WO2014162843A1 - 吸水剤の製造方法及び吸水剤 - Google Patents

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WO2014162843A1
WO2014162843A1 PCT/JP2014/056801 JP2014056801W WO2014162843A1 WO 2014162843 A1 WO2014162843 A1 WO 2014162843A1 JP 2014056801 W JP2014056801 W JP 2014056801W WO 2014162843 A1 WO2014162843 A1 WO 2014162843A1
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water
weight
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absorbing
absorbent resin
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英訓 和田
幸恵 北畑
芳史 足立
井村 元洋
邦彦 石▲崎▼
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株式会社日本触媒
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F265/00Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00
    • C08F265/02Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of unsaturated monocarboxylic acids or derivatives thereof as defined in group C08F20/00 on to polymers of acids, salts or anhydrides
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A61L15/00Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/42Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L15/60Liquid-swellable gel-forming materials, e.g. super-absorbents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26Synthetic macromolecular compounds
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/245Differential crosslinking of one polymer with one crosslinking type, e.g. surface crosslinking
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08J2333/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/02Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a water-absorbing agent mainly composed of a poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resin, and a water-absorbing agent that can be produced by the production method. More specifically, in the present invention, the poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resin is mixed with a predetermined surface treatment liquid and then the reaction step is performed, so that the water absorption capacity under no pressure and the water absorption capacity under pressure.
  • the present invention relates to a technique for producing a water-absorbing agent having an excellent balance and improved safety.
  • a water-absorbing agent mainly composed of a water-absorbing resin has been used as one of the constituent materials of sanitary materials that absorb sanitary cotton, disposable diapers, or other body fluids.
  • the water-absorbing resin constituting such a water-absorbing agent include a hydrolyzate of starch-acrylonitrile graft polymer, a neutralized product of starch-acrylic acid graft polymer, and a Ken acetate of vinyl acetate-acrylic ester copolymer.
  • the properties desired for such a water-absorbent resin include a high water absorption ratio, a high water absorption speed, a high gel strength, an excellent suction force for sucking water from the base material, and a high liquid permeability.
  • Non-Patent Document 1 a cross-linking agent having a plurality of functional groups capable of reacting with a carboxyl group present in the water absorbent resin is used in the vicinity of the surface of the water absorbent resin.
  • a method of forming a cross-linked structure and increasing the surface cross-linking density of the water-absorbent resin (surface cross-linking) has been performed (Non-Patent Document 1).
  • Patent Document 1 alkylene carbonate (Patent Document 1), mono- or polyvalent oxazolidinone (Patent Document 2), polyol (Patent Document 3), oxetane, thiourea (Patent Document 4), and the like
  • Patent Document 5 a plurality of crosslinking agents (for example, glycerin and diepoxy compound) having different solvent parameters are mixed in a water-absorbent resin and heated at 160 ° C. or higher to effect surface crosslinking. It is exemplified that a water-absorbing agent having excellent diffusion absorption capacity is obtained (first surface crosslinking method).
  • Patent Document 6 a technique for improving water content by adding water after surface crosslinking in order to improve dust generation and mechanical damage due to low moisture content after surface crosslinking.
  • Patent Document 7 a technique for adding a cleaning agent or a reducing agent for the obtained water-absorbing agent has also been proposed (Patent Document 7), but the process is complicated. Had.
  • polyvalent metal salts for example, aluminum sulfate
  • polyglycidyl compounds for example, ethylene glycol diglycidyl ether
  • surface cross-linking agents that react at relatively low temperatures (for example, 150 ° C. or less, further 120 ° C. or less).
  • the polyvalent metal salt has a problem of physical properties
  • the polyglycidyl compound has a problem of safety of the remaining crosslinking agent.
  • a radically polymerizable monomer, an organic crosslinking agent, and a radical polymerization initiator are mixed in a water-absorbing resin, and the mixture is heated or irradiated with active energy rays such as ultraviolet rays to crosslink the surface.
  • active energy rays such as ultraviolet rays
  • Patent Documents 8 to 10 As a polymerization method after mixing these water-absorbing resin with a radical polymerizable monomer, an organic crosslinking agent, and a radical polymerization initiator, in Patent Documents 8 to 10, surface crosslinking is performed at a low temperature by heating at about 100 ° C. Things are illustrated. Patent Documents 11 to 14 exemplify surface crosslinking under conditions of about room temperature by irradiating ultraviolet rays. According to the disclosure in these patent documents, on the surface of the water-absorbent resin, radically polymerizable monomers and the like are polymerized, and the surface cross-linking density of the water-absorbent resin is increased, and various water absorption characteristics can be improved. Yes.
  • amide-based crosslinking agents such as N, N′-methylenebisacrylamide have problems such as mutagenicity and reproductive toxicity, and amide-based crosslinking agents are still 100% safe as raw materials for water-absorbing resins. It was not.
  • radical polymerization initiator may not reduce the residual monomer, It has been a problem to cause coloring (with time), generation of odor, change in absorption performance with time, and the like. Furthermore, since radical polymerization initiators are expensive and contain many dangerous compounds, the technique of adding a large amount of radical polymerization initiator from the viewpoint of cost and safety (skin sensitization, etc.) is not a preferable method. It was.
  • Patent Documents 15 and 16 have also been proposed.
  • a radical polymerization initiator is mixed with a water-absorbing resin and heated at 120 ° C. to 130 ° C. to perform surface crosslinking.
  • Patent Document 16 surface crosslinking is performed by mixing a water-absorbing resin and a water-soluble radical polymerization initiator, and irradiating the obtained mixture with active energy rays.
  • Patent Document 17 discloses a technique for granulating water-absorbent resin particles with water
  • Patent Document 6 also adds water to the water-absorbent resin.
  • a technique for imparting the damage resistance is disclosed.
  • Patent Documents 18 and 19 disclose a technique for reducing residual monomers
  • Patent Document 20 discloses a technique for improving colorability. Yes.
  • these techniques have never been used as a technique for solving the above-mentioned problems peculiar to the second surface crosslinking method and the third surface crosslinking method.
  • moisture content in a water absorbing resin by controlling the relative humidity and dew point of atmosphere at the time of the heat processing of the 1st surface crosslinking method surface crosslinking by the crosslinking agent which reacts with a carboxyl group
  • Patent Document 21, 22 a technology that prescribes the size of a device for cooling the water-absorbent resin after the heat treatment
  • Patent Document 24 a technology that adds an aqueous liquid during the heat treatment
  • Patent Document 25 and a technique for pretreating a humidified product by controlling the dew point before surface crosslinking are proposed.
  • Patent Document 27 a technique of adding water to the water-absorbent resin after surface cross-linking reaction and granulating
  • Patent Document 28 water absorption after heat treatment Technology for adding an aqueous liquid when cooling the water-soluble resin
  • Patent Document 29 a technique for improving the damage resistance by adding an aqueous liquid after heat treatment
  • Patent Document 30 the moisture content of the product Technology for improving damage resistance by adjusting
  • Patent Document 31 Technology for increasing moisture content of water-absorbent resin by re-humidification after heat treatment
  • Patent Document 34 Addition of polyvalent metal salt aqueous solution after surface crosslinking
  • the water-absorbent resin produced using the above-described surface cross-linking technology, etc. may be subjected to mechanical damage in the transportation process, filling process, and processing to absorbent articles such as paper diapers by the user, For this reason, generation
  • Patent Documents 21 to 28 when producing a water-absorbing resin having a high moisture content having damage resistance, the water-absorbing resin is applied to the inner wall of a mixer, a reactor, or a cooler. May stick to the surface, and stable continuous production may not be possible, leading to decreased productivity and physical properties.
  • an aqueous solution in which an inorganic compound, a polyvalent metal salt, or an alkanolamine is dissolved is used as an aqueous liquid for damage resistance (also known as impact resistance stability).
  • damage resistance also known as impact resistance stability
  • the object of the present invention is low cost (low temperature and short time), excellent balance and safety of water absorption capacity without pressure and water absorption capacity under pressure, and also has a small amount of residue such as a crosslinking agent and an initiator. It is to provide a method for producing a surface-crosslinked water-absorbing resin (water-absorbing agent).
  • the present inventors have found that among the first to third surface cross-linking methods, the second surface cross-linking method (monomer cross-linking method) described in Patent Documents 8 to 14 and the like.
  • the surface cross-linking by polymerization it has been found that the above-mentioned problems can be solved by using a specific cross-linking agent.
  • many proposals have been made as conventional crosslinking agents for polymerization of water-absorbent resins (for example, Patent Documents 35 to 50 described later), but the present invention has a molecular weight of 200 in surface crosslinking by monomer crosslinking polymerization. It was found that by using less specific crosslinking agent, the above problems were solved and the effects of the present invention (reduction of residual crosslinking agent, improvement of absorption capacity under pressure) were obtained.
  • the crosslinking agent is used. It was found that the molecular weight and functional group of the polymer greatly affected the remaining cross-linking agent and physical properties. When a specific cross-linking agent having a molecular weight of less than 200 was used, the residual cross-linking agent was very little, and safety was excellent. It was found that a surface-crosslinked water-absorbing resin (water-absorbing agent) excellent in the balance between the water absorption ratio under pressure and the water absorption capacity under pressure and cost performance can be produced.
  • the water-absorbing resin (base polymer) before surface cross-linking may be polymerized using such a specific cross-linking agent having a molecular weight of less than 200
  • the cross-linking agent is used for the production of the water-absorbing resin (base polymer). Even if it is used, the above effects (reduction of residual crosslinking agent, improvement of absorption capacity under pressure) are not particularly obtained, and the above effect is exhibited for the first time by using a specific crosslinking agent for surface crosslinking by monomer crosslinking polymerization. Is done.
  • a method for producing a water-absorbing agent (1) it is a method for producing a water-absorbing agent containing a poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resin as a main component, a) a mixing step in which a surface treatment liquid containing a radical polymerizable monomer and an organic crosslinking agent is mixed with a poly (meth) acrylic acid (salt) water absorbent resin to obtain a mixture; b) a reaction step of surface cross-linking polymerization of the mixture, The amount of the surface treatment liquid is 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin, The surface treatment liquid contains a mixing aid as necessary, An organic crosslinking agent having a plurality of functional groups selected from the group consisting of a functional group capable of reacting with a (meth) acrylate group and a functional group capable of reacting with a carboxyl group, and having a molecular weight of less than 200 Provided
  • the present inventors have conducted intensive research on the behavior of radical polymerization initiators.
  • the cause is the oxidation of the polymer by the radical polymerization initiator. This is because the reaction rate of the radical polymerization initiator added in the surface cross-linking step in the second and third surface cross-linking methods is extremely low compared to the polymerization step of the monomer aqueous solution, and a large amount remains unreacted. It was thought to be caused by this. That is, it was a phenomenon unique to the second and third surface crosslinking methods.
  • the reaction rate of the radical polymerization initiator can be significantly increased by adding a liquid containing water at a specific stage. It was.
  • a method for producing a water-absorbing agent (2) it is a method for producing a water-absorbing agent mainly composed of a poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resin, a) a mixing step of obtaining a mixture by mixing a surface treatment liquid containing a radical polymerization initiator with a poly (meth) acrylic acid (salt) water-absorbing resin having a water content of 30% by weight or less; b) a reaction step of subjecting the mixture to heat treatment or active energy ray irradiation treatment, There is provided a method for producing a water-absorbing agent, further comprising a water-containing liquid mixing step of mixing a liquid containing water with the mixture during and / or after the reaction step.
  • the present inventors have intensively studied various conditions for surface crosslinking when producing a surface-crosslinked water-absorbing resin (water-absorbing agent).
  • the physical properties of the water-absorbing resin such as damage resistance, moisture content, water absorption capacity under load, residual monomer, etc., depend on the internal dew point of the reactor used in the surface cross-linking reaction process and the powder temperature of the water-absorbing resin. It has been found that the internal atmosphere temperature and the inner wall surface temperature of the reaction apparatus affect the dependence and prevention of adhesion to the reaction apparatus and the like.
  • a method for producing a water-absorbing agent (3) it is a method for producing a water-absorbing agent containing a poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resin as a main component, a) a mixing step of mixing a surface treatment liquid containing a thermal decomposition type radical polymerization initiator with a poly (meth) acrylic acid (salt) water-absorbing resin to obtain a mixture; b) a reaction step of subjecting the mixture to a heat treatment,
  • the internal atmosphere dew point of the reaction apparatus used is 60 to 95 ° C.
  • the inner wall surface temperature of the reaction apparatus is not less than the atmospheric dew point and not more than 250 ° C.
  • the mixture is heated to treat the water absorbent resin.
  • a method for producing a water-absorbing agent is provided, characterized in that the temperature is 70 to 130 ° C.
  • the water absorbing agent which has a poly (meth) acrylic acid (salt) type water absorbing resin as a main component is shown.
  • the moisture content is 3 to 13% by weight
  • the moisture absorption capacity without pressure (CCRC) after correction of the moisture content is 33 (g / g) or more
  • the water absorption capacity under pressure after correction of the moisture content (CAAP 4.83 kPa) is 18 (g / g) or more
  • the residual monomer amount is 500 ppm or less
  • the total residual amount of the organic crosslinking agent having a molecular weight of less than 200 is 500 ppm or less
  • the residual amount of persulfate is 1 ppm or more and 1000 ppm or less
  • a water absorbing agent is provided in which the residual amount of the sulfur-based reducing agent is 1 ppm or more and 2500 ppm or less.
  • the fourth form (water-absorbing agent) can typically be obtained by the first form (water-absorbing agent production method (1)) to the third form (water-absorbing agent production method (3)), In particular, the production method is not limited.
  • any of the first form (the method for producing a water-absorbing agent (1)) to the third form (the method for producing a water-absorbing agent (3)) may be carried out singly or in combination. More specifically, it is preferable to combine the first and second modes, the first and third modes, the second and third combinations, and all the first to third modes.
  • a surface-crosslinked water-absorbing resin (water-absorbing agent) can be produced in a small amount.
  • the water-absorbing agent according to the present invention has high physical properties and a small amount of internal and surface residual cross-linking agent (particularly vinyl cross-linking agent), it is excellent in safety. Incontinence pads and sanitary napkins).
  • Water absorbing agent in the present invention means an aqueous liquid absorption gelling agent mainly composed of a surface-crosslinked water-absorbing resin.
  • the content of the water-absorbing resin in the water-absorbing agent is preferably 70 to 100% by weight, more preferably 75 to 97% by weight, still more preferably 80 to 95% by weight, and particularly preferably 85 to 95% by weight.
  • the other components (0 to 30% by weight, 3 to 25% by weight, 5 to 20% by weight, 5 to 15% by weight) preferably contain water as a main component, and further include inorganic fine particles and cationic polymers.
  • the aqueous liquid is not limited to water, but may contain water such as urine, waste water, blood, saline, waste liquid, deodorant, and fragrance. Further, the form of the aqueous liquid is not limited to liquid, but may be solid or gaseous (for example, water vapor or moisture).
  • the “water-absorbing resin” in the present invention means a water-swellable, water-insoluble polymer gelling agent and has the following physical properties. That is, as an indicator of “water swellability”, CRC (water absorption capacity under no pressure) defined by ERT441.2-02 (2002) is 5 (g / g) or more, and as an indicator of “water insolubility”, It means a polymer gelling agent having a physical property of Ext (water-soluble content) defined by ERT470.2-02 (2002) of 50% by weight or less.
  • the water-absorbent resin can be appropriately designed according to its use and is not particularly limited, but is preferably a hydrophilic cross-linked polymer obtained by cross-linking an unsaturated monomer having a carboxyl group.
  • the water-absorbing resin is not limited to a form in which the total amount (100% by weight) is a polymer, and is a water-absorbing resin composition containing additives and the like within a range satisfying the above physical properties (CRC, Ext). May be.
  • the content of the water-absorbent resin is preferably relative to the entire water absorbent resin composition. Is 70 to 99.9% by weight, more preferably 75 to 99% by weight, still more preferably 80 to 97% by weight, and particularly preferably 80 to 95% by weight.
  • water is preferable from the viewpoint of water absorption speed and impact resistance, and additives described later are included as necessary.
  • the water absorbent resin in the present invention is a term encompassing intermediates in the production process of the water absorbent resin. If there is a need for distinction separately, “hydrogel after polymerization”, “dry polymer after drying”, “water absorbent resin before surface crosslinking (base polymer)”, “water absorbent resin after surface crosslinking ( “Water-absorbing agent)” may be distinguished.
  • examples of the shape of the water-absorbing resin include a sheet shape, a fiber shape, a film shape, a particle shape, and a gel shape.
  • a particulate water-absorbing resin is preferable.
  • the “poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resin” in the present invention optionally includes a graft component, and (meth) acrylic acid and / or a salt thereof (hereinafter referred to as “(meth) acrylic”) It is a polymer mainly composed of “acid (salt)”.
  • the “main component” means that the content (use amount) of (meth) acrylic acid (salt) is usually from 50 to 100 mol based on the entire monomer (excluding the internal cross-linking agent) used in the polymerization. %, Preferably 70 to 100 mol%, more preferably 90 to 100 mol%, still more preferably substantially 100 mol%.
  • the poly (meth) acrylate as a polymer essentially contains a water-soluble salt, preferably a monovalent salt, more preferably an alkali metal salt or an ammonium salt.
  • CRC Centrifugation Retention Capacity
  • water absorption capacity means water absorption capacity without pressure (sometimes referred to as “water absorption capacity”.
  • 0.2 g of the water-absorbent resin in the nonwoven fabric was freely swollen for 30 minutes with respect to a large excess of 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution, and then drained with a centrifuge (250 G). It is a water absorption magnification (unit; g / g).
  • the weight of 0.2 g of the water-absorbing resin is corrected by the water content (%), and the corrected water absorption ratio for the net water-absorbing resin excluding water is corrected. Is called CCRC (corrected CRC).
  • Ext is an abbreviation for Extractables and means a water-soluble component. Specifically, for 1.0 g of water-absorbing resin, a value obtained by measuring the amount of dissolved polymer after stirring for 16 hours at 500 rpm with respect to 200 ml of 0.9 wt% aqueous sodium chloride solution (unit: wt%) ).
  • “Moisture Content” (ERT430.2-02) “Moisture Content” means the water content of the water-absorbent resin. Specifically, it is a value (unit:% by weight) calculated from a loss on drying when 4.0 g of the water absorbent resin is dried at 105 ° C. for 3 hours. In the present invention, the measurement was performed by changing the water-absorbing resin to 1.0 g and the drying temperature to 180 ° C.
  • Residual Monomers means the amount of monomer (monomer) remaining in the water-absorbent resin (hereinafter referred to as “residual monomer” (RM)). Specifically, with respect to 1.0 g of the water-absorbing resin, the amount of residual monomer dissolved after stirring for 1 hour at 500 rpm with respect to 200 ml of 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution was measured by high performance liquid chromatography (HPLC). Value (unit: ppm by weight). Note that the residual monomer after correction for the net water-absorbing resin excluding water is referred to as CRM (corrected RM) as in the CCRC of (a) above.
  • CRM corrected RM
  • PSD is an abbreviation for Particle Size Distribution and means a particle size distribution measured by sieve classification.
  • the weight average particle size (D50) and the particle size distribution width are described in US Pat. No. 7,638,570, columns 27 and 28, “(3) Mass-Average Particle Diameter (D50) and Logical Standard Deviation ( ⁇ )”. The measurement is performed in the same manner as the “of Particle Diameter Distribution”.
  • AAP is an abbreviation for Absorption Against Pressure, which means water absorption capacity under pressure. Specifically, 0.9 g of water-absorbing resin was swollen under a load of 2.06 kPa (21 g / cm 2, 0.3 psi) for 1 hour against a large excess of 0.9 wt% sodium chloride aqueous solution. Of water absorption (unit: g / g). In ERT442.2-02, “Absorption Under Pressure” is described, but it has substantially the same content as AAP.
  • the load condition may be changed to 4.83 kPa (0.7 psi, 50 [g / cm 2 ])
  • the measurement result under a load of 2.06 kPa is AAP 2.06 kPa. It describes and the result measured under the load of 4.83 kPa is described as AAP4.83 kPa.
  • CAAP corrected AAP
  • molecular weight means the third decimal place for each atom based on the atomic weight table (2012 edition) defined by the International Union of Pure and Applied Chemistry. Is a value calculated using the atomic weight obtained by rounding off. If the atomic weight of a typical atom is mentioned, it will be 1.01 of a hydrogen atom, 12.01 of a carbon atom, 14.01 of a nitrogen atom, and 16.00 of an oxygen atom.
  • FSC (ERT440.2-02): An abbreviation for Free Well Capacity, which means the free swelling ratio (unit: g / g) of the water-absorbent resin.
  • Flow Rate (ERT450.2-02): The flow rate of the water-absorbing resin.
  • Density (ERT460.2-02): means the bulk specific gravity of the water-absorbent resin.
  • X to Y indicating a range means “X or more and Y or less”.
  • t (ton) as a unit of weight means “Metric ton”
  • ppm means “weight ppm” or “mass ppm”.
  • weight and “mass”, “parts by weight” and “parts by mass”, “% by weight” and “% by mass” are treated as synonyms.
  • ⁇ acid (salt) means “ ⁇ acid and / or salt thereof”
  • (meth) acryl means “acryl and / or methacryl”.
  • liter may be described as “l” or “L”
  • wt% may be described as “wt%”.
  • N.sub. D. Non Detected
  • This step is a step of preparing an aqueous solution (monomer aqueous solution) containing (meth) acrylic acid (salt) as a main component.
  • the monomer aqueous solution may be in the form of an emulsion and / or slurry as long as it does not impair the water absorption performance of the resulting water-absorbing agent. Included as an aqueous solution.
  • the (meth) acrylic acid used as the monomer of the present invention is not limited in raw materials and production methods, and usually contains trace components such as a polymerization inhibitor and impurities.
  • a polymerization inhibitor phenols are preferable, methoxyphenols are more preferable, and the concentration of the polymerization inhibitor is preferably 1 to 200 ppm in consideration of the influence on the polymerizability of the monomer and the color of the resulting water-absorbing agent. More preferably, it is 10 to 160 ppm.
  • the impurities include compounds described in US Patent Publication No. 2008/0161512.
  • (Other monomers) in the present invention, other monomers may be used in combination with (meth) acrylic acid (salt), and examples of the other monomers include water-soluble or hydrophobic unsaturated monomers. Specific examples include monomers (excluding (meth) acrylic acid) described in paragraph [0035] of US Patent Application Publication No. 2005/215734.
  • the water-absorbing resin may contain the other monomer as a copolymerization component.
  • a monovalent salt such as an alkali metal salt, ammonium salt or alkanolamine salt, particularly an alkali metal salt, and further a sodium salt.
  • a polyvalent metal salt compound may be used in a very small amount (for example, about 0 to 5 mol% with respect to the monomer).
  • the neutralization rate of the monomer aqueous solution is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 40 to 85 mol%, still more preferably 50 to 80 mol%, and particularly preferably 60 to 75 mol%.
  • the neutralization rate is represented by the amount of acid groups in the aqueous monomer solution, particularly the amount of basic compound added to the carboxylic acid group derived from the monomer.
  • the neutralization may be performed on the hydrogel after polymerization in addition to the monomer and / or the monomer aqueous solution before polymerization, or both may be used in combination. In addition, when performing several times, it is preferable to adjust to the range of the said neutralization rate in consideration of the addition amount of all the basic compounds.
  • the internal cross-linking agent used in the present invention is preferably a compound having two or more functional groups capable of reacting with (meth) acrylic acid, such as the cross-linking agents described in Patent Documents 35 to 54, for example, US Pat. No. 6,241,928. In the 14th column.
  • the crosslinking agent is a compound having two or more radical polymerizable functional groups, particularly two or more radical polymerizable compounds having a (poly) alkylene glycol structural unit.
  • a compound having a functional group preferably an allyl group, a (meth) acrylate group, particularly an acrylate group
  • Preferable examples of the alkylene glycol unit include polyethylene glycol having an n number of 1 to 100, and further 6 to 50. Of these, one or more are used.
  • the molecular weight of the internal cross-linking agent may be from 50,000 to 50,000, and is preferably larger than the cross-linking agent used for surface cross-linking described later (less than 200 molecular weight) in view of the physical properties of the resulting water-absorbing agent. Specifically, 200 to 40,000 is preferable, 300 to 30,000 is more preferable, and 400 to 10,000 is more preferable.
  • the amount of the internal crosslinking agent used is preferably 0.005 to 2 mol%, more preferably 0.01 to 1 mol%, and still more preferably 0.05 to 0.5 mol%, based on the monomer. is there. By setting the amount of the internal cross-linking agent used within the above range, desired water absorption characteristics can be obtained.
  • a method of adding an internal crosslinking agent after polymerization or post-crosslinking after polymerization a method of radical crosslinking with a radical polymerization initiator, an electron
  • a method of radiation cross-linking with a wire or the like a method in which a predetermined amount of an internal cross-linking agent is previously added to the monomer for polymerization and a cross-linking reaction at the same time as the polymerization is more preferable.
  • the polymerization initiator used in the polymerization step of the present invention is appropriately selected depending on the form of polymerization.
  • examples of such a polymerization initiator include a photodegradable radical polymerization initiator, a thermally decomposable radical polymerization initiator, and a redox polymerization initiator.
  • the amount of the polymerization initiator used is preferably from 0.0001 to 1 mol%, more preferably from 0.001 to 0.5 mol%, based on the monomer.
  • Examples of the photodegradable radical polymerization initiator include benzoin derivatives, benzyl derivatives, acetophenone derivatives, benzophenone derivatives, azo compounds, and the like.
  • Examples of the thermally decomposable radical polymerization initiator include persulfates such as sodium persulfate, ammonium persulfate and potassium persulfate; peroxides such as hydrogen peroxide, t-butyl peroxide and methyl ethyl ketone peroxide; 2 , 2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2′-azobis [2-2 (-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2′-azobis (2-methylpro Examples thereof include azo compounds such as (pionitrile).
  • redox polymerization initiator examples include a system in which a reducing compound such as L-ascorbic acid or sodium bisulfite is used in combination with the persulfate or peroxide, and the both are combined. Moreover, it can also be mentioned as a preferable aspect to use together the said photodegradable radical polymerization initiator and a thermally decomposable radical polymerization initiator.
  • the water-soluble resin or water-absorbent resin is preferably added in an amount of 0 to 50% by weight, more preferably 0 to 20% by weight.
  • a foaming agent for example, carbonate, azo compound, bubbles, etc.
  • surfactant for example, chelating agent, chain transfer agent, etc.
  • I can do it.
  • water-soluble resin or water-absorbent resin gives a graft polymer or a water-absorbent resin composition (eg, starch- (meth) acrylic acid polymer, PVA- (meth) acrylic acid polymer, etc.).
  • a water-absorbent resin composition eg, starch- (meth) acrylic acid polymer, PVA- (meth) acrylic acid polymer, etc.
  • These polymers and water-absorbing resin compositions are also collectively referred to as poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resins in the present invention.
  • a monomer aqueous solution is prepared by mixing the above-described substances.
  • the concentration of the monomer component in the aqueous monomer solution is not particularly limited, but is preferably from the viewpoint of the physical properties of the water-absorbent resin. It is 10 to 80% by weight, more preferably 20 to 75% by weight, still more preferably 30 to 70% by weight.
  • spray droplet polymerization, aqueous solution polymerization, and reverse phase suspension polymerization are preferable from the viewpoint of water absorption characteristics and ease of polymerization control.
  • Aqueous solution polymerization and reverse phase suspension polymerization are more preferred, and aqueous solution polymerization is more preferred.
  • continuous aqueous solution polymerization is particularly preferable, and either continuous belt polymerization or continuous kneader polymerization may be used.
  • continuous belt polymerization is described in US Pat. Nos. 4,893,999 and 6,241,928, US Patent Application Publication No. 2005/215734, etc.
  • continuous kneader polymerization is described in US Pat. No. 6,987,151. , No. 6710141 specification, etc., respectively.
  • High temperature initiation polymerization means that the temperature of the monomer aqueous solution is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 35 ° C. or higher, still more preferably 40 ° C. or higher, particularly preferably 50 ° C. or higher (the upper limit is the boiling point of the monomer).
  • the “high concentration polymerization” means that the monomer concentration is preferably 30% by weight or more, more preferably 35% by weight or more, still more preferably 40% by weight or more, particularly preferably.
  • Gel crushing step In aqueous solution polymerization, gel pulverization (formation of hydrous gel) is performed before or after polymerization, before drying. When the polymerization process is kneader polymerization, the polymerization process and the gel grinding process are performed simultaneously.
  • the gel pulverization method disclosed in International Publication WO2011 / 126079 is preferably applied.
  • This step is a step of obtaining a dry polymer by drying the particulate hydrogel obtained in the polymerization step and / or the gel grinding step to a desired resin solid content.
  • the resin solid content is determined from loss on drying (weight change when 1 g of water-absorbent resin is heated at 180 ° C. for 3 hours), and is usually 70% by weight or more, preferably 80% by weight or more, more preferably 85 to It is 99% by weight, more preferably 90 to 98% by weight, and particularly preferably 92 to 97% by weight (the remainder is mainly water).
  • the dried water-absorbent resin may contain water in the above range inside, but unless otherwise specified, the weight-based water-absorbent resin and water-absorbing agent including water are described below. (For example, in the weight ratio described later, 100 parts by weight of the water-absorbing resin refers to the weight including water contained in the resin).
  • drying step of the present invention although not particularly limited, for example, heat drying, hot air drying, vacuum drying, fluidized bed drying, infrared drying, microwave drying, drum dryer drying, drying by azeotropic dehydration with a hydrophobic organic solvent, Various drying methods such as high-humidity drying using high-temperature steam are applied.
  • hot air drying is preferable because of high efficiency, and band drying in which hot air drying is performed on a belt is particularly preferable.
  • the hot air temperature is preferably 100 to 250 ° C., more preferably 120 to 220 ° C. from the viewpoint of color tone and efficiency.
  • Examples of the equipment used in the pulverization process of the present invention include a high-speed rotary pulverizer such as a roll mill, a hammer mill, a screw mill, and a pin mill, a vibration mill, a knuckle type pulverizer, and a cylindrical mixer. Is done.
  • the particle size adjustment method in the classification step of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include sieve classification using a JIS standard sieve (JIS Z8801-1 (2000)) and airflow classification.
  • the particle size adjustment of the water-absorbing resin is not limited to the above pulverization step and classification step, but is a polymerization step (especially reverse phase suspension polymerization or spray droplet polymerization) or other steps (for example, granulation step, fine powder recovery step). Therefore, it can be carried out as appropriate.
  • the weight average particle diameter (D50) is preferably 200 to 600 ⁇ m, more preferably 200 to 550 ⁇ m, still more preferably 250 to 500 ⁇ m, and particularly preferably 300 to 450 ⁇ m.
  • the ratio of particles having a particle diameter of less than 150 ⁇ m is preferably 0 to 10% by weight, more preferably 0 to 5% by weight, and still more preferably 0 to 1% by weight.
  • the ratio of particles having a particle diameter of 850 ⁇ m or more is preferably It is 0 to 5% by weight, more preferably 0 to 3% by weight, still more preferably 0 to 1% by weight.
  • the logarithmic standard deviation ( ⁇ ) of the particle size distribution is preferably 0.20 to 0.50, more preferably 0.25 to 0.40, and still more preferably 0.27 to 0.35. These particle sizes are measured using a standard sieve according to the measurement methods disclosed in US Pat. No. 7,638,570 and EDANA ERT420.2-02.
  • the above-mentioned particle size is applied not only to the water-absorbing resin before surface crosslinking but also to the water-absorbing resin after surface crosslinking and the water-absorbing agent as the final product. Therefore, it is preferable that the fluctuation of the particle diameter is small before and after the surface crosslinking step.
  • the ratio of the average particle diameter after surface crosslinking to that before surface crosslinking is preferably 0.8 to 1.5, more preferably 0.9 to 1.2.
  • This step is a step for obtaining a water-absorbing agent using a water-absorbing resin that is not surface-crosslinked, and a predetermined surface treatment liquid is mixed with a poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resin to obtain a mixture.
  • this surface cross-linking step it is possible to increase the cross-linking density of the surface layer of the water-absorbent resin (part of several ⁇ m to several tens ⁇ m from the surface of the water-absorbent resin).
  • a water absorbent resin obtained in accordance with the method for producing the poly (meth) acrylic acid (salt) water absorbent resin obtained in accordance with the method for producing the poly (meth) acrylic acid (salt) water absorbent resin.
  • the surface cross-linking step may be repeated not only once but also a plurality of times.
  • the surface cross-linking step is preferably performed on the water-absorbing resin before surface cross-linking, but the surface cross-linking is already performed on the water-absorbing resin surface-crosslinked by the methods described in Patent Documents 1 to 5.
  • the surface cross-linking may be further performed by the methods described in Patent Documents 1 to 5.
  • This step is a step of obtaining a water absorbent resin mixture (hereinafter referred to as “mixture”) by adding and mixing the surface treatment liquid to the water absorbent resin described above.
  • the surface treatment liquid essentially contains a radical polymerizable monomer and an organic crosslinking agent, in addition to a radical polymerization initiator (particularly a thermal decomposition type radical polymerization initiator), a solvent, A mixing aid or the like is optionally included.
  • the surface treatment liquid essentially contains a radical polymerization initiator (particularly a thermal decomposition type radical polymerization initiator), and in addition, a radical polymerizable monomer, an organic crosslinking agent, Solvents, mixing aids and the like are optionally included.
  • the surface treatment liquid essentially contains a pyrolytic radical polymerization initiator, and in addition, a radical polymerizable monomer, an organic crosslinking agent, a solvent, a mixing aid and the like. Optionally included.
  • the organic crosslinking agent has a plurality of functional groups selected from the group consisting of a functional group capable of reacting with a (meth) acrylate group and a functional group capable of reacting with a carboxyl group. And an organic compound having a molecular weight of less than 200.
  • the surface cross-linking agent by using the surface cross-linking agent, there is very little remaining of the cross-linking agent, the safety is excellent, and the balance between the water absorption magnification under no pressure and the water absorption magnification under pressure and the cost performance.
  • a surface-crosslinked water-absorbing resin (water-absorbing agent) excellent in the above can be obtained.
  • the total amount of the surface treatment liquid is preferably more than 0 and 50 parts by weight or less, more preferably 0.1 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water-absorbing resin (including moisture if necessary), More preferred is 1 to 30 parts by weight, particularly preferred is 3 to 20 parts by weight, and most preferred is 5 to 15 parts by weight.
  • the total amount of the surface treatment liquid is small, surface crosslinking may be insufficient, and if the total amount exceeds 50 parts by weight, adhesion or clogging of the water absorbent resin mixture, etc. This is not preferable because of the occurrence of this problem, the absorption capacity (CRC) of the water-absorbing agent without applying pressure, and the handleability of the mixture of the water-absorbent resin and the surface treatment liquid are lowered.
  • CRC absorption capacity
  • the radical polymerizable monomer means a compound that can be polymerized by radical polymerization, and specifically, a monomer having an (preferably terminal) unsaturated double bond, such as the poly (meta) described above.
  • (Meth) acrylic acid (salt) used in the production of acrylic acid (salt) -based water-absorbent resin and / or monomers used in combination may be preferably used.
  • the radical polymerizable monomer preferably contains an acid group and has a predetermined neutralization rate (mol% of neutralized acid groups in all acid groups).
  • a compound containing an acid group is very excellent in terms of water absorption characteristics.
  • the acid group include a carboxyl group, a sulfone group, and a phosphoric acid group.
  • the acid group-containing monofunctional radical polymerizable monomer is preferably a monomer containing an acid group.
  • (meth) acrylic acid, 2- (meth) acryloylethanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylpropanesulfonic acid, 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrene Examples include sulfonic acids and / or their salts. Of these, (meth) acrylic acid and 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid are more preferable, and acrylic acid is particularly preferable in terms of water absorption characteristics.
  • the proportion of the total amount of acrylic acid (salt) in the radically polymerizable monomer containing all acid groups is preferably 50 to 100 mol%, more preferably 70 to 100 mol%, particularly preferably 90 to 100 mol%. is there.
  • the acid group-containing radical polymerizable monomer may be used alone or in a mixture of two or more.
  • the monomer is preferably a monovalent salt selected from alkali metal salts, ammonium salts, and amine salts.
  • an alkali metal salt is more preferable, and a salt selected from a sodium salt, a lithium salt, and a potassium salt is particularly preferable.
  • the neutralization rate of the acid group-containing radical polymerizable monomer is appropriately determined in the range of 0 to 100 mol%, and may be the same as or different from the neutralization rate of the water-absorbent resin as the base polymer. It may be.
  • the “total acid groups of the acid group-containing radical polymerizable monomer” and “neutralized acid group” are all acid groups when there are two or more acid group-containing radical polymerizable monomers.
  • the total of the acid group and the neutralized acid group in a containing radically polymerizable monomer is pointed out. For example, when acrylic acid and sodium acrylate are used in a molar ratio of 1: 1 as the acid group-containing radical polymerizable monomer, the neutralization rate of the acid group-containing radical polymerizable monomer is 50 mol. %.
  • the amount of the radical polymerizable monomer present in the crosslinking polymerization reaction system is preferably 100 parts by weight of the water absorbent resin.
  • the amount is 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight, still more preferably 2 to 10 parts by weight, and particularly preferably 3 to 7 parts by weight. If the amount of the monomer is less than 0.1 parts by weight or unused (0), the water absorption performance under pressure of the surface-crosslinked water-absorbing resin is not improved to a sufficient value, which is not preferable. On the other hand, when the amount of the radically polymerizable monomer exceeds 20 parts by weight, the water absorption capacity without load of the surface-crosslinked water-absorbing resin is remarkably lowered, which is not preferable.
  • radical polymerizable monomers used in the second and third forms are optional, but when used, the radical polymerizable monomer species and amount exemplified in the first embodiment are used. . Also in the second and third embodiments, it is preferable to include a radically polymerizable monomer in the surface crosslinking agent solution because the amount of the organic crosslinking agent and radical polymerization initiator described later can be reduced.
  • the organic crosslinking agent used in the surface crosslinking step of the present invention is one or more carboxyl groups, particularly from the viewpoint of the survivability of the crosslinking agent, the safety of the crosslinking agent alone, and the efficiency of surface crosslinking with respect to the amount of crosslinking agent used. It has two or more functional groups capable of reacting with (meth) acrylate groups and has a molecular weight of less than 200.
  • the organic cross-linking agent is an organic covalent cross-linking agent, and is a cross-linking agent that cross-links with a functional group of a monomer or a water absorbent resin through a covalent bond.
  • a crosslinking agent that forms a crosslink with an ionic bond such as aluminum acrylate (for example, a polyvalent metal salt of an unsaturated organic acid) is not included in the organic crosslinker in the present invention, and is an ionic crosslink only with a polyvalent metal salt.
  • the effect of the present invention is not exhibited in terms of improving the absorption capacity under pressure.
  • the molecular weight of the organic crosslinking agent is less than 200, preferably less than 190, more preferably less than 180.
  • the smaller molecular weight is preferable because the cross-linking efficiency is excellent.
  • the molecular weight is 200 or more, the crosslinking agent molecule becomes large and it is difficult to penetrate from the surface of the water-absorbent resin, so that the CRC is difficult to be lowered. This is not preferable because the residual crosslinking agent in the resin increases.
  • the lower limit of the molecular weight is usually preferably 50 or more, more preferably 80 or more, and 100 or more.
  • the molecular weight of the organic crosslinking agent is smaller than the molecular weight of the crosslinking agent (so-called internal crosslinking agent) used in the production of the water-absorbent resin, for example, the molecular weight ratio (molecular weight of surface crosslinking agent / molecular weight of internal crosslinking agent). ) Less than 1, particularly 0.05 to 0.9, 0.1 to 0.8, and 0.2 to 0.5.
  • examples of the functional group capable of reacting with a carboxyl group include a cyclic functional group, a hydroxy group, a primary amino group, a secondary amino group, and an isocyanate group.
  • examples of cyclic functional groups include an epoxy group, an aziridine group, an oxetane group, an ethylene carbonate group, an oxazoline group, and an oxazolidinone group.
  • the reaction between the functional group of the cross-linking agent and the carboxyl group of the water-absorbent resin may be performed at the time of mixing with the surface treatment liquid containing an organic cross-linking agent, or may be simply performed in the (3-1-2) cross-linking polymerization step described later.
  • the functional group of the cross-linking agent and the carboxyl group of the water-absorbing resin may be reacted.
  • the functional group of the cross-linking agent and the water-absorbing resin can be reacted.
  • a carboxyl group may be reacted.
  • organic crosslinking agent for example, an internal crosslinking agent used in the production of the poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resin, U.S. Pat. Nos. 6,228,930 and 6071976, You may select the organic type crosslinking agent which satisfy
  • a cross-linking agent having a molecular weight of less than 200 and having a plurality of (meth) acrylate groups a cross-linking agent having a functional group capable of reacting with a (meth) acrylate group and a functional group capable of reacting with a carboxyl group, and reacting with a carboxyl group
  • a cross-linking agent having two or more functional groups that can be used.
  • the crosslinking agent has an organic crosslinking agent having a molecular weight of less than 200, and has (a) a polyfunctional (meth) acrylate crosslinking agent, and (b) a functional group capable of reacting with a carboxyl group (A cross-linking agent selected from a (meth) acrylate-based cross-linking agent and (c) a cross-linking agent having a functional group capable of reacting with a plurality of carboxyl groups is used.
  • the (a) is a di (meth) acrylate-based crosslinking agent
  • the (b) is a (meth) acrylate group
  • other functional groups include a cyclic functional group, a hydroxy group, a primary amine
  • the (c) as the crosslinking agent having a functional group capable of reacting with a plurality of carboxyl groups particularly a polyol-based crosslinking Agents, polyamine crosslinking agents, polyisocyanate crosslinking agents, and crosslinking agents having one or more cyclic functional groups.
  • a cyclic functional group such as an epoxy group or an ethylene carbonate group
  • it can react with another carboxyl group after once generating a hydroxyl group or an amino group by a ring-opening reaction with the carboxyl group.
  • one cyclic functional group has two reactive sites, it is a crosslinking agent that can react with a plurality of carboxyl groups, and in the present invention, it has a plurality of functional groups that can react with carboxyl groups.
  • (meth) acrylate groups are preferable because they are excellent in copolymerizability with radical polymerizable monomers, and epoxy groups and ethylene carbonate groups are excellent in reactivity with carboxyl groups. .
  • (A) Multifunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent As the organic crosslinking agent having a plurality of (meth) acrylate groups and a molecular weight of less than 200, that is, a multifunctional (meth) acrylate-based crosslinking agent, di ( A (meth) acrylate-based cross-linking agent is used, and these di (meth) acrylate-based cross-linking agents having a molecular weight of less than 200 have a plurality of functional groups that are easily copolymerizable with a radically polymerizable monomer, and therefore have a good cross-linking efficiency and are particularly good.
