KR20210064436A - 흡수성 수지 입자의 제조 장치 - Google Patents

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KR20210064436A
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스미토모 세이카 가부시키가이샤
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Abstract

흡수성 수지 입자 전구체에 대하여 표면 가교제를 분무하고 가열하는 표면 가교 처리를 실행하여, 표면 가교 처리가 실행된 흡수성 수지 입자를 얻는 흡수성 수지 입자의 제조 장치로서, 표면 가교 처리가 실행되는 처리 용기와, 처리 용기 내에 마련된 교반 부재를 갖는 교반 장치와, 처리 용기 내를 가열하는 가열 장치와, 처리 용기 내에 마련되며, 처리 용기 외부의 표면 가교제 공급원으로부터 공급 배관을 통하여 공급되는 표면 가교제를 처리 용기 내에 분무하는 스프레이 노즐을 구비하고, 스프레이 노즐의 입구로부터 분사구에 도달하는 스프레이 노즐 내 유로에 있어서, 유체가 통과하는 유로에 있어서의 개구 단면이 가장 작은 개소가 분사구이다. 이에 의해, 보다 안정된 물성의 제품을 얻을 수 있다.

Description

흡수성 수지 입자의 제조 장치{WATER-ABSORBING RESIN PARTICLE PRODUCTION DEVICE}
본 개시는, 흡수성 수지 입자 전구체에 대하여 표면 가교제를 분무하고 가열하는 표면 가교 처리를 실행하여, 표면 가교 처리가 실행된 흡수성 수지 입자를 얻는 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 관한 것이다.
흡수성 수지 입자는, 생리 용품이나 종이 기저귀 등의 위생재 용도, 보수제나 토양 개량제 등의 농원예 용도, 또는 지수제나 결로 방지제 등의 공업 자재 용도 등의 광범위한 분야에서 이용되고 있다. 이 중, 특히 위생재 관련에 있어서 흡수성 수지 입자가 활발히 이용되고 있다.
이들 각종 용도로 이용되는 흡수성 수지 입자는 경도로 가교된 고분자이며, 예를 들면, 전분-아크릴로니트릴그라프트공중합체의 가수 분해물(특허문헌 1) 및 전분-아크릴산그라프트공중합체의 중화물(특허문헌 2) 등의 전분계 흡수성 수지, 초산비닐-아크릴산에스테르공중합체의 켄화물(특허문헌 3) 및 폴리아크릴산부분중화물(특허문헌 4, 특허문헌 5, 특허문헌 6) 등이 알려져 있다.
이들 흡수성 수지 입자는, 중합하고, 건조하고, 필요에 따라서 분쇄·분급하는 것에 의해 얻어지지만, 이러한 흡수성 수지 입자에는, 중합·건조 후도 부가 기능을 추가로 갖게 하기 위해서, 얻어진 흡수성 수지 입자에 여러 가지의 화합물을 첨가하여 개질한다. 흡수성 수지 입자의 개질 방법으로서, 흡수성 수지 입자 전구체의 표면 근방을 표면 가교제로 가교하는, 소위 표면 가교 기술이 알려져 있다. 표면 가교 처리에 있어서 가장 중요하다고 여겨지는 것은, 흡수성 수지 입자의 표면을 균일하게 표면 가교하는 것이며, 그러기 위해서는 표면 가교되기 전의 흡수성 수지 입자 전구체와 표면 가교제의 균일한 혼합이 중요해진다.
이 표면 가교되기 전의 흡수성 수지 입자 전구체와 표면 가교제의 균일 혼합 기술로서는, 표면 가교제를 미세 액적 형상으로 분무하고 흡수성 수지 분말과 접촉시키는 방법(특허문헌 7), 환상을 나타내는 공원추 형상 또는 양 볼록 렌즈 형상을 나타내는 타원추 형상으로 분무하는 방법(특허문헌 8), 스프레이 노즐을 이용하여 액체를 흡수성 폴리머 입자 상에 분무하는 방법(특허문헌 9)이 알려져 있다.
일본 특허 공개 제 소49-43395 호 공보 일본 특허 공개 제 소51-125468 호 공보 일본 특허 공개 제 소52-14689 호 공보 일본 특허 공개 제 소62-172006 호 공보 일본 특허 공개 제 소57-158209 호 공보 일본 특허 공개 제 소57-21405 호 공보 일본 특허 공개 제 평4-246403 호 공보 일본 특허 공개 제 2002-201290 호 공보 일본 특허 공표 제 2010-521578 호 공보
그렇지만, 상업 플랜트 등에서 상술한 바와 같이 스프레이 노즐을 이용하고, 흡수성 수지 입자에 여러 가지의 액상물을 첨가하여 개질된 흡수성 수지 입자를 제조하는 방법·장치에 있어서, 반드시, 일정한 물성의 제품을 안정적으로 얻어지고 있다고는 할 수 없는 것이 과제로 되어 있다.
본 개시의 목적은, 흡수성 수지 입자 전구체에 대하여 표면 가교제를 분무하고 가열하는 표면 가교 처리를 실행하여, 표면 가교 처리가 실행된 흡수성 수지 입자를 얻는 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 있어서, 보다 안정된 물성의 제품을 얻을 수 있는 흡수성 수지 입자의 제조 장치를 제공하는 것이다.
본 개시의 하나의 태양에 따른 흡수성 수지 입자의 제조 장치는, 흡수성 수지 입자 전구체에 대하여 표면 가교제를 분무하고 가열하는 표면 가교 처리를 실행하여, 표면 가교 처리가 실행된 흡수성 수지 입자를 얻는 흡수성 수지 입자의 제조 장치로서, 표면 가교 처리가 실행되는 처리 용기와, 처리 용기 내에 마련된 교반 부재를 갖는 교반 장치와, 처리 용기 내를 가열하는 가열 장치와, 처리 용기 내에 마련되며, 처리 용기 외의 표면 가교제 공급원으로부터 공급 배관을 통하여 공급되는 표면 가교제를 처리 용기 내에 분무하는 스프레이 노즐을 구비하고, 스프레이 노즐의 입구로부터 분사구에 이르는 스프레이 노즐 내 유로에 있어서, 유체가 통과하는 유로에 있어서의 개구 단면이 가장 작은 개소가 분사구가 되도록 구성한다.
본 개시에 의하면, 표면 가교 처리를 실행하는 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 있어서, 보다 안정된 물성의 제품을 얻을 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시형태에 따른 흡수성 수지 입자의 제조 공정의 흐름도이다.
도 2는 실시형태의 처리 장치의 구성도이다.
도 3a는 실시형태의 처리 장치가 구비하는 스프레이 노즐의 조립 상태의 단면도이다.
도 3b는 실시형태의 처리 장치가 구비하는 스프레이 노즐의 분해 단면도이다.
도 4a는 비교 형태의 스프레이 노즐의 조립 상태의 단면도이다.
도 4b는 비교 형태의 스프레이 노즐의 분해 단면도이다.
도 5는 실시형태의 변형예에 따른 처리 장치의 구성도이다.
(본 개시의 기초가 된 지견)
본원의 발명자들은, 상술의 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 일정한 물성의 제품이 안정적으로 얻어지지 않는 원인을 찾는 중, 표면 가교제의 분무 방법에 주목했다. 본원의 발명자들이 발견한 지견에 대하여 이하와 같이 설명한다.
종래, 표면 가교제의 분무에 스프레이 노즐을 사용하는 경우, 스프레이 노즐의 보호, 즉 노즐 막힘을 방지하기 위해, 스프레이 노즐 내에 스트레이너(필터)가 배치되어 있다.
한편, 흡수성 수지 입자 전구체에 표면 가교제를 혼합하고 가열하는 표면 가교 처리를 실행할 때에, 흡수성 수지 입자 전구체에 잔존하는 미량의 미반응의 모노머가 기화하는 등을 하여, 스프레이 노즐 내에 침입하고, 스트레이너에 부착된다. 표면 가교 처리에 있어서의 가열 시에는 스트레이너에도 열이 가해져, 부착된 미반응의 모노머의 중합이 진행되는 것에 의해, 스프레이 노즐의 폐색이 생긴다. 또한, 표면 가교 처리 후, 흡수성 수지 입자 중에 남아 있는 수분량을 감소시키기 위한 건조 처리(또는 가열 처리)가 추가로 실행되는 경우에 있어서는, 스트레이너에 더욱 열이 가해져, 부착된 미반응의 모노머의 중합이 진행되고, 스프레이 노즐의 폐색이 생긴다. 또한, 건조 처리로서 감압 건조 처리를 하는 경우에 있어서는, 감압 상태로부터 상압으로 되돌릴 때에, 스프레이 노즐 내에 미반응 모노머가 침입하기 쉬워, 스프레이 노즐의 폐색이 생기기 쉽다.
흡수성 수지 입자의 제조 장치에 마련되어 있는 복수인 스프레이 노즐 중, 일부라도 이와 같은 폐색이 발생하면, 표면 가교제의 분무 기능이 저하하여, 흡수성 수지 입자 전구체와 표면 가교제의 균일한 혼합을 할 수 없게 된다. 그 결과, 일정한 물성의 제품을 안정적으로 얻을 수 없게 되는 것을 발견하고, 이와 같은 지견에 근거하여, 본 개시에 도달한 것이다.
