedige社製、型式M5R)に加え、300rpmで撹拌下、エチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX−810)0.5g(粒子状吸水性樹脂(A)100質量部に対して0.1質量部)、水12.5g(粒子状吸水性樹脂(A)100質量部に対して2.5質量部)、およびイソプロパノール5g(粒子状吸水性樹脂(A)100質量部に対して1.0質量部)を予め混合した処理液を噴霧した。その後、室温で1分間撹拌混合を続けた後、攪拌を一時停止させ、得られた混合物をポリエチレン性ビニール袋の中に入れた。混合後の吸水性樹脂の含水率は11.3質量%であった。ビニール袋を密閉させた後、80℃で30分間加熱することにより、表面処理を行った。
[Surface treatment using surface cross-linking agent]
(Example B1-1)
(1) Surface treatment step 500 g of the particulate water-absorbing resin (A) as a base polymer is added to a 5 L Readyge mixer (Loedige, model M5R) at 25 ° C. and a humidity of 50% RH, and stirred at 300 rpm. , 0.5 g of ethylene glycol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, Denacol EX-810) (0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the particulate water absorbent resin (A)), 12.5 g of water (particles Treatment liquid in which 2.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water absorbent resin (A) and 5 g of isopropanol (1.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of the particulate water absorbent resin (A)) were mixed in advance. Sprayed. Then, after stirring and mixing at room temperature for 1 minute, stirring was temporarily stopped, and the resulting mixture was placed in a polyethylene plastic bag. The water content of the water absorbent resin after mixing was 11.3% by mass. After sealing the plastic bag, the surface treatment was performed by heating at 80 ° C. for 30 minutes.
上記処理により得られた吸水性樹脂をビニール袋から取り出し、目開き850μmのJIS標準篩を通過するまで粉砕することにより、表面処理された吸水性樹脂(含水率:10.4質量%)を得た。 The water-absorbent resin obtained by the above treatment is taken out from the plastic bag and pulverized until it passes through a JIS standard sieve having an opening of 850 μm to obtain a surface-treated water-absorbent resin (water content: 10.4% by mass). It was.
吸水性樹脂中に残存する未反応の表面架橋剤(エチレングリコールジグリシジルエーテル)の量は1質量ppm未満であった。 The amount of the unreacted surface cross-linking agent (ethylene glycol diglycidyl ether) remaining in the water absorbent resin was less than 1 ppm by mass.
(2)加熱工程(空焼き工程)
次に、上記で得た表面処理された吸水性樹脂200gを、予め熱風温度を200℃に設定した流動層乾燥機(商品名:スプレードライヤー Pulvis GB−22、ヤマト科学社製)に投入し、10分間加熱乾燥することにより加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−1)を得た。なお、この乾燥機の流動層部のガラスセルにはマントルヒーターを取り付け、予め200℃に設定しておいた。
(2) Heating process (empty baking process)
Next, 200 g of the surface-treated water-absorbing resin obtained above was put into a fluidized bed dryer (trade name: Spray dryer GB-22, manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.) in which the hot air temperature was set to 200 ° C. in advance. Heat-dried water-absorbent resin (B1-1) was obtained by heating and drying for 10 minutes. In addition, the mantle heater was attached to the glass cell of the fluidized bed part of this dryer, and it set to 200 degreeC previously.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−1)の各種評価結果を下記の表4に示す。なお、表4の「処理液」の欄における各成分の量は、ベースポリマーとしての吸水性樹脂(A)の量(500g)に対する質量%(wt%)である。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B1-1) are shown in Table 4 below. In addition, the amount of each component in the column of “treatment liquid” in Table 4 is mass% (wt%) with respect to the amount (500 g) of the water absorbent resin (A) as the base polymer.
(実施例B1−2)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を20分間としたこと以外は、上述した実施例B1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−2)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−2)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B1-2)
Except that the heat drying time of the water absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was set to 20 minutes, the water absorbent resin (B1- 2) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B1-2) are shown in Table 4 below.
(実施例B1−3)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を40分間としたこと以外は、上述した実施例B1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−3)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−3)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B1-3)
Except that the heat drying time in the fluidized bed dryer of the water-absorbent resin after the surface treatment was 40 minutes, the water-absorbent resin (B1- 3) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B1-3) are shown in Table 4 below.
