JPWO2020067311A1 - Manufacturing method of water-absorbent resin and water-absorbent resin - Google Patents

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Abstract

【課題】衛生材料に用いた際に優れた吸収特性(少ない液戻り量)を有する吸水性樹脂の製造方法を提供する。
【解決手段】分散装置に、単量体組成物と、有機溶媒と、分散助剤と、を連続的に供給し、前記有機溶媒中に前記単量体組成物を含む微細液滴を分散させることと、前記有機溶媒中に分散された微細液滴を重合装置に供給し、前記単量体を重合して含水ゲル状重合体を得ることと、前記含水ゲル状重合体から分離した前記有機溶媒を前記分散装置に再度供給することと、を有する、吸水性樹脂の製造方法であって、前記分散助剤の耐熱性指数が60mN/m以上である、吸水性樹脂の製造方法。
【選択図】図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a water-absorbent resin having excellent absorption characteristics (small amount of liquid return) when used as a sanitary material.
SOLUTION: A monomer composition, an organic solvent, and a dispersion aid are continuously supplied to a disperser, and fine droplets containing the monomer composition are dispersed in the organic solvent. That is, the fine droplets dispersed in the organic solvent are supplied to the polymerization apparatus, and the monomer is polymerized to obtain a hydrogel polymer, and the organic separated from the hydrogel polymer. A method for producing a water-absorbent resin, which comprises supplying a solvent to the disperser again, wherein the heat resistance index of the dispersion aid is 60 mN / m or more.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、吸水性樹脂の製造方法および吸水性樹脂に関する。 The present invention relates to a method for producing a water-absorbent resin and a water-absorbent resin.

近年、紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パット等の衛生材料には、体液吸収の観点から、その構成材としての吸水性樹脂が、吸水剤として幅広く利用されている。上記吸水性樹脂には、その原料として多くの単量体や親水性高分子が使用されているが、吸水性能の観点から、アクリル酸及び/又はその塩を単量体として用いたポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂が、工業的に最も多く生産されている。 In recent years, in sanitary materials such as disposable diapers, sanitary napkins, and incontinence pads, a water-absorbent resin as a constituent material thereof has been widely used as a water-absorbing agent from the viewpoint of body fluid absorption. Many monomers and hydrophilic polymers are used as raw materials for the water-absorbent resin, but from the viewpoint of water-absorbing performance, polyacrylic acid using acrylic acid and / or a salt thereof as a monomer. (Salt) -based water-absorbent resin is the most produced industrially.

吸水性樹脂が備えるべき特性としては、体液等の水性液体に接した際の優れた吸水量や吸水速度、ゲル強度、水性液体を含んだ基材から水を吸い上げる吸引力等が挙げられる。そして、従来、これらの吸収特性の中から種々の特定範囲の物性を複数併せ持ち、紙オムツや生理用ナプキン等の衛生材料に用いられた場合に、優れた性能(吸水特性)を示す吸水性樹脂、または、該吸水性樹脂を用いた吸収体や吸収性物品が種々提案されている。 The characteristics that the water-absorbent resin should have include an excellent water absorption amount and water absorption rate when in contact with an aqueous liquid such as a body fluid, gel strength, and an attractive force for sucking water from a base material containing the aqueous liquid. Conventionally, a water-absorbent resin that has a plurality of physical properties in a specific range from these absorption characteristics and exhibits excellent performance (water absorption characteristics) when used as a sanitary material such as a disposable diaper or a sanitary napkin. Alternatively, various absorbent bodies and absorbent articles using the water-absorbent resin have been proposed.

吸水性樹脂の一般的製造方法としては、水溶液重合法と、逆相懸濁重合法とに大別される。逆相懸濁重合法によれば、パール状(球状)の吸水性樹脂が得られる。逆相懸濁重合法は、有機溶媒中に単量体水溶液を懸濁させ、重合を行う方式である。例えば、有機溶媒中に単量体を機械的攪拌により液滴状に分散させた後に重合を開始する方法がある(特開昭61−192703号公報等)。このような方法では、単量体を含む溶液を有機溶媒中に分散させる際に多量の分散助剤の添加が必要であった。その結果、分散助剤の一部が重合反応で得られる吸水性樹脂中に残存して表面張力が低下することになり、吸水性樹脂の物性が低下することがあった。また、バッチでの重合操作の為、生産効率が悪く、品質の振れも生じることがあった。 The general method for producing a water-absorbent resin is roughly classified into an aqueous solution polymerization method and a reverse phase suspension polymerization method. According to the reverse phase suspension polymerization method, a pearl-like (spherical) water-absorbent resin can be obtained. The reverse phase suspension polymerization method is a method in which a monomer aqueous solution is suspended in an organic solvent to carry out polymerization. For example, there is a method of initiating polymerization after dispersing a monomer in an organic solvent in the form of droplets by mechanical stirring (Japanese Patent Laid-Open No. 61-192703, etc.). In such a method, it was necessary to add a large amount of dispersion aid when dispersing the solution containing the monomer in the organic solvent. As a result, a part of the dispersion aid remains in the water-absorbent resin obtained by the polymerization reaction, and the surface tension is lowered, so that the physical properties of the water-absorbent resin may be lowered. In addition, due to the batch polymerization operation, the production efficiency is poor and the quality may fluctuate.

これに対し、国際公開第2016/088848号(米国特許出願第2017/267793号明細書に対応)および国際公開第2016/182082号では、分散助剤の添加量の低減、および生産効率向上を目的として、有機溶媒と単量体水溶液とを70℃以上で、かつ特定の流量比で連続的に混合分散させる連続重合方法が開示されている。具体的には、国際公開第2016/182082号では、分散助剤としてエステル系分散助剤を少量溶解させた有機溶媒を用い、分散装置として多流体スプレーノズルで、単量体水溶液を有機溶媒に分散させている。その後、重合により含水ゲル状重合体を生成し、含水ゲル状重合体と有機溶媒とを分離する。分離された含水ゲル状重合体は、乾燥工程などを経て、吸水性樹脂となる。一方、分離された有機溶媒は、スプレーノズルに再度供給され、単量体水溶液の分散工程および重合工程に再利用される(すなわち、有機溶媒は、分散工程、重合工程および分離工程を循環する連続相をなす)。 On the other hand, in International Publication No. 2016/088848 (corresponding to US Patent Application No. 2017/267793) and International Publication No. 2016/182082, the purpose is to reduce the amount of dispersion aid added and improve production efficiency. Disclosed is a continuous polymerization method in which an organic solvent and a monomer aqueous solution are continuously mixed and dispersed at 70 ° C. or higher and at a specific flow rate ratio. Specifically, in International Publication No. 2016/182082, an organic solvent in which a small amount of an ester-based dispersion aid is dissolved is used as a dispersion aid, and a monomer aqueous solution is used as an organic solvent with a multi-fluid spray nozzle as a disperser. It is dispersed. Then, a hydrogel-like polymer is produced by polymerization, and the hydrogel-like polymer and the organic solvent are separated. The separated hydrogel polymer becomes a water-absorbent resin through a drying step and the like. On the other hand, the separated organic solvent is re-supplied to the spray nozzle and reused in the dispersion step and the polymerization step of the monomer aqueous solution (that is, the organic solvent is continuously circulated in the dispersion step, the polymerization step and the separation step). Make a phase).

吸水性樹脂を工業的に生産するために、通常、吸水性樹脂の製造プロセスは連続操業される。しかし、国際公開第2016/182082号に記載の具体的な実施形態により連続操業を行うと、得られる吸水性樹脂の表面張力が操業時間とともに次第に低下し、衛生材料に用いた際に優れた吸収特性(少ない液戻り量)が損なわれることが判明した。 In order to produce the water-absorbent resin industrially, the manufacturing process of the water-absorbent resin is usually operated continuously. However, when continuous operation is performed according to the specific embodiment described in International Publication No. 2016/182082, the surface tension of the obtained water-absorbent resin gradually decreases with the operation time, and excellent absorption when used as a sanitary material. It was found that the characteristics (small amount of liquid return) were impaired.

そこで、本発明は、連続操業しても、衛生材料に用いた際に優れた吸収特性(少ない液戻り量)を有する吸水性樹脂が得られる製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、衛生材料に用いた際に少ない液戻り量を有する吸水性樹脂を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a production method capable of obtaining a water-absorbent resin having excellent absorption characteristics (small amount of liquid return) when used as a sanitary material even in continuous operation. Another object of the present invention is to provide a water-absorbent resin having a small amount of liquid return when used as a sanitary material.

上記課題は、分散装置に、単量体組成物と、有機溶媒と、分散助剤と、を連続的に供給し、前記有機溶媒中に前記単量体組成物を含む微細液滴を分散させることと、前記有機溶媒中に分散された微細液滴を重合装置に供給し、前記単量体を重合して含水ゲル状重合体を得ることと、前記含水ゲル状重合体から分離した前記有機溶媒を前記分散装置に再度供給することと、を有する、吸水性樹脂の製造方法であって、前記分散助剤の耐熱性指数が60mN/m以上である、吸水性樹脂の製造方法によって、解決される。 The problem is that the monomer composition, the organic solvent, and the dispersion aid are continuously supplied to the disperser, and the fine droplets containing the monomer composition are dispersed in the organic solvent. That is, the fine droplets dispersed in the organic solvent are supplied to the polymerization apparatus, and the monomer is polymerized to obtain a hydrogel polymer, and the organic separated from the hydrogel polymer. The solution is a method for producing a water-absorbent resin, which comprises supplying the solvent to the disperser again, wherein the heat resistance index of the dispersion aid is 60 mN / m or more. Will be done.

また、上記課題は、逆相懸濁重合により得られる吸水性樹脂であって、表面張力が65mN/m以上であり、かつ、DRC5minが46g/g以上である、吸水性樹脂によって、解決される。 Further, the above problem is solved by a water-absorbent resin obtained by reverse-phase suspension polymerization, which has a surface tension of 65 mN / m or more and a DRC of 5 min of 46 g / g or more. ..

本発明の一実施形態に係る吸水性樹脂の製造プロセスの一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of the manufacturing process of the water-absorbent resin which concerns on one Embodiment of this invention. 分散装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the disperser. 分散装置の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a disperser. 分散装置のさらに他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows still another example of a disperser. 分散装置のさらに他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows still another example of a disperser. DRC5minの測定装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measuring apparatus of DRC 5min.

以下、本発明を最良の形態を示しながら説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」等)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語及び科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。本発明は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変することができる。 Hereinafter, the present invention will be described while showing the best mode. Throughout the specification, it should be understood that the singular representation also includes its plural concept, unless otherwise stated. Therefore, it should be understood that singular articles (eg, "a", "an", "the", etc. in English) also include the plural concept unless otherwise noted. It should also be understood that the terms used herein are used in the meaning commonly used in the art unless otherwise noted. Thus, unless otherwise defined, all terminology and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, this specification (including definitions) takes precedence. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.

〔1.用語の定義〕
[1−1.吸水性樹脂]
本明細書において「吸水性樹脂」とは、ERT441.2−02により規定される水膨潤性(CRC)が5g/g以上であり、およびERT470.2−02により規定される水可溶成分(Ext)が70重量%以下である高分子ゲル化剤をいう。
[1. Definition of terms〕
[1-1. Water-absorbent resin]
As used herein, the term "water-absorbent resin" refers to a water-soluble component having a water swellability (CRC) of 5 g / g or more as defined by ERT441.2-02 and a water-soluble component defined by ERT470.2-02. Ext) refers to a polymer gelling agent having an Ext) of 70% by weight or less.

本明細書において「吸水性樹脂」とは、全量(100重量%)が当該吸水性樹脂のみである態様に限定されず、上述のCRCおよびExtを満足するならば、添加剤などを含んでいる吸水性樹脂組成物であってもよい。また、本明細書において「吸水性樹脂」とは、吸水性樹脂の製造工程における中間体をも包含する概念である。例えば、重合後の含水ゲル状重合体、乾燥後の乾燥重合体、表面架橋前の吸水性樹脂粉末なども、「吸水性樹脂」と表記する場合がある。 In the present specification, the "water-absorbent resin" is not limited to the embodiment in which the total amount (100% by weight) is only the water-absorbent resin, and includes additives and the like if the above-mentioned CRC and Ext are satisfied. It may be a water-absorbent resin composition. Further, in the present specification, the "water-absorbent resin" is a concept including an intermediate in the manufacturing process of the water-absorbent resin. For example, a hydrogel polymer after polymerization, a dry polymer after drying, a water-absorbent resin powder before surface cross-linking, and the like may also be referred to as "water-absorbent resin".

このように、本明細書においては、吸水性樹脂そのものに加えて、吸水性樹脂組成物および中間体をも総称して「吸水性樹脂」と表記する場合がある。 As described above, in the present specification, in addition to the water-absorbent resin itself, the water-absorbent resin composition and the intermediate may be generically referred to as "water-absorbent resin".

[1−2.その他]
本明細書において、範囲を示す「X〜Y」は「X以上、Y以下」を意味する。
[1-2. others]
In the present specification, "X to Y" indicating a range means "X or more and Y or less".

本明細書において、「ppm」は、「重量ppm」を意味する。 As used herein, "ppm" means "weight ppm".

本明細書において、「〜酸(塩)」は「〜酸および/またはその塩」を意味する。「(メタ)アクリル」は「アクリルおよび/またはメタクリル」を意味する。 As used herein, "~ acid (salt)" means "~ acid and / or a salt thereof". "(Meta) acrylic" means "acrylic and / or methacryl".

本明細書においては、体積の単位「リットル」を「l」または「L」と表記する場合がある。 In the present specification, the unit of volume "liter" may be expressed as "l" or "L".

本明細書においては、単に「平均」という場合、算術平均を意味する。 As used herein, the term "average" simply means the arithmetic mean.

本明細書において、「連続操業」とは、吸水性樹脂の製造プロセスの一連の工程(分散工程、重合工程、分離およびリサイクル工程)を、好ましくは5時間以上、より好ましくは1日以上、さらにより好ましくは1ヶ月以上行うことをいう。ただし、分散装置への単量体組成物の供給が中断される場合であっても、連続相が製造プロセスを循環している限り、「連続操業」の範疇に含めるものとする。 As used herein, the term "continuous operation" refers to a series of steps (dispersion step, polymerization step, separation and recycling step) of the water-absorbent resin manufacturing process, preferably 5 hours or more, more preferably 1 day or more, and further. More preferably, it means to carry out for one month or more. However, even if the supply of the monomer composition to the disperser is interrupted, it shall be included in the category of "continuous operation" as long as the continuous phase circulates in the manufacturing process.

〔2.吸水性樹脂の製造方法〕
本発明の吸水性樹脂の製造方法は、分散装置に、単量体組成物と、有機溶媒と、分散助剤と、を連続的に供給し、前記有機溶媒中に前記単量体組成物を含む微細液滴を分散させること(以下、「分散工程」とも称する)と、前記有機溶媒中に分散された微細液滴を重合装置に供給し、前記単量体を重合して含水ゲル状重合体を得ること(以下、「重合工程」とも称する)と、前記含水ゲル状重合体から分離した前記有機溶媒を前記分散装置に再度供給すること(以下、「分離およびリサイクル工程」とも称する)と、を有し、前記分散助剤の耐熱性指数が60mN/m以上である。当該製造方法によれば、連続操業を行っても、衛生材料に用いた際に優れた吸収特性(少ない液戻り量)を有する吸水性樹脂を得ることができる。
[2. Manufacturing method of water-absorbent resin]
In the method for producing a water-absorbent resin of the present invention, the monomer composition, the organic solvent, and the dispersion aid are continuously supplied to the disperser, and the monomer composition is contained in the organic solvent. Dispersing the contained fine droplets (hereinafter, also referred to as “dispersion step”), supplying the fine droplets dispersed in the organic solvent to the polymerization apparatus, and polymerizing the monomer to form a hydrogel-like weight. Obtaining a coalescence (hereinafter, also referred to as “polymerization step”) and supplying the organic solvent separated from the hydrogel polymer to the disperser again (hereinafter, also referred to as “separation and recycling step”). , And the heat resistance index of the dispersion aid is 60 mN / m or more. According to the manufacturing method, a water-absorbent resin having excellent absorption characteristics (small amount of liquid return) when used as a sanitary material can be obtained even if continuous operation is performed.

衛生材料に用いた際に優れた吸収特性を有する吸水性樹脂を工業的に生産するために、吸水性樹脂の製造プロセスの連続操業が検討されている。そこで、本発明者らは、国際公開第2016/182082号に記載の具体的な実施形態について連続操業を試みたところ、得られる吸水性樹脂の表面張力が操業時間とともに低下する問題があることが判明した。吸水性樹脂の表面張力が低下すると、衛生材料に用いた際に優れた吸収特性(少ない液戻り量)の効果が損なわれてしまう。国際公開第2016/182082号の具体的な実施形態では、連続相である有機溶媒に分散助剤としてエステル系分散助剤を添加し、分散工程、重合工程および分離工程において連続相を加熱循環させている。このため、連続操業を行った場合、エステル系分散助剤が加熱により分解し、分解生成物である脂肪酸が連続相中に蓄積し、得られる吸水性樹脂の表面張力に悪影響を及ぼしている可能性が推測された。上記推測の下、本発明者らは、分散助剤について鋭意検討した結果、耐熱性指数が60mN/m以上の分散助剤を用いることで、連続操業を行っても、表面張力の低下が抑制され、衛生材料に用いた際に優れた吸収特性(少ない液戻り量)を有する吸水性樹脂が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。 In order to industrially produce a water-absorbent resin having excellent absorption characteristics when used as a sanitary material, continuous operation of the water-absorbent resin manufacturing process is being studied. Therefore, when the present inventors attempted continuous operation for the specific embodiment described in International Publication No. 2016/182082, there is a problem that the surface tension of the obtained water-absorbent resin decreases with the operation time. found. When the surface tension of the water-absorbent resin is lowered, the effect of excellent absorption characteristics (small amount of liquid return) when used as a sanitary material is impaired. In a specific embodiment of WO2016 / 182082, an ester-based dispersion aid is added as a dispersion aid to an organic solvent which is a continuous phase, and the continuous phase is heated and circulated in the dispersion step, the polymerization step, and the separation step. ing. Therefore, when continuous operation is performed, the ester-based dispersion aid may be decomposed by heating, and fatty acids, which are decomposition products, may be accumulated in the continuous phase, which may adversely affect the surface tension of the obtained water-absorbent resin. The sex was guessed. Based on the above speculation, as a result of diligent studies on the dispersion aid, the present inventors suppressed the decrease in surface tension even when continuous operation was performed by using the dispersion aid having a heat resistance index of 60 mN / m or more. Therefore, they have found that a water-absorbent resin having excellent absorption characteristics (small amount of liquid return) can be obtained when used as a sanitary material, and have completed the present invention.

以下、添付した図面を参照しながら、本実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the attached drawings. In the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In addition, the dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation and may differ from the actual ratios.

図1は、本発明の一実施形態に係る吸水性樹脂の製造プロセスの一部を示す概略図である。なお、配管系には流量や圧力を調整するための複数のバルブが設けられているが、図1においてはこれらバルブの図示は省略する。 FIG. 1 is a schematic view showing a part of a water-absorbent resin manufacturing process according to an embodiment of the present invention. Although the piping system is provided with a plurality of valves for adjusting the flow rate and pressure, the illustration of these valves is omitted in FIG.

図1に示すように、吸水性樹脂の製造プロセスには、混合装置10、分散装置12、重合装置14、分離装置16、送液ポンプ18、熱交換器20、乾燥装置22、及びこれらの装置を接続する配管31〜36が含まれている。乾燥装置22には、乾燥後の重合体を排出する配管37が接続されている。分散装置12の構造については後に詳述する。重合装置14は、例えば縦型反応塔から構成されている。重合装置14に供給された単量体を重合して、含水ゲル状重合体(以下、「含水ゲル」とも称する)を得る。分離装置16は、例えばスクリュープレス機や、連続遠心分離機から構成され、含水ゲルを抜き出し、固液分離を行う。乾燥装置22は、例えばパドルドライヤ、流動層乾燥機、ロータリードライヤ、スチームチューブドライヤから構成され、含水ゲルを撹拌乾燥する。配管35は、熱交換器20から重合装置14に至る配管34から分岐し、分散装置12に接続されている。 As shown in FIG. 1, in the process of producing the water-absorbent resin, a mixing device 10, a dispersing device 12, a polymerization device 14, a separating device 16, a liquid feed pump 18, a heat exchanger 20, a drying device 22, and these devices are used. The pipes 31 to 36 for connecting the above are included. A pipe 37 for discharging the polymer after drying is connected to the drying device 22. The structure of the disperser 12 will be described in detail later. The polymerization apparatus 14 is composed of, for example, a vertical reaction column. The monomer supplied to the polymerization apparatus 14 is polymerized to obtain a hydrogel-like polymer (hereinafter, also referred to as “hydrogen gel”). The separation device 16 is composed of, for example, a screw press or a continuous centrifuge, and extracts a hydrogel to perform solid-liquid separation. The drying device 22 is composed of, for example, a paddle dryer, a fluidized bed dryer, a rotary dryer, and a steam tube dryer, and stir-drys the hydrogel. The pipe 35 branches from the pipe 34 from the heat exchanger 20 to the polymerization device 14 and is connected to the dispersion device 12.

混合装置10には、単量体溶液を供給する配管41、および重合開始剤を供給する配管42が接続されている。送液ポンプ18から熱交換器20に至る配管33には、分散助剤を供給する配管43が接続されている。分離装置16から乾燥装置22に至る配管36には、乾燥助剤を供給する配管44が接続されている。 A pipe 41 for supplying the monomer solution and a pipe 42 for supplying the polymerization initiator are connected to the mixing device 10. A pipe 43 for supplying a dispersion aid is connected to the pipe 33 from the liquid feed pump 18 to the heat exchanger 20. A pipe 44 for supplying a drying aid is connected to the pipe 36 from the separating device 16 to the drying device 22.

吸水性樹脂の製造方法の一例を、図1にしたがって説明する。吸水性樹脂の製造方法としては、任意の混合工程;分散工程;重合工程;分離およびリサイクル工程を含み、分離およびリサイクル工程の後に、任意に乾燥工程などを含む。 An example of a method for producing a water-absorbent resin will be described with reference to FIG. The method for producing the water-absorbent resin includes any mixing step; dispersion step; polymerization step; separation and recycling step, and optionally includes a drying step and the like after the separation and recycling step.

先ず、分散装置12、重合装置14、分離装置16、熱交換器20、及びこれらの装置を接続する配管32、33、34、35の内部に有機溶媒を満たす。次に、送液ポンプ18を稼働させ、有機溶媒を循環させる。有機溶媒の一部は、配管35を介して分散装置12にも供給される。分散助剤を、配管43を介して配管33を流れる有機溶媒に供給する。各装置及び配管中の有機溶媒は、熱交換器20において所定温度に加熱される。 First, the disperser 12, the polymerization device 14, the separation device 16, the heat exchanger 20, and the pipes 32, 33, 34, and 35 connecting these devices are filled with an organic solvent. Next, the liquid feed pump 18 is operated to circulate the organic solvent. A part of the organic solvent is also supplied to the dispersion device 12 via the pipe 35. The dispersion aid is supplied to the organic solvent flowing through the pipe 33 via the pipe 43. The organic solvent in each device and piping is heated to a predetermined temperature in the heat exchanger 20.

次に、別途用意した単量体溶液および重合開始剤を、それぞれ配管41、42を介して、混合装置10に連続供給して混合し、単量体組成物を調製する(混合工程)。混合装置10としては、特に限定されないが、例えばラインミキサー等が挙げられる。 Next, the separately prepared monomer solution and the polymerization initiator are continuously supplied to the mixing apparatus 10 via the pipes 41 and 42, respectively, and mixed to prepare a monomer composition (mixing step). The mixing device 10 is not particularly limited, and examples thereof include a line mixer and the like.

その後、該単量体組成物を、配管31を介して分散装置12に連続供給する。分散装置12には、単量体組成物および有機溶媒が別々に連続的に供給される。単量体組成物は、分散装置12によって有機溶媒中に微細液滴状に分散される(分散工程)。このように本実施形態では、有機溶媒に単量体を連続分散させる。 Then, the monomer composition is continuously supplied to the dispersion device 12 via the pipe 31. The monomer composition and the organic solvent are continuously and separately supplied to the disperser 12. The monomer composition is dispersed in the organic solvent in the form of fine droplets by the dispersion device 12 (dispersion step). As described above, in the present embodiment, the monomer is continuously dispersed in the organic solvent.

微細液滴状に分散した単量体は、重合装置14の有機溶媒中に連続的に投入され、重合装置14において重合反応が開始される(重合工程)。重合装置14では、循環する有機溶媒の移動によって、単量体組成物からなる微細液滴が移動する。この微細液滴は、移動しながら、重合反応によって、含水ゲルに変化する。この液滴及び含水ゲルの移動方向は、該有機溶媒の移動方向と同じ(並流)である。本発明において、有機溶媒からなる液相(連続相)に、単量体溶液を含む液滴が分散又は懸濁した状態で、重合反応を開始して含水ゲルを得る重合方法を、液相液滴(懸濁)重合と称する。 The monomers dispersed in the form of fine droplets are continuously charged into the organic solvent of the polymerization apparatus 14, and the polymerization reaction is started in the polymerization apparatus 14 (polymerization step). In the polymerization apparatus 14, fine droplets made of the monomer composition move due to the movement of the circulating organic solvent. While moving, the fine droplets are transformed into a hydrogel by a polymerization reaction. The moving direction of the droplet and the hydrogel is the same as the moving direction of the organic solvent (parallel flow). In the present invention, a polymerization method for obtaining a hydrogel by initiating a polymerization reaction in a state where droplets containing a monomer solution are dispersed or suspended in a liquid phase (continuous phase) composed of an organic solvent is a liquid phase liquid. It is called drop (suspension) polymerization.

