JPH0347703A

JPH0347703A - 粉体の締め固め方法

Info

Publication number: JPH0347703A
Application number: JP18225689A
Authority: JP
Inventors: Tomio Tamura; 富雄田村
Original assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 1989-07-14
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1991-02-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（ａ）、産業上の利用分野本発明は、セラミック用粘土、高密度ベントナイト等の
製造に用いるに好適な粉体の締め固め方法に関する。

（ｂ）、従来の技術従来、この種の締め固めは、原料となる粉体に水を加え
て行うが、この際の締め固め密度は、最適含水比近くで
行うのが、最大乾燥密度となり好ましい。しかし、水を
粉体に均一に混合することが困難なために、やむを得ず
、最適含水比よりも過剰な水分を混入するか、−度過剰
な水分で混練しておいて、フィルタープレス等の方法で
脱水して最適含水比にする方法が用いられる。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、これで
は最適含水比の粉体を得るためには、プレス等の余分の
手間が掛かる不都合があった。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、混練以外にプレス
等の余分な手間が掛からず、最適含水比近くでの高密度
の締め固めが可能な粉体の締め固め方法を提供すること
を目的とするものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段即ち、本発明は、吸水状態でなお粒子独立性を保つ吸水
性ポリマを吸水させた状態で乾燥粉体と粉体混合し、該
粉体混合された乾燥粉体ポリマ混合体を加圧し、該圧力
により乾燥粉体ポリマ混合体内の吸水性ポリマに、該吸
水性ポリマに吸水された状態の水を外部に排出させ、該
排出された水を乾燥粉体に作用させて乾燥粉体を締め固
めるようにして構成される。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅ）
　、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用上記した構成により、本発明は、吸水状態のポリマと乾
燥粉体が実質的に乾燥状態で均一に混合され、その後の
加圧動作によりポリマに含まれた水が周囲の乾燥粉体に
供給されように作用する。

（ｆ）、実施例以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は各単量体のガラス転移点を示す図である。

セラミック用粘土や高密度ベントナイト等の粘度質材を
製造するには、原料となる乾燥した粘土粉体やベントナ
イト粉体等の乾燥粉体に、水をその構造内に包接した吸
水性ポリマ等を粉体混合する。粉体混合に際して、乾燥
粉体及び水を包接するポリマが吸水状態でなお粒子独立
性を保持することから、両者は実質的゛に乾燥状態で混
合される。吸水性ポリマに吸水させるべき水の量は、共
に混合する乾燥粉体を締め固めるのに最適な最適含水比
となる量とする。

ここで使用される吸水性ポリマは、以下の方法で得るこ
とが可能である。即ち、アクリル共重合体を脂肪族炭化
水素に溶解し、アクリル酸とそのアルカリ金属塩水溶液
を分散させ逆相懸濁重合し−さらに無機物質存在または
不存在下、架橋剤で架橋し乾燥させるのである。以下、
吸水性ポリマの製法について詳述する。

本発明に、用いられる吸水性ポリマ製造の際、分散剤と
して使われるアクリル共重合体は、（ａ）アクリル酸ア
ルキルエステルまたはメタクリル酸アルキルエステルで
、アルキル基の炭素数が８以上の単量体４０〜９５重量
％（ｂｌカルボキシル基もしくは、アミノ基もしくは第４
級アンモニウム基もしくはヒドロキシル基を含有するア
クリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、またはアクリル
アミド誘導体、メタクリルアミド誘導体の中から選ばれ
た１種または２ｍ以上の単量体５〜４０重量％（０）上記（ａ）、（ｂ）と共重合し得る不飽和単量体
０〜４０重量％を構成成分とする共重合体である。

（ａ）成分のアクリル酸またはメタクリル酸アルキルエ
ステルとしては、アルキル基の炭素数が８以上であれば
よく、市販され容易に入手できる単量体として、アクリ
ル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸２−エチルヘキ
シル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸ラウリル、ア
クリル酸トリデシル、メタクリル酸トリデシル、アクリ
ル酸ラウリル・トリデシル混合エステル、アクリル酸ス
テアリル、メタクリル酸ステアリルなどがある。

