JPS5910694B2 - アクリルアミド系重合体含水ゲルの粘着防止法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水溶性アクリルアミド系重合体の含水ゲルを粉
砕可能な状態迄に乾燥する過程における該重合体ゲルの
付着性を改善し効率良く乾燥を行なうことに関するもの
である。

アクリルアミド重合体、アクリルアミド重合体の部分加
水分解物（陰イオン性）あるいはアクリルアミドを含む
陽イオン性、あるいは非イオン性の共重合体など（以下
アクリルアミド系重合体と総称する）の水溶性重合体は
、紙力増強剤、抄紙用粘剤、あるいは水処理用凝集剤と
して近年その需要がいちじるしく増大している。

アクリルアミド系重合体の重合方法には、水溶液重合法
、懸濁重合法、沈澱重合法など各種の方法が知られてい
るが、経済的でしかも容易に高分子量重合体が得られる
ことから水溶液重合法が最も広く用いられている。

そして水溶液重合法においては、重合工程あるいは乾燥
工程における経済性を考えると、重合時の出発単量体濃
度を高くすることが望ましい。しかし、重合時の単量体
濃度を次第に上げて行、くと、重合体は高粘弾性体含水
ゲルとなり、流体としての取扱いが困難となつてくる。

そのためこのような高粘弾性体ゲルを解砕したのち、回
転円筒式乾燥機あるいはベルト式乾燥機などで乾燥し、
然る後に乾燥粒子を粉砕することにより取扱いがｊ 容
易で水に溶解し易い粉末重合体を製造する方法が考えら
れる。しかし、この方法をとる場合に問題になることは
、取扱う重合体含水ゲルの粘着性のために他物質への付
着性および重合体含水ゲル相互間の付着性がいちじるし
く大であることから、重合体含水ゲルの乾燥操作の上で
大きな障害となることである。

このような問題を解決する方法として本発明者らは特開
昭４９−１３５２５３号に記載した如き発明を提案した
が、本発明は上記の発明を更に前進させるべく改良した
ものである。アクリルアミド系重合体含水ゲル（以下単
にゲル）は他物質への付着性およびゲル相互間の付着性
が著しく大きく、前記発明を実施する場合でも当然のこ
とながらこの付着性を低減させることは望ましい。

特に陰イオン性あるいは非イオン性重合体ゲルに比べ陽
イオン性重合体ゲルの粘着性は大きいので何らかの方法
を講じないかぎり、・前記方法では処理し得ない。

一般には付着性の大きい物質を取扱う場合、容器につい
て剥離性の良い材質を検討するのは普遍的な技術であり
、通常ポリテトラフルオロエチレンで代表される弗素系
樹脂やポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフイ
ンが多く用いられている。

そして一般にはこれら剥離性の大きい材質を使用すると
同時に更に適宜離型剤を塗布することも行なわれている
。しかし前記した剥離性の大きい材質を使用した場合お
よび、または離型剤を使用する場合には次のような欠点
が現れる。

即ち剥離性の大きい材質は、機械的強度が低く工業的規
模における過酷な条件下での長時間運転に対してはその
耐久性は予想外に短かい。

また離型剤を使用することについては、限られた要求に
対しては満足な結果が得られるが、離形剤の耐久性は一
般に非粘着性物質に比してより短かく、しばしば塗布作
業を要し、その作業中は運転を停止することが必要とな
り、その作業労力は無視できない。

本発明者らはこのような特に粘着性の極めて大きい陽イ
オン性含水重合体ゲルの粘着性を軽減することについて
検討を加え、この種重合体ゲルの製造時その重合系内に
ポリエチレングリコールを存在させておくことにより目
的を達成するに至つたが、その後も検討を加えた結果、
重合後の含水ゲル表面をポリエチレングリコールで被覆
することによつても粘着性を著るしく軽減し得ることを
知り本発明に到達した。

即ち、本発明はアクリルアミド系重合体含水ゲル表面を
濃度約４重量％以上の水溶液状のポリエチレングリコー
ルで被覆することを特徴とするアクリルアミド系重合体
含水ゲルの粘着防止法に関するものである。

