JP2003040904A - Polymerization method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、気相中で2液を混
合することにより重合する方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for polymerizing by mixing two liquids in a gas phase.
【0002】[0002]
【従来の技術】重合性モノマーを含有する液と重合開始
剤を含有する液を気相中に噴出して混合することにより
重合反応を進行させる液滴重合法が知られている。液滴
重合法は、重合開始剤と接触することにより重合性モノ
マーが瞬時に重合する場合に特に有効な方法である。例
えば、吸水性ポリマーは、脂肪族不飽和カルボン酸を重
合開始剤と接触させることによりラジカル重合させて製
造するが、このとき重合開始剤の選択によってはラジカ
ル重合反応が極めて速くなる。このため、従来は溶液重
合法や逆相懸濁重合法を用いて吸水性ポリマーを製造す
るのが一般的であったが、重合熱を除去しにくいため重
合速度を上げるのに限界があった。そこで近年になっ
て、重合熱の除去が効率的に行われる液滴重合法を用い
て吸水性ポリマーを製造することが提案されている。2. Description of the Related Art A droplet polymerization method is known in which a liquid containing a polymerizable monomer and a liquid containing a polymerization initiator are jetted into a gas phase and mixed to proceed a polymerization reaction. The droplet polymerization method is a particularly effective method when the polymerizable monomer is instantly polymerized by contact with a polymerization initiator. For example, a water-absorbent polymer is produced by radically polymerizing an aliphatic unsaturated carboxylic acid by contacting it with a polymerization initiator. At this time, the radical polymerization reaction becomes extremely fast depending on the selection of the polymerization initiator. Therefore, conventionally, it was general to produce a water-absorbing polymer by using a solution polymerization method or a reverse phase suspension polymerization method, but there is a limit to increase the polymerization rate because it is difficult to remove the heat of polymerization. . Therefore, in recent years, it has been proposed to produce a water-absorbent polymer using a droplet polymerization method in which the heat of polymerization is efficiently removed.
【0003】液滴重合法によれば、溶液重合法で必要と
される粉砕工程や、逆相懸濁重合法で必要とされる吸水
性ポリマーと有機溶媒の分離工程や、有機溶媒の蒸留回
収工程が不要となる。また、条件次第では重合熱の一部
を吸水性ポリマー中に含まれる水分の蒸発に利用するこ
とができるため、後に続く乾燥工程でのエネルギー負荷
を低減することができ、エネルギー的に非常に有利であ
るという利点がある。さらに、液滴重合法によれば、気
相中で混合した液滴を繊維質基材の上に直接落下させる
ことにより、粉末を扱うことなく吸水性複合体を短時間
に製造できるという利点もある。このとき、落下のタイ
ミングを調節したり、繊維質基材の搬入速度を調節した
りすることにより、所望の吸水能を有する吸水性複合体
を容易に製造することができる。このため、液滴重合法
を利用することにより、吸水性および吸水速度が高く、
高吸水性ポリマー粒子が繊維質基材上に安定性よく固定
化された吸水性複合体を提供することができる(特開平
9−67403号公報、特開平10−113556号公
報)。According to the droplet polymerization method, the pulverization step required in the solution polymerization method, the separation step between the water-absorbing polymer and the organic solvent required in the reverse phase suspension polymerization method, and the distillation recovery of the organic solvent. No process is required. Also, depending on the conditions, part of the heat of polymerization can be used for evaporation of the water contained in the water-absorbent polymer, so that the energy load in the subsequent drying step can be reduced and it is very advantageous in terms of energy. The advantage is that Further, the droplet polymerization method has an advantage that a water-absorbent composite can be produced in a short time without handling powder by directly dropping droplets mixed in a gas phase onto a fibrous base material. is there. At this time, the water-absorbing composite having a desired water-absorbing ability can be easily manufactured by adjusting the timing of dropping and adjusting the carry-in speed of the fibrous base material. Therefore, by utilizing the droplet polymerization method, the water absorption and the water absorption rate are high,
It is possible to provide a water-absorbent composite in which superabsorbent polymer particles are immobilized on a fibrous substrate with good stability (JP-A-9-67403, JP-A-10-113556).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液滴重
合法は第1液と第2液を気相中で衝突させて混合させる
ものであることから、溶液重合法や逆相懸濁法のように
大量のポリマーを効率よく製造することは原理的に困難
であると考えられている。図1は、従来から用いられて
いる吸水性ポリマー製造用の液滴重合用ノズルを示した
ものである。ここでは、第1液(3)が導入管を経由し
て5本のノズル(1)に供給され、第2液(4)が導入
管を経由して5本のノズル(2)に供給され、第1液と
第2液がノズル先端から噴出された後に合流して落下し
ながら重合を進行させるようになっている。However, since the droplet polymerization method is a method of colliding and mixing the first liquid and the second liquid in the gas phase, it is different from the solution polymerization method and the reverse phase suspension method. In principle, it is considered difficult to efficiently produce a large amount of polymer. FIG. 1 shows a conventionally used droplet polymerization nozzle for producing a water-absorbing polymer. Here, the first liquid (3) is supplied to the five nozzles (1) via the introduction pipe, and the second liquid (4) is supplied to the five nozzles (2) via the introduction pipe. After the first liquid and the second liquid are ejected from the tip of the nozzle, they merge and fall to allow polymerization to proceed.
【0005】ノズルの内径は通常0.1〜0.2mmに
設定されるが、内径を太くすると混合にムラが生じて製
造される吸水性ポリマーの品質にばらつきが生じてしま
う。このため、大量生産するために過度に内径を太くす
ることはできない。したがって、吸水性ポリマーを大量
生産するためには、ノズルの数を増やして対応せざるを
得ないが、それでは製造設備のコストがかさむため現実
的ではない。また、ノズルの先端から噴出される第1液
と第2液が互いにずれることなく衝突するためには、ノ
ズルの先端が精度よく固定されている必要があるが、長
期間の使用による微妙なズレやノズルの部分的な閉塞に
より製造効率が低下する問題もあった。The inner diameter of the nozzle is usually set to 0.1 to 0.2 mm, but if the inner diameter is made thicker, the mixing will be uneven and the quality of the water-absorbent polymer produced will vary. Therefore, the inner diameter cannot be excessively increased for mass production. Therefore, in order to mass-produce the water-absorbent polymer, it is unavoidable to increase the number of nozzles to cope with it, but this is not realistic because the cost of the manufacturing equipment increases. Further, in order for the first liquid and the second liquid ejected from the tip of the nozzle to collide with each other without displacement, the tip of the nozzle needs to be fixed accurately, but there is a slight deviation due to long-term use. There is also a problem that manufacturing efficiency is reduced due to partial clogging of the nozzle and the nozzle.
【0006】このような問題に対処するものとして、図
2に示すようなスリット型ノズルを利用する方法が提案
されている(特開平11−49805号公報)。ここで
は、第1液(13)が第1液用ノズル(11)の底部に
開設されたスリット(15)を通して液膜状に噴出さ
れ、第2液(14)が第2液用ノズル(12)の底部に
開設されたスリット(16)を通して液膜状に噴出さ
れ、2つの液膜が気相中で合流して落下しながら重合を
進行させるようになっている。この方法によれば、確か
に図1の対向ノズルを用いた場合よりも吸水性ポリマー
の製造効率は上がるものと期待される。In order to deal with such a problem, a method using a slit type nozzle as shown in FIG. 2 has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 11-49805). Here, the first liquid (13) is ejected in the form of a liquid film through a slit (15) provided at the bottom of the first liquid nozzle (11), and the second liquid (14) is discharged into the second liquid nozzle (12). ) Is ejected in the form of a liquid film through a slit (16) opened at the bottom of (2), and the two liquid films join together in the gas phase and fall while advancing the polymerization. According to this method, it is certainly expected that the production efficiency of the water-absorbent polymer will be higher than that in the case of using the opposed nozzle of FIG.
【0007】しかしながら、実際にスリット型ノズルを
利用してみると、スリット(15,16)先端から噴出
される液膜の膜厚は一様にならないことが本発明者らの
検討により確認された。すなわち、スリット中央部に比
べてスリット端部からは多量の液が噴出されるため、液
膜は端部で厚くなり中央部で薄くなる。このため、衝突
地点ではともに厚みが一様でない第1液と第2液が衝突
する結果、重合反応にも衝突場所によってムラが生じて
しまう。さらに、衝突後の混合液から生じる液滴の径に
もばらつきが生じてしまい、粒径が揃った吸水性ポリマ
ーを製造することができない。However, when the slit type nozzle was actually used, the inventors of the present invention confirmed that the film thickness of the liquid film ejected from the tip of the slit (15, 16) was not uniform. . That is, since a large amount of liquid is ejected from the slit end portion compared to the slit center portion, the liquid film becomes thicker at the end portion and thinner at the center portion. Therefore, as a result of the first liquid and the second liquid having different thicknesses colliding at the collision point, the polymerization reaction also becomes uneven depending on the collision place. Further, the diameters of the liquid droplets generated from the mixed liquid after collision also vary, and it is not possible to manufacture a water-absorbing polymer having a uniform particle diameter.
【0008】このように、従来の液滴重合法では、反応
速度が速い重合性モノマーを用いて高品質なポリマーを
大量に効率よく製造することはできなかった。そこで本
発明は、このような従来技術の問題点を解消することを
課題とした。すなわち本発明は、反応速度が速い重合性
モノマーを用いて液滴重合法により高品質なポリマーを
大量に効率よく製造する方法を提供することを課題とし
た。特に、スリット型ノズルの問題点である液膜の厚み
のムラを解消し、より均質なポリマーを製造することを
課題とした。As described above, in the conventional droplet polymerization method, it was not possible to efficiently produce a large amount of high quality polymer by using a polymerizable monomer having a fast reaction rate. Therefore, the present invention has an object to solve such a problem of the conventional technique. That is, an object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a large amount of a high quality polymer by a droplet polymerization method using a polymerizable monomer having a fast reaction rate. In particular, it was an object to eliminate unevenness in the thickness of the liquid film, which is a problem of the slit type nozzle, and to manufacture a more homogeneous polymer.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討を
重ねた結果、第1液または第2液の少なくとも一方を、
噴出断面が閉曲線状の液膜になるように気相中に噴出さ
せれば従来技術の問題点を解消しうることを見出し、本
発明を提供するに至った。Means for Solving the Problems As a result of intensive investigations by the present inventors, at least one of the first liquid and the second liquid was
It has been found that the problems of the prior art can be solved by jetting into the gas phase so that the jetted cross-section becomes a closed curved liquid film, and the present invention has been provided.