続いて、上記液相液滴重合によって得られた含水ゲルは、有機溶媒と共に重合装置14から連続的に排出され、分離装置16に連続供給される。分離装置16において、含水ゲルと有機溶媒とが連続的に分離される(分離工程)。分離された含水ゲルは、配管36を介して次の工程(乾燥装置22)へ連続的に供給される(乾燥工程)。分離された有機溶媒は、配管32を介して送液ポンプ18に送られ、配管33、熱交換器20、配管34、配管35を介して分散装置12に再度供給される(リサイクル工程)。また、有機溶媒は、配管34を介して重合装置14にも再度供給される。 Subsequently, the hydrogel obtained by the liquid phase droplet polymerization is continuously discharged from the polymerization apparatus 14 together with the organic solvent, and continuously supplied to the separation apparatus 16. In the separation device 16, the hydrogel and the organic solvent are continuously separated (separation step). The separated hydrogel is continuously supplied to the next step (drying device 22) via the pipe 36 (drying step). The separated organic solvent is sent to the liquid feed pump 18 via the pipe 32, and is re-supplied to the disperser 12 via the pipe 33, the heat exchanger 20, the pipe 34, and the pipe 35 (recycling step). The organic solvent is also supplied to the polymerization apparatus 14 again via the pipe 34.

乾燥装置22において、含水ゲルに含まれる水分と、分離装置16において分離しきれなかった有機溶媒とが除去され、粒子状の乾燥重合体とされる。粒子状の乾燥重合体は、配管37から排出され、次の工程(冷却装置など)に供給される。図示されないが、乾燥装置22により除去された有機溶媒は、重合装置14に再供給される。 In the drying device 22, the water contained in the hydrogel and the organic solvent that could not be completely separated in the separating device 16 are removed to obtain a particulate dry polymer. The particulate dry polymer is discharged from the pipe 37 and supplied to the next step (cooling device or the like). Although not shown, the organic solvent removed by the drying apparatus 22 is resupplied to the polymerization apparatus 14.

本発明では、連続重合(連続式製造方法)が採用されている。連続式製造方法とは、単量体溶液または単量体溶液を含む単量体組成物を連続的に重合装置中の有機溶媒に送液し、重合させ、重合反応により形成される含水ゲルと有機溶媒とを連続的に重合装置から排出する方法である。当該方法を液相液滴連続重合と称する。この場合、各工程及び工程間におけるそれぞれの操作を連続的に実施できるため、各装置の停止及び再操業に伴う閉塞等のトラブルを回避することができる。なお、連続重合は、分散装置から単量体組成物が重合装置へと供給される形態であるため、分散と重合とが一の装置で行われる形態(回分操作)とは明確に区別される。 In the present invention, continuous polymerization (continuous production method) is adopted. The continuous production method is a hydrogel formed by continuously feeding a monomer solution or a monomer composition containing a monomer solution to an organic solvent in a polymerization apparatus, polymerizing the mixture, and performing a polymerization reaction. This is a method of continuously discharging the organic solvent from the polymerization apparatus. This method is referred to as liquid phase droplet continuous polymerization. In this case, since each process and each operation between processes can be continuously performed, troubles such as blockage due to stopping and re-operation of each device can be avoided. Since the continuous polymerization is a form in which the monomer composition is supplied from the dispersion device to the polymerization device, it is clearly distinguished from the form in which dispersion and polymerization are performed in one device (batch operation). ..

以下、各工程について説明する。 Hereinafter, each step will be described.

[2−1:混合工程]
本工程は任意の工程であり、単量体溶液および重合開始剤を混合して単量体組成物を得る工程である。
[2-1: Mixing step]
This step is an arbitrary step, and is a step of mixing a monomer solution and a polymerization initiator to obtain a monomer composition.

本工程において、単量体溶液と重合開始剤とを混合して単量体組成物を調製する方法は特に限定されないが、例えば、(1)単量体溶液、及び重合開始剤を含む溶液(以下、「重合開始剤溶液」と称する)を予め用意しておき、それぞれ別の配管から同時に混合装置に供給して混合する方法、(2)予め用意した単量体溶液を混合装置に供給した後に、重合開始剤を該混合装置に供給して混合する方法等が挙げられる。 In this step, the method for preparing the monomer composition by mixing the monomer solution and the polymerization initiator is not particularly limited, but for example, (1) the monomer solution and the solution containing the polymerization initiator (1) Hereinafter, a method in which a "polymerization initiator solution") is prepared in advance and simultaneously supplied to a mixing device from different pipes for mixing, and (2) a previously prepared monomer solution is supplied to the mixing device. Later, a method of supplying the polymerization initiator to the mixing device and mixing the mixture can be mentioned.

重合開始剤は、溶媒に重合開始剤を溶解(分散)させた重合開始剤溶液の形態であってもよい。重合開始剤溶液の溶媒としては、特に限定されるものではないが、水が好ましい。 The polymerization initiator may be in the form of a polymerization initiator solution in which the polymerization initiator is dissolved (dispersed) in a solvent. The solvent of the polymerization initiator solution is not particularly limited, but water is preferable.

また、混合装置としては、特に限定されないが、例えば、ラインミキサーやタンク等が挙げられる。重合開始剤の貯蔵安定性や安全性の観点から、混合装置としてラインミキサーを用いた上記(1)の混合方法が好ましい。 The mixing device is not particularly limited, and examples thereof include a line mixer and a tank. From the viewpoint of storage stability and safety of the polymerization initiator, the mixing method (1) described above using a line mixer as a mixing device is preferable.

以下、本工程で用いられる材料について説明する。 Hereinafter, the materials used in this step will be described.

「単量体溶液」
単量体溶液は、単量体を含む溶液を指す。
"Monomer solution"
Monomer solution refers to a solution containing a monomer.

単量体溶液の溶媒としては水、水溶性有機溶媒(例えば、アルコール等)およびこれらの混合物であることが好ましく、水または水および水溶性有機溶媒の混合物であることがより好ましく、水であることがさらにより好ましい。水および水溶性有機溶媒の混合物である場合、水溶性有機溶剤(例えば、アルコール等)は30重量%以下であることが好ましく、5重量%以下であることがより好ましい。 The solvent of the monomer solution is preferably water, a water-soluble organic solvent (for example, alcohol, etc.) and a mixture thereof, more preferably water or a mixture of water and a water-soluble organic solvent, and water. Is even more preferable. In the case of a mixture of water and a water-soluble organic solvent, the water-soluble organic solvent (for example, alcohol or the like) is preferably 30% by weight or less, and more preferably 5% by weight or less.

得られる吸水性樹脂の吸水性能の観点から、単量体としては、水溶性エチレン性不飽和単量体が好ましい。水溶性エチレン性不飽和単量体の例としては、(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、ビニルスルホン酸、アリルトルエンスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、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、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルフォスフェート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の酸基含有不飽和単量体;(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン、N−アクリロイルピペリジン、N−アクリロイルピロリジン、N−ビニルアセトアミド等のアミド基含有不飽和単量体;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等のアミノ基含有不飽和単量体;メルカプト基含有不飽和単量体;フェノール性水酸基含有不飽和単量体;N−ビニルピロリドン等のラクタム基含有不飽和単量体等が挙げられる。 From the viewpoint of the water absorption performance of the obtained water-absorbent resin, the water-soluble ethylenically unsaturated monomer is preferable as the monomer. Examples of water-soluble ethylenically unsaturated monomers include (meth) acrylic acid, (anhydrous) maleic acid, itaconic acid, silicic acid, vinyl sulfonic acid, allyltoluenesulfonic acid, vinyltoluenesulfonic acid, and styrenesulfonic acid. , 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, 2- (meth) acryloyl ethanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylpropanesulfonic acid, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) ) Acid group-containing unsaturated monomers such as acrylate, 2-hydroxyethyl (meth) acryloyl phosphate, methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol mono (meth) acrylate; (meth) acrylamide, N-ethyl (meth) ) Acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, Nn-propyl (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, N-acryloylpiperidin, N-acryloylpyrrolidin, N -Amid group-containing unsaturated monomers such as vinylacetamide; N, N-dimethylaminoethyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylate, N, N-dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, Amino group-containing unsaturated monomer such as N, N-diethylaminoethyl (meth) acrylate; mercapto group-containing unsaturated monomer; phenolic hydroxyl group-containing unsaturated monomer; lactam group-free such as N-vinylpyrrolidone Saturated monomer and the like can be mentioned.

なお、単量体の安定性を考慮して、単量体溶液には、必要に応じて重合禁止剤を添加してもよい。該重合禁止剤として、例えば、p−メトキシフェノール、フェノチアジン、ビタミンE等の公知の重合禁止剤を使用することができる。また、p−メトキシフェノールを使用する場合には、酸素が必要に応じて併用される。なお、上記重合禁止剤の使用量は、単量体に対して、好ましくは0.1ppm〜1000ppm、より好ましくは5ppm〜500ppmである。 In consideration of the stability of the monomer, a polymerization inhibitor may be added to the monomer solution as needed. As the polymerization inhibitor, for example, known polymerization inhibitors such as p-methoxyphenol, phenothiazine, and vitamin E can be used. When p-methoxyphenol is used, oxygen is used in combination as needed. The amount of the polymerization inhibitor used is preferably 0.1 ppm to 1000 ppm, more preferably 5 ppm to 500 ppm, based on the monomer.

単量体としてカルボキシル基等の酸基を有する酸基含有不飽和単量体を用いて、吸水性樹脂を製造する場合、該酸基が中和された中和塩を用いることができる。この場合、酸基含有不飽和単量体の塩としては一価のカチオンとの塩であることが好ましく、アルカリ金属塩、アンモニウム塩及びアミン塩から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、アルカリ金属塩であることがさらに好ましく、ナトリウム塩、リチウム塩及びカリウム塩から選ばれる少なくとも1種であることがよりさらに好ましく、ナトリウム塩が特に好ましい。 When an acid group-containing unsaturated monomer having an acid group such as a carboxyl group is used as the monomer to produce a water-absorbent resin, a neutralized salt in which the acid group is neutralized can be used. In this case, the salt of the acid group-containing unsaturated monomer is preferably a salt with a monovalent cation, and more preferably at least one selected from an alkali metal salt, an ammonium salt and an amine salt. Alkali metal salts are even more preferred, at least one selected from sodium salts, lithium salts and potassium salts is even more preferred, and sodium salts are particularly preferred.

得られる吸水性樹脂の吸水性能の観点から、単量体は、好ましくは酸基含有不飽和単量体及び/又はその塩であり、より好ましくは(メタ)アクリル酸(塩)、(無水)マレイン酸(塩)、イタコン酸(塩)、ケイ皮酸(塩)、さらに好ましくは(メタ)アクリル酸(塩)であり、特に好ましくはアクリル酸(塩)である。 From the viewpoint of the water absorption performance of the obtained water-absorbent resin, the monomer is preferably an acid group-containing unsaturated monomer and / or a salt thereof, and more preferably (meth) acrylic acid (salt), (anhydrous). Maleic acid (salt), itaconic acid (salt), silica skin acid (salt), more preferably (meth) acrylic acid (salt), and particularly preferably acrylic acid (salt).

単量体として酸基含有不飽和単量体を用いる場合、得られる吸水性樹脂の吸水性能の観点から、その酸基含有不飽和単量体の中和塩と併用することが好ましい。吸水性能の観点から、酸基含有不飽和単量体とその中和塩の合計モル数に対する中和塩のモル数(以下、「中和率」と称する)は、好ましくは40モル%以上、より好ましくは40モル%〜95モル%、さらに好ましくは50モル%〜90モル%、さらにより好ましくは55モル%〜85モル%、特に好ましくは60モル%〜80モル%である。すなわち、本発明の一実施形態において、単量体は、酸基含有不飽和単量体およびその中和塩の混合物を含む。本明細書では、酸基含有不飽和単量体およびその中和塩の混合物を、「酸基含有不飽和単量体の部分中和塩」とも称する。 When an acid group-containing unsaturated monomer is used as the monomer, it is preferable to use it in combination with a neutralized salt of the acid group-containing unsaturated monomer from the viewpoint of the water absorption performance of the obtained water-absorbent resin. From the viewpoint of water absorption performance, the number of moles of the neutralizing salt (hereinafter referred to as "neutralization rate") with respect to the total number of moles of the acid group-containing unsaturated monomer and its neutralizing salt is preferably 40 mol% or more. It is more preferably 40 mol% to 95 mol%, further preferably 50 mol% to 90 mol%, even more preferably 55 mol% to 85 mol%, and particularly preferably 60 mol% to 80 mol%. That is, in one embodiment of the present invention, the monomer contains a mixture of an acid group-containing unsaturated monomer and a neutralizing salt thereof. In the present specification, the mixture of the acid group-containing unsaturated monomer and its neutralizing salt is also referred to as "partially neutralizing salt of the acid group-containing unsaturated monomer".

上記中和率を調整する方法としては、酸基含有不飽和単量体とその中和塩とを混合する方法;酸基含有不飽和単量体に公知の中和剤を添加する方法;予め所定の中和率に調整された酸基含有不飽和単量体の部分中和塩を用いる方法等が挙げられる。また、これらの方法を組み合わせてもよい。 As a method for adjusting the neutralization rate, a method of mixing an acid group-containing unsaturated monomer and a neutralizing salt thereof; a method of adding a known neutralizing agent to the acid group-containing unsaturated monomer; Examples thereof include a method using a partially neutralized salt of an acid group-containing unsaturated monomer adjusted to a predetermined neutralization rate. Moreover, you may combine these methods.

上記酸基含有不飽和単量体を中和するために使用される中和剤としては、特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の無機塩や、アミノ基やイミノ基を有するアミン系有機化合物等の塩基性物質が適宜選択されて用いられる。中和剤として、2種以上の塩基性物質が併用されてもよい。 The neutralizing agent used to neutralize the acid group-containing unsaturated monomer is not particularly limited, but is an inorganic salt such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, ammonium carbonate, or an amino group. A basic substance such as an amine-based organic compound having an imino group or an imino group is appropriately selected and used. Two or more basic substances may be used in combination as the neutralizing agent.

上記中和剤の添加は、酸基含有不飽和単量体の重合反応開始前に行ってもよいし、酸基含有不飽和単量体の重合反応終了後に得られる含水ゲルに対して行ってもよい。なお、紙オムツ等の吸収性物品等、人体に直接接触する可能性のある用途では、好ましくは重合反応の開始前に、中和剤を添加すればよい。 The addition of the neutralizing agent may be carried out before the start of the polymerization reaction of the acid group-containing unsaturated monomer, or may be carried out on the hydrogel obtained after the completion of the polymerization reaction of the acid group-containing unsaturated monomer. May be good. For applications that may come into direct contact with the human body, such as absorbent articles such as disposable diapers, it is preferable to add a neutralizing agent before the start of the polymerization reaction.

本発明に係る製造方法では、上記例示した単量体のいずれかを単独で使用してもよく、任意の2種以上の単量体を適宜混合して使用してもよい。また、本発明の目的が達成される限り、さらに他の単量体を混合することもできる。 In the production method according to the present invention, any one of the above-exemplified monomers may be used alone, or any two or more kinds of monomers may be appropriately mixed and used. Further, other monomers can be mixed as long as the object of the present invention is achieved.

吸水性樹脂を製造する際に2種以上の単量体を併用する場合、主成分として、(メタ)アクリル酸(塩)を含むことが好ましい。この場合、重合に用いられる単量体全体に対する(メタ)アクリル酸(塩)の割合は、得られる吸水性樹脂の吸水性能の観点から、通常は50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは80モル%以上、さらに好ましくは90モル%以上(上限は100モル%)である。 When two or more kinds of monomers are used in combination in producing a water-absorbent resin, it is preferable to contain (meth) acrylic acid (salt) as a main component. In this case, the ratio of (meth) acrylic acid (salt) to the entire monomer used for polymerization is usually 50 mol% or more, preferably 70 mol% or more, from the viewpoint of the water absorption performance of the obtained water-absorbent resin. It is more preferably 80 mol% or more, still more preferably 90 mol% or more (upper limit is 100 mol%).

単量体溶液中における単量体の濃度は、単量体が溶媒に溶解できる範囲内であれば特に限定されるものではないが、10重量%〜飽和濃度以下が好ましく、20重量%〜飽和濃度以下がより好ましく、25〜80重量%がさらにより好ましく、30〜70重量%が特に好ましい。 The concentration of the monomer in the monomer solution is not particularly limited as long as the monomer can be dissolved in the solvent, but is preferably 10% by weight to saturated concentration or less, and 20% by weight to saturated. The concentration or less is more preferable, 25 to 80% by weight is even more preferable, and 30 to 70% by weight is particularly preferable.

重合工程においては、必要に応じて、内部架橋剤を用いることができる。内部架橋剤としては、1分子内に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従来公知の内部架橋剤が挙げられる。内部架橋剤としては、例えば、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリアリルアミン、ポリ(メタ)アリロキシアルカン、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,4−ブタンジオール、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ポリエチレンイミン、グリシジル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。これらの内部架橋剤は1種のみ用いてもよいし2種以上使用してもよい。 In the polymerization step, an internal cross-linking agent can be used if necessary. Examples of the internal cross-linking agent include conventionally known internal cross-linking agents having two or more polymerizable unsaturated groups or two or more reactive groups in one molecule. Examples of the internal cross-linking agent include N, N'-methylenebis (meth) acrylamide, (poly) ethylene glycol di (meth) acrylate, (poly) propylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, and the like. Trimethylolpropane di (meth) acrylate, glycerin tri (meth) acrylate, glycerin acrylate methacrylate, ethylene oxide-modified trimethylolpropane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tetra (meth) acrylate, dipentaerythritol hexa (meth) acrylate, tri. Allyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl phosphate, triallylamine, poly (meth) allyloxyalkane, (poly) ethylene glycol diglycidyl ether, glycerol diglycidyl ether, ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1 , 4-Butandiol, pentaerythritol, ethylenediamine, ethylenecarbonate, propylene carbonate, polyethyleneimine, glycidyl (meth) acrylate and the like. Only one kind of these internal cross-linking agents may be used, or two or more kinds thereof may be used.

中でも、得られる吸水性樹脂の吸水特性等から、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。所望する吸水性樹脂の物性により適宜決定されればよいが、通常、内部架橋剤の使用量は、単量体に対して0.0001〜5モル%、より好ましくは0.001〜3モル%、さらにより好ましくは0.005〜1.5モル%である。 Above all, it is preferable to use a compound having two or more polymerizable unsaturated groups as an internal cross-linking agent from the viewpoint of the water absorption characteristics of the obtained water-absorbent resin. The amount of the internal cross-linking agent used is usually 0.0001 to 5 mol%, more preferably 0.001 to 3 mol%, based on the physical characteristics of the desired water-absorbent resin. , Even more preferably 0.005 to 1.5 mol%.

また、以下に例示する物質(以下、「その他の物質」と称する)を単量体溶液に添加することもできる。 Further, the substances exemplified below (hereinafter referred to as "other substances") can also be added to the monomer solution.

その他の物質の具体例として、チオール類、チオール酸類、2級アルコール類、アミン類、次亜リン酸塩類等の連鎖移動剤;炭酸塩、重炭酸塩、アゾ化合物、気泡等の発泡剤;エチレンジアミン4酢酸の金属塩、ジエチレントリアミン5酢酸の金属塩等のキレート剤;ポリアクリル酸(塩)及びこれらの架橋体、澱粉、セルロース、澱粉−セルロース誘導体、ポリビニルアルコール等の増粘剤等が挙げられる。その他の物質は、単独で用いられてもよく、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。 Specific examples of other substances include chain transfer agents such as thiols, thiolic acids, secondary alcohols, amines and hypophosphates; effervescent agents such as carbonates, bicarbonates, azo compounds and bubbles; ethylenediamine. Chelating agents such as 4 metal salts of acetic acid and metal salts of diethylenetriamine 5acetic acid; polyacrylic acid (salt) and cross-linked products thereof, starches, celluloses, starch-cellulose derivatives, thickeners such as polyvinyl alcohol and the like can be mentioned. Other substances may be used alone or in combination of two or more.

その他の物質の使用量は、特に限定されないが、その他の物質の全濃度としては、好ましくは単量体に対して10重量%以下であり、より好ましくは1重量%以下であり、さらにより好ましくは0.1重量%以下である。 The amount of the other substance used is not particularly limited, but the total concentration of the other substance is preferably 10% by weight or less, more preferably 1% by weight or less, still more preferably 1% by weight or less, based on the monomer. Is 0.1% by weight or less.

「重合開始剤」
重合開始剤としては、熱分解型重合開始剤が好ましく用いられる。該熱分解型重合開始剤は、熱によって分解しラジカルを発生する化合物を指すが、熱分解型重合開始剤の貯蔵安定性や吸水性樹脂の生産効率の観点から、10時間半減期温度(以下、「T10」と称する)が好ましくは0℃〜120℃、より好ましくは30℃〜100℃、さらに好ましくは50℃〜80℃である水溶性の化合物が重合開始剤として好ましく用いられる。
"Polymerization initiator"
As the polymerization initiator, a thermal decomposition type polymerization initiator is preferably used. The pyrolysis-type polymerization initiator refers to a compound that is decomposed by heat to generate a radical, but from the viewpoint of storage stability of the pyrolysis-type polymerization initiator and production efficiency of a water-absorbent resin, a 10-hour half-life temperature (hereinafter referred to as “1”). , "T10") is preferably 0 ° C. to 120 ° C., more preferably 30 ° C. to 100 ° C., still more preferably 50 ° C. to 80 ° C., and a water-soluble compound is preferably used as the polymerization initiator.

上記範囲のT10を有する熱分解型重合開始剤として、具体的には、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;2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド、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、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)等のアゾ化合物;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等が挙げられる。これらのうち、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of the thermally decomposable polymerization initiator having T10 in the above range include persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate; 2,2'-azobis (2-methylpropionamidine) dihydrochloride. , 2,2'-Azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2'-azobis (2-methylpro) Azo compounds such as pionitrile); peroxides such as hydrogen peroxide, t-butyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide and the like can be mentioned. Of these, two or more may be used in combination.

中でも、熱分解型重合開始剤の取扱性や吸水性樹脂の物性の観点から、重合開始剤としては、好ましくは過硫酸塩、より好ましく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、さらに好ましくは過硫酸ナトリウムが使用される。 Among them, from the viewpoint of the handleability of the heat-decomposable polymerization initiator and the physical properties of the water-absorbent resin, the polymerization initiator is preferably persulfate, more preferably sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, and more preferably. Sodium persulfate is used.

上記熱分解型重合開始剤の使用量は、単量体及び重合開始剤の種類等に応じて適宜設定され、特に限定されないが、生産効率の観点から、単量体に対して、好ましくは0.001g/モル以上、より好ましくは0.005g/モル以上、さらに好ましくは0.01g/モル以上である。また、吸水性樹脂の吸水性能向上の観点から、好ましくは2g/モル以下、より好ましくは1g/モル以下である。 The amount of the thermally decomposable polymerization initiator used is appropriately set according to the type of the monomer and the polymerization initiator, and is not particularly limited, but is preferably 0 with respect to the monomer from the viewpoint of production efficiency. It is 0.01 g / mol or more, more preferably 0.005 g / mol or more, still more preferably 0.01 g / mol or more. Further, from the viewpoint of improving the water absorption performance of the water-absorbent resin, it is preferably 2 g / mol or less, more preferably 1 g / mol or less.

また、必要に応じて、光分解型重合開始剤等、他の重合開始剤と併用することもできる。該光分解型重合開始剤として、具体的には、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等が挙げられる。 Further, if necessary, it can be used in combination with other polymerization initiators such as a photodegradable polymerization initiator. Specific examples of the photodegradable polymerization initiator include benzoin derivatives, benzyl derivatives, acetophenone derivatives, benzophenone derivatives and the like.

上記熱分解型重合開始剤と他の重合開始剤とを併用する場合、全重合開始剤に占める熱分解型重合開始剤の割合は、好ましくは60モル%以上、より好ましくは80モル%以上である。 When the above-mentioned pyrolysis-type polymerization initiator is used in combination with another polymerization initiator, the ratio of the pyrolysis-type polymerization initiator to the total polymerization initiator is preferably 60 mol% or more, more preferably 80 mol% or more. be.

また、上記熱分解型重合開始剤と還元剤とを併用してレドックス系重合開始剤とすることもできる。上記レドックス系重合開始剤では、熱分解型重合開始剤が酸化剤として機能する。用いられる還元剤としては、特に限定されないが、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の(重)亜硫酸塩;第一鉄塩等の還元性金属塩;L−アスコルビン酸(塩)、アミン類等が挙げられる。 Further, the thermal decomposition type polymerization initiator and the reducing agent can be used in combination to prepare a redox-based polymerization initiator. In the above-mentioned redox-based polymerization initiator, the pyrolysis-type polymerization initiator functions as an oxidizing agent. The reducing agent used is not particularly limited, but for example, (heavy) sulfite such as sodium sulfite and sodium hydrogen sulfite; reducing metal salt such as ferrous salt; L-ascorbic acid (salt), amines and the like. Can be mentioned.

すなわち、本発明の一実施形態において、単量体組成物は、酸基含有不飽和単量体の部分中和塩と、熱分解型重合開始剤と、水と、を含む。かような単量体組成物を用いると、優れた吸水特性が得られる。 That is, in one embodiment of the present invention, the monomer composition contains a partially neutralized salt of an acid group-containing unsaturated monomer, a pyrolysis-type polymerization initiator, and water. When such a monomer composition is used, excellent water absorption characteristics can be obtained.