(実施例B1−4)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を80分間としたこと以外は、上述した実施例B1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−4)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−4)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B1-4)
Except that the heat drying time of the water absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 80 minutes, the water absorbent resin (B1- 4) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B1-4) are shown in Table 4 below.
(実施例B1−5)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を100分間としたこと以外は、上述した実施例B1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−5)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−5)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B1-5)
Except that the heat drying time of the water absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was set to 100 minutes, the water absorbent resin (B1- 5) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B1-5) are shown in Table 4 below.
(実施例B1−6)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を120分間としたこと以外は、上述した実施例B1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−6)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−6)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B1-6)
Except that the heat drying time in the fluidized bed dryer of the water-absorbent resin after the surface treatment was 120 minutes, the water-absorbent resin (B1- 6) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B1-6) are shown in Table 4 below.
(実施例B1−7)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を180分間としたこと以外は、上述した実施例B1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−7)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B1−7)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B1-7)
Except that the heat drying time in the fluidized bed dryer of the water absorbent resin after the surface treatment was 180 minutes, the water absorbent resin (B1- 7) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B1-7) are shown in Table 4 below.
(比較例B1)
表面処理工程後に加熱乾燥工程を行わないこと以外は、上述した実施例B1−1と同様の手法により、比較吸水性樹脂(B1)を得た。得られた比較吸水性樹脂(B1)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Comparative Example B1)
A comparative water absorbent resin (B1) was obtained by the same method as in Example B1-1 described above, except that the heat drying step was not performed after the surface treatment step. Various evaluation results of the obtained comparative water absorbent resin (B1) are shown in Table 4 below.
(実施例B2−1)
表面処理工程における処理液として、エチレングリコールジグリシジルエーテル(ナガセケムテックス株式会社製、デナコールEX−810)0.5g(粒子状吸水性樹脂(A)100質量部に対して0.1質量部)、水12.5g(粒子状吸水性樹脂(A)100質量部に対して2.5質量部)、イソプロパノール5g(粒子状吸水性樹脂(A)100質量部に対して1.0質量部)、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(MeOPEG2000)(数平均分子量約2,000)0.1g(粒子状吸水性樹脂(A)100質量部に対して0.02質量部)を予め混合した液を使用したこと以外は、上述した実施例B1−1と同様の手法により表面処理された吸水性樹脂(含水率:11.6質量%)を得た。なお、処理液の混合後の吸水性樹脂の含水率は12.0質量%であった。
(Example B2-1)
As a treatment liquid in the surface treatment step, 0.5 g of ethylene glycol diglycidyl ether (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, Denacol EX-810) (0.1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the particulate water-absorbing resin (A)) 12.5 g of water (2.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the particulate water absorbent resin (A)), 5 g of isopropanol (1.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the particulate water absorbent resin (A)) And a liquid prepared by previously mixing 0.1 g of polyethylene glycol monomethyl ether (MeOPEG2000) (number average molecular weight of about 2,000) (0.02 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the particulate water-absorbing resin (A)). Except for the above, a water-absorbent resin (water content: 11.6% by mass) surface-treated by the same method as in Example B1-1 was obtained. The water content of the water-absorbent resin after mixing the treatment liquid was 12.0% by mass.
この表面処理された吸水性樹脂を用いたこと以外は、上述した実施例B1−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−1)を得た。 A heat-dried water-absorbing resin (B2-1) was obtained in the same manner as in Example B1-1 described above except that this surface-treated water-absorbing resin was used.
得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−1)の各種評価結果を下記の表4に示す。 Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B2-1) are shown in Table 4 below.
(実施例B2−2)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を20分間としたこと以外は、上述した実施例B2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−2)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−2)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B2-2)
Except that the heat drying time in the fluidized bed dryer of the water absorbent resin after the surface treatment was set to 20 minutes, the water absorbent resin (B2- 2) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B2-2) are shown in Table 4 below.
(実施例B2−3)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を40分間としたこと以外は、上述した実施例B2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−3)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−3)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B2-3)
Except that the heat drying time in the fluidized bed dryer of the water absorbent resin after the surface treatment was 40 minutes, the water absorbent resin (B2- 3) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B2-3) are shown in Table 4 below.
(実施例B2−4)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を80分間としたこと以外は、上述した実施例B2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−4)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−4)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B2-4)
Except that the heat drying time of the water absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was set to 80 minutes, the water absorbent resin (B2- 4) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B2-4) are shown in Table 4 below.