【0010】すなわち本発明は、第1液および第2液を
気相中で混合し、液滴状で重合させる重合方法であっ
て、重合性モノマーと重合開始剤が、それぞれ前記第1
液または前記第2液の少なくとも一方に含まれており、
かつ、前記第1液および前記第2液の少なくとも一方
を、噴出断面が閉曲線状の液膜になるように気相中に噴
出することを特徴とする重合方法を提供する。That is, the present invention is a polymerization method in which a first liquid and a second liquid are mixed in a gas phase and polymerized in a droplet form, wherein the polymerizable monomer and the polymerization initiator are each the first
Liquid or at least one of the second liquid,
Further, there is provided a polymerization method characterized in that at least one of the first liquid and the second liquid is jetted into a gas phase so that a jetted cross section becomes a liquid film having a closed curve shape.
【0011】本発明の重合方法は、前記第1液および前
記第2液の少なくとも一方を、噴出断面が曲線部、特に
曲率半径が一定の曲線部を含むように噴出することが好
ましい。また、前記第1液および前記第2液の両方を、
噴出断面が閉曲線状の液膜になるように噴出することが
好ましく、このとき、前記第1液の閉曲線が前記第2液
の閉曲線の内側に形成されるように噴出することが好ま
しい。また、前記第1液の閉曲線は、前記第2液の閉曲
線の相似形であることが好ましく、さらに、前記第1液
の閉曲線の重心と、前記第2液の閉曲線の重心が同一軸
線上にあることが好ましい。本発明の重合方法に使用す
る重合開始剤はレドックス系重合開始剤である酸化剤と
還元剤からなり、重合性モノマー、酸化剤、還元剤が、
それぞれ前記第1液または前記第2液の少なくとも一方
に含まれていることが好ましい。In the polymerization method of the present invention, it is preferable that at least one of the first liquid and the second liquid is jetted so that the jet cross section includes a curved portion, particularly a curved portion having a constant radius of curvature. In addition, both the first liquid and the second liquid,
The jetting is preferably performed so that the jetted cross section becomes a liquid film having a closed curve shape, and at this time, it is preferable that the jetting is performed so that the closed curve of the first liquid is formed inside the closed curve of the second liquid. Further, the closed curve of the first liquid is preferably similar to the closed curve of the second liquid, and the center of gravity of the closed curve of the first liquid and the center of gravity of the closed curve of the second liquid are on the same axis. Preferably there is. The polymerization initiator used in the polymerization method of the present invention is composed of an oxidizing agent and a reducing agent, which are redox-based polymerization initiators, and a polymerizable monomer, an oxidizing agent, and a reducing agent,
It is preferably contained in at least one of the first liquid and the second liquid.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下において、本発明の重合方法
について詳細に説明する。なお、本明細書において
「〜」はその前後に記載される数値をそれぞれ最小値お
よび最大値として含む範囲を意味する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The polymerization method of the present invention will be described in detail below. In addition, in this specification, "-" means the range which includes the numerical value described before and behind that as a minimum value and a maximum value, respectively.
【0013】本発明の重合方法では、第1液および第2
液を気相中で混合し液滴状で重合させる際に、第1液お
よび第2液の少なくとも一方を、噴出断面が閉曲線状の
液膜になるように噴出することを特徴とする。In the polymerization method of the present invention, the first liquid and the second liquid
When the liquids are mixed in the gas phase and polymerized in the form of liquid droplets, at least one of the first liquid and the second liquid is jetted so that the jetted cross section becomes a liquid film having a closed curve shape.
【0014】本明細書において「噴出断面が閉曲線状の
液膜になるように噴出する」とは、噴出時に中空の液膜
を形成するように噴出することを意味する。噴出断面は
閉曲線状であれば、その具体的な形状は特に制限されな
い。例えば、矩形状であってもよいし、楕円形状であっ
てもよいし、真円形状であってもよいし、曲率が段階的
または連続的に変化する曲線が閉曲線状につながったも
のであってもよい。また、これらの形状が部分的に混在
して全体として閉曲線状につながったものであってもよ
い。好ましいのは、閉曲線が曲線のみで形成されている
場合である。最も好ましいのは、真円形状を有する閉曲
線である。In the present specification, "spouting so as to form a liquid film having a closed curved cross section" means spouting so as to form a hollow liquid film when spouting. The specific shape is not particularly limited as long as the ejection cross section has a closed curve shape. For example, it may have a rectangular shape, an elliptical shape, a perfect circular shape, or a curve in which the curvature changes stepwise or continuously and is connected in a closed curve shape. May be. Further, these shapes may be partially mixed and connected as a closed curve as a whole. The case where the closed curve is formed only by the curves is preferable. Most preferable is a closed curve having a perfect circular shape.
【0015】本発明にしたがって噴出断面が閉曲線状の
液膜になるように噴出させることによって、噴出される
液膜の厚みのムラを大幅に減らすことができる。例え
ば、従来のスリット型ノズルを用いて噴出された液膜に
見られるようなスリット端部における液の偏りの問題
は、本発明によれは完全に解消することができる。この
ため、本発明にしたがって重合を行えば、噴出される液
膜の厚みのムラに起因するポリマー粒径のばらつきや重
合度のムラなどを抑制することができる。According to the present invention, by jetting so that the jetted cross section becomes a liquid film having a closed curved shape, it is possible to greatly reduce the unevenness of the thickness of the jetted liquid film. For example, according to the present invention, the problem of liquid deviation at the slit end, which is found in a liquid film ejected using a conventional slit type nozzle, can be completely eliminated. For this reason, when the polymerization is performed according to the present invention, it is possible to suppress variations in the polymer particle size and variations in the degree of polymerization due to the variations in the thickness of the jetted liquid film.
【0016】本発明では、噴出断面が閉曲線状の液膜に
なるように噴出させるものであれば、噴出の方向につい
ては特に制限されない。したがって、閉曲線の内側に向
かう速度成分を持たせて噴出させてもよいし、閉曲線の
外側に向かう速度成分を持たせて噴出させてもよいし、
閉曲線の接線方向の速度成分を持たせて噴出させてもよ
いし、鉛直方向下向きに噴出させてもよい。また、これ
らの方向を組み合わせて噴出させてもよい。好ましいの
は、閉曲線の外側に向かう速度成分を持たせて噴出させ
る場合である。また、閉曲線の接線方向の速度成分を持
たせて噴出させる場合は、閉曲線と交わらない接線方向
を選択することが好ましい。In the present invention, the jetting direction is not particularly limited as long as the jetting is performed so that the jetted cross section becomes a closed curved liquid film. Therefore, it may be jetted with a velocity component directed to the inside of the closed curve, or may be jetted with a velocity component directed to the outside of the closed curve,
It may be jetted with a velocity component in the tangential direction of the closed curve, or may be jetted vertically downward. Also, these directions may be combined and ejected. It is preferable that the jetting is carried out by giving a velocity component toward the outside of the closed curve. When jetting with a velocity component in the tangential direction of the closed curve, it is preferable to select a tangential direction that does not intersect the closed curve.
【0017】液が落下する際の軌跡形状は特に制限され
ないが、好ましいのはいわゆるチューリップ型またはオ
ニオン型の軌跡を辿りながら落下する場合である。図3
は、ノズル底面に形成された真円開口部から液が噴出さ
れたときの様子を示したものである。ノズル開口部から
の噴出時には、液圧が高くなるとともに接線方向の速度
成分が生じている。図3は、左側から右側に行くにした
がって噴出液量が多くなっている。噴出液量が少ないと
きには、最初から大きな液滴状になって落下するが(図
3(a))、噴出液量が少し増えると最初は液柱状で噴
出したものが、やがて液滴状になって落下する(図3
(b))。さらに噴出液量が多くなると中空液膜が形成
される。図3(c)の状態では、中空液膜の断面径は途
中で最大になりやがて表面張力の影響で収縮し、最後は
液滴状に分裂して落下する。この状態をオニオン型とい
う。さらに噴出液圧が高くなると、中空液膜は収縮する
前に分裂して液滴状になって落下する(図3(d))。
この状態をチューリップ型という。これよりさらに噴出
液量が大きくなると、噴出直後から微細液滴状(ミスト
状)になって広がりながら落下する(図3(e))。こ
れらの噴出後の落下挙動については、A.H.Lefebvere, "
Atomization and sprays", Taylor & Francisに詳細に
記載されている。The locus shape when the liquid falls is not particularly limited, but it is preferable that the liquid falls while following a so-called tulip type or onion type locus. Figure 3
Shows a state in which the liquid is ejected from the perfect circular opening formed on the bottom surface of the nozzle. At the time of ejection from the nozzle opening, the liquid pressure becomes high and a tangential velocity component is generated. In FIG. 3, the amount of ejected liquid increases from the left side to the right side. When the amount of ejected liquid is small, it drops in the form of large liquid droplets from the beginning (FIG. 3A), but when the amount of ejected liquid increases a little, what initially ejected in the form of a liquid column becomes droplets. Fall (Fig. 3
(B)). When the amount of jetted liquid is further increased, a hollow liquid film is formed. In the state shown in FIG. 3C, the cross-sectional diameter of the hollow liquid film reaches its maximum on the way and shrinks due to the effect of surface tension, and finally splits into droplets and falls. This state is called onion type. When the jet pressure is further increased, the hollow liquid film is divided into droplets and drops before contracting (FIG. 3 (d)).
This state is called tulip type. When the amount of ejected liquid becomes larger than this, it immediately becomes a fine liquid droplet (mist) immediately after ejection, and then spreads and falls (FIG. 3 (e)). For the drop behavior after these jets, see AHLefebvere, "
Atomization and sprays ", Taylor & Francis.
【0018】このような液の軌跡は、噴出面と同一平面
上の速度成分を調整して噴出することによって制御する
ことができる。噴出面と同一平面上であって閉曲線の外
側に向かう速度成分を大きくすれば、収縮に打ち勝つこ
とができるため、例えばオニオン型の軌跡をチューリッ
プ型の軌跡に制御することが可能である。このような噴
出面と同一平面上の速度成分は、閉曲線の径方向で外側
に向かう速度成分であっても接線方向の速度成分であっ
てもその組み合わせであってもよい。Such a trajectory of the liquid can be controlled by adjusting the velocity component on the same plane as the ejection surface and ejecting the liquid. By increasing the velocity component on the same plane as the ejection surface and toward the outside of the closed curve, it is possible to overcome the contraction, so that it is possible to control, for example, an onion type trajectory to a tulip type trajectory. The velocity component on the same plane as the ejection surface may be a velocity component outward in the radial direction of the closed curve, a tangential velocity component, or a combination thereof.
