JP2013023520A - Method for producing cationic or amphoteric polymer, dehydrating agent for sludge, and retention aid agent for papermaking - Google Patents

Method for producing cationic or amphoteric polymer, dehydrating agent for sludge, and retention aid agent for papermaking Download PDF

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孝文 稲葉
Takeshi Takeda
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently producing a polymer which has a high molecular weight and which is excellent in water solubility, in a method for producing a cationic or amphoteric water-soluble polymer.SOLUTION: A gel polymer obtained by aqueous solution polymerization of a monomer mixture including a cationic monomer and a nonionic monomer, or a monomer mixture including a cationic monomer, a nonionic monomer, and an anionic monomer is dried in the presence of a hydroxy carboxylic acid and/or a salt thereof.

Description

本発明は、カチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法に関する。詳しくは、不溶解物が少ない粉末状の高分子重合体の製造方法に関する。この高分子重合体は、汚泥用脱水剤等の凝集剤や、抄紙用粘剤、歩留り向上剤等の製紙工程用薬剤として有用である。   The present invention relates to a method for producing a cationic or amphoteric polymer. In detail, it is related with the manufacturing method of a powdery high molecular polymer with few insoluble matters. This polymer is useful as an agent for paper making processes such as a flocculant such as a sludge dehydrating agent, a papermaking viscosity agent, and a yield improver.

アクリルアミド又はメタクリルアミド(以下、これらを合わせて「(メタ)アクリルアミド」と表記する。以下、他の化合物についても同様に表記する。)とジメチルアミノエチル(メタ)アクリレートの塩化メチル4級塩、(メタ)アクリル酸などとの共重合体に代表されるカチオン性又は両性の水溶性重合体は、高分子凝集剤、製紙工程用薬剤などとして各種産業で広く使用されている。これらの用途においては、一般的に分子量が高いほど性能がよい場合が多く、数百万を超える非常に高い分子量の重合体が要求される。また、性能向上のために架橋剤を添加して重合を行う場合もある。   Acrylamide or methacrylamide (hereinafter collectively referred to as “(meth) acrylamide”; hereinafter, other compounds are also indicated in the same manner) and methyl chloride quaternary salt of dimethylaminoethyl (meth) acrylate, ( Cationic or amphoteric water-soluble polymers typified by copolymers with (meth) acrylic acid or the like are widely used in various industries as polymer flocculants, papermaking process chemicals and the like. In these applications, in general, the higher the molecular weight, the better the performance, and a polymer having a very high molecular weight exceeding several million is required. In some cases, polymerization is performed by adding a crosslinking agent to improve the performance.

このような高分子量の重合体は、使用時に0.05〜0.5%程度の濃度に溶解して使用される。しかし、高分子量化に伴い、得られる高分子重合体中には、完全に溶解しないゲル状又はゾル状の不溶解物が副生しやすくなる。特に、単量体として、(メタ)アクリルアミドを多く含む場合は、重合の際にイミド化反応による架橋が起こりやすいとされる。さらに、両性の高分子量の重合体は、(メタ)アクリルアミドとアニオン性基とがイミド結合したり、カチオン性基とアニオン性基とが多点でイオン結合したりすることによって不溶化しやすい傾向がある。高分子重合体に不溶解物が多く生成すると、高分子重合体の水溶液を各種用途に使用する際に、これを扱うポンプやストレーナー等のトラブルの原因となる。例えば、この高分子重合体が製紙用薬剤として使用される場合、不溶解物が抄紙工程で紙に漉き込まれ、欠点を生じさせる原因になることがある。   Such a high molecular weight polymer is used after being dissolved in a concentration of about 0.05 to 0.5% at the time of use. However, as the molecular weight increases, gel or sol insoluble matter that does not completely dissolve is easily produced as a by-product in the resulting polymer. In particular, when a large amount of (meth) acrylamide is contained as a monomer, crosslinking by imidization reaction is likely to occur during polymerization. Furthermore, amphoteric high molecular weight polymers tend to be insolubilized when (meth) acrylamide and anionic groups are imide-bonded or cationic groups and anionic groups are ionically bonded at multiple points. is there. If a large amount of insoluble matter is generated in the polymer, it may cause troubles such as a pump or a strainer that handles the aqueous solution of the polymer for various purposes. For example, when this high molecular weight polymer is used as a papermaking chemical, insoluble substances may be squeezed into the paper during the papermaking process, causing defects.

ストレーナー等を用いて不溶解物を除去する試みも多くされているが、不溶解物が多い場合には、ストレーナーが閉塞しやすく、保守の負担が増える。また、ストレーナー等をすり抜けた不溶解物が紙料に混入することもある。したがって、製紙用薬剤の用途においては、高分子重合体中に不溶解物が実質的に存在しないことが必要である。一般に、高分子重合体に不溶解物が生成することを防ぐためには、得られる高分子重合体の分子量を低くする必要がある。また、高分子重合体を粒子化する場合には、低い温度で乾燥し、且つ緩和された条件下で粉砕を行う必要がある。そのため、生産効率が悪い。   Many attempts have been made to remove insoluble matter using a strainer or the like. However, when there are many insoluble matters, the strainer is likely to be clogged, increasing the maintenance burden. Further, insoluble matter that has passed through the strainer or the like may be mixed into the paper stock. Therefore, in the use of papermaking chemicals, it is necessary that substantially no insoluble substances are present in the polymer. In general, in order to prevent the insoluble matter from forming in the polymer, it is necessary to lower the molecular weight of the polymer. Moreover, when making a high molecular polymer into a particle, it is necessary to dry at a low temperature and to grind | pulverize under the relaxed conditions. Therefore, production efficiency is poor.

また、高分子量であり、且つ不溶解物の少ない高分子重合体を得るには、単量体濃度を下げて重合し、且つ得られる高分子重合体を低い温度で乾燥する方法が採られている。この方法は、乾燥時間が長くなるため、生産効率が悪い。   Further, in order to obtain a high molecular weight polymer having a small amount of insoluble matter, a method of polymerizing at a lower monomer concentration and drying the resulting high molecular polymer at a low temperature is employed. Yes. This method has a low production efficiency because of a long drying time.

特許文献1には、主としてアクリルアミドより成る単量体を水性溶媒中で重合させるに当たり、重合開始剤とアスコルビン酸誘導体とを共存させるアクリルアミド系重合体の製造方法が開示されている。   Patent Document 1 discloses a method for producing an acrylamide polymer in which a polymerization initiator and an ascorbic acid derivative are allowed to coexist when a monomer mainly composed of acrylamide is polymerized in an aqueous solvent.

また、特許文献2には、乾燥工程において生成する水不溶解物が少ない高分子量のアクリルアミド系重合体の製造方法に関して、含水アクリルアミド系重合体を乾燥させるに際し、乾燥工程以前の工程で2−メルカプトペンダベンズイミダゾールを共存させることが開示されている。   Patent Document 2 discloses a method for producing a high-molecular-weight acrylamide polymer that generates a small amount of water-insoluble matter in the drying step. When drying a hydrous acrylamide polymer, 2-mercapto is used before the drying step. The coexistence of pendabenzimidazole is disclosed.

しかしながら、いずれの方法で製造される高分子重合体についても、水溶解性に関して十分満足できるものではない。   However, the polymer produced by any method is not fully satisfactory with respect to water solubility.

以上のように、水溶解性が優れるカチオン性又は両性の高分子重合体の効率的な製造方法として、満足する方法がないのが現状である。   As described above, there is currently no satisfactory method for efficiently producing a cationic or amphoteric polymer having excellent water solubility.

特開平05−247136号公報JP 05-247136 A 特開昭55−165906号公報JP-A-55-165906

本発明は、カチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法において、高分子量であって且つ水溶性に優れる高分子重合体を効率良く製造する方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a polymer having a high molecular weight and excellent water solubility in a method for producing a cationic or amphoteric polymer.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、カチオン性単量体とノニオン性単量体とを含む、又はカチオン性単量体とノニオン性単量体とアニオン性単量体とを含む単量体混合物を水溶液重合して得られるゲル状重合体を、ヒドロキシカルボン酸及び/又はその塩の存在下で乾燥することにより、高分子量であって、且つ不溶解物の生成が高度に抑制された高分子重合体を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have included a cationic monomer and a nonionic monomer, or have a cationic monomer, a nonionic monomer, and an anionic property. A gel-like polymer obtained by subjecting a monomer mixture containing a monomer to aqueous solution polymerization is dried in the presence of hydroxycarboxylic acid and / or a salt thereof to obtain a high molecular weight and insoluble matter. The present inventors have found that a high-molecular polymer in which the production of is highly suppressed can be produced, and have completed the present invention.

上記課題を解決する本発明は以下に記載するものである。   The present invention for solving the above problems is described below.

〔1〕 カチオン性単量体とノニオン性単量体とを含む単量体混合物、
又は
カチオン性単量体とノニオン性単量体とアニオン性単量体とを含む単量体混合物
の水溶液を重合してゲル状重合体を得、前記ゲル状重合体を乾燥するカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法であって、
前記乾燥時における前記ゲル状重合体にヒドロキシカルボン酸及びその塩、又はヒドロキシカルボン酸若しくはその塩が存在することを特徴とするカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。
[1] A monomer mixture containing a cationic monomer and a nonionic monomer,
Alternatively, a cationic or amphoteric polymer is obtained by polymerizing an aqueous solution of a monomer mixture containing a cationic monomer, a nonionic monomer, and an anionic monomer to obtain a gel polymer, and drying the gel polymer. A method for producing a polymer of
A method for producing a cationic or amphoteric polymer, characterized in that a hydroxycarboxylic acid and a salt thereof, or a hydroxycarboxylic acid or a salt thereof is present in the gel polymer at the time of drying.

〔2〕
前記ゲル状重合体の乾燥温度が、70℃以上である〔1〕に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。
[2]
The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to [1], wherein the drying temperature of the gel polymer is 70 ° C or higher.

〔3〕 前記ヒドロキシカルボン酸及びその塩、又は前記ヒドロキシカルボン酸若しくはその塩が、前記単量体混合物の水溶液に存在する〔1〕に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   [3] The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to [1], wherein the hydroxycarboxylic acid and a salt thereof, or the hydroxycarboxylic acid or a salt thereof is present in an aqueous solution of the monomer mixture.