본 개시의 제 1 태양의 흡수성 수지 입자의 제조 장치는, 흡수성 수지 입자 전구체에 대하여 표면 가교제를 분무하고 가열하는 표면 가교 처리를 실행하여, 표면 가교 처리가 실행된 흡수성 수지 입자를 얻는 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 있어서, 표면 가교 처리가 실행되는 처리 용기와, 처리 용기 내에 마련된 교반 부재를 갖는 교반 장치와, 처리 용기 내를 가열하는 가열 장치와, 처리 용기 내에 마련되며, 처리 용기 외의 표면 가교제 공급원으로부터 공급 배관을 통하여 공급되는 표면 가교제를 처리 용기 내에 분무하는 스프레이 노즐을 구비하고, 스프레이 노즐의 입구로부터 분사구에 이르는 스프레이 노즐 내 유로에 있어서, 유체가 통과하는 유로에 있어서의 개구 단면이 가장 작은 개소가 분사구가 되도록 한 것이다.
이와 같은 구성에 의하면, 스프레이 노즐의 입구로부터 분사구에 이르는 유로의 도중에, 스트레이너 등의 개구 단면이 세밀하게 분할된 구멍이 촘촘한 부재나 유로 자체가 가늘게 좁아진 부분을 마련하지 않도록 하고 있다. 이에 의해, 스프레이 정지 시에 있어서, 처리 용기 내에서, 흡수성 수지 입자 전구체 중에 잔존하고 있는 미량의 미반응의 모노머 등이 스프레이 노즐의 분사구로부터 침입하는 경우가 생겨도, 스프레이 노즐의 분사구 이외의 유로 부분에서 막힘이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 스프레이 노즐의 분사구에서는, 표면 가교제의 분무 시에, 스프레이 노즐 내의 다른 부분에 비하여 비교적 높은 분출 압력이 가해지기 때문에, 부착물을 날려 버리는 것이 가능하다.
본 개시의 제 2 태양의 흡수성 수지 입자의 제조 장치는, 제 1 태양의 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 있어서, 스프레이 노즐의 입구보다 상류측에 있어서의 공급 배관에 있어서, 스프레이 노즐의 분사구의 개구 단면보다 작은 개구 단면을 갖는 복수의 개구를 구비하는 스트레이너가 마련되어 있도록 한 것이다.
이와 같은 구성에 의하면, 표면 가교제의 공급 배관을 통하여, 이물(즉, 분사구에 막힐 우려가 있는 이물)이 스프레이 노즐에 공급되는 것을, 스트레이너에 의해 방지할 수 있다. 또한, 이와 같은 분사구 보호를 위한 스트레이너가, 스프레이 노즐 내가 아닌, 스프레이 노즐의 상류측의 공급 배관의 도중에 마련되어 있다. 이에 의해, 미반응 모노머 등의 침입에 의해서도 스프레이 노즐 내에 막힘이 발생하는 것을 억제하면서, 스트레이너에 의해 분사구의 보호를 도모할 수 있다.
본 개시의 제 3 태양의 흡수성 수지 입자의 제조 장치는, 제 2 태양의 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 있어서, 가열 장치는 처리 용기의 외주에 배치된 가열 재킷이며, 가열 재킷의 외측에 있어서의 공급 배관에 스트레이너가 마련되도록 한 것이다.
이와 같은 구성에 의하면, 공급 배관에 있어서, 가열 재킷의 열에 의한 영향을 받기 어려운 부분에 스트레이너가 마련되어 있다. 이에 의해, 미반응 모노머의 침입에 의해서도 스프레이 노즐 내에 막힘이 발생하는 것을 억제하면서, 스트레이너에 의해 분사구의 보호를 도모할 수 있다.
본 개시의 제 4 태양의 흡수성 수지 입자의 제조 장치는, 제 2 또는 제 3 태양의 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 있어서, 표면 가교제의 공급 배관은, 복수의 스프레이 노즐이 접속된 헤더 배관인 제 1 배관과, 표면 가교제 공급원과 제 1 배관을 접속하는 제 2 배관을 구비하고, 제 1 배관과 복수의 스프레이 노즐이 처리 용기의 내부에 배치되며, 제 2 배관에 있어서의 처리 용기의 외측 부분에 스트레이너가 마련되도록 한 것이다.
이와 같은 구성에 의하면, 공급 배관에 있어서, 처리 용기로부터의 열에 의한 영향을 받기 어려운 부분인 제 2 배관에 스트레이너가 마련되어 있다. 이에 의해, 미반응 모노머의 침입에 의해서도 스프레이 노즐 내에 막힘이 발생하는 것을 억제하면서, 스트레이너에 의해 분사구의 보호를 도모할 수 있다.
본 개시의 제 5 태양의 흡수성 수지 입자의 제조 장치는, 제 2 내지 제 4 중 어느 하나의 태양에 기재된 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 있어서, 스트레이너를 냉각하는 냉각 장치를 구비하도록 한 것이다.
이러한 구성에 의하면, 냉각 장치에 의한 스트레이너의 냉각에 의해, 미반응 모노머에 대한 열반응을 억제할 수 있다. 이에 의해, 스트레이너에 미반응 모노머가 부착되는 경우가 생겨도, 미반응 모노머의 중합이 진행되는 것을 억제하여, 스트레이너에 막힘이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
(실시형태)
이하에, 본 개시에 따른 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명하지만, 본 개시의 범위는 이들 설명에 구속되는 일은 없으며, 이하의 예시 이외에 대해서도, 본 개시의 취지를 해치지 않는 범위에서 적절히 변경하여 실시할 수 있는 것이다.
[흡수성 수지 입자의 제조 공정]
본 개시의 하나의 실시형태에 따른 흡수성 수지 입자의 제조 공정의 흐름도를 도 1에 도시한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 흡수성 수지 입자는 적어도 중합 공정(s11), 농축 공정(s12), 표면 가교 공정(s13), 건조 공정(s14)을 갖는 수지 입자 조제 공정(s15)으로 조제된다.
<중합 공정>
중합 공정(s11)은 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 중합 반응시켜 흡수성 수지 입자를 얻는 공정이다. 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 중합 방법은 특별히 한정되지 않으며, 대표적인 중합 방법인 수용액 중합법, 유화 중합법, 역상 현탁 중합법 등이 이용된다.
수용액 중합법에서는, 예를 들면, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 수용액, 내부 가교제 및 수용성 라디칼 중합 개시제를, 필요에 따라서 교반하면서, 가열함으로써 중합이 실행된다. 이 수용액 중합법에서는, 물이 액매체로서 취급되며, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 수용액 상태로 하여 중합 반응이 실행된다.
또한, 역상 현탁 중합법에서는, 예를 들면, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 수용액, 계면활성제, 소수성 고분자계 분산제, 수용성 라디칼 중합 개시제 및 내부 가교제를 석유계 탄화수소 분산매 중, 교반하에서 가열하는 것에 의해 중합이 실행된다. 이 역상 현탁 중합법에서는, 물과 석유계 탄화수소 분산매가 액매체로 취급되며, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 수용액이, 석유계 탄화수소 분산매 중에 첨가된 현탁 상태에서 중합 반응이 실행된다.
이하에서는, 본 개시의 실시형태의 일예로서, 정밀한 중합 반응 제어와 광범위한 입자 직경의 제어가 가능한 역상 현탁 중합법에 의해 흡수성 수지 입자를 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
흡수성 수지 입자의 원료에 이용되는 수용성 에틸렌성 불포화 단량체로서는, 예를 들면, (메타)아크릴산, 2-(메타)아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 말레인산 등의 산기를 갖는 단량체 및 그들의 염; (메타)아크릴아미드, N, N-디메틸(메타)아크릴아미드, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, N-메틸올(메타)아크릴아미드 등의 비이온성 불포화 단량체; 디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, 디에틸아미노프로필(메타)아크릴레이트 등의 아미노기 함유 불포화 단량체 및 그들 4급화물 등을 들 수 있다. 이들은, 각각 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다. 「(메타)아크릴」은 「아크릴」 및 「메타아크릴」을 의미한다.
또한, 산기를 갖는 단량체를 중화하여 염으로 하는 경우에 이용되는 알칼리성 화합물로서는, 리튬, 나트륨, 칼륨, 암모늄 등의 화합물을 들 수 있다. 보다 상세하게는, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화리튬, 탄산나트륨, 탄산암모늄 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체는 수용액으로서 사용된다. 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액의 단량체 농도는 20 질량% 내지 포화 농도인 것이 바람직하다.
수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액에는, 필요에 따라서, 연쇄 이동제, 증점제 등이 포함되어 있어도 좋다. 연쇄 이동제로서는, 예를 들면, 티올류, 티올산류, 제 2 급 알코올류, 차아인산, 아인산 등의 화합물을 들 수 있다. 이들은 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다. 증점제로서는, 카복시메틸셀룰로스, 하이드록시에틸셀룰로스, 하이드록시프로필셀룰로스, 메틸셀룰로스, 폴리에틸렌글리콜, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산 중화물, 폴리아크릴아미드 등을 들 수 있다.
