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JP7591415B2 - Manufacturing method of water-absorbent resin - Google Patents

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JP7591415B2
JP7591415B2 JP2021013207A JP2021013207A JP7591415B2 JP 7591415 B2 JP7591415 B2 JP 7591415B2 JP 2021013207 A JP2021013207 A JP 2021013207A JP 2021013207 A JP2021013207 A JP 2021013207A JP 7591415 B2 JP7591415 B2 JP 7591415B2
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眞一 藤野
元洋 井村
峻一 田島
雅史 井上
耕士 本田
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Nippon Shokubai Co Ltd
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Description

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

吸水性樹脂(SAP/SuperAbsorbentPolymer)は、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤であり、紙オムツや生理用ナプキン等の吸収性物品、農園芸用の保水剤、工業用の止水剤等、様々な分野で多用されている。 Super absorbent polymers (SAPs) are water-swellable, water-insoluble polymer gelling agents that are widely used in a variety of fields, including absorbent products such as disposable diapers and sanitary napkins, agricultural and horticultural water retention agents, and industrial water-stopping agents.

上記吸水性樹脂は、その原料として多くの単量体や親水性高分子が使用されているが、吸水性能の観点から、酸基含有不飽和単量体から構成される重合体を主成分とする吸水性樹脂が、工業的に最も多く生産されている。 The above water-absorbent resins are made from many monomers and hydrophilic polymers as raw materials, but from the viewpoint of water-absorbing performance, the water-absorbent resins whose main component is a polymer composed of an acid group-containing unsaturated monomer are the most widely produced industrially.

上記吸水性樹脂には、主用途である紙オムツの高性能化に伴い、様々な機能(高物性化)が求められている。具体的には、基本物性である無加圧下吸水倍率や加圧下吸水倍率の他に、ゲル強度、水可溶分、含水率、吸水速度、通液性、粒度分布、耐尿性、抗菌性、耐ダメージ性、粉体流動性、消臭性、耐着色性、低粉塵、低残存モノマー等の様々な物性が吸水性樹脂に対して要求されている。 The above water-absorbent resins are required to have various functions (higher physical properties) in line with the increasing performance of disposable diapers, which are the main application of the resins. Specifically, in addition to the basic physical properties of absorbency without pressure and absorbency under pressure, various physical properties are required of the water-absorbent resins, such as gel strength, water-soluble content, water content, water absorption speed, liquid permeability, particle size distribution, urine resistance, antibacterial properties, damage resistance, powder flowability, deodorizing properties, color resistance, low dust, and low residual monomer.

吸水性樹脂の一般的な製造方法としては、水溶液重合法と、逆相懸濁重合法とに大別される。逆相懸濁重合法によれば、パール状(球状)または球状粒子の凝集体形状の吸水性樹脂が得られる。逆相懸濁重合法は、疎水性有機溶媒中に単量体水溶液の液滴を懸濁または分散させ、重合を行う方式である。逆相懸濁重合法によれば、粒子径や粒度分布が制御された粉末状または粒子状の吸水性樹脂を得ることができるという利点がある。 General methods for producing water-absorbent resins are roughly divided into aqueous solution polymerization and reversed-phase suspension polymerization. With reversed-phase suspension polymerization, water-absorbent resins in the form of pearls (spherical) or aggregates of spherical particles can be obtained. With reversed-phase suspension polymerization, droplets of an aqueous monomer solution are suspended or dispersed in a hydrophobic organic solvent, and polymerization is carried out. With reversed-phase suspension polymerization, an advantage is that it is possible to obtain powdered or particulate water-absorbent resins with controlled particle size and particle size distribution.

特許文献1では、重合開始剤として過硫酸塩を用いて重合した重合体にヒドロパーオキシドを添加した後、含水量を10~40重量%となるように調整し、カルボキシル基と反応しうる官能基を2個以上有する架橋剤で架橋する吸水性樹脂の製造方法が開示されている。具体的には、逆相懸濁重合法によって重合体を得た後に、共沸脱水により含水量を調整した後、架橋剤を添加して架橋反応を行っている。特許文献1には、このような製造方法によれば、耐塩性および吸水速度に優れた吸水性樹脂が得られるとある。 Patent Document 1 discloses a method for producing a water-absorbent resin in which a hydroperoxide is added to a polymer polymerized using a persulfate as a polymerization initiator, the water content is adjusted to 10-40% by weight, and crosslinking is performed with a crosslinking agent having two or more functional groups that can react with carboxyl groups. Specifically, after obtaining a polymer by reversed-phase suspension polymerization, the water content is adjusted by azeotropic dehydration, and then a crosslinking agent is added to carry out a crosslinking reaction. Patent Document 1 states that this production method produces a water-absorbent resin with excellent salt resistance and water absorption speed.

特開昭60-1205号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 1205/1983

しかしながら、特許文献1においては、得られる吸水性樹脂の吸水速度は十分ではなく、依然改良の余地があった。また、紙オムツの薄型化のため、嵩高いパルプを減らして、吸水性樹脂の使用量や役割を増加させる傾向があるが、そのために、吸水性樹脂の物性、特に、無加圧下吸水倍率(CRC;Centirfuge Retension Capacity)は重要視されている。 However, in Patent Document 1, the water absorption speed of the obtained water-absorbent resin is not sufficient, and there is still room for improvement. In addition, in order to make paper diapers thinner, there is a tendency to reduce bulky pulp and increase the amount and role of water-absorbent resin used, and for this reason, the physical properties of the water-absorbent resin, in particular the centrifugal retention capacity (CRC), are considered important.

本発明の目的は、逆相懸濁重合法によって吸水性樹脂を得る方法であって、吸水の初期速度が高く、無加圧下吸水倍率にも優れた吸水性樹脂の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to provide a method for producing a water-absorbent resin by reversed-phase suspension polymerization, which has a high initial water absorption rate and excellent water absorption capacity without pressure.

本発明は、内部架橋剤および単量体を含む単量体組成物を逆相懸濁重合して含水ゲル状架橋重合体を得る重合工程と、前記含水ゲル状架橋重合体を乾燥して乾燥重合体を得る乾燥工程と、を含む吸水性樹脂の製造方法であって、前記乾燥に供される含水ゲル状架橋重合体が、前記含水ゲル状架橋重合体固形分質量に対して50質量ppm以上の過酸化水素を含み、前記乾燥工程中に前記含水ゲル状架橋重合体の最高到達温度が160℃を超えるよう加熱される、及び/または、前記乾燥工程後に、前記乾燥重合体の最高到達温度が160℃を超えるよう加熱される、吸水性樹脂の製造方法である。 The present invention is a method for producing a water-absorbent resin, comprising a polymerization step of obtaining a hydrogel-like cross-linked polymer by reverse-phase suspension polymerization of a monomer composition containing an internal cross-linking agent and a monomer, and a drying step of obtaining a dried polymer by drying the hydrogel-like cross-linked polymer, in which the hydrogel-like cross-linked polymer subjected to the drying step contains 50 ppm by mass or more of hydrogen peroxide relative to the solid content mass of the hydrogel-like cross-linked polymer, and the hydrogel-like cross-linked polymer is heated during the drying step so that the maximum temperature reached by the cross-linked polymer exceeds 160°C, and/or the dried polymer is heated after the drying step so that the maximum temperature reached by the cross-linked polymer exceeds 160°C.

本発明の吸水性樹脂の製造方法によれば、逆相懸濁重合法によって得られる吸水性樹脂の無加圧下吸水倍率が高く、また、吸水の初期速度も高い。 According to the method for producing the water-absorbent resin of the present invention, the water-absorbent resin obtained by the reversed-phase suspension polymerization method has a high water absorption capacity without pressure and also has a high initial water absorption rate.

本発明の一実施形態に係る吸水性樹脂の製造プロセスの一部を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of a production process for a water-absorbent resin according to one embodiment of the present invention.

以下、本発明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ことはなく、以下に例示する以外にも、本発明の趣旨を損なわない範囲内で適宜変更して、実施することが可能である。また、本発明は、以下の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る。複数の実施形態について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他の実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is described in detail below, but the scope of the present invention is not limited to these descriptions, and in addition to the examples given below, the present invention can be implemented with appropriate modifications within the scope that does not impair the spirit of the invention. Furthermore, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Other embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in each of the multiple embodiments are also included in the technical scope of the present invention.

〔1〕用語の定義
〔1-1〕「吸水性樹脂」
本発明における「吸水性樹脂」とは、水膨潤性水不溶性の高分子ゲル化剤を指し、下記の物性を満たすものをいう。即ち、水膨潤性としてNWSP 241.0.R2(15)(NWSPについては後述する)で規定されるCRC(遠心分離機保持容量)が5g/g以上であり、かつ、水不溶性としてNWSP 270.0.R2(15)で規定されるExt(水可溶分)が50質量%以下である高分子ゲル化剤を指す。
[1] Definition of Terms [1-1] "Water-absorbent resin"
The term "water-absorbent resin" in the present invention refers to a water-swellable, water-insoluble polymer gelling agent that satisfies the following physical properties: That is, the water-swellable polymer gelling agent has a CRC (centrifuge retention capacity) of 5 g/g or more as specified in NWSP 241.0.R2(15) (NWSP will be described later) and a water-insoluble polymer gelling agent has an Ext (water-soluble content) of 50 mass% or less as specified in NWSP 270.0.R2(15).

上記吸水性樹脂は、その用途・目的に応じた設計が可能であり、特に限定されないが、酸基(好ましくはカルボキシル基)を有する不飽和単量体を(内部)架橋重合させた親水性架橋重合体であることが好ましい。また、吸水性樹脂は、全量が架橋重合体である形態に限定されず、添加剤等を含んだ組成物であってもよい。 The water-absorbent resin can be designed according to its application and purpose, and is not particularly limited, but is preferably a hydrophilic cross-linked polymer obtained by (internal) cross-linking polymerization of an unsaturated monomer having an acid group (preferably a carboxyl group). In addition, the water-absorbent resin is not limited to a form in which the entire amount is a cross-linked polymer, and may be a composition containing additives, etc.

本発明における「吸水性樹脂」は表面架橋(別称;後架橋、2次架橋)されたものであってもよく、表面架橋されていないものであってもよい。なお、本発明では所定の表面架橋処理が完了した吸水性樹脂を、別途、表面架橋された吸水性樹脂と称することもある。 The "water-absorbent resin" in the present invention may be surface-crosslinked (also called post-crosslinked or secondary crosslinked), or may not be surface-crosslinked. In the present invention, a water-absorbent resin that has undergone a predetermined surface-crosslinking process may be referred to separately as a surface-crosslinked water-absorbent resin.

〔1-2〕「吸水剤」
本発明における「吸水剤」とは、吸水性樹脂を主成分として含む、水性液の吸収ゲル化剤を意味する。本発明に係る吸水剤は、水性液を吸収するための衛生材料として好適に使用される。本発明の吸水剤中に吸水性樹脂は好ましくは60~100質量%、70~100質量%、80~100質量%、90~100質量%含まれ、その他の成分として、後述する各種の添加剤を含んでいてもよい。即ち、これらの成分が一体化された吸水性樹脂組成物も吸水剤の範疇である。
[1-2] "Water absorbent"
The "water absorbing agent" in the present invention means an absorbing gelling agent for aqueous liquids, containing a water absorbing resin as a main component. The water absorbing agent according to the present invention is suitably used as a sanitary material for absorbing aqueous liquids. The water absorbing agent of the present invention preferably contains 60 to 100 mass%, 70 to 100 mass%, 80 to 100 mass%, or 90 to 100 mass% of the water absorbing resin, and may contain various additives described below as other components. In other words, a water absorbing resin composition in which these components are integrated also falls within the category of the water absorbing agent.

〔1-3〕評価方法の定義
「NWSP」は「Non-Woven Standard Procedures-Edition 2015」を表し、EDANA(European Disposables And Nonwovens Association、欧州不織布工業会)とINDA(Association of the Nonwoven Fabrics Industry、北米不織布工業会)が、不織布及びその製品の評価法を米国および欧州で統一して共同で発行したものであり、吸水性樹脂の標準的な測定法を示すものである。特に断りのない限り、本発明では「Non-Woven Standard Procedures-Edition 2015」に準拠して、吸水性樹脂の物性を測定する。NWSPに記載のない評価方法に関しては、実施例に記載された方法及び条件で測定する。
[1-3] Definition of Evaluation Method "NWSP" stands for "Non-Woven Standard Procedures-Edition 2015", which was jointly issued by EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) and INDA (Association of the Nonwoven Fabrics Industry) to unify the evaluation methods of nonwoven fabrics and their products in the United States and Europe, and indicates a standard measurement method for water-absorbent resins. Unless otherwise specified, in the present invention, the physical properties of the water-absorbent resin are measured in accordance with "Non-Woven Standard Procedures-Edition 2015". Regarding evaluation methods not described in the NWSP, measurements are performed according to the methods and conditions described in the Examples.

〔1-4〕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、質量の単位である「t(トン)」は「Metricton(メトリックトン)」を意味し、「ppm」は「質量ppm」又は「重量ppm」を意味する。更に、「質量」と「重量」、「質量部」と「重量部」、「質量%」と「重量%」はそれぞれ同義語として扱う。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。
[1-4] Others In this specification, the range "X to Y" means "X or more and Y or less". In addition, unless otherwise noted, the unit of mass "t (ton)" means "Metricton", and "ppm" means "ppm by mass" or "ppm by weight". Furthermore, "mass" and "weight", "parts by mass" and "parts by weight", "% by mass" and "% by weight" are treated as synonyms. In addition, "acid (salt)" means "acid and/or its salt", and "(meth)acrylic" means "acrylic and/or methacrylic", respectively.

〔2〕吸水剤の製造方法
本発明に係る製造方法は、内部架橋剤および単量体を含む単量体組成物を逆相懸濁重合して含水ゲル状架橋重合体を得る重合工程と、前記含水ゲル状架橋重合体を乾燥して乾燥重合体を得る乾燥工程と、を含む吸水性樹脂の製造方法であって、前記乾燥に供される含水ゲル状架橋重合体が、前記含水ゲル状架橋重合体固形分質量に対して50質量ppm以上の過酸化水素を含み、前記乾燥工程中に前記含水ゲル状架橋重合体の最高到達温度が160℃を超えるよう加熱される、及び/または、前記乾燥工程後に、前記乾燥重合体の最高到達温度が160℃を超えるよう加熱される、吸水性樹脂の製造方法である。
[2] Manufacturing method of water-absorbing agent The manufacturing method according to the present invention is a manufacturing method of a water-absorbing resin, comprising: a polymerization step of obtaining a hydrogel-like crosslinked polymer by reverse-phase suspension polymerization of a monomer composition containing an internal crosslinking agent and a monomer; and a drying step of obtaining a dried polymer by drying the hydrogel-like crosslinked polymer, wherein the hydrogel-like crosslinked polymer subjected to the drying contains 50 ppm by mass or more of hydrogen peroxide relative to the solid content mass of the hydrogel-like crosslinked polymer, and the hydrogel-like crosslinked polymer is heated during the drying step so that the maximum temperature reached by the polymer exceeds 160°C, and/or the dried polymer is heated after the drying step so that the maximum temperature reached by the polymer exceeds 160°C.

このような製造方法によれば、逆相懸濁重合法によって得られる吸水性樹脂の無加圧下吸水倍率が高く、また、吸水の初期速度も高い。 According to this manufacturing method, the absorbent resin obtained by the reversed-phase suspension polymerization method has a high water absorption capacity without pressure and also has a high initial water absorption rate.

逆相懸濁重合法においては、微細な略球状の一次粒子が凝集して二次粒子を形成している。本製造方法では、内部架橋剤によって重合体が架橋されてなる。このような架橋構造を有することで、含水ゲル状架橋重合体を構成する一次粒子の粒子構造が強固なものとなり、粒子の粘着性が低下する。ゆえに、一次粒子同士の融着が抑制され、また、含水ゲルの表面の荒れを抑制することができる。その結果、吸水の初期速度(平衡状態の吸水倍率に対する初期(例えば5分)の吸水倍率の比=基準吸水膨潤速度)の低下が抑制される(基準吸水膨潤速度が向上する)。また、含水ゲルの粘着性が低下することで、重合装置等への付着が低減する。一方、内部架橋による重合体粒子内の架橋密度が高まると、吸水性樹脂の吸水性能、特に無加圧下吸水倍率が低下する傾向にある。これは、架橋密度が高まることで吸水性樹脂の膨潤が抑制されるためであると考えられる。本製造方法においては、乾燥前の含水ゲル状架橋重合体が過酸化水素を特定の濃度(ppm)で含有する。そして、当該過酸化水素を含有する含水ゲル状架橋重合体を160℃を超える温度で乾燥する、及び/または、前記乾燥工程後に、前記乾燥重合体の最高到達温度が160℃を超えるよう加熱される、ことで、吸収倍率を効率的に向上できる。 In the reversed-phase suspension polymerization method, fine, roughly spherical primary particles aggregate to form secondary particles. In this manufacturing method, the polymer is crosslinked by an internal crosslinking agent. By having such a crosslinked structure, the particle structure of the primary particles constituting the hydrogel-like crosslinked polymer becomes stronger, and the adhesiveness of the particles decreases. Therefore, the fusion of the primary particles with each other is suppressed, and the roughness of the surface of the hydrogel can be suppressed. As a result, the decrease in the initial water absorption rate (the ratio of the initial (e.g., 5 minutes) water absorption rate to the equilibrium water absorption rate = reference water absorption swelling rate) is suppressed (the reference water absorption swelling rate is improved). In addition, the adhesiveness of the hydrogel is reduced, so that adhesion to the polymerization apparatus, etc. is reduced. On the other hand, when the crosslink density in the polymer particles due to internal crosslinking increases, the water absorption performance of the water absorbent resin, especially the water absorption rate without pressure, tends to decrease. This is thought to be because the swelling of the water absorbent resin is suppressed by the increase in crosslink density. In this manufacturing method, the hydrogel-like crosslinked polymer before drying contains hydrogen peroxide at a specific concentration (ppm). The hydrogel cross-linked polymer containing hydrogen peroxide is dried at a temperature exceeding 160°C, and/or after the drying process, the dried polymer is heated so that the maximum temperature reached exceeds 160°C, thereby efficiently improving the absorption capacity.

したがって、本製造方法によれば、含水ゲルの状態では粒子同士の融着を抑制し、また表面の荒れを抑制するために、重合体内部の架橋構造を密なものとし、乾燥工程後に、架橋構造がある程度疎となることで、得られる吸水性樹脂の吸水特性、特に無加圧下吸水倍率が向上できる。さらに、本製造方法において、表面架橋工程を有する場合には、加圧下吸水倍率も向上したものとなる。これは、本製造方法によれば、粒子表面の荒れを抑制することができるので、表面架橋処理が効率的に行われ、加圧下吸水倍率が向上したものとなるためであると考えられる。 Therefore, according to this manufacturing method, in order to suppress fusion between particles in the hydrous gel state and to suppress surface roughness, the cross-linked structure inside the polymer is made dense, and after the drying process, the cross-linked structure becomes somewhat sparse, thereby improving the water absorption properties of the obtained water-absorbent resin, particularly the water absorption capacity without pressure. Furthermore, if this manufacturing method includes a surface cross-linking process, the water absorption capacity under pressure is also improved. This is thought to be because this manufacturing method can suppress roughness of the particle surface, so the surface cross-linking process is carried out efficiently, resulting in an improved water absorption capacity under pressure.

なお、上記推定は本発明の技術的範囲を何ら制限するものではない。 Note that the above assumptions do not limit the technical scope of the present invention in any way.

本製造方法は、例えば、(1)内部架橋剤および単量体を含む単量体組成物の調製工程、(2)単量体組成物を逆相懸濁重合して含水ゲル状架橋重合体を得る重合工程、(4)乾燥工程を含み、必要に応じて(3)分離工程、(5)表面架橋工程を含む。分離工程は、重合工程において反応装置から排出された含水ゲル状架橋重合体と有機溶媒とを分離してゲル状重合体を得る工程である。 This manufacturing method includes, for example, (1) a step of preparing a monomer composition containing an internal crosslinking agent and a monomer, (2) a polymerization step of subjecting the monomer composition to reverse-phase suspension polymerization to obtain a hydrogel-like crosslinked polymer, and (4) a drying step, and may also include, as necessary, (3) a separation step and (5) a surface crosslinking step. The separation step is a step of obtaining a gel-like polymer by separating the hydrogel-like crosslinked polymer discharged from the reaction apparatus in the polymerization step from the organic solvent.

過酸化水素は、含水ゲル状架橋重合体の乾燥前のいずれかの製造工程において添加される。 Hydrogen peroxide is added at any stage of the manufacturing process before drying the hydrogel cross-linked polymer.

好適な一実施形態は、単量体組成物が固形分に対して過酸化水素を50ppm以上含む。 In a preferred embodiment, the monomer composition contains 50 ppm or more of hydrogen peroxide based on the solids content.

好適な他の実施形態は、含水ゲル状架橋重合体の固形分質量に対して50ppm以上の過酸化水素を添加する。 In another preferred embodiment, hydrogen peroxide is added in an amount of 50 ppm or more based on the solid mass of the hydrous gel cross-linked polymer.

具体的には、過酸化水素は、下記(1)~(3)のいずれか1つ以上の製造工程に添加されることが好ましい。 Specifically, hydrogen peroxide is preferably added to one or more of the manufacturing processes (1) to (3) below.