「単量体組成物の単量体濃度」
本発明において、単量体組成物中の単量体の濃度は、選択された単量体および有機溶媒の種類等に応じて選択されるが、生産効率上、下限は、好ましくは10重量%以上であり、より好ましくは20重量%以上であり、さらにより好ましくは30重量%以上であり、また、上限は、好ましくは100重量%以下であり、より好ましくは90重量%以下であり、さらに好ましくは80重量%以下であり、さらにより好ましくは70重量%以下である。吸水性樹脂の物性及び生産性の観点から、単量体組成物中の単量体濃度は、好ましくは10重量%〜90重量%、より好ましくは20重量%〜80重量%、さらに好ましくは30重量%〜70重量%である。
"Monomer concentration of monomeric composition"
In the present invention, the concentration of the monomer in the monomer composition is selected according to the selected monomer, the type of organic solvent, etc., but the lower limit is preferably 10% by weight in terms of production efficiency. More preferably, it is 20% by weight or more, further preferably 30% by weight or more, and the upper limit is preferably 100% by weight or less, more preferably 90% by weight or less, and further. It is preferably 80% by weight or less, and even more preferably 70% by weight or less. From the viewpoint of the physical properties and productivity of the water-absorbent resin, the monomer concentration in the monomer composition is preferably 10% by weight to 90% by weight, more preferably 20% by weight to 80% by weight, still more preferably 30% by weight. It is from% by weight to 70% by weight.

本発明の目的が阻害されない限り、単量体組成物に、内部架橋剤、密度調整剤、増粘剤等の添加物を配合することも可能である。なお、添加物の種類及び添加量は、用いられる単量体および有機溶媒の組合せにより、適宜選択されうる。 Additives such as an internal cross-linking agent, a density adjusting agent, and a thickener can be added to the monomer composition as long as the object of the present invention is not impaired. The type and amount of the additive can be appropriately selected depending on the combination of the monomer and the organic solvent used.

[2−2.分散工程]
本工程は、分散装置に、単量体組成物と、有機溶媒と、分散助剤と、を連続的に供給し、前記有機溶媒中に前記単量体組成物を含む微細液滴を分散させる工程である。
[2-2. Dispersion process]
In this step, the monomer composition, the organic solvent, and the dispersion aid are continuously supplied to the disperser, and the fine droplets containing the monomer composition are dispersed in the organic solvent. It is a process.

ここで、「分散装置に、単量体組成物と、有機溶媒と、分散助剤と、を連続的に供給する」とは、図1に示すように、分散装置12に、配管を介して、単量体組成物と、有機溶媒と、分散助剤とを、少なくとも一定時間流入させることをいう。当該定義における「少なくとも一定時間」とは、例えば、30分以上、好ましくは1時間以上を指す。なお、図1では、分散助剤を、有機溶媒とともに配管35を介して分散装置12に流入させているが、単量体組成物とともに配管31を介して分散装置12に流入させてもよいし、配管31、35以外の配管を介して(すなわち、有機溶媒および単量体組成物とは別に)分散装置12に流入させてもよい。ただし、微細液滴を安定的に形成する観点からは、図1に示す形態が好ましい。すなわち、本発明の好ましい実施形態では、分散装置に、有機溶媒および分散助剤の混合液を連続的に供給する。 Here, "to continuously supply the monomer composition, the organic solvent, and the dispersion aid to the dispersion device" means to the dispersion device 12 via a pipe as shown in FIG. , The monomer composition, the organic solvent, and the dispersion aid are allowed to flow in at least for a certain period of time. The “at least constant time” in the definition means, for example, 30 minutes or more, preferably 1 hour or more. In FIG. 1, the dispersion aid is flowed into the dispersion device 12 together with the organic solvent through the pipe 35, but may be flowed into the dispersion device 12 together with the monomer composition through the pipe 31. , The disperser 12 may flow through a pipe other than the pipes 31 and 35 (that is, apart from the organic solvent and the monomer composition). However, from the viewpoint of stably forming fine droplets, the form shown in FIG. 1 is preferable. That is, in a preferred embodiment of the present invention, a mixed solution of an organic solvent and a dispersion aid is continuously supplied to the dispersion device.

本工程では、図1に示すように、単量体組成物と、有機溶媒とを、別々の配管を介して、分散装置に流入させることが好ましい。すなわち、単量体組成物が分散装置に流入する経路と、有機溶媒が分散装置に流入する経路とは、互いに独立していることが好ましい。分散装置に流入する有機溶媒の流量は、分散装置の種類や重合装置のサイズなどに応じて適宜調節されうるが、後述する重合装置における空間速度(LHSV)を満たすように適宜調節すればよい。また、分散装置に流入する単量体組成物の流量は、後述する「単量体組成物流量/有機溶媒流量比」を満たすように適宜調節すればよい。また、分散装置に流入する分散助剤の流量は、単量体組成物を含む微細液滴を形成できる限り、特に制限されない。 In this step, as shown in FIG. 1, it is preferable that the monomer composition and the organic solvent flow into the disperser through separate pipes. That is, it is preferable that the path through which the monomer composition flows into the disperser and the path through which the organic solvent flows into the disperser are independent of each other. The flow rate of the organic solvent flowing into the disperser can be appropriately adjusted according to the type of the disperser, the size of the polymerization device, and the like, but it may be appropriately adjusted so as to satisfy the space velocity (LHSV) in the polymerization device described later. Further, the flow rate of the monomer composition flowing into the disperser may be appropriately adjusted so as to satisfy the “monomer composition flow rate / organic solvent flow rate ratio” described later. Further, the flow rate of the dispersion aid flowing into the disperser is not particularly limited as long as fine droplets containing the monomer composition can be formed.

<分散装置>
本工程で用いられる分散装置は、有機溶媒中に単量体組成物を含む微細液滴を形成できるものであれば特に制限されないが、例えば、高速回転せん断型撹拌機(ロータリーミキサー型、ターボミキサー型、ディスク型、二重円筒型等)、ニードル等の円筒ノズル、プレートに多数の孔を直接設けたオリフィスプレート、スプレーノズル、回転ホイール等の遠心アトマイザーなどが挙げられる。微細液滴を安定的に形成する観点から、分散装置としては高速回転せん断型攪拌機が好適に使用できる。
<Distributor>
The disperser used in this step is not particularly limited as long as it can form fine droplets containing a monomer composition in an organic solvent. For example, a high-speed rotary shear type stirrer (rotary mixer type, turbo mixer). Molds, discs, double cylinders, etc.), cylindrical nozzles such as needles, orifice plates with a large number of holes directly in the plate, spray nozzles, centrifugal atomizers such as rotary wheels, and the like. From the viewpoint of stably forming fine droplets, a high-speed rotary shear type stirrer can be preferably used as the disperser.

(高速回転せん断型撹拌機)
高速回転せん断型撹拌機によれば、間隙を隔てて互いに対向する対向面を有する一対の壁が相対的に移動することによってせん断場を形成する流路を形成でき、せん断場を形成する流路を循環する有機溶媒中に単量体組成物が連続的に供給される。
(High-speed rotary shear type stirrer)
According to the high-speed rotary shear type agitator, a flow path forming a shear field can be formed by relatively moving a pair of walls having facing surfaces facing each other across a gap, and a flow path forming a shear field can be formed. The monomer composition is continuously supplied into the organic solvent that circulates.

高速回転せん断型撹拌機における「流路」は、一対の壁における互いに対向する対向面の間の間隙によって流体(有機溶媒中に単量体組成物が供給された流体)を流すことができる形態であれば、形状は特に限定されない。 The "flow path" in the high-speed rotary shear type stirrer is a form in which a fluid (a fluid in which a monomer composition is supplied in an organic solvent) can flow through a gap between facing surfaces facing each other in a pair of walls. If so, the shape is not particularly limited.

「壁」の具体的な形状は、流路の形状に応じて、平面形状、羽根形状、ディスク形状、中空円筒形状、あるいは中実円筒形状など種々の形状を有することができる。 The specific shape of the "wall" can have various shapes such as a planar shape, a blade shape, a disk shape, a hollow cylindrical shape, or a solid cylindrical shape, depending on the shape of the flow path.

「一対の壁が相対的に移動する」形態は、せん断場を形成する流路を形成することができる形態であれば、特に限定されない。例えば、一方の壁を固定壁とし、他方の壁を可動壁として構成することができる。また、移動速度に差が生じるように一対の壁をともに可動壁として構成することができる。 The form in which the pair of walls move relatively is not particularly limited as long as it can form a flow path forming a shear field. For example, one wall can be a fixed wall and the other wall can be a movable wall. Further, both of the pair of walls can be configured as movable walls so that the moving speeds differ.

本発明において、有機溶媒中に分散される単量体組成物を含む微細液滴をより微細化する観点からは、単量体組成物が、比較的狭い流路内に供給されるほうが好ましい。このような観点からは、間隙の寸法は、5mm以下であることが好ましく、2mm以下であることが好ましい。また、生産性を考慮すると、間隙の寸法は、0.1mm以上であることが好ましく、0.5mm以上であることがより好ましい。 In the present invention, from the viewpoint of further miniaturizing the fine droplets containing the monomer composition dispersed in the organic solvent, it is preferable that the monomer composition is supplied in a relatively narrow flow path. From such a viewpoint, the size of the gap is preferably 5 mm or less, and preferably 2 mm or less. Further, in consideration of productivity, the size of the gap is preferably 0.1 mm or more, and more preferably 0.5 mm or more.

図2を参照して、高速回転せん断型撹拌機について説明する。図2に図示される分散装置12Aは、高速回転せん断型撹拌機から構成されている。分散装置12Aは、単量体組成物と、有機溶媒と、が別々に連続的に供給され、有機溶媒中に単量体組成物を含む微細液滴を分散させる。なお、図2以外の高速回転せん断型撹拌機として、図3〜図4の分散装置12B〜12Cも本発明に使用できる。図2の分散装置12Aにおける部材と、図3〜図4の分散装置12B〜12Cにおける部材とが共通する場合には、図2に付した部材符号の添え字「A」に代えて添え字「B」〜「C」を付し、重複した説明を省略する。 A high-speed rotary shear type stirrer will be described with reference to FIG. The dispersion device 12A illustrated in FIG. 2 is composed of a high-speed rotary shear type stirrer. In the disperser 12A, the monomer composition and the organic solvent are continuously and separately supplied, and fine droplets containing the monomer composition are dispersed in the organic solvent. As the high-speed rotary shear type stirrer other than FIG. 2, the dispersers 12B to 12C of FIGS. 3 to 4 can also be used in the present invention. When the member in the dispersion device 12A of FIG. 2 and the member in the dispersion devices 12B to 12C of FIGS. 3 to 4 are common, the subscript "A" is replaced with the subscript "A" of the member code attached to FIG. "B" to "C" are added, and duplicate explanations are omitted.

「分散装置12A」
図2は、一例に係る分散装置12Aを示す断面図である。分散装置12Aは、ロータリーミキサー型の高速回転せん断型撹拌機である。分散装置12Aは、間隙を隔てて互いに対向する対向面51A、53Aを有する一対の壁50A、52Aによって形成される流路54Aと、一対の壁50A、52Aを相対的に移動する駆動部60Aと、を有している。駆動部60Aによって一対の壁50A、52Aを相対的に移動することによって、せん断場を形成する流路54Aが形成される。分散装置12Aはさらに、単量体組成物を流路54Aに連続的に供給する第1供給系55Aと、有機溶媒を流路54Aに連続的に供給する第2供給系56Aと、を有している。
"Distributor 12A"
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a disperser 12A according to an example. The disperser 12A is a rotary mixer type high-speed rotary shear type agitator. The disperser 12A includes a flow path 54A formed by a pair of walls 50A and 52A having facing surfaces 51A and 53A facing each other across a gap, and a drive unit 60A that relatively moves the pair of walls 50A and 52A. ,have. By relatively moving the pair of walls 50A and 52A by the drive unit 60A, the flow path 54A forming the shear field is formed. The disperser 12A further includes a first supply system 55A that continuously supplies the monomer composition to the flow path 54A and a second supply system 56A that continuously supplies the organic solvent to the flow path 54A. ing.

一対の壁50A、52Aは、円筒形状を有している。一方の壁50Aは、中心穴を有する非回転の外筒から形成されている。他方の壁52Aは、外筒の中心穴内に回転自在に配置された中実の内筒から形成されている。駆動部60Aは、例えばモータから構成され、内筒に接続されている。駆動部60Aを稼動することによって、内筒が回転駆動される。これによって、一方の壁50Aが固定壁を構成し、他方の壁52Aが可動壁を構成している。外筒の内周面および内筒の外周面は、互いに対向する対向面51A、53Aを形成している。互いに対向する対向面51A、53Aは、凹凸形状を有している。対向面51Aの凸部が対向面53Aの凹所に入り込み、対向面53Aの凸部が対向面51Aの凹所に入り込んでいる。流路54Aは、屈曲した形状を有している。 The pair of walls 50A and 52A have a cylindrical shape. One wall 50A is formed from a non-rotating outer cylinder having a central hole. The other wall 52A is formed from a solid inner cylinder rotatably arranged in the center hole of the outer cylinder. The drive unit 60A is composed of, for example, a motor and is connected to an inner cylinder. By operating the drive unit 60A, the inner cylinder is rotationally driven. As a result, one wall 50A constitutes a fixed wall and the other wall 52A constitutes a movable wall. The inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the inner cylinder form facing surfaces 51A and 53A facing each other. The facing surfaces 51A and 53A facing each other have an uneven shape. The convex portion of the facing surface 51A has entered the recess of the facing surface 53A, and the convex portion of the facing surface 53A has entered the recess of the facing surface 51A. The flow path 54A has a bent shape.

対向面51A、53Aの間の前記間隙は、流路54Aにおいて所望のせん断場が生ずる大きさに形成されている。 The gap between the facing surfaces 51A and 53A is formed to a size that causes a desired shear field in the flow path 54A.

壁52Aの底部は下方に向けて先細りの形状を有している。壁52Aの底部と壁50Aの底部との間に、流路54Aと液体排出管57Aとを連通する連通路58Aが形成されている。この連通路58Aの間隙は、流路54Aの間隙よりも大きい。これによって、流路54Aから排出された液体を液体排出管57Aに導出し易くしている。 The bottom of the wall 52A has a downwardly tapered shape. A communication passage 58A that communicates the flow path 54A and the liquid discharge pipe 57A is formed between the bottom of the wall 52A and the bottom of the wall 50A. The gap of the communication passage 58A is larger than the gap of the flow path 54A. This makes it easier to lead the liquid discharged from the flow path 54A to the liquid discharge pipe 57A.

液体排出管57Aは、重合装置14の上端に接続されている。液体排出管57Aの内径と、重合装置14の内径とはほぼ等しい寸法に形成されている。分散装置12Aから重合装置14への流体の流れを円滑にし、滞留が生じないようにするためである。分散装置12A内で滞留が生じないことで、単量体組成物が重合し、含水ゲル状体になることを抑制することができる。分散装置12A内にゲル状体が生成すると、生成する液滴の粒子径が一定となりにくい。 The liquid discharge pipe 57A is connected to the upper end of the polymerization apparatus 14. The inner diameter of the liquid discharge pipe 57A and the inner diameter of the polymerization apparatus 14 are formed to have substantially the same dimensions. This is to smooth the flow of the fluid from the disperser 12A to the polymerization device 14 and prevent retention. Since no retention occurs in the disperser 12A, it is possible to prevent the monomer composition from polymerizing to form a hydrogel. When a gel-like body is generated in the disperser 12A, the particle size of the generated droplets is difficult to be constant.

第1供給系55Aには配管31が接続される。混合装置10において作製した単量体組成物は、配管31および第1供給系55Aを介して、流路54Aに連続的に供給される。第2供給系56Aには配管35が接続される。送液ポンプ18の稼働によって循環する有機溶媒の一部は、配管35および第2供給系56Aを介して、流路54Aに連続的に供給される。 A pipe 31 is connected to the first supply system 55A. The monomer composition produced in the mixing device 10 is continuously supplied to the flow path 54A via the pipe 31 and the first supply system 55A. A pipe 35 is connected to the second supply system 56A. A part of the organic solvent circulated by the operation of the liquid feed pump 18 is continuously supplied to the flow path 54A via the pipe 35 and the second supply system 56A.

駆動部60Aを稼動し、壁52Aを回転駆動する。壁52Aの対向面53Aは、対向する壁50Aの対向面51Aに対して移動する。壁52Aを回転させながら、単量体組成物は、配管31および第1供給系55Aを通って、流路54Aに連続的に供給される。 The drive unit 60A is operated to rotate the wall 52A. The facing surface 53A of the wall 52A moves with respect to the facing surface 51A of the facing wall 50A. While rotating the wall 52A, the monomer composition is continuously supplied to the flow path 54A through the pipe 31 and the first supply system 55A.

このように互いに対向する対向面51A、53Aを有する一対の壁50A、52Aを駆動部60Aによって相対的に移動している状態の流路54Aに、有機溶媒と、単量体組成物と、が別々に連続的に供給される。流路54Aに流れ込んだ有機溶媒には、ローター側の壁52Aの対向面53Aとステータ側の壁50Aの対向面51Aとの間の速度差によって、強いせん断力が作用する。単量体組成物は、せん断力が作用している流路54A内に直接注入され、有機溶媒中に液滴状に速やかに分散される。さらに、液滴状の単量体組成物は、微細化される。 The organic solvent and the monomer composition are placed in the flow path 54A in which the pair of walls 50A and 52A having the facing surfaces 51A and 53A facing each other are relatively moved by the driving unit 60A. Supplied separately and continuously. A strong shearing force acts on the organic solvent flowing into the flow path 54A due to the speed difference between the facing surface 53A of the rotor side wall 52A and the facing surface 51A of the stator side wall 50A. The monomer composition is directly injected into the flow path 54A on which the shearing force acts, and is rapidly dispersed in the organic solvent in the form of droplets. Further, the droplet-like monomer composition is refined.

「分散装置12B」
図3は、さらに他の例に係る分散装置12Bを示す断面図である。分散装置12Bは、ディスク型の高速回転せん断型撹拌機である。
"Distributor 12B"
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a disperser 12B according to still another example. The disperser 12B is a disk-type high-speed rotary shear type agitator.

一方の壁50Bは、非回転のケーシングから形成されている。他方の壁52Bは、ケーシング内に回転自在に配置されたディスク形状の円形プレートから形成されている。駆動部60Bは、円形プレートに接続されている。駆動部60Bを稼動することによって、円形プレートが回転駆動される。これによって、一方の壁50Bが固定壁を構成し、他方の壁52Bが可動壁を構成している。ケーシングの内周面および円形プレートの外周面は、互いに対向する対向面51B、53Bを形成している。対向面51B、53Bは、ともに周面形状を有している。流路54Bは、円筒形状を有している。 One wall 50B is formed from a non-rotating casing. The other wall 52B is formed from a disk-shaped circular plate rotatably arranged in the casing. The drive unit 60B is connected to a circular plate. By operating the drive unit 60B, the circular plate is rotationally driven. As a result, one wall 50B constitutes a fixed wall and the other wall 52B constitutes a movable wall. The inner peripheral surface of the casing and the outer peripheral surface of the circular plate form facing surfaces 51B and 53B facing each other. Both the facing surfaces 51B and 53B have a peripheral surface shape. The flow path 54B has a cylindrical shape.

送液ポンプ18の稼働によって循環する有機溶媒の一部は、配管35および第2供給系56Bを介して、流路54Bに連続的に供給される。 A part of the organic solvent circulated by the operation of the liquid feed pump 18 is continuously supplied to the flow path 54B via the pipe 35 and the second supply system 56B.

駆動部60Bを稼動し、壁52Bを回転駆動する。壁52Bの対向面53Bは、対向する壁50Bの対向面51Bに対して移動する。壁52Bを回転させながら、単量体組成物は、配管31および第1供給系55Bを通って、流路54Bに連続的に供給される。 The drive unit 60B is operated to rotate the wall 52B. The facing surface 53B of the wall 52B moves with respect to the facing surface 51B of the facing wall 50B. While rotating the wall 52B, the monomer composition is continuously supplied to the flow path 54B through the pipe 31 and the first supply system 55B.

このように互いに対向する対向面51B、53Bを有する一対の壁50B、52Bを駆動部60Bによって相対的に移動している状態の流路54Bに、有機溶媒および単量体組成物が別々に連続的に供給される。流路54Bに流れ込んだ有機溶媒には、ローター側の壁52Bの対向面53Bとステータ側の壁50Bの対向面51Bとの間の速度差によって、強いせん断力が作用する。単量体組成物は、せん断力が作用している流路54B内に直接注入され、有機溶媒中に液滴状に速やかに分散される。さらに、液滴状の単量体組成物は、微細化される。 The organic solvent and the monomer composition are separately continuous in the flow path 54B in which the pair of walls 50B and 52B having the facing surfaces 51B and 53B facing each other are relatively moved by the driving unit 60B. Is supplied. A strong shearing force acts on the organic solvent flowing into the flow path 54B due to the speed difference between the facing surface 53B of the rotor side wall 52B and the facing surface 51B of the stator side wall 50B. The monomer composition is directly injected into the flow path 54B on which the shearing force acts, and is rapidly dispersed in the organic solvent in the form of droplets. Further, the droplet-like monomer composition is refined.

「分散装置12C」
図4は、一例に係る分散装置12Cを示す断面図である。分散装置12Cは、二重円筒型の高速回転せん断型撹拌機である。
"Distributor 12C"
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the disperser 12C according to an example. The disperser 12C is a double-cylindrical high-speed rotary shear stirrer.

一対の壁50C、52Cは、円筒形状を有している。一方の壁50Cは、中心穴を有する非回転の外筒から形成されている。他方の壁52Cは、外筒の中心穴内に回転自在に配置された中実の内筒から形成されている。駆動部60Cは、内筒に接続されている。駆動部60Cを稼動することによって、内筒が回転駆動される。これによって、一方の壁50Cが固定壁を構成し、他方の壁52Cが可動壁を構成している。外筒の内周面および内筒の外周面は、互いに対向する対向面51C、53Cを形成している。対向面51C、53Cは、ともに周面形状を有している。流路54Cは、円筒形状を有している。壁50Cの底面は開口されている。壁50Cの底部開口59Cが液体排出管として機能する。 The pair of walls 50C and 52C have a cylindrical shape. One wall 50C is formed from a non-rotating outer cylinder having a central hole. The other wall 52C is formed from a solid inner cylinder rotatably arranged in the center hole of the outer cylinder. The drive unit 60C is connected to the inner cylinder. By operating the drive unit 60C, the inner cylinder is rotationally driven. As a result, one wall 50C constitutes a fixed wall and the other wall 52C constitutes a movable wall. The inner peripheral surface of the outer cylinder and the outer peripheral surface of the inner cylinder form facing surfaces 51C and 53C facing each other. Both the facing surfaces 51C and 53C have a peripheral surface shape. The flow path 54C has a cylindrical shape. The bottom surface of the wall 50C is open. The bottom opening 59C of the wall 50C functions as a liquid discharge pipe.

送液ポンプ18の稼働によって循環する有機溶媒の一部は、配管35および第2供給系56Cを介して、流路54Cに連続的に供給される。 A part of the organic solvent circulated by the operation of the liquid feed pump 18 is continuously supplied to the flow path 54C via the pipe 35 and the second supply system 56C.

駆動部60Cを稼動し、壁52Cを回転駆動する。壁52Cの対向面53Cは、対向する壁50Cの対向面51Cに対して移動する。壁52Cを回転させながら、単量体組成物は、配管31および第1供給系55Cを通って、流路54Cに連続的に供給される。 The drive unit 60C is operated to rotate the wall 52C. The facing surface 53C of the wall 52C moves with respect to the facing surface 51C of the facing wall 50C. While rotating the wall 52C, the monomer composition is continuously supplied to the flow path 54C through the pipe 31 and the first supply system 55C.

このように互いに対向する対向面51C、53Cを有する一対の壁50C、52Cを駆動部60Cによって相対的に移動している状態の流路54Cに、有機溶媒と、単量体組成物と、が別々に連続的に供給される。流路54Cに流れ込んだ有機溶媒には、ローター側の壁52Cの対向面53Cとステータ側の壁50Cの対向面51Cとの間の速度差によって、強いせん断力が作用する。単量体組成物は、せん断力が作用している流路54C内に直接注入され、有機溶媒中に液滴状に速やかに分散される。さらに、液滴状の単量体組成物は、微細化される。流路54Cから排出された液体は、そのまま落下して重合装置14に投入される。 The organic solvent and the monomer composition are placed in the flow path 54C in which the pair of walls 50C and 52C having the facing surfaces 51C and 53C facing each other are relatively moved by the driving unit 60C. Supplied separately and continuously. A strong shearing force acts on the organic solvent flowing into the flow path 54C due to the speed difference between the facing surface 53C of the rotor side wall 52C and the facing surface 51C of the stator side wall 50C. The monomer composition is directly injected into the flow path 54C on which the shearing force acts, and is rapidly dispersed in the organic solvent in the form of droplets. Further, the droplet-like monomer composition is refined. The liquid discharged from the flow path 54C falls as it is and is charged into the polymerization apparatus 14.

分散装置12Cにおいて、壁52Cの回転数は特に限定されず、例えば、下記好適なせん断速度となるように、分散装置の構造やスケール等を考慮して、壁52Cの回転数を導きだせばよい。壁52Cの回転数としては、例えば、100〜10,000rpmであり、500〜9,000rpmであり、1,000〜8,000rpmである。 In the disperser 12C, the rotation speed of the wall 52C is not particularly limited, and for example, the rotation speed of the wall 52C may be derived in consideration of the structure and scale of the disperser so as to have the following suitable shear rate. .. The rotation speed of the wall 52C is, for example, 100 to 10,000 rpm, 500 to 9,000 rpm, and 1,000 to 8,000 rpm.