  • the polyfunctionality means that there are a plurality of acrylate groups and methacrylate groups in one molecule, and di (meth) acrylate is a general term for diacrylate, dimethacrylate, and acrylate methacrylate.
  • ethylene glycol diacrylate molecular weight 170.18
  • ethylene glycol acrylate methacrylate molecular weight 184.21
  • ethylene glycol dimethacrylate molecular weight 198.24
  • Propylene glycol diacrylate molecular weight 184.21
  • 1,3-propylene glycol diacrylate molecular weight 184.21
  • propylene glycol acrylate methacrylate molecular weight 198.24
  • 1,3-propylene glycol acrylate methacrylate molecular weight 198.24
  • 1,3-butanediol diacrylate molecular weight 198.24
  • 1,4-butanediol diacrylate molecular weight 198.24
  • (B) (meth) acrylate-based crosslinking agent having a functional group capable of reacting with a carboxyl group an organic crosslinking agent having a molecular weight of less than 200 having both a (meth) acrylate group and a functional group capable of reacting with a carboxyl group
  • the monofunctional (meth) acrylate crosslinking agent having a functional group capable of reacting with a carboxyl group has a functional group that is easily copolymerized with one or two radical polymerizable monomers, that is, a (meth) acrylate group.
  • it since it has a functional group excellent in reactivity with a carboxyl group contained in the water-absorbing resin and / or radically polymerizable monomer, it is more preferable because of its good crosslinking efficiency.
  • a cross-linking agent having an epoxy group converted to ethylene carbonate (glycerol carbonate acrylate, molecular weight 172.15), and a cross-linking agent having an epoxy group converted to ethylene carbonate group by reacting glycidyl methacrylate with carbon dioxide (glycerol carbonate methacrylate, molecular weight 186) .18), 2-isocyanate ethyl acrylate (molecular weight 141.14), 2-isocyanate ethyl methacrylate (molecular weight 155.17), glycerin monoacrylate (molecular weight 146.16), glycerin Monometallate (molecular weight 160.19), hydroxyethyl acrylate (molecular weight 116.13), hydroxyethyl methacrylate (molecular weight 130.16), aminoethyl acrylate (molecular weight 115.15), aminoethyl methacrylate (molecular weight 129.18) 1,3-propy
  • (meth) acrylates having cyclic functional groups (especially epoxy groups or ethylene carbonate groups) as functional groups in particular glycidyl (meth) acrylates and glycerol carbonate (meth) acrylates are (meth) acrylate-based crosslinking agents. Is more preferable.
  • a cross-linking agent having a plurality of functional groups capable of reacting with a carboxyl group is a water-absorbing resin and / or a radically polymerizable monomer. Since it has a plurality of functional groups excellent in reactivity with the carboxyl group contained in the monomer, crosslinking efficiency is good and preferable.
  • oxazolidinone molecular weight 87.09
  • oxetane molecular weight 58.09
  • ethylene urea molecular weight 86.11
  • ethylene carbonate molecular weight 88.07
  • propylene carbonate molecular weight 102.10
  • ethylene glycol A crosslinking agent having a cyclic functional group such as diglycidyl ether (molecular weight 174.22), propylene glycol diglycidyl ether (molecular weight 188.25), glycerin carbonate (molecular weight 118.10), glycidol (molecular weight 74.09), Ethylene glycol monoglycidyl ether (molecular weight 118.15), propylene glycol monoglycidyl ether (molecular weight 132.18), glycerin monoglycidyl ether (molecular weight 148.18), trimethylolpropane monoglycidyl este
  • crosslinking agents having a plurality of functional groups capable of reacting with a carboxyl group are preferably a crosslinking agent selected from hydroxyl groups and cyclic functional groups, and further a functional group selected from hydroxyl groups, carbonate groups and glycidyl groups.
  • a cross-linking agent is used.
  • the functional group of the organic crosslinking agent having a molecular weight of less than 200 is an amide group, specifically, N, N′-methylenebisacrylamide (molecular weight 154.19), N, N′-methylenebismethacrylamide (Molecular weight 182.25) and the like are not preferable in actual use because they have safety problems such as mutagenicity and reproductive toxicity.
  • the organic crosslinking agent has an allyl group or a vinyl group and another functional group is one compound, specifically, allyl acrylate (molecular weight 112.14), allyl methacrylate (molecular weight 126.17), vinyl In the case of acrylate (molecular weight 98.11), vinyl methacrylate (molecular weight 112.14), etc., the allyl group or vinyl group is inferior in copolymerizability with the radical polymerizable monomer. Is not preferable, because a water-absorbent resin having a low balance between water absorption capacity without pressure and water absorption capacity under pressure cannot be obtained.
  • the molecular weight of the organic crosslinking agent is 200 or more, the crosslinking agent molecule becomes large and it is difficult to penetrate from the surface of the water-absorbent resin, so that the CRC is difficult to be lowered.
  • the residual cross-linking agent in the water-absorbent resin increases, which is not preferable.
  • the scope of the present invention is not limited, as a reason why the specific crosslinking agent having a molecular weight of less than 200 exhibits the above-mentioned effect specifically in the surface crosslinking polymerization, the monomer aqueous solution containing the crosslinking agent is polymerized as it is. Unlike the polymerization of the water-absorbent resin, it is presumed to be the influence of the permeability to the water-absorbent resin due to the molecular weight.
  • the amount of the organic crosslinking agent having a molecular weight of less than 200 is 0.001 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water-absorbent resin, preferably 0.01 to 2 parts by weight, more preferably 0.05 to 1 part by weight. If the amount used is less than 0.001 part by weight, the water-absorbent resin is not easily cross-linked and the water absorption performance under pressure is not improved to a sufficient value, which is not preferable.
  • the amount used exceeds 5 parts by weight, not only is the water absorption capacity of the surface-crosslinked water-absorbent resin under no pressure significantly reduced, but it is also not preferable because it causes an increase in cost and an increase in the amount of the remaining crosslinking agent.
  • the organic crosslinking agent having a molecular weight of less than 200 one or two or more other crosslinking agents may be used in combination, if necessary.
  • the range is 0 to 100 parts by weight with respect to parts by weight.
  • the ratio of the monomer to the crosslinking agent can also be determined as appropriate.
  • the range is 001 parts by weight.
  • Organic crosslinking agent used in the second and third embodiments an organic crosslinking agent is arbitrarily used.
  • an organic crosslinking agent exemplified below is used.
  • organic crosslinking agent one or more can be arbitrarily selected from the internal crosslinking agent and the organic crosslinking agent used in the first embodiment.
  • the molecular weight of the organic crosslinking agent is preferably less than 5000, more preferably less than 500, and still more preferably less than 200 (the lower limit is usually 50).
  • the smaller molecular weight is preferable because the crosslinking efficiency is excellent, and when the molecular weight is too large, particularly when 5000 or more, the cross-linking agent molecule is too large, the permeability into the water-absorbent resin is lowered, and the CRC is hardly lowered. This is not preferable because the surface crosslinking efficiency is reduced, and the amount of the remaining crosslinking agent in the water-absorbent resin after the surface crosslinking is increased.
  • a crosslinking agent having a plurality of (meth) acrylate groups and (meth) acrylamide groups ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol acrylate methacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, propylene glycol diacrylate
  • examples include propylene glycol acrylate methacrylate, 1,3-butanediol diacrylate, 1,4-butanediol diacrylate, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, N, N'-methylenebisacrylamide, N, N'-methylenebismethacrylamide Is done.
  • cross-linking agent having one or more functional groups capable of reacting with (meth) acrylate groups and carboxyl groups
  • glycidol, glycidyl (meth) acrylate, and glycidyl (meth) acrylate are reacted with carbon dioxide to convert the epoxy ring to an ethylene carbonate ring.
  • Examples of the crosslinking agent are as follows.
  • crosslinking agent having a plurality of functional groups covalently bonded to carboxyl groups alkylene carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, polyvalent glycidyl ethers such as ethylene glycol diglycidyl ether and propylene glycol diglycidyl ether, propanediol, propylene glycol and the like
  • alkylene carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate
  • polyvalent glycidyl ethers such as ethylene glycol diglycidyl ether and propylene glycol diglycidyl ether
  • propanediol propylene glycol and the like
  • Oxazolidinones such as polyhydric alcohol, oxazolidinone, dioxazolidinone and the like
  • organic crosslinking agents include the organic crosslinking agents exemplified in the first embodiment.
  • the amount of the organic crosslinking agent exemplified in the first embodiment is used, and the organic crosslinking agent is included in the surface crosslinking agent solution. Is preferable because the amount of the radically polymerizable monomer and radical polymerization initiator used is small.
  • an inorganic crosslinking agent can be used, and it is more preferable to use it together with an organic crosslinking agent.
  • the inorganic crosslinking agent include polyvalent metal salts used in the art, more preferably water-soluble polyvalent metal salts, particularly aluminum salts such as aluminum sulfate and aluminum acetate.
  • the added amount of the inorganic crosslinking agent is preferably 0.01 to 5 parts by weight, more preferably 0.05 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin powder.
  • the surface crosslinking reaction step of the water-absorbent resin is preferably performed in the presence of a radical polymerization initiator.
  • the surface treatment liquid essentially contains a radical polymerization initiator (preferably a thermal decomposition type radical polymerization initiator)
  • the reaction step is performed in the presence of the radical polymerization initiator. It is essential that
  • the surface treatment liquid essentially contains a thermal decomposition type radical polymerization initiator, so that the reaction step must be performed in the presence of the thermal decomposition type radical polymerization initiator. is there.
  • the radical polymerization initiator that can be used in the surface crosslinking reaction step is not particularly limited, and the polymerization initiators described in Patent Documents 8 to 14 (particularly, Patent Documents 9 to 14) can be applied, and the above poly (meth) acrylic acid can be used. What is necessary is just to use the thermal decomposition type radical polymerization initiator and photodecomposition type radical polymerization initiator which can be used at the time of manufacture of (salt) type
  • the thermal decomposition type radical polymerization initiator is a compound that generates radicals by heating, and preferably has a 10-hour half-life temperature of 0 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, Considering the temperature conditions for irradiating the active energy ray, those of 40 ° C. or more and 80 ° C. or less are particularly preferable. If the 10-hour half-life temperature is less than 0 ° C. (lower limit), it is unstable during storage, and if it exceeds 120 ° C. (upper limit), it may be chemically too stable to lower the reactivity.
  • Specific thermal decomposition type radical polymerization initiators include persulfates such as sodium persulfate, ammonium persulfate and potassium persulfate; hydrogen peroxide; organic peroxides such as t-butyl hydroperoxide; 2,2 ′ -Azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2,2'-azobis [2-2 (-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2'-azobis (2-methylpropionitrile) And azo compounds such as Among them, persulfates such as sodium persulfate, ammonium persulfate, and potassium persulfate having a 10-hour half-life temperature of 40 to 80 ° C., and 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, 2, Azo compounds such as 2′-azobis [2-2 (-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride and 2,2′-azobis (2-
  • a water-soluble pyrolytic radical polymerization initiator particularly a persulfate
  • a persulfate is preferable in that the absorption capacity under pressure, liquid permeability, and free swelling ratio are all excellent.
  • Persulfate can be used in combination of not only one type but also two or more types having different counter ions.
  • the photodegradable initiator is a compound that generates radicals upon irradiation with light (preferably active energy rays), and examples thereof include benzoin derivatives, benzyl derivatives, benzophenone derivatives, and acetophenone derivatives.
  • benzoin derivatives preferably benzoin derivatives
  • benzyl derivatives preferably benzophenone derivatives
  • acetophenone derivatives preferably benzoin derivatives
  • commercially available products include hydroxycyclohexyl-phenyl ketone (trade name Irgacure (registered trademark) 184 of Ciba Specialty Chemicals), 1- [4- (2-hydroxyethoxy) -phenyl] -2-hydroxy-2-methyl- 1-propan-1-one (Irgacure (registered trademark) 2959) or the like is more preferably used.
  • the amount of the radical polymerization initiator contained in the water absorbent resin in the surface crosslinking reaction step or mixed with the water absorbent resin before the reaction step is preferably 0.01 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin. 2 parts by weight, more preferably 0.05 to 1 part by weight, particularly preferably 0.1 to 0.5 part by weight. If the amount of the radical polymerization initiator is less than 0.01 parts by weight, the crosslinked structure is not effectively introduced on the surface of the water absorbent resin, which is not preferable. On the other hand, if the amount of the radical polymerization initiator exceeds 2 parts by weight, a large amount of the initiator remains or is colored, and the water absorption performance of the water absorbent resin after surface cross-linking is not preferable.
  • the radical polymerizable monomer, the organic cross-linking agent, and the radical polymerization initiator are present together with the water-absorbing resin in the form of the radical polymerizable monomer, the organic cross-linking agent, and the radical polymerization initiator. May be directly mixed with the water-absorbent resin as it is, but a form in which these are mixed with the water-absorbent resin in a state where they are dissolved in a solvent is preferably employed.
  • the solvent is not particularly limited as long as the solvent described in Patent Documents 8 to 14 (particularly Patent Documents 9 to 14) can be applied and can dissolve these solvents, but is not limited thereto.
  • Water is preferable as the solvent because the solubility of the radical polymerization initiator, the safety of the solvent, and the water-absorbing resin have water-absorbing properties.
  • the amount of water added to and mixed with the water absorbent resin is preferably 1 to 20 parts by weight, more preferably 2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin. If the amount of water is less than 1 part by weight, the radically polymerizable monomer, the organic crosslinking agent, the radical polymerization initiator, etc. may not dissolve, and the surface treatment liquid will not easily penetrate into the water absorbent resin.
  • the aqueous solution for adding the radical polymerizable monomer, the organic crosslinking agent, and the radical polymerization initiator is not limited to the solubility / permeability of the surface treatment liquid, and other solvents and other components (for example, And a mixing aid described later).
  • the concentration of the crosslinking agent and the monomer (aqueous solution concentration) in the case of using a solvent is not particularly limited as long as it is a concentration that satisfies the above-mentioned usage amount, but is preferably 0.001 to 99% by mass, 01 to 90% by mass is more preferable, and 0.1 to 80% by mass is a more preferable range. If the concentration is less than 0.001%, the water-absorbent resin may not be sufficiently surface-crosslinked and the absorption capacity under pressure may not be improved. If the concentration is 99% or more, a large amount of the crosslinking agent and the monomer may remain. is there.
  • a radical polymerizable monomer, an organic crosslinking agent, a radical polymerization initiator, and water are present in the crosslinking polymerization reaction system together with the water-absorbing resin.
  • a mixing aid may be present in the reaction system.
  • the mixing aid is not particularly limited as long as it can suppress aggregation of the water-absorbing resin with water and can improve the mixing property of the surface treatment liquid and the water-absorbing resin.
  • Patent Documents 8 to 14 particularly Patent Document 9). To 14) can be applied.
  • the mixing aid By adding the mixing aid, the water-absorbing resin is prevented from aggregating with water, and the surface treatment liquid is more uniformly mixed with the water-absorbing resin. As a result, the entire surface of the water absorbent resin can be more uniformly cross-linked.
  • mixing aid examples include, for example, surfactants, water-soluble polymers, hydrophilic organic solvents, water-soluble inorganic compounds, inorganic acids (salts), and organic acids (salts).
  • mixing aids may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the amount of the mixing aid in the cross-linking polymerization reaction system is not particularly limited as long as it is a form that can suppress aggregation of the water-absorbing resin with water and improve the mixing property between the surface treatment liquid and the water-absorbing resin.
  • the amount is preferably from 0.0001 to 20 parts by weight, more preferably from 0.001 to 10 parts by weight, still more preferably from 0.005 to 5 parts by weight, particularly preferably from 0.01 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the water absorbent resin. 1 part by weight.
  • the order of addition of the mixing aid in the case of using the mixing aid is also not particularly limited, and after adding the mixing aid to the water-absorbent resin in advance, a radical polymerizable monomer or an organic crosslinking agent (in some cases) Is a method in which a surface treatment liquid containing these is added and mixed, and a method in which a mixing aid is dissolved in the surface treatment liquid and mixed with a water-absorbent resin simultaneously with a radical polymerizable monomer or an organic crosslinking agent, etc. Can be used.
  • the total amount is the surface treatment liquid amount in the surface crosslinking step.
  • the surface treatment liquid preferably contains a polymerization inhibitor and / or oxygen (dissolved oxygen), and is preferably stored and prepared at a predetermined temperature or lower.
  • the polymerization inhibitor is preferably phenols, more preferably methoxyphenols.
  • the concentration thereof is preferably 1 to 200 ppm (vs. radically polymerizable monomer), more preferably 10 to 160 ppm, from the viewpoint of polymerizability and the color of the water-absorbent resin.
  • the amount of oxygen (dissolved oxygen) is 1 ppm to saturated concentration.
  • the temperature may be 50 ° C. or lower, preferably 40 ° C. or lower, more preferably 30 ° C. or lower, and may be a temperature that does not cause the surface treatment liquid to freeze or cause components to precipitate or separate. ° C or higher is preferable, and 5 ° C or higher is more preferable.
  • the method for adding and mixing the surface treatment liquid in the present invention is not particularly limited, but after preparing the liquid mixture as the surface treatment liquid in advance, it is preferably sprayed or dropped into the water absorbent resin (powder) and mixed. What is necessary is just to spray and mix.
  • the mixing device used for the mixing is not particularly limited, but a high-speed stirring type mixing device is preferable, a high-speed stirring type continuous mixing device is more preferable, and a horizontal or vertical type high-speed stirring type continuous mixing device is further provided. preferable.
  • Specific examples include Shugi mixers and turbulizers (both manufactured by Hosokawa Micron) and Redige mixers (manufactured by Redige).
  • the rotational speed of the mixing apparatus is preferably 100 to 10,000 rpm, more preferably 300 to 2000 rpm.
  • the residence time is preferably within 180 seconds, more preferably from 0.1 to 60 seconds, and even more preferably from 1 to 30 seconds.
  • the temperature of the water absorbent resin powder supplied to the mixing step is preferably 20 to 100 ° C., more preferably 30 to 80 ° C., and still more preferably 40 to 70 ° C. By setting it as the said temperature range, the physical-property fall of a water absorbing resin can be suppressed.
  • the surface treatment liquid may be added after being mixed in advance, may be added separately for each component, or may be added after mixing some of each component. Furthermore, the surface treatment solution may be added from one place or may be added in a plurality of places. In addition, when adding by dividing
  • the liquid temperature at the time of adding the surface treatment liquid containing the radical polymerization initiator is preferably lower than the half-life temperature of the thermally decomposable radical polymerization initiator to be used.
  • the thermally decomposable radical polymerization initiator specifically, 0 ° C. or higher and 99 ° C. or lower is preferable, 0 ° C. or higher and 70 ° C. or lower is more preferable, 0 ° C. or higher and 50 ° C. or lower is particularly preferable, and 0 ° C. or higher. Most preferred is 30 ° C. or lower.
  • the reaction proceeds in the vicinity of the surface of the water-absorbent resin particles contained in the mixture obtained in the mixing step, so that the surface layer of the water-absorbent resin (part of several tens of ⁇ m from the surface of the water-absorbent resin) Further, it is a step of forming a portion having a high crosslinking density.
  • Patent Documents 8 to 14 exemplify surface crosslinking by heating.
  • Patent Documents 11 to 13 exemplify performing surface crosslinking by irradiating ultraviolet rays.
  • the radically polymerizable monomer and the organic crosslinking agent mixed with the water-absorbent resin are heated and / or irradiated with active energy rays, and / or the surface of the water-absorbent resin.
  • Crosslink polymerization in the vicinity when performing both heating and irradiation of an active energy ray with respect to a water absorbing resin, you may carry out simultaneously and may carry out separately.
  • the weight loss after drying of the resin at 180 ° C. for 3 hours is preferably 1 to 30% by weight, more preferably 3 to 25% by weight, and still more preferably in the first and third embodiments of the present invention. 5 to 20% by weight.
  • it is essential that the water content of the water absorbing resin in a reaction process is 30 weight% or less, and its preferable range is the same as the above.
  • the component for forming a crosslink such as a radical polymerization initiator easily penetrates into the water-absorbent resin, and the reaction proceeds more rapidly, and the residual amount of the radical polymerization initiator is also reduced. Is done.
  • the component for forming a crosslink such as a radical polymerization initiator penetrates deeply into the water-absorbent resin. This is preferable because the relationship is improved and handling is also improved.
  • the water content of the water absorbent resin during the reaction step may be adjusted by adjusting the amount of water in the surface treatment liquid in the mixing step, or by adjusting the water content of the water absorbent resin before surface crosslinking. May be. Further, during surface crosslinking, a method of sealing the reaction vessel during surface crosslinking, increasing the atmospheric dew point of the reaction vessel during surface crosslinking, or adding water to the water absorbent resin during surface crosslinking, etc. Thus, the water content of the water-absorbing resin can be adjusted. One of these methods may be selected and performed, or a plurality of methods may be combined.
  • the cross-linking polymerization reaction system including each component described above may be heated, and preferably heated in a relatively high humidity atmosphere. There are no particular restrictions on the specific conditions of such an atmosphere and the specific conditions of the heat treatment.
  • the mixture is heated to 50 to 150 ° C., preferably 60 to 140 ° C., more preferably 70 to 130 ° C., and still more preferably 80 to 120 ° C.
  • the method for heating the mixture is not particularly limited, but heating by heating a heat transfer surface such as a jacket with steam, hot water, nighter, oil, etc., heating by applying hot air, and heating the atmosphere. The heating etc. by the thing is mentioned.
  • the surface cross-linking reaction may be insufficient.
  • the powder temperature exceeds 150 ° C., the amount of water evaporated from the water absorbent resin is large and the evaporation rate is fast, so that the surface treatment liquid does not easily penetrate into the water absorbent resin powder and surface crosslinking is not performed. Since a water-absorbing resin having a desired water content cannot be obtained, it is not preferable.
  • the temperature of the atmosphere is preferably 50 to 150 ° C., more preferably 70 to 130 ° C., and still more preferably 80 to 120 ° C.
  • the dew point of the atmosphere is usually 20 ° C. or higher and lower than 100 ° C., preferably 30 to 95 ° C., more preferably 40 to 90 ° C., still more preferably 50 to 90 ° C., particularly preferably 60 to 90 ° C., and most preferably 70 ⁇ 90 ° C.
  • the powder temperature of the above mixture means the maximum temperature in the reaction step.
  • the water absorbent resin particles immediately after completion of the reaction reaction after heat-treating the mixture of the water absorbent resin powder and the surface crosslinking agent solution. Evaluation).
  • the internal atmospheric dew point is less than 20 ° C.
  • the amount of water that evaporates from the water absorbent resin is large and the evaporation rate is fast, so that the surface treatment liquid does not easily penetrate into the water absorbent resin powder, and surface crosslinking is not desired. It is not possible to obtain a water-absorbing resin having a water content.
  • the internal atmosphere dew point exceeds 100 ° C., not only the water content of the water absorbent resin after surface crosslinking becomes excessively high, but also the surface treatment liquid penetrates into the water absorbent resin powder, and after surface crosslinking. This is not preferable because it leads to a decrease in water absorption performance under pressure of water-absorbent resin and the occurrence of lumps and adhesion.
  • the heating time for the heat treatment is not particularly limited, but is preferably 1 to 90 minutes, more preferably 3 to 60 minutes, still more preferably 5 to 45 minutes, and particularly preferably 10 to 30 minutes.
  • a heating time of 1 minute or less is not preferable because the introduction of a crosslinked structure on the surface of the water-absorbent resin becomes insufficient.
  • a heating time of 90 minutes or more is not preferable because productivity deteriorates and water absorption performance decreases.
  • a known dryer can be used.
  • a conduction heat transfer type, a radiant heat transfer type, a hot air heat transfer type, and a dielectric heating type dryer are preferably used.
  • a stationary type a belt type, a fluidized bed type, an air flow type, a paddle type, a rotation type Mold, kneading type, infrared type, electron beam type dryer and the like.
  • the time from the end of the addition of the surface treatment liquid to the end of the cross-linking polymerization step is 0.1 minutes or more, preferably 1 minute or more, more preferably 3 minutes or more, still more preferably It is necessary to adjust it to be 5 minutes or more, particularly preferably 10 minutes or more.
  • a reaction step is performed on a mixture obtained by mixing a surface treatment liquid containing a thermal decomposition type radical polymerization initiator with a water absorbent resin. It is characterized in that the internal atmosphere dew point and the inner wall surface temperature of the reactor are controlled, and the temperature of the water absorbent resin is also controlled by heat-treating the mixture.
  • the moisture content of the mixture can be maintained within the above range by sealing the reaction apparatus or increasing the internal atmosphere dew point.
  • the moisture content can be easily maintained by adjusting the heating conditions in this reaction step.
  • a storage process and a stirring process that do not involve a reaction are provided as necessary between the mixing process and the reaction process, and the surface treatment liquid penetrates or diffuses into the water absorbent resin (powder) before being used in the reaction process. You may let them.
  • reaction apparatus As a reaction apparatus used in this reaction step, an apparatus having the same form as that of the mixing apparatus used in the mixing step may be used, but an apparatus having another form is preferably used. Specifically, it is preferable to use an apparatus provided with a gas supply mechanism and / or a gas discharge mechanism (hereinafter sometimes referred to as “gas supply / discharge mechanism”) in a known dryer or heating furnace. Further, the reaction apparatus may be a continuous type or a batch type, but a continuous type reaction apparatus is more preferable from the viewpoint of productivity.
  • the reactor is a batch type, a method of heating the mixture substantially uniformly dispersed in one or a plurality of trays or perforated plates, or a single tank or a plurality of tanks equipped with stirring blades, etc. It is preferable that the surface cross-linking reaction is performed by a method in which the mixture is filled and heated while stirring, a method in which the mixture is heated while stirring in a fluidized bed, or the like.
  • the reaction apparatus when the reaction apparatus is a continuous type, the mixture is substantially uniformly dispersed on a belt or a perforated plate and heated while being transferred, and the mixture is stirred and transferred with a stirring blade or a screw. It is preferable that the surface cross-linking reaction is performed by a method of heating while heating, a method of heating while transferring the mixture using the inclination of the heating surface, or the like.
  • the heating method in the reactor is not particularly limited, and examples thereof include a conduction heat transfer type, a radiation conduction type, a hot air heat transfer type, and a dielectric heating type.
  • a conduction heat transfer type and / or a hot air heat transfer type are preferable, and a conduction heat transfer type is more preferable.
  • these heat sources For example, high pressure steam (pressurized steam), warm water, nighter (molten salt), oil etc. are mentioned.
  • a conductive heat transfer type reactor using high-pressure steam (pressurized steam) as a heat source is particularly preferable, although it may be appropriately selected according to the purpose.
  • the mechanism for stirring and / or flowing the mixture (hereinafter sometimes referred to as “stirring / flowing mechanism”) from the viewpoint of heating efficiency and uniform surface cross-linking reaction. It is preferable that the device is provided.
  • the agitation / fluid mechanism is not particularly limited, and examples thereof include a grooved agitation type, a screw type, a rotation type, a disk type, a kneading type, and a fluidized bed type.
  • a stirring type using a stirring blade (paddle) and a stirring type in which a heat transfer surface itself such as a rotary retort furnace is movable are preferable, and a paddle type reaction apparatus is particularly preferable.
  • the heat transfer area is not particularly limited as long as the powder temperature of the mixture can be controlled within the following temperature range.
  • the amount of the mixture to be treated is preferably 5 to 100 m 2 / (t / hr), more preferably 10 to 50 m 2 / (t / hr).
  • the reactor preferably has an inclination that allows the mixture to flow down naturally in the direction of the discharge port.
  • the following is preferable, and more than 0 ° and 10 ° or less are more preferable. If the inclination exceeds 20 °, the reaction time may be uneven and the physical properties of the water-absorbent resin may be deteriorated.
  • the reaction apparatus used in the present invention is equipped with the gas supply / discharge mechanism, and the gas supply / discharge mechanism controls the atmospheric dew point and the atmospheric temperature in the reaction apparatus. At this time, it is preferable to adjust not only the supply / exhaust port but also the amount and pressure of the gas flowing through the reactor using a blower or the like.
  • each of the air supply / exhaust ports is not limited to a single location, and a plurality of locations can be provided in consideration of the size of the reactor used, the atmospheric dew point, and the atmospheric temperature.
  • the heating method, the stirring method, the gas supply method and the discharge method in the reactor can be used as a plurality of reactors in which the same or different forms are combined.
  • the air flow in a certain direction so that the atmospheric dew point and the atmospheric temperature in the reactor are stably within the following ranges.
  • the “constant direction” does not mean the same direction in every place, but means that the direction of airflow does not change from a macro viewpoint. For example, a partial and / or temporary turbulent state or vortex state of the airflow caused by stirring or the like is out of the scope of the airflow control of the present invention.
  • the airflow state of the air supply from the air supply port and the airflow from the exhaust port changes to the airflow state of the air supply from the exhaust port and the exhaust from the air supply port during the surface cross-linking reaction, It ’s not the direction. ”
  • the internal atmosphere dew point and the internal atmosphere temperature in this reaction step mean the average dew point and average temperature of the gas existing in the upper space of the mixture in the reaction apparatus, and are heated by the heating unit in the reaction apparatus. It is preferable to measure vertically above the mixture.
  • the range described later may be exceeded immediately after the start of the surface cross-linking reaction, in a continuous system, immediately after the mixture is introduced into the heating unit, or immediately before the reaction product is discharged from the heating unit, the range described later may be exceeded.
  • the direction of the air flow is in the flow direction of the mixture charged into the reaction apparatus.
  • the vertical direction or the horizontal direction is preferable, the horizontal direction is more preferable, the counter flow and / or the parallel flow is further preferable, and the parallel flow is particularly preferable.
  • a countercurrent position and a parallel flow position may coexist in the reaction apparatus.
  • the flow rate of the air flow is not particularly limited as long as the internal atmospheric dew point and the internal atmospheric temperature of the reaction apparatus can be controlled to a desired range, but at least exceeds 0.1 (Nm 3 / hr) and 10000 (Nm 3 / hr)
  • the following is preferable, 5000 (Nm 3 / hr) or less is more preferable, and 3000 (Nm 3 / hr) or less is more preferable.
  • 3000 (Nm ⁇ 3 > / t) or less is preferable and 1000 (Nm ⁇ 3 > / t) or less is more preferable.
  • “Nm 3 ” means the volume of gas converted to the standard state (0 ° C., 1 atm), and does not mean the volume of gas existing under the conditions of 0 ° C., 1 atm.
  • the flow rate and ratio of the airflow are values defined by the total flow rate of the discharged gas and the supply rate of the water-absorbent resin powder introduced into the surface cross-linking step, but at the start of operation or operation stop If the steady state is not in continuous production, such as time, the ratio may be out of the range.
  • the gas introduced into the reactor is not particularly limited as long as the internal atmosphere dew point can be controlled within the following range, but is not limited to air, dry air, nitrogen, helium, argon and other inert gases, and these gases and water vapor. And a mixture thereof. These gases may be heated or cooled, and may be pressurized or depressurized. Usually, air at 0 to 150 ° C. may be supplied at a substantially normal pressure (preferably 1 atm (101.3 kPa) ⁇ 10%, more preferably 1 atm ⁇ 5%, further preferably 1 atm ⁇ 1%). .
  • the pressure in the reaction apparatus is slightly reduced pressure.
  • the differential pressure with respect to the atmospheric pressure is preferably ⁇ 10 to 0 kPa, more preferably ⁇ 5 to 0 kPa, and further preferably ⁇ 2 to 0 kPa.
  • the inner wall surface temperature of the reaction apparatus is essentially the atmospheric dew point to 250 ° C., preferably the atmospheric dew point + 5 ° C. to 230 ° C., more preferably 100 to 200 ° C., more preferably 110 to 150. Control at °C.
  • the inner wall surface temperature is lower than the atmospheric dew point, the water-absorbing resin adheres due to condensation generated on the inner wall surface of the reaction apparatus, which may cause a decrease in productivity and physical properties.
  • the temperature of the inner wall surface exceeds 250 ° C., partial overheating occurs, which may cause deterioration of physical properties, which is not preferable.
  • the inner wall surface temperature of the reaction apparatus can be controlled by the heat source and the heating method described above.
  • Control of the internal atmospheric dew point and internal atmospheric temperature is based on the amount of gas supplied and discharged in consideration of heat transfer from the inner wall surface of the reactor and the water-absorbent resin, and an increase in dew point due to water vapor generated from the water-absorbent resin.
  • the temperature, dew point, and the like may be appropriately controlled.
  • a method in which a measuring device is installed in the reaction apparatus and the above-mentioned gas is introduced and adjusted as necessary a method in which the measurement is adjusted by changing the gas discharge amount or pressure, and the like.
  • a plurality of control methods may be appropriately combined.
  • the internal atmospheric dew point and the internal atmospheric temperature change with the position of the heating site and the processing time, but it is more preferable to control the internal atmospheric dew point and the internal atmospheric temperature within a certain range in the reaction apparatus.
  • the “within a certain range” is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and still more preferably 80% or more, based on the total time of the heat treatment.
  • the range is preferably within 20 ° C, more preferably within 10 ° C, still more preferably within 5 ° C, and particularly preferably within 2 ° C.
  • the dew point and temperature at an appropriate measurement point in the gas discharge mechanism of the reaction apparatus may be set as the internal atmosphere dew point and the internal atmosphere temperature of the reaction apparatus defined in the present invention.
  • the moving time of the gas from the part to the measurement point is required to be within 1 second.
  • the active energy rays used include one or more of ultraviolet rays, electron beams, and gamma rays. .
  • ultraviolet rays and electron beams are preferable.
  • the irradiation conditions are preferably an irradiation intensity of 3 to 1000 mW / cm 2 and an irradiation amount of 100 to 10000 mJ / cm 2 .
  • Examples of the apparatus for irradiating ultraviolet rays include a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, and a halogen lamp.
  • the ultraviolet rays are irradiated, particularly as long as the ultraviolet rays in the wavelength range are irradiated, other radiations and wavelengths may be included, and the method is not particularly limited.
  • the acceleration voltage is preferably 50 to 800 kV and the absorbed dose is 0.1 to 100 Mrad.
  • the time for irradiating the active energy ray depends on the amount of the water-absorbing resin to be treated, but is preferably 0.1 minutes or more and less than 60 minutes, more preferably 0.5 minutes or more and less than 20 minutes, still more preferably 0.5. Min. To less than 5 minutes, particularly preferably from 1 minute to less than 3 minutes.
  • the surface when the surface is crosslinked by irradiating with active energy rays, it is not necessary to heat, but when the irradiation with active energy rays is performed under heating, the surface-crosslinked water-absorbing property is excellent in water absorption characteristics. Since resin is obtained, it is more preferable.
  • the heating temperature is preferably in the range of 0 to 150 ° C, more preferably 10 to 120 ° C, still more preferably room temperature to 100 ° C, and particularly preferably 50 to 100 ° C.
  • the active energy ray can be uniformly irradiated to the mixture of the water absorbent resin and the surface treatment liquid by stirring.
  • a well-known mixer is used. Specific examples include vibration type, vibration feeder type, ribbon type, conical ribbon type, screw extrusion type, airflow type, batch kneader, continuous kneader, paddle type, high-speed flow type, floating flow type mixer, etc. It is done.
  • the water-absorbent resin is subjected to a heat treatment step at a temperature higher than the reaction step in the range of 50 to 250 ° C., if necessary. Also good.
  • a heat treatment step a water absorbing agent having a desired water content can be obtained, the safety of the water absorbing agent can be increased, and the crosslinking efficiency of the water absorbing agent can be increased.
  • an apparatus similar to the apparatus described in the heat treatment of the reaction step is preferably used.
  • the functional group of the cross-linking agent is a hydroxyl group or a carbonate group
  • the reaction is heated to 100 to 240 ° C., more preferably 120 to 230 ° C., and 130 to 220 ° C. for 1 minute or more (more preferably about 5 to 300 minutes). By doing so, the crosslinking reaction can be promoted.
  • a crosslinking agent having a plurality of functional groups capable of reacting with a carboxyl group particularly a polyol-based crosslinking agent, specifically a polyol such as propylene glycol, is also used as a solvent or a mixing aid.
  • a polyol-based crosslinking agent specifically a polyol such as propylene glycol
  • the polyol when specifically contributing to the crosslinking reaction (or when heating at a temperature sufficient for crosslinking), the polyol is an organic crosslinking agent, otherwise it is classified as a solvent or a mixing aid.
  • the presence or absence of a crosslinking reaction can be confirmed by a decrease in water absorption ratio (particularly 1 g / g or more in CRC), and the heating temperature sufficient for crosslinking is in the above range in the case of, for example, a hydroxyl group or a carbonate group.
  • This cooling step is an optional step performed after the surface cross-linking reaction step for the purpose of stopping the above-mentioned surface cross-linking reaction step, transporting it to the next step, or the like.
  • the water-absorbent resin obtained in the reaction step is preferably subjected to a cooling step in a short time, and the time is preferably more than 0 seconds and within 3 minutes, more preferably more than 0 seconds. Within 2 minutes, more preferably over 0 seconds and within 1 minute, particularly preferably over 0 seconds and within 30 seconds.
  • the time can be controlled by the layout of both devices, such as direct connection between the heating device in the reaction step and the cooling device in the cooling step, or connection at a short distance (for example, within 10 m).
  • the cooling device used in the cooling step is not particularly limited, and examples thereof include a stirring device or a flow device having a cooling function by a transmission surface, an air flow, or the like.
  • a device of the same type as the paddle type heating device preferably used in the reaction step it can be used as a cooling device by changing the heat medium to a refrigerant.
  • the size of the apparatus may be appropriately set in consideration of cooling efficiency and the like, and is not necessarily the same size as the reaction apparatus.
  • the refrigerant of the cooling device is not particularly limited, and examples thereof include water, warm water, antifreeze and the like.
  • the cooling temperature (heat transfer surface temperature of the jacket or the like) is preferably 0 to 90 ° C, more preferably 20 to 85 ° C, and still more preferably 40 to 80 ° C.
  • This step is a step of adding an additive for the purpose of improving the physical properties of the water-absorbent resin, and is an optional step that is performed as necessary.
  • the addition step can be appropriately performed depending on the nature of the additive used.
  • the additive may react with the surface treatment liquid or when it may be affected by heating, after the reaction step or when the cooling step is installed, after the cooling step or the cooling step (Additives can be added simultaneously with cooling in the same apparatus).
  • the additive adding device is not particularly limited, but preferably a stirring device or a fluidizing device is mentioned, and the stirring device is a stirring mixer described in International Publication WO2008 / 141818. Can also be preferably used.
  • additive in order to impart various additional functions to the water-absorbing resin obtained, it is preferable to add the following various additives, which are added in an aqueous liquid state in which the additive is dissolved or dispersed.
  • additives which are added in an aqueous liquid state in which the additive is dissolved or dispersed.
  • those used in each of the first to third embodiments are not optional components but essential components).
  • a deodorizer for example, a deodorizer, an antibacterial agent, a coloring inhibitor, a chelating agent, an inorganic monovalent salt or polyvalent salt, an acidic compound, a reducing agent, an alkaline compound, surfactant, etc.
  • a water-soluble additive is preferable, and a water-soluble additive selected from a chelating agent, an inorganic reducing agent, a polyvalent metal salt, and a deodorant is more preferable. From these additives, one type or two or more types are selected according to the purpose.
  • the addition of a chelating agent is preferred from the viewpoint of preventing coloring and deterioration of the resulting water-absorbent resin (urine resistance).
  • a chelating agent for example, various chelating agents disclosed in “[2] chelating agent” of International Publication No. 2011/040530 and the amount of use thereof are also applied to the present invention.
  • water-soluble non-polymeric amino polyvalent carboxylic acids or amino polyvalent phosphoric acids and salts thereof (particularly monovalent salts) are preferable.
  • the second aspect of the present invention further includes a step of adding a metal chelating agent to the water absorbent resin.
  • the addition amount of the metal chelating agent is preferably 0.001 to 6% by weight with respect to 100% by weight of the water absorbent resin.
  • the addition process of this metal chelating agent may be performed before a water-containing liquid addition process (further heating process), may be performed simultaneously, and may be performed after that.
  • an inorganic reducing agent is preferably added from the viewpoint of preventing coloring and deterioration of the resulting water-absorbent resin and reducing the residual monomer.
  • the inorganic reducing agent for example, various inorganic reducing agents disclosed in “[3] Inorganic reducing agent” of International Publication No. 2011/040530 and the amount of use thereof are also applied to the present invention.
  • a water-soluble phosphorus-based reducing agent or a sulfur-based reducing agent is preferable, and a sulfite such as sodium bisulfite (SBS) is more preferable.
  • an inorganic salt particularly a polyvalent metal salt and / or a cationic polymer may be added.
  • a polyvalent metal salt and / or a cationic polymer include various polyvalent metal salts disclosed in “[7] Polyvalent metal salt and / or cationic polymer” of WO 2011/040530 pamphlet.
  • the cationic polymers and / or the amounts used are also applicable to the present invention.
  • an inorganic salt of aluminum is preferable.
  • the deodorant is not particularly limited, and a synthetic or natural deodorant can be mentioned.
  • a deodorant derived from a plant component disclosed in International Publication WO2003 / 104349 pamphlet is preferably used. More specifically, polyphenols such as tannin can be mentioned.
  • the total concentration is preferably 0.01 to 50% by weight, more preferably 0.1 to 40% by weight, and further preferably 1 to 30% by weight.
  • the amount added to the water-absorbent resin may be appropriately set depending on the purpose and is not particularly limited, but the total amount is preferably 1 ppm to 10% by weight, more preferably 10 ppm to 1% by weight, still more preferably. 20 ppm to 0.5% by weight.
  • Water-containing liquid mixing step (especially second mode)
  • the addition step in the form of the aqueous liquid described above is performed as an essential step called a water-containing liquid mixing step in the second embodiment of the present invention.
  • this step is a step of mixing a liquid containing water with the mixture obtained in the mixing step during and / or after the completion of the reaction step in the second mode of the present invention.
  • the reaction rate of the radical polymerization initiator added in the mixing step can be increased, the initiator remaining in the water-absorbing resin or the water-absorbing agent in an unreacted state is reduced, and the remaining radical polymerization initiator is In addition to solving problems such as coloration (with time) and changes in absorption performance over time, the amount of radical polymerization initiator used in the surface treatment liquid can be reduced. Further, when the surface treatment liquid contains a radical polymerizable monomer, there is an effect of reducing unreacted monomer (residual monomer).
  • the liquid containing water is water alone or an aqueous solution or dispersion containing water (liquid water) as a main component and optionally containing another organic solvent or additive, preferably an aqueous solution containing a reducing substance. .