(1)内部架橋剤および単量体を含む単量体組成物の調製工程(形態1)、
(2)分散工程および/または重合工程(形態2)、
(3)分離工程から乾燥工程までのいずれかの工程(形態3)
過酸化水素の添加方法は、特に限定されるものではないが、添加が容易であることから、過酸化水素を溶解した水溶液で添加することが好ましい。当該水溶液における過酸化水素の濃度は、特に限定されるものではないが、通常1~40質量%程度である。過酸化水素水溶液に用いられる水としては、例えば、脱イオン水(イオン交換水)、純水、超純水、蒸留水などを用いることができる。また、過酸化水素水溶液には、少量の親水性溶媒を含有させてもよい。親水性溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t-ブチルアルコール等のアルコール類が例示される。併用して用いられる溶媒は、水に対して例えば0~10質量%で使用される。過酸化水素または過酸化水素溶液を添加する際の温度は特に問わず、添加する溶液が流動性を保てる温度であればよいが、例えば-10~100℃の範囲であればよく、より好ましくは0~30℃である。
(1) A step of preparing a monomer composition containing an internal crosslinking agent and a monomer (Mode 1);
(2) a dispersion step and/or a polymerization step (form 2);
(3) Any step from the separation step to the drying step (Mode 3)
The method of adding hydrogen peroxide is not particularly limited, but it is preferable to add hydrogen peroxide in the form of an aqueous solution in which hydrogen peroxide is dissolved, since it is easy to add hydrogen peroxide. The concentration of hydrogen peroxide in the aqueous solution is not particularly limited, but is usually about 1 to 40% by mass. As the water used in the hydrogen peroxide aqueous solution, for example, deionized water (ion-exchanged water), pure water, ultrapure water, distilled water, etc. can be used. In addition, the hydrogen peroxide aqueous solution may contain a small amount of a hydrophilic solvent. As the hydrophilic solvent, alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, and t-butyl alcohol can be exemplified. The solvent used in combination is used at, for example, 0 to 10% by mass relative to the water. The temperature at which hydrogen peroxide or the hydrogen peroxide solution is added is not particularly limited as long as the solution to be added maintains its fluidity, and may be, for example, in the range of -10 to 100°C, more preferably 0 to 30°C.

本発明に係る吸水性樹脂の製造方法において、重合方法としては、疎水性有機溶媒からなる液相に単量体を含む液滴が分散又は懸濁した状態で前記単量体を重合して得る、逆相懸濁重合により含水ゲル状架橋重合体を得られれば良く、その重合方法としては、バッチ式でも連続式でも良い。バッチ式製造方法においては、反応装置中で疎水性有機溶媒中に単量体組成物を添加又は滴下して混合することにより、単量体組成物を分散又は懸濁させたのち、重合を行い、含水ゲル状架橋重合体を得る製造方法である。一方、連続式製造方法とは、単量体組成物を連続的に反応装置中の疎水性有機溶媒に送液し、分散又は懸濁させたのち重合させ、重合反応により形成される含水ゲルと疎水性有機溶媒とを連続的に反応装置から排出する方法である。本発明の好ましい実施形態は、連続式の逆相懸濁重合であり、さらに好ましくは、単量体組成物を連続的に疎水性有機溶媒中に分散させ重合を行う液相液滴連続重合である。このような連続式の製造プロセスの場合、各工程および工程間におけるそれぞれの操作を連続的に実施でき、長時間の運転により大量生産が可能となる点で好ましい。本発明に係る吸水性樹脂の製造方法においては、重合工程で得られた含水ゲル状架橋重合体と疎水性有機溶媒とを分離する分離工程を設けてもよい。連続式の製造プロセスにおいては、分離工程において含水ゲル状架橋重合体から分離された疎水性有機溶媒を回収し、重合工程の疎水性有機溶媒として再利用することが好ましい。このような循環型の製造プロセスとすることにより、有機溶媒の使用量を削減できるため、製造コストや廃液処理の点で好ましい。なお、連続重合は、分散装置において連続的に単量体水溶液または単量体水溶液を含む単量体組成物が疎水性有機溶媒中に液滴として懸濁又は分散し、当該分散/懸濁液が反応装置へと連続的に供給される形態であるため、分散と重合とが一の装置で行われる形態(回分操作、バッチ式)とは明確に区別される。また、連続的に操作を行う場合、その運転時間としては、1時間以上であることが好ましく、3時間以上であることがより好ましく、また、通常1年以下である。 In the method for producing a water-absorbent resin according to the present invention, the polymerization method may be a reversed-phase suspension polymerization method in which a hydrogel-like crosslinked polymer is obtained by polymerizing droplets containing a monomer in a state where the monomer is dispersed or suspended in a liquid phase consisting of a hydrophobic organic solvent, and the polymerization method may be a batch method or a continuous method. In the batch method, a monomer composition is added or dropped into a hydrophobic organic solvent in a reaction apparatus and mixed to disperse or suspend the monomer composition, and then polymerization is performed to obtain a hydrogel-like crosslinked polymer. On the other hand, the continuous method is a method in which a monomer composition is continuously fed into a hydrophobic organic solvent in a reaction apparatus, dispersed or suspended, polymerized, and the hydrogel formed by the polymerization reaction and the hydrophobic organic solvent are continuously discharged from the reaction apparatus. A preferred embodiment of the present invention is continuous reversed-phase suspension polymerization, and more preferably liquid-phase droplet continuous polymerization in which a monomer composition is continuously dispersed in a hydrophobic organic solvent and polymerized. In the case of such a continuous production process, each step and each operation between steps can be continuously performed, which is preferable in that mass production is possible by long-term operation. In the production method of the water-absorbing resin according to the present invention, a separation step may be provided in which the hydrogel-like crosslinked polymer obtained in the polymerization step is separated from the hydrophobic organic solvent. In the continuous production process, it is preferable to recover the hydrophobic organic solvent separated from the hydrogel-like crosslinked polymer in the separation step and reuse it as the hydrophobic organic solvent in the polymerization step. By adopting such a circulatory production process, the amount of organic solvent used can be reduced, which is preferable in terms of production costs and waste liquid treatment. In addition, continuous polymerization is a form in which a monomer aqueous solution or a monomer composition containing a monomer aqueous solution is continuously suspended or dispersed as droplets in a hydrophobic organic solvent in a dispersion device, and the dispersion/suspension is continuously supplied to a reaction device, so it is clearly distinguished from a form in which dispersion and polymerization are performed in one device (batch operation, batch type). In addition, when the operation is performed continuously, the operation time is preferably 1 hour or more, more preferably 3 hours or more, and is usually 1 year or less.

本発明に係る吸水性樹脂の製造方法としては、任意の単量体組成物調製工程;任意の分散工程;重合工程;任意の分離工程;乾燥工程を含む。また、乾燥工程の後に、任意に、冷却工程、粉砕工程、分級工程、表面架橋工程、整粒工程、微粉除去工程、造粒工程および微粉再利用工程などを含むことができる。また、輸送工程、貯蔵工程、梱包工程、保管工程等をさらに含んでもよい。 The method for producing the water-absorbent resin according to the present invention includes an optional monomer composition preparation step; an optional dispersion step; a polymerization step; an optional separation step; and a drying step. After the drying step, the method may also include, optionally, a cooling step, a pulverization step, a classification step, a surface cross-linking step, a granulation step, a fine powder removal step, a granulation step, and a fine powder reuse step. The method may further include a transportation step, a storage step, a packaging step, a storage step, and the like.

以下、各工程について、詳細を述べる。 Each process is described in detail below.

本発明においては、含水ゲル状架橋重合体の乾燥前のいずれかの製造工程において過酸化水素を添加すればよいが、具体的には、単量体組成物の調製工程(形態1)、(2)分散工程および/または重合工程(形態2)、(3)分離工程から乾燥工程までのいずれかの工程(形態3)のいずれかの工程または複数の工程で行うことができる。 In the present invention, hydrogen peroxide may be added in any of the manufacturing steps before drying of the hydrogel crosslinked polymer, specifically, in any one or more of the following steps: (1) the preparation step of the monomer composition (form 1), (2) the dispersion step and/or polymerization step (form 2), and (3) any step from the separation step to the drying step (form 3).

形態1、2および3では、過酸化水素の添加時期が異なる。 The timing of adding hydrogen peroxide differs between forms 1, 2, and 3.

〔2-1:単量体組成物の調製工程〕
本工程は、重合体を構成する単量体を含む組成物(以下、単に単量体組成物とも称する)を調製する工程である。好適には、内部架橋剤および重合体を構成する単量体を含む組成物である。当該組成物は、通常、単量体および内部架橋剤を含有する水溶液(以下、「単量体水溶液」とも称する)である。なお、内部架橋剤は、当該形態に限定されず、重合工程において添加されてもよい。
[2-1: Preparation of Monomer Composition]
This step is a step of preparing a composition containing a monomer constituting a polymer (hereinafter, also simply referred to as a monomer composition). The composition is preferably a composition containing an internal crosslinking agent and a monomer constituting a polymer. The composition is usually an aqueous solution containing a monomer and an internal crosslinking agent (hereinafter, also referred to as an "aqueous monomer solution"). The internal crosslinking agent is not limited to this form and may be added in the polymerization step.

用いられる単量体は、酸基含有不飽和単量体を主成分として含むことが好ましい。ここで、上記「主成分」とは、酸基含有不飽和単量体の使用量(含有量)が、吸水性樹脂の重合反応に供される単量体(内部架橋剤は除く)全体に対して、通常50モル%以上、好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上(上限は100モル%)であることをいう。 The monomer used preferably contains an acid group-containing unsaturated monomer as a main component. Here, the above-mentioned "main component" means that the amount (content) of the acid group-containing unsaturated monomer used is usually 50 mol% or more, preferably 70 mol% or more, and more preferably 90 mol% or more (upper limit 100 mol%), based on the total monomers (excluding the internal crosslinking agent) used in the polymerization reaction of the water absorbent resin.

酸基含有不飽和単量体中の酸基は、特に限定されないが、カルボキシル基、スルホン基、リン酸基等が例示される。この酸基含有不飽和単量体の例としては、(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸、ビニルスルホン酸、アリルトルエンスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレンスルホン酸、2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエタンスルホン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリロイルフォスフェート等が挙げられる。吸水性能の観点から、好ましくは(メタ)アクリル酸、(無水)マレイン酸、イタコン酸、ケイ皮酸であり、より好ましくは(メタ)アクリル酸であり、最も好ましくはアクリル酸である。 The acid group in the acid group-containing unsaturated monomer is not particularly limited, but examples thereof include a carboxyl group, a sulfone group, and a phosphoric acid group. Examples of the acid group-containing unsaturated monomer include (meth)acrylic acid, (anhydrous) maleic acid, itaconic acid, cinnamic acid, vinyl sulfonic acid, allyl toluene sulfonic acid, vinyl toluene sulfonic acid, styrene sulfonic acid, 2-(meth)acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, 2-(meth)acryloyloxyethanesulfonic acid, 2-(meth)acryloyloxypropanesulfonic acid, and 2-hydroxyethyl (meth)acryloyl phosphate. From the viewpoint of water absorption performance, preferred are (meth)acrylic acid, (anhydrous) maleic acid, itaconic acid, and cinnamic acid, more preferred are (meth)acrylic acid, and most preferred is acrylic acid.

単量体組成物に含まれる酸基含有不飽和単量体に含まれる酸基の一部又は全部が中和されることが好ましい。酸基含有不飽和単量体の塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩等の無機カチオンとの塩及び、アミノ基やイミノ基を有するアミン系有機化合物等の塩基性物質との塩から適宜選択されて用いられる。中でも一価のカチオンとの塩であることがより好ましく、アルカリ金属塩、アンモニウム塩及びアミン塩から選ばれる少なくとも1種であることがより好ましく、アルカリ金属塩であることが更に好ましい。アルカリ金属塩の中でも、ナトリウム塩、リチウム塩、及びカリウム塩から選ばれる少なくとも1種であることがよりさらに好ましく、ナトリウム塩が特に好ましい。酸基含有不飽和単量体に含まれる酸基の中和は、本工程において行われる場合に限定されず、製造工程のどの段階で行ってもよい。 It is preferable that a part or all of the acid groups contained in the acid group-containing unsaturated monomer contained in the monomer composition are neutralized. The salt of the acid group-containing unsaturated monomer is appropriately selected from salts with inorganic cations such as alkali metal salts, alkaline earth metal salts, and ammonium salts, and salts with basic substances such as amine-based organic compounds having amino groups or imino groups. Among them, salts with monovalent cations are more preferable, and at least one selected from alkali metal salts, ammonium salts, and amine salts are more preferable, and alkali metal salts are even more preferable. Among alkali metal salts, at least one selected from sodium salts, lithium salts, and potassium salts is even more preferable, and sodium salts are particularly preferable. The neutralization of the acid groups contained in the acid group-containing unsaturated monomer is not limited to the case where it is performed in this process, and may be performed at any stage of the production process.

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

なお、吸水性能の観点から、酸基含有不飽和単量体とその中和塩の合計モル数に対する中和塩のモル数(以下、「中和率」と称する)は、最終的に、好ましくは40モル%以上、より好ましくは40モル%~80モル%、更に好ましくは45モル%~78モル%、特に好ましくは50モル%~75モル%となるように調整される。なお、当該中和率の好適な範囲は、後中和(含水ゲル状架橋重合体における中和)の場合も同様である。 From the viewpoint of water absorption performance, the number of moles of the neutralization salt relative to the total number of moles of the acid group-containing unsaturated monomer and its neutralization salt (hereinafter referred to as the "neutralization rate") is adjusted to be preferably 40 mol% or more, more preferably 40 mol% to 80 mol%, even more preferably 45 mol% to 78 mol%, and particularly preferably 50 mol% to 75 mol%. The suitable range of the neutralization rate is also the same in the case of post-neutralization (neutralization in a hydrous gel-like cross-linked polymer).

上記中和率の調整は、酸基含有不飽和単量体の重合反応開始前に行ってもよいし、酸基含有不飽和単量体の重合反応中で行ってもよいし、酸基含有不飽和単量体の重合反応終了後に得られる含水ゲル状架橋重合体に対して行ってもよい(後中和)。また、重合反応開始前、重合反応中又は重合反応終了後のいずれか一つの段階を選択して中和率を調整してもよいし、複数の段階で中和率を調整してもよい。さらに、中和剤の添加は、1回で行ってもよく、多段階(例えば、2段階中和)で行ってもよい。2段階中和は中和剤を2段階にわたって投入するものである。 The neutralization rate may be adjusted before the start of the polymerization reaction of the acid group-containing unsaturated monomer, during the polymerization reaction of the acid group-containing unsaturated monomer, or on the hydrogel-like crosslinked polymer obtained after the polymerization reaction of the acid group-containing unsaturated monomer (post-neutralization). The neutralization rate may be adjusted at one of the stages before the start of the polymerization reaction, during the polymerization reaction, or after the polymerization reaction, or may be adjusted in multiple stages. Furthermore, the neutralizing agent may be added in one step or in multiple stages (for example, two-stage neutralization). Two-stage neutralization involves adding the neutralizing agent in two stages.

本発明の単量体組成物には、酸基含有不飽和単量体以外の単量体が含まれていてもよい。 The monomer composition of the present invention may contain monomers other than the acid group-containing unsaturated monomer.

酸基含有不飽和単量体以外の単量体としては、重合して吸水性樹脂となり得る化合物であればよい。例えば、(メタ)アクリルアミド、N-エチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有不飽和単量体;N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のアミノ基含有不飽和単量体;メルカプト基含有不飽和単量体;フェノール性水酸基含有不飽和単量体;N-ビニルピロリドン等のラクタム基含有不飽和単量体等が挙げられる。 The monomer other than the acid group-containing unsaturated monomer may be any compound that can be polymerized to become a water-absorbing resin. Examples include amide group-containing unsaturated monomers such as (meth)acrylamide, N-ethyl(meth)acrylamide, and N,N-dimethyl(meth)acrylamide; amino group-containing unsaturated monomers such as N,N-dimethylaminoethyl(meth)acrylate, N,N-dimethylaminopropyl(meth)acrylate, and N,N-dimethylaminopropyl(meth)acrylamide; mercapto group-containing unsaturated monomers; phenolic hydroxyl group-containing unsaturated monomers; and lactam group-containing unsaturated monomers such as N-vinylpyrrolidone.

本発明の単量体組成物中の単量体濃度(=総単量体量/組成物量、ここで、単量体は酸基含有不飽和単量体以外の単量体も含む)は、吸水性樹脂の物性及び生産性の観点から、好ましくは10質量%~90質量%、より好ましくは20質量%~80質量%、更に好ましくは30質量%~70質量%、特に好ましくは40質量%~60質量%である。 The monomer concentration in the monomer composition of the present invention (=total monomer amount/composition amount, where the monomer includes monomers other than the acid group-containing unsaturated monomer) is preferably 10% by mass to 90% by mass, more preferably 20% by mass to 80% by mass, even more preferably 30% by mass to 70% by mass, and particularly preferably 40% by mass to 60% by mass, from the viewpoint of the physical properties and productivity of the water absorbent resin.

本発明の単量体組成物は内部架橋剤を含む。内部架橋剤によって、得られる吸水性樹脂の吸水性能や吸水時のゲル強度等が調整される。 The monomer composition of the present invention contains an internal crosslinking agent. The internal crosslinking agent adjusts the water absorption performance and gel strength of the resulting water absorbent resin when it absorbs water.

上記内部架橋剤としては、1分子内に合計2以上の不飽和結合又は反応性官能基を有していればよい。例えば、分子内に(単量体と共重合しうる)重合性不飽和基を複数有する内部架橋剤として、N,N-メチレンビス(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、グリセリン(メタ)アクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アリルエーテル、炭素数2~10のポリオールのポリ(メタ)アリルエーテル、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、テトラアリロキシエタンなどが挙げられる。分子内に(単量体の官能基(例;カルボキシ基)と反応しうる)反応性官能基を複数有する内部架橋剤として、トリアリルアミン、ポリアリロキシアルカン、(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、1,4-ブタンジオール、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ポリエチレンイミンなどが挙げられる(なお、ここで、エチレンカーボネートなどの環状カーボネートはカルボキシル基との反応によってさらに官能基OHを生成する架橋剤である)。また、分子内に重合性不飽和基及び反応性官能基を有する内部架橋剤として、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらのうち、2種以上を併用してもよい。 The internal crosslinking agent may have a total of two or more unsaturated bonds or reactive functional groups in one molecule. For example, examples of internal crosslinking agents having multiple polymerizable unsaturated groups (copolymerizable with monomers) in the molecule include N,N-methylenebis(meth)acrylamide, (poly)ethylene glycol di(meth)acrylate, (poly)propylene glycol di(meth)acrylate, trimethylolpropane tri(meth)acrylate, glycerin (meth)acrylate, glycerin acrylate methacrylate, ethylene oxide modified trimethylolpropane tri(meth)acrylate, pentaerythritol hexa(meth)acrylate, triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, triallyl phosphate, trimethylolpropane di(meth)allyl ether, poly(meth)allyl ether of polyol having 2 to 10 carbon atoms, pentaerythritol triallyl ether, and tetraallyloxyethane. Examples of internal crosslinking agents having multiple reactive functional groups (which can react with functional groups of monomers (e.g., carboxy groups)) in the molecule include triallylamine, polyallyloxyalkane, (poly)ethylene glycol diglycidyl ether, glycerol diglycidyl ether, ethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, glycerin, 1,4-butanediol, pentaerythritol, ethylenediamine, ethylene carbonate, propylene carbonate, and polyethyleneimine (note that cyclic carbonates such as ethylene carbonate are crosslinking agents that further generate functional groups OH by reacting with carboxyl groups). Examples of internal crosslinking agents having polymerizable unsaturated groups and reactive functional groups in the molecule include glycidyl (meth)acrylate. Two or more of these may be used in combination.

これら内部架橋剤の中でも、本発明の効果の面から、好ましくは、分子内に重合性の不飽和基を複数有する化合物であり、より好ましくは、分子内に(ポリ)アルキレンオキサイド構造を有する化合物であり、さらに好ましくはポリエチレングリコール構造を有する化合物であり、さらにより好ましくは、ポリエチレングリコール構造を有するアクリレート化合物であり、特に好ましくは、(ポリ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールジ(メタ)アクリレートであり、最も好ましくは、ポリエチレングリコールジアクリレートである。これらの内部架橋剤を用いて得られる含水ゲルでは、乾燥により吸水倍率(特に無加圧下吸水倍率)が向上しやすいという効果が得られる。 Among these internal crosslinking agents, from the viewpoint of the effects of the present invention, a compound having multiple polymerizable unsaturated groups in the molecule is preferable, a compound having a (poly)alkylene oxide structure in the molecule is more preferable, a compound having a polyethylene glycol structure is even more preferable, an acrylate compound having a polyethylene glycol structure is even more preferable, (poly)ethylene glycol di(meth)acrylate, (poly)propylene glycol di(meth)acrylate is particularly preferable, and polyethylene glycol diacrylate is most preferable. In the hydrogel obtained by using these internal crosslinking agents, the effect that the water absorption capacity (particularly the water absorption capacity without pressure) is easily improved by drying is obtained.

上記内部架橋剤の使用量は、単量体及び内部架橋剤の種類等に応じて適宜設定される。得られる吸水性樹脂のゲル強度を高め、重合装置等への含水ゲルの付着を防止する観点から、内部架橋剤の使用量は、単量体に対して、好ましくは0.005モル%以上、より好ましくは0.01モル%以上、さらに好ましくは0.02モル%以上である。また、吸水性樹脂の吸水性能向上の観点から、好ましくは5モル%以下、より好ましくは2モル%以下である。内部架橋剤の使用量が少なすぎると重合後の含水ゲル状架橋重合体の粘着性が高まり、また、内部架橋剤の使用量が多すぎると得られる吸水性樹脂の吸収倍率が低くなる恐れがある。 The amount of the internal crosslinking agent used is appropriately set according to the type of monomer and internal crosslinking agent. From the viewpoint of increasing the gel strength of the obtained water-absorbent resin and preventing adhesion of the hydrogel to a polymerization apparatus, etc., the amount of the internal crosslinking agent used is preferably 0.005 mol% or more, more preferably 0.01 mol% or more, and even more preferably 0.02 mol% or more, based on the monomer. From the viewpoint of improving the water absorption performance of the water-absorbent resin, it is preferably 5 mol% or less, more preferably 2 mol% or less. If the amount of the internal crosslinking agent used is too small, the adhesion of the hydrogel-like crosslinked polymer after polymerization increases, and if the amount of the internal crosslinking agent used is too large, the absorption capacity of the obtained water-absorbent resin may decrease.

単量体組成物に用いられる水としては、例えば、脱イオン水(イオン交換水)、純水、超純水、蒸留水などを用いることができるが、脱イオン水(イオン交換水)が好ましい。 The water used in the monomer composition may be, for example, deionized water (ion-exchanged water), pure water, ultrapure water, distilled water, etc., but deionized water (ion-exchanged water) is preferred.