(実施例B2−5)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を120分間としたこと以外は、上述した実施例B2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−5)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−5)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B2-5)
Except that the heat drying time of the water absorbent resin after the surface treatment in the fluidized bed dryer was 120 minutes, the water absorbent resin (B2- 5) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B2-5) are shown in Table 4 below.
(実施例B2−6)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を180分間としたこと以外は、上述した実施例B2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−6)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−6)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B2-6)
Except that the heat drying time in the fluidized bed dryer of the water-absorbing resin after the surface treatment was 180 minutes, the water-absorbing resin (B2- 6) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B2-6) are shown in Table 4 below.
(実施例B2−7)
表面処理後の吸水性樹脂の流動層乾燥機中での加熱乾燥時間を240分間としたこと以外は、上述した実施例B2−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−7)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B2−7)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B2-7)
Except that the heat drying time in the fluidized bed dryer of the water absorbent resin after the surface treatment was 240 minutes, the water absorbent resin (B2- 7) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B2-7) are shown in Table 4 below.
(比較例B2)
表面処理工程後に加熱乾燥工程を行わないこと以外は、上述した実施例B2−1と同様の手法により、比較吸水性樹脂(B2)を得た。得られた比較吸水性樹脂(B2)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Comparative Example B2)
A comparative water absorbent resin (B2) was obtained by the same method as in Example B2-1 described above, except that the heat drying step was not performed after the surface treatment step. Various evaluation results of the obtained comparative water absorbent resin (B2) are shown in Table 4 below.
(実施例B3−1)
上述した実施例B2−5と同様の手法により加熱乾燥された吸水性樹脂を得た。この加熱乾燥された吸水性樹脂100質量部に対して、多価金属塩としての硫酸アルミニウム水和物(13〜14水和物)1.0質量部を10分間均一に混合し、加熱乾燥された吸水性樹脂(B3−1)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B3−1)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B3-1)
A water-absorbing resin heat-dried was obtained in the same manner as in Example B2-5 described above. To 100 parts by mass of this heat-dried water-absorbent resin, 1.0 part by mass of aluminum sulfate hydrate (13-14 hydrate) as a polyvalent metal salt is uniformly mixed for 10 minutes, and then heat-dried. Water absorbent resin (B3-1) was obtained. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B3-1) are shown in Table 4 below.
(実施例B3−2)
上述した実施例B2−6と同様の手法により加熱乾燥された吸水性樹脂を得た。この加熱乾燥された吸水性樹脂を用いること以外は実施例B3−1と同様の手法により、加熱乾燥された吸水性樹脂(B3−2)を得た。得られた加熱乾燥された吸水性樹脂(B3−2)の各種評価結果を下記の表4に示す。
(Example B3-2)
A water-absorbing resin dried by heating was obtained in the same manner as in Example B2-6 described above. Except for using this heat-dried water-absorbent resin, a heat-dried water-absorbent resin (B3-2) was obtained in the same manner as in Example B3-1. Various evaluation results of the obtained heat-dried water-absorbent resin (B3-2) are shown in Table 4 below.
本発明の吸水性樹脂(B1−1)〜(B3−2)は、比較吸水性樹脂(B1)〜(B2)と比較して短時間で所望のGVおよびAAP値を満たす吸水性樹脂が得られた。 The water-absorbing resins (B1-1) to (B3-2) of the present invention provide water-absorbing resins that satisfy desired GV and AAP values in a short time compared to the comparative water-absorbing resins (B1) to (B2). It was.
より詳細には、表4に示す結果から、加圧下吸収倍率(AAP)は加熱に伴い上昇したのちに、ほとんど一定の値となり、加圧下吸収倍率が高い値で維持されることが確認される。また、表面処理された吸水性樹脂の加熱とともに、GVは上昇し、その後低下することが確認される。一方、通液性(SFC)は加熱初期に低下するが、次第に上昇に転じることが確認される。 More specifically, from the results shown in Table 4, it is confirmed that the absorption capacity under pressure (AAP) increases with heating and becomes an almost constant value, and the absorption capacity under pressure is maintained at a high value. . Moreover, it is confirmed that GV rises with the heating of the surface-treated water-absorbent resin and then decreases. On the other hand, it is confirmed that liquid permeability (SFC) decreases in the initial stage of heating, but gradually increases.
