(57)【要約】  本発明は高吸水性樹脂の切断装置及びこれを利用した高吸水性樹脂の製造方法に関する。本発明の高吸水性樹脂の切断装置は高吸水性樹脂が投入される投入部、前記高吸水性樹脂を小片に切断するカッターと、前記切断された高吸水性樹脂が排出される排出部を含む。
2017505833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高吸水性樹脂が投入される投入部と、
前記高吸水性樹脂を小片に切断するカッターと、
前記切断された高吸水性樹脂が排出される排出部を含む高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項２】
前記高吸水性樹脂は板状（ｓｈｅｅｔ）形態である請求項１に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項３】
前記カッターはローラー型カッターである請求項１に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項４】
前記ローラー型カッターは表面に連続的なパターン刃が形成されている請求項３に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項５】
前記パターン刃は多角形及び円形からなる群より選ばれる一つ以上である請求項４に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項６】
前記多角形は三角形、四角形、五角形及び六角形からなる群より選ばれる一つ以上である請求項５に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項７】
前記高吸水性樹脂を挟んで、
前記カッターのパターン刃形状に対応して形成される溝をさらに含む請求項４に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項８】
高吸水性樹脂を重合する段階と、
請求項１ないし請求項７のうちいずれか一項に記載の高吸水性樹脂の切断装置の投入部に前記高吸水性樹脂を投入する段階と、
カッターで前記高吸水性樹脂を切断する段階と、
切断された高吸水性樹脂を排出する段階を含む高吸水性樹脂の製造方法。
【請求項９】
前記高吸水性樹脂の切断装置の排出部を介して排出された重合体を乾燥する段階と、
前記乾燥された重合体を粉砕する段階をさらに含む請求項８に記載の高吸水性樹脂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高吸水性樹脂の切断装置及びこれを利用した高吸水性樹脂の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高吸水性樹脂（Ｓｕｐｅｒ  Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  Ｐｏｌｙｍｅｒ、ＳＡＰ）とは、自体の重さの５００ないし１，０００倍程度の水分を吸収できる機能を有する合成高分子物質として、開発業者ごとにＳＡＭ（Ｓｕｐｅｒ  Ａｂｓｏｒｂｅｎｃｙ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）、ＡＧＭ（Ａｂｓｏｒｂｅｎｔ  Ｇｅｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）などそれぞれ異なる名前で命名している。上記のような高吸水性樹脂は生理用品として実用化され始め、現在は子供用紙おむつなど衛生用品以外に園芸用土壌保水剤、土木、建築用止水剤、育苗用シート、食品流通分野における鮮度保持剤、湿布用品などの材料に広く使用されている。
【０００３】
上記のような高吸水性樹脂を製造する方法としては、逆相懸濁重合による方法または水溶液重合による方法などが知られている。逆相懸濁重合については、例えば、日本特開昭５６−１６１４０８号公報、特開昭５７−１５８２０９号公報、及び特開昭５７−１９８７１４号公報などに開示されている。水溶液重合による方法としては、また、水溶液に熱を加えて重合する熱重合方法、及び紫外線などを照射して重合する光重合方法などが知られている。
【０００４】
一般的には重合後切断及び粉砕した後、乾燥、破砕、表面処理、分級などの工程を経て高吸水性樹脂製品になる。前記粉砕過程でエクストルーダ（Ｅｘｔｒｕｄｅｒ）やニーダー（ｎｅｅｄｅｒ）で粉砕した場合、回転するスクリュー（ｓｃｒｅｗ）に粉砕物が互いに付着して粉砕が不均一になり、これは乾燥工程で効率を落とす要因になる。
【０００５】
また、乾燥後の粒子が塊状で現れると塊状体の粉砕工程がさらに必要となり、これによる微粉の発生をもたらし、このような微粉の発生により品質が低下し、製品ロス（ｌｏｓｓ）が発生するという問題がある。
【０００６】
