JPH08165303A

JPH08165303A - 含水ゲル状架橋重合体粒子の製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JPH08165303A
Application number: JP31378794A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Fujita; 康弘藤田; Takumi Hatsuda; 卓己初田; Kazunao Hitomi; 一尚樋富
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】含水ゲル状架橋重合体粒子の製造装置を簡略化
する。【構成】含水ゲル状架橋重合体粒子の製造装置は、単量
体を架橋剤の存在下で水溶液重合により重合させて含水
ゲル状架橋重合体を得ると共に、この重合体を微細粒子
化させるための装置であって、前記含水ゲル状架橋重合
体粒子を収納するための反応容器と、前記反応容器内に
回転自在に配置された回転軸と、前記回転軸に支持さ
れ、前記含水ゲル状架橋重合体を局所的に切断し、かつ
前記含水ゲル状架橋重合体の前記回転軸に沿った方向へ
の流動を可能にする複数の羽根とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、重合体の製造装置及び
製造方法、さらに詳しくは、含水ゲル状架橋重合体粒子
の製造装置及び製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】含水ゲル状架橋重合体を製造する方法の
１つに、原料となる単量体を移動するベルト上で薄膜状
に重合させる薄膜重合法がある。この方法によって得ら
れた重合体は用途によって乾燥させる必要があり、効率
良く乾燥させるためには、含水ゲル状架橋重合体を機械
的に細分化する等して表面積を増大させておく必要があ
る。薄膜重合法によって得られる重合体は薄膜状である
ため、重合工程とは別に、重合工程で得られた重合体を
細分化する工程（細分化工程）が必要である。このよう
に、薄膜重合法では、乾燥させる前に、通常、２工程が
必要である。

【０００３】これに対し、重合工程と細分化工程とを１
工程で行うことができる方法として、原料となる単量体
の水溶液を有機溶剤の中に分散させて重合させる逆相懸
濁重合法や特公平２−１９１２２号に開示されているよ
うなニーダー等の混練機を用いる方法が知られている。
特公平２−１９１２２号に開示されている方法は、アク
リル酸塩単量体（水溶液）を双腕型ニーダー内で重合さ
せるとともに、重合の進行に伴って生成する重合体を、
ニーダー内に設けられた攪拌羽根で解砕しながら微細粒
子化するものである。

【０００４】しかしながら、逆相懸濁重合法では、多量
の有機溶媒を取り扱うために種々の問題が生じる。ま
た、ニーダーを用いる方法では、ニーダー内に設けられ
た攪拌羽根が、通常、ニーダー内の物質を搬送する機能
を備えているため、攪拌羽根を駆動するために大きな駆
動装置が必要である。このため、装置が大型化し、製造
コストが大きい。また、粘性を有する物質を重合させる
場合には、攪拌羽根に大きな負担がかかり、攪拌羽根の
回転が停止したりする。さらに、ニーダー内部の構造
上、生成するゲルに対して均一に切断力が作用しなかっ
たり、重合の初期の段階で一部のゲルが攪拌羽根にかき
込まれないことがあるため、粗大粒子状のゲルも同時に
生成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、含水ゲル状架橋重合体粒子の製造装置を簡
略化することにある。本発明が解決しようとする別の課
題は、架橋されたゲル状重合物の乾燥時間を短縮するこ
とにある。

【０００６】本発明が解決しようとするさらに別の課題
は、架橋されたゲル状重合物を重合する際に、粗大粒子
ができないようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る含水ゲル状
架橋重合体粒子の製造装置は、単量体を架橋剤の存在下
で水溶液重合により重合させて含水ゲル状架橋重合体を
得ると共に、この重合体を微細粒子化させるためのもの
であり、含水ゲル状架橋重合体を収納するための反応容
器と、この反応容器内に回転自在に配置された回転軸
と、複数の羽根とを備えている。なお羽根は、回転軸に
支持されており、含水ゲル状架橋重合体を局所的に切断
し、かつ前記含水ゲル状架橋重合体の前記回転軸に沿っ
た方向への流動を可能にするような形状または配置であ
る。

【０００８】前記複数の羽根は板状部材で形成されてお
り、前記回転軸に交差する方向の平面が前記回転軸に対
して実質的に垂直であることが好ましい。前記複数の羽
根は、隣接する２枚の羽根が回転軸に沿った方向から見
て重ならないように配置されていることが好ましい。前
記複数の羽根は、短冊型であり、隣接する２枚の羽根の
前記回転軸に対する取り付け方向が逆であってもよい。

【０００９】前記複数の羽根は、扇型形状であり、隣接
する２枚の羽根の前記回転軸に対する取り付け方向が逆
であってもよい。本発明に係る含水ゲル状架橋重合体粒
子の製造方法は、単量体を架橋剤の存在下で水溶液重合
により重合させて含水ゲル状架橋重合体を得ると共に、
この重合体を微細粒子化させる方法であり、材料供給工
程と反応工程と切断工程とを含む。材料供給工程は、単
量体と架橋剤とを含む水溶液を反応容器に供給する工程
である。反応工程は、単量体および架橋剤を重合反応さ
せて含水ゲル状架橋重合体を得る工程である。切断工程
は、反応容器内に回転自在に配置された羽根により、反
応容器内での流動を妨げずに含水ゲル状架橋重合体を局
所的に切断する工程である。