これらの知見に基づくと、所望の特性を有する吸水性樹脂を得ることができる。例えば、加熱時間を調整することで、AAPに加えてGVおよびSFCの両方が増加した吸水性樹脂を得ることができる。 Based on these findings, a water absorbent resin having desired characteristics can be obtained. For example, by adjusting the heating time, it is possible to obtain a water absorbent resin in which both GV and SFC are increased in addition to AAP.
また、加熱後に多価金属塩(硫酸アルミニウム水和物)を添加することにより、表面処理された吸水性樹脂の吸水特性(GVおよびSFC)がより一層向上しうることが確認される。 It is also confirmed that the water absorption properties (GV and SFC) of the surface-treated water-absorbing resin can be further improved by adding a polyvalent metal salt (aluminum sulfate hydrate) after heating.
31 タンク、
32 ガラス管、
33 0.69質量%塩化ナトリウム水溶液、
34 L字管、
35 コック、
40 容器、
41 セル、
42、43 ステンレス製金網、
44 膨潤ゲル、
45 ガラスフィルター、
46 ピストン、
47 穴、
48 捕集容器、
49 上皿天秤。
31 tanks,
32 glass tubes,
33 0.69 mass% sodium chloride aqueous solution,
34 L-shaped tube,
35 cock,
40 containers,
41 cells,
42, 43 stainless steel wire mesh,
44 swelling gel,
45 Glass filter,
46 piston,
47 holes,
48 collection containers,
49 Precision balance.
Claims (10)
(a)含水率7〜60質量%の吸水性樹脂を表面処理する工程、および
(b)前記工程(a)で得られる含水率が7質量%以上60質量%以下の吸水性樹脂を、表面処理剤を添加せずに120℃以上250℃以下の温度で加熱する工程を含み、
前記工程(a)は、吸水性樹脂とラジカル重合性化合物を含む処理液とを混合し、前記ラジカル重合性化合物を重合する工程である、または、
前記工程(a)は、表面架橋剤の存在下で行われる、吸水性樹脂の製造方法。 A method for producing a water absorbent resin, comprising:
(A) a step of surface-treating a water-absorbing resin having a water content of 7 to 60% by mass; and (b) a water-absorbing resin having a water content of 7 to 60% by mass obtained in the step (a). the process of heating treatment agent temperature of 120 ° C. or higher 250 ° C. or less without adding only contains,
The step (a) is a step of mixing the water-absorbing resin and a treatment liquid containing a radical polymerizable compound to polymerize the radical polymerizable compound, or
The step (a) is a method for producing a water-absorbent resin, which is performed in the presence of a surface cross-linking agent .
(a)含水率7〜60質量%の吸水性樹脂を表面処理する工程、および
(b)前記工程(a)で得られる含水率が7質量%以上60質量%以下の吸水性樹脂を加熱する工程を含み、
前記工程(b)を当該工程の前後で前記吸水性樹脂の含水率補正後の自由膨潤倍率(GV)が1(g/g)以上増加するように行い、
前記工程(a)は、吸水性樹脂とラジカル重合性化合物を含む処理液とを混合し、前記ラジカル重合性化合物を重合する工程である、または、
前記工程(a)は、表面架橋剤の存在下で行われる、吸水性樹脂の製造方法。 A method for producing a water absorbent resin, comprising:
(A) a step of surface-treating a water absorbent resin having a water content of 7 to 60% by mass; and (b) heating the water absorbent resin having a water content of 7% by mass to 60% by mass obtained in the step (a). Including steps,
Said step (b) have a row as free swelling capacity after correction of water content of the water-absorbing resin before and after the step (GV) increases 1 (g / g) or more,
The step (a) is a step of mixing the water-absorbing resin and a treatment liquid containing a radical polymerizable compound to polymerize the radical polymerizable compound, or
The step (a) is a method for producing a water-absorbent resin , which is performed in the presence of a surface cross-linking agent .
前記工程(b)で得られる吸水性樹脂に対して、多価金属塩を混合する工程をさらに含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の吸水性樹脂の製造方法。 After step (b)
The method for producing a water absorbent resin according to any one of claims 1 to 9 , further comprising a step of mixing a polyvalent metal salt with the water absorbent resin obtained in the step (b).
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