〔4〕 前記ヒドロキシカルボン酸及びその塩、又は前記ヒドロキシカルボン酸若しくはその塩の合計添加量が、前記単量体混合物100質量部に対して0.05〜5.0質量部である〔1〕に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   [4] The total amount of the hydroxycarboxylic acid and the salt thereof, or the hydroxycarboxylic acid or the salt thereof is 0.05 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture [1]. A method for producing the cationic or amphoteric polymer as described in 1.

〔5〕 前記ヒドロキシカルボン酸が、脂肪族ヒドロキシカルボン酸である〔1〕に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   [5] The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to [1], wherein the hydroxycarboxylic acid is an aliphatic hydroxycarboxylic acid.

〔6〕 前記ヒドロキシカルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸又は酒石酸のいずれかである〔1〕に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   [6] The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to [1], wherein the hydroxycarboxylic acid is any one of citric acid, malic acid, and tartaric acid.

〔7〕 前記カチオン性単量体が、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート若しくはジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドの3級塩又は4級塩
から選択される1種以上である〔1〕に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。
[7] The cation according to [1], wherein the cationic monomer is at least one selected from a tertiary salt or a quaternary salt of dialkylaminoalkyl (meth) acrylate or dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide. Method for producing hydrophilic or amphoteric polymer.

〔8〕 前記重合が、熱開始、レドックス開始又は光開始によって開始される〔1〕に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   [8] The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to [1], wherein the polymerization is initiated by thermal initiation, redox initiation, or photoinitiation.

〔9〕 前記単量体混合物の水溶液のpHが2.0〜4.5である〔2〕に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   [9] The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to [2], wherein the aqueous solution of the monomer mixture has a pH of 2.0 to 4.5.

〔10〕 〔1〕に記載の製造方法により得られる高分子重合体を含む汚泥用脱水剤。   [10] A sludge dewatering agent comprising a polymer obtained by the production method according to [1].

〔11〕 〔1〕に記載の製造方法により得られる高分子重合体を含む製紙用歩留り向上剤。   [11] A yield improving agent for papermaking, comprising a polymer obtained by the production method according to [1].

本製造方法によれば、高分子量であり、且つ不溶解物が非常に少ない高分子重合体を製造できる。また、本製造方法によれば、高分子重合体の乾燥温度や粉砕速度を高くしても不溶解物の生成が非常に少ない。   According to this production method, a polymer having a high molecular weight and very little insoluble matter can be produced. In addition, according to the present production method, even when the drying temperature and pulverization rate of the polymer are increased, the generation of insoluble matter is very small.

以下、本発明の高分子重合体の製造方法(以下、「本製造方法」ともいう)を詳細に説明する。   Hereinafter, a method for producing the polymer of the present invention (hereinafter also referred to as “the present production method”) will be described in detail.

先ず、カチオン性単量体とノニオン性単量体とを含む単量体混合物、又はカチオン性単量体とノニオン性単量体とアニオン性単量体とを含む単量体混合物が、水溶液重合法によって重合され、ゲル状重合体が製造される。その後、このゲル状重合体が乾燥及び粉砕されて、粉末状の高分子重合体が製造される。本製造方法においては、前記ゲル状重合体の乾燥は、ヒドロキシカルボン酸及び/又はその塩の存在下で行われる。   First, a monomer mixture containing a cationic monomer and a nonionic monomer, or a monomer mixture containing a cationic monomer, a nonionic monomer, and an anionic monomer is used as an aqueous solution weight. Polymerization is performed by a legal method to produce a gel polymer. Thereafter, the gel polymer is dried and pulverized to produce a powdery polymer. In this production method, the gel polymer is dried in the presence of hydroxycarboxylic acid and / or a salt thereof.

(1)カチオン性単量体
本発明において使用されるカチオン性単量体は、下記式(1)で表されるジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート、下記式(2)で表されるジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミド及びそれらの3級塩や4級塩が好ましい。
(1) Cationic monomer The cationic monomer used in the present invention is a dialkylaminoalkyl (meth) acrylate represented by the following formula (1) and a dialkylaminoalkyl represented by the following formula (2). (Meth) acrylamide and their tertiary and quaternary salts are preferred.

Figure 2013023520
Figure 2013023520

式1中、Rは水素原子又はメチル基を示す。Rは炭素数が2〜8のアルキレン基を示す。R及びRは、炭素数1〜8のアルキル基又はヒドロキシアルキル基を示し、それぞれは同一であっても異なっていても良い。 In Formula 1, R 1 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 2 represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms. R 3 and R 4 represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a hydroxyalkyl group, and each may be the same or different.

Figure 2013023520
Figure 2013023520

式2中、Rは水素原子又はメチル基を示す。Rは炭素数が2〜8のアルキレン基を示す。R及びRは、炭素数1〜8のアルキル基又はヒドロキシアルキル基を示し、それぞれは同一であっても異なっていても良い。 In Formula 2, R 5 represents a hydrogen atom or a methyl group. R 6 represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms. R 7 and R 8 represent an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a hydroxyalkyl group, and each may be the same or different.

具体的には、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、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド及びそれらの3級塩や4級塩が例示される。3級塩や4級塩としては、塩酸塩、硫酸塩、メチルクロライド第4級塩、ジメチル硫酸第4級塩、ベンジルクロライド第4級塩が挙げられる。これらは単独で又は2種以上が組み合わされて使用される。   Specific examples include dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropyl acrylamide, dimethylaminopropyl methacrylamide and tertiary and quaternary salts thereof. Examples of the tertiary salt and quaternary salt include hydrochloride, sulfate, methyl chloride quaternary salt, dimethyl sulfate quaternary salt, and benzyl chloride quaternary salt. These may be used alone or in combination of two or more.

(2)ノニオン性単量体
本発明において使用されるノニオン性単量体は、アクリルアミド、メタクリルアミド、N、N−ジメチルアクリルアミド、N-ビニルピロリドン、N-ビニルフォルムアミド、N-ビニルアセトアミドが例示される。特に、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミド(以下、「(メタ)アクリルアミド」と記載する)が好ましく使用される。
(2) Nonionic monomer Examples of the nonionic monomer used in the present invention include acrylamide, methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, N-vinylpyrrolidone, N-vinylformamide, and N-vinylacetamide. Is done. In particular, acrylamide and / or methacrylamide (hereinafter referred to as “(meth) acrylamide”) is preferably used.

(3)アニオン性単量体
本発明において使用されるアニオン性単量体は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸等の1個のビニル基を有する一塩基酸や二塩基酸が例示される。特に、アクリル酸及び/又はメタクリル酸(以下、「(メタ)アクリル酸」と記載する)が好ましく使用される。これらは単独で又は2種以上が組み合わされて使用される。
(3) Anionic monomer The anionic monomer used in the present invention is a monobasic acid having one vinyl group such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, and citraconic acid. And dibasic acid. In particular, acrylic acid and / or methacrylic acid (hereinafter referred to as “(meth) acrylic acid”) is preferably used. These may be used alone or in combination of two or more.

(4)単量体混合物
単量体混合物は、前述のカチオン性単量体とノニオン性単量体とを必須成分とし、アニオン性単量体を所望成分とする。この単量体混合物は共重合されてゲル状重合体となる(後述)。
(4) Monomer mixture The monomer mixture contains the aforementioned cationic monomer and nonionic monomer as essential components, and an anionic monomer as a desired component. This monomer mixture is copolymerized to form a gel polymer (described later).

単量体混合物中におけるカチオン性単量体、ノニオン性単量体及びアニオン性単量体のモル比は、カチオン性単量体:ノニオン性単量体:アニオン性単量体=2〜70:20〜98:0〜45が好ましく、2〜60:28〜98:0〜40が特に好ましい。   The molar ratio of the cationic monomer, nonionic monomer, and anionic monomer in the monomer mixture is as follows: cationic monomer: nonionic monomer: anionic monomer = 2 to 70: 20-98: 0-45 are preferable and 2-60: 28-98: 0-40 are especially preferable.

単量体混合物は水溶液とされる(以下、単に「単量体水溶液」ともいう)。単量体水溶液の調整方法は特に制限されない。各単量体の水溶液を混合しても良いし、各単量体を予め混合してから水溶液としても良い。   The monomer mixture is an aqueous solution (hereinafter, also simply referred to as “monomer aqueous solution”). The method for adjusting the monomer aqueous solution is not particularly limited. An aqueous solution of each monomer may be mixed, or an aqueous solution may be prepared after mixing each monomer in advance.

また、単量体混合物及び得られる高分子重合体の水溶性を損ねない程度であれば、他の単量体、例えば、スチレン、アクリルニトリル、(メタ)アクリル酸エステル等が適宜配合されていてもよい。   In addition, other monomers such as styrene, acrylonitrile, (meth) acrylic acid ester and the like are appropriately blended so long as the water solubility of the monomer mixture and the resulting polymer is not impaired. Also good.

(5)ヒドロキシカルボン酸類
本発明においては、上記単量体混合物を重合して得られるゲル状重合体(後述)の乾燥工程において、ゲル状重合体とヒドロキシカルボン酸類とが共存することを特徴とする。
(5) Hydroxycarboxylic acids In the present invention, in the drying step of a gel polymer obtained by polymerizing the monomer mixture (described later), the gel polymer and hydroxycarboxylic acids coexist. To do.

ヒドロキシカルボン酸類としては、ヒドロキシカルボン酸及びその塩が使用できる。ヒドロキシカルボン酸類は、水溶性であって、且つゲル状重合体の乾燥時に揮発、分解し難いものが好ましい。   As hydroxycarboxylic acids, hydroxycarboxylic acids and salts thereof can be used. Hydroxycarboxylic acids are preferably water-soluble and are difficult to volatilize and decompose when the gel polymer is dried.

ヒドロキシカルボン酸としては、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、グリコール酸、グルコン酸、乳酸、マンデル酸、α−オキシイソ酪酸、ジメチロールプロピオン酸、タルトロン酸、グリセリン酸、2−ヒドロキシ酪酸、3−ヒドロキシ酪酸、γ−ヒドロキシ酪酸、2−ヒドロキシイソ酪酸、シトラマル酸、イソクエン酸、ロイシン酸、メバロン酸、パントイン酸、リシノール酸、リシネライジン酸、セレブロン酸、キナ酸、シキミ酸が例示される。   Examples of hydroxycarboxylic acids include citric acid, malic acid, tartaric acid, glycolic acid, gluconic acid, lactic acid, mandelic acid, α-oxyisobutyric acid, dimethylolpropionic acid, tartronic acid, glyceric acid, 2-hydroxybutyric acid, and 3-hydroxybutyric acid. , Γ-hydroxybutyric acid, 2-hydroxyisobutyric acid, citramalic acid, isocitric acid, leucine acid, mevalonic acid, pantoic acid, ricinoleic acid, ricinaleic acid, cerebuloic acid, quinic acid, shikimic acid.

