吸水性树脂粉末的制造方法、以及颗粒状含水凝胶的干燥装置及干燥方法制造方法及图纸

该制造方法包括使用加热装置，将作为吸水性树脂的原料的单体聚合而得到的颗粒状含水凝胶状交联聚合物干燥而得到粒状干燥物的干燥工序。加热装置具备在其内部容纳颗粒状含水凝胶状聚合物并旋转的旋转容器，和位于该旋转容器的内部、在其轴向延伸并且与该旋转容器一起旋转的多根加热管。供于干燥工序的颗粒状含水凝胶状交联聚合物的利用接触温度计测定得到的凝胶温度为50℃以上。

Manufacturing method of absorbent resin powder, drying device and drying method of granular hydrogel

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】吸水性树脂粉末的制造方法、以及颗粒状含水凝胶的干燥装置及干燥方法
本专利技术涉及吸水性树脂粉末的制造方法、以及颗粒状含水凝胶的干燥装置及干燥方法。更具体而言，涉及与以往的吸水性树脂的制造方法相比、制造工序得到简化以及紧凑化，并且制造工序中产生的吸水性树脂微粉的量降低了的吸水性树脂粉末的制造方法以及颗粒状含水凝胶状交联聚合物的干燥装置及干燥方法(特别是干燥开始方法)。
技术介绍
吸水性树脂(SAP/SuperAbsorbentPolymer)为水溶胀性水不溶性的高分子胶凝剂，多用于纸尿布、生理用卫生巾等吸收性物品、农业园艺用的保水剂、工业用的止水剂等各种领域。上述吸水性树脂作为其原料，使用很多单体、亲水性高分子，但是从吸水性能的观点考虑，使用丙烯酸和/或其盐作为单体的聚丙烯酸(盐)系吸水性树脂在工业上生产最多。对于上述吸水性树脂，随着作为主要用途的纸尿布的高性能化，要求各种功能(高物性化)。具体而言，除了作为基本物性的无加工下吸水倍率、加压下吸水倍率之外，对于吸水性树脂还要求凝胶强度、水可溶成分、含水率、吸水速度、通液性、粒度分布、耐尿性、抗菌性、耐损伤性、粉体流动性、除臭性、耐着色性、低粉尘、低残留单体等。这种吸水性树脂可以形成片材状、纤维状、薄膜状等各种形状，但是通常大多形成粉末状或颗粒状。对于粉末状或颗粒状的吸水性树脂而言，已知根据其粒径、粒度分布等而吸水性能、处理性、使用感发生变动。因此要求粒径、粒度分布得到适当控制的粉末状或颗粒状的吸水性树脂。特别是纸尿布等卫生用品的用途中，从加压下吸水倍率、通液性等观点考虑，优选为微粉(粒径不足100μm或不足150μm的微粒、特别是不足150μm的微粒)的含量少的吸水性树脂粉末。另外，为了提高加压下吸水倍率、其它吸收特性，通常对于吸水性树脂粉末进行表面交联处理。作为上述粉末状或颗粒状的吸水性树脂的主要制造方法，可列举出水溶液聚合法、反相悬浮聚合法。特别是该水溶液聚合法中，如图8所例示，通常为了最终得到颗粒状的吸水性树脂，需要将水溶性烯属不饱和单体进行水溶液聚合的聚合工序；将聚合中得到的含水凝胶状聚合物粉碎的凝胶粉碎(细粒化)工序；将粉碎凝胶干燥的干燥工序；将干燥物粉碎的粉碎工序；将粉碎物调整到适当的粒度范围的分级工序；在经过分级的吸水性树脂粉末混合表面交联剂的混合工序；将混合物加热、产生表面交联反应的加热工序等很多制造工序，制造工艺繁杂(非专利文献1和专利文献1～4)。进而，前述制造工艺中，若考虑到作为材料的吸水性树脂通常在干燥工序中通过热风而被干燥、形成高温后，被冷却后供于粉碎工序，然后在热处理工序中再次形成高温，最终形成常温的产品则在能量上也浪费多。进而干燥工序、粉碎工序等中，也有可能产生由于机械的损伤所导致的微粉的产生、表面交联结构的破坏，所得到的吸水性树脂的物性有可能降低。另一方面，反相悬浮聚合法中，将水溶性烯属不饱和单体水溶液分散于疏水性有机溶剂，以形成悬浮颗粒的状态进行聚合反应，因此该制造工艺中，通常无需聚合中、聚合后的凝胶粉碎工序，但是为了表面活性剂的溶解、单体水溶液的适当分散、聚合反应、共沸脱水、溶剂蒸发，比较大量的疏水性有机溶剂的使用和其长时间的加热、冷却(特别是干燥工序的共沸脱水、干燥后的分散溶剂的蒸发干燥)所需要的能量比较大，进而残留于吸水性树脂的残留有机溶剂的安全性的问题、所使用的有机溶剂对环境的负荷也增大(专利文献5、6)。另外，为了将含水凝胶分散于疏水性有机溶剂中，需要比较多的表面活性剂，不仅成本方面，而且也存在下述情况：残留于干燥后的吸水性树脂的大量表面活性剂使吸水性树脂的表面张力降低，而例如产生纸尿布中的回渗量增大等性能降低或者产生吸水性树脂的着色问题。