JP2008055529A - ビニル系重合体の含水ゲル状物の切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、工業的にビニル系重合体の含水ゲルを切断する工程において、含水ゲル状物の切断刃への付着、切断刃と含水ゲルの接触に由来する金属成分の混入、切断刃等の磨耗等の問題点が全くない、簡便且つ効率的な工業的生産に適したビニル系重合体の含水ゲルの切断方法を提供する。
【解決手段】ビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法であって、切断用ノズルから高圧液体を放出させて該含水ゲル状物を切断することを特徴とする切断方法。
【選択図】図３

Description

本発明はビニル系重合体の含水ゲル状物の切断方法に関する。特にポリ（メタ）アクリル酸部分中和物の含水ゲル状物の切断方法に関する。

ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物は、各種顔料等の分散剤、スケール抑制剤、洗浄用ビルダー、増粘剤、バインダーおよび医薬用の湿布剤やハップ剤の基剤などに有用であり、種々の分野で多岐にわたって使用されている。

一般的に、ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物は、（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリル酸塩を含む単量体混合物の水溶液、または（メタ）アクリル酸を含む単量体に水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムなど酸を中和させる化合物を混合させた混合水溶液を、ラジカル重合させて製造されている（例えば、特許文献１）。

その製造方法は、生産性の観点から、ベルト上に単量体混合物の水溶液を連続的に供給しながらラジカル重合する連続重合方式が採用されている。得られるポリ（メタ）含水アクリル酸部分中和物は含水ゲル状物となり、粘着性が極めて高いため取り扱い性が悪く、通常、該含水ゲル状物を適当な大きさに切断してベルトから剥離して回収されている。その後、乾燥及び粉砕工程を経て粉末にして製品化されている。

例えば、特許文献２の第２図には、カッター８により重合体を切断する方式、即ち、切断刃を切断対象物に直接接触させて切断する方式が開示されている。これは、いわゆる押し切りカッター方式、ギロチンカッター方式と認められる。しかし、この方式では、切断対象物が粘着性物質である場合には切断刃に付着してしまい、連続的に切断することが困難である。また、工業的に使用した場合には切断刃の磨耗等が発生し、研磨等のメンテナンスが必要となる。また、切断刃材質は通常金属等であるため、切断時にわずかな金属成分が混入し、パップ剤、冷却シート、パックシート等の最終製品としたときに該金属成分由来の着色が生じるため不適切である。さらに、特許文献２の第２図によると、ベルトコンベアのメインドラム１７上にベルト１９を介して、カッター１８が設置してあり、この方法だとベルトやカッターの磨耗を早め、装置自体の寿命が短くなる上、磨耗等による金属成分の混入を避けることができない。

特許文献３の図には、ラバーカッター６と称される機械式の切断刃と切断対象物が接触する方式が開示されている。この方式も切断刃と切断対象物が接触する方式であるため、切断刃の磨耗、切断刃への切断対象物の付着、ベルトの磨耗、金属成分の混入等の不具合は依然解消できない。

特許文献４の第４項のカラム８の４１〜４５行目には、「可塑性フィルムを得、これは単に引っ張ることによってベルトから剥離する。次いでそのフィルムをチョッパー中で破砕し、」と記載されている。この方法は簡便であるが、切断対象物が粘着性の場合はチョッパーの機壁に付着し処理できない。また、チョッパーの処理対象物を投入するチョッパーのスクリューを直接巻き込むための開口部より、処理対象物が大きい場合は、スクリューに巻き込まれず処理できない。

特許文献５の第２図には、ローラー型カッター３，４と回転刃１により、薄層状の重合体ゲルを細片状に切断する方法が記載されている。この方法も切断対象物を切断刃と接触することで切断する方法の１種であるので、ローラー型カッターと回転刃への切断対象物の付着、工業的使用による付着物の堆積、および堆積物の欠落により製品への異物の混入等を招くこととなり問題がある。また、ローラー型カッター、回転刃の磨耗等は避けられない。さらに、ローラー型カッター、回転刃の磨耗、あるいは金属部分と切断対象物との接触により金属成分の混入の可能性がある。