「流路におけるせん断速度」
分散装置の流路におけるせん断速度は、1,000[1/s]以上であることが好ましい。せん断速度が1,000[1/s]以上であることで、流路内の単量体が有機溶媒内に分散するのに十分なせん断速度となるため、分散が良好となり、一次粒子径が小さくなる。一次粒子径が小さくなることで、吸水性樹脂の比表面積が大きくなり、吸水速度の向上につながる。また、せん断速度が1,000[1/s]以上であることで、液滴を生成する時間を短くすることが可能となる。さらには、せん断速度が1,000[1/s]以上であることで、分散時に分散助剤の使用量を削減することができる。上記観点からは、分散装置の流路におけるせん断速度は、1,000[1/s]以上であることが好ましく、2,000[1/s]以上であることがより好ましく、3,000[1/s]以上であることがさらに好ましく、3,500[1/s]以上であることが特に好ましい。一方、分散装置を安定的に稼働させるためには、せん断速度は40,000[1/s]以下であることが好ましく、20,000[1/s]以下であることがより好ましく、10,000[1/s]以下であることがさら好ましく、6,000[1/s]以下であることが特に好ましい。分散装置の流路におけるせん断速度は、1,000〜40,000[1/s]であることが好ましく、2,000〜20,000[1/s]であることがより好ましく、3,000〜10,000[1/s]であることがさらにより好ましく、3,500〜6,000[1/s]であることが特に好ましい。また、分散装置が二重円筒型である場合、分散装置の流路におけるせん断速度は、1,000〜40,000[1/s]であることが好ましく、2,000〜20,000[1/s]であることがより好ましく、3,000〜10,000[1/s]であることがさらにより好ましく、3,500〜6,000[1/s]であることが特に好ましい。
"Shear velocity in the flow path"
The shear rate in the flow path of the disperser is preferably 1,000 [1 / s] or more. When the shear rate is 1,000 [1 / s] or more, the shear rate is sufficient for the monomers in the flow path to be dispersed in the organic solvent, so that the dispersion is good and the primary particle size is increased. It becomes smaller. As the primary particle size becomes smaller, the specific surface area of the water-absorbent resin becomes larger, which leads to an improvement in the water absorption rate. Further, when the shear rate is 1,000 [1 / s] or more, it is possible to shorten the time for forming droplets. Furthermore, when the shear rate is 1,000 [1 / s] or more, the amount of the dispersion aid used at the time of dispersion can be reduced. From the above viewpoint, the shear rate in the flow path of the disperser is preferably 1,000 [1 / s] or more, more preferably 2,000 [1 / s] or more, and 3,000 [1 / s] or more. It is more preferably 1 / s] or more, and particularly preferably 3,500 [1 / s] or more. On the other hand, in order to operate the disperser stably, the shear rate is preferably 40,000 [1 / s] or less, more preferably 20,000 [1 / s] or less. It is more preferably 000 [1 / s] or less, and particularly preferably 6,000 [1 / s] or less. The shear rate in the flow path of the disperser is preferably 1,000 to 40,000 [1 / s], more preferably 2,000 to 20,000 [1 / s], and 3,000. It is even more preferably ~ 10,000 [1 / s], and particularly preferably 3,500 to 6,000 [1 / s]. When the disperser is a double cylinder type, the shear rate in the flow path of the disperser is preferably 1,000 to 40,000 [1 / s], preferably 2,000 to 20,000 [1]. / S] is more preferable, 3,000 to 10,000 [1 / s] is even more preferable, and 3,500 to 6,000 [1 / s] is particularly preferable.

せん断速度は、ローター回転数および流路幅(クリアランス、例えば、二重円筒型の分散装置の場合、外筒半径および内筒半径)によって決定される。 Shear velocity is determined by rotor speed and flow path width (clearance, eg, outer cylinder radius and inner cylinder radius in the case of a double-cylindrical disperser).

具体的には、せん断速度は、本明細書においては、以下のように算出する。 Specifically, the shear rate is calculated as follows in the present specification.

せん断速度[1/s]=分散装置における相対的に移動する壁(ローター、回転子)の移動速度[m/s]/間隙(クリアランス)[m]
形状が複雑で、移動速度の定義が難しい場合は、移動速度は、一方が固定壁の場合、接液部での最大移動速度とする。また、双方が移動壁の場合は、移動速度は、移動速度の差が最大になる点での移動速度とする。なお、一対の壁の双方が回転する場合には、移動速度の差となる。また、間隙(クリアランス)が複数ある場合は、最狭の距離を用いる。装置の位置によってせん断速度が異なる場合は、最大のせん断速度を本明細書のせん断速度とする。
Shear velocity [1 / s] = Moving velocity of relatively moving walls (rotors, rotors) in the disperser [m / s] / Gap (clearance) [m]
If the shape is complicated and it is difficult to define the moving speed, the moving speed shall be the maximum moving speed at the wetted part when one side is a fixed wall. When both are moving walls, the moving speed is the moving speed at the point where the difference between the moving speeds is maximized. When both of the pair of walls rotate, there is a difference in moving speed. If there are a plurality of gaps (clearances), the narrowest distance is used. If the shear rate varies depending on the position of the device, the maximum shear rate shall be the shear rate herein.

(スプレーノズル)
スプレーノズルとしては、単量体組成物と、有機溶媒とを別々に導入し、これらを相互に接触することなくその内部を通過させ、スプレーノズルから排出する直前または直後に接触して排出する機能を有するものが好ましい。
(spray nozzle)
The spray nozzle has a function of separately introducing a monomer composition and an organic solvent, passing them through the inside without contacting each other, and contacting and discharging them immediately before or after discharging from the spray nozzle. It is preferable to have.

スプレーノズルの例としては、2流体スプレーノズル、3流体スプレーノズル、4流体スプレーノズル等の多流体スプレーノズル;2重管、3重管、4重管等の多重管;エジェクター等が挙げられる。また、2流体スプレーノズルとしては、プレフィルミング型、プレーンジェット型、クロスフロー型、外部混合型、内部混合型及びYジェット型のスプレーノズルが例示される。 Examples of the spray nozzle include a multi-fluid spray nozzle such as a two-fluid spray nozzle, a three-fluid spray nozzle, and a four-fluid spray nozzle; a multiple tube such as a double tube, a triple tube, and a quadruple tube; an ejector and the like. Examples of the two-fluid spray nozzle include a prefilming type, a plain jet type, a cross flow type, an external mixing type, an internal mixing type, and a Y jet type spray nozzle.

多流体スプレーノズルとしては、市販品を使用してもよく、例えば、株式会社共立合金製作所製ミニアトマイズMMA、株式会社いけうち製SETOJet、スプレーイングシステムスジャパン株式会社製エアーアトマイジングノズルSU−HTE91、新倉工業株式会社製ミクロマイザー、藤崎電機株式会社製4流体ノズル、大川原化工機株式会社製ツインジェットノズル等が挙げられる。 Commercially available products may be used as the multi-fluid spray nozzle, for example, Mini Atomize MMA manufactured by Kyoritsu Alloy Mfg. Co., Ltd., SETOJet manufactured by Ikeuchi Co., Ltd., Air Atomizing Nozzle SU-HTE91 manufactured by Spraying Systems Japan Co., Ltd., Examples include a micromizer manufactured by Niikura Kogyo Co., Ltd., a 4-fluid nozzle manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd., and a twin jet nozzle manufactured by Ohkawara Kakohki Co., Ltd.

図5を参照して、スプレーノズルについて説明する。図5に図示される分散装置12Dは、2流体スプレーから構成されている。分散装置12Dは、単量体組成物を連続的に供給する第1供給管101と、分散助剤を含む有機溶媒を連続的に供給する第2供給管102と、を有する。単量体組成物は、第1ノズル103から噴霧されて連続的に供給される。分散助剤を含む有機溶媒は、第2ノズル104から噴霧されて連続的に供給される。単量体組成物および分散助剤を含む有機溶媒は、第1ノズル103および第2ノズル104からそれぞれ排出された直後に、分散装置12Dの外部で接触し、混合される(外部混合型)。これにより、有機溶媒中に単量体組成物を含む微細液滴が生成される。分散装置12Dにおいて、第1ノズル103および第2ノズル104は、重合装置に充填されている有機溶媒中に浸漬するように配置されることが好ましい。このように配置することで、気体の巻き込み防止、スプレーノズルの閉塞防止、液滴の合一抑制などの効果を得ることができる。 The spray nozzle will be described with reference to FIG. The disperser 12D illustrated in FIG. 5 is composed of a two-fluid spray. The dispersion device 12D includes a first supply pipe 101 that continuously supplies the monomer composition, and a second supply pipe 102 that continuously supplies an organic solvent containing a dispersion aid. The monomer composition is sprayed from the first nozzle 103 and continuously supplied. The organic solvent containing the dispersion aid is sprayed from the second nozzle 104 and continuously supplied. The organic solvent containing the monomer composition and the dispersion aid is contacted and mixed outside the disperser 12D immediately after being discharged from the first nozzle 103 and the second nozzle 104, respectively (external mixing type). As a result, fine droplets containing the monomer composition in the organic solvent are generated. In the disperser 12D, the first nozzle 103 and the second nozzle 104 are preferably arranged so as to be immersed in the organic solvent filled in the polymerization apparatus. By arranging in this way, it is possible to obtain effects such as prevention of gas entrainment, prevention of blockage of the spray nozzle, and suppression of droplet coalescence.

分散装置12Dのような外部混合型のスプレーノズルは、単量体組成物と有機溶媒との接触に起因するスプレーノズルの内部閉塞が生じにくいため、好ましい。なお、スプレーノズルの内部閉塞が回避される限り、スプレーノズルは、単量体組成物と有機溶媒とがスプレーノズルから排出される直前に接触して混合される方式(内部混合型)であってもよい。 An external mixing type spray nozzle such as the disperser 12D is preferable because internal blockage of the spray nozzle due to contact between the monomer composition and the organic solvent is unlikely to occur. As long as the internal blockage of the spray nozzle is avoided, the spray nozzle is a method in which the monomer composition and the organic solvent are brought into contact with each other and mixed immediately before being discharged from the spray nozzle (internal mixing type). May be good.

「単量体組成物流量/有機溶媒および分散助剤の合計流量の比」
本発明において、分散装置に流入する有機溶媒および分散助剤の合計流量[ml/分]に対する分散装置に流入する単量体組成物流量[ml/分]の比(単量体組成物流量[ml/分]/有機溶媒および分散助剤の合計流量[ml/分])は、0 .01以上であることが好ましく、0.02以上であることがより好ましく、0.03以上であることがさらにより好ましい。高速回転せん断型撹拌機を用いた場合には、せん断場によってせん断力が付与されることで単量体の分散が行われることから、多量の有機溶媒を要しない。ゆえに上記範囲内であっても、分散が良好に行われる。単量体組成物流量[ml/分]/有機溶媒および分散助剤の合計流量[ml/分]の上限は特に限定されないが、1.00以下であることが好ましく、0.40以下であることがより好ましく、0.20以下であることがさらに好ましい。
"Ratio of monomeric composition flow rate / total flow rate of organic solvent and dispersion aid"
In the present invention, the ratio of the flow rate of the monomer composition [ml / min] flowing into the disperser to the total flow rate [ml / min] of the organic solvent and the dispersion aid flowing into the disperser (the flow rate of the monomer composition [ml / min]. ml / min] / total flow rate of organic solvent and dispersion aid [ml / min]) is 0. It is preferably 01 or more, more preferably 0.02 or more, and even more preferably 0.03 or more. When a high-speed rotary shear type stirrer is used, a large amount of organic solvent is not required because the monomer is dispersed by applying a shearing force by a shearing field. Therefore, even within the above range, dispersion is performed well. The upper limit of the flow rate [ml / min] of the monomer composition / the total flow rate [ml / min] of the organic solvent and the dispersion aid is not particularly limited, but is preferably 1.00 or less, preferably 0.40 or less. More preferably, it is more preferably 0.20 or less.

以下、本工程で用いられる材料について説明する。 Hereinafter, the materials used in this step will be described.

「有機溶媒」
好ましい有機溶媒としては、脂肪族炭化水素、脂環状炭化水素、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種類の有機溶媒が挙げられる。具体例には、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン等の脂肪族炭化水素;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロオクタン、デカリン等の脂環状炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;クロルベンゼン、ブロムベンゼン、四塩化炭素、1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素が例示される。これらの中でも、入手容易性及び品質安定性の観点から、n−ヘキサン、n−ヘプタン、シクロヘキサンが好ましい。2種以上を混合した混合溶媒として用いることも可能である。
"Organic solvent"
Preferred organic solvents include at least one organic solvent selected from the group consisting of aliphatic hydrocarbons, aliphatic cyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and halogenated hydrocarbons. Specific examples include aliphatic hydrocarbons such as n-pentane, n-hexane, n-heptane, and n-octane; aliphatic cyclic hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane, cyclooctane, and decalin; benzene, toluene, xylene, and the like. Aromatic hydrocarbons; halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene, brombenzene, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane and the like are exemplified. Among these, n-hexane, n-heptane, and cyclohexane are preferable from the viewpoint of availability and quality stability. It is also possible to use it as a mixed solvent in which two or more kinds are mixed.

分散装置内に供給される有機溶媒の温度は、後述するTdになるように温度制御される。運転面、重合効率の観点から、有機溶媒の沸点は、70℃以上であることが好ましく、75〜100℃であることがより好ましく、80〜95℃であることがさらにより好ましい。 The temperature of the organic solvent supplied into the disperser is controlled so as to be Td, which will be described later. From the viewpoint of operation and polymerization efficiency, the boiling point of the organic solvent is preferably 70 ° C. or higher, more preferably 75 to 100 ° C., and even more preferably 80 to 95 ° C.

「分散助剤」
図1によれば、分散助剤は、配管43を介して、配管33を流れる有機溶媒に添加される。この際、分散助剤の添加形態は特に制限されず、単回添加であってもよいし、複数回にわたる断続的な添加であってもよいし、連続的な添加であってもよい。中でも、連続操業を行う際、分散工程および重合工程において十分量の分散助剤の供給を確保し、得られる吸水性樹脂の粒子径の増大をより抑制する観点からは、連続的な添加が好ましい。すなわち、本発明の好ましい実施形態は、有機溶媒に連続的に分散助剤を添加することを有する。
"Dispersion aid"
According to FIG. 1, the dispersion aid is added to the organic solvent flowing through the pipe 33 via the pipe 43. At this time, the form of addition of the dispersion aid is not particularly limited, and it may be added once, intermittently over a plurality of times, or continuously. Above all, continuous addition is preferable from the viewpoint of ensuring the supply of a sufficient amount of the dispersion aid in the dispersion step and the polymerization step and further suppressing the increase in the particle size of the obtained water-absorbent resin during the continuous operation. .. That is, a preferred embodiment of the present invention comprises continuously adding a dispersion aid to an organic solvent.

ここで、「有機溶媒に連続的に分散助剤を添加する」とは、所定流量で流れる有機溶媒に対し、分散助剤を所定流量で少なくとも一定時間流入させることをいう。具体的には、図1に示すように、所定流量で配管33を流れる有機溶媒を含む連続相に対し、配管43を介して分散助剤を所定流量で少なくとも一定時間流入させることをいう。この際、配管33を流れる有機溶媒を含む連続相の流量[ml/分]に対する配管43から流入する分散助剤流量[ml/分]の比(分散助剤流量[ml/分]/連続相流量[ml/分])は、好ましくは0.01以上である。また、当該定義における「少なくとも一定時間」とは、好ましくは重合工程が行われている間であり、例えば、30分以上、好ましくは1時間以上を指す。 Here, "continuously adding the dispersion aid to the organic solvent" means that the dispersion aid is allowed to flow into the organic solvent flowing at a predetermined flow rate at a predetermined flow rate for at least a certain period of time. Specifically, as shown in FIG. 1, it means that a dispersion aid is flowed through a pipe 43 at a predetermined flow rate for at least a certain period of time into a continuous phase containing an organic solvent flowing through the pipe 33 at a predetermined flow rate. At this time, the ratio of the flow rate of the dispersion aid flowing from the pipe 43 [ml / min] to the flow rate [ml / min] of the continuous phase containing the organic solvent flowing through the pipe 33 (dispersion aid flow rate [ml / min] / continuous phase). The flow rate [ml / min]) is preferably 0.01 or more. Further, the “at least a certain period of time” in the definition means preferably during the polymerization step, for example, 30 minutes or more, preferably 1 hour or more.

分散助剤が固体や流動性が低い液体の場合、溶媒に溶解させて添加してもよい。その際に使用される溶媒としては、前記有機溶媒や単量体組成物に用いられる溶媒が好ましく、重合に使用する有機溶媒と同じ溶媒を用いることがより好ましい。 When the dispersion aid is a solid or a liquid having low fluidity, it may be added by dissolving it in a solvent. As the solvent used at that time, the solvent used for the organic solvent or the monomer composition is preferable, and it is more preferable to use the same solvent as the organic solvent used for the polymerization.

本発明において分散助剤とは、分散装置で単量体組成物の微細液滴化を促進させたり、単量体組成物を含む微細液滴の分散状態を安定化させる機能を有する物質であり、例えば、界面活性剤等の分散剤やビルダー等の助剤、保護コロイド等の安定剤、これらを配合した組成物が挙げられ、後述する耐熱性指数を満たすものであればよい。 In the present invention, the dispersion aid is a substance having a function of promoting the formation of fine droplets of the monomer composition in the dispersion device and stabilizing the dispersed state of the fine droplets containing the monomer composition. For example, a dispersant such as a surfactant, an auxiliary agent such as a builder, a stabilizer such as a protective colloid, and a composition containing these can be mentioned, as long as they satisfy the heat resistance index described later.

本発明において使用される分散助剤の耐熱性指数は、60mN/m以上であり、好ましくは65mN/m以上であり、より好ましくは68mN/m以上である。分散助剤の耐熱性指数の上限は、特に限定されないが、例えば90mN/m以下である。ここで、「耐熱性指数」とは、分散助剤の耐熱性を表す指標であり、具体的には以下の方法によって測定される表面張力(mN/m)である。 The heat resistance index of the dispersion aid used in the present invention is 60 mN / m or more, preferably 65 mN / m or more, and more preferably 68 mN / m or more. The upper limit of the heat resistance index of the dispersion aid is not particularly limited, but is, for example, 90 mN / m or less. Here, the "heat resistance index" is an index showing the heat resistance of the dispersion aid, and specifically, is the surface tension (mN / m) measured by the following method.

≪耐熱性指数の測定方法≫
500mLナスフラスコにプロピオン酸18.4gを取り、外部より氷冷しつつ、23.6重量%の水酸化ナトリウム水溶液31.6gを滴下して75モル%部分中和プロピオン酸/Na塩の45%水溶液を作成した。更に、分散助剤0.01gおよびn−ヘプタン100gを加え、冷却管を付けて、90℃のオイルバスに浸漬し、撹拌還流操作を行う。5時間経過後、分液操作により水相を分離する。50mLビーカーに分離した水相0.2gを採取し、0.9重量%生理食塩水40gで希釈し、表面張力計(KRUSS社製のK11自動表面張力計)を用いて20℃での表面張力(mN/m)を測定する。
≪Measurement method of heat resistance index≫
18.4 g of propionic acid was placed in a 500 mL eggplant flask, and while ice-cooled from the outside, 31.6 g of a 23.6 wt% sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise to 45% of 75 mol% partially neutralized propionic acid / Na salt. An aqueous solution was prepared. Further, 0.01 g of a dispersion aid and 100 g of n-heptane are added, a cooling tube is attached, the mixture is immersed in an oil bath at 90 ° C., and a stirring / reflux operation is performed. After 5 hours, the aqueous phase is separated by a liquid separation operation. 0.2 g of the aqueous phase separated into a 50 mL beaker was collected, diluted with 40 g of 0.9 wt% physiological saline, and surface tension at 20 ° C. using a surface tension meter (K11 automatic surface tension meter manufactured by KRUSS). (MN / m) is measured.

耐熱性指数が60mN/m以上である分散助剤としては、ポリオレフィン系分散助剤などが挙げられる。ポリオレフィン系分散助剤の例としては、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体(EPDM)、無水マレイン酸変性ポリブタジエンなどの酸変性ポリオレフィン、無水マレイン酸・エチレン共重合体、無水マレイン酸・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・ブタジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、酸化型ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、酸化型エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体等が挙げられる。中でも、単量体組成物の分散安定性の観点から、酸変性ポリオレフィンがより好ましい。これらのうち、2種以上を併用してもよい。 Examples of the dispersion aid having a heat resistance index of 60 mN / m or more include polyolefin-based dispersion aids. Examples of polyolefin-based dispersion aids include maleic anhydride-modified polyethylene, maleic anhydride-modified polypropylene, maleic anhydride-modified ethylene / propylene copolymer, and maleic anhydride-modified ethylene / propylene / diene ternary copolymer (EPDM). , Acid-modified polyolefin such as maleic anhydride-modified polybutadiene, maleic anhydride / ethylene copolymer, maleic anhydride / propylene copolymer, maleic anhydride / ethylene / propylene copolymer, maleic anhydride / butadiene copolymer, Examples thereof include polyethylene, polypropylene, ethylene / propylene copolymer, oxidized polyethylene, oxidized polypropylene, oxidized ethylene / propylene copolymer, ethylene / acrylic acid copolymer and the like. Of these, acid-modified polyolefins are more preferable from the viewpoint of dispersion stability of the monomer composition. Of these, two or more may be used in combination.

分散助剤として、上記の耐熱性指数が60mN/m以上である分散助剤に加えて、公知の分散助剤がさらに使用されてもよい。公知の分散助剤を併用する場合、混合物の耐熱性指数が60mN/m以上であることが好ましい。なお、混合物の耐熱性指数の算出方法は、各分散助剤の含有比率に基づいて算出される。例えば、耐熱性指数Aの分散助剤(mN/m)が分散助剤全体に対してa重量%、耐熱性指数Bの分散助剤が分散助剤全体に対してb重量%含まれる場合、混合物の耐熱性指数は、(A×a+B×b)/100(mN/m)となる。 As the dispersion aid, in addition to the above-mentioned dispersion aid having a heat resistance index of 60 mN / m or more, a known dispersion aid may be further used. When a known dispersion aid is used in combination, the heat resistance index of the mixture is preferably 60 mN / m or more. The method for calculating the heat resistance index of the mixture is calculated based on the content ratio of each dispersion aid. For example, when the dispersion aid (mN / m) having a heat resistance index A is contained in a% by weight with respect to the entire dispersion aid, and the dispersion aid having a heat resistance index B is contained in b% by weight based on the entire dispersion aid. The heat resistance index of the mixture is (A × a + B × b) / 100 (mN / m).

更に、得られる吸水性樹脂の表面張力の低下および臭気を抑制する観点から、エステル系分散助剤の使用量はなるべく少ないことが好ましい。具体的には、分散装置に供給される有機溶媒中のエステル系分散助剤の濃度が0.005重量%未満であることが好ましい。 Further, from the viewpoint of reducing the surface tension of the obtained water-absorbent resin and suppressing the odor, it is preferable that the amount of the ester-based dispersion aid used is as small as possible. Specifically, the concentration of the ester-based dispersion aid in the organic solvent supplied to the disperser is preferably less than 0.005% by weight.

エステル系分散助剤の例としては、ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、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、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル等が挙げられる。 Examples of ester-based dispersion aids include sucrose fatty acid ester, polyglycerin fatty acid ester, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene glycerin fatty acid ester, sorbitol fatty acid ester, and polyoxyethylene sorbitol fatty acid ester. Can be mentioned.

本発明の好ましい実施形態によれば、分散助剤として、耐熱性指数が60mN/m以上である分散助剤のみが使用される。 According to a preferred embodiment of the present invention, only the dispersion aid having a heat resistance index of 60 mN / m or more is used as the dispersion aid.

分散助剤の酸価は、10〜100mgKOH/gであることが好ましく、15〜90mgKOH/gであることがより好ましく、20〜80mgKOH/gであることがより好ましい。なお、分散助剤の酸価は、JIS K 0070:1992に準拠して測定される値を採用するものとする。 The acid value of the dispersion aid is preferably 10 to 100 mgKOH / g, more preferably 15 to 90 mgKOH / g, and even more preferably 20 to 80 mgKOH / g. The acid value of the dispersion aid shall be a value measured in accordance with JIS K 0070: 1992.

分散助剤の重量平均分子量は、特に制限されないが、例えば1,000〜100,000である。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定されたポリスチレン換算の値を採用するものとする。 The weight average molecular weight of the dispersion aid is not particularly limited, but is, for example, 1,000 to 100,000. As the weight average molecular weight, a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC) shall be adopted.

上記の耐熱性指数が60mN/m以上である分散助剤としては、合成品、市販品のいずれを使用してもよい。市販品としては、三井化学株式会社製ハイワックス(登録商標)1105A、2203A、210MP、220MP、310MP、320MP、405MP、405MPF、4051E、4052E、4202E、4252E、1120H、1160Hなど、クラリアント社製Licocene(登録商標)PP MA 1332、PP MA 6252、PE MA 4221、PE MA 4351などが挙げられる。 As the dispersion aid having the above heat resistance index of 60 mN / m or more, either a synthetic product or a commercially available product may be used. Commercially available products include Mitsui Chemicals Co., Ltd. High Wax (registered trademark) 1105A, 2203A, 210MP, 220MP, 310MP, 320MP, 405MP, 405MPF, 4051E, 4052E, 4202E, 4252E, 1120H, 1160H, etc. Registered trademarks) PP MA 1332, PP MA 6252, PE MA 4221, PE MA 4351 and the like.