另外，水溶液聚合、反相悬浮聚合的情况下，除了聚合工序、粉碎工序之外，也会由于干燥工序后的表面交联工序、输送工序等的工艺损伤而产生微粉(专利文献7、8)。由于表面交联工序或此后的工艺损伤所导致的微粉产生也伴随有表面交联结构的破坏，因此导致吸水性树脂的物性降低。以往的制造工序中产生的微粉量达到全部生产量的10重量％左右～数10重量％(例如20～30重量％)。因此为了降低微粉、提高物性，提出了增加分级的筛的个数的方法、在筛设置导向装置的方法、增加粉碎和分级的次数而严密控制粒度的方法、将装置大型化而提高处理能力的方法等(专利文献9～16)。但是，即使利用这些方法可以严密去除微粉，相反地也导致吸水性树脂的制造工序的复杂化或制造设备的大型化。制造工序的复杂化或制造装置的大型化不仅提高成本，而且也有可能增加设备故障的频率(概率)，有可能成为产生生产率降低、物性降低的原因。另外，所去除的微粉的废弃在成本上不利，因此微粉再利用于分级工序以前、特别是干燥工序以前、进而聚合工序、凝胶粉碎工序、干燥工序。但是微粉容易聚集，因此难以处理。另外，由于微粉再利用工序的追加而吸水性树脂的制造工序(设备)进一步复杂化或大型化。另外将微粉再利用的聚合工序、干燥工序的负荷增大，因此微粉回收量的增加也有可能伴随有生产率的降低、所得到的吸水性树脂的性能降低。作为微粉产生的主要原因，可列举出用于将干燥后的吸水性树脂调整到目的产品粒度的粉碎工序。例如水溶液聚合中得到的含水凝胶状聚合物由于粘合性、聚集性高而流动性低，因此干燥工序中进行含水凝胶状聚合物的静置干燥(不进行搅拌地干燥)，从其处理能力的高低、稳定生产的方面考虑，通常大多使用图7所例示的连续通气带式干燥机100(非专利文献1和专利文献17～22)。但是连续通气带式干燥机100中，若在干燥带102上层叠含水凝胶状聚合物104(通常按照凝胶厚度计为数cm～数10cm)、在图7箭头108所示的方向移动的同时进行干燥则干燥后例如得到宽度数m(相当于带102的宽度)、厚度数cm～数10cm的连续块状的干燥聚合物110。为了将该块状干燥聚合物110粉碎至目标的产品粒度，需要大的设备。这种粉碎成为产生大量微粉的主要原因。进而，作为连续通气带式干燥机100中的微粉产生以外的问题，存在下述问题：对于层叠于带102上的含水凝胶状聚合物104，如图7箭头106所示，在上下方向通气，因此在含水凝胶104的厚度方向，干燥速度不同。另外，根据场所而产生通气不均，因此在含水凝胶104的上下或左右，干燥状态成为不均匀，也容易产生物性降低、未干燥物产生等问题。进而存在下述问题：起因于由于干燥时的凝胶收缩而在带式干燥机100的两端产生间隙的干燥效率降低(专利文献20)；由于热风干燥时的干燥物的飞散、落下所导致的收率降低(专利文献17～19)；由用作干燥带102的冲裁金属、金属网的干燥物的落下、飞散、堵塞，干燥机出口的干燥物由干燥带102的剥离困难、剥离物的破碎麻烦(专利文献22、23)等。上述专利文献等中，提出了使用通气带式干燥机100时的问题解决手段，但是该手段不仅使制造工序复杂，而且作为所得到的效果，仍然不充分。作为吸水性树脂的静置干燥以外的干燥方法，提出了将含水凝胶状聚合物搅拌干燥的方法(专利文献22～28、31)、用流化床干燥的方法(专利文献29、31)。另外，对于非专利文献1及专利文献1～4、7中记载的将干燥后的吸水性树脂进行表面交联的技术，也提出了在含水凝胶阶段进行后交联的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸水性树脂粉末的制造方法，其包括使用加热装置将颗粒状含水凝胶状交联聚合物干燥而得到粒状干燥物的干燥工序，所述颗粒状含水凝胶状交联聚合物是通过将含有作为吸水性树脂的原料的单体的单体水溶液聚合而得到的，所述加热装置具备：在其内部容纳所述颗粒状含水凝胶状聚合物并旋转的旋转容器；和位于该旋转容器的内部、在其轴向延伸并且与该旋转容器一起旋转的多根加热管，供于所述干燥工序的颗粒状含水凝胶状交联聚合物的利用接触温度计测定得到的凝胶温度为50℃以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.16 JP 2016-223654;2017.09.26 JP 2017-184281.