本発明の対象となるゲルは流動性が殆んどなく、ある程
度のかたさを持つ必要がある。

重合時の出発単量体濃度が低過ぎるとゲルが軟かくなり
、ゲルの処理は取扱い困難となる。例えば平均分子量約
８００万のアクリルアミド重合体の場合は出発単量体濃
度の下限は約１８％（重量）程度である。本発明の対象
となるアクリルアミド系重合体としては、ポリアクリル
アミド、ポリアクリルアミド部分加水分解物、あるいは
アクリルアミドと他のビニル単量体との水溶性共重合体
などである。アクリアミドとの共重合単量体として使用
され得る単量体としては、ジメチルアミノエチルアクリ
レート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチ
ルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルメ
タクリレート、ジメチルアミノヒドロキシプロピルアク
リレート、ジメチルアミノヒドロキシプロピルメタクリ
レート、ジメチルアミノエチルアクリルアミド等の陽イ
オン性ビニル単量体、前記陽イオン性ビニル単量体をア
ルキルハライド、ジアルキル硫酸などの四級化剤で第四
級アンモニウム塩にした陽イオン性ビニル単量体、アク
リロニトリル、メ々クリロニトリル、メチルアクリレー
ト、エチルアクリレート、メタクリルアミドなどの非イ
オン性単量体、アクリル酸、メタクリル酸あるいはそれ
らの塩などの陰イオン性単量体などがある。これらの単
量体を重合するにあたつては、単量体の濃度は１８〜３
０％、好ましくは２０〜２５％で行なう。

しかしこの範囲は単量体の組成、重合体の分子量によつ
てもゲルの硬度が変るので厳密な意味での臨界的な範囲
ではない。本発明に従つてポリエチレングリコールをア
クリルアミド系重合体の含水ゲルに被覆する方法として
は、ポリエチレングリコールの粉末をそのまま含水ゲル
にふりかけても良いし、あるいは必要に応じて水溶液の
形にしたのち、スプレーするなどの方法を採つても良い
。

ポリエチレングリコ一ルを粉末状で用いた場合でもそれ
が含水ゲルに接触すると直ちに含水ゲル中より水分を吸
収溶解し、ポリエチレングリコールの水溶液の形で含水
ゲルの表面をおおうことになるので本質的な作用機構は
水溶液状で添加した場合と同じ結果となる。驚くべきこ
とにはある濃度以上（具体的には約４重量％以上）のポ
リエチレングリコール水溶液はアクリルアミド系重合体
を全く溶解させないことが実験結果から明らかとなり、
そのことから含水グルの表面をポリエチレングリコール
水溶液がおおうと、該水溶液は完全な分離層の形で併存
し従つて含水ゲルの粘着性が表面に表れないで本発明の
目的を達成しているものと考えられる。本発明で使用さ
れる添加剤であるポリエチレングリコールの平均分子量
は３００〜１，０００，０００１望ましくは１，０００
〜２０，０００が適している。平均分子量３００〜１，
０００程度の比較的低分子量のポリエチレングリコール
を添加した場合、無添加の場合に比べある程度の改良効
果を示すが、平均分子量１，０００〜２０，０００のも
のを添加した場合に最もいちじるしい効果を発揮するの
で好ましい。一方、平均分子量約１，０００，０００の
超高分子量のポリエチレングリコール（ポリエチレンオ
キサイド）の使用を試みた結果、粘着性軽減の効果は平
均分子量１，０００以下の低分子量ポリエチレングリコ
ールと同程度であるが、このような超高分子量のポリエ
チレングリコールは水に溶解した場合に粘性が極端に大
きくなり、重合体ゲルに分散しにくく、またこれを粉末
状で添加使用した場合も吸水溶解速度が遅いため分散し
にくい欠点がある。本発明におけるポリエチレングリコ
ールの添加量としては、重合体ゲルに０．０２〜１０％
、望ましくは０．１〜５％添加するのがよい。

陰イオン性重合体、非イオン性重合体、あるいは陽イオ
ン性単量体の共重合比が２０重量％程度以下の弱陽イオ
ン性共重合体に対しては、比較的低いポリエチレングリ
コールの添加量、すなわち単量体溶液に対し０．２％以
下でも充分にその効果を発揮するが、陽イオン性単量体
の共重合比が高い中〜強陽イオン性共重合体では粘着性
がより高くなるため、ポリエチレングリコールの低添加
量ではまだ工程上問題になる程度の粘着性が残るが、含
水ゲルに対し０．５〜５％程度添加することにより良好
な作業性となる迄に粘着性が軽減する。

それ故、本発明においてポリエチレングリコールの添加
量はアクリルアミド系重合体ゲルの組成によつて適当な
添加量を定めるのが妥当である。このようにして粘着性
の改良されたアクリルアミド系重合体の含水ゲルは、例
えば前述の特開昭４９−１３５２５３号記載の方法によ
り乾燥粉末とすることもできるし、また場合によつては
含水ゲル小塊のまま出荷しても、ゲル小塊が互いに粘着
しないので、使用場面でそのまま水溶液を調整すること
ができる。以上述べたように、本発明は陽イオン性、非
イオン性、あるいは陰イオン性のアクリルアミド系重合
体の含水ゲルの操作性を改善するために極めて有効な方
法である。