単量体組成物には、少量の親水性溶媒を含有させてもよい。親水性溶媒としては、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t-ブチルアルコール等のアルコール類が例示される。併用して用いられる溶媒は、水に対して例えば0~10質量%で使用される。 The monomer composition may contain a small amount of a hydrophilic solvent. Examples of hydrophilic solvents include alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, and t-butyl alcohol. The solvent used in combination is used in an amount of, for example, 0 to 10% by mass relative to water.

・その他の物質
本発明の目的が達成される範囲内で、以下に例示する物質(以下、「その他の物質」と称する)を単量体組成物に添加することもできる。
Other Substances The following substances (hereinafter referred to as "other substances") may be added to the monomer composition within the scope of the object of the present invention.

その他の物質の具体例として、重合禁止剤;チオール類、チオール酸類、2級アルコール類、アミン類、次亜リン酸塩類等の連鎖移動剤;炭酸塩、重炭酸塩、アゾ化合物、気泡等の発泡剤;エチレンジアミンテトラ(メチレンホスフィン酸)やその金属塩、エチレンジアミン4酢酸やその金属塩、ジエチレントリアミン5酢酸やその金属塩等のキレート剤;ポリアクリル酸(塩)及びこれらの架橋体(例えば吸水性樹脂からなる微粉)、澱粉、セルロース、澱粉-セルロース誘導体、ポリビニルアルコール等の親水性高分子等が挙げられる。その他の物質は、単独で用いられてもよく、2種以上を組み合わせて用いられてもよい。 Specific examples of other substances include polymerization inhibitors; chain transfer agents such as thiols, thiolic acids, secondary alcohols, amines, and hypophosphites; foaming agents such as carbonates, bicarbonates, azo compounds, and bubbles; chelating agents such as ethylenediaminetetra(methylenephosphinic acid) and its metal salts, ethylenediaminetetraacetic acid and its metal salts, and diethylenetriaminepentaacetic acid and its metal salts; hydrophilic polymers such as polyacrylic acid (salts) and their crosslinked products (for example, fine powders made of water-absorbent resins), starch, cellulose, starch-cellulose derivatives, and polyvinyl alcohol. The other substances may be used alone or in combination of two or more.

その他の物質の使用量は、特に限定されないが、その他の物質の全濃度としては、好ましくは単量体に対して10質量%以下、より好ましくは0.001質量%~5質量%、特に好ましくは0.01質量%~1質量%である。 The amount of other substances used is not particularly limited, but the total concentration of other substances is preferably 10% by mass or less, more preferably 0.001% by mass to 5% by mass, and particularly preferably 0.01% by mass to 1% by mass, relative to the monomer.

本発明では、乾燥工程に供する含水ゲル状架橋重合体が固形分に対して50ppm以上の過酸化水素を含み、乾燥工程中および/または乾燥工程後に160℃を超える温度(好ましくは170~220℃)で加熱されることを特徴とする。ここで、固形分に対して50ppm以上の過酸化水素を含む含水ゲル状架橋重合体を得る方法として、下記(1)重反応前に調製する方法、あるいは、(2)重合反応後で乾燥工程前に調製する方法のいずれでもよく、(1)(2)を併用してもよい。 The present invention is characterized in that the hydrogel crosslinked polymer to be subjected to the drying step contains 50 ppm or more of hydrogen peroxide relative to the solid content, and is heated at a temperature exceeding 160°C (preferably 170 to 220°C) during and/or after the drying step. Here, the method for obtaining a hydrogel crosslinked polymer containing 50 ppm or more of hydrogen peroxide relative to the solid content may be either (1) a method of preparation before the polymerization reaction, or (2) a method of preparation after the polymerization reaction and before the drying step, or a combination of (1) and (2).

含水ゲル状架橋重合体中の過酸化水素の含有量の調整方法として、具体的には、下記(1)(2)が挙げられる。 Specific methods for adjusting the hydrogen peroxide content in the hydrous gel cross-linked polymer include the following (1) and (2).

重合反応までの過酸化水素の含有量の調整方法(1);
単量体組成物の調製工程、分散工程または重合工程において、重合反応前に過酸化水素を所定量添加し、且つ重合反応後に過酸化水素が50ppm以上残存する重合条件(例;重合時間、重合温度、紫外線や還元剤などの過酸化水素の分解促進剤の使用抑制、過酸化水素の安定剤の併用など)を選択する方法である。言い換えると、過酸化水素の添加方法としては、単量体組成物の調製工程で添加する(形態1)、分散工程/重合工程で添加する(形態2)が選択できる。好ましい重合条件としては、重合後の含水ゲル状架橋重合体中に50ppm以上の過酸化水素量が残存すればよく、特に限定されないが、好ましくは、短時間重合を行う方法である。
Method for adjusting the hydrogen peroxide content before the polymerization reaction (1);
In the monomer composition preparation step, dispersion step, or polymerization step, a predetermined amount of hydrogen peroxide is added before the polymerization reaction, and polymerization conditions (e.g., polymerization time, polymerization temperature, suppression of the use of hydrogen peroxide decomposition promoters such as ultraviolet rays and reducing agents, co-use of hydrogen peroxide stabilizers, etc.) are selected such that hydrogen peroxide remains at 50 ppm or more after the polymerization reaction. In other words, the hydrogen peroxide can be added in the monomer composition preparation step (form 1) or in the dispersion step/polymerization step (form 2). The preferred polymerization conditions are not particularly limited as long as 50 ppm or more of hydrogen peroxide remains in the hydrogel crosslinked polymer after polymerization, but a method of short-time polymerization is preferred.

重合反応後、乾燥工程前の過酸化水素の含有量の調整方法(2);
重合反応後の含水ゲル状架橋重合体に過酸化水素を添加して(重合反応以前に任意に使用される過酸化水素を含め)過酸化水素の含有量が50ppm以上となるように調整する。具体的には、重合反応終了後、乾燥工程までに過酸化水素を添加すればよく、重合工程(形態2)及び分離工程から乾燥工程までのいずれかの工程(形態3)が挙げられる。例えば、重合工程(形態2)では、重合後、重合装置から排出された含水ゲル状架橋重合体に過酸化水素を添加することができる。分離工程から乾燥工程までのいずれかの工程(形態3)で添加する場合は、例えば分離工程の前、途中及び後であって、乾燥工程の前に過酸化水素が50ppm以上となるように過酸化水素を添加すればよい。また重合工程後、乾燥工程までに任意に設けられた搬送工程、貯蔵工程、熟成工程及びこれらの各工程間で過酸化水素が50ppm以上となるように過酸化水素を添加してもよい。
A method for adjusting the content of hydrogen peroxide after the polymerization reaction and before the drying step (2);
Hydrogen peroxide is added to the hydrogel crosslinked polymer after the polymerization reaction (including hydrogen peroxide optionally used before the polymerization reaction) to adjust the hydrogen peroxide content to 50 ppm or more. Specifically, hydrogen peroxide may be added after the polymerization reaction is completed and before the drying step, and examples of such hydrogen peroxide include the polymerization step (form 2) and any step from the separation step to the drying step (form 3). For example, in the polymerization step (form 2), hydrogen peroxide can be added to the hydrogel crosslinked polymer discharged from the polymerization apparatus after polymerization. When hydrogen peroxide is added in any step from the separation step to the drying step (form 3), hydrogen peroxide may be added, for example, before, during, or after the separation step, and before the drying step, so that hydrogen peroxide is 50 ppm or more. In addition, hydrogen peroxide may be added to the transport step, storage step, aging step, and each of these steps that are optionally provided after the polymerization step and before the drying step, so that hydrogen peroxide is 50 ppm or more.

(形態1)
形態1では、単量体組成物の調製工程において過酸化水素の添加を行う。すなわち、過酸化水素と酸基含有不飽和単量体と(好ましくは内部架橋剤と)を含有する組成物を得て、当該組成物を用いて次工程の酸基含有不飽和単量体の重合を行う。
(Form 1)
In the embodiment 1, hydrogen peroxide is added in the step of preparing the monomer composition. That is, a composition containing hydrogen peroxide and an acid group-containing unsaturated monomer (preferably together with an internal crosslinking agent) is obtained, and the acid group-containing unsaturated monomer is polymerized in the next step using the composition.

単量体、内部架橋剤および過酸化水素の添加順序は、特に制限されず、酸基含有不飽和単量体および内部架橋剤を含有する水溶液に過酸化水素を添加する;水に酸基含有不飽和単量体、内部架橋剤および過酸化水素を同時に添加する;過酸化水素水溶液に酸基含有不飽和単量体および内部架橋剤を添加する;など、いずれの形態であってもよい。 The order of addition of the monomer, internal crosslinking agent, and hydrogen peroxide is not particularly limited, and may be any of the following: adding hydrogen peroxide to an aqueous solution containing an acid group-containing unsaturated monomer and an internal crosslinking agent; adding an acid group-containing unsaturated monomer, an internal crosslinking agent, and hydrogen peroxide to water at the same time; adding an acid group-containing unsaturated monomer and an internal crosslinking agent to an aqueous hydrogen peroxide solution.

形態1において、過酸化水素を単量体組成物に含有させる場合、過酸化水素の添加量は、得られる吸水性樹脂の物性、特には無加圧下吸水倍率の向上を考慮すると、重合条件(重合時間、重合温度など)にもよるが、単量体組成物(固形分)に対して、好ましくは50ppm以上であることが好ましい。すなわち、本発明の好適な形態は、固形分に対して過酸化水素を50ppm以上含む単量体組成物を逆相懸濁重合することにより含水ゲル状架橋重合体を得る。重合条件については、上述したように所望の過酸化水素濃度になるよう適宜選択し、重合後の含水ゲル状架橋重合体の残存過酸化水素量(ppm)を測定すればよい。また、形態1で過酸化水素を組成物に含有させる場合、単量体組成物(固形分)に対して、過酸化水素の添加量は、好ましくは50ppm(0.005質量%)~10000ppm(1.0質量%)、さらに好ましくは100ppm(0.01質量%)~5000ppm(0.5質量%)である。また、形態1以外の、例えば、形態2~形態3のいずれか1以上と形態1とを組み合わせてもよく、この場合、過酸化水素の添加量は、含水ゲル状架橋重合体の固形分質量に対して50ppm以上の過酸化水素となるように適宜調整される。 In the case of adding hydrogen peroxide to the monomer composition in the first embodiment, the amount of hydrogen peroxide added is preferably 50 ppm or more relative to the monomer composition (solid content), although it depends on the polymerization conditions (polymerization time, polymerization temperature, etc.), considering the improvement of the physical properties of the resulting water-absorbent resin, particularly the water absorption capacity without pressure. That is, in a preferred embodiment of the present invention, a hydrogel-like crosslinked polymer is obtained by inverse suspension polymerization of a monomer composition containing 50 ppm or more of hydrogen peroxide relative to the solid content. The polymerization conditions are appropriately selected to obtain the desired hydrogen peroxide concentration as described above, and the amount of hydrogen peroxide remaining in the hydrogel-like crosslinked polymer after polymerization (ppm) may be measured. In addition, when hydrogen peroxide is contained in the composition in form 1, the amount of hydrogen peroxide added relative to the monomer composition (solid content) is preferably 50 ppm (0.005% by mass) to 10,000 ppm (1.0% by mass), and more preferably 100 ppm (0.01% by mass) to 5,000 ppm (0.5% by mass). In addition, form 1 may be combined with any one or more of forms 2 to 3 other than form 1, in which case the amount of hydrogen peroxide added is appropriately adjusted so that the amount of hydrogen peroxide is 50 ppm or more relative to the solid content mass of the hydrous gel cross-linked polymer.

[2-2:分散工程/重合工程]
[2-2-1.分散工程]
分散工程は、疎水性有機溶媒に単量体を含む液滴を分散または懸濁する工程である。なお、以下、単に「分散」と記載した場合には、懸濁も含む概念とする。より具体的には、上記単量体組成物を、疎水性有機溶媒に添加して混合、攪拌することにより分散させる。例えば、攪拌翼(プロペラ翼、パドル翼、アンカー翼、タービン翼、ファウドラー翼、リボン翼等)を備えた攪拌装置を用いてもよい。このような攪拌翼を有する攪拌装置を用いる場合、分散液滴径は、攪拌翼の種類、翼径、回転数当により調節することができ、バッチ式逆相懸濁重合を行う場合に特に好適に使用できる。また国際公開第2009/025235号、第2013/018571号等に記載された方法で分散液を得ることができる。好適には、分散工程は、単量体溶液(または単量体組成物)および疎水性有機溶媒を、分散装置に別々に供給し、疎水性有機溶媒中に分散する単量体を含む液滴を作製する工程である。ここで、単量体溶液(または単量体組成物)および疎水性有機溶媒を、分散装置に「別々に」供給するとは、単量体溶液(または単量体組成物)および疎水性有機溶媒の混合物を「別々に」分散装置に供給する意ではなく、単量体溶液(または単量体組成物)と、疎水性有機溶媒と、を独立して「別々に」分散装置に供給する意である。
[2-2: Dispersion process/polymerization process]
[2-2-1. Dispersion process]
The dispersion step is a step of dispersing or suspending droplets containing a monomer in a hydrophobic organic solvent. In the following, when the term "dispersion" is used, it is intended to include suspension. Specifically, the monomer composition is added to a hydrophobic organic solvent, and then mixed and stirred to disperse the monomer composition. For example, stirring blades (propeller blades, paddle blades, anchor blades, turbine blades, Pfaudler blades, A stirring device equipped with a stirring blade (such as a ribbon blade) may be used. When using a stirring device with such a stirring blade, the dispersion droplet size can be adjusted by the type, blade diameter, rotation speed, etc. of the stirring blade. This is particularly suitable for use in batch reverse phase suspension polymerization. A dispersion can be obtained by the methods described in International Publication Nos. 2009/025235 and 2013/018571. In the dispersion step, a monomer solution (or a monomer composition) and a hydrophobic organic solvent are separately supplied to a dispersion device, and droplets containing the monomer dispersed in the hydrophobic organic solvent are formed. This is the process. Here, the term "separately" supplying the monomer solution (or monomer composition) and the hydrophobic organic solvent to the dispersing device means that the monomer solution (or monomer composition) and the hydrophobic organic solvent are This does not mean that the mixture is "separately" fed to the dispersing device, but that the monomer solution (or monomer composition) and the hydrophobic organic solvent are "separately" fed to the dispersing device independently. It is.

分散工程において用いられる分散装置としては、スプレーノズルや高速回転せん断型撹拌機(ロータリーミキサー型、ターボミキサー型、ディスク型、二重円筒型等)、ニードル等の円筒ノズル、プレートに多数の孔を直接設けたオリフィスプレート、スプレーノズル、回転ホイール等の遠心アトマイザーなどが挙げられるが特に制限はない。 Dispersion devices used in the dispersion process include, but are not limited to, spray nozzles, high-speed rotary shear type agitators (rotary mixer type, turbo mixer type, disk type, double cylinder type, etc.), cylindrical nozzles such as needles, orifice plates with many holes directly formed in the plate, spray nozzles, centrifugal atomizers such as rotating wheels, etc.

以下、本工程で用いられる材料について説明する。 The materials used in this process are described below.

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

本発明においては、本発明の目的が阻害されない限り、必要に応じて、疎水性有機溶媒に、界面活性剤や高分子添加剤等の分散助剤を添加してもよい。分散助剤の種類は、用いられる疎水性有機溶媒および単量体の組合せにより、適宜選択されるが、使用できる分散助剤としては、以下の界面活性剤や高分子添加剤が例示される。 In the present invention, as long as the object of the present invention is not hindered, a dispersing aid such as a surfactant or a polymer additive may be added to the hydrophobic organic solvent as necessary. The type of dispersing aid is appropriately selected depending on the combination of the hydrophobic organic solvent and the monomer used, and examples of dispersing aids that can be used include the following surfactants and polymer additives.

上記界面活性剤として、具体的には、ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピルアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、アルキルグルコシド、N-アルキルグルコンアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルのリン酸エステル、及びポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルのリン酸エステル等が挙げられる。これらのうち、2種以上を併用してもよい。また、重合性を有する重合性界面活性剤を使用することもできる。重合性界面活性剤として、具体的には下記の構造を有する化合物が挙げられる。 Specific examples of the surfactant include sucrose fatty acid esters, polyglycerin fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene glycerin fatty acid esters, sorbitol fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene castor oil, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, alkylarylformaldehyde condensed polyoxyethylene ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, polyoxyethylene polyoxypropyl alkyl ethers, polyethylene glycol fatty acid esters, alkyl glucosides, N-alkyl gluconamides, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkylamines, phosphate esters of polyoxyethylene alkyl ethers, and phosphate esters of polyoxyethylene alkyl allyl ethers. Two or more of these may be used in combination. Polymerizable surfactants having polymerizability may also be used. Specific examples of the polymerizable surfactant include compounds having the following structure.

なお、式中、RおよびRは、互いに独立して、水素、メチル又はエチルであり、nは、3~20の整数を意味する。上記の界面活性剤の中では、ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル等の脂肪酸エステル類が好ましく、中でもショ糖脂肪酸エステルが好ましい。 In the formula, R1 and R2 are each independently hydrogen, methyl or ethyl, and n is an integer of 3 to 20. Among the above surfactants, fatty acid esters such as sucrose fatty acid esters, polyglycerin fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene glycerin fatty acid esters, sorbitol fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters, and polyethylene glycol fatty acid esters are preferred, and among these, sucrose fatty acid esters are preferred.

上記高分子添加剤として、具体的には、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体(EPDM)、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、無水マレイン酸・エチレン共重合体、無水マレイン酸・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・ブタジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、酸化型ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、酸化型エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース等が挙げられる。中でも、単量体水溶液の分散安定性の観点から、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・エチレン共重合体、無水マレイン酸・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・エチレン・プロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、酸化型ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、及び酸化型エチレン・プロピレン共重合体が好ましい。これらのうち、2種以上を併用してもよい。また、これらの高分子添加剤と上記界面活性剤とを併用してもよい。中でも、高分子添加剤を用いることが好ましく、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体を用いることがより好ましい。また、他の好適な実施形態では、界面活性剤を用いずに高分子添加剤単独で用いる。 Specific examples of the above polymer additives include maleic anhydride modified polyethylene, maleic anhydride modified polypropylene, maleic anhydride modified ethylene-propylene copolymer, maleic anhydride modified ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), maleic anhydride modified polybutadiene, maleic anhydride-ethylene copolymer, maleic anhydride-propylene copolymer, maleic anhydride-ethylene-propylene copolymer, maleic anhydride-butadiene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, oxidized polyethylene, oxidized polypropylene, oxidized ethylene-propylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethyl cellulose, ethylhydroxyethyl cellulose, etc. Among these, from the viewpoint of dispersion stability of the monomer aqueous solution, maleic anhydride-modified polyethylene, maleic anhydride-modified polypropylene, maleic anhydride-modified ethylene-propylene copolymer, maleic anhydride-ethylene copolymer, maleic anhydride-propylene copolymer, maleic anhydride-ethylene-propylene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, oxidized polyethylene, oxidized polypropylene, and oxidized ethylene-propylene copolymer are preferred. Among these, two or more may be used in combination. These polymer additives may also be used in combination with the above-mentioned surfactant. Among these, it is preferred to use a polymer additive, and it is more preferred to use a maleic anhydride-modified ethylene-propylene copolymer. In another preferred embodiment, the polymer additive is used alone without using a surfactant.

上記分散助剤の使用量は、重合形態、単量体組成物および疎水性有機溶媒の種類等に応じて適宜設定される。具体的には、疎水性有機溶媒中の分散助剤の濃度として、好ましくは0.0001~2質量%であり、より好ましくは0.0005~1質量%である。 The amount of the dispersion aid used is appropriately set depending on the polymerization form, the monomer composition, the type of hydrophobic organic solvent, etc. Specifically, the concentration of the dispersion aid in the hydrophobic organic solvent is preferably 0.0001 to 2% by mass, and more preferably 0.0005 to 1% by mass.

[2-2-2.重合工程]
重合工程は、上記分散工程において得られた液滴状の単量体組成物を重合して、含水ゲル状架橋重合体(含水ゲル)を得る工程である。
[2-2-2. Polymerization process]
The polymerization step is a step in which the droplet-like monomer composition obtained in the dispersion step is polymerized to obtain a hydrogel-like crosslinked polymer (hydrogel).

(反応装置)
重合工程で用いられる反応装置は、上記分散工程で用いられた分散装置をそのまま用いてもよいし、別の装置であってもよい。バッチ式逆相懸濁重合の場合、分散工程で用いた装置をそのまま反応装置として用いることができ、作業性の面で好適である。反応装置が分散装置と別の装置である場合、分散工程で得られた単量体組成物の懸濁/分散液が反応装置に供給される。
(Reaction Apparatus)
The reaction apparatus used in the polymerization step may be the same as the dispersing apparatus used in the dispersion step, or may be a different apparatus. In the case of batch-type reversed-phase suspension polymerization, the apparatus used in the dispersion step can be used as the reaction apparatus as is, which is preferable in terms of workability. When the reaction apparatus is a different apparatus from the dispersing apparatus, the suspension/dispersion of the monomer composition obtained in the dispersion step is supplied to the reaction apparatus.

また、重合反応が行われる反応装置の形状は特に限定されず、公知の反応装置を用いることができる。上述したように、分散工程で好適に使用できる攪拌装置が重合反応においても好適に使用できる。連続式製造方法の場合、好ましくは、この反応装置内に形成された連続相である疎水性有機溶媒中を、上記単量体(組成物)が液滴状の分散相として移動しながら重合反応しうる形状である。このような反応装置として、例えば、管状の反応管を、縦型、横型または螺旋型に配置した反応装置が挙げられる。この態様では、単量体(組成物)が、反応部内を移動する疎水性有機溶媒中に供給されるため、単量体組成物からなる液滴が滞留することなく、疎水性有機溶媒と共に移動する。これにより、重合率の異なる単量体反応物同士の接触が抑制される。さらに、本製造方法によれば液滴を構成する単量体組成物に含まれる架橋剤量を多くすることが可能であるため、重合反応により得られる含水ゲルの粘着性が低くなり、液滴同士の融着や反応装置への付着が抑制される。したがって、含水ゲル同士が融着して粗大ゲルとなる、含水ゲルの表面が凸凹になるなどの恐れが抑制でき、また反応装置等への付着と堆積による塊状化やそれらに由来するトラブルを抑制できる。 In addition, the shape of the reactor in which the polymerization reaction is carried out is not particularly limited, and a known reactor can be used. As described above, a stirring device that can be suitably used in the dispersion step can also be suitably used in the polymerization reaction. In the case of a continuous production method, the shape is preferably such that the monomer (composition) can undergo polymerization reaction while moving as a droplet-like dispersed phase in the hydrophobic organic solvent that is the continuous phase formed in the reactor. Examples of such a reactor include a reactor in which a tubular reaction tube is arranged vertically, horizontally, or spirally. In this embodiment, the monomer (composition) is supplied into the hydrophobic organic solvent moving in the reaction section, so that the droplets of the monomer composition do not stagnate but move together with the hydrophobic organic solvent. This suppresses contact between monomer reactants with different polymerization rates. Furthermore, according to this production method, it is possible to increase the amount of crosslinking agent contained in the monomer composition that constitutes the droplets, so that the adhesion of the hydrogel obtained by the polymerization reaction is reduced, and fusion of the droplets with each other and adhesion to the reactor are suppressed. This reduces the risk of the hydrous gel melting together to form coarse gels, or the surface of the hydrous gel becoming uneven. It also reduces the risk of clumping due to adhesion and accumulation on reaction equipment, etc., and any problems resulting from these.