석유계 탄화수소 분산매로서는, 예를 들면, n-헥산, n-헵탄, 2-메틸헥산, 3-메틸헥산, 2, 3-디메틸펜탄, 3-에틸펜탄, n-옥탄 등의 탄소수 6~8의 지방족탄화수소, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 시클로펜탄, 메틸시클로펜탄, trans-1, 2-디메틸시클로펜탄, cis-1, 3-디메틸시클로펜탄, trans-1, 3-디메틸시클로펜탄 등의 지환족 탄화수소, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 공업적으로 입수가 용이한 것과, 안전성의 관점에서, n-헥산, n-헵탄, 2-메틸헥산, 3-메틸헥산, n-옥탄 등의 탄소수 6~8의 지방족 탄화수소; 시클로헥산, 메틸시클로펜탄, 및 메틸시클로헥산 등의 탄소수 6~8의 지환족 탄화수소가 보다 바람직하게 이용된다. 이들 석유계 탄화수소 분산매는 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
역상 현탁 중합에 있어서는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액을 석유계 탄화수소 분산매에 분산시켜, 보다 안정된 중합 입자를 얻기 위해, 계면활성제나 요약하면 소수성 고분자계 분산제를 이용한다. 중합을 안정적으로 완료시킨다는 관점에서, 계면활성제나 소수성 고분자계 분산제는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액을 중합시키기 전에 존재시키고, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액을 석유계 탄화수소 분산매 중에 충분히 분산시켜, 그 액적을 안정화시킨 후에 중합을 실행할 수 있으면, 각각 첨가하는 시기는 특별히 한정되지는 않는다. 또한, 계면활성제나 소수성 고분자계 분산제는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액을 첨가하기 전에, 미리 석유계 탄화수소 분산매에 용해 또는 분산시켜 두는 것이 일반적이다.
중합시의 분산 안정성을 유지하기 위해서 이용하는 계면활성제로서는, 예를 들면, 소르비탄지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄지방산에스테르, 폴리글리세린지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌글리세린지방산에스테르, 자당지방산에스테르, 소르비톨지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비톨지방산에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르, 폴리옥시에틸렌피마자유, 폴리옥시에틸렌경화피마자유, 알킬아릴포름알데히드축합폴리옥시에틸렌에테르, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필알킬에테르, 폴리에틸렌글리콜지방산에스테르, 알킬글루코시드, N-알킬글루콘아미드, 폴리옥시에틸렌지방산아미드, 및 폴리옥시에틸렌알킬아민 등의 비이온계 계면활성제, 지방산염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬메틸타우린산염, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르황산에스테르염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산에스테르염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르술폰산 및 그 염, 폴리옥시에틸렌알킬페닐에테르인산 및 그 염, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산 및 그 염 등의 음이온계 계면활성제를 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
중합시의 분산 안정성을 보다 높이기 위해서, 소수성 고분자계 분산제를 계면활성제와 병용하여도 좋다. 소수성 고분자계 분산제는, 사용하는 석유계 탄화수소 분산매에 대하여, 용해 또는 분산하는 것을, 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 예를 들면, 점도 평균 분자량으로서 20000 이하, 바람직하게는 10000 이하, 더욱 바람직하게는 5000 이하의 것을 들 수 있다. 구체적으로는, 말레산무수물변성폴리에틸렌, 말레산무수물변성폴리프로필렌, 말레산무수물변성에틸렌·프로필렌공중합체, 말레산무수물·에틸렌공중합체, 말레산무수물·프로필렌공중합체, 말레산무수물·에틸렌·프로필렌공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌·프로필렌공중합체, 산화형폴리에틸렌, 산화형폴리프로필렌, 산화형에틸렌·프로필렌공중합체, 에틸렌·아크릴산공중합체, 에틸셀룰로스, 무수말레인화폴리부타디엔, 무수말레인화 EPDM(에틸렌/프로필렌/다이엔 삼원 공중합체) 등을 들 수 있다.
수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액을, 중합 반응기 내에 미리 충전된 석유계 탄화수소 분산매에 첨가하여 분산시킬 때, 교반 수단에 의해 분산시키지만, 이 교반 수단에 의한 교반 조건에 대해서는, 소망의 분산 액적 직경에 따라서 상이하므로, 일률적으로 결정할 수 없다. 분산 액적 직경은 교반 수단의 교반 날개의 종류, 날개 직경, 회전 수 등에 따라서 조절할 수 있다. 교반 날개로서는, 예를 들면, 프로펠러 날개, 패들 날개, 앵커 날개, 터빈 날개, 파우들러(Pfaudler) 날개, 리본 날개, 풀 존 날개(신코팬텍주식회사제), 막스 브랜드 날개(스미토모중기계공업주식회사제), 슈퍼 믹스(사타케화학기계공업주식회사제) 등을 사용하는 것이 가능하다.
중합 반응기에서는, 석유계 탄화수소 분산매에 소정의 첨가 속도로 첨가된 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액을, 계면활성제 존재하에, 석유계 탄화수소 분산매 중에서, 교반 수단에 의해 충분히 교반하고 분산시켜, 액적을 안정화시킨다. 그리고, 중합 반응기 내를 충분히 질소 치환한 후, 필요에 의해 내부 가교제의 존재하에서, 수용성 라디칼 중합 개시제에 의해 역상 현탁 중합을 실행하여, 함수 겔상 가교 집합체(이하, 「흡수성 수지 입자 전구체」라 함)의 현탁액을 얻는다.
본 실시형태에서 사용되는 수용성 라디칼 중합 개시제로서는, 예를 들면, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과황산나트륨 등의 과황산염; 과산화수소 등의 과산화물; 2, 2'-아조비스(2-아미디노프로판) 2염산염, 2, 2'-아조비스[N-(2-카복시에틸)-2-메틸프로피온디아민] 4수염, 2, 2'-아조비스(1-이미노-1-필로리지노(pyrrolizino)-2-메틸프로판) 2염산염, 2, 2'-아조비스[2-메틸-N-(2-하이드록시에틸)-프로피온아미드] 등의 아조 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 수용성 라디칼 중합 개시제는 아황산염, 아스코르빈산 등의 환원제와 병용하여 레독스 중합 개시제로서 이용하여도 좋다.
필요에 따라서 사용되는 내부 가교제로서는, 예를 들면, (폴리)에틸렌글리콜[「(폴리)」란 「폴리」의 접두어가 있는 경우와 없는 경우를 의미한다. 이하 동일함], 1, 4-부탄디올, 글리세린, 트리메틸올프로판 등의 폴리올류, 폴리올류와 아크릴산, 메타아크릴산 등의 불포화산을 반응시켜 얻어지는 2개 이상의 비닐기를 갖는 폴리불포화에스테르류, N, N'-메틸렌비스아크릴아미드 등의 비스아크릴아미드류, (폴리)에틸렌글리콜디글리시딜에테르, (폴리)에틸렌글리콜트리글리시딜에테르, (폴리)글리세린디글리시딜에테르, (폴리)글리세린트리글리시딜에테르, (폴리)프로필렌글리콜폴리글리시딜에테르, (폴리)글리세롤폴리글리시딜에테르 등의 2개 이상의 글리시딜기를 함유하는 폴리글리시딜 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
중합 반응기 내에 있어서의 역상 현탁 중합시의 반응 온도는, 사용하는 중합 개시제의 종류나 양에 따라서 상이하므로 일률적으로는 결정할 수 없지만, 바람직하게는 30~120 ℃, 보다 바람직하게는 40~100 ℃이다. 반응 온도가 30 ℃ 이상인 것에 의해, 중합율이 낮아지는 것을 억제할 수 있으며, 또한 반응 온도가 120 ℃ 이하인 것에 의해, 급격한 중합 반응이 일어나는 것을 억제할 수 있다.
이와 같이 하여 얻어진, 흡수성 수지 입자 전구체를 함유하는 중합 반응액(흡수성 수지 입자 전구체의 현탁액)을 1단째의 중합으로 하고, 이후 여러번 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액을 첨가하여 중합을 반복하는 「다단 중합」을 실행하여도 좋다.
1단째의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 중합으로 얻어지는 입자의 크기는, 다단 중합에 있어서, 적절한 응집 입경을 얻는 관점에서, 중위 입자 직경 20~200 ㎛가 바람직하고, 30~150 ㎛가 보다 바람직하며, 40~120 ㎛가 더욱 바람직하다.
2단 중합을 실행하는 경우, 1단째의 중합에서 얻어진 입자를 응집하여, 위생 재료 용도에 적절한 비교적 평균 입경이 큰 흡수성 수지 입자를 얻을 수 있다. 또한, 위생 재료 용도에 바람직한 흡수성 응집 입자 직경으로서는, 200~600 ㎛가 바람직하고, 250~500 ㎛가 더욱 바람직하며, 300~450 ㎛가 가장 바람직하다.
2단째 중합의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체로서는, 1단째 중합의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체로서 예시한 것과 동일한 것을 사용할 수 있지만, 단량체의 종류, 중화도, 중화염 및 단량체 수용액 농도는 1단째 중합의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체와 동일하여도 상이하여도 좋다.
2단째 중합의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액에 첨가되는 중합 개시재에 대해서도, 1단째 중합의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액에 대하여 예시한 것으로부터 선택하여 사용할 수 있다.
또한, 2단째 중합의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액에도, 필요에 따라서, 내부 가교제, 연쇄 이동제 등을 첨가하여도 좋고, 1단째 중합의 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 수용액에 대하여 예시한 것에서 선택하여 사용할 수 있다.
2단째의 역상 현탁 중합에 있어서의 반응 온도에 대해서도, 중합 개시제의 종류나 양에 따라서 상이하므로 일률적으로는 결정할 수 없지만, 바람직하게는 30~120 ℃, 보다 바람직하게는 40~100 ℃이다. 2단 이상의 다단 중합을 실행하는 경우, 이후 2단째 중합을 3단째, 4단째로 바꿔서 실행할 수 있다.