以下に示す参考例１および２は本発明の作用機構を説明
するための実験結果である。

更に本発明の効果を実施例、参考例により示すが、本発
明はこれにより制限されるものではない。

実施例 １１０ｔのステンレス製重合容器を使用し、ア
クリルアミド１．３２Ｋｆを含む水溶液６Ｋｆを、窒素
パージにより脱酸素を行なつた後、３０℃で２，２′ア
ゾビス−２−アミジノプロパンハイドロクロライド１．
２９を加え、断熱重合を行なつた。

得られたゲルを、孔径３．２ｍｍの多孔板と内部カツタ
一を有する小型の押出解砕機で解砕し、紐状ゲルの集積
体を作り、１即ずつをポリエチレン製袋に入れ、下表に
示した種々のポリエチレングリコール（分子量約６，０
００）を粉体のまま、まぶした。袋に入れたまま、紐状
ゲル集積体を一週間放置した後の、ゲルの相互付着性は
下記の如くであつた。

参考例 １ 実施例１と同一の重合条件により得た分子量約８００万
、ポリマー濃度２２％の非イオン性ポリアクリルアミド
含水ゲルの集積体１０９を下記の２種の液に浸漬し２４
時間後の状態を観察した。

１平均分子量約６０００のポリエチ レングリコール５％水溶液 ２０１２水
２０ＣＣ １では若干の膨潤が起つていたが含水ゲル相と液相とが
完全に分離しており、液相部分を組成分析したが、ポリ
アクリルアミドを殆んど含んでいないポリエチレングリ
コール水溶液であつた。

一方２ではゲルが水を完全に吸収した形で膨潤して全体
が一体となり粘着性の大きい柔らかいゲルとなつた。参
考例 ２ ５重量％のジメチルアミノエチルメタクリレートを含む
アクリルアミド系重合体とポリエチレングリコール（平
均分子量６０００）及び水の３成分系相平衡についての
２４時間後の状態を観察し次表の結果を得た。

実施例 ２ １００ｔのステンレス容器を用い、アクリルアミド１７
．５Ｋｆ１ジメチルアミノエチルアクリレート０．９２
鞭を含む水溶液８０Ｋｆを、窒素パージにより脱酸素し
た後、２８℃において２，２′−アゾビス−２−アミジ
ノプロパンハイドロクロライド８９を加え、断熱状態で
重合を行なつた。

得られた重合ゲルを実施例１と同様に押出解砕機を用い
てゲル集積体を得た。これをステンレス金網の上に拡げ
、下表に示す濃度のポリエチレングリコール（分子量約
６０００）水溶液をスプレーガンにより、ゲル集積体重
量当り２重量％撒布した。

このようにして得たゲル集積体各４０Ｋｆを、直径４７
０鰭、巾５６０１１ｍの回転円筒型熱風乾燥機に供給し
て、乾燥を行なつた。乾燥条件は乾燥ドラム回転数４．
５ｒｐｍ１熱風入口速度０．６ｍ／秒、熱風温度６０℃
、乾燥時間３００分とした。その結果は次表の通りであ
つた。実施例 ３実施例２と同一の重合条件により得ら
れた重合ゲルを、実施例１に示した押出解砕機により解
砕する際、解砕機のゲル投入部にパイプにより、下表に
示した種々の平均分子量のポリエチレングリコールの１
０％水溶液を、ポリエチレングリコール量が含水重合ゲ
ルに対して０．２％になるように供給し、解砕機内部で
含水重合ゲルとポリエチレングリコール水溶液を混合し
た。

得られた解砕ゲルは、実施例２に示した回転円筒型熱風
乾燥機を用いて乾燥を行なつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アクリルアミド系重合体含水ゲル表面を濃度約４重
   量％以上の水溶液状のポリエチレングリコールで被覆す
   ることを特徴とするアクリルアミド系重合体含水ゲルの
   粘着防止法。 ２ アクリルアミド系重合体が約１８〜３０重量％の濃
   度の含水ゲルであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ 被覆するポリエチレングリコールの平均分子量が３
   ００〜１，０００，０００好ましくは１，０００〜２０
   ，０００のものを用いる特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ４ アクリルアミド系重合体含水ゲルに対し０．０２〜
   １０重量％好ましくは０．１〜５重量％のポリエチレン
   グリコールを使用する特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ５ ポリエチレングリコールをアクリルアミド系重合体
   含水ゲルの塊またはこれを解砕して得た相互付着粒子群
   に添加し被覆する特許請求範囲第１項記載の方法。