WO2011111657A1 - 粒子状含水ゲル状架橋重合体の乾燥方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(ア)重合開始剤の分解によるラジカル発生
(イ)ラジカル付加重合
2.重合体の分解・劣化
(ア)重合体主鎖の分解
(イ)架橋部分の分解
(ウ)酸化による着色
3.重合体間の架橋
つまり、これらの化学反応が乾燥条件に依存して生じていると考えられるため、得られる吸水性樹脂の特性に影響する。したがって、高レベルの吸水性樹脂特性と経済性の両方を満足するために、鋭意検討した結果、以下の知見を得るに至った。
(1-1)「吸水性樹脂」
本発明における「吸水性樹脂」とは、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤を意味する。なお、「水膨潤性」とは、ERT441.2-02で規定するCRC(無加圧下吸水倍率)が必須に5[g/g]以上であることをいい、好ましくは10~100[g/g]、更に好ましくは20~80[g/g]であり、また、「水不溶性」とは、ERT470.2-02で規定するExt(水可溶分)が必須に0~50重量%、好ましくは0~30重量%、更に好ましくは0~20重量%、特に好ましくは0~10重量%であることをいう。
本発明における「ポリアクリル酸(塩)」とは、任意にグラフト成分を含み、繰り返し単位として、アクリル酸および/またはその塩(以下、アクリル酸(塩)と称する)を主成分とする重合体を意味する。
「EDANA」は、欧州不織布工業会(European Disposables and Nonwovens Associations)の略称であり、「ERT」は、欧州標準(ほぼ世界標準)である吸水性樹脂の測定方法(EDANA Recommended Test Method)の略称である。
「CRC」は、Centrifuge Retention Capacity(遠心分離機保持容量)の略称であり、無加圧下吸水倍率(以下、「吸水倍率」と称することもある)を意味する。具体的には、不織布袋中の0.200gの吸水性樹脂を、大過剰の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に対して30分間自由膨潤させた後、さらに遠心分離機で水切りした後の吸水倍率(単位;[g/g])である。
「AAP」は、Absorption Against Pressureの略称であり、加圧下吸水倍率を意味する。具体的には、0.900gの吸水性樹脂を、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(0.3psi、21[g/cm2])での荷重下で膨潤させた後の吸水倍率(単位;[g/g])である。なお、本発明においては、荷重条件を4.83kPa(0.7psi、50[g/cm2])に変更して測定した。
「Ext」は、Extractablesの略称であり、水可溶分(水可溶成分量)を意味する。具体的には、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液200gに対して、吸水性樹脂1gを16時間攪拌した後、溶解したポリマー量をpH滴定で測定した値(単位;重量%)である。
「Residual Monomers」とは、吸水性樹脂中に残存しているモノマー量を意味する。具体的には、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液200mlに吸水性樹脂1.0gを投入し2時間攪拌後、該水溶液に溶出したモノマー量を高速液体クロマトグラフィーで測定した値(単位;ppm)である。
「PSD」とは、Particle Size Distributionの略称であり、ふるい分級により測定される粒度分布を意味する。なお、重量平均粒子径(D50)および粒子径分布幅は欧州特許第0349240号明細書7頁25~43行に記載された「(1) Average Particle Diameter and Distribution of Particle Diameter」と同様の方法で測定する。
「pH」(ERT400.2-02) : 吸水性樹脂のpHを意味する。