また、上記反応装置には、必要に応じて、外部から反応装置内部を加熱または冷却できるように、温度調整手段が備えられていてもよい。 The reactor may also be equipped with a temperature control means so that the inside of the reactor can be heated or cooled from the outside, if necessary.

重合は、重合開始剤を添加することで重合反応を行うことができる。重合開始剤は、単量体(および内部架橋剤)を含む単量体組成物に含まれていてもよい。作業性の面から、重合工程において、熱分解型重合開始剤及び/または光分解型重合開始剤を単量体組成物に添加する形態が好ましい。なお、単量体組成物に重合開始剤を含有させる場合は、単量体水溶液のゲル化や粘度増大が起こる恐れがあるため、重合開始剤の添加は単量体組成物を疎水性有機溶媒に分散/懸濁させる直前に行う、単量体水溶液を冷却し常温より低温(20℃以下、好ましくは0℃付近)で重合開始剤と混合する、単量体水溶液と重合開始剤をラインミキシングしながら分散工程に供する、等を行うことが好ましい。重合開始剤は、重合形態等によって適宜選択されるため、特に限定されないが、例えば、熱分解型重合開始剤、光分解型重合開始剤、若しくはこれらの併用、又は重合開始剤の分解を促進する還元剤を併用したレドックス系重合開始剤等が挙げられる。具体的には、米国特許第7265190号に開示された重合開始剤のうち、1種又は2種以上が用いられる。なお、重合開始剤の取扱性や吸水性樹脂の物性の観点から、好ましくは過酸化物又はアゾ化合物、より好ましくは過酸化物、更に好ましく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が使用される。なお、過酸化水素は、重合開始剤、特にレドックス系重合開始剤の酸化剤として知られているが、本実施形態における重合開始剤は、重合効率を考慮すると、過酸化水素以外に他の熱分解型重合開始剤を併用することが好ましく、特には、過酸化水素と、過硫酸塩との併用することが好ましい。 The polymerization reaction can be carried out by adding a polymerization initiator. The polymerization initiator may be contained in the monomer composition containing the monomer (and the internal crosslinking agent). From the viewpoint of workability, it is preferable to add a thermally decomposable polymerization initiator and/or a photodecomposable polymerization initiator to the monomer composition in the polymerization process. In addition, when the monomer composition contains a polymerization initiator, gelation or an increase in viscosity of the monomer aqueous solution may occur, so it is preferable to add the polymerization initiator immediately before dispersing/suspending the monomer composition in a hydrophobic organic solvent, to cool the monomer aqueous solution and mix it with the polymerization initiator at a temperature lower than room temperature (20°C or lower, preferably around 0°C), or to subject the monomer aqueous solution and the polymerization initiator to the dispersion process while line mixing. The polymerization initiator is appropriately selected depending on the polymerization form, etc., so there is no particular limit, but examples include a thermally decomposable polymerization initiator, a photodecomposable polymerization initiator, or a combination of these, or a redox-based polymerization initiator combined with a reducing agent that promotes decomposition of the polymerization initiator. Specifically, one or more of the polymerization initiators disclosed in U.S. Patent No. 7,265,190 are used. From the viewpoint of the ease of handling of the polymerization initiator and the physical properties of the water-absorbing resin, preferably a peroxide or an azo compound, more preferably a peroxide, and even more preferably a persulfate such as sodium persulfate, ammonium persulfate, or potassium persulfate is used. Hydrogen peroxide is known as an oxidizing agent for polymerization initiators, particularly redox-based polymerization initiators, but in the present embodiment, in consideration of the polymerization efficiency, it is preferable to use other thermally decomposable polymerization initiators in combination with hydrogen peroxide, and particularly, it is preferable to use hydrogen peroxide in combination with a persulfate.

本実施形態においては、過酸化水素をレドックス系重合開始剤の酸化剤として用いることもでき、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と併用して使用できる。本発明において、好適な形態は、上述した通り、乾燥工程で十分な量の過酸化水素が重合工程後の含水ゲル状架橋重合体に残存している形態であり、乾燥に供される含水ゲル状架橋重合体が、その固形分質量に対して50ppm以上の過酸化水素を含んでいればよい。すなわち、還元剤と酸化剤を併用するレドックス系重合開始剤を使用する場合は、乾燥工程で十分な量の過酸化水素が重合工程後の含水ゲル状架橋重合体に残存するように、還元性化合物の添加量に対して過酸化水素を過剰量添加することが好ましい。過酸化水素の添加量(ppm)は還元性化合物に対して10倍モル以上、より好ましくは100倍モル以上、さらに好ましくは1000倍モル以上であることが好ましい。より好ましくは、過酸化水素の分解剤でもある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用いないで重合を行う形態である。好ましい還元性化合物の添加量は、含水ゲル状架橋重合体の固形分質量に対して10ppm以下、より好ましくは1ppm以下、さらに好ましくは0.1ppm以下であり、最も好ましくは実質0ppm(不存在)である。本実施形態において、特に好適な形態は、還元性化合物が上記範囲(特に不存在)で、重合開始剤が、過酸化水素および過硫酸塩のみからなる。 In this embodiment, hydrogen peroxide can be used as an oxidizing agent for the redox polymerization initiator, and can be used in combination with a reducing compound such as L-ascorbic acid or sodium hydrogen sulfite. In the present invention, as described above, a suitable form is one in which a sufficient amount of hydrogen peroxide remains in the hydrogel crosslinked polymer after the polymerization step in the drying step, and the hydrogel crosslinked polymer to be dried contains 50 ppm or more of hydrogen peroxide relative to its solid mass. That is, when using a redox polymerization initiator that uses a reducing agent and an oxidizing agent in combination, it is preferable to add an excess amount of hydrogen peroxide relative to the amount of the reducing compound added so that a sufficient amount of hydrogen peroxide remains in the hydrogel crosslinked polymer after the polymerization step in the drying step. The amount of hydrogen peroxide added (ppm) is preferably 10 times or more by mole relative to the reducing compound, more preferably 100 times or more by mole, and even more preferably 1000 times or more by mole. More preferably, the polymerization is performed without using a reducing compound such as L-ascorbic acid or sodium hydrogen sulfite, which is also a decomposing agent for hydrogen peroxide. The amount of the reducing compound added is preferably 10 ppm or less, more preferably 1 ppm or less, even more preferably 0.1 ppm or less, and most preferably substantially 0 ppm (absent), relative to the solid mass of the hydrogel crosslinked polymer. In this embodiment, a particularly preferred embodiment is one in which the reducing compound is in the above range (particularly absent), and the polymerization initiator consists only of hydrogen peroxide and persulfate.

熱分解型重合開始剤または光分解型重合開始剤であって、過酸化水素以外の重合開始剤の使用量は、単量体に対して、好ましくは0.001モル%~1モル%、より好ましくは0.001モル%~0.5モル%であり、さらにより好ましくは0.005~0.5モル%であり、さらに好ましくは0.01~0.5モル%である。 The amount of the thermally decomposable polymerization initiator or photodecomposable polymerization initiator other than hydrogen peroxide used is preferably 0.001 mol% to 1 mol%, more preferably 0.001 mol% to 0.5 mol%, even more preferably 0.005 to 0.5 mol%, and even more preferably 0.01 to 0.5 mol%, based on the monomer.

なお、上記重合開始剤を添加することで重合反応を行う方法以外に、放射線、電子線、紫外線等の活性エネルギー線を照射する方法がある。また、重合開始剤を添加したうえで、活性エネルギー線の照射を併用してもよい。 In addition to the above-mentioned method of carrying out a polymerization reaction by adding a polymerization initiator, there is also a method of irradiating with active energy rays such as radiation, electron beams, and ultraviolet rays. In addition, irradiation with active energy rays may be used in combination with the addition of a polymerization initiator.

重合時間については、モノマー及び重合開始剤の種類、重合温度等に応じて、適宜決定されればよいが、生産性の観点や添加する過酸化水素の残存量に影響する場合もあるため、重合時間は短くするのが好ましく、具体的には好ましくは2時間以内、より好ましくは1時間以内、さらに好ましくは30分以内、さらにより好ましくは20分以内、特に好ましくは10分以内である。なお、重合時間とは、反応系内において(重合開始剤の分解などにより)単量体の重合反応が可能な状態の時間を指し、具体的には反応系内を熱分解性の重合開始剤が分解するのに十分な温度以上に加熱又は保温している時間を指す。なお、連続式の製造方法の場合は、反応容器内に単量体と重合開始剤を含む液滴又はその重合反応物である含水ゲル粒子が反応容器内に存在している時間を重合時間とする。なお、重合時間の下限は、重合が十分に進行する限り特に制限されるものではないが、10秒以上であることが好ましく、20秒以上であることがより好ましく、30秒以上であることがさらにより好ましい。 The polymerization time may be appropriately determined depending on the type of monomer and polymerization initiator, the polymerization temperature, etc., but it is preferable to keep the polymerization time short, from the viewpoint of productivity and in view of the influence on the remaining amount of hydrogen peroxide to be added, and specifically, it is preferably within 2 hours, more preferably within 1 hour, even more preferably within 30 minutes, even more preferably within 20 minutes, and particularly preferably within 10 minutes. The polymerization time refers to the time during which the polymerization reaction of the monomer is possible in the reaction system (due to the decomposition of the polymerization initiator, etc.), and specifically refers to the time during which the reaction system is heated or kept at a temperature sufficient to decompose the thermally decomposable polymerization initiator. In the case of a continuous manufacturing method, the polymerization time refers to the time during which droplets containing the monomer and the polymerization initiator or hydrogel particles, which are the polymerization reaction product thereof, are present in the reaction vessel. The lower limit of the polymerization time is not particularly limited as long as the polymerization proceeds sufficiently, but is preferably 10 seconds or more, more preferably 20 seconds or more, and even more preferably 30 seconds or more.

重合工程における反応温度である重合温度としては、使用する重合開始剤の種類や量によって適宜設定すればよいが、好ましくは20℃~100℃、より好ましくは40℃~90℃である。重合温度が100℃より高い場合は急激な重合反応が起こるため好ましくない。なお重合温度とは、分散媒である疎水性有機溶媒の温度(以下、「Td」と称する)を重合温度とする。 The polymerization temperature, which is the reaction temperature in the polymerization process, may be set appropriately depending on the type and amount of polymerization initiator used, but is preferably 20°C to 100°C, and more preferably 40°C to 90°C. Polymerization temperatures higher than 100°C are not preferred because a rapid polymerization reaction occurs. The polymerization temperature is the temperature of the hydrophobic organic solvent, which is the dispersion medium (hereinafter referred to as "Td").

重合工程においては、上記単量体(水溶液)が液滴状で疎水性有機溶媒に分散していることから、単量体水溶液の温度は、疎水性有機溶媒からの熱移動によって速やかに上昇する。液滴に含まれる重合開始剤が熱分解型重合開始剤である場合には、上記昇温に伴って熱分解型重合開始剤が分解してラジカルが発生する。そして、発生したラジカルによって重合反応が開始し、重合反応の進行に伴って含水ゲルが形成される。 In the polymerization process, since the monomer (aqueous solution) is dispersed in the hydrophobic organic solvent in the form of droplets, the temperature of the aqueous monomer solution rises quickly due to heat transfer from the hydrophobic organic solvent. If the polymerization initiator contained in the droplets is a thermally decomposable polymerization initiator, the thermally decomposable polymerization initiator decomposes as the temperature rises, generating radicals. The generated radicals then initiate a polymerization reaction, and as the polymerization reaction progresses, a hydrous gel is formed.

連続式製造方法の場合、形成された含水ゲルは、移動する連続相によって反応装置の内部を移動し、連続相をなす疎水性有機溶媒とともに反応装置から排出される。 In the case of a continuous production method, the formed hydrogel moves inside the reactor with the moving continuous phase and is discharged from the reactor together with the hydrophobic organic solvent that constitutes the continuous phase.

上記単量体水溶液が熱分解型重合開始剤を含む場合、上記Tdは、重合率の観点から、好ましくは70℃以上であり、より好ましくは75℃以上であり、さらに好ましくは80℃以上である。Tdの上限は特に限定されないが、安全性の観点から、疎水性有機溶媒の沸点を超えない範囲内で、適宜選択される。 When the monomer aqueous solution contains a thermally decomposable polymerization initiator, the Td is preferably 70°C or higher, more preferably 75°C or higher, and even more preferably 80°C or higher, from the viewpoint of polymerization rate. There is no particular upper limit for Td, but from the viewpoint of safety, it is appropriately selected within a range that does not exceed the boiling point of the hydrophobic organic solvent.

本発明の製造方法において、適度な凝集粒径を得る観点から、多段重合を行ってもよい。具体的には、一段目の重合工程の終了後に、さらに反応液を攪拌しながら上記単量体水溶液を添加し重合反応を行う等により行うことができる。 In the manufacturing method of the present invention, from the viewpoint of obtaining an appropriate aggregate particle size, multi-stage polymerization may be performed. Specifically, after the end of the first polymerization step, the above-mentioned aqueous monomer solution is added while stirring the reaction solution to carry out the polymerization reaction.

酸基含有不飽和単量体の重合により、含水ゲル状重合体が得られる。また、内部架橋剤を用いて重合を行っているため、含水ゲル状架橋重合体となる。 A hydrous gel-like polymer is obtained by polymerization of an acid group-containing unsaturated monomer. In addition, because the polymerization is carried out using an internal crosslinking agent, a hydrous gel-like crosslinked polymer is obtained.

含水ゲルの固形分率(以下、ゲル固形分率)は、25質量%以上であることが好ましく、25質量%~75質量%がより好ましく、25質量%~65質量%がさらに好ましく、25質量%以上60質量%未満がよりさらに好ましく、40質量%以上60質量%未満が特に好ましい。ゲル固形分率は、後述する実施例に記載の方法にて測定される。 The solid content of the hydrogel (hereinafter referred to as gel solid content) is preferably 25% by mass or more, more preferably 25% by mass to 75% by mass, even more preferably 25% by mass to 65% by mass, even more preferably 25% by mass to less than 60% by mass, and particularly preferably 40% by mass to less than 60% by mass. The gel solid content is measured by the method described in the examples below.

(形態2)
形態2では、分散工程および/または重合工程において過酸化水素が添加される。ここで、過酸化水素の添加時期については、特に限定されないが、具体的には、疎水性有機溶媒に過酸化水素を添加する形態;酸基含有不飽和単量体を含有する単量体水溶液の重合中に過酸化水素を添加する形態;酸基含有不飽和単量体を含有する単量体水溶液を重合させて得られる含水ゲルに過酸化水素を添加する形態;などが挙げられる。単量体組成物(固形分)に対して、過酸化水素の添加量は、好ましくは50ppm(0.005質量%)~10000ppm(1.0質量%)、さらに好ましくは100ppm(0.01質量%)~5000ppm(0.5質量%)である。また、形態1以外の、例えば、形態1、形態3のいずれか1以上とを組み合わせてもよく、この場合、過酸化水素の添加量は、含水ゲル状架橋重合体の固形分質量に対して50ppm以上の過酸化水素となるように適宜調整される。
(Form 2)
In form 2, hydrogen peroxide is added in the dispersion step and/or polymerization step. Here, the timing of adding hydrogen peroxide is not particularly limited, but specifically, hydrogen peroxide is added to a hydrophobic organic solvent; hydrogen peroxide is added during polymerization of an aqueous monomer solution containing an acid group-containing unsaturated monomer; hydrogen peroxide is added to a hydrogel obtained by polymerizing an aqueous monomer solution containing an acid group-containing unsaturated monomer; and the like. The amount of hydrogen peroxide added relative to the monomer composition (solid content) is preferably 50 ppm (0.005% by mass) to 10,000 ppm (1.0% by mass), more preferably 100 ppm (0.01% by mass) to 5,000 ppm (0.5% by mass). In addition, form 1 may be combined with at least one of, for example, form 1 and form 3, in which case the amount of hydrogen peroxide added is appropriately adjusted to be 50 ppm or more of hydrogen peroxide relative to the solid content mass of the hydrogel crosslinked polymer.

[2-3.分離工程]
本工程は、上記重合工程において反応装置内で重合により得られた含水ゲル状架橋重合体と有機溶媒とを分離する工程である。
[2-3. Separation process]
This step is a step of separating the hydrogel-like crosslinked polymer obtained by polymerization in the reaction apparatus in the above polymerization step from the organic solvent.

本発明において、分離装置の種類及び構造については特に限定されないが、例えば、ろ過、沈降、遠心分離、圧搾等の公知の方法を利用することができる。また、重合工程で用いた攪拌羽を有する攪拌装置を用いて常圧又は減圧下で加熱し、共沸脱水及び/又は溶媒留去により疎水性有機溶媒と分離してもよい。バッチ式逆相懸濁重合においては(本発明の)乾燥工程前に、共沸脱水及び/又は溶媒留去が好適に行われる。共沸脱水及び/又は溶媒留去による溶媒分離の際に後述する表面架橋剤を添加し、共沸脱水及び/又は溶媒留去と同時に表面架橋を行ってもよい。 In the present invention, the type and structure of the separation device are not particularly limited, but known methods such as filtration, sedimentation, centrifugation, and squeezing can be used. Alternatively, the mixture may be heated under normal or reduced pressure using a stirring device having stirring blades used in the polymerization step, and separated from the hydrophobic organic solvent by azeotropic dehydration and/or solvent distillation. In batch-type reversed-phase suspension polymerization, azeotropic dehydration and/or solvent distillation are preferably performed before the drying step (of the present invention). During solvent separation by azeotropic dehydration and/or solvent distillation, a surface crosslinking agent described later may be added, and surface crosslinking may be performed simultaneously with azeotropic dehydration and/or solvent distillation.

(形態3)
形態3では、分離工程から乾燥工程までのいずれかの工程において過酸化水素が添加される。具体的には、分離工程中に含水ゲル及び/又は有機溶媒に過酸化水素を添加する形態;分離工程後、乾燥加熱前に乾燥装置に投入された含水ゲルに過酸化水素を添加する形態;分離工程と乾燥工程の間に任意に設けられた整粒工程において含水ゲルに過酸化水素を添加するなどの態様がある。過酸化水素の含水ゲル状架橋重合体に対する添加量は、乾燥前に残存する過酸化水素量を考慮して適宜設定されるが、例えば、含水ゲル状架橋重合体100質量部(固形分)に対して、好ましくは50ppm(0.005質量%)~10000ppm(1.0質量%)、さらに好ましくは100ppm(0.01質量%)~5000ppm(0.5質量%)である。また、形態1以外の、例えば、形態1、形態3のいずれか1以上と形態1とを組み合わせてもよく、この場合、過酸化水素の添加量は、含水ゲル状架橋重合体の固形分質量に対して50ppm以上の過酸化水素となるように適宜調整される。
(Form 3)
In form 3, hydrogen peroxide is added in any of the steps from the separation step to the drying step. Specifically, there are forms in which hydrogen peroxide is added to the hydrogel and/or the organic solvent during the separation step; forms in which hydrogen peroxide is added to the hydrogel put into the drying device after the separation step and before drying and heating; and forms in which hydrogen peroxide is added to the hydrogel in a sizing step optionally provided between the separation step and the drying step. The amount of hydrogen peroxide added to the hydrogel-like crosslinked polymer is appropriately set in consideration of the amount of hydrogen peroxide remaining before drying, and is, for example, preferably 50 ppm (0.005% by mass) to 10,000 ppm (1.0% by mass), more preferably 100 ppm (0.01% by mass) to 5,000 ppm (0.5% by mass) relative to 100 parts by mass (solid content) of the hydrogel-like crosslinked polymer. In addition, form 1 may be combined with at least one of form 1 and form 3 other than form 1. In this case, the amount of hydrogen peroxide added is appropriately adjusted so that the amount of hydrogen peroxide is 50 ppm or more relative to the solid content mass of the hydrous gel-like crosslinked polymer.

含水ゲルの重合率は、含水ゲル状架橋重合体の乾燥中の凝集抑制や、得られる吸水性樹脂中の残存モノマー低減の観点から、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上、更に好ましくは98質量%以上である。多量の未反応モノマーを含む、重合率の低い含水ゲルを用いて乾燥工程を実施すると、乾燥中に重合反応が進行して、粒子径の小さいゲル粒子から大粒子径のゲル粒子が再生又は副生される場合がある。大粒子径のゲル粒子によって、得られる吸水性樹脂の吸水速度の低下、乾燥物の大粒子化、目的とする製品粒度への再粉砕による微粉発生等の問題が発生する。この問題を回避するために、含水ゲルの重合率を上記範囲とすることが好ましい。 The polymerization rate of the hydrogel is preferably 90% by mass or more, more preferably 95% by mass or more, and even more preferably 98% by mass or more, from the viewpoint of suppressing aggregation during drying of the hydrogel-like crosslinked polymer and reducing residual monomers in the obtained water-absorbent resin. If a drying step is performed using a hydrogel with a low polymerization rate containing a large amount of unreacted monomers, a polymerization reaction may proceed during drying, and large-particle-sized gel particles may be regenerated or by-produced from small-particle-sized gel particles. Large-particle-sized gel particles cause problems such as a decrease in the water absorption rate of the obtained water-absorbent resin, large particles in the dried product, and fine powder generation due to re-grinding to the desired product particle size. In order to avoid this problem, it is preferable to set the polymerization rate of the hydrogel within the above range.