したがって、前記のような問題を解決するために粉砕の前に切断して粉砕機に投入することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、高吸水性樹脂の均一な粉砕物を得るための高吸水性樹脂の切断装置及びこれを利用した高吸水性樹脂の製造方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は次の記載から当業者に明確に理解できるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための本発明の一実施形態による高吸水性樹脂の切断装置は、高吸水性樹脂が投入される投入部、前記高吸水性樹脂を小片に切断するカッター、及び前記切断された高吸水性樹脂が排出される排出部を含み得る。
【００１０】
前記高吸水性樹脂は板状（ｓｈｅｅｔ）形態であり得る。
【００１１】
前記カッターはローラー型カッターであり得る。
【００１２】
前記ローラー型カッターは表面に連続的なパターン刃が形成されていることもできる。
【００１３】
前記パターン刃は多角形及び円形からなる群より選ばれる一つ以上であり得る。
【００１４】
前記多角形は三角形、四角形、五角形及び六角形からなる群より選ばれる一つ以上であり得る。
【００１５】
前記高吸水性樹脂を挟んで前記カッターのパターン刃形状に対応して形成される溝をさらに含み得る。
【００１６】
前記課題を解決するための本発明の一実施形態による高吸水性樹脂の製造方法は、高吸水性樹脂を重合する段階、前記高吸水性樹脂の切断装置の投入部に前記高吸水性樹脂を投入する段階、カッターで前記高吸水性樹脂を切断する段階、及び切断された高吸水性樹脂を排出する段階を含み得る。
【００１７】
前記製造方法は、前記高吸水性樹脂の切断装置の排出部を介して排出された重合体を乾燥する段階及び前記乾燥された重合体を粉砕する段階をさらに含み得る。
【００１８】
その他実施例の具体的な内容は詳細な説明及び図面に含まれている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の実施形態によれば、少なくとも次のような効果がある。
【００２０】
本発明の切断装置を使用して粉砕工程の負荷を減らし、過粉砕による架橋重合環の破損を減らし、優れた高吸水性樹脂を提供することができる。
【００２１】
本発明による効果は上記例示した内容によって制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による高吸水性樹脂の切断装置の概略的な斜視図である。
【００２３】
【図２】本発明の一実施形態によるカッターの軸方向の側面図である。
【００２４】
【図３】本発明の一実施形態によるカッターの軸の垂直方向の側面図である。
【００２５】
【図４】本発明の他の実施形態によるカッターの軸の垂直方向の側面図である。
【００２６】
【図５】本発明の一実施形態によるパターン刃に対応する溝の概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の利点及び特徴、これらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述する実施例において明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されるものであり、本実施例は、単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲によってのみ定義される。明細書全体にかけて同一参照符号は同一構成要素を指称する。図面で層及び領域のサイズ及び相対的なサイズは説明を明瞭にするため誇張したものであり得る。
【００２８】
素子(elements)または層が他の素子または層の「上(on)」と指称された場合、他の素子の真上にまたは中間に他の層または他の素子を介在する場合のすべてを含む。 反面、素子が「直接の上(directly on)」または「真上」と指称される場合は、中間に他の素子または層を介在しないことを示す。
【００２９】
空間的に相対的な用語である「下(below)」、「下(beneath)」、「下部(lower)」、「上(above)」、「上部(upper)」などは図面に図示するように一つの素子または構成要素と異なる素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用され得る。空間的に相対的な用語は、図面に図示する方向に加え、使用時または動作時の素子の互いに異なる方向を含む用語として理解しなければならない。
【００３０】
第１、第２などが多様な構成要素を叙述するために使用されるが、これら構成要素はこれらの用語によって制限されないことはいうまでもない。これらの用語は、単に一つ構成要素を他の構成要素と区別するために使用するものである。したがって、以下で言及される第１構成要素は本発明の技術的な思想内で第２構成要素であり得ることは勿論である。
【００３１】
【００３２】
高吸水性樹脂の切断装置
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００３４】