荷重下または無荷重下における膨潤ゲルの粒子間を流れる液の流れを「通液性」という。この「通液性」の代表的な測定方法として、SFC(Saline Flow Conductivity/生理食塩水流れ誘導性)や、GBP(Gel Bed Permeability/ゲル床透過性)がある。
本明細書において、範囲を示す「X~Y」は、「X以上、Y以下」であることを意味する。また、重量の単位である「t(トン)」は、「Metric ton(メトリック トン)」であることを意味し、さらに、特に注釈のない限り、「ppm」は「重量ppm」または「質量ppm」を意味する。また、本願明細書において、「質量」と「重量」、「質量%」と「重量%」、および「質量部」と「重量部」は同義語であり、物性等の測定に関しては特に断りがない場合は室温(20~25℃)/相対湿度40~50%で測定する。さらに、「~酸(塩)」は「~酸および/またはその塩」を意味し、「(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。
(2-1)重合工程
本工程は、アクリル酸および/またはその塩(以下、「アクリル酸(塩)」と称する)を主成分として含む水溶液を重合して、含水ゲル状架橋重合体を得る工程である。
本発明で得られる吸水性樹脂は、その原料(単量体)として、アクリル酸(塩)を主成分として含む水溶液を使用し、通常、水溶液状態で重合される。該単量体水溶液中の単量体濃度(固形分濃度)は、通常10~90重量%であり、好ましくは20~80重量%、より好ましくは30~70重量%、さらに好ましくは40~60重量%である。さらに、単量体を水溶液で重合するときには、必要に応じて、界面活性剤、ポリアクリル酸(塩)、澱粉、セルロース、ポリビニルアルコール等の高分子化合物、各種キレート剤、各種添加剤を、単量体に対して、0~30重量%、好ましくは0.001~20重量%添加してもよい。
上記単量体としてのアクリル酸または重合後の重合体(含水ゲル)の中和に用いられる塩基性物質としては、特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物や炭酸(水素)ナトリウム、炭酸(水素)カリウム等の炭酸(水素)塩等の一価の塩基性物質が好ましく、水酸化ナトリウムが特に好ましい。また、中和時の温度(中和温度)についても、特に制限されず、10~100℃が好ましく、30~90℃がより好ましい。なお、上記以外の中和処理条件等については、国際公開第2004/085496号に開示されている条件等が、本発明に好ましく適用される。
本発明においては、得られる吸水性樹脂の吸水性能の観点から、架橋剤(以下、「内部架橋剤」と称することもある)を使用する。使用できる内部架橋剤として、重合性二重結合を1分子あたり2つ以上有する化合物や、カルボキシル基と反応して共有結合を形成することができる官能基を1分子あたり2つ以上有する多官能化合物が挙げられる。例えば、アクリル酸との重合性架橋剤や、カルボキシル基との反応性架橋剤、それらを併せ持った架橋剤の1種以上を例示することができる。具体的には、重合性架橋剤として、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリオキシエチレン)トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ポリ(メタ)アリロキシアルカン等、分子内に重合性二重結合を少なくとも2個有する化合物が例示できる。また、反応性架橋剤として、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル;プロパンジオール、グリセリン、ソルビトール等の多価アルコール等の共有結合性架橋剤、アルミニウム塩等の多価金属化合物であるイオン結合性架橋剤が例示できる。これらの中でも、吸水性能の観点から、アクリル酸との重合性架橋剤が好ましく、特に、アクリレート系、アリル系、アクリルアミド系の重合性架橋剤が好適に使用される。これらの内部架橋剤は1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。上記内部架橋剤の使用量は、物性面から、架橋剤を除く上記単量体に対して、0.001~5モル%が好ましく、0.005~2モル%がより好ましく、0.01~1モル%がさらに好ましく、0.03~0.5モル%が特に好ましい。また、内部架橋剤は重合前の単量体水溶液に添加してもよく、重合中または重合後の含水ゲルに添加してもよく、これらを併用してもよいが、単量体水溶液に添加することが好ましい。