一种吸水性树脂粉末的制造方法，其包括使用加热装置将颗粒状含水凝胶状交联聚合物干燥而得到粒状干燥物的干燥工序，所述颗粒状含水凝胶状交联聚合物是通过将含有作为吸水性树脂的原料的单体的单体水溶液聚合而得到的，所述加热装置具备：在其内部容纳所述颗粒状含水凝胶状聚合物并旋转的旋转容器；和位于该旋转容器的内部、在其轴向延伸并且与该旋转容器一起旋转的多根加热管，供于所述干燥工序的颗粒状含水凝胶状交联聚合物的利用接触温度计测定得到的凝胶温度为50℃以上。2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，向所述加热管供给150℃以上的载热体。3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述旋转容器的内表面的温度为150℃以上。4.根据权利要求1～3中任一项所述的制造方法，其中，在投入所述颗粒状含水凝胶状交联聚合物之前，使所述旋转容器的内表面的温度为150℃以上。5.根据权利要求1～4中任一项所述的制造方法，其中，向所述旋转容器内导入气体作为载热体，所述旋转容器的内表面的温度高于该气体的温度。6.根据权利要求5所述的干燥方法，其中，导入到所述旋转容器内的气体的温度为100℃以上。7.根据权利要求1～6中任一项所述的制造方法，其还具有将所述粒状干燥物冷却的冷却工序。8.根据权利要求1～7中任一项所述的制造方法，其中，在所述干燥工序中，在容纳于所述旋转容器的颗粒状含水凝胶状交联聚合物的加热干燥中添加添加剂。9.根据权利要求8所述的制造方法，其中，所述添加剂为表面交联剂。10.根据权利要求1～9中任一项所述的制造方法，其中，所述颗粒状含水凝胶状交联聚合物含有凝胶流动化剂。11.根据权利要求1～10中任一项所述的制造方法，其中，供于所述干燥工序的颗粒状含水凝胶状交联聚合物的凝胶温度为60～120℃。12.根据权利要求1～11中任一项所述的制造方法，其中，供于所述干燥工序的颗粒状含水凝胶状交联聚合物的粒径d1为800μm以下。13.根据权利要求1～12中任一项所述的制造方法，其中，向所述多根加热管导入0.49MPa以上的水蒸气。14.根据权利要求1～13中任一项所述的制造方法，其中，所述加热装置的弗劳德数Fr为0.001～1。15.一种干燥装置，其为干燥由作为吸水性树脂的原料的单体得到的颗粒状含水凝胶状交联聚合物的装置，所述干燥装置具备：在其内部容纳所述颗粒状含水凝胶状交联聚合物并旋转的旋转容器；位于该旋转容器的内部、在其轴向延伸并且与该旋转容器一起旋转的多根加热管；和对该旋转容器的内部导入以及排出气体的单元，所述加热管数为5根以上，该加热管在轴向不与所述旋转容器的内表面接触，在所述旋转容器的外周面设置有加热单元或保温单元。16.根据权利要求15所述的干燥装置，其中，所述旋转容器由其一端向着另一端倾斜。17.根据权利要求15或16所述的干燥装置，其中，在所述旋转容器的内部设置有至少一个障壁。18.根据权利要求17所述的干燥装置，其中，所述障壁的开口率为1～90％。19.根据权利要求15～18中任一项所述的干燥装置，其中，作为所述加热管的外周面的表面积和所述旋转容器的内周面的面积之和的传热面积相对于该旋转容器的有效容积之比(传热面积/有效容积)为10m-1以上。20.根据权利要求15～19中任一项所述的干燥装置，其中，在所述旋转容器的内部具有至少一个以上用于向容纳于该旋转容器的颗粒状含水凝胶状交联聚合物添加添加剂的添加单元。21.根据权利要求20所述的干燥装置，其中，所述添加单元为喷雾装置。22.根据权利要求15～21中任一项所述的干燥装置，其中，所述多根加热管由所述旋转容器的旋转轴向着径方向外侧以放射状隔开间隔来配置。23.根据权利要求15～22中任一项所述的干燥装置，其中，所述多根加热管隔开间隔配置于以所述旋转容器的旋转轴为中心的2个以上同心圆上。24.一种干燥方法，其为使用权利要求15～23中任一项所述的干燥装置、将由作为吸水性树脂的原料的单体得到的颗粒状含水凝胶状交联聚合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：渡部弘康，佐藤舞，若林亮太，正保好启，胜部伸哉，井村元洋，本田耕士，藤野真一，石崎邦彦，首藤登喜雄，
申请(专利权)人：株式会社日本触媒，
类型：发明
国别省市：日本,JP