  • the content of water in the water-containing liquid is preferably 50 to 100% by weight, more preferably 60 to 100% by weight, still more preferably 70 to 100% by weight, particularly preferably 80 to 100% by weight, and most preferably. Is 90 to 100% by weight.
  • a reducing agent is preferably contained, and in addition, a hydrophilic organic solvent, a surfactant, a deodorant, a chelating agent, an antibacterial agent, and the like may be contained.
  • a lower monovalent or polyhydric alcohol or the like can be preferably used as the organic solvent.
  • Surfactants that can be used are exemplified in US Pat. No. 7,473,739, preferably in a range in which the surface tension (specified by the method of US Pat. No. 7,473,739) of the resulting water-absorbing agent is not excessively reduced (particularly less than 55 N / m). Is used in an amount of 0 to 0.05 parts by weight, further 0 to 0.02 parts by weight, based on 100 parts by weight of the water absorbent resin.
  • the amount of the hydrophilic organic solvent used is preferably more than 0 parts by mass and 10 parts by mass or less, more preferably 0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the water absorbent resin powder. It is more than 5 parts by mass.
  • the hydrophilic organic solvent is preferably a primary alcohol having 1 to 4 carbon atoms, more preferably 2 to 3 carbon atoms, and other examples include lower ketones having 4 or less carbon atoms such as acetone.
  • an inorganic or organic reducing agent As the reducing substance used in the present invention, an inorganic or organic reducing agent can be exemplified, and furthermore, a phosphorus reducing agent and a sulfur reducing agent (particularly an oxygen-containing sulfur reducing agent) can be used as the inorganic reducing agent.
  • the reducing substance is a water-soluble reducing substance, preferably a water-soluble reducing substance having a solubility of 0.1 g / 100 g or more at 25 ° C., more preferably 1 g / 100 g or more and 10 g / 100 g or more.
  • hypophosphorous reducing agent As the phosphorous reducing agent that can be used in the present invention, hypophosphorous acid (salt) having an oxidation number of +1, phosphorous acid (salt) having an oxidation number of +3, pyrophosphorous acid (salt), hypophosphoric acid (salt) having an oxidation number of +4 ), Etc., phosphinic acid represented by the general formula R 2 PO 2 H and salts thereof, phosphorous acid represented by the general formula ROPO 2 H 2 , (RO) 2 POH, (RO) 3 P Organic phosphorus reducing agents such as esters are exemplified.
  • Sulfur-based reducing agents include inorganic compounds such as sulfoxylate having an oxidation number of +2, dithionic acid (salt) having an oxidation number of +3, sulfite having an oxidation number of +4, bisulfite, pyrosulfite, sulfamic acid, etc.
  • organic reducing agents such as sulfur reducing agents, formamidine sulfinic acid, sulfinic acid represented by 2-hydroxy-2-sulfinate acetic acid, and various thiols represented by cysteine.
  • inorganic sulfites such as sodium sulfite, potassium sulfite, calcium sulfite, zinc sulfite, and ammonium sulfite
  • bisulfites such as sodium bisulfite, potassium bisulfite, calcium bisulfite, and ammonium bisulfite
  • pyro Pyrosulfites such as sodium sulfite, potassium pyrosulfite and ammonium pyrosulfite
  • dithiones such as sodium dithionite, potassium dithionite, ammonium dithionite, calcium dithionite and zinc dithionite Acid salts
  • trithionates such as potassium trithionate and sodium trithionate
  • tetrathionates such as potassium tetrathionate and sodium tetrathionate
  • thiosulfates such as sodium thiosulfate, potassium thiosulfate and ammonium thiosulfate Etc.
  • Organic sulfur-based reducing agents are commercially available from Bruggemann Chemical (Heilbron, Germany) as BRUGGOLITE (R) FF6 and BRUGGOLITE (R) FF7 reducing agents.
  • the sulfur-based reducing agent of the present invention the sulfur-based reducing agent having an SO bond such as the above sulfite is generically referred to as an oxygen-containing sulfur-based reducing agent with respect to the thiol-based reducing agent having no SO bond.
  • the system reducing agent may have a sulfur odor, and therefore, an oxygen-containing sulfur-based reducing agent is preferably used in the present invention.
  • nitrite reducing agent examples include nitrites such as sodium nitrite, potassium nitrite, calcium nitrite, and zinc nitrite.
  • metal reducing agent examples include silver salts such as silver nitrate, ferrous salts such as ferrous chloride and ferrous sulfate; cuprous salts such as cuprous chloride and cuprous sulfate.
  • amine reducing agent examples include hydroxylamine or salt (for example, hydroxylamine hydrochloride), ammonia, monoethanolamine, polyethyleneimine, and the like.
  • organic reducing agents examples include ascorbic acid, erythorbic acid, and reducing sugars (such as glucose).
  • the organic reducing agent refers to a reducing substance derived from an OH group or CHO.
  • the reducing substance may be a salt, and for example, any salt of alkali metal including ammonium and alkaline earth metal is suitable. Particularly preferred are aqueous solutions containing at least one cation selected from lithium, sodium, potassium, ammonium, calcium, strontium, aluminum and magnesium, in particular alkali metal ions.
  • reducing agents preferably, a phosphorus-based reducing agent or a sulfur-based reducing agent, further an inorganic or organic oxygen-containing sulfur-based reducing agent, further an inorganic sulfur-based reducing agent, specifically, sulfite, sulfite.
  • Inorganic sulfur reducing agents selected from hydrogen salts, pyrosulfites and dithionites are preferred, and sulfites such as sodium sulfite and potassium sulfite, and bisulfites such as sodium bisulfite and potassium bisulfite are more preferred.
  • the amount of the reducing substance added is 0.01 to 5 parts by weight, preferably 0.02 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the water-absorbing resin. If content of a reducing substance is less than 0.01 weight part, the effect which fully raises the reaction rate of a radical polymerization initiator will not be acquired. Further, if the content of the reducing substance exceeds 5 parts by weight, it is not preferable because deterioration of the water-absorbing resin such as an increase in water-soluble content is observed.
  • the concentration of the reducing substance in the liquid containing water ranges from 0% by weight to a saturated concentration, preferably from 0.1 to 30% by weight, and further from 0.1 to 25% by weight. Exceeding the above range is not preferable because an effect corresponding to the addition amount is not exhibited, and on the contrary, it is not economical.
  • the amount of the liquid containing water is preferably 0.1 to 15 parts by weight, particularly preferably 1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the water absorbent resin. If the addition amount is less than 0.1 parts by weight, the effect of sufficiently advancing the reaction of the radical polymerization initiator cannot be obtained, which is not preferable. Moreover, when the addition amount exceeds 15 parts by weight, it is not preferable because the absorption performance of the resulting water-absorbing agent is lowered or the handleability is deteriorated.
  • the mixing of the liquid containing water is preferably performed during and / or after the completion of the reaction step described in (3-1-2) above.
  • the mixing method the method described in the mixing conditions of the mixing step described in (3-1-1) above can be used.
  • the liquid containing water needs to be added as a liquid, not a solid (ice) or gas (water vapor).
  • it may be at a temperature that can maintain the solubility of the substance and suppress decomposition, and is preferably 0 ° C. or higher and 99 ° C. or lower, more preferably 0 ° C. or higher and 70 ° C. or lower, and still more preferably Is from 0 ° C. to 50 ° C., particularly preferably from 0 ° C. to 30 ° C.
  • the reason why the liquid containing water is added in liquid form is that the reducing substance cannot be dissolved in the form of water vapor. Furthermore, in the form of water vapor, it is difficult to adjust the addition amount added to the water-absorbent resin, and it is preferable because it takes too much time to give a predetermined amount of water in addition to excessively adding moisture or conversely too little moisture. Absent. Further, the ice form is not preferable because the addition becomes uneven and the addition method becomes complicated.
  • the atmospheric dew point in this step is 5 ° C. or higher, 20 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, still more preferably 50 ° C. or higher, particularly preferably 60 ° C. or higher.
  • the upper limit of the atmospheric dew point is not particularly limited, but generally may be less than 100 ° C, and more preferably 90 ° C or less.
  • the temperature of the water-absorbing agent (or water-absorbing resin) and the atmospheric temperature when adding a liquid containing water are higher than the atmospheric dew point. It is more preferable. Specifically, the temperature of the water-absorbing agent (or water-absorbing resin) and the atmosphere is preferably 20 ° C. to 150 ° C., further 40 to 150 ° C., more preferably 60 to 120 ° C. When the temperature is lower than the above range, the absorption rate of the liquid containing water is slow, and it becomes easy to generate lumps, which may make the operation difficult.
  • the atmospheric temperature and the water-absorbing agent (water-absorbing resin) temperature are preferably 1 to 80 ° C higher than the atmospheric dew point, more preferably 5 to 70 ° C higher, still more preferably 10 to 60 ° C higher, and 10 to 50 ° C higher. Most preferred. If it is below the above range, it is not preferable because condensation tends to occur in the apparatus. When the above range is exceeded, the added water is likely to evaporate, not only the effect of the present invention to add a liquid containing water is reduced, but also because the amount of fine powder generated during operation is large, the damage resistance is poor, It is not preferable.
  • Heating step is a step of performing a heat treatment after the addition of the liquid containing water.
  • a preferable heating time is 1 minute to 3 hours after addition of the liquid containing water, more preferably 5 minutes to 2 hours, and still more preferably 10 minutes to 1 hour.
  • the preferred heat treatment temperature is preferably 40 ° C. to 150 ° C., more preferably 50 ° C. to 150 ° C., and further preferably 60 to 120 ° C., and more preferably by heating while maintaining the water content.
  • the initiator can be reduced.
  • the heating process may be independent, or a range satisfying the above conditions in the reaction process or the cooling process may be substituted as the heating process.
  • the water content of the water-absorbent resin after the heating step is preferably 1 to 30% by weight, more preferably 3 to 25% by weight.
  • the liquid containing water may be added as long as the conditions such as the atmospheric dew point, the atmospheric temperature, and the temperature of the water absorbing agent (or water absorbing resin) satisfy the above ranges, and during and / or completion of the reaction step. Later, it may be performed by a mixing device provided in the same and / or separately as the device used in the reaction step, or a device used in a cooling step optionally performed after the reaction step.
  • addition of the liquid containing water may be performed at one location within the above range, or may be performed at a plurality of locations in the vertical or horizontal direction of the apparatus. Further, it can be added in both the reaction step and the cooling step.
  • a mixing device for mixing a liquid containing water using a separate mixing device is not particularly limited, but a device having the same form as the device used for mixing the surface cross-linking agent is preferable. Used (see above 3-1-1) mixing step). Specifically, a high-speed stirring type mixing device is preferable, a high-speed stirring type continuous mixing device is more preferable, and a horizontal or vertical high-speed stirring type continuous mixing device is further preferable. More specifically, Shugi mixer (manufactured by Paulek Co., Ltd.), turbulizer (manufactured by Hosokawa Micron Corporation), Redige mixer (manufactured by Redige Corporation) and the like can be mentioned.
  • the rotational speed is preferably 100 to 10,000 rpm, more preferably 300 to 2000 rpm, and the residence time is preferably within 180 seconds, more preferably 0.1 to 60 seconds, and still more preferably 1 to 1 second. 30 seconds.
  • liquidity is provided because a water
  • the adding apparatus to be used is not particularly limited, but preferably the liquid containing water can be uniformly dropped or sprayed in a narrow range (area).
  • An apparatus more preferably an apparatus capable of spraying, includes a one-fluid type or two-fluid type spray having a flat spray, hollow cone, or full cone spray pattern. More preferably, the narrow angle spray which can be sprayed to a narrow area
  • the liquid-containing liquid mixing step (further including heat treatment) is in a reduced pressure state. By making it a reduced pressure state, the mixing property is further improved, and aggregates accompanying the addition of a liquid containing water can also be reduced.
  • ⁇ ⁇ Depressurized state means a state where the atmospheric pressure is lower than the atmospheric pressure, and the pressure difference from the atmospheric pressure is called “decompression degree”.
  • compression degree the pressure difference from the atmospheric pressure
  • a positive (plus) value is used.
  • the degree of reduced pressure 10 kPa
  • the atmospheric pressure is 91.3 kPa.
  • the Flow Rate specified by ERT450.2-02 is preferably 3 (g / s) or more, more preferably 5 (g / s) or more, and further preferably 7 (g / s). s) or more.
  • a classification step and optionally a crushing step of aggregates may be provided.
  • a sizing step is provided, and more preferably, aggregates (coarse particles) or fine powder are removed in the classification step. Aggregates or fines (particularly particles having a size of less than 150 ⁇ m) removed in the classification step may be discarded, and the aggregates may be crushed (operation for loosening the aggregates) or recycled.
  • a step of adding an antibacterial agent, polymer polyamine, pulp, thermoplastic fiber, etc., preferably 0 to 3 parts by weight, more preferably 0 to 1 part by weight, with respect to 100 parts by weight of the water absorbent resin may be provided. .
  • a water-absorbing agent mainly comprising a poly (meth) acrylic acid (salt) -based water-absorbing resin, wherein the water content is 3 to 13% by weight, the water content Uncorrected water absorption ratio (CRC) after correction of 33 (g / g) or more, water absorption ratio after correction of water content (AAP 4.83 kPa) of 18 (g / g) or more, residual monomer after water content correction
  • CRC Uncorrected water absorption ratio
  • AAP 4.83 kPa water absorption ratio after correction of water content
  • the total residual amount of the organic crosslinking agent having an amount of 500 ppm or less and a molecular weight of less than 200 is 500 ppm or less, and the residual amount of persulfate is 1 ppm or more and 1000 ppm or less, or the residual amount of the sulfur-based reducing agent is 1 ppm.
  • a water-absorbing agent having a content of 2500 ppm or less is provided.
  • the residual amount of persulfate is 1 ppm or more and 1000 ppm or less, and no sulfur-based reducing agent remains, or no persulfate remains, and the residual amount of sulfur-based reducing agent is 1 ppm or more and 2500 ppm or less. It is a water-absorbing agent.
  • the total remaining amount of the organic crosslinking agent is 500 ppm or less, the remaining amount of the epoxy crosslinking agent is 1 ppm or less, and the organic crosslinking agent having a (meth) acrylate group and / or a (meth) acrylamide group.
  • the residual amount is 100 ppm or less, and the residual amount of the organic crosslinking agent having a hydroxy group is 500 ppm or less.
  • the initial L value is 88 or more
  • the change rate of the L value after coloring over time is 20% or less.
  • a water absorbing agent further containing a chelating agent is most preferable.
  • the water content, water absorption capacity without pressure (CRC), water absorption capacity under pressure (AAP 4.83 kPa), residual monomer, residual organic A water-absorbing agent in which the system crosslinking agent is controlled within the above range and the residual persulfate and / or the residual sulfur reducing agent is further controlled within the above range is obtained.
  • the water-absorbing agent is, in particular, among organic crosslinking agents, the residual amount of epoxy crosslinking agent is 1 ppm or less, the residual amount of organic crosslinking agent having a (meth) acrylate group and / or (meth) acrylamide group is 100 ppm or less, hydroxy
  • the water-absorbing agent is preferably used for sanitary articles, particularly paper diapers.
  • the physical properties to be controlled include, in addition to the following (4-1) to (4-9), FSC (free swelling ratio), pH, Flow Rate (flow rate), Density (bulk specific gravity), Respirable Particles (respiratory dust), Dust (dust), etc. are mentioned, but when the range shown below is not satisfied, the effect of the present invention is insufficient or the amount of water absorbent used per paper diaper is insufficient. In many high-concentration diapers, sufficient performance may not be exhibited.
  • the physical properties to be controlled and the measuring method thereof are appropriately determined, but the measuring method disclosed in EDANA can be applied to the production of the polyacrylic acid (salt) water-absorbing resin of the present invention.
  • the water-absorbing agent of the present invention is preferably 33 (g / g) or more, more preferably 34 (g / g) or more, and still more preferably 35 (g / g) as a water absorption ratio (CCRC) after correction of moisture content. )
  • CCRC water absorption ratio
  • the upper limit is not particularly limited, but is preferably 50 (g / g) or less, more preferably 45 (g / g) or less, and still more preferably 40 (g / g) or less from the balance with other physical properties. I just need it.
  • the water-absorbing agent of the present invention is preferably 20 (g / g) or more, more preferably 25 (g / g) or more, still more preferably 30 (g / g) as a water absorption capacity under pressure after correction of moisture content (CAAP 2.06 kPa).
  • g) or more particularly preferably 31 (g / g) or more, most preferably 32 (g / g) or more.
  • the upper limit value is not particularly limited, but is preferably 40 (g / g) or less in view of balance with other physical properties.
  • the water-absorbing agent of the present invention is preferably 18 (g / g) or more, more preferably 19 (g / g) or more, and still more preferably 20 (g / g) as the water absorption capacity under pressure after correction of moisture content (CAAP 4.83 kPa).
  • g / g) or more even more preferably 21 (g / g) or more, particularly preferably 22 (g / g) or more, and most preferably 23 (g / g) or more.
  • the upper limit value is not particularly limited, but is preferably 30 (g / g) or less from the balance with other physical properties.
  • AAP 4.83 kPa When the value of AAP 4.83 kPa is less than the lower limit, the amount of liquid returned when pressure is applied to the absorber (usually referred to as “Re-Wet”) increases, and sanitary conditions such as paper diapers. Not suitable as an absorbent material.
  • AAP2.06kPa and AAP4.83kPa can be controlled by a particle size, a composition and usage-amount of a surface crosslinking agent solution.
  • the water content of the water-absorbing agent of the present invention is preferably 3 to 13% by weight, more preferably 4 to 12% by weight, and still more preferably 6 to 10% by weight.
  • the water-absorbing agent of the present invention preferably has a water-soluble component (Ext) of 35% by weight or less, more preferably 25% by weight or less, still more preferably 15% by weight or less, and particularly preferably 10% by weight or less.
  • the water-soluble component (Ext) can be controlled by the above polymerization conditions (such as the amount of crosslinking agent) and drying conditions (drying temperature).
  • Residual monomer (RM) in the water-absorbing agent according to the present invention, the residual monomer amount determined by quantification by HPLC (high performance liquid chromatography) described later is 0 or more and 500 ppm or less, more preferably 0 or more and 300 ppm or less, and still more preferably 0 or more and 100 ppm or less.
  • the main component of the monomer used for the polymerization is acrylic acid and / or a salt thereof
  • the content of unreacted acrylic acid and / or a salt thereof is 500 ppm or less.
  • the residual monomer amount of the water-absorbing agent of the present invention exceeds 500 ppm, there is a possibility that a strange odor may be generated during swelling after absorption of human urine when actually used in an absorbent article such as a diaper. Considering the possibility of contact, there is a problem in terms of hygiene. Moreover, there is a concern that the powder scattering at the manufacturing site of the absorbent article may adversely affect the health of the worker.
  • the CRM is the amount of residual monomer corrected based on the water content described later in the examples.
  • Residual organic crosslinking agent (RX) Since the water-absorbing agent of the present invention is obtained by the second or third surface cross-linking, there are few residual organic cross-linking agents and a high water absorption capacity under pressure is exhibited.
  • the amount of the residual organic crosslinking agent of the present invention is preferably 500 ppm or less, more preferably 300 ppm or less, particularly preferably 100 ppm or less, and most preferably 50 ppm or less.
  • the remaining organic cross-linking agent surface cross-linking agent and its organic solvent, for example, polyol
  • the fluidity of the water-absorbing agent derived from the remaining organic crosslinking agent is also lowered, there is no such problem in the present invention.
  • the residual organic crosslinking agent is a surface crosslinking agent and a decomposition product thereof (for example, ethylene glycol which is a decomposition product of ethylene carbonate) or a solvent (for example, propanediol), and particularly the residual organic crosslinking agent is a polyol. .
  • the remaining amount of epoxy crosslinking agent is preferably 1 ppm or less, more preferably not detected (ND). .
  • ND preferably not detected
  • the residual amount of the organic crosslinking agent having a (meth) acrylate group and / or (meth) acrylamide group is from the viewpoint of skin sensitization and the like.
  • the residual amount of the organic crosslinking agent having a hydroxy group is preferably 500 ppm or less, more preferably 100 ppm, from the viewpoint of fluidity of the water absorbent resin.
  • it is more preferably 10 ppm or less, and most preferably not detected (ND).
  • the remaining initiator amount of the water-absorbing agent according to the present invention is preferably 0 to 200 ppm by weight, more preferably 0 to 100 ppm by weight, from the viewpoints of safety, prevention of coloring, and reduction of changes in absorption performance over time. ⁇ 50 ppm by weight and 0-10 ppm by weight are particularly preferred, and it is most preferred not to be detected (ND). When outside the above range, problems caused by the remaining initiator (aging), problems such as coloring, and safety concerns caused by the remaining crosslinking agent can be minimized.
  • the water-absorbing agent of the present invention is preferably 1 ppm to 1000 ppm, more preferably 1 ppm to 500 ppm, still more preferably from 1 ppm to 1000 ppm as the residual persulfate from the viewpoint of safety, prevention of coloring, and reduction in changes in water absorption performance over time.
  • the amount of residual sulfur-based reducing agent in the water-absorbing agent according to the present invention is preferably 1 ppm or more and 2500 ppm or less, more preferably 1 ppm or more and 1000 ppm or less, further preferably 1 ppm or more and 500 ppm or less, more preferably 1 ppm or more from the viewpoint of preventing an increase in water-soluble content. 100 ppm or less is particularly preferable. It is preferable that at least 1 ppm or more of the persulfate and the sulfur-based reducing agent remain at least 1 ppm from the viewpoint of reducing the monomers remaining in the water-absorbing agent and the organic crosslinking agent over time.
  • the initiator reaction rate of the water-absorbing agent of the present invention is preferably 80% or more, and more preferably 90%, from the viewpoints of safety, prevention of coloring, and reduction of changes in absorption performance over time. % Or more.
  • the initiator reaction rate is a ratio of the amount of the reacted initiator to the amount of the initiator used, expressed as a percentage. An index indicating that the higher the value, the higher the efficiency of the radical polymerization initiator reaction. It is.
  • the method for quantifying the residual amount of persulfate and hydrogen peroxide is exemplified in the examples described later as representative examples, but other azo initiators and photoinitiators are quantified by a conventionally known method. Then, the initiator reaction rate may be obtained.
  • Particle size distribution (PSD), weight average particle size (D50) and particle size distribution width ( ⁇ )) of the water-absorbing agent of the present invention may be classified, granulated or crushed after surface cross-linking as necessary. (Agglomeration of the agglomerates) is preferably controlled within the same range as the above-described water absorbent resin before surface crosslinking.
  • the initial color tone of the water-absorbing agent of the present invention is preferably 88 or more, more preferably 89 or more, and still more preferably 90 or more.
  • the upper limit is 100, but if it shows at least 88, there will be no problem with color tone.
  • the a value is preferably -3 to 3, more preferably -2 to 2, and still more preferably -1 to 1.
  • the b value is preferably 0 to 12, more preferably 0 to 10, and still more preferably 0 to 9. Outside the above range, when the water-absorbing agent is used for sanitary materials such as paper diapers and sanitary napkins, the color of those products deteriorates and the commercial value is lowered, which is not preferable.
  • the whiteness increases as the L value approaches 100, and the a value and the b value become substantially white with low coloration as the value approaches 0.
  • the measurement of initial coloring was performed by the method as described in the Example mentioned later.
  • the color tone with time of the water-absorbing agent of the present invention is preferably 72 or more, more preferably 75 or more, still more preferably 80 or more, and particularly preferably 83 or more in the Hunter Lab color system.
  • the upper limit is 100.
  • the a value is preferably -3 to 3, more preferably -2 to 2, and still more preferably -1 to 1.
  • the b value is preferably 0 to 15, more preferably 0 to 12, and still more preferably 0 to 10.
  • the whiteness increases as the L value approaches 100, and the a value and the b value become substantially white with low coloration as the value approaches 0.
  • the water-absorbing agent of the present invention is not particularly limited, but is preferably used as a sanitary material because it has a high water absorption ratio and a high water absorption capacity under high pressure, and is particularly used as a paper diaper, sanitary napkin, incontinence pad It is used as an absorber used for absorbent articles such as.
  • excellent performance is exhibited when used in an upper layer portion of an absorbent body in an absorbent article.
  • the absorbent body may contain an absorbent material such as pulp fiber as an optional component.
  • the content of the water absorbent resin is preferably 30 to 100% by weight, more preferably Is 40 to 100% by weight, more preferably 50 to 100% by weight, still more preferably 60 to 100% by weight, particularly preferably 70 to 100% by weight, and most preferably 75 to 95% by weight.
  • the water-absorbing agent of the present invention is excellent in coloration and fluidity with time, and can be stored for a long time at a humidity of 30% RH or more.
  • the humidity is preferably 30 to 100% RH, more preferably 40 to 90% RH, and still more preferably 50 to 80% RH.
  • the storage period is preferably 1 to 300 days, more preferably 10 to 100 days, and still more preferably 20 to 80 days.
  • the water-absorbing agent of the present invention is excellent in coloring with time and fluidity in a preferred embodiment, and therefore can be used for sanitary materials manufactured in an environment with a humidity of 30% RH or higher.
  • the humidity is preferably 30 to 100% RH, more preferably 40 to 90% RH, and still more preferably 50 to 80% RH. That is, there is no problem in the manufacture of disposable diapers including hygienic materials, especially mixing with pulp, even under high humidity.
  • electrical equipment used in Examples etc. uses a 200V or 100V power supply, and also has the conditions of room temperature (20-25 ° C) and relative humidity 50% RH.
  • the physical properties of the water absorbent resin were measured below.
  • “liter” may be described as “l” or “L”
  • “wt%” may be described as “wt%”.
  • the result of measurement under the condition that the sample amount was changed to 1.0 g and the drying temperature was changed to 180 ° C. was evaluated as “moisture content”.
  • CCRC water absorption ratio
  • the water absorption ratio (CCRC) after correction of the water content is 33.3 (g / g).
  • the measurement was also performed under the condition where the load condition was changed to 4.83 kPa.
  • values obtained by the above measurement divided by (1-water content [% by weight] / 100) are “water absorption under pressure after correction of water content (CAAP 2.06 kPa)” and “water content correction”, respectively. It was evaluated as “water absorption capacity under pressure (CAAP 4.83 kPa)”.
  • Residual monomer (RM) The residual monomer (RM) of the water-absorbing agent obtained by the production method according to the present invention is measured according to ERT410.2-02.
  • (D) Crosslinking agent having residual (meth) acrylate group and / or (meth) acrylamide group
  • Crosslinking having residual (meth) acrylate group and / or (meth) acrylamide group of the water-absorbing agent obtained by the production method according to the present invention.
  • the agent is measured according to the following method.
  • a glass beaker having a capacity of 250 ml was charged with 200 ml of a 0.9% by weight sodium chloride aqueous solution, and 1.0 g of a water absorbing agent was added thereto, followed by stirring at 500 rpm for 16 hours to extract the remaining crosslinking agent.
  • the obtained extract was filtered using one sheet of filter paper (product name: JIS P 3801, No. 2, thickness 0.26 mm, reserved particle diameter 5 ⁇ m / manufactured by ADVANTEC Toyo Co., Ltd.), and the obtained filtrate was filtered.
  • the amount of the remaining cross-linking agent was 0.95% by weight sodium chloride aqueous solution, 0.005 ppm (1 ppm in terms of water-absorbing agent), 0.025 ppm (5 ppm in terms of water-absorbing agent), 0.05 ppm (with respect to water-absorbing agent). 10 ppm), 0.25 ppm (50 ppm converted to water absorbent), 0.5 ppm (100 ppm converted to water absorbent), 2.5 ppm (500 ppm converted to water absorbent), 5 ppm (1000 ppm converted to water absorbent) Based on the calibration curve created from
  • Residual initiator amount (RI) and initiator reaction rate The residual initiator amount (RI) and initiator reaction rate of the water-absorbing agent obtained by the production method according to the present invention are measured according to the following method. In the following, a method for measuring the residual amounts of persulfate and hydrogen peroxide, which are representative radical polymerization initiators in the present invention, is described. When the radical polymerization initiator to be used is a peroxide (persulfate, hydrogen peroxide), the residual amount of initiator and the initiator reaction rate may be determined according to this measurement method.
  • the radical polymerization initiator to be used is a peroxide (persulfate, hydrogen peroxide)
  • the residual amount of initiator and the initiator reaction rate may be determined according to this measurement method.
  • a radical polymerization initiator other than peroxide for example, an ultraviolet polymerization initiator such as azo initiator or acetophenone
  • a conventionally known quantification method for example, HPLC (high performance liquid chromatography) The remaining amount may be quantified according to the analysis).
  • a beaker with a capacity of 200 mL was charged with 1 g of a water-absorbing agent and 100 g of a 5 wt% sodium chloride aqueous solution, and stirred at 500 rpm at room temperature using a Teflon (registered trademark) -coated 25 mm rotor. After 2 hours, filtration was performed, and the filtrate was passed through a filter (GL Science Disc, aqueous 25A, pore size 0.45 ⁇ m, manufactured by GL Sciences Inc.).
  • the measurement limit is appropriately determined depending on the polymer amount, sensitivity, etc.
  • it is usually 0.5 ppm by weight, and less than the detection limit (for example, 0.5 ppm by weight) is N.P.
  • D Non-Detactable
  • the initiator reaction rate [%] was calculated from the residual initiator amount (CRI [weight ppm]) corrected for water content and the initiator addition amount (AI [weight ppm]) according to the following formula.
  • Initiator reaction rate [%] ⁇ (AI ⁇ (CRI)) / AI ⁇ ⁇ 100 (F) Residual epoxy crosslinking agent
  • the residual epoxy crosslinking agent of the water absorbing agent obtained by the production method according to the present invention is measured according to the following method.
  • crosslinking agent having residual hydroxy group The crosslinking agent having a residual hydroxy group of the water-absorbing agent obtained by the production method according to the present invention is measured according to the following method.
  • the amount (ppm) of the system reducing agent can be determined.
  • the malachite green solution was prepared by adding 2 mmol / mL of eluent prepared from 500 mL of methanol 2000 mL, hexane 30 mL, 0.01 M 2-morpholine ethanesulfonic acid (pH adjusted to 6 with 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution). Malachite green is dissolved so as to be L.
  • Particle size distribution (PSD), weight average particle size (D50), particle size distribution width ( ⁇ ) The particle size distribution and the weight average particle diameter (D50) of the water-absorbing agent obtained by the production method according to the present invention are measured according to the measurement method disclosed in US Pat. No. 7,638,570.
  • a sample container is filled with about 5 g of a water-absorbing agent, and the L-value (Lightness: lightness index) and a value of the surface of the water-absorbing agent are measured with a spectrophotometer in an atmosphere of room temperature (20 to 25 ° C.) and a relative humidity of 50 RH%. , B values were measured.
  • the color tone of the water-absorbing agent immediately after production, or the water-absorbing agent that has a storage period within one year after production in an atmosphere at a temperature of 30 ° C. or less and a relative humidity of 50 RH% or less is referred to as “initial color tone”
  • the L value measured at this time is called “lightness index before exposure”.
  • a “coloring promotion test” the following operation was performed, and “lightness index after exposure” was measured.
  • thermo-hygrostat Espec Co., Ltd. small environment tester; model SH-641
  • SH-641 thermo-hygrostat
  • the color tone of the water-absorbing agent after exposure is referred to as “temporal color tone”, and the L value measured at this time is referred to as “lightness index after exposure”.
  • the whiteness increases as the L value approaches 100, and as the a value and the b value approach 0 (zero), the color becomes low color and substantially white.
  • Examples 1-1 to 1-8 are examples of the first mode (further examples 1-8 are examples of the first and second modes), and conditions and results are shown in Tables 1 and 2.
  • Examples 2-1 to 2-9 are examples of the second mode, and conditions and results are shown in Tables 3 to 5.
  • Examples 3-1 to 3-20 are the examples of the third mode (further, except Examples 3-9, 10 and 17 to 19 are examples of the first and third modes.
  • -12 and 3-13 are examples of the first to third forms), and conditions and results are shown in Tables 6 and 7.
  • the polymerization reaction proceeded by expanding and foaming in all directions toward the upper side of the bat-type reactor while generating water vapor, and then contracted to a size slightly larger than the bottom surface of the reactor. This polymerization reaction (expansion / shrinkage) was completed in about 1 minute. After completion of the polymerization, it was kept in the reaction apparatus for 4 minutes and taken out as a hydrogel crosslinked polymer (1).
  • hydrogel A hydrogel crosslinked polymer (hereinafter referred to as “hydrogel”) (1) obtained by the above polymerization reaction was used as a meat chopper (manufactured by Iizuka Kogyo Co., Ltd .; MEAT-CHOPER TYPE 12VR-400KSOX / die pore diameter: 6.4 mm). And the number of holes: 38, die thickness: 8 mm), and gel pulverization gave a particulate hydrous gel (1).
  • the hydrogel was added at 250 (g / min), and water adjusted to 90 ° C. in parallel was added at 50 (g / min).
  • the obtained particulate hydrous gel (1) was spread on a stainless steel wire mesh having an opening of 850 ⁇ m, and then dried at 180 ° C. for 30 minutes using a hot air dryer. Subsequently, the obtained dried polymer (1) was pulverized using a roll mill (manufactured by Inoguchi Giken Co., Ltd .; WML type roll pulverizer), and then classified using a JIS standard sieve having openings of 850 ⁇ m and 150 ⁇ m.
  • a roll mill manufactured by Inoguchi Giken Co., Ltd .; WML type roll pulverizer
  • the weight average particle size (D50) is 350 ⁇ m
  • the content of particles having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m is 97% by weight
  • the 150 ⁇ m passing material is 3% by weight (of which 106 ⁇ m passing material is 1%)
  • a regularly crushed water-absorbing resin (1) was obtained.
  • the water-absorbing resin (1) thus obtained has a water absorption capacity (CRC) under no pressure of 51.1 (g / g), a water absorption capacity under pressure of AAP of 2.06 kPa is 7.1 (g / g), and an AAP of 4.83 kPa is 6 0.5 (g / g), the water content was 4.0% by weight.
  • the residual crosslinking agent polyethylene glycol diacrylate in the water absorbent resin (1) is N.I. D. (The detection limit was less than 10 ppm).
  • Example 1-1 (Mixing process) With respect to 100 parts by weight of the water-absorbent resin (1) obtained in Production Example 1, 4.0 parts by weight of acrylic acid as a radical polymerizable monomer and ethylene glycol diacrylate (EGDA) (molecular weight 170 as an organic crosslinking agent) .18, 2 acrylate groups) 0.2 parts by weight, water 7.0 parts by weight, 0.25 parts by weight of ammonium persulfate as a radical polymerization initiator, polyethylene glycol monomethyl ether (number average molecular weight about 2000) 0 as a mixing aid Then, 11.55 parts by weight of the surface treatment liquid previously mixed with 1 part by weight was dropped and mixed uniformly to obtain a mixture (1-1).
  • EGDA ethylene glycol diacrylate
  • Table 1 shows the conditions for surface crosslinking polymerization of the obtained water-absorbing agent (1-1), and Table 2 shows the performance of the water-absorbing agent.
  • Example 1-2 In Example 1-1, the same operation as in Example 1-1 was performed, except that 0.2 parts by weight of ethylene glycol dimethacrylate (molecular weight 198.24, two methacrylate groups) was used as the organic crosslinking agent. A water absorbing agent (1-2) was obtained.
  • ethylene glycol dimethacrylate molecular weight 198.24, two methacrylate groups
  • Example 1-3 In Example 1-1, except that 0.2 parts by weight of 1,4-butanediol diacrylate (molecular weight: 198.24, two acrylate groups) was used as the organic crosslinking agent, the same as Example 1-1 Operation was performed to obtain a water-absorbing agent (1-3).
  • 1,4-butanediol diacrylate molecular weight: 198.24, two acrylate groups
  • the conditions for surface cross-linking polymerization of the obtained water-absorbing agent (1-3) are shown in Table 1, and the performance of the water-absorbing agent is shown in Table 2.
  • Example 1-4 In Example 1-1, glycerol carbonate acrylate (a compound in which an epoxy group of glycidyl acrylate was reacted with carbon dioxide to form an ethylene carbonate group) as an organic crosslinking agent (molecular weight 172.15, one acrylate group + carbonate ring) 1) Except that 0.2 parts by weight was used, the same operation as in Example 1-1 (polymerization of acrylate groups in the reaction step) was performed, and then the water-absorbent resin after the reaction step was obtained. Before the granulation step, the water-absorbing agent (1-4) was obtained by heating the carbonate ring for 30 minutes as a heat treatment step at a higher temperature (140 ° C.) than the reaction step.
  • a higher temperature 140 ° C.
  • Table 1 shows the conditions for surface crosslinking polymerization of the obtained water-absorbing agent (1-4), and Table 2 shows the performance of the water-absorbing agent.
  • Example 1-5 The same operation as in Example 1-1 except that 0.05 part by weight of glycidyl methacrylate (molecular weight 142.17, 1 methacrylate group, 1 epoxy group) was used as the organic crosslinking agent in Example 1-1. To obtain a water absorbing agent (1-5).
  • Example 1-6 In Example 1, water absorption was carried out in the same manner as in Example 1-1, except that 0.05 part by weight of ethylene glycol diglycidyl ether (molecular weight 174.22, 2 epoxy groups) was used as the organic crosslinking agent. Agent (1-6) was obtained.
  • the conditions for surface crosslinking polymerization of the obtained water-absorbing agent (1-6) are shown in Table 1, and the performance of the water-absorbing agent is shown in Table 2.
  • Example 1-7 A water absorbing agent (1-7) was obtained in the same manner as in Example 1-2, except that in Example 1-2, the amount of acrylic acid used was changed to 8 parts by weight.
  • the conditions for the surface crosslinking polymerization of the obtained water-absorbing agent (1-7) are shown in Table 1, and the performance of the water-absorbing agent is shown in Table 2.
  • Example 1-8 To 100 parts by weight of the water-absorbing agent (1-7) obtained in Example 1-7, 2 parts by weight of a 2.5% by weight aqueous solution of sodium bisulfite (sodium bisulfite 500 ppm with respect to the water-absorbent resin) 30 g of the resulting mixture was placed in a polyethylene plastic bag with a chuck (Unipack C-4, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: length 100 mm ⁇ width 70 mm ⁇ thickness 0.04 mm), and sealed. After heating at 0 ° C. for 30 minutes, the mixture was classified using a JIS standard sieve having an aperture of 850 ⁇ m to obtain a water absorbing agent (1-8). In addition, the ON product (impervious material) of the sieve was crushed until the entire amount passed 850 ⁇ m.
  • aqueous solution of sodium bisulfite sodium bisulfite 500 ppm with respect to the water-absorbent resin
  • a comparative water absorbing agent (1-1) was obtained in the same manner as in Example 1-1 except that it was used.
  • the conditions for surface cross-linking polymerization of the obtained comparative water-absorbing agent (1-1) are shown in Table 1, and the performance of the water-absorbing agent is shown in Table 2.
  • Example 1-1 the same operation as in Example 1-1 was performed, except that 0.2 parts by weight of diethylene glycol diacrylate (molecular weight 214.24, two acrylate groups) was used as the organic crosslinking agent. A water absorbing agent (1-2) was obtained.
  • diethylene glycol diacrylate molecular weight 214.24, two acrylate groups
  • Example 1-1 0.2 part by weight of glycerin acrylate methacrylate (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd. NK ester 701A: molecular weight 214.24, one acrylate group + one methacrylate group) was used as an organic crosslinking agent.
  • a comparative water-absorbing agent (1-3) was obtained in the same manner as in Example 1-1 except for the above.
  • Table 1 shows the surface crosslinking polymerization conditions of the comparative water-absorbing agent (1-3) obtained, and Table 2 shows the performance of the water-absorbing agent.
  • Comparative Example 1-4 A comparative water absorbing agent (1-4) was obtained in the same manner as in Comparative Example 1-3, except that the amount of glycerin acrylate methacrylate used in Comparative Example 1-3 was changed to 0.05 parts by weight.
  • Example 1-5 In Example 1-1, except that 0.2 parts by weight of glycerin dimethacrylate (Shin Nakamura Chemical Co., Ltd., NK ester 701: molecular weight 228.27, two methacrylate groups) was used as the organic crosslinking agent. A comparative water-absorbing agent (1-5) was obtained in the same manner as in 1-1.
  • Example 1-1 the same operation as in Example 1-1 was performed, except that 0.2 part by weight of pentaerythritol triacrylate (molecular weight 298.32, 3 acrylate groups) was used as the organic crosslinking agent. A comparative water-absorbing agent (1-6) was obtained.
  • the conditions for surface cross-linking polymerization of the obtained comparative water-absorbing agent (1-6) are shown in Table 1, and the performance of the water-absorbing agent is shown in Table 2.
  • Example 1-7 The same operation as in Example 1-1 except that 0.2 parts by weight of allyl methacrylate (molecular weight 126.17, one acrylate group + one allyl group) was used as the organic crosslinking agent in Example 1-1. To obtain a comparative water-absorbing agent (1-7).
  • Example 1-8 The same operation as in Example 1-1 except that 0.2 parts by weight of vinyl methacrylate (molecular weight: 112.14, one acrylate group + one vinyl group) was used as the organic crosslinking agent in Example 1-1. To obtain a comparative water-absorbing agent (1-8).
  • Example 1-9 Comparative Example 1-9
  • Comparative Example 1-9 comparative water absorption was carried out in the same manner as in Example 1-1 except that 0.1 part by weight of ethylene glycol diacrylate and 0.1 part by weight of glycerin acrylate methacrylate were used in combination as the organic crosslinking agent.
  • Agent (1-9) was obtained.
  • the surface crosslinking conditions of the comparative water-absorbing agent (1-9) obtained are shown in Table 1, and the performance of the water-absorbing agent is shown in Table 2.
  • Comparative Example 1-10 50 g of the comparative water-absorbing agent (1-3) obtained in Comparative Example 1-3 was added to a polyethylene plastic bag with a chuck (Unipack D-4, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: length 120 mm ⁇ width 85 mm ⁇ thickness 0.04 mm). ) And sealed at room temperature for 6 months to obtain a comparative water-absorbing agent (1-10).
  • EGDA ethylene glycol diacrylate
  • B ethylene glycol dimethacrylate
  • C 1,4-butanediol di
  • the heating conditions indicate that I: 100 ° C. for 30 minutes and II: 100 ° C. for 30 minutes and further 140 ° C. for 30 minutes.
  • Examples 1-1 to 1-8 AAP 2.06 was improved to 20 g / g or more, AAP 4.83 was improved to 12 g / g or more, and the remaining crosslinking agent was N.I. D. It can be seen that when the molecular weight is less than 200, the residual crosslinking agent amount is reduced.
