JP2014043538A - Method for producing water-soluble polymer, and water-soluble polymer - Google Patents

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徹也 梶原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently producing a water-soluble polymer having excellent workability when dissolving in an aqueous solvent, allowing easy preparation of an aqueous solution with high viscosity, and sufficiently reducing amounts of residual monomers and water-insoluble parts.SOLUTION: When polymerizing a monomer aqueous solution including polymerizable unsaturated monomers by a continuous-system belt polymerization machine, at least part of an area between inputting the monomer aqueous solution on a belt and starting polymerization is heated to a temperature over 40°C using heating means.

Description

本発明は、水溶性重合体の製造方法、およびそれによって得られる水溶性重合体に関する。より詳しくは、増粘剤や凝集剤等の各種工業製品や医薬分野におけるパップ剤等の原料等として用いることのできる水溶性重合体、およびその製造方法であって、水に対する溶解性、特に溶解時の作業性に優れ、かつ、残存する単量体や水不溶解分の量が充分に低減された水溶性重合体、およびその重合体を効率よく製造することのできる方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a water-soluble polymer, and a water-soluble polymer obtained thereby. More specifically, it is a water-soluble polymer that can be used as a raw material for various industrial products such as thickeners and flocculants and cataplasms in the pharmaceutical field, and a method for producing the same. The present invention relates to a water-soluble polymer that is excellent in workability at the time and has a sufficiently reduced amount of residual monomer and water-insoluble matter, and a method that can efficiently produce the polymer.

(メタ)アクリル酸塩を主たる単量体とした高分子量の単独重合体もしくは共重合体は、増粘剤、粘着剤、凝集剤等として広く実用化されている。医薬分野においても、湿布薬、パップ剤の粘着性や保水性向上を目的とした添加剤や親水性軟膏基材として使用されており、また、食品添加物として使用されるものもある。これらの分野においては、特に、残存する単量体や有害金属は生体に悪影響を与える可能性が危惧されるため、その量を極力低減されることが要求される。加えて、不溶解分が少なく、水に対する溶解性と溶解時の作業性に優れることが要求されているが、これらの物性値を同時に満足する重合体を製造することは困難であった。   High molecular weight homopolymers or copolymers having (meth) acrylate as the main monomer are widely used as thickeners, pressure-sensitive adhesives, flocculants and the like. Also in the pharmaceutical field, it is used as an additive or hydrophilic ointment base for the purpose of improving the adhesiveness and water retention of poultices and poultices, and some are used as food additives. In these fields, in particular, there is a concern that the remaining monomers and harmful metals may adversely affect the living body, so that it is required to reduce their amounts as much as possible. In addition, it is required to have a small amount of insoluble matter and to have excellent solubility in water and workability at the time of dissolution, but it has been difficult to produce a polymer that simultaneously satisfies these physical property values.

ところで、これら水溶性重合体を製造する際の重合方法としては、塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法、スラリー重合法、水溶液重合法等が一般的に挙げられる。これらの中で、単量体として(メタ)アクリル酸(塩)(以下、「(メタ)アクリル酸および/またはその塩」ともいう)系単量体に代表される、水溶性の重合性不飽和単量体を主成分とする場合、最も汎用されているのは水溶液重合法である。即ち、水溶液重合法によれば、重合性単量体の水溶液に周知のラジカル重合開始剤を添加し、必要により適度に加熱する(熱重合という)、あるいは近紫外〜紫外領域の波長の光を照射する(光重合という)ことによって、重合体が含水ゲル状物として得られる。この含水ゲル状重合体を解砕機、押出機、カッター、混練機等を用いて細粒化し、次いで乾燥、粉砕を行なうことにより、粉末状にすることができる。この粉末は水に添加すると容易に再溶解するので、増粘剤や粘着剤、凝集剤等として利用することができる。   By the way, as a polymerization method for producing these water-soluble polymers, a bulk polymerization method, a suspension polymerization method, an emulsion polymerization method, a slurry polymerization method, an aqueous solution polymerization method and the like are generally mentioned. Among these, a water-soluble polymerizable monomer represented by (meth) acrylic acid (salt) (hereinafter also referred to as “(meth) acrylic acid and / or a salt thereof”) monomer as a monomer. When a saturated monomer is a main component, the most widely used is an aqueous solution polymerization method. That is, according to the aqueous solution polymerization method, a known radical polymerization initiator is added to an aqueous solution of a polymerizable monomer and heated appropriately (called thermal polymerization) if necessary, or light having a wavelength in the near ultraviolet to ultraviolet region is used. By irradiation (referred to as photopolymerization), the polymer is obtained as a hydrogel. This water-containing gel-like polymer can be made into a powder by finely granulating using a crusher, an extruder, a cutter, a kneader, etc., followed by drying and pulverization. Since this powder is easily re-dissolved when added to water, it can be used as a thickener, an adhesive, an aggregating agent, or the like.

このような水溶液重合法による水溶性重合体の製造方法については、従来から種々の方法が提案されている。例えば特許文献1では、アクリル酸ナトリウムを単量体として含む溶液を、ベルト重合機上で紫外線を照射して重合するか、または、型枠型の注型重合機内で外部から加熱することによって重合して得られた含水ゲルを、0.06〜0.14kwh/kgの比動力で押出することによって、不溶解分が十分に低減された高分子量のアクリル系水溶性重合体を製造する方法が開示されている。また特許文献2では、単量体成分を含む重合液のpHを7〜14とすると共に、ベルト面がステンレス製のベルト重合機を用いて、ゲル厚を8〜50mm、重合ピーク温度を85℃以下に制御して重合を行うことによって、低付着性の(メタ)アクリル酸(塩)系水溶性重合体含水ゲルを製造する方法が開示されている。   Various methods for producing water-soluble polymers by such aqueous solution polymerization methods have been proposed. For example, in Patent Document 1, a solution containing sodium acrylate as a monomer is polymerized by irradiating ultraviolet rays on a belt polymerization machine, or by heating from the outside in a mold-type casting polymerization machine. A method for producing a high molecular weight acrylic water-soluble polymer with a sufficiently reduced insoluble content is obtained by extruding the water-containing gel thus obtained with a specific power of 0.06 to 0.14 kwh / kg. It is disclosed. Moreover, in patent document 2, while making the pH of the polymerization liquid containing a monomer component into 7-14, the belt surface uses a stainless steel belt polymerization machine, the gel thickness is 8-50 mm, and the polymerization peak temperature is 85 ° C. A method for producing a low-adhesive (meth) acrylic acid (salt) -based water-soluble polymer hydrated gel by performing polymerization under the following control is disclosed.

特開2007−112946号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-112946 特開2009−19181号公報JP 2009-19181 A

上述したような従来から検討されている方法によって得られる水溶性重合体は、通常、高い水溶液粘度を発現する。このような水溶性重合体は、一般に重合度が高くなるほど、つまり高分子量になるほど増粘作用や凝集作用が向上することが知られているが、一方で、重合度を高めようとすると、重合の特に後半期あるいは乾燥工程等で重合体に枝分れや架橋反応が起こり、水に対する溶解性が低下したり不溶解物が生成したりして、上記のような各用途に適用した時の作業性や性能が不十分となる場合がある。   A water-soluble polymer obtained by a conventionally studied method as described above usually exhibits a high aqueous solution viscosity. Such a water-soluble polymer is generally known to have a thickening action and an aggregating action that improve as the degree of polymerization increases, that is, as the molecular weight increases. In particular, branching and crosslinking reactions occur in the polymer in the latter half of the period or in the drying process, resulting in a decrease in water solubility or formation of insoluble matter. Workability and performance may be insufficient.