本発明では、重合安定性の観点から、単量体にメトキシフェノール類が含まれることが好ましく、p-メトキシフェノールが含まれることがより好ましい。メトキシフェノール類の含有量は、単量体(アクリル酸)に対して、1~250ppmが好ましく、5~200ppmがより好ましく、10~160ppmがさらに好ましく、20~100ppmが特に好ましい。
本発明で得られる吸水性樹脂の諸物性を改善するために、任意成分として、上記単量体水溶液に、以下の物質を添加することができる。すなわち、澱粉、ポリアクリル酸(塩)、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン等の水溶性樹脂あるいは吸水性樹脂を、単量体に対して、例えば0~50重量%、好ましくは0~20重量%、より好ましくは0~10重量%、さらに好ましくは0~3重量%添加することができる。ここで、上記任意成分を添加する際の、任意成分の添加量の下限は、その種類や目的、効果に応じて適宜決定され特に制限されないが、単量体に対して、0.001重量%程度であることが好ましい。
本発明において使用される重合開始剤は、重合形態によって適宜選択され、特に限定されない。例えば、熱分解型重合開始剤、光分解型重合開始剤、レドックス系重合開始剤等が挙げられる。具体的には、熱分解型重合開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;過酸化水素、t-ブチルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド等の過酸化物;2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロリド、2,2’-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロリド等のアゾ化合物等が挙げられる。また、光分解型重合開始剤としては、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体(例えば、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等が挙げられる。さらに、レドックス系重合開始剤としては、上記過硫酸塩や過酸化物に、L-アスコルビン酸、亜硫酸水素ナトリウム等の還元性化合物を組み合わせた系が挙げられる。上記熱分解型重合開始剤と光分解型重合開始剤とを併用することも、好ましい態様として挙げることができる。これらの重合開始剤の使用量は、上記単量体に対して、0.0001~1モル%が好ましく、0.001~0.5モル%がより好ましい。重合開始剤の使用量が1モル%を超える場合、吸水性樹脂の着色を引き起こすことがあるため好ましくない。また、重合開始剤の使用量が0.0001モル%を下回る場合、残存モノマーを増加させるおそれがあるため好ましくない。
本発明においては、上記単量体水溶液を重合するに際して、得られる吸水性樹脂の吸水性能や重合制御の容易性等の観点から、通常、水溶液重合または逆相懸濁重合が採用されるが、好ましくは水溶液重合、より好ましくは連続水溶液重合が採用される。中でも、吸水性樹脂の1ラインあたりの生産量が多い巨大スケールでの製造に好ましく適用される。該生産量として、好ましくは0.5[t/hr]以上であり、より好ましくは1[t/hr]以上、さらに好ましくは5[t/hr]以上、特に好ましくは10[t/hr]以上である。
本工程は、上記重合工程で得られた含水ゲルを解砕し、粒子状の含水ゲル(以下、「粒子状含水ゲル」と称する)を得る工程である。
本発明は乾燥工程に特徴を有している。すなわち、アクリル酸部分中和塩を架橋剤とともに水溶液中で重合して得られる固形分濃度が35~75重量%の粒子状含水ゲル状重合体を、通気型乾燥機を用いて乾燥する方法であって、該粒子状含水ゲル状架橋重合体が通気型乾燥機の乾燥ゾーンに導入された後、固形分濃度が80重量%に到達するまでの期間の乾燥条件が以下の(1)および(2)を満たす乾燥方法を提供する:
(1)粒子状含水ゲル層に吹き付ける熱風の温度が130~230℃で、かつ、露点が50~80℃であること;および