【００１０】前記単量体はアルカリ金属塩基またはアン
モニウム塩基により５０〜１００モル％中和されたアク
リル酸もしくはメタクリル酸、アクリルアミド及びメタ
クリルアミドからなる群から選ばれた少なくとも１種で
あってもよい。前記材料供給工程は、前記単量体の重量
濃度Ｍ％と前記単量体に対する前記架橋剤のモル濃度Ｘ
ｍｏｌ％がＭ≧−６０Ｘ＋４２の関係式を満たすように
前記単量体と前記架橋剤とを供給する工程であることが
好ましい。

【００１１】

【作用】本発明に係る含水ゲル状架橋重合体粒子の製造
装置では、反応容器内に単量体及び架橋剤を含む水溶液
が供給される。この状態で反応容器内の回転軸を回転さ
せる。反応容器内では、単量体は、水溶液重合により重
合し、含水ゲル状架橋重合体となる。一方、回転軸には
複数の羽根が設けられており、前述のようにして得られ
た含水ゲル状架橋重合体は複数の羽根によって局所的に
切断される。本発明において、「局所的に切断する」と
は、反応容器内において、含水ゲル状架橋重合体を積極
的に搬送せずに、含水ゲル状架橋重合体の切断のみを行
うということを示している。

【００１２】ここで、重合体の切断途中においては、充
分に切断を受けてない粒径の大きな重合体粒子と、すで
に充分に切断を受けた粒径の小さな重合体粒子とが存在
する。特に含水ゲル状架橋重合体では、重合が進行する
につれて粘着性が減少し、切断作用を受けることにより
粒径の小さな重合体粒子ができやすい。このとき、粒径
が小さい重合体粒子ほど反応系内の抵抗を受けにくいた
め、粒径の小さな重合体粒子は自重によって反応容器の
下方に移動しやすい。この結果、重合体粒子の微細粒子
化が進行するにつれて、反応容器の下方では粒径の小さ
な重合体の蓄積が進み、一方、粒径の大きな重合体粒子
は反応容器の上方に集まる。このような動作が繰り返し
行われるとき、羽根は、重合体粒子の流動化を妨げない
ような形状及び配置となっているので、反応容器内で重
合体粒子は循環し、その途中で切断されて微細粒子化が
進む。

【００１３】このようにして反応容器内の重合体を均一
に微細粒子化できる。また、複数の羽根は、局所的に重
合体を切断するのみであるので、重合体による負荷が小
さく、このため回転駆動力は小さくてよい。さらに、含
水ゲル状架橋重合体は、それ自体の特性、すなわち重合
の進行につれて粘着性が減少するという特性により流動
するので、別に搬送させるための装置を設ける必要がな
く、装置の小型化が可能である。

【００１４】前記複数の羽根が板状部材で形成されてお
り、前記回転軸に交差する方向の平面が前記回転軸に対
して実質的に垂直である場合には、重合体による負荷が
より小さくなる。従って、装置の小型化が可能になる。
前記複数の羽根は、隣接する２枚の羽根が回転軸に沿っ
た方向から見て重ならないように配置されている場合に
は、含水ゲル状架橋重合体の回転軸に沿った方向への流
動を妨げないという効果が大きくなる。従って、複数の
羽根が含水ゲル状架橋重合体を局所的に切断するという
効果との相乗作用により、均一な微細粒子化が可能にな
ると共に、装置の小型化も可能である。

【００１５】前記複数の羽根が短冊型であり、隣接する
２枚の羽根の前記回転軸に対する取り付け方向が逆であ
る場合には、含水ゲル状架橋重合体の回転軸に沿った方
向への流動を妨げないという効果がより大きくなる。従
って、複数の羽根が含水ゲル状架橋重合体を局所的に切
断するという効果との相乗作用により、均一な微細粒子
化が可能になると共に、装置の小型化も可能である。

【００１６】前記複数の羽根が扇型形状であり、隣接す
る２枚の羽根の取り付け方向が逆である場合には、前記
同様に、含水ゲル状架橋重合体の流動を妨げず、均一な
微細粒子化が可能になると共に、装置の小型化も可能で
ある。本発明に係る含水ゲル状架橋重合体粒子の製造方
法では、まず、材料供給工程で反応容器内に単量体及び
架橋剤を含む水溶液を供給する。次の重合工程では、反
応容器内で水溶液重合により単量体の重合が行われ、含
水ゲル状重合体が生成すると共に架橋剤により含水ゲル
状重合体に架橋構造が形成されて含水ゲル状架橋重合体
となる。さらに切断工程では、含水ゲル状架橋重合体
は、回転自在に配置された羽根により反応容器内での流
動を妨げられずに局所的に切断される。反応容器内の重
合体は、効率良くかつ均一に微細粒子化される。この
時、含水ゲル状架橋重合体は、それ自体の特性、すなわ
ち重合の進行につれて粘着性が減少するという特性によ
り流動するので、別に搬送させるための装置を設ける必
要がなく、簡単な装置を用いて含水ゲル状架橋重合体粒
子を得ることができる。

【００１７】前記単量体はアルカリ金属塩基またはアン
モニウム塩基により５０〜１００モル％中和されたアク
リル酸もしくはメタクリル酸、アクリルアミド及びメタ
クリルアミドからなる群から選ばれた少なくとも１種で
ある場合でも、得られる含水ゲル状架橋重合体が効率良
くかつ均一に微細粒子化されるため、粗大粒子が得られ
にくい。