  • Examples 1-1 to 1-3 and 1-7 are di (meth) acrylate-based crosslinking agents, and Examples 1-4 and 1-5 are examples of acrylate-based crosslinking agents having a cyclic functional group.
  • Example 1-6 is an example using a cross-linking agent having a plurality of cyclic functional groups, and Example 1-4 further includes a heat treatment step (reaction step of carbonate ring) after cross-linking polymerization. It can be seen that the agent also gives good results.
  • Comparative Example 1-4 in order to reduce the residual amount of the organic crosslinking agent in Comparative Example 1-3 (0.2 parts by weight of crosslinking agent and 671 ppm of remaining crosslinking agent), the amount of crosslinking agent was set to 0.05 parts by weight. Although the amount of the remaining crosslinking agent was reduced to 15 ppm, AAP4.83 was halved (from 16.8 g / g to 8.8 g / g), and a sufficient crosslinking effect was not obtained. I understand. Further, as in Comparative Example 1-9, it can be seen that the organic crosslinking agent having a molecular weight of 200 or more tends to remain even when the organic crosslinking agent is used in combination and the respective amounts used are reduced.
  • the polymerization reaction proceeded by expanding and foaming in all directions toward the upper side of the bat-type reactor while generating water vapor, and then contracted to a size slightly larger than the bottom surface of the reactor. This polymerization reaction (expansion / shrinkage) was completed in about 1 minute. After completion of the polymerization, it was kept in the reaction apparatus for 4 minutes and taken out as a hydrogel crosslinked polymer (2-1).
  • hydrogel A hydrogel crosslinked polymer (hereinafter referred to as “hydrogel”) (2-1) obtained by the above polymerization reaction was used as a meat chopper (manufactured by Iizuka Kogyo Co., Ltd .; MEAT-CHOPER TYPE 12VR-400KSOX / die pore diameter: 6). Gel pulverization was performed using 4 mm, the number of holes: 38, and the die thickness: 8 mm, to obtain a particulate hydrous gel (2-1).
  • the hydrogel was added at 250 (g / min), and water adjusted to 90 ° C. in parallel was added at 50 (g / min).
  • the obtained particulate hydrogel (2-1) was spread on a stainless steel wire mesh having an opening of 850 ⁇ m, and then dried at 180 ° C. for 30 minutes using a hot air dryer. Subsequently, the obtained dried polymer (2-1) was pulverized using a roll mill (manufactured by Inoguchi Giken Co., Ltd .; WML type roll pulverizer), and then classified using JIS standard sieves having openings of 850 ⁇ m and 150 ⁇ m. did.
  • a roll mill manufactured by Inoguchi Giken Co., Ltd .; WML type roll pulverizer
  • the weight average particle size (D50) is 350 ⁇ m
  • the content of particles having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m is 97% by weight
  • the 150 ⁇ m passing material is 3% by weight (of which 106 ⁇ m passing material is 1%)
  • a regularly crushed water-absorbing resin (2-1) was obtained.
  • the water absorption capacity (CRC) of the obtained water absorbent resin (2-1) under no pressure was 51 (g / g), and the water content was 4.0% by weight.
  • the remaining initiator amount of the water-absorbent resin (2-1) was N.P. D. (Below detection limit).
  • Comparative Example 2-1 In Comparative Example 2-1, the same operation as in Comparative Example 2-1 was performed, except that an aqueous solution (A2) in which ammonium persulfate in the surface treatment solution used in the surface crosslinking mixing step was changed to 1 part by weight was used. Thus, a surface-crosslinked water-absorbing resin (2-2) was obtained.
  • the production conditions of the surface-crosslinked water-absorbent resin (2-2) thus obtained are shown in Table 3, various physical properties are shown in Table 4, and the color tone is shown in Table 5.
  • Comparative Example 2-3 In Comparative Example 2-1, the surface-crosslinked water-absorbing resin (2-3) was obtained by performing the same operation as in Comparative Example 2-1, except that the heating time in the surface crosslinking reaction step was changed to 30 minutes. Obtained.
  • the production conditions of the surface-crosslinked water-absorbing resin (2-3) obtained are shown in Table 3, various physical properties are shown in Table 4, and the color tone is shown in Table 5.
  • Comparative Example 2-5 In Comparative Example 2-4, the same operation as in Comparative Example 2-4 was performed, except that an aqueous solution (A4) in which ammonium persulfate in the surface treatment liquid used in the surface crosslinking mixing step was changed to 1 part by weight was used. Thus, a surface-crosslinked water-absorbing resin (2-5) was obtained.
  • the production conditions of the surface-crosslinked water-absorbing resin (2-5) thus obtained are shown in Table 3, various physical properties are shown in Table 4, and the color tone is shown in Table 5.
  • UV- ultraviolet irradiation device
  • a metal halide lamp manufactured by USHIO INC., UVL-1500M2-N1.
  • 152 / 1MNSC3-AA06 was irradiated with ultraviolet rays at room temperature for 10 minutes at an irradiation intensity of 60 mW / cm 2 .
  • Example 2-1 With respect to 100 parts by weight of the surface-crosslinked water-absorbing resin (2-1) obtained in Comparative Example 2-1, 2.5 parts by weight of 10% by weight aqueous sodium hydrogen sulfite solution (B1) (based on the water-absorbing resin) And uniformly mixed as a sodium bisulfite (0.25% by weight), and 30 g of the resulting mixture is uniformly spread on a bat (manufactured by SUS304: length 158 mm ⁇ width 128 mm ⁇ depth 25 mm), and a polyethylene plastic bag with a chuck (Unipack H-4, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: 240 mm long x 170 mm wide x 0.04 mm thick), sealed, heated at 100 ° C.
  • Example 2-2 In Example 2-1, the same operation as in Example 2-1 was performed, except that the amount of the aqueous solution (B1) added was changed to 5 parts by weight (sodium bisulfite 0.5% by weight with respect to the water absorbent resin). And a water absorbing agent (2-2) was obtained.
  • the production conditions of the water-absorbing agent (2-2) obtained are shown in Table 3, various physical properties are shown in Table 4, and the color tone is shown in Table 5.
  • Example 2-3 In Example 2-1, the same operation as in Example 2-1 was performed, except that the addition amount of the aqueous solution (B1) was changed to 10 parts by weight (1.0% by weight of sodium bisulfite with respect to the water absorbent resin). And a water absorbing agent (2-3) was obtained.
  • the production conditions of the water-absorbing agent (2-3) obtained are shown in Table 3, various physical properties are shown in Table 4, and the color tone is shown in Table 5.
  • Example 2-4 In Example 2-1, instead of the aqueous solution (B1), 5 parts by weight of a 5% strength by weight sodium hydrogen sulfite aqueous solution (B2) was added (0.25% by weight of sodium hydrogen sulfite with respect to the water absorbent resin).
  • the water absorbing agent (2-4) was obtained in the same manner as in Example 2-1.
  • the production conditions of the water-absorbing agent (2-4) obtained are shown in Table 3, various physical properties are shown in Table 4, and the color tone is shown in Table 5.
  • Example 2-5 In Example 2-1, instead of the aqueous solution (B1), 12.5 parts by weight of a sodium bisulfite aqueous solution (B3) having a concentration of 2% by weight (0.25% by weight of sodium bisulfite with respect to the water-absorbent resin) was added.
  • the following water-absorbing agent (2-5) was obtained in the same manner as in Example 2-1, except for the following.
  • the production conditions of the water-absorbing agent (2-5) obtained are shown in Table 3, various physical properties are shown in Table 4, and the color tone is shown in Table 5.
  • Example 2-6 To 100 parts by weight of the surface-crosslinked water-absorbing resin (2-4) obtained in Comparative Example 2-4, 5 parts by weight of water was uniformly dropped and mixed, and 30 g of the resulting mixture was added to a vat (made of SUS304). : 158mm x 128mm x depth 25mm) uniformly spread and put in a polyethylene plastic bag with a chuck (Unipack H-4, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: length 240mm x width 170mm x thickness 0.04mm) After sealing and heating for 15 minutes at 100 ° C., the mixture was classified using a JIS standard sieve having an opening of 850 ⁇ m to obtain a water absorbing agent (2-6).
  • Example 2-7 The following water-absorbing agent (2-7) was obtained in the same manner as in Example 2-6 except that the heating time was changed to 60 minutes in Example 2-6.
  • the production conditions of the water-absorbing agent (2-7) obtained are shown in Table 3, various physical properties are shown in Table 4, and the color tone is shown in Table 5.
  • Example 2-8 For 100 parts by weight of the surface-crosslinked water-absorbing resin (2-6) obtained in Comparative Example 2-6, 2 parts by weight of a 12.5 wt% aqueous sodium hydrogen sulfite solution (B4) (based on the water-absorbing resin) Then, 30 g of the resulting mixture is mixed with a polyethylene plastic bag with a chuck (Unipack C-4, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: length 100 mm ⁇ width 70 mm ⁇ thickness). 0.04 mm) and sealed, heated at 60 ° C. for 30 minutes, and then classified using a JIS standard sieve having an aperture of 850 ⁇ m to obtain a water absorbing agent (2-8).
  • a polyethylene plastic bag with a chuck Unipack C-4, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: length 100 mm ⁇ width 70 mm ⁇ thickness). 0.04 mm
  • Example 2-9 In Example 2-8, except that the aqueous solution (B4) was replaced with 2 parts by weight of a sodium sulfite aqueous solution (B5) having a concentration of 12.5% by weight (0.25% by weight of sodium sulfite with respect to the water absorbent resin).
  • a water absorbing agent (2-9) was obtained.
  • the production conditions of the water-absorbing agent (2-9) obtained are shown in Table 3, various physical properties are shown in Table 4, and the color tone is shown in Table 5.
  • the water absorbing agents 2-1 to 2-9 have a residual initiator amount by mixing a liquid containing water during or after the reaction step. It can be seen that the amount of residual monomer can be reduced, and the problem of coloring is also suppressed.
  • Comparative Examples 2-1 and 2-4 since the reaction rate of the initiator is low, it is recognized that the amount of residual initiator is large, the amount of residual monomer is large, and the colorability is high.
  • the comparative water-absorbing agent 2-2 when the radical polymerization initiator is excessively used, the reaction with the radical polymerizable monomer does not proceed well, and conversely, an increase in residual monomer and a deterioration in colorability are observed.
  • Comparative Water Absorbing Agent 2-5 although the amount of residual monomer is suppressed by using a large amount of radical polymerization initiator, there is a problem of coloring.
  • the comparative water-absorbing agent 2-6 there is a problem of colorability by using a large amount of a radical polymerization initiator and irradiating with ultraviolet rays.
  • the amount of residual persulfate exceeds 1000 ppm
  • the colorability deteriorates.
  • the water-soluble content was 25.3% by weight in Example 2-1, 34.7% by weight in Example 2-2, and 48.4% by weight in Example 2-3, the remaining reduction It can be seen that when the amount exceeds 2500 ppm, the water-soluble component is greatly increased.
  • the reaction solution (3) was immediately poured into a stainless steel bat-type reactor (bottom surface: 340 ⁇ 340 mm, height: 25 mm, inner surface; Teflon (registered trademark) coating) in an open air system, and polymerization was performed after about 15 seconds.
  • the reaction started.
  • the stainless steel bat type reactor was preliminarily set to a surface temperature of 40 ° C. using a hot plate (NEO HOTPLATE HI-1000 / manufactured by Inoue Seieido Co., Ltd.).
  • the polymerization reaction proceeded by expanding and foaming in all directions toward the upper side of the bat-type reactor while generating water vapor, and then contracted to a size slightly larger than the bottom surface of the reactor.
  • the polymer obtained by this operation was designated as a hydrogel crosslinked polymer (hereinafter referred to as “hydrogel”) (3).
  • hydrogel (3) was held
  • the hydrogel (3) was subjected to gel pulverization using a meat chopper (MEAT-CHOPER TYPE 12VR-400KSOX; die hole diameter: 6.4 mm, hole number: 38, die thickness: 8 mm / manufactured by Iizuka Kogyo Co., Ltd.)
  • a particulate hydrous gel (3) was obtained.
  • pulverization was performed by throwing into a meat chopper separately the hydrogel (3) 250 (g / min) and the warm water 50 (g / min) adjusted to 90 degreeC, respectively.
  • the particulate hydrogel (3) obtained by the gel pulverization was dried using a hot air dryer to obtain a dried polymer (3).
  • the drying was performed by spreading and placing the particulate hydrous gel (3) on a stainless steel wire mesh having an opening of 850 ⁇ m and aerated with 180 ° C. hot air for 30 minutes.
  • the dried polymer (3) obtained by the above drying is pulverized using a roll mill (WML type roll pulverizer / manufactured by Inoguchi Giken Co., Ltd.), and then classified using a JIS standard sieve having openings of 850 ⁇ m and 150 ⁇ m. Thus, an irregularly shaped water-absorbing resin powder (3) was obtained.
  • the water absorbent resin powder (3) has a weight average particle size (D50) of 350 ⁇ m, a content of particles having a particle size of 150 ⁇ m or more and less than 850 ⁇ m of 97% by weight, and a content of particles having a particle size of less than 150 ⁇ m of 3% by weight (of which 106 ⁇ m Less than 1% by weight), water absorption capacity without pressure (CRC) is 51.1 (g / g), water absorption capacity under pressure (AAP2.06 kPa) is 7.1 (g / g), water absorption capacity under pressure (AAP4 0.83 kPa) was 6.5 (g / g), the water content was 4.0% by weight, and the residual monomer was 370 ppm.
  • D50 weight average particle size
  • Example 3-1 (Mixing process) For 100 parts by weight of the water-absorbent resin powder (3) obtained in Production Example 3, 5.0 parts by weight of acrylic acid as a radical polymerizable monomer and sodium persulfate (10 hours as a thermally decomposable radical polymerization initiator) Half-life temperature: 71 ° C.) 0.25 part by weight, ethylene glycol diacrylate (EGDA) 0.3 part by weight as organic crosslinking agent, polyethylene glycol monomethyl ether (PEGOMe ⁇ number average molecular weight; about 2000) 0 as a mixing aid 9.65 parts by weight of the surface treatment liquid (3-1) consisting of 0.1 part by weight and 4.0 parts by weight of ion-exchanged water were uniformly dropped and mixed to obtain a mixture (3-1).
  • EGDA ethylene glycol diacrylate
  • PEGOMe polyethylene glycol monomethyl ether
  • a stationary dryer having a capacity of 27 L was prepared as a reaction apparatus for performing the surface crosslinking reaction step.
  • the dryer (reactor) has a gas supply port at the top and a gas exhaust port at the bottom, and the internal atmosphere dew point and the internal atmosphere temperature of the dryer (reaction device) are constant temperature and dew point.
  • the inner wall surface temperature of the dryer (reaction apparatus) is controlled by the set temperature of the dryer, and is controlled.
  • Example 3-1 the set temperature (inner wall surface temperature) was set to 100 ° C., and the mixture (3-1 The bat containing) was placed for 15 minutes as the heating time, and the surface crosslinking reaction step was performed.
  • the internal atmosphere dew point of the dryer (reactor) is 80 ° C. (relative humidity 50% RH)
  • the internal atmosphere temperature is 100 ° C.
  • the inner wall surface temperature is 100 ° C. So that each was always controlled.
  • the surface cross-linking reaction step was classified using a JIS standard sieve having an aperture of 850 ⁇ m to obtain a water absorbing agent (3-1).
  • the ON product (impervious material) of the sieve was crushed until the entire amount passed 850 ⁇ m.
  • Table 6 shows conditions of the surface crosslinking reaction step
  • Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-1).
  • Example 3-2 In Example 3-1, a water absorbing agent was obtained by performing the same operation as in Example 3-1, except that the internal atmosphere temperature of the dryer (reaction apparatus) was controlled to 120 ° C. (relative humidity 24% RH). (3-2) was obtained. Table 6 shows various conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows various physical properties of the water-absorbing agent (3-2) obtained.
  • Example 3-1 is the same as Example 3-1 except that the internal atmosphere temperature of the dryer (reactor) was controlled to 120 ° C. (relative humidity 24% RH) and the inner wall surface temperature to 120 ° C.
  • the water-absorbing agent (3-3) was obtained by the above operations.
  • Table 6 shows various conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows physical properties of the water-absorbing agent (3-3) obtained.
  • Example 3-1 was the same as Example 3-1 except that the internal atmosphere temperature of the dryer (reactor) was controlled to 180 ° C. (relative humidity 5% RH) and the inner wall surface temperature to 180 ° C. As a result, a comparative water-absorbing agent (3-1) was obtained. Table 6 shows conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows properties of the comparative water-absorbing agent (3-1).
  • Example 3-4 In Example 3-1, except that the internal atmosphere temperature of the dryer (reactor) was controlled to 80 ° C., the internal atmosphere dew point was 75 ° C. (relative humidity 85% RH), and the inner wall surface temperature was 80 ° C. The same operation as in Example 3-1 was performed to obtain a water absorbing agent (3-4). Table 6 shows conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-4).
  • Example 3-5 In Example 3-1, the same operation as in Example 3-1 was performed, except that the internal atmosphere dew point of the dryer (reaction apparatus) was controlled to 90 ° C. (relative humidity 77% RH). (3-5) was obtained. Table 6 shows the various conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows the physical properties of the water-absorbing agent (3-5).
  • Example 3-1 a water oven (trade name: Hersio, model number: AX-HC3 / Sharp Co., Ltd.) was used as a reaction apparatus, and heated for 5 minutes in a steamed (strong) mode to carry out a reaction process for surface crosslinking.
  • a comparative water absorbing agent (3-2) was obtained in the same manner as in Example 3-1, except that this was done.
  • Table 6 shows the conditions for the surface crosslinking reaction step
  • Table 7 shows the physical properties of the comparative water-absorbing agent (3-2).
  • the treatment in the steamed (strong) mode is a mode in which heating is performed with saturated steam, and by setting the set temperature to 100 ° C., the internal atmosphere temperature, the internal atmospheric dew point, and the inner wall surface temperature of the oven are set to 100 respectively. It can be controlled to ° C. (relative humidity is 100% RH).
  • the water oven was pre-heated by operating in a steamed (strong) mode (set temperature: 100 ° C.) for 5 minutes before performing the above operation.
  • Comparative Example 3-3 A comparative water absorbing agent (3-3) was obtained in the same manner as in Comparative Example 3-2 except that the water oven cake mode (set temperature: 120 ° C.) was changed in Comparative Example 3-2.
  • Various conditions of the surface crosslinking reaction step are shown in Table 6, and various properties of the comparative water-absorbing agent (3-3) obtained are shown in Table 7.
  • the treatment in the water oven cake mode is a form in which heating is performed by superheated steam that is further heated after vaporization.
  • the set temperature By setting the set temperature to 120 ° C., the internal atmosphere temperature and the inner wall surface temperature of the oven are set.
  • the internal dew point can be controlled to 120 ° C. and 100 ° C., respectively (relative humidity is 51% RH).
  • the water oven was preheated by operating the water oven for 5 minutes in the water oven cake mode (set temperature 120 ° C.) before performing the above operation.
  • Example 3-6 In Example 3-1, the ion-exchanged water was changed to 5.0 parts by weight, the surface treatment liquid (3-6) was made 10.65 parts by weight, and the internal atmosphere dew point of the dryer (reaction apparatus) was 70. A water-absorbing agent (3-6) was obtained in the same manner as in Example 3-1, except that the temperature was controlled to be 0 ° C. (relative humidity 32% RH). Table 6 shows various conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows various physical properties of the obtained water-absorbing agent (6).
  • Example 3-4 Comparative Example 3-4
  • Comparative Example 3-4 comparative water absorption was performed by performing the same operation as in Example 3-6, except that the internal atmosphere dew point of the dryer (reaction apparatus) was controlled to 50 ° C. (relative humidity 12% RH). Agent (3-4) was obtained.
  • Table 6 shows various conditions of the surface cross-linking reaction step, and Table 7 shows various physical properties of the comparative water-absorbing agent (3-4).
  • Example 3-7 In Example 3-1, surface treatment was carried out by changing the acrylic acid to 10.0 parts by weight, ethylene glycol dimethacrylate (EGDM) as an organic crosslinking agent to 0.5 parts by weight, and ion-exchanged water to 5.0 parts by weight.
  • EGDM ethylene glycol dimethacrylate
  • a water absorbing agent (3-7) was obtained in the same manner as in Example 3-1, except that the liquid (3-7) was 15.85 parts by weight.
  • Table 6 shows the conditions for the surface crosslinking reaction step
  • Table 7 shows the physical properties of the water-absorbing agent (3-7).
  • Example 3-8 In Example 3-1, except that 0.1 parts by weight of the mixing aid (polyethylene glycol monomethyl ether (PEGOMe)) was not used, and 9.55 parts by weight was used as the surface treatment liquid (3-8). The same operation as in 3-1 was performed to obtain a water absorbing agent (3-8). Table 6 shows conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-8).
  • the mixing aid polyethylene glycol monomethyl ether (PEGOMe)
  • Example 3-9 In Example 3-1, except that 0.3 part by weight of the organic crosslinking agent (ethylene glycol diacrylate (EGDA)) was not used and 9.35 parts by weight was used as the surface treatment liquid (3-9). The same operation as in Example 3-1 was performed to obtain a water absorbing agent (3-9). Table 6 shows conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows properties of the water-absorbent resin (3-9) obtained.
  • the organic crosslinking agent ethylene glycol diacrylate (EGDA)
  • Example 3-10 In Example 3-1, 5.0 parts by weight of acrylic acid and 0.3 parts by weight of an organic crosslinking agent (ethylene glycol diacrylate (EGDA)) were not used, and sodium persulfate was changed to 0.5 parts by weight.
  • a water absorbing agent (3-10) was obtained in the same manner as in Example 3-1, except that the surface treatment liquid (3-10) was changed to 4.60 parts by weight.
  • Table 6 shows the conditions for the surface crosslinking reaction step
  • Table 7 shows the physical properties of the water-absorbing agent (3-10).
  • Example 3-1 5.0 parts by weight of acrylic acid, 0.3 parts by weight of an organic crosslinking agent (ethylene glycol diacrylate (EGDA)) and 0.25 parts by weight of sodium persulfate were not used.
  • a comparative water-absorbing agent (3-5) was obtained in the same manner as in Example 3-1, except that the amount of the liquid (3-5) was 4.10 parts by weight.
  • Table 6 shows conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows properties of the comparative water-absorbing agent (3-5).
  • Example 3-11 In Example 3-1, the amount of ethylene glycol diacrylate used was changed to 1.0 part by weight, and the surface treatment liquid (3-11) was changed to 10.35 part by weight. To obtain a water-absorbing agent (3-11). Table 6 shows various conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows physical properties of the water-absorbing agent (3-11) thus obtained.