(2)粒子状含水ゲル層に吹き付ける熱風の温度と、該熱風が粒子状含水ゲル層を通過した後に測定される温度との温度差が、20~70℃であること。
本発明で用いられる乾燥装置は、通気型乾燥装置であり、バッチ式と連続式とがあり、それぞれ「通気バッチ式乾燥装置」、「通気連続式乾燥装置」と呼ばれる。通気連続式乾燥装置については、「通気ベルト式乾燥機」あるいは「バンド型連続式通気乾燥機」等と称することもある。本発明では、上記乾燥装置のうち、通気連続式乾燥装置が好ましく、通気ベルト式乾燥機がより好ましい。以下、通気ベルト式乾燥機について詳述する。ただし、本発明は、下記説明に限定されない。
本発明者らは、乾燥工程において、粒子状含水ゲル状架橋重合体が通気型乾燥機の乾燥ゾーンに導入された後、固形分濃度が80重量%に到達するまでの60%以上の期間における乾燥条件が、得られる吸水性樹脂の物性に対して支配的であることを見出した。
(ア)重合開始剤の分解によるラジカル発生
(イ)ラジカル付加重合
2.重合体の分解・劣化
(ア)重合体主鎖の分解
(イ)架橋部分の分解
(ウ)酸化による着色
3.重合体間の架橋
これらの化学反応が、特に乾燥工程の初期、中でも粒子状含水ゲルの固形分濃度が80重量%まで到達する期間の乾燥条件に大きく依存していることを見出した。なお、固形分濃度が80重量%を超えた以降の乾燥条件については、当業者が常識的に採用する条件を適宜選択すればよい。
例えば、本発明では、ベルト上に積層する粒子状含水ゲル層の厚みは、10~90mm程度であることが好ましく、20~60mm程度であることがより好ましい。このような範囲であれば、熱風の温度差を上記範囲に容易に制御でき、また、乾燥効率や吸水性樹脂の諸物性を向上させることができ、特に、吸水性樹脂の嵩比重を高く制御することができる。
例えば、本発明においては、乾燥ゾーンに挿入される直前(乾燥直前)の粒子状含水ゲルの温度は、特に制限されないが、40~70℃、さらに好ましくは45~60℃であることが好ましい。このような範囲であれば、熱風の温度差を小さく乾燥物の物性にむらが生じにくく、また、吸水性樹脂の色調悪化や吸水性能の低下を抑えられる。
例えば、本発明では、ベルト上に積層する粒子状含水ゲル層の嵩比重(圧縮度合い)は、上記(1)で規定されるベルト上に積層する粒子状含水ゲル層の厚みになるような圧縮度合いであれば特に制限されず、熱風の透過性や粒子状含水ゲルの飛散しやすさに応じて適宜選択される。ここで、嵩比重が高すぎると、熱風の透過性が悪くなり乾燥むらが生じる可能性がある。逆に、嵩比重が小さすぎると、熱風で粒子状含水ゲルが飛散しやすくなる可能性がある。
例えば、本発明では、粒子状含水ゲル状重合体の粒度分布は、以下の(2-4)に記載されるようなベースポリマーの重量平均粒子径(D50)が得られるような粒度分布であれば特に制限されない。具体的には、粒子状含水ゲル状重合体の重量平均粒子径(D50)は、0.1~4mmが好ましく、0.3~3mmがより好ましく、0.5~2mmがさらに好ましい。このような範囲であれば、熱風の温度差を小さく乾燥物の物性にむらが生じにくく、また、吸水性樹脂の色調悪化や吸水性能の低下を抑えられる。
例えば、本発明では、粒子状含水ゲル状重合体の含水率は、粒子状含水ゲルの固形分濃度によって規定され、通常25~65重量%であり、好ましくは30~60重量%、より好ましくは30~55重量%である。
例えば、本発明では、熱風の線速は、上記(5)で規定される含水率が達成できる程度であれば特に制限されないが、3.0m/sec以下が好ましく、0.5~2.0m/secがより好ましい。このような範囲であれば、粒子状含水ゲル状重合体の含水率を適度な範囲に調節しつつ、熱風の温度差を小さく乾燥物の物性にむらが生じにくく、また、吸水性樹脂の色調悪化や吸水性能の低下を抑えられる。
例えば、本発明では、ベルト上の粒子状含水ゲル状重合体が占める面積率は、特に制限されないが、粒子状含水ゲル状重合体が、ベルトの表面積1m2に対して、0.85~1m2程度積層されることが好ましく、0.90~0.98m2程度積層されることがより好ましい。このような範囲であれば、熱風が均一にかつ効率よく粒子状含水ゲル状重合体に吹きつけ、熱風の温度差を小さく乾燥物の物性にむらが生じにくく、また、吸水性樹脂の色調悪化や吸水性能の低下を抑えられる。
