JPS6352928B2

JPS6352928B2 -

Info

Publication number: JPS6352928B2
Application number: JP4816481A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kawamori; Yoshiaki Okayama; Kazuyuki Anraku
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Current assignee: DKS Co Ltd
Priority date: 1981-03-30
Filing date: 1981-03-30
Publication date: 1988-10-20
Also published as: JPS57162610A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は水に対する溶解性の良好な、かつ低粉
塵性の凝集剤に関する。水溶性アクリルアミド系高重合体（以下重合体
という）は、凝集剤、増粘剤、製紙用粘剤などに
広く用いられている。これらの重合体の多くは、粉末の形態で製造さ
れ供給されている。これらの重合体の大部分は0.01〜0.5％程度の
低濃度水溶液としたのち使用されるため、水に溶
解することが必要である。重合体粉末を水に溶解させるときには、水を撹
拌しながら粉末を少量ずつ添加する方法がとられ
るが、そのためには作業者が直接的に添加操作を
行なうか、あるいは添加のための特別な供給装置
が必要である。それにも拘らず、いわゆる「ママコ」が発生し
易く、溶解に非常な長時間を要することがしばし
ばみられる。また、重合体粉末が吸湿して粉体流動性が低下
したり、分級したりして粉体供給装置内部でブリ
ツジを形成し、安定な供給が妨げられる場合も少
なくない。さらに重合体粉末には微粒子部分も混在するた
め、空気中に粉塵となつて飛散し、作業環境を悪
化させている。このような微細粉末は何らかの手段によつて顆
粒状に再生するなどの処理が必要である。重合体粉末の溶解性を改良し、あるいは粉塵防
止を目的として付随的に溶解性を改良する方法に
関しては、従来より数多くの提案がなされてい
る。例えば、高分子凝集剤粉末に水または含水性
親水性溶媒を混練して乾燥する方法（特開昭49−
83681号）は、水の場合粉末に対する比率が少な
いと接着造粒効果が劣り、顆粒状品の製造が困難
であり、逆に多いと所謂「ダンゴ」状の大塊とな
つて器壁や撹拌翼への付着が生じたり、乾燥時間
が著しく長くなつたりして安定製造が非常に難し
い。また、含水親水性有機溶媒の場合、混練工程で
の問題は少ないが、乾燥工程において、有機溶媒
回収のため密閉系で乾燥すると、溶媒回収が進行
するにつれて、乾燥機内で「かる石」状の固い巨
大塊が発生して、乾燥およびそれ以後の粉砕に重
大な支障をきたす。また、本方法では水または含
水性親水性溶媒の上部撤布方式を採用しているた
め噴霧孔の閉塞が生じやすい欠点もある。特に
200メツシユ以下の微細粒分の多い粉末を顆粒化
する方法としては不適当である。また、結晶水含有無機塩を混合する方法（特開
昭50−13278号）においては、少量の含結晶水無
機塩を添加した場合であつても、重合体粉末と接
触したと同時に接触部分での「ダンゴ」状の塊状
化が進行して混合操作が著しく阻害される欠点を
有している。この塊状物を何らかの方法で粉砕したとしても
製造後の数日間は顆粒状を保つものの、以後次第
に固結化が進行して、取扱いおよび溶解性に支障
をきたすため、商品としては安定性を欠き、実用
的価値が劣る。次に、潮解性を示す無機物質を添加する方法
（特開昭53−34843号）においては、粉立ちをある
程度防止できるが、水中への分散性、溶解性は改
良されず、少量添加では効果が発揮されない、ま
た潮解性物質を添加しているため、吸湿性は大き
く、保管あるいは取扱い時に固結化する欠点を有
する。本発明者らは、上記した従来技術の欠陥を解消
するため鋭意研究の結果、重合体粉末とその粉末
を実質的に溶解しない濃厚無機塩水溶液および重
合体粉末を実質的に溶解しない濃厚ポリエチレン
グリコール水溶液とを均一に撹拌混練し、粉砕す
ることにより水中へ少量ずつ添加する必要なく、
一度に添加しても容易に水に分散し、かつ短時間
で溶解する。また、粉塵飛散がきわめて少なく、
実質的に粉立ち発生しない凝集剤を見い出し、発
明を完成するに至つたものである。即ち、 (a) 最大粒径が16メツシユ以下で、かつ200メツ
シユ以下の微細粒子部分が70％以下である水溶
性アクリルアミド系高重合体粉末（50〜90wt
％）に、 (b) 前記(a)を実質的に溶解しない無機塩の１種ま
たは２種以上を含有する該塩濃度が20wt％以
上の高濃度水溶液（９〜49wt％）および (c) 前記(a)を実質的に溶解しない平均分子量2000
〜20000を有するポリエチレングリコールの40