<농축 공정>
농축 공정(s12)은, 중합 공정(s11)에서 얻어진 중합 반응액으로부터 액체 성분을 증류하고, 중합 반응액을 농축하여, 흡수성 수지 입자 전구체를 얻는 공정이다.
농축 공정(s12)에 있어서의 중합 반응액으로부터의 액체 성분의 증류 처리는 상압하에서도 감압하에서도 실행하여도 좋으며, 액체 성분의 증류 효율을 높이기 위해서, 질소 등의 기류하에서 실행하여도 좋다.
중합 반응액으로부터의 액체 성분의 증류 처리를 상압하에서 실시하는 경우, 농축시의 설정 온도는 70~250 ℃가 바람직하고, 80~180 ℃가 보다 바람직하며, 80~140 ℃가 더욱 바람직하며, 90~130 ℃가 가장 바람직하다. 또한, 중합 반응액으로부터의 액체 성분의 증류 처리를 감압하에서 실행하는 경우, 농축시의 설정 온도는 60~100 ℃가 바람직하며, 70~90 ℃가 보다 바람직하다.
<표면 가교 공정>
표면 가교 공정(s13)은, 중합 반응액으로부터의 액체 성분의 증류 처리 후에 얻어진 흡수성 수지 입자 전구체에, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 유래의 관능기와 반응성을 갖는 관능기를 2개 이상 함유하는 표면 가교제를 첨가하고, 흡수성 수지 입자 전구체의 표면층의 가교 밀도를 높여 흡수성 수지 입자를 얻는 공정이다. 표면층의 가교 밀도가 높은 흡수성 수지 입자는 가압하 흡수능, 흡수 속도, 겔 강도 등의 모든 성능이 높아, 위생 재료 용도로서 바람직한 성능을 갖는다.
상기 가교 반응에 이용되는 표면 가교제로서는, 중합에 이용한 수용성 에틸렌성 불포화 단량체 유래의 관능기와 반응할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다.
사용되는 표면 가교제로서는, 예를 들면, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1, 4-부탄디올, 트리메틸올프로판, 글리세린, 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리글리세린 등의 폴리올류; (폴리)에틸렌글리콜디글리시딜에테르, (폴리)에틸렌글리콜트리글리시딜에테르, (폴리)글리세린디글리시딜에테르, (폴리)글리세린트리글리시딜에테르, (폴리)프로필렌글리콜폴리글리시딜에테르, (폴리)글리세롤폴리글리시딜에테르 등의 폴리글리시딜 화합물; 에피클로로히드린, 에피브로모히드린, α-메틸에피클로로히드린 등의 할로에폭시 화합물; 2, 4-톨릴렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 이소시아네이트 화합물 등의 반응성 관능기를 2개 이상 갖는 화합물; 3-메틸-3-옥세탄메탄올, 3-에틸-3-옥세탄메탄올, 3-부틸-3-옥세탄메탄올, 3-메틸-3-옥세탄에탄올, 3-에틸-3-옥세탄에탄올, 3-부틸-3-옥세탄에탄올 등의 옥세탄 화합물, 1, 2-에틸렌비스옥사졸린 등의 옥사졸린 화합물, 에틸렌카보네이트 등의 카보네이트 화합물 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다.
이들 중에서도, 반응성이 뛰어난 관점에서 (폴리)에틸렌글리콜디글리시딜에테르, (폴리)에틸렌글리콜트리글리시딜에테르, (폴리)글리세린디글리시딜에테르, (폴리)글리세린트리글리시딜에테르, (폴리)프로필렌글리콜폴리글리시딜에테르, (폴리)글리세롤폴리글리시딜에테르 등의 폴리글리시딜 화합물이 바람직하다.
상기 표면 가교제의 첨가량은, 중합에 첨부된 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 총량 100 질량부에 대하여, 바람직하게는 0.01~5 질량부, 보다 바람직하게는 0.02~3 질량부이다. 표면 가교제의 첨가량이 0.01 질량부 이상인 것에 의해, 얻어지는 흡수성 수지의 가압하 흡수능, 흡수 속도, 겔 강도 등의 모든 성능을 높일 수 있으며, 5 질량부 이하인 것에 의해, 흡수능이 너무 낮아지는 것을 억제할 수 있다.
또한, 표면 가교제의 첨가 방법은, 표면 가교제를 그대로 첨가하여도 수용액으로서 첨가하여도 좋지만, 필요에 따라서, 용매로서 친수성 유기 용매를 이용한 용액으로서 첨가하여도 좋다. 이 친수성 유기 용매로서는, 예를 들면, 메틸알코올, 에틸알코올, n-프로필알코올, 이소프로필알코올 및 프로필렌글리콜 등의 저급 알코올류, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 디에틸에테르, 디옥산, 및 테트라하이드로푸란 등의 에테르류, N, N-디메틸포름아미드 등의 아미드류, 및 디메틸술폭시드 등의 술폭시드류 등을 들 수 있다. 이들 친수성 유기 용매는 각각 단독으로 사용하여도 좋고, 2종류 이상을 병용하여도 좋다.
표면 가교 반응은, 중합 반응액으로부터의 액체 성분의 증류 처리 중에 있어서, 흡수성 수지 100 질량부에 대하여, 1~200 질량부의 범위의 수분 존재하에 실시되는 것이 바람직하며, 5~100 질량부의 범위의 수분 존재하에 실시되는 것이 더욱 바람직하며, 10~50 질량부의 수분 존재하에 실시되는 것이 보다 더 바람직하다. 이와 같이, 표면 가교제 첨가시의 수분량을 조정하는 것에 의해, 보다 바람직하게 흡수성 수지의 입자 표면층에 있어서의 표면 가교를 실시할 수 있어서, 뛰어난 흡수 성능을 발현할 수 있다.
표면 가교 반응에 있어서의 온도는 50~250 ℃가 바람직하고, 60~180 ℃가 보다 바람직하며, 60~140 ℃가 더욱 바람직하며, 70~120 ℃가 가장 바람직하다.
상기와 같이, 중합 공정(s11), 농축 공정(s12) 및 표면 가교 공정(s13)을 거쳐서 얻어진 흡수성 수지 입자는, 통상 함수(含水) 겔상이다. 흡수성 수지 입자의 수분율을 감소시키기 위해, 표면 가교 공정(s13) 후에 필요에 따라서 건조 처리가 실행되어도 좋다.
<건조 공정>
표면 가교 공정(s13) 후에, 건조 공정이 실행되는 경우에 대하여 설명한다. 건조 공정(s14)은 표면 가교 공정(s13)에서 얻어진 함수 겔상의 흡수성 수지 입자를 건조하는 공정이다.
건조 공정(s14)에 있어서의 건조 처리 방법으로서는, 가열 건조, 열풍 건조, 감압 건조, 적외선 건조, 마이크로파 건조, 소수성 유기 용매와의 공비(共沸)에 의한 탈수, 고온의 수증기를 이용한 고습 건조 등, 목적의 함수율이 되도록 여러 가지의 방법을 채용할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 건조 처리를 열풍 건조로 실행하는 경우에는, 통상 60~250 ℃, 바람직하게는 100~220 ℃, 보다 바람직하게 120~200 ℃의 온도 범위(열풍 온도)에서 실행된다. 건조 시간은 중합체의 표면적, 함수율 및 건조기의 종류에 의존하여, 목적으로 하는 함수율이 되도록 선택된다. 예를 들면, 건조 시간은 1분간~5시간의 범위 내에서 적절히 선택하면 좋다. 감압 건조가 실행되는 경우에는, 진공 압력(절대압)이 바람직하게는 5~90 kPa, 보다 바람직하게는 10~60 kPa의 범위에서, 건조 처리가 실행된다.
본 개시에 이용할 수 있는 흡수성 수지 입자의 수분율은 바람직하게는 20 질량% 이하, 보다 바람직하게는 10 질량% 이하이다. 흡수성 수지 입자의 수분율을 20 질량% 이하로 하는 것에 의해, 흡수성 수지 입자의 양호한 유동성을 유지할 수 있다.
상술의 표면 가교 공정(s13) 및 건조 공정(s14)은, 본 개시의 흡수성 수지 입자의 제조 장치를 이용하여 실시할 수 있다. 여기에서, 본 개시의 하나의 실시형태에 따른 흡수성 수지 입자의 제조 장치의 일예인 처리 장치(1)의 구성에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도 2는 본 실시형태의 처리 장치(1)에 있어서의 주요한 구성을 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 처리 장치(1)는 처리 용기(10)와, 교반 장치(20)와, 가열 장치(30)를 구비한다. 처리 장치(1)는, 예를 들면 전도 전열형의 교반 건조 장치를 채용하여도 좋다.
처리 용기(10)는 흡수성 수지 입자 전구체 및 흡수성 수지 입자가 수용되는 횡형의 드럼 용기이며, 내열성 및 기밀성을 구비한 구조를 갖는다. 처리 용기(10)의 상부에는, 흡수성 수지 입자 전구체의 투입구(11)가 마련되어 있으며, 투입구(11)는 흡수성 수지 입자 전구체의 공급 라인(예를 들면, 관로)에 접속되어 있다. 처리 용기(10)의 하측부에는, 표면 가교 공정 및 건조 공정이 실행된 흡수성 수지 입자의 토출구(12)가 마련되어 있으며, 토출구(12)는 흡수성 수지 입자의 토출 라인(예를 들면, 관로)에 접속되어 있다. 또한, 투입구(11) 근방의 공급 라인 상 및 토출구(12) 근방의 토출 라인 상에는, 라인을 개폐하기 위한 밸브 등의 개폐 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다.