通気ベルトは単一ベルト、複数のベルト、多工程または多段階装置として形成されてもよい。本発明にとって少なくとも1つのベルトを有するベルト乾燥機の運転が有利である。単一ベルト乾燥機が特に有利である。電気研磨またはテフロン(登録商標)処理のような所定の表面処理も可能である。中でもパンチングメチルの材質は好ましくはステンレスであり、厚みは通常0.3~10mm、好ましくは1~5mmで適宜決定される。
(d)乾燥工程の添加物
本発明の乾燥工程において、(2-1)(e)に例示した添加物等を、目的に応じて添加しても良い。また、下記(2-6)に記載した微粉リサイクル工程での微粉(特に粒子径150μm以下の粉体を70重量%以上含む微粉)を、乾燥前の粒子状含水ゲルに1~40重量%で、さらには10~30重量%(対固形分)で混合してもよい。
本工程は、上記乾燥工程で得られた乾燥物を、粉砕、分級して、ベースポリマーを得る工程である。
上記乾燥工程によって得られた架橋重合体(ベースポリマー)は表面架橋されてもよい。すなわち、本発明は、本発明に係る乾燥後にさらに表面架橋を有する吸水性樹脂の製造方法をも包含する。
上記工程以外に、必要により、多価金属の表面処理工程、蒸発モノマーのリサイクル工程、造粒工程、微粉除去工程、微粉リサイクル工程等を設けてもよい。さらに、経時色調の安定性効果やゲル劣化防止等のために、上記各工程のいずれかまたは全部に、上記添加剤を単量体またはその重合物に使用してもよい。
本発明の吸水性樹脂は、ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とし、衛生用品、特に紙オムツへの使用を目的とする場合、上述した重合方法や表面架橋方法等によって得られる。さらに得られる吸水性樹脂は、下記(3-1)~(3-5)に挙げられた各物性のうち、少なくとも1以上の物性を制御することが好ましく、さらにはAAPを含めた2以上、特に3以上の物性を制御することが好ましい。吸水性樹脂が下記の各物性を満たさない場合、吸水性樹脂濃度が40重量%以上の高濃度オムツでは十分な性能を発揮しないおそれがある。
本発明で得られる吸水性樹脂のCRC(無加圧下吸水倍率)は、10[g/g]以上が好ましく、20[g/g]以上がより好ましく、25[g/g]以上がさらに好ましく、30[g/g]以上が特に好ましい。CRCの上限値は、特に限定されないが、50[g/g]以下が好ましく、45[g/g]以下がより好ましく、40[g/g]以下がさらに好ましい。上記CRCが10[g/g]未満の場合、吸水性樹脂の吸水量が低く、紙オムツ等、衛生用品中の吸収体への使用に適さないおそれがある。また、上記CRCが50[g/g]を超える場合、かような吸水性樹脂を吸収体に使用すると、液の取り込み速度に優れる衛生用品を得ることができないおそれがあるため、好ましくない。なお、CRCは、上述した内部架橋剤や表面架橋剤等で適宜制御することができる。
本発明で得られる吸水性樹脂のAAP(加圧下吸水倍率)は、紙オムツでのモレを防止するため、上記乾燥を達成手段として、4.83kPa(0.7psi)の加圧下におけるAAPとして、20[g/g]以上が好ましく、22[g/g]以上がより好ましく、24[g/g]以上がさらに好ましい。AAPの上限値は、特に限定されないが、他の物性とのバランスから40[g/g]以下が好ましい。上記AAPが20[g/g]未満の場合、かような吸水性樹脂を吸収体に使用すると、吸収体に圧力が加わった際の液の戻り(通常、「リウェット(Re-Wet)」とも称される)が少ない衛生用品を得ることができないおそれがあるため、好ましくない。なお、AAPは、上述した表面架橋剤や粒度等で適宜制御することができる。
本発明で得られる吸水性樹脂のSFC(生理食塩水流れ誘導性)は、紙オムツでのモレを防止するため、上記乾燥を達成手段として、加圧下での液の通液特性であるSFCとして、20[×10-7・cm3・s・g-1]以上が好ましく、30[×10-7・cm3・s・g-1]以上がより好ましく、35[×10-7・cm3・s・g-1]以上がさらにより好ましく、50[×10-7・cm3・s・g-1]以上が特に好ましい。SFCの上限値は、特に限定されないが、他の物性とのバランスから3000[×10-7・cm3・s・g-1]以下が好ましく、2000[×10-7・cm3・s・g-1]以下がより好ましい。上記SFCが3000[×10-7・cm3・s・g-1]を超える場合、かような吸水性樹脂を吸水体に使用すると、吸水体で液漏れが発生するおそれがあるため、好ましくない。なお、SFCは、上述した乾燥方法等で適宜制御することができる。
