JPH11156299A - 粒子状親水性重合体の分級方法およびふるい分け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 細かい分離粒子径での分級を効率よく行うこ
とができ、ふるい分け装置の本来有している分離能力を
発揮できるような粒子状親水性重合体の分級方法および
ふるい分け装置を提供する。 【解決手段】 粒子状親水性重合体の温度が３０〜１０
０℃であり、ふるい網面以外で粒子状親水性重合体とふ
るい分け装置とが接触する面が、水に対する接触角が６
０度以上で、かつ７０℃以上の熱変形温度を有する材質
である分級方法、および、ふるい網面以外で粒子とふる
い分け装置とが接触する面が、水に対する接触角が６０
度以上で、かつ７０℃以上の熱変形温度を有する材質で
あることを特徴とするふるい分け装置

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粒子状親水性重合
体の分級方法およびふるい分け装置に関する。さらに詳
しくは、凝集剤、凝結剤、土壌改良剤、土壌安定剤、増
粘剤等に好適に用いられる水溶性重合体や、生理用ナプ
キン、紙おむつ等の衛生材料用吸収剤として、あるいは
農園芸用分野、土木業分野において保水剤、脱水剤等と
して幅広い用途に応用されている吸水性樹脂などの粒子
状親水性重合体を、高い精度で生産性よく粒度分級する
方法および該粒度分級に適したふるい分け装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に粉粒体の分級操作に際しては、風
力分級やふるい分け等の乾式分級が採用されている。例
えば３００μｍ以下の小さい粉粒体の分級には風力分級
が適しているといわれるが、風力分級には大きい装置が
必要であるという問題がある。一方、ふるい分けは、風
力分級に比較してコンパクトな装置ですむが、例えば３
００μｍ以下の小さい粉粒体を分級するには分級効率が
低かったり、分級能力が小さくなったりするという問題
がある。

【０００３】中でも、粒子状親水性重合体を分級する際
に従来の方法でふるい分けを行うと、短時間の操作でふ
るい網面が閉塞し分級効率および分級能力が低下する場
合があった。また、分離粒子径が３００μｍ以下と小さ
い場合には、ふるい網面を通過した細かい粒子径のもの
からなる製品の中に大きな粒子径のものが混入するとい
う問題が生じた。特に近年開発されたアルガイヤ（Ａｌ
ｌｇａｉｅｒ）社のタンブラシフタ（Ｔｕｍｂｌｅｒ−
Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ）のような、ふ
るい網面を螺旋状に動かすふるい分け装置は分級能力が
高く、細かい粒子の分級に有効なものであるが、かかる
分級能力の高いふるい分け装置ほど上記の問題が顕著で
あり、本来有している高い分級能力を発揮させることが
できないという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、細かい分離粒子径での分級を効率よく行うこと
ができ、ふるい分け装置の本来有している分級能力を発
揮できるような粒子状親水性重合体の分級方法およびふ
るい分け装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、粒子状親
水性重合体、特に分離粒子径が小さいものの分級の際に
上記の問題が生じる原因について鋭意検討を重ねた結
果、粒子状親水性重合体に含まれる水分により、ふるい
網面を粒子が通過する前後で凝集物が形成されることを
見出した。すなわち、ふるい網面を通過した粒子状親水
性重合体が、水分によってふるい分け装置の内壁面に付
着し、さらには大きな凝集物を形成し、ふるい分け装置
の振動によって該凝集物が剥がれ落ちるために、分離粒
子径よりも大きな粒子径のものが製品に混入するのであ
る。また、ふるい網面を通過する前に凝集が起きた場合
には、ふるい網面の目づまりの原因となる。

【０００６】そこで、本発明者らは、粒子状親水性重合
体に含まれる水分による凝集を抑えるべく粒子状親水性
重合体の温度および粒子状親水性重合体とふるい分け装
置とが接触する面の材質を検討した結果、上記問題点が
改善されることを見出し、本発明に到達した。