上記分散助剤の使用量は、重合形態、単量体組成物及び有機溶媒の種類等に応じて適宜設定される。具体的には、連続相としての有機溶媒中の分散助剤の濃度(有機溶媒全量に対する分散助剤の含有量の割合)として、好ましくは0.0001〜2重量%であり、より好ましくは0.0005〜1重量%である。 The amount of the dispersion aid used is appropriately set according to the polymerization form, the monomer composition, the type of organic solvent, and the like. Specifically, the concentration of the dispersion aid in the organic solvent as a continuous phase (ratio of the content of the dispersion aid to the total amount of the organic solvent) is preferably 0.0001 to 2% by weight, more preferably 0. It is 0005 to 1% by weight.

本発明の製造方法によれば、分散助剤の使用量が少なくても、単量体組成物を含む微細液滴を安定的に生成することができる。すなわち、本発明の一実施形態において、分散助剤の添加量は、単量体組成物に対して0.5重量%以下である。単量体組成物に対する分散助剤の添加量は、分散助剤溶液の濃度や、分散装置に流入する分散助剤流量[ml/分]および分散装置に流入する単量体組成物流量[ml/分]の比を調節することにより、所望の範囲内に制御することができる。 According to the production method of the present invention, even if the amount of the dispersion aid used is small, fine droplets containing the monomer composition can be stably produced. That is, in one embodiment of the present invention, the amount of the dispersion aid added is 0.5% by weight or less with respect to the monomer composition. The amount of the dispersion aid added to the monomer composition includes the concentration of the dispersion aid solution, the flow rate of the dispersion aid flowing into the disperser [ml / min], and the flow rate of the monomer composition flowing into the disperser [ml]. By adjusting the ratio of [/ min], it can be controlled within a desired range.

[2−3.重合工程]
本工程は、有機溶媒中に分散された微細液滴を重合装置に供給し、単量体を重合して含水ゲル状重合体を得る工程である。
[2-3. Polymerization process]
This step is a step of supplying fine droplets dispersed in an organic solvent to a polymerization apparatus and polymerizing the monomers to obtain a hydrogel polymer.

(重合装置)
重合反応が行われる重合装置の形状は特に限定されないが、好ましくは、この重合装置内に形成された連続相である有機溶媒中を、上記単量体(組成物)が液滴状の分散相として移動しながら重合反応しうる形状である。このような重合装置として、例えば、管状の反応管を、縦型、横型又は螺旋型に配置した重合装置が挙げられる。反応管が縦型の場合、該反応管の内径D(mm)と長さL(mm)との比(L/D)は、好ましくは2〜100,000、より好ましくは3〜50,000、さらに好ましくは4〜20,000である。
(Polymerization device)
The shape of the polymerization apparatus in which the polymerization reaction is carried out is not particularly limited, but preferably, the monomer (composition) is a droplet-like dispersed phase in an organic solvent which is a continuous phase formed in the polymerization apparatus. It is a shape that can carry out a polymerization reaction while moving. Examples of such a polymerization apparatus include a polymerization apparatus in which tubular reaction tubes are arranged in a vertical type, a horizontal type, or a spiral type. When the reaction tube is of the vertical type, the ratio (L / D) of the inner diameter D (mm) of the reaction tube to the length L (mm) is preferably 2 to 100,000, more preferably 3 to 50,000. , More preferably 4 to 20,000.

上記比(L/D)を上記範囲内とすることで、上記単量体組成物を含む微細液滴が重合装置の内部を良好に移動するため、該液滴の滞留時間のバラつきが減少する。また、最終的に得られるゲル状重合体の粒子径についてもバラつきが少ないものとなるため、得られる吸水性樹脂の諸物性も向上する。 By setting the ratio (L / D) within the above range, the fine droplets containing the monomer composition move satisfactorily inside the polymerization apparatus, so that the variation in the residence time of the droplets is reduced. .. Further, since the particle size of the finally obtained gel-like polymer is less varied, the physical characteristics of the obtained water-absorbent resin are also improved.

また、上記重合装置には、必要に応じて、外部から重合装置内部の連続相を加熱又は冷却できるように、温度調整手段が備えられていてもよい。該温度調整手段によって、重合装置内の連続相の温度が所定の範囲内に維持される。該温度調整手段としては、特に限定されないが、例えば、重合装置へのジャケットの設置、ヒーターの設置、保温材や断熱材の設置、熱風や冷風の供給等が挙げられる。なお、該重合装置に有機溶媒が再供給される場合、この有機溶媒は、熱交換器によって加熱される。 Further, the polymerization apparatus may be provided with a temperature adjusting means so that the continuous phase inside the polymerization apparatus can be heated or cooled from the outside, if necessary. The temperature adjusting means keeps the temperature of the continuous phase in the polymerization apparatus within a predetermined range. The temperature adjusting means is not particularly limited, and examples thereof include installation of a jacket in a polymerization apparatus, installation of a heater, installation of a heat insulating material and a heat insulating material, supply of hot air and cold air, and the like. When the organic solvent is resupplied to the polymerization apparatus, the organic solvent is heated by the heat exchanger.

また、上記重合装置の材質として、銅、チタン合金、SUS304、SUS316、SUS316L等のステンレス鋼、PTEE、PFA、FEP等のフッ素樹脂等を使用することができる。中でも、得られるゲル状重合体の付着性の観点から、好ましくはフッ素樹脂、より好ましくは重合装置の内壁面に、フッ素樹脂加工等の表面加工が施されたものが使用される。 Further, as the material of the polymerization apparatus, copper, titanium alloy, stainless steel such as SUS304, SUS316, SUS316L, fluororesin such as PTEE, PFA, FEP and the like can be used. Among them, from the viewpoint of the adhesiveness of the obtained gel-like polymer, a fluororesin is preferably used, and more preferably, a fluororesin or the like is used on the inner wall surface of the polymerization apparatus.

「重合温度」
本発明に係る製造方法では、重合装置内の連続相をなす有機溶媒の温度(以下、「Td」と称する)を重合温度とする。
"Polymerization temperature"
In the production method according to the present invention, the temperature of the organic solvent forming a continuous phase in the polymerization apparatus (hereinafter, referred to as “Td”) is defined as the polymerization temperature.

上記単量体組成物が液滴状で連続相に分散しているため、単量体組成物の温度は、連続相からの熱移動によって速やかに上昇する。該液滴に含まれる重合開始剤が熱分解型重合開始剤の場合には、上記昇温に伴って熱分解型重合開始剤が分解してラジカルが発生する。発生したラジカルによって重合反応が開始し、重合反応の進行に伴ってゲル状重合体が形成される。 Since the monomer composition is dispersed in a continuous phase in the form of droplets, the temperature of the monomer composition rises rapidly due to heat transfer from the continuous phase. When the polymerization initiator contained in the droplets is a thermal decomposition type polymerization initiator, the thermal decomposition type polymerization initiator is decomposed and radicals are generated as the temperature rises. The generated radical initiates the polymerization reaction, and a gel-like polymer is formed as the polymerization reaction progresses.

重合装置内の連続相が循環している場合、形成されたゲル状重合体は、循環する連続相によって重合装置の内部を移動し、連続相をなす有機溶媒と共に重合装置から排出される。 When the continuous phase in the polymerization apparatus is circulating, the formed gel-like polymer moves inside the polymerization apparatus by the circulating continuous phase and is discharged from the polymerization apparatus together with the organic solvent forming the continuous phase.

上記単量体組成物が熱分解型重合開始剤を含む場合、上記Tdは、重合率の観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは75℃以上、さらに好ましくは80℃以上である。Tdの上限は特に限定されないが、安全性の観点から、連続相をなす有機溶媒の沸点を超えない範囲内で、適宜選択される。 When the monomer composition contains a thermal decomposition type polymerization initiator, the Td is preferably 70 ° C. or higher, more preferably 75 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher from the viewpoint of the polymerization rate. The upper limit of Td is not particularly limited, but from the viewpoint of safety, it is appropriately selected within a range not exceeding the boiling point of the organic solvent forming a continuous phase.

「重合時間」
本発明に係る吸水性樹脂の製造方法において、「重合時間」とは、単量体組成物の重合装置への投入時を起点とし、重合反応で得られたゲル状重合体を重合装置から排出する時を終点として規定される時間である。例えば、単量体組成物が重合装置に液滴状で連続的に供給され、形成されたゲル状重合体が重合装置から連続的に排出される場合、一の単量体組成物の液滴が起点から終点に到達するまでに要する時間を意味する。換言すれば、単量体組成物の重合装置への供給開始から、最初のゲル状重合体の重合装置からの排出までの時間が、重合時間である。該重合時間が液滴の重合装置内の滞留時間に相当する。
"Polymerization time"
In the method for producing a water-absorbent resin according to the present invention, the "polymerization time" starts from the time when the monomer composition is put into the polymerization apparatus, and the gel-like polymer obtained by the polymerization reaction is discharged from the polymerization apparatus. It is the time specified with the time to polymerize as the end point. For example, when the monomer composition is continuously supplied to the polymerization apparatus in the form of droplets and the formed gel-like polymer is continuously discharged from the polymerization apparatus, the droplets of one monomer composition are used. Means the time required to reach the end point from the start point. In other words, the time from the start of supply of the monomer composition to the polymerization apparatus to the discharge of the first gel-like polymer from the polymerization apparatus is the polymerization time. The polymerization time corresponds to the residence time of the droplet in the polymerization apparatus.

上記重合時間は、単量体及び重合開始剤の種類等に応じて制御されるが、生産効率の観点から、好ましくは60分以下、より好ましくは30分以下、さらに好ましくは20分以下、特に好ましくは10分以下、最も好ましくは5分以下に制御される。また、該重合時間の下限値は特に限定されないが、上記重合装置内に供給された単量体組成物の液滴が重合温度まで昇温される際の、連続相からの熱移動効率の観点から、好ましくは30秒以上に制御される。上記重合時間を上記範囲内に制御することで、重合装置のサイズを小さくすることができるため、好ましい。 The polymerization time is controlled according to the type of the monomer and the polymerization initiator, but is preferably 60 minutes or less, more preferably 30 minutes or less, still more preferably 20 minutes or less, particularly from the viewpoint of production efficiency. It is preferably controlled to 10 minutes or less, most preferably 5 minutes or less. The lower limit of the polymerization time is not particularly limited, but from the viewpoint of heat transfer efficiency from the continuous phase when the droplets of the monomer composition supplied into the polymerization apparatus are heated to the polymerization temperature. Therefore, it is preferably controlled for 30 seconds or more. By controlling the polymerization time within the above range, the size of the polymerization apparatus can be reduced, which is preferable.

「重合装置における空間速度(LHSV)」
本発明に係る吸水性樹脂の製造方法において、重合装置における空間速度(LHSV)(単位:hr−1)とは、重合装置における単量体組成物(含水ゲル)および有機溶媒の通過速度を表す指標であり、重合時間を制御する際の目安となる指標である。
"Space velocity in polymerization equipment (LHSV)"
In the method for producing a water-absorbent resin according to the present invention, the space velocity (LHSV) (unit: hr -1 ) in the polymerization apparatus represents the passage velocity of the monomer composition (hydrous gel) and the organic solvent in the polymerization apparatus. It is an index and is an index that serves as a guide when controlling the polymerization time.

重合率が異なる含水ゲルの接触を防止する観点から、重合装置における空間速度(LHSV)の下限は、2hr−1以上が好ましく、3hr−1以上がより好ましく、4hr−1以上がさらに好ましい。また、得られる含水ゲルの重合率(吸水性樹脂粒子の残存モノマー量)および吸水性樹脂のDRC5minの観点から、重合装置における空間速度の上限は、30hr−1以下が好ましく、15hr−1以下がより好ましく、12hr−1以下がさらにより好ましく、10hr−1以下が特に好ましい。すなわち、本発明の一実施形態において、重合装置における空間速度(LHSV)は、好ましくは2〜30hr−1であり、より好ましくは3〜15hr−1であり、さらにより好ましくは3〜12hr−1である。なお、重合装置における空間速度(LHSV)(単位:hr−1)は、重合装置に供給した単量体組成物(含水ゲル)の容積流量Qm(単位:m/hr)、有機溶媒および分散助剤の合計容積流量Qs(単位:m/hr)を重合装置の容積V(単位:m)で除した値であり、下記の式で算出できる。From the viewpoint of polymerization rate to prevent contact of different hydrogel, the lower limit of space velocity in the polymerization system (LHSV) is preferably from 2 hr -1 or more, more preferably 3 hr -1 or more, 4hr -1 or more is more preferable. From the viewpoint of DRC5min of and the water-absorbent resin (residual monomer amount of the water-absorbing resin particles) polymerization of the resulting water-containing gel, the upper limit of space velocity in the polymerization system is preferably 30 hr -1 or less, 15hr -1 or less more preferably, even more preferably 12hr -1 or less, 10 hr -1 or less is particularly preferred. That is, in one embodiment of the present invention, the space velocity (LHSV) in the polymerization apparatus is preferably 2 to 30 hr -1 , more preferably 3 to 15 hr -1 , and even more preferably 3 to 12 hr -1. Is. The space velocity (LHSV) (unit: hr -1 ) in the polymerization apparatus is the volumetric flow rate Qm (unit: m 3 / hr) of the monomer composition (hydrous gel) supplied to the polymerization apparatus, the organic solvent, and the dispersion. It is a value obtained by dividing the total volumetric flow rate Qs (unit: m 3 / hr) of the auxiliary agent by the volume V (unit: m 3 ) of the polymerization apparatus, and can be calculated by the following formula.

Figure 2020067311
Figure 2020067311

[2−4.分離およびリサイクル工程]
本工程は、上記重合工程において重合装置から排出された含水ゲル状重合体と有機溶媒とを分離し、ゲル状重合体(含水ゲル)を得、分離した有機溶媒を分散装置に再度供給する工程である。
[2-4. Separation and recycling process]
This step is a step of separating the hydrogel polymer discharged from the polymerization apparatus and the organic solvent in the above polymerization step to obtain a gel polymer (hydrogen gel), and supplying the separated organic solvent to the disperser again. Is.

本工程において、含水ゲル状重合体と有機溶媒とを分離する分離装置の種類及び構造については特に限定されないが、例えば、ろ過、沈降、遠心分離、圧搾等の公知の方法を利用することができる。 In this step, the type and structure of the separation device for separating the hydrogel polymer and the organic solvent are not particularly limited, but for example, known methods such as filtration, sedimentation, centrifugation, and squeezing can be used. ..

本工程では、含水ゲル状重合体から分離した有機溶媒を、70℃以上に維持しながら分散装置に再度供給することが好ましい。これにより、連続相である有機溶媒の温度を70℃以上に維持できるため、分散工程から重合工程へと速やかに移行できる。ゆえに、分散工程で生成した単量体組成物を含む微細液滴の合一を抑制しながら重合反応を行うことができ、微細な含水ゲルを得ることができる。すなわち、本発明の一実施形態において、分散装置に再度供給される有機溶媒の温度が70℃以上である。有機溶媒を分散装置に再度供給する際に熱交換器(例えば、図1の熱交換器20)を経由させ、該熱交換器の温度を適宜調節することで、含水ゲル状重合体から分離した有機溶媒を70℃以上に維持しながら、分散装置に再度供給することができる。 In this step, it is preferable to supply the organic solvent separated from the hydrogel polymer to the disperser again while maintaining the temperature at 70 ° C. or higher. As a result, the temperature of the organic solvent which is a continuous phase can be maintained at 70 ° C. or higher, so that the process can be rapidly shifted from the dispersion step to the polymerization step. Therefore, the polymerization reaction can be carried out while suppressing the coalescence of the fine droplets containing the monomer composition produced in the dispersion step, and a fine water-containing gel can be obtained. That is, in one embodiment of the present invention, the temperature of the organic solvent resupplied to the disperser is 70 ° C. or higher. When the organic solvent was re-supplied to the disperser, it was separated from the hydrogel polymer by passing through a heat exchanger (for example, the heat exchanger 20 in FIG. 1) and appropriately adjusting the temperature of the heat exchanger. The organic solvent can be resupplied to the disperser while maintaining the temperature above 70 ° C.

「含水ゲル状重合体の形状」
本発明において、得られる含水ゲル状重合体の形状は球形である。上記含水ゲル状重合体の粒子径(以下「ゲル粒子径」と称する)は、得られる吸水性樹脂の用途等に応じて適宜調整される。
"Shape of hydrogel polymer"
In the present invention, the shape of the obtained hydrogel polymer is spherical. The particle size of the hydrogel polymer (hereinafter referred to as "gel particle size") is appropriately adjusted according to the use of the obtained water-absorbent resin and the like.

上記「球形」とは、真球状以外の形状(例えば、略球状)を含む概念であって粒子の平均長径と平均短径との比(「真球度」とも称する)が好ましくは1.0〜3.0である粒子を意味する。該粒子の平均長径と平均短径は、顕微鏡で撮影された画像に基づいて測定される。本発明において、上記含水ゲル状重合体は、微小な球形ゲルの凝集体として形成されてもよく、微小な球形ゲルと該球形ゲルの凝集体との混合物として得られてもよい。 The above-mentioned "spherical shape" is a concept including a shape other than a true sphere (for example, a substantially spherical shape), and the ratio of the average major axis to the average minor axis of the particles (also referred to as "sphericity") is preferably 1.0. Means particles that are ~ 3.0. The average major axis and the average minor axis of the particles are measured based on images taken with a microscope. In the present invention, the hydrogel-like polymer may be formed as an aggregate of fine spherical gels, or may be obtained as a mixture of the fine spherical gel and the aggregates of the spherical gels.

また、上記含水ゲル状重合体が球形ゲルの凝集体である場合、この凝集体を構成する各球形ゲルの粒子径を、一次粒子径と称する。本発明において、平均一次粒子径は特に制限されないが、乾燥工程において微粉発生を抑制できるという観点から、好ましくは1〜200μm、より好ましくは5〜100μm、さらに好ましくは10〜80μmであり、特に好ましくは20〜60μmである。なお、含水ゲル状重合体(含水ゲル)の平均一次粒子径は、下記実施例に記載の方法により測定された値を採用する。 When the hydrogel polymer is an aggregate of spherical gels, the particle size of each spherical gel constituting the aggregate is referred to as a primary particle size. In the present invention, the average primary particle size is not particularly limited, but is preferably 1 to 200 μm, more preferably 5 to 100 μm, still more preferably 10 to 80 μm, particularly preferably from the viewpoint of suppressing the generation of fine particles in the drying step. Is 20 to 60 μm. As the average primary particle size of the hydrogel polymer (hydrogen gel), the value measured by the method described in the following Examples is adopted.

「含水ゲル状重合体の固形分濃度」
後述する乾燥工程に供される含水ゲル状重合体の固形分率は、特に限定されないが、乾燥コストの観点から、好ましくは20重量%以上、より好ましくは30重量%以上、さらに好ましくは40重量%以上、特に好ましくは45重量%以上である。該含水ゲル状重合体の固形分率の上限は、特に限定されないが、好ましくは90重量%以下、より好ましくは80重量%以下、さらに好ましくは70重量%以下、特に好ましくは60重量%以下である。上記範囲の固形分率である含水ゲル状重合体を後述の乾燥工程に供することにより、本発明の効果が顕著となる。
"Concentration of solid content of hydrogel polymer"
The solid content of the hydrogel polymer used in the drying step described later is not particularly limited, but from the viewpoint of drying cost, it is preferably 20% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, still more preferably 40% by weight. % Or more, particularly preferably 45% by weight or more. The upper limit of the solid content of the hydrogel polymer is not particularly limited, but is preferably 90% by weight or less, more preferably 80% by weight or less, still more preferably 70% by weight or less, and particularly preferably 60% by weight or less. be. By subjecting the hydrogel polymer having a solid content in the above range to the drying step described later, the effect of the present invention becomes remarkable.

[2−5.その他の工程〕
本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、上述した各工程以外に、必要に応じて、乾燥工程、粉砕工程、分級工程、表面架橋工程、整粒工程、微粉除去工程、造粒工程及び微粉再利用工程を含むことができる。また、輸送工程、貯蔵工程、梱包工程、保管工程等をさらに含んでもよい。加圧下吸収倍率(AAP)に優れた吸水性樹脂を得る観点から、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、上記の分散工程、重合工程ならびに分散およびリサイクル工程以外に、乾燥工程および表面架橋工程をさらに有することが好ましい。
[2-5. Other processes]
In addition to the above-mentioned steps, the method for producing the water-absorbent resin according to the present invention includes a drying step, a crushing step, a classification step, a surface cross-linking step, a granulation step, a fine powder removing step, a granulation step and a fine powder, if necessary. A reuse step can be included. Further, a transportation process, a storage process, a packing process, a storage process, and the like may be further included. From the viewpoint of obtaining a water-absorbent resin having an excellent absorption ratio under pressure (AAP), the method for producing a water-absorbent resin according to the present invention includes a drying step and a surface cross-linking in addition to the above-mentioned dispersion step, polymerization step and dispersion and recycling step. It is preferable to have a further step.

(乾燥工程)
本工程は、含水ゲル状重合体を乾燥して吸水性樹脂粉末を得る工程である。該含水ゲル状重合体を解砕又は造粒することで所望する粒子径又は粒度分布に調整した後に乾燥工程に供してもよい。
(Drying process)
This step is a step of drying the hydrogel polymer to obtain a water-absorbent resin powder. The hydrogel polymer may be subjected to a drying step after being adjusted to a desired particle size or particle size distribution by crushing or granulating.

なお、上記含水ゲル状重合体を乾燥する公知の方法としては、例えば、伝導伝熱による乾燥、対流伝熱(例えば、熱風)による乾燥、減圧による乾燥、赤外線を用いた乾燥、マイクロ波を用いた乾燥、疎水性有機溶媒との共沸脱水による乾燥、高温の水蒸気(例えば、過熱水蒸気)を用いた過熱水蒸気乾燥等が挙げられる。 As known methods for drying the hydrogel polymer, for example, drying by conduction heat transfer, drying by convection heat transfer (for example, hot air), drying by reduced pressure, drying using infrared rays, and microwaves are used. Examples thereof include drying with hot water, drying by co-boiling dehydration with a hydrophobic organic solvent, and drying with superheated steam using high-temperature steam (for example, superheated steam).

しかしながら、本発明においては、乾燥効率が高く、有機溶媒等の液体成分の回収が容易である攪拌型の伝導伝熱乾燥が好ましく、間接加熱方式を用いた連続式の攪拌型乾燥装置がより好ましく使用される。 However, in the present invention, a stirring type conduction heat transfer drying having high drying efficiency and easy recovery of liquid components such as an organic solvent is preferable, and a continuous stirring type drying device using an indirect heating method is more preferable. used.

本発明において、乾燥する際に好ましくは含水ゲル状重合体にゲル流動化剤を添加する。ゲル流動化剤の添加は乾燥工程の加熱処理工程において粒子状含水ゲルを処理する場合に特に有効である。 In the present invention, a gel fluidizing agent is preferably added to the hydrogel polymer when it is dried. The addition of the gel fluidizing agent is particularly effective when treating the particulate hydrogel in the heat treatment step of the drying step.

ゲル流動化剤の添加量は、含水ゲル又は粒子状含水ゲルの含水率やゲル流動化剤の種類に応じて適宜設定される。その添加量は、含水ゲルの固形分に対して、好ましくは0.001重量%〜0.5重量%、より好ましくは0.01重量%〜0.3重量%、更に好ましくは0.02重量%〜0.2重量%である。 The amount of the gel fluidizing agent added is appropriately set according to the water content of the hydrogel or the particulate hydrogel and the type of the gel fluidizing agent. The amount added is preferably 0.001% by weight to 0.5% by weight, more preferably 0.01% by weight to 0.3% by weight, still more preferably 0.02% by weight, based on the solid content of the hydrogel. % To 0.2% by weight.

このゲル流動化剤として、例えば特開平8−134134号に開示されている界面活性剤が使用できる。 As this gel fluidizing agent, for example, a surfactant disclosed in JP-A-8-134134 can be used.

具体的には、ゲル流動化剤に用いられる界面活性剤として、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウム、ラウリルリン酸ナトリウム、N−椰子油脂肪酸アシル−L−グルタミン酸モノナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム等のアニオン性界面活性剤;1:1型椰子油脂肪酸ジエタノールアミド、モノステアリン酸ポリエチレングリコール、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、オクチルフェノールポリオキシエチレン、ソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート等の非イオン性界面活性剤;塩化ステアリルトリメチルアンモニウム、エチル硫酸ラノリン脂肪酸アミノプロピルエチルジメチルアンモニウム、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤;椰子油脂肪酸アミドプロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、2−アルキル−N−カルボキシメチル−N−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、ラウリルベタイン等の両性界面活性剤;カチオン化セルロース、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の高分子界面活性剤の他、公知のシリコン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤等があげられる。 Specifically, as surfactants used in gel fluidizers, triethanolamine lauryl sulfate, sodium polyoxyethylene lauryl sulfate, sodium lauryl phosphate, N-palm oil fatty acid acyl-L-monosodium glutamate, dodecylbenzene. Anionic surfactants such as sodium sulphonate, sodium alkylnaphthalene sulphonate; 1: 1 type palm oil fatty acid diethanolamide, polyethylene glycol monostearate, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, octylphenol polyoxyethylene, sorbitan monooleate, Nonionic surfactants such as polyoxyethylene sorbitan monostearate; Cationic surfactants such as stearyltrimethylammonium chloride, lanolin fatty acid ethyl sulfate aminopropylethyldimethylammonium, lauryltrimethylammonium chloride, distearyldimethylammonium chloride; palm Oil fatty acids Amidopropyl dimethylaminoacetic acid betaine, lauryldimethylaminoacetic acid betaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethyl imidazolinium betaine, lauryl betaine and other amphoteric surfactants; cationized cellulose, polyethylene glycol, polypropylene In addition to polymer surfactants such as glycol, known silicone-based surfactants and fluorine-based surfactants can be mentioned.