図１は本発明の一実施形態による高吸水性樹脂の切断装置の概略的な斜視図であり、図２は本発明の一実施形態によるカッターの軸方向の側面図であり、図３は本発明の一実施形態によるカッターの軸の垂直方向の側面図であり、図４は本発明の他の実施形態によるカッターの軸の垂直方向の側面図であり、図５は本発明の一実施形態によるパターン刃に対応する溝の概略的な斜視図である。
【００３５】
これらの図を参照すると、高吸水性樹脂の切断装置１００は、支持台１６０上で移動する高吸水性樹脂１５０が投入される投入部１１０、投入部１１０に入ってきた高吸水性樹脂１５０を切断するカッター１２０、及び切断された樹脂を排出する排出部１４０を含む。
【００３６】
支持台１６０は特に限定されないが、高吸水性樹脂１５０を移送させるために一つのコンベヤーベルトまたは二つ以上のコンベヤーベルトの組合せからなる。二つ以上のコンベヤーベルトの組合せからなる場合、その連結部位はカッター１２０に対応する部位であり得る。
【００３７】
カッター１２０は、例えば、ローラー型カッターであり得る。具体的な例において、カッター１２０は表面に連続的なパターン刃１２２が形成されている。ローラー型カッターの回転体１２１が回転しながらパターン刃１２２の形状どおりに高吸水性樹脂１５０を切断し得る。
【００３８】
回転体１２１で突出しているパターン刃１２２の高さは、投入される高吸水性樹脂の高さより大きければ特に限定されない。投入される高吸水性樹脂の高さは工程条件によって変わり得るため、特に限定されない。  
【００３９】
例示的な実施例で、パターン刃１２２の終端は鋸歯状で形成され得る。この場合、鋸歯状はパターン刃１２２と同じ平面上に形成されることもできるが、前記平面からずれて形成されることもできる。鋸歯がパターン刃１２２と同じ平面からずれて形成される場合、隣接する二つの鋸歯は互いに異なる方向にずれていることもできる。
【００４０】
パターン刃１２２の形態は多角形及び円形からなる群より選ばれる一つ以上であり得る。前記多角形は特に限定されないが、例えば、三角形、四角形、五角形及び六角形からなる群より選ばれる一つ以上であり得る。
【００４１】
例示的な実施例において、パターン刃１２２は一つの形態が連続して構成されることもできるが、異なる形態が混ざり合った形で構成されることもできる。
【００４２】
パターン刃１２２で定義されるパターンのサイズは、工程上で所望するサイズに応じて多様に適用することができる。例えば、平均直径５ｍｍないし１００ｍｍの範囲に設定できるが、これに限定されない。５ｍｍ未満の場合はパターン刃１２２の間の間隔が狭すぎて切断過程で高吸水性樹脂１５０がつかえて不完全な切断になり得、１００ｍｍ超過の場合は切断工程による所望する効果が得られにくいという問題がある。
【００４３】
例示的な実施例で、支持台１６０は別途の駆動装置がないものであり得る。この場合、カッター１２０の回転力により高吸水性樹脂１５０を移送させることも可能である。
【００４４】
高吸水性樹脂１５０を挟んで、パターン刃１２２に対応する位置でパターン刃１２２が一部陥入されるように溝１６１が形成され得る。この場合、高吸水性樹脂１５０が一部切断されないことにより発生する不良を防止することができ、より確実な切断効果を有することができる。
【００４５】
排出部１４０の場合は図１の場合と同様に支持台１６０が延長されていることができる。しかし、これに限定されず、別途の支持台１６０なしで切断された高吸水性樹脂１５０が落下して収納されるようにすることもできる。
【００４６】
一方、図１及び２を参照して高吸水性樹脂の切断装置の一駆動例について説明すると、コンベヤーベルトで形成された支持台１６０の投入部１１０上に、重合された高吸水性樹脂１５０が投入され、高吸水性樹脂１５０は前記支持台１６０上に安着され、投入部１１０から排出部１４０の方向に移動することができる。このとき、支持台１６０の移動は上述したように、駆動装置によって投入部１１０から排出部１４０の方向に移動したり、別途の駆動装置なしで支持台１６０の上部に位置するカッター１２０の回転力によって移動することができる。
【００４７】
前記投入部１１０と排出部１４０についてより具体的に説明すると、図１上で投入部１１０はカッター１２０を基準に支持台１６０の左側上部に位置すると見ることができ、排出部１４０はカッター１２０を基準に支持台１６０の右側上部に位置すると見ることができる。
【００４８】
支持台１６０上の高吸水性樹脂１５０は、支持台１６０の上部に位置するカッター１２０を通りながら、前記カッター１２０のパターン刃１２２によって所望するサイズと形状に切断され得る。前記高吸水性樹脂１５０の切断されるサイズと形状はカッター１２０に形成されたパターン刃１２２のパターン形状及びサイズによって決定され得る。すなわち、前記カッター１２０は、表面に連続的なパターン刃１２２が形成されたローラー型カッターであり得、ローラー型カッターの回転体１２１が回転しながらパターン刃１２２の形状どおりに高吸水性樹脂１５０が切断され得る。
【００４９】
次に、前記切断された高吸水性樹脂１５０は、支持台１６０上で移動して、支持台１６０が延長されて形成された排出部１４０を介して排出され得る。ただし、これに限定されず、排出部１４０は別途の支持台なしで切断された高吸水性樹脂１５０が落下して収納される形態であり得る。
【００５０】