【0019】本発明の重合方法では、第1液および第2
液の少なくとも一方を、噴出断面が閉曲線状の液膜にな
るように噴出させる。したがって、一方を噴出断面が閉
曲線状の液膜になるように噴出させれば、他方の噴出方
法は特に制限されない。また、第1液および第2液は両
方とも噴出断面が閉曲線状の液膜になるように噴出させ
てもよい。In the polymerization method of the present invention, the first liquid and the second liquid
At least one of the liquids is ejected so that the ejection cross section forms a liquid film having a closed curved shape. Therefore, if one is jetted so that the jetted cross section becomes a liquid film having a closed curved shape, the jetting method of the other is not particularly limited. Further, both the first liquid and the second liquid may be jetted so that the jetted cross section forms a liquid film having a closed curve shape.
【0020】本発明の好ましい実施態様では、第1液と
第2液はともに噴出断面が閉曲線状の液膜になるように
噴出させることが好ましい。このとき、第1液の噴出断
面である閉曲線が、第2液の噴出断面である閉曲線の内
側になるように噴出することが好ましい。2つの閉曲線
は相似形を有していることが好ましい。また、2つの閉
曲線の重心は、同一軸線上にあることが好ましい。この
とき、第1液と第2液は互いに衝突するように噴出すれ
ばよい。例えば、第1液を閉曲線が広がるように噴出し
ておけば、第2液は第1液に衝突する限り、閉曲線が狭
まるように噴出してもよいし、広がるように噴出しても
よいし、変化しないように噴出してもよい。In a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that both the first liquid and the second liquid are jetted so that the jet cross section forms a liquid film having a closed curve shape. At this time, it is preferable that the closed curve which is the ejection cross section of the first liquid is ejected so as to be inside the closed curve which is the ejection cross section of the second liquid. The two closed curves preferably have similar shapes. The centers of gravity of the two closed curves are preferably on the same axis. At this time, the first liquid and the second liquid may be jetted so as to collide with each other. For example, if the first liquid is jetted so that the closed curve spreads, the second liquid may be jetted so that the closed curve narrows or may spread so long as it collides with the first liquid. , May be ejected so as not to change.
【0021】また、第1液および第2液は混合後にチュ
ーリップ型またはオニオン型の軌跡を辿るように、第1
液および第2液の噴出速度と噴出方向を組み合わせて選
択することが好ましい。例えば、第1液を単独でチュー
リップ型またはオニオン型の軌跡を辿るように噴出さ
せ、第1液の軌跡をあまり変化させない程度の速度で第
2液を衝突させる例を挙げることができる。また、第1
液と第2液の衝突後に内側から空気圧を加えることによ
り、混合液がチューリップ型またはオニオン型の軌跡を
辿るように設定してもよい。Further, the first liquid and the second liquid are mixed with each other so as to follow a tulip type or onion type trajectory after mixing.
It is preferable to select the ejection speed and ejection direction of the liquid and the second liquid in combination. For example, an example can be given in which the first liquid is ejected by itself so as to follow a tulip-shaped or onion-shaped locus, and the second liquid is caused to collide at a speed that does not significantly change the locus of the first liquid. Also, the first
The liquid mixture may be set to follow a tulip-shaped or onion-shaped trajectory by applying air pressure from the inside after the collision of the liquid and the second liquid.
【0022】第1液と第2液の混合後に形成される液滴
の大きさは、5〜3000μm、特に50〜1000μ
mが好ましい。両液が混合すると直ちに重合が開始さ
れ、液滴内でも重合が進行しつつ重合室内を落下する。
重合室の雰囲気は重合反応に支障を来さない限り任意に
設定することができる。通常は雰囲気ガスとして窒素、
ヘリウム、炭酸ガスなどを用いるが、空気や水蒸気を用
いることもできる。雰囲気中に水蒸気を送入する場合に
は、反応に供する重合性モノマー含有液の濃度や、生成
するポリマー粒子に求められる含水率などに基づき、重
合性モノマー含有液からの水分蒸発をどの程度にするか
という観点から設定すればよい。雰囲気の温度は通常は
室温〜150℃、好ましくは室温〜100℃である。The size of the droplets formed after mixing the first liquid and the second liquid is 5 to 3000 μm, especially 50 to 1000 μm.
m is preferred. Polymerization is started immediately after the two liquids are mixed, and the liquid drops in the polymerization chamber while the polymerization proceeds even in the droplets.
The atmosphere in the polymerization chamber can be arbitrarily set as long as it does not hinder the polymerization reaction. Normally, nitrogen is used as the atmosphere gas,
Helium, carbon dioxide, or the like is used, but air or water vapor can also be used. When water vapor is fed into the atmosphere, based on the concentration of the polymerizable monomer-containing liquid to be subjected to the reaction, the water content required for the polymer particles to be produced, etc., how much water is evaporated from the polymerizable monomer-containing liquid It may be set from the viewpoint of whether to do it. The temperature of the atmosphere is usually room temperature to 150 ° C, preferably room temperature to 100 ° C.
【0023】以下において、本発明の重合方法を実施す
るためのノズルについて説明する。ここでは、本発明の
重合方法を実施することができるノズルであれば、従来
から知られているノズル機構を適宜選択したり組み合わ
せたりして用いることが可能である。例えば、噴出断面
と同じ閉曲線の形状を有する開口部を底部に有するノズ
ルを用いることができる。このとき、開口部から液を噴
出させる方向は、ノズル底部の開口部に液を導く噴出誘
導部の形状を適宜選択することにより調節することがで
きる。例えば、噴出誘導部が開口部と同じ閉曲線の形状
の断面を有する筒状誘導路を噴出面に対して垂直に備え
たものであれば、液は開口部からまっすぐに噴出され
る。また、噴出誘導部が開口部と相似形の閉曲線状断面
を有する筒状誘導路を備えていて、閉曲線の断面が噴出
誘導部の上部から下部(開口部)に向かうにしたがって
大きくなるように形成されたノズルを用いれば、閉曲線
の外向きの速度成分を持たせた噴出ができる。さらに、
噴出誘導部が開口部と相似形の閉曲線状断面を有する筒
状誘導路を備えていて、閉曲線状断面が噴出誘導部の上
部から下部(開口部)に向かうにしたがって小さくなる
ように形成されたノズルを用いれば、閉曲線の内向きの
速度成分を持たせた噴出ができる。The nozzle for carrying out the polymerization method of the present invention will be described below. Here, as long as the nozzle can carry out the polymerization method of the present invention, conventionally known nozzle mechanisms can be appropriately selected or combined and used. For example, it is possible to use a nozzle having at the bottom an opening having the same closed curve shape as the ejection cross section. At this time, the direction in which the liquid is ejected from the opening can be adjusted by appropriately selecting the shape of the ejection guide portion that guides the liquid to the opening at the bottom of the nozzle. For example, if the ejection guide portion is provided with a tubular guide passage having a cross section of the same closed curve as the opening perpendicularly to the ejection surface, the liquid is ejected straight from the opening. Further, the ejection guide portion is provided with a cylindrical guide passage having a closed curved cross section similar to the opening, and the closed curve cross section is formed so as to increase from the upper portion of the ejection guide portion toward the lower portion (opening portion). If the nozzle is used, it is possible to eject with a velocity component outward of the closed curve. further,
The ejection guide part is provided with a tubular guide passage having a closed curved cross section similar to the opening, and the closed curved cross section is formed so as to become smaller from the upper part of the ejection guide part toward the lower part (opening). If a nozzle is used, jetting with an inward velocity component of a closed curve is possible.
【0024】また、ノズル開口部または開口部直前に流
路調整部を備えたノズルも利用することができる。例え
ば、円筒状の誘導路を通ってノズル開口部直上まで送液
された液を、円錐型をした偏向部に衝突させることによ
り流路を変更させ、円形開口部から閉曲線内側または外
側に広がるように液を噴出させることができるノズルを
使用することができる。偏向部の形状を適宜選択するこ
とにより、開口部からの噴出速度と方向を調節すること
ができる。また、液膜の厚みについても、ノズル形状や
サイズを変更したり、噴出時の流速を調節したりするこ
とにより制御することができる。Further, it is possible to use a nozzle having a nozzle opening portion or a flow path adjusting portion immediately before the opening portion. For example, the liquid sent through the cylindrical guide path to just above the nozzle opening is collided with the conical deflection part to change the flow path so that the circular opening spreads inside or outside the closed curve. It is possible to use a nozzle capable of ejecting the liquid onto the nozzle. The ejection speed and direction from the opening can be adjusted by appropriately selecting the shape of the deflecting portion. Further, the thickness of the liquid film can also be controlled by changing the nozzle shape or size or adjusting the flow velocity at the time of jetting.
【0025】さらに本発明では、空気圧によって液の噴
出方向と速度を調節するノズルを利用することができ
る。例えば、開口部に所望の方向に空気圧をかけること
によって開口部に供給された液をその方向に噴出させる
ことが可能である。また、空気圧は開口部の内側で液に
作用させるものであってもよいし、第1液と第2液が衝
突した後に軌跡を変更するために作用させるものであっ
てもよい。Further, in the present invention, it is possible to utilize a nozzle for adjusting the jetting direction and speed of the liquid by air pressure. For example, by applying air pressure to the opening in a desired direction, the liquid supplied to the opening can be ejected in that direction. Further, the air pressure may be applied to the liquid inside the opening, or may be applied to change the locus after the collision of the first liquid and the second liquid.
【0026】噴出断面が曲線部を含む場合や中空円であ
る場合に、曲線や円の接線方向の速度成分を持たせて液
を噴出するためには、ノズル内で液を回転運動させなが
ら開口部より液を噴出させる機構を備えたノズルを利用
することが好ましい。例えば、らせん状の誘導溝を有す
る噴出誘導部に圧力をかけながら送液することによって
開口部で接線方向の速度成分をもたせることができる。
あるいは、らせん状の誘導溝を用いずに、遠心力を利用
して円筒形の内壁を回転運動させながららせん状に降下
させてもよい。When the jetting cross section includes a curved portion or is a hollow circle, in order to jet the liquid with a velocity component in the tangential direction of the curved line or circle, in order to jet the liquid, the liquid is rotated in the nozzle and opened. It is preferable to use a nozzle having a mechanism for ejecting the liquid from the part. For example, it is possible to have a velocity component in the tangential direction at the opening by sending the liquid while applying pressure to the jetting guide having a spiral guide groove.
Alternatively, instead of using the spiral guide groove, centrifugal force may be utilized to cause the cylindrical inner wall to spirally descend while rotating.