特許文献６の段落［００５２］には、得られた重合物をハサミを用いて薄く切断する方法、特許文献７の段落［００３３］には、得られたゲル状重合体をハサミで細かく裁断する方法が開示されているが、この方法では依然として上記の問題点は解消されておらず、工業的規模の生産性の点からも現実的ではない。
特開２００４−１０８３１号公報 特公昭６３−４４５号公報 特公昭５０−１５５０２号公報 特公昭６０−８６８１号公報 特公平４−７８８７号公報 特開２０００−２１２２２２号公報 特開２００４−１０８３１号公報

上記したように、工業的にビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する工程において、含水ゲル状物の切断刃への付着、切断刃と含水ゲル状物の接触に由来する金属成分の混入、切断刃等の磨耗等の問題点がない切断方式が望まれていた。

これらの点から、本発明は、上記のような問題点の全くない、簡便且つ効率的な工業的生産に適したビニル系重合体の含水ゲル状物の切断方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ビニル系重合体の含水ゲル状物の接触において切断刃を使用することなく、高圧液体をノズルから放出させて該含水ゲル状物を切断することにより、上記の問題点が一気に解消できることを見出した。かかる知見に基づき更に研究を行った結果、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は以下のビニル系重合体の含水ゲル状物の切断方法を提供する。

項１． ビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法であって、切断用ノズルから高圧液体を放出させて該含水ゲル状物を切断することを特徴とする切断方法。

項２． 切断用ノズルから放出される高圧液体の圧力が５０〜４００ＭＰａである項１に記載の切断方法。

項３． 切断用ノズルのノズル径が０．２〜０．６ｍｍである項１又は２に記載の切断方法。

項４． ビニル系重合体の含水ゲル状物がシート状である項１、２又は３に記載の切断方法。

項５． シート状のビニル系重合体の含水ゲル状物を平面コンベア上で搬送させながら、切断用ノズルから高圧液体を放出させ、該切断用ノズルを該シート状含水ゲル状物の幅方向に往復移動させて、連続的に該含水ゲル状物を切断する項４に記載の切断方法。

項６． 高圧液体が水である項１〜５のいずれかに記載の切断方法。

項７． ビニル系重合物がポリ（メタ）アクリル酸部分中和物である項１〜６のいずれかに記載の切断方法。

項８． ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物が、光開始剤の存在下、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸塩を含む単量体混合物の水溶液に光照射して、前記単量体混合物を光重合させて得られたポリ（メタ）アクリル酸部分中和物である項７に記載の切断方法。

本発明の切断方法によれば、高圧液体をノズルを経由して放出してビニル系重合体の含水ゲル状物を切断するため、装置への付着、異物の混入、装置の摩耗等の問題を生じることなく、極めて簡便且つ効率的に実施することができる。また、切れ残りがなく完全に切断が可能で水の付着もほとんどない。そのため、工業的規模でビニル系重合体を生産するにおいて極めて有効な方法である。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。この発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を変更しない限りにおいて、適宜変更実施可能なものである。

本発明のビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法は、高圧液体をノズルを経由して放出することにより該含水ゲル状物を切断することを特徴とする。

まず、ビニル系重合体の含水ゲル状物の製造方法について説明する。

ビニル系重合体とは、水溶性又は水易溶性のビニル系重合体であり、例えば、アクリルアマイド、メタアクリルアマイド、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、メタアクリル酸、メタアクリル酸ナトリウム、ジメチルアミノエチルメタクリレート、（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、Ｎ−ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン等のビニル系単量体の単独重合体又は共重合体が挙げられる。必要に応じ、他の単量体を共重合したものであっても良い。また、ビニル系重合体の含水ゲル状物とは、上記のビニル系単量体を水中で溶液重合して得られるゲル状の含水ビニル系重合体である。