【００５１】
高吸水性樹脂の製造方法
【００５２】
図１ないし図５を参照して本発明の一実施形態による高吸水性樹脂の製造方法について説明する。
【００５３】
高吸水性樹脂の製造方法は、高吸水性樹脂を重合する段階、上述した高吸水性樹脂の切断装置１００の投入部１１０に高吸水性樹脂１５０を投入する段階、カッター１２０で高吸水性樹脂１５０を切断する段階、および、切断された高吸水性樹脂１５０を排出する段階を含む。
【００５４】
高吸水性樹脂を重合する段階は、特に限定されないが、モノマー組成物を重合器に注入して重合することができる。この場合、高吸水性樹脂を形成するためにベルト上に前記モノマー組成物を注入して重合することができるが、これに限定されない。
【００５５】
モノマー組成物に含まれるモノマーとして水溶性エチレン系不飽和単量体は、高吸水性樹脂の製造に一般的に使用される単量体であれば、限定されずいかなるものでも使用することができる。モノマーは大きく陰イオン性単量体とその塩、非イオン性親水性含有単量体、及びアミノ基含有不飽和単量体及びその４級化物からなる群より選ばれる一つ以上を使用することができる。
【００５６】
例示的な実施例で、アクリル酸、メタアクリル酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、２−アクリロイルエタンスルホン酸、２−メタクリロイルエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルプロパンスルホン酸及び２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸からなる群より選ばれる一つ以上の陰イオン性単量体またはその塩；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−置換（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、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート及びポリエチレングリコール（メタ）アクリレートからなる群より選ばれる一つ以上の非イオン性親水性含有単量体；または（Ｎ，Ｎ）−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート及び（Ｎ，Ｎ）−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドからなる群より選ばれる一つ以上のアミノ基含有不飽和単量体またはその４級化物などを含み得る。
【００５７】
モノマー組成物のうち水溶性エチレン系不飽和単量体の濃度は、重合時間及び反応条件（モノマー組成物の供給速度、熱及び／または光の照射時間、照射範囲、及び照射強度、ベルトの幅、長さ及び移動速度など）を考慮して適切に選択して使用できるが、例示的な実施例で、４０ないし６０重量％の範囲であり得る。この場合、モノマーの溶解度及び経済的な面において効率的であり得る。
【００５８】
モノマー組成物は光重合開始剤、熱重合開始剤及び架橋剤からなる群より選ばれる一つ以上の添加剤をさらに含み得る。重合開始剤は工程過程で熱重合、光重合、または熱重合及び光重合を選択するかどうかによってその種類を適切に選択して使用することができる。
【００５９】
光重合開始剤は特に制限されないが、例えば、ジエトキシアセトフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、４−（２−ヒドロキシエトキシ）フェニル−（２−ヒドロキシ）−２−プロピルケトン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどのアセトフェノン誘導体；ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテルなどのベンゾインアルキルエーテル類化合物；ｏ−ベンゾイル安息香酸メチル、４−フェニルベンゾフェノン、４−ベンゾイル−４′−メチル−ジフェニル硫化物、（４−ベンゾイルベンジル）トリメチルアンモニウム塩化物などのベンゾフェノン誘導体；チオキサントン（ｔｈｉｏｘａｎｔｈｏｎｅ）系化合物；ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルホスフィンオキシド、ジフェニル（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−ホスフィンオキシドなどのアシルホスフィンオキシド誘導体；または２−ヒドロキシメチルプロピオニトリル、２、２′−（アゾビス（２−メチル−Ｎ−（１、１′−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル）プロピオンアミド）などのアゾ系化合物などを１種または２種以上混合して使用できるが、これらに限定されない。
【００６０】