【0027】本発明における特に好ましいノズルは、こ
のような回転運動をさせるための誘導部と円形開口部の
組み合わせが、同心軸状に2つ形成されている2重同芯
渦巻噴射ノズルである。本明細書において、2重同芯渦
巻噴射ノズルとは、第1液噴出用の第1円形開口部と第
2液噴出用の第2円形開口部を備えている、上記重合方
法に使用するためのノズルであって;前記第1円形開口
部には断面が円形の第1誘導部が連結されており、さら
に、該第1誘導部内壁を第1液がらせん状の軌跡を辿り
ながら前記第1円形開口部に降下するように第1液を供
給する第1液供給手段が設置されており;前記第2円形
開口部には断面が円形の第2誘導部が連結されており、
さらに、該第2誘導部内壁を第2液がらせん状の軌跡を
辿りながら前記第2円形開口部に降下するように第2液
を供給する第2液供給手段が設置されており;前記第1
円形開口部、前記第2円形開口部、前記第1誘導部、お
よび前記第2誘導部が同心軸状に配置されていることを
特徴とするノズルを意味する。A particularly preferred nozzle in the present invention is a double concentric spiral jet nozzle in which two combinations of the guide portion and the circular opening for making such a rotational movement are formed concentrically. In the present specification, the double concentric swirl jet nozzle has a first circular opening for jetting a first liquid and a second circular opening for jetting a second liquid, and is used for the above polymerization method. A first guide part having a circular cross section is connected to the first circular opening, and further, the first liquid follows the spiral trajectory of the first liquid on the inner wall of the first guide part. 1st liquid supply means for supplying the 1st liquid so as to descend to the 1 circular opening is installed; a 2nd guiding part having a circular cross section is connected to said 2nd circular opening,
Further, a second liquid supply means is provided for supplying the second liquid so that the second liquid descends to the second circular opening while following the spiral trajectory of the inner wall of the second guiding portion; 1
It means a nozzle in which a circular opening, the second circular opening, the first guiding portion, and the second guiding portion are concentrically arranged.
【0028】2重同芯渦巻噴射ノズルを用いれば、内側
の第1液用開口部から第1液を円錐状に噴出させ、外側
の第2液用開口部から第2液を円錐状に噴出させること
ができる。第1液と第2液は、噴出後に互いに衝突する
ように噴出角度と噴出速度が調整される。例えば、第1
液の噴出速度が第2液の噴出速度よりも大きくなるよう
に調節して2液が衝突するようにしてもよいし、第1液
または第2液のいずれかに空気圧を加えて噴出軌跡を調
整することにより2液が効率よく衝突するようにしても
よい。If the double concentric spiral jet nozzle is used, the first liquid is ejected in a conical shape from the inner first liquid opening and the second liquid is ejected in a conical shape from the outer second liquid opening. Can be made. The ejection angle and ejection speed of the first liquid and the second liquid are adjusted so that they collide with each other after ejection. For example, the first
The ejection speed of the liquid may be adjusted to be higher than the ejection speed of the second liquid so that the two liquids collide with each other, or air pressure is applied to either the first liquid or the second liquid to make the ejection trajectory. The two liquids may be made to collide efficiently by adjusting.
【0029】2重同芯渦巻噴射ノズルの具体例を図4に
示す。図4(a)は2重同芯渦巻噴射ノズルの誘導部上
部の水平断面図であり、図4(b)は2重同芯渦巻噴射
ノズルの垂直断面図である。図4(a)に示すように、
第1誘導部(21)には第1液を導入するための2本の
導入管(23a,23b)が設置されている。第1液は
導入管(23a,23b)内を通って矢印の方向に送液
され、第1誘導部(21)内に勢いよく導入される。第
1液は、遠心力と重力によって第1誘導部(21)の内
壁をらせん状の軌跡を辿りながら第1円形開口部(2
4)に到達する(図4(b))。同様に、第2誘導部に
も2本の導入管が設置されており(図示せず)、この導
入管を通して第2液が第2誘導部(22)に勢いよく導
入され、らせん状の軌跡を辿りながら第2円形開口部
(25)に到達する。円形開口部に到達した第1液と第
2液は、図4(c)に示すように開口部で接線方向の速
度成分を持って噴出し、気相中で合流する。図4の2重
同芯渦巻噴射ノズルの形状は、第1液と第2液の種類や
重合目的等に応じて適宜変更することができる。例え
ば、導入管の数を増減したり、誘導部の径や長さや内壁
角度を調整したりすることができる。A concrete example of the double concentric spiral jet nozzle is shown in FIG. FIG. 4A is a horizontal sectional view of the upper part of the guiding portion of the double concentric spiral jet nozzle, and FIG. 4B is a vertical sectional view of the double concentric spiral jet nozzle. As shown in FIG.
Two introducing pipes (23a, 23b) for introducing the first liquid are installed in the first guiding part (21). The first liquid is sent in the direction of the arrow through the introduction pipes (23a, 23b) and is vigorously introduced into the first guide portion (21). The first liquid follows a spiral locus along the inner wall of the first guiding portion (21) by centrifugal force and gravity, and then the first circular opening (2
4) is reached (FIG. 4 (b)). Similarly, two introducing pipes are also installed in the second guiding part (not shown), and the second liquid is vigorously introduced into the second guiding part (22) through this introducing pipe, and a spiral locus is formed. The second circular opening (25) is reached while following the path. The first liquid and the second liquid that have reached the circular opening are ejected with a velocity component in the tangential direction at the opening as shown in FIG. 4C, and merge in the gas phase. The shape of the double concentric spiral jet nozzle shown in FIG. 4 can be appropriately changed depending on the types of the first liquid and the second liquid, the purpose of polymerization, and the like. For example, the number of introducing pipes can be increased or decreased, and the diameter or length of the guiding portion or the inner wall angle can be adjusted.
【0030】本発明の重合方法では、重合性モノマーと
重合開始剤が、それぞれ前記第1液または前記第2液の
少なくとも一方に含まれている。重合性モノマーが含ま
ている液は、2液を混合する前に重合が進行しないよう
にしておく必要がある。例えば、重合開始剤として、酸
化剤と還元剤からなるレドックス系重合開始剤を使用す
るときには、第1液に酸化剤、第2液に還元剤を含有さ
せておくことができる。このとき、重合性モノマーは第
1液と第2液のいずれか一方または両方に含有させてお
くことができる。また、第1液に重合性モノマーを含有
させておき、第2液を使用直前に酸化剤と還元剤を混合
することにより調製してもよい。In the polymerization method of the present invention, the polymerizable monomer and the polymerization initiator are contained in at least one of the first liquid and the second liquid, respectively. It is necessary to prevent the polymerization of the liquid containing the polymerizable monomer from proceeding before the two liquids are mixed. For example, when a redox type polymerization initiator composed of an oxidizing agent and a reducing agent is used as the polymerization initiator, the first liquid may contain the oxidizing agent and the second liquid may contain the reducing agent. At this time, the polymerizable monomer can be contained in either one or both of the first liquid and the second liquid. Alternatively, the first liquid may contain a polymerizable monomer, and the second liquid may be prepared by mixing an oxidizing agent and a reducing agent immediately before use.
【0031】本発明の重合方法に使用する重合性モノマ
ーの種類は特に制限されない。例えば、ビニル化合物、
ビニリデン化合物、ビニレン化合物、環状オレフィン化
合物等を用途に応じて適宜選択して使用することができ
る。これらの重合モノマーは、置換基の種類によって水
溶性重合モノマーと油溶性重合モノマーに大別される。
水溶性重合モノマーとしては、オレフィン系不飽和カル
ボン酸またはその塩、オレフィン系不飽和スルホン酸ま
たはその塩、オレフィン系不飽和アミン、オレフィン系
不飽和アミド等を挙げることができる。また、油溶性重
合モノマーとしては、スチレン、イソブテン、塩化ビニ
ル、酢酸ビニル、アクリル酸エステル類、メタクリル酸
エステル類等を挙げることができる。本発明で用いるこ
とができる重合性モノマーの具体例や反応例について
は、大津隆行著「高分子合成の化学」(化学同人)34
〜43頁等を参照することができる。これらのモノマー
は単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いても
よい。The type of polymerizable monomer used in the polymerization method of the present invention is not particularly limited. For example, vinyl compounds,
A vinylidene compound, a vinylene compound, a cyclic olefin compound or the like can be appropriately selected and used according to the application. These polymerized monomers are roughly classified into water-soluble polymerized monomers and oil-soluble polymerized monomers depending on the type of substituent.
Examples of the water-soluble polymerizable monomer include olefinic unsaturated carboxylic acid or a salt thereof, olefinic unsaturated sulfonic acid or a salt thereof, olefinic unsaturated amine, olefinic unsaturated amide, and the like. Examples of the oil-soluble polymerizable monomer include styrene, isobutene, vinyl chloride, vinyl acetate, acrylic acid esters, methacrylic acid esters and the like. For specific examples and reaction examples of the polymerizable monomer that can be used in the present invention, see Takayuki Otsu, “Chemistry of Polymer Synthesis” (Chemical Dojin) 34.
Pp. 43, etc. can be referred to. These monomers may be used alone or in combination of two or more.
【0032】以下に、本発明の重合方法によって吸水性
ポリマーを製造するときに好ましく用いられる重合性モ
ノマーを具体的に説明する。吸水性ポリマーを製造する
場合には、重合性モノマーとして脂肪族不飽和カルボン
酸またはその塩が好ましく選択される。具体的には、ビ
ニル化合物であるアクリル酸またはその塩、ビニリデン
化合物であるメタクリル酸またはその塩等の不飽和モノ
カルボン酸またはその塩、或いはマレイン酸またはその
塩、フマル酸またはその塩、イタコン酸またはその塩等
の不飽和ジカルボン酸またはその塩を例示することがで
きる。これらは単独でも2種以上を混合して用いてもよ
い。この中で好ましいのはアクリル酸またはその塩、お
よびメタクリル酸またはその塩であり、特に好ましいの
はアクリル酸またはその塩である。水溶性あるいは吸水
性ポリマーを製造する場合には、これらの脂肪族不飽和
カルボン酸またはその塩を、重合性モノマーの全量に対
して50モル%以上用いることが好ましく、80モル%
以上用いることがより好ましい。The polymerizable monomer preferably used when producing the water-absorbent polymer by the polymerization method of the present invention will be specifically described below. In the case of producing a water-absorbing polymer, an aliphatic unsaturated carboxylic acid or its salt is preferably selected as the polymerizable monomer. Specifically, unsaturated monocarboxylic acids or salts thereof such as vinyl compound acrylic acid or a salt thereof, vinylidene compound methacrylic acid or a salt thereof, maleic acid or a salt thereof, fumaric acid or a salt thereof, itaconic acid. Alternatively, unsaturated dicarboxylic acids such as salts thereof or salts thereof can be exemplified. You may use these individually or in mixture of 2 or more types. Among these, acrylic acid or a salt thereof and methacrylic acid or a salt thereof are preferable, and acrylic acid or a salt thereof is particularly preferable. When producing a water-soluble or water-absorbing polymer, it is preferable to use these aliphatic unsaturated carboxylic acids or salts thereof in an amount of 50 mol% or more based on the total amount of the polymerizable monomer, and 80 mol%
It is more preferable to use the above.