また、水溶性重合体を水に溶解させる場合、水系溶媒を撹拌しながら重合体を徐々に添加して溶解させる方法が一般的であるが、この際、上述したような従来法で得られる水溶性重合体を使用した場合、重合体の溶解に伴い水溶液の粘度が高くなるにつれて、液面が撹拌軸に巻き付きながら持ち上がる現象(いわゆる、ワイゼンベルグ現象またはワイゼンベルグ効果と呼ばれる)が発生しやすいという問題点があることが判明した。水溶液のワイゼンベルグ現象が高い場合、溶解速度や溶解量を高めようとして撹拌速度を上げると、軸への巻き付き量がさらに増加するため、加熱しながら溶解させるような場合は伝熱面積が減少してしまい、逆に溶解効率が低下してしまう。また、軸のシール部分に溶液が付着するなどして、装置内の汚れが多く発生するため、洗浄作業などの頻度が増えることにより製造コストが高くなる虞がある。   In addition, when dissolving a water-soluble polymer in water, a method in which the polymer is gradually added and dissolved while stirring an aqueous solvent is generally used. In this case, the water-soluble polymer obtained by the conventional method as described above is used. When a water-soluble polymer is used, as the viscosity of the aqueous solution increases as the polymer dissolves, the liquid surface tends to lift up while being wound around the stirring shaft (so-called the Weisenberg phenomenon or the Weisenberg effect). Turned out to be. If the Weisenberg phenomenon of the aqueous solution is high, if the stirring speed is increased to increase the dissolution rate or dissolution amount, the amount of wrapping around the shaft will increase further. On the contrary, the dissolution efficiency decreases. In addition, since a large amount of dirt is generated in the apparatus due to the solution adhering to the seal portion of the shaft, the manufacturing cost may increase due to an increase in the frequency of cleaning operations.

また、従来の方法で得られる水溶性重合体の多くは、一般に、その水溶液は高いチクソトロピー性を発現しやすい。水溶液のチクソトロピー性が高くなればなるほど、高いせん断力を加えれば、粘度が低下して取り扱いしやすくなるが、せん断力が弱いか、または静置した状態では、粘度が高くかつ流動性に劣るため作業しにくくなることがある。   Moreover, in many of the water-soluble polymers obtained by conventional methods, the aqueous solution generally tends to exhibit high thixotropic properties. The higher the thixotropy of the aqueous solution, the higher the shear force applied, the lower the viscosity and the easier it will be to handle, but the shear force is weak or when left standing, the viscosity is high and the fluidity is poor. It may be difficult to work.

そこで、本発明は、所望の水溶液粘度が十分に発現され、かつ、水系溶媒への溶解の際に発生するワイゼンベルグ現象を大きく低減して、溶解時の作業性を向上できるとともに、得られる水溶液のチクソトロピー性も大きく低減して、溶解後の水溶液の取り扱い作業性を向上できるという、少なくとも、言わば相反するこれらの物性値を同時に満足する高分子量の水溶性重合体を提供することを目的とする。また本発明は、上記物性値を満足し、かつ、残存単量体および水不溶解分の量が十分に低減された水溶性重合体を、効率よく製造する方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention can sufficiently improve the workability at the time of dissolution while the desired aqueous solution viscosity is sufficiently expressed and the Weisenberg phenomenon that occurs during dissolution in an aqueous solvent can be greatly reduced. An object of the present invention is to provide a high-molecular-weight water-soluble polymer which can greatly reduce the thixotropic property and improve the handling workability of the aqueous solution after dissolution, and at the same time satisfy at least these contradictory physical properties. Another object of the present invention is to provide a method for efficiently producing a water-soluble polymer that satisfies the above physical property values and has a sufficiently reduced amount of residual monomer and water-insoluble matter. .

上記課題を解決するために、本発明者が鋭意検討を加えた結果、単量体水溶液を連続式ベルト重合機で重合する際に、単量体水溶液をベルト上に投入してから重合が開始されるまでの間の領域の少なくとも一部を特定温度に加熱することで、驚くべきことに、得られた重合体を水に溶解した時のワイゼンベルグ現象、および、溶解後の水溶液のチクソトロピー性が、特許文献1および2などの従来法で得られた重合体を使用した時に比べて大幅に低減できることを見出し、しかも、溶解後の水溶液粘度は従来法のものと遜色なく高粘度であることを見出し、本発明を完成させた。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive studies. As a result, when the aqueous monomer solution is polymerized with a continuous belt polymerization machine, the polymerization starts after the aqueous monomer solution is charged onto the belt. Surprisingly, by heating at least a part of the region until it is heated to a specific temperature, the Weisenberg phenomenon when the obtained polymer is dissolved in water, and the thixotropic property of the aqueous solution after dissolution In addition, it has been found that the polymer obtained by the conventional method such as Patent Documents 1 and 2 can be greatly reduced compared to the case of using the polymer obtained by the conventional method, and that the viscosity of the aqueous solution after dissolution is as high as that of the conventional method. The headline and the present invention were completed.

すなわち、本発明は、重合性不飽和単量体を含有する単量体水溶液を連続式ベルト重合機で重合する工程を含む水溶性重合体の製造方法であって、単量体水溶液の投入点を起点とする重合領域のうち、単量体水溶液の投入点から重合開始点までの領域の少なくとも一部を、加熱手段を用いて40℃を超える温度に加熱することを特徴とする。   That is, the present invention is a method for producing a water-soluble polymer comprising a step of polymerizing a monomer aqueous solution containing a polymerizable unsaturated monomer with a continuous belt polymerizer, Among the polymerization regions starting from the above, at least part of the region from the charging point of the monomer aqueous solution to the polymerization start point is heated to a temperature exceeding 40 ° C. using a heating means.

本発明においては、単量体水溶液の投入点を起点とする重合領域において、該起点から少なくとも50%までの領域を加熱することが好ましい。全重合領域のうち、かかる領域を50%以上とすることで、重合反応が安定化されやすく、重合時間の短縮に伴い効率よく水溶性重合体を製造することができる。   In the present invention, in the polymerization region starting from the charging point of the monomer aqueous solution, it is preferable to heat the region from the starting point to at least 50%. By setting such a region to 50% or more of the total polymerization region, the polymerization reaction is easily stabilized, and a water-soluble polymer can be efficiently produced as the polymerization time is shortened.

また、本発明においては、加熱手段を用いる加熱がベルトの下部で行われることが好ましい。このようにすることで、熱源から単量体水溶液に対してより均一に伝熱し、品質が安定した水溶性重合体を連続して製造することができる。   In the present invention, it is preferable that heating using the heating means is performed at the lower part of the belt. By doing in this way, the water-soluble polymer which transferred heat more uniformly with respect to monomer aqueous solution from the heat source, and was stable in quality can be manufactured continuously.

またさらに、本発明においては、単量体水溶液のpHが11.0〜13.0であることがこのましい。本発明者の検討からの知見によれば、後述するように、かかるpHが当該範囲を超える場合、すなわち、11.0未満または13.0超である場合、重合の遅延が生じ、所望の物性の重合体が得られない虞があり得る。   Furthermore, in the present invention, the monomer aqueous solution preferably has a pH of 11.0 to 13.0. According to the findings from the study of the present inventor, as will be described later, when the pH exceeds the range, that is, when the pH is less than 11.0 or more than 13.0, the polymerization is delayed and the desired physical properties are obtained. There is a possibility that the polymer may not be obtained.

また、本発明においては、上記の製造方法によって、0.2質量%水溶液粘度が500mPa・s以上で、かつ、ワイゼンベルグ値が10mm以下および/またはチクソトロピー値が50以下である、水溶性重合体を提供することができる。上記の範囲を満たすことによって、高粘度であるにもかかわらず、水系溶媒に溶解して水溶液を調製する際の作業性に優れ、かつ、溶解後の溶液を容易に取り扱うことができるため、各種用途に好適に使用することができる。   Further, in the present invention, a water-soluble polymer having a 0.2 mass% aqueous solution viscosity of 500 mPa · s or more, a Weisenberg value of 10 mm or less and / or a thixotropy value of 50 or less is obtained by the above production method. Can be provided. By satisfying the above range, it is excellent in workability when preparing an aqueous solution by dissolving in an aqueous solvent, despite having high viscosity, and the solution after dissolution can be easily handled. It can be used suitably for a use.

本発明によれば、水系溶媒に溶解する際の作業性に優れ、高粘度の水溶液を簡便に調製することができ、かつ、残存単量体および水不溶解分の量が十分に低減された水溶性重合体を効率よく製造することができる。   According to the present invention, the workability when dissolving in an aqueous solvent is excellent, a high-viscosity aqueous solution can be easily prepared, and the amount of residual monomer and water-insoluble matter is sufficiently reduced. A water-soluble polymer can be produced efficiently.