本発明で得られる吸水性樹脂のExt(水可溶分)は、35重量%以下が好ましく、25重量%以下がより好ましく、15重量%以下がさらに好ましく、10重量%以下が特に好ましい。上記Extが35重量%を超える場合、得られる吸水性樹脂のゲル強度が弱く、液透過性に劣ったものとなるおそれがある。また、かような吸水性樹脂を吸水体に使用すると、吸水体に圧力が加わった際の液の戻り(リウェット)が少ない吸水性樹脂を得ることができないおそれがあるため、好ましくない。なお、Extは、上述した内部架橋剤等で適宜制御することができる。
本発明で得られる吸水性樹脂のResidual Monomers(残存モノマー)は、安全性の観点から、好ましくは0~400ppm、より好ましくは0~350ppm、さらにより好ましくは0~300ppm、特に好ましくは0~200ppmに制御される。なお、Residual Monomersは、上述した重合方法等で適宜制御することができる。
本発明にかかる製造方法により得られる吸水性樹脂の用途は、特に限定されず、紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パット等の衛生用品、農園芸用保水剤、廃液固化剤や、工業用止水材等、吸収性物品に使用することができる。
以下、実施例に従って本発明を説明するが、本発明はこれらに限定され解釈されるものではない。また、便宜上、「リットル」を「L」、「重量%」を「wt%」と記すことがある。なお、本発明で得られる吸水性樹脂の、特許請求の範囲や実施例に記載した諸物性は、特に記載のない限り、室温(20~25℃)、湿度50RH%の条件下で、以下の測定例に従って求めた。
底面の直径が約50mmのアルミカップに、吸水性樹脂1.00gを量り取り、試料(吸水性樹脂およびアルミカップ)の総重量W1[g]を正確に秤量した。
本発明で得られる吸水性樹脂のSFC(生理食塩水流れ誘導性)は、米国特許第5669894号明細書の記載に従って測定した。
吸水性樹脂のCRC(無加圧下吸水倍率)、粒度分布(上記「PSD」の項参照:ERT420.2-02に記載の方法)、pH可溶分(上記「Ext」の項参照:ERT470.2-02に記載の方法)、残存アクリル酸量(上記「Residual Monomers」の項参照:ERT410.2-02に記載の方法)等の物性については、上述したEDANAのERT、または米国特許出願公開第2006/204755号明細書に準じて測定した。
アクリル酸、水酸化ナトリウム、ポリエチレングリコールジアクリレート(平均分子量487)、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、および水を原料とするモノマー水溶液を調整した。アクリル酸、水酸化ナトリウム、および水については、モノマー濃度が45重量%、アクリル酸の中和率が70モル%となるように調整し、ポリエチレングリコールジアクリレートはアクリル酸に対して0.07モル%、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンはアクリル酸に対して0.01重量%をモノマー水溶液に加えた。調整後、モノマー水溶液の温度を95±1℃にコントロールした。
2本のシグマ型ブレードを備えたニーダーに、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸および水からなるモノマー濃度38重量%、中和率70モル%のモノマー水溶液を調整し、内部架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート(平均エチレングリコールユニット数9)0.06モル%(対モノマー)となるよう溶解させた。