これらの内、脂肪族のα−ヒドロキシカルボン酸であることが好ましい。ヒドロキシカルボン酸の炭素数は10以下であることが好ましく、炭素数3〜6であることが特に好ましい。   Of these, aliphatic α-hydroxycarboxylic acids are preferred. The hydroxycarboxylic acid preferably has 10 or less carbon atoms, particularly preferably 3 to 6 carbon atoms.

ヒドロキシカルボン酸中のヒドロキシル基は4個以下が好ましく、1〜2個が特に好ましい。ヒドロキシカルボン酸中のカルボキシル基は4個以下が好ましく、1〜2個が特に好ましい。   The number of hydroxyl groups in the hydroxycarboxylic acid is preferably 4 or less, particularly preferably 1 to 2. The number of carboxyl groups in the hydroxycarboxylic acid is preferably 4 or less, particularly preferably 1 to 2.

特に好ましいヒドロキシカルボン酸は、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸である。   Particularly preferred hydroxycarboxylic acids are citric acid, malic acid and tartaric acid.

ヒドロキシカルボン酸塩としては、上記ヒドロキシカルボン酸のナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩等のアルカリ土類金属塩が例示される。   Examples of the hydroxycarboxylate include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt of the above hydroxycarboxylic acid, and alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt.

ヒドロキシカルボン酸類は単独で又は2種以上が組み合わされて使用される。   Hydroxycarboxylic acids are used alone or in combination of two or more.

ゲル状重合体に共存させるヒドロキシカルボン酸類の量は、ゲル状重合体100質量部に対して0.05〜5.0質量部であり、0.10〜4.0質量部が好ましい。0.05質量部未満では、不溶解物の生成を抑制する効果が見られない。単量体水溶液に当初からヒドロキシカルボン酸類を添加して重合する場合において、ヒドロキシカルボン酸類の量が5.0質量部を超えると、得られる高分子重合体の分子量が低下する。   The amount of the hydroxycarboxylic acids to coexist in the gel polymer is 0.05 to 5.0 parts by mass, preferably 0.10 to 4.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the gel polymer. If it is less than 0.05 mass part, the effect which suppresses the production | generation of an insoluble matter is not seen. In the case where the hydroxycarboxylic acid is added to the monomer aqueous solution from the beginning for polymerization, when the amount of the hydroxycarboxylic acid exceeds 5.0 parts by mass, the molecular weight of the resulting high molecular polymer is lowered.

ゲル状重合体の乾燥時にヒドロキシカルボン酸類を共存させる方法としては、特に制限されない。乾燥を開始する前であれば、任意の時にヒドロキシカルボン酸類を添加できる。ゲル状重合体の原料となる上記単量体水溶液に予めヒドロキシカルボン酸類を添加しておくことが好ましい。   The method for allowing the hydroxycarboxylic acids to coexist at the time of drying the gel polymer is not particularly limited. The hydroxycarboxylic acids can be added at any time before drying is started. It is preferable to add hydroxycarboxylic acids in advance to the monomer aqueous solution that is the raw material for the gel polymer.

ヒドロキシカルボン酸類を単量体水溶液に添加するにあたっては、ヒドロキシカルボン酸類を固体状のまま添加しても良いし、予め水溶液としてから添加しても良い。ヒドロキシカルボン酸類は後述する単量体水溶液のpH緩衝剤としての機能も有する。   When the hydroxycarboxylic acids are added to the aqueous monomer solution, the hydroxycarboxylic acids may be added in a solid state or may be added in the form of an aqueous solution in advance. Hydroxycarboxylic acids also have a function as a pH buffer for the monomer aqueous solution described later.

(6)単量体混合物の重合
上記単量体混合物は、溶液重合法によって重合される。溶液重合法とは、単量体混合物と、該単量体混合物を重合させて得られる高分子重合体とがともに溶解する溶媒中で前記単量体混合物を重合させる方法である。本発明においては、溶媒として水が使用される。なお、重合過程において不可避的に加えられる少量の有機溶媒の存在を否定するものではない。
(6) Polymerization of monomer mixture The monomer mixture is polymerized by a solution polymerization method. The solution polymerization method is a method in which the monomer mixture is polymerized in a solvent in which both the monomer mixture and a polymer obtained by polymerizing the monomer mixture are dissolved. In the present invention, water is used as the solvent. The existence of a small amount of an organic solvent inevitably added in the polymerization process is not denied.

本発明における溶液重合法には、いわゆる乳化重合法が含まれない。溶液重合法により得られる重合体中には、高分子重合体、少量の未反応の単量体、溶媒(水)、少量の重合開始剤のみが存在する。一方、乳化重合法により得られる重合体中には、上記に加えて油脂や界面活性剤等が残存する。溶液重合法によって製造される高分子重合体は、油脂や界面活性剤等を含まないので汚泥用脱水剤や製紙用歩留り向上剤として好適に用いることができる。   The solution polymerization method in the present invention does not include a so-called emulsion polymerization method. In the polymer obtained by the solution polymerization method, only a polymer, a small amount of unreacted monomer, a solvent (water), and a small amount of a polymerization initiator are present. On the other hand, in addition to the above, fats and oils, surfactants and the like remain in the polymer obtained by the emulsion polymerization method. Since the polymer produced by the solution polymerization method does not contain fats and oils, surfactants and the like, it can be suitably used as a sludge dewatering agent or a papermaking yield improver.

また、本発明における溶液重合法は、断熱的重合法であることが好ましい。断熱的重合法とは、溶液重合法のうち、重合反応中に外部からの人為的な加熱や除熱を行わずに重合反応を進行させる方法である。重合容器が断熱処理されているか否か、又は重合容器が温度制御されているか否かを表すものではない。断熱的重合法においては、重合反応の進行に伴い、反応熱により反応温度(反応液の温度)は上昇する。重合反応がほぼ完結すると温度上昇は停止し、最高温度に達する。断熱的重合法においては、重合反応中に温度が制御されない。そのため、重合温度は広い範囲で変化する。   The solution polymerization method in the present invention is preferably an adiabatic polymerization method. The adiabatic polymerization method is a solution polymerization method in which the polymerization reaction is allowed to proceed without performing artificial heating or heat removal from the outside during the polymerization reaction. It does not indicate whether the polymerization vessel is adiabatic or whether the polymerization vessel is temperature-controlled. In the adiabatic polymerization method, as the polymerization reaction proceeds, the reaction temperature (temperature of the reaction solution) rises due to reaction heat. When the polymerization reaction is almost complete, the temperature rise stops and reaches the maximum temperature. In the adiabatic polymerization method, the temperature is not controlled during the polymerization reaction. Therefore, the polymerization temperature varies in a wide range.

以下に本製造方法をより具体的に説明する。   The production method will be described more specifically below.

先ず、カチオン性単量体、ノニオン性単量体、及び必要によりアニオン性単量体を水に溶解して、単量体水溶液を調製する。   First, a cationic monomer, a nonionic monomer, and, if necessary, an anionic monomer are dissolved in water to prepare an aqueous monomer solution.

単量体水溶液中における全単量体の濃度は、20〜70質量%であり、30〜60質量%が好ましい。単量体の濃度が20質量%未満である場合は、重合反応の進行が遅くなり、重合反応終了後に残存する未反応の単量体量が増加する。単量体の濃度が70質量%を超える場合は、重合反応が急速に進行するとともに、水の蒸発により単量体水溶液が発泡する。その結果、設備トラブルを引き起こす場合がある。   The density | concentration of all the monomers in a monomer aqueous solution is 20-70 mass%, and 30-60 mass% is preferable. When the concentration of the monomer is less than 20% by mass, the progress of the polymerization reaction is delayed, and the amount of unreacted monomer remaining after the completion of the polymerization reaction is increased. When the concentration of the monomer exceeds 70% by mass, the polymerization reaction proceeds rapidly and the aqueous monomer solution foams due to water evaporation. As a result, equipment troubles may be caused.

単量体水溶液はどのような方法で調製してもよいが、例えば、上記単量体を単に水に溶解させることによって調製できる。   The monomer aqueous solution may be prepared by any method. For example, the monomer aqueous solution can be prepared by simply dissolving the monomer in water.

また、カチオン性単量体及びノニオン性単量体と、酸基が中和される前のアニオン性単量体とを混合して水溶液を調製しておき、ここに所定量のアルカリ性物質を加えることにより、単量体水溶液を調製することもできる。水溶液にアルカリ性物質が加えられると、前記アニオン性単量体の酸基が中和される。アニオン性単量体としてアクリル酸が使用される場合には、アルカリ性物質を用いて水溶液のpHを4.0〜4.9に調整することにより、アクリル酸の酸基の35〜80モル%が前記アルカリ性物質により中和される。   Also, an aqueous solution is prepared by mixing a cationic monomer and a nonionic monomer with an anionic monomer before the acid group is neutralized, and a predetermined amount of an alkaline substance is added thereto. Thus, an aqueous monomer solution can also be prepared. When an alkaline substance is added to the aqueous solution, the acid group of the anionic monomer is neutralized. When acrylic acid is used as the anionic monomer, the pH of the aqueous solution is adjusted to 4.0 to 4.9 using an alkaline substance, so that 35 to 80 mol% of the acid group of acrylic acid is reduced. Neutralized by the alkaline substance.

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、及びこれらの塩酸塩や硫酸塩、メチルクロライド第4級塩、ジメチル硫酸第4級塩、ベンジルクロライド第4級塩などのカチオン性単量体は、エステル基構造を有する。これらエステル基構造を有するカチオン性単量体は、アルカリ性物質によって加水分解される恐れがある。加水分解を避けるため、これらのカチオン性単量体を含む水溶液にアルカリ性物質を加える場合には、この水溶液をできるだけ低温としておくことが好ましい。また、水溶液にアルカリ性物質を添加する際には、水溶液を強く撹拌しながらゆっくりと添加することにより、添加するアルカリ性物質を迅速に水溶液中に拡散させることが好ましい。   Cationic monomers such as dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, and their hydrochlorides and sulfates, methyl chloride quaternary salts, dimethyl sulfate quaternary salts and benzyl chloride quaternary salts are ester groups. It has a structure. These cationic monomers having an ester group structure may be hydrolyzed by an alkaline substance. In order to avoid hydrolysis, when adding an alkaline substance to an aqueous solution containing these cationic monomers, it is preferable to keep the aqueous solution as low as possible. Moreover, when adding an alkaline substance to aqueous solution, it is preferable to diffuse the alkaline substance to add rapidly in aqueous solution by adding it slowly, stirring strongly.