本発明の製造方法により得られる水溶性重合体(例えば、アクリル酸塩系水溶性重合体)は、このように高品質のものであることから、医薬用、塗料用、土木・建築用、その他一般工業用において、増粘剤、粘着剤、凝集剤、吸湿剤、乾燥剤、表面改質剤等として種々の分野で多岐にわたって好適に使用することができる。さらに、粘度や残存単量体量等の点でより高品質のものが求められる増粘剤やほぐれ促進剤等として、食品用や飼料用の食品添加物、飼料添加物等の用途に好適に用いることができる。   Since the water-soluble polymer (for example, acrylate-based water-soluble polymer) obtained by the production method of the present invention is such a high quality, it is used for pharmaceuticals, paints, civil engineering / architecture, etc. In general industrial use, it can be suitably used in various fields as a thickener, an adhesive, a flocculant, a hygroscopic agent, a desiccant, a surface modifier and the like. Furthermore, as a thickener and a loosening accelerator that require higher quality in terms of viscosity and residual monomer amount, etc., it is suitable for food additives for food and feed, feed additives, etc. Can be used.

本発明の製造方法の好適な形態を示す工程図である。It is process drawing which shows the suitable form of the manufacturing method of this invention. 本発明の製造方法で用いるベルト重合機の一態様を示す側面概念図である。It is a side surface conceptual diagram which shows the one aspect | mode of the belt polymerization machine used with the manufacturing method of this invention. 本発明の重合領域を示す概略図である。It is the schematic which shows the superposition | polymerization area | region of this invention.

以下、本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の水溶性重合体に係る製造方法には、重合、押出、乾燥、粉砕、分級の順に、これらの工程を含むことが好ましく、このようにして製造される水溶性重合体は、乾燥粉体の形態として得られるため、各種用途に使用する際に取扱作業性の点で好ましい。このような水溶性重合体の製造方法における各工程のうちで、本発明の製造方法では、特に、重合性不飽和単量体を含有する単量体水溶液を連続式ベルト重合機で重合する工程において、単量体水溶液の投入点を起点とする重合領域のうち少なくとも特定の領域を、特定の温度に加熱することを特徴とする。より詳しくは、単量体水溶液の投入点から重合開始点までの領域の少なくとも一部を、加熱手段を用いて40℃を超える温度に加熱することを特徴とする。このような重合工程を経ることで、連続的にかつ効率よく重合体を製造することが可能となるだけでなく、上述したような問題点を解消することのできる水溶性重合体を得ることができる。   The production method according to the water-soluble polymer of the present invention preferably includes these steps in the order of polymerization, extrusion, drying, pulverization, and classification, and the water-soluble polymer thus produced is a dry powder. Since it is obtained as a body form, it is preferable in terms of handling workability when used for various purposes. Among the steps in the production method of such a water-soluble polymer, in the production method of the present invention, in particular, a step of polymerizing a monomer aqueous solution containing a polymerizable unsaturated monomer with a continuous belt polymerization machine. In the method, at least a specific region of the polymerization region starting from the charging point of the monomer aqueous solution is heated to a specific temperature. More specifically, it is characterized in that at least a part of the region from the charging point of the monomer aqueous solution to the polymerization starting point is heated to a temperature exceeding 40 ° C. using a heating means. By passing through such a polymerization step, it becomes possible not only to continuously and efficiently produce a polymer, but also to obtain a water-soluble polymer that can solve the above-mentioned problems. it can.

(1)単量体
本発明の方法で得られる有利な重合体は、重合性不飽和単量体を必須成分として含む単量体水溶液を重合して得られる、好ましくは、水溶性の重合性不飽和単量体を必須成分として含む単量体水溶液を重合して得られる、水溶性重合体である。
(1) Monomer The advantageous polymer obtained by the method of the present invention is obtained by polymerizing an aqueous monomer solution containing a polymerizable unsaturated monomer as an essential component, preferably water-soluble polymerizable. It is a water-soluble polymer obtained by polymerizing an aqueous monomer solution containing an unsaturated monomer as an essential component.

本発明では、単量体として、重合性不飽和単量体を必須に用いる。これらの単量体のうち、酸基を含有する重合性不飽和単量体を必須成分とすると、酸基の解離によって大きな浸透圧が発現するため、得られる重合体の水溶性能の点で非常に優れるため好ましい。本発明で規定する酸基としては、特に限定されないが、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられる。   In the present invention, a polymerizable unsaturated monomer is essentially used as a monomer. Among these monomers, if a polymerizable unsaturated monomer containing an acid group is an essential component, a large osmotic pressure is expressed due to the dissociation of the acid group. It is preferable because it is excellent. Although it does not specifically limit as an acid group prescribed | regulated by this invention, A carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group etc. are mentioned.

これら酸基含有不飽和単量体としては、好ましくは不飽和二重結合を有する単量体(エチレン性不飽和単量体)のうち、酸基を含有する単量体である。具体的には、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、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および/またはそれらの塩が挙げられ、これらの単量体のうち1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用して使用してもよい。中でも、水溶性能や吸水特性の点で、(メタ)アクリル酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸および/またはそれらの塩が好ましく、(メタ)アクリル酸および/またはその塩がさらに好ましく、アクリル酸および/またはその塩が特に好ましい。すなわち、本発明で得られる重合体としては、(メタ)アクリル酸(塩)系単量体を必須成分とした単量体を重合して得られる、ポリ(メタ)アクリル酸(塩)系重合体が好ましく、アクリル酸(塩)系単量体を必須成分とした単量体を重合して得られる、ポリアクリル酸(塩)系重合体が特に好ましい。   These acid group-containing unsaturated monomers are preferably monomers containing an acid group among monomers having an unsaturated double bond (ethylenically unsaturated monomer). Specifically, (meth) acrylic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid, 2- (meth) acryloylethanesulfonic acid, 2- (meth) acryloylpropanesulfonic acid, 2- ( (Meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, vinylsulfonic acid, styrenesulfonic acid and / or a salt thereof. One of these monomers may be used alone, or two or more may be used. You may use together. Among them, (meth) acrylic acid, 2- (meth) acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and / or a salt thereof are preferable from the viewpoint of water performance and water absorption characteristics, and (meth) acrylic acid and / or a salt thereof is preferable. Further preferred is acrylic acid and / or a salt thereof. That is, the polymer obtained in the present invention includes a poly (meth) acrylic acid (salt) -based polymer obtained by polymerizing a monomer having a (meth) acrylic acid (salt) -based monomer as an essential component. A polyacrylic acid (salt) polymer obtained by polymerizing a monomer having an acrylic acid (salt) monomer as an essential component is particularly preferred.

また、その繰りかえし単位中に、単量体としての(メタ)アクリル酸および/またはその塩を、好ましくは30モル%以上、より好ましくは50モル%以上、さらに好ましくは60モル%以上、さらにより好ましくは70モル%以上、特に好ましくは80モル%以上含み、(メタ)アクリル酸および/またはその塩のみで100モル%とすることが最も好ましい。   Further, in the repeating unit, (meth) acrylic acid and / or a salt thereof as a monomer is preferably 30 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, further preferably 60 mol% or more, and even more. It is preferably 70 mol% or more, particularly preferably 80 mol% or more, and most preferably (meth) acrylic acid and / or a salt thereof to 100 mol%.