また、上述した通り、本発明に係る製造方法で形成される含水ゲル状重合体の形状は、球形である。球形の含水ゲル状重合体を上記攪拌型乾燥装置で乾燥することで、球状の粒子からなる乾燥重合体が得られる。なお、本乾燥工程で得られる球状の粒子からなる乾燥重合体を、そのまま吸水性樹脂として各用途に供することもできる。また、この製造方法において吸水性樹脂を製造する場合には、乾燥工程で得られる球状の乾燥重合体を後述する表面架橋工程に供することも可能である。この場合、後述する表面架橋工程に供される乾燥重合体を、便宜上「吸水性樹脂粉末」と称する。 Further, as described above, the shape of the hydrogel polymer formed by the production method according to the present invention is spherical. By drying the spherical hydrogel polymer with the above-mentioned stirring type drying device, a dry polymer composed of spherical particles can be obtained. The dried polymer composed of spherical particles obtained in this drying step can be used as it is as a water-absorbent resin for various purposes. Further, when the water-absorbent resin is produced by this production method, the spherical dry polymer obtained in the drying step can be subjected to the surface cross-linking step described later. In this case, the dry polymer used in the surface cross-linking step described later is referred to as "water-absorbent resin powder" for convenience.

本発明において、乾燥温度及び乾燥時間は、得られる吸水性樹脂の用途に応じて、その固形分率を指標として適宜調整される。例えば、吸水性樹脂の場合、その固形分率は、吸水性能の観点から、好ましくは85重量%以上、より好ましくは90重量%〜98重量%である。なお、吸水性樹脂の固形分率は、試料(吸水性樹脂)を180℃で3時間乾燥させた際の、乾燥減量に基づいて算出される値である。 In the present invention, the drying temperature and the drying time are appropriately adjusted by using the solid content ratio as an index according to the use of the obtained water-absorbent resin. For example, in the case of a water-absorbent resin, the solid content is preferably 85% by weight or more, more preferably 90% by weight to 98% by weight, from the viewpoint of water absorption performance. The solid content of the water-absorbent resin is a value calculated based on the weight loss when the sample (water-absorbent resin) is dried at 180 ° C. for 3 hours.

(粉砕工程、分級工程)
上記乾燥工程で得られた粒子状の乾燥重合体は、必要に応じて、粉砕工程及び分級工程を経ることによって、粒子径又は粒度分布が制御された吸水性樹脂とされる。
(Crushing process, classification process)
The particulate dry polymer obtained in the above drying step is a water-absorbent resin whose particle size or particle size distribution is controlled by undergoing a pulverization step and a classification step, if necessary.

上記粉砕工程では、例えば、ロールミル、ハンマーミル、スクリューミル、ピンミル等の高速回転式粉砕機、振動ミル、ナックルタイプ粉砕機、円筒型ミキサー等が適宜選択されて用いられる。 In the above crushing step, for example, a high-speed rotary crusher such as a roll mill, a hammer mill, a screw mill, a pin mill, a vibration mill, a knuckle type crusher, a cylindrical mixer and the like are appropriately selected and used.

上記分級工程では、例えば、JIS標準篩(JIS Z8801−1(2000))を用いた篩分級や気流分級等が適宜選択されて用いられる。 In the above classification step, for example, sieve classification using a JIS standard sieve (JIS Z8801-1 (2000)), air flow classification, and the like are appropriately selected and used.

(表面架橋工程)
本工程は、上記乾燥工程で得られた吸水性樹脂粉末を、表面架橋剤により表面架橋を施す工程である。具体的に、本工程は、吸水性樹脂粉末に表面架橋剤を添加した後、加熱処理することにより、吸水性樹脂粉末の表面層に架橋密度の高い部分を設ける工程である。
(Surface cross-linking process)
This step is a step of subjecting the water-absorbent resin powder obtained in the above drying step to surface cross-linking with a surface cross-linking agent. Specifically, this step is a step of providing a portion having a high cross-linking density on the surface layer of the water-absorbent resin powder by adding a surface cross-linking agent to the water-absorbent resin powder and then heat-treating it.

表面架橋剤としては、特に制限されないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ジプロピレングリコール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、ポリプロピレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、2−ブテン−1,4−ジオール、1,3−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、オキシエチレン−オキシプロピレンブロック共重合体、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多価アルコール化合物;エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールポリグリシジルエーテル、グリシドール、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物;エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン等の多価アミン化合物及びこれらの無機塩又は有機塩;2,4−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の多価イソシアネート化合物;ポリアジリジン等のアジリジン化合物;1,2−エチレンビスオキサゾリン、ビスオキサゾリン、ポリオキサゾリン等の多価オキサゾリン化合物;尿素、チオ尿素、グアニジン、ジシアンジアミド、2−オキサゾリジノン等の炭酸誘導体;1,3−ジオキソラン−2−オン(エチレンカーボネート)、4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−エチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,3−ジオキサン−2−オン、4−メチル−1,3−ジオキサン−2−オン、4,6−ジメチル−1,3−ジオキサン−2−オン、1,3−ジオキソパン−2−オン等のアルキレンカーボネート化合物;エピクロロヒドリン、エピブロムヒドリン、α−メチルエピクロロヒドリン等のハロエポキシ化合物及びこれらの多価アミン付加物;オキセタン化合物;γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のシランカップリング剤;亜鉛、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、ジルコニウム等の水酸化物、塩化物、硫酸塩、硝酸塩又は炭酸塩等の多価金属化合物;等が挙げられる。これらのうち、2種以上を併用してもよい。上記表面架橋剤の中でも、多価金属イオン、エポキシ系化合物、オキサゾリン系化合物、アルキレンカーボネート化合物から選択された1又は2以上が好ましい。 The surface cross-linking agent is not particularly limited, and for example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, polyethylene glycol, 1,3-propanediol, dipropylene glycol, 2,2,4-trimethyl. -1,3-Pentanediol, Polypropylene glycol, Glycerin, Polyglycerin, 2-Buten-1,4-diol, 1,3-Butanediol, 1,4-Butanediol, 1,5-Pentanediol, 1,6 -Hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,2-cyclohexanol, trimethylolpropane, diethanolamine, triethanolamine, polyoxypropylene, oxyethylene-oxypropylene block copolymer, pentaerythritol, sorbitol, etc. Hyvalent alcohol compounds; ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol polyglycidyl ether, glycidol, sorbitol polyglycidyl Epoxy compounds such as ethers, pentaerythritol polyglycidyl ethers, trimethylolpropane polyglycidyl ethers, neopentyl glycol diglycidyl ethers, 1,6-hexanediol diglycidyl ethers; ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, penta Polyvalent amine compounds such as ethylene hexamine and polyethylene imine and their inorganic or organic salts; polyvalent isocyanate compounds such as 2,4-tolylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate; aziridine compounds such as polyaziridine; 1,2-ethylene Polyvalent oxazoline compounds such as bisoxazoline, bisoxazoline, polyoxazoline; carbonate derivatives such as urea, thiourea, guanidine, dicyandiamide, 2-oxazolidinone; 1,3-dioxolan-2-one (ethylene carbonate), 4-methyl- 1,3-Dioxolan-2-one, 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,4-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4-ethyl-1,3- Dioxolan-2-o , 4-Hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-one, 1,3-dioxane-2-one, 4-methyl-1,3-dioxane-2-one, 4,6-dimethyl-1,3 -Alkylene carbonate compounds such as dioxane-2-one and 1,3-dioxopan-2-one; haloepoxy compounds such as epichlorohydrin, epibromhydrin and α-methylepichlorohydrin and their polyvalent amine additions. Oxetane compounds; silane coupling agents such as γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane and γ-aminopropyltriethoxysilane; hydroxides such as zinc, calcium, magnesium, aluminum, iron and zirconium, chlorides and sulfates. Polyvalent metal compounds such as salts, nitrates or carbonates; and the like. Of these, two or more may be used in combination. Among the above surface cross-linking agents, one or two or more selected from polyvalent metal ions, epoxy compounds, oxazoline compounds, and alkylene carbonate compounds are preferable.

表面架橋剤の添加量は、吸水性樹脂の固形分に対して、好ましくは0.01〜5重量%である。 The amount of the surface cross-linking agent added is preferably 0.01 to 5% by weight with respect to the solid content of the water-absorbent resin.

表面架橋剤の添加形態は、そのままでもよいが、添加の容易さからすると水や有機溶媒に溶かした溶液として添加するのが好ましい。溶液における表面架橋剤の濃度は、適宜調節されうるが、例えば1〜50重量%である。 The surface cross-linking agent may be added as it is, but it is preferably added as a solution dissolved in water or an organic solvent from the viewpoint of ease of addition. The concentration of the surface cross-linking agent in the solution can be adjusted as appropriate, and is, for example, 1 to 50% by weight.

加熱処理は、公知の加熱手段を用いて適宜行うことができる。加熱処理の温度は、特に制限されないが、例えば100〜250℃である。加熱処理の時間も、特に制限されないが、例えば10〜120分である。 The heat treatment can be appropriately performed using a known heating means. The temperature of the heat treatment is not particularly limited, but is, for example, 100 to 250 ° C. The heat treatment time is also not particularly limited, but is, for example, 10 to 120 minutes.

加熱処理を行った後、冷却処理を行ってもよい。冷却条件は適宜調節されうる。 After the heat treatment, the cooling treatment may be performed. Cooling conditions can be adjusted accordingly.

(整粒工程)
「整粒工程」とは、上記表面架橋工程を経て緩く凝集した吸水性樹脂粉末を解して粒子径を整える工程を意味する。なお、この整粒工程は、表面架橋工程以降の微粉除去工程、ゲルの解砕工程及び分級工程を含むものとする。
(Granulation process)
The "granulation step" means a step of loosening the loosely aggregated water-absorbent resin powder through the surface cross-linking step to adjust the particle size. The sizing step includes a fine powder removing step after the surface cross-linking step, a gel crushing step, and a classification step.

(微粉再利用工程)
「微粉再利用工程」とは、上記各工程で発生した微粉をそのまま、又は微粉を造粒した後に何れかの工程に供給する工程を意味する。
(Fine powder reuse process)
The “fine powder reuse step” means a step of supplying the fine powder generated in each of the above steps as it is or after granulating the fine powder to any of the steps.

〔3.吸水性樹脂の用途〕
本発明の吸水性樹脂の用途は、特に限定されないが、好ましくは止水防止材、塗料、接着剤、アンチブロッキング剤、光拡散剤、艶消し剤、化粧板用添加剤、人工大理石用添加剤、トナー用添加剤等の樹脂用添加剤が挙げられる。また、吸水性樹脂としての用途は、特に限定されないが、好ましくは紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パッド等の吸収性物品の吸収体用途が挙げられる。特に、原料由来の臭気、着色等が問題となっていた高濃度紙オムツの吸収体として使用することができる。さらに、この吸水性樹脂は、吸水時間に優れ、かつ粒度分布が制御されているので、上記吸収体の上層部に使用する場合に、顕著な効果が期待できる。
[3. Applications of water-absorbent resin]
The use of the water-absorbent resin of the present invention is not particularly limited, but is preferably a water-stopping material, a paint, an adhesive, an anti-blocking agent, a light diffusing agent, a matting agent, an additive for a decorative board, and an additive for artificial marble. , Additives for resins such as additives for toners. The use as a water-absorbent resin is not particularly limited, but preferably, it may be used as an absorber for absorbent articles such as paper diapers, sanitary napkins, and incontinence pads. In particular, it can be used as an absorber for high-concentration disposable diapers, which have had problems such as odor and coloring derived from raw materials. Further, since this water-absorbent resin has excellent water absorption time and the particle size distribution is controlled, a remarkable effect can be expected when it is used in the upper layer portion of the absorber.

また、上記吸収体の原料として、上記吸水性樹脂と共にパルプ繊維等の吸収性材料を使用することもできる。この場合、吸収体中の吸水性樹脂の含有量(コア濃度)としては、好ましくは30重量%〜100重量%、より好ましくは40重量%〜100重量%、さらに好ましくは50重量%〜100重量%、さらにより好ましくは60重量%〜100重量%、特に好ましくは70重量%〜100重量%、最も好ましくは75重量%〜95重量%である。 Further, as a raw material for the absorber, an absorbent material such as pulp fiber can be used together with the water-absorbent resin. In this case, the content (core concentration) of the water-absorbent resin in the absorber is preferably 30% by weight to 100% by weight, more preferably 40% by weight to 100% by weight, still more preferably 50% by weight to 100% by weight. %, More preferably 60% by weight to 100% by weight, particularly preferably 70% by weight to 100% by weight, and most preferably 75% by weight to 95% by weight.

上記コア濃度を上記範囲とすることで、該吸収体を吸収性物品の上層部に使用した場合に、この吸収性物品を清浄感のある白色状態に保つことができる。さらに、該吸収体は尿や血液等の体液等の拡散性に優れるため、効率的な液分配がなされることにより、吸収量の向上が見込める。 By setting the core concentration in the above range, when the absorber is used in the upper layer of the absorbent article, the absorbent article can be kept in a clean white state. Further, since the absorber is excellent in diffusivity of body fluids such as urine and blood, efficient liquid distribution is expected to improve the absorption amount.

〔4.吸水性樹脂の物性〕
「吸水性樹脂の粒子形状」
本発明は、上記〔2.吸水性樹脂の製造方法〕に記載の製造方法によって製造される吸水性樹脂についても提供する。また、本発明においては、いわゆる逆相懸濁重合により重合が行われる。これにより得られる吸水性樹脂は、通常球状重合体粒子となる。ここで、「球状」には、真球状以外の形状も含む。詳細には、「球状」とは、粒子の平均長径と平均短径との比(真球度とも称する)が、好ましくは1.0〜3.0の粒子を意味する。粒子の平均長径及び平均短径は、顕微鏡で観察された画像に基づいて、測定される。本発明において、「球状重合体粒子」は単独粒子で存在することに限定されず、球状重合体粒子の凝集体を形成していてもよい。
[4. Physical characteristics of water-absorbent resin]
"Particle shape of water-absorbent resin"
The present invention relates to the above [2. A water-absorbent resin produced by the production method described in [Method for producing a water-absorbent resin] is also provided. Further, in the present invention, polymerization is carried out by so-called reverse phase suspension polymerization. The water-absorbent resin thus obtained is usually spherical polymer particles. Here, the "spherical shape" includes a shape other than a true spherical shape. Specifically, "spherical" means particles having a ratio (also referred to as sphericity) of the average major axis to the average minor axis of the particles, preferably 1.0 to 3.0. The average major axis and the average minor axis of the particles are measured based on the images observed under the microscope. In the present invention, the "spherical polymer particles" are not limited to existing as single particles, and may form aggregates of spherical polymer particles.

本発明における球状重合体粒子は、その用途・目的に応じて、重合性モノマーを選択することにより設計される。例えば、球状重合体粒子として粉末状又は粒子状の吸水性樹脂を製造する場合、代表的に用いられる重合性モノマーは、(メタ)アクリル酸及び/又はその塩である。 The spherical polymer particles in the present invention are designed by selecting a polymerizable monomer according to its use and purpose. For example, when producing a powdery or particulate water-absorbent resin as spherical polymer particles, the polymerizable monomer typically used is (meth) acrylic acid and / or a salt thereof.

粒子形状が球状であること、特に球状の凝集体であることで、吸水性樹脂の吸水速度が不定形状よりも速くなる傾向にある。 Since the particle shape is spherical, particularly spherical agglomerates, the water absorption rate of the water-absorbent resin tends to be higher than that of the indefinite shape.

「平均一次粒子径」
吸水速度のさらなる向上の観点から、上記吸水性樹脂の平均一次粒子径の上限は、好ましくは100μm未満であり、より好ましくは80μm以下である。また、上記吸水性樹脂の平均一次粒子径の下限は、特に制限されないが、通常10μm以上である。なお、吸水性樹脂の平均一次粒子径は、実施例に記載した方法により測定される。
"Average primary particle size"
From the viewpoint of further improving the water absorption rate, the upper limit of the average primary particle size of the water-absorbent resin is preferably less than 100 μm, more preferably 80 μm or less. The lower limit of the average primary particle size of the water-absorbent resin is not particularly limited, but is usually 10 μm or more. The average primary particle size of the water-absorbent resin is measured by the method described in Examples.

「CRC」
「CRC」は、Centrifuge Retention Capacity(遠心分離機保持容量)の略称であり、吸水性樹脂の無加圧下での吸水倍率(「吸水倍率」と称する場合もある)を意味する。CRC(遠心分離機保持容量)は、EDANA法(ERT441.2−02)に準拠して測定した。具体的には、吸水性樹脂0.2gを不織布製の袋に入れた後、大過剰の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液中に30分間浸漬して自由膨潤させ、その後、遠心分離機(250G)で3分間、水切りした後の吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。
"CRC"
"CRC" is an abbreviation for Centrifuge Retention Capacity (centrifuge holding capacity), and means a water absorption ratio (sometimes referred to as a "water absorption ratio") of a water-absorbent resin under no pressure. The CRC (centrifuge holding capacity) was measured according to the EDANA method (ERT441.2-02). Specifically, 0.2 g of a water-absorbent resin is placed in a non-woven fabric bag, and then immersed in a large excess of 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution for 30 minutes for free swelling, and then a centrifuge (250 G). ) For 3 minutes, the water absorption ratio (unit: g / g) after draining.

なお、「EDANA」は、European Disposables and Nonwovens Associationsの略称である。また、「ERT」は、EDANA Recommended Test Methodsの略称であり、吸水性樹脂の測定方法を規定した欧州標準である。本発明では、特に断りのない限り、ERT原本(2002年改定)に準拠して、吸水性樹脂の物性を測定する。 In addition, "EDANA" is an abbreviation for European Disposables and Nonwovens Associations. Further, "ERT" is an abbreviation for EDANA Recommended Test Methods, which is a European standard that defines a method for measuring a water-absorbent resin. In the present invention, unless otherwise specified, the physical characteristics of the water-absorbent resin are measured in accordance with the original ERT (revised in 2002).

上記吸水性樹脂のCRC(遠心分離機保持容量)は、好ましくは15g/g以上、より好ましくは30g/g以上、さらに好ましくは35g/g以上、さらにより好ましくは38g/g以上である。上限については特に限定されず、より高いCRCが好ましいが、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは70g/g以下、より好ましくは60g/g以下、さらに好ましくは50g/g以下である。 The CRC (centrifuge holding capacity) of the water-absorbent resin is preferably 15 g / g or more, more preferably 30 g / g or more, still more preferably 35 g / g or more, still more preferably 38 g / g or more. The upper limit is not particularly limited, and a higher CRC is preferable, but from the viewpoint of balance with other physical properties, it is preferably 70 g / g or less, more preferably 60 g / g or less, still more preferably 50 g / g or less.

上記CRCが15g/g未満の場合、吸収量が少なく、紙オムツ等の吸収性物品の吸収体としては適さない。また、上記CRCが70g/gを超える場合、尿や血液等の体液等を吸収する速度が低下するため、高吸水速度タイプの紙オムツ等への使用に適さない場合がある。なお、CRCは、内部架橋剤や表面架橋剤等の種類や量を変更することで制御することができる。 When the CRC is less than 15 g / g, the amount of absorption is small and it is not suitable as an absorber for absorbent articles such as disposable diapers. Further, when the CRC exceeds 70 g / g, the rate of absorbing body fluids such as urine and blood decreases, so that it may not be suitable for use in high water absorption rate type disposable diapers and the like. The CRC can be controlled by changing the type and amount of the internal cross-linking agent, the surface cross-linking agent, and the like.

「DRC5min」
「DRC」は、Dunk Retention Capacity(浸漬保持容量)の略称であり、「DRC5min」は、浸漬保持容量5分値(5分での無加圧下での吸水倍率)を意味する。具体的には、吸水性樹脂1.0gを、下記AAPの測定と同様に、底面にメッシュを有する円筒形のセルに均一に散布し、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に5分間接触させて自由膨潤させた後の吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。
"DRC 5min"
"DRC" is an abbreviation for Dunk Retention Capacity (immersion holding capacity), and "DRC 5min" means a 5-minute value of immersion holding capacity (water absorption ratio under no pressurization in 5 minutes). Specifically, 1.0 g of the water-absorbent resin was uniformly sprayed on a cylindrical cell having a mesh on the bottom surface in the same manner as in the measurement of AAP below, and brought into contact with a 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution for 5 minutes. It refers to the water absorption ratio (unit: g / g) after free swelling.

衛生材料に用いた際の液戻り量の観点から、上記吸水性樹脂のDRC5minの下限は、好ましくは46g/g以上、より好ましくは47g/g以上、さらにより好ましくは50g/g以上、特に好ましくは52g/g以上である。また、上記吸水性樹脂のDRC5minの上限は、特に制限されないが、通常70g/g以下である。 From the viewpoint of the amount of liquid returned when used as a sanitary material, the lower limit of DRC 5 min of the water-absorbent resin is preferably 46 g / g or more, more preferably 47 g / g or more, still more preferably 50 g / g or more, particularly preferably. Is 52 g / g or more. The upper limit of DRC 5 min of the water-absorbent resin is not particularly limited, but is usually 70 g / g or less.

「AAP」
「AAP」は、Absorption Against Pressureの略称であり、吸水性樹脂の加圧下における吸水倍率を意味する。具体的には、吸水性樹脂0.9gを大過剰の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に対して、1時間、2.06kPa(21g/cm、0.3psi)の荷重下で膨潤させた後の吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。本明細書では荷重条件を4.83kPa(約49g/cm、約0.7psiに相当)に変更して測定した値として定義される。
"AAP"
"AAP" is an abbreviation for Absorption Against Pressure, and means the water absorption ratio under pressure of a water-absorbent resin. Specifically, 0.9 g of a water-absorbent resin was swollen with a large excess of 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution under a load of 2.06 kPa (21 g / cm 2, 0.3 psi) for 1 hour. It refers to the subsequent water absorption ratio (unit: g / g). In this specification, it is defined as a value measured by changing the load condition to 4.83 kPa (about 49 g / cm 2, corresponding to about 0.7 psi).

衛生材料に用いた際の吸水特性の観点から、上記吸水性樹脂のAAPの下限は、好ましくは20g/g以上、より好ましくは23g/g以上である。また、上記吸水性樹脂のAAPの上限は、特に制限されないが、通常40g/g以下である。 From the viewpoint of water absorption characteristics when used as a sanitary material, the lower limit of AAP of the water-absorbent resin is preferably 20 g / g or more, more preferably 23 g / g or more. The upper limit of AAP of the water-absorbent resin is not particularly limited, but is usually 40 g / g or less.

「表面張力」
衛生材料に用いた際の液戻り量の観点から、上記吸水性樹脂の表面張力の下限は、好ましくは65mN/m以上、より好ましくは67mN/m以上、さらに好ましくは70mN/m以上である。また、上記吸水性樹脂の表面張力の上限は、特に制限されないが、通常73mN/m以下である。なお、吸水性樹脂の表面張力は、実施例に記載した方法により測定される。
"surface tension"
From the viewpoint of the amount of liquid returned when used as a sanitary material, the lower limit of the surface tension of the water-absorbent resin is preferably 65 mN / m or more, more preferably 67 mN / m or more, and further preferably 70 mN / m or more. The upper limit of the surface tension of the water-absorbent resin is not particularly limited, but is usually 73 mN / m or less. The surface tension of the water-absorbent resin is measured by the method described in Examples.

したがって、本発明の一実施形態に係る吸水性樹脂は、逆相懸濁重合により得られ、表面張力が65mN/m以上であり、かつ、DRC5minが46g/g以上である、吸水性樹脂である。当該吸水性樹脂は、衛生材料に用いた際に優れた吸収特性(少ない液戻り量)を有する。 Therefore, the water-absorbent resin according to the embodiment of the present invention is a water-absorbent resin obtained by reverse-phase suspension polymerization, having a surface tension of 65 mN / m or more and a DRC of 5 min of 46 g / g or more. .. The water-absorbent resin has excellent absorption characteristics (small amount of liquid return) when used as a sanitary material.

さらに、本発明の一実施形態に係る吸水性樹脂は、上記〔2.吸水性樹脂の製造方法〕に記載の製造方法によって製造される吸水性樹脂であって、表面張力が65mN/m以上であり、かつ、DRC5minが46g/g以上である。 Further, the water-absorbent resin according to the embodiment of the present invention is described in the above [2. A method for producing a water-absorbent resin], which is a water-absorbent resin produced by the production method, having a surface tension of 65 mN / m or more and a DRC of 5 min of 46 g / g or more.

本発明の効果を、以下の実施例および比較例を用いて説明するが、本発明はこれらの説明に限定解釈されるものではなく、各実施例に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施例も、本発明の範囲に含まれるものとする。なお、含水ゲル、吸水性樹脂粉末、吸水性樹脂、吸収体の諸物性は以下の方法で測定した。また、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いる場合があるが、特に断りがない限り、「重量部」あるいは「重量%」を表す。また、特記しない限り、各操作は、室温(25℃)で行われる。 The effects of the present invention will be described with reference to the following Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these explanations and can be obtained by appropriately combining the technical means disclosed in each Example. Examples of these are also included in the scope of the present invention. The physical properties of the water-containing gel, the water-absorbent resin powder, the water-absorbent resin, and the absorber were measured by the following methods. In addition, although the display of "parts" or "%" may be used in the examples, it represents "parts by weight" or "% by weight" unless otherwise specified. Unless otherwise specified, each operation is performed at room temperature (25 ° C.).