【００１８】前記材料供給工程が、前記単量体の重量濃
度Ｍ％と前記単量体に対する前記架橋剤のモル濃度Ｘｍ
ｏｌ％が、Ｍ≧−６０Ｘ＋４２の関係式を満たすように前記単量体と前記架橋剤とを供
給する工程である場合には、重合に伴って生成する含水
ゲル状架橋重合体が前記複数の羽根によって容易に微細
粒子化されやすくなり、粗大粒子が生成しにくい。ま
た、微細粒子化されて表面積が大きくなるので、これら
の粒子表面からの水分の蒸発により、重合に伴う反応熱
は有効に除去される。従って、重合温度の制御は極めて
容易であり、重合速度を大きくして生産性を上げること
も可能である。さらに、本発明によって得られた含水ゲ
ル状架橋重合体粒子は表面積が大きくなっているため、
熱風乾燥等により短時間で容易に乾燥させることができ
る。

【００１９】

【実施例】

＜製造装置＞本発明の一実施例に係る含水ゲル状架橋重
合体粒子の製造装置は、図１に示すように、反応容器１
と、回転軸３と、複数の羽根２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，
２ｅと、回転軸３を駆動するためのモーター４とを備え
ている。

【００２０】反応容器１は縦型円筒状に形成されるとと
もに上部が開口している。反応容器１の上部開口には蓋
１ａが配置されている。反応容器１の底面には回転軸３
が貫通する孔１ｂが形成されており、この孔１ｂにはシ
ール部材５が設けられている。回転軸３は反応容器１内
部において上下方向に延びるように配置されており、そ
の下端は反応容器１の底部を貫通してモーター４に接続
されている。

【００２１】複数の羽根２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ
は、図２に示すように扇型形状であり、上下方向に隣接
する２枚の羽根の回転軸３に対する取り付け方向が逆で
ある。また、羽根２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、図
１に示すように、板状部材で形成されており、各羽根の
回転軸３に交差する方向の平面が回転軸３に対して実質
的に垂直になるように装着されている。このため、羽根
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅは、反応容器１内の含水
ゲル状架橋重合体を局所的に切断する。

【００２２】＜製造方法＞次に含水ゲル状架橋重合体粒
子の製造方法を説明しながら本実施例の作用を説明す
る。材料供給工程本実施例で用いられる単量体および架橋剤は、水溶液重
合により架橋構造を形成し、含水ゲル状架橋重合体とな
るものである。架橋構造は、前記単量体と架橋剤（分子
内に重合性二重結合を２個以上有する架橋性単量体）と
を主成分とする単量体混合物の共重合によるものであ
る。また、デンプン、セルロース、ポリビニルアルコー
ル等の親水性高分子の存在下で、前記単量体混合物を水
溶液重合によって重合させると同時にグラフト結合やコ
ンプレックスを形成させることにより、架橋構造を形成
させてもよい。

【００２３】前記単量体としては、アクリル酸、メタク
リル酸、アルカリ金属塩基またはアンモニウム塩基によ
り５０〜１００モル％中和されたアクリル酸もしくはメ
タクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド等があ
げられる。これらの２種以上を用いてもよい。また、必
要に応じて、アクリロニトリル、２−ヒドロキシエチル
（メタ）アクリレート、アクリル酸メチル、マレイン酸
等の水溶性単量体を副成分としてこの単量体に加えても
よい。

【００２４】前記架橋剤としては、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、
プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，
５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネ
オペンチルグリコール、トリメチロールプロパンもしく
はペンタエリスリトールのジアクリレート又はジメタア
クリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、
テトラアリロキシエタン、トリメチロールプロパン、ペ
ンタエリスリトールのトリアクリレート又はトリメタア
クリレート、ペンタエリスリトールのテトラアクリレー
ト又はテトラメタアクリレート、Ｎ，Ｎ−メチレンビス
アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−メチレンビスメタアクリルア
ミド、イソシアヌル酸トリアリル等を挙げることができ
るこれらの２種以上を用いてもよい。

【００２５】前記単量体と架橋剤との混合割合は、単量
体１００モル％に対して架橋剤が好ましくは０．００１
〜５モル％、さらに好ましくは０．０１〜０．５モル％
である。架橋剤の使用量が０．００１％未満の場合に
は、得られる含水ゲル状重合体が柔らかくて粘着性を有
するため、機械的な切断力を受けても粘着しあって塊状
となり、細分化されにくい。また、５モル％を越えて使
用される場合には得られる架橋重合体の吸水性が低くな
る。

【００２６】前記単量体混合物水溶液の初期濃度は、水
溶液に対する単量体の重量濃度をＭ％、単量体に対する
架橋剤のモル濃度をＸｍｏｌ％として、次の関係式を満
たすよう設定されていることが好ましい。関係式：Ｍ≧−６０Ｘ＋４２単量体の重量濃度Ｍがこの範囲内の濃度であれば、重合
の進行に伴い生成する含水ゲル状架橋重合体が切断力に
より容易に細分化され、また、重合温度の調節も容易に
行うことができる。

【００２７】本実施例で単量体混合物をラジカル水溶液
重合するための水溶性ラジカル重合開始剤としては公知
のものを使用できる。例えば、過硫酸塩、過酸化水素、
水溶性アゾ化合物等を挙げることができ、これらを単独
で用いてもよく、あるいはこれらと亜硫酸塩、亜硫酸水
素塩、チオ硫酸塩、Ｌ−アスコルビン酸塩、第１鉄塩等
とを組み合わせてドックス系開始剤として用いてもよ
い。

【００２８】反応工程反応工程では、反応容器内で水溶液重合により単量体の
重合が行われ、含水ゲル状重合体が生成すると共に架橋
剤により含水ゲル状重合体に架橋構造が形成されて含水
ゲル状架橋重合体となる。切断工程切断工程では、モーター４により回転軸３を回転させ、
羽根２ａ〜２ｅを回転させる。ここで、羽根は、その上
面が回転軸３に対して直交しているので、反応容器１内
に得られた含水ゲル状架橋重合体は、羽根により回転軸
方向には実質的に搬送されずに、局所的に切断させる。