本発明の重合体を得るにあたっては、全単量体成分中に(メタ)アクリル酸(塩)を必須に含有することが好ましく、この場合、(メタ)アクリル酸(塩)以外の他の不飽和単量体を好ましくは70モル%以下、より好ましくは40モル%以下、さらに好ましくは20モル%以下使用できる。必要により含有させることのできる共重合性単量体としては、具体的には、(無水)マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等のカルボキシル基含有重合性単量体;ビニルスルホン酸、メタリルスルホン酸、アリルスルホン酸、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アクリロキシアルカンスルホン酸、3−(メタ)アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸等のスルホン酸基含有重合性単量体;N−ビニル−2−ピロリドン;N−ビニルアセトアミド、(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、第3級ブチル(メタ)アクリルアミド等のアミド系単量体;アリルアルコール、2−ヒドロキシエチル(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、3−メチル−3−ブテン−1−オール(イソプレノール)、グリセロールモノ(メタ)アクリレート等の親水性不飽和単量体類、並びにそれらの塩;アクリロニトリル等のニトリル系単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、酢酸ビニル、スチレン等の疎水性単量体等が例示され、これらは必要により2種以上含むものであってもよい。なお、水溶性重合体を製造する場合においては、これらの共重合性単量体のうち、疎水性の単量体は重合体の水溶性を阻害する傾向があるので、好ましくは親水性の共重合性単量体を使用するのがよく、これらの中で特に好ましいのは、(無水)マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸等のカルボキシル基含有重合性単量体である。   In obtaining the polymer of the present invention, it is preferable to contain (meth) acrylic acid (salt) in all the monomer components. In this case, other components other than (meth) acrylic acid (salt) are preferable. The saturated monomer is preferably used in an amount of 70 mol% or less, more preferably 40 mol% or less, and still more preferably 20 mol% or less. Specific examples of the copolymerizable monomer that can be contained as necessary include (anhydrous) carboxyl group-containing polymerizable monomers such as maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, and itaconic acid; vinyl sulfonic acid, Sulfonic acid groups such as methallylsulfonic acid, allylsulfonic acid, 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, (meth) acryloxyalkanesulfonic acid, 3- (meth) allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid Containing polymerizable monomer; N-vinyl-2-pyrrolidone; N-vinylacetamide, (meth) acrylamide, N-isopropyl (meth) acrylamide, N, N-dimethyl (meth) acrylamide, tertiary butyl (meth) Amide monomers such as acrylamide; allyl alcohol, 2-hydroxyethyl (meth) acrylate , Hydrophilic unsaturated monomers such as methoxypolyethylene glycol (meth) acrylate, polyethylene glycol (meth) acrylate, 3-methyl-3-buten-1-ol (isoprenol), glycerol mono (meth) acrylate, and the like Nitrile monomers such as acrylonitrile; hydrophobic monomers such as methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, vinyl acetate, styrene, etc., including two or more if necessary It may be a thing. In the case of producing a water-soluble polymer, among these copolymerizable monomers, a hydrophobic monomer tends to inhibit the water-solubility of the polymer. A polymerizable monomer is preferably used, and among them, carboxyl group-containing polymerizable monomers such as (anhydrous) maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, itaconic acid and the like are particularly preferable.

単量体の酸基は、未中和(すなわち、中和率または中和度が0モル%)であってもよく、一価および/または二価以上のカチオンで中和されていてもよいが、好ましくは一価塩として中和されることが好ましい。中和率は、好ましくは80〜105モル%、より好ましくは90〜103モル%、さらに好ましくは95〜101モル%である。ここで、中和率とは、重合体が有する酸基と中和された形態の基の総和を100モル%として示したときの、中和された形態の基の含有割合である。   The acid group of the monomer may be unneutralized (that is, the neutralization rate or degree of neutralization is 0 mol%), and may be neutralized with a monovalent and / or divalent or higher cation. However, it is preferably neutralized as a monovalent salt. The neutralization rate is preferably 80 to 105 mol%, more preferably 90 to 103 mol%, and still more preferably 95 to 101 mol%. Here, the neutralization rate is the content ratio of the neutralized group when the sum of the acid group of the polymer and the neutralized group is 100 mol%.

上記中和された形態の基とは、酸基における解離し得る水素イオンが他のカチオンで置換された基である。したがって、例えば、アクリル酸(塩)系重合体を形成する単量体成分がアクリル酸をxモル、アクリル酸の塩としてアクリル酸ナトリウムをyモル、ノニオン性単量体をnモル含むとし、これらがすべて重合したとする場合、ノニオン性単量体がイオン性ではなく、中和された形態ではないために、中和度は下記式により求められることになる。   The group in the neutralized form is a group in which a dissociable hydrogen ion in an acid group is substituted with another cation. Therefore, for example, the monomer component forming the acrylic acid (salt) polymer contains x mol of acrylic acid, y mol of sodium acrylate as a salt of acrylic acid, and n mol of nonionic monomer. Is completely polymerized, the nonionic monomer is not ionic and is not in a neutralized form, so the degree of neutralization is determined by the following formula.

Figure 2014043538
上記式において、分母はアクリル酸(塩)系重合体の製造に使用した酸基量と中和された形態の基量とのモル数としての和である。分子は中和された形態の基量と中和点を越えて存在する余剰のカチオンとのモル数としての和である。上記式により中和度(中和された形態の基の含有割合)をモル%として得ることができる。
Figure 2014043538
In the above formula, the denominator is the sum as the number of moles of the acid group amount used in the production of the acrylic acid (salt) polymer and the neutralized base amount. The molecule is the sum of the neutralized form base weight and the excess cation present beyond the neutralization point in moles. According to the above formula, the degree of neutralization (the content ratio of the neutralized group) can be obtained as mol%.

一価塩としては、好ましくはアルカリ金属塩、アンモニウム塩およびアミン塩を挙げる事ができる。より好ましくはナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩およびアンモニウム塩である。特に好ましくはナトリウム塩である。   Preferred monovalent salts include alkali metal salts, ammonium salts and amine salts. More preferred are sodium salt, potassium salt, lithium salt and ammonium salt. Particularly preferred is a sodium salt.

中和に用いられる塩基性物質としては、特に限定されないが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属の水酸化物や、炭酸(水素)ナトリウム、炭酸(水素)カリウム等の炭酸(水素)塩、アンモニア等の一価の塩基性物質が好ましく、水酸化ナトリウムが特に好ましい。   The basic substance used for neutralization is not particularly limited, but includes alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide, sodium carbonate (hydrogen), potassium carbonate (hydrogen) and the like. Monovalent basic substances such as carbonic acid (hydrogen) salt and ammonia are preferred, and sodium hydroxide is particularly preferred.

上記中和は、重合後の重合体(含水ゲル状重合体)に塩基性物質を添加することで行ってもよく、重合前の単量体水溶液を調製する際に単量体として塩の形態の単量体を使用して重合を行ってもよく、単量体水溶液の重合の途中に行ってもよいが、生産性や物性の向上等の観点から、中和された単量体を使用する、すなわち、酸基含有不飽和単量体の(部分)中和塩を単量体として使用して重合することが好ましく、アクリル酸(部分)中和塩を単量体として使用して重合することが特に好ましい。   The neutralization may be performed by adding a basic substance to the polymer after polymerization (hydrogel polymer), and in the form of a salt as a monomer when preparing an aqueous monomer solution before polymerization. The polymerization may be performed using the monomer of the monomer, or may be performed in the middle of the polymerization of the monomer aqueous solution, but the neutralized monomer is used from the viewpoint of improvement in productivity and physical properties. That is, it is preferable to polymerize using a (partial) neutralized salt of an acid group-containing unsaturated monomer as a monomer, and to polymerize using an acrylic acid (partial) neutralized salt as a monomer. It is particularly preferable to do this.

上記中和に従い、本発明における単量体水溶液、および、それを重合して得られる含水ゲル状重合体のpHは、10.0以上であることが好ましく、より具体的には、pH10.0〜13.5の範囲であることが好ましく、pH11.0〜13.0の範囲がより好ましい。なお、単量体水溶液のpHが上記範囲を超えると、重合時間が延びて生産性が著しく低下する可能性がある。   According to the above neutralization, the pH of the aqueous monomer solution in the present invention and the hydrogel polymer obtained by polymerizing it is preferably 10.0 or more, more specifically, pH 10.0. It is preferably in the range of ˜13.5, more preferably in the range of pH 11.0 to 13.0. If the pH of the monomer aqueous solution exceeds the above range, the polymerization time may be extended and the productivity may be significantly reduced.

(2)その他添加剤
本発明では、好ましくは、重合性単量体として(メタ)アクリル酸(塩)を含有する単量体水溶液中に、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、単糖、糖アルコール、オリゴ糖および鹸化度70%以上のポリビニルアルコールよりなる群から選択される少なくとも1種の水溶性化合物(以下、これらの化合物を水溶性化合物(A)ということもある。)を、該水溶液に対して0.5〜10.0質量%共存させて重合してもよい。
(2) Other Additives In the present invention, preferably, in an aqueous monomer solution containing (meth) acrylic acid (salt) as a polymerizable monomer, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, monosaccharide, sugar alcohol , At least one water-soluble compound selected from the group consisting of oligosaccharides and polyvinyl alcohol having a saponification degree of 70% or more (hereinafter, these compounds may be referred to as water-soluble compounds (A)) in the aqueous solution. On the other hand, you may superpose | polymerize by making 0.5-10.0 mass% coexist.