（ａ）成分を選択する場合、ガラス転移点が出来るだけ
高いほど、水系懸濁重合で分散剤を合成する際、ビーズ
のブロッキングがおこりにくくて都合がよい。各単量体
のガラス転移点を第１図に示す。

例えば、メタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸
ラウリル、アクリル酸ラウリル・トリデシル混合エステ
ル、アクリル酸トリデシル、アクリル酸ステアリル、メ
タクリル酸ステアリル等である。

（ｂ）成分のカルボキシル基、もしくはアミノ基、もし
くは第４級アンモニウム基、もしくはヒドロキシル基を
含有するアクリル酸誘導体、メタクリル酸誘導体、また
はアクリルアミド誘導体、メタクリアミド誘導体として
は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、アクリル
酸ジメチルアミノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノ
エチル、アクリル酸ジエチルアミノエチル、メタクリル
酸ジエチルアミノエチル、アクリル酸トリメチルアミノ
エチルクロライド、メタクリル酸トリメチルアミノエチ
ルクロライド、アクリル酸２−にドロキシエチル、メタ
クリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロ
キシプロピル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、
アクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、ジメチルア
ミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピル
メタクリルアミド、トリメチルアミノプロピルアクリル
アミドクロライド、トリメチルアミノプロピルメタクリ
ルアミドクロライド等である。

（ｅ）成分の単量体としては、ガラス転移点が高く、脂
肪族系炭化水素溶媒に親和性のあるメタクリル酸アルキ
ルエステルでアルキル基の炭素数が４以下のものや酢酸
ビニルがあげられる。たとえばメタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタク
リル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、酢酸ビニ
ルなどがある。好ましくは、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸イソブチルが適当である
。

（ａｌ、（ｂｌ、（Ｃ１成分の構成比は、脂肪族系炭化
水素溶媒への分散溶解性、重合のコロイド分散性、吸水
性ポリマの物性、例えば、吸水能、吸水時の粒子独立性
、粒子の強度、粒径等に大きな影響を与える。

通常、（ａ）成分４０〜９５重量％、（ｂ）成分５〜４
０重量％、（Ｃ）成分０〜４０重量％がよく、より好ま
しくは、（ａ）成分４５〜７０重量％、（ｂｌ成分５〜
２５重量％、（ｃｌ成分２０〜４０重量％が適当である
。（４１）成分が４０重量％未満の場合、溶媒への分散
溶解性が低下し、９５重量％を越えろ場合、相対的に（
ｂ）成分が５重量％未満でコロイド分散性が悪くなり、
ともに逆相懸濁重合の継続が困難となる。４０〜９５重
量％の範囲では多いほど、溶媒への分散溶解性がよ（な
り、吸水性ポリマの吸水時の粒子独立性、粒子の強度も
よくなる傾向がある。ｌｂ）成分が５重量％未満の場合
、前述の通りコロイド分散性が悪くなり、４０重量％を
越える場合、溶媒への分散溶解性が低下し、ともに逆相
懸濁重合の継続が困難となる。

５〜４０重量％の範囲では、多いほど重合のコロイド分
散性がよくな９、吸水性ポリマの吸水速度はアップする
が、吸水時の粒子独立性や粒子強度が低下し、粒径も細
かくなる傾向がある。（ｃ）成分が４０重量％を越える
場合、相対的に（ａ）成分の比率が低下し溶媒への分散
性が悪（なる。０〜４０重量％の範囲では多いほど吸水
性ポリマの粒子強度がアップする。