本発明の切断方法では、広くビニル系重合体の含水ゲル状物に適用できるが、特にポリ（メタ）アクリル酸部分中和物の含水ゲル状物が好適である。以下、本発明の切断方法について、典型例であるポリ（メタ）アクリル酸部分中和物の場合を例に挙げて説明する。

ここで、（メタ）アクリル酸とは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。（メタ）アクリル酸塩とは、（メタ）アクリル酸の中和物を意味し、（メタ）アクリル酸をアルカリ金属、アンモニア、有機アミン等で中和してなる中和物であり、例えば（メタ）アクリル酸ナトリウム、（メタ）アクリル酸カリウム、（メタ）アクリル酸カルシウム、（メタ）アクリル酸マグネシウム、（メタ）アクリル酸アンモニウムなどが例示され、これらは単独でも２種以上を併用してもよい。これらの中でも、（メタ）アクリル酸ナトリウムが好ましい。本発明において、あらかじめ酸部分を中和した（メタ）アクリル酸塩を原料として使用してもよく、また、（メタ）アクリル酸を重合した後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどにより部分的に中和させてもよい。

ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物には、必要に応じ他の単量体を共重合させることも可能である。かかる単量体としては、例えば、α−ヒドロキシアクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸およびそれらの塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸などの不飽和スルホン酸、及びそれらの塩などが挙げられる。これらは、必要により１種または２種以上を、（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリル酸塩の合計量に対して、２０モル％以下の範囲で用いることが可能である。

ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物における、（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリル酸塩の割合は、通常、モル比で１０／９０〜９０／１０程度、好ましくは４０／６０〜７０／３０程度、より好ましくは４５／５５〜６５／４５であればよい。この割合はポリ（メタ）アクリル酸部分中和物の用途等に応じて適宜選択することができる。

ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物は、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸塩及びその他の単量体混合物をラジカル重合させることで得られる。なお、（メタ）アクリル酸及びその他の単量体と、酸を中和させる化合物であるアルカリ金属水酸化物、アンモニアなどとの混合物を重合させることも可能である。重合方法としては、水溶液重合法、スラリー重合法、懸濁重合、乳化重合などの公知の重合法が挙げられるが、溶剤除去、溶剤の安全性、界面活性剤の混入の問題から、水溶液重合法が好ましい。

水溶液重合法は、前記単量体の水溶液を所定の濃度に調整し、反応系内の溶存酸素を十分に不活性ガスで置換した後、ラジカル重合開始剤を添加し、必要により、加熱や紫外線などの光照射することによって重合反応を行う方法である。低温でも重合反応が可能で、反応進行率も良好であり、低重合物やゲル状物を低減できる光（紫外線など）照射による光重合が好ましい。

ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物は、前記単量体混合物、光重合開始剤及び連鎖移動剤を含有する混合水溶液に、紫外線等の光を照射して製造される。

光重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光重合開始剤を適宜目的に応じて選択して使用する。例えば、２、２’−アゾビス［Ｎ−（２−カルボキシエチル）−２−メチルプロピオンアミジン］ハイドレート、２、２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩、２、２’−アゾビス（Ｎ、Ｎ’−ジメチレンイソブチルアミジン）、２、２’−アゾビス［２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］などのアゾ系光重合開始剤、１−ベンゾイル−１−ヒドロキシシクロヘキサンおよびベンゾフェノン等のケトン、ベンゾインおよびそのアルキルエーテル、ベンジルケタール類、ならびにアントラキノン誘導体等が例示されるが、これらの中でもアゾ系光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤の使用量は、全単量体に対して、１０〜１００００ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜５０００ｐｐｍである。

前記連鎖移動剤は、得られるポリ（メタ）アクリル酸部分中和物の分子量及びその水溶液粘度の調整のため、また不溶解分の減少のために使用するものである。連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸、チオグリコール類、チオ酢酸などの硫黄含有化合物、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、亜燐酸、亜燐酸ナトリウムなどの亜燐酸系化合物、次亜燐酸ナトリウムなどの次亜燐酸系化合物が挙げられ、これらを単独または２種類以上併用してもよい。これらの連鎖移動剤の中でも、硫黄含有化合物が好ましく、さらに好ましくは、２−メルカプトエタノール、３−メルカプトプロピオン酸およびチオグリコール酸のいずれかである。