【０００７】すなわち、本発明は粒子状親水性重合体を
ふるい分け装置を用いて乾式粒度分級する方法であっ
て、粒子状親水性重合体の温度が３０〜１００℃であ
り、ふるい網面以外で粒子状親水性重合体とふるい分け
装置とが接触する面の少なくとも一部が、水に対する接
触角が６０度以上で、かつ７０℃以上の熱変形温度を有
する材質であることを特徴とする粒子状親水性重合体の
分級方法、および粒子をふるい分けにより乾式粒度分級
する装置であって、ふるい網面以外で粒子とふるい分け
装置とが接触する面の少なくとも一部が、水に対する接
触角が６０度以上で、かつ７０℃以上の熱変形温度を有
する材質であることを特徴とするふるい分け装置であ
る。

【０００８】本発明は、ふるい分け装置が、４５μｍ〜
３００μｍのふるい網目開きのふるい網面を有する場合
に有効である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳しく説明
する。

【００１０】本発明において粒子状親水性重合体として
は、水溶性の重合性不飽和基含有単量体、例えば、（メ
タ）アクリル酸、（無水）マレイン酸、フマール酸、ク
ロトン酸、イタコン酸、２−（メタ）アクリロイルエタ
ンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルプロパンスル
ホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロ
パンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン
酸、等のアニオン性単量体やその塩、（メタ）アクリル
アミド、Ｎ−置換（メタ）アクリルアミド、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、ポリエチレングリコール
（メタ）アクリレート、等のノニオン性親水性基含有単
量体、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレ
ート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリ
レート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アク
リルアミド、等のアミノ基含有不飽和単量体やそれらの
４級化物等、を重合して得られる水溶性重合体の乾燥粉
砕物や、該水溶性の重合性不飽和基含有単量体と、重合
時に架橋構造を形成させる架橋剤、例えば、分子内に重
合性不飽和二重結合を２個以上有する化合物、水溶性の
不飽和基含有単量体が有する酸基、ヒドロキシル基、ア
ミノ基等の官能基と反応する基を分子内に２個以上有す
る化合物、分子内に不飽和結合および単量体の官能基と
反応する基をそれぞれ１個以上有する化合物、分子内に
単量体の官能基と反応する点を２個以上有する化合物、
または単量体成分が重合する際にグラフト結合等により
架橋構造を形成し得る親水性高分子等とを重合して得ら
れる吸水性樹脂の乾燥粉砕物が挙げられる。これらの粒
子状親水性重合体は、一般に乾燥粉砕物として市販もさ
れており、通常１０００μｍ以下の粒子径を有してい
る。本発明において粒子状とは、任意形状の粒子であれ
ばよく、球状、立方体状、柱状、板状、りんぺん状、棒
状、針状、繊維状、および不定形状等のものが挙げられ
る。本発明における該粒子の粒子径としては、１０００
μｍ以下、好ましくは８５０μｍ以下のものを対象とす
る。

【００１１】本発明は、分級操作の中の粒度分級、すな
わち粉粒体を粒子径によって、二つまたはそれ以上の粒
子群に分ける操作に関するもので、その中の溶剤を用い
ずに分級を行う乾式分級に関するものである。乾式分級
には、主に風力分級とふるい分けとがあるが、本発明は
ふるい網面を有するふるい分け装置を使用する分級操作
に関する。