  • Example 3-12 To 100 parts by weight of the water-absorbing agent (3-11) obtained in Example 3-11, 2 parts by weight of a 2.5% strength by weight sodium hydrogen sulfite aqueous solution (500 ppm of sodium hydrogen sulfite relative to the water-absorbent resin) was homogeneous 30 g of the resulting mixture was placed in a polyethylene plastic bag with a chuck (Unipack C-4, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd .: length 100 mm ⁇ width 70 mm ⁇ thickness 0.04 mm), and sealed. After heating at 0 ° C. for 30 minutes, the mixture was classified using a JIS standard sieve having an opening of 850 ⁇ m to obtain a water absorbing agent (3-12). In addition, the ON product (impervious material) of the sieve was crushed until the entire amount passed 850 ⁇ m.
  • Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-12) so obtained.
  • Example 3-13 In Example 3-12, a water absorbing agent (3-13) was obtained in the same manner as in Example 3-12 except that sodium sulfite was used instead of sodium hydrogen sulfite.
  • Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-13) so obtained.
  • Example 3-14 50 g of the water-absorbing agent (3-11) obtained in Example 3-11 was put into a vat of 158 mm in length, 128 mm in width, 25 mm in height and made of SUS304, so that the thickness of the powder layer became uniform. The mixture was heated at 180 ° C. for 30 minutes with standing, and then classified using a JIS standard sieve having an opening of 850 ⁇ m to obtain a water absorbing agent (3-14). In addition, the ON product (impervious material) of the sieve was crushed until the entire amount passed 850 ⁇ m.
  • Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-14) so obtained.
  • Example 3-15 35 g of the water-absorbing agent (3-11) obtained in Example 3-11 and 10 g of glass beads were placed in a 225 ml mayonnaise bottle, and a paint shaker (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., 100 V / 60 Hz, vibration speed: 750 c) .Pm vibration) for 30 minutes.
  • a paint shaker manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd., 100 V / 60 Hz, vibration speed: 750 c) .Pm vibration
  • Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-15) so obtained.
  • Example 3-16 The same operation as in Example 3-15 was performed, except that the water absorbing agent (3-14) obtained in Example 3-14 was used instead of the water absorbing agent (3-11). -16) was obtained.
  • Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-16) so obtained.
  • Example 3-17 In Example 3-1, 3 parts by weight of 75% neutralized sodium acrylate as a radical polymerizable monomer, 0.1 part by weight of methylenebisacrylamide (MBAA) as an organic crosslinking agent, and 5. 5 of ion-exchanged water.
  • the water absorbing agent (3-17) was obtained in the same manner as in Example 3-1, except that the amount was changed to 0 part by weight and the surface treatment liquid (3-17) was changed to 8.45 parts by weight.
  • Table 6 shows the various conditions of the surface crosslinking reaction step
  • Table 7 shows the physical properties of the water-absorbing agent (3-17) obtained.
  • Example 3-18 In Example 3-7, the organic crosslinking agent was changed to 0.2 part by weight of glycerol acrylate methacrylate (701A), the surface treatment liquid (3-18) was changed to 15.55 parts by weight, and the heating time was extended to 30 minutes.
  • a water absorbent resin (3-18) was obtained in the same manner as in Example 3-7 except that Table 6 shows conditions of the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-18).
  • a water-absorbing agent (3-19) Table 6 shows conditions for the surface crosslinking reaction step, and Table 7 shows properties of the water-absorbing agent (3-19) obtained.
  • Example 3-20 In Example 3-1, the same procedure as in Example 3-1 was performed, except that polyethylene glycol (PEG, number average molecular weight; about 2000) was changed to 0.1 part by weight as a mixing aid. ⁇ 20) was obtained.
  • Table 6 shows the conditions for the surface crosslinking reaction step
  • Table 7 shows the physical properties of the water-absorbing agent (3-20).
  • Example 3-6 From the results of Example 3-6 and Comparative Example 3-4, it was confirmed that when the internal atmosphere dew point of the reactor was less than 60 ° C., the water content of the water-absorbent resin tends to decrease.
  • Example 3-17 From the results of Example 3-17, it can be seen that a high-performance water-absorbing agent can be obtained even if the neutralization rate of the radical polymerizable monomer is high.

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Abstract

【課題】 低コスト(低温かつ短時間)で、かつ、無加圧下吸水倍率と加圧下吸水倍率のバランスと安全性に優れ、更に、架橋剤や開始剤といった残存物の量が少ない表面架橋された吸水性樹脂(吸水剤)の製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤の製造方法であって、a)ラジカル重合性単量体及び有機系架橋剤を含む表面処理液をポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂に混合して混合物を得る混合工程と、b)前記混合物を表面架橋重合する反応工程とを有し、前記表面処理液の量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して50重量部以下であり、前記表面処理液は、必要に応じて混合助剤を含み、前記有機系架橋剤が、(メタ)アクリレート基と反応しうる官能基及びカルボキシル基と反応しうる官能基からなる群より選ばれる複数個の官能基を有し、かつ、分子量が200未満の有機化合物であることを特徴とする、吸水剤の製造方法。

Description

吸水剤の製造方法及び吸水剤
 本発明は、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤の製造方法、および当該製造方法によって製造されうる吸水剤に関する。より詳細には、本発明は、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂に、所定の表面処理液を混合した後に反応工程を実施して、無加圧下吸水倍率と加圧下吸水倍率のバランスに優れ、安全性の改善した吸水剤を製造するための技術に関する。
 従来、生理綿、紙おむつ、あるいはその他の体液を吸収する衛生材料の構成材料の一つとして、吸水性樹脂を主成分とする吸水剤が用いられている。このような吸水剤を構成する吸水性樹脂としては、例えば、デンプン-アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物、デンプン-アクリル酸グラフト重合体の中和物、酢酸ビニル-アクリル酸エステル共重合体のケン化物、アクリロニトリル共重合体若しくはアクリルアミド共重合体の加水分解物、これらの架橋体やポリ(メタ)アクリル酸部分中和物架橋体等がある。これらは、いずれも架橋構造を有し、水に不溶である。
 このような吸水性樹脂に望まれる特性として、高い吸水倍率、速い吸水速度、高いゲル強度、基材から水を吸い上げるための優れた吸引力、高い通液性等がある。
 吸水性樹脂の各種吸水特性を改良する事を目的とした技術として、従来、吸水性樹脂に存在するカルボキシル基と反応しうる官能基を複数個有する架橋剤を用いて吸水性樹脂の表面近傍に架橋構造を形成させ、吸水性樹脂の表面架橋密度を高める方法(表面架橋)が行われている(非特許文献1)。
 例えば、吸水性樹脂の代表的な表面架橋剤として、アルキレンカーボネート(特許文献1)、モノ又は多価オキサゾリジノン(特許文献2)、ポリオール(特許文献3)、オキセタンやチオ尿素(特許文献4)などの有機系架橋剤が例示され、また、特許文献5では溶媒度パラメーターの異なる複数の架橋剤(例えばグリセリンとジエポキシ化合物)を吸水性樹脂に混合し、160℃以上で加熱する事により表面架橋を行い、拡散吸収倍率に優れた吸水剤が得られる事が例示されている(第1の表面架橋方法)。
 しかしながら、これら特許文献1~5の表面架橋技術(第1の表面架橋方法)では、架橋剤と吸水性樹脂の脱水エステル化反応や脱水アミド化反応に高温で長時間加熱(例えば160℃以上で数10分)が必要であり、高温表面架橋に伴う設備面やエネルギー面での製造コストアップに加えて、高温加熱のために、得られた吸水性樹脂の着色(若干黄変)の問題や低含水率(例えば0.数%)で脆く、粉塵発生や機械的ダメージに弱くなるといった問題を有していた。そこで、表面架橋後の低い含水率に由来する粉塵発生や機械的ダメージを改善するために、表面架橋後に水を加えて含水率を向上させる技術(特許文献6)も知られているが、水添加工程が複雑になる事に加えて、水添加時に表面架橋が破壊され物性が低下する事もあった。また、反応に高温を必要とする架橋剤は、一般に反応性が低いため、最終製品の表面に架橋剤が残存しやすかった。このような架橋剤の残存は、得られた吸水剤の流動性の低下を引き起し、架橋剤の種類によっては安全性上の問題等を有していた。上記第1の表面架橋方法で残存表面架橋剤を低減するために、得られた吸水剤の洗浄や還元剤など加える技術(特許文献7)も提案されているが、工程が複雑になるという問題を有していた。
 一方、比較的低温(例えば150℃以下、更には120℃以下)で反応する表面架橋剤として多価金属塩(例えば、硫酸アルミニウム)やポリグリシジル化合物(例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル)なども知られているが、これら低温反応性架橋剤の場合、多価金属塩では物性面の問題、ポリグリシジル化合物では残存架橋剤の安全性の問題も有していた。
 これら従来の高温又は低温での表面架橋の問題点を改善するために、吸水性樹脂のカルボキシル基と表面架橋剤を反応させて表面架橋する従来の手法に代わる第2の表面架橋方法として、低温反応で高物性の吸水性樹脂が得られる表面架橋である、吸水性樹脂の表面で単量体を重合させて表面架橋する技術(単量体の架橋重合による表面架橋)も提案されている。具体的には、吸水性樹脂に、ラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤を混合し、その混合物に加熱、又は、紫外線等の活性エネルギー線照射を施す事により表面架橋を行う技術が開示されている(特許文献8~14)。
 これら吸水性樹脂にラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤を混合させた後の重合方法として、特許文献8~10では、100℃程度の加熱により低温で表面架橋を行う事が例示されている。また、特許文献11~14では、紫外線を照射する事により室温程度の条件で表面架橋を行う事が例示されている。これら特許文献における開示によれば、吸水性樹脂表面において、ラジカル重合性単量体等が重合するなどして、吸水性樹脂の表面架橋密度が増加し、各種の吸水特性が向上しうる、としている。
 しかしながら、第2の表面架橋方法では、低温反応で比較的高含水率(含水率で数%~数10%)の表面架橋が達成されるが、依然、従来の表面架橋(特に特許文献1~5などの高温表面架橋)に比べて、無加圧下吸水倍率と加圧下吸水倍率のバランスが十分ではない、あるいは高物性を得ることを目的として架橋密度を高めるために、大量の架橋剤を使用した結果、架橋剤の残存量が非常に多い等の安全性上の問題もあった。また、特にN,N’-メチレンビスアクリルアミドなどのアミド系架橋剤は変異原性・生殖毒性等の問題を有し、吸水性樹脂の原料としてアミド系架橋剤はやはり100%安全とまではいえないものであった。
 更に、ラジカル重合性単量体を十分に重合させて残存モノマー量を減らすためにラジカル重合開始剤を多量に添加しても、残存モノマーが減らない場合があるだけでなく、吸水性樹脂の(経時的な)着色、臭気の発生、吸収性能の経時変化などを引き起こすことが問題となっていた。さらに、ラジカル重合開始剤には高価なもの、危険な化合物が多いため、コスト、安全性(皮膚感作性等)の観点からもラジカル重合開始剤を多量に添加するという手法は好ましい方法ではなかった。
 また、これらの技術を用いると、場合によっては操業安定性が十分ではなく、特許文献10や11に開示された手法では、反応装置の内部雰囲気露点が高くなり、結露によって、吸水性樹脂が内壁等に付着したり吸水性樹脂同士が凝集し塊状となったりして、操業安定性が悪化する等の問題が生じていた。
 更に、上記第1の表面架橋方法(カルボキシル基と反応する架橋剤による表面架橋)、第2の表面架橋方法(単量体の架橋重合による表面架橋)に加えて、第3の表面架橋方法としてラジカル重合開始剤による表面架橋(特許文献15、16)も提案されている。特許文献15では、吸水性樹脂にラジカル重合開始剤を混合し、120℃~130℃で加熱することで、表面架橋を行っている。特許文献16では、吸水性樹脂と水溶性ラジカル重合開始剤とを混合し、得られた混合物に活性エネルギー線を照射することで表面架橋を行っている。しかしこの方法は、前記第1及び第2の表面架橋方法に比べて、物性面で及ばないものであった。また、上記第3の表面架橋方法では、ラジカル重合開始剤のみにより表面架橋を行うため、ラジカル重合開始剤を多量に使用する必要があり、ラジカル重合性化合物を用いる第2の表面架橋方法と同様の問題が生じる。
 更に、従来から吸水性樹脂には各種の添加剤を添加して吸水性樹脂を改質する技術が提案されており、水、還元性物質を添加する技術も数多く提案されている。例えば、吸水性樹脂に水を添加する技術として、特許文献17には水により吸水性樹脂粒子を造粒する技術が開示されており、上記特許文献6にも水を添加することにより吸水性樹脂の耐ダメージ性(機械的ダメージに対する物性や粒度の安定性)を付与する技術が開示されている。また、吸水性樹脂に還元性物質を添加する技術としては、特許文献18、19には残存モノマーを低減する技術が開示されており、特許文献20には着色性を改善する技術が開示されている。しかしながら、これらの技術は上記第2の表面架橋法、第3の表面架橋法に特有の上記問題を解決する手法として使用された事は無かった。
 なお、第1の表面架橋方法(カルボキシル基と反応する架橋剤による表面架橋)の加熱処理時に雰囲気の相対湿度や露点を制御することによって吸水性樹脂中の水分を調整する技術(特許文献21、22)、加熱処理後の吸水性樹脂を冷却する装置の大きさを規定した技術(特許文献23)、加熱処理時に水性液を添加する技術(特許文献24)、表面架橋反応を2度行う技術(特許文献25)、表面架橋前に露点を制御して加湿物を前処理する技術(特許文献26)がそれぞれ提案されている。
 また、上述した技術以外に知られている表面架橋後の改質方法としては、表面架橋反応後の吸水性樹脂に水を添加して造粒する技術(特許文献27)、加熱処理後の吸水性樹脂を冷却する際に水性液を添加して造粒する技術(特許文献28)、加熱処理後に水性液を添加して耐ダメージ性を向上させる技術(特許文献29)、製品の含水率を調整して耐ダメージ性を向上させる技術(特許文献30)、加熱処理後に再度加湿混合を行って吸水性樹脂の含水率を高める技術(特許文献31)、表面架橋後に多価金属塩水溶液を添加する技術(特許文献32、33)、表面架橋後にアルカノールアミン水溶液を添加する技術(特許文献34)がそれぞれ提案されている。
 ただし、上述した表面架橋技術等を用いて製造した吸水性樹脂は、輸送工程や充填工程、更にはユーザーでの紙オムツ等の吸収物品への加工等において、機械的ダメージを受けることがあり、このため、吸水性樹脂の表面架橋層や粒子そのものが破壊される等して、粉塵の発生や物性の低下を招いていた。
 更に詳細には、上記特許文献21~28に開示された手法では、耐ダメージ性を有する高含水率の吸水性樹脂を製造する際、混合機や反応機又は冷却機の内壁等に吸水性樹脂が付着し、安定的な連続生産ができず、生産性や物性低下を招くことがあった。
 また、上記特許文献29~34の手法では、耐ダメージ性(別称;耐衝撃安定性)のために、水性液として無機化合物や多価金属塩やアルカノールアミンが溶解した水溶液を用いており、吸水性樹脂の微粉量の低減及び耐ダメージ性の向上を目的とするには、かえってコストアップを伴うものであった。
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Modern Superabsorbent Polymer Technology(1998)頁55~60,頁97~103
 本発明の課題は、低コスト(低温かつ短時間)で、かつ、無加圧下吸水倍率と加圧下吸水倍率のバランスと安全性に優れ、更に、架橋剤や開始剤といった残存物の量が少ない表面架橋された吸水性樹脂(吸水剤)の製造方法を提供する事である。
 本発明者らは、上記課題に鑑み、まず、架橋剤の分子量と官能基について検討を行った。その結果、複数の(メタ)アクリレート基を含有する有機系架橋剤として分子量200以上の架橋剤、例えば、従来用いられているポリエチレングリコールジアクリレート(平均エチレンオキサイドユニット数:n=9)(分子量522.66)、トリメチロールプロパントリアクリレート(分子量296.35)、グリセリンジメタクリレート(分子量228.27)などを使用する場合、表面架橋では残存の問題がある事が判明した。
 本発明者らは、上記知見に基づき鋭意研究を行った結果、上記第1~第3の表面架橋の中でも上記特許文献8~14などに記載の第2の表面架橋方法(単量体の架橋重合による表面架橋)において、特定架橋剤の使用により上記課題が解決される事を見出した。また、従来吸水性樹脂の重合に使用する架橋剤として多くが提案(例えば、後述の特許文献35~50)されているが、本発明は、単量体の架橋重合による表面架橋において、分子量200未満の特定架橋剤を使用する事で、上記課題が解決され本発明の効果(残存架橋剤の低減、加圧下吸収倍率の向上)が得られる事を見出した。
 より詳細には、特許文献8~14などに記載のポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂にラジカル重合性単量体及び有機系架橋剤を混合して表面架橋するにあたり、架橋剤の分子量及び官能基が、残存架橋剤及び物性に大きく影響する事を見出し、分子量200未満の特定架橋剤を使用した場合に、架橋剤の残存が非常に少なく、安全性に優れ、更に無加圧下吸水倍率と加圧下吸水倍率のバランスとコストパフォーマンスに優れる表面架橋された吸水性樹脂(吸水剤)が製造出来る事を見出したのである。なお、かような分子量200未満の特定架橋剤を用いて、表面架橋前の吸水性樹脂(ベースポリマー)の重合を行ってもよいが、当該架橋剤を吸水性樹脂(ベースポリマー)の製造に使用しても上記効果(残存架橋剤の低減、加圧下吸収倍率の向上)は特に得られず、上記効果は、単量体の架橋重合による表面架橋に特定架橋剤の使用する事で初めて発揮される。
 すなわち、本発明の第1の形態(吸水剤の製造方法(1))によれば、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤の製造方法であって、
 a)ラジカル重合性単量体及び有機系架橋剤を含む表面処理液をポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂に混合して混合物を得る混合工程と、
 b)前記混合物を表面架橋重合する反応工程と、を有し、
 前記表面処理液の量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して50重量部以下であり、
 前記表面処理液は、必要に応じて混合助剤を含み、
 前記有機系架橋剤が、(メタ)アクリレート基と反応しうる官能基及びカルボキシル基と反応しうる官能基からなる群より選ばれる複数個の官能基を有し、かつ、分子量が200未満の有機化合物であることを特徴とする、吸水剤の製造方法が提供される。
 また、本発明者らは、上記課題に鑑み、ラジカル重合開始剤の挙動について鋭意研究を行った。その結果、前記第2の表面架橋方法(単量体の架橋重合による表面架橋)及び第3の表面架橋方法(ラジカル重合開始剤による表面架橋)において、吸水剤の経時的な着色が、残存するラジカル重合開始剤によるポリマーの酸化が原因であることを見出した。これは、単量体水溶液の重合工程に比べて、前記第2、第3の表面架橋方法における表面架橋工程で添加したラジカル重合開始剤の反応率が極めて低く、多量に未反応のまま残存することに起因すると考えられた。つまり、前記第2、第3の表面架橋方法に固有の現象であった。
 そして、本発明者らは、上記第2、第3の表面架橋方法において、水を含む液体を特定の段階で添加することにより、ラジカル重合開始剤の反応率を大幅に高めることができることを見出した。
 すなわち、本発明の第2の形態(吸水剤の製造方法(2))によれば、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤の製造方法であって、
 a)ラジカル重合開始剤を含む表面処理液を、含水率が30重量%以下のポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂に混合して混合物を得る混合工程と、
 b)前記混合物に加熱処理又は活性エネルギー線照射処理を行う反応工程とを含み、
 前記反応工程の実施中及び/又はその終了後に、前記混合物に水を含む液体を混合する水含有液体混合工程をさらに含むことを特徴とする、吸水剤の製造方法が提供される。
 更に、本発明者らは、上記課題に鑑み、表面架橋された吸水性樹脂(吸水剤)を製造する際の表面架橋での諸条件について鋭意検討を行った。その結果、耐ダメージ性や含水率、加圧下吸水倍率、残存モノマー等の吸水性樹脂の諸物性が、表面架橋の反応工程で使用される反応装置の内部雰囲気露点や吸水性樹脂の粉温に依存すること、及び、反応装置等への付着防止に対しては、反応装置の内部雰囲気温度や内壁面温度が影響することを見出した。
 すなわち、本発明の第3の形態(吸水剤の製造方法(3))によれば、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤の製造方法であって、
 a)熱分解型ラジカル重合開始剤を含む表面処理液を、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂に混合して混合物を得る混合工程と、
 b)前記混合物に加熱処理を行う反応工程とを含み、
 前記反応工程において、使用する反応装置の内部雰囲気露点を60~95℃とし、前記反応装置の内壁面温度を雰囲気露点以上250℃以下とし、かつ、前記混合物を加熱処理して前記吸水性樹脂の温度を70~130℃とすることを特徴とする、吸水剤の製造方法が提供される。
 更には、本発明の第4の形態(吸水剤)によれば、上記課題を解決することが出来る吸水剤として、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤であって、含水率が3~13重量%、含水率補正後の無加圧下吸水倍率(CCRC)が33(g/g)以上、含水率補正後の加圧下吸水倍率(CAAP4.83kPa)が18(g/g)以上、残存モノマー量が500ppm以下、分子量200未満の有機系架橋剤の合計残存量が500ppm以下であり、かつ、過硫酸塩の残存量が1ppm以上1000ppm以下であるか、または硫黄系還元剤の残存量が1ppm以上2500ppm以下である、吸水剤が提供される。
 第4の形態(吸水剤)は代表的には、第1の形態(吸水剤の製造方法(1))~第3の形態(吸水剤の製造方法(3))によって得ることができるが、特に製造方法は限定されない。
 第1の形態(吸水剤の製造方法(1))~第3の形態(吸水剤の製造方法(3))は、いずれかを単独で実施してもよく、複数を組み合せて実施することが好ましく、具体的には、第1および第2の形態、第1および第3の形態、第2および第3の組合せ、更には第1~第3のすべてを組み合わせることが好ましい。
 本発明に係る製造方法によれば、低コスト(低温かつ短時間)で、かつ、無加圧下吸水倍率と加圧下吸水倍率のバランスと安全性に優れ、更に、架橋剤や開始剤といった残存物の量が少ない表面架橋された吸水性樹脂(吸水剤)を製造することが出来る。また、本発明に係る吸水剤は、高物性で、内部及び表面の残存架橋剤(特にビニル架橋剤)が少ないため、安全性に優れることから、実使用時に優れた衛生用品(例えば、おむつ、失禁パット、生理用ナプキン)を提供することが出来る。
 以下、本発明に係るポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤の製造方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束される事なく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更、実施し得る。具体的には、本発明は下記の各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ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形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
 〔1〕用語の定義
 (1-1)「吸水剤」
 本発明における「吸水剤」とは、表面架橋された吸水性樹脂を主成分とする水性液体の吸収ゲル化剤を意味する。該吸水剤における吸水性樹脂の含有率は、好ましくは70~100重量%、より好ましくは75~97重量%、更に好ましくは80~95重量%、特に好ましくは85~95重量%である。その他成分(0~30重量%、3~25重量%、5~20重量%、5~15重量%)には、好ましくは水が主成分で含有され、更には、無機微粒子、カチオン性高分子化合物、水溶性多価金属カチオン含有化合物、界面活性剤、着色防止剤、耐尿性向上剤、消臭剤、香料、抗菌剤、発泡剤、顔料、染料、肥料、酸化剤、還元剤等を、それぞれ0~10重量%、好ましくは0.1~1重量%含有してもよい。
 また、前記水性液体は水のみに限定されず、尿、廃水、血液、食塩水、廃液、消臭剤、芳香剤等、水を含んでいればよい。更に、前記水性液体の形体は、液状に限らず、固形状や気体状(例えば水蒸気や湿気)でもよい。
 (1-2)「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し、以下の物性を有するものをいう。即ち、「水膨潤性」の指標として、ERT441.2-02(2002)で規定されるCRC(無加圧下吸水倍率)が5(g/g)以上、及び、「水不溶性」の指標として、ERT470.2-02(2002)で規定されるExt(水可溶分)が50重量%以下の物性を有する高分子ゲル化剤を意味する。
 上記吸水性樹脂は、その用途に応じて適宜設計が可能であり、特に限定されないが、カルボキシル基を有する不飽和単量体を架橋重合させた親水性架橋重合体である事が好ましい。
 また、吸水性樹脂は全量(100重量%)が重合体である形態に限定されず、上記物性(CRC、Ext)を満足する範囲内で、添加剤等を含んだ吸水性樹脂組成物であってもよい。上記吸水性樹脂が上記吸水性樹脂組成物である場合、当該吸水性樹脂(ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂)の含有量は、吸水性樹脂組成物全体に対して、好ましくは70~99.9重量%、より好ましくは75~99重量%、更に好ましくは80~97重量%、特に好ましくは80~95重量%である。吸水性樹脂以外の成分としては、吸水速度や耐衝撃性の観点から、水が好ましく、必要により後述の添加剤が含まれる。
 尚、本発明における吸水性樹脂は、吸水性樹脂の製造工程における中間体を包括する用語である。別途区別が必要である場合には、「重合後の含水ゲル」、「乾燥後の乾燥重合体」、「表面架橋前の吸水性樹脂(ベースポリマー)」、「表面架橋後の吸水性樹脂(吸水剤)」と区別して表す事がある。
 尚、吸水性樹脂の形状としては、シート状、繊維状、フィルム状、粒子状、ゲル状等が挙げられるが、本発明では粒子状の吸水性樹脂が好ましい。
 (1-3)「ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂」
 本発明における「ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂」とは、グラフト成分を任意に含み、繰り返し単位として、(メタ)アクリル酸及び/又はその塩(以下、「(メタ)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。
 尚、「主成分」とは、(メタ)アクリル酸(塩)の含有量(使用量)が、重合に用いられる単量体(内部架橋剤を除く)全体に対して、通常50~100モル%、好ましくは70~100モル%、より好ましくは90~100モル%、更に好ましくは実質100モル%である事をいう。また、重合体としてのポリ(メタ)アクリル酸塩は、水溶性塩を必須に含み、好ましくは一価の塩、より好ましくはアルカリ金属塩又はアンモニウム塩を含む。
 (1-4)「EDANA」及び「ERT」
 「EDANA」とは、欧州不織布工業会(European Disposables and Nonwovens Associations)の略称であり、「ERT」とは、欧州標準(ほぼ世界標準)の吸水性樹脂の測定法(EDANA Recommended Test Methods)の略称である。本発明では、特に断りのない限り、ERT原本(2002年改定/公知文献)に準拠して、吸水性樹脂の物性を測定する。
 (a)「CRC」(ERT441.2-02)(及びCCRC)
 「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(「吸水倍率」と称することもある)を意味する。具体的には、不織布中の吸水性樹脂0.2gについて、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、遠心分離機(250G)で水切りした後の吸水倍率(単位;g/g)である。なお、吸水性樹脂は水分を含むことがあるため、上記CRCにおいて、吸水性樹脂0.2gの重量を含水量(%)で補正し、水を除く正味の吸水性樹脂に対する補正後の吸水倍率をCCRC(Corrected CRC)と呼ぶ。
 (b)「Ext」(ERT470.2-02)
 「Ext」は、Extractablesの略称であり、水可溶分を意味する。具体的には、吸水性樹脂1.0gについて、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液200mlに対して、500rpmで16時間攪拌した後の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。
 (c)「Moisture Content」(ERT430.2-02)
 「Moisture Content」は、吸水性樹脂の含水率を意味する。具体的には、吸水性樹脂4.0gについて、105℃で3時間乾燥した際の乾燥減量から算出した値(単位;重量%)である。なお、本発明では、吸水性樹脂を1.0g、乾燥温度を180℃に変更して測定した。
 (d)「Residual Monomers」(ERT410.2-02)(及びCRM)
 「Residual Monomers」は、吸水性樹脂中に残存する単量体(モノマー)量(以下、「残存モノマー」(RM)と称する)を意味する。具体的には、吸水性樹脂1.0gについて、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液200mlに対して、500rpmで1時間攪拌した後の溶解した残存モノマー量を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で測定した値(単位;重量ppm)である。なお、上記(a)のCCRCと同じく、水を除く正味の吸水性樹脂に対する補正後の残存モノマーをCRM(Corrected RM)と呼ぶ。
 (e)「PSD」(ERT420.2-02)
 「PSD」とは、Particle Size Disributionの略称であり、篩分級により測定される粒度分布を意味する。尚、重量平均粒子径(D50)及び粒子径分布幅は米国特許第7638570号明細書第27、28カラムに記載された「(3) Mass-Average Particle Diameter (D50) and Logarithmic Standard Deviation (σζ) of Particle Diameter Distribution」と同様の方法で測定する。
 (f)「AAP」(ERT442.2-02)(及びCAAP)
 「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、吸水性樹脂0.9gについて、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/cm2、0.3psi)荷重下で膨潤させた後の吸水倍率(単位;g/g)である。尚、ERT442.2-02では、Absorption Under Pressureと表記されているが、実質的にはAAPと同一内容である。また、本発明では荷重条件を4.83kPa(0.7psi,50[g/cm])に変更して測定する事もあるため、2.06kPaの荷重下で測定した結果をAAP2.06kPaとして記載し、4.83kPaの荷重下で測定した結果をAAP4.83kPaとして記載する。なお、上記(a)のCCRCと同じく、水を除く正味の吸水性樹脂に対する補正後の加圧下吸水倍率をCAAP(Corrected AAP)と呼ぶ。
 (1-5)分子量
 本明細書において、「分子量」とは、国際純正応用化学連合(International Union of Pure and Applied Chemistry)が定める原子量表(2012年版)に基づき、各原子について小数点以下3桁目を四捨五入して得られる原子量を用いて計算される値である。代表的な原子の原子量を挙げると、水素原子1.01、炭素原子12.01、窒素原子14.01、酸素原子16.00となる。
 (1-6)EDANAで規定されるその他の物性
 「pH」(ERT400.2-02):吸水性樹脂のpHを意味する。
 「FSC」(ERT440.2-02):Free Swell Capacityの略称であり、吸水性樹脂の自由膨潤倍率(単位;g/g)を意味する。
 「Flow Rate」(ERT450.2-02):吸水性樹脂の流下速度を意味する。
 「Density」(ERT460.2-02):吸水性樹脂の嵩比重を意味する。
 「Respirable Particles」(ERT480.2-02):吸水性樹脂の呼吸域粉塵を意味する。
 「Dust」(ERT490.2-02):吸水性樹脂中に含まれる粉塵を意味する。
 (1-7)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。また、特に注釈のない限り、重量の単位である「t(トン)」は「Metric ton(メトリック トン)」を意味し、「ppm」は「重量ppm」又は「質量ppm」を意味する。更に、「重量」と「質量」、「重量部」と「質量部」、「重量%」と「質量%」は同義語として扱う。また、「~酸(塩)」は「~酸及び/又はその塩」、「(メタ)アクリル」は「アクリル及び/又はメタクリル」をそれぞれ意味する。
 また、便宜上、「リットル」を「l」又は「L」、「重量%」を「wt%」と記す事がある。更に、微量成分の測定を行う場合において、検出限界未満をN.D.(Non Detected)と表記する場合がある。
 〔2〕ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂の製造方法
 本発明で表面架橋に使用されるポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂の製造方法は特に限定されず、前記特許文献1~6、8~16(更には特許文献9~14、代表的には特許文献10)などに記載の吸水性樹脂の製造方法が広く適用可能である。
 以下に、特に限定されないが、本発明に係る吸水性樹脂の代表的な製造工程(2-1)~(2-5)について示す。
 (2-1)単量体水溶液の調製工程
 本工程は、(メタ)アクリル酸(塩)を主成分として含む水溶液(単量体水溶液)を調製する工程である。尚、前記単量体水溶液は、得られる吸水剤の吸水性能を損なわない範囲であれば、一部の単量体が乳液状及び/又はスラリー状であっても良く、本願においては単量体水溶液として包含される。
 ((メタ)アクリル酸)
 本発明の単量体として用いられる(メタ)アクリル酸は原料や製造方法に制限がなく、通常、重合禁止剤や不純物等の微量成分が含まれている。前記重合禁止剤としてはフェノール類が好ましく、メトキシフェノール類がより好ましく、該重合禁止剤の濃度は、単量体の重合性への影響や得られる吸水剤の色調等から、好ましくは1~200ppm、より好ましくは10~160ppmである。また、前記不純物としては例えば米国特許公開公報第2008/0161512号明細書に記載の化合物などが挙げられる。
 (他の単量体)
 本発明において、(メタ)アクリル酸(塩)と共に他の単量体を併用しても良く、該他の単量体としては、水溶性又は疎水性の不飽和単量体が挙げられ、より具体的には、米国特許出願公開第2005/215734号段落[0035]に記載の単量体(ただし(メタ)アクリル酸を除く)が挙げられる。また、前記吸水性樹脂は、前記他の単量体が共重合成分として含まれていてもよい。
 (単量体の中和)
 前記単量体の中和は、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、アルカノールアミン塩などの一価塩、特にアルカリ金属塩、更にはナトリウム塩を用いるのが好ましい。更に、極少量(例えば、前記単量体に対して0~5モル%程度)であれば、多価金属塩化合物を用いても良い。
 前記単量体水溶液の中和率は、好ましくは10~90モル%、より好ましくは40~85モル%、更に好ましくは50~80モル%、特に好ましくは60~75モル%である。該中和率は、前記単量体水溶液中の酸基の量、特に前記単量体に由来するカルボン酸基に対する塩基性化合物の添加量により表される。
 該中和は、重合前の前記単量体及び/又は前記単量体水溶液に対して行う以外に、重合後の含水ゲルに行っても良く、両方を併用しても良い。尚、複数回行う場合には、全ての塩基性化合物の添加量を考慮して、前記中和率の範囲に調整するのが好ましい。
 (内部架橋剤)
 本発明で使用される内部架橋剤は、(メタ)アクリル酸と反応しうる官能基を2個以上有する化合物が好ましく、特許文献35~54に記載の架橋剤、例えば米国特許第6241928号明細書の第14カラムに記載の架橋剤が挙げられる。
 尚、得られる吸水性樹脂の吸水特性等を考慮して、架橋剤としては2個以上のラジカル重合性官能基を有する化合物、特に(ポリ)アルキレングリコール構造単位を有する2個以上のラジカル重合性官能基(好ましくは、アリル基、(メタ)アクリレート基、特にアクリレート基)を有する化合物が好ましい。具体的には、(ポリ)アルキレングリコールジ(メタ)アクリレートないしトリ(メタ)アクリレートを重合時に用いる事が好ましい。アルキレングリコール単位としてはn数が1~100、さらには6~50のポリエチレングリコールが好適に例示される。これらのうち、1種又は2種以上が用いられる。
 前記内部架橋剤の分子量は、50~5万であればよく、得られる吸水剤の物性面から後述の表面架橋に使用される架橋剤(分子量200未満)よりも大きい分子量であると好ましく、具体的には、200~4万が好ましく、300~3万がより好ましく、400~1万が更に好ましい。
 上記内部架橋剤の使用量は、単量体に対して、好ましくは0.005~2モル%、より好ましくは0.01~1モル%、更に好ましくは0.05~0.5モル%である。内部架橋剤の使用量を上記範囲とすることで、所望する吸水特性が得られる。
 尚、本発明では重合前に内部架橋剤を添加して架橋する方法以外に、重合中や重合後に内部架橋剤を添加して後架橋する方法や、ラジカル重合開始剤でラジカル架橋する方法、電子線等による放射線架橋する方法等を採用することもできるが、予め所定量の内部架橋剤を単量体に添加して重合を行い、重合と同時に架橋反応させる方法がより好ましい。
 (重合開始剤)
 本発明の重合工程で使用される重合開始剤としては、重合の形態によって適宜選択される。このような重合開始剤としては、例えば、光分解性ラジカル重合開始剤、熱分解性ラジカル重合開始剤、レドックス系重合開始剤等を例示できる。重合開始剤の使用量は、前記単量体に対して、0.0001~1モル%が好ましく、0.001~0.5モル%がより好ましい。
 光分解性ラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等を例示することができる。また、熱分解性ラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の過硫酸塩;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)二塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-2(-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)等のアゾ化合物を例示することができる。
 レドックス系重合開始剤としては、例えば、上記過硫酸塩や過酸化物に、L-アスコルビン酸や亜硫酸水素ナトリウム等の還元性化合物を併用し、両者を組み合わせた系を例示することができる。また、上記光分解性ラジカル重合開始剤と熱分解性ラジカル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。
 (その他単量体に添加する物質)
 本発明においては、単量体水溶液、上述した物質以外に下記の物質を添加する事も出来る。具体的には、吸水性樹脂の諸物性を改善する事を目的として、水溶性樹脂又は吸水性樹脂を好ましくは0~50重量%、より好ましくは0~20重量%を添加したり、各種の発泡剤(例えば、炭酸塩、アゾ化合物、気泡等)、界面活性剤、キレート剤、連鎖移動剤等を好ましくは0~5重量%、より好ましくは0~1重量%を添加したりする事も出来る。これらの物質は単量体水溶液の調整工程に添加する形態のみならず、重合反応途中に添加してもよい。
 尚、上記水溶性樹脂又は吸水性樹脂の使用は、グラフト重合体又は吸水性樹脂組成物(例えば、澱粉-(メタ)アクリル酸重合体、PVA-(メタ)アクリル酸重合体等)を与えるが、これらの重合体、吸水性樹脂組成物も本発明ではポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂と総称する。
 (単量体成分の濃度)
 本工程において、上述した各物質を混合する事で単量体水溶液を調製する。その際、単量体水溶液中の単量体成分の濃度(単量体/(単量体+水)の重量比で規定)としては特に限定されないが、吸水性樹脂の物性の観点から好ましくは10~80重量%、より好ましくは20~75重量%、更に好ましくは30~70重量%である。
 (2-2)重合工程
 本発明で適用される重合方法は特に限定されないが、吸水特性や重合制御の容易性等の観点から、噴霧液滴重合、水溶液重合、逆相懸濁重合が好ましく、水溶液重合、逆相懸濁重合がより好ましく、水溶液重合が更に好ましい。中でも、連続水溶液重合が特に好ましく、連続ベルト重合でも連続ニーダー重合の何れでもよい。
 具体的な重合形態として、連続ベルト重合は米国特許第4893999号明細書、同第6241928号明細書、米国特許出願公開第2005/215734号明細書等に、連続ニーダー重合は米国特許第6987151号明細書、同第6710141号明細書等に、それぞれ開示されている。これらの連続水溶液重合を採用することで、吸水性樹脂の生産効率が向上する。
 また、上記連続水溶液重合の好ましい一例として、高温開始重合や高濃度重合が挙げられる。「高温開始重合」とは、単量体水溶液の温度を好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上、更に好ましくは40℃以上、特に好ましくは50℃以上(上限は単量体の沸点)の温度で重合を開始する重合方法をいい、「高濃度重合」とは、単量体濃度を好ましくは30重量%以上、より好ましくは35重量%以上、更に好ましくは40重量%以上、特に好ましくは45重量%以上(上限は飽和濃度)で重合を行う重合方法をいう。これらの重合方法を併用する事も出来る。
 (2-3)ゲル粉砕工程(ゲル解砕工程)
 水溶液重合では乾燥に先立って、重合中又は重合後にゲル粉砕(含水ゲルの粒子化)が行われる。上記重合工程がニーダー重合の場合、重合工程とゲル粉砕工程が同時に実施されている。
 本発明のゲル粉砕工程では、特に限定されないが、国際公開WO2011/126079号パンフレットに開示されたゲル粉砕方法が好ましく適用される。
 (2-4)乾燥工程
 本工程は、上記重合工程及び/又はゲル粉砕工程で得られた粒子状含水ゲルを所望する樹脂固形分まで乾燥させて乾燥重合体を得る工程である。尚、該樹脂固形分は、乾燥減量(吸水性樹脂1gを180℃で3時間加熱した際の重量変化)から求められ、通常70重量%以上、好ましくは80重量%以上、より好ましくは85~99重量%、更に好ましくは90~98重量%、特に好ましくは92~97重量%である(残りは主に水分)。
 尚、ここで乾燥後の吸水性樹脂は、内部に上記範囲の水分を含む場合があるが、以下、特に断りのない場合を除き、水を含めての吸水性樹脂や吸水剤の重量基準とする(例えば、後述の重量比において、吸水性樹脂100重量部とは樹脂内部に含む水分を含んだ重量を指す)。
 本発明の乾燥工程では、特に限定されないが、例えば、加熱乾燥、熱風乾燥、減圧乾燥、流動層乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、ドラムドライヤー乾燥、疎水性有機溶媒との共沸脱水による乾燥、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥等、種々の乾燥方法が適用される。
 上記の乾燥方法の中でも、効率の高さから、熱風乾燥が好ましく、特にベルト上で熱風乾燥を行うバンド乾燥が好ましい。熱風温度は色調や効率から好ましくは100~250℃、より好ましくは120~220℃である。
 (2-5)粉砕工程、分級工程
 本工程は、上記乾燥工程で得られた乾燥重合体を粉砕(粉砕工程)し、所定範囲の粒度に調整(分級工程)して、粒子状の吸水性樹脂を得る工程である。
 本発明の粉砕工程で使用される機器としては、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挙げられ、必要により併用される。
 また、本発明の分級工程での粒度調整方法としては、特に限定されないが、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挙げられる。尚、吸水性樹脂の粒度調整は、上記粉砕工程、分級工程に限定されず、重合工程(特に逆相懸濁重合や噴霧液滴重合)その他の工程(例えば、造粒工程、微粉回収工程)で、適宜実施出来る。
 本発明における吸水性樹脂の粒度として、重量平均粒子径(D50)は好ましくは200~600μm、より好ましくは200~550μm、更に好ましくは250~500μm、特に好ましくは300~450μmである。また、粒子径150μm未満の粒子の割合は好ましくは0~10重量%、より好ましくは0~5重量%、更に好ましくは0~1重量%であり、粒子径850μm以上の粒子の割合は好ましくは0~5重量%、より好ましくは0~3重量%、更に好ましくは0~1重量%である。更に、粒子径分布の対数標準偏差(σζ)は好ましくは0.20~0.50、より好ましくは0.25~0.40、更に好ましくは0.27~0.35である。尚、これらの粒度は、米国特許第7638570号明細書やEDANA ERT420.2-02に開示されている測定方法に準じて、標準篩を用いて測定される。
 上述した粒度は、表面架橋前の吸水性樹脂のみならず、表面架橋後の吸水性樹脂、最終製品としての吸水剤についても適用される。そのため、表面架橋工程前後において粒子径の変動が小さい事が好ましい。具体的には表面架橋前に対する表面架橋後の平均粒子径の比率が好ましくは0.8~1.5、更に好ましくは0.9~1.2である。
 〔3〕吸水剤の製造工程(表面架橋工程)
 本工程は、表面架橋されていない吸水性樹脂を用いて吸水剤を得るための工程であり、所定の表面処理液をポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂に混合して混合物を得る混合工程と、当該混合物を反応させて表面架橋を実施する反応工程とを含む。この表面架橋工程により、吸水性樹脂の表面層(吸水性樹脂の表面から数μm~数10μmの部分)の架橋密度を高めることが出来る。ここでは、前記ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂の製造方法に従い得られた吸水性樹脂を用いるのが好ましい。尚、本表面架橋工程は1回だけでなく、複数回繰り返して行ってもよい。また、本表面架橋工程は、好ましくは表面架橋前の吸水性樹脂に対してなされるが、既に特許文献1~5に記載の方法によって表面架橋された吸水性樹脂に対して本表面架橋を実施しても良いし、本表面架橋を実施した後に更に特許文献1~5に記載の方法によって表面架橋を行っても良い。
 (3-1-1)混合工程
 本工程は、上述した吸水性樹脂に、表面処理液を添加、混合して吸水性樹脂混合物(以下、「混合物」と称する)を得る工程である。
 (表面処理液)
 本発明の第1の形態において、表面処理液にはラジカル重合性単量体及び有機系架橋剤が必須に含まれ、その他にラジカル重合開始剤(特に熱分解型ラジカル重合開始剤)、溶媒、混合助剤等が任意に含まれる。一方、本発明の第2の形態において、表面処理液にはラジカル重合開始剤(特に熱分解型ラジカル重合開始剤)が必須に含まれ、その他にラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、溶媒、混合助剤等が任意に含まれる。さらに、本発明の第3の形態において、表面処理液には熱分解型ラジカル重合開始剤が必須に含まれ、その他にラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、溶媒、混合助剤等が任意に含まれる。