本発明を実施する際に、特に水溶性重合体を製造する際において、単量体水溶液中に共存させる水溶性化合物(A)は、重合速度を低下させることなく、しかも重合反応末期に枝分かれや架橋反応などの所望しない副反応を起こさせることなく、かつ、水溶性の非常に優れた高重合度物であることが好ましく、水不溶成分や残存単量体の量が充分低減された重合体を生成させる上で重要な添加剤となり得る。水溶性化合物(A)の具体例としては、以下に示すような、1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物が例示される。   In carrying out the present invention, particularly when producing a water-soluble polymer, the water-soluble compound (A) that is allowed to coexist in the monomer aqueous solution does not decrease the polymerization rate and is branched at the end of the polymerization reaction. A polymer that does not cause undesired side reactions such as a cross-linking reaction and is highly water-soluble and has a high degree of polymerization, and has a sufficiently reduced amount of water-insoluble components and residual monomers. Can be an important additive in the production of. Specific examples of the water-soluble compound (A) include compounds having two or more hydroxyl groups in one molecule as shown below.

すなわち、水溶性化合物(A)としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、単糖(たとえばアラビノース、キシロース等のペントース;ガラクトース、グルコース、マンノース、フルクトース等のヘキソース;6−デオキシグルコース、6−デオキシタロース等のデオキシヘキソース;グルクロン酸、ガラクツロン酸等のウロン酸等)、糖アルコール(たとえばエリトール、アラビニトール、キシリトール、ソルビトール、ガラクチトール、マンニトール、ボレミトール、オクチトール等)、オリゴ糖(たとえばスクロース、マルトース、セロビオース、ラクトース、アガロビオース等の二糖;マルトトリオース等の三糖;マルトテトラオース等の四糖等)、および、鹸化度が70%以上(好ましくは95%以上)のポリビニルアルコール等が挙げられ、これらは単独で使用してもよく、2種以上を併用することもできる。これらの中でも好ましいのは、主たる重合性単量体となる(メタ)アクリル酸(塩)に対して優れた相溶性を示すエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンおよび糖アルコール類であり、特に好ましいのは、食品添加物として認められ、人体に対する安全性の高いグリセリンである。   That is, examples of the water-soluble compound (A) include ethylene glycol, propylene glycol, glycerin, monosaccharide (eg, pentose such as arabinose and xylose; hexose such as galactose, glucose, mannose and fructose; 6-deoxyglucose, 6-deoxyta Deoxyhexoses such as loose; uronic acids such as glucuronic acid, galacturonic acid, etc.), sugar alcohols (eg erythrol, arabinitol, xylitol, sorbitol, galactitol, mannitol, boremitol, octitol etc.), oligosaccharides (eg sucrose, maltose, cellobiose) Disaccharides such as lactose and agarobiose; trisaccharides such as maltotriose; tetrasaccharides such as maltotetraose) and a saponification degree of 70% or more (preferably 95% or more) Polyvinyl alcohol, etc. These may be used alone may also be used in combination of two or more. Among these, ethylene glycol, propylene glycol, glycerin and sugar alcohols exhibiting excellent compatibility with (meth) acrylic acid (salt), which is the main polymerizable monomer, are particularly preferable. It is recognized as a food additive and is a highly safe glycerin for the human body.

また、該水溶性化合物(A)の添加量は、単量体水溶液に対し0.5〜10.0質量%の範囲に設定することが好ましく、1.0〜5.0質量%がより好ましく、2.0〜3.5質量%がさらに好ましい。添加量が10.0質量%を超える場合は、重合体中に残存する単量体の量が1.0質量%以上となる場合があるため好ましくない。本発明の目的の一つである、重合体中に残存する単量体の量が充分に低減され、しかも水不溶解分も充分に低減された、水に対する溶解性に優れる水溶性重合体を得るために、水溶性化合物(A)の添加量を上述した範囲に設定することが好ましい。   Moreover, it is preferable to set the addition amount of this water-soluble compound (A) to the range of 0.5-10.0 mass% with respect to monomer aqueous solution, and 1.0-5.0 mass% is more preferable. 2.0 to 3.5% by mass is more preferable. When the addition amount exceeds 10.0% by mass, the amount of the monomer remaining in the polymer may be 1.0% by mass or more, which is not preferable. An object of the present invention is to provide a water-soluble polymer excellent in water solubility, in which the amount of monomer remaining in the polymer is sufficiently reduced and the water-insoluble matter is also sufficiently reduced. In order to obtain it, it is preferable to set the addition amount of the water-soluble compound (A) within the above-mentioned range.

また本発明においては、必要に応じて、消臭剤、抗菌剤、香料、二酸化珪素及び酸化チタン等の無機粉末、澱粉及びセルロース等の多糖類及びその誘導体、ポリビニルアルコール等の親水性高分子、ポリエチレン及びポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、発泡剤、顔料、染料、親水性短繊維、可塑剤、次亜リン酸(塩)等の連鎖移動剤等を単量体に対して5質量%以下、好ましくは1質量%以下含むことができる。また、重合開始時の単量体、重合途中ないし重合後の含水ゲルに対して、吸水性樹脂や水溶性樹脂、例えば、澱粉及びセルロース等の多糖類及びその誘導体、ポリビニルアルコール等を0〜50質量%、さらには0.1〜30質量%(対単量体)で存在させてもよく、グラフト重合体やそれら高分子との組成物としてもよい。   In the present invention, if necessary, deodorants, antibacterial agents, fragrances, inorganic powders such as silicon dioxide and titanium oxide, polysaccharides such as starch and cellulose and derivatives thereof, hydrophilic polymers such as polyvinyl alcohol, Thermoplastic resins such as polyethylene and polypropylene, foaming agents, pigments, dyes, hydrophilic short fibers, plasticizers, chain transfer agents such as hypophosphorous acid (salts), etc., 5% by mass or less, preferably May be contained in an amount of 1% by mass or less. In addition, a water-absorbing resin or a water-soluble resin, for example, polysaccharides such as starch and cellulose, and derivatives thereof, polyvinyl alcohol, and the like are used in the amount of 0 to 50 with respect to the monomers at the start of polymerization and the hydrous gel during polymerization or after polymerization. It may be present in an amount of 0.1% to 30% by mass (with respect to the monomer), and may be a composition with a graft polymer or a polymer thereof.

製品として、乾燥粉体形態の重合体を得るには、処理工程として、図1に示すように、重合、押出(またはゲル解砕)、乾燥、粉砕、分級の順に、これらの工程を含むことが好ましい。すなわち、重合工程と乾燥工程との間に、押出、解砕、および/または各種添加剤との混合を目的とした混練の工程を設けて、重合により得られた含水ゲル状重合体を細粒化することが好適である。ここで、重合工程とは、好ましくは重合開始剤の存在下、単量体成分を水溶液重合することにより、例えば、アクリル酸(塩)を主成分とする単量体成分を重合する工程であり、押出、解砕、混練工程は、該重合工程で得られた含水ゲル状重合体(以下、単に「ゲル」、「含水ゲル」とも言う)を、比動力をかけながら、その後の乾燥工程においてゲルが乾燥されやすいように解砕する工程である。乾燥工程は、解砕された含水ゲルを乾燥させる工程であり、粉砕工程は、その乾燥物を一定の大きさ(粒度)に砕く工程であり、このようにして得られた粉粒体を次の分級工程で分級することにより、種々の分野に好適に使用できる重合体が得られることとなる。   In order to obtain a polymer in the form of a dry powder as a product, as shown in FIG. 1, the processing steps include these steps in the order of polymerization, extrusion (or gel crushing), drying, pulverization, and classification. Is preferred. That is, a kneading process for the purpose of extrusion, crushing, and / or mixing with various additives is provided between the polymerization process and the drying process, and the hydrogel polymer obtained by polymerization is finely divided. Is preferable. Here, the polymerization step is a step of polymerizing a monomer component mainly composed of acrylic acid (salt), for example, by polymerizing the monomer component in an aqueous solution in the presence of a polymerization initiator. The extrusion, crushing, and kneading steps are performed in the subsequent drying step while applying specific power to the hydrated gel polymer obtained in the polymerization step (hereinafter also simply referred to as “gel” or “hydrated gel”). This is a step of crushing the gel so that it is easily dried. The drying step is a step of drying the crushed water-containing gel, and the pulverization step is a step of crushing the dried product into a certain size (particle size). By classifying in this classification step, a polymer that can be suitably used in various fields is obtained.

本発明の製造方法における重合工程、押出・解砕・混練工程、乾燥工程、粉砕工程及び分級工程について、以下に詳細に説明する。   The polymerization process, extrusion / crushing / kneading process, drying process, crushing process and classification process in the production method of the present invention will be described in detail below.