次いで、上記単量体水溶液にヒドロキシカルボン酸及び/又はその塩を添加する。   Next, hydroxycarboxylic acid and / or a salt thereof is added to the aqueous monomer solution.

重合開始前の単量体水溶液のpHは2.0〜4.5の範囲であることが好ましい。pHがこの範囲外である場合、pH調整剤により調整する。pH調整剤としては、塩酸や硫酸等の無機酸、ギ酸や酢酸、プロピオン酸等の有機酸、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、アンモニア等の塩基が例示される。   The pH of the aqueous monomer solution before polymerization is preferably in the range of 2.0 to 4.5. If the pH is outside this range, it is adjusted with a pH adjuster. Examples of the pH adjuster include inorganic acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid, organic acids such as formic acid, acetic acid and propionic acid, and bases such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and ammonia.

次に、窒素ガス等を用いて単量体水溶液中の溶存酸素を除去後、重合反応を開始させる。重合反応の開始は、上記方法で調製した単量体水溶液に重合開始剤を添加することにより行う。重合開始温度、即ち重合開始時における単量体水溶液の温度は−5〜30℃が好ましい。単量体濃度が高い場合には重合開始温度は低めにし、単量体濃度が低い場合には重合開始温度は高めに設定する。重合開始剤としては、レドックス重合開始剤や光重合開始剤が好ましい。   Next, after removing dissolved oxygen in the monomer aqueous solution using nitrogen gas or the like, the polymerization reaction is started. The polymerization reaction is started by adding a polymerization initiator to the aqueous monomer solution prepared by the above method. The polymerization start temperature, that is, the temperature of the monomer aqueous solution at the start of the polymerization is preferably -5 to 30 ° C. When the monomer concentration is high, the polymerization start temperature is set low, and when the monomer concentration is low, the polymerization start temperature is set high. As the polymerization initiator, a redox polymerization initiator or a photopolymerization initiator is preferable.

レドックス開始剤は、公知の酸化剤と還元剤とを組み合わせることにより調製できる。酸化剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、ターシャリーブチルハイドロパーオキサイドが例示される。還元剤としては、硫酸第一鉄、硫酸第一鉄アンモニウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミンが例示される。レドックス開始剤の添加量は、酸化剤、還元剤ともに単量体水溶液の質量に対して1〜200ppmが好ましい。酸化剤、還元剤の各水溶液を重合開始の直前に単量体水溶液に加えることにより重合を開始させることができる。   The redox initiator can be prepared by combining a known oxidizing agent and a reducing agent. Examples of the oxidizing agent include ammonium persulfate, potassium persulfate, hydrogen peroxide, and tertiary butyl hydroperoxide. Examples of the reducing agent include ferrous sulfate, ferrous ammonium sulfate, sodium hydrogen sulfite, and trimethylamine. The addition amount of the redox initiator is preferably 1 to 200 ppm with respect to the mass of the monomer aqueous solution for both the oxidizing agent and the reducing agent. Polymerization can be started by adding each aqueous solution of an oxidizing agent and a reducing agent to the aqueous monomer solution immediately before the start of polymerization.

光重合開始剤としては、ベンゾフェノン、アンスラキノン、アシルホスフィンオキサイド化合物、アゾ化合物が例示される。光重合開始剤の添加量は、単量体水溶液の質量に対して200〜5000ppmが好ましい。光重合開始剤を単量体水溶液に加え、光重合開始剤の最大吸収波長の光を含む光を照射することにより重合を開始させることができる。光源としては、高圧水銀灯、低圧水銀灯等が挙げられる。   Examples of the photopolymerization initiator include benzophenone, anthraquinone, acylphosphine oxide compounds, and azo compounds. The addition amount of the photopolymerization initiator is preferably 200 to 5000 ppm with respect to the mass of the monomer aqueous solution. Polymerization can be initiated by adding a photopolymerization initiator to the monomer aqueous solution and irradiating light containing light having the maximum absorption wavelength of the photopolymerization initiator. Examples of the light source include a high pressure mercury lamp and a low pressure mercury lamp.

レドックス重合の場合には、重合反応後半の高温時における重合を促進させる目的で、予め単量体水溶液にアゾ系重合開始剤を添加しても良い。   In the case of redox polymerization, an azo polymerization initiator may be added in advance to the aqueous monomer solution for the purpose of promoting polymerization at a high temperature in the latter half of the polymerization reaction.

アゾ系重合開始剤としては、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオニトリル)、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、2,2’−アゾビス[2−(3,4,5,6−テトラヒドロピリミジン−2−イル)プロパン]二塩酸塩、ジメチル2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス{2−メチル−N−[1,1−ビス(ヒドロキシメチル)−2−ヒドロキシルエチル]−プロピオンアミド、2,2’−アゾビス[2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド]、2,2’−アゾビス[N−(2−プロペニル)−2−メチルプロピオンアミド]が例示される。これらは単独で用いても、2種以上を併用しても良い。   As the azo polymerization initiator, 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2′-azobis (2 , 4-dimethylvaleronitrile), 2,2′-azobis (2-methylpropionitrile), 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (2-amidinopropane) Dihydrochloride, 2,2'-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, 2,2'-azobis [2- (3,4,5,6-tetrahydropyrimidine-2 -Yl) propane] dihydrochloride, dimethyl 2,2'-azobis (2-methylpropionate), 4,4'-azobis (4-cyanopentanoic acid), 1,1'-azobis (cyclohexane-1- Carbonitrile), , 2′-azobis {2-methyl-N- [1,1-bis (hydroxymethyl) -2-hydroxylethyl] -propionamide, 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) ) -Propionamide], 2,2′-azobis [N- (2-propenyl) -2-methylpropionamide]. These may be used alone or in combination of two or more.

アゾ系重合開始剤の添加量は、単量体水溶液の質量に対して合計で100ppm以上が好ましく、200〜10000ppmが特に好ましい。アゾ系重合開始剤が水溶性である場合は、アゾ系重合開始剤を単量体水溶液に直接添加してもよいし、アゾ系重合開始剤を予め水溶液としてから単量体水溶液に添加してもよい。アゾ系重合開始剤が非水溶性である場合には、アゾ系重合開始剤を単量体水溶液に直接添加しても重合が開始し難い場合がある。この場合には、連鎖移動性が比較的小さく、かつ水に混合されやすいメタノール等の極性有機溶剤にアゾ系重合開始剤を溶解してから単量体混合物の水溶液に添加すればよい。   The total amount of the azo polymerization initiator added is preferably 100 ppm or more, particularly preferably 200 to 10,000 ppm, based on the mass of the monomer aqueous solution. When the azo polymerization initiator is water-soluble, the azo polymerization initiator may be added directly to the monomer aqueous solution, or the azo polymerization initiator may be added in advance to the monomer aqueous solution. Also good. When the azo polymerization initiator is water-insoluble, the polymerization may be difficult to start even if the azo polymerization initiator is directly added to the monomer aqueous solution. In this case, the azo polymerization initiator may be dissolved in a polar organic solvent such as methanol having a relatively low chain mobility and easily mixed with water, and then added to the aqueous solution of the monomer mixture.

単量体混合物の水溶液には、前述の各単量体、重合開始剤の他、必要に応じて連鎖移動剤、pH調整剤等が添加されていても良い。なお、前述のヒドロキシカルボン酸類は単量体水溶液のpH緩衝剤としても作用する。   A chain transfer agent, a pH adjuster, etc. may be added to the aqueous solution of the monomer mixture, if necessary, in addition to the aforementioned monomers and polymerization initiators. The hydroxycarboxylic acids described above also act as a pH buffer for the aqueous monomer solution.

重合反応は断熱的に行う。この場合、通常、重合反応は重合開始後30分〜5時間で50〜100℃の最高温度に達し、ほぼ完結する。重合反応によって得られる高分子重合体を含む水溶液は、常温でゲル状である(以下、これを「ゲル状重合体」ともいう)。   The polymerization reaction is conducted adiabatically. In this case, the polymerization reaction usually reaches a maximum temperature of 50 to 100 ° C. within 30 minutes to 5 hours after the start of polymerization, and is almost completed. The aqueous solution containing the high molecular polymer obtained by the polymerization reaction is in the form of a gel at normal temperature (hereinafter also referred to as “gel polymer”).

重合反応は、適当な反応容器中で回分的に行うこともできるし、ベルトコンベア等のベルトの上に単量体水溶液を連続的に流し込み、連続的に重合反応を行うこともできる。   The polymerization reaction can be carried out batchwise in a suitable reaction vessel, or the monomer aqueous solution can be continuously poured onto a belt such as a belt conveyor to carry out the polymerization reaction continuously.

上記重合反応によって得られるゲル状重合体は、残留しているアクリルアミド等の単量体の含有量の低減を目的として、熱処理を行ってもよい。熱処理は、反応容器内やベルトコンベア上でゲル状重合体を加熱することにより行う。又は、ゲル状重合体を適当な大きさに切断してビニル袋などで密封後、湯浴等の加熱浴中で加熱することにより行う。熱処理条件は70〜100℃で、1〜5時間が好ましい。   The gel polymer obtained by the above polymerization reaction may be subjected to a heat treatment for the purpose of reducing the content of residual monomers such as acrylamide. The heat treatment is performed by heating the gel polymer in a reaction vessel or on a belt conveyor. Alternatively, the gel polymer is cut into a suitable size, sealed with a vinyl bag, and then heated in a heating bath such as a hot water bath. The heat treatment conditions are 70 to 100 ° C., and preferably 1 to 5 hours.

(7)ゲル状重合体の乾燥
ゲル状重合体を、公知の方法で乾燥及び粉砕することにより、粉末状の高分子重合体を得ることができる。乾燥温度は、70℃以上が好ましく、80℃以上が特に好ましい。乾燥温度が70℃以上である場合、乾燥時間を短くできるため、製造効率が良い。
(7) Drying of gel polymer A powder polymer can be obtained by drying and pulverizing a gel polymer by a known method. The drying temperature is preferably 70 ° C. or higher, and particularly preferably 80 ° C. or higher. When the drying temperature is 70 ° C. or higher, the drying time can be shortened, so that the production efficiency is good.