連鎖移動剤の使用量は、適宜調整することができるが、全単量体に対して１〜５００ｐｐｍであることが好ましく、より好ましくは１〜３００ｐｐｍである。

光重合する際に照射する光としては、紫外線及び／又は可視光線が用いられ、この中でも紫外線が好ましく用いられる。紫外線照度は、単量体の種類、光重合開始剤の種類や濃度、目的とする重合体の粘度、及び重合時間を考慮して決定されるが、一般に０．０１〜１０００Ｗ／ｃｍ²であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜１００Ｗ／ｃｍ²であり、更に好ましくは０．１〜１０Ｗ／ｃｍ²である。光照射の強度は、重合反応中一定であっても、又は重合途中で変化させてもよい。光源としては、単量体を光重合させ得る紫外線及び／又は可視光線を放出し得るものであれば特に限定されず、例えば、発光ダイオード、蛍光青色ランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、捕虫器用・光化学用蛍光ランプ、ブラックライト蛍光ランプ等を使用することができる。

光重合反応は、酸素の存在による重合阻害を防止するために、窒素、二酸化炭素等の不活性ガス雰囲気で行われる。このうち、窒素雰囲気が好ましい。光重合反応は、通常、この不活性ガスが充填ないし供給された気密室中で行われる。

（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸塩を含む単量体混合物の水溶液に、紫外線を含む光を照射して光重合する際に、光源と水溶液の間に、波長３３０〜３７０ｎｍの範囲の紫外線透過率が８０％以上の光透過性材料を介在させて光照射することが好ましい。これにより、波長３００〜３６０ｎｍの範囲の紫外線を有効に利用して光重合でき、単量体からポリマーへの転化率を大幅に向上させることができる。

上記した光透過性材料としては、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス等が挙げられ、特にホウ酸（Ｂ_２Ｏ_３）を５〜２０％（特に１０〜１６％）、ＳｉＯ_２を６５〜９０％（特に７０〜８５％）含有するホウ珪酸ガラスが好ましい。なお、透過率とは、分光放射照度系（ウシオ電機（株）製ＵＳＲ−４０Ｖ）を用いて測定した値である。

この光透過性材料は上記の気密室の上面に設けられ、該気密室外部に設置された光源からの光を透過して内部の単量体混合物に照射できるようにしている。光透過性材料の形状は特に限定はなく通常平板状であればよく、その厚さも特に限定はないが、光の透過性、強度等の点から０．７〜２１ｍｍ程度であればよく、好ましくは２．７５〜１１ｍｍである。

更に、重合反応開始時においては、反応液を０〜８０℃に保持することが好ましく、より好ましくは０〜３０℃であり、更に好ましくは５〜１５℃である。

上記の光重合反応は、バッチ式又は連続式のいずれも採用できるが、含水ゲル状物の生産性及び得られるゲル状物の切断容易性の点から、連続重合方法が採用される（図１及び図２）。

図１において、１は連続可動式樹脂ベルトで、ローラ２、３間に張設され、矢印Ｑ方向に回転移動している。前記樹脂ベルト１は、例えば可撓性を有する樹脂により形成されたものが挙げられる。具体的には、ポリエステル等の繊維で編んだベルト基体に４・６フッ素樹脂又はシリコーン樹脂をラミネート又はコーティングしたものが例示される。

ベルト１はその中央側に長手方向に沿って液溜め部１００を有するもので、前記液溜め部１００は幅方向断面が凹状を有すれば、種々の形状のものが使用可能であり、特に図２に示すような幅方向断面が舟型のものが好ましい。液溜め部１００の高さＨとしては、液深＋２０ｍｍの高さが好ましく、１０〜２２０ｍｍがより好ましい。樹脂ベルトの幅方向断面が確実に凹状に保たれるように、ベルトの長手方向に沿ってガイド板を設け（図示せず）、ベルトの縁部を支持するようにしてもよい。