含水ゲルの重合率の上限は特に限定されず、100質量%が理想的であるが、高い重合率には長い重合時間や厳しい重合条件が必要であり、生産性や物性面の低下を招くこともあり、上限は99.95質量%、さらに99.9質量%、通常99.8質量%程度で十分である。代表的には98~99.99質量%である。 There is no particular upper limit to the polymerization rate of the hydrogel, with 100% by mass being ideal. However, a long polymerization time and strict polymerization conditions are required to achieve a high polymerization rate, which can lead to reduced productivity and physical properties, so an upper limit of 99.95% by mass, or even 99.9% by mass, and usually around 99.8% by mass is sufficient. A typical upper limit is 98 to 99.99% by mass.

なお、含水ゲルの重合率は次のように測定することができる。含水ゲルをサンプリングした後、即座に室温のイオン交換水1000gに含水ゲル1.00gを投入し(この時点で重合反応は実質的に停止する)、300rpmで2時間攪拌した後に濾過することにより、不溶分を除去する。上記操作で得られた濾液中に抽出された単量体の量を、液体クロマトグラフを用いて測定する。該単量体の量を残存モノマー量m(g)としたときに、下記(式1)にしたがって、含水ゲルの重合率C(質量%)を求め、下記(式2)にしたがって、含水ゲルの残存モノマー量R(質量%)を求める。尚、含水ゲルをサンプリング後、直ちに重合率を測定することが好ましいが、サンプリングから測定までに時間がかかる場合には、強制冷却(ドライアイス、液体窒素、氷水との接触等)によって、重合停止操作をおこなう必要がある。 The polymerization rate of the hydrogel can be measured as follows. After sampling the hydrogel, 1.00 g of the hydrogel is immediately put into 1000 g of ion-exchanged water at room temperature (the polymerization reaction essentially stops at this point), and the mixture is stirred at 300 rpm for 2 hours, followed by filtration to remove insoluble matter. The amount of monomer extracted in the filtrate obtained by the above operation is measured using a liquid chromatograph. When the amount of the monomer is the residual monomer amount m (g), the polymerization rate C (mass%) of the hydrogel is calculated according to the following (Equation 1), and the residual monomer amount R (mass%) of the hydrogel is calculated according to the following (Equation 2). It is preferable to measure the polymerization rate immediately after sampling the hydrogel, but if it takes time from sampling to measurement, it is necessary to perform a polymerization termination operation by forced cooling (contact with dry ice, liquid nitrogen, ice water, etc.).

C(質量%)=100×{1-m/(α×M/100)} ・・・ (式1)
R(質量%)=100-C ・・・ (式2)
ただし、(式1)中、Mは含水ゲルの質量(g)、αは含水ゲルの固形分率(質量%)を意味する。(式2)中、Cは含水ゲルの重合率(質量%)を意味する。
C (mass%) = 100 x {1-m/(α x M/100)} ... (Formula 1)
R (mass%) = 100-C... (Formula 2)
In the formula (1), M is the mass (g) of the hydrogel, α is the solid content (mass%) of the hydrogel, and in the formula (2), C is the polymerization rate (mass%) of the hydrogel. ) means

含水ゲルのCRC(遠心分離機保持容量)は、固形分換算で、好ましくは5g/g~80g/g、より好ましくは10g/g~50g/g、さらに好ましくは15g/g~45g/g、特に好ましくは20g/g~40g/gである。なお、固形分換算とは、含水ゲルでCRCなどの諸物性を測定後、含水ゲル中の吸水性樹脂固形分あたりの物性に換算した物性(例えば、含水率50%(固形分50%)の含水ゲルなら、含水ゲルでの物性測定値×2倍に換算)のことである。具体的には、後述する実施例に記載の方法にて測定される。 The CRC (centrifuge retention capacity) of the hydrogel is preferably 5 g/g to 80 g/g, more preferably 10 g/g to 50 g/g, even more preferably 15 g/g to 45 g/g, and particularly preferably 20 g/g to 40 g/g, calculated as solid content. Note that the solid content calculation means that the physical properties such as CRC are measured for the hydrogel, and then converted into the physical properties per unit of the water-absorbent resin solid content in the hydrogel (for example, for a hydrogel with a water content of 50% (solid content of 50%), the physical properties are converted into twice the measured values for the hydrogel). Specifically, the measurements are performed by the method described in the examples below.

含水ゲルの固形分率(以下、ゲル固形分率)は、25質量%以上が好ましい。ゲル粉砕後の含水ゲル粒子同士の凝集抑制、粉砕に要するエネルギー、乾燥効率及び吸収性能の観点から、ゲル固形分率は25質量%~75質量%がより好ましく、25質量%~65質量%がさらに好ましく、25質量%以上60質量%未満がよりさらに好ましく、40質量%以上60質量%未満が特に好ましい。ゲル固形分率は、後述する実施例に記載の方法にて測定される。 The solid content of the hydrogel (hereinafter, gel solid content) is preferably 25% by mass or more. From the viewpoints of suppressing aggregation of hydrogel particles after gel crushing, the energy required for crushing, drying efficiency, and absorption performance, the gel solid content is more preferably 25% by mass to 75% by mass, even more preferably 25% by mass to 65% by mass, even more preferably 25% by mass to less than 60% by mass, and particularly preferably 40% by mass to less than 60% by mass. The gel solid content is measured by the method described in the examples below.

得られる含水ゲルにおける吸水性樹脂の形状は通常球形である。「球形」とは、真球状以外の形状(例えば、略球状)を含む概念であって粒子の平均長径と平均短径との比(「真球度」とも称する)が好ましくは1.0~3.0である粒子を意味する。該粒子の平均長径と平均短径は、顕微鏡で撮影された画像に基づいて測定される。含水ゲルは、微小な球形ゲルの凝集体として形成されてもよく、微小な球形ゲルと該球形ゲルの凝集体との混合物として得られてもよい。 The shape of the water-absorbent resin in the obtained hydrogel is usually spherical. "Spherical" is a concept including shapes other than a perfect sphere (e.g., approximately spherical), and means particles with a ratio of the average major axis to the average minor axis (also called "sphericity") of preferably 1.0 to 3.0. The average major axis and the average minor axis of the particles are measured based on an image taken with a microscope. The hydrogel may be formed as an aggregate of minute spherical gels, or may be obtained as a mixture of minute spherical gels and the aggregates of the spherical gels.

また、上記含水ゲルが球形ゲルの凝集体である場合、この凝集体を構成する各球形ゲルの粒子径を、一次粒子径と称する。乾燥に供される含水ゲルの平均一次粒子径は特に制限されないが、得られる吸水性樹脂の吸水性能の観点から、好ましくは1000μm以下であり、より好ましくは5~1000μm、さらに好ましくは10~800μmであり、特に好ましくは10~200μmである。下記の方法により測定された値を採用する。 When the hydrogel is an aggregate of spherical gels, the particle size of each spherical gel constituting the aggregate is referred to as the primary particle size. The average primary particle size of the hydrogel to be dried is not particularly limited, but from the viewpoint of the water absorption performance of the resulting water-absorbent resin, it is preferably 1000 μm or less, more preferably 5 to 1000 μm, even more preferably 10 to 800 μm, and particularly preferably 10 to 200 μm. The value measured by the following method is used.

本製造方法においては、乾燥に供される含水ゲルにおける過酸化水素の含有量が、含水ゲル固形分質量に対して50ppm以上である。過酸化水素の含有量が50ppm以上であることで、得られる吸水性樹脂の無加圧下吸水倍率(CRC)が顕著に向上する。 In this manufacturing method, the hydrogen peroxide content in the hydrous gel subjected to drying is 50 ppm or more relative to the mass of the hydrous gel solids. When the hydrogen peroxide content is 50 ppm or more, the water absorption capacity without load (CRC) of the obtained water absorbent resin is significantly improved.

好ましくは、無加圧下吸水倍率向上の観点から乾燥に供される含水ゲルにおける過酸化水素の含有量は100ppmを超え、より好ましくは、150ppm以上である。また、乾燥に供される含水ゲルにおける過酸化水素の含有量(固形分換算)は、可溶分の過剰な増加を抑える観点から、50,000ppm以下であることが好ましく、1,0000ppm以下であることがより好ましく、5000ppm以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of improving the water absorption capacity without pressure, the hydrogen peroxide content in the hydrogel to be dried is preferably more than 100 ppm, more preferably 150 ppm or more. In addition, from the viewpoint of suppressing an excessive increase in the soluble content, the hydrogen peroxide content (converted into solid content) in the hydrogel to be dried is preferably 50,000 ppm or less, more preferably 1,0000 ppm or less, and even more preferably 5000 ppm or less.

〔2-4〕乾燥工程
本工程は、上記で得られた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。該樹脂固形分は、乾燥減量(吸水性樹脂1gを180℃で3時間加熱した際の質量変化)から求められ、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85~99質量%、更に好ましくは90質量%を超え、99質量%以下、さらにより好ましくは90質量%を超え、98質量%以下、特に好ましくは92~97質量%である。
[2-4] Drying step This step is a step of drying the hydrogel obtained above to a desired resin solid content to obtain a dried polymer. The resin solid content is determined from the loss on drying (the change in mass when 1 g of the water-absorbing resin is heated at 180° C. for 3 hours), and is preferably 80% by mass or more, more preferably 85 to 99% by mass, even more preferably more than 90% by mass and 99% by mass or less, even more preferably more than 90% by mass and 98% by mass or less, and particularly preferably 92 to 97% by mass.

含水ゲルの乾燥方法としては、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、高温の水蒸気を利用した高湿乾燥等が挙げられる。中でも乾燥効率の観点から、熱風乾燥が好ましい。 Methods for drying the hydrous gel are not particularly limited, but examples include heat drying, hot air drying, reduced pressure drying, fluidized bed drying, infrared drying, microwave drying, drum dryer drying, azeotropic dehydration with a hydrophobic organic solvent, and high humidity drying using high-temperature water vapor. Among these, hot air drying is preferred from the viewpoint of drying efficiency.

また、乾燥の際に用いられる乾燥機の設定温度は、好ましい順に、160℃を超える、160℃を超え250℃以下である、170~220℃である、170~200℃である。設定温度をこのように制御することで、乾燥工程中の含水ゲル状架橋重合体の最高到達温度を所望の温度に設定しやすくするとともに、吸水性樹脂の劣化が抑制される。すなわち、本発明の好適な一実施形態は、含水ゲル状架橋重合体を160℃を超える温度に設定した乾燥機で乾燥する。
熱風乾燥方法としては、静置状態で乾燥を行う方法、攪拌状態で乾燥を行う方法、振動状態で乾燥を行う方法、流動状態で乾燥を行う方法、気流で乾燥を行う方法等がある。これらの中でも、効率面から、攪拌乾燥あるいは静置乾燥が好ましく、回転装置を用いた攪拌乾燥あるいは通気バンド乾燥がより好ましく、更には連続静置乾燥(連続通気バンド乾燥)を用いた熱風乾燥が特に好ましく使用される。熱風乾燥を行う場合、熱風温度は、好ましい順に、160℃を超える、160℃を超え250℃以下である、170~220℃である、170~200℃である。熱風温度をこのように制御することで、乾燥工程中の含水ゲル状架橋重合体温度の最高到達温度を所望の温度に設定しやすくするとともに、吸水性樹脂の劣化が抑制される。
The set temperature of the dryer used for drying is, in order of preference, more than 160°C, more than 160°C and not more than 250°C, 170 to 220°C, and 170 to 200°C. By controlling the set temperature in this manner, it becomes easier to set the maximum temperature of the hydrogel crosslinked polymer during the drying process to a desired temperature, and deterioration of the water-absorbent resin is suppressed. That is, in a preferred embodiment of the present invention, the hydrogel crosslinked polymer is dried in a dryer set at a temperature exceeding 160°C.
Hot air drying methods include a method of drying in a stationary state, a method of drying in an agitated state, a method of drying in a vibrated state, a method of drying in a fluidized state, and a method of drying with an air flow. Among these, from the viewpoint of efficiency, agitation drying or stationary drying is preferred, agitation drying using a rotating device or ventilation band drying is more preferred, and hot air drying using continuous ventilation band drying (continuous ventilation band drying) is particularly preferred. When hot air drying is performed, the hot air temperature is, in order of preference, more than 160°C, more than 160°C and 250°C or less, 170 to 220°C, and 170 to 200°C. By controlling the hot air temperature in this way, it is easy to set the maximum temperature of the hydrogel-like crosslinked polymer during the drying process to a desired temperature, and deterioration of the water-absorbent resin is suppressed.

また、他の好適な形態としては、撹拌型乾燥装置を用いた撹拌乾燥が採用される。この撹拌乾燥は、伝導伝熱による乾燥操作の1種であり、間接加熱方式を用いて、好ましくは連続的に、被乾燥物に対して乾燥処理を施すことができる。このため、乾燥効率が高いという利点がある。撹拌型乾燥装置の撹拌方式及び形態は特に限定されず、乾燥装置内の内容物が、アーム、羽根、パドル等の撹拌翼や回転円筒等の撹拌手段により撹拌される形態であればよい。つまり、上記撹拌型乾燥装置として、内容物を収容する容器自体が回転、振動、揺動する容器回転型乾燥機;アーム、羽根、パドル等の撹拌翼を具備した回転軸で内容物を撹拌する機械撹拌型乾燥機;空気等の気体で内容物を浮遊させる浮遊撹拌型乾燥機;重力および分岐板等で流路を分割する流路分割型乾燥機;高速せん断型乾燥機;衝撃型乾燥機等が挙げられる。中でも機械的ダメージが少ない点から、容器回転型乾燥機を用いることが好ましい。具体的な装置等の説明は、国際公開第2018/092863号、国際公開第2018/092864号を参照することができる。また上記のような間接加熱方式の乾燥装置を用いる場合は乾燥装置に備えられたジャケットや加熱菅等を熱媒で加熱することにより被乾燥物を加熱すればよく、熱媒の温度としては、好ましい順に160℃を超える、160℃を超え250℃以下である、170~220℃である、170~200℃である。 Another suitable form is agitation drying using an agitation drying device. This agitation drying is a type of drying operation by heat transfer, and can be performed on the material to be dried, preferably continuously, using an indirect heating method. Therefore, it has the advantage of high drying efficiency. The agitation method and form of the agitation drying device are not particularly limited, and it is sufficient that the contents in the drying device are agitated by agitation means such as an arm, blade, or paddle, or a rotating cylinder. In other words, the above-mentioned agitation drying device includes a container rotation type dryer in which the container itself that contains the contents rotates, vibrates, or swings; a mechanical agitation type dryer that agitates the contents with a rotating shaft equipped with an agitation blade such as an arm, blade, or paddle; a floating agitation type dryer that suspends the contents with a gas such as air; a flow path division type dryer that divides the flow path by gravity and a branch plate; a high-speed shear type dryer; an impact type dryer, etc. Among them, it is preferable to use a container rotation type dryer because it causes less mechanical damage. For a description of specific devices, etc., refer to WO 2018/092863 and WO 2018/092864. When using an indirect heating type drying device as described above, the material to be dried can be heated by heating a jacket or heating tube provided in the drying device with a heat medium, and the temperature of the heat medium is preferably, in order of more than 160°C, more than 160°C and not more than 250°C, 170 to 220°C, or 170 to 200°C.

本発明においては乾燥工程中又は乾燥工程後に、含水ゲル状架橋重合体又は乾燥重合体の最高到達温度(以下、単に最高到達温度とも称する)が160℃を超えるように加熱する。 In the present invention, during or after the drying process, the hydrous gel cross-linked polymer or the dried polymer is heated so that its maximum temperature (hereinafter also simply referred to as the maximum temperature) exceeds 160°C.

一実施形態は、乾燥工程において、含水ゲル状架橋重合体の最高到達温度は、160℃を超える温度である(形態A)。乾燥工程において、含水ゲル状架橋重合体の最高到達温度が160℃以下であると、得られる吸水性樹脂の無加圧下吸水倍率が低いものとなる。また、得られる吸水性樹脂中に過酸化水素が多量に残存する恐れがある。これにより、無加圧吸水倍率が高い吸水性樹脂を得るため内部架橋剤の使用量を低減させることが必要となり、含水ゲルの装置への付着等の問題が生じる。乾燥中の吸水性樹脂の最高到達温度は好ましくは160℃を超え、250℃以下であり、170~220℃であることがより好ましく、170~200℃であることが最も好ましい。熱媒温度あるいは最高到達温度が250℃以下であれば、乾燥時の吸水性樹脂の劣化が防止される。なお、乾燥中の吸水性樹脂の最高到達温度は、乾燥装置に設置された接触温度計にて、測定される。接触温度計として、例えば、熱電対、白金測温体ないしバイメタル温度計、特に熱電対(例えばK線シース熱電対)が挙げられる。代表的には、乾燥温度は、材料層(粒子状含水ゲルや粒状乾燥物)の中心部(例えば、材料の厚みが10cmの場合は5cm前後の位置)にて測定される。 In one embodiment, the maximum temperature of the hydrous gel-like cross-linked polymer in the drying process is a temperature exceeding 160°C (form A). If the maximum temperature of the hydrous gel-like cross-linked polymer in the drying process is 160°C or less, the water-absorbent resin obtained will have a low water-absorption capacity without pressure. In addition, there is a risk that a large amount of hydrogen peroxide will remain in the obtained water-absorbent resin. This makes it necessary to reduce the amount of internal cross-linking agent used to obtain a water-absorbent resin with a high water-absorption capacity without pressure, which causes problems such as adhesion of the hydrous gel to the device. The maximum temperature of the water-absorbent resin during drying is preferably more than 160°C and 250°C or less, more preferably 170 to 220°C, and most preferably 170 to 200°C. If the heat medium temperature or the maximum temperature is 250°C or less, deterioration of the water-absorbent resin during drying is prevented. The maximum temperature of the water-absorbent resin during drying is measured by a contact thermometer installed in the drying device. Examples of contact thermometers include thermocouples, platinum thermometers, and bimetal thermometers, particularly thermocouples (e.g., K-wire sheathed thermocouples). Typically, the drying temperature is measured at the center of the material layer (particulate hydrogel or granular dried material) (e.g., at a position about 5 cm deep when the material is 10 cm thick).

なお、熱風の風速や乾燥時間等、上記乾燥温度以外の乾燥条件については、乾燥に供する(粒子状)含水ゲルの含水率や総重量および目的とする樹脂固形分に応じて、適宜設定すればよく、バンド乾燥を行う際には、国際公開第2006/100300号、同第2011/025012号、同第2011/025013号、同第2011/111657号等に記載される諸条件が適宜適用される。 The drying conditions other than the above drying temperature, such as the hot air speed and drying time, can be set appropriately depending on the water content and total weight of the (particulate) hydrogel to be dried and the desired resin solid content. When band drying is performed, the conditions described in International Publication Nos. 2006/100300, 2011/025012, 2011/025013, 2011/111657, etc. are appropriately applied.

乾燥時間としては、例えば、吸水倍率(CRC)や残存モノマーの観点から、好ましくは10~120分間、より好ましくは20~60分間である。 The drying time is preferably 10 to 120 minutes, more preferably 20 to 60 minutes, from the viewpoint of the water absorption capacity (CRC) and residual monomers.

本乾燥工程において、乾燥助剤等を添加することもできる。乾燥助剤は、次工程の攪拌乾燥時に流動性を保つことを目的として添加されるものであり、乾燥助剤としては界面活性剤や高分子滑材が挙げられる。乾燥助剤として、高分子滑剤と界面活性剤とを併用してもよい。 In this drying step, a drying aid can be added. The drying aid is added to maintain fluidity during the next step of stirring and drying, and examples of the drying aid include surfactants and polymer lubricants. Polymer lubricants and surfactants can be used in combination as a drying aid.

乾燥助剤に用いられる界面活性剤として、具体的には、(1)ショ糖脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンポリオキシプロピルアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、アルキルグルコシド、N-アルキルグルコンアミド、ポリオキシエチレン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルのリン酸エステル、及びポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルのリン酸エステルなどのノニオン性界面活性剤、(2)カプリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ミリスチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルジアルキルアミノ酢酸ベタイン;ラウリン酸アミドプロピルベタイン、ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン、パーム核油脂肪酸アミドプロピルベタイン等のアルキルアミドプロピルベタイン、ラウリルヒドロキシスルホベタイン等のアルキルヒドロキシスルホベタイン、2-アルキル-N-カルボキシメチル-N-ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン等のアルキルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタインなどの両性界面活性剤、(3)ラウリルアミノジ酢酸モノナトリウム、ラウリルアミノジ酢酸カリウム、ミリスチルアミノジ酢酸ナトリウム等のアルキルアミノジ酢酸モノアルカリ金属などのアニオン性界面活性剤、(4)長鎖アルキルジメチルアミノエチル4級塩などのカチオン性界面活性剤等が挙げられる。これらのうち、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of surfactants used in drying aids include: (1) sucrose fatty acid esters, polyglycerin fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene glycerin fatty acid esters, sorbitol fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitol fatty acid esters, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene castor oil, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, alkylaryl formaldehyde condensed polyoxyethylene ethers, polyoxyethylene polyoxypropylene block copolymers, polyoxyethylene polyoxypropyl alkyl ethers, polyethylene glycol fatty acid esters, alkyl glucosides, N-alkyl gluconamides, polyoxyethylene fatty acid amides, polyoxyethylene alkylamines, phosphate esters of polyoxyethylene alkyl ethers, and phosphate esters of polyoxyethylene alkyl allyl ethers. (2) nonionic surfactants such as capryldimethylaminoacetic acid betaine, lauryldimethylaminoacetic acid betaine, myristyldimethylaminoacetic acid betaine, stearyldimethylaminoacetic acid betaine, and other alkyl dialkylaminoacetic acid betaines; alkyl amidopropyl betaines such as lauric acid amidopropyl betaine, coconut oil fatty acid amidopropyl betaine, palm kernel oil fatty acid amidopropyl betaine, alkyl hydroxysulfobetaine such as lauryl hydroxysulfobetaine, and alkyl carboxymethyl hydroxyethyl imidazolinium betaine such as 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethyl imidazolinium betaine; (3) anionic surfactants such as monoalkali metal alkylaminodiacetate such as monosodium laurylaminodiacetate, potassium laurylaminodiacetate, and sodium myristylaminodiacetate; and (4) cationic surfactants such as long-chain alkyl dimethylaminoethyl quaternary salts. Two or more of these may be used in combination.