実施例1で得られた粒子状含水ゲル1を、実施例1と同じ乾燥装置を用いて乾燥を行った。該粒子状含水ゲル1を、ゲル層高100mmに展開した。このとき、展開された粒子状含水ゲル1の温度は36℃であった。熱風の温度および露点を調整しながら乾燥した。取得したデータを表3に示す。ただし、表面架橋は実施例1において、加熱処理時間(別称;反応時間)を調整することで、実施例1と同じ吸水倍率(CRC=30[g/g])まで表面架橋した。なお、表3に示したように、乾燥時間9分でのΔTが77℃で固形分濃度が74重量%であり、乾燥時間12分でのΔTが60℃で固形分濃度が80重量%であることから、固形分濃度が80重量%に到達するまでの乾燥期間の75%を超える区間(約90%前後)でΔTが70℃を超えることが判る。
実施例1で得られた粒子状含水ゲル1を、実施例1と同じ乾燥装置を用いて乾燥を行った。該粒子状含水ゲル1を、ゲル層高150mmに展開した。熱風の温度および露点を調整しながら乾燥した。取得したデータを表4に示す。ただし、表面架橋は実施例1において、加熱処理時間(別称;反応時間)を調整することで、実施例1と同じ吸水倍率(CRC=30[g/g])まで表面架橋した。なお、表4に示したように、乾燥時間3分でのΔTが98℃で固形分濃度が65重量%であり、乾燥時間20分でのΔTが3℃で固形分濃度が97重量%であることから、固形分濃度が80重量%に到達するまでの乾燥期間の70%を超える区間でΔTが70℃を超えることが判る。
実施例1で得られた粒子状含水ゲル1を、実施例1と同じ乾燥装置を用いて乾燥を行った。該粒子状含水ゲル1を、ゲル層高25mmに展開した。熱風の風速は0.8[m/sec]とし、熱風の温度および露点を調整しながら乾燥した。取得したデータを表5に示す。ただし、表面架橋は実施例1において、加熱処理時間(別称;反応時間)を調整することで、実施例1と同じ吸水倍率(CRC=30[g/g])まで表面架橋した。表5に示したように、固形分濃度が80重量%に到達するまでの乾燥期間の実質的に全期間でΔTが20~70℃の範囲内(35~21℃程度)であることが判る。
表4に、同じ粉砕・分級を行い、吸水倍率(CRC)が30[g/g]となるように同じ表面架橋剤で表面架橋した吸水性樹脂の物性値(結果)を示す。同じ粒子状含水ゲルであっても、本発明の乾燥方法(熱風の温度差;20~70℃)を適用することによって、特許文献1に開示された残存モノマーの低減のみならず、特許文献1に開示されていないAAP(加圧下吸水倍率)やSFC(生理食塩水流れ誘導性)の向上が認められた。
Claims (9)
- アクリル酸(塩)を主成分とする、アクリル酸(部分中和塩)を架橋剤とともに水溶液中で重合して得られる固形分濃度が35~75重量%のポリアクリル酸部分中和塩の粒子状含水ゲル状架橋重合体を、温度130~230℃及び露点50~80℃を有する熱風を使用する通気型乾燥機を用いて乾燥する方法であって、
該粒子状含水ゲル状架橋重合体が通気型乾燥機の乾燥ゾーンに導入された後、固形分濃度が80重量%に到達するまでの60%以上の期間において、粒子状含水ゲル層に吹き付ける熱風の温度と、該熱風が粒子状含水ゲル層を通過した後に測定される温度との温度差(ΔT)を20~70℃とすることを特徴とする、粒子状含水ゲル状架橋重合体の乾燥方法。 - 前記乾燥ゾーンに挿入される直前の粒子状含水ゲル状架橋重合体の温度が、40~70℃である、請求項1に記載の乾燥方法。
- 前記粒子状含水ゲル層に吹き付ける熱風の温度と、該熱風が粒子状含水ゲル層を通過した後に測定される温度との温度差が、30~60℃である、請求項1または2に記載の乾燥方法。
- 前記通気型乾燥機が、通気ベルト式乾燥機である、請求項1~3のいずれか1項に記載の乾燥方法。
- 前記通気ベルト式乾燥機が、多室構造である、請求項4に記載の乾燥方法。
- 前記通気型乾燥機で使用される熱風の温度および/または露点を多段に変化させる、請求項1~5のいずれか1項に記載の乾燥方法。
- 前記固形分濃度が80重量%に到達するまでの期間(乾燥時間)の70%以上において、使用される熱風の露点が50~80℃である、請求項1~6のいずれか1項に記載の乾燥方法。
- 前記固形分濃度が80重量%に到達するまでの期間(乾燥時間)の90%以上において、使用される熱風の露点が50~80℃であるおよび/または温度差(ΔT)が20~70℃である請求項1~7のいずれか1項に記載の乾燥方法。
- 請求項1~8のいずれか1項に記載の乾燥方法を含み、前記乾燥後、粒子状含水ゲル状架橋重合体をさらに表面架橋することを有する、吸水性樹脂の製造方法。
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