【0033】脂肪族不飽和カルボン酸の塩としては、水
溶性の塩、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属
塩、アンモニウム塩等が通常用いられる。また、その中
和度は、目的に応じて適宜定められるが、アクリル酸の
場合には、カルボキシル基の20〜90モル%がアルカ
リ金属塩またはアンモニウム塩に中和されたものが好ま
しい。アクリル酸モノマーの部分中和度が20モル%未
満であると、生成する吸水性ポリマーの吸水能が著しく
低下する傾向がある。As the salt of the aliphatic unsaturated carboxylic acid, a water-soluble salt such as an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt or an ammonium salt is usually used. The degree of neutralization is appropriately determined depending on the purpose, but in the case of acrylic acid, 20 to 90 mol% of the carboxyl groups are preferably neutralized with an alkali metal salt or ammonium salt. When the degree of partial neutralization of the acrylic acid monomer is less than 20 mol%, the water absorbing ability of the water absorbent polymer produced tends to be significantly reduced.
【0034】アクリル酸モノマーの中和には、アルカリ
金属の水酸化物や重炭酸塩等または水酸化アンモニウム
等を使用することができるが、好ましいのはアルカリ金
属水酸化物であり、その具体例としては水酸化ナトリウ
ムおよび水酸化カリウムが挙げられる。To neutralize the acrylic acid monomer, alkali metal hydroxides, bicarbonates, ammonium hydroxides, etc. can be used, but alkali metal hydroxides are preferred, and specific examples thereof are shown. Include sodium hydroxide and potassium hydroxide.
【0035】また、本発明の重合方法により吸水性ポリ
マーを製造する場合には、前記の脂肪族不飽和カルボン
酸以外にこれらと共重合可能な重合性モノマー、例え
ば、(メタ)アクリルアミド、(ポリ)エチレングリコ
ール(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メ
タ)アクリレートを共重合させることができる。また、
低水溶性モノマーではあるが、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル等のアクリル酸アルキルエステル類等も生
成する吸水性ポリマーの性能を低下させない範囲の量で
共重合させることができる。なお、本明細書中「(メ
タ)アクリル」という用語は、「アクリル」および「メ
タクリル」の何れをも意味するものとする。When the water absorbing polymer is produced by the polymerization method of the present invention, in addition to the above-mentioned aliphatic unsaturated carboxylic acid, a polymerizable monomer copolymerizable therewith, such as (meth) acrylamide, (poly ) Ethylene glycol (meth) acrylate and 2-hydroxyethyl (meth) acrylate can be copolymerized. Also,
Although it is a low water-soluble monomer, it can be copolymerized in an amount within a range that does not deteriorate the performance of the water-absorbing polymer that also produces alkyl acrylates such as methyl acrylate and ethyl acrylate. In addition, in this specification, the term “(meth) acrylic” means both “acrylic” and “methacrylic”.
【0036】本発明で用いる重合性モノマー含有液に含
まれる重合性モノマーの濃度は、目的に応じて適宜決定
することができる。例えば、脂肪族不飽和カルボン酸ま
たはその塩を主成分として含む重合性モノマー含有液の
場合は、重合性モノマーの濃度を20重量%以上にする
ことが好ましく、25重量%以上にすることがより好ま
しい。濃度が20重量%より少ないと適度な粘度を有す
る液滴の生成が難しく、ひいては重合後の吸水性ポリマ
ーの吸水能が十分に得られなくなる傾向がある。上限は
重合反応液の取り扱い上から80重量%程度とするのが
よい。The concentration of the polymerizable monomer contained in the polymerizable monomer-containing liquid used in the present invention can be appropriately determined depending on the purpose. For example, in the case of a polymerizable monomer-containing liquid containing an aliphatic unsaturated carboxylic acid or its salt as a main component, the concentration of the polymerizable monomer is preferably 20% by weight or more, more preferably 25% by weight or more. preferable. When the concentration is less than 20% by weight, it is difficult to generate droplets having an appropriate viscosity, and it tends that the water absorbing ability of the water absorbing polymer after polymerization cannot be sufficiently obtained. From the viewpoint of handling the polymerization reaction liquid, the upper limit is preferably about 80% by weight.
【0037】本発明で用いる重合性モノマー含有液に
は、架橋剤を含有させておいてもよい。例えば、脂肪族
不飽和カルボン酸またはその塩、特にアクリル酸または
その塩は、それ自身で自己架橋ポリマーを形成すること
があるが、架橋剤を併用すれば架橋構造を積極的に形成
させることができる。また、架橋剤を併用すると、一般
に生成する吸水性ポリマーの吸水性能が向上する。架橋
剤としては、前記重合性モノマーと共重合可能なジビニ
ル化合物、例えば、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(メタ)ア
クリレート類等、ならびにカルボン酸と反応し得る2個
以上の官能基を有する水溶性の化合物、例えばエチレン
グリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコ
ールジグリシジルエーテル等のポリグリシジルエーテル
等が好適に使用される。この中で特に好ましいのは、
N,N′−メチレンビス(メタ)アクリルアミドであ
る。架橋剤の使用量は、モノマーの仕込み量に対して
0.001〜1重量%、好ましくは、0.01〜0.5
重量%である。なお、これらの架橋剤は開始剤混合液に
含有させてもよい。本発明の重合方法には、この他に特
開平9−255704号公報[0012]〜[001
5]に記載されている材料を使用することもできる。The polymerizable monomer-containing liquid used in the present invention may contain a crosslinking agent. For example, an aliphatic unsaturated carboxylic acid or a salt thereof, especially acrylic acid or a salt thereof may form a self-crosslinking polymer by itself, but when a crosslinking agent is used together, a crosslinked structure can be positively formed. it can. In addition, when a crosslinking agent is used in combination, the water absorption performance of the water absorbent polymer that is generally formed is improved. As the cross-linking agent, a divinyl compound copolymerizable with the above-mentioned polymerizable monomer, for example, N, N'-methylenebis (meth) acrylamide, (poly) ethylene glycol (meth) acrylate, etc., and a carboxylic acid capable of reacting 2 Water-soluble compounds having at least one functional group, for example, polyglycidyl ethers such as ethylene glycol diglycidyl ether and polyethylene glycol diglycidyl ether are preferably used. Of these, particularly preferred is
It is N, N'-methylenebis (meth) acrylamide. The amount of the cross-linking agent used is 0.001 to 1% by weight, preferably 0.01 to 0.5, with respect to the charged amount of the monomer.
% By weight. In addition, these cross-linking agents may be contained in the initiator mixed liquid. In addition to the above, in the polymerization method of the present invention, JP-A-9-255704 [0012] to [001] is also used.
It is also possible to use the materials described in [5].
【0038】本発明の重合方法に使用する重合開始剤の
種類は、重合性モノマーの重合を開始させることができ
るものであれば特にその種類は制限されない。例えば、
過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル
等の過酸化物や、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ
系化合物のような熱分解型の重合開始剤を用いることが
できる。また、上述のようなレドックス系重合開始剤を
好ましく用いることができる。レドックス系重合開始剤
としては、一般に、酸化性を示すラジカル発生剤と還元
剤との組合せからなるものを用いるのが好ましい。The type of the polymerization initiator used in the polymerization method of the present invention is not particularly limited as long as it can initiate the polymerization of the polymerizable monomer. For example,
A thermal decomposition type polymerization initiator such as a peroxide such as benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, or an azo compound such as azobisisobutyronitrile can be used. In addition, the redox polymerization initiator as described above can be preferably used. As the redox-based polymerization initiator, it is generally preferable to use a combination of a radical generator exhibiting an oxidizing property and a reducing agent.
【0039】水系レドックス系重合開始剤の酸化剤とし
ては、過硫酸塩や過酸化水素等を挙げることができる。
また、水系レドックス系重合開始剤の還元剤としては、
第1鉄塩や亜硫酸ナトリウム等の無機系還元剤や、アル
コール類、アミン類、アスコルビン酸等の有機系還元剤
を挙げることができる。非水系レドックス系重合開始剤
の酸化剤としては、t−ブチルヒドロペルオキシドやク
メンヒドロペルオキシド等のヒドロペルオキシド類、過
酸化ジアルキル類、過酸化ジアシル類等を挙げることを
挙げることができる。また、非水系レドックス系重合開
始剤の還元剤としては、第3アミン類、ナフテン酸塩、
メルカプタン類等を挙げることができる。Examples of the oxidizing agent for the aqueous redox type polymerization initiator include persulfate and hydrogen peroxide.
Further, as a reducing agent for the water-based redox-based polymerization initiator,
Examples thereof include inorganic reducing agents such as ferrous salts and sodium sulfite, and organic reducing agents such as alcohols, amines and ascorbic acid. Examples of the oxidizing agent for the non-aqueous redox polymerization initiator include hydroperoxides such as t-butyl hydroperoxide and cumene hydroperoxide, dialkyl peroxides, diacyl peroxides and the like. Further, as a reducing agent for the non-aqueous redox polymerization initiator, tertiary amines, naphthenates,
Examples thereof include mercaptans.
【0040】レドックス系重合開始剤の酸化剤は、重合
性モノマーに対して0.01〜10重量%、特に0.1
〜2重量%となるように用いるのが好ましい。また、レ
ドックス系重合開始剤の還元剤は、重合性モノマーに対
して0.01〜10重量%、特に0.1〜2重量%とな
るように用いるのが好ましい。なお、重合開始剤につい
ては、上記以外に大津隆行著「改定高分子合成の化学」
(化学同人)59〜69頁に記載される材料や技術を利
用することもできる。The oxidizing agent of the redox type polymerization initiator is 0.01 to 10% by weight, especially 0.1% by weight based on the polymerizable monomer.
It is preferable to use it in an amount of 2% by weight. Further, the reducing agent of the redox polymerization initiator is preferably used in an amount of 0.01 to 10% by weight, particularly 0.1 to 2% by weight, based on the polymerizable monomer. Regarding the polymerization initiator, in addition to the above, Takayuki Otsu “Revised Polymer Synthesis Chemistry”
(Chemical coterie) The materials and techniques described on pages 59 to 69 can also be used.