(3)重合工程
上述したように、本発明では重合工程に特徴を有する。すなわち、本発明においては、連続式ベルト重合法での静置重合により単量体水溶液を重合する方法を採用する。
(3) Polymerization step As described above, the present invention is characterized by the polymerization step. That is, in this invention, the method of superposing | polymerizing monomer aqueous solution by the stationary polymerization by a continuous belt polymerization method is employ | adopted.

重合時の単量体水溶液中の単量体濃度は、20〜60質量%とすることが好ましい。より好ましくは、25〜55質量%であり、更に好ましくは、30〜50質量%である。なお、上記の単量体成分の濃度は、重合に使用する単量体成分を含む単量体水溶液(溶媒を含む)の質量に対する重合性単量体の質量比として求めたものである。   The monomer concentration in the monomer aqueous solution at the time of polymerization is preferably 20 to 60% by mass. More preferably, it is 25-55 mass%, More preferably, it is 30-50 mass%. In addition, the density | concentration of said monomer component is calculated | required as mass ratio of the polymerizable monomer with respect to the mass of monomer aqueous solution (a solvent is included) containing the monomer component used for superposition | polymerization.

静置重合法の一つの形態である上記連続式ベルト重合法とは、エンドレスベルト上に、熱分解型もしくは光分解型重合開始剤を添加した単量体水溶液を導入して、加熱や光照射(好ましくは紫外線照射)により重合を開始させ、連続的に製品を製造できる好ましい方法であり、その一例として、図2で示すようなベルト重合機を用いた重合反応は、本発明の好ましい形態の一つである。   The above-mentioned continuous belt polymerization method, which is one form of the static polymerization method, is the introduction of an aqueous monomer solution to which a thermal decomposition type or photodecomposition type polymerization initiator is added onto an endless belt, and heating or light irradiation. This is a preferred method in which the polymerization can be started by (preferably ultraviolet irradiation) and the product can be continuously produced. As an example, a polymerization reaction using a belt polymerization machine as shown in FIG. 2 is a preferred embodiment of the present invention. One.

なお、ベルト重合機を用いた光重合による重合方法については、本発明者らが先に出願した、特開2010−155901号公報、および、特開2012−25818号公報などに詳細に記載しており、これらの方法は本発明においても好適に採用できる。   The polymerization method by photopolymerization using a belt polymerization machine is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-155901, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-25818, etc. previously filed by the present inventors. These methods can also be suitably employed in the present invention.

本発明で使用される重合開始剤は、重合の形態によって適宜選択される。このような重合開始剤として、例えば、熱分解型重合開始剤、光分解型重合開始剤、および、レドックス系重合開始剤等を例示できる。   The polymerization initiator used in the present invention is appropriately selected depending on the form of polymerization. Examples of such polymerization initiators include thermal decomposition polymerization initiators, photodecomposition polymerization initiators, and redox polymerization initiators.

熱分解型重合開始剤としては、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩;過酸化水素、t−ブチルパーオキシド、メチルエチルケトンパーオキシド等の過酸化物、等を例示できる。レドックス系重合開始剤としては、例えば、前記過硫酸塩および/または過酸化物に、L−アスコルビン酸や亜硫酸水素ナトリウムのような還元性化合物を併用し両者を組み合わせた系を例示できる。また光分解型重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等を例示できる。具体的には、上記した先の出願(特開2012−25818号公報)に記載した各種化合物が挙げられ、これら光分解型重合開始剤の中でも、アゾ系水溶性化合物、特に、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)および、その塩酸塩、硫酸塩、酢酸塩、並びに、4,4′−アゾビス(4−シアノ吉草酸)等が好ましい。上記熱分解型重合開始剤や光分解型開始剤は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用して使用してもよい。またさらに、熱分解型重合開始剤と光分解型重合開始剤とを併用することもできる。なお、光分解型重合開始剤を用いた場合には、得られる水溶性重合体中の残存単量体量や不溶解分が多くなる場合があるため、本発明においては、熱分解型重合開始剤を使用することが好ましい。   Examples of the thermal decomposition polymerization initiator include persulfates such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate; peroxides such as hydrogen peroxide, t-butyl peroxide, and methyl ethyl ketone peroxide. . Examples of the redox polymerization initiator include a system in which a reducing compound such as L-ascorbic acid or sodium bisulfite is used in combination with the persulfate and / or peroxide. Examples of the photodegradable polymerization initiator include benzoin derivatives, benzyl derivatives, acetophenone derivatives, benzophenone derivatives, and azo compounds. Specific examples include various compounds described in the above-mentioned previous application (Japanese Patent Laid-Open No. 2012-25818). Among these photodegradable polymerization initiators, azo-based water-soluble compounds, particularly 2,2 ′ -Azobis (2-amidinopropane) and its hydrochloride, sulfate, acetate, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid) and the like are preferable. The thermal decomposition type polymerization initiator and the photodecomposition type initiator may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, a heat decomposable polymerization initiator and a photodegradable polymerization initiator can be used in combination. In the case of using a photodegradable polymerization initiator, the amount of residual monomer and insoluble matter in the resulting water-soluble polymer may increase. It is preferable to use an agent.

上記重合開始剤の使用量としては、重合に使用される単量体成分1モルに対して、0.0001〜1g、さらには0.001〜0.5gであることが好ましい。これにより、重合体の重量平均分子量や重合率を充分に高いものとすることができる。   As the usage-amount of the said polymerization initiator, it is preferable that it is 0.0001-1g with respect to 1 mol of monomer components used for superposition | polymerization, Furthermore, 0.001-0.5g. Thereby, the weight average molecular weight and the polymerization rate of the polymer can be made sufficiently high.

上記重合開始剤の添加方法としては、特に限定されるものではなく、原料単量体水溶液に予め添加して溶解させておいてもよく、原料単量体水溶液とは別に重合開始剤の水溶液を作成しておいて、これらを同時に重合機のベルト上に投入してもよいが、前者の場合は、重合機に投入するまでの間に、単量体水溶液の調製容器内や投入用の配管内で重合が起こってしまう場合があり、また後者の場合では、原料単量体水溶液と重合開始剤とが十分に混合せず、重合が不均一となって所望の重合体が得られない虞がある。そのため、原料単量体水溶液とは別に重合開始剤の水溶液を作成しておいて、これらを重合機のベルト上に投入する前に混合する、例えば、投入する直前の配管内で均一に混合(ラインミキシング)する方法が好ましい。   The method for adding the polymerization initiator is not particularly limited, and it may be added to the raw material monomer aqueous solution in advance and dissolved. The polymerization initiator aqueous solution may be added separately from the raw material monomer aqueous solution. These may be put on the belt of the polymerization machine at the same time, but in the former case, the monomer aqueous solution preparation container and the piping for charging are charged before the polymerization machine is charged. In the latter case, the raw material monomer aqueous solution and the polymerization initiator are not sufficiently mixed, and the polymerization may be uneven and the desired polymer may not be obtained. There is. Therefore, an aqueous solution of a polymerization initiator is prepared separately from the raw material monomer aqueous solution, and these are mixed before being put on the belt of the polymerization machine, for example, uniformly mixed in the pipe immediately before being charged ( A method of line mixing) is preferable.

本発明においてはまた、上記重合開始剤とともに連鎖移動剤を併用することもできる。適当量の連鎖移動剤を使用することにより、質量平均分子量がより大きな重合体を製造することができ、その結果、本発明の作用効果をより充分に発揮することが可能となる。   In the present invention, a chain transfer agent can be used in combination with the polymerization initiator. By using an appropriate amount of chain transfer agent, a polymer having a larger mass average molecular weight can be produced, and as a result, the effects of the present invention can be more fully exhibited.