【００２９】ここで、羽根の回転数を、その周速度が
０．２ｍ／ｓ〜５．０ｍ／ｓの範囲内に設定することが
好ましく、１．０ｍ／ｓ〜１．６ｍ／ｓの範囲内に設定
することがさらに好ましい。回転数が０．２ｍ／ｓより
小さい場合には、重合中の物質は、切断力を受けても、
粘着し合って塊状となり、微細粒子化されにくい。ま
た、５．０ｍ／ｓより大きい場合には、含水ゲル状架橋
重合体に対し機械的に大きな負荷がかかり、好ましくな
い。

【００３０】ここで、切断途中においては、含水ゲル状
架橋重合体は、重合が進行するにつれて粘着性が減少
し、切断作用を受けることにより粒径の小さな重合体粒
子ができやすい。このとき、粒径が小さい重合体粒子ほ
ど反応系内の抵抗を受けにくいため、粒径の小さな重合
体粒子は自重によって反応容器１の下方に移動しやす
い。この結果、重合体粒子の微細粒子化が進行するにつ
れて、反応容器１の下方では粒径の小さな重合体の蓄積
が進み、一方、粒径の大きな重合体粒子は反応容器１の
上方に集まる。このような動作が繰り返し行われると
き、羽根は扇形状でかつ隣接する２枚の羽根の取り付け
方向が逆となっており、このため、粒子の回転軸３に沿
った方向の流動が妨げられない。したがって、反応容器
１内で粒子は循環し、その途中でさらに切断されて微細
粒子化が進む。

【００３１】このようにして水溶液重合を行えば、粒子
状で、それぞれの粒子内に架橋構造を有する含水ゲル状
重合体が得られるとともに、反応条件により異なるが、
粒子径は通常１ｃｍ以下のものを得ることができる。得
られた含水ゲル状架橋重合体粒子は相互間の粘着が少な
いばかりでなく、反応容器内の内壁や羽根からの離型性
も極めて良好で、しかも流動性が良く、反応容器１から
容易に取り出すことができる。

【００３２】本実施例の重合方法によって得られた含水
ゲル状架橋重合体粒子は、このままで吸収剤、保水剤、
イオン交換樹脂、吸着剤などとして用いることもできる
が、取扱上、乾燥して水分を除いた方が好ましい。含水
ゲル状架橋重合体粒子を乾燥して得られた架橋重合体
は、そのまま粗粒子で、あるいは粉砕して粉体として、
生理用ナプキン、紙おむつ等の衛生用吸収剤、あるいは
農園芸用分野、土木分野において保水剤、脱水剤などの
幅広い用途に応用される。このとき、本実施例では、含
水ゲル状架橋重合体粒子が均一に微細粒子化されてお
り、表面積が増大しているので、乾燥時間が短縮でき、
均一な乾燥物を得ることができる。

【００３３】〔変形例〕（ａ）複数の羽根の形状、枚数は前記実施例に限定され
ない。羽根の形状は、含水ゲル状架橋重合体の回転軸に
沿った方向への流動を妨げないものであれば、例えば、
羽根自体に含水ゲル状架橋重合体の前記回転軸に沿った
方向への流動を可能にするための孔を有していてもよ
い。また、図３に示すように、短冊型の形状であっても
よい。この場合は、図に示すように、取り付け方向を逆
にするのが好ましい。

【００３４】（ｂ）前記実施例では、縦型の反応容器を
使用したが、横型の反応容器にも同様に適用できる。ま
た、前記実施例では、回分式の装置として使用したが、
連続式の装置にも同様に適用できる。（ｃ）前記実施例では、反応容器内には１本の回転軸が
配置されていたが、複数本の回転軸を設けてもよい。

【００３５】（ｄ）前記実施例では、隣接する２枚の羽
根を、互いに１８０°の角度間隔で回転軸に装着した
が、羽根が、含水ゲル状架橋重合体を局所的に切断し、
かつ前記含水ゲル状架橋重合体の前記回転軸に沿った方
向への流動を妨げなければ角度間隔は１８０°に限定さ
れない。＜実験例＞以下に、本実施例装置を用いた重合方法の具
体的な実験例及び比較実験例を示す。また、単量体濃度
は単量体と架橋剤の重量の単量体水溶液の重量に対する
百分率であり、架橋剤濃度は架橋剤のモル数の単量体の
モル数に対する百分率である。

【００３６】（実験例１） −重合装置− 図１に示す一軸縦型円筒状攪拌重合装置を用いた。な
お、反応容器は底面の直径８０ｍｍ、深さ１２０ｍｍの
ポリプロピレン製の円筒状である。羽根はＳＵＳ３０４
製で、厚さは１ｍｍ、半径３９ｍｍで中心角９０度の扇
形であり、その扇形面は水平である。回転軸は直径８ｍ
ｍのＳＵＳ３０４製であり、底面から５ｍｍの位置に１
枚の羽根を有する。この羽根から上方に２０ｍｍの間隔
で４枚の羽根が存在し、それぞれの羽根の回転軸に対す
る取り付け方向は逆である（隣接する羽根と１８０度の
角度をもつ）。