分散剤として用いるアクリル共重合体は、水系懸濁重合
法により合成される。溶液重合では溶剤が残留した９、
低分子量の重合物で分散剤としての機能が劣ってしまう
場合がある。水系懸濁重合法の例を上げろと、イオン交
換水中に部分ケン化ポリビニルアルコールを加重溶解さ
せ、窒素置換後、（ａｌ、（ｂｌ、（ｅｌ成分の単量体
にアゾ系またζよパーオキサイド系の重合開始剤を溶か
した溶液を滴下分散し、加温保持して重合を終了させる
。冷却後、固形物を濾過水洗したのち、減圧乾熾しビー
ズ状のアクリル共重合体、即ち分散剤を得る。

上記方法で得られる分散剤は、逆相ｇ濁重合の脂肪族炭
化水素溶媒に分散溶解されろ。分散剤の量は、アクリル
酸とそのアルカリ金属塩単量体に対し、０．１〜１０重
量％、好ましくはＯ，Ｓ〜５重量％の範囲で用いられる
。分散剤の量が０゜１重量％未満では重合のコロイド分
散性が不安定となり、１０Ｆ！量％を越える場合、粒径
が細かくなりすぎ、経済的にもデメリットとなる。

アクリル酸とそのアルカリ金属塩水溶液は、アクリル酸
単量体を水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶
液で部分中和することにより調整される。中和度は吸水
能、安全性を考慮して６０〜８５％が好ましい。また水
溶液中の単量体濃度は３５〜７５重量％、好ましくは４
０〜７０重量％がよい。

また、吸水性ポリマを製造する範囲内で、アクリル酸と
そのアクリル酸アルカリ金属塩単量体と共重合し得る不
飽和単量体を共重合させてもよい。

アクリル酸とそのアルカリ金属水溶液を逆相懸濁重合さ
せる際、重合開始剤としては、架橋剤単量体を用いない
自己架橋型であるため、過硫酸カリウム、過硫酸アンモ
ニウムの如き水溶性過硫酸塩や、過酸化水素が好ましい
。重合開始剤の使用量は単量体に対し０．１〜２．０重
量％、好ましくは０．２〜１．０重量％がよい。

逆相懸濁重合の脂肪族炭化水素溶媒としては、ｎ−ペン
タン、ｎ−ヘキサン、ｎ−へブタン、ｎ−オクタン等の
脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサ
ン、デカリン等の脂環式炭化水素などがあげられるが、
好ましくはｎ−ヘキサン、ｎ−へブタン、シクロヘキサ
ンが適当である。

吸水性ポリマを製造する際、特に重要なもう一つの要件
として、逆相懸濁重合終了後、無機物質存在または不存
在下架橋剤で架橋反応させることである。

架橋剤は、カルボキシル基（又はカルボキシレート基）
と反応しうる官能基を２個以上有する化合物であればよ
い。かかる架橋剤としては、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、グリセリントリグリシジルエーテル等
のポリグリシジルエーテル；エピクロルヒドリン、α−
メチルクロルヒドリン等のへロエポキシ化合物；ゲルタ
ールアルデヒド、グリオキザール等のポリアルデヒド類
などがあげられるが、好ましくはエチレングリコールグ
リシジルエーテルが適当である。

架橋剤の添加量は架橋剤の種類及び分散剤の種類によっ
ても異なるが、通常アクリル酸とそのアルカリ金属塩単
量体に対して０．０５〜２重量％が適切な範囲である。

前記架橋剤使用量が０゜０５重量％未満では吸水時の粒
子独立性、粒子の強度が悪く、２重量％より多くすると
架橋密度が高（なりすぎ、吸水能の著しい低下をきたす
。

架橋反応させる際、無機物質を加えると、いっそう吸水
時の粒子独立性が増す。無機物質としてはホワイトカー
ボン、タルク、へイドロタルサイト、微粉シリカなどが
ある。また、この時、界面活性剤を添加してもよく、従
来公知Ｑノニオン系界面活性剤などが用いられる。

