(57)【要約】  本発明は高吸水性樹脂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１次切断する第１カッター、前記高吸水性樹脂を２次切断する第２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む。
2017505722.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１次切断する第１カッターと、
前記高吸水性樹脂を２次切断する第２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】
前記第１カッターは前記高吸水性樹脂を進行方向に平行な方向に切断する請求項１に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項４】
前記第１カッターはローラ型カッターである請求項３に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項５】
前記ローラ型カッターは多数の刃を含み、
前記高吸水性樹脂の進行方向に対応して回転する請求項４に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項６】
前記高吸水性樹脂を挟んで、
前記多数の刃に対応して形成される補助刃または溝をさらに含む請求項５に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項７】
前記第２カッターは前記高吸水性樹脂を進行方向の垂直方向に切断する請求項１に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項８】
前記第２カッターは直線往復運動する刃を含む請求項１に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項９】
前記高吸水性樹脂を挟んで、
前記第２カッターの刃に対応して形成される補助刃または溝をさらに含む請求項８に記載の高吸水性樹脂の切断装置。
【請求項１０】
高吸水性樹脂を重合する段階と、
請求項１ないし請求項９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、
第１カッター及び第２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１１】
前記排出部を介して排出し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１０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に乾燥、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、これは乾燥工程における効率低下の要因になる。
【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になり、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って品質が低下して製品ロス（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１次切断する第１カッター、前記高吸水性樹脂を２次切断する第２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】
前記第１カッターは前記高吸水性樹脂を進行方向に平行な方向に切断し得る。
【００１２】
前記第１カッターはローラ型カッターであり得る。
【００１３】
前記ローラ型カッターは多数の刃を含み、前記高吸水性樹脂の進行方向に対応して回転し得る。
【００１４】
前記切断装置は、前記高吸水性樹脂を挟んで、前記多数の刃に対応して形成される補助刃または溝をさらに含み得る。
【００１５】
前記第２カッターは前記高吸水性樹脂を進行方向の垂直方向に切断し得る。
【００１６】
前記第２カッターは直線往復運動する刃を含み得る。
【００１７】
前記切断装置は、前記高吸水性樹脂を挟んで、前記第２カッターの刃に対応して形成される補助刃または溝をさらに含み得る。
【００１８】
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、第１カッター及び第２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。
【００１９】
前記製造方法は、前記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。
【００２０】
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】
【００２１】
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。
【００２２】
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輪の破損を減らして優れた高吸水性樹脂を提供することができる。
【００２３】
本発明による効果は以上で例示した内容によって制限されず、より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】
【００２４】
【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。
【００２５】
【図２】図１における本発明の一実施形態によるＡ−Ａ′の断面を概略的に示す断面図である。
【００２６】
【図３】図１における本発明の一実施形態によるＢ−Ｂ′の断面を概略的に示す断面図である。
【００２７】
【図４】図１における本発明の他の実施形態によるＢ−Ｂ′の断面を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
【００３３】
高吸水性樹脂の切断装置
【００３４】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【００３５】
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は図１における本発明の一実施形態によるＡ−Ａ′の断面を概略的に示す断面図であり、図３は図１における本発明の一実施形態によるＢ−Ｂ′の断面を概略的に示す断面図であり、図４は図１における本発明の他の実施形態によるＢ−Ｂ′の断面を概略的に示す断面図である。
【００３６】
これら図を参照すると、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１次切断する第１カッター１２０、１次切断された樹脂を２次切断する第２カッター１３０、及び切断された樹脂を排出する排出部１４０を含む。
【００３７】
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、その連結部位は第１カッター１２０に対応する部位及び／または第２カッター１３０に対応する部位であり得る。
【００３８】
第１カッター１２０は高吸水性樹脂１５０を進行方向に平行な方向に切断することができる。この場合、第１カッター１２０は、例えば、ローラ型カッターであり得る。具体的な例において、第１カッター１２０は多数の円形刃１２２を含み、多数の円形刃１２２を連結する中心軸１２１を含み得る。中心軸１２１が別途の駆動部（図示せず）に連結されて回転運動をし、このような回転運動によって円形刃１２２が回転しながら高吸水性樹脂１５０を１次切断することができる。
【００３９】