高分子重合体の粉末の粒度が大き過ぎると、高分子重合体を水に溶解させるのに時間がかかる。一方、粉末の粒度が細か過ぎると、高分子重合体を水に添加する際に、表面がゲル化した粒子状のいわゆる継粉を形成して溶解し難い。高分子重合体の粒度は、20〜80メッシュの範囲内の粒子が全体の50質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることが特に好ましい。   If the particle size of the polymer polymer powder is too large, it takes time to dissolve the polymer in water. On the other hand, when the particle size of the powder is too fine, when the polymer is added to water, it is difficult to dissolve by forming a so-called powdered particle having a gelled surface. The particle size of the high-molecular polymer is preferably 50% by mass or more, particularly preferably 80% by mass or more, based on 20 to 80 mesh.

(8)高分子重合体
上記のようにして得られる高分子重合体は、該高分子重合体を0.5質量%含む4%塩化ナトリウム水溶液の25℃における粘度(以下、この粘度を「0.5%塩粘度」ともいう)が10〜100mPa・sとなり、好ましくは15〜90mPa・sとなる。粘度が10mPa・s未満の場合は、汚泥を十分に脱水させるのに必要な高分子重合体の添加量が多くなり経済的でない。粘度が100mPa・sを超える場合は、形成される汚泥のフロックに粘性が生じて汚泥の脱水性能が低下する。
(8) Polymer Polymer The polymer polymer obtained as described above has a viscosity at 25 ° C. (hereinafter referred to as “0”) of a 4% sodium chloride aqueous solution containing 0.5% by mass of the polymer. .5% salt viscosity ”is 10 to 100 mPa · s, preferably 15 to 90 mPa · s. When the viscosity is less than 10 mPa · s, the amount of the high-molecular polymer added to sufficiently dewater the sludge increases, which is not economical. When the viscosity exceeds 100 mPa · s, viscosity is generated in the sludge floc formed, and the dewatering performance of the sludge is lowered.

(9)その他
上記(6)〜(8)で説明した高分子重合体の製造例は、単量体水溶液中にヒドロキシカルボン酸類を添加した場合について説明したが、ヒドロキシカルボン酸類はゲル状重合体を乾燥させる前に添加されていればよい。すなわち、重合反応中に添加しても良いし、重合反応終了後のゲル状重合体に添加しても良い。ゲル状重合体にヒドロキシカルボン酸を存在させる方法としては、ゲル状重合体を細かく切断して粒子状にしてからヒドロキシカルボン酸類を添加する方法がある。しかし、この方法は多少困難を伴う。従って、ヒドロキシカルボン酸類は、予め単量体水溶液に添加しておくことが好ましい。
(9) Others The production examples of the polymer described in (6) to (8) have been described with respect to the case where hydroxycarboxylic acids are added to the monomer aqueous solution. The hydroxycarboxylic acids are gel polymers. It may be added before drying. That is, it may be added during the polymerization reaction or may be added to the gel polymer after the completion of the polymerization reaction. As a method of allowing the hydroxycarboxylic acid to be present in the gel polymer, there is a method of adding the hydroxycarboxylic acid after finely cutting the gel polymer into particles. However, this method is somewhat difficult. Therefore, it is preferable to add hydroxycarboxylic acids to the monomer aqueous solution in advance.

(10)汚泥用脱水剤
本発明の製造方法によって製造されるカチオン性又は両性の高分子重合体は、汚泥用脱水剤として使用することができる。この汚泥用脱水剤には、カチオン性又は両性の高分子重合体の他、本発明の効果を奏する範囲において他の成分、例えば、硫酸バンドやポリ硫酸鉄などの凝集剤が配合されていても良い。また、高分子重合体の溶解液を安定に維持するために、硫酸水素ナトリウム、硫酸ナトリウム及びスルファミン酸等の添加物が配合されていても良い。
(10) Sludge dewatering agent The cationic or amphoteric polymer produced by the production method of the present invention can be used as a sludge dewatering agent. The sludge dewatering agent may contain a cationic or amphoteric polymer and other components such as a sulfuric acid band and a polyiron sulfate within the range where the effects of the present invention are exerted. good. In addition, additives such as sodium hydrogen sulfate, sodium sulfate, and sulfamic acid may be blended in order to stably maintain the polymer solution.

本発明の製造方法によって製造されるカチオン性又は両性の高分子重合体を汚泥用脱水剤として使用する場合、汚泥の処理は以下のように行われる。   When the cationic or amphoteric polymer produced by the production method of the present invention is used as a sludge dehydrating agent, the sludge is treated as follows.

先ず、高分子重合体の0.2〜1.0質量%水溶液を調製する(以下、この水溶液を「汚泥用脱水剤水溶液」ともいう)。次に、この汚泥用脱水剤水溶液を処理対象の汚泥に添加して汚泥のフロック形成を促進させる。汚泥用脱水剤の添加量は、汚泥の固形分質量に対し、高分子重合体として0.1〜5質量%が好ましく、0.3〜2質量%が特に好ましい。   First, a 0.2 to 1.0 mass% aqueous solution of a polymer is prepared (hereinafter, this aqueous solution is also referred to as “sludge dehydrating agent aqueous solution”). Next, this sludge dewatering agent aqueous solution is added to the sludge to be treated to promote sludge floc formation. 0.1-5 mass% is preferable as a high molecular polymer with respect to the solid content mass of sludge, and, as for the addition amount of the dehydrating agent for sludge, 0.3-2 mass% is especially preferable.

上記のようにして形成された汚泥のフロックは、ベルトプレス、スクリュウプレス、フィルタープレス等の圧搾脱水機や、遠心分離機、真空ろ過機等の圧力脱水機等を用いて脱水処理される。汚泥用脱水剤が添加された汚泥は、粗大なフロックが形成されている。そのため、汚泥が脱水されやすくなり、脱水ケーキの含水率が低減される。また、上記脱水機の脱水効率が上がり、単位時間当たりの汚泥処理量が増大する。   The sludge flocs formed as described above are dehydrated using a pressure dehydrator such as a belt press, a screw press or a filter press, or a pressure dehydrator such as a centrifugal separator or a vacuum filter. The sludge to which the dewatering agent for sludge is added has a coarse floc formed. Therefore, sludge is easily dehydrated, and the moisture content of the dewatered cake is reduced. In addition, the dewatering efficiency of the dehydrator increases, and the amount of sludge treatment per unit time increases.

本発明の汚泥用脱水剤は、一般産業廃水処理場や下水処理場、し尿処理場から排出される汚泥や、有機性産業廃水の処理工程から排出される汚泥の処理に好適である。有機性産業廃水は、有機物を多量に含み、BOD値が高く、微生物により浄化される廃水である。パン製造工場、清涼飲料水製造工場、ハム製造工場等の食品工場から排出される廃水や、屠場から排出される廃水、石油化学工場から排出される廃水等が例示される。汚泥としては、生汚泥、余剰活性汚泥、余剰活性汚泥と初沈生汚泥との混合汚泥、及びそれらを消化した消化汚泥が例示される。また、一般産業廃水処理で生じる生物性汚泥、凝集汚泥を含む混合汚泥等には特に効果がある。   The sludge dewatering agent of the present invention is suitable for the treatment of sludge discharged from general industrial wastewater treatment plants, sewage treatment plants and human waste treatment plants, and sludge discharged from organic industrial wastewater treatment processes. Organic industrial wastewater is wastewater that contains a large amount of organic matter, has a high BOD value, and is purified by microorganisms. Examples include waste water discharged from food factories such as bread manufacturing plants, soft drink manufacturing plants, and ham manufacturing plants, waste water discharged from slaughterhouses, and waste water discharged from petrochemical plants. Examples of the sludge include raw sludge, surplus activated sludge, mixed sludge of surplus activated sludge and primary settled sludge, and digested sludge obtained by digesting them. In addition, it is particularly effective for biological sludge produced by general industrial wastewater treatment, mixed sludge containing agglomerated sludge, and the like.

上記汚泥用脱水剤は、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ鉄(ポリ硫酸鉄、ポリ塩化鉄)、アルミン酸ソーダ等の無機凝結剤と併用することもできる。汚泥用脱水剤と前記無機凝結剤とを併用する場合、汚泥に添加する順序を問わない。   The above dewatering agent for sludge includes inorganic coagulants such as polyaluminum chloride, sulfate band, ferric chloride, ferrous sulfate, ferric sulfate, polyiron (polysulfate, polyiron chloride), and sodium aluminate. It can also be used together. When the sludge dehydrating agent and the inorganic coagulant are used in combination, the order of addition to the sludge does not matter.

(11)製紙用工程薬剤
本発明の製造方法によって製造されるカチオン性又は両性の高分子重合体は、製紙工程用薬剤、特に歩留り向上剤として好適に使用することができる。
(11) Process chemical for papermaking The cationic or amphoteric polymer produced by the production method of the present invention can be suitably used as a chemical for papermaking process, particularly as a yield improver.

本発明の製造方法によって製造されるカチオン性又は両性の高分子重合体を歩留り向上剤として使用する場合、抄造は以下のように行われる。   When the cationic or amphoteric polymer produced by the production method of the present invention is used as a yield improver, papermaking is performed as follows.

先ず、高分子重合体の0.02〜0.3質量%水溶液が調製される(以下、この水溶液を「歩留り向上剤水溶液」ともいう)。この歩留り向上剤水溶液は、抄紙マシン内でパルプ懸濁液に添加される。その後、歩留り向上剤が添加されたパルプ懸濁液は、抄紙マシンを用いて抄造される。   First, a 0.02-0.3 mass% aqueous solution of a polymer is prepared (hereinafter, this aqueous solution is also referred to as “yield improving agent aqueous solution”). This yield improver aqueous solution is added to the pulp suspension in a paper machine. Thereafter, the pulp suspension to which the yield improver has been added is made using a paper machine.

歩留り向上剤の添加量は、パルプの乾燥固形分当たり10〜2000ppmが好ましく、50〜1000ppmが特に好ましい。パルプ懸濁液におけるパルプ濃度は、0.01〜2.0質量%が好ましく、0.05〜1.0質量%が特に好ましい。   The addition amount of the yield improver is preferably 10 to 2000 ppm, particularly preferably 50 to 1000 ppm, per dry solid content of the pulp. The pulp concentration in the pulp suspension is preferably 0.01 to 2.0% by mass, particularly preferably 0.05 to 1.0% by mass.