【0041】本発明の重合方法を利用して、吸水性ポリ
マーが繊維質基材に固定された吸水性複合体を製造する
場合には、重合室にシート状の繊維質基材を送入し、こ
れを重合室の床面に平行に移動させつつ、その上に落下
してくる重合途上のポリマー粒子を付着させることが好
ましい。繊維質基材としては、一定の形状に形成されて
いて、かつ重合途上のポリマー粒子が付着し易いもので
あればよく、布、紙、パルプ、不織布などを用いること
ができる。なかでも、繊維質基材が粗に集積されていて
ポリマー粒子が内部にまで入り込み易く、かつポリマー
粒子が繊維質基材に強く付着することが可能な、フラッ
フパルプ又は不織布を用いるのが好ましい。特に好まし
いのは湿潤状態でも強度の大きい、ポリエステル、ポリ
オレフィン、ポリアミド、アセテートなどのような
(半)合成繊維からなる不織布である。不織布を構成す
る繊維質基材の繊維の太さは10〜50μmが好まし
く、また不織布の目付量は10〜100g/m2、特に
20〜50g/m2であるのが好ましい。When a water-absorbent composite in which a water-absorbent polymer is fixed to a fibrous base material is produced using the polymerization method of the present invention, a sheet-shaped fibrous base material is fed into the polymerization chamber. It is preferable that the polymer particles falling in the course of polymerization are attached while moving this in parallel with the floor of the polymerization chamber. As the fibrous base material, any material may be used as long as it is formed in a certain shape and polymer particles in the process of polymerization are easily attached, and cloth, paper, pulp, non-woven fabric and the like can be used. Above all, it is preferable to use a fluff pulp or a non-woven fabric, in which the fibrous base material is roughly accumulated, the polymer particles can easily enter the inside, and the polymer particles can strongly adhere to the fibrous base material. Particularly preferred is a non-woven fabric made of (semi) synthetic fibers such as polyester, polyolefin, polyamide, acetate, etc., which has high strength even in a wet state. The fiber thickness of the fibrous base material forming the nonwoven fabric is preferably 10 to 50 μm, and the basis weight of the nonwoven fabric is preferably 10 to 100 g / m 2 , and particularly preferably 20 to 50 g / m 2 .
【0042】重合進行中の液滴が気相中或いは繊維質基
材上に接して凝集粒状体を形成する時点での重合率は、
3〜97%、好ましくは20〜97%、さらに好ましく
は50〜95%になるように諸条件を設定する。この重
合率が余り低い場合には、液滴同士が衝突しても凝集粒
状体とはならず一体化して大粒子となったり、繊維質基
材上に液滴が落下した時に液が基材上に広がったり或い
は吸収ないし含浸されたりして凝集粒状体の形状で繊維
質基材に付着させることが困難になる。また、余り高い
場合には、基材との接着力が発現せず、繊維質基材と吸
水性ポリマーとの固定性が悪くなる。The polymerization rate at the time when droplets during polymerization are contacted in the gas phase or on the fibrous base material to form agglomerated particles is
Various conditions are set so as to be 3 to 97%, preferably 20 to 97%, and more preferably 50 to 95%. If the polymerization rate is too low, even if the liquid droplets collide with each other, they do not become aggregated particles and are integrated into large particles, or when the liquid droplets drop onto the fibrous base material, the liquid becomes a base material. It spreads over or is absorbed or impregnated to make it difficult to adhere to the fibrous base material in the form of agglomerated particles. If it is too high, the adhesive force with the substrate will not be developed, and the fixability between the fibrous substrate and the water-absorbent polymer will be poor.
【0043】ポリマー粒子は、最終的に得られる吸水性
複合体中の含有量が50〜400g/m2となるように
繊維質基材に付着させることが好ましい。用途にもよる
が一般に80〜300g/m2となるように付着させる
のがより好ましい。吸水性複合体のポリマー粒子の含有
量が少ないと、当然のことながら吸水能が小さくなる。
また含有量が多過ぎることは一般に不経済であり、かつ
繊維質基材と結合する部分の割合が減少して、繊維質基
材との結合力が弱くなる。The polymer particles are preferably attached to the fibrous base material so that the content of the polymer particles in the finally obtained water-absorbent composite is 50 to 400 g / m 2 . Although it depends on the use, it is generally more preferable that the adhesion is 80 to 300 g / m 2 . When the content of polymer particles in the water-absorbent composite is low, the water-absorbing ability is naturally low.
Further, if the content is too large, it is generally uneconomical, and the ratio of the portion bonded to the fibrous base material is reduced, so that the binding force to the fibrous base material is weakened.
【0044】本発明の製造方法で製造される吸水性複合
体を構成するポリマー粒子は、その少なくとも一部が重
合途上のポリマー粒子(一次粒子)が相互に結着して凝
集粒状体を構成しており、かつこの凝集粒状体を構成す
るポリマー粒子(一次粒子)の一部は繊維質基材に直接
結合していないものであることが好ましい。このような
凝集粒状体は比表面積が大きいので吸水速度が大きく、
かつ凝集粒状体を構成する一次粒子の一部でしか繊維質
基材に結合していないので、吸水して膨潤するに際し繊
維質基材から受ける拘束が小さく、吸水能に優れてい
る。また凝集粒状体を構成する一次粒子同士の接合面は
一体化しているので、吸水前は勿論のこと吸水後におい
ても、凝集粒状体が一次粒子に崩壊して繊維質基材から
脱落することが少ない。ポリマー粒子の30重量%以上
が凝集粒状体であるのが好ましく、50重量%以上、特
に80重量%以上が凝集粒状体であれば更に好ましい。
一般に凝集粒状体の比率が大きいほど吸水材料としての
性能が優れている。凝集粒状体の粒径は実質的に100
〜3000μmの範囲にあるのが好ましい。粒径が10
0μmより小さいと、吸水性能が十分に発現しない傾向
がある。また粒径が3000μmより大きくなると、シ
ート状の繊維質基材に対する接着力が弱くなる傾向があ
る。凝集粒状体の比率や粒径は、主として気相中におけ
る重合途上の粒子の密度や分布状態、流動状態などを適
宜調整することにより制御することができる。例えば凝
集粒状体の比率を大きくするには、重合途上の粒子が落
下の途中において相互に接触する機会が増加するよう
に、重合室の単位横断面積当たりの落下ポリマー量を大
きくしたり、重合室内に上昇流を発生させてポリマー粒
子の落下速度を遅くしたりすればよい。また重合室内に
偏流を発生させて、落下するポリマー粒子の分布に片寄
りを生じさせるのも一方法である。At least some of the polymer particles constituting the water-absorbent composite produced by the production method of the present invention are bound to each other by the polymer particles (primary particles) in the process of polymerization to form agglomerated particles. It is preferable that a part of the polymer particles (primary particles) constituting the aggregated granules are not directly bonded to the fibrous base material. Since such agglomerated particles have a large specific surface area, they have a high water absorption rate,
Moreover, since only a part of the primary particles constituting the agglomerated granules are bonded to the fibrous base material, the constraint imposed by the fibrous base material when absorbing water and swelling is small, and the water absorbing ability is excellent. Further, since the bonding surfaces of the primary particles constituting the agglomerated particles are integrated, the agglomerated particles may collapse into primary particles and fall off from the fibrous base material not only before water absorption but also after water absorption. Few. It is preferable that 30% by weight or more of the polymer particles are agglomerated particles, and 50% by weight or more, particularly 80% by weight or more are agglomerated particles.
Generally, the larger the ratio of the agglomerated particles, the better the performance as a water absorbing material. The particle size of the agglomerated particles is substantially 100
It is preferably in the range of ˜3000 μm. Particle size is 10
If it is smaller than 0 μm, the water absorption performance tends not to be sufficiently exhibited. When the particle size is more than 3000 μm, the adhesive force to the sheet-shaped fibrous base material tends to be weak. The ratio and particle size of the agglomerated particles can be controlled mainly by appropriately adjusting the density, distribution state, flow state and the like of particles in the gas phase during polymerization. For example, in order to increase the ratio of agglomerated particles, the amount of falling polymer per unit cross-sectional area of the polymerization chamber should be increased or the polymerization chamber should be increased so that the chances of particles in the polymerization contacting each other during the fall increase. An ascending flow may be generated to slow down the falling speed of the polymer particles. Another method is to generate a drift in the polymerization chamber so that the distribution of the falling polymer particles is biased.
【0045】繊維質基材に吸水性ポリマーを適用した後
は、含水率調整工程、表面架橋工程、残存モノマー処理
工程等を適宜行って吸水性複合体を得ることができる。
このようにして製造した吸水性複合体は、これまで吸水
性ポリマーが利用されていた様々な用途に用いることが
できる。「吸水性ポリマー」81〜111頁(増田房
義、共立出版、1987)、「高吸水性樹脂の開発動向
とその用途展開」(大森英三、テクノフォーラム、19
87)、田中健治、「工業材料」42巻4号18〜25
頁、1994、原田信幸、下村忠生、同26〜30頁に
は吸水性ポリマーの様々な用途が紹介されており、適宜
用いることができる。例えば紙おむつ、生理用品、鮮度
保持材、保湿剤、保冷剤、結露防止剤、土壌改良材等が
挙げられる。After applying the water-absorbent polymer to the fibrous base material, a water-absorbent composite can be obtained by appropriately performing a water content adjusting step, a surface cross-linking step, a residual monomer treatment step and the like.
The water-absorbent composite thus produced can be used in various applications where water-absorbent polymers have been used so far. "Water-absorbing polymers" 81-111 (Fusayoshi Masuda, Kyoritsu Shuppan, 1987), "Development trends of superabsorbent polymers and their applications" (Eizo Omori, Techno Forum, 19
87), Kenji Tanaka, "Industrial Materials" Vol. 42, No. 4, 18-25
Pp. 1994, Nobuyuki Harada, Tadao Shimomura, pp. 26-30, various uses of the water-absorbent polymer are introduced and can be used appropriately. Examples include paper diapers, sanitary products, freshness-retaining materials, moisturizers, cold-preserving agents, anti-condensation agents, and soil conditioners.
【0046】また更に特開昭63−267370号公
報、特開昭63−10667号公報、特開昭63−29
5251号公報、特開昭270801号公報、特開昭6
3−294716号公報、特開昭64−64602号公
報、特開平1−231940号公報、特開平1−243
927号公報、特開平2−30522号公報、特開平2
−153731号公報、特開平3−21385号公報、
特開平4−133728号公報、特開平11−1561
18号公報等に提案されているシート状吸水性複合体の
用途にも用いることができる。Furthermore, JP-A-63-267370, JP-A-63-10667 and JP-A-63-29.
5251, JP-A-270801, JP-A-6
3-294716, JP-A-64-64602, JP-A-1-231940, JP-A-1-243.
No. 927, Japanese Patent Laid-Open No. 2-30522, Japanese Patent Laid-Open No. 2-2522
No. 153,731, Japanese Patent Laid-Open No. 3-21385,
JP-A-4-133728, JP-A-11-1561
It can also be used for the application of the sheet-shaped water-absorbent composite proposed in Japanese Patent No. 18, etc.