図１において、４は前記ベルト１の進行方向に沿って配設された断面ロ字状の気密室で、前記ベルト１は気密室４を貫通して通り抜けている。また前記気密室４の上面５は、好ましくは波長３３０〜３７０ｎｍの範囲の紫外線透過率が８０％以上の光透過性材料で形成されており、気密室４の上方に備えられた複数の光源７ａ、７ｂから照射される光を透過できるようになっている。

該気密室４には酸素による重合阻害を防止するため、及び重合時に発生する水蒸気を排除するため、窒素等の不活性ガスが供給される。図１及び図２は、気密室に不活性ガスを供給した例を示している。

８は気密室４の一方の側面に形成されたガス供給部で、窒素ガス等の不活性ガスはガスライン（図示せず）を通って前記気密室４の一方の側面に形成されたガス供給部８から前記気密室４内に供給され、気密室４内を不活性ガスで充満させた後、気密室４の他方の側面（前記ガス供給部８と反対側側面）に設けられた排出口９を通って気密室４外に放出される。

不活性ガスの供給条件としては０．５〜４０ｍ³／ｈｒが好ましい。また、排出口９は排気装置（図示せず）と連結することが好ましい。このように連結することにより、水蒸気を効率的に排除できる。

図１中、１０は水溶液タンクで、その内部に収納された単量体混合物の水溶液１１はミキサー１３に送られ、重合開始剤タンク１２から送られる光重合開始剤と混合された後、供給管１４を通ってベルト１の移動方向上流側の液溜め部１００内に供給され、単量体混合物の水溶液層１５を形成する。この際、単量体混合物の水溶液の供給量は、前記単量体混合物の水溶液層１５の液深が目的とする深さになるように調節される。本態様によれば、好ましくは５ｍｍ以上、より好ましくは１０〜２００ｍｍの液深を有する単量体混合物の水溶液の重合が可能になる。

ベルト１上に供給された単量体混合物の水溶液は、ベルト１の移動に伴われて、下流側に搬送されると共に、光源７ａ、７ｂによって光照射される。光源としては、通常光重合用光源として用いられる、紫外、可視光線が照射できる市販品が適宜利用できる。

このようにしてベルト１上で重合しながら下流側に搬送される単量体混合物の水溶液層１５は、重合が完了した状態で気密室４の最下流部を通って搬出され、ローラー３近傍において樹脂ベルト１から剥離される。なお、１６は剥離されて連続的に回収されるシート状のゲル状の含水状重合体（含水ゲル状物）である。

該シートの厚さや幅は特に限定はないが、後述の切断用ノズルからの高圧液体による切断に適するように設定することが好ましい。例えば、該シートの厚さは５〜２００ｍｍ程度、好ましくは１０〜７０ｍｍ程度となるように、また、該シートの幅は３０〜３０００ｍｍ程度、好ましくは１５〜１６００ｍｍ程度となるように調節することが好ましい。

ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物の該含水ゲル状物は、上記の様に連続して製造され剥離されるため、エンドレスシート（以下「シート」と呼ぶ）１６として平面コンベアベルト１７により搬送され、高圧液体を放出する切断用ノズル１９により適当な大きさの短冊状ゲル２４に切断される。

本発明は、上記で得られたシート１６を、この切断用ノズルから放出される高圧液体で切断するものである。ここで、高圧液体に用いる液体としては特に限定はないが、取り扱い性、シートへの残留を考慮した安全性、環境への負荷低減、廃液処理等の点から水、特に純水、イオン交換水が好適に用いられる。