歩留りの向上効果は、歩留り向上剤水溶液が抄紙マシン内の如何なる場所でパルプ懸濁液に添加されるかにより影響を受ける。一般に、歩留り向上剤水溶液をパルプ懸濁液に添加する場所が、パルプ懸濁液が抄紙ワイヤ上に噴出される場所に近いほど歩留りは向上する。但し、あまりに近い場合、抄造される紙の地合が悪化することがある。したがって、抄造される紙の地合を勘案しながら、適宜添加場所は定められる。例えば、白水ポンプの出口や、その後に配置されているスクリーンの入口又は出口が好ましい。   The yield improvement effect is affected by where the aqueous solution of the yield improver is added to the pulp suspension in the paper machine. In general, the yield increases as the place where the aqueous solution for improving yield is added to the pulp suspension is closer to the place where the pulp suspension is ejected onto the papermaking wire. However, if it is too close, the texture of the paper to be made may deteriorate. Therefore, the place of addition is appropriately determined in consideration of the texture of the paper to be made. For example, the outlet of the white water pump and the inlet or outlet of the screen disposed thereafter are preferable.

以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. The present invention is not limited to these examples.

〔0.5%塩粘度の測定方法〕
純水500mLに塩化ナトリウム20.8g、及び評価用サンプル(高分子重合体)を0.50質量%となる量を加えて十分に溶解し、試料溶液を調製した。B型回転粘度計を用いて、この試料溶液の25℃における粘度を測定した。
[Measurement method of 0.5% salt viscosity]
To 500 mL of pure water, 20.8 g of sodium chloride and an evaluation sample (polymer) were added in an amount of 0.50% by mass and sufficiently dissolved to prepare a sample solution. Using a B-type rotational viscometer, the viscosity of this sample solution at 25 ° C. was measured.

〔不溶解分の測定方法〕
表1に示す組成により、模擬工業用水を作製した。5Lの容器に5kgの模擬工業用水を入れ、温度を20〜25℃に調整した後、直径約7cmの傾斜4枚翼型撹拌翼を500rpmで撹拌しながら、評価用サンプル(高分子重合体)9.0g及びpH調整剤としてクエン酸無水塩1.0gを徐々に添加した。添加終了後、60分間撹拌してこれらを溶解させた。この溶液を直径20cmの60メッシュ標準ふるいに自然重力で通した。液滴が切れた後、ふるい上の残留物の数を未溶解物として計数し、以下の評価基準によって評価した。
[Measurement method of insoluble matter]
Simulated industrial water was prepared according to the composition shown in Table 1. 5 kg of simulated industrial water is placed in a 5 L container, the temperature is adjusted to 20-25 ° C., and a sample for evaluation (polymer) is stirred while stirring an inclined four-blade stirring blade having a diameter of about 7 cm at 500 rpm. 9.0 g of citric acid anhydride 1.0 g was gradually added as a pH adjuster. After completion of the addition, they were stirred for 60 minutes to dissolve them. The solution was passed through a 60 mesh standard sieve having a diameter of 20 cm under natural gravity. After the droplets were broken, the number of residues on the sieve was counted as undissolved and evaluated according to the following evaluation criteria.

評価基準
◎:ふるい上の未溶解物の数が10個以下
○:ふるい上の未溶解物の数が11個〜20個
△:ふるい上の未溶解物の数が21個〜100個
×:ふるい上の未溶解物の数が101個以上
Evaluation criteria A: The number of undissolved substances on the sieve is 10 or less. B: The number of undissolved substances on the sieve is 11-20. 101 or more

Figure 2013023520
Figure 2013023520

(実施例1)
50質量%アクリルアミド(AM)水溶液259g、79質量%のジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド4級塩(DAC)水溶液310g、80質量%のアクリル酸(AA)水溶液31g、及び蒸留水400gを混合して単量体水溶液を調製した。この単量体水溶液の全単量体濃度は40質量%である。この単量体水溶液に溶解する単量体の組成(モル比)は、DAC/AM/AA=38/52/10である。
Example 1
A mixture of 259 g of 50 mass% acrylamide (AM) aqueous solution, 310 g of 79 mass% dimethylaminoethyl acrylate methyl chloride quaternary salt (DAC), 31 g of 80 mass% acrylic acid (AA) aqueous solution, and 400 g of distilled water A monomer aqueous solution was prepared. The total monomer concentration of this aqueous monomer solution is 40% by mass. The composition (molar ratio) of the monomer dissolved in the monomer aqueous solution is DAC / AM / AA = 38/52/10.

単量体水溶液の液温が5℃となるように調整しながら、単量体水溶液に窒素を導入して約30分間脱酸素した。その後、単量体水溶液にクエン酸無水塩8.0g(全単量体に対して2.0質量%)を添加し、アンモニア水を用いてpH(5℃)を2.4に調整した。次いで、この単量体水溶液に光重合開始剤として、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩(以下、「V−50」と略記する。)の10質量%水溶液を4.0mL添加し、0.40mW/cmの紫外線ランプ下で重合を開始した。 While adjusting the temperature of the aqueous monomer solution to 5 ° C., nitrogen was introduced into the aqueous monomer solution and deoxygenated for about 30 minutes. Thereafter, 8.0 g of citric acid anhydrous salt (2.0% by mass with respect to all monomers) was added to the aqueous monomer solution, and the pH (5 ° C.) was adjusted to 2.4 using aqueous ammonia. Next, a 10% by mass aqueous solution of 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (hereinafter abbreviated as “V-50”) is used as a photopolymerization initiator in this monomer aqueous solution. 0 mL was added and polymerization was started under a 0.40 mW / cm 2 ultraviolet lamp.

重合液の温度は13分30秒後に最高値の82.3℃となった。その後、さらに1時間紫外線照射を続けた。これにより、ゲル状重合体を得た。このゲル状重合体を反応容器から取り出し、ゲル状重合体の中心部を孔径6mmのミートチョッパーを用いて裁断した。その後、この裁断されたゲル状重合体を80℃の通風乾燥機内で10時間乾燥し、回転式ミル型粉砕機を用いて粉砕して高分子重合体の粉状物を得た。高分子重合体の粉状物は標準ふるいを用いて分級し、18〜83メッシュの分画のものを採取して評価用サンプルとした。この評価用サンプルを用いて測定した0.5%塩粘度、不溶解分の測定結果は表2に示した。   The temperature of the polymerization solution reached a maximum value of 82.3 ° C. after 13 minutes and 30 seconds. Thereafter, the ultraviolet irradiation was continued for another hour. As a result, a gel polymer was obtained. The gel polymer was taken out from the reaction vessel, and the center of the gel polymer was cut using a meat chopper having a hole diameter of 6 mm. Then, this cut gel polymer was dried for 10 hours in an air dryer at 80 ° C. and pulverized using a rotary mill type pulverizer to obtain a polymer polymer powder. The high molecular weight polymer powder was classified using a standard sieve, and an 18-83 mesh fraction was collected and used as an evaluation sample. Table 2 shows the measurement results of 0.5% salt viscosity and insoluble matter measured using this sample for evaluation.

(実施例2〜11)
各単量体の組成比、ヒドロキシカルボン酸の種類及び添加量、反応開始温度、pHを表2に示す値とした以外は、実施例1と同じ条件で重合及び乾燥操作を行い、高分子重合体を得た。なお、pHの調整には、希塩酸又はアンモニア水を用いた。0.5%塩粘度、不溶解分の測定結果は表2に示した。
(Examples 2 to 11)
Polymerization and drying operations were performed under the same conditions as in Example 1 except that the composition ratio of each monomer, the type and addition amount of hydroxycarboxylic acid, the reaction start temperature, and the pH were set to the values shown in Table 2. Coalescence was obtained. Note that dilute hydrochloric acid or aqueous ammonia was used to adjust the pH. The measurement results of 0.5% salt viscosity and insoluble content are shown in Table 2.

(比較例1〜6)
ヒドロキシカルボン酸に替えて表2に記載の物質を添加した以外は、実施例1と同じ条件で重合及び乾燥操作を行い、高分子重合体を得た。なお、pHの調整には、希塩酸又はアンモニア水を用いた。0.5%塩粘度、不溶解分の測定結果は表2に示した。
(Comparative Examples 1-6)
Polymerization and drying operations were carried out under the same conditions as in Example 1 except that the substances listed in Table 2 were added instead of the hydroxycarboxylic acid to obtain a polymer. Note that dilute hydrochloric acid or aqueous ammonia was used to adjust the pH. The measurement results of 0.5% salt viscosity and insoluble content are shown in Table 2.

Figure 2013023520
Figure 2013023520

(実施例12)
50質量%アクリルアミド(AM)水溶液524g、79質量%のジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド4級塩(DAC)水溶液48g、及び蒸留水428gを混合して単量体水溶液を調製した。この単量体水溶液の全単量体濃度は30質量%である。この単量体水溶液に溶解する単量体の組成(モル比)は、DAC/AM=5/95である。
(Example 12)
A monomer aqueous solution was prepared by mixing 524 g of a 50% by mass acrylamide (AM) aqueous solution, 48 g of a 79% by mass methyl chloride quaternary salt (DAC) aqueous solution of dimethylaminoethyl acrylate, and 428 g of distilled water. The total monomer concentration of this aqueous monomer solution is 30% by mass. The composition (molar ratio) of the monomer dissolved in the monomer aqueous solution is DAC / AM = 5/95.

単量体水溶液の液温が5℃となるように調整しながら、単量体水溶液に窒素を導入して約30分間脱酸素した。その後、単量体水溶液にクエン酸無水塩6.0g(全単量体に対して2.0質量%)を添加し、アンモニア水を用いてpH(5℃)を4.0に調整した。次いで、この単量体水溶液に光重合開始剤として、V−50の10質量%水溶液を4.5mL添加し、0.40mW/cmの紫外線ランプ下で重合を開始した。 While adjusting the temperature of the aqueous monomer solution to 5 ° C., nitrogen was introduced into the aqueous monomer solution and deoxygenated for about 30 minutes. Thereafter, 6.0 g of citric acid anhydrous salt (2.0% by mass with respect to the total monomers) was added to the aqueous monomer solution, and the pH (5 ° C.) was adjusted to 4.0 using aqueous ammonia. Next, 4.5 mL of a 10% by mass aqueous solution of V-50 was added as a photopolymerization initiator to the aqueous monomer solution, and polymerization was initiated under a 0.40 mW / cm 2 ultraviolet lamp.