【0047】[0047]
【実施例】以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴
をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、
使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨
を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがっ
て、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解
釈されるべきものではない。EXAMPLES The features of the present invention will be described more specifically below with reference to examples and comparative examples. Materials shown in the following examples,
The usage amount, ratio, processing content, processing procedure, etc. can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limitedly interpreted by the following specific examples.
【0048】(原料の調整)80重量%のアクリル酸水
溶液125重量部に、48.5重量%の水酸化ナトリウ
ム水溶液57.3重量部、水6.4重量部、架橋剤とし
てN,N−メチレンビスアクリルアミド0.15重量部
とさらに酸化剤として30重量%の過酸化水素水溶液
5.0重量部を加えて溶液Aを調製した。溶液Aのモノ
マー濃度は60重量%、中和度は50モル%であった。
これとは別に80重量%のアクリル酸水溶液125重量
部に、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液57.
3重量部、水9.9重量部、架橋剤としてN,N−メチ
レンビスアクリルアミド0.15重量部とさらに還元剤
としてL−アスコルビン酸1.5重量部を加えて溶液B
を調製した。溶液Bのモノマー濃度、中和度は溶液Aと
同じであった。(Preparation of raw materials) 125 parts by weight of 80% by weight acrylic acid aqueous solution, 57.3 parts by weight of 48.5% by weight aqueous sodium hydroxide solution, 6.4 parts by weight of water, and N, N- as a crosslinking agent. Solution A was prepared by adding 0.15 part by weight of methylenebisacrylamide and 5.0 parts by weight of a 30% by weight aqueous hydrogen peroxide solution as an oxidizing agent. Solution A had a monomer concentration of 60% by weight and a degree of neutralization of 50 mol%.
Separately from this, 125 parts by weight of an 80% by weight aqueous acrylic acid solution was added to a 48.5% by weight aqueous sodium hydroxide solution 57.
Solution B was prepared by adding 3 parts by weight, 9.9 parts by weight of water, 0.15 parts by weight of N, N-methylenebisacrylamide as a crosslinking agent and 1.5 parts by weight of L-ascorbic acid as a reducing agent.
Was prepared. The monomer concentration and the degree of neutralization of solution B were the same as those of solution A.
【0049】(実施例1〜4)表1に示す吐出口の直径
を有する2重同芯渦巻噴射ノズル(図4)を用い、内側
吐出口と外側吐出口にそれぞれ表1に示す種類の溶液を
供給した。各溶液の液温は40℃とし、ポンプを用いて
表1に示す流量と吐出圧で噴出させた。溶液A及び溶液
Bはノズルの出口付近で衝突、微粒化し、液滴となって
重合を進行させながら気相中(空気中、温度50℃)を
落下した。液滴の一部は気相中で衝突し凝集粒状体を形
成し、ノズルの吐出口の先端より下方3mに設置したポ
リエステル製不織布基材(目付量:30g/m2)上に
落下し、該基材上で重合を完了させた。また同時に液滴
の一部は該基材上に落下し、基材上で凝集粒状体を形成
後、該基材上で重合を完了させた。このような複合化工
程を経て、吸水性ポリマーは該基材上に担持された。基
材に担持された吸水性ポリマーの含水率は20〜30重
量%であった。さらに該複合体には、0.5重量%エチ
レングリコールジグリシジルエーテル(EGDGE)の
エタノール溶液を、EGDGEが担持されたポリマーに
対し(乾燥ポリマーベース)、3000重量ppmとな
るように噴霧した。EGDGEのエタノール溶液を施し
た複合体は、さらに110℃温風乾燥機により担持され
たポリマーの含水率が5%になるまで乾燥し、ポリマー
担持量が200g/m2の吸収性複合体を得た。(Examples 1 to 4) A double concentric spiral jet nozzle (Fig. 4) having the discharge port diameter shown in Table 1 was used, and the inner discharge port and the outer discharge port were each of the types of solutions shown in Table 1. Was supplied. The liquid temperature of each solution was 40 ° C., and jetting was performed using a pump at the flow rates and discharge pressures shown in Table 1. The solution A and the solution B collided and atomized near the outlet of the nozzle to form droplets, which dropped in the gas phase (in air, temperature 50 ° C.) while proceeding with polymerization. Part of the droplets collide in the gas phase to form agglomerated particles, and drop onto a polyester non-woven fabric base material (weight per unit area: 30 g / m 2 ) installed 3 m below the tip of the discharge port of the nozzle, Polymerization was completed on the substrate. At the same time, a part of the droplets dropped onto the base material, and after forming agglomerated particles on the base material, the polymerization was completed on the base material. Through such a complexing step, the water-absorbing polymer was supported on the base material. The water content of the water-absorbent polymer carried on the substrate was 20 to 30% by weight. Further, an ethanol solution of 0.5% by weight of ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE) was sprayed on the composite so as to be 3000 ppm by weight with respect to the EGDGE-supported polymer (dry polymer base). The EGDGE ethanol solution-treated composite was further dried by a 110 ° C. hot air dryer until the water content of the polymer was 5% to obtain an absorbent composite having a polymer loading of 200 g / m 2. It was
【0050】(比較例1)実施例1〜4の2重同芯渦巻
噴射ノズルの代わりに図1に示す対向ノズルを用いて実
施した。溶液Aが流出するノズルは1cm間隔に5対配
置され、溶液Bが流出するノズルも1cm間隔に5対配
置されている。溶液Aが流出するノズルと溶液Bが流出
するノズルは1本ずつ互いに対向して、合計5つの対向
ノズル対を形成している。各ノズルの内径は0.13m
m、対向するノズルから流出する溶液Aと溶液Bの交差
角度は30度、対向するノズル先端の距離は4mmに調
節した。この対向ノズルを用いて、液温40℃の溶液A
と溶液Bを流量20ml/minとなるようにポンプで
供給した。Comparative Example 1 Instead of the double concentric spiral jet nozzles of Examples 1 to 4, the opposed nozzle shown in FIG. 1 was used. Five pairs of nozzles through which the solution A flows out are arranged at 1 cm intervals, and five pairs of nozzles through which the solution B flows out are also arranged at 1 cm intervals. The nozzles from which the solution A flows out and the nozzles from which the solution B flow out face each other to form a total of five facing nozzle pairs. The inner diameter of each nozzle is 0.13m
The crossing angle between the solution A and the solution B flowing out from the facing nozzle was adjusted to 30 °, and the distance between the facing nozzle tips was adjusted to 4 mm. Solution A with a liquid temperature of 40 ° C.
And solution B were pumped so that the flow rate was 20 ml / min.
【0051】溶液A及び溶液Bはそれぞれのノズル対の
ノズルから液柱状で噴出されたところで合流し、それぞ
れ約10mmほど液柱を形成した後、液滴となって重合
を進行させながら気相中(空気中、温度50℃)を落下
し、液滴の一部は気相中で衝突し凝集粒状体を形成し、
ノズルの吐出口の先端より下方3mに設置したポリエス
テル製不織布基材(目付量:30g/m2)上に落下
し、該基材上で重合を完了させた。また同時に液滴の一
部は該基材上に落下し、基材上で凝集粒状体を形成後、
該基材上で重合を完了させた。このような複合化工程を
経て、吸水性ポリマーは該基材上に担持された。基材に
担持された吸水性ポリマーの含水率は20重量%であっ
た。その後、実施例1〜4と同様の処理を行い、ポリマ
ーの含水率が5%、ポリマー担持量が200g/m2の
吸収性複合体を得た。The solution A and the solution B merge at the point where they are jetted in a liquid column shape from the nozzles of the respective nozzle pairs, form a liquid column of about 10 mm each, and then become droplets in the vapor phase while proceeding with polymerization. (In air, temperature 50 ° C.), some of the droplets collide in the gas phase to form agglomerated particles,
It dropped onto a polyester non-woven fabric base material (Basis weight: 30 g / m 2 ) installed 3 m below the tip of the nozzle outlet, and the polymerization was completed on the base material. At the same time, some of the droplets drop onto the base material to form agglomerated particles on the base material,
Polymerization was completed on the substrate. Through such a complexing step, the water-absorbing polymer was supported on the base material. The water content of the water-absorbent polymer carried on the substrate was 20% by weight. Then, the same treatments as in Examples 1 to 4 were carried out to obtain an absorbent composite having a water content of the polymer of 5% and a supported amount of the polymer of 200 g / m 2 .
【0052】(比較例2)実施例1〜4の2重同芯渦巻
噴射ノズルの代わりに特開平11−49805号公報の
図1に示すスリット型ノズルを用いて実施した。溶液A
と溶液Bが流出する各スリットは、それぞれ幅0.05
mm、長さ10mmとし、対向する各スリットから流出
する溶液Aと溶液Bの交差角度は30度、対向するスリ
ット先端の距離は10mmに調節した。この対向ノズル
を用いて、液温40℃の溶液Aと溶液Bを流量150m
l/minとなるようにポンプで供給した。溶液Aと溶
液Bは各スリットから液膜状で吐出されるが、吐出口か
らの距離が離れるとともに液膜幅は短くなった。吐出口
から2cmの位置で両液膜が衝突、微粒化し、液滴とな
って重合を進行させながら気相中(空気中、温度50
℃)を落下し、液滴の一部は気相中で衝突し凝集粒状体
を形成し、ノズルの吐出口の先端より下方3mに設置し
たポリエステル製不織布基材(目付量:30g/m2)
上に落下し、該基材上で重合を完了させた。また同時に
液滴の一部は該基材上に落下し、基材上で凝集粒状体を
形成後、該基材上で重合を完了させた。このような複合
化工程を経て、吸水性ポリマーは該基材上に担持され
た。基材に担持された吸水性ポリマーの含水率は30重
量%であった。その後、実施例1〜4と同様の処理を行
い、ポリマーの含水率が5%、ポリマー担持量が200
g/m2の吸収性複合体を得た。(Comparative Example 2) A slit type nozzle shown in FIG. 1 of JP-A-11-49805 was used instead of the double concentric spiral jet nozzles of Examples 1 to 4. Solution A
The width of each slit through which the solution B and solution B flow out is 0.05
The length was 10 mm, the length was 10 mm, the crossing angle of the solution A and the solution B flowing out from each of the facing slits was 30 degrees, and the distance between the tips of the facing slits was 10 mm. Using this opposing nozzle, the solution A and solution B having a liquid temperature of 40 ° C. have a flow rate of 150 m
It was supplied by a pump so that the flow rate was 1 / min. The solution A and the solution B were discharged from each slit in a liquid film form, but the liquid film width became shorter as the distance from the discharge port increased. At a position 2 cm from the discharge port, both liquid films collide with each other, atomize into droplets, and progress into polymerization while in the gas phase (in air, at a temperature of 50
(° C), some of the droplets collide in the gas phase to form agglomerated granules, and the polyester non-woven fabric base material is placed 3 m below the tip of the discharge port of the nozzle (Basis weight: 30 g / m 2 )
It dropped to complete the polymerization on the substrate. At the same time, a part of the droplets dropped onto the base material, and after forming agglomerated particles on the base material, the polymerization was completed on the base material. Through such a complexing step, the water-absorbing polymer was supported on the base material. The water content of the water-absorbent polymer carried on the substrate was 30% by weight. Then, the same treatment as in Examples 1 to 4 was performed to obtain a polymer having a water content of 5% and a polymer loading of 200.