〜70wt％水溶液（１〜10wt％）を配合し、添加する水を最終重合体組成物に対し
て７〜40wt％の範囲内において調節し、前記(a)、
(b)および(c)の混合物を撹拌混練して、３cm以下の
小粒塊状としたのち、６メツシユ以下に粉砕して
得られる水溶性アクリルアミド系高重合体組成物
を必須成分とすることを特徴とする溶解性の良好
な凝集剤を提供するものである。本発明の凝集剤は、通常の搬送、保管ならびに
取扱いにおいて、実質的な顆粒の崩壊はなく、品
質安定性も良好で「ダンゴ」状に固まることはき
わめて少ない。そのうえ、本発明凝集剤は、混練
器内壁や撹拌翼への付着が殆んどなく、該混練器
からの取出しが極めて容易で作業性が良いことで
ある。また溶解時、水中へ少量ずつ添加する必要
はなく、所定量の全量を短時間、例えば50〜100
Kg／分の速度で添加することが可能である。必要あらば凝集剤の必須成分となる重合体の濃
度を、10wt％以上の濃厚粘稠水溶液あるいは水
性ゲル体を調製することも何ら支障なく短時間で
実施でき、易溶性ないし易分散型であるため、従
来の方法では成し得なかつた微粉末を多量に含有
する重合体粉末の溶解性を著しく改良できる。さらに、上記の如く溶解時にいわゆる「ママ
コ」を発生せず、急速に溶解しうるのみならず、
微粉末の取扱い時に、常に問題となる粉塵発生が
認められないことは極めて優れた利点である。従
つて、溶解作業の労力は大幅に軽減され、添加作
業のための特別な供給装置も必要としない。重合
体粉末の粒子径と水に対する溶解性には密接な関
係がある。粒子径が小さければ、溶解時間は速
く、同時に微細粒子はいわゆる「ママコ」と粉塵
の発生にも密接に関係してくる。逆に粗い粒子径
では「ママコ」や粉塵の問題は少なくなるが、溶
解時間が著しく長くなり、能率的でなく、供給装
置を閉塞するというトラブルにもなりやすい。そのため、重合体粉末製造時において、粉砕
し、篩分け、分級操作などにより粉末粒子径を一
定の範囲内に調節する努力がされている。粗大粒
子は再粉砕可能であり、それほど問題とはならな
いが、細粒子、ことに200メツシユ以下の微細粉
末については、前述した「ママコ」や粉塵発生の
原因となるため、そのままでは利用価値が低く、
生産効率や経済性を考慮すれば好ましくなる。本発明の特徴は、無機塩の高濃度水溶液を用い
ることによつて基本的な効果が発揮される。本発
明において用いられる無機塩の高濃度水溶液に対
しては、通常の水溶性を有するアクリルアミド系
高分子量重合体は実質的に溶解せず、湿潤ないし
多少の膨潤状態を与えるのみにとどまる。本発明凝集剤の必須成分となる水溶性アクリル
アミド系高分子量重合体組成物の製法において、
撹拌は必要不可欠であり、適度な粒子状態、即ち
微細粒子の集合した顆粒が適度に強く取扱い時に
おいては崩壊せず、しかも水中に添加した際、速
やかに崩壊して分散し、良好な溶解性を得るため
に必要な手段である。なお、高濃度水溶液と重合体粉末の混合物を撹
拌することなく、単に外部より加熱した際には好
ましい顆粒状に到らず、全体がスポンジ状のブロ
ツクとなることからも撹拌、混練の必要性は明ら
かである。無機塩水溶液の濃度が低く重合体粉末の溶解能
を有する場合には、「ダンゴ」状の硬いゲルが発
生して、本発明の効果は発揮できない。しかし、
該塩濃度が20wt％以上の高濃度水溶液において
は、重合体粉末中に固体状の塩類が混在しても本
発明凝集剤としては、殆んど障害とはならない。無機遠としては、KCl、K₂SO₄、K₂CO₃、
NaCl、NaNO₃、Na₂CO₃、Na₃PO₄、NH₄Cl、
（NH₄）₂SO₄、CaCl₂、Ca（NO₃）、MgCl₂、
MgSO₄、AlCl₃、Al₂（SO₄）₃などがあげられるが、
多価金属塩は場合により重合体を水不溶化させる
ことがあるので、使用範囲は著しく限定される。優れた顆粒状の重合体組成物を生成させるため
に必要な性質を有する高濃度水溶液を与える点、
または使用量による経済性からみて、硫酸ナトリ
ウムおよび炭酸ナトリウムが本発明において最も
好ましい。本発明において、硫酸および炭酸のアルカリ金
属中性塩の高濃度水溶液（20wt％以上）を用い
れば、重合体組成物中の水溶性アクリルアミド系
高重合体粉末の含有比率を高めることが可能であ
る。このことは、得られる重合体組成物の保存安定
性、ことに保存期間中におけるブロツク化防止の
うえからも重要であると同時に、重合体組成物の
製造工程における混練の容易さ、粉砕の実施し易
さにも大きく関係する。また、同様に重合体組成
物全系に対する水分比率が７〜40wt％の範囲内
に調節することも本発明の効果を発揮させるため
に必要不可欠の要件である。水溶性アクリルアミド系高重合体組成物の製法
において、25〜35℃に制御することが望ましい。
10℃以下では無機塩水溶液およびポリエチレング
リコール水溶液と重合体粉末とを混練して、微細
粒子が適度に集合した小塊状を形成させるのに長