架橋反応の方法は、従来から知られている共沸脱水や減
圧加熱乾燥時に架橋剤を加えればよく、共沸脱水時の添
加が容易である。

本発明で用いられる吸水性ポリマは市販のポリマと異な
り吸水すると粒子独立性を示すが、その理由として、分
散剤であるアクリル共重合体の（ａ）成分が多いほど、
また架轡珂が多いほど効果的なことから、吸水したポリ
マのすべりが関係していると推定される。分散剤の（ａ
）成分は吸水したポリマの撥水性を上げ、架橋剤はポリ
マの架橋度を高めることで吸水速度のアップとともに表
面のべたつきを減少させる。これらの効果により、吸水
したビーズ状のポリマはバインダとしての水が少ないた
め、お互いすべりあい、空隙が発生し、粒子独立性と流
動性を発現している。

本発明は、前記吸水性ポリマに必要量の水を吸水させ、
独立した微粒状を保つ状態で凍結させて使用してもよい
ことは勿論である。吸水できる水の量はポリマの吸水能
（イオン交換水で吸水性ポリマ重量に対し１００〜２０
０倍）まで可能である。また、前記吸水性ポリマに必要
量の水を吸水させるだけでもよいが、独立した微粒状を
保つ上で吸水できる水の量はポリマの吸水能の半量以下
が望ましい。

吸水状態のポリマの粒径は吸水性ポリマの粒径と吸水さ
せる水の量により、０．０３〜３９．０腫の範囲で自由
に変えられ、乾燥粉体との混合時の作業条件に合わせて
選ぶことができる。

こうして、乾燥粉体と吸水性ポリマが粉体混合されて乾
燥粉体ポリマ混合体が形成されたところで、該粉体ポリ
マ混合体を締め固める動作を行う。なお、粉体ポリマ混
合体は、その混合時に実質的に乾燥状態で混合されるの
で、吸水ポリマは乾燥粉体に対して均一な状態で混合さ
れる。

こうして、粉体ポリマ混合体を、突き棒、バイブレータ
等を用いて加圧締め固めろ。すると、該加圧締め固め動
作により、粉体ポリマ混合体中の吸水性ポリマに包接さ
れた水が締め固めの際に生じる圧力により外部に放出さ
れ、周囲の乾燥粉体に供給されろ。吸水性ポリマは既に
述べたように、乾燥粉体に対して実質的に乾燥状態で均
一に混合されているので、締め固めに際してポリマ内部
から放出される水は乾燥粉体全体に均一に供給される。

従って、吸水性ポリマに含まれる水の量が乾燥粉体の最
適な締め固めに必要な最適含水比に相当する量であって
も、水は乾燥粉体に対して過不足無（供給され、締め固
め動作は円滑に進行し、最大乾燥密度による締め固めが
可能となる。

（ｇ）０発明の効果以上、説明したように、本発明によれば、吸水状態でな
お粒子独立性を保つ吸水性ポリマを吸水させた状態で乾
燥粘度材や乾燥ベントナイト等の乾燥粉体と粉体混合し
、該粉体混合された乾燥粉体ポリマ混合体を加圧して、
該圧力により乾燥粉体ポリマ混合体内の吸水性ポリマに
、該吸水性ポリマに吸水された状態の水を外部に排出さ
せ、該排出された水を乾燥粉体に作用させて乾燥粉体を
締め固めるようにして構成したので、水を吸水性ポリマ
内に包接させた状態で供給することから、吸水性ポリマ
を実質的に乾燥状態で乾燥粉体に対して均一状態で混合
することが出来、フィルタープレス等の特別な装置及び
工程を経ることなく、乾燥粉体の締め固めを最適含水比
近傍で行うことが可能となり、乾燥密度の高い締め固め
生成物の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各単量体のガラス転移点を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】吸水状態でなお粒子独立性を保つ吸水性ポリマを吸水さ
せた状態で乾燥粉体と粉体混合し、該粉体混合された乾
燥粉体ポリマ混合体を加圧し、該圧力により乾燥粉体ポリマ混合体内の吸水性
ポリマに、該吸水性、ポリマに吸水された状態の水を外
部に排出させ、該排出された水を乾燥粉体に作用させて乾燥粉体を締め
固めるようにして構成した粉体の締め固め方法。