【００３７】＊＊＊＊＊上記重合装置に、アクリル酸２０．６部、アクリル酸ナ
トリウム８０．９部、トリメチロールプロパントリアク
リレート０．３４部、及び水１６４部からなる単量体水
溶液を供給した（単量体濃度３８重量％、架橋剤濃度
０．１ｍｏｌ％）。この水溶液中に、窒素ガスを吹き込
み反応系内を窒素置換した。また、反応容器を３０℃の
ウォーターバスに浸して加温し、反応系を約３０℃とし
た。

【００３８】次に、この回転軸を３７０ｒｐｍで回転さ
せ、過硫酸ナトリウムの１０重量％水溶液１．３８部、
及びＬ−アスコルビン酸の１重量％水溶液０．５７部を
添加した。添加後２０秒で重合が開始し、単量体は重合
の進行に伴って含水ゲル状架橋重合体を形成し、この含
水ゲル状架橋重合体は、回転軸とともに回転する羽根に
よって次第に細分化された。重合開始後３０分で攪拌を
停止し、細分化された含水ゲル状架橋重合体を排出し
た。この時、重合容器、回転軸、及び羽根には付着物は
なく、反応容器を傾斜させるだけで容易に重合体を排出
できた。得られた含水ゲル状架橋重合体は１０ｍｍ以上
の径をもつ重合体を含まず、約２ｍｍの径に細分化され
ていた。この重合体を金網上に均一に配置し、１５０℃
の熱風乾燥機で３０分間静置乾燥した。この乾燥物をハ
ンマーミルを用いて粉砕し、粒子状含水ゲル状重合体の
乾燥粒子状物質が得られた。

【００３９】（実験例２）回転軸２５０ｒｐｍで回転さ
せること以外は、実験例１と同じ装置を用い、同様な操
作を行った。実験例１と同様な過程で得られた含水ゲル
状架橋重合体は１０ｍｍ以上の径をもつ重合体を含ま
ず、約２ｍｍの径に細分化されていた。この重合体を金
網上に均一に配置し、１５０℃の熱風乾燥機で３０分間
静置乾燥した。この乾燥物をハンマーミルを用いて粉砕
し、粒子状含水ゲル状重合体の乾燥粒子状物質が得られ
た。

【００４０】（実験例３）最下部の羽根から上方に８０
ｍｍの間隔で１枚の羽根が存在すること以外は、実験例
１と同じ装置を用い、同様な操作を行った。実験例１と
同様な過程で得られた含水ゲル状架橋重合体は１０ｍｍ
以上の径をもつ重合体を含まず、約２ｍｍの径に細分化
されていた。この重合体を金網上に均一に配置し、１５
０℃の熱風乾燥機で３０分間静置乾燥した。この乾燥物
をハンマーミルを用いて粉砕し、粒子状含水ゲル状重合
体の乾燥粒子状物質が得られた。

【００４１】（実験例４）羽根の形状を８ｍｍ×４０ｍ
ｍの長方形とする以外は、実験例１と同じ装置を用い、
同様な操作を行った。実験例１と同様な過程で得られた
含水ゲル状架橋重合体は１０ｍｍ以上の径をもつ重合体
を含まず、約２ｍｍの径に細分化されていた。この重合
体を金網上に均一に配置し、１５０℃の熱風乾燥機で３
０分間静置乾燥した。この乾燥物をハンマーミルを用い
て粉砕し、粒子状含水ゲル状重合体の乾燥粒子状物質が
得られた。

【００４２】（実験例５）羽根の延びる方向が隣接する
羽根の延びる方向と１２０度の角度をもつこと以外は、
実験例１と同じ装置を用い、同様な操作を行った。実験
例１と同様な過程で得られた含水ゲル状架橋重合体は１
０ｍｍ以上の径をもつ重合体を含まず、約２ｍｍの径に
細分化されていた。この重合体を金網上に均一に配置
し、１５０℃の熱風乾燥機で３０分間静置乾燥した。こ
の乾燥物をハンマーミルを用いて粉砕し、粒子状含水ゲ
ル状重合体の乾燥粒子状物質が得られた。

【００４３】（実験例６）実験例１で用いた一軸縦型円
筒上攪拌重合装置に、アクリルアミド５６．３部、アク
リル酸ナトリウム３１．９部、スルフォエチルメタアク
リレートのナトリウム塩２．４８部、メチレンビスアク
リルアミド０．２７８部、及び水１７６部からなる単量
体水溶液を供給した（単量体濃度３４重量％、架橋剤濃
度０．１６ｍｏｌ％）。この水溶液中に、窒素ガスを吹
き込み反応系内を窒素置換した。また、反応容器を２０
℃のウォーターバスに浸して加温し、反応系を約２０℃
とした。

【００４４】次に、この回転軸を３７０ｒｐｍで回転さ
せ、過硫酸ナトリウムの１０重量％水溶液３．９６部、
及びＬ−アスコルビン酸の１重量％水溶液３．９６部を
添加した。添加後３０秒で重合が開始し、単量体は重合
の進行に伴って含水ゲル状架橋重合体を形成し、この含
水ゲル状架橋重合体は、回転軸とともに回転する羽根に
よって次第に細分化された。重合開始後３０分で攪拌を
停止し、細分化された含水ゲル状架橋重合体を排出し
た。この時、重合容器、回転軸、及び羽根には付着物は
なく、反応容器を傾斜させるだけで容易に重合体を排出
できた。得られた含水ゲル状架橋重合体は１０ｍｍ以上
の径をもつ重合体を含まず、約２ｍｍの径に細分化され
ていた。この重合体を金網上に均一に配置し、１５０℃
の熱風乾燥機で３０分間静置乾燥した。この乾燥物をハ
ンマーミルを用いて粉砕し、粒子状含水ゲル状重合体の
乾燥粒子状物質が得られた。