本発明で使用するシート切断装置の模式図を、図３及び図４に示す。

図３は、シート１６の切断の様子を横から見た図である。平面コンベア２台１７及び１８が切断に必要な間隙を設けて並べて設置されており、当該平面コンベア１７及び１８の間隙の真上に切断用ノズル１８が設けられている。切断用ノズル１９は、シートの幅方向の切断が連続して行えるように、移動装置２０によりシート幅方向に往復移動できるようになっている。

図４に、高圧水を用いたシート切断の手順を示す。まず、図４（１）に示されるように、シートは平面コンベア１７の上で、通常３〜６０ｍ／ｈ程度の速度で連続搬送される。シートを搬送する速度は、切断される短冊状シートの幅が所望の大きさになるように適宜調節可能である。シートの端が２台の平面コンベア１７及び１８の間隙を通過して一定時間搬送されると（例えば、５〜２０秒程度）、切断用ノズルからの高圧出水を開始する。

図４（２）に示されるように、切断用ノズル１９からの出水後に、該切断用ノズル１９がシートの幅方向に移動してシートを切断する。これにより短冊状シート２４が作成される。

ここで、切断用ノズル１９の切断水圧は、例えば５０〜４００ＭＰａ（好ましくは
６０〜３００ＭＰａ）であればよい。水圧が低すぎると切断が不十分となり切れ残りが生じる場合があり、高すぎても切断は良好であるが必要以上の圧力は不経済である。

切断水量は、例えば０．５〜１０Ｌ／分（好ましくは１〜５Ｌ／分）であればよい。

ノズル径は、例えば０．２〜０．６ｍｍ（好ましくは０．２５〜０．５ｍｍ）であればよい。ノズル径が小さすぎると切断不良となり、大きすぎると経済的に有利ではない。

ノズルの移動速度（切断速度）は、通常、０．２〜３０ｍ／分（好ましくは０．５〜２０ｍ／分）であればよい。

切断用ノズルの出水口２１とシート１６との距離は、例えば、５〜１００ｍｍ（好ましくは１０〜５０ｍｍ）であればよい。

上記の切断水圧、切断水量、ノズル径、切断速度、切断用ノズルの出水口とシートとの距離は、切断するシートの厚さ、硬さ等に応じて当業者が適宜選択することができる。

例えば、シートの厚さが１０〜３０ｍｍ程度の場合、切断水圧５０〜２００ＭＰａ、切断水量１〜５Ｌ／分、ノズル径０．２〜０．５ｍｍ、切断速度０．２〜３０ｍ／分、切断用ノズルの出水口とシートとの距離５〜５０ｍｍが好適である。

シート切断後、切断用ノズルからの出水を一旦停止すると共に、切断用ノズルの移動も停止する。なお、切断用ノズルの出水は停止せずに、出水を継続しても良い。

続いて、図４（３）に示されるように、シートは平面コンベアの上で連続搬送され、切断されたシートの端が平面コンベア１７及び１８の間隙を通過して一定時間搬送された後（例えば、５〜２０秒程度）、切断用ノズル１９からの高圧出水を再開する。

続いて、図４（４）に示されるように、切断用ノズル１９からの出水再開後に、該切断用ノズルがシートの幅方向に移動してシートを切断する。これにより２つ目の短冊状シート２４が作成される。

以後、上記の図４（１）〜（４）を繰り返すことにより、連続的に短冊状シート２４を作成することができる。なお、必要に応じ、切断用ノズル１９の移動及び停止の周期、出水のオンオフの周期をタイマー等で調整できる機構とすることができる。

上記のようにして作成された短冊状シート２４は、常法に従い、乾燥、粉砕されて、粉末製品とすることができる。

本発明では、ノズルからの高圧液体（高圧水）を用いて、含水ゲル状物を完全に切断することができ、液体（水）の付着もほとんどない。また、従来の切断刃を用いた場合に発生する、含水ゲル状物の切断刃への付着、切断刃と含水ゲルの接触に由来する金属成分の混入、切断刃等の磨耗等の問題は一挙に解決する。そのため、簡便且つ効率的に含水ゲル状物を切断することができ、ビニル系重合体の工業的生産に好適である。