교반 장치(20)는 처리 용기(10) 내에 배치된 복수의 교반반(21)과, 복수의 교반반(21)이 장착된 회전축(22)과, 회전축(22)을 회전 구동시키는 회전 구동 장치(23)를 구비한다.
회전축(22)은, 횡형 드럼 용기인 처리 용기(10)의 횡방향(길이 방향)으로 연장되도록 처리 용기(10) 내에 배치되며, 각각의 교반반(21)을 횡방향으로 배열시킨 상태로 고정한다. 교반반(21)은 대략 원반 형상을 갖고, 흡수성 수지 입자 등의 교반 기능을 높이기 위한 부재로서, 익근 등이 교반반(21)에 마련되어 있어도 좋다. 회전 구동 장치(23)는 처리 용기(10)의 외측에 배치되며, 회전축(22)을 회전시키는 것에 의해, 각각의 교반반(21)을 회전시킨다. 회전 구동 장치(23)가 회전축을 정회전시킬 뿐만 아니라 역전시키도록 하여도 좋으며, 또한 회전수를 가변할 수 있도록 하여도 좋다.
가열 장치(30)는 교반 장치(20)의 회전축(22) 및 교반반(21)의 내부에 배치되는 전열부(31)와, 처리 용기(10)의 외피의 외주면에 배치되는 가열 재킷(32)을 구비한다.
전열부(31)는 회전축(22) 및 각각의 교반반(21)의 내부에 형성된 증기 유로에 의해 구성된다. 회전축(22)의 단부에 접속된 증기 라인(관로)을 통하여, 전열부(31)에 증기가 공급되고, 처리 용기(10) 내에 수용된 흡수성 수지 입자 등을 각각의 교반반(21)의 외표면을 통하여 가열한다.
가열 재킷(32)은 처리 용기(10)의 외피의 외표면을 둘러싸도록 배치된 증기 유로(열교환기)에 의해 구성된다. 가열 재킷(32)에는 증기 라인이 접속되며, 공급된 증기에 의해 처리 용기(10)의 외피를 통하여 처리 용기(10) 내에 수용된 흡수성 수지 입자 전구체 또는 흡수성 수지 입자 등을 가열한다.
전열부(31) 및 가열 재킷(32)으로의 증기의 공급량의 제어를 실행하는 제어 구성(증기 유량 조정 밸브 및 온도 센서 등: 도시하지 않음)이 마련되어 있으며, 요구된 가열 온도가 되도록, 제어 구성에 의한 제어가 실행된다.
처리 용기(10) 내의 상부에는, 표면 가교제를 분무하는 분무 장치(40)가 마련되어 있다. 분무 장치(40)는, 처리 용기(10)의 외부에 마련되어 있는 표면 가교제 공급원으로부터 공급 라인(공급 배관)(41)을 통하여 공급되는 표면 가교제를, 처리 용기(10) 내에 분무한다. 분무 장치(40)는 복수의 스프레이 노즐(42)과, 복수의 스프레이 노즐(42)이 접속된 헤더 배관인 제 1 배관(43)과, 표면 가교제 공급원과 제 1 배관(43)을 접속하는 제 2 배관(44)을 포함한다.
본 실시형태에서는, 표면 가교제 공급원은 표면 가교제를 수용하는 탱크(2)와, 탱크(2) 내의 표면 가교제를 공급 라인(41)에 공급하는 펌프(3)에 의해 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 제 2 배관(44)은 펌프(3)의 출구로부터 헤더 배관인 제 1 배관(43)으로의 접속 부분까지 도달하는 관로이다.
분무 장치(40)에 있어서, 각각의 스프레이 노즐(42) 및 제 1 배관(43)은 처리 용기(10)의 내부에 배치되어 있으며, 제 2 배관(44)은 처리 용기(10)의 외피 및 가열 재킷(32)을 관통하는 부분을 갖고 있다. 또한, 도 2에 도시하는 처리 장치(1)에서는, 분무 장치(40)가 2대 마련되는 경우를 예시하고 있지만, 분무 장치(40)의 설치 대수는 한정되지 않는다.
표면 가교제의 공급 라인(41)에는, 순수 공급 라인(4) 및 질소 공급 라인(5)이 접속되어 있으며, 공급 라인(41)을 통하여, 표면 가교제, 순수, 및 질소를 선택적으로 처리 용기(10) 내에 공급하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 공급 라인(41)에는, 라인의 개폐를 실행하는 밸브가 적절히 마련되어 있다.
본 실시형태의 처리 장치(1)에서는, 표면 가교제의 공급 라인(41)의 제 2 배관(44)에 있어서의 처리 용기(10)의 외측 부분(즉, 처리 용기(10)의 외피 및 가열 재킷(32)의 외측 부분)에 스트레이너(45)가 마련되어 있다. 스트레이너(45)는, 스프레이 노즐(42)에 이물(스프레이 노즐(42)의 분사구에 막힐 우려가 있는 이물)이 공급되는 일이 없도록, 통과하는 유체를 필터링 하는 것에 의해 이물을 포획하는 기능을 갖는다. 스트레이너(45)로서는, 여러 가지 타입의 것을 채용하여도 좋으며, 예를 들면, Y형 스트레이너를 채용하여도 좋다. 스트레이너(45) 내에는 이물을 필터링하는 필터로서, 예를 들면 금속 메쉬 필터(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 금속 메쉬 필터에 있어서의 각각의 메쉬 개구 단면(개구 면적)은 스프레이 노즐(42)의 분사구의 개구 단면(개구 면적)보다 작게 설정되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 실시형태의 처리 장치(1)에 있어서, 상기의 표면 가교 공정(s13) 및 건조 공정(s14)을 실시하는 방법에 대하여 설명한다.
우선, 농축 공정에서 얻어진 흡수성 수지 입자 전구체를 처리 장치(1)의 투입구(11)로부터 처리 용기(10) 내부에 투입한다. 투입된 흡수성 수지 입자 전구체는, 처리 용기(10) 내에 마련된 복수의 교반반(21)을 갖는 교반 장치(20)에 의해 교반된다. 농축 공정에서 얻어진 흡수성 수지 입자 전구체의 건조 상태에 따라서는, 가열 장치(30)(전열부(31) 및 가열 재킷(32))에 의해 처리 용기(10) 내를 가열하여, 흡수성 수지 입자 전구체의 수분량을 조정한다.
다음에, 표면 가교 처리를 실행하는데 적절한 수분량으로 조정된 흡수성 수지 입자 전구체에 대하여 스프레이 노즐(42)을 통하여 표면 가교제의 용액을 분무한다. 구체적으로는, 표면 가교제의 용액이 수용된 탱크(2)로부터 펌프(3)에 의해 공급 라인(41)에 표면 가교제의 용액이 공급되고, 제 2 배관(44) 및 제 1 배관(43)을 통하여 각각의 스프레이 노즐(42)로부터 표면 가교제의 용액을 분무한다. 이 분무 시에는, 표면 가교제의 용액이 전체 흡수성 수지 입자 전구체에 균일하게 공급되도록, 교반 장치(20)에 의해 흡수성 수지 입자 전구체를 교반하면서 분무를 실행한다. 본 실시형태의 처리 장치(1)를 이용하여 표면 가교 처리를 실행하는 경우, 취급의 용이성이나 안전성의 관점에서, 표면 가교제 용액은 수용액이다.
흡수성 수지 입자 전구체에 표면 가교제 용액을 소정 시간 분무한 후, 스프레이 노즐(42)에 의한 분무를 정지한다. 분무 정지 후, 공기나 질소 등의 기체를 분출하여, 스프레이 노즐(42)의 선단에 잔류하는 표면 가교제 용액을 제거하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 질소 공급 라인(5) 및 공급 라인(41)을 통하여 질소를 스프레이 노즐(42)에 공급하는 것에 의해, 잔류 용액의 제거를 실행한다.
그 후, 가열 장치(30)(전열부(31) 및 가열 재킷(32))에 의해 처리 용기(10) 내를 가열하여, 흡수성 수지 입자 전구체의 표면 가교 반응을 촉진하고 표면 가교 처리를 실행한다. 이와 같은 표면 가교 처리를 거쳐서 얻어진 흡수성 수지 입자는, 통상 함수 겔상이다.
다음에 본 실시형태에 있어서는, 함수 겔상의 흡수성 수지 입자를 건조하기 위해, 동일한 처리 용기(10) 내부에서 계속하여 건조 처리를 실행한다.
건조 처리는, 교반 장치(20)에 의해 흡수성 수지 입자를 교반하면서, 상압하 또는 감압하에서 건조한다. 흡수성 수지 입자에 대한 열이력에 의한 악영향을 억제하거나, 또는 방지하기 위해, 감압 장치(도시하지 않음)를 이용하여 처리 용기(10) 내를 감압하고 건조하는 것이 바람직하다. 감압 장치로서는, 예를 들면, 진공 펌프 등을 이용하여도 좋다. 건조 처리에 의해, 소망의 함수율로 조정된 흡수성 수지 입자는 처리 장치(1)의 토출구(12)로부터 처리 용기(10) 외부(즉, 토출 라인)로 토출된다.
토출된 흡수성 수지 입자는, 또한 소망에 의해 흡수성 수지 입자를 조제하는 수지 입자 조제 공정(s15)을 거치고, 포장된다. 수지 입자 조제 공정(s15)은, 예를 들면 분쇄 공정, 분급 공정, 및 혼합 공정을 포함하여도 좋다.