「平均一次粒子径」
吸水性樹脂または吸水性樹脂粉末の走査型電子顕微鏡写真(SEM)を撮影した。写真の中から50個の一次粒子を任意に選択し、各粒子の長径と短径とを測定して平均化した値を一次粒子径として、各粒子の一次粒子径の平均値を算出し、その平均値を当該吸水性樹脂の平均一次粒子径とした。
"Average primary particle size"
Scanning electron micrographs (SEMs) of water-absorbent resin or water-absorbent resin powder were taken. 50 primary particles are arbitrarily selected from the photograph, and the average value of the primary particle diameter of each particle is calculated by measuring and averaging the major axis and minor axis of each particle as the primary particle diameter. The average value was taken as the average primary particle size of the water-absorbent resin.

「CRC」
EDANA法(ERT441.2−02)に準拠して、吸水性樹脂のCRCを測定した。
"CRC"
The CRC of the water-absorbent resin was measured according to the EDANA method (ERT441.2-02).

「残存モノマー量」
EDANA法(ERT410.2−02)に準拠して吸水性樹脂の残存モノマー量を測定した。
"Amount of residual monomer"
The amount of residual monomer of the water-absorbent resin was measured according to the EDANA method (ERT410.2-02).

「表面張力」
十分に洗浄された100mlのビーカーに20℃に調整された生理食塩水50mlを入れ、まず、生理食塩水の表面張力を、表面張力計(KRUSS社製のK11自動表面張力計)を用いて測定した。この測定において表面張力の値が71〜75[mN/m]の範囲であることを確認した。次に、20℃に調整した表面張力測定後の生理食塩水を含んだビーカーに、十分に洗浄された25mm長のフッ素樹脂製回転子、吸水性樹脂(1)0.5gを投入し、500rpmの条件で4分間攪拌した。4分後、攪拌を止め、含水した吸水性樹脂が沈降した後に、上澄み液の表面張力を再度同様の操作を行い測定した。なお、本発明では白金プレートを用いるプレート法を採用し、プレートは各測定前に十分脱イオン水にて洗浄し、かつガスバーナーで加熱洗浄して使用した。
"surface tension"
50 ml of physiological saline adjusted to 20 ° C. is placed in a thoroughly washed 100 ml beaker, and the surface tension of the physiological saline is first measured using a surface tension meter (K11 automatic surface tension meter manufactured by KRUSS). bottom. In this measurement, it was confirmed that the value of surface tension was in the range of 71 to 75 [mN / m]. Next, 0.5 g of a sufficiently washed 25 mm long fluororesin rotor and water-absorbent resin (1) was placed in a beaker containing physiological saline adjusted to 20 ° C. after measuring the surface tension, and 500 rpm. The mixture was stirred for 4 minutes under the conditions of. After 4 minutes, the stirring was stopped, and after the water-containing water-absorbent resin had settled, the surface tension of the supernatant was measured again by performing the same operation. In the present invention, a plate method using a platinum plate was adopted, and the plate was sufficiently washed with deionized water before each measurement and then heated and washed with a gas burner before use.

「含水率」
吸水性樹脂の含水率を、EDANA法(ERT430.2−02)に準拠して測定した。なお、本発明においては、試料量を1.0g、乾燥温度を180℃にそれぞれ変更して測定した。
"Moisture content"
The water content of the water-absorbent resin was measured according to the EDANA method (ERT430.2-02). In the present invention, the sample amount was changed to 1.0 g and the drying temperature was changed to 180 ° C. for measurement.

「粒度」
吸水性樹脂の粒度(粒度分布、重量平均粒子径(D50)、粒度分布の対数標準偏差(σζ))を、米国特許第7638570号のカラム27、28に記載された「(3)Mass−Average Particle Diameter (D50) and Logarithmic Standard Deviation (σζ) of Particle Diameter Distribution」に準拠して測定した。
"Particle size"
The particle size (particle size distribution, weight average particle size (D50), logarithmic standard deviation (σζ) of the particle size distribution) of the water-absorbent resin is described in columns 27 and 28 of US Pat. No. 7,638,570. Measurement was performed in accordance with "Particle Diameter (D50) and Logarithmic Standard Deviation (σζ) of Particle Diameter Division".

「DRC5min」
国際公開第2017/170605号(米国特許出願公開第2019/111411号明細書)に記載された方法により、吸水性樹脂(1)のDRC5min(浸漬保持容量5分値)を測定した。
"DRC 5min"
The DRC 5 min (immersion holding capacity 5 minutes value) of the water-absorbent resin (1) was measured by the method described in International Publication No. 2017/170605 (US Patent Application Publication No. 2019/1114111).

具体的には、図6に示す装置を用い、内径60mmのプラスチックの支持円筒200の底に、ステンレス製400メッシュの金網201(目の大きさ38μm)を融着させ、室温(20〜25℃)、相対湿度50%RHの条件下で、金網201上に吸水性樹脂(1)202 1.000±0.005gを均一に散布し、この測定装置一式の重量Wa(g)を測定した。 Specifically, using the device shown in FIG. 6, a wire mesh 201 (mesh size 38 μm) made of stainless steel 400 mesh is fused to the bottom of a plastic support cylinder 200 having an inner diameter of 60 mm, and the room temperature (20 to 25 ° C.) ), The water-absorbent resin (1) 202 1.000 ± 0.005 g was uniformly sprayed on the wire mesh 201 under the condition of a relative humidity of 50% RH, and the weight Wa (g) of this set of measuring devices was measured.

底面積が400cmの円形もしくは正方形のペトリ皿203の内側に直径120mmのガラスフィルター204(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、0.90重量%食塩水206(23±0.5℃)をガラスフィルターの上面と同じレベル(ガラスフィルターの外周上に液が表面張力でわずかに浮き上がっている状態、もしくはガラスフィルターの表面の50%程度が液に覆われている状態)になるように加えた。その上に、直径110mmの濾紙205(ADVANTEC東洋株式会社、品名:(JIS P 3801、No.2)、厚さ0.26mm、保留粒子径5μm)を1枚載せ、濾紙の全面が濡れるようにした。A glass filter 204 with a diameter of 120 mm (manufactured by Mutual Rikagaku Glass Mfg. Co., Ltd., pore diameter: 100 to 120 μm) is placed inside a circular or square Petri dish 203 with a bottom area of 400 cm 2, and 0.90 wt% saline solution is placed. 206 (23 ± 0.5 ° C) at the same level as the upper surface of the glass filter (a state in which the liquid slightly floats on the outer periphery of the glass filter due to surface tension, or about 50% of the surface of the glass filter is covered with the liquid. It was added so that it would be in the state of being). On top of that, one filter paper 205 with a diameter of 110 mm (ADVANTEC Toyo Co., Ltd., product name: (JIS P 3801, No. 2), thickness 0.26 mm, reserved particle size 5 μm) is placed so that the entire surface of the filter paper gets wet. bottom.

上記測定装置一式を前記湿った濾紙上に載せ、液を吸収させた(測定中も液温度は厳密に23±0.5℃に管理される)。厳密に5分(300秒)後、測定装置一式を持ち上げ、その重量Wb(g)を測定した。そして、Wa、Wbから、下記の式に従ってDRC5min(g/g)を算出した。 The set of the measuring devices was placed on the damp filter paper to absorb the liquid (the liquid temperature is strictly controlled to 23 ± 0.5 ° C. even during the measurement). Exactly after 5 minutes (300 seconds), the set of measuring devices was lifted and its weight Wb (g) was measured. Then, DRC5min (g / g) was calculated from Wa and Wb according to the following formula.

Figure 2020067311
Figure 2020067311

「吸収体の評価(液戻り量)」
吸水性樹脂2g及び木材粉砕パルプ2gを、ミキサーを用いて乾式混合した後、得られた混合物を400メッシュ(目開き38μm)のワイヤースクリーン上に広げ、直径90mmのウェッブを成形した。次いで、該ウェッブを圧力196.14kPa(2[kgf/cm])で1分間プレスすることで、吸収体を作成した。上記吸収体(直径90mm/コア濃度50%)を、内径90mmのSUS製シャーレの底に置き、その上に直径90mmの不織布を載せ、更に4.8kPaの荷重が当該吸収体に均等にかかるように調整されたピストンと錘を置いた。尚、該ピストン及び錘は、中心部に直径5mmの液投入口があるものを使用した。次いで、生理食塩水(0.90重量%塩化ナトリウム水溶液)50mLを該液投入口から注ぎ入れ、吸収体に吸液させた。5分経過後、上記ピストン及び錘を取り外し、予め総重量を測定した外径90mmの濾紙(ADVANTEC東洋株式会社、品名:JIS P 3801、No.2)30枚を載せ、更に荷重が均等にかかるピストンと錘(総重量20kg)を素早く置いた。1分経過後、ピストン、錘及びろ紙を取り外し、ろ紙の総重量を測定し、測定前の重量を差し引くことで、ろ紙に吸収された液量(g)を求めた。この液量を液戻り量(g)とした。
"Evaluation of absorber (return amount)"
After dry mixing 2 g of the water-absorbent resin and 2 g of crushed wood pulp using a mixer, the obtained mixture was spread on a wire screen of 400 mesh (opening 38 μm) to form a web having a diameter of 90 mm. The web was then pressed at a pressure of 196.14 kPa (2 [kgf / cm 2 ]) for 1 minute to create an absorber. The absorber (diameter 90 mm / core concentration 50%) is placed on the bottom of a SUS petri dish having an inner diameter of 90 mm, a non-woven fabric having a diameter of 90 mm is placed on the bottom, and a load of 4.8 kPa is evenly applied to the absorber. The adjusted piston and weight were placed in. The piston and weight used had a liquid inlet having a diameter of 5 mm at the center. Then, 50 mL of physiological saline (0.90 wt% sodium chloride aqueous solution) was poured from the liquid inlet to allow the absorber to absorb the liquid. After 5 minutes, the piston and weight were removed, and 30 sheets of filter paper (ADVANTEC Toyo Co., Ltd., product name: JIS P 3801, No. 2) with an outer diameter of 90 mm whose total weight was measured in advance were placed, and the load was further applied evenly. The piston and weight (total weight 20 kg) were quickly placed. After 1 minute, the piston, the weight, and the filter paper were removed, the total weight of the filter paper was measured, and the weight before the measurement was subtracted to determine the amount of liquid (g) absorbed by the filter paper. This liquid amount was defined as the liquid return amount (g).

[実施例1]
図1に示した製造プロセスに従って下記工程2〜5の一連の工程を運転し、含水ゲル(1)を調製した後、得られた含水ゲル(1)を乾燥し、吸水性樹脂(1)を製造した。なお、具体的な運転時間は、下記工程2において分散装置への単量体組成物の送液を開始してから10時間とした。
[Example 1]
A series of steps 2 to 5 below are operated according to the manufacturing process shown in FIG. 1 to prepare a water-containing gel (1), and then the obtained water-containing gel (1) is dried to obtain a water-absorbent resin (1). Manufactured. The specific operation time was 10 hours after the start of feeding the monomer composition to the disperser in step 2 below.

まず、有機溶媒としてn−ヘプタン(密度:0.68g/ml)を、分散装置12、重合装置14、分離装置16及びこれらを接続する配管内に投入した。 First, n-heptane (density: 0.68 g / ml) was charged as an organic solvent into the disperser 12, the polymerization device 14, the separation device 16, and the piping connecting them.

続いて、送液ポンプ18を稼働させて、流量300ml/分で、有機溶媒の循環を開始した。なお、有機溶媒は、その全量を分散装置12を介して重合装置14に投入した。また、熱交換器20を稼働させて、上記循環する有機溶媒の温度が90℃となるように加熱した。 Subsequently, the liquid feed pump 18 was operated to start the circulation of the organic solvent at a flow rate of 300 ml / min. The entire amount of the organic solvent was charged into the polymerization device 14 via the dispersion device 12. Further, the heat exchanger 20 was operated and heated so that the temperature of the circulating organic solvent was 90 ° C.

次に、別途、分散助剤として無水マレイン酸変性ポリエチレン(酸価:60mgKOH/g)をn−ヘプタンに混合し、90℃に加熱して溶解させて、0.030重量%の分散助剤溶液(1)を調製した。続いて、上記操作で得られた分散助剤溶液(1)を、配管43を介して、流量50ml/分で30分間、配管33を流れるn−ヘプタンに添加した。重合開始前の有機溶媒全量に対する無水マレイン酸変性ポリエチレンの含有量の割合は0.005重量%であった。なお、当該分散助剤について、上記方法により測定される耐熱性指数は71mN/mであった。 Next, separately, maleic anhydride-modified polyethylene (acid value: 60 mgKOH / g) was mixed with n-heptane as a dispersion aid and heated to 90 ° C. to dissolve it, and a 0.030 wt% dispersion aid solution was dissolved. (1) was prepared. Subsequently, the dispersion aid solution (1) obtained by the above operation was added to n-heptane flowing through the pipe 33 for 30 minutes at a flow rate of 50 ml / min via the pipe 43. The ratio of the content of maleic anhydride-modified polyethylene to the total amount of the organic solvent before the start of polymerization was 0.005% by weight. The heat resistance index of the dispersion aid measured by the above method was 71 mN / m.

(1.混合工程)
アクリル酸、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液及びイオン交換水を混合し、さらに、ポリエチレングリコールジアクリレート(平均重合度:9)及びジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウムを配合することで、単量体水溶液(1)を調製した。また、別途、過硫酸ナトリウム及びイオン交換水を混合することで、6重量%の過硫酸ナトリウム水溶液(1)を調製した。
(1. Mixing process)
Acrylic acid, 48.5% by weight sodium hydroxide aqueous solution and ion-exchanged water are mixed, and polyethylene glycol diacrylate (average degree of polymerization: 9) and diethylenetriamine 5 acetate / 3 sodium are further added to form a monomer. An aqueous solution (1) was prepared. Separately, a 6 wt% sodium persulfate aqueous solution (1) was prepared by mixing sodium persulfate and ion-exchanged water.

続いて、上記操作で得られた単量体水溶液(1)と過硫酸ナトリウム水溶液(1)とを、混合装置10に供給することで、単量体組成物(1)を調製した。該単量体組成物(1)の単量体濃度は43重量%、中和率は75モル%であった。また、内部架橋剤であるポリエチレングリコールジアクリレートは単量体に対して0.020モル%、キレート剤であるジエチレントリアミン5酢酸・3ナトリウムは単量体に対して200ppm、重合開始剤である過硫酸ナトリウム(T10 70℃)は単量体に対して0.1g/モルであった。 Subsequently, the monomer aqueous solution (1) and the sodium persulfate aqueous solution (1) obtained by the above operation were supplied to the mixing device 10 to prepare the monomer composition (1). The monomer concentration of the monomer composition (1) was 43% by weight, and the neutralization rate was 75 mol%. The internal cross-linking agent polyethylene glycol diacrylate is 0.020 mol% with respect to the monomer, the chelating agent diethylenetriamine-5 acetate / 3 sodium is 200 ppm with respect to the monomer, and the polymerization initiator is persulfate. Sodium (T10 70 ° C.) was 0.1 g / mol with respect to the monomer.

(2.分散工程)
分散装置としては図4に示した二重円筒型の高速回転せん断型攪拌機(分散装置12C)を使用した。ケーシング内径(外筒50Cの内径)25mm、ローター外径(内筒52Cの外径)22mm、有効ローター長(単量体水溶液投入口55Cから排出口)65mmである。重合装置としてPFA(パーフルオロアルコキシアルカン)製チューブ(内径:25mm、全長:10m)を鉛直に配置したものをそれぞれ使用した。
(2. Dispersion process)
As the disperser, a double-cylindrical high-speed rotary shear stirrer (dispersor 12C) shown in FIG. 4 was used. The inner diameter of the casing (inner diameter of the outer cylinder 50C) is 25 mm, the outer diameter of the rotor (outer diameter of the inner cylinder 52C) is 22 mm, and the effective rotor length (from the monomer aqueous solution inlet 55C to the outlet) is 65 mm. As the polymerization apparatus, a tube made of PFA (perfluoroalkoxy alkane) (inner diameter: 25 mm, total length: 10 m) was vertically arranged.

上記の有機溶媒および分散助剤の混合液を分散装置12Cの配管35に流量300mLで送液した。重合開始前の分散助剤溶液(1)の投入完了後から30分後、ローター(内筒52C)を回転数7,200rpm(せん断速度5529[1/s])となるように回転させ、次に、単量体組成物(1)を、流量40ml/分(47.2g/分)で、分散装置12Cの配管31に送液した。供給された上記単量体組成物(1)は、分散装置によって上記有機溶媒中で微細液滴状に分散した。 The mixed solution of the above organic solvent and dispersion aid was sent to the pipe 35 of the dispersion device 12C at a flow rate of 300 mL. Thirty minutes after the completion of the addition of the dispersion aid solution (1) before the start of polymerization, the rotor (inner cylinder 52C) was rotated to a rotation speed of 7,200 rpm (shear velocity 5729 [1 / s]), and then the rotor (inner cylinder 52C) was rotated. The monomer composition (1) was sent to the pipe 31 of the disperser 12C at a flow rate of 40 ml / min (47.2 g / min). The supplied monomer composition (1) was dispersed in the organic solvent in the form of fine droplets by a disperser.

(3.重合工程)
2.で得られた分散液を重合装置14に供給した。
(3. Polymerization step)
2. The dispersion liquid obtained in 1) was supplied to the polymerization apparatus 14.

上記単量体組成物(1)からなる液滴は、上記連続相である有機溶媒が満たされた重合装置内を落下しながら、重合反応の進行に伴って微小な球形含水ゲル(1)に変化した。これらの微小な球形ゲルは、落下するに従って相互に付着して凝集体を形成した。そして、該重合装置の排出口付近において、微小な球形ゲルの凝集体からなる直径1cm程度の含水ゲル(1)を確認した。なお、重合装置14における空間速度(LHSV)は、4.2hr−1であった。The droplets composed of the monomer composition (1) fall into a fine spherical hydrogel (1) as the polymerization reaction progresses while falling in the polymerization apparatus filled with the organic solvent which is the continuous phase. changed. These tiny spherical gels adhered to each other as they fell to form aggregates. Then, a water-containing gel (1) having a diameter of about 1 cm, which was composed of agglomerates of minute spherical gels, was confirmed in the vicinity of the discharge port of the polymerization apparatus. The space velocity (LHSV) in the polymerization apparatus 14 was 4.2 hr-1.

上記一連の操作で得られた含水ゲル(1)は、有機溶媒と共に連続的に重合装置14から排出された。 The hydrogel (1) obtained by the above series of operations was continuously discharged from the polymerization apparatus 14 together with the organic solvent.

(4.分離およびリサイクル工程)
重合装置14から排出された含水ゲル(1)と有機溶媒とは、そのまま分離装置16に連続的に供給された。該分離装置において、該含水ゲル(1)と有機溶媒とを分離した。なお、該分離装置で分離された有機溶媒は、配管32、送液ポンプ18、配管33を介して熱交換器20に供給し、設定温度(有機溶媒温度)が90℃となるように熱交換器20で調温した後、配管35を介して、70℃以上に維持しながら、分散装置12および重合装置14に供給した。その際、補充用の分散助剤として上記分散助剤溶液(1)を、配管43を介して、流量5ml/分で、配管33を流れる有機溶媒を含む連続相に、分散装置への単量体組成物の送液を開始して10分後から連続的に投入を開始した。すなわち、分散助剤流量[ml/分]/連続相流量[ml/分]は0.017であった。なお、分散助剤(無水マレイン酸変性ポリエチレン)の添加量は、上記単量体組成物(1)に対して0.005重量%である。
(4. Separation and recycling process)
The hydrogel (1) discharged from the polymerization apparatus 14 and the organic solvent were continuously supplied to the separation apparatus 16 as they were. In the separation device, the hydrogel (1) and the organic solvent were separated. The organic solvent separated by the separation device is supplied to the heat exchanger 20 via the pipe 32, the liquid feed pump 18, and the pipe 33, and heat is exchanged so that the set temperature (organic solvent temperature) becomes 90 ° C. After adjusting the temperature in the vessel 20, the temperature was adjusted to 70 ° C. or higher through the pipe 35 and supplied to the disperser 12 and the polymerization apparatus 14. At that time, the above-mentioned dispersion aid solution (1) was applied to the disperser through the pipe 43 as a replenishing dispersion aid in a continuous phase containing an organic solvent flowing through the pipe 33 at a flow rate of 5 ml / min. 10 minutes after the start of the liquid feeding of the body composition, the continuous addition was started. That is, the dispersion aid flow rate [ml / min] / continuous phase flow rate [ml / min] was 0.017. The amount of the dispersion aid (maleic anhydride-modified polyethylene) added is 0.005% by weight based on the monomer composition (1).

上記操作で得られた含水ゲル(1)は、微小な球形の含水ゲルが付着凝集した形状をしていた。 The water-containing gel (1) obtained by the above operation had a shape in which minute spherical water-containing gels adhered and aggregated.

(5.乾燥工程)
分離装置16から排出された含水ゲル(1)は、そのまま間接加熱式撹拌乾燥装置に連続的に供給すると共に、予め準備したポリエチレングリコール400(PEG400)のエタノール溶液(濃度20重量%)を投入した。含水ゲル(1)に対するPEG400エタノール溶液の量は2.5重量%であった。続いて、乾燥装置の熱媒温度を180℃に調整して、上記含水ゲル(1)を、PEG400と混合しながら、連続乾燥を行って、粒子状の乾燥重合体(1)を得た。得られた乾燥重合体(1)を目開き850μm及び150μmの金属篩網(JIS標準篩)を有する篩い分け装置に連続的に供給して分級し、吸水性樹脂粉末(1)をサンプリングした。重合工程開始から1時間後にサンプリングした吸水性樹脂粉末(1)の表面張力は69mN/mであり、5時間後にサンプリングした吸水性樹脂粉末(1)の表面張力は69mN/mであり、経時での表面張力低下はみられなかった。
(5. Drying process)
The hydrogel (1) discharged from the separation device 16 was continuously supplied to the indirect heating type stirring / drying device as it was, and an ethanol solution (concentration 20% by weight) of polyethylene glycol 400 (PEG400) prepared in advance was added. .. The amount of the PEG400 ethanol solution with respect to the hydrogel (1) was 2.5% by weight. Subsequently, the heat medium temperature of the drying apparatus was adjusted to 180 ° C., and the hydrogel (1) was continuously dried while being mixed with PEG400 to obtain a particulate dried polymer (1). The obtained dry polymer (1) was continuously supplied to a sieving apparatus having a metal sieve net (JIS standard sieve) having an opening of 850 μm and 150 μm for classification, and the water-absorbent resin powder (1) was sampled. The surface tension of the water-absorbent resin powder (1) sampled 1 hour after the start of the polymerization step was 69 mN / m, and the surface tension of the water-absorbent resin powder (1) sampled 5 hours later was 69 mN / m. No decrease in surface tension was observed.

上記工程1.〜5.を10時間運転し、排出量が安定していない重合開始直後の1時間、および重合停止後のサンプルを除いて混合し吸水性樹脂粉末(1)を得た。 The above process 1. ~ 5. Was operated for 10 hours, and the mixture was mixed for 1 hour immediately after the start of polymerization in which the emission amount was not stable, and after the polymerization was stopped, to obtain a water-absorbent resin powder (1).

[実施例2]
実施例1において、分散助剤溶液(1)の代わりに、分散助剤としての無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体(酸価:30mgKOH/g)をn−ヘプタンに混合し、90℃に加熱して溶解させてなる分散助剤溶液(2)(濃度0.30重量%)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、吸水性樹脂粉末(2)を得た。当該分散助剤について、上記方法により測定される耐熱性指数は72mN/mであった。重合開始前の有機溶媒全量に対する無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体の含有量の割合は0.05重量%であった。重合中に有機溶媒に連続投入する無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体の添加量は、上記単量体組成物(1)に対して0.05重量%であった。重合開始から1時間後にサンプリングした吸水性樹脂粉末(2)の表面張力は70mN/mであり、5時間後にサンプリングした吸水性樹脂粉末(2)の表面張力は70mN/mであり、経時での表面張力低下はみられなかった。
[Example 2]
In Example 1, instead of the dispersion aid solution (1), a maleic anhydride-modified ethylene-propylene copolymer (acid value: 30 mgKOH / g) as a dispersion aid was mixed with n-heptane and brought to 90 ° C. A water-absorbent resin powder (2) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dispersion aid solution (2) (concentration: 0.30% by weight) obtained by heating and dissolving was used. For the dispersion aid, the heat resistance index measured by the above method was 72 mN / m. The ratio of the content of the maleic anhydride-modified ethylene / propylene copolymer to the total amount of the organic solvent before the start of the polymerization was 0.05% by weight. The amount of the maleic anhydride-modified ethylene / propylene copolymer added continuously to the organic solvent during the polymerization was 0.05% by weight with respect to the above-mentioned monomer composition (1). The surface tension of the water-absorbent resin powder (2) sampled 1 hour after the start of polymerization was 70 mN / m, and the surface tension of the water-absorbent resin powder (2) sampled 5 hours later was 70 mN / m. No decrease in surface tension was observed.

[実施例3]
実施例1において、二重円筒型の高速回転せん断型攪拌機の代わりに、図5に示す2流体スプレーノズル(分散装置12D)を用いて分散工程を実施したこと以外は実施例1と同様にして、吸水性樹脂粉末(3)を得た。
[Example 3]
In the first embodiment, the dispersion step was carried out by using the two-fluid spray nozzle (dispersor 12D) shown in FIG. 5 instead of the double-cylindrical high-speed rotary shear stirrer, in the same manner as in the first embodiment. , A water-absorbent resin powder (3) was obtained.