以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明するが、これに限定されるものではない。
［参考例１］ポリ（メタ）アクリル酸ナトリウム部分中和物の含水ゲルの製造
可動式ベルト上へ、あらかじめ脱酸素され、１０℃に冷却されたアクリル酸（５０ｍｏｌ％）およびアクリル酸ナトリウム（５０ｍｏｌ％）からなる単量体の３０％水溶液を９００ｇ／分で供給し、開始剤である２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩の１０％水溶液を、単量体純分に対して１０００ｐｐｍとなるように連続供給した（図１）。

次に光透過性材料を介して、ピーク波長３５２ｎｍである３００〜４５０ｎｍを放射する東芝製ブラックライト蛍光ランプを紫外線照度０．４ｍＷ／ｃｍ^２で照射して重合を行った。その結果、厚さ１８ｍｍ、幅４６０ｍｍの連続した含水ゲル状シートを得た。

［参考例２］ポリ（メタ）アクリル酸ナトリウム部分中和物の含水ゲルの製造
単量体の供給量を３０００ｇ／分に変更した以外は参考例１と同様に実施して、厚さ６０ｍｍ、幅４６０ｍｍの連続した含水ゲル状シートを得た。

［参考例３］メタアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド（ＤＭＣ）の含水ゲルの製造
可動式ベルト上に、メタアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドの７６％水溶液を、３０００ｇ／分で連続供給した。同時に、開始剤である２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオンアミジン）二塩酸塩の１０％水溶液を、単量体純分に対して３５０ｐｐｍとなるように連続供給した（図１）。

次に光透過性材料を介して、ピーク波長３５２ｎｍである３００〜４５０ｎｍを放射する東芝製ブラックライト蛍光ランプを紫外線照度０．４ｍＷ／ｃｍ^２で照射して重合を行った。その結果、厚さ６０ｍｍ、幅４６０ｍｍの連続した含水ゲル状シートを得た。

［実施例１］
参考例１で得られた含水ゲルシートを、圧力１２５ＭＰａの水をノズル径０．３ｍｍより、流量１．７Ｌ／分で放出し、ノズル移動速度７．５ｍ／分で、含水ゲルシートからノズルまでの距離を２０ｍｍの条件で切断した。

具体的には、図３及び図４に示されるシートカッターを用いて、次のようにして切断操作を行った。

短い２台の平面コンベア１７，１８を、切断に必要な間隙がある状態で並べて設置し、当該平面コンベアの間隙の真上に切断ノズル移動装置２０を設置した。平面コンベア１７上にシート１６を０．５６ｍ／分で連続搬送した。

シート１６の端が平面コンベアの間隙を通過後所定の時間（例えば２０秒間）経過した後、切断ノズル１９からの出水を開始した。同時に切断ノズル１９も移動を開始してシートゲル幅（約４６０ｍｍ）を２秒程度で移動させ、約１９０ｍｍ×約４６０ｍｍの短冊状シートを作成した。

切断完了時に切断ノズル１９からの出水を一旦停止した。同時に切断ノズル１９も移動を停止した。

さらに、シートが所定の時間（例えば２０秒間）経過した後、切断ノズル１９からの出水を再開した。同時に切断ノズルも移動を再開しシート幅（約４６０ｍｍ）を２秒程度で移動させ、約１９０ｍｍ×約４６０ｍｍの短冊状ゲルを作成した。