An absorptive composite of g / m 2 was obtained.
【0053】(評価)実施例1〜4、比較例1〜2で得
た各吸水性複合体について、以下の測定を行った。
1)粒径の測定
光学顕微鏡を用いて吸水性複合体に担持された吸収性ポ
リマーの粒径を測定した。(Evaluation) The water-absorbing composites obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 2 were subjected to the following measurements. 1) Measurement of particle size The particle size of the absorbent polymer supported on the water-absorbent composite was measured using an optical microscope.
【0054】2)生理食塩水保水能の測定
吸水性複合体に担持された吸水性ポリマーの重量W1が
1gとなるように吸水性複合体を切断し、250メッシ
ュのナイロン袋(20cm×10cm)に入れて、室温
の生理食塩水(濃度0.9重量%)500ml中に30
分間浸漬した。次いでナイロン袋を引き出し、15分間
懸垂して水切りしたのち、遠心分離器を用いて90Gで
90秒間脱水した。脱水後ナイロン袋の重量W2を測定
した。また吸水性ポリマーを担持していない不織布を吸
水性複合体と同じ大きさに切断し、同様の操作を行い脱
水後の重量W3を測定した。生理食塩水の保水能は以下
の式に従って算出した。ここでW1〜W3の単位はすべ
てgである。2) Measurement of water retention capacity of physiological saline solution The water-absorbent composite was cut so that the weight W1 of the water-absorbent polymer supported on the water-absorbent composite was 1 g, and a 250 mesh nylon bag (20 cm × 10 cm) was cut. In room temperature physiological saline (concentration 0.9% by weight) 500 ml 30
Soaked for a minute. Then, the nylon bag was pulled out, suspended for 15 minutes to drain water, and then dehydrated for 90 seconds at 90 G using a centrifuge. After dehydration, the weight W2 of the nylon bag was measured. Further, the non-woven fabric not supporting the water-absorbent polymer was cut into the same size as the water-absorbent composite, and the same operation was performed to measure the weight W3 after dehydration. The water retention capacity of physiological saline was calculated according to the following formula. Here, the units of W1 to W3 are all g.
【0055】[0055]
【数1】 [Equation 1]
【0056】3)製造速度の算出
吐出口に供給する溶液Aの供給速度Raと吐出口に供給
する溶液Bの供給速度Rbを計測し、その和にモノマー
濃度である0.6(60%)を掛け、吐出口の対の数n
で割ることにより製造速度を算出した。計算式は下記の
とおりである。計算される製造速度は、2重同芯渦巻噴
射ノズルを用いた実施例1〜4では内側吐出口と外側吐
出口を1つずつ備えた1本のノズルあたりの製造速度で
あり、対向ノズルを用いた比較例1とスリット型ノズル
を用いた比較例2では互いに対向する1対のノズルあた
りの製造速度である。3) Calculation of manufacturing speed The supply speed Ra of the solution A supplied to the discharge port and the supply speed Rb of the solution B supplied to the discharge port are measured, and the sum thereof is 0.6 (60%) which is the monomer concentration. And the number of discharge port pairs n
The production rate was calculated by dividing by. The calculation formula is as follows. In Examples 1 to 4 using the double concentric spiral jet nozzle, the calculated production speed is the production speed per nozzle having one inner discharge port and one outer discharge port, and the counter nozzle is In Comparative Example 1 used and Comparative Example 2 using the slit type nozzle, the manufacturing speeds are for a pair of nozzles facing each other.
【0057】[0057]
【数2】 [Equation 2]
【0058】[0058]
【表1】 [Table 1]
【0059】表1から明らかなように、2重同芯渦巻噴
射ノズルを用いて溶液を本発明の条件を満たすように噴
出した実施例では、望ましい粒径を有し、保水能が高い
吸水性複合体を効率よく製造することができた。これに
対して、対抗ノズルを用いた比較例1では製造効率が低
く、スリット型ノズルを用いた場合は粒径や保水能が悪
かった。As is clear from Table 1, in the examples in which the solution was jetted using the double concentric swirl jet nozzle so as to satisfy the conditions of the present invention, the water absorbency having a desired particle size and high water retention capacity was obtained. The complex could be efficiently produced. On the other hand, in Comparative Example 1 using the counter nozzle, the manufacturing efficiency was low, and when the slit type nozzle was used, the particle size and the water retention capacity were poor.
【0060】[0060]
【発明の効果】本発明によれば、反応速度が速い重合性
モノマーを用いた場合であっても、液滴重合法により高
品質なポリマーを大量に効率よく製造することができ
る。本発明によれば、特にスリット型ノズルの問題点で
ある液膜の厚みのムラを解消し、より均質なポリマーを
製造することができる。According to the present invention, a high-quality polymer can be efficiently produced in a large amount by the droplet polymerization method even when a polymerizable monomer having a fast reaction rate is used. According to the present invention, it is possible to eliminate unevenness in the thickness of the liquid film, which is a problem of the slit type nozzle, and to manufacture a more homogeneous polymer.
【図1】 従来から用いられている対向ノズルの一例を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a counter nozzle that has been conventionally used.
【図2】 従来から用いられているスリット型ノズルの
一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a slit-type nozzle that has been conventionally used.
【図3】 異なる速度で真円開口部から液が噴出された
ときの様子を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a state where liquid is ejected from a perfect circular opening at different speeds.
【図4】 2重同芯渦巻噴射ノズルの具体例を示す断面
図である。FIG. 4 is a sectional view showing a specific example of a double concentric spiral jet nozzle.
1,11 第1液用ノズル 2,12 第2液用ノズル 3,13 第1液 4,14 第2液 15,16 スリット 21 第1誘導部 22 第2誘導部 23a,23b 導入管 24 第1円形開口部 25 第2円形開口部 1,11 Nozzle for first liquid 2,12 Nozzle for second liquid 3,13 1st liquid 4,14 second liquid 15 and 16 slits 21 First induction part 22 Second guiding part 23a, 23b introduction pipe 24 First circular opening 25 Second circular opening
フロントページの続き (72)発明者 檜森 俊一 三重県四日市市東邦町1番地 三菱化学株 式会社四日市事業所内 (72)発明者 伊藤 喜一 三重県四日市市東邦町1番地 三菱化学株 式会社四日市事業所内 Fターム(参考) 4J011 AC06 BB01 BB02 BB13 4J015 CA01 Continued front page (72) Inventor Shunichi Hinomori 1 Toho-cho, Yokkaichi-shi, Mie Mitsubishi Chemical Corporation Ceremony company Yokkaichi office (72) Inventor Kiichi Ito 1 Toho-cho, Yokkaichi-shi, Mie Mitsubishi Chemical Corporation Ceremony company Yokkaichi office F term (reference) 4J011 AC06 BB01 BB02 BB13 4J015 CA01
Claims (8)
液滴状で重合させる重合方法であって、 重合性モノマーと重合開始剤が、それぞれ前記第1液ま
たは前記第2液の少なくとも一方に含まれており、か
つ、 前記第1液および前記第2液の少なくとも一方を、噴出
断面が閉曲線状の液膜になるように気相中に噴出するこ
とを特徴とする重合方法。1. A first liquid and a second liquid are mixed in a gas phase,
A polymerization method of polymerizing in a droplet form, wherein a polymerizable monomer and a polymerization initiator are contained in at least one of the first liquid and the second liquid, respectively, and the first liquid and the second liquid. A polymerization method characterized in that at least one of the liquids is jetted into a gas phase so that a jetted cross section forms a liquid film having a closed curve shape.
も一方を、噴出断面が曲線部を含むように噴出すること
を特徴とする請求項1に記載の重合方法。2. The polymerization method according to claim 1, wherein at least one of the first liquid and the second liquid is jetted so that the jet cross section includes a curved portion.
も一方を、噴出断面が曲率半径が一定の曲線部を含むよ
うに噴出することを特徴とする請求項2に記載の重合方
法。3. The polymerization method according to claim 2, wherein at least one of the first liquid and the second liquid is jetted so that the jet cross section includes a curved portion having a constant radius of curvature.
噴出断面が閉曲線状の液膜になるように噴出することを
特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の重合方法。4. Both of the first liquid and the second liquid,
The polymerization method according to any one of claims 1 to 3, wherein the ejection is performed so that the ejection cross section forms a liquid film having a closed curve shape.
記第2液の噴出断面である閉曲線の内側に形成されるよ
うに、前記第1液および前記第2液を噴出することを特
徴とする請求項4に記載の重合方法。5. The first liquid and the second liquid are ejected so that a closed curve that is the ejection cross section of the first liquid is formed inside a closed curve that is the ejection cross section of the second liquid. The polymerization method according to claim 4, wherein
前記第2液の噴出断面である閉曲線の相似形であること
を特徴とする請求項4または5に記載の重合方法。6. A closed curve which is a jetting cross section of the first liquid,
The polymerization method according to claim 4 or 5, wherein the injection liquid has a closed curve similar to the jetted cross section of the second liquid.
心と、前記第2液の噴出断面である閉曲線の重心が同一
軸線上にあることを特徴とする請求項6に記載の重合方
法。7. The polymerization method according to claim 6, wherein the center of gravity of the closed curve that is the ejection cross section of the first liquid and the center of gravity of the closed curve that is the ejection cross section of the second liquid are on the same axis. .
剤である酸化剤と還元剤からなり、重合性モノマー、酸
化剤、還元剤が、それぞれ前記第1液または前記第2液
の少なくとも一方に含まれていることを特徴とする請求
項1〜7のいずれかに記載の重合方法。8. The polymerization initiator comprises an oxidizing agent and a reducing agent, which are redox polymerization initiators, and the polymerizable monomer, the oxidizing agent, and the reducing agent are contained in at least one of the first liquid and the second liquid, respectively. The polymerization method according to claim 1, wherein the polymerization method is included.
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- 2001-07-31 JP JP2001230823A patent/JP2003040904A/en active Pending
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