上記連鎖移動剤としては、例えば、チオグリコール酸、チオ酢酸、メルカプトエタノール等の含硫黄化合物;亜燐酸、亜燐酸ナトリウム等の亜燐酸系化合物;次亜燐酸、次亜燐酸ナトリウム等の次亜燐酸系化合物;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、n−ブチルアルコール等のアルコール類が好適である。これらの中でも、次亜燐酸系化合物が好ましい。より好ましくは、次亜燐酸ナトリウムである。上記連鎖移動剤の使用量としては、重合濃度や重合開始剤との組み合わせ等により適宜設定すればよいが、重合に使用される単量体成分1モルに対して、0.0001g以上が好ましく、また、0.2g以下が好ましい。また、更に好ましくは、0.001g以上であり、また、0.15g以下であり、特に好ましくは、0.005g以上であり、また、0.10g以下である。   Examples of the chain transfer agent include sulfur-containing compounds such as thioglycolic acid, thioacetic acid, and mercaptoethanol; phosphorous compounds such as phosphorous acid and sodium phosphite; hypophosphorous acid such as hypophosphorous acid and sodium hypophosphite Preferred compounds are alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol and n-butyl alcohol. Among these, hypophosphorous acid compounds are preferable. More preferred is sodium hypophosphite. The amount of the chain transfer agent used may be appropriately set depending on the polymerization concentration, a combination with a polymerization initiator, etc., but is preferably 0.0001 g or more with respect to 1 mol of the monomer component used for the polymerization. Moreover, 0.2 g or less is preferable. Further, it is more preferably 0.001 g or more and 0.15 g or less, and particularly preferably 0.005 g or more and 0.10 g or less.

単量体水溶液に用いられる溶媒としては、水が最も好適であり、水と親水性有機溶媒等を適宜併用した水系混合溶媒としてもよい。親水性有機溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール類;アセトン等のケトン類、低級エーテル類等が好適である。   As the solvent used in the monomer aqueous solution, water is most preferable, and an aqueous mixed solvent in which water and a hydrophilic organic solvent are appropriately used may be used. As the hydrophilic organic solvent, alcohols such as methanol and ethanol; ketones such as acetone, lower ethers and the like are preferable.

水溶液重合においては、例えば、窒素ガスをバブリングする等の方法により、単量体水溶液中に溶解している溶存酸素を予め除去した状態で重合を行うことが好ましい。重合機に導入する際の単量体水溶液中の溶存酸素濃度としては、8ppm以下が好ましく、6ppm以下がより好ましい。   In the aqueous solution polymerization, it is preferable to carry out the polymerization in a state in which dissolved oxygen dissolved in the monomer aqueous solution is removed in advance by, for example, a method of bubbling nitrogen gas. The dissolved oxygen concentration in the aqueous monomer solution when introduced into the polymerization machine is preferably 8 ppm or less, and more preferably 6 ppm or less.

重合に供する際の、すなわち、ベルト重合機上に投入する際の単量体水溶液の温度は、5〜60℃とすることが好ましく、10〜50℃がより好ましく、20〜40℃がさらに好ましい。単量体水溶液の温度が5℃未満であると、重合開始までに長時間を要するだけでなく、残存単量体量が多くなってしまう虞がある。さらにこれを克服しようとして、高温で加熱すると急激な重合反応がおこるために所望の物性の重合体が得られない可能性があり、一方、温和な状態のまま重合反応を完結させようとしてベルト重合機の搬送速度を下げると製造コストの増大につながるため好ましくない。また、単量体水溶液の温度が60℃を超えると、急激な重合反応がおこるために所望の物性の重合体が得られない可能性があるだけでなく、不溶解分が多く生成する虞もあり、さらに、単量体水溶液を投入するための配管内で重合が起こって詰まりの原因となり、連続して安定した製造が困難になる場合があるため好ましくない。   The temperature of the aqueous monomer solution used for polymerization, that is, when charged on the belt polymerization machine is preferably 5 to 60 ° C, more preferably 10 to 50 ° C, and further preferably 20 to 40 ° C. . If the temperature of the aqueous monomer solution is less than 5 ° C., it may take a long time to start polymerization, and the residual monomer amount may increase. Furthermore, in order to overcome this, if the polymer is heated at a high temperature, a rapid polymerization reaction may occur, so that a polymer having the desired physical properties may not be obtained. On the other hand, belt polymerization is attempted to complete the polymerization reaction while maintaining a mild state. Lowering the transport speed of the machine leads to an increase in manufacturing cost, which is not preferable. Further, when the temperature of the monomer aqueous solution exceeds 60 ° C., a rapid polymerization reaction occurs, so that not only a polymer having desired physical properties may not be obtained, but also a large amount of insoluble matter may be generated. Furthermore, since polymerization occurs in the piping for introducing the monomer aqueous solution to cause clogging and continuous stable production may be difficult, it is not preferable.

本発明においては、上記連続式ベルト重合機で単量体水溶液を重合する際に、単量体水溶液の投入点を起点とする重合領域のうち少なくとも特定の領域を、特定の温度に加熱する。なお、本発明における重合領域とは、以下に示す領域を意味するものとする。   In the present invention, when the monomer aqueous solution is polymerized by the continuous belt polymerization machine, at least a specific region of the polymerization region starting from the charging point of the monomer aqueous solution is heated to a specific temperature. In addition, the superposition | polymerization area | region in this invention shall mean the area | region shown below.

本発明で言うところの重合領域における起点は、単量体水溶液が上記重合機のベルト上に投入される地点、すなわち、図3で示すところの11の位置を指す。また、上記重合領域の終点は、ベルトの進行方向側(重合ゲルの排出側)にある回転駆動ドラム(または、プーリー)と該ベルトとの接点(図3の14の位置)を基準として、その点よりも該駆動ドラムの半径長さの分だけ起点側に近い地点、つまり、図3で示すところの13の位置を指す。すなわち、本発明で言うところの重合領域における進行方向長さは、図3で示すところの11から13までの距離となる。さらに、上記重合領域の幅については、該単量体水溶液が投入された後にベルト上で広がった時の幅を少なくとも含むものとし、該ベルトの幅よりも狭い。なお、重合体を連続的に安定して製造する場合、上記重合領域の幅を常にほぼ一定の状態になるように運転することが一般的であるため、本発明における重合領域とは、単に、重合ベルトの進行方向長さにおける上記11から13までの距離のことを指すこともある。   The starting point in the polymerization region referred to in the present invention refers to the point where the aqueous monomer solution is introduced onto the belt of the polymerization machine, that is, the 11 position shown in FIG. The end point of the polymerization region is based on the contact point (position 14 in FIG. 3) between the rotary drive drum (or pulley) on the belt traveling direction side (polymer gel discharge side) and the belt. The point closer to the starting point side by the radius length of the driving drum than the point, that is, 13 positions shown in FIG. That is, the traveling direction length in the polymerization region referred to in the present invention is a distance from 11 to 13 as shown in FIG. Further, the width of the polymerization region includes at least the width when spread on the belt after the monomer aqueous solution is added, and is narrower than the width of the belt. In the case of producing a polymer continuously and stably, since it is common to operate so that the width of the polymerization region is always in a substantially constant state, the polymerization region in the present invention is simply The distance from 11 to 13 in the length of the polymerization belt in the traveling direction may be indicated.

上記重合開始点とは、単量体水溶液が上記重合機のベルト上に投入された後、該水溶液中の単量体の重合が開始した地点を言い、図3で示すところの12の位置を指す。重合開始点12は、単量体水溶液がベルト上に投入された後、白濁、発泡、液粘度上昇、液温度上昇などの状態変化が生じた点とし、液温度については接点式あるいは非接触式の温度センサーなどで測定でき、また、白濁、発泡、液粘度上昇などの外観変化については通常目視あるいはモニターなどで観測できる。なお、この重合開始点12の位置は、使用する単量体の種類、単量体水溶液中の単量体濃度、重合開始剤の種類や量、単量体水溶液の温度、後述する加熱手段による加熱の程度、ベルト重合機のベルト進行速度、などの重合条件によって任意に変化するものであって、一義的に唯一点に定まるものではない。本発明において上記重合開始点12は、上記重合領域、すなわち、上記起点11から終点13までの間であって、かつ、上記起点11から進行方向50%未満までの間にあることが好ましく、40%までの間にあることがより好ましく、30%までの間にあることがさらに好ましく、25%までの間にあることがさらにより好ましく、10%までの間にあることが最も好ましい。   The polymerization initiation point refers to the point where the polymerization of the monomer in the aqueous solution started after the monomer aqueous solution was put on the belt of the polymerization machine, and the 12 positions shown in FIG. Point to. The polymerization start point 12 is a point where a state change such as white turbidity, foaming, liquid viscosity increase, liquid temperature increase occurs after the monomer aqueous solution is put on the belt, and the liquid temperature is a contact type or non-contact type. It can be measured with a temperature sensor, and appearance changes such as cloudiness, foaming, and increase in liquid viscosity can usually be observed visually or with a monitor. The position of the polymerization start point 12 depends on the type of monomer used, the monomer concentration in the aqueous monomer solution, the type and amount of the polymerization initiator, the temperature of the aqueous monomer solution, and the heating means described later. It varies arbitrarily depending on the polymerization conditions such as the degree of heating and the belt traveling speed of the belt polymerization machine, and is not uniquely determined. In the present invention, the polymerization start point 12 is preferably in the polymerization region, that is, between the start point 11 and the end point 13 and between the start point 11 and less than 50% in the traveling direction. More preferably, it is between up to 25%, more preferably up to 30%, even more preferably up to 25%, most preferably up to 10%.