時間を要する。逆に50℃以上では混練初期におい
て急速に粗大塊を生じるため、適当な小塊にほぐ
すのに余分な混練操作を必要とし、品質に悪影響
を及ぼす恐れもある。常に一定の条件下で操作を行なうことは、製造
にとつて重要なことでもある。そのため、過大な
加熱、冷却を必要としない25℃〜35℃において混
練等を実施することが最も好ましい。したがつて、本発明でいう20％以上の高濃度無
機塩水溶液とは25〜35℃における濃度を指すもの
である。また、ポリエチレングリコール水溶液（40〜
70wt％）は、混練時の撹拌機負荷を低く抑えて、
短時間に所望の効果を発揮させるために必要な添
加剤であり、さらに粉砕性を向上させて含水状態
の混練生成物小塊を乾燥させた重合体と同様に通
常使用される一般的な粉砕機で処理するために役
立つ。このポリエチレングリコールは、分子量が低い
と、粉砕あるいは混練時の作業性に有効ではな
く、また分子量が高すぎても好ましく効果を発揮
しない。したがつて、本発明において、好ましい
平均分子量は2000〜20000の範囲のポリエチレン
グリコールが特に効果的である。これらは常温では固体状であるため、均質混合
するためには水溶液として加える必要があり、ア
クリルアミド系重合体粉末を実質的に溶解しない
高濃度水溶液（40〜70wt％）が特に好ましい。
ポリエチレングリコール水溶液の添加量は、重合
体組成物に対して１〜10wt％の範囲において本
発明の効果を充分発揮することができる。本発明により、粉塵が多く「ママコ」が生成し
易いため通常の方法では利用価値が低く、造粒な
どの再生処理を必要とした微細粒粉末を有効に活
用し、安価で簡便な方法によつて微細粉末の特性
を最大限に引出し、粉塵トラブルのない水中への
分散が容易で、かつ迅速に溶解する重合体組成物
が得られる。本発明に適用できる水溶性アクリルアミド系高
重合体粉末は、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、アクリルアミド−アク
リル酸塩共重合体ポリアクリル酸ソーダ、アクリ
ルアミド−ジメチルアミノエチルメタクリレート
および／またはその４級化物共重合体等である。また、本発明凝集剤は汚泥の凝集促進剤のほ
か、脱水剤、増粘剤および製紙用粘剤などとして
広く用いることができる。以下実施例を示すが、本発明はこれらにより限
定されるものではない。製造例１ 300容量の双腕型ニーダー（SUS304）に炭
酸ナトリウム25％水溶液（30℃）30Kgおよび平均
分子量4000のポリエチレングリコールの60％水溶
液５Kgを入れて混合したのち、平均分子量800万
のポリアクリルアミド粉末（20〜60メツシユ５
％、60〜200メツシユ52％、200メツシユ以下43
％）65Kgを添加して100rpmで混練する。約５分後に少し粘性を帯びてくるが、徐々に小
塊状化しはじめ、約10分後には約５cm径以下の小
塊状に全体がほぐれ、そして20分後には最大径約
２cm以下の粒状塊になつた。これをニーダーから
取出して、ハンマーミルで（直径２mm孔を有する
スクリーンを装着し）約15分間で全量粉砕して微
細粒子が凝集した形状の湿りけのある顆粒状品を
得た。この組成物は６〜200メツシユ 99.7％ 200メツシユ以下 0.3％ 105℃120分乾燥による揮発分（水分） 28.9％ 10の水道水を櫂型撹拌翼50rpmでかきまぜな
がら50ｇを瞬間的に投入したがママコ生成せず、
そのまま撹拌を続けて30分後に均一な粘稠水溶液
を得た。粉立ちは全く認められなかつた。製造例２全容量４のステンレス製リボンミキサーに25
％硫酸ナトリウム水溶液（30℃）300ｇ、平均分
子量10000のポリエチレングリコールの50％水溶
液15ｇを入れて、80rpmで撹拌しながらアクリル
アミド−ジメチルアミノエチルメタクリレートの
メチルクロライド４級化物（50モル％）共重合体
粉末（見掛平均分子量約230万、16〜200メツシユ
62.8％、200メツシユ以下37.2％）700ｇを約５分
間で添加し、さらに10分間撹拌混練を続けて全体
が１cm以下の粒子塊になり、相互に接着しないこ
とを確めてから撹拌を停止してリボンミキサーよ
り取出した。排出後のリボンミキサー内壁および撹拌翼には
ほとんど付着は認められなかつた。取出した小粒塊状物をフエザーミルで２mm孔経
スクリーンを用いて粉砕し、（水分23.6％）６〜
200メツシユ99.7％、200メツシユ以下0.3％の粒
度を有する顆粒状物を得た。粉砕操作前後におい
て粉立ちは全くなかつた。２ビーカーに水道水
1000mlを入れ、ジヤーテスターを用い100rpmで撹拌しながら
この顆粒状組成物2.9ｇを瞬時に投入したが、10
秒以内に水中で均一に分散し、そののち15分間撹
拌を続けることにより、均一な水溶液となつた。製造例３〜７製造例２と同様にして第１表の割合で仕込み組
成物を得た。得られた組成物の試験結果を第１表
および比較対照として第２表に示した。