【００１２】本発明に用いられるふるい分け装置は、ふ
るい網面を有するものであれば特に限定されず、例え
ば、バイブレーティングスクリーンやシフタに分類され
るものが挙げられる。バイブレーティングスクリーンに
は、傾斜形、ローヘッド（Ｌｏｗ−ｈｅａｄ）形、ハム
マー（Ｈｕｍ−ｍｅｒ）、レーブン（Ｒｈｅｗｕｍ）、
タイロック（Ｔｙ−Ｒｏｃｋ）、ジャイレックス（Ｇｙ
ｒｅｘ）、および楕円振動（Ｅｌｉｐｔｅｘ）等があ
り、シフタにはレシプロ（Ｒｅｃｉｐｒｏｃａｔｉｎ
ｇ）形、Ｅｘｏｌｏｎ−ｇｒａｄｅｒ、Ｔｒａｖｅｒｓ
ａｔｏｒ−ｓｉｅｂ、Ｓａｕｅｒ−ｍｅｙｅｒ、ジャイ
レトリーシフタ（Ｇｙｒａｔｏｒｙ）、ジャイロシフ
タ、およびローテックススクリーン（Ｒｏ−ｔｅｘ）等
がある。これらは、網面の運動形状：円、楕円、直
線、円弧、擬似楕円、スパイラル、振動方式：自由振
動、強制振動、駆動方法：偏心軸、不平衡重錘、電磁
石、インパクト、網面の傾斜：水平式、傾斜式、設
置方法：床置式、吊り下げ式、等によって細分類されて
いる。中でも、アルガイヤ（Ａｌｌｇａｉｅｒ）社のタ
ンブラシフタ（Ｔｕｍｂｌｅｒ−Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ
ｍａｃｈｉｎｅｓ）のように、ラジアル傾斜（中央から
周辺に材料を分散させるふるい網の傾斜）やタンジェン
シャル傾斜（網上の排出スピードをコントロールするふ
るい網の傾斜）の組み合わせによりふるい網面を螺旋状
に動かすふるい分け装置は、比較的細かい粒子の分級に
非常に有効であるが、これを粒子状親水性重合体の分級
に用いると前記の凝集などの問題が顕著で本来有してい
る分級能力を発揮できない。したがって、本発明を適用
することが極めて有効である。タンブラシフタのような
ふるい分け装置に本発明を適用することによって、粒子
状親水性重合体を分級する際にもタンブラシフタ本来の
比較的細かい粒子の分級に有効であるという特徴を発揮
させることができるとともに、ふるい網面の目づまりの
問題や、ふるい網面を通過した粒子がふるい分け装置の
内面側壁に付着し、さらには大きな凝集物を形成し、ふ
るい分け装置の振動によって該凝集物が剥がれ落ち、製
品に混入するという問題を防止することができる。この
ようなふるい分け装置のふるい網面に超音波振動を与え
ることにより、さらに分級効率を高めることができる。

【００１３】本発明は、粒子状親水性重合体の温度が３
０〜１００℃であり、ふるい網面以外で粒子状親水性重
合体とふるい分け装置とが接触する面が、水に対する接
触角が６０度以上で、かつ７０℃以上の熱変形温度を有
する材質であることを必須とする。つまり、ふるい分け
装置の粒子状親水性重合体と接触する部分、特にふるい
網面の側壁を特定の特性を有する材質にすること、およ
び粒子状親水性重合体の温度が３０〜１００℃に調節す
ることより、粒子状親水性重合体の凝集を抑えられるの
で、ふるい網面の目づまりを有効に防止することがで
き、分級効率および分級能力の低下を防止できる。ま
た、ふるい網面を通過した粒子状親水性重合体が、ふる
い分け装置の内面側壁に付着し、さらには大きな凝集物
を形成し、ふるい分け装置の振動によって該凝集物が剥
がれ落ち、製品に混入するということを防止できる。ふ
るい網ではなく、ふるい網を固定している型わくの側壁
を本発明の材質とすることが好ましく、さらに分級の最
終ふるい網面の側壁の材質を本発明のものとすることが
特に好ましい。

【００１４】本発明において、粒子状親水性重合体は、
従来公知の方法で加熱することにより３０〜１００℃の
温度に調整される。該温度が、３０℃未満であると、粒
子状親水性重合体同士が凝集しやすくなり、分級操作に
不都合を生じる。一方、１００℃を越える温度にして
も、本発明の効果が大きくなるわけではなく、かえっ
て、親水性重合体自体の温度劣化を生じたり、経済的に
不利であるというマイナスになる場合がある。好ましく
は４０〜１００℃であり、さらに好ましくは４０〜９０
℃である。