重合液の温度は12分00秒後に最高値の83.1℃となった。その後、さらに1時間紫外線照射を続けた。これにより、ゲル状重合体を得た。このゲル状重合体を反応容器から取り出し、ゲル状重合体の中心部を孔径6mmのミートチョッパーを用いて裁断した。その後、この裁断されたゲル状重合体を80℃の通風乾燥機内で10時間乾燥し、回転式ミル型粉砕機を用いて粉砕して高分子重合体の粉状物を得た。高分子重合体の粉状物は標準ふるいを用いて分級し、18〜83メッシュの分画のものを採取して評価用サンプルとした。この評価用サンプルを用いて測定した0.5%塩粘度、不溶解分の測定結果は表3に示した。   The temperature of the polymerization solution reached a maximum value of 83.1 ° C. after 12:00. Thereafter, the ultraviolet irradiation was continued for another hour. As a result, a gel polymer was obtained. The gel polymer was taken out from the reaction vessel, and the center of the gel polymer was cut using a meat chopper having a hole diameter of 6 mm. Then, this cut gel polymer was dried for 10 hours in an air dryer at 80 ° C. and pulverized using a rotary mill type pulverizer to obtain a polymer polymer powder. The high molecular weight polymer powder was classified using a standard sieve, and an 18-83 mesh fraction was collected and used as an evaluation sample. Table 3 shows the measurement results of 0.5% salt viscosity and insoluble content measured using this sample for evaluation.

(実施例13〜15)
各単量体の組成比、ヒドロキシカルボン酸の種類及び添加量、反応開始温度、pHを表3に示す値とした以外は、実施例12と同じ条件で重合及び乾燥操作を行い、高分子重合体を得た。なお、pHの調整には、希塩酸又はアンモニア水を用いた。0.5%塩粘度、不溶解分の測定結果は表3に示した。
(Examples 13 to 15)
Polymerization and drying operations were carried out under the same conditions as in Example 12 except that the composition ratio of each monomer, the type and addition amount of hydroxycarboxylic acid, the reaction start temperature, and the pH were set to the values shown in Table 3. Coalescence was obtained. Note that dilute hydrochloric acid or aqueous ammonia was used to adjust the pH. The measurement results of 0.5% salt viscosity and insoluble content are shown in Table 3.

(比較例7〜10)
クエン酸(無水塩)を添加しなかった以外は実施例12と同じ条件で重合及び乾燥操作を行い、高分子重合体を得た。なお、pHの調整には、希塩酸又はアンモニア水を用いた。0.5%塩粘度、不溶解分の測定結果は表3に示した。
(Comparative Examples 7 to 10)
Polymerization and drying operations were carried out under the same conditions as in Example 12 except that citric acid (anhydrous salt) was not added, to obtain a polymer. Note that dilute hydrochloric acid or aqueous ammonia was used to adjust the pH. The measurement results of 0.5% salt viscosity and insoluble content are shown in Table 3.

Figure 2013023520
Figure 2013023520

(実施例16)
79質量%ジメチルアミノエチルアクリレートのメチルクロライド4級化(DAC)水溶液、79質量%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(DMC)水溶液、80質量%アクリル酸(AA)水溶液、50質量%アクリルアミド(AM)水溶液を表4に示す割合で混合し、全単量体濃度が38質量%となるように水を加えて単量体水溶液を調製した。この単量体水溶液のpH(25℃)は2.4であった。この単量体水溶液1400gに、アクリル酸の中和率が35モル%になるまで20質量%水酸化ナトリウム水溶液を攪拌下に添加した。添加後の単量体水溶液のpH(25℃)は4.0であった。また、20質量%水酸化ナトリウム水溶液の添加量は、55.8gであった。
(Example 16)
79% by mass dimethylaminoethyl acrylate methyl chloride quaternized (DAC) aqueous solution, 79% by mass dimethylaminoethyl methacrylate methyl chloride quaternized (DMC) aqueous solution, 80% by mass acrylic acid (AA) aqueous solution, 50% by mass acrylamide (AM) Aqueous solution was mixed at a ratio shown in Table 4, and water was added so that the total monomer concentration was 38% by mass to prepare a monomer aqueous solution. The pH (25 ° C.) of this aqueous monomer solution was 2.4. A 20 mass% sodium hydroxide aqueous solution was added to 1400 g of this monomer aqueous solution with stirring until the neutralization rate of acrylic acid reached 35 mol%. The pH (25 ° C.) of the aqueous monomer solution after the addition was 4.0. Moreover, the addition amount of 20 mass% sodium hydroxide aqueous solution was 55.8g.

次いで、クエン酸10.6g(全単量体に対して2.0質量%)、V−50を2.3g含む水溶液50gを単量体水溶液中に添加し、0℃まで冷却した。この単量体水溶液をステンレス製のジュワー瓶に投入した。その後、ジュワー瓶内の単量体水溶液に窒素を5L/minの速度で導入して十分に脱酸素した。   Subsequently, 10.6 g of citric acid (2.0% by mass with respect to the total monomers) and 50 g of an aqueous solution containing 2.3 g of V-50 were added to the aqueous monomer solution, and cooled to 0 ° C. This monomer aqueous solution was put into a stainless steel dewar. Thereafter, nitrogen was introduced into the aqueous monomer solution in the dewar at a rate of 5 L / min to sufficiently deoxygenate.

過硫酸アンモニウム(1質量%水溶液として用いた)を全単量体質量に対して25ppm量と、重亜硫酸ナトリウム(1質量%水溶液として用いた)を全単量体質量に対して25ppm量とを、それぞれシリンジに取り、これらを同時にジュワー瓶に投入し、素早く攪拌して重合反応を開始させた。   Ammonium persulfate (used as a 1% by weight aqueous solution) in an amount of 25 ppm relative to the total monomer weight, and sodium bisulfite (used as a 1% by weight aqueous solution) in an amount of 25 ppm relative to the total monomer weight, Each was taken in a syringe, and these were simultaneously put into a dewar, and stirred rapidly to initiate the polymerization reaction.

重合反応開始後、3時間放置して断熱的に重合反応を継続させた。これにより、ゲル状重合体を得た。その後、このゲル状重合体をジュワー瓶内から取り出し、ゲル状重合体の中心部を孔径6mmのミートチョッパーを用いて裁断した。その後、この裁断されたゲル状重合体50gを70℃の温風循環式乾燥機内で2時間乾燥し、高速回転刃式粉砕機を用いて1分間粉砕して高分子重合体の粉状物を得た。高分子重合体の粉状物は標準ふるいを用いて分級し、20〜60メッシュの分画のものを採取して評価用サンプルとした。この評価用サンプルを用いて測定した0.5%塩粘度、不溶解分の測定結果は表4に示した。   After the start of the polymerization reaction, the polymerization reaction was continued for 3 hours by leaving it alone. As a result, a gel polymer was obtained. Thereafter, this gel polymer was taken out from the dewar, and the center of the gel polymer was cut using a meat chopper having a hole diameter of 6 mm. Thereafter, 50 g of the cut gel polymer is dried in a 70 ° C. hot air circulating dryer for 2 hours and pulverized for 1 minute using a high-speed rotary blade pulverizer to obtain a polymer polymer powder. Obtained. The high molecular weight polymer powder was classified using a standard sieve, and a 20-60 mesh fraction was collected and used as an evaluation sample. Table 4 shows the measurement results of 0.5% salt viscosity and insoluble content measured using this sample for evaluation.

(実施例17〜18)
ヒドロキシカルボン酸の種類及び添加量、反応開始温度、及びpHを表4に示す値とした以外は、実施例16と同じ条件で重合及び乾燥操作を行い、高分子重合体を得た。pHの調整には、希塩酸又はアンモニア水を用いた。なお、実施例18では、過硫酸アンモニウム及び重亜硫酸ナトリウムの添加量を全単量体質量に対してそれぞれ21ppmとした。0.5%塩粘度、不溶解分の測定結果は表4に示した。
(Examples 17 to 18)
Polymerization and drying operations were performed under the same conditions as in Example 16 except that the types and addition amounts of hydroxycarboxylic acid, reaction initiation temperature, and pH were changed to the values shown in Table 4 to obtain a polymer. Dilute hydrochloric acid or ammonia water was used for pH adjustment. In Example 18, the amounts of ammonium persulfate and sodium bisulfite added were each 21 ppm based on the total monomer mass. The measurement results of 0.5% salt viscosity and insoluble content are shown in Table 4.

(比較例11)
ヒドロキシカルボン酸を添加しなかった以外は実施例16と同じ条件で重合及び乾燥操作を行い、高分子重合体を得た。なお、pHの調整には、希塩酸又はアンモニア水を用いた。0.5%塩粘度、不溶解分の測定結果は表4に示した。
(Comparative Example 11)
Polymerization and drying operations were performed under the same conditions as in Example 16 except that the hydroxycarboxylic acid was not added to obtain a high molecular polymer. Note that dilute hydrochloric acid or aqueous ammonia was used to adjust the pH. The measurement results of 0.5% salt viscosity and insoluble content are shown in Table 4.

Figure 2013023520
Figure 2013023520

ゲル状重合体の乾燥温度と不溶解物の発生量との関係について検討した。実施例1及び比較例1で得られたゲル状重合体をそれぞれチョッピングし、通風乾燥機を用いて乾燥させた。乾燥温度及び乾燥時間は表5に示す通りである。その後、この乾燥した重合体を回転式ミル型粉砕機を用いて粉砕して高分子重合体の粉状物を得た。高分子重合体の粉状物は標準ふるいを用いて分級し、18〜83メッシュの分画のものを採取して評価用サンプルとした。この評価用サンプルを用いて不溶解分を測定し、結果を表5に示した。なお、表5に示した乾燥時間は、ゲル状重合体の固形分が93%に達する時間である。   The relationship between the drying temperature of the gel polymer and the amount of insoluble matter generated was investigated. The gel polymers obtained in Example 1 and Comparative Example 1 were each chopped and dried using an air dryer. The drying temperature and drying time are as shown in Table 5. Thereafter, the dried polymer was pulverized using a rotary mill type pulverizer to obtain a powdery polymer. The high molecular weight polymer powder was classified using a standard sieve, and an 18-83 mesh fraction was collected and used as an evaluation sample. The insoluble content was measured using this sample for evaluation, and the results are shown in Table 5. In addition, the drying time shown in Table 5 is the time when the solid content of the gel polymer reaches 93%.