 本発明の第1の形態では、該有機系架橋剤が、(メタ)アクリレート基と反応しうる官能基及びカルボキシル基と反応しうる官能基からなる群より選ばれる複数個の官能基を有し、かつ、分子量が200未満の有機化合物である事を特徴とする。本発明の第1の形態によれば、該表面架橋剤を用いる事で、架橋剤の残存が非常に少なく、安全性に優れ、更に無加圧下吸水倍率と加圧下吸水倍率のバランスとコストパフォーマンスに優れる表面架橋された吸水性樹脂(吸水剤)が得られる。
 本発明において、前記表面処理液の総量は、(必要により水分を含む)吸水性樹脂100重量部に対し、好ましくは0を超えて50重量部以下、より好ましくは0.1~40重量部、さらに好ましくは1~30重量部、特に好ましくは3~20重量部、最も好ましくは5~15重量部である。
 本発明の第1の形態では、該表面処理液の総量が少ないと、表面架橋が不十分となる恐れがあり、また、総量が50重量部を超えると、吸水性樹脂混合物の付着や詰まり等の不具合の発生、吸水剤の無加圧下吸収倍率(CRC)が過度に低下したり、吸水性樹脂と表面処理液の混合物の取扱い性が低下したりするため好ましくない。
 (第1の形態で用いられるラジカル重合性単量体)
 前記ラジカル重合性単量体とは、ラジカル重合による重合が可能な化合物を意味し、具体的には、(好ましくは末端)不飽和2重結合を有する単量体、例えば、上記のポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂の製造に用いられる(メタ)アクリル酸(塩)及び/又は併用される単量体が好ましく用いられうる。
 ラジカル重合性単量体は、酸基を含有しかつ所定の中和率(全酸基中の中和された酸基のモル%)を有するものである事が好ましい。単官能ラジカル重合性単量体の中でも酸基を含有する化合物は、吸水特性の点で非常に優れる。該酸基としては、カルボキシル基、スルホン基、リン酸基などが挙げられる。
 酸基含有単官能ラジカル重合性単量体としては、好ましくは、酸基を含有する単量体である。具体的には、(メタ)アクリル酸、2-(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸及び/又はそれらの塩が挙げられる。中でも、吸水特性の点で、(メタ)アクリル酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸がより好ましく、アクリル酸が特に好ましい。
 全酸基含有ラジカル重合性単量体のうちアクリル酸(塩)の合計量の割合は、好ましくは50~100モル%、より好ましくは70~100モル%、特に好ましくは90~100モル%である。酸基含有ラジカル重合性単量体は、単独で使用されても良く、2種以上の混合物で使用されても良い。
 酸基含有ラジカル重合性単量体が中和されている場合(塩の形態の場合)、当該単量体はアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩から選ばれる1価塩である事が好ましい。中でも、より好ましくはアルカリ金属塩であり、特に好ましくは、ナトリウム塩、リチウム塩、カリウム塩から選ばれる塩である。
 前記酸基含有ラジカル重合性単量体の中和率は、0~100モル%の範囲で適宜決定され、ベースポリマーとしての吸水性樹脂の前記中和率と同じであってもよいし、異なっていてもよい。尚、「酸基含有ラジカル重合性単量体の全酸基」及び「中和された酸基」は、酸基含有ラジカル重合性単量体が2種以上である場合、それぞれ全ての酸基含有ラジカル重合性単量体中の酸基及び中和された酸基の合計を指す。例えば、酸基含有ラジカル重合性単量体として、アクリル酸とアクリル酸ナトリウムとを1:1のモル比で用いた場合には、酸基含有ラジカル重合性単量体の中和率は50モル%である。
 吸水性樹脂の表面架橋をラジカル重合性単量体の存在下で行う場合において、架橋重合反応系中に存在するラジカル重合性単量体の量は、吸水性樹脂100重量部に対し、好ましくは0.1~20重量部、より好ましくは1~15重量部、更に好ましくは2~10重量部、特に好ましくは3~7重量部である。該単量体の量が0.1重量部未満ないし未使用(0)であれば、表面架橋された吸水性樹脂の加圧下吸水性能が十分な値にまで向上しないため好ましくない。一方、ラジカル重合性単量体の量が20重量部を超えると、表面架橋された吸水性樹脂の無加圧下吸水倍率が著しく低下してしまうため好ましくない。
 (第2、第3の形態で用いられるラジカル重合性単量体)
 第2、第3の形態ではラジカル重合性単量体の使用は任意であるが、使用する場合は、上記第1の形態で例示しているラジカル重合性単量体種と量が使用される。第2、第3の形態においても、ラジカル重合性単量体を表面架橋剤溶液に含めた方が、後述する有機系架橋剤及びラジカル重合開始剤の使用量が少なくて済むため、好ましい。
 (第1の形態で用いられる有機系架橋剤)
 本発明の表面架橋工程において用いられる有機系架橋剤は、架橋剤の残存性、架橋剤単体の安全性、架橋剤の使用量に対する表面架橋の効率の観点から、1種以上のカルボキシル基、特に(メタ)アクリレート基と反応しうる官能基を、2以上有し、かつ、分子量が200未満である事を特徴とする。
 ここで、有機系架橋剤とは、有機共有結合性架橋剤であり、単量体や吸水性樹脂の官能基と共有結合で架橋する架橋剤である。また、アクリル酸アルミニウムのようなイオン性結合で架橋を形成する架橋剤(例えば不飽和有機酸の多価金属塩)は本発明における有機系架橋剤に含まれず、多価金属塩のみによるイオン架橋では、加圧下吸収倍率向上などの面で、本発明の十分な効果を示さない。
 有機系架橋剤の分子量は、200未満、好ましくは190未満、より好ましくは180未満である。架橋剤中の官能基が同じ場合、該分子量が小さい方が、架橋効率が優れるため好ましい。一方で、該分子量が200以上では、架橋剤分子が大きくなり、吸水性樹脂表面から染み込みにくくなるため、CRCが低下しにくくなる等、表面架橋の効率が悪くなったり、表面架橋後の吸水性樹脂中の残存架橋剤が増加したりするため好ましくない。   
 ラジカル重合性単量体及び/又は吸水性樹脂と架橋形成できる官能基を複数個有すればよく、分子量の下限は、通常、50以上、さらには80以上、100以上が好ましい。なお、前記有機系架橋剤の分子量は、吸水性樹脂の製造に用いられた架橋剤(いわゆる内部架橋剤)の分子量よりも小さいこと、例えば分子量比(表面架橋剤の分子量/内部架橋剤の分子量)で1未満、特に0.05~0.9、0.1~0.8、0.2~0.5の範囲が好ましい。かような構成とすることで、表面架橋後の吸水性樹脂の加圧下吸水倍率が優れるという利点が得られる。
 本発明において、カルボキシル基と反応しうる官能基の一例を挙げると、例えば、環状の官能基、ヒドロキシ基、1級アミノ基、2級アミノ基、イソシアネート基等が挙げられる。また、環状の官能基の一例を挙げると、エポキシ基、アジリジン基、オキセタン基、エチレンカーボネート基、オキサゾリン基、オキサゾリジノン基等が挙げられる。
 これら架橋剤の官能基と吸水性樹脂のカルボキシル基との反応は、有機系架橋剤を含む表面処理液との混合時に行ってもよく、後述の(3-1-2)架橋重合工程で単量体の重合と共に、架橋剤の官能基と吸水性樹脂のカルボキシル基を反応させてもよく、架橋重合工程の前又は後に別途、必要により加熱する事で架橋剤の官能基と吸水性樹脂のカルボキシル基を反応させてもよい。
 用いられうる有機系架橋剤については、例えば、上記のポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂の製造時に用いられる内部架橋剤、米国特許第6228930号明細書、同6071976号明細書、同6254990号明細書などに例示されている表面架橋剤から上記範囲を満たす有機系架橋剤を選択してもよい。例えば、分子量が200未満で、(メタ)アクリレート基を複数個もつ架橋剤、(メタ)アクリレート基と反応しうる官能基及びカルボキシル基と反応しうる官能基をそれぞれ有する架橋剤、カルボキシル基と反応しうる官能基を2以上有する架橋剤である。
 具体的には、架橋剤の分子量が200未満の有機系架橋剤であって、特に(a)多官能性(メタ)アクリレート系架橋剤、(b)カルボキシル基と反応しうる官能基を有する(メタ)アクリレート系架橋剤、(c)複数のカルボキシル基と反応しうる官能基を有する架橋剤から選ばれる架橋剤が使用される。更に好ましくは、前記(a)としてはジ(メタ)アクリレート系架橋剤、前記(b)としては(メタ)アクリレート基及び他の官能基として、環状の官能基、ヒドロキシ基、1級アミン、2級アミン、イソシアネート基からなる群より選ばれる1種類以上の官能基を有する架橋剤、前記(c)としては前記、複数のカルボキシル基と反応しうる官能基を有する架橋剤、特に、ポリオール系架橋剤、ポリアミン系架橋剤、ポリイソシアネート系架橋剤、環状の官能基を1個以上もつ架橋剤が挙げられる。
 尚、エポキシ基やエチレンカーボネート基などの環状の官能基は、単独であっても、カルボキシル基との開環反応によって、水酸基やアミノ基を一旦生成した後、更に別のカルボキシル基と反応しうる。よって、1つの環状の官能基は2箇所の反応点を有することから、複数のカルボキシル基と反応できる架橋剤であり、本発明ではカルボキシル基と反応しうる官能基を複数個持つものとする。
 これら有機系架橋剤の中でも、(メタ)アクリレート基は、ラジカル重合性単量体との共重合性に優れ、エポキシ基やエチレンカーボネート基などは、カルボキシル基との反応性に優れるために、好ましい。
 すなわち、好ましくは、(a)多官能性(メタ)アクリレート系架橋剤、(b)カルボキシル基と反応しうる官能基を有する(メタ)アクリレート系架橋剤、(c)複数のカルボキシル基と反応しうる官能基を有する有機系架橋剤から選ばれる架橋剤、更に、好ましくはジ(メタ)アクリレート系架橋剤ないしカルボキシル基と反応しうる官能基を有するモノ(メタ)アクリレート系架橋剤から選ばれる(メタ)アクリレート系架橋剤、より好ましくはジ(メタ)アクリレート系架橋剤ないし環状の官能基を有する(メタ)アクリレート系架橋剤、特に好ましくはジ(メタ)アクリレート系架橋剤である。
 (a)多官能性(メタ)アクリレート系架橋剤
 まず、複数の(メタ)アクリレート基を有する分子量が200未満の有機系架橋剤、すなわち多官能性(メタ)アクリレート系架橋剤としては、ジ(メタ)アクリレート系架橋剤が使用され、これら分子量が200未満のジ(メタ)アクリレート系架橋剤は、ラジカル重合性単量体と共重合しやすい官能基を複数個有するため、架橋効率が良く特に好ましい。尚、前記多官能性とは一分子内にアクリレート基及びメタクリレート基の合計が複数であることを意味し、ジ(メタ)アクリレートとはジアクリレート、ジメタクリレート、アクリレートメタクリレートの総称である。
 具体的には、多官能性(メタ)アクリレート系架橋剤として、エチレングリコールジアクリレート(分子量170.18)、エチレングリコールアクリレートメタクリレート(分子量184.21)、エチレングリコールジメタクリレート(分子量198.24)、プロピレングリコールジアクリレート(分子量184.21)、1,3-プロピレングリコールジアクリレート(分子量184.21)、プロピレングリコールアクリレートメタクリレート(分子量198.24)、1,3-プロピレングリコールアクリレートメタクリレート(分子量198.24)、1,3-ブタンジオールジアクリレート(分子量198.24)、1,4-ブタンジオールジアクリレート(分子量198.24)などが挙げられる。
 (b)カルボキシル基と反応しうる官能基を有する(メタ)アクリレート系架橋剤
 次に、(メタ)アクリレート基及びカルボキシル基と反応しうる官能基をあわせ持つ分子量が200未満の有機系架橋剤、好ましくはカルボキシル基と反応しうる官能基を有する単官能(メタ)アクリレート系架橋剤は、1つ又は2つのラジカル重合性単量体と共重合しやすい官能基、すなわち(メタ)アクリレート基を有し、更に、吸水性樹脂及び/又はラジカル重合性単量体に含まれるカルボキシル基との反応性に優れる官能基を有するため、架橋効率が良くより好ましい。
 具体的には、カルボキシル基と反応しうる官能基を有する(メタ)アクリレート系架橋剤として、グリシジルアクリレート(分子量128.14)、グリシジルメタクリレート(分子量142.17)、グリシジルアクリレートに炭酸ガスを反応させてエポキシ基をエチレンカーボネート基にした架橋剤(アクリル酸グリセロールカーボネート、分子量172.15)、グリシジルメタクリレートに炭酸ガスを反応させてエポキシ基をエチレンカーボネート基にした架橋剤(メタクリル酸グリセロールカーボネート、分子量186.18)、2-イソシアネートエチルアクリレート(分子量141.14)、2-イソシアネートエチルメタクリレート(分子量155.17)、グリセリンモノアクレート(分子量146.16)、グリセリンモノメタリレート(分子量160.19)、ヒドロキシエチルアクレート(分子量116.13)、ヒドロキシエチルメタクリレート(分子量130.16)、アミノエチルアクリレート(分子量115.15)、アミノエチルメタクリレート(分子量129.18)、1,3-プロピレングリコールモノアクレート(分子量130.16)などが挙げられる。
 物性と反応性から官能基として環状の官能基(特にエポキシ基やエチレンカーボネート基)を有する(メタ)アクリレート、特に、グリシジル(メタ)アクリレート、グリセロールカーボネート(メタ)アクリレートが(メタ)アクリレート系架橋剤としてより好ましい。
 (c)カルボキシル基と反応しうる官能基を複数持つ架橋剤
 更に、カルボキシル基と反応しうる官能基を複数持つ分子量が200未満の有機系架橋剤は、吸水性樹脂及び/又はラジカル重合性単量体に含まれるカルボキシル基との反応性に優れる官能基を複数個有するため、架橋効率が良く好ましい。
 具体的には、オキサゾリジノン(分子量87.09)、オキセタン(分子量58.09)、エチレン尿素(分子量86.11)、エチレンカーボネート(分子量88.07)、プロピレンカーボネート(分子量102.10)、エチレングリコールジグリシジルエーテル(分子量174.22)、プロピレングリコールジグリシジルエーテル(分子量188.25)などの環状の官能基をもつ架橋剤、グルセリンカーボネート(分子量118.10)、グリシドール(分子量74.09)、エチレングリコールモノグリシジルエーテル(分子量118.15)、プロピレングリコールモノグリシジルエーテル(分子量132.18)、グリセリンモノグリシジルエーテル(分子量148.18)、トリメチロールプロパンモノグリシジルエーテル(分子量190.27)、ジエチレングリコールモノグリシジルエーテル(分子量162.21)などの環状の官能基と水酸基を併せもつ架橋剤、エチレングリコール(分子量62.08)、ジエチレングリコール(分子量106.14)、プロピレングリコール(分子量76.11)、トリエチレングリコール(分子量150.20)、テトラエチレングリコール(分子量194.26)、1,3-プロパンジオール(分子量76.11)、ジプロピレングリコール(分子量134.20)、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール(分子量146.26)、グリセリン(分子量92.11)、2-ブテン-1,4-ジオール(分子量88.12)、1,3-ブタンジオール(分子量90.14)、1,4-ブタンジオール(分子量90.14)、1,5-ペンタンジオール(分子量104.17)、1,6-ヘキサンジオール(分子量118.20)、1,2-シクロヘキサンジメタノール(分子量144.24)、1,2-シクロヘキサンジオール(分子量116.18)、トリメチロールプロパン(分子量134.20)、ペンタエリスリトール(分子量136.17)、ソルビトール(分子量182.20)などの複数の水酸基を有するポリオール系架橋剤、ジエタノールアミン(分子量105.16)、トリエタノールアミン(分子量149.22)などのアルカノールアミン系架橋剤、エチレンジアミン(分子量60.12)、ジエチレントリアミン(分子量103.20)、トリエチレンテトラミン(分子量146.28)、テトラエチレンペンタミン(分子量189.36)などのポリアミン系架橋剤、2,4-トリレンジイソシアネート(分子量174.17)、ヘキサメチレンジイソシアネート(分子量168.22)などのポリイソシアネート系架橋剤などが挙げられる。
 これら(c)カルボキシル基と反応しうる官能基を複数持つ架橋剤としては、好ましくは、水酸基、環状の官能基から選ばれる架橋剤、更には、水酸基、カーボネート基、グリシジル基から選ばれる官能基を有する架橋剤が使用される。
 尚、分子量が200未満の有機系架橋剤の官能基がアミド基である場合、具体的には、N,N’-メチレンビスアクリルアミド(分子量154.19)、N,N’-メチレンビスメタクリルアミド(分子量182.25)などは、変異原性・生殖毒性等の安全性に問題があるため、実使用においては、好ましくない。
 (第1の形態の対象外の架橋剤)
 前記有機系架橋剤が、アリル基又はビニル基を有し、かつ他の官能基が1つの化合物、具体的には、アリルアクリレート(分子量112.14)、アリルメタクリレート(分子量126.17)、ビニルアクリレート(分子量98.11)、ビニルメタクリレート(分子量112.14)等の場合は、該アリル基又はビニル基が、前記ラジカル重合性単量体との共重合性が劣るため、架橋剤の架橋効率が低く、無加圧下吸水倍率と加圧下吸水倍率のバランスに優れた吸水性樹脂が得られないため、好ましくない。
 また、有機系架橋剤の分子量が200以上では、架橋剤分子が大きくなり、吸水性樹脂表面から染み込みにくくなるため、CRCが低下しにくくなる等、表面架橋の効率が悪くなったり、表面架橋後の吸水性樹脂中の残存架橋剤が増加したりするため好ましくない。
 尚、本発明の範囲を制限するものではないが、分子量200未満の特定架橋剤が、表面架橋重合で上記効果を特異的に発揮する理由として、架橋剤を含む単量体水溶液をそのまま重合させる吸水性樹脂の重合とは違って、分子量による吸水性樹脂への浸透性の影響と推定される。すなわち、架橋剤を含む単量体水溶液を吸水性樹脂の表面に少量添加する表面架橋重合(吸水性樹脂100重量部に50重量部以下の表面処理液)では、架橋剤の分子量によって吸水性樹脂内部への浸透が異なり、分子量200未満の特定架橋剤が良好な吸水性樹脂への浸透によって最適な表面架橋層を形成するのに対して、浸透性の低い分子量200以上の架橋剤では吸水性樹脂表面への残存量が多く、加圧下吸水倍率も低いと推定される。
 (架橋剤の使用量)
 分子量200未満の上記有機系架橋剤の使用量は、用いる化合物やそれらの組合せ等にもよるが、吸水性樹脂100重量部に対して、0.001~5重量部、好ましくは0.01~2重量部、より好ましくは0.05~1重量部である。該使用量が0.001重量部未満であれば、吸水性樹脂が表面架橋されにくく、加圧下吸水性能が十分な値にまで向上しないため好ましくない。一方、該使用量が5重量部を超えると、表面架橋された吸水性樹脂の無加圧下吸水倍率が著しく低下してしまうばかりでなく、コストアップや残存架橋剤量の増加を引き起こすため好ましくない。尚、分子量200未満の上記有機系架橋剤に加えて、必要により、その他の架橋剤を1つ又は2つ以上併用してもよく、併用する場合の架橋剤量は、上記有機系架橋剤100重量部に対して0~100重量部の範囲である。
 また、前記単量体と架橋剤の比率も適宜決定できるが、上記範囲で吸水性樹脂に対して使用される単量体100重量部に対して1000~0.0001重量部、100~0.001重量部の範囲である。
 (第2、第3の形態で用いられる有機系架橋剤)
 第2、第3の形態では有機系架橋剤は任意に使用されるが、使用する場合は、下記に例示する有機系架橋剤が使用される。
 該有機系架橋剤としては、前記内部架橋剤及び前期第1の形態で用いられる有機系架橋剤から一種以上を任意に選択することができる。
 該有機系架橋剤の分子量は、好ましくは5000未満、より好ましくは500未満、更に好ましくは200未満の架橋剤である(下限は通常50)。該分子量が小さい方が、架橋効率が優れるため好ましく、分子量が大きすぎる場合、特に5000以上では、架橋剤分子が大きすぎて吸水性樹脂内部への浸透性が低下し、CRCが低下しにくくなる等の表面架橋の効率低下や、表面架橋後の吸水性樹脂における残存架橋剤量の増加などが起こる為、好ましくない。
 好ましい有機系架橋剤の一例を挙げると、(メタ)アクリレート基、(メタ)アクリルアミド基を複数個有する架橋剤として、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールアクリレートメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールアクリレートメタクリレート、1,3-ブタンジオールジアクリレート、1,4-ブタンジオールジアクリレート、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、N,N’-メチレンビスアクリルアミド、N,N’-メチレンビスメタクリルアミド等が例示される。
 (メタ)アクリレート基及びカルボキシル基と反応しうる官能基を1個以上ずつ有する架橋剤として、グリシドール、グリシジル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレートに炭酸ガスを反応させてエポキシ環をエチレンカーボネート環にした架橋剤等が例示される。カルボキシル基と共有結合する官能基を複数個有する架橋剤として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等のアルキレンカーボネート、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル等の多価グリシジルエーテル、プロパンジオール、プロピレングリコール等の多価アルコール、オキサゾリジノン、ジオキサゾリジノン等のオキサゾリジノン等が挙げられ、さらに好ましい有機系架橋剤としては、上記第1の形態で例示されている有機系架橋剤が挙げられる。
 第2、第3の形態においても、有機系架橋剤を使用する場合は、上記第1の形態で例示している有機系架橋剤量が使用され、有機系架橋剤を表面架橋剤溶液に含めた方が、使用するラジカル重合性単量体及びラジカル重合開始剤の使用量が少なくて済むため、好ましい。
 また、第1~第3のいずれの形態においても、無機系架橋剤を使用することができ、有機系架橋剤と併用するとより好ましい。該無機系架橋剤としては、当該分野において用いられる多価金属塩、より好ましくは水溶性多価金属塩、特に硫酸アルミニウム、酢酸アルミニウム等のアルミニウム塩が例示される。尚、前記無機系架橋剤の添加量は、吸水性樹脂粉末100重量部に対して、好ましくは0.01~5重量部、より好ましくは0.05~1重量部である。
 (ラジカル重合開始剤)
 本発明の第1の形態において、吸水性樹脂の表面架橋の反応工程は、ラジカル重合開始剤の存在下で行われるのが好ましい。また、本発明の第2の形態においては、表面処理液がラジカル重合開始剤(好ましくは熱分解型ラジカル重合開始剤)を必須に含むことにより、反応工程はラジカル重合開始剤の存在下で行われるのが必須である。更に、本発明の第3の形態においては、表面処理液が熱分解型ラジカル重合開始剤を必須に含むことにより、反応工程は熱分解型ラジカル重合開始剤の存在下で行われるのが必須である。
 表面架橋の反応工程において用いられうるラジカル重合開始剤について特に制限はなく、特許文献8~14(特に特許文献9~14)に記載の重合開始剤が適用出来、上記のポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂の製造時に用いられうる熱分解型ラジカル重合開始剤や光分解型ラジカル重合開始剤を使用すればよい。
 熱分解型ラジカル重合開始剤とは、加熱によりラジカルを発生する化合物であり、中でも10時間半減期温度が0℃以上120℃以下のものが好ましく、20℃以上100℃以下のものがより好ましく、活性エネルギー線を照射する温度条件等を考慮すると、40℃以上80℃以下のものが特に好ましい。10時間半減期温度が0℃(下限値)未満では、貯蔵時に不安定であり、120℃(上限値)を超えると化学的に安定過ぎて反応性が低くなる場合がある。
 具体的な熱分解型ラジカル重合開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩;過酸化水素;t-ブチルハイドロパーオキサイドなどの有機過酸化物;2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-2(-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)などのアゾ化合物が挙げられる。中でも、10時間半減期温度が40~80℃である、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、及び2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’-アゾビス[2-2(-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’-アゾビス(2-メチルプロピオニトリル)などのアゾ化合物が好ましい。これらの中でも、水溶性熱分解型ラジカル重合開始剤、特に過硫酸塩を使用すると、加圧下吸収倍率、通液性、自由膨潤倍率がいずれも優れる点で好ましい。過硫酸塩は1種類だけでなく対イオンの異なる2種類以上を併用する事が出来る。
 光分解型開始剤とは光(好ましくは活性エネルギー線)の照射によりラジカルを発生する化合物であり、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アセトフェノン誘導体等が挙げられる。その中でも市販品として、ヒドロキシシクロヘキシル-フェニルケトン(チバ・スペシャルティケミカルズの商品名イルガキュア(登録商標)184)、1-[4-(2-ヒドロキシエトキシ)-フェニル]-2-ヒドロキシ-2-メチル-1-プロパン-1-オン(イルガキュア(登録商標)2959)などがより好ましく使用される。
 表面架橋の反応工程において吸水性樹脂に含まれる、又は、反応工程前において吸水性樹脂と混合されるラジカル重合開始剤の量は、吸水性樹脂100重量部に対して、好ましくは0.01~2重量部、より好ましくは0.05~1重量部、特に好ましくは0.1~0.5重量部である。ラジカル重合開始剤の存在量が0.01重量部未満であれば、吸水性樹脂の表面に架橋構造が効果的に導入されないため、好ましくない。一方、ラジカル重合開始剤の存在量が2重量部を超えると、多量の開始剤が残存したり、着色したり、表面架橋後の吸水性樹脂の吸水性能が低下するため、好ましくない。
 (溶媒)
 表面架橋の反応工程において、ラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤を吸水性樹脂と共に存在させる形態は、これらラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤を直接そのまま吸水性樹脂と混合する形態でもよいが、これらを溶媒に溶解させた状態で吸水性樹脂と混合する形態が好ましく採用される。
 該溶媒は、特許文献8~14(特に特許文献9~14)に記載の溶媒が適用出来、これらを溶解させるものであれば特に制限されないが、ラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤の溶解度、溶媒の安全性、吸水性樹脂が吸水特性を有する事から、該溶媒としては、水が好ましい。
 ラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤を水溶液の形態で混合する事で、これらを吸水性樹脂の表面に均一に分散・浸透させ、吸水性樹脂と均一に混合する事が出来る。このとき、吸水性樹脂に添加・混合される水の量は、吸水性樹脂100重量部に対して、好ましくは1~20重量部、より好ましくは2~10重量部である。水の量が1重量部未満であれば、ラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤等が溶解しないおそれがあり、また、吸水性樹脂に表面処理液が浸透しにくくなるため好ましくない。一方、水の量が20重量部を超えると、表面架橋後の吸水性樹脂の吸収性能が低下したり、得られる吸水性樹脂の取扱い性が悪化したりするため好ましくない。尚、ラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤を添加するための水溶液は、表面処理液の溶解性・浸透性を損なわない範囲で他の溶媒や他の成分(例えば、後述する混合助剤など)を含んでいてもよい。
 また、溶媒を使用する場合の架橋剤及び単量体の濃度(水溶液濃度)としては、それぞれ前記使用量を満たす濃度であれば特に制限されないが、0.001~99質量%が好ましく、0.01~90質量%がより好ましく、0.1~80質量%が更に好ましい範囲である。濃度が0.001%未満では、吸水性樹脂が十分表面架橋されず加圧下吸収倍率が向上しないおそれがあり、濃度が99%以上の場合、架橋剤及び単量体が大量に残存するおそれがある。
 (混合助剤)
 上述したように、本発明の架橋重合工程においては、吸水性樹脂と共にラジカル重合性単量体、有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤及び水が架橋重合反応系に存在するが、これらの混合性を向上させる目的で、反応系に混合助剤を存在させても良い。混合助剤とは、吸水性樹脂の水による凝集を抑制し、表面処理液と吸水性樹脂との混合性を向上出来るものであれば特に制限されないが、特許文献8~14(特に特許文献9~14)に記載の混合助剤を適用する事が出来る。混合助剤を添加する事によって、吸水性樹脂が水により凝集する事が抑制され、前記表面処理液が吸水性樹脂に対してより均一に混合される。その結果、吸水性樹脂表面全体をより均一に架橋重合する事が可能となる。
 混合助剤の具体例としては、例えば、界面活性剤、水溶性高分子、親水性有機溶媒、水溶性無機化合物、無機酸(塩)、及び有機酸(塩)が挙げられる。
 これらの混合助剤は、1種のみが単独で使用されてもよいし、2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。また、架橋重合反応系における混合助剤の存在量は、吸水性樹脂の水による凝集を抑制し、表面処理液と吸水性樹脂との混合性を向上できる形態であれば特に制限されないが、例えば、吸水性樹脂100重量部に対して、好ましくは0.0001~20重量部、より好ましくは0.001~10重量部、更に好ましくは0.005~5重量部、特に好ましくは0.01~1重量部である。
 混合助剤を使用する場合の混合助剤の添加順序もまた特に制限されず、吸水性樹脂に予め混合助剤を加えた後、これにラジカル重合性単量体や有機系架橋剤(場合によってはこれらを含む表面処理液)を添加して混合する方法、及び混合助剤を表面処理液に溶解してラジカル重合性単量体や有機系架橋剤と同時に吸水性樹脂と混合する方法なども使用出来る。
 尚、ラジカル重合性単量体と有機系架橋剤を含む表面処理液と混合助剤を別々に添加する場合でも、その合計量が表面架橋工程における表面処理液量となる。
 (重合禁止剤/温度/酸素)
 前記表面処理液は、安定性の観点から、重合禁止剤及び/又は酸素(溶存酸素)を含むことが好ましく、更に、所定温度以下で貯蔵・調製するのが好ましい。
 前記重合禁止剤は、フェノール類が好ましく、メトキシフェノール類がより好ましい。また、その濃度は重合性や吸水性樹脂の色調から好ましくは1~200ppm(対ラジカル重合性単量体)、より好ましくは10~160ppmである。前記酸素(溶存酸素)量は1ppm~飽和濃度である。また、前記温度は、50℃以下、好ましくは40℃以下、更に好ましくは30℃以下であり、前記表面処理液が凍ったり、成分が沈殿や分離を起こしたりしない温度以上であればよく、0℃以上が好ましく、5℃以上がより好ましい。
 (添加・混合方法)
 本発明における表面処理液の添加、混合方法は、特に限定されないが、表面処理液としての混合液を予め用意した後に、吸水性樹脂(粉末)に対して、好ましくは噴霧又は滴下して混合すればよく、より好ましくは噴霧して混合すればよい。
 また、上記混合の際に使用する混合装置としては、特に限定されないが、高速撹拌型混合装置が好ましく、高速撹拌型連続混合装置がより好ましく、横型又は縦型の高速撹拌型連続混合装置が更に好ましい。具体的には、シュギミキサーやタービュライザー(何れもホソカワミクロン社製)、レディゲミキサー(レディゲ社製)等が挙げられる。
 本発明における混合工程での運転条件として、混合装置の回転数は100~10000rpmが好ましく、300~2000rpmがより好ましい。また、滞留時間は180秒以内が好ましく、0.1~60秒がより好ましく、1~30秒が更に好ましい。
 更に、当該混合工程に供給される吸水性樹脂粉末の温度は20~100℃が好ましく、30~80℃がより好ましく、40~70℃が更に好ましい。当該温度範囲とすることで、吸水性樹脂の物性低下を抑制することができる。
 また、表面処理液は、予め混合してから添加しても良く、成分毎に別々に添加しても良く、各成分のいくつかを混合してから添加しても良い。更に、表面処理液の添加は、1ヶ所から添加しても良く、複数個所に分けて添加しても良い。なお、上記のように分割して添加する場合には、その合計量が表面架橋の混合工程における表面処理液量となる。
 本発明の第3の形態において、ラジカル重合開始剤を含む表面処理液の添加時の液温度は、使用する熱分解性ラジカル重合開始剤の半減期温度より低い事が好ましい。使用する熱分解性ラジカル重合開始剤の種類によるが、具体的には0℃以上99℃以下が好ましく、0℃以上70℃以下が更に好ましく、0℃以上50℃以下が特に好ましく、0℃以上30℃以下が最も好ましい。
 (3-1-2)反応工程
 本反応工程により、表面架橋された吸水性樹脂(吸水剤)が得られる。表面架橋の効率は、反応工程前の吸水性樹脂からのCRC(樹脂固形分による補正後の値)の低下により確認されうる。
 前記反応工程は、混合工程により得られた混合物に含まれる吸水性樹脂粒子の表面近傍で反応を進行させる事で、吸水性樹脂の表面層(吸水性樹脂の表面から数10μmの部分)に、更に架橋密度の高い部分を形成させる工程である。
 反応工程を進行させる方法としては、特に制限されないが、特許文献8~14(特に特許文献9~14)に記載の重合方法が適用出来る。具体的には、特許文献8~10では加熱により表面架橋を行う事が例示されている。特許文献11~13では、紫外線を照射する事により表面架橋を行う事が例示されている。詳細には、例えば第1の形態では、吸水性樹脂に混合したラジカル重合性単量体及び有機系架橋剤を、加熱及び/又は活性エネルギー線の照射によって、吸水性樹脂の表面及び/又はその近傍で架橋重合する。尚、吸水性樹脂に対して、加熱と活性エネルギー線の照射の両方を行う場合は、同時に行っても良く、別々に行っても良い。
 前記反応工程における反応を効率よく進めるためには、反応工程中の吸水性樹脂の含水率を特定の範囲に維持することが重要であり、反応工程中の吸水性樹脂含水率(1gの吸水性樹脂を180℃で3時間加熱後の乾燥減量で規定)は、本発明の第1の形態および第3の形態では好ましくは1~30重量%、より好ましくは3~25重量%、更に好ましくは5~20重量%である。また、本発明の第2の形態では、反応工程中の吸水性樹脂含水率は30重量%以下であることが必須であり、好ましい範囲は上記と同様である。表面架橋中の吸水性樹脂に含まれる水量が1重量%以上であれば、架橋重合反応が進行しやすく、ラジカル重合性単量体や有機系架橋剤、ラジカル重合開始剤の残存が低減されるため好ましい。また、第2の形態においてはラジカル重合開始剤等の架橋を形成するための成分が吸水性樹脂内部に浸透しやすくなる他、反応の進行も速くなり、やはりラジカル重合開始剤の残存量は低減される。また、含水率が上記範囲の上限値以下であれば、ラジカル重合開始剤等の架橋を形成するための成分が吸水性樹脂内部まで深く浸透するため、無加圧下吸収倍率と加圧下吸収倍率の関係が良化する他、取扱い性も向上するため好ましい。
 前記反応工程中の吸水性樹脂の含水率の調整は、前記混合工程における表面処理液中の水量を調整して行っても良いし、表面架橋前の吸水性樹脂の含水率を調整して行っても良い。更に、表面架橋中に、表面架橋中の反応容器を密閉したり、表面架橋中の反応容器の雰囲気露点を高くしたり、表面架橋中の吸水性樹脂に更に水を添加したりする等の方法によって、吸水性樹脂の含水率を調整する事が出来る。これらの方法のうち、一つを選択して行っても良いし、複数を組み合わせて行っても良い。
 (加熱処理条件)
 熱分解型ラジカル重合開始剤を用いて重合を加熱単独で行う場合、活性エネルギー線の照射装置を別途設けることが不要となり、製造装置の設計の面において優れるので好ましい面がある。
 加熱処理により吸水性樹脂を架橋重合するには、上述した各成分を含む架橋重合反応系を加熱すればよく、好ましくは比較的高湿度の雰囲気下において加熱すればよい。かような雰囲気の具体的な条件や加熱処理の具体的な条件について特に制限はない。
 加熱処理を行う際、前記混合物は、50~150℃、好ましくは60~140℃、より好ましくは70~130℃、更に好ましくは80~120℃に加熱される。該混合物を加熱するための方法としては特に制限されないが、ジャケット等の伝熱面をスチーム、温水、ナイター、オイル等で加温することによる加熱、熱風を当てることによる加熱、雰囲気を加温することによる加熱等が挙げられる。
 当該粉温が50℃未満の場合、表面架橋反応が不十分となる場合がある。一方、当該粉温が150℃を超える場合、吸水性樹脂から蒸発する水分量が多く、蒸発速度も早いため、表面処理液が吸水性樹脂粉末に浸透し難く表面架橋がなされないのみならず、所望する含水率の吸水性樹脂を得ることができないため、好ましくない。
 加熱処理を行う際の雰囲気条件の一例として、雰囲気の温度は、好ましくは50~150℃、より好ましくは70~130℃、更に好ましくは80~120℃である。また、雰囲気の露点は、通常20℃以上100℃未満、好ましくは30~95℃、より好ましくは40~90℃、更に好ましくは50~90℃、特に好ましくは60~90℃、最も好ましくは70~90℃である。
 上記混合物の粉温は、反応工程における最高温度を意味するが、本発明においては、反応終了直後の吸水性樹脂粒子(吸水性樹脂粉末と表面架橋剤溶液との混合物を加熱処理した後の反応物)の温度で評価する。
 当該内部雰囲気露点が20℃未満の場合、吸水性樹脂から蒸発する水分量が多く、蒸発速度も早いため、表面処理液が吸水性樹脂粉末に浸透し難く表面架橋がなされないのみならず、所望する含水率の吸水性樹脂を得ることができない。一方、上記内部雰囲気露点が100℃を超える場合、表面架橋後の吸水性樹脂の含水率が過度に高くなるのみならず、表面処理液が吸水性樹脂粉末の内部にまで浸透し、表面架橋後の吸水性樹脂の加圧下吸水性能の低下や、ダマ・付着の発生につながるため、好ましくない。
 加熱処理を行う際の加熱時間も特に制限されないが、好ましくは1~90分間、より好ましくは3~60分間、更に好ましくは5~45分間、特に好ましくは10~30分間である。加熱時間が1分以下であれば、吸水性樹脂の表面に架橋構造の導入が不十分となるため好ましくない。一方、加熱時間が90分以上であれば、生産性が悪化したり、吸水性能が低下したりするため好ましくない。
 加熱処理により吸水性樹脂を表面架橋する場合の装置に特に制限はなく、公知の乾燥機が用いられうる。例えば、伝導伝熱型、輻射伝熱型、熱風伝熱型、誘電加熱型の乾燥機が好ましく用いられ、具体的には、静置式、ベルト式、流動層式、気流式、パドル型、回転型、捏和型、赤外線型、電子線型乾燥機等が挙げられる。
 尚、前記混合条件を満足できる限りにおいて、前記混合工程の一部又は全部を、本架橋重合工程で代用することが出来る。但し、架橋重合反応を十分に進行させるため、表面処理液の添加終了から架橋重合工程終了までの時間が、0.1分以上、好ましくは1分以上、より好ましくは3分以上、更に好ましくは5分以上、特に好ましくは10分以上となるように調整する必要がある。
 特に、本発明の第3の形態においては、熱分解型ラジカル重合開始剤を含む表面処理液を吸水性樹脂と混合して得られた混合物に対して反応工程を行うが、この際、使用する反応装置の内部雰囲気露点および内壁面温度を制御し、かつ、混合物を加熱処理して吸水性樹脂の温度についても制御する点に特徴がある。
 本反応工程において、反応装置を密閉したり内部雰囲気露点を高くしたりすることで、混合物の含水率を上記範囲内に維持することができるが、上記混合工程での表面処理液の水分量や本反応工程での加熱条件の調整によって、当該含水率を簡便に維持することができる。
 なお、上記混合工程と反応工程との間に、反応を伴わない貯蔵工程や撹拌工程を必要に応じて設けて、反応工程に供する前に表面処理液を吸水性樹脂(粉末)に浸透又は拡散させてもよい。
 (反応装置)
 本反応工程で用いられる反応装置としては、上記混合工程で用いられる混合装置と同じ形態の装置を使用してもよいが、好ましくは別形態の装置が使用される。具体的には、公知の乾燥機又は加熱炉に、気体供給機構及び/又は気体排出機構(以下、「気体供給・排出機構」と称する場合がある)を具備した装置を使用することが好ましい。また、当該反応装置は、連続式であっても回分(バッチ)式であってもよいが、生産性の観点から、連続式の反応装置がより好ましい。
 上記反応装置がバッチ式の場合、1枚又は複数枚のトレーや多孔板等に混合物を実質的に均等に分散させて加熱する方法や、攪拌翼等が設置された単槽又は複数の槽に混合物を充填させて攪拌しながら加熱する方法、流動層で混合物を攪拌しながら加熱する方法等で、表面架橋反応が行われることが好ましい。
 また、上記反応装置が連続式の場合は、ベルトや多孔板等の上に混合物を実質的に均等に分散させて移送しながら加熱する方法、攪拌翼やスクリュー等で混合物を攪拌させて移送しながら加熱する方法、加熱面の傾斜を利用して混合物を移送させながら加熱する方法等で、表面架橋反応が行われることが好ましい。
 上記反応装置における加熱方式は、特に限定されないが、例えば、伝導伝熱型、輻射伝導型、熱風伝熱型、誘電加熱型等が挙げられる。これらの中でも、伝導伝熱型及び/又は熱風伝熱型が好ましく、伝導伝熱型がより好ましい。また、これらの熱源としては、特に限定されないが、例えば、高圧スチーム(加圧水蒸気)、温水、ナイター(溶融塩)、オイル等が挙げられる。これらの中から、目的等に応じて、適宜選択すればよいが、高圧スチーム(加圧水蒸気)を熱源とする伝導伝熱型反応装置が特に好ましい。
 上記反応装置は、特に連続式の場合、加熱効率や均一な表面架橋反応の観点から、混合物を攪拌及び/又は流動させる機構(以下、「攪拌・流動機構」と称する場合がある。)を更に具備した装置であることが好ましい。当該攪拌・流動機構としては、特に限定されないが、例えば、溝型攪拌型、スクリュー型、回転型、円盤型、捏和型、流動層型等が挙げられる。中でも、攪拌翼(パドル)による攪拌型や、回転レトルト炉等の伝熱面自体が可動する攪拌型が好ましく、パドル型反応装置が特に好ましい。
 上記反応装置、特に連続式の伝導伝熱型反応装置を用いる場合、その伝熱面積(加熱面積)としては、混合物の粉温が下記の温度範囲となるように制御できればよく、特に限定されないが、処理される混合物の供給量に対して、好ましくは5~100m/(t/hr)、より好ましくは10~50m/(t/hr)である。上記伝熱面積を上記範囲とすることで、混合物の粉温及び反応装置の内壁面温度を下記温度範囲内に制御することが容易となり、安定的な運転が可能となるため、好ましい。
 上記反応装置は、連続生産の高効率化の観点から、混合物が排出口方向に自然流下し得る傾斜を有することが好ましく、具体的には水平面に対して下方に、0°を超えて20°以下が好ましく、0°を超えて10°以下がより好ましい。当該傾斜が20°を超えると、反応時間にムラが生じ、吸水性樹脂の物性が低下する虞があるため、好ましくない。
 本発明で用いられる反応装置には、上記気体供給・排出機構が具備されるが、当該気体供給・排出機構によって、反応装置内の雰囲気露点及び雰囲気温度が制御される。このとき、単なる給気口/排気口の設置だけではなく、反応装置内に流通させる気体の量や圧力を、ブロワー等を用いて調整することが好ましい。また、給気口/排気口は、それぞれ1箇所に限らず、使用する反応装置の大きさや、雰囲気露点及び雰囲気温度を考慮して、それぞれ複数箇所設けることができる。
 また、当該反応装置における加熱方法、攪拌方法、気体の供給方法や排出方法について、同一又は異なった形式を組み合わせた複数の反応装置として使用することもできる。
 (気流)
 本発明において、反応装置内の雰囲気露点及び雰囲気温度を安定的に下記の範囲内とするために、気流を一定方向に制御することが好ましい。なお、「一定方向」とは、あらゆる箇所において同一の方向を意味するものではなく、マクロ的な視点から気流の方向が変動しないことを意味する。例えば、攪拌等による気流の部分的及び/又は一時的な乱流状態や渦流状態は、本発明の気流制御の対象外である。一方、給気口からの給気及び排気口からの排気という気流状態が、表面架橋反応の途中で、排気口からの給気及び給気口からの排気という気流状態に変化した場合、「一定方向ではない」という。
 また、本反応工程における内部雰囲気露点及び内部雰囲気温度とは、反応装置内の混合物の上部空間に存在する気体の平均露点及び平均温度を意味し、当該反応装置内の加熱部で加熱されている混合物の鉛直上方において、測定することが好ましい。なお、表面架橋反応の開始直後や、連続式においては、混合物が加熱部に投入された直後や、反応物が加熱部から排出される直前には、後述する範囲を外れる場合がある。
 本発明において、給気口/排気口がそれぞれ複数箇所設置された反応装置を用いる場合、特に連続式の反応装置を用いる場合、当該気流の向きは、反応装置に投入された混合物の流動方向に対して、鉛直方向又は水平方向が好ましく、水平方向がより好ましく、向流及び/又は並流が更に好ましく、並流が特に好ましい。また、反応装置内の個々の点において、経時的に気流の方向が変化しなければ、向流の箇所と並流の箇所とが反応装置内で併存していてもよい。
 当該気流の流量は、反応装置の内部雰囲気露点や内部雰囲気温度を所望する範囲に制御できればよく、特に限定されないが、少なくとも0.1(Nm/hr)を超え、10000(Nm/hr)以下が好ましく、5000(Nm/hr)以下がより好ましく、3000(Nm/hr)以下が更に好ましい。また、処理される混合物の量に対する比率としては、3000(Nm/t)以下が好ましく、1000(Nm/t)以下がより好ましい。なお、「Nm」は、標準状態(0℃、1気圧)に換算した気体の体積を意味し、0℃、1気圧の条件下で存在する気体の体積を意味するものではない。
 上記気流の流量や比率は、排出された気体の合計流量や、当該流量と表面架橋工程に導入される吸水性樹脂粉末の供給量とから規定される値であるが、運転開始時や運転停止時等、連続生産における定常状態でない場合には、上記比率を外れる場合がある。
 また、反応装置に導入される気体としては、内部雰囲気露点を下記範囲内に制御できればよく、特に限定されないが、空気、ドライエア、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス、これらの気体と水蒸気との混合物、蒸気等が挙げられる。また、これらの気体は、加熱されていても冷却されていてもよく、加圧でも減圧でもよい。通常、0~150℃の空気が実質常圧(好ましくは1気圧(101.3kPa)±10%、より好ましくは1気圧±5%、更に好ましくは1気圧±1%)で供給されればよい。
 なお、上記反応装置内の圧力は、微減圧であることが好ましい。具体的には、大気圧に対する差圧として、-10~0kPaが好ましく、-5~0kPaがより好ましく、-2~0kPaが更に好ましい。
 また、生産安定性の観点から、反応装置の内壁面温度を必須に雰囲気露点以上250℃以下、好ましくは雰囲気露点+5℃以上230℃以下、より好ましくは100~200℃、更に好ましくは110~150℃に制御する。当該内壁面温度が雰囲気露点未満の場合、反応装置の内壁面で発生する結露によって吸水性樹脂が付着し、これが原因となって生産性や物性の低下を招く虞がある。一方、当該内壁面温度が250℃を超える場合、部分的な過加熱が生じ、物性の低下を招く虞があるため、好ましくない。なお、反応装置の内壁面温度は、上述した熱源及び加熱方式で制御することができる。
 上記内部雰囲気露点や内部雰囲気温度の制御は、反応装置の内壁面や吸水性樹脂からの伝熱、吸水性樹脂から発生する水蒸気による露点の上昇等を考慮して、気体の供給量や排出量、温度、露点等を適宜、制御すればよい。具体的には、当該反応装置に測定機器を設置し、必要に応じて上記気体を投入して調整する方法や、気体の排出量や圧力の変更等により調整する方法等が挙げられる。本発明では、複数の制御方法を適宜組み合わせてもよい。
 なお、上記内部雰囲気露点や内部雰囲気温度は、加熱部位の位置や処理時間の経過に伴い変化するが、反応装置内において一定範囲内となるように制御することがより好ましい。当該「一定範囲内」とは、上記加熱処理の全時間を基準として、好ましくは50%以上、より好ましくは70%以上、更に好ましくは80%以上において、内部雰囲気露点や内部雰囲気温度が上記各範囲であること、及び、変化幅が好ましくは20℃以内、より好ましくは10℃以内、更に好ましくは5℃以内、特に好ましくは2℃以内であることをいう。
 また、気流の流量が上記範囲内であれば、反応装置の気体排出機構内における適切な測定点での露点及び温度を、本発明で規定する反応装置の内部雰囲気露点及び内部雰囲気温度としてもよい。ただし、反応装置の加熱部から当該測定点まで他の気体の流入がなく、ガス洗浄装置等による処理がなく、加熱器や冷却器等を用いた強制的な温度変化がなく、反応装置の加熱部から当該測定点までの気体の移動時間が1秒以内であることが要求される。
 (活性エネルギー線照射条件)
 本発明の第1の形態や第2の形態において、活性エネルギー線により反応工程を行う場合に、用いられる活性エネルギー線としては、紫外線、電子線、ガンマー線の1種又は2種以上が挙げられる。これら活性エネルギー線の中でも、紫外線、電子線が好ましい。活性エネルギー線の人体への影響を考慮すると、好ましくは紫外線、更に好ましくは波長300nm以下、特に好ましくは波長180~290nmの紫外線である。照射条件は、紫外線を用いる場合には、好ましくは、照射強度が3~1000mW/cm、照射量が100~10000mJ/cmである。
 紫外線を照射する装置としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等を例示される。紫外線が照射される限り、特に前記波長範囲の紫外線が照射される限り、他の放射線や波長を含んでもよく、その手法は特に限定されるものではない。尚、電子線を用いる場合には、好ましくは加速電圧を50~800kV、吸収線量が0.1~100Mradとする。活性エネルギー線を照射する時間は、処理する吸水性樹脂の量に依存するが、好ましくは0.1分以上60分未満、より好ましくは0.5分以上20分未満、更に好ましくは0.5分以上5分未満、特に好ましくは1分以上3分未満である。
 本発明において、活性エネルギー線を照射して表面架橋する際には、加温する必要はないが、該活性エネルギー線の照射を、加熱下で行うと、吸水特性に優れる表面架橋された吸水性樹脂が得られるため、より好ましい。該加熱温度は、好ましくは0~150℃、より好ましくは10~120℃、更に好ましくは室温~100℃、特に好ましくは50~100℃の範囲である。
 活性エネルギー線の照射の際には、吸水性樹脂を撹拌することが好ましい。撹拌によって吸水性樹脂と表面処理液の混合物に、活性エネルギー線を均一に照射することができる。活性エネルギー線の照射の際に吸水性樹脂を撹拌できる装置としては特に制限はなく、公知の混合機が用いられる。具体的には、振動型、振動フィーダー型、リボン型、円錐型リボン型、スクリュー押出型、気流型、バッチ式ニーダー、連続式ニーダー、パドル型、高速流動式、浮上流動式混合機等が挙げられる。
 (3-2)任意の反応工程後の加熱工程
 更に、加熱及び/又は活性エネルギー線の照射後には、含水率の調整、架橋重合後に残存しているラジカル重合性単量体や、残存及び/又は一部分しか反応していない有機系架橋剤を更に反応させるなどのために、必要に応じて、吸水性樹脂を50~250℃の範囲において前記反応工程よりも高温での加熱処理工程を行っても良い。該加熱処理工程によって、所望の含水率の吸水剤を得る、吸水剤の安全性を高める、吸水剤の架橋効率を高めることができる。該加熱処理工程を行うための装置としては、上記反応工程の加熱処理に記載の装置と同様の装置が好ましく用いられる。特に、上記架橋剤の官能基が水酸基やカーボネート基などの場合、反応には100~240℃、更には120~230℃、130~220℃に1分以上(更には5~300分程度)加熱する事で、架橋反応を促進する事が出来る。
 尚、上記架橋剤のうち、(c)カルボキシル基と反応しうる官能基を複数持つ架橋剤、特にポリオール系架橋剤、具体的にはプロピレングリコールなどのポリオールは、溶媒や混合助剤としても使用出来るが、本発明では具体的に架橋反応に寄与する場合(ないし架橋するに十分な温度で加熱する場合)、ポリオールは有機系架橋剤であり、それでない場合は溶媒ないし混合助剤に分類される。架橋反応の有無は吸水倍率の低下(特にCRCで1g/g以上)などで確認出来、また、架橋に十分な加熱温度は、例えば水酸基やカーボネート基などの場合、上記範囲である。
 (3-3)冷却工程
 本冷却工程は、上述した表面架橋の反応工程の停止や次工程への搬送等を目的として、表面架橋の反応工程後に実施される任意の工程である。
 本発明において、上記反応工程で得られた吸水性樹脂を短時間で冷却工程に供することが好ましく、その時間としては、好ましくは0秒を超えて3分以内、より好ましくは0秒を超えて2分以内、更に好ましくは0秒を超えて1分以内、特に好ましくは0秒を超えて30秒以内である。当該時間は、上記反応工程での加熱装置と冷却工程での冷却装置との直結や短距離(例えば、10m以内)での接続等、両装置のレイアウト等によって制御することができる。
 本発明において、冷却工程を行う場合、当該冷却工程で使用される冷却装置としては、特に限定されないが、伝面や気流等による冷却機能を備えた攪拌装置又は流動装置等が挙げられる。具体的には、上記反応工程で好ましく使用されるパドル型加熱装置と同一形式の装置において、熱媒を冷媒に変更することで冷却装置として使用することができる。なお、当該装置の大きさは冷却効率等を考慮して適宜設定すればよく、必ずしも反応装置と同一の大きさにする必要はない。
 上記冷却装置の冷媒としては、特に限定されないが、例えば、水、温水、不凍液等が挙げられる。また、冷却温度(ジャケット等の伝熱面温度)としては、好ましくは0~90℃、より好ましくは20~85℃、更に好ましくは40~80℃である。
 (3-4)添加工程
 本工程は、吸水性樹脂の物性向上等を目的とする添加剤の添加工程であり、必要に応じて実施される任意の工程である。
 本発明において、該添加工程は、用いられる添加剤の性質により適宜実施することができる。例えば、添加剤が表面処理液と反応するおそれのある場合や、加熱による影響を受けるおそれのある場合などは、上記反応工程後、或いは上記冷却工程が設置される場合、冷却工程後若しくは冷却工程と兼用(同一装置で冷却と同時に添加剤を添加)することができる。また、冷却工程が設置されない場合、添加剤の添加装置としては特に限定されないが、好ましくは攪拌装置又は流動装置が挙げられ、当該攪拌装置として、国際公開WO2008/141821号パンフレットに記載の攪拌混合機についても好ましく使用することができる。