円形刃１２２の間の間隔は工程上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、５ｍｍないし１００ｍｍの範囲に間隔を設定することができるが、これに限定されない。５ｍｍ未満である場合は円形刃１２２の間隔が狭すぎて切断過程で高吸水性樹脂１５０がつかえる現象が発生し得、１００ｍｍ超過の場合は所望する切断効果が得られにくいという問題がある。
【００４０】
例示的な実施例において、円形刃１２２の終端は鋸歯形状で形成され得る。この場合、鋸歯は円形刃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。鋸歯が円形刃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。
【００４１】
高吸水性樹脂１５０を挟んで、円形刃１２２に対応する位置で円形刃１２２が一部陥入するように溝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。
【００４２】
他の一つの例において、高吸水性樹脂１５０を挟んで、円形刃１２２に対応する位置で円形刃１２２に噛み合う補助刃（図示せず）が形成されていることもできる。この場合、円形刃１２２と補助刃がはさみのような方法で高吸水性樹脂１５０を切断することができる。
【００４３】
第２カッター１３０は高吸水性樹脂１５０を進行方向の垂直方向に切断することができる。この場合、第２カッター１３０は、直線往復運動する刃を含み得る。例えば、第２カッター１３０は上下直線に往復運動することにより、第１カッター１２０で１次切断した高吸水性樹脂１５０を２次切断することができる。
【００４４】
高吸水性樹脂１５０を挟んで、第２カッター１３０に対応する位置で刃が一部陥入するように溝１６２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】
他の一つの例において、高吸水性樹脂１５０を挟んで、第２カッター１３０に対応する位置で第２カッター１３０の刃に噛み合う補助刃１６３が形成されていることもできる。この場合、第２カッター１３０の刃と補助刃１６３がはさみのような方法で高吸水性樹脂１５０を切断することができる。
【００４６】
２次切断間隔は、工程上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、５ｍｍないし１００ｍｍの範囲に間隔を設定することができるが、これに限定されない。５ｍｍ未満である場合は切断間隔が狭すぎるため、切断が円滑ではない場合もあり得、１００ｍｍ超過である場合は所望する切断効果が得られにくいという問題がある。
【００４７】
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。
【００４８】
【００４９】
高吸水性樹脂の製造方法
【００５０】
図１ないし図４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。
【００５１】
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、前記説明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、第１カッター１２０及び第２カッター１３０で高吸水性樹脂１５０を切断する段階、及び切断された高吸水性樹脂１５０を排出する段階を含む。
【００５２】
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。
【００５３】
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、いかなるものでも限定されず、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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することができるが、例示的な実施例において、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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）系統化合物；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サイド、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することができるが、これらに限定されない。
【００５８】
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）系統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。
【００５９】
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、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重量部の範囲で含まれ得るが、これに限定されない。
【００６０】
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一つ以上含む架橋剤、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。
【００６１】
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、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、これに限定されない。
【００６２】
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重量部の範囲で含まれ得るが、これに限定されない。
【００６３】
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、第１カッター１２０及び第２カッター１３０で高吸水性樹脂１５０が切断される段階を経る。
【００６４】
この場合、第１カッター１２０は高吸水性樹脂１５０を進行方向に平行な方向（長さ方向）に１次切断することができ、第２カッター１３０は１次切断された高吸水性樹脂１５０を進行方向に垂直な方向（幅方向）に２次切断することができる。または、第１カッター１２０が幅方向に１次切断し、第２カッター１３０が長さ方向に２次切断することもできる。
【００６５】
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の前に、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。
【００６６】
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、これに限定されない。
【００６７】
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。
【００６８】
以上添付する図面を参照して本発明の実施例について説明したが、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しない範囲で他の具体的な形態で実施され得るという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】
2017505722.tif 000003
【図２】
2017505722.tif 000004
【図３】
2017505722.tif 000005
【図４】
2017505722.tif 000006
【国際調査報告】
2017505722.tif 000007
2017505722.tif 000008
2017505722.tif 000009
2017505722.tif 000010