実施例1で得られたゲル状重合体は、比較例1で得られたゲル状重合体と比べて乾燥温度を高くしても不溶解物の発生が少ない。そのため、乾燥時間を大幅に短縮できる。   The gel polymer obtained in Example 1 generates less insoluble matter even when the drying temperature is higher than that of the gel polymer obtained in Comparative Example 1. Therefore, the drying time can be greatly shortened.

Figure 2013023520
Figure 2013023520

(汚泥用脱水剤の試験例)
実施例1、実施例15、比較例1及び比較例6で得られたそれぞれの高分子重合体粉末95質量部とスルファミン酸5質量部とを混合して汚泥用脱水剤を得た。イオン交換水にこの汚泥用脱水剤0.20質量%をそれぞれ溶解して汚泥用脱水剤水溶液を得た。この汚泥用脱水剤水溶液を下記性状の下水汚泥500mLに添加し、撹拌した。汚泥用脱水剤の添加量は、下水汚泥の乾燥固形分に対して固形分換算で1.2質量%とした。
(Sludge dewatering agent test example)
The sludge dehydrating agent was obtained by mixing 95 parts by mass of each of the polymer polymer powders obtained in Example 1, Example 15, Comparative Example 1 and Comparative Example 6 and 5 parts by mass of sulfamic acid. This sludge dewatering agent 0.20% by mass was dissolved in ion-exchanged water to obtain a sludge dewatering agent aqueous solution. This sludge dewatering agent aqueous solution was added to 500 mL of sewage sludge having the following properties and stirred. The amount of sludge dehydrating agent added was 1.2% by mass in terms of solid content with respect to the dry solid content of sewage sludge.

〔下水汚泥の性状〕
pH:6.2
TS:23,400mg/L
VTS:83.6%TS
SS:19,500mg/L
VSS:83.0%SS
粗浮遊物:35.2%SS(60mesh法)
m−アルカリ度:140(CaCOmg/L)
[Properties of sewage sludge]
pH: 6.2
TS: 23,400 mg / L
VTS: 83.6% TS
SS: 19,500mg / L
VSS: 83.0% SS
Crude suspended matter: 35.2% SS (60 mesh method)
m-Alkalinity: 140 (CaCO 3 mg / L)

汚泥用脱水剤を添加することにより、下水汚泥にはフロックが形成された。下水汚泥に形成されたフロックの大きさを観察して凝集性を評価した。その後、この下水汚泥が80メッシュの金網を通過する時間を測定して、ろ過速度を測定した。また、金網上に残存したケーキを小型ベルトプレス機(0.2Mpa,敷島カンバス製杉綾織ろ布使用)を用いて脱水し、得られた脱水ケーキの含水率を測定した。これらの結果は表6に示した。   By adding the sludge dewatering agent, flocs were formed in the sewage sludge. The flocs formed in the sewage sludge were observed to evaluate the cohesiveness. Then, the time for this sewage sludge to pass through an 80-mesh wire mesh was measured, and the filtration rate was measured. Further, the cake remaining on the wire mesh was dehydrated using a small belt press machine (0.2 Mpa, using Seiya weave filter cloth manufactured by Shikishima canvas), and the moisture content of the obtained dehydrated cake was measured. These results are shown in Table 6.

実施例1及び実施例15で得られた高分子重合体は、ヒドロキシカルボン酸を使用していない比較例1及び比較例6と比較して、凝集性能、ろ過性及び脱水性は同等以上であり、性能の低下は見られなかった。   The high molecular polymers obtained in Example 1 and Example 15 have equivalent or higher agglomeration performance, filterability and dehydrating property than Comparative Examples 1 and 6 in which hydroxycarboxylic acid is not used. There was no degradation in performance.

Figure 2013023520
Figure 2013023520

(製紙用歩留り向上剤の試験例)
実施例1及び比較例1で得られたそれぞれの高分子重合体粉末90質量部とクエン酸無水塩10質量部とを混合して製紙用歩留り向上剤を得た。イオン交換水にこの製紙用歩留り向上剤0.10質量%を溶解して歩留り向上剤水溶液を得た。この歩留り向上剤水溶液を下記性状を有する試験用パルプスラリーに添加して下記の試験条件で歩留率及び地合指数を測定した。その結果を表7に示した。地合指数は、歩留性能試験条件と同じ条件でパルプスラリーを得、角型シートマシンを用いて希釈水に静かに分散させ、抄紙したもので評価した。製紙用歩留り向上剤の添加量は、パルプ乾燥固形分に対して固形分換算で0.025質量%とした。
(Test example of yield improver for papermaking)
90 parts by mass of the respective polymer polymer powders obtained in Example 1 and Comparative Example 1 and 10 parts by mass of anhydrous citric acid were mixed to obtain a yield improver for papermaking. A yield improver aqueous solution was obtained by dissolving 0.10% by mass of this paper improver in ion exchange water. This yield improver aqueous solution was added to a test pulp slurry having the following properties, and the yield rate and formation index were measured under the following test conditions. The results are shown in Table 7. The formation index was evaluated by obtaining a pulp slurry under the same conditions as the yield performance test conditions, gently dispersing in a dilution water using a square sheet machine, and making paper. The addition amount of the paper making yield improver was 0.025% by mass in terms of solid content with respect to the dry pulp solid content.

試験例では、ヒドロキシカルボン酸を使用していない比較例に対し、ヒドロキシカルボン酸を添加している実施例では、全歩留率、ファイン歩留率とも同等以上であり、性能の低下は見られなかった。   In the test example, in contrast to the comparative example in which no hydroxycarboxylic acid is used, in the example in which the hydroxycarboxylic acid is added, the total yield rate and the fine yield rate are equal to or higher, and the performance is reduced. There wasn't.

〔製紙原料に対する歩留性能試験条件〕
抄紙種類 上質紙−中性抄紙モデル
紙料:広葉樹系漂白クラフトパルプ/1.0質量%
紙中填量率:沈降性(軽質)炭酸カルシウム/20質量%対パルプ
試験使用水:模擬工業用水 (表1)
試験装置:ラボ試験機 BTG-Mutec社製DFR−04
試験条件
撹拌速度:800rpm
ろ過面:60mesh
〔地合指数測定条件〕
目標坪量 : 70g/m
測定装置 : M/K Systems製 3Dシートアナライザー
[Yield performance test conditions for papermaking raw materials]
Papermaking type Fine paper-neutral papermaking model Paper: Hardwood bleached kraft pulp / 1.0% by mass
Filling ratio in paper: sedimentation (light) calcium carbonate / 20% by weight vs. pulp Test water: Simulated industrial water (Table 1)
Test apparatus: Laboratory test machine BTG-Mutec DFR-04
Test conditions
Stirring speed: 800rpm
Filtration surface: 60 mesh
[Condition Index Measurement Conditions]
Target basis weight: 70 g / m 3
Measuring device: 3D sheet analyzer manufactured by M / K Systems

Figure 2013023520
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Claims (11)

カチオン性単量体とノニオン性単量体とを含む単量体混合物、
又は
カチオン性単量体とノニオン性単量体とアニオン性単量体とを含む単量体混合物
の水溶液を重合してゲル状重合体を得、前記ゲル状重合体を乾燥するカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法であって、
前記乾燥時における前記ゲル状重合体にヒドロキシカルボン酸及びその塩、又はヒドロキシカルボン酸若しくはその塩が存在することを特徴とするカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。
A monomer mixture comprising a cationic monomer and a nonionic monomer,
Alternatively, a cationic or amphoteric polymer is obtained by polymerizing an aqueous solution of a monomer mixture containing a cationic monomer, a nonionic monomer, and an anionic monomer to obtain a gel polymer, and drying the gel polymer. A method for producing a polymer of
A method for producing a cationic or amphoteric polymer, characterized in that a hydroxycarboxylic acid and a salt thereof, or a hydroxycarboxylic acid or a salt thereof is present in the gel polymer at the time of drying.
前記ゲル状重合体の乾燥温度が、70℃以上である請求項1に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to claim 1, wherein a drying temperature of the gel polymer is 70 ° C or higher. 前記ヒドロキシカルボン酸及びその塩、又は前記ヒドロキシカルボン酸若しくはその塩が、前記単量体混合物の水溶液に存在する請求項1に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to claim 1, wherein the hydroxycarboxylic acid and a salt thereof, or the hydroxycarboxylic acid or a salt thereof is present in an aqueous solution of the monomer mixture. 前記ヒドロキシカルボン酸及びその塩、又は前記ヒドロキシカルボン酸若しくはその塩の合計添加量が、前記単量体混合物100質量部に対して0.05〜5.0質量部である請求項1に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   The total addition amount of the said hydroxycarboxylic acid and its salt, or the said hydroxycarboxylic acid or its salt is 0.05-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of said monomer mixtures. A method for producing a cationic or amphoteric polymer. 前記ヒドロキシカルボン酸の炭素数が、3〜6である請求項1に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to claim 1, wherein the hydroxycarboxylic acid has 3 to 6 carbon atoms. 前記ヒドロキシカルボン酸が、クエン酸、リンゴ酸又は酒石酸のいずれかである請求項1に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to claim 1, wherein the hydroxycarboxylic acid is any one of citric acid, malic acid, and tartaric acid. 前記カチオン性単量体が、ジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート若しくはジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドの3級塩又は4級塩
から選択される1種以上である請求項1に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。
The cationic or amphoteric of claim 1, wherein the cationic monomer is at least one selected from a tertiary salt or quaternary salt of dialkylaminoalkyl (meth) acrylate or dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide. A method for producing a high molecular weight polymer.
前記重合が、熱開始、レドックス開始又は光開始によって開始される請求項1に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to claim 1, wherein the polymerization is initiated by thermal initiation, redox initiation or photoinitiation. 前記単量体混合物の水溶液のpHが2.0〜4.5である請求項2に記載のカチオン性又は両性の高分子重合体の製造方法。   The method for producing a cationic or amphoteric polymer according to claim 2, wherein the pH of the aqueous solution of the monomer mixture is 2.0 to 4.5. 請求項1に記載の製造方法により得られる高分子重合体を含む汚泥用脱水剤。   The sludge dehydrating agent containing the high molecular polymer obtained by the manufacturing method of Claim 1. 請求項1に記載の製造方法により得られる高分子重合体を含む製紙用歩留り向上剤。   A paper production yield improver comprising a polymer obtained by the production method according to claim 1.
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