JP5308344B2 - 粒子状吸水性樹脂の分級方法 - Google Patents
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Description
<粒子状>
本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法により得られた粒子状吸水性樹脂は、粒子状を有する吸水性樹脂である。ここで、粒子状とは、球形状、楕円体状、ウインナ−ソーセージ状、または、球形状若しくは楕円体状の粒子が凝集した造粒物の形状等が挙げられる。さらに、単量体水溶液を重合して得られる含水ゲル状重合体の破砕物に由来する形状である不定形破砕状やその造粒物の形状が挙げられる。好ましくは球形状または楕円体状であり、より好ましくは球形状粒子の造粒物の形状、楕円体状粒子の造粒物の形状、または、単量体水溶液を重合して得られる含水ゲル状重合体の破砕物に由来する形状である不定形破砕状やその造粒物の形状であり、特に好ましくは上記不定形破砕状やその造粒物の形状である。
本発明では、粒子状吸水性樹脂として、酸基および/またはその塩含有不飽和単量体を架橋重合した吸水性樹脂(架橋重合した構造である吸水性樹脂であれば良く、酸基および/またはその塩含有不飽和単量体を重合後に、架橋剤ないし重合時の自己架橋により架橋反応して得られる吸水性樹脂でもよい)を粒子状にしたものが用いられる。
本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法に用いられる不飽和単量体としては、所望する架橋重合体を得ることができる不飽和単量体を用いればよい。
本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法に用いられる粒子状吸水性樹脂は、内部架橋構造を有する架橋重合体である。ここで、吸水性樹脂が水不溶性及び水膨潤性を有していれば、内部架橋構造を有していると考えることができる。そのため、吸水性樹脂の内部架橋構造は、内部架橋剤である架橋性単量体を用いずに、不飽和単量体の自己架橋によって得られるものであってもよい。ただし、好ましくは上記の不飽和単量体と架橋性単量体とを共重合または反応させて得られるものがよい。ここで、内部架橋剤である架橋性単量体とは、一分子中に2個以上の重合性不飽和基や、2個以上の反応性基を有するものである。
本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法に用いられる粒子状吸水性樹脂を得るために上記の不飽和単量体を重合する際には、重合開始剤を使用するとよい。使用される重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過酢酸カリウム、過酢酸ナトリウム、過炭酸カリウム、過炭酸ナトリウム、t−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化水素、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩等のラジカル重合開始剤や、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン等の光重合開始剤を用いることができる。
本発明に用いられる粒子状吸水性樹脂を得るために上記の各単量体(不飽和単量体、他の不飽和単量体、架橋性単量体)を重合するに際しては、水溶液重合や逆相懸濁重合、バルク重合、沈殿重合等を行うことが可能である。中でも、吸水性樹脂の性能や重合の制御の容易さ、さらに膨潤ゲルの吸収特性の観点から、上記単量体を水溶液とすることによる水溶液重合や逆相懸濁重合を行うことが好ましい。
上記重合方法によって単量体を重合して得られる重合体は、通常、含水ゲル状架橋重合体であり、必要に応じて乾燥処理や粉砕が行われる。
上記の方法で得られた粒子状や粉末状や粒子状乾燥物凝集体は、粉砕機によって粉砕される。粉砕されることにより粒子状吸水性樹脂が得られる。粉砕機は特に限定されないが、例えばロールミルのようなロール式粉砕機、ハンマーミルのようなハンマー式粉砕機、衝撃式粉砕機、カッターミル、ターボグラインダー、ボールミル、フラッシュミル等が用いられる。この中でも、粒径分布を制御するためには、ロールミルが好ましい。粒径分布を制御するために、連続して2回以上粉砕してもよく、3回以上粉砕することが好ましい。2回以上粉砕する場合には、それぞれの粉砕機は同じであっても、異なっていてもよい。また、違う種類の粉砕機を組み合わせて用いることも可能である。
本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法に用いられる粒子状吸水性樹脂は、重合中または重合後に、表面架橋剤、通液性向上剤、滑剤等が添加混合されうる。重合後に添加混合する場合には、乾燥前、乾燥後または粉砕後に添加混合することができる。また、本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法に用いられる粒子状吸水性樹脂は、吸水性樹脂の特性を阻害しない限り、他の物質を添加してもよい。他の物質を添加する方法としては、特に限定されるものではない。