【００１５】本発明において、ふるい網面以外で粒子状
親水性重合体とふるい分け装置とが接触する面が、水に
対する接触角が６０度以上で、かつ７０℃以上の熱変形
温度を有する材質である。接触面の材質の水に対する接
触角が６０度未満であると、粒子状親水性重合体がふる
い分け装置の内面側壁等に付着しやすくなり、分級操作
に不都合をきたす。また、付着した親水性重合体は凝集
し、ふるい分け装置の振動によって該凝集物が剥がれ落
ち、製品に混入するという不都合も生じる。また、接触
面の材質の熱変形温度が７０度未満であると、加熱され
温度の高い粒子状親水性重合体の分級操作に耐えられ
ず、そのために安定した分級操作を長時間継続すること
ができなくなる。

【００１６】上記の特性を満足する材質としては、例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポ
リアミド、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹
脂、およびシリコン樹脂のような合成樹脂、あるいはガ
ラス、グラファイト、ブロンズ、およびモリブデンジサ
ルファイドのような無機充填剤、あるいはポリイミドの
ような有機充填剤で複合体を作り増強した前記合成樹脂
等が挙げられる。中でも、ポリエチレンテトラフルオラ
イド、ポリエチレントリフルオライド、ポリエチレント
リフルオロクロライド、エチレンテトラフルオライド−
エチレンコポリマー、エチレントリフルオロクロライド
−エチレンコポリマー、プロピレンペンタフルオライド
−エチレンテトラフルオライドコポリマー、パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル−エチレンテトラフルオライ
ドコポリマー、およびポリフッ化ビニルのようなフッ素
樹脂が特に好ましい。

【００１７】本発明において、ふるい分け装置は、加熱
した状態および／または保温した状態で操作されること
がより好ましい。例えば、加熱手段として、電気あるい
は蒸気で加熱できるジャケットを設ける、発熱抵抗体を
巻き付ける等したり、保温手段として断熱材（保温材）
を巻き付ける等することにより該状態を達成できる。

【００１８】本発明は、４５μｍ〜３００μｍのふるい
網目開きのふるい網面を有するふるい分け装置に適用す
ることが有効である。粒子状親水性重合体は、その粒子
径が小さくなるにつれてふるい網面を閉塞させやすくな
る傾向があり、分級効率および分級能力を低下させやす
い。また、ふるい網面を通過した粒子状親水性重合体が
ふるい分け装置の内面側壁に付着し、さらには大きな凝
集物を形成し、ふるい分け装置の振動によって該凝集物
が剥がれ落ち、製品に混入するということも起こりやす
い。したがって、本発明は、４５μｍ〜３００μｍのふ
るい網目開きのふるい網面を有するふるい分け装置に適
用すると効果が著しい。さらには４５〜２５０μｍのふ
るい網目開きのふるい網面を有するふるい分け装置に適
用することが有効である。

【００１９】粒子状親水性重合体のなかで近年その使用
量が非常に増大している吸水性樹脂において、該吸水性
樹脂中の微粉が、性能面および作業環境面で好ましくな
い成分であることは当業界においてよく知られているこ
とである。したがって、本発明の方法を粒子状吸水性樹
脂の製造プロセスに組み入れることで、大量の製品中か
ら効率よく微粉を除去することができるようになるの
で、その有用性は非常に大きい。

【００２０】本発明にかかるふるい分け装置は前述の特
定の特性を有する材質を備えるものであり、上記の粒子
状親水性重合体の分級方法に有効であるが、他の従来公
知の粉粒体全ての分級にも好ましく使用することができ
る。例えば、小麦製粉等の穀類、肥料等の農薬品、医薬
品、セラミックス、セメント、炭酸カルシウム等の無機
塩類、染料、顔料、樹脂ペレット等が挙げられる。