以後、上記の操作を繰り返すことで連続的に短冊状シートを作成した。

なお、切断ノズルの移動及び停止の周期、出水のオンオフの周期をタイマー等で約５〜２０秒の範囲で調整できる機構とした。

この切断方法によれば、切断残りもなく完全に切断できた。切断面は良好で、水の付着も少なかった。

［実施例２〜５］
参考例１で得られた含水ゲルシートを、表１に記載の条件で切断した。いずれも切断残りもなく完全に切断できた。切断面は良好で、水の付着も少なかった。

［実施例６］
参考例２で得られた含水ゲルシートを、表１に記載の条件で切断した。いずれも切断残りもなく完全に切断できた。切断面は良好で、水の付着も少なかった。

［実施例７］
参考例３で得られた含水ゲルシートを、表１に記載の条件で切断した。いずれも切断残りもなく完全に切断できた。切断面は良好で、水の付着も少なかった。

［比較例１］直接チョッパー引き込み
参考例１で得られた含水ゲルシートを、直接チョッパーへコンベアで投入した。その結果、チョッパーの機壁に含水ゲルが付着し、つづら折れになってしまい、チョッパーのスクリュー部分へ投入することができなかった。

［比較例２］押し切りカッター
参考例１で得られた含水ゲルシートを、押し切りカッターで切断した。その結果、押し切りカッターの切断刃へ切断後の含水ゲルが付着し持ち上がり、その後、切断前の含水ゲルに重なるように落下した。そのため、その後の切断は、重なった状態での切断となり、予定した短冊状の切断は不可能だった。その後も、何度も切断刃へ付着・落下を繰り返し、切断前の含水ゲル状に積み重なり、円滑な短冊状の切断が出来なかった。切断刃の磨耗については、６ヶ月に１度研磨する必要があった。また、金属製の切断刃と含水ゲルが直接接触するため、最終製品から微量な金属製分が検出され、着色原因となり問題があった。

本発明のビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法は、装置への付着、異物の混入、装置の摩耗等の問題を生じることなく、極めて簡便且つ効率的に実施することができる。また、切れ残りがなく完全に切断が可能で水の付着もほとんどない。そのため、工業的規模でビニル系重合体を生産する極めて有効な方法である。

本発明のポリ（メタ）アクリル酸部分中和物の製造装置の一例を示す概略側面図である。 図１中の、Ｐ−Ｐ’線に沿った断面図である。 含水ゲル状物（シート）の切断の様子を示した図である。 高圧水を放出する切断用ノズルを用いたシート切断の手順を示す。

符号の説明

１ 樹脂ベルト
２,３ ローラ
４ 気密室
５ 上面（光透過性材料）
７ａ、７ｂ 光源
８ 不活性ガス供給部
９ ガス排出口
１０ 水溶液タンク
１１ 単量体水溶液
１２ 重合開始剤タンク
１３ ミキサー
１４ 供給管
１５ 単量体水溶液層
１６ 含水状ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物層（シート）
１００ 液溜め部
１７ 平面コンベア
１８ 平面コンベア
１９ 切断用ノズル
２０ 切断用ノズルの移動装置
２１ 出水口
２２ 切断水
２３ 高圧水チューブ
２４ 短冊状シート

Claims (8)

1. ビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法であって、切断用ノズルから高圧液体を放出させて該含水ゲル状物を切断することを特徴とする切断方法。
2. 切断用ノズルから放出される高圧液体の圧力が５０〜４００ＭＰａである請求項１に記載の切断方法。
3. 切断用ノズルのノズル径が０．２〜０．６ｍｍである請求項１又は２に記載の切断方法。
4. ビニル系重合体の含水ゲル状物がシート状である請求項１、２又は３に記載の切断方法。
5. シート状のビニル系重合体の含水ゲル状物を平面コンベア上で搬送させながら、切断用ノズルから高圧液体を放出させ、該切断用ノズルを該シート状含水ゲル状物の幅方向に往復移動させて、連続的に該含水ゲル状物を切断する請求項４に記載の切断方法。
6. 高圧液体が水である請求項１〜５のいずれかに記載の切断方法。
7. ビニル系重合物がポリ（メタ）アクリル酸部分中和物である請求項１〜６のいずれかに記載の切断方法。
8. ポリ（メタ）アクリル酸部分中和物が、光開始剤の存在下、（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸塩を含む単量体混合物の水溶液に光照射して、前記単量体混合物を光重合させて得られたポリ（メタ）アクリル酸部分中和物である請求項７に記載の切断方法。

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