【００４５】（実験例７）実験例１で用いた一軸縦型円
筒状攪拌重合装置に、アクリル酸２５．７部、アクリル
酸ナトリウム６２．４部、ポリエチレングリコールジア
クリレート（平均分子量４８７）１．００部、及び水１
７６．７部からなる単量体水溶液を供給した（単量体濃
度３３重量％、架橋剤濃度０．２ｍｏｌ％）。この水溶
液中に、窒素ガスを吹き込み反応系内を窒素置換した。
また、反応容器を３０℃のウォーターバスに浸して加温
し、反応系を約３０℃とした。

【００４６】次に、この回転軸を３７０ｒｐｍで回転さ
せ、２，２′−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩
酸塩の１０重量％水溶液０．５１部、過硫酸ナトリウム
の１０重量％水溶液０．５１部、Ｌ−アスコルビン酸の
１重量％水溶液０．０４部、及び過酸化水素の０．３５
重量％水溶液０．２３部を添加した。添加後１０秒で重
合が開始し、単量体は重合の進行に伴って含水ゲル状架
橋重合体を形成し、この含水ゲル状架橋重合体は、回転
軸とともに回転する羽根によって次第に細分化された。
重合開始後３０分で攪拌を停止し、細分化された含水ゲ
ル状架橋重合体を排出した。この時、重合容器、回転
軸、及び羽根には付着物はなく、反応容器を傾斜させる
だけで容易に重合体を排出できた。得られた含水ゲル状
架橋重合体は１０ｍｍ以上の径をもつ重合体を含まず、
約２ｍｍの径に細分化されていた。この重合体を金網上
に均一に配置し、１５０℃の熱風乾燥機で３０分間静置
乾燥した。この乾燥物をハンマーミルを用いて粉砕し、
粒子状含水ゲル状重合体の乾燥粒子状物質が得られた。

【００４７】（実験例８）実験例１で用いた一軸縦型円
筒状攪拌重合装置に、アクリル酸２２．８部、アクリル
酸ナトリウム８９．４部、トリメチロールプロパントリ
アクリレート０．１７部、及び水１５２．６部からなる
単量体水溶液を供給した（単量体濃度４２重量％、架橋
剤濃度０．０４５ｍｏｌ％）。この水溶液中に、窒素ガ
スを吹き込み反応系内を窒素置換した。また、反応容器
を３０℃のウォーターバスに浸して加温し、反応系を約
３０℃とした。

【００４８】次に、この回転軸を３７０ｒｐｍで回転さ
せ、過硫酸ナトリウムの１０重量％水溶液１．５２部、
及びＬ−アスコルビン酸の１重量％水溶液０．６３部を
添加した。添加後１０秒で重合が開始し、単量体は重合
の進行に伴って含水ゲル状架橋重合体を形成し、この含
水ゲル状架橋重合体は、回転軸とともに回転する羽根に
よって次第に細分化された。重合開始後３０分で攪拌を
停止し、細分化された含水ゲル状架橋重合体を排出し
た。この時、重合容器、回転軸、及び羽根には付着物は
なく、反応容器を傾斜させるだけで容易に重合体を排出
できた。得られた含水ゲル状架橋重合体は１０ｍｍ以上
の径をもつ重合体を含まず、約２ｍｍの径に細分化され
ていた。この重合体を金網上に均一に配置し、１５０℃
の熱風乾燥機で３０分間静置乾燥した。この乾燥物をハ
ンマーミルを用いて粉砕し、粒子状含水ゲル状重合体の
乾燥粒子状物質が得られた。

【００４９】（実験例９）実験例１で用いた一軸縦型円
筒状攪拌重合装置に、アクリル酸２０．６部、アクリル
酸ナトリウム８０．９部、トリメチロールプロパントリ
アクリレート０．１５部、及び水１６５．３部からなる
単量体水溶液を供給した（単量体濃度３８重量％、架橋
剤濃度０．０４５ｍｏｌ％）。この水溶液中に、窒素ガ
スを吹き込み反応系内を窒素置換した。また、反応容器
を３０℃のウォーターバスに浸して加温し、反応系を約
３０℃とした。

【００５０】次に、この回転軸を３７０ｒｐｍで回転さ
せ、過硫酸ナトリウムの１０重量％水溶液１．３８部、
Ｌ−アスコルビン酸の１重量％水溶液０．５７部を添加
した。添加後２０秒で重合が開始し、単量体は重合の進
行に伴って含水ゲル状架橋重合体を形成し、この含水ゲ
ル状架橋重合体は、回転軸とともに回転する羽根によっ
て次第に細分化された。重合開始後３０分で攪拌を停止
し、細分化された含水ゲル状架橋重合体を排出した。こ
の時、重合容器、回転軸、及び羽根には少量の付着物が
あった。得られた含水ゲル状架橋重合体は１０ｍｍ以上
の径をもつ重合体は存在しなかった。しかし、約９０％
の粒子が造粒して１０ｍｍ以上の造粒物となって存在し
た。この重合体を金網上に均一に配置し、１５０℃の熱
風乾燥機で４５分間静置乾燥した。この乾燥物をハンマ
ーミルを用いて粉砕し、粒子状含水ゲル状重合体の乾燥
粒子状物質が得られた。