【表】

【表】実施例１ 100ml容メスシリンダー（100mlは深さ21cmに相
当）に局方カオリン３％懸濁水100mlをとり、製
造例１で得た顆粒状ポリアクリルアミドの0.01％
水溶液１ml（対濁水1ppm）を加えて栓をし、ゆ
るやかに10回倒立撹拌後静置し、フロツク化した
カオリンの沈降界面が液面から10cmの深さに達す
るまでの沈降所要時間を計測するとともに、静置
３分後の上澄水の濁度をJIS−K0101、透過光測
定法により測定した。凝集剤無添加物と比較した
結果は次のとおりであつた。

【表】実施例２ 300ml容ビーカーにSS2.4％の都市下水混合汚泥
200mlをとり、製造例２で得た顆粒状アクリルア
ミド−ジメチルアミノエチルメタクリレートのメ
チルクロライド４級化物（50モル％）共重合体の
0.2％水溶液11ml（対汚泥110ppm）を加え、スパ
チユラーにて100回撹拌して凝集させた。ナイロ
ン製スクリーン（96メツシユ）を敷いたブフナー
ロートに凝集した汚泥全量を注ぎ、自然濾過を行
ない、その濾液をメスシリンダーに受けて経時毎
に濾液量を測定し、凝集剤無添加物と比較した。

【表】実施例３ 200ml容ビーカーに土木工事廃泥水（泥水比重
1.30）100mlをとり、製造例３で得た顆粒状アク
リルアミド−アクリル酸ナトリウム（85：15モル
％）共重合体の0.1％水溶液15ml（対泥水
150ppm）を加え、トリトン社製WRCスターラー
にて1000rpm、10秒間撹拌し、凝集させた。ナイ
ロン製濾布（9B：中尾フイルター(株)品）を敷い
たブフナ−ロートに凝集した泥水全量を注ぎ、減
圧度500mmHgにて５分間脱水し、処理ケーキの含
水率を測定した。凝集剤無添加物と比較した結果
は次のとおりであつた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１ (a) 最大粒径が16メツシユ以下で、かつ200
メツシユ以下の微細粒子部分が70％以下である
水溶性アクリルアミド系高重合体粉末（50〜
90wt％）に、 (b) 前記(a)を実質的に溶解しない無機塩の１種ま
たは２種以上を含有する該塩濃度が20wt％以
上の高濃度水溶液（９〜49wt％）および (c) 前記(a)を実質的に溶解しない平均分子量2000
〜20000を有するポリエチレングリコールの40
〜70wt％水溶液（１〜10wt％）を配合し、添加する水を最終重合体組成物に対し
て７〜40wt％の範囲内において調節し、前記(a)、
(b)および(c)の混合物を撹拌混練して、３cm以下の
小粒塊状としたのち、６メツシユ以下に粉砕して
得られる水溶性アクリルアミド系高重合体組成物
を必須成分とすることを特徴とする溶解性の良好
な凝集剤。