本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法は、第1篩網と重力とを用いる第1分級工程では、粒子状吸水性樹脂から、粒径180μm未満の粒子を分級することが好ましい。また、本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法は、上記第1篩網の目開きが、好ましくは150μm以上300μm以下の範囲である。ただし、ここでいう篩網の目開きは、便宜上、一般的によく用いられているJIS試験(JIS Z 8801)用篩網の規格表に記載されている公称目開きの数値のことを指している。これらの範囲から外れると目的の粒径分布が得られないおそれがある。また、目的の粒径が、分級効率90重量%以上で得られることが好ましい。
本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法は、第2篩網と気流とを用いる第2分級工程では、上記粒径180μm未満の粒子から、粒径106μm以上の粒子を分級することが好ましく、粒径150μm以上の粒子を分級することがより好ましい。
本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法は、好ましくは1ライン当たり500kg/hr以上、より好ましくは1ライン当たり1000kg/hr以上、特に好ましくは1ライン当たり1500kg/hr以上の生産量で連続生産する製造ラインを用いて製造した粒子状吸水性樹脂を分級する。つまり、生産設備が大型になるほど、従来の分級方法では問題が顕著になるので、本発明の効果が高くなる。
本発明に係る粒子状吸水性樹脂の分級方法では、吸水性樹脂の性能に悪影響を及ぼす150μm未満の微粉を効率よく分級することができるのに加え、篩網と気流とを用いた分級方法を実施することで、篩網を通過せずに得られる粒子状吸水性樹脂中に45μm未満の微粒子、特に20μm未満の超微粒子、さらには10μm未満の超微粒子といった、篩網を用いた粒径分布測定方法では測定できないような大きさの発塵性の微粒子が、気流を用いない分級方法で得られるものに比べて有意義に減少することも期待できる。
質量平均粒子径(D50)とは、米国特許5051259号公報等にあるように、一定目開きの標準篩で、粒子全体の50重量%に対応する標準篩の粒径のことである。
本発明の粒子状吸水性樹脂の分級方法により得られる粒子状吸水性樹脂は、吸水を目的とした用途に用いられ、吸収体や吸収性物品として広く使用されるが、特に、尿や血液等の体液を吸収するための衛生材料として好適に用いられる。
このように、本発明に係る粒子状吸水性樹脂の分級方法は、例えば、粒子状吸水性樹脂から、重力と篩網とによる分級により所望の粒径未満の粒子(微粉)を分級効率70重量%以上、さらに好ましくは80重量%以上、最も好ましくは90重量%以上で分級した後、さらに、この分級された粒子から、該粒子中に含まれる所望の粒径以上の粒子を、篩網を有する風力分級機を用いて分級するという構成を有しているものであれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。
2本のシグマ型ブレードを備えたニーダーに、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸および水からなるモノマー濃度38重量%、中和率70mol%のモノマー水溶液を調整した。そして、内部架橋剤としてのポリエチレングリコールジアクリレート(平均エチレングリコールユニット数9)を、上記モノマーに対して0.03mol%となるように溶解させた。
粒子状吸水性樹脂の分級工程は、実施例1および比較例1,2のように行った。
<粒子状吸水性樹脂の第1分級工程>
得られた分級用粉砕粒子を、目開き850μmの篩網と目開き180μmの篩網とを重ねた篩分け装置(商品名:「タンブラシフタTSM−1600」、Allgaier Co.製)を用いて、供給量800kg/hrにて分級した。そして、目開き850μmの篩網を通過し目開き180μmの篩網を通過しなかった粒子状吸水性樹脂(A)、および、目開き180μmの篩網を通過した粒子状吸水性樹脂(B)を分級した。このとき、得られた粒子状吸水性樹脂(A)と粒子状吸水性樹脂(B)との比率は、粒子状吸水性樹脂(A)が80重量%、粒子状吸水性樹脂(B)が20重量%であった。また、粒子状吸水性樹脂(B)は、含水量5%、重量平均粒径105μm、粒径106μm未満の微粉の割合が50.5%であった。ここで、上記篩分け装置の測定条件を表2に示した。