【００５１】（実験例１０）実験例１で用いた一軸縦型
円筒状攪拌重合装置に、アクリル酸１７．９部、アクリ
ル酸ナトリウム７０．２部、ポリエチレングリコールジ
アクリレート（平均分子量４８７）０．４９部、及び水
１７７．２部からなる単量体水溶液を供給した（単量体
濃度３３重量％、架橋剤濃度０．１ｍｏｌ％）。この水
溶液中に、窒素ガスを吹き込み反応系内を窒素置換し
た。また、反応容器を３０℃のウォーターバスに浸して
加温し、反応系を約３０℃とした。

【００５２】次に、この回転軸を３７０ｒｐｍで回転さ
せ、２，２′−アゾビス（２−アミジノプロパン）二塩
酸塩の１０重量％水溶液０．５０部、過硫酸ナトリウム
の１０重量％水溶液０．５０部、Ｌ−アスコルビン酸の
１重量％水溶液０．０３部、及び過酸化水素の０．３５
重量％水溶液０．２２部を添加した。添加後１０秒で重
合が開始し、単量体は重合の進行に伴って含水ゲル状架
橋重合体を形成し、この含水ゲル状架橋重合体は、回転
軸とともに回転する羽根によって次第に細分化された。
重合開始後３０分で攪拌を停止し、細分化された含水ゲ
ル状架橋重合体を排出した。この時、重合容器、回転
軸、及び羽根には少量の付着物があった。得られた含水
ゲル状架橋重合体は１０ｍｍ以上の径をもつ重合体は存
在しなかった。しかし、約９０％の粒子が造粒して１０
ｍｍ以上の造粒物となって存在した。この重合体を金網
上に均一に配置し、１５０℃の熱風乾燥機で４５分間静
置乾燥した。この乾燥物をハンマーミルを用いて粉砕
し、粒子状含水ゲル状重合体の乾燥粒子状物質が得られ
た。

【００５３】（実験例１１）一軸円筒状攪拌重合装置を
横型とする以外は、実験例１と同じ装置を用い、同様な
操作を行った。実験例１と同様な過程で得られた含水ゲ
ル状架橋重合体は１０ｍｍ以上の径をもつ重合体を含ま
ず、約３ｍｍの径に細分化されていた。この重合体を金
網上に均一に配置し、１５０℃の熱風乾燥機で４５分間
静置乾燥した。この乾燥物をハンマーミルを用いて粉砕
し、粒子状含水ゲル状重合体の乾燥粒子状物質が得られ
た。

【００５４】（比較実験例１）羽根の扇形面を水平面の
回転軸回転方向に対して１３５度の角度とする以外は、
実験例１と同じ装置を用い、同様な操作を行った。重合
開始後、単量体は重合の進行に伴って含水ゲル状架橋重
合体を形成したが、この含水ゲル状架橋重合体は、回転
軸とともに回転する羽根によって上方に送られて細分化
されなかった。重合開始後３０分で攪拌を停止し、１つ
の塊となった含水ゲル状架橋重合体を排出した。この
時、重合容器、回転軸、及び羽根には重合体が付着して
からみついており、排出する際は、付着物を剥離した
り、重合体を切断する等の操作を必要とした。この重合
体を金網上に均一に配置し、１５０℃の熱風乾燥機で静
置乾燥した。６０分間の乾燥では、乾燥されずに含水し
ている重合体が多くみられた。この重合体をハンマーミ
ルを用いて粉砕しようとしたが、含水している重合体が
柔らかくて粉砕できなかった。

【００５５】（比較実験例２）羽根の形状を円形とする
以外は、実験例１と同じ装置を用い、同様な操作を行っ
た。重合開始後、単量体は重合の進行に伴って含水ゲル
状架橋重合体を形成したが、この含水ゲル状架橋重合体
は、回転軸とともに回転する羽根によって細分化されな
かった。重合開始後３０分で攪拌を停止し、含水ゲル状
架橋重合体を排出した。この時、重合容器、回転軸、及
び羽根には重合体が付着してからみついており、排出す
る際は、付着物を剥離したり、重合体を切断する等の操
作を必要とした。得られた含水ゲル状架橋重合体は１０
ｍｍ以上の径を持つ重合体が９０％以上であった。この
重合体を金網上に均一に配置し、１５０℃の熱風乾燥機
で静置乾燥した。６０分間の乾燥では、乾燥されずに含
水している重合体が多くみられた。この重合体をハンマ
ーミルを用いて粉砕しようとしたが、含水している重合
体が柔らかくて粉砕できなかった。

【００５６】

【発明の効果】本発明に係る含水ゲル状架橋重合体粒子
の製造装置では、複数の羽根が含水ゲル状架橋重合体を
局所的に切断するので、重合体による負荷が小さく、回
転駆動力も小さくてよい。さらに、含水ゲル状架橋重合
体は、それ自体の特性、すなわち重合の進行につれて粘
着性が減少するという特性により流動するので、別に搬
送させるための装置を設ける必要がなく、装置の小型化
が可能である。

【００５７】前記複数の羽根が板状部材で形成されてお
り、前記回転軸に交差する方向の平面が前記回転軸に対
して実質的に垂直である場合には、重合体による負荷が
より小さくなり、装置の小型化が可能になる。前記複数
の羽根は、隣接する２枚の羽根が回転軸に沿った方向か
ら見て重ならないように配置されている場合には、含水
ゲル状架橋重合体の回転軸に沿った方向への流動を妨げ
ないという効果が大きくなる。従って、複数の羽根が含
水ゲル状架橋重合体を局所的に切断するという効果との
相乗作用により、均一な微細粒子化が可能になると共
に、装置の小型化も可能である。