熱重合開始剤は特に制限されないが、例えば、アゾ系（ａｚｏ）開始剤、過酸化物系開始剤、レドックス（ｒｅｄｏｘ）系開始剤または有機ハロゲン化物開始剤などを１種または２種以上混合して使用することができる。また、前記熱重合開始剤のうち過硫酸ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ  ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ、Ｎａ２Ｓ２Ｏ８）または過硫酸カリウム（Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  ｐｅｒｓｕｌｆａｔｅ、Ｋ２Ｓ２Ｏ８）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００６１】
モノマー組成物で、光重合開始剤及び熱重合開始剤は重合開始効果を示すことができれば、その含量は選択して使用することができる。例示的な実施例において、光重合開始剤は単量体１００重量部に対し、０．００５ないし０．１重量部の範囲で含まれ得、熱重合開始剤は単量体１００重量部に対し、０．０１ないし０．５重量部の範囲内であり得るが、これらに限定されない。
【００６２】
架橋剤は単量体の置換基と反応できる官能基及びエチレン性不飽和基をそれぞれ１つ以上含む架橋剤、または単量体の置換基及び／または前記単量体を加水分解して形成された置換基と反応できる官能基を２以上含む架橋剤を使用することができる。
【００６３】
例示的な実施例において、架橋剤は炭素数８ないし１２のビスアクリルアミド、炭素数８ないし１２のビスメタアクリルアミド、炭素数２ないし１０のポリオールのポリ（メタ）アクリレートまたは炭素数２ないし１０のポリオールのポリ（メタ）アリルエーテルなどが挙げられ得、より具体的な例としては、Ｎ，Ｎ′−メチレンビス（メタ）アクリレート、エチレンオキシ（メタ）アクリレート、ポリエチレンオキシ（メタ）アクリレート、プロピレンオキシ（メタ）アクリレート、グリセリンジアクリレート、グリセリントリアクリレート、トリメチロールトリアクリレート、トリアリルアミン、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアネート、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコールまたはこれらの２種以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
【００６４】
モノマー組成物で、架橋剤は架橋効果を示すことができれば、その含有量は選択して使用することができる。例示的な実施例において、架橋剤は単量体１００重量部に対し、０．０１ないし０．５重量部の範囲内であり得るが、これに限定されない。
【００６５】
重合が完了した高吸水性樹脂は、切断装置１００の投入部１１０に投入され、カッター１２０で高吸水性樹脂が切断される段階を経る。
【００６６】
この場合、カッター１２０は高吸水性樹脂１５０をパターニングした小片に切断することができる。
【００６７】
切断が完了した高吸水性樹脂１５０は、排出部１４０に排出され、その後粉砕、乾燥及び乾燥された重合体をさらに粉砕する段階をさらに含み得る。場合によっては粉砕工程前に、仮乾燥段階をさらに含み、粉砕工程でかたまることなどを防止することができる。
【００６８】
粉砕方法は特に限定されないが、例えば、ゴム状弾性体を切断、押出する装置を利用することができる。例示的な実施例において、カッター型切断機、チョッパ型切断機、ニーダー型切断機、振動式粉砕機、衝撃式粉砕機、摩擦型粉砕機などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６９】
乾燥方法としては通常乾燥器と加熱炉を利用することができる。例示的な実施例において、熱風乾燥器、流動層乾燥器、気流乾燥器、赤外線乾燥器、誘電加熱乾燥器などが挙げられるが、これらに限定されない。乾燥温度は特に制限されないが、熱劣化を防止して効率的に乾燥するため、１００ないし２００℃の範囲であり得る。
【００７０】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、互いに異なる多様な形態で製造され得、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は本発明の技術的な思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態で実施され得ることを理解することができる。したがって、上記実施例はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。
【図１】
2017505833.tif 000003
【図２】
2017505833.tif 000004
【図３】
2017505833.tif 000005
【図４】
2017505833.tif 000006
【図５】
2017505833.tif 000007
【国際調査報告】
2017505833.tif 000008
2017505833.tif 000009
2017505833.tif 000010
2017505833.tif 000011