高分子滑剤として、具体的には、無水マレイン酸変性ポリエチレン、無水マレイン酸変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸変性エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体(EPDM)、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、無水マレイン酸・エチレン共重合体、無水マレイン酸・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・エチレン・プロピレン共重合体、無水マレイン酸・ブタジエン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、酸化型ポリエチレン、酸化型ポリプロピレン、酸化型エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコールのようなポリアルキレンオキサイド等が挙げられる。これらの分子量(重量平均分子量)は、好ましくは200~200万、より好ましくは400~100万の範囲で適宜選択される。これらのうち、2種以上を併用してもよい。 Specific examples of polymer lubricants include maleic anhydride-modified polyethylene, maleic anhydride-modified polypropylene, maleic anhydride-modified ethylene-propylene copolymer, maleic anhydride-modified ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), maleic anhydride-modified polybutadiene, maleic anhydride-ethylene copolymer, maleic anhydride-propylene copolymer, maleic anhydride-ethylene-propylene copolymer, maleic anhydride-butadiene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene copolymer, oxidized polyethylene, oxidized polypropylene, oxidized ethylene-propylene copolymer, ethylene-acrylic acid copolymer, ethyl cellulose, ethylhydroxyethyl cellulose, polyalkylene oxide such as polyethylene glycol, etc. The molecular weight (weight average molecular weight) of these is preferably selected appropriately in the range of 2 to 2 million, more preferably 4 to 1 million. Two or more of these may be used in combination.

界面活性剤及び高分子滑剤の合計添加量は、乾燥装置に投入するゲルの固形分に対して好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下であり、好ましくは0.01質量%以上、特に好ましくは0.05質量%以上である。 The total amount of surfactant and polymer lubricant added is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and is preferably 0.01% by mass or more, and particularly preferably 0.05% by mass or more, based on the solid content of the gel fed into the drying device.

乾燥工程で得られた乾燥重合体の吸水性樹脂の吸水倍率(CRC)は、40g/g以上であることが好ましい。乾燥工程後の吸水性樹脂の吸水倍率(CRC)が40g/g以上であることで、表面架橋等による吸収性能の調整が容易となり、吸水性能に優れた表面架橋後の吸水性樹脂及び最終製品としての吸水剤を得ることができる。乾燥工程後の吸水倍率(CRC)は45g/g以上であることがより好ましく、50g/g以上であることがさらにより好ましい。 The absorbency (CRC) of the water-absorbent resin of the dried polymer obtained in the drying process is preferably 40 g/g or more. When the absorbency (CRC) of the water-absorbent resin after the drying process is 40 g/g or more, it becomes easy to adjust the absorption performance by surface cross-linking, etc., and it is possible to obtain a water-absorbent resin after surface cross-linking and a water-absorbing agent as a final product with excellent absorbency. The absorbency (CRC) after the drying process is more preferably 45 g/g or more, and even more preferably 50 g/g or more.

〔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必要に応じて粉砕(粉砕工程)し、所定範囲の粒度に調整(分級工程)して、吸水性樹脂粉末(表面架橋を施す前の、粉末状の吸水性樹脂を便宜上「吸水性樹脂粉末」とも称する)を得る工程である。
[2-5] Crushing step, classification step This step is a step of pulverizing the dried polymer obtained in the above drying step as necessary (crushing step), and adjusting the particle size to a predetermined range (classification step) to obtain a water absorbent resin powder (a powdered water absorbent resin before surface crosslinking is conveniently referred to as a "water absorbent resin powder").

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。 The equipment used in the grinding process includes, for example, high-speed rotary grinders such as roll mills, hammer mills, screw mills, and pin mills, vibration mills, knuckle-type grinders, and cylindrical mixers, which are used in combination as necessary.

また、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。また、当該分級工程で分級された規格外品(例えば、微粉)を除去することも可能であり、また、当該規格外品を例えば、造粒などを行って、製造工程中にリサイクルしてもよい。 The method of adjusting the particle size in the classification process is not particularly limited, but examples include sieve classification using a JIS standard sieve (JIS Z8801-1 (2000)) and air flow classification. It is also possible to remove non-standard products (e.g., fine powder) classified in the classification process, and the non-standard products may be recycled during the manufacturing process, for example, by granulation.

上記工程で得られる吸水性樹脂粉末(表面架橋工程前の吸水性樹脂粉末、いわゆるベースポリマー)は、質量平均粒子径(D50)として、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である。また、粒子径45μm以上150μm未満の粒子(JIS標準篩(JIS Z8801-1(2000))で目開き150μmの篩を通過し、目開き45μmの篩を通過しない粒子)の割合は、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。粒子径850μm以上の粒子(JIS標準篩(JIS Z8801-1(2000))で目開き850μmの篩を通過しない粒子)の割合は、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。なお、これらの粒子の割合の下限値としては、何れの場合も少ないほど好ましく、0質量%が望まれるが、0.1質量%程度でもよい。更に、粒度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。なお、これらの粒度は、米国特許第7638570号やNWSP 220.0.R2(15)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。 The water-absorbent resin powder obtained in the above process (water-absorbent resin powder before the surface cross-linking process, so-called base polymer) has a mass average particle diameter (D50) of preferably 200 to 600 μm, more preferably 200 to 550 μm, and even more preferably 250 to 500 μm. In addition, the proportion of particles having a particle diameter of 45 μm or more and less than 150 μm (particles that pass through a sieve with a mesh size of 150 μm on a JIS standard sieve (JIS Z8801-1 (2000)) and do not pass through a sieve with a mesh size of 45 μm) is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less. The proportion of particles having a particle diameter of 850 μm or more (particles that do not pass through a sieve with a mesh size of 850 μm on a JIS standard sieve (JIS Z8801-1 (2000)) is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less. In addition, the lower limit of the proportion of these particles is preferably as low as possible in any case, and 0% by mass is desirable, but it may be about 0.1% by mass. Furthermore, the logarithmic standard deviation (σζ) of the particle size distribution is preferably 0.20 to 0.50, more preferably 0.25 to 0.40, and even more preferably 0.27 to 0.35. These particle sizes are measured using standard sieves in accordance with the measurement methods disclosed in U.S. Patent No. 7,638,570 and NWSP 220.0. R2 (15).

上述した粒度は、表面架橋後の吸水性樹脂(以下、便宜上「吸水性樹脂粒子」と称する場合がある)のみならず、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、吸水性樹脂粒子において、上記範囲の粒度を維持するように、表面架橋処理(表面架橋工程)されることが好ましく、表面架橋工程以降に整粒工程(粉砕、分級工程)を設けて粒度調整してもよい。 The above-mentioned particle size is applied not only to the water-absorbent resin after surface cross-linking (hereinafter, for convenience, may be referred to as "water-absorbent resin particles"), but also to the water-absorbing agent as a final product. Therefore, in the water-absorbent resin particles, it is preferable to perform a surface cross-linking treatment (surface cross-linking process) so as to maintain the particle size in the above range, and the particle size may be adjusted by providing a sizing process (pulverization, classification process) after the surface cross-linking process.

〔2-6〕表面架橋工程
本工程は、吸水性樹脂粉末の表面層(吸水性樹脂粉末の表面から数10μmの部分)に、更に架橋密度の高い部分を設ける工程であり、混合工程、加熱処理工程および冷却工程(任意)から構成される。
[0223] [0224] [0225] [0226] [0227] [0228] [0229] [0230] [0231] [0229] [0232] [0229] [0233] [0226] [0227] [0228] [0229] [0234] [0229] [0235] [0236] [0237] [0238] [0239] [0240] [0241] [0225] [0239] [0242] [0239] This step is a step of providing a portion with higher crosslink density on a surface layer (a portion several tens of µm from the surface of the water absorbent resin powder) of the water absorbent resin powder, and is composed of a mixing step, a heat treatment step, and a cooling step (optional).

該表面架橋工程において、吸水性樹脂粉末表面でのラジカル架橋や表面重合、表面架橋剤との架橋反応等により表面架橋された吸水性樹脂(吸水性樹脂粒子)が得られる。荷重下吸水倍率等の吸水性能の面からは、表面架橋を行うことが好ましい。すなわち、好適な一実施形態は、含水ゲル状架橋重合体及び/又は前記乾燥重合体がさらに表面架橋される。なお、表面架橋工程は、国際公開第2018/092863号、国際公開第2014/038324号などの記載を参照して、〔2-4〕の乾燥工程と同時に行ってもよい。また、上述したように、〔2-3〕の分離工程で有機溶媒の共沸脱水の際に表面架橋剤と混合し、共沸脱水と同時に加熱して表面架橋を行ってもよいし、脱水後に表面架橋剤を添加し加熱して表面架橋を行ってもよいし、溶媒の蒸発・留去の際に表面架橋剤を混合し同時に加熱して表面架橋を行ってもよい。 In the surface crosslinking step, a water-absorbent resin (water-absorbent resin particles) that has been surface-crosslinked by radical crosslinking or surface polymerization on the surface of the water-absorbent resin powder, a crosslinking reaction with a surface crosslinking agent, or the like is obtained. In terms of water absorption performance such as water absorption capacity under load, it is preferable to perform surface crosslinking. That is, in a preferred embodiment, the hydrogel-like crosslinked polymer and/or the dried polymer are further surface-crosslinked. The surface crosslinking step may be performed simultaneously with the drying step of [2-4], with reference to the descriptions in International Publication Nos. 2018/092863 and 2014/038324. As described above, in the separation step of [2-3], the surface crosslinking agent may be mixed during azeotropic dehydration of the organic solvent, and heated simultaneously with azeotropic dehydration to perform surface crosslinking, or a surface crosslinking agent may be added after dehydration and heated to perform surface crosslinking, or a surface crosslinking agent may be mixed during evaporation and distillation of the solvent and heated simultaneously to perform surface crosslinking.

〔2-6-1:混合工程〕
本工程は、吸水性樹脂粉末ないし含水ゲル状架橋重合体と表面架橋剤を混合する工程である。該表面架橋剤の混合方法については、特に限定されないが、予め表面架橋剤溶液を作製しておき、該液を吸水性樹脂粉末ないし含水ゲル状架橋重合体に対して、好ましくは噴霧または滴下して、より好ましくは噴霧して混合する方法が挙げられる。
[2-6-1: Mixing process]
This step is a step of mixing a water-absorbent resin powder or a hydrous gel-like crosslinked polymer with a surface crosslinking agent. The method of mixing the surface crosslinking agent is not particularly limited, but it is preferable to prepare a surface crosslinking agent solution in advance. The liquid is then preferably sprayed or dropped onto the water-absorbent resin powder or the hydrogel-like crosslinked polymer, and more preferably mixed by spraying.

該混合を行う装置としては、特に限定されないが、好ましくは高速撹拌型混合機、より好ましくは高速撹拌型連続混合機が挙げられる。 The device for performing the mixing is not particularly limited, but is preferably a high-speed stirring mixer, more preferably a high-speed stirring continuous mixer.

表面架橋剤としては、特に限定されないが、有機または無機の表面架橋剤が挙げられる。中でも、吸水性樹脂の物性や表面架橋剤の取扱性の観点から、カルボキシル基と反応する有機表面架橋剤が好ましい。例えば、米国特許7183456号に開示される1種または2種以上の表面架橋剤が挙げられる。より具体的には、多価アルコール化合物、エポキシ化合物、ハロエポキシ化合物、多価アミン化合物またはそのハロエポキシ化合物との縮合物、オキサゾリン化合物、オキサゾリジノン化合物、多価金属塩、アルキレンカーボネート化合物、環状尿素化合物等が挙げられる。 The surface cross-linking agent is not particularly limited, but may be an organic or inorganic surface cross-linking agent. Among them, from the viewpoint of the physical properties of the water-absorbent resin and the handling of the surface cross-linking agent, an organic surface cross-linking agent that reacts with a carboxyl group is preferred. For example, one or more types of surface cross-linking agents disclosed in U.S. Patent No. 7,183,456 may be mentioned. More specifically, polyhydric alcohol compounds, epoxy compounds, haloepoxy compounds, polyvalent amine compounds or condensates thereof with haloepoxy compounds, oxazoline compounds, oxazolidinone compounds, polyvalent metal salts, alkylene carbonate compounds, cyclic urea compounds, etc. may be mentioned.

有機表面架橋剤の具体例として、(ジ、トリ、テトラ、ポリ)エチレングリコール、(ジ、ポリ)プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、2,2,4-トリメチルー1,3-ペンタンジオール、(ポリ)グリセリン、2-ブテンー1,4-ジオール、1,4-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ジまたはトリエタノールアミン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等のポリアルコール化合物;(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ジ、ポリ)グリセロールポリグリシジルエーテル、グリシドール等のエポキシ化合物;2-オキサゾリドン、N-ヒドロキシエチル-2-オキサゾリドン、1,2-エチレンビスオキサゾリン等のオキサゾリン化合物;1,3-ジオキソラン-2-オン(エチレンカーボネート)、4-メチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、4,5-ジメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、4,4-ジメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、4-エチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、4-ヒドロキシメチル-1,3-ジオキソラン-2-オン、1,3-ジオキサン-2-オン、4-メチル-1,3-ジオキサン-2-オン、4,6-ジメチル-1,3-ジオキサン-2-オン、1,3-ジオキソパン-2-オン等のアルキレンカーボネート化合物;等が挙げられる。 Specific examples of organic surface crosslinking agents include polyalcohol compounds such as (di-, tri-, tetra-, poly)ethylene glycol, (di-, poly)propylene glycol, 1,3-propanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol, (poly)glycerin, 2-butene-1,4-diol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, trimethylolpropane, di- or triethanolamine, pentaerythritol, and sorbitol; epoxy compounds such as (poly)ethylene glycol diglycidyl ether, (di-, poly)glycerol polyglycidyl ether, and glycidol; 2-oxazolidone, Oxazoline compounds such as N-hydroxyethyl-2-oxazolidone and 1,2-ethylenebisoxazoline; alkylene carbonate compounds such as 1,3-dioxolan-2-one (ethylene carbonate), 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,4-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4-ethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4-hydroxymethyl-1,3-dioxolan-2-one, 1,3-dioxan-2-one, 4-methyl-1,3-dioxan-2-one, 4,6-dimethyl-1,3-dioxan-2-one, and 1,3-dioxopan-2-one; and the like.

上記有機表面架橋剤に加えて、イオン結合性表面架橋剤としてポリアミンポリマーなどの多価カチオン性ポリマーや水溶性多価金属カチオン含有化合物を併用してもよい。 In addition to the above organic surface cross-linking agents, polyvalent cationic polymers such as polyamine polymers or water-soluble polyvalent metal cation-containing compounds may be used in combination as ion-bonding surface cross-linking agents.

該表面架橋剤の使用量(複数使用の場合は合計使用量)は、吸水性樹脂粉末ないし含水ゲル状架橋重合体(固形分)100質量部に対して、好ましくは0.01~10質量部、より好ましくは0.01~5質量部である。また、該表面架橋剤は水溶液として添加することが好ましく、この場合、水の使用量は、吸水性樹脂粉末ないし含水ゲル状架橋重合体(固形分)100質量部に対して、好ましくは0.1~20質量部、より好ましくは0.5~10質量部である。更に必要に応じて、親水性有機溶媒を使用する場合、その使用量は、吸水性樹脂粉末100質量部に対して、好ましくは10質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。 The amount of the surface cross-linking agent used (the total amount used when a plurality of agents are used) is preferably 0.01 to 10 parts by mass, more preferably 0.01 to 5 parts by mass, based on 100 parts by mass of the water-absorbent resin powder or the water-containing gel-like cross-linked polymer (solid content). The surface cross-linking agent is preferably added as an aqueous solution, and in this case, the amount of water used is preferably 0.1 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 10 parts by mass, based on 100 parts by mass of the water-absorbent resin powder or the water-containing gel-like cross-linked polymer (solid content). Furthermore, when a hydrophilic organic solvent is used as necessary, the amount used is preferably 10 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the water-absorbent resin powder.

また、上述したように当該表面架橋工程において、水溶性多価金属カチオン含有化合物を添加してもよい。 As described above, a water-soluble polyvalent metal cation-containing compound may be added in the surface cross-linking step.

〔2-6-2:熱処理工程〕
本工程は、上記混合工程から排出された混合物に熱を加えて、吸水性樹脂粉末の表面上で架橋反応を起させる工程である。当該工程は、乾燥工程と同時に行ってもよく、また、乾燥工程後に行ってもよい。また、上記混合工程において表面架橋剤を混合されることなく本工程で吸水性樹脂粉末を加熱処理してもよい。
[2-6-2: Heat treatment process]
This step is a step of applying heat to the mixture discharged from the above-mentioned mixing step to cause a crosslinking reaction on the surface of the water absorbent resin powder. This step may be carried out simultaneously with the drying step, or may be carried out after the drying step. Also, the water absorbent resin powder may be heat-treated in this step without mixing a surface crosslinking agent in the above-mentioned mixing step.

該架橋反応を行う装置としては、特に限定されない。上記乾燥工程で行う場合には、架橋反応を行う装置は、乾燥装置であり、また、乾燥後の吸水性樹脂粉末に熱処理を行う場合には好ましくはディスクドライヤーやパドルドライヤーが挙げられる。該架橋反応での反応温度は、使用される表面架橋剤の種類に応じて適宜設定されるが、好ましくは50~300℃、より好ましくは100~200℃である。また、上述したように〔2-3〕の分離工程の共沸脱水の際に表面架橋剤の共存下で共沸脱水と同時に熱処理を行ってもよい。 The device for carrying out the crosslinking reaction is not particularly limited. When the crosslinking reaction is carried out in the drying step, the device for carrying out the crosslinking reaction is a drying device, and when the water absorbent resin powder after drying is subjected to heat treatment, a disk dryer or a paddle dryer is preferably used. The reaction temperature in the crosslinking reaction is appropriately set depending on the type of the surface crosslinking agent used, and is preferably 50 to 300°C, more preferably 100 to 200°C. In addition, as described above, during the azeotropic dehydration in the separation step of [2-3], heat treatment may be carried out simultaneously with the azeotropic dehydration in the coexistence of the surface crosslinking agent.

本発明においては、上述したように、乾燥工程中又は乾燥工程後に、含水ゲル状架橋重合体又は乾燥重合体の最高到達温度が160℃を超えるように加熱する。乾燥工程中に、含水ゲル状架橋重合体の最高到達温度が160℃を超えない場合は、本熱処理工程又はその後の工程において、乾燥重合体の最高到達温度が、160℃を超えるよう、加熱を行ってもよい(形態B)。さらに、好適な一実施形態は、乾燥工程後の表面架橋工程において、乾燥重合体の最高到達温度が160℃を超えるよう加熱される。乾燥温度が160℃以下であると、得られる吸水性樹脂の無加圧下吸水倍率が低いものとなる。また、得られる吸水性樹脂中に過酸化水素が多量に残存する恐れがある。これにより、無加圧吸水倍率が高い吸水性樹脂を得るため内部架橋剤の使用量を低減させることが必要となり、含水ゲルの装置への付着等の問題が生じる。最高到達温度は好ましくは160℃を超え、250℃以下であり、170~220℃であることがより好ましい。なお、最高到達温度は、加熱を行う加熱装置に設置された接触温度計にて、測定される。接触温度計として、例えば、熱電対、白金測温体ないしバイメタル温度計、特に熱電対(例えばK線シース熱電対)が挙げられる。 In the present invention, as described above, the hydrogel cross-linked polymer or the dried polymer is heated during or after the drying process so that the maximum temperature reached exceeds 160°C. If the maximum temperature reached by the hydrogel cross-linked polymer during the drying process does not exceed 160°C, heating may be performed in this heat treatment process or a subsequent process so that the maximum temperature reached by the dried polymer exceeds 160°C (form B). Furthermore, in a preferred embodiment, in the surface cross-linking process after the drying process, heating is performed so that the maximum temperature reached by the dried polymer exceeds 160°C. If the drying temperature is 160°C or lower, the water absorption capacity of the obtained water absorbent resin without pressure is low. In addition, there is a risk that a large amount of hydrogen peroxide will remain in the obtained water absorbent resin. This makes it necessary to reduce the amount of internal cross-linking agent used in order to obtain a water absorbent resin with a high water absorption capacity without pressure, which causes problems such as adhesion of the hydrogel to the device. The maximum temperature reached is preferably more than 160°C and not more than 250°C, and more preferably 170 to 220°C. The maximum temperature is measured by a contact thermometer installed in the heating device that performs the heating. Examples of contact thermometers include thermocouples, platinum temperature detectors, bimetal thermometers, and in particular thermocouples (e.g., K-wire sheathed thermocouples).

〔2-6-3:冷却工程〕
本工程は、上記加熱処理工程後に必要に応じて設置される任意の工程である。
[2-6-3: Cooling process]
This step is an optional step which is performed as necessary after the heat treatment step.

該冷却を行う装置としては、特に限定されないが、好ましくは加熱処理工程で使用される装置と同一仕様の装置であり、より好ましくはパドルドライヤーである。熱媒を冷媒に変更することで、冷却装置として使用できるためである。なお、上記加熱処理工程で得られた吸水性樹脂粒子は、該冷却工程において、好ましくは40~80℃、より好ましくは50~70℃に、必要に応じて強制冷却される。 The cooling device is not particularly limited, but is preferably a device with the same specifications as the device used in the heat treatment step, and more preferably a paddle dryer. This is because it can be used as a cooling device by changing the heat medium to a refrigerant. The water-absorbent resin particles obtained in the heat treatment step are forcibly cooled, as necessary, in the cooling step, preferably to 40 to 80°C, more preferably to 50 to 70°C.

〔2-7〕整粒工程
本工程は、表面架橋された(粒子状)乾燥重合体の粒度を調整する工程である。表面架橋工程後に整粒工程をおこなうことにより、粒子径又は粒度分布が高レベルで制御された吸水性樹脂粉末が得られる。
[2-7] Particle Sizing Step This step is a step of adjusting the particle size of the surface crosslinked (particulate) dried polymer. By carrying out the particle sizing step after the surface crosslinking step, a water absorbent resin powder in which the particle size or particle size distribution is highly controlled can be obtained.