 (添加剤)
 本発明において、得られる吸水性樹脂に対して、種々の付加機能を付与させるため、以下の各種添加剤を添加することが好ましく、当該添加剤を溶解又は分散させた水性液状態で添加することがより好ましい(ただし、上記第1~第3の形態のそれぞれにおいて用いられるものについては任意成分ではなく必須成分である)。
 上記添加剤としては、特に限定されないが、例えば、消臭剤、抗菌剤、着色防止剤、キレート剤、無機の一価塩又は多価塩、酸性化合物、還元剤、アルカリ性化合物、界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも、水溶性添加剤が好ましく、キレート剤、無機還元剤、多価金属塩、消臭剤から選ばれる水溶性添加剤がより好ましい。これらの添加剤の中から、目的に応じて1種類又は2種類以上が選択される。
 具体的には、得られる吸水性樹脂の着色防止や劣化防止(耐尿性)の観点から、キレート剤の添加が好ましい。当該キレート剤としては、例えば、国際公開第2011/040530号の「〔2〕キレート剤」に開示された各種のキレート剤及びその使用量が、本発明にも適用される。中でも、水溶性非高分子のアミノ多価カルボン酸又はアミノ多価リン酸及びその塩(特に一価塩)が好ましい。特に、本発明の第2の形態は、吸水性樹脂に対して金属キレート剤を添加する工程を更に含むことが好ましい。この際の金属キレート剤の添加量は、吸水性樹脂100重量%に対して好ましくは0.001~6重量%である。かような構成とすることで、大幅にコストアップすることなく、吸水性樹脂に簡便に耐尿性を付与することができる。なお、この金属キレート剤の添加工程は、水含有液体添加工程(更には加熱工程)の前に行われても良いし、同時に行われても良いし、後に行われても良い。
 また、得られる吸水性樹脂の着色防止や劣化防止、残存モノマー低減の観点から、無機還元剤の添加が好ましい。当該無機還元剤としては、例えば、国際公開第2011/040530号の「〔3〕無機還元剤」に開示された各種の無機還元剤及びその使用量が、本発明にも適用される。中でも、水溶性リン系還元剤又は硫黄系還元剤が好ましく、亜硫酸水素ナトリウム(SBS)等の亜硫酸塩がより好ましい。
 更に、得られる吸水性樹脂の吸水速度(Vortex)の向上や通液性(SFC)向上、吸湿時の流動性の観点から、無機塩、特に多価金属塩及び/又はカチオン性ポリマーの添加が好ましい。当該多価金属塩及び/又はカチオン性ポリマーとしては、例えば、国際公開WO2011/040530号パンフレットの「〔7〕多価金属塩及び/又はカチオン性ポリマー」に開示された各種の多価金属塩及び/又はカチオン性ポリマー、及びそれらの使用量が、本発明にも適用される。中でも、アルミニウムの無機塩が好ましい。
 また、上記消臭剤としては、特に限定されないが、合成又は天然の消臭剤が挙げられる。具体的には、国際公開WO2003/104349号パンフレットに開示された植物成分由来の消臭剤が好ましく使用される。更に具体的には、タンニン等のポリフェノール類が挙げられる。
 上記添加剤を水性液状態で使用する際、その濃度は、総量として、好ましくは0.01~50重量%、より好ましくは0.1~40重量%、更に好ましくは1~30重量%である。また、吸水性樹脂に対する添加量についても、目的等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されないが、総量として、好ましくは1ppm~10重量%、より好ましくは10ppm~1重量%、更に好ましくは20ppm~0.5重量%である。
 (3-5)水含有液体混合工程(特に第2の形態)
 上述した水性液の形態での添加工程は、本発明の第2の形態においては、水含有液体混合工程という必須の工程として行われる。具体的に、本工程は、本発明の第2の形態における前記反応工程の実施中及び/又は終了後に、混合工程において得られた混合物に対して水を含む液体を混合する工程である。本工程により、前記混合工程で添加したラジカル重合開始剤の反応率を上げることができ、未反応のまま吸水性樹脂又は吸水剤中に残存する開始剤を低減し、残存するラジカル重合開始剤により引き起こされる(経時的な)着色、経時的な吸収性能の変化等の問題を解決することができるだけでなく、前記表面処理液に用いるラジカル重合開始剤の量を低減することができる。また、表面処理液にラジカル重合性単量体が含まれる場合、未反応の単量体(残存モノマー)を低減させる効果もある。
 (水を含む液体)
 水を含む液体とは、水単独、あるいは水(液体の水)を主成分とし任意に他の有機溶媒や添加剤を含んだ水溶液又は分散液であり、好ましくは還元性物質を含む水溶液である。
 前記水を含む液体における水の含有量としては、好ましくは50~100重量%、より好ましくは60~100重量%、更に好ましくは70~100重量%、特に好ましくは80~100重量%、最も好ましくは90~100重量%である。水以外に好ましくは還元剤が含有され、その他、親水性有機溶媒、界面活性剤、消臭剤、キレート剤、抗菌剤などを含有されてもよい。ここで、有機溶媒としては、好ましくは低級の一価又は多価アルコール等が使用できる。
 使用できる界面活性剤は米国特許7473739号明細書に例示され、得られる吸水剤の表面張力(米国特許7473739号明細書の方法で規定)を過度(特に55N/m未満)に低下させない範囲、好ましくは吸水性樹脂100重量部に対して0~0.05重量部、さらには0~0.02重量部で使用される。
 親水性有機溶媒を使用する場合、当該親水性有機溶媒の使用量としては、吸水性樹脂粉末100質量部に対して、好ましくは0質量部を超え10質量部以下、より好ましくは0質量部を超え5質量部以下である。当該親水性有機溶媒としては、好ましくは炭素数1~4、より好ましくは炭素数2~3の一級アルコールであり、その他には、アセトン等の炭素数4以下の低級ケトン等が挙げられる。
 (還元性物質)
 本発明に用いられる還元性物質としては、無機又は有機還元剤が例示でき、さらには、無機還元剤として燐系還元剤、硫黄系還元剤(特に含酸素硫黄系還元剤)が使用できる。また、還元性物質は水溶性還元性物質、好ましくは25℃で0.1g/水100g以上、さらに1g/水100g以上、10g/100g以上の溶解度を示す水溶性還元性物質が使用される。
 本発明で使用できるリン系還元剤として、酸化数が+1の次亜燐酸(塩)、酸化数が+3の亜燐酸(塩)、ピロ亜燐酸(塩)、酸化数が+4の次燐酸(塩)などの無機燐系還元剤、一般式RPOHで表現されるホスフィン酸及びその塩、一般式ROPO、(RO)POH、(RO)Pで表現される亜燐酸エステルなど有機燐系還元剤が例示される。
 硫黄系還元剤としては、酸化数が+2のスルホキシル酸塩、酸化数が+3の亜二チオン酸(塩)、酸化数が+4の亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、ピロ亜硫酸塩、スルファミン酸などの無機硫黄還元剤、ホルムアミジンスルフィン酸、2-ヒドロキシ-2-スルフィナート酢酸に代表されるスルフィン酸、システインに代表される各種チオールなどの有機硫黄系還元剤が例示される。さらに具体的には、無機塩として亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸カルシウム、亜硫酸亜鉛、亜硫酸アンモニウム等の亜硫酸塩;亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素カルシウム、亜硫酸水素アンモニウム等の亜硫酸水素塩;ピロ亜硫酸ナトリウム、ピロ亜硫酸カリウム、ピロ亜硫酸アンモニウム等のピロ亜硫酸塩;亜二チオン酸ナトリウム、亜二チオン酸カリウム、亜二チオン酸アンモニウム、亜二チオン酸カルシウム、亜二チオン酸亜鉛等の亜二チオン酸塩;三チオン酸カリウム、三チオン酸ナトリウム等の三チオン酸塩;四チオン酸カリウム、四チオン酸ナトリウム等の四チオン酸塩;チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウム等のチオ硫酸塩などが例示される。有機硫黄系還元剤は、BRUGGOLITE(登録商標)FF6及びBRUGGOLITE(登録商標)FF7還元剤としてブリュッグマン・ケミカル(BruggemannChemical)社(ドイツ、Heilbron)から市販されている。なお、本発明の硫黄系還元剤として、SO結合を有さないチオール系還元剤に対して、上記亜硫酸塩などSO結合を有する硫黄系還元剤を含酸素硫黄系還元剤と総称するが、チオール系還元剤は硫黄臭を有することもあり、よって、本発明では含酸素硫黄系還元剤が好適に使用される。
 亜硝酸系還元剤としては、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸亜鉛等の亜硝酸塩が例示される。
 金属系還元剤としては、硝酸銀など銀塩、塩化第一鉄、硫酸第一鉄等の第一鉄塩;塩化第一銅、硫酸第一銅等の第一銅塩等が例示される。
 アミン系還元剤としては、ヒドロキシルアミンないし塩(例えば、ヒドロキシルアミン塩酸塩)、アンモニア、モノエタノールアミン、ポリエチレンイミンなどが例示される。
 有機系還元剤としては、アスコルビン酸、エリソルビン酸、還元糖(グルコース等)が挙げられる。ここで、有機系還元剤とはOH基やCHOに由来する還元性物質をさす。
 上記還元性物質は塩でもよく、例えば、アンモニウムを含むアルカリ金属、及びアルカリ土類金属のあらゆる塩が好適である。リチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、ストロンチウム、アルミニウム及びマグネシウムから選択される少なくとも1つの陽イオン、特にアルカリ金属イオンを含む水溶液が特に好ましい。
 これら還元剤の中では、好ましくは、リン系還元剤ないし硫黄系還元剤、さらには無機又は有機の含酸素硫黄系還元剤、さらには無機硫黄系還元剤、具体的には、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、ピロ亜硫酸塩、亜二チオン酸塩から選ばれる無機硫黄系還元剤が好ましく、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等の亜硫酸塩、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム等の亜硫酸水素塩がより好ましい。
 (還元性物質の添加量)
 前記還元性物質の添加量は、吸水性樹脂100重量部に対して0.01~5重量部、好ましくは0.02~3重量部である。還元性物質の含有量が0.01重量部未満であれば、ラジカル重合開始剤の反応率を十分に高める効果が得られない。また、還元性物質の含有量が5重量部を超えると、水可溶分の増加等、吸水性樹脂の劣化が見られるため好ましくない。
 前記水を含む液体中の前記還元性物質の濃度は、0重量%~飽和濃度、好ましくは0.1~30重量%、さらには0.1~25重量%の範囲である。上記範囲を超えると、添加量に見合うだけの効果が発現されず、却って経済的でなくなるため好ましくない。
 (水を含む液体の添加)
 前記水を含む液体の添加量は、吸水性樹脂100重量部に対して、好ましくは0.1~15重量部であり、特に好ましくは1~15重量部である。添加量が0.1重量部未満であれば、ラジカル重合開始剤の反応を十分に進行させる効果が得られないため好ましくない。また、添加量が15重量部を超えると、得られる吸水剤の吸収性能が低下したり、取扱い性が悪化したりするため好ましくない。
 (水を含む液体の混合条件)
 水を含む液体の混合は、上記(3-1-2)に記載した反応工程の実施中及び/又は終了後に行うのが好ましい。混合方法は、上記(3-1-1)に記載した混合工程の混合条件に記載の方法を用いることができる。
 尚、前記水を含む液体は固体(氷)や気体(水蒸気)ではなく、液体で添加されることが必要である。還元性物質を含有する場合には、該物質の溶解性を維持し、分解が抑制出来る温度であればよく、好ましくは0℃以上99℃以下、より好ましくは0℃以上70℃以下、さらに好ましくは0℃以上50℃以下、特に好ましくは0℃以上30℃以下である。
 本発明において水を含む液体が液体の形態で添加される理由は、水蒸気の形態では還元性物質を溶解できないことである。さらに水蒸気の形態では吸水性樹脂に添加する添加量の調整が難しく、過度に水分を与えすぎたり、逆に水分が少なすぎたりする他、所定量の水を与えるのに時間がかかりすぎる為好ましくない。また、氷の形態では添加が不均一になったり、添加方法が煩雑となったりする為好ましくない。
 (水を含む液体添加時の雰囲気露点)
 水を含む液体を添加する際、当該工程における雰囲気露点を5℃以上、20℃以上、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上、特に好ましくは60℃以上に制御する。当該雰囲気露点の上限については、特に限定されないが、一般的に100℃未満であればよく、90℃以下がより好ましい。上記雰囲気露点が5℃未満の場合、吸水剤(または吸水性樹脂)に含まれる水分が蒸発し易く、稼働中の微粉発生量が多く、耐ダメージ性に劣るため、好ましくない。
 (水を含む液体添加時の吸水剤(または吸水性樹脂)及び雰囲気の温度)
 水を含む液体添加時の雰囲気露点を上記範囲に制御することに加えて、水を含む液体添加時の吸水剤(または吸水性樹脂)の温度、及び雰囲気温度を、当該雰囲気露点より高温とすることがより好ましい。具体的には、吸水剤(または吸水性樹脂)及び雰囲気の温度は好ましくは20℃~150℃、さらには40~150℃、より好ましくは60~120℃である。温度が上記範囲を下回る場合、水を含む液体の吸収速度が遅く、ダマが発生し易くなるため、運転が困難となることがある。一方、温度が上記範囲を上回る場合、吸水剤(または吸水性樹脂)に含まれる水分が蒸発し易く、水を含む液体を添加する本発明の効果が低減するだけでなく、さらに稼働中の微粉発生量が多く、耐ダメージ性に劣るため、好ましくない。
 雰囲気温度、及び吸水剤(吸水性樹脂)温度は雰囲気露点より1~80℃高い事が好ましく、5~70℃高いことがより好ましく、10~60℃高いことが更に好ましく、10~50℃高いことが最も好ましい。上記範囲を下回ると、装置内で結露が発生しやすくなる為好ましくない。上記範囲を上回ると、添加した水が蒸発しやすくなり、水を含む液体を添加する本発明の効果が低減するだけでなく、さらに稼働中の微粉発生量が多く、耐ダメージ性に劣るため、好ましくない。
 (3-6)加熱工程
 本工程は、水を含む液体の添加後、加熱処理を施す工程である。好ましい加熱時間は、水を含む液体の添加後1分~3時間であり、5分~2時間がより好ましく、10分~1時間が更に好ましい。好ましい加熱処理温度は好ましくは40℃~150℃であり、より好ましくは50℃~150℃、更に好ましくは、60~120℃であり、好ましくは含水量を保ったまま加熱されることで、より開始剤の低減を図ることができる。加熱工程は独立していても良いし、反応工程や冷却工程中の、上記条件を満たす範囲を加熱工程として代用しても良い。
 また、加熱工程後の吸水性樹脂の含水率は、1~30重量%であることが好ましく、より好ましくは3~25重量%である。
 (水を含む液体の混合方法)
 本発明において、前記水を含む液体の添加は、雰囲気露点、雰囲気温度、吸水剤(または吸水性樹脂)の温度等条件が前記の範囲を満たせば良く、前記反応工程の実施中及び/又は終了後に、前記反応工程で用いられる装置と同じ及び/又は別途設けられた混合装置や、前記反応工程後に任意で行われる冷却工程で用いられる装置で行ってもよい。
 また、本発明において、水を含む液体の添加は、上記範囲内の1箇所で行ってもよく、装置の縦方向又は横方向での複数箇所で行ってもよい。更に、反応工程及び冷却工程の両工程で添加することもできる。
 上記反応工程及び冷却工程以外に別途混合装置を用いて水を含む液体を混合する場合の混合装置としては、特に限定されないが、上記表面架橋剤の混合に用いた装置と同形態の装置が好ましく用いられる(上記3-1-1)混合工程を参照)。具体的には、高速攪拌型混合装置が好ましく、高速攪拌型連続混合装置がより好ましく、横型又は縦型の高速攪拌型連続混合装置が更に好ましい。より具体的には、シュギミキサー((株)パウレック製)や、タービュライザー(ホソカワミクロン社製)、レディゲミキサー(レディゲ社製)等が挙げられる。
 当該混合装置における混合条件として、回転数は好ましくは100~10000rpm、より好ましくは300~2000rpmであり、滞留時間は好ましくは180秒以内、より好ましくは0.1~60秒、更に好ましくは1~30秒である。なお、水分が吸水剤(または吸水性樹脂)内部に浸透することで粉体流動性が付与されるため、水を含む液体の添加量によっては、混合装置の後に別途硬化工程を設けてもよい。
 また、本発明において、上記混合装置内で水を含む液体を添加する際、使用する添加装置としては特に限定されないが、好ましくは水を含む液体を狭い範囲(面積)で均一に滴下又は噴霧できる装置、より好ましくは噴霧できる装置が挙げられ、例えば、フラットスプレー、ホローコーン、フルコーンのスプレーパターンを有する1流体型又は2流体型スプレーが挙げられる。更に好ましくは、狭い領域に噴霧できる狭角スプレーが挙げられる。
 (減圧度)
 前記水を含む液体の混合工程(さらには加熱処理を含む)を減圧状態とすることが好ましい。減圧状態とすることでより混合性が向上し、水を含む液体の添加に伴う凝集物も低減できる。
 減圧状態とは、大気圧よりも気圧が低い状態を意味し、大気圧との圧力差を「減圧度」と言う。また、気圧が大気圧よりも低い場合に正(プラス)の値で表記する。例えば、大気圧が標準大気圧(101.3kPa)である場合、「減圧度が10kPa」とは、気圧が91.3kPaであることを意味する。
 (3-7)添加後の工程(整粒工程等)
 水性液の添加後に別途、水分調整や粉体流動性の向上のため、部分的に乾燥又は加熱してもよい。硬化工程や乾燥の有無に係らず、加熱することで混合した水分が吸水性樹脂内部に浸透して粉体流動性を向上させることができ、その後の製造工程や貯蔵や製品充填に好適である。
 なお、本発明では、水性液を、反応工程中及び/又は反応工程以降の工程において添加することによって、吸水性樹脂粒子の粒子径や嵩比重、添加剤の種類等にもよるが、水分が吸水性樹脂内部に浸透して粉体流動性を有するため、硬化工程を必要とせず、結果、プロセスの簡略化やプロセスダメージによる物性低下を抑えることができる。なお、上記粉体流動性として、ERT450.2-02で規定されるFlow Rateが、好ましくは3(g/s)以上、より好ましくは5(g/s)以上、更に好ましくは7(g/s)以上である。
 また、表面架橋後や水性液添加後に凝集物の発生や粒度変化が見られることもあるため、分級工程及び任意に凝集物の解砕工程(あわせて整粒工程と呼ぶ)を設けてもよい。好ましくは整粒工程が設けられ、更に好ましくは、分級工程で凝集物(粗大粒子)又は微粉が除去される。分級工程で除去された凝集物又は微粉(特に150μm未満の粒子)は廃棄してもよく、凝集物の解砕(凝集物をほぐす操作)又は微粉リサイクルをしてもよい。
 (3-8)その他の工程
 上述した工程以外に、蒸発モノマーのリサイクル工程、造粒工程、微粉リサイクル工程等を、必要に応じて設けることができる。
 更に、経時色調安定性効果やゲル劣化防止効果等のため、酸化剤、キレート剤、酸化防止剤、水、多価金属化合物、シリカや金属石鹸等の水不溶性無機又は有機粉末、消臭剤、抗菌剤、高分子ポリアミン、パルプや熱可塑性繊維等を、吸水性樹脂100重量部に対して、好ましくは0~3重量部、より好ましくは0~1重量部、添加する工程を設けてもよい。
 〔4〕ポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂の物性
 本発明に係る製造方法(第1~第3の形態)によれば、吸水特性に優れ、残存物(架橋剤や開始剤)の量が低減された吸水剤が提供される。具体的に、本発明の第4の形態によれば、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤であって、含水率が3~13重量%、含水率補正後の無加圧下吸水倍率(CRC)が33(g/g)以上、含水率補正後の加圧下吸水倍率(AAP4.83kPa)が18(g/g)以上、含水率補正後の残存モノマー量が500ppm以下、分子量200未満の有機系架橋剤の合計残存量が500ppm以下であり、かつ、過硫酸塩の残存量が1ppm以上1000ppm以下であるか、または硫黄系還元剤の残存量が1ppm以上2500ppm以下である、吸水剤が提供される。
 より好ましくは、過硫酸塩の残存量が1ppm以上1000ppm以下、かつ、硫黄系還元剤が残存しない、または、過硫酸塩が残存せず、かつ、硫黄系還元剤の残存量が1ppm以上2500ppm以下の吸水剤である。
 更に好ましくは、前記有機系架橋剤の合計残存量が500ppm以下で、エポキシ架橋剤の残存量が1ppm以下であり、(メタ)アクリレート基及び/又は(メタ)アクリルアミド基を有する有機系架橋剤の残存量が100ppm以下であり、ヒドロキシ基を有する有機系架橋剤の残存量が500ppm以下の吸水剤である。
 また、不定形破砕状の形状を有していることが好ましく、初期L値が88以上であり、かつ、経時着色後のL値変化率が20%以下であるとより好ましい。更に、キレート剤を更に含む吸水剤が最も好ましい。
 つまり、上述した第1~第3の形態に係る製造方法を採用することによって容易に、含水率、無加圧下吸水倍率(CRC)、加圧下吸水倍率(AAP4.83kPa)、残存モノマー、残存有機系架橋剤が上記範囲内に制御され、残存過硫酸塩及び/又は残存硫黄系還元剤も更に上記範囲内に制御された吸水剤が得られる。
 当該吸水剤は、特に有機系架橋剤のうち、エポキシ架橋剤の残存量が1ppm以下、(メタ)アクリレート基及び/又は(メタ)アクリルアミド基を有する有機系架橋剤の残存量が100ppm以下、ヒドロキシ基を有する有機系架橋剤の残存量が500ppm以下とすることで、安全性、流動性や着色性の課題も解決することが出来た。また、当該吸水剤は、衛生用物品、特に紙オムツに好ましく使用される。
 本発明の吸水剤において、制御される物性は、下記(4-1)~(4-9)以外に、FSC(自由膨潤倍率)、pH、Flow Rate(流下速度)、Density(嵩比重)、Respirable Particles(呼吸域粉塵)、Dust(粉塵)等が挙げられるが、下記に示した範囲を満たさない場合、本発明の効果が不十分であったり、紙オムツ1枚当たりの吸水剤使用量が多い高濃度オムツにおいて、十分な性能を発揮しなかったりすることがある。
 また、制御される物性やその測定方法は適宜決定されるが、上述したEDANAに開示される測定方法を本発明のポリアクリル酸(塩)系吸水性樹脂の製造に適用することができる。
 (4-1)無加圧下吸水倍率(CRC)
 本発明の吸水剤は、含水率補正後の無加圧下吸水倍率(CCRC)として好ましくは33(g/g)以上、より好ましくは34(g/g)以上、更に好ましくは35(g/g)以上を示す。また、上限値としては特に限定されないが、他の物性とのバランスから好ましくは50(g/g)以下、より好ましくは45(g/g)以下、更に好ましくは40(g/g)以下であればよい。
 (4-2)加圧下吸水倍率(AAP2.06kPa、AAP4.83kPa)
 本発明の吸水剤は、含水率補正後の加圧下吸水倍率(CAAP2.06kPa)として好ましくは20(g/g)以上、より好ましくは25(g/g)以上、更に好ましくは30(g/g)以上、特に好ましくは31(g/g)以上、最も好ましくは32(g/g)以上を示す。また、上限値としては特に限定されないが、他の物性とのバランスから好ましくは40(g/g)以下であればよい。
 また、本発明の吸水剤は、含水率補正後の加圧下吸水倍率(CAAP4.83kPa)として好ましくは18(g/g)以上、より好ましくは19(g/g)以上、更に好ましくは20(g/g)以上、更により好ましくは21(g/g)以上、特に好ましくは22(g/g)以上、最も好ましくは23(g/g)以上を示す。また、上限値としては特に限定されないが、他の物性とのバランスから好ましくは30(g/g)以下であればよい。
 上記AAP4.83kPaの値が上記下限値未満の場合、吸収体に圧力が加わった際の液の戻り量(通常、「Re-Wet(リウェット)」と称する)が多くなり、紙オムツ等の衛生用品の吸収体として適さない。なお、AAP2.06kPa及びAAP4.83kPaは、粒度や表面架橋剤溶液の組成や使用量で制御することができる。
 (4-3)含水率
 本発明の吸水剤の含水率として好ましくは3~13重量%、より好ましくは4~12重量%、更に好ましくは6~10重量%を示す。当該含水率を上記範囲とすることで、微粉の発生量が少なく、耐ダメージ性に優れた吸水性樹脂を得ることができる。更に、生産性を向上させることもできる。
 (4-4)水可溶分(Ext)
 本発明の吸水剤は、水可溶分(Ext)として好ましくは35重量%以下、より好ましくは25重量%以下、更に好ましくは15重量%以下、特に好ましくは10重量%以下を示す。水可溶分(Ext)は、前記の重合条件(架橋剤量等)や乾燥条件(乾燥温度)等で制御することができる。
 (4-5)残存モノマー(RM)
 本発明に係る吸水剤は、後述するHPLC(高速液体クロマトグラフィー)による定量により求められる残存モノマー量が、0以上500ppm以下、より好ましくは0以上300ppm以下、更に好ましくは0以上100ppm以下である。上記重合に使用されるモノマーの主成分がアクリル酸及び/又はその塩である場合、未反応のアクリル酸及び/又はその塩の含有量が500ppm以下である。本発明の吸水剤の残存モノマー量が500ppmを超えると、実際にオムツ等の吸収性物品に使用した際の人尿吸収後、膨潤時に異臭が生じるおそれがあり、また、使用者の肌との接触の可能性を考慮すると、衛生面からも問題がある。また、吸収性物品の製造現場における粉体飛散により、作業者の健康へ悪影響を及ぼすおそれも懸念されるため、好ましくない。尚、CRMとは実施例にて後述する含水率をもとに補正した残存モノマー量である。
 (4-6)残存有機系架橋剤(RX)
 本発明の吸水剤は上記第2又は第3の表面架橋で得られるため、残存有機系架橋剤が少なく、高い加圧下吸水倍率を示す。本発明の残存有機系架橋剤量は500ppm以下が好ましく、300ppm以下がより好ましく、100ppm以下が特に好ましく、50ppm以下が最も好ましい。従来、上記第1の表面架橋(カルボキシル基と反応する架橋剤による架橋)では高い加圧下吸水倍率を得るために、残存有機系架橋剤(表面架橋剤及びその有機溶媒、例えば、ポリオール)が吸水剤の表面に残存するという問題を有し、残存有機系架橋剤に由来する吸水剤の流動性の低下も問題を有したが、本発明ではかかる問題もない。ここで、残存有機系架橋剤とは表面架橋剤及びその分解物(例えばエチレンカーボネートの分解物であるエチレングリコール)や溶媒(例えばプロパンジオールなど)であり、特に残存有機系架橋剤はポリオールである。
 有機系架橋剤の中でも、特にエポキシ架橋剤の残存量(後述する実施例の欄に記載の測定方法で測定)は、好ましくは1ppm以下、より好ましくは検出されないこと(N.D.)である。上記残存エポキシ架橋剤を上記範囲に制御することで、皮膚等への刺激が軽減される吸水剤を得ることができる。また、(メタ)アクリレート基及び/又は(メタ)アクリルアミド基を有する有機系架橋剤の残存量(後述する実施例の欄に記載の測定方法で測定)は、皮膚感作性等の観点から、好ましくは100ppm以下、より好ましくは50ppm以下、さらに好ましくは10ppm以下、最も好ましくは検出されないこと(N.D.)である。さらに、ヒドロキシ基を有する有機系架橋剤の残存量(後述する実施例の欄に記載の測定方法で測定)は、吸水性樹脂の流動性等の観点から、好ましくは500ppm以下、より好ましくは100ppm以下、さらに好ましくは10ppm以下、最も好ましくは検出されないこと(N.D.)である。
 (4-7)残存開始剤量(RI/Residual Initiator)
 本発明に係る吸水剤の残存開始剤量は、安全性や着色防止、吸収性能の経時的な変化の低減の観点から、0~200重量ppmが好ましく、0~100重量ppmがさらに好ましく、0~50重量ppm、0~10重量ppmが特に好ましく、検出されない事(N.D.)が最も好ましい。上記範囲を外れると、残存開始剤が引き起こす諸問題(経時)、着色等の諸問題、残存架橋剤が引き起こす安全性上の懸念を最小限にすることが出来る。
 特に、本発明の吸水剤は、安全性や着色防止、吸水性能の経時的な変化の低減の観点から、残存過硫酸塩として好ましくは1ppm以上1000ppm以下、より好ましくは1ppm以上500ppm以下、更に好ましくは1ppm以上100ppm以下、特に好ましくは1ppm以上50ppm以下である。上記残存過硫酸塩を上記範囲に制御することで、(経時)着色等の諸問題、残存過硫酸塩が引き起こす安全性上の懸念を最小限にすることができる。
 (4-8)残存硫黄系還元剤(RS/Residual S Containing Reducing Agent)
 本発明に係る吸水剤の残存硫黄系還元剤量は、水可溶分量増加防止の観点から、1ppm以上2500ppm以下が好ましく、1ppm以上1000ppm以下がより好ましく、1ppm以上500ppm以下がさらに好ましく、1ppm以上100ppm以下が特に好ましい。前記過硫酸塩と該硫黄系還元剤のうちいずれかは、吸水剤に残存しているモノマーや有機系架橋剤の経時的な低減の観点から、少なくとも1ppm以上は残存していることが好ましい。
 (4-9)開始剤反応率
 本発明の吸水剤の開始剤反応率は、安全性や着色防止、吸収性能の経時的な変化の低減の観点から、好ましくは80%以上、さらに好ましくは90%以上である。尚、開始剤反応率とは、使用した開始剤量に対する反応した開始剤量の割合をパーセントで表示したものであり、この値が高いほど、ラジカル重合開始剤反応の効率が高い事を示す指標である。本明細書では、代表例として過硫酸塩、過酸化水素の残存量の定量方法を後述する実施例に例示したが、その他アゾ開始剤や光開始剤の定量に当たっては、従来公知の方法で定量して開始剤反応率も求めればよい。
 (4-10)粒度
 本発明の吸水剤の粒度(粒度分布(PSD)、重量平均粒子径(D50)及び粒子径分布幅(σζ))は、必要により表面架橋後に分級や造粒や解砕(凝集物の粉砕)されて、好ましくは上述した表面架橋前の吸水性樹脂と同様の範囲に制御される。
 (4-11)初期色調
 本発明の吸水剤の初期色調は、ハンターLab表色系において、L値が88以上が好ましく、89以上がより好ましく、90以上が更に好ましい。上限値は100であるが、少なくとも88を示せば色調による問題は発生しない。また、a値は-3~3が好ましく、-2~2がより好ましく、-1~1が更に好ましい。更に、b値は0~12が好ましく、0~10がより好ましく、0~9が更に好ましい。上記範囲を外れると吸水剤を紙オムツや生理用ナプキン等の衛生材料に使用した場合に、それら製品の色合いが悪くなり、商品価値が下がる為好ましくない。なお、上記L値は100に近づくほど白色度が増し、a値及びb値は0に近づくほど低着色で実質的に白色となる。尚、初期着色の測定は、後述する実施例に記載の方法で行った。
 (4-12)経時色調
 本発明の吸水剤の経時色調は、ハンターLab表色系において、L値が72以上が好ましく、75以上がより好ましく、80以上が更に好ましく、83以上が特に好ましい。上限値は100である。また、a値は-3~3が好ましく、-2~2がより好ましく、-1~1が更に好ましい。更に、b値は0~15が好ましく、0~12がより好ましく、0~10が更に好ましい。なお、上記L値は100に近づくほど白色度が増し、a値及びb値は0に近づくほど低着色で実質的に白色となる。上記範囲を外れると、吸水剤の流通段階、又は、該吸水剤を使用した製品の流通段階において吸水剤の着色が進行し、それら製品の色合いが悪くなって商品価値が下がる為好ましくない。尚、経時着色の測定は、後述する実施例に記載の方法で行った。
 〔5〕吸水剤の用途
 本発明の吸水剤は、特に限定されないが、高吸水倍率で高加圧下吸水倍率であるため、好ましくは衛生材料として使用され、特に紙オムツ、生理用ナプキン、失禁パット等の吸収性物品に用いられる吸収体として、使用される。特に、原料由来の臭気や着色等が問題となっていた高濃度紙オムツに使用した場合、更には吸収性物品中の吸収体上層部に使用した場合に優れた性能が発揮される。
 また、上記吸収体は、任意成分としてパルプ繊維等の吸収性材料を含む場合もあるが、この場合、吸水性樹脂の含有量(コア濃度)としては、好ましくは30~100重量%、より好ましくは40~100重量%、更に好ましくは50~100重量%、更により好ましくは60~100重量%、特に好ましくは70~100重量%、最も好ましくは75~95重量である。
 本発明の吸水剤は、好ましい実施形態においては経時着色性や流動性に優れるため、湿度30%RH以上で長期保存することができる。当該湿度として好ましくは30~100%RH、より好ましくは40~90%RH、更に好ましくは50~80%RHである。また、上記保存期間として好ましくは1~300日間、より好ましくは10~100日間、更に好ましくは20~80日間である。
 本発明の吸水剤は、好ましい実施形態においては経時着色性や流動性に優れるため、湿度30%RH以上の環境下で製造される衛生材料へ使用できる。当該湿度として好ましくは30~100%RH、より好ましくは40~90%RH、更に好ましくは50~80%RHである。つまり、高湿度下でも衛生材料、特にパルプとの混合を含めた紙オムツの製造について、問題がない。
 以下、実施例において本発明をより具体的に説明するが、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たものも、本発明の範囲に含まれるものとする。
 特に注釈のない限り、実施例等で使用する電気機器(物性測定用の機器も含む)は200V又は100Vの電源を使用し、また、室温(20~25℃)、相対湿度50%RHの条件下で吸水性樹脂の物性を測定した。なお、便宜上、「リットル」を「l」又は「L」、「重量%」を「wt%」と記載することがある。
 [吸水剤の物性測定]
 (a)含水率
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の含水率は、ERT430.2-02に従って測定される。
 なお、本発明においては、試料量を1.0g、乾燥温度を180℃にそれぞれ変更した条件で測定した結果を、「含水率」として評価した。
 (b)無加圧下吸水倍率(CRC)及び含水率補正後のCRC(CCRC)
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の無加圧下吸水倍率(CRC)は、ERT441.2-02に従って測定される。
 なお、本発明においては、上記測定で得られた値を(1-含水率[重量%]/100)で除した値について、「含水率補正後の無加圧下吸水倍率(CCRC)」として評価した。
 例えば、含水率が10重量%、CRC(ERT441.2-02測定値)が30(g/g)の場合、含水率補正後の無加圧下吸水倍率(CCRC)は、33.3(g/g)となる。
 (c)加圧下吸水倍率(AAP2.06kPa、AAP4.83kPa)及び含水率補正後のAAP(CAAP)
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の加圧下吸水倍率(AAP)は、ERT441.2-02に従って測定される。
 なお、本発明においては、荷重条件を4.83kPaに変更した条件でも測定を行った。また、上記測定で得られた値を(1-含水率[重量%]/100)で除した値について、それぞれ「含水率補正後の加圧下吸水倍率(CAAP2.06kPa)」、「含水率補正後の加圧下吸水倍率(CAAP4.83kPa)」として評価した。
 (d)残存モノマー(RM)
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の残存モノマー(RM)は、ERT410.2-02に従って測定される。
 (d)残存(メタ)アクリレート基及び/又は(メタ)アクリルアミド基を有する架橋剤
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の残存(メタ)アクリレート基及び/又は(メタ)アクリルアミド基を有する架橋剤は、以下の方法に従って測定される。
 (測定方法)
 容量250mlのガラス製ビーカーに、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液200mlを投入し、そこに吸水剤1.0gを添加して、500rpmで16時間攪拌し、残存架橋剤を抽出した。得られた抽出液を濾紙(品名:JIS P 3801、No.2、厚さ0.26mm、保留粒子径5μm/ADVANTEC東洋株式会社製)1枚を用いて濾過し、得られた濾液を、フィルター(ジーエルサイエンス社製、GLクロマトディスク、水系25A、孔径0.45μm)を透過させて、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で測定した値(単位;ppm)を残存架橋剤量とした。
 尚、残存架橋剤量の値は、0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に架橋剤を0.005ppm(対吸水剤換算1ppm)、0.025ppm(対吸水剤換算5ppm)、0.05ppm(対吸水剤換算10ppm)、0.25ppm(対吸水剤換算50ppm)、0.5ppm(対吸水剤換算100ppm)、2.5ppm(対吸水剤換算500ppm)、5ppm(対吸水剤換算1000ppm)溶解させた液から作成した検量線をもとに計算した。
 (e)残存開始剤量(RI)及び開始剤反応率
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の残存開始剤量(RI)及び開始剤反応率は、以下の方法に従って測定される。なお、以下には本発明における代表的なラジカル重合開始剤である過硫酸塩、過酸化水素の残存量の測定方法を記載した。使用するラジカル重合開始剤が過酸化物(過硫酸塩、過酸化水素)である場合には本測定法に従って開始剤の残存量、開始剤反応率を求めれば良い。また、過酸化物以外のラジカル重合開始剤(例えば、アゾ開始剤、アセトフェノンなどの紫外線重合開始剤)を使用する場合にも、適宜、従来公知の定量方法(例えば抽出液をHPLC(高速液体クロマトグラフィー)で分析)に従って残存量を定量すればよい。
 (測定方法)
 容量200mLのビーカーに吸水剤1g及び5wt%塩化ナトリウム水溶液100gを入れ、室温下に、テフロン(登録商標)コートされた25mmの回転子を用いて500rpmで攪拌した。2時間経過後、濾過を行い、濾液をフィルター(ジーエルサイエンス社製、GLクロマトディスク、水系25A、孔径0.45μm)に通過させた。
 その溶液5.00gをスクリューキャップ付きガラス製サンプル瓶(容量50mL、直径35mm、高さ約80mm)に入れた。その後、直ちに44wt%ヨウ化カリウム水溶液0.50gを加えて、室温下で、遮光して攪拌した。1時間経過後、該溶液をプラスチック製の1cmセルに移し、分光光度計(日立レシオビーム分光光度計U-1100形)を用いて、吸光度(測定波長;350nm)を測定した。(5wt%塩化ナトリウム水溶液5gに44wt%ヨウ化カリウム水溶液0.50g加えたもの(ブランク)の吸光度を0とした)。また、それぞれラジカル重合開始剤を0重量ppm(未添加)、1重量ppm、5重量ppm、10重量ppm、13重量ppm(対吸水剤当たり)を含有する5wt%塩化ナトリウム水溶液を作成し、上記操作により吸光度を求め、検量線を作成した。そして、得られた吸水剤の吸光度及び検量線から、吸水剤中の残存開始剤量(RI[重量ppm])を算出した。
 なお、測定限界は、ポリマー量や感度等で適宜決定されるが、本発明の吸水剤の場合で、通常0.5重量ppmであり、検出限界(例えば0.5重量ppm)未満はN.D(Non-Detactable)とする。開始剤反応率[%]は、含水率補正した残存開始剤量(CRI[重量ppm])及び開始剤添加量(AI[重量ppm])より、下記式に従って算出した。
開始剤反応率[%]={(AI-(CRI))/AI}×100
 (f)残存エポキシ架橋剤
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の残存エポキシ架橋剤は、以下の方法に従って測定される。
 (測定方法)
 吸水剤2.0gを100mlのビーカーに加え、メタノール/水=2/1質量比からなる組成液2mlを加え、蓋をして1時間放置する。メタノール5mlを上記ビーカーに加え濾過し、濾液1.0gを50mlのナスフラスコに入れ、12質量%のニコチンアミド水溶液0.05mlを添加する。ナスフラスコに空冷管をつけ沸騰したウォーターバスで30分間加熱する。反応液を、濾紙を用いて濾過し、濾過液を液体クロマトグラフィーで分析する。一方、吸水剤を用いず既知量のエポキシ架橋剤を加えて同様の操作を行い、得られた検量線を外部標準とし、濾過液の希釈倍率を考慮して、吸水剤中の残存エポキシ架橋剤量(ppm)を求めた。
 (g)残存ヒドロキシ基を有する架橋剤
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の残存ヒドロキシ基を有する架橋剤は、以下の方法に従って測定される。
 (測定方法)
 260mlのポリプロピレン製ビーカーに35mmのテフロン(登録商標)の回転子を入れ、秤量した吸水剤1g、0.9質量%塩化ナトリウム水溶液100gを加え、膨潤ゲル粒子(約1mm前後)をマグネチックスターラーで1時間攪拌した。攪拌後、上澄み液をポリプロピレン製シリンジで吸い取り、クロマトディスク(GLクロマトディスク25A、ジーエルサイエンス株式会社製)で濾過した。濾液を液体クロマトグラフィーで分析することで、吸水剤の残存ヒドロキシ基を有する架橋剤を定量した。
 (h)残存硫黄系還元剤
 250mLのパックエースに吸水剤0.5gおよび純水50gを入れ1時間静置する。そこに、メタノール50gを加えてゲルを収縮し、マラカイトグリーン溶液を2.5g添加する。30分撹拌後、濾過を行い、濾液をフィルター(ジーエルサイエンス社製、GLクロマトディスク、水系25A、孔径0.45μm)に通過させ、液体クロマトグラフィーで分析する。一方、検量線を硫黄系還元剤を含まない吸水剤に対して、所定量の硫黄系還元剤を加えた純水50gをゲル化に使用したものから作成することで、吸水剤中の残存硫黄系還元剤量(ppm)を求めることができる。なお、マラカイトグリーン溶液は、メタノール2000mL、ヘキサン30mL、0.01Mの2-モルホリンエタンスルホン酸(0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液でpH=6に調整したもの)500mLから調製した溶離液に2mmol/Lとなるようにマラカイトグリーンを溶解したものである。
 (i)粒度分布(PSD)、重量平均粒子径(D50)、粒子径分布幅(σζ)
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の粒度分布及び重量平均粒子径(D50)は、米国特許第7638570号明細書に開示された測定方法に準拠して測定される。
 (j)吸水剤の色調評価
 吸水剤の色調評価は、ハンターLab表色系で実施した。なお、測定装置(分光式色差計)としては、日立分光光度計を使用した。
 試料用容器に吸水剤約5gを充填し、室温(20~25℃)、相対湿度50RH%の雰囲気下で、分光光度計にて該吸水剤表面のL値(Lightness:明度指数)、a値、b値を測定した。
 本発明においては、製造直後の吸水剤、あるいは、気温30℃以下、相対湿度50RH%以下の雰囲気下での保存期間が製造後1年以内である吸水剤の色調を「初期色調」とし、この際に測定されたL値を「曝露前の明度指数」という。
また、「着色促進試験」として、以下の操作を行い、「曝露後の明度指数」を測定した。
 上記着色促進試験は、温度70±1℃、相対湿度65±1RH%の雰囲気に調整した恒温恒湿機(エスペック株式会社製小型環境試験器;形式SH-641)中に、吸水剤約5gを充填した試料用容器を入れ、7日間曝露することで実施した。
 上記曝露後の吸水剤についての色調を「経時色調」とし、この際に測定されたL値を「曝露後の明度指数」という。
 なお、上記L値は100に近づくほど白色度が増し、a値、b値は0(ゼロ)に近いほど、低着色で実質的に白色となる。
 吸水剤の着色性の評価のために、暴露前後での色調変化(L値の変化率[%])を下記式に従って算出した。
 L値の変化率[%]={(暴露前の明度指数-暴露後の明度指数)/暴露前の明度指数}×100
 (k)水可溶分(Ext)
 本発明に係る製造方法で得られる吸水剤の水可溶分(Ext)は、ERT470.2-02(2002)に従って測定される。
 〔実施例のまとめ〕
 実施例1-1~1-8は第1の形態の実施例(さらに実施例1-8は第1および第2の形態の実施例)であり、条件および結果を表1、2に示す。
 実施例2-1~2-9は第2の形態の実施例であり、条件および結果を表3~5に示す。
 実施例3-1~3-20は第3の形態の実施例(さらに実施例3-9、10、17~19以外はすべて第1および第3の形態の実施例であり、特に実施例3-12および3-13は第1~第3の形態の実施例)であり、条件および結果を表6、7に示す。
 [製造例1]
 容量2Lのポリプロピレン製容器に、アクリル酸351g、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(分子量522.66、平均エチレンオキサイドユニット数:n=9)0.76g、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液296g及び水337gを投入し、混合(撹拌)させて単量体水溶液(1)を作製した。尚、当該単量体水溶液(1)の温度は中和熱によって84℃まで上昇した。
 次に、上記単量体水溶液(1)を撹拌させながら温度が83℃に低下した時点で、3.8重量%の過硫酸ナトリウム水溶液15.4gを添加した。その後すぐにステンレス製バット型反応装置(底面;340×340mm、高さ;25mm、内表面;テフロン(登録商標)コーティング)に当該水溶液を大気開放系で注ぎ込んだところ、約15秒経過後に重合反応が開始した。尚、当該ステンレス製バット型反応装置は、ホットプレート(株式会社井内盛栄堂製;NEO HOTPLATE HI-1000)を用いて、表面温度を予め40℃に設定しておいた。
 上記重合反応は、水蒸気を発生しながらバット型反応装置の上方に向かって四方八方に膨張発泡して進行し、その後、当該反応装置の底面より若干大きなサイズまで収縮した。尚、この重合反応(膨張・収縮)は約1分間で終了した。重合終了後、4分間反応装置内に保持させ、含水ゲル状架橋重合体(1)として取り出した。
 上記重合反応で得られた含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」と称する)(1)をミートチョッパー(飯塚工業株式会社製;MEAT-CHOPPER TYPE 12VR-400KSOX/ダイ孔径:6.4mm、孔数:38、ダイ厚み:8mm)を用いてゲル粉砕し、粒子状含水ゲル(1)を得た。
 このとき、含水ゲルを250(g/min)で投入し、並行して90℃に調温した水を50(g/min)で添加した。
 次いで、得られた粒子状含水ゲル(1)を目開き850μmのステンレス製金網上に広げて載せた後、熱風乾燥機を用いて180℃で30分間乾燥を行った。続いて、得られた乾燥重合体(1)をロールミル(有限会社井ノ口技研社製;WML型ロール粉砕機)を用いて粉砕した後、目開き850μm及び150μmのJIS標準篩を用いて分級した。
 上記の操作により、重量平均粒子径(D50)が350μm、粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量が97重量%、150μm通過物が3重量%(うち106μm通過物が1%)である、不定形破砕状の吸水性樹脂(1)を得た。得られた吸水性樹脂(1)の無加圧下吸水倍率(CRC)は51.1(g/g)、加圧下吸水倍率AAP2.06kPaは7.1(g/g)、AAP4.83kPaは6.5(g/g)、含水率は4.0重量%であった。また吸水性樹脂(1)中の残存架橋剤ポリエチレングリコールジアクリレートはN.D.(検出限界10ppm未満)であった。
 [実施例1-1]
 (混合工程)
 製造例1で得られた吸水性樹脂(1)100重量部に対して、ラジカル重合性単量体としてアクリル酸4.0重量部、有機系架橋剤としてエチレングリコールジアクリレート(EGDA)(分子量170.18、アクリレート基2個)0.2重量部、水7.0重量部、ラジカル重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.25重量部、混合助剤としてポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量 約2000)0.1重量部を予め混合しておいた表面処理液11.55重量部を均一に滴下混合し、混合物(1-1)を得た。
 (反応工程)
 次に、上記操作で得られた混合物(1-1)50gを、バット(SUS304製:縦158mm×横128mm×深さ25mm)に均一に広げ、チャック付きポリエチレン性ビニール袋(ユニパックH-4、株式会社生産日本社製:縦240mm×横170mm×厚さ0.04mm)に入れて密閉し、静置したまま100℃で30分間加熱して反応工程を行い、表面架橋重合反応を進行させた。
 (整粒工程)
 上記反応工程の終了後、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、吸水剤(1-1)を得た。尚、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。
 得られた吸水剤(1-1)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [実施例1-2]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてエチレングリコールジメタクリレート(分子量198.24、メタクリレート基2個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って吸水剤(1-2)を得た。
 得られた吸水剤(1-2)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [実施例1-3]
 実施例1-1において、有機系架橋剤として1,4-ブタンジオールジアクリレート(分子量198.24、アクリレート基2個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って吸水剤(1-3)を得た。
 得られた吸水剤(1-3)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [実施例1-4]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてアクリル酸グリセロールカーボネート(グリシジルアクリレートのエポキシ基を、炭酸ガスと反応させてエチレンカーボネート基にした化合物)(分子量172.15、アクリレート基1個+カーボネート環1個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作(反応工程でのアクリレート基の重合)を行った後、得られた反応工程後の吸水性樹脂に対して、整粒工程前に、更に加熱処理工程として反応工程よりも高温(140℃)で30分間加熱してカーボネート環の反応操作を行って吸水剤(1-4)を得た。
 得られた吸水剤(1-4)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [実施例1-5]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてグリシジルメタクリレート(分子量142.17、メタクリレート基1個、エポキシ基1個)0.05重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って吸水剤(1-5)を得た。
 得られた吸水剤(1-5)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [実施例1-6]
 実施例1において、有機系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(分子量174.22、エポキシ基2個)0.05重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って吸水剤(1-6)を得た。
 得られた吸水剤(1-6)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [実施例1-7]
 実施例1-2において、アクリル酸の使用量を8重量部に変更した以外は、実施例1-2と同様の操作を行って吸水剤(1-7)を得た。
 得られた吸水剤(1-7)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [実施例1-8]
 実施例1-7で得られた吸水剤(1-7)100重量部に対して、濃度2.5重量%亜硫酸水素ナトリウム水溶液2重量部(吸水性樹脂に対して亜硫酸水素ナトリウム500ppm)を均一に滴下混合し、得られた混合物30gを、チャック付きポリエチレン性ビニール袋(ユニパックC-4、株式会社生産日本社製:縦100mm×横70mm×厚さ0.04mm)に入れて密閉し、60℃で30分間加熱した後、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、吸水剤(1-8)を得た。なお、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。
 得られた吸水剤(1-8)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-1]
 実施例1-1において、有機系架橋剤として製造例1で使用したポリエチレングリコールジアクリレート(平均エチレンオキサイドユニット数:n=9)(分子量522.66、アクリレート基2個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って比較吸水剤(1-1)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-1)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-2]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてジエチレングリコールジアクリレート(分子量214.24、アクリレート基2個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って比較吸水剤(1-2)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-2)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-3]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてグリセリンアクリレートメタクリレート(新中村化学工業株式会社製NKエステル701A:分子量214.24、アクリレート基1個+メタクリレート基1個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って比較吸水剤(1-3)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-3)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-4]