수용액 중합법에 의해 흡수성 수지 입자를 제조하는 경우, 중합에 의해 얻어진 함수 겔을 건조하고, 건조물에 대하여 분쇄 처리 및 분급 처리를 실행하여, 부정형 흡수성 수지 입자 전구체를 얻는다.
이와 같이 얻어진 부정형 흡수성 수지 입자 전구체를 처리 장치(1)의 처리 용기(10) 내부에 투입하고, 상기 동일한 처리를 실행하여 흡수성 수지 입자를 얻을 수 있다.
여기서, 본 실시형태의 처리 장치(1)가 구비하는 스프레이 노즐(42)의 구성에 대하여, 도 3a에 도시하는 조립 상태의 단면도와, 도 3b에 도시하는 분해 단면도를 이용하여 설명한다. 또한, 본 실시형태의 스프레이 노즐(42)과 대비하기 위한 비교 형태에 따른 스프레이 노즐(142)의 구성에 대하여, 도 4a에 도시하는 조립 상태의 단면도와, 도 4b에 도시하는 분해 단면도를 이용하여 설명한다.
도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 스프레이 노즐(42)은 선단에 분사구(51)를 갖는 팁부(52)와, 제 1 배관(43)과 접속되는 입구(53)를 일단에 구비하는 본체부(54)와, 팁부(52)와 본체부(54)를 연결하는 캡부(55)를 구비한다.
본체부(54)의 입구(53)의 외주에는, 예를 들면 나사 부분이 마련되어 있으며, 제 1 배관(43)과 탈착 가능하게 나사 접속된다. 본체부(54)의 입구(53)는, 예를 들면, 접속되는 제 1 배관(43)의 접속 부분과 동일한 구경을 갖는다. 본체부(54)에 있어서, 가장 개구 단면이 작은 부분이 입구(53)(개구 단면(A1))로 되어 있다.
팁부(52)의 단부는 본체부(54)의 타단에 접속된다. 팁부(52)는, 선단의 분사구(51)에 가까워질수록, 개구 단면이 작게 되어 있다. 분사구(51)의 개구 단면(A2)은 분사하는 유체의 사양에 따라서 설정되지만, 팁부(52) 중에서는 가장 작은 개구 단면으로 되어 있다. 분사구(51)의 형상은 여러 가지 형태를 취하여도 좋으며, 예를 들면 원형 단면 또는 타원형 단면의 개구 형상을 채용하여도 좋다.
캡부(55)는, 팁부(52)와 본체부(54)의 접속 부분을 걸치도록 외주측으로부터 외주측으로부터 양자에 결합(예를 들면 나사 결합)함으로써, 팁부(52)와 본체부(54)의 연결 상태를 보지한다.
본 실시형태의 스프레이 노즐(42)에 있어서, 입구(53)로부터 분사구(51)에 이르기까지의 스프레이 노즐 내 유로(56)가, 팁부(52) 및 본체부(54)의 내측에 형성된다. 분사구(51)의 개구 단면(A2)은 입구(53)의 개구 단면(A1)보다 작게 설정되어 있다. 따라서, 노즐 내 유로(56)에 있어서, 유체인 표면 가교제 용액이 통과하는 유로에 있어서의 개구 단면이 가장 작은 개소가 분사구(51)로 되어 있다.
한편, 도 4a 및 도 4b에 도시하는 바와 같이, 비교 형태의 스프레이 노즐(142)은 팁부(52)와, 본체부(54)와, 캡부(55)를 구비한다. 팁부(52)와, 본체부(54)와, 캡부(55)는 본 실시형태의 스프레이 노즐(42)이 갖는 구성 부재와 동일한 구성 부재이다.
스프레이 노즐(142)은 스트레이너(150)를 구비한다. 스트레이너(150)는 분사구(51)에 막힐 우려가 있는 이물을 제거하는 것을 목적으로 하여 마련되어 있다. 스트레이너(150)에는, 예를 들면 금속 메쉬 필터가 이용된다. 금속 메쉬 필터에 있어서의 각각의 메쉬 개구(152)의 개구 단면(A3)(개구 면적)은 스프레이 노즐(42)의 분사구(51)의 개구 단면(A2)(개구 면적)보다 작게 설정되어 있다. 또한, 스트레이너(150)는, 플랜지부(151)에서, 팁부(52)와 본체부(54) 사이에 끼워지도록 하여 장착되어 있다.
이와 같은 구성을 갖는 비교 형태의 스프레이 노즐(142)에서는, 입구(53)로부터 분사구(51)에 도달할 때까지의 스프레이 노즐 내 유로(156)에 있어서, 표면 가교제 용액이 통과하는 유로에 있어서의 개구 단면이 가장 작은 개소가, 분사구(51)가 아닌, 스트레이너(150)의 각각의 메쉬 개구(152)로 되어 있다.
본 명세서에 있어서, 「스프레이 노즐의 입구로부터 분사구에 이르는 스프레이 노즐 내 유로에 있어서, 유체가 통과하는 유로에 있어서의 개구 단면이 가장 작은 개소가 분사구임」이란, 스프레이 노즐 내 유로에 있어서, 분사구의 개구 단면보다 작은 개구 단면이 마련되어 있지 않은 것이다. 여기서, 유로가 복수의 개구로 구분되어 있는 경우에는, 유로의 개구 단면은 구분된 각각의 개구의 개구 단면이 된다. 예를 들면, 유로에 금속 메쉬 필터가 마련된 경우에는, 금속 메쉬 필터의 하나의 메쉬 개구의 개구 단면이 유로의 개구 단면이 된다.
비교 형태의 스프레이 노즐(142)을 구비한 처리 장치(흡수성 수지 입자의 제조 장치)를 이용하여, 표면 가교 처리 및 건조 처리를 실행한 경우, 흡수성 수지 입자에 잔존하는 미반응의 모노머가 기화하고, 스프레이 노즐(142) 내에 침입한다. 침입한 미반응의 모노머는 노즐 내 유로(156)에서 가장 개구 단면이 작은 스트레이너(150)의 메쉬 개구(152)에 부착된다. 표면 가교 처리 및 건조 처리 시에는 스트레이너(150)에도 열이 가해져, 부착된 미반응의 모노머가 중합되는 것에 의해, 스트레이너(150)의 메쉬 개구의 폐색이 생긴다. 이 폐색이 성장하면, 머지 않아 스프레이 노즐(142) 자체의 폐색이 생긴다.
처리 장치에 마련되어 있는 복수인 스프레이 노즐 중, 일부에서도 이와 같은 폐색이 발생하면, 표면 가교제의 분무 기능이 저하되어, 흡수성 수지 입자 전구체와 표면 가교제의 균일한 혼합을 할 수 없게 된다.
이에 반하여, 본 실시형태의 스프레이 노즐(42)에서는, 내부에 스트레이너를 마련하고 있지 않으며, 노즐 내 유로(56)에 있어서, 개구 단면이 가장 작은 개소가 분사구(51)로 되어 있다. 그 때문에, 스프레이 노즐(42)의 입구(53)로부터 분사구(51)에 이르는 노즐 내 유로(56)의 도중에, 스트레이너 등의 개구 단면이 세밀하게 분할된 구멍이 촘촘한 부재나 유로 자체가 가늘게 좁아진 부분을 마련하지 않는 구성으로 하고 있다. 이에 의해, 스프레이 정지 시에 있어서, 처리 용기 내에서, 흡수성 수지 입자에 잔존하고 있는 미반응의 모노머 등이 스프레이 노즐(42)의 분사구(51)로부터 침입하는 경우가 발생하여도, 스프레이 노즐(42)의 분사구(51) 이외의 유로 부분에서 막힘이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 스프레이 노즐(42)의 분사구(51)에서는, 표면 가교제 용액의 분무 시에, 스프레이 노즐(42) 내의 다른 부분에 비하여 비교적 높은 분출 압력이 가해지기 때문에, 부착물을 날려 버리는 것이 가능하다.
따라서, 흡수성 수지 입자 등에 대하여, 표면 가교 처리 및 건조 처리를 실행하는 처리 장치(1)에 있어서, 보다 안정된 물성의 제품을 얻을 수 있다.
또한, 스프레이 노즐(42)의 입구(53)보다 상류측에 있어서의 공급 라인(41)에 있어서, 스프레이 노즐(42)의 분사구(51)의 개구 단면(A2)보다 작은 개구 단면을 갖는 복수의 개구(각각의 메쉬 개구)를 구비하는 스트레이너(45)가 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 표면 가교제 용액의 공급 라인(41)을 통하여, 이물(즉, 분사구(51)에 막힐 우려가 있는 이물)이 스프레이 노즐(42)에 공급되는 것을, 스트레이너(45)에 의해 방지할 수 있다. 또한, 이와 같은 분사구(51)의 보호를 위한 스트레이너(45)가, 스프레이 노즐(42) 내가 아닌, 스프레이 노즐(42)의 상류측의 공급 라인(41)의 도중에 마련되어 있다. 이에 의해, 미반응 모노머의 침입에 의해서도 스프레이 노즐(42) 내에 막힘이 발생하는 것을 억제하면서, 스트레이너(45)에 의해 분사구(51)의 보호를 도모할 수 있다.