好ましくは、整粒工程は、粉砕工程及び/又は分級工程を含む。当該粉砕工程および分級工程は、上述の乾燥工程、分級工程の欄に記載したものと同様である。 Preferably, the sizing step includes a grinding step and/or a classification step. The grinding step and classification step are the same as those described in the above-mentioned drying step and classification step sections.

吸水性能の観点から、整粒工程を経て得られる吸水性樹脂粉末の粒度は上記範囲である。 From the viewpoint of water absorption performance, the particle size of the water absorbent resin powder obtained through the granulation process is within the above range.

〔2-8〕その他添加剤の添加工程
本工程は、吸水性樹脂に様々な付加機能を付与し、また吸水性能を向上させることを目的として実施される任意の工程である。
[2-8] Step of Adding Other Additives This step is an optional step carried out for the purpose of imparting various additional functions to the water-absorbent resin and improving the water-absorbing performance.

その他添加剤としては、キレート剤、有機還元剤、無機微粒子、多価金属塩、無機還元剤、酸化剤、ヒドロキシカルボン酸化合物、界面活性剤、リン原子を有する化合物、金属石鹸等の有機粉末、消臭剤、抗菌剤、パルプ、熱可塑性繊維等が例示される。なお、吸水性樹脂に付与する吸水性能の一例として通液性が挙げられるが、当該通液性を向上させる添加剤として、以下の多価金属塩、カチオン性ポリマー、無機微粒子が例示され、これらのうち、少なくとも1種以上の使用が好ましい。これらの添加量としては、吸水性樹脂粉末100質量部に対して、好ましくは2.0質量部未満、より好ましくは1.5質量部未満、さらに好ましくは1.0質量部未満である。 Examples of other additives include chelating agents, organic reducing agents, inorganic fine particles, polyvalent metal salts, inorganic reducing agents, oxidizing agents, hydroxycarboxylic acid compounds, surfactants, compounds having phosphorus atoms, organic powders such as metal soaps, deodorants, antibacterial agents, pulp, thermoplastic fibers, etc. In addition, liquid permeability is one example of the water absorption performance imparted to the water absorbent resin, and additives for improving the liquid permeability include the following polyvalent metal salts, cationic polymers, and inorganic fine particles, and it is preferable to use at least one of these. The amount of these to be added is preferably less than 2.0 parts by mass, more preferably less than 1.5 parts by mass, and even more preferably less than 1.0 part by mass, relative to 100 parts by mass of the water absorbent resin powder.

〔2-9〕その他の工程
本発明に係る製造方法は、上述した各工程以外に、必要に応じて、冷却工程、再湿潤工程、粉砕工程、分級工程、微粉造粒工程、輸送工程、貯蔵工程、梱包工程、保管工程等を更に含んでもよい。
[2-9] Other Steps In addition to the steps described above, the production method according to the present invention may further include a cooling step, a rewetting step, a pulverizing step, a classification step, a fine powder granulation step, a transporting step, a storing step, a packaging step, a storage step, and the like, as necessary.

〔3.得られる吸水性樹脂の物性〕
本発明は、上記実施形態の製造方法により得られた吸水性樹脂をも提供する。当該吸水性樹脂の物性は好適には以下のとおりである。なお、吸水剤の物性に関する好適な範囲についても、下記吸水性樹脂の各物性(CRC等)の好適な範囲と同様である。
[3. Properties of the obtained water-absorbent resin]
The present invention also provides a water-absorbing resin obtained by the manufacturing method of the above embodiment. The physical properties of the water-absorbing resin are preferably as follows. The preferred ranges of the physical properties of the water-absorbing agent are the same as the preferred ranges of each physical property (CRC, etc.) of the water-absorbing resin described below.

〔3-1〕CRC(無加圧下吸水倍率、遠心分離機保持容量)
「CRC」は、CentrifugeRetentionCapacity(遠心分離機保持容量)の略称であり、吸水性樹脂の無加圧下での吸水倍率(「吸水倍率」と称する場合もある)を意味する。なお、単に「CRC」と記載する場合には、下記実施例の30分CRCを指す。
[3-1] CRC (water absorption capacity without pressure, centrifuge holding capacity)
"CRC" is an abbreviation for Centrifuge Retention Capacity, and means the water absorption capacity of a water absorbent resin under no pressure (sometimes referred to as "water absorption capacity"). In the above description, this refers to the 30-minute CRC in the examples below.

吸水性樹脂のCRCは、通常5g/g以上であり、好ましい順に15g/g以上、より好ましくは25g/g以上、30g/g以上、35g/g以上、38g/g以上、40g/g以上、さらには45g/g以上、50g/g以上である。上限値については特に限定されず、より高いCRCが好ましいが、他の物性とのバランスの観点から、好ましくは70g/g以下、より好ましくは65g/g以下である。本発明では表面架橋前の吸水倍率(CRC)が30g/g以上、35g/g以上、40g/g以上、さらには45g/g以上、50g/g以上、55g/g以上の高吸水倍率の吸水性樹脂の製造に好適に適用でき、従来、含水ゲルの粘着性で製造が困難であった高吸水倍率の吸水性樹脂が容易に製造できる。 The CRC of the water-absorbent resin is usually 5 g/g or more, and is preferably 15 g/g or more, more preferably 25 g/g or more, 30 g/g or more, 35 g/g or more, 38 g/g or more, 40 g/g or more, and further 45 g/g or more, 50 g/g or more. There is no particular limit to the upper limit, and a higher CRC is preferable, but from the viewpoint of balance with other physical properties, it is preferably 70 g/g or less, more preferably 65 g/g or less. The present invention can be suitably applied to the production of water-absorbent resins with a high water-absorbency capacity (CRC) before surface crosslinking of 30 g/g or more, 35 g/g or more, 40 g/g or more, and even 45 g/g or more, 50 g/g or more, and 55 g/g or more, and water-absorbent resins with high water-absorbency capacity that were previously difficult to produce due to the adhesiveness of hydrous gels can be easily produced.

上記CRCが5g/g未満の場合、吸収量が少なく、紙オムツ等の吸収性物品の吸収体としては適さない。また、上記CRCが70g/gを超える場合、尿や血液等の体液等を吸収する速度が低下するため、高吸水速度タイプの紙オムツ等への使用に適さない。本製造方法によれば、CRCの高い吸水性樹脂を得ることができる。 If the CRC is less than 5 g/g, the absorption capacity is low and the resin is not suitable for use as an absorbent in absorbent articles such as disposable diapers. If the CRC is more than 70 g/g, the rate at which the resin absorbs body fluids such as urine and blood decreases, making the resin not suitable for use in disposable diapers with high water absorption rates. This manufacturing method makes it possible to obtain a water-absorbent resin with a high CRC.

〔3-2〕AAP(加圧下吸水倍率)
吸水性樹脂のAAP(加圧下吸水倍率)は、好ましくは15g/g以上、より好ましくは20g/g以上、更に好ましくは23g/g以上、特に好ましくは24g/g以上である。上限値については特に限定されないが、好ましくは40g/g以下である。
[3-2] AAP (absorbency under pressure)
The AAP (absorption capacity under pressure) of the water-absorbent resin is preferably 15 g/g or more, more preferably 20 g/g or more, even more preferably 23 g/g or more, and particularly preferably 24 g/g or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 40 g/g or less.

吸水性樹脂のAAPが15g/g未満の場合、圧力が加わった際の液の戻り量が多くなるので、紙オムツ等の吸収性物品の吸収体としては適さない。なお、AAPは、粒度の調整や表面架橋剤の変更等により制御することができる。 If the AAP of the absorbent resin is less than 15 g/g, the amount of liquid that returns when pressure is applied is large, making it unsuitable as an absorbent for absorbent articles such as disposable diapers. The AAP can be controlled by adjusting the particle size or changing the surface cross-linking agent.

〔3-3〕過酸化水素の残存量
吸水性樹脂の過酸化水素の残存量は、10ppm以下であることが好ましく、1ppm以下であることがより好ましく、0ppm(検出限界以下)であることが最も好ましい。添加した過酸化水素の残存量が上記上限以下であることで、吸水性樹脂の吸水特性に与える影響が少なく、また安全性に優れる。
[3-3] Residual Amount of Hydrogen Peroxide The residual amount of hydrogen peroxide in the water absorbent resin is preferably 10 ppm or less, more preferably 1 ppm or less, and most preferably 0 ppm (below the detection limit). By keeping the residual amount of added hydrogen peroxide below the above upper limit, the influence on the water absorption properties of the water absorbent resin is small, and safety is excellent.

〔3-4〕基準吸水膨潤速度(=5分CRC/30分CRC)
基準吸水膨潤速度は、初期(5分)とほぼ平行状態(30分)における加圧下吸水倍率を比較する指標であり、1に近いほど吸水の初期速度が速いといえる。
[3-4] Standard water absorption swelling rate (=5 min CRC/30 min CRC)
The standard water absorption and swelling rate is an index for comparing the water absorption capacity under pressure at the initial stage (5 minutes) and at a substantially equilibrium state (30 minutes). The closer it is to 1, the faster the initial water absorption rate is.

吸水性樹脂の基準吸水膨潤速度は、0.95以上であることが好ましく、0.98以上であることがより好ましい。 The standard water absorption swelling rate of the water absorbent resin is preferably 0.95 or more, and more preferably 0.98 or more.

〔4〕吸水性樹脂の用途
吸水性樹脂の用途は、特に限定されないが、好ましくは紙オムツ(幼児用、成人用)、生理用ナプキン、失禁パッド等の吸収性物品の吸収体用途が挙げられる。特に、高濃度紙オムツの吸収体として使用することができる。その他の吸収性物品の一例としては、例えば、土壌保水剤、育苗用シート、種子コーティング材、結露防止シート、ドリップ吸収材、鮮度保持材、使い捨てカイロ、冷却用バンダナ、保冷剤、医療用廃液固化剤、残土固化材、水損防止廃液ゲル化剤、吸水土のう、災害用簡易トイレ、湿布材、化粧品用増粘剤、電気・電子材料通信ケーブル用止水材、ガスケットパッキング、肥料用徐放剤、各種徐放剤(空間除菌剤、芳香剤等)、ペットシート、ネコ砂、創傷保護用ドレッシング材、結露防止用建築資材、油中水分除去剤、塗料、接着剤、アンチブロッキング剤、光拡散剤、艶消し剤、化粧板用添加剤、人工大理石用添加剤、トナー用添加剤等の樹脂用添加剤などが挙げられる。
[4] Uses of the water-absorbent resin The uses of the water-absorbent resin are not particularly limited, but preferably include absorbent applications in absorbent articles such as paper diapers (for infants and adults), sanitary napkins, incontinence pads, etc. In particular, it can be used as an absorbent for high-concentration paper diapers. Examples of other absorbent articles include soil water retention agents, seedling sheets, seed coating materials, condensation prevention sheets, drip absorbents, freshness-preserving materials, disposable hand warmers, cooling bandanas, ice packs, medical waste liquid solidifying agents, residual soil solidifying materials, water damage prevention waste liquid gelling agents, water-absorbing sandbags, disaster-use portable toilets, compresses, thickeners for cosmetics, water-stopping materials for electric and electronic material communication cables, gasket packing, sustained-release agents for fertilizers, various sustained-release agents (space disinfectants, air fresheners, etc.), pet sheets, cat litter, wound protection dressing materials, condensation prevention building materials, oil moisture removers, paints, adhesives, anti-blocking agents, light diffusing agents, matting agents, additives for decorative panels, additives for artificial marble, additives for toners, and other resin additives.

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

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

以下の実験例に従っ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、各実験例に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実験例も、本発明の範囲に含まれるものとする。 The present invention will be explained in more detail with reference to the following experimental examples. However, the present invention should not be interpreted as being limited to these explanations, and experimental examples obtained by appropriately combining the technical means disclosed in each experimental example are also included in the scope of the present invention.

なお、以下に記載する「吸水性樹脂」は、乾燥工程を経た粒状乾燥物、表面架橋された粒状乾燥物又は吸水性樹脂粉末及び表面架橋された吸水性樹脂粉末を意味し、「含水ゲル」は、乾燥工程を経ていない含水ゲル状架橋重合体又は粒子状含水ゲル状架橋重合体を意味する。 In the following, "water-absorbent resin" refers to a granular dried material that has been subjected to a drying process, a surface-crosslinked granular dried material or water-absorbent resin powder, and a surface-crosslinked water-absorbent resin powder, and "water-containing gel" refers to a water-containing gel-like crosslinked polymer that has not been subjected to a drying process or a particulate water-containing gel-like crosslinked polymer.

また、実験例で使用する電気機器(吸水性樹脂の物性測定用機器も含む)には、特に注釈のない限り、60Hzで200V又は100Vの電源を使用した。また、以下に記載する吸水性樹脂及び含水ゲルの諸物性は、特に注釈のない限り、室温(20℃~25℃)、相対湿度50%RH±10%の条件下で測定された。 In addition, unless otherwise noted, the electrical equipment used in the experimental examples (including equipment for measuring the physical properties of the water-absorbent resin) used a 60 Hz, 200 V or 100 V power supply. In addition, unless otherwise noted, the physical properties of the water-absorbent resin and hydrous gel described below were measured under conditions of room temperature (20°C to 25°C) and a relative humidity of 50% RH ±10%.

また、便宜上、「リットル」を「l」又は「L」、「質量%」又は「重量%」を「wt%」と表記することがある。微量成分の測定を行う場合、検出限界以下をN.D(Non Detected)と表記する場合がある。 For convenience, "liter" may be written as "l" or "L", and "mass%" or "weight%" as "wt%". When measuring trace components, amounts below the detection limit may be written as N.D (Non Detected).

(測定方法)
(a)無加圧下吸水倍率(CRC、30分CRC)(NWSP 241.0.R2(15))
無加圧下吸水倍率(CRC、30分CRC)は、NWSP 241.0.R2(15)に準じて測定した。即ち、吸水性樹脂0.200g(質量W0(g))を秤量し、不織布製の袋(60×85mm)に均一に入れヒートシールした後、23±2℃に調温した0.90質量%塩化ナトリウム水溶液500mL中に浸漬した。30分経過後、袋を引上げ、遠心分離機(株式会社コクサン社製遠心機:形式H-122)を用いて、250G、3分間の条件で水切りを行った。その後、袋の質量(W1(g))を測定した。同様の操作を、吸水性樹脂を入れずに行い、そのときの袋の質量(W2(g))を測定した。得られたW0(g)、W1(g)、W2(g)から下記(式1)にしたがって、無加圧下吸水倍率(CRC)を算出した。
(Measurement method)
(a) Water absorption capacity without pressure (CRC, 30 minutes CRC) (NWSP 241.0.R2 (15))
The water absorption capacity without pressure (CRC, 30-minute CRC) was measured according to NWSP 241.0. R2 (15). That is, 0.200 g (mass W0 (g)) of the water-absorbent resin was weighed, uniformly placed in a nonwoven bag (60 x 85 mm) and heat-sealed, and then immersed in 500 mL of a 0.90% by mass aqueous sodium chloride solution adjusted to 23 ± 2 ° C. After 30 minutes, the bag was pulled up and drained at 250 G for 3 minutes using a centrifuge (Kokusan Co., Ltd. Centrifuge: Model H-122). Thereafter, the mass (W1 (g)) of the bag was measured. The same operation was performed without adding the water-absorbent resin, and the mass (W2 (g)) of the bag at that time was measured. The water absorption capacity without load (CRC) was calculated from the obtained W0 (g), W1 (g), and W2 (g) according to the following (Equation 1).

5分CRCは、上記浸漬時間を5分とすること以外は、上記と同様にして算出した。 The 5-minute CRC was calculated in the same manner as above, except that the immersion time was 5 minutes.

含水ゲルのCRC(ゲルCRC)は、試料として含水ゲル状架橋重合体0.8gを用い、自由膨潤時間を24時間とした以外は上記と同様の操作を行った。更に、別途、含水ゲル状架橋重合体の樹脂固形分を測定し、上記0.8gの含水ゲル状架橋重合体中の吸水性樹脂質量を求め、次式(2)に従ってゲルCRCを算出した。なお、1サンプルにつき5回測定し、その平均値を採用した。 The hydrogel CRC (gel CRC) was determined by the same procedure as above, except that 0.8 g of hydrogel-like cross-linked polymer was used as the sample and the free swelling time was set to 24 hours. In addition, the resin solid content of the hydrogel-like cross-linked polymer was measured separately, the mass of the water-absorbent resin in the above 0.8 g of hydrogel-like cross-linked polymer was determined, and the gel CRC was calculated according to the following formula (2). Each sample was measured five times, and the average value was used.

なお、ここで、
msi:測定前の含水ゲル状架橋重合体の質量(g)
mb :自由膨潤して水切り後のBlank(不織布のみ)の質量(g)
mwi:自由膨潤して水切り後の含水ゲル状架橋重合体の質量(g)
Wn:含水ゲル状架橋重合体の固形分(質量%)
である。
Here,
msi: mass (g) of the hydrogel crosslinked polymer before measurement
mb: Mass (g) of blank (nonwoven fabric only) after free swelling and draining
mwi: Mass (g) of the hydrogel crosslinked polymer after free swelling and draining
Wn: solid content (mass%) of the hydrogel crosslinked polymer
It is.

(b)AAP(加圧下吸水倍率)(NWSP 242.0.R2(15))
「AAP」は、Absorption Against Pressureの略称であり、吸水性樹脂の加圧下における吸水倍率を意味し、NWSP 242.0.R2(15)に準じて測定した。具体的には、吸水性樹脂0.9gを大過剰の0.9重量%塩化ナトリウム水溶液に対して、1時間、4.83kPa(約49g/cm、約0.7psiに相当)の荷重下で膨潤させた後の吸水倍率(単位;g/g)のことをいう。
(b) AAP (absorbency under pressure) (NWSP 242.0.R2(15))
"AAP" is an abbreviation for Absorption Against Pressure, and means the water absorption capacity of a water absorbent resin under pressure, which was measured in accordance with NWSP 242.0. R2 (15). Specifically, it means the water absorption capacity (unit: g/g) after 0.9 g of a water absorbent resin is swollen under a load of 4.83 kPa (about 49 g/cm 2 , equivalent to about 0.7 psi) for 1 hour in a large excess of a 0.9 wt % aqueous sodium chloride solution.

(c)吸水性樹脂の粒径分布及、質量平均粒子径(D50)及び対数標準偏差(σζ)
吸水性樹脂の粒度(PSD(ParticleSizeDistribution)、篩分級により測定される吸水性樹脂の粒度分布)および粒度分布の対数標準偏差(σζ)は、米国特許出願公開第2006/204755号に開示された測定方法に準じて測定した。
(c) Particle size distribution of the water absorbent resin, mass average particle size (D50) and logarithmic standard deviation (σζ)
The particle size of the water-absorbent resin (PSD (Particle Size Distribution), particle size distribution of the water-absorbent resin measured by sieve classification) and the logarithmic standard deviation (σζ) of the particle size distribution were measured according to the measurement method disclosed in U.S. Patent Application Publication No. 2006/204755.

(d)固形分及び含水率
底面の直径が約5cmのアルミカップ(質量W8(g))に、約1gの吸水性樹脂(吸水剤)を量り取り(質量W9(g))、180℃の無風乾燥機中において3時間静置し、乾燥させた。乾燥後のアルミカップと吸水性樹脂(吸水剤)との合計質量(W10(g))を測定し、下記(式4)より固形分を求めた。また、含水率は、下記(式5)より求められる。
(d) Solid content and moisture content Approximately 1 g of water-absorbent resin (water-absorbing agent) was weighed out (mass W9 (g)) into an aluminum cup (mass W8 (g)) with a bottom diameter of approximately 5 cm, and the cup was left to stand for 3 hours in a windless dryer at 180°C to dry. The total mass (W10 (g)) of the aluminum cup and water-absorbent resin (water-absorbing agent) after drying was measured, and the solid content was calculated using the following formula 4. The moisture content was calculated using the following formula 5.

(e)含水ゲルの含水率及び固形分率
乾燥前の含水ゲルの含水率について、上記(c)において、含水ゲルを2.0gとしさらに乾燥時間を24時間として測定した。底面の直径が50mmのアルミカップに吸水性樹脂(含水ゲル)2.00gを投入した後、試料(吸水性樹脂及びアルミカップ)の総質量W1(g)を正確に秤量した。次に、上記試料を、雰囲気温度180℃に設定されたオーブン内に静置した。24時間経過後、該試料を上記オーブンから取り出し、総質量W2(g)を正確に秤量した。本測定に供された吸水性樹脂(含水ゲル)の質量をM(g)としたときに、下記(式6)にしたがって、吸水性樹脂(含水ゲル)の含水率(100-α)(質量%)を求めた。なお、αは吸水性樹脂(含水ゲル)の固形分率(質量%)である。
(100-α)(質量%)={(W1-W2)/M}×100 ・・(式6)
(f)含水ゲル中の固形分に対する過酸化水素量
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、含水ゲル2gおよび0.9質量%塩化ナトリウム水溶液12g、メタノール8g(ゲルが膨潤して攪拌できない場合、塩濃度または水溶液またはメタノールの量は適宜調整される)を入れ、室温下に、遮光してテフロン(登録商標)コートされた25mmのスターラーを用いて300rpmで攪拌した。4時間経過後、該溶液を取り出し、濾紙(ADVANTEC社製、No.2)に通過させた。その溶液10.0gをスクリューキャップ付きカラス製サンプル瓶(容量20ml、直径25mm、高さ約50mm)に入れた。
(e) Water content and solid content of hydrous gel The water content of the hydrous gel before drying was measured in the above (c) with 2.0 g of hydrous gel and 24 hours of drying time. After 2.00 g of water-absorbent resin (hydrous gel) was placed in an aluminum cup with a bottom diameter of 50 mm, the total mass W1 (g) of the sample (water-absorbent resin and aluminum cup) was accurately weighed. Next, the sample was placed in an oven set to an atmospheric temperature of 180°C. After 24 hours, the sample was removed from the oven and the total mass W2 (g) was accurately weighed. When the mass of the water-absorbent resin (hydrous gel) used in this measurement was M (g), the water content (100-α) (mass%) of the water-absorbent resin (hydrous gel) was calculated according to the following (Equation 6). Note that α is the solid content (mass%) of the water-absorbent resin (hydrous gel).
(100-α) (mass%) = {(W1-W2)/M}×100 (Formula 6)
(f) Amount of hydrogen peroxide relative to the solid content in the hydrogel 2 g of hydrogel, 12 g of 0.9% by mass sodium chloride aqueous solution, and 8 g of methanol (if the gel swells and cannot be stirred, the salt concentration or the amount of the aqueous solution or methanol is appropriately adjusted) were placed in a glass sample bottle with a screw cap (volume 50 ml, diameter 35 mm, height approximately 80 mm), and stirred at 300 rpm at room temperature in the dark using a 25 mm stirrer coated with Teflon (registered trademark). After 4 hours, the solution was taken out and passed through a filter paper (manufactured by ADVANTEC, No. 2). 10.0 g of the solution was placed in a glass sample bottle with a screw cap (volume 20 ml, diameter 25 mm, height approximately 50 mm).