【００５８】前記複数の羽根が短冊状であり、隣接する
２枚の羽根の前記回転軸に対する取り付け方向が逆であ
る場合には、含水ゲル状架橋重合体の回転軸に沿った方
向への流動を妨げないという効果がより大きくなる。従
って、複数の羽根が含水ゲル状架橋重合体を局所的に切
断するという効果との相乗作用により、均一な微細粒子
化が可能になると共に、装置の小型化も可能である。

【００５９】前記複数の羽根が扇型形状であり、隣接す
る２枚の羽根の取り付け方向が逆である場合には、前記
同様に、含水ゲル状架橋重合体の流動を妨げず、均一な
微細粒子化が可能になると共に、装置の小型化も可能で
ある。本発明に係る含水ゲル状架橋重合体粒子の製造方
法では、含水ゲル状架橋重合体は反応容器内での流動を
さまたげられずに切断されるため、反応容器内の重合体
は、効率良くかつ均一に微細粒子化される。この時、含
水ゲル状架橋重合体は、それ自体の特性、すなわち重合
の進行につれて粘着性が減少するという特性により流動
するので、別に搬送させるための装置を設ける必要がな
く、簡単な装置を用いて含水ゲル状架橋重合体粒子を得
ることができる。

【００６０】前記単量体はアルカリ金属塩基またはアン
モニウム塩基により５０〜１００モル％中和されたアク
リル酸もしくはメタクリル酸、アクリルアミド及びメタ
クリルアミドからなる群から選ばれた少なくとも１種で
ある場合でも、得られる含水ゲル状架橋重合体が効率良
くかつ均一に微細粒子化されるため、粗大粒子が得られ
にくい。

【００６１】前記材料供給工程が、前記単量体の重量濃
度Ｍ％と前記単量体に対する前記架橋剤のモル濃度Ｘｍ
ｏｌ％がＭ≧−６０Ｘ＋４２の関係式を満たすように前
記単量体と前記架橋剤とを供給する工程である場合に
は、重合に伴って生成する含水ゲル状架橋重合体が前記
複数の羽根によって容易に微細粒子化されやすくなり、
粗大粒子が生成しにくい。また、微細粒子化されて表面
積が大きくなるので、重合温度の制御は極めて容易であ
り、重合速度を大きくして生産性を上げることも可能で
ある。さらに、本発明によって得られた含水ゲル状架橋
重合体粒子は表面積が大きくなっているため、熱風乾燥
等により短時間で容易に乾燥させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いる含水ゲル状架橋重合
体粒子の製造装置。

【図２】本発明の一実施例を示す羽根。

【図３】本発明の一実施例を示す羽根。

【符号の簡単な説明】

１反応容器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ羽根３回転軸４モーター５シール部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単量体を架橋剤の存在下で水溶液重合によ
り重合させて含水ゲル状架橋重合体を得ると共に、この
重合体を微細粒子化させるための装置であって、前記含水ゲル状架橋重合体を収納するための反応容器
と、前記反応容器内に回転自在に配置された回転軸と、前記回転軸に支持され、前記含水ゲル状架橋重合体を局
所的に切断し、かつ前記含水ゲル状架橋重合体の前記回
転軸に沿った方向への流動を可能にする複数の羽根と、
を備えた含水ゲル状架橋重合体粒子の製造装置。
【請求項２】前記複数の羽根は板状部材で形成されてお
り、前記回転軸に交差する方向の平面が前記回転軸に対
して実質的に垂直である、請求項１に記載の含水ゲル状
架橋重合体粒子の製造装置。
【請求項３】前記複数の羽根は、隣接する２枚の羽根が
前記回転軸に沿った方向から見て重ならないように配置
されている、請求項１または２に記載の含水ゲル状架橋
重合体粒子の製造装置。
【請求項４】前記複数の羽根は短冊型であり、隣接する
２枚の羽根の前記回転軸に対する取り付け方向が逆であ
る、請求項３に記載の含水ゲル状架橋重合体粒子の製造
装置。
【請求項５】前記複数の羽根は扇型形状であり、隣接す
る２枚の羽根の前記回転軸に対する取り付け方向が逆で
ある、請求項３に記載の含水ゲル状架橋重合体粒子の製
造装置。
【請求項６】単量体を架橋剤の存在下で水溶液重合によ
り重合させて含水ゲル状架橋重合体を得ると共に、この
重合体を微細粒子化させる含水ゲル状架橋重合体粒子の
製造方法であって、前記単量体と前記架橋剤とを含む水溶液を反応容器に供
給する材料供給工程と、前記単量体および架橋剤を重合反応させて含水ゲル状架
橋重合体を得る反応工程と、前記反応容器内に回転自在に配置された羽根により、前
記反応容器内での流動を妨げずに前記含水ゲル状架橋重
合体を局所的に切断する切断工程と、を含む含水ゲル状
架橋重合体粒子の製造方法。
【請求項７】前記単量体はアルカリ金属塩基またはアン
モニウム塩基により５０〜１００モル％中和されたアク
リル酸もしくはメタクリル酸、アクリルアミド及びメタ
クリルアミドからなる群から選ばれた少なくとも１種で
ある、請求項６に記載の含水ゲル状架橋重合体粒子の製
造方法。
【請求項８】前記材料供給工程は、前記単量体の重量濃
度Ｍ％と前記単量体に対する前記架橋剤のモル濃度Ｘｍ
ｏｌ％がＭ≧−６０Ｘ＋４２の関係式を満たすように前
記単量体と前記架橋剤とを供給する工程である、請求項
７または８に記載の含水ゲル状架橋重合体粒子の製造方
法。