【００２１】なお、本発明における接触角は、接触角計
ＣＡ−ＤＴ−Ａ型（協和界面科学株式会社製）を使用
し、液適法にて計測した。また、熱変形温度は、ASTM
Ｄ−６４８（４．６ｋｇ／ｃｍ2）の方法により計測
した。

【００２２】

【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるもの
ではない。

【００２３】実施例１ アクリル酸およびアクリル酸ナトリウムとトリメチロー
ルプロパントリアクリレートとを水溶液重合し、得られ
た含水ゲル状重合体を乾燥粉砕して、平均粒子径３００
μｍの吸水性樹脂粉末を得た。

【００２４】約４０℃の吸水性樹脂粉末を、１００ｋｇ
／ｈでふるい分け装置に供給した。ふるい分け装置とし
ては、ふるい網目開き８５０μｍのふるい網面と２１０
μｍのふるい網面とを重ねたふるい分け装置（タンブラ
シフタＴＳＭ−１６００・Ａｌｌｇａｉｅｒ社製）を用
いた。ふるい分け装置と吸水性樹脂粉末とが接触するふ
た、ふるい網枠、および底部をチューコーフロー粘着テ
ープAGF-100（中興化成工業株式会社製、フッ素樹脂（ホ゜リ
テトラフルオロエチレン 接触角１１４度、熱変形温度１２１℃）
とカ゛ラスクロスからなる粘着テーフ゜）で覆った。８時間の分級
操作中にトラブルはなく、ふるい網目開き２１０μｍの
ふるい網面を通過した吸水性樹脂粉末の製品が得られ
た。ふるい網側壁およびふるい網への付着はほとんど見
られず、分級後の製品に凝集物の混入もなかった。

【００２５】比較例１ 実施例１において、チューコーフロー粘着テープAGF-10
0を用いないふるい分け装置を使用し、２０℃の吸水性
樹脂粉末を供給した以外は実施例１と同様の操作を行っ
た。ふるい網側壁およびふるい網への付着が見られ、分
級後の製品に凝集物が混入していた。

【００２６】

【発明の効果】本発明によると、粒子状親水性重合体の
分級に際し、ふるい網面が閉塞して分級効率や分級能力
が低下するという問題が生じない。また、分離粒子径が
２００μｍ以下と小さい場合にも、ふるい網面を通過し
た細かい粒子状親水性重合体がふるい分け装置の内壁面
に付着し、さらには大きな凝集物を形成し、ふるい分け
装置の振動によって該凝集物が剥がれ落ちるために、分
離粒子径よりも大きな粒子径のものが製品に混入すると
いう問題も生じない。したがって、従来安定した分級が
困難であった分離粒子径での分級が極めて効率よく行
え、ふるい分け装置の本来有している分級能力を十分に
発揮できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒子状親水性重合体をふるい分け装置を
   用いて乾式粒度分級する方法であって、粒子状親水性重
   合体の温度が３０〜１００℃であり、ふるい網面以外で
   粒子状親水性重合体とふるい分け装置とが接触する面の
   少なくとも一部が、水に対する接触角が６０度以上で、
   かつ７０℃以上の熱変形温度を有する材質であることを
   特徴とする粒子状親水性重合体の分級方法。
2. 【請求項２】 ふるい分け装置が、４５μｍ〜３００μ
   ｍのふるい網目開きのふるい網面を有する請求項１に記
   載の粒子状親水性重合体の分級方法。
3. 【請求項３】 粒子をふるい分けにより乾式粒度分級す
   る装置であって、ふるい網面以外で粒子とふるい分け装
   置とが接触する面の少なくとも一部が、水に対する接触
   角が６０度以上で、かつ７０℃以上の熱変形温度を有す
   る材質であることを特徴とするふるい分け装置。