約40℃の粒子状吸水性樹脂(B)を、目開き106μmの篩網を有する風力分級機(商品名:「ハイボルターMR−300S」、東洋ハイテック株式会社製)を用いて、供給量113kg/hrにて分級した。そして、粒径106μm未満の微粉を取り除くことで、目開き106μmの篩網を通過しなかった粒子状吸水性樹脂(C)を分級した。このとき、得られた粒子状吸水性樹脂(C)と取り除かれた微粉との比率は、粒子状吸水性樹脂(C)が53.8重量%、微粉が46.2重量%であった。ここで、上記風力分級機の測定条件を表2に示した。
<粒子状吸水性樹脂の第1分級工程>
得られた分級用粉砕粒子を、目開き850μmの篩網と目開き300μmの篩網とを重ねた篩分け装置(商品名:「タンブラシフタTSM−1600」、Allgaier Co.製)を用いて、供給量800kg/hrにて分級した。そして、目開き850μmの篩網を通過し目開き300μmの篩網を通過しなかった粒子状吸水性樹脂(E)、および、目開き300μmの篩網を通過した粒子状吸水性樹脂(F)を分級した。このとき、得られた粒子状吸水性樹脂(E)と粒子状吸水性樹脂(F)との比率は、粒子状吸水性樹脂(E)が70重量%、粒子状吸水性樹脂(F)が30重量%であった。また、粒子状吸水性樹脂(F)は、含水量5%、重量平均粒径140μm、粒径150μm未満の微粉の割合が53.3%であった。ここで、上記篩分け装置の測定条件を表4に示した。
約40℃の粒子状吸水性樹脂(F)を、目開き150μmの篩網を有する風力分級機(商品名:「ハイボルターMR−300S」、東洋ハイテック株式会社製)を用いて、供給量113kg/hrにて分級した。そして、粒径150μm未満の微粉を取り除くことで、目開き150μmの篩網を通過しなかった粒子状吸水性樹脂(G)を分級した。このとき、得られた粒子状吸水性樹脂(G)と取り除かれた微粉との比率は、粒子状吸水性樹脂(G)が48.5重量%、微粉が51.5重量%であった。ここで、上記風力分級機の測定条件を表4に示した。
得られた分級用粉砕粒子を、目開き850μmの篩網を有する篩分け装置を用いて、供給量800kg/hrにて分級した。そして、比較材としての、熱処理用粒子状吸水性樹脂(1)を得た。
得られた分級用粉砕粒子を、目開き850μmの篩網と目開き106μmの篩網とを重ねた篩分け装置を用いて、供給量800kg/hrにて分級した。しかし、1時間後に篩網が破れ、熱処理用粒子状吸水性樹脂を得ることができなかった。
Claims (9)
- 不飽和単量体を重合することにより含水ゲル状架橋重合体となし、さらに乾燥、粉砕することにより得られる粒子状吸水性樹脂の分級方法であって、
第1篩網と重力とを用いる第1分級工程と、
第2篩網と気流とを用いる第2分級工程とを含み、
上記第1分級工程と上記第2分級工程とは連続しており、
上記第1分級工程で用いる篩分け装置を30℃〜100℃の温度範囲で用い、
上記第1分級工程で分級して上記第1篩網を通過した粒子状吸水性樹脂を、上記第2分級工程で更に分級することによって微粉を除去することを特徴とする粒子状吸水性樹脂の分級方法。 - 上記分級方法は、1ライン当たり500kg/hr以上の生産量で連続生産する粒子状吸水性樹脂の製造ラインに組み込まれることを特徴とする請求項1に記載の粒子状吸水性樹脂の分級方法。
- 上記第2分級工程には、第2篩網を備えた風力分級機を用いることを特徴とする請求項1または2に記載の粒子状吸水性樹脂の分級方法。
- 上記第1篩網の目開きが、150μm以上、300μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の粒子状吸水性樹脂の分級方法。
- 上記第2篩網の目開きが、106μm以上、180μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の粒子状吸水性樹脂の分級方法。
- 上記第1篩網の目開きと、上記第2篩網の目開きとの差が、30μm以上、200μm以下の範囲内であることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の粒子状吸水性樹脂の分級方法。
- 上記第1分級工程では、粒子状吸水性樹脂から、粒径180μm未満の粒子を分級し、その後の上記第2分級工程では、上記粒径180μm未満の粒子から、粒径106μm以上の粒子を分級することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の粒子状吸水性樹脂の分級方法。
- 上記第1分級工程では、粒子状吸水性樹脂から、粒径180μm未満の粒子を分級し、その後の上記第2分級工程では、上記粒径180μm未満の粒子から、粒径150μm以上の粒子を分級することを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の粒子状吸水性樹脂の分級方法。
- 上記第1分級工程では、粒子状吸水性樹脂が篩網を通過する前の領域と、粒子状吸水性樹脂が篩網を通過した後の領域との間に、10mmH2O以上の差圧を設けて微粉を除去することを特徴とする請求項1に記載の粒子状吸水性樹脂の分級方法。
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