또한, 스트레이너(45)가, 처리 용기(10)의 외피 및 가열 재킷(32)의 외측에 있어서의 공급 라인(41)에 마련되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 공급 라인(41)에 있어서, 가열 재킷(32)의 열에 의한 영향을 받기 어려운 부분에 스트레이너(45)가 마련되어 있다. 이에 의해, 미반응 모노머의 침입에 의해서도 스프레이 노즐(42) 내에 막힘이 발생하는 것을 억제하면서, 스트레이너(45)에 의해 분사구(51)의 보호를 도모할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 처리 장치(1)에서는, 공급 라인(41)에 있어서, 펌프(3)의 하류측에 스트레이너(45)가 마련되는 경우를 예로 했지만, 펌프(3)의 상류측에 스트레이너가 마련되는 경우라도 좋다.
또한, 예를 들면, 스프레이 노즐(42)의 분사구(51)의 개구 단면(A2)은 0.4 ㎟이며, 스프레이 노즐(42)의 입구(53)의 개구 단면(A1)은 52.8 ㎟이다. 또한, 예를 들면, 스프레이 노즐(142)의 스트레이너(150)인 금속 메쉬 필터에 있어서의 각각의 메쉬 개구(152)의 개구 단면(A3)은 0.02 ㎟이다.
여기서, 본 실시형태의 변형예에 따른 흡수성 수지 입자의 제조 장치의 일예인 처리 장치(100)의 구성도를 도 5에 도시한다. 또한, 도 5에 도시하는 변형예의 처리 장치(100)에 있어서, 실시형태의 처리 장치(1)와 동일한 구성 부재에는, 동일한 참조부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 이하, 본 변형예의 처리 장치(100)에 있어서의 실시형태의 처리 장치(1)와의 차이점에 대해서만 설명한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 처리 장치(100)에 있어서, 분무 장치(40)의 제 2 배관(44)에 있어서의 처리 용기(10)의 외측 부분에, 각각의 분무 장치(40)에 대응하여 스트레이너(45)가 마련되어 있다. 또한, 각각의 스트레이너(45)에 접하도록, 스트레이너(45)를 냉각하는 냉각 장치(110)가 마련되어 있다. 냉각 장치(110)는 냉각수의 유로에 의해 구성되는 열교환기이며, 냉각수의 공급 라인이 접속되어 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 스트레이너(45)가 처리 용기(10)로부터의 열에 의한 영향을 받기 어려운 부분인 제 2 배관(44)에 마련되어 있다. 이에 의해, 미반응 모노머의 침입에 의해서도 스프레이 노즐(42) 내에 막힘이 발생하는 것을 억제하면서, 스트레이너(45)에 의해 분사구(51)의 보호를 도모할 수 있다. 또한, 냉각 장치(110)에 의한 스트레이너(45)의 냉각에 의해, 미반응 모노머에 대한 열반응을 억제할 수 있다. 이에 의해, 스트레이너(45)에 미반응 모노머가 부착되는 경우가 발생하여도, 미반응 모노머의 중합이 진행되는 것을 억제하여, 스트레이너(45)에 막힘이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
상술의 실시형태의 설명에서는, 흡수성 수지 입자의 제조 장치의 일예인 처리 장치(1, 100)에 있어서, 흡수성 수지 입자 전구체에 대하여 표면 가교 처리 및 건조 처리가 실행되는 경우를 예로 했지만, 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 있어서, 표면 가교 처리만이 실행되는 경우라도, 본 개시의 흡수성 수지 입자의 제조 장치를 적용할 수 있다.
실시예
이하, 본 개시의 실시예를 나타내며, 본 개시를 구체적으로 설명하지만, 본 개시는 하기의 실시예에 조금도 한정되는 것은 아니다.
[흡수성 수지 입자 전구체의 제조 방법]
<중합 공정>
역상 현탁 중합법에 의한 흡수성 수지의 제조를 실행했다. 흡수성 수지의 제조에 있어서는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를, 석유계 탄화수소 분산매 중에서, 분산 안정제의 존재하에 라디칼 중합 개시제를 이용하여, 역상 현탁 중합법에 의해 2단의 중합 반응을 실행했다.
반응기 본체 내에, 석유계 탄화수소 분산매로서 25 ℃의 온도로 보지된 n-헵탄을 9000 kg, 분산 안정제로서 폴리글리세린지방산에스테르(상품명: 선소프트 Q-185S, 타이요화학주식회사제)의 10 질량%n-헵탄 용액 351 kg을 구성했다.
이어서, 교반 수단에 의해 반응기 본체 내를 교반하면서, 반응기 본체 내의 내용물을 90 ℃가 될 때까지 가열하여, 분산 안정제를 용해했다. 이어서, 반응기 본체 내의 내용물을 50 ℃가 될 때까지 냉각했다.
한편, 다른 용기에, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체로서 80 질량% 아크릴산 수용액 3505 kg을 더하고, 냉각하면서, 알칼리성 중화제로서 30 질량% 수산화나트륨 수용액을 3890 kg 적하하여, 중화도가 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 산기의 75 몰%가 되도록 중화를 실행했다. 이어서, 라디칼 중합 개시제로서 과황산칼륨을 3.5 kg, 가교제로서 N, N'-메틸렌비스아크릴아미드를 0.7 kg, 물을 1908 kg 더하여 용해하고, 1단째의 중합용의 단량체를 수용액으로서 조제했다.
상기와 같이 하여 다른 용기에서 조제한, 10 ℃의 온도로 보지된 1단째의 중합용의 단량체 수용액의 전량을 반응기 본체에 부가하여, 반응기 본체의 내용물을 30 ℃로 하고, 계내를 질소로 충분히 치환했다.
이어서, 교반 수단에 의해 반응기 본체 내를 교반하면서, 반응기 본체 내의 내용물을 55 ℃가 될 때까지 가열하여, 중합을 개시시켰다. 중합 개시 후, 중합열에 의해 반응기 본체의 내용물이 온도 상승하여, 내용물이 80 ℃에 도달한 시점으로부터 80 ℃로 30분간 중합을 실행한 후, 반응기 본체의 내용물을 13 ℃가 될 때까지 냉각하여, 1단째의 반응 혼합물을 얻었다.
한편, 다른 용기에, 2단째의 중합용의 단량체 수용액을 조제했다. 구체적으로는, 다른 용기에, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체로서 80 질량% 아크릴산 수용액 3505 kg을 더하고 냉각하면서, 알칼리성 중화제로서 30 질량% 수산화나트륨 수용액을 3890 kg 적하하여, 중화도가 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 산기의 75 몰%가 되도록 중화를 실행했다. 이어서, 라디칼 중합 개시제로서 과황산칼륨을 3.5 kg, 가교제로서 N, N'-메틸렌비스아크릴아미드를 0.7 kg, 물을 1908 kg 가하여 용해하여, 2단째의 중합용의 단량체 수용액을 조제했다.
상기와 같이 하여 다른 용기에서 조제한, 13 ℃의 온도로 보지된 2단째의 중합용의 단량체 수용액의 전량을, 상기의 1단째의 반응 혼합물이 수용된 반응기 본체 내에 투입하여, 계내를 질소로 충분히 치환했다.
이어서, 교반 수단에 의해 반응기 본체를 교반하면서, 반응기 본체 내의 내용물을 55 ℃가 될 때까지 가열하여, 중합을 개시시켰다. 중합 개시 후, 중합열에 의해 반응기 본체의 내용물이 온도 상승하여, 내용물이 80 ℃에 도달한 시점으로부터 80 ℃로 30분간 중합을 실행한 후, 2단째의 반응 혼합물을 얻었다.
상기 2단째의 반응 혼합물을 농축기에 이송하고, 교반 수단에 의해 농축기 내를 교반하면서, 농축기 내의 내용물을 90 ℃가 되도록 가열하고, n-헵탄과 물의 공비 증류에 의해 n-헵탄과 물을 분리하여, n-헵탄은 농축기 내에 되돌리고, 물을 계외로 뽑아내어, 흡수성 수지 입자 전구체(A)를 얻었다.
[실시예 1]
제조예에서 얻은 흡수성 수지 입자 전구체(A)를 스프레이 노즐 1/4MVV8005S303(이케우치사제의 1유체 표준 선형 노즐: 스프레이 노즐(42)에 대응; 스프레이 노즐 내에는 메쉬 스트레이너를 마련하지 않음)과, 처리 용기의 외측에 마련된 100 메쉬의 Y형 스트레이너(스트레이너(45)에 대응)를 구비한 홈형 교반 건조기(나라기계제작소, 1축 패들 드라이어: 처리 장치(1)에 대응)로 이송하고, 가교제로서 에틸렌글리콜디글리시딜에테르 2.8 kg을 상기 스프레이 노즐에서, 분무하고(분무압: 0.3 MPa), 건조기 본체 내의 내용물을 90 ℃에서 반응시켜, 표면 가교된 반응 혼합물을 얻었다. 분무 후, 스프레이 노즐을 순수로 세정하고, 질소로 제거를 실행했다.
상기 표면 가교된 반응 혼합물을, 추가로 가열하는 것에 의해, 물 및 n-헵탄을 계외로 뽑아내어, 건조된 흡수성 수지 입자(B)를 얻었다. 이 공정(표면 가교 공정)을 3개월간 연속적으로 실시하여, 3개월 후에 제조된 건조된 흡수성 수지 입자(B)를 건조기로부터 뽑아낼 때, 초기(전체의 10 % 배출시), 중기(전체의 50 % 배출시), 말기(전체의 90 % 배출시)로 샘플링을 실시하여, 생리 식염수 보수능의 측정을 실시했다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, Y형 스트레이너를 확인한 바, 이물 및 아크릴산의 중합물의 부착은 보이지 않았다. 또한, 스프레이 노즐 내를 확인한 바, 아크릴산의 중합물의 부착은 보이지 않았다.