 比較例1-3において、グリセリンアクリレートメタクリレートの使用量を0.05重量部に変更した以外は、比較例1-3と同様の操作を行って比較吸水剤(1-4)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-4)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-5]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてグリセリンジメタクリレート(新中村化学工業株式会社製NKエステル701:分子量228.27、メタクリレート基2個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って比較吸水剤(1-5)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-5)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-6]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてペンタエリスリトールトリアクリレート(分子量298.32、アクリレート基3個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って比較吸水剤(1-6)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-6)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-7]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてアリルメタクリレート(分子量126.17、アクリレート基1個+アリル基1個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って比較吸水剤(1-7)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-7)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-8]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてビニルメタクリレート(分子量112.14、アクリレート基1個+ビニル基1個)0.2重量部を使用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って比較吸水剤(1-8)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-8)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-9]
 実施例1-1において、有機系架橋剤としてエチレングリコールジアクリレート0.1重量部とグリセリンアクリレートメタクリレート0.1重量部を併用した以外は、実施例1-1と同様の操作を行って比較吸水剤(1-9)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-9)の表面架橋条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
 [比較例1-10]
 比較例1-3で得られた比較吸水剤(1-3)50gを、チャック付きポリエチレン性ビニール袋(ユニパックD-4、株式会社生産日本社製:縦120mm×横85mm×厚さ0.04mm)に入れて密閉し、室温で6ヶ月間保存し、比較吸水剤(1-10)を得た。
 得られた比較吸水剤(1-10)の表面架橋重合の条件を表1に示し、吸水剤の性能を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1(第1の形態の実施例)中、架橋剤は、A:エチレングリコールジアクリレート(EGDA)、B:エチレングリコールジメタクリレート、C:1,4-ブタンジオールジアクリレート、D:アクリル酸グリセロールカーボネート(検出限界 1ppm未満)、E:グリシジルメタクリレート(検出限界 1ppm)、F:エチレングリコールジグリシジルエーテル、G:ポリエチレングリコールジアクリレート(n=9)、H:ジエチレングリコールジアクリレート、I:グリセリンアクリレートメタクリレート、J:グリセリンジメタクリレート、K:ペンタエリスリトールトリアクリレート、L:アリルメタクリレート(検出限界 10ppm)、M:ビニルメタクリレート(検出限界 10ppm)を表す。
 また、表1中、加熱条件は、I:100℃30分間、II:100℃30分間後に更に140℃30分間行ったことを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 (まとめ)第1の形態(さらには第1および第2の形態)
 比較例1-1~1-3、1-5、1-6では、使用した有機系架橋剤の分子量が200以上と大きいために、残存架橋剤が671~1149ppmとなり、表面近傍に未反応の状態で残存する。尚、実施例(実施例1-7は除く)及び比較例では残存モノマーは500ppm以下であり、比較例1-1~1-3、1-5、1-6では残存モノマー(残存アクリル酸)を上回る多量の残存架橋剤が検出される事が分かる。
 一方、実施例1-1~1-8では、AAP2.06が20g/g以上、AAP4.83が12g/g以上に向上し、更に、残存架橋剤がN.D.~31ppmとなり、分子量が200未満では残存架橋剤量が低減する事が分かる。尚、ここで、実施例1-1~1-3、1-7はジ(メタ)アクリレート系架橋剤、実施例1-4、1-5は環状の官能基を有するアクリレート系架橋剤実施例1-6は環状の官能基を複数個有する架橋剤を使用した実施例であり、実施例1-4では架橋重合後に、更に加熱処理工程(カーボネート環の反応工程)を含むが、いずれの架橋剤も良好な結果を与える事が分かる。
 また、製造例1で、ベースポリマーの重合にポリエチレングリコールジアクリレート(分子量522.66)を使用しても残存量はN.D.であったが、比較例1-1に示すように、同じ架橋剤を反応工程での表面架橋重合に使用する場合、残存架橋剤1149ppmが検出される。かかる架橋剤分子量による本発明の効果は、通常の吸水性樹脂の重合(ベースポリマーの架橋重合)では特に確認されず、特許文献7~13などに記載の第2の表面架橋方法(単量体の架橋重合による表面架橋)において特異的に発現する事が分かる。
 比較例1-4では、比較例1-3(架橋剤0.2重量部で、残存架橋剤671ppm)の有機系架橋剤の残存量を減らすために、架橋剤量を0.05重量部に減らしたところ、残存架橋剤量は15ppmに減少したものの、AAP4.83は半減し(16.8g/gから8.8g/gにほぼ半減した)、十分な架橋効果は得られなかった事が分かる。また、比較例1-9のように、有機系架橋剤を併用し、それぞれの使用量を減らしたとしても、分子量200以上の有機系架橋剤は残存しやすいことがわかる。
 比較例1-7、1-8では、表面架橋でCRCのみが低下し(ベースポリマーの約50g/gから約40g/gに低下した)、AAP4.83kPaが殆ど向上しなかった。これは、アリル基やビニル基は(メタ)アクリレート基と重合反応性が異なり、(メタ)アクリレート基のみが反応し、アリル基、ビニル基が反応していないため、AAP4.83kPaを向上するだけの架橋が形成されないためである。このことから、使用する有機系架橋剤の反応性基の選択が重要であることが分かる。
 比較例1-10では、吸水剤を長期間保存しておくことで、残存モノマー及び残存有機系架橋剤が減少したことから、保存中にこれらが残存開始剤と反応したものと考えられる。
 [比較例2-1]
 (重合工程)
 容量2Lのポリプロピレン製容器に、アクリル酸351g、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(平均エチレンオキサイドユニット数:n=9)0.76g、キレストPC-45(45%の水溶液)を0.048g、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液296g及び水337gを投入し、混合(撹拌)させて単量体水溶液(2-1)を作製した。なお、当該単量体水溶液(2-1)の温度は中和熱によって84℃まで上昇した。
 次に、上記単量体水溶液(2-1)を撹拌させながら温度が83℃に低下した時点で、3.8重量%の過硫酸ナトリウム水溶液15.4gを添加した。その後すぐにステンレス製バット型反応装置(底面;340×340mm、高さ;25mm、内表面;テフロン(登録商標)コーティング)に当該水溶液を大気開放系で注ぎ込んだところ、約15秒経過後に重合反応が開始した。なお、当該ステンレス製バット型反応装置は、ホットプレート(株式会社井内盛栄堂製;NEO HOTPLATE HI-1000)を用いて、表面温度を予め40℃に設定しておいた。
 上記重合反応は、水蒸気を発生しながらバット型反応装置の上方に向かって四方八方に膨張発泡して進行し、その後、当該反応装置の底面より若干大きなサイズまで収縮した。なお、この重合反応(膨張・収縮)は約1分間で終了した。重合終了後、4分間反応装置内に保持させ、含水ゲル状架橋重合体(2-1)として取り出した。
 上記重合反応で得られた含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」と称する)(2-1)をミートチョッパー(飯塚工業株式会社製;MEAT-CHOPPER TYPE 12VR-400KSOX/ダイ孔径:6.4mm、孔数:38、ダイ厚み:8mm)を用いてゲル粉砕し、粒子状含水ゲル(2-1)を得た。
 このとき、含水ゲルを250(g/min)で投入し、並行して90℃に調温した水を50(g/min)で添加した。
 次いで、得られた粒子状含水ゲル(2-1)を目開き850μmのステンレス製金網上に広げて載せた後、熱風乾燥機を用いて180℃で30分間乾燥を行った。続いて、得られた乾燥重合体(2-1)をロールミル(有限会社井ノ口技研社製;WML型ロール粉砕機)を用いて粉砕した後、目開き850μm及び150μmのJIS標準篩を用いて分級した。
 上記の操作により、重量平均粒子径(D50)が350μm、粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量が97重量%、150μm通過物が3重量%(うち106μm通過物が1%)である、不定形破砕状の吸水性樹脂(2-1)を得た。得られた吸水性樹脂(2-1)の無加圧下吸水倍率(CRC)は51(g/g)、含水率は4.0重量%であった。尚、吸水性樹脂(2-1)の残存開始剤量はN.D.(検出限界未満)であった。
 (表面架橋)
 (a)混合工程
 上記吸水性樹脂(2-1)100重量部に対して、表面処理液として、ラジカル重合性単量体としてアクリル酸5.0重量部、有機系架橋剤としてN,N’-メチレンビスアクリルアミド0.1重量部、水4.0重量部、ラジカル重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.25重量部、混合助剤としてポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量 約2000)0.1重量部を予め混合しておいた水溶液(A1)9.45重量部を均一に滴下混合し、混合物(2-1)を得た。
 (b)単量体の反応工程
 次に、上記操作で得られた混合物(2-1)50gを、バット(SUS304製:縦158mm×横128mm×深さ25mm)に均一に広げ、チャック付きポリエチレン性ビニール袋(ユニパックH-4、株式会社生産日本社製:縦240mm×横170mm×厚さ0.04mm)に入れて密閉し、静置したまま100℃で15分間加熱して、反応工程を行った。
 (整粒工程)
 上記反応工程の終了後、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、表面架橋された吸水性樹脂(2-1)を得た。なお、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。得られた表面架橋された吸水性樹脂(2-1)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [比較例2-2]
 比較例2-1において、表面架橋の混合工程で使用する表面処理液中の過硫酸アンモニウムを1重量部と変更した水溶液(A2)を使用した以外は、比較例2-1と同様の操作を行って表面架橋された吸水性樹脂(2-2)を得た。得られた表面架橋された吸水性樹脂(2-2)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [比較例2-3]
 比較例2-1において、表面架橋の反応工程での加熱時間を30分間に変更した以外は、比較例2-1と同様の操作を行って表面架橋された吸水性樹脂(2-3)を得た。得られた表面架橋された吸水性樹脂(2-3)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [比較例2-4]
 吸水性樹脂(2-1)100重量部に対して、表面処理液として、ラジカル重合性単量体としてアクリル酸2.0重量部、有機系架橋剤としてN,N’-メチレンビスアクリルアミド0.1重量部、水5.0重量部、ラジカル重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.25重量部、混合助剤としてポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量 約2000)0.1重量部を予め混合しておいた水溶液(A3)7.45重量部を均一に滴下混合し、混合物(2-2)を得た後、比較例2-1と同様の操作を行って表面架橋された吸水性樹脂(2-4)を得た。得られた表面架橋された吸水性樹脂(2-4)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [比較例2-5]
 比較例2-4において、表面架橋の混合工程で使用する表面処理液中の過硫酸アンモニウムを1重量部と変更した水溶液(A4)を使用した以外は、比較例2-4と同様の操作を行って表面架橋された吸水性樹脂(2-5)を得た。得られた表面架橋された吸水性樹脂(2-5)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [比較例2-6]
 (重合工程)
 比較例2-1において、内部架橋剤量を1.2gとした以外は、比較例2-1と同様の操作を行って、吸水性樹脂(2-2)を得た。得られた吸水性樹脂(2-2)の無加圧下吸水倍率(CRC)は41(g/g)、含水率は4.0重量%であった。尚、吸水性樹脂(2-2)の残存開始剤量はN.D.(検出限界未満)であった。
 (表面架橋)
 (a)混合工程
 上記吸水性樹脂(2-2)30gを石英製セパラブルフラスコに加え、撹拌羽根で撹拌下、過硫酸アンモニウム及びポリエチレングリコールモノメチルエーテル(数平均分子量 約2000)をそれぞれ6.25重量%ずつ含む水溶液2.7gを加えた。10分間撹拌を続けて混合物(2-3)を得た。
 (b)反応工程
 次に、上記操作で得られた混合物(2-3)を、撹拌したまま、メタルハライドランプ(ウシオ電機製、UVL-1500M2-N1)を取り付けた紫外線照射装置(同、UV-152/1MNSC3-AA06)を用いて、照射強度60mW/cmで10分間、室温で紫外線を照射した。
 (整粒工程)
 上記表面架橋の終了後、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、表面架橋された吸水性樹脂(2-6)を得た。なお、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。得られた表面架橋された吸水性樹脂(2-6)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [実施例2-1]
 比較例2-1で得られた表面架橋された吸水性樹脂(2-1)100重量部に対して、濃度10重量%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(B1)2.5重量部(吸水性樹脂に対して亜硫酸水素ナトリウム0.25重量%)として均一に滴下混合し、得られた混合物30gを、バット(SUS304製:縦158mm×横128mm×深さ25mm)に均一に広げ、チャック付きポリエチレン性ビニール袋(ユニパックH-4、株式会社生産日本社製:縦240mm×横170mm×厚さ0.04mm)に入れて密閉し、静置したまま100℃で15分間加熱した後、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、吸水剤(2-1)を得た。なお、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。得られた吸水剤(2-1)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [実施例2-2]
 実施例2-1において、水溶液(B1)の添加量を5重量部(吸水性樹脂に対して亜硫酸水素ナトリウム0.5重量%)に変更した以外は、実施例2-1と同様の操作を行って吸水剤(2-2)を得た。得られた吸水剤(2-2)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [実施例2-3]
 実施例2-1において、水溶液(B1)の添加量を10重量部(吸水性樹脂に対して亜硫酸水素ナトリウム1.0重量%)に変更した以外は、実施例2-1と同様の操作を行って吸水剤(2-3)を得た。得られた吸水剤(2-3)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [実施例2-4]
 実施例2-1において、水溶液(B1)に替えて、濃度5重量%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(B2)を5重量部(吸水性樹脂に対して亜硫酸水素ナトリウム0.25重量%)添加した以外は、実施例2-1と同様の操作を行って吸水剤(2-4)を得た。得られた吸水剤(2-4)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [実施例2-5]
 実施例2-1において、水溶液(B1)に替えて、濃度2重量%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(B3)を12.5重量部(吸水性樹脂に対して亜硫酸水素ナトリウム0.25重量%)添加した以外は、実施例2-1と同様の操作を行って以下の吸水剤(2-5)を得た。得られた吸水剤(2-5)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [実施例2-6]
 比較例2-4で得られた表面架橋された吸水性樹脂(2-4)100重量部に対して、水5重量部を均一に滴下混合し、得られた混合物30gを、バット(SUS304製:縦158mm×横128mm×深さ25mm)に均一に広げ、チャック付きポリエチレン性ビニール袋(ユニパックH-4、株式会社生産日本社製:縦240mm×横170mm×厚さ0.04mm)に入れて密閉し、静置したまま100℃で15分間加熱した後、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、吸水剤(2-6)を得た。なお、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。得られた吸水剤(2-6)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [実施例2-7]
 実施例2-6において、加熱時間を60分間に変更した以外は、実施例2-6と同様の操作を行って以下の吸水剤(2-7)を得た。得られた吸水剤(2-7)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [実施例2-8]
 比較例2-6で得られた表面架橋された吸水性樹脂(2-6)100重量部に対して、濃度12.5重量%亜硫酸水素ナトリウム水溶液(B4)2重量部(吸水性樹脂に対して亜硫酸水素ナトリウム0.25重量%)として均一に滴下混合し、得られた混合物30gを、チャック付きポリエチレン性ビニール袋(ユニパックC-4、株式会社生産日本社製:縦100mm×横70mm×厚さ0.04mm)に入れて密閉し、60℃で30分間加熱した後、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、吸水剤(2-8)を得た。なお、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。得られた吸水剤(2-8)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
 [実施例2-9]
 実施例2-8において、水溶液(B4)に替えて、濃度12.5重量%亜硫酸ナトリウム水溶液(B5)2重量部(吸水性樹脂に対して亜硫酸ナトリウム0.25重量%)に変更した以外は、実施例2-8と同様の操作を行って吸水剤(2-9)を得た。得られた吸水剤(2-9)の製造条件を表3に、諸物性を表4に、色調を表5に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 (まとめ)第2の形態
 表4より、単量体を重合することによる吸水性樹脂の製造(比較例2-1の重合工程)では残存重合開始剤が検出されなくても、比較例2-1~2-6に示すラジカル重合開始剤を含む表面処理液で表面架橋する従来の表面処理方法では500ppmを超える残存重合開始剤が含まれていたことが分かる。
 特許文献6~14に準じた従来の表面処理方法に対して、吸水剤2-1~2-9では、水を含む液体を反応工程中又は反応工程後に混合することで、残存開始剤量が少なく、残存モノマー量が低減でき、着色性の問題も抑えられていることが認められる。
 一方、比較例2-1及び2-4では、開始剤の反応率が低いことから、残存開始剤量が多いこと、残存モノマー量が多いことや着色性が高いことが認められる。比較吸水剤2-2では、ラジカル重合開始剤を過剰に使用することで、ラジカル重合性単量体との反応がうまく進行しなくなり、逆に残存モノマーの増加及び着色性の悪化が認められる。比較吸水剤2-5では、ラジカル重合開始剤を多量に使用することで、残存モノマー量は抑えられているものの、着色性の問題が見られる。比較吸水剤2-6では、ラジカル重合開始剤を多量に使用して紫外線照射することで、着色性の問題が見られる。特に残存過硫酸塩量が1000ppmを超えると、着色性が悪化することがわかる。さらに、水可溶分が、実施例2-1で25.3重量%、実施例2-2で34.7重量%、実施例2-3で48.4重量%であることから、残存還元剤量が2500ppmを超えると、水可溶分が大幅に増加することがわかる。
 [製造例3]
 容量2Lのポリプロピレン製容器に、アクリル酸351g、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(分子量522.66、平均エチレンオキサイドユニット数;n=9)0.76g、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液296g及びイオン交換水337gを投入して撹拌、混合した。当該操作で得られた混合液を単量体水溶液(3)とした。また、単量体水溶液(3)は、中和熱によって84℃まで上昇した。その後も攪拌を継続し、単量体水溶液(3)の液温が83℃となった時点で、3.8重量%の過硫酸ナトリウム水溶液15.4gを添加し、反応液(3)とした。
 上記反応液(3)を直ちにステンレス製バット型反応装置(底面;340×340mm、高さ;25mm、内表面;テフロン(登録商標)コーティング)に大気開放系で注ぎ込んだところ、約15秒後に重合反応が開始した。なお、上記ステンレス製バット型反応装置は、ホットプレート(NEO HOTPLATE HI-1000/株式会社井内盛栄堂製)を用いて、表面温度を40℃に予め設定しておいた。
 上記重合反応は、水蒸気を発生させながらバット型反応装置の上方に向かって四方八方に膨張発泡して進行し、その後、当該反応装置の底面より若干大きなサイズまで収縮した。当該操作で得られた重合物を、含水ゲル状架橋重合体(以下、「含水ゲル」と称する)(3)とした。なお、当該重合反応(膨張・収縮)は約1分間で終了したが、その後4分間、当該含水ゲル(3)を反応装置内に保持した。
 その後、上記含水ゲル(3)をミートチョッパー(MEAT-CHOPPER TYPE 12VR-400KSOX;ダイ孔径:6.4mm、孔数:38、ダイ厚み:8mm/飯塚工業株式会社製)を用いてゲル粉砕し、粒子状の含水ゲル(3)とした。当該ゲル粉砕は、含水ゲル(3)250(g/min)及び90℃に調温した温水50(g/min)をそれぞれ別々にミートチョッパーに投入することで行った。
 次いで、上記ゲル粉砕で得られた粒子状の含水ゲル(3)を熱風乾燥機を用いて乾燥し、乾燥重合体(3)を得た。当該乾燥は、目開き850μmのステンレス製金網上に粒子状含水ゲル(3)を広げて載せ、180℃の熱風を30分間通気させることで行った。
 続いて、上記乾燥で得られた乾燥重合体(3)をロールミル(WML型ロール粉砕機/有限会社井ノ口技研製)を用いて粉砕した後、目開き850μm及び150μmのJIS標準篩を用いて分級し、不定形破砕状の吸水性樹脂粉末(3)を得た。
 当該吸水性樹脂粉末(3)は、重量平均粒子径(D50)が350μm、粒子径150μm以上850μm未満の粒子含有量が97重量%、粒子径150μm未満の粒子含有量が3重量%(うち106μm未満は1重量%)、無加圧下吸水倍率(CRC)が51.1(g/g)、加圧下吸水倍率(AAP2.06kPa)が7.1(g/g)、加圧下吸水倍率(AAP4.83kPa)が6.5(g/g)、含水率が4.0重量%、残存モノマーが370ppmであった。
 [実施例3-1]
 (混合工程)
 製造例3で得られた吸水性樹脂粉末(3)100重量部に対して、ラジカル重合性単量体としてアクリル酸5.0重量部、熱分解性ラジカル重合開始剤として過硫酸ナトリウム(10時間半減期温度;71℃)0.25重量部、有機系架橋剤としてエチレングリコールジアクリレート(EGDA)0.3重量部、混合助剤としてポリエチレングリコールモノメチルエーテル(PEGOMe・数平均分子量;約2000)0.1重量部及びイオン交換水4.0重量部からなる表面処理液(3-1)9.65重量部を均一に滴下、混合し、混合物(3-1)を得た。
 (反応工程)
 次に、上記混合工程で得られた混合物(3-1)50gを、大きさが縦158mm、横128mm、高さ25mm、材質がSUS304のバットに投入し、粉体層の厚さが均一となるようにした。
 続いて、表面架橋の反応工程を行う反応装置として、容量27Lの静置式乾燥機を用意した。当該乾燥機(反応装置)は、上部に気体の給気口と、下部に気体の排気口とを具備しており、乾燥機(反応装置)の内部雰囲気露点及び内部雰囲気温度は恒温恒露点の気体を導入することで、また、乾燥機(反応装置)の内壁面温度は乾燥機の設定温度で、それぞれ制御する仕様となっている。
 実施例3-1においては、設定温度(内壁面温度)を100℃に設定し、内部雰囲気温度を予め100℃まで昇温した乾燥機(反応装置)の中央部に、上記混合物(3-1)が入ったバットを加熱時間として15分間配置して、表面架橋の反応工程を行った。
 なお、上記混合物(3-1)の加熱期間中、乾燥機(反応装置)の内部雰囲気露点が80℃(相対湿度50%RH)、内部雰囲気温度が100℃及び内壁面温度が100℃となるように、それぞれを常に制御した。
 表面架橋の反応工程、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、吸水剤(3-1)を得た。なお、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-1)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-2]
 実施例3-1において、乾燥機(反応装置)の内部雰囲気温度を120℃(相対湿度24%RH)となるように制御した以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-2)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-2)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-3]
 実施例3-1において、乾燥機(反応装置)の内部雰囲気温度を120℃(相対湿度24%RH)、内壁面温度を120℃となるように制御した以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-3)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-3)の諸物性を表7に示した。
 [比較例3-1]
 実施例3-1において、乾燥機(反応装置)の内部雰囲気温度を180℃(相対湿度5%RH)、内壁面温度を180℃となるように制御した以外は、実施例3-1と同様の操作を行って比較吸水剤(3-1)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた比較吸水剤(3-1)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-4]
 実施例3-1において、乾燥機(反応装置)の内部雰囲気温度を80℃、内部雰囲気露点を75℃(相対湿度85%RH)、内壁面温度を80℃となるように制御した以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-4)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-4)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-5]
 実施例3-1において、乾燥機(反応装置)の内部雰囲気露点を90℃(相対湿度77%RH)となるように制御した以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-5)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-5)の諸物性を表7に示した。
 [比較例3-2]
 実施例3-1において、反応装置としてウォーターオーブン(商品名:ヘルシオ、型番:AX-HC3/シャープ株式会社)を使用し、蒸し物(強)モードで5分間加熱して、表面架橋の反応工程を行った以外は、実施例3-1と同様の操作を行って比較吸水剤(3-2)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた比較吸水剤(3-2)の諸物性を表7に示した。
 なお、上記蒸し物(強)モードによる処理は、飽和水蒸気によって加熱が行われる形態であり、設定温度を100℃とすることで、当該オーブンの内部雰囲気温度、内部雰囲気露点及び内壁面温度をそれぞれ100℃に制御することができる(相対湿度は100%RH)。また、比較例3-2においては、上記操作を行う前に予め蒸し物(強)モード(設定温度100℃)でウォーターオーブンを5分間運転し、予熱しておいた。
 [比較例3-3]
 比較例3-2において、ウォーターオーブンケーキモード(設定温度120℃)に変更した以外は、比較例3-2と同様の操作を行って比較吸水剤(3-3)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた比較吸水剤(3-3)の諸物性を表7に示した。
 なお、上記ウォーターオーブンケーキモードによる処理は、気化後更に加熱されてなる過熱水蒸気によって加熱が行われる形態であり、設定温度を120℃とすることで、当該オーブンの内部雰囲気温度及び内壁面温度をそれぞれ120℃に、内部雰囲気露点を100℃にそれぞれ制御することができる(相対湿度は51%RH)。また、比較例3-3においては、上記操作を行う前に予めウォーターオーブンケーキモード(設定温度120℃)でウォーターオーブンを5分間運転し、予熱しておいた。
 [実施例3-6]
 実施例3-1において、イオン交換水を5.0重量部に変更し、表面処理液(3-6)として10.65重量部とし、更に、乾燥機(反応装置)の内部雰囲気露点を70℃(相対湿度32%RH)となるように制御した以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-6)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(6)の諸物性を表7に示した。
 [比較例3-4]
 実施例3-6において、乾燥機(反応装置)の内部雰囲気露点を50℃(相対湿度12%RH)となるように制御した以外は、実施例3-6と同様の操作を行って比較吸水剤(3-4)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた比較吸水剤(3-4)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-7]
 実施例3-1において、アクリル酸を10.0重量部、有機系架橋剤としてエチレングリコールジメタクリレート(EGDM)を0.5重量部及びイオン交換水を5.0重量部に変更し、表面処理液(3-7)として15.85重量部とした以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-7)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-7)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-8]
 実施例3-1において、混合助剤(ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(PEGOMe))0.1重量部を使用せず、表面処理液(3-8)として9.55重量部とした以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-8)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-8)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-9]
 実施例3-1において、有機系架橋剤(エチレングリコールジアクリレート(EGDA))0.3重量部を使用せず、表面処理液(3-9)として9.35重量部とした以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-9)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水性樹脂(3-9)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-10]
 実施例3-1において、アクリル酸5.0重量部及び有機系架橋剤(エチレングリコールジアクリレート(EGDA))0.3重量部を使用せず、過硫酸ナトリウムを0.5重量部に変更し、表面処理液(3-10)として4.60重量部とした以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-10)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-10)の諸物性を表7に示した。
 [比較例3-5]
 実施例3-1において、アクリル酸5.0重量部、有機系架橋剤(エチレングリコールジアクリレート(EGDA))0.3重量部及び過硫酸ナトリウム0.25重量部を使用せず、比較表面処理液(3-5)として4.10重量部とした以外は、実施例3-1と同様の操作を行って比較吸水剤(3-5)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた比較吸水剤(3-5)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-11]
 実施例3-1において、エチレングリコールジアクリレートの使用量を1.0重量部に変更し、表面処理液(3-11)として10.35重量部とした以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-11)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-11)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-12]
 実施例3-11で得られた吸水剤(3-11)100重量部に対して、濃度2.5重量%亜硫酸水素ナトリウム水溶液2重量部(吸水性樹脂に対して亜硫酸水素ナトリウム500ppm)を均一に滴下混合し、得られた混合物30gを、チャック付きポリエチレン性ビニール袋(ユニパックC-4、株式会社生産日本社製:縦100mm×横70mm×厚さ0.04mm)に入れて密閉し、60℃で30分間加熱した後、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、吸水剤(3-12)を得た。なお、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。
 得られた吸水剤(3-12)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-13]
 実施例3-12において、亜硫酸水素ナトリウムに替えて、亜硫酸ナトリウムを使用した以外は、実施例3-12と同様の操作を行い、吸水剤(3-13)を得た。
 得られた吸水剤(3-13)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-14]
 実施例3-11で得られた吸水剤(3-11)50gを大きさが縦158mm、横128mm、高さ25mm、材質がSUS304のバットに投入し、粉体層の厚さが均一となるようにし、静置したまま180℃で30分間加熱した後、目開き850μmのJIS標準篩を用いて分級し、吸水剤(3-14)を得た。なお、当該篩のON品(不通過物)は、その全量が850μmを通過するまで解砕した。
 得られた吸水剤(3-14)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-15]
 実施例3-11で得られた吸水剤(3-11)35gとガラスビーズ10gとを、225mlのマヨネーズ瓶に入れ、ペイントシェイカー(株式会社東洋精機製作所製、100V/60Hzで振動速度回転数750c.p.mの振動)で30分間振とうした。
 得られた吸水剤(3-15)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-16]
 実施例3-15において、吸水剤(3-11)に替えて、実施例3-14で得られた吸水剤(3-14)を使用した以外は、同様の操作を行い、吸水剤(3-16)を得た。
 得られた吸水剤(3-16)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-17]
 実施例3-1において、ラジカル重合性単量体として75%中和のアクリル酸ナトリウム3重量部、有機系架橋剤としてメチレンビスアクリルアミド(MBAA)を0.1重量部及びイオン交換水を5.0重量部に変更し、表面処理液(3-17)として8.45重量部とした以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-17)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-17)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-18]
 実施例3-7において、有機系架橋剤としてグリセリンアクリレートメタクリレート(701A)0.2重量部に変更し、表面処理液(3-18)として15.55重量部とし、加熱時間を30分間に延長した以外は、実施例3-7と同様の操作を行って吸水性樹脂(3-18)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-18)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-19]
 実施例3-18において、有機系架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート(分子量522.66、平均エチレンオキサイドユニット数:n=9)0.2重量部に変更した以外は、実施例3-18と同様の操作を行って吸水剤(3-19)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-19)の諸物性を表7に示した。
 [実施例3-20]
 実施例3-1において、混合助剤としてポリエチレングリコール(PEG・数平均分子量;約2000)0.1重量部に変更した以外は、実施例3-1と同様の操作を行って吸水剤(3-20)を得た。表面架橋の反応工程の諸条件を表6に、得られた吸水剤(3-20)の諸物性を表7に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 (まとめ)第3の形態(さらには第1及び第3、特に第1~第3の形態)
 実施例3-1~3-4及び比較例3-1の結果から、表面架橋の反応工程後の吸水性樹脂の粉温が高くなると、吸水性樹脂の含水率が低下する傾向が確認された。この現象は、反応工程での吸水性樹脂を含む混合物の乾燥が過度に進行し、ラジカル重合性単量体が吸水性樹脂の内部に浸透し難くなるためと判断される。したがって、所望する含水率の吸水性樹脂を得るには、当該粉温を70~130℃に制御する必要がある。
 実施例3-1、3-5及び比較例3-2、並びに、実施例3-3及び比較例3-3の結果から、反応装置の内部雰囲気露点が95℃を超えると、吸水性樹脂の含水率が増加する傾向が確認された。特に比較例3-2のように、反応装置の内部雰囲気露点と内壁面温度が同じ温度(100℃)となる場合、反応装置内で結露が発生し、吸水性樹脂の一部が凝集し、塊状となることが確認された。即ち、比較例3-2の条件を実機操業に適用する場合、装置内面への付着や配管の詰まり等が発生し、生産性や吸水性能の低下等が懸念される。
 実施例3-6及び比較例3-4の結果から、反応装置の内部雰囲気露点が60℃未満になると、吸水性樹脂の含水率が低下する傾向が確認された。
 実施例3-7~3-10の結果から、表面処理液の組成を変更しても、得られる吸水性樹脂の含水率にはあまり影響しないことが確認された。一方、比較例3-5のように、表面処理液中に熱分解性ラジカル重合開始剤、ラジカル重合性単量体及び有機系架橋剤が存在しない場合は、表面架橋の反応工程が全く進行せず、吸水性能はほぼ吸水性樹脂粉末と同じであった。
 実施例3-11~3-13の結果から、架橋剤の選択、反応条件の制御、還元剤の後添加によって、もっとも高性能で、残存物が少ないため安全性に問題のない吸水剤が得られることがわかる。
 実施例3-14~3-16の結果から、含水率が高い方が、ダメージに強く、粉化性が小さいことがわかる。
 実施例3-17の結果から、ラジカル重合性単量体の中和率が高くても高性能な吸水剤が得られることがわかる。
 実施例3-18、3-19の結果から、反応条件を制御することで、分子量200以上の架橋剤でも残存量を低減可能なことがわかる。
 実施例3-1、3-8、3-20の結果から、混合助剤を使用した方が、残存モノマー量が低減できることがわかる。

Claims (44)

  1.  ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤の製造方法であって、
     a)ラジカル重合性単量体及び有機系架橋剤を含む表面処理液をポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂に混合して混合物を得る混合工程と、
     b)前記混合物を表面架橋重合する反応工程と、を有し、
     前記表面処理液の量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して50重量部以下であり、
     前記表面処理液は、必要に応じて混合助剤を含み、
     前記有機系架橋剤が、(メタ)アクリレート基と反応しうる官能基及びカルボキシル基と反応しうる官能基からなる群より選ばれる複数個の官能基を有し、かつ、分子量が200未満の有機化合物であることを特徴とする、吸水剤の製造方法。
  2.  前記カルボキシル基と反応しうる官能基が、環状の官能基、ヒドロキシ基、1級又は2級のアミノ基及びイソシアネート基からなる群より選ばれる、請求項1に記載の製造方法。
  3.  前記環状の官能基が、エポキシ基、アジリジン基、オキセタン基、エチレンカーボネート基、オキサゾリン基及びオキサゾリジノン基からなる群より選ばれる、請求項2に記載の製造方法。
  4.  前記有機系架橋剤が、分子量が200未満のジ(メタ)アクリレート系架橋剤及び環状の官能基を有する(メタ)アクリレート系架橋剤からなる群より選ばれる、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。
  5.  前記反応工程において、前記吸水性樹脂組成物が熱分解型ラジカル重合開始剤を含み、前記反応工程が加熱処理により行われる、請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法。
  6.  前記反応工程の温度が、50℃~150℃である、請求項5に記載の製造方法。
  7.  前記表面処理液に含まれる前記ラジカル重合性単量体の主成分が、(メタ)アクリル酸であることを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法。
  8.  前記表面処理液中に含まれるラジカル重合性単量体の量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して0.1~20重量部であることを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載の製造方法。
  9.  前記表面処理液中に含まれる有機系架橋剤の量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して0.001~5重量部であることを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載の製造方法。
  10.  前記表面処理液中に含まれる水の量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して1~20重量部であることを特徴とする、請求項1~9のいずれか1項に記載の製造方法。
  11.  前記表面処理液が前記ラジカル重合開始剤を含み、前記ラジカル重合開始剤は過硫酸塩、過酸化水素及び水溶性アゾ化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、前記ラジカル重合開始剤の量が、吸水性樹脂100重量部に対して0.01~2重量部であることを特徴とする、請求項1~10のいずれか1項に記載の製造方法。
  12.  前記混合助剤を、前記混合工程と同時又はその前に添加することを特徴とする、請求項1~11のいずれか1項に記載の製造方法。
  13.  前記有機系架橋剤の分子量が、前記吸水性樹脂の製造に用いられた架橋剤の分子量よりも小さいことを特徴とする、請求項1~12のいずれか1項に記載の製造方法。
  14.  前記反応工程後に、更に前記反応工程よりも高温での加熱処理工程を有することを特徴とする、請求項1~13のいずれか1項に記載の製造方法。
  15.  ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤の製法であって、
     a)ラジカル重合開始剤を含む表面処理液を、含水率が30重量%以下のポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂に混合して混合物を得る混合工程と、
     b)前記混合物に加熱処理又は活性エネルギー線照射処理を行う反応工程とを含み、
     前記反応工程の実施中及び/又はその終了後に、前記混合物に水を含む液体を混合する水含有液体混合工程をさらに含むことを特徴とする、吸水剤の製造方法。
  16.  前記表面処理液がラジカル重合性単量体をさらに含む、請求項15に記載の製造方法。
  17.  前記水を含む液体の添加量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して0.1~15重量部である、請求項15又は16に記載の製造方法。
  18.  前記水を含む液体が、還元性物質を含む水溶液である、請求項15~17のいずれか1項に記載の製造方法。
  19.  前記還元性物質が、燐系還元剤及び/又は硫黄系還元剤である、請求項18に記載の製造方法。
  20.  前記水を含む液体中の前記還元性物質の濃度が0.1~30.0重量%である、請求項18又は19に記載の製造方法。
  21.  前記還元性物質の添加量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して0.01~5重量部である、請求項18~20のいずれか1項に記載の製造方法。
  22.  前記水含有液体混合工程における前記吸水性樹脂の温度が20~150℃である、請求項15~21のいずれか1項に記載の製造方法。
  23.  前記水含有液体混合工程における雰囲気露点が5℃以上100℃未満である、請求項15~22のいずれか1項に記載の製造方法。
  24.  前記水含有液体混合工程後に加熱工程をさらに含み、前記加熱工程後の前記吸水性樹脂の含水率が1~30重量%である、請求項15~23のいずれか1項に記載の製造方法。
  25.  前記加熱工程の加熱温度が40~150℃であり、加熱時間が1分~3時間である、請求項1~24に記載の製造方法。
  26.  前記吸水性樹脂100重量%に対して0.001~6重量%の金属キレート剤を添加する工程をさらに含む、請求項1~25のいずれか1項に記載の製造方法。
  27.  前記水含有液体混合工程後に、分級及び/又は凝集物の除去を行う整粒工程をさらに含む粒子状吸水剤の製造方法である、請求項15~26のいずれか1項に記載の製造方法。
  28.  前記ラジカル重合開始剤が、過硫酸塩、過酸化水素及びアゾ化合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上である、請求項1~27のいずれか1項に記載の製造方法。
  29.  ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤の製造方法であって、
     a)熱分解型ラジカル重合開始剤を含む表面処理液を、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂に混合して混合物を得る混合工程と、
     b)前記混合物に加熱処理を行う反応工程とを含み、
     前記反応工程において、使用する反応装置の内部雰囲気露点を60~95℃とし、前記反応装置の内壁面温度を雰囲気露点以上250℃以下とし、かつ、前記混合物を加熱処理して前記吸水性樹脂の温度を70~130℃とすることを特徴とする、吸水剤の製造方法。
  30.  表面処理の前記反応装置の内部雰囲気温度が、前記内部雰囲気露点以上150℃以下である、請求項1~29の何れか1項に記載の製造方法。
  31.  前記熱分解型ラジカル重合開始剤が、過硫酸塩、過酸化物及びアゾ化合物からなる群より選ばれる1種又は2種以上であり、かつ、
     前記熱分解型ラジカル重合開始剤の添加量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して0.01~2重量部である、請求項1~30の何れか1項に記載の製造方法。
  32.  前記熱分解型ラジカル重合開始剤の10時間半減期温度が0~120℃である、請求項1~31のいずれか1項に記載の製造方法。
  33.  前記表面処理液が、ラジカル重合性単量体及び/又は有機系架橋剤をさらに含む、請求項1~32のいずれか1項に記載の製造方法。
  34.  前記ラジカル重合性単量体の添加量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して0.1~20重量部である、請求項1、16、33に記載の製造方法。
  35.  前記有機系架橋剤が、前記ラジカル重合性単量体及び/又はカルボキシル基と共有結合する官能基を複数個有し、かつ、
     前記有機系架橋剤の添加量が、前記吸水性樹脂100重量部に対して0.01~5重量部である、請求項1、16、33に記載の製造方法。
  36.  前記表面処理液が水溶液であり、前記水溶液に含まれる水の量が、前記吸水性樹脂粉末100重量部に対して1~20重量部である、請求項1~35のいずれか1項に記載の製造方法。
  37.  前記反応工程における加熱処理時間が1~60分間である、請求項1~36のいずれか1項に記載の製造方法。
  38.  請求項1~14の何れかに記載の製造方法(1)、請求項15~28の何れかに記載の製造方法(2)、請求項29~37の何れかに記載の製造方法(3)のうちの複数を含む、製造方法。
  39.  ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系吸水性樹脂を主成分とする吸水剤であって、
     含水率が3~13重量%、含水率補正後の無加圧下吸水倍率(CRC)が33(g/g)以上、含水率補正後の加圧下吸水倍率(AAP4.83kPa)が18(g/g)以上、残存モノマー量が500ppm以下、分子量200未満の有機系架橋剤の合計残存量が500ppm以下であり、かつ、過硫酸塩の残存量が1ppm以上1000ppm以下であるか、または硫黄系還元剤の残存量が1ppm以上2500ppm以下である、吸水剤。
  40.  過硫酸塩の残存量が1ppm以上1000ppm以下、かつ、硫黄系還元剤が残存しない、または、過硫酸塩が残存せず、かつ、硫黄系還元剤の残存量が1ppm以上2500ppm以下である、請求項39に記載の吸水剤。
  41.  前記有機系架橋剤の合計残存量が500ppm以下であり、この際、エポキシ架橋剤の残存量が1ppm以下であり、(メタ)アクリレート基及び/又は(メタ)アクリルアミド基を有する有機系架橋剤の残存量が100ppm以下であり、ヒドロキシ基を有する有機系架橋剤の残存量が500ppm以下である、請求項39又は40に記載の吸水剤。
  42.  不定形破砕状の形状を有する、請求項39~41のいずれか1項に記載の吸水剤。
  43.  初期L値が88以上であり、かつ、経時着色後のL値変化率が20%以下である、請求項39~42のいずれか1項に記載の吸水剤。
  44.  キレート剤を更に含む、請求項39~43のいずれか1項に記載の吸水剤。
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