その後、直ちに2N硫酸水溶液0.30g、30%硫酸チタン(IV)溶液(和光純薬工業株式会社製)0.1gを加えて、室温下に、遮光して攪拌した。1分経過後、その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-5100形)を用いて、吸光度(測定波長;410nm)を測定した(0.9質量%塩化ナトリウム水溶液3g、メタノール2gに2N硫酸水溶液0.30g、30%硫酸チタン(IV)溶液0.1g加えたものの吸光度を0とした)。こうして得られた吸光度から含水ゲル中の過酸化水素量(ppm)を算出した。 Immediately after that, 0.30 g of 2N aqueous sulfuric acid solution and 0.1 g of 30% titanium (IV) sulfate solution (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were added and stirred at room temperature in the dark. After 1 minute, the solution was transferred to a plastic 1 cm cell and the absorbance (measurement wavelength: 410 nm) was measured using a spectrophotometer (Hitachi Ratio Beam Spectrophotometer U-5100) (the absorbance of 0.30 g of 2N aqueous sulfuric acid solution and 0.1 g of 30% titanium (IV) sulfate solution added to 3 g of 0.9% by mass sodium chloride solution and 2 g of methanol was set to 0). The amount of hydrogen peroxide (ppm) in the hydrogel was calculated from the absorbance thus obtained.

また、検量線は、過酸化水素を0.0001質量%、0.0005質量%、0.0010質量%、0.0025質量%、0.0050質量%をそれぞれ含有する0.9質量%塩化ナトリウム水溶液60質量%、メタノール40質量%の混合液を作成し、上記操作を行って求めた吸光度から作成した。 The calibration curve was also created from the absorbance measured by preparing mixtures of 60% 0.9% sodium chloride aqueous solution and 40% methanol, each containing 0.0001%, 0.0005%, 0.0010%, 0.0025%, and 0.0050% hydrogen peroxide by mass, and carrying out the above procedure.

検量線の数式を過酸化水素量(ppm)=a×(吸光度)(aは定数)とした場合、含水ゲル中の固形分に対する過酸化水素量(ppm)は以下の式で表される。 If the formula for the calibration curve is hydrogen peroxide amount (ppm) = a x (absorbance) (a is a constant), the amount of hydrogen peroxide (ppm) relative to the solid content in the hydrous gel is expressed by the following formula.

(g)含水ゲルの平均一次粒子径の測定方法
含水ゲルを光学顕微鏡(KH-3000、株式会社ハイロックス製)で撮影し、得られた画像から、一次粒子の長径を測定する。一次粒子50粒についてこの測定を行い、その算術平均値を当該含水ゲルの平均一次粒子径とする。
(g) Method for measuring the average primary particle size of hydrous gel The hydrous gel is photographed with an optical microscope (KH-3000, manufactured by Hirox Co., Ltd.), and the major axis of the primary particles is measured from the obtained image. This measurement is performed for 50 primary particles, and the arithmetic average value is regarded as the average primary particle size of the hydrous gel.

[実施例1]
図1に示した製造プロセスに従って一連の工程を運転し、含水ゲル(1)を調製した後、得られた含水ゲル(1)を乾燥し、吸水性樹脂(1)を製造した。
[Example 1]
A series of steps was carried out according to the production process shown in FIG. 1 to prepare a hydrous gel (1), and then the obtained hydrous gel (1) was dried to produce a water-absorbent resin (1).

まず、有機溶媒としてn-ヘプタン(密度:0.68g/ml)を、分散装置12、重合装置14、分離装置16及びこれらを接続する配管内に投入した。続いて、送液ポンプ18を稼働させて、流量300ml/分で、有機溶媒の循環を開始した。なお、有機溶媒は、その全量を分散装置12を介して重合装置14に投入した。また、熱交換器20を稼働させて、上記循環する有機溶媒の温度が90℃となるように加熱した。次に、別途、分散助剤として無水マレイン酸変性ポリエチレン(酸価:60mgKOH/g)をn-ヘプタンに混合し、90℃に加熱して溶解させて、0.030重量%の分散助剤溶液(1)を調製した。続いて、上記操作で得られた分散助剤溶液(1)を、配管43を介して、流量50ml/分で30分間、配管33を流れるn-ヘプタンに添加した。重合開始前の有機溶媒全量に対する無水マレイン酸変性ポリエチレンの含有量の割合は0.005重量%であった。 First, n-heptane (density: 0.68 g/ml) was charged as an organic solvent into the dispersion device 12, the polymerization device 14, the separation device 16, and the pipes connecting them. Next, the liquid delivery pump 18 was operated to start circulating the organic solvent at a flow rate of 300 ml/min. The entire amount of the organic solvent was charged into the polymerization device 14 via the dispersion device 12. In addition, the heat exchanger 20 was operated to heat the circulating organic solvent to a temperature of 90°C. Next, maleic anhydride-modified polyethylene (acid value: 60 mg KOH/g) was mixed with n-heptane as a dispersion aid, and dissolved by heating to 90°C to prepare a 0.030 wt% dispersion aid solution (1). Next, the dispersion aid solution (1) obtained by the above operation was added to n-heptane flowing through the pipe 33 at a flow rate of 50 ml/min for 30 minutes via the pipe 43. The content of maleic anhydride-modified polyethylene relative to the total amount of organic solvent before the start of polymerization was 0.005% by weight.

アクリル酸、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液及びイオン交換水を混合し、さらに、ポリエチレングリコールジアクリレート(平均重合度:9)及びジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウムを配合することで、単量体水溶液(1)を調製した。また、別途、過硫酸ナトリウム及びイオン交換水を混合することで、6重量%の過硫酸ナトリウム水溶液(1)を調製した。続いて、上記操作で得られた単量体水溶液(1)を配管41を介して、過硫酸ナトリウム水溶液(1)を配管42を介して、混合装置10に供給することで、単量体組成物(1)を調製した。該単量体組成物(1)の単量体濃度は43重量%、中和率は75モル%であった。また、内部架橋剤であるポリエチレングリコールジアクリレートは単量体に対して0.020モル%、キレート剤であるジエチレントリアミン5酢酸・5ナトリウムは単量体に対して200ppm、重合開始剤である過硫酸ナトリウムは単量体に対して0.1g/モル(0.05モル%)であった。 Acrylic acid, 48.5% by weight of sodium hydroxide aqueous solution, and ion-exchanged water were mixed, and further polyethylene glycol diacrylate (average degree of polymerization: 9) and diethylenetriamine pentacetate pentasodium were added to prepare a monomer aqueous solution (1). Separately, sodium persulfate and ion-exchanged water were mixed to prepare a 6% by weight of sodium persulfate aqueous solution (1). Next, the monomer aqueous solution (1) obtained by the above operation was supplied to the mixing device 10 via pipe 41, and the sodium persulfate aqueous solution (1) was supplied to the mixing device 10 via pipe 42 to prepare a monomer composition (1). The monomer concentration of the monomer composition (1) was 43% by weight, and the neutralization rate was 75 mol%. In addition, the internal crosslinking agent, polyethylene glycol diacrylate, was 0.020 mol% relative to the monomer, the chelating agent, diethylenetriaminepentaacetic acid pentasodium, was 200 ppm relative to the monomer, and the polymerization initiator, sodium persulfate, was 0.1 g/mol (0.05 mol%) relative to the monomer.

上記の有機溶媒および分散助剤の混合液を二重円筒型の高速回転せん断型攪拌機である分散装置12の配管35に流量300mLで送液した。分散装置12のローターを回転数7,200rpmで回転させ、次に、単量体組成物(1)を、流量40ml/分(47.2g/分)で、分散装置の配管31に送液した。供給された上記単量体組成物(1)は、分散装置によって上記有機溶媒中で微細液滴状に分散した。 The mixture of the organic solvent and the dispersion aid was fed to the pipe 35 of the dispersion device 12, which is a double-cylinder high-speed rotary shear type agitator, at a flow rate of 300 mL. The rotor of the dispersion device 12 was rotated at a rotation speed of 7,200 rpm, and then the monomer composition (1) was fed to the pipe 31 of the dispersion device at a flow rate of 40 ml/min (47.2 g/min). The supplied monomer composition (1) was dispersed in the organic solvent in the form of fine droplets by the dispersion device.

上記単量体組成物が微細液滴状に分散した分散液を重合装置14に供給した。重合装置としてはPFA(パーフルオロアルコキシアルカン)製チューブ(内径:25mm、全長:10m)を鉛直に配置したものを使用した。 The dispersion liquid in which the monomer composition was dispersed in the form of fine droplets was supplied to the polymerization apparatus 14. The polymerization apparatus used was a vertically arranged tube made of PFA (perfluoroalkoxyalkane) (inner diameter: 25 mm, total length: 10 m).

上記単量体組成物(1)からなる液滴は、上記連続相である有機溶媒が満たされた重合装置内を落下しながら、重合反応の進行に伴って微小な球形含水ゲル(1)に変化した。 The droplets of the monomer composition (1) changed into tiny spherical hydrogels (1) as the polymerization reaction progressed while falling through the polymerization apparatus filled with the organic solvent, which was the continuous phase.

上記一連の操作で得られた含水ゲル(1)は、有機溶媒と共に連続的に重合装置14から排出され、排出された含水ゲル(1)と有機溶媒とは、そのまま分離装置16に連続的に供給された。該分離装置において、該含水ゲル(1)と有機溶媒とを分離した。なお、該分離装置で分離された有機溶媒は、配管32、送液ポンプ18、配管33を介して熱交換器20に供給し、設定温度(有機溶媒温度)が90℃となるように熱交換器20で調温した後、配管34、35を介して、70℃以上に維持しながら、分散装置12および重合装置14に供給した。 The hydrogel (1) obtained by the above series of operations was continuously discharged from the polymerization apparatus 14 together with the organic solvent, and the discharged hydrogel (1) and organic solvent were continuously supplied as they were to the separation apparatus 16. In the separation apparatus, the hydrogel (1) and the organic solvent were separated. The organic solvent separated in the separation apparatus was supplied to the heat exchanger 20 via the pipe 32, the liquid delivery pump 18, and the pipe 33, and the temperature was adjusted in the heat exchanger 20 so that the set temperature (organic solvent temperature) was 90°C, and then supplied to the dispersion apparatus 12 and the polymerization apparatus 14 via the pipes 34 and 35 while maintaining the temperature at 70°C or higher.

上記操作で得られた含水ゲル(1)は、微小な球形の含水ゲルが付着凝集した形状をしていた(平均一次粒子径60μm)。 The hydrogel (1) obtained by the above procedure had the shape of tiny spherical hydrogel particles (average primary particle size: 60 μm).

分離装置16から排出された含水ゲル(1)(固形分率44質量%)は、配管36を介してそのまま間接加熱式撹拌乾燥装置22に連続的に供給すると共に、予め準備したポリエチレングリコール400(PEG400)のエタノール溶液(濃度20重量%)および1重量%過酸化水素水溶液を配管44を介して投入した。含水ゲル(1)に対するPEG400エタノール溶液の量は2.5重量%であり、過酸化水素水溶液の量は1.3重量%(含水ゲル固形分に対して300質量ppm)であった。続いて、乾燥装置の熱媒温度を180℃に調整して、上記含水ゲル(1)を、PEG400と混合しながら、連続乾燥を行って、粒子状の乾燥重合体(1)を得た。乾燥装置の排出口直前の乾燥物の温度をK線シース熱電対で179℃であった。配管37から得られた乾燥重合体(1)を解砕機で解砕した後、目開き850μm及び150μmの金属篩網(JIS標準篩)を有する篩で篩い分け、吸水性樹脂粉末(1)を得た。 The hydrous gel (1) (solid content 44% by mass) discharged from the separation device 16 was continuously supplied as it was to the indirect heating type stirring and drying device 22 via the pipe 36, and a previously prepared ethanol solution of polyethylene glycol 400 (PEG 400) (concentration 20% by mass) and a 1% by mass aqueous hydrogen peroxide solution were added via the pipe 44. The amount of the PEG 400 ethanol solution relative to the hydrous gel (1) was 2.5% by mass, and the amount of the aqueous hydrogen peroxide solution was 1.3% by mass (300 ppm by mass relative to the hydrous gel solid content). Next, the heat medium temperature of the drying device was adjusted to 180°C, and the hydrous gel (1) was continuously dried while being mixed with PEG 400 to obtain a particulate dried polymer (1). The temperature of the dried material just before the discharge port of the drying device was 179°C using a K-wire sheathed thermocouple. The dried polymer (1) obtained from the pipe 37 was crushed by a crusher, and then sieved with a metal sieve (JIS standard sieve) having mesh sizes of 850 μm and 150 μm to obtain a water-absorbent resin powder (1).

吸水性樹脂粉末()の5分および30分CRCはそれぞれ65g/gと66g/gであり、基準吸水膨潤速度(=5分CRC/30分CRC)は0.98でり、過酸化水素は検出されなかった。 The 5-minute and 30-minute CRCs of the water absorbent resin powder ( 1 ) were 65 g/g and 66 g/g, respectively, the reference water absorption swelling rate (=5-minute CRC/30-minute CRC) was 0.98, and hydrogen peroxide was not detected.

[比較例1]
乾燥装置熱媒の温度を150℃に変更した以外は実施例1と同様にして、吸水性樹脂粉末(2)を得た。
[Comparative Example 1]
A water absorbent resin powder (2) was obtained in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the heat medium in the drying device was changed to 150°C.

吸水性樹脂粉末(2)の5分および30分CRCはそれぞれ35g/gと37g/gであり、基準吸水膨潤速度は0.96であった。 The 5-minute and 30-minute CRCs of water-absorbent resin powder (2) were 35 g/g and 37 g/g, respectively, and the reference water absorption and swelling rate was 0.96.

[比較例2]
実施例1において、単量体組成物を調製するのに使用するポリエチレングリコールジアクリレートの量を単量体に対して0.004モル%とし、分離装置から排出された含水ゲルに過酸化水素水溶液を投入せずに乾燥装置に供給したこと以外は実施例1と同様にして比較用吸水性樹脂(3)を得た。
[Comparative Example 2]
In Example 1, the amount of polyethylene glycol diacrylate used for preparing the monomer composition was 0.004 mol% relative to the monomer, and the hydrogel discharged from the separation device was supplied to the drying device without adding an aqueous hydrogen peroxide solution, in the same manner as in Example 1, to obtain a comparative water absorbent resin (3).

比較用吸水性樹脂粉末(3)の5分および30分CRCはそれぞれ57g/gと67g/gであり、基準吸水膨潤速度は0.85であった。 The 5-minute and 30-minute CRCs of the comparative water-absorbent resin powder (3) were 57 g/g and 67 g/g, respectively, and the reference water absorption and swelling rate was 0.85.

[実施例2]
実施例1で得られた吸水性樹脂粉末(1)100重量部に対してエチレングリコールジグリシジルエーテル0.025重量部、プロピレングリコール1.0重量部、および純水3.0重量部からなる表面架橋剤溶液をスプレーノズルで噴霧して混合機を用いて均一に混合した。次に、前記混合物を雰囲気温度を195℃±2℃に調温した熱処理機で40分間加熱処理して、吸水性樹脂(1a)を得た。吸水性樹脂(1a)の5分および30分CRCはそれぞれ39g/gと39g/gであり、基準吸水膨潤速度は1.0であった。また、AAPは24g/gであった。
[Example 2]
A surface crosslinking agent solution consisting of 0.025 parts by weight of ethylene glycol diglycidyl ether, 1.0 parts by weight of propylene glycol, and 3.0 parts by weight of pure water was sprayed with a spray nozzle to 100 parts by weight of the water absorbent resin powder (1) obtained in Example 1, and was mixed uniformly using a mixer. Next, the mixture was heat-treated for 40 minutes in a heat treatment machine with an atmospheric temperature adjusted to 195°C ± 2°C to obtain a water absorbent resin (1a). The 5-minute and 30-minute CRC of the water absorbent resin (1a) were 39 g/g and 39 g/g, respectively, and the standard water absorption swelling rate was 1.0. The AAP was 24 g/g.

[比較例3]
実施例2において、吸水性樹脂粉末(1)に代えて比較例2で得られた比較用吸水性樹脂粉末(3)を用いた以外は実施例2と同様にして、比較用吸水性樹脂(3b)を得た。吸水性樹脂(1a)の5分および30分CRCはそれぞれ36g/gと41g/gであり、基準吸水膨潤速度は0.88であった。また、AAPは21g/gであった。
[Comparative Example 3]
A comparative water absorbent resin (3b) was obtained in the same manner as in Example 2, except that the comparative water absorbent resin powder (3) obtained in Comparative Example 2 was used instead of the water absorbent resin powder (1) in Example 2. The 5-minute and 30-minute CRCs of the water absorbent resin (1a) were 36 g/g and 41 g/g, respectively, and the standard water absorption swelling rate was 0.88. The AAP was 21 g/g.

上記に示されるように実施例の製造方法により得られた吸水性樹脂は、CRCが高いものであり、また、吸水速度が速いものであった。また、実施例の製造方法により得られた、表面架橋された吸水性樹脂は、AAPが高いものであった。 As shown above, the water-absorbent resin obtained by the manufacturing method of the embodiment had a high CRC and a high water absorption rate. In addition, the surface-crosslinked water-absorbent resin obtained by the manufacturing method of the embodiment had a high AAP.

10 混合装置、
12 分散装置、
14 反応装置、
16 分離装置、
18 送液ポンプ、
20 熱交換器、
22 乾燥装置。
10 mixing device,
12 Dispersion device,
14 reaction apparatus,
16 Separation device,
18 Liquid delivery pump,
20 heat exchanger,
22 Drying device.

Claims (11)

内部架橋剤および単量体を含む単量体組成物を逆相懸濁重合して含水ゲル状架橋重合体を得る重合工程と、
前記含水ゲル状架橋重合体を乾燥して乾燥重合体を得る乾燥工程と、を含む吸水性樹脂の製造方法であって、
前記乾燥に供される含水ゲル状架橋重合体が、前記含水ゲル状架橋重合体固形分質量に対して50質量ppm以上の過酸化水素を含み、
前記乾燥工程中に前記含水ゲル状架橋重合体の最高到達温度が160℃を超えるよう加熱される、及び/または、前記乾燥工程後に、前記乾燥重合体の最高到達温度が160℃を超えるよう加熱される、吸水性樹脂の製造方法。
a polymerization step of obtaining a hydrogel-like crosslinked polymer by inverse suspension polymerization of a monomer composition containing an internal crosslinking agent and a monomer;
A drying step of drying the hydrogel crosslinked polymer to obtain a dried polymer,
The hydrogel crosslinked polymer to be dried contains hydrogen peroxide in an amount of 50 ppm by mass or more relative to the solid content mass of the hydrogel crosslinked polymer,
A method for producing a water-absorbent resin, wherein the hydrogel-like crosslinked polymer is heated during the drying step so that the maximum temperature reached exceeds 160°C, and/or the dried polymer is heated after the drying step so that the maximum temperature reached exceeds 160°C.
前記含水ゲル状架橋重合体の平均一次粒子径が、1000μm以下である、請求項1に記載の製造方法。 The method according to claim 1, wherein the average primary particle size of the hydrogel crosslinked polymer is 1000 μm or less. 前記含水ゲル状架橋重合体に、含水ゲル状架橋重合体の固形分質量に対して50ppm以上の過酸化水素を添加する、請求項1または2に記載の製造方法。 3. The method according to claim 1 , wherein hydrogen peroxide is added to the hydrogel crosslinked polymer in an amount of 50 ppm or more based on the solid content by mass of the hydrogel crosslinked polymer. 前記内部架橋剤は、分子内に重合性の不飽和基を複数有する化合物である、請求項1~3のいずれか1項に記載の製造方法。The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the internal crosslinking agent is a compound having a plurality of polymerizable unsaturated groups in the molecule. 前記含水ゲル状架橋重合体及び/又は前記乾燥重合体がさらに表面架橋される、請求項1~4のいずれか1項に記載の製造方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the hydrogel cross-linked polymer and/or the dry polymer are further surface-cross-linked. 前記含水ゲル状架橋重合体は、その固形分質量に対して100ppmを超える過酸化水素を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載の製造方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the hydrogel cross-linked polymer contains more than 100 ppm of hydrogen peroxide relative to its solid mass. 前記内部架橋剤の使用量が、前記単量体の使用量に対して0.005モル%以上である、請求項1~6のいずれか1項に記載の製造方法。 The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the amount of the internal crosslinking agent used is 0.005 mol% or more relative to the amount of the monomer used. 前記重合工程において、熱分解型重合開始剤及び/または光分解型重合開始剤を単量体組成物に添加する、請求項1~7のいずれか1項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein a thermally decomposable polymerization initiator and/or a photodecomposable polymerization initiator is added to the monomer composition in the polymerization step. 前記含水ゲル状架橋重合体を160℃を超える温度に設定した乾燥機で乾燥する、請求項1~8のいずれか1項に記載の製造方法。 The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the hydrogel cross-linked polymer is dried in a dryer set at a temperature exceeding 160°C. 前記吸水性樹脂の吸水倍率(CRC)が38g/g以上である、請求項1~9のいずれか1項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 1 to 9, wherein the absorbency (CRC) of the water-absorbent resin is 38 g/g or more. 前記内部架橋剤がポリエチレングリコール構造を有する、請求項1~10のいずれか1項に記載の製造方法。 The method according to any one of claims 1 to 10, wherein the internal cross-linking agent has a polyethylene glycol structure.
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