[비교예 1]
제조예에서 얻은 흡수성 수지 입자 전구체(A)를 스프레이 노즐 1/4MVV8005S303 with6051-SS-100(이케우치사제의 1유체 표준 선형 노즐: 스프레이 노즐(142)에 대응, 스프레이 노즐 내장 100 메쉬 스트레이너: 스트레이너(150)에 대응)을 구비한 홈형 교반 건조기(나라기계제작소, 1축 패들 드라이어)로 이송하고, 가교제로서 에틸렌글리콜디글리시딜에테르 2.8 kg을 상기 스프레이 노즐에서, 분무하고(분무압: 0.3 MPa), 건조기 본체 내의 내용물을 90 ℃로 반응시켜, 표면 가교된 반응 혼합물을 얻었다. 분무 후, 스프레이 노즐을 순수로 세정하고, 질소로 제거를 실행했다.
상기 표면 가교된 반응 혼합물을, 더욱 가열하는 것에 의해, 물 및 n-헵탄을 계외로 뽑아내어, 건조된 흡수성 수지 입자(C)를 얻었다. 이 공정(표면 가교 공정)을 3개월간 연속적으로 실시하고, 3개월 후에 제조된 건조된 흡수성 수지 입자(C)를 건조기로부터 뽑아낼 때, 초기(전체의 10 % 배출시), 중기(전체의 50 % 배출시), 말기(전체의 90 % 배출시)로 샘플링을 실시하고, 생리 식염수 보수능의 측정을 실시했다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
또한, 스프레이 노즐에 내장되어 있는 스트레이너를 확인한 바, 80 %의 스트레이너에 아크릴산의 중합물의 부착이 보이지 않았다.
생리 식염수 보수능[g/g]
초기 중기 말기
실시예 1 35.1 34.8 35.2
비교예 1 40.9 34.8 34.2
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1에서는 초기, 중기, 말기와 생리 식염수 보수능에 불균일이 없으며, 비교예 1에서는 초기, 중기, 말기와 생리 식염수 보수능에 불균일이 발생하고 있다. 또한, 실시예 1에서는 스트레이너의 아크릴산의 중합물의 부착은 보이지 않았지만, 비교예 1에서는 80 %의 스트레이너에 아크릴산의 중합물의 부착이 보였다. 또한, 초기, 중기, 말기란, 처리 용기로부터 흡수성 수지 입자의 취출 타이밍이며, 흡수성 수지 입자 전구체에 대한 표면 가교 처리의 처리 시간, 조건은 실질적으로 동일하다.실시예 1에서는 흡수성 수지 입자 전구체의 표면에 표면 가교제가 균일하게 혼합되어, 흡수성 수지 입자의 표면 근방에서의 표면 가교제가 균일하게 존재하고, 균일한 표면 가교가 되는 것에 의해, 초기, 중기, 말기와 생리 식염수 보수능에 불균일이 없이, 일정한 물성의 제품이 얻어진 것이라고 생각할 수 있다.
이에 반하여, 비교예 1에서는 흡수성 수지 입자 전구체의 표면에 표면 가교제가 균일하게 혼합되어 있지 않으며, 초기에서는 흡수성 수지 입자의 표면 근방에서의 표면 가교제가 적었던 것이라고 생각할 수 있다. 그 때문에, 초기에는, 약하게 표면 가교되기 때문에, 생리 식염수 보수능이 높아지지만, 통액성, 겔 강도 등의 물성은 저하되어 버린 것이라고 생각할 수 있다. 반대로 말기에는, 초기에 비하여, 흡수성 수지 입자의 표면 근방에서의 표면 가교제가 많았던 것이라고 생각할 수 있다. 그 때문에, 말기에는, 초기에 비하여, 강하게 표면 가교되기 때문에, 통액성, 겔 강도 등의 물성은 향상되지만, 생리 식염수 보수능이 낮아진 것이라고 생각할 수 있다. 이와 같이 비교예 1에서는, 실시예 1에 비하여 생리 식염수 보수능의 불균일이 발생하여, 일정한 물성의 제품을 얻어지지 않았다.
이상으로부터, 비교예 1에서는 흡수성 수지 입자에 잔존하는 미반응 모노머의 일부가 기화하여, 스프레이 노즐에 내장되어 있는 스트레이너에 부착되고, 열이 가해져 중합되는 것에 의해 스트레이너의 폐색이 발생했던 것이 확인되었다. 이와 같은 스트레이너의 폐색이 스프레이 노즐의 기능을 저하시켜, 흡수성 수지 입자 전구체의 표면에 표면 가교제를 균일하게 공급할 수 없게 되어 있는 것을 알 수 있다.
이상, 실시예에 있는 바와 같이, 본 개시에 의하면, 흡수성 수지 입자 전구체에 액상물을 분무하는 스프레이 노즐과 액상물을 공급하는 탱크 사이에 적어도 1개의 필터(스트레이너)를 갖고, 상기 필터(스트레이너)의 온도를, 바람직하게는 0~40 ℃ 보다 바람직하게는 14 ℃~40 ℃, 더욱 바람직하게는 15 ℃~30 ℃, 보다 더 바람직하게는 15 ℃~25 ℃로 제어한다. 이에 의해, 스프레이 노즐의 폐색을 방지하여, 일정한 물성의 제품을 안정적으로 제조할 수 있다. 또한, 상술의 실시예 1의 Y형 스트레이너의 온도는 17 ℃이며, 비교예 1의 스프레이 노즐 내장의 100 메쉬 스트레이너의 온도는 100 ℃이다. 비교예 1의 100 메쉬 스트레이너에서는, 실시예 1의 Y형 스트레이너에 비하여 높은 온도였기 때문에, 미반응 모노머의 부착물의 중합이 보다 진행되어 스트레이너의 폐색으로 도달한 것이라고 생각할 수 있다.
또한, 상기 여러 가지 실시형태 중 임의의 실시형태를 적절히 조합하는 것에 의해, 각각이 갖는 효과를 발휘하도록 할 수 있다.
본 개시는, 첨부 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태에 관련하여 충분히 기재되어 있지만, 이 기술이 숙련된 사람들에게는 여러 가지 변형이나 수정은 명백하다. 그와 같은 변형이나 수정은 첨부한 청구 범위에 의한 본 개시의 범위로부터 벗어나지 않는 한, 그 중에 포함된다고 이해되어야 한다.
본 개시의 흡수성 수지 입자의 제조 장치를 이용하면 스프레이 노즐의 폐색을 억제할 수 있기 때문에, 흡수성 수지 입자 전구체의 표면에 대하여 충분하고 균일한 표면 처리가 가능해져, 품질이 안정된 흡수성 수지 입자를 제조할 수 있다.
1: 처리 장치(흡수성 수지 입자의 제조 장치)
2: 탱크 3: 펌프
4: 순수 공급 라인 5: 질소 공급 라인
10: 처리 용기 11: 투입구
12: 토출구 20: 교반 장치
21: 교반반 22: 회전축
23: 회전 구동 장치 30: 가열 장치
31: 전열부 32: 가열 재킷
40: 분무 장치 41: 공급 라인
42: 스프레이 노즐 43: 제 1 배관
44: 제 2 배관 45: 스트레이너
51: 분사구 52: 팁부
53: 입구 54: 본체부
55: 캡부

Claims (3)

  1. 흡수성 수지 입자 전구체에 대하여 표면 가교제를 분무하고 가열하는 표면 가교 처리를 실행하여, 표면 가교 처리가 실행된 흡수성 수지 입자를 얻는 흡수성 수지 입자의 제조 장치에 있어서,
    표면 가교 처리가 실행되는 처리 용기와,
    처리 용기 내에 마련된 교반 부재를 갖는 교반 장치와,
    처리 용기 내를 가열하는 가열 장치와,
    처리 용기 내에 마련되며, 처리 용기 외부의 표면 가교제 공급원으로부터 공급 배관을 통하여 공급되는 표면 가교제를 처리 용기 내에 분무하는 스프레이 노즐을 구비하고,
    스프레이 노즐의 입구로부터 분사구에 이르는 스프레이 노즐 내 유로에 있어서, 유체가 통과하는 유로에 있어서의 개구 단면이 가장 작은 개소가 분사구이며,
    스프레이 노즐의 입구보다 상류측에 있어서의 공급 배관에 있어서, 스프레이 노즐의 분사구의 개구 단면보다 작은 개구 단면을 갖는 복수의 개구를 구비하는 스트레이너가 마련되어 있고,
    스트레이너를 냉각하는 냉각 장치를 구비하는
    흡수성 수지 입자의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    가열 장치는 처리 용기의 외주에 배치된 가열 재킷이며, 가열 재킷의 외측에 있어서의 공급 배관에 스트레이너가 마련되는
    흡수성 수지 입자의 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    표면 가교제의 공급 배관은, 복수의 스프레이 노즐이 접속된 헤더 배관인 제 1 배관과, 표면 가교제 공급원과 제 1 배관을 접속하는 제 2 배관을 구비하고,
    제 1 배관과 복수의 스프레이 노즐이 처리 용기의 내부에 배치되며, 제 2 배관에 있어서의 처리 용기의 외측 부분에 스트레이너가 마련되는
    흡수성 수지 입자의 제조 장치.
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