具体的には、分散装置として、2流体スプレーノズル(外部混合型、スプレーノズル内径:1.0mm、形式:SETOJet、空気消費量区分075、噴量10、株式会社いけうち製)を使用した。2流体スプレーノズルは、単量体組成物を連続的に供給する第1供給管101と、有機溶媒および分散助剤の混合液を連続的に供給する第2供給管102と、を有する。単量体組成物は第1ノズル103から、有機溶媒および分散助剤の混合液は第2ノズル104から、それぞれ噴霧分散されて連続的に重合装置に排出される。この際、2流体スプレーの位置を、2流体スプレーのノズルの先端が、重合装置に収容された有機溶媒に浸るように調整した。さらに、循環する有機溶媒および分散助剤の混合液の流量を1000ml/分に変更し、循環させた有機溶媒および分散助剤の混合液の経路を、分散装置(2流体スプレーノズル)を介して重合装置に投入する経路と、直接重合装置に投入する経路とに分岐させた。この際、分散装置(2流体スプレーノズル)を介して重合装置に投入される有機溶媒および分散助剤の混合液の流量を800ml/分とし、直接重合装置に投入される有機溶媒および分散助剤の混合液の流量を200ml/分とした。次に、上記混合工程で調製した単量体組成物(1)を、速やかに上記2流体スプレーの第1供給管101に送液した。その後、上記2流体スプレーを用いて、流量40mL/分(47.2g/分)で、単量体組成物(1)を上記重合装置内を満たしている有機溶媒中に投入した。 Specifically, a two-fluid spray nozzle (external mixing type, spray nozzle inner diameter: 1.0 mm, type: SETOJet, air consumption category 075, injection volume 10, manufactured by Ikeuchi Co., Ltd.) was used as the disperser. The two-fluid spray nozzle has a first supply pipe 101 that continuously supplies the monomer composition, and a second supply pipe 102 that continuously supplies a mixed solution of the organic solvent and the dispersion aid. The monomer composition is spray-dispersed from the first nozzle 103, and the mixed solution of the organic solvent and the dispersion aid is spray-dispersed from the second nozzle 104 and continuously discharged to the polymerization apparatus. At this time, the position of the two-fluid spray was adjusted so that the tip of the nozzle of the two-fluid spray was immersed in the organic solvent contained in the polymerization apparatus. Further, the flow rate of the circulating mixture of the organic solvent and the dispersion aid is changed to 1000 ml / min, and the path of the circulated mixture of the organic solvent and the dispersion aid is passed through the disperser (two-fluid spray nozzle). It was branched into a route to be charged into the polymerization apparatus and a route to be charged directly into the polymerization apparatus. At this time, the flow rate of the mixed solution of the organic solvent and the dispersion aid charged into the polymerization apparatus via the dispersion apparatus (two-fluid spray nozzle) is set to 800 ml / min, and the organic solvent and the dispersion aid directly charged into the polymerization apparatus. The flow rate of the mixed solution was set to 200 ml / min. Next, the monomer composition (1) prepared in the mixing step was promptly sent to the first supply pipe 101 of the two-fluid spray. Then, using the above-mentioned two-fluid spray, the monomer composition (1) was put into the organic solvent filling the inside of the above-mentioned polymerization apparatus at a flow rate of 40 mL / min (47.2 g / min).

上記2流体スプレーによって投入された上記単量体組成物(1)は、上記有機溶媒中で微細液滴状に分散した。なお、重合装置14における空間速度(LHSV)は、12.7hr−1であった。The monomer composition (1) charged by the two-fluid spray was dispersed in the organic solvent in the form of fine droplets. The space velocity (LHSV) in the polymerization apparatus 14 was 12.7 hr-1.

重合開始から1時間後にサンプリングした吸水性樹脂粉末(3)の表面張力は68mN/mであり、5時間後にサンプリングした吸水性樹脂粉末(3)の表面張力は68mN/mであり、経時での表面張力低下はみられなかった。 The surface tension of the water-absorbent resin powder (3) sampled 1 hour after the start of polymerization was 68 mN / m, and the surface tension of the water-absorbent resin powder (3) sampled 5 hours later was 68 mN / m. No decrease in surface tension was observed.

[実施例4]
実施例1において、分散助剤溶液(1)の代わりに、分散助剤としての無水マレイン酸変性ポリプロピレン(酸価:18mgKOH/g)をn−ヘプタンに混合し、90℃に加熱して溶解させてなる分散助剤溶液(4)(濃度0.030重量%)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、吸水性樹脂粉末(4)を得た。当該分散助剤について、上記方法により測定される耐熱性指数は70mN/mであった。重合開始前の有機溶媒全量に対する無水マレイン酸ポリプロピレンの含有量は0.005重量%であった。重合中に有機溶媒に連続投入する無水マレイン酸ポリプロピレンの添加量は、上記単量体組成物(1)に対して0.005重量%であった。重合開始から1時間後にサンプリングした吸水性樹脂粉末(4)の表面張力は67mN/mであり、5時間後にサンプリングした吸水性樹脂粉末(4)の表面張力は67mN/mであり、経時での表面張力低下はみられなかった。
[Example 4]
In Example 1, instead of the dispersion aid solution (1), maleic anhydride-modified polypropylene (acid value: 18 mgKOH / g) as a dispersion aid was mixed with n-heptane and heated to 90 ° C. to dissolve it. A water-absorbent resin powder (4) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dispersion aid solution (4) (concentration: 0.030% by weight) was used. For the dispersion aid, the heat resistance index measured by the above method was 70 mN / m. The content of polypropylene maleic anhydride with respect to the total amount of the organic solvent before the start of polymerization was 0.005% by weight. The amount of polypropylene maleic anhydride added continuously to the organic solvent during the polymerization was 0.005% by weight with respect to the above-mentioned monomer composition (1). The surface tension of the water-absorbent resin powder (4) sampled 1 hour after the start of polymerization was 67 mN / m, and the surface tension of the water-absorbent resin powder (4) sampled 5 hours later was 67 mN / m. No decrease in surface tension was observed.

[比較例1]
実施例3において、分散助剤溶液(1)の代わりに、分散助剤としてのショ糖脂肪酸エステル(HLB値6)をn−ヘプタンに混合し、90℃に加熱して溶解させてなる分散助剤溶液(3)(濃度0.030重量%)を用いたこと以外は実施例3と同様にして、比較吸水性樹脂粉末(1)を得た。なお、当該分散助剤について、上記方法により測定される耐熱性指数は56mN/mであった。重合開始から1時間後にサンプリングした比較吸水性樹脂粉末(2)の表面張力は67mN/mであり、5時間後にサンプリングした比較吸水性樹脂粉末(2)の表面張力は60mN/mであり、経時で表面張力の低下がみられた。
[Comparative Example 1]
In Example 3, instead of the dispersion aid solution (1), a sucrose fatty acid ester (HLB value 6) as a dispersion aid is mixed with n-heptane and heated to 90 ° C. to dissolve the dispersion aid. A comparative water-absorbent resin powder (1) was obtained in the same manner as in Example 3 except that the agent solution (3) (concentration: 0.030% by weight) was used. The heat resistance index of the dispersion aid measured by the above method was 56 mN / m. The surface tension of the comparative water-absorbent resin powder (2) sampled 1 hour after the start of polymerization was 67 mN / m, and the surface tension of the comparative water-absorbent resin powder (2) sampled 5 hours later was 60 mN / m. A decrease in surface tension was observed in.

得られた吸水性樹脂粉末(1)〜(4)および比較吸水性樹脂粉末(1)について測定した諸物性を表1に示す。 Table 1 shows various physical properties measured for the obtained water-absorbent resin powders (1) to (4) and the comparative water-absorbent resin powder (1).

Figure 2020067311
Figure 2020067311

[実施例5]
(6.表面架橋工程)
実施例1で得られた吸水性樹脂粉末(1)100重量部に対して、エチレングリコールジグリシジルエーテル0.015重量部、プロピレングリコール1.0重量部、及びイオン交換水3.0重量部からなる表面架橋剤溶液をスプレーノズルで噴霧して、連続高速混合機を用いて均一に混合した。その後、表面架橋剤を含む吸水性樹脂粉末(1)を、雰囲気温度を195℃±2℃に調温した熱処理機に導入して、30分間加熱処理した後、粉温が60℃となるまで強制的に冷却し、吸水性樹脂(1’)を得た。
[Example 5]
(6. Surface cross-linking process)
From 0.015 parts by weight of ethylene glycol diglycidyl ether, 1.0 part by weight of propylene glycol, and 3.0 parts by weight of ion-exchanged water with respect to 100 parts by weight of the water-absorbent resin powder (1) obtained in Example 1. The surface cross-linking agent solution was sprayed with a spray nozzle and mixed uniformly using a continuous high-speed mixer. Then, the water-absorbent resin powder (1) containing the surface cross-linking agent was introduced into a heat treatment machine whose ambient temperature was adjusted to 195 ° C. ± 2 ° C., heat-treated for 30 minutes, and then until the powder temperature reached 60 ° C. The mixture was forcibly cooled to obtain a water-absorbent resin (1').

(7.整粒工程)
次いで、上記工程で得られた吸水性樹脂(1’)を目開き850μmの金属篩(JIS標準篩)を有する篩い分け装置で分級した。尚、目開き850μmの金属篩上の残留物については再度粉砕を行った後、目開き850μmの金属篩通過物と混合した。以上の操作によって、全量の粒子径が850μm未満である整粒された吸水性樹脂(4)を得た。得られた吸水性樹脂(4)の諸物性を表2に示す。
(7. Grain size adjustment process)
Next, the water-absorbent resin (1') obtained in the above step was classified by a sieving device having a metal sieve (JIS standard sieve) having an opening of 850 μm. The residue on the metal sieve having an opening of 850 μm was pulverized again and then mixed with the material passing through the metal sieve having an opening of 850 μm. By the above operation, a sized water-absorbent resin (4) having a total particle size of less than 850 μm was obtained. Table 2 shows various physical characteristics of the obtained water-absorbent resin (4).

[実施例6]
実施例5において、吸水性樹脂粉末(1)を実施例2で得られた吸水性樹脂粉末(2)に変更したこと以外は実施例5と同様にして、吸水性樹脂(5)を得た。
[Example 6]
In Example 5, the water-absorbent resin (5) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the water-absorbent resin powder (1) was changed to the water-absorbent resin powder (2) obtained in Example 2. ..

[実施例7]
実施例5において、吸水性樹脂粉末(1)を実施例3で得られた吸水性樹脂粉末(3)に変更したこと以外は実施例5と同様にして、吸水性樹脂(6)を得た。
[Example 7]
In Example 5, the water-absorbent resin (6) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the water-absorbent resin powder (1) was changed to the water-absorbent resin powder (3) obtained in Example 3. ..

[比較例2]
実施例5において、吸水性樹脂粉末(1)を比較例1で得られた比較吸水性樹脂粉末(1)に変更したこと以外は実施例5と同様にして、比較吸水性樹脂(2)を得た。
[Comparative Example 2]
In Example 5, the comparative water-absorbent resin (2) was used in the same manner as in Example 5 except that the water-absorbent resin powder (1) was changed to the comparative water-absorbent resin powder (1) obtained in Comparative Example 1. Obtained.

[実施例8]
実施例1において、内部架橋剤であるポリエチレングリコールジアクリレートを単量体に対して0.010モル%に変更し、乾燥工程で添加するポリエチレングリコール400(PEG400)のエタノール溶液の代わりにラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン水溶液(濃度3.1重量%)に変更し、含水ゲル(1)に対するラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン水溶液の量を0.5重量%に変更して実施したこと以外は実施例1と同様にして、吸水性樹脂粉末(7)を得た。更に実施例5において、吸水性樹脂粉末(1)を吸水性樹脂粉末(7)に変更したこと以外は実施例5と同様にして、吸水性樹脂(7)を得た。
[Example 8]
In Example 1, polyethylene glycol diacrylate, which is an internal cross-linking agent, was changed to 0.010 mol% with respect to the monomer, and lauryldimethylamino was added instead of the ethanol solution of polyethylene glycol 400 (PEG400) added in the drying step. Same as in Example 1 except that the betaine acetate aqueous solution (concentration 3.1% by weight) was changed and the amount of the lauryldimethylaminoacetate betaine aqueous solution with respect to the hydrogel (1) was changed to 0.5% by weight. The water-absorbent resin powder (7) was obtained. Further, in Example 5, a water-absorbent resin (7) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the water-absorbent resin powder (1) was changed to the water-absorbent resin powder (7).

[実施例9]
実施例5において、吸水性樹脂粉末(1)を実施例4で得られた吸水性樹脂粉末(4)に変更したこと以外は実施例5と同様にして、吸水性樹脂(8)を得た。
[Example 9]
In Example 5, the water-absorbent resin (8) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the water-absorbent resin powder (1) was changed to the water-absorbent resin powder (4) obtained in Example 4. ..

[比較例3]
還流冷却器、滴下ロート、窒素ガス導入管、攪拌機として、翼径50mmの4枚傾斜パドル翼を2段で有する攪拌翼を備えた1lの四つ口円筒型丸底セパラブルフラスコを準備した。このフラスコにn−ヘプタン550mlをとり、実施例1で使用した無水マレイン酸変性ポリエチレン2.76gを添加分散し、50℃まで昇温し、分散助剤を溶解したのち30℃まで冷却した。別に500mlの三角フラスコ中に80重量%のアクリル酸水溶液92gを取り、外部より氷冷しつつ、20.1重量%の水酸化ナトリウム水溶液152.5gを滴下して75モル%の中和を行なったのち、エチレングリコールジグリシジルエーテル18.4mgを加え、さらに過硫酸カリウム0.11gを加えて溶解した。このアクリル酸部分中和塩水溶液を四つ口フラスコに加えて攪拌機により分散させ、系内を窒素で充分に置換した後、昇温し、浴温を70℃に保持して1段目の重合反応を30分間行った。その後、反応液を20℃に冷却し、前記と同様に調製した同量のアクリル酸部分中和塩水溶液を系内に滴下し、30分間吸収させると同時に系内を窒素で充分に置換した後、昇温し、浴温を70℃に保持して2段目の重合反応を30分間行った。この反応液を蒸留して水およびn−ヘプタンを除去して、比較吸水性樹脂粉末(3)を得た。更に、実施例5において、吸水性樹脂粉末(1)を比較吸水性樹脂粉末(3)に変更したこと以外は実施例5と同様にして、比較吸水性樹脂(3)を得た。
[Comparative Example 3]
As a reflux condenser, a dropping funnel, a nitrogen gas introduction pipe, and a stirrer, a 1-liter four-necked cylindrical round-bottom separable flask equipped with a stirring blade having four inclined paddle blades having a blade diameter of 50 mm in two stages was prepared. 550 ml of n-heptane was placed in this flask, 2.76 g of maleic anhydride-modified polyethylene used in Example 1 was added and dispersed, the temperature was raised to 50 ° C., the dispersion aid was dissolved, and then the temperature was cooled to 30 ° C. Separately, 92 g of an 80% by weight acrylic acid aqueous solution was taken in a 500 ml triangular flask, and 152.5 g of a 20.1% by weight sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise from the outside while cooling with ice to neutralize 75 mol%. Then, 18.4 mg of ethylene glycol diglycidyl ether was added, and 0.11 g of potassium persulfate was further added and dissolved. This aqueous solution of partially neutralized acrylic acid is added to a four-necked flask, dispersed by a stirrer, the inside of the system is sufficiently replaced with nitrogen, the temperature is raised, and the bath temperature is maintained at 70 ° C. for the first stage polymerization. The reaction was carried out for 30 minutes. Then, the reaction solution was cooled to 20 ° C., and the same amount of the acrylic acid partially neutralized salt aqueous solution prepared in the same manner as described above was added dropwise to the system to absorb it for 30 minutes, and at the same time, the inside of the system was sufficiently replaced with nitrogen. The temperature was raised, the bath temperature was maintained at 70 ° C., and the second-stage polymerization reaction was carried out for 30 minutes. This reaction solution was distilled to remove water and n-heptane to obtain a comparative water-absorbent resin powder (3). Further, a comparative water-absorbent resin (3) was obtained in the same manner as in Example 5 except that the water-absorbent resin powder (1) was changed to the comparative water-absorbent resin powder (3) in Example 5.

得られた吸水性樹脂(4)〜(8)および比較吸水性樹脂(2)〜(3)について測定した諸物性を表2に示す。 Table 2 shows various physical properties measured for the obtained water-absorbent resins (4) to (8) and the comparative water-absorbent resins (2) to (3).

Figure 2020067311
Figure 2020067311

表1に示すように、本発明の製造方法によれば、連続操業を行っても、吸水性樹脂粉末の表面張力の経時的な低下はみられない。さらに、表2に示すように、当該吸水性樹脂粉末を表面架橋して得られる吸水性樹脂は、DRC5minと表面張力のバランスが優れたものであり、衛生材料に使用された場合に優れた吸水特性が示される範囲内にある。本発明の吸水性樹脂を使用することにより、液戻り量が少なく、高性能の吸収体が得られることがわかる。一方、耐熱性指数が60mN/m未満である分散助剤を用いた場合(比較例1)は、連続操業を行うと吸水性樹脂粉末の表面張力の経時的な低下がみられる。さらに、当該吸水性樹脂粉末を表面架橋して得られる吸水性樹脂は表面張力が低い。また、分散装置に、単量体組成物と、有機溶媒と、分散助剤と、を連続的に供給していないバッチ操作を行った場合(比較例3)は、得られる吸水性樹脂のDRC5minが低い。表2によれば、いずれの比較例で得られた吸水性樹脂を吸収体に使用した場合も、液戻り量が増加することがわかる。 As shown in Table 1, according to the production method of the present invention, the surface tension of the water-absorbent resin powder does not decrease with time even after continuous operation. Further, as shown in Table 2, the water-absorbent resin obtained by surface-crosslinking the water-absorbent resin powder has an excellent balance between DRC 5 min and surface tension, and is excellent in water absorption when used as a sanitary material. It is within the range where the characteristics are shown. It can be seen that by using the water-absorbent resin of the present invention, a high-performance absorber can be obtained with a small amount of liquid return. On the other hand, when a dispersion aid having a heat resistance index of less than 60 mN / m is used (Comparative Example 1), the surface tension of the water-absorbent resin powder decreases with time when continuous operation is performed. Further, the water-absorbent resin obtained by surface-crosslinking the water-absorbent resin powder has a low surface tension. Further, when a batch operation in which the monomer composition, the organic solvent, and the dispersion aid are not continuously supplied to the disperser is performed (Comparative Example 3), the DRC of the obtained water-absorbent resin is 5 min. Is low. According to Table 2, it can be seen that the amount of liquid return increases when the water-absorbent resin obtained in any of the comparative examples is used as the absorber.

本出願は、2018年9月27日に出願された日本特許出願番号2018−182114号および2019年7月10日に出願された日本特許出願番号2019−128663号に基づいており、その開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。 This application is based on Japanese Patent Application No. 2018-182114 filed on September 27, 2018 and Japanese Patent Application No. 2019-128663 filed on July 10, 2019, the contents of which are disclosed. , Referenced and incorporated as a whole.

10 混合装置、
12、12A〜12D 分散装置、
14 重合装置、
16 分離装置、
18 送液ポンプ、
20 熱交換器、
22 乾燥装置、
31〜37、41〜44 配管、
50A、52A 一対の壁、
50B、52B 一対の壁、
50C、52C 一対の壁、
51A、53A 対向面、
51B、53B 対向面、
51C、53C 対向面、
54A〜54C 流路、
60A〜60C 駆動部、
55A〜55C 第1供給系、
56A〜55C 第2供給系
101 第1供給管
102 第2供給管
103 第1ノズル
104 第2ノズル
200 支持円筒
201 金網
202 吸水性樹脂
203 ペトリ皿
204 ガラスフィルター
205 濾紙
206 食塩水。
10 Mixing device,
12, 12A-12D Disperser,
14 Polymerization equipment,
16 Separator,
18 Liquid feed pump,
20 heat exchanger,
22 Drying device,
31-37, 41-44 piping,
50A, 52A A pair of walls,
50B, 52B Pair of walls,
50C, 52C Pair of walls,
51A, 53A facing surface,
51B, 53B facing surface,
51C, 53C facing surface,
54A-54C flow path,
60A-60C drive unit,
55A-55C 1st supply system,
56A to 55C 2nd supply system 101 1st supply pipe 102 2nd supply pipe 103 1st nozzle 104 2nd nozzle 200 Supporting cylinder 201 Wire mesh 202 Water-absorbent resin 203 Petri dish 204 Glass filter 205 Filter paper 206 Saline.

Claims (16)

分散装置に、単量体組成物と、有機溶媒と、分散助剤と、を連続的に供給し、前記有機溶媒中に前記単量体組成物を含む微細液滴を分散させることと、
前記有機溶媒中に分散された微細液滴を重合装置に供給し、前記単量体を重合して含水ゲル状重合体を得ることと、
前記含水ゲル状重合体から分離した前記有機溶媒を前記分散装置に再度供給することと、
を有する、吸水性樹脂の製造方法であって、
前記分散助剤の耐熱性指数が60mN/m以上である、吸水性樹脂の製造方法。
The monomer composition, the organic solvent, and the dispersion aid are continuously supplied to the disperser to disperse the fine droplets containing the monomer composition in the organic solvent.
The fine droplets dispersed in the organic solvent are supplied to the polymerization apparatus, and the monomers are polymerized to obtain a hydrogel polymer.
Resupplying the organic solvent separated from the hydrogel polymer to the dispersion device, and
It is a method for producing a water-absorbent resin having
A method for producing a water-absorbent resin, wherein the heat resistance index of the dispersion aid is 60 mN / m or more.
前記有機溶媒に連続的に前記分散助剤を添加することを有する、請求項1に記載の吸水性樹脂の製造方法。 The method for producing a water-absorbent resin according to claim 1, wherein the dispersion aid is continuously added to the organic solvent. 前記分散装置に再度供給される前記有機溶媒の温度が70℃以上である、請求項1または2に記載の吸水性樹脂の製造方法。 The method for producing a water-absorbent resin according to claim 1 or 2, wherein the temperature of the organic solvent resupplied to the disperser is 70 ° C. or higher. 前記含水ゲル状重合体から分離した前記有機溶媒を、70℃以上に維持しながら前記分散装置に再度供給する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の吸水性樹脂の製造方法。 The method for producing a water-absorbent resin according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic solvent separated from the hydrogel polymer is resupplied to the disperser while maintaining the temperature at 70 ° C. or higher. 前記分散助剤は酸変性ポリオレフィンである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の吸水性樹脂の製造方法。 The method for producing a water-absorbent resin according to any one of claims 1 to 4, wherein the dispersion aid is an acid-modified polyolefin. 前記分散装置に供給される有機溶媒中のエステル系分散助剤の濃度が0.005重量%未満である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の吸水性樹脂の製造方法。 The method for producing a water-absorbent resin according to any one of claims 1 to 5, wherein the concentration of the ester-based dispersion aid in the organic solvent supplied to the disperser is less than 0.005% by weight. 前記分散助剤の添加量は、前記単量体組成物に対して0.5重量%以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の吸水性樹脂の製造方法。 The method for producing a water-absorbent resin according to any one of claims 1 to 6, wherein the amount of the dispersion aid added is 0.5% by weight or less based on the monomer composition. 前記単量体が水溶性エチレン性不飽和単量体である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の吸水性樹脂の製造方法。 The method for producing a water-absorbent resin according to any one of claims 1 to 7, wherein the monomer is a water-soluble ethylenically unsaturated monomer. 前記単量体組成物が、酸基含有不飽和単量体の部分中和塩と、熱分解型重合開始剤と、水と、を含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の吸水性樹脂の製造方法。 The invention according to any one of claims 1 to 8, wherein the monomer composition contains a partially neutralized salt of an acid group-containing unsaturated monomer, a thermally decomposable polymerization initiator, and water. A method for producing a water-absorbent resin. 前記重合装置における空間速度(LHSV)が2〜30hr−1である、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。The method for producing a water-absorbent resin according to any one of claims 1 to 9, wherein the space velocity (LHSV) in the polymerization apparatus is 2 to 30 hr- 1. さらに、前記含水ゲル状重合体を乾燥して吸水性樹脂粉末を得ることと、
前記吸水性樹脂粉末を表面架橋剤により表面架橋を施すことと、を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の吸水性樹脂の製造方法。
Further, the hydrogel-like polymer is dried to obtain a water-absorbent resin powder.
The method for producing a water-absorbent resin according to any one of claims 1 to 10, wherein the water-absorbent resin powder is surface-crosslinked with a surface cross-linking agent.
請求項1〜11のいずれか1項に記載の製造方法によって製造される吸水性樹脂。 A water-absorbent resin produced by the production method according to any one of claims 1 to 11. 請求項1〜11のいずれか1項に記載の製造方法によって製造される吸水性樹脂であって、表面張力が65mN/m以上であり、かつ、DRC5minが46g/g以上である、吸水性樹脂。 A water-absorbent resin produced by the production method according to any one of claims 1 to 11, wherein the surface tension is 65 mN / m or more and the DRC 5 min is 46 g / g or more. .. 逆相懸濁重合により得られる吸水性樹脂であって、
表面張力が65mN/m以上であり、かつ、DRC5minが46g/g以上である、吸水性樹脂。
A water-absorbent resin obtained by reverse-phase suspension polymerization.
A water-absorbent resin having a surface tension of 65 mN / m or more and a DRC of 5 min of 46 g / g or more.
加圧下吸収倍率(AAP)が20g/g以上である、請求項12〜14のいずれか1項に記載の吸水性樹脂。 The water-absorbent resin according to any one of claims 12 to 14, which has an absorption ratio (AAP) of 20 g / g or more under pressure. 平均一次粒子径が100μm未満である、請求項12〜15のいずれか1項に記載の吸水性樹脂。 The water-absorbent resin according to any one of claims 12 to 15, wherein the average primary particle size is less than 100 μm.
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