本発明においては、特に、上記重合領域における単量体水溶液の投入点(起点)11から重合開始点12までの領域の少なくとも一部を、加熱手段を用いて40℃を超える温度に加熱する。こうすることによって、重合の開始および進行をスムーズに行うことができ、本発明の水溶性重合体を効率良く安定的に製造することができる。また、得られる水溶性重合体は、水に溶解した時のワイゼンベルグ現象、および、溶解後の水溶液のチクソトロピー性が大幅に低減でき、しかも、得られる水溶液の粘度が高粘度であり、さらに、残存単量体や不溶解分の量が少ないため、各種用途に好適に使用できる。   In the present invention, in particular, at least a part of the region from the monomer aqueous solution introduction point (starting point) 11 to the polymerization start point 12 in the polymerization region is heated to a temperature exceeding 40 ° C. using a heating means. By carrying out like this, the start and progress of superposition | polymerization can be performed smoothly, and the water-soluble polymer of this invention can be manufactured efficiently and stably. Further, the obtained water-soluble polymer can greatly reduce the Weisenberg phenomenon when dissolved in water, and the thixotropic property of the aqueous solution after dissolution, and the resulting aqueous solution has a high viscosity, and further remains. Since the amount of monomer and insoluble matter is small, it can be suitably used for various applications.

本発明では、上記起点から重合開始点までの領域の少なくとも一部を加熱すればよく、上記領域の範囲内であればどの地点を加熱してもよい。加熱する領域は、少なくとも起点を含む領域であることが好ましく、起点から重合開始点までの領域であることがより好ましく、起点から重合開始点を超えた領域であることがさらに好ましく、起点から重合開始点までの領域を含みかつ両点を超えた前後の領域であることが特に好ましい。   In the present invention, at least a part of the region from the starting point to the polymerization start point may be heated, and any point may be heated as long as it is within the range of the region. The region to be heated is preferably a region including at least the starting point, more preferably a region from the starting point to the polymerization starting point, further preferably a region exceeding the polymerization starting point from the starting point, and polymerization from the starting point. It is particularly preferable that the region includes a region up to the starting point and before and after both points.

また、本発明では、上記領域を、40℃を超える温度に加熱する。加熱温度が40℃以下である場合、重合の開始が遅くなる傾向にあるため、製造効率が低下する虞があるだけでなく、得られる水溶性重合体の性能、詳しくは、水に溶解した時のワイゼンベルグ現象、および、溶解後の水溶液のチクソトロピー性が高くなる場合があり、好ましくない。加熱温度は40℃を超えていればよく、40℃超〜100℃が好ましく、45〜70℃がより好ましく、50〜60℃がさらに好ましい。   Moreover, in this invention, the said area | region is heated to the temperature exceeding 40 degreeC. When the heating temperature is 40 ° C. or lower, since the start of polymerization tends to be delayed, not only the production efficiency may be lowered, but also the performance of the obtained water-soluble polymer, specifically, when dissolved in water The Weisenberg phenomenon and thixotropy of the aqueous solution after dissolution may become high, which is not preferable. The heating temperature should just exceed 40 degreeC, 40 degreeC-100 degreeC is preferable, 45-70 degreeC is more preferable, 50-60 degreeC is further more preferable.

本発明では、上記重合領域において、単量体水溶液の投入点(起点)11から少なくとも50%までの領域を加熱することが好ましい。すなわち、重合領域の起点を0%、終点を100%とした時に、少なくとも起点から重合開始点を超えて重合領域の半分までの領域を加熱することが好ましい。より詳しくは、起点から重合開始点までの領域の少なくとも一部に加え、重合開始点を超えて重合領域の半分までの領域の少なくとも一部を加熱することが好ましい。さらに、起点から重合開始点を超えて重合領域の半分までの領域全てを加熱することがより好ましい。また、上記重合領域において、起点から少なくとも75%までの領域を加熱することがより好ましく、85%までの領域を加熱することがさらに好ましく、100%までの領域、すなわち、重合領域の全域を加熱することがさらにより好ましい。このような加熱を行うことによって、重合の進行をよりスムーズに行うことができ、本発明の水溶性重合体を効率良く安定的に製造することができる。   In the present invention, it is preferable to heat at least 50% of the monomer aqueous solution introduction point (starting point) 11 in the polymerization region. That is, when the starting point of the polymerization region is 0% and the end point is 100%, it is preferable to heat at least the region from the starting point to the polymerization starting point to half the polymerization region. More specifically, in addition to at least a part of the region from the starting point to the polymerization start point, it is preferable to heat at least a part of the region exceeding the polymerization start point and half of the polymerization region. Furthermore, it is more preferable to heat the entire region from the starting point to the half of the polymerization region beyond the polymerization start point. Further, in the polymerization region, it is more preferable to heat a region up to at least 75% from the starting point, more preferably to heat a region up to 85%, and to heat a region up to 100%, that is, the entire polymerization region. Even more preferably. By performing such heating, the polymerization can proceed more smoothly, and the water-soluble polymer of the present invention can be produced efficiently and stably.

本発明において使用する加熱手段としては、特に限定されるものではなく、電熱ヒーター、遠赤外線ヒーター、温水、各種熱媒など、種々の熱源を使用することができる。このうち、伝熱効率や安全性の点から、また、媒体を回収し再利用が可能である点から、温水を用いることが好ましい。40℃を超える温度の温水を使用することによって、本発明を容易にかつ確実に実施することができるため好ましい。温水の温度は、40℃超〜100℃が好ましく、45〜70℃がより好ましく、50〜60℃がさらに好ましい。加熱手段を用いる加熱は、ベルトおよび単量体水溶液もしくは含水ゲルの上部から行ってもよいが、ベルトの下部で行われることが好ましい。すなわち、ベルトの下部から、温水がベルトの下面に直接接触するように噴霧することが特に好ましい。   The heating means used in the present invention is not particularly limited, and various heat sources such as an electric heater, a far-infrared heater, hot water, and various heat media can be used. Among these, it is preferable to use warm water from the viewpoint of heat transfer efficiency and safety, and from the viewpoint that the medium can be recovered and reused. It is preferable to use hot water having a temperature exceeding 40 ° C. because the present invention can be easily and reliably carried out. The temperature of warm water is preferably more than 40 ° C to 100 ° C, more preferably 45 to 70 ° C, and further preferably 50 to 60 ° C. The heating using the heating means may be performed from the upper part of the belt and the monomer aqueous solution or water-containing gel, but is preferably performed at the lower part of the belt. That is, it is particularly preferable to spray from the lower part of the belt so that the hot water directly contacts the lower surface of the belt.

本発明においては、重合領域の後半部分で冷却する手段を用いてもよい。冷却する場合の領域については、単量体水溶液の投入点を起点とする重合領域中の50〜100%の領域であることが好ましく、75〜100%の領域であることがより好ましく、85〜100%の領域であることがさらに好ましい。冷却手段によって、重合体どうしの自己架橋や不溶解分の生成などの所望しない副反応を抑制することができる。冷却手段としては加熱手段と同様にベルトの下部から水を噴霧する手段が好ましい。また、冷却温度としては40℃以下が好ましく、0〜40℃がより好ましく、15〜38℃がさらに好ましく、30〜35℃が特に好ましい。なお、上記のように重合領域の全域を加熱する方法など、特に冷却手段による冷却を施さなくてもよい。   In the present invention, a means for cooling in the latter half of the polymerization region may be used. About the area | region in the case of cooling, it is preferable that it is a 50-100% area | region in the superposition | polymerization area | region which makes the starting point of monomer aqueous solution the starting point, It is more preferable that it is a 75-100% area | region, 85- More preferably, the region is 100%. By the cooling means, undesired side reactions such as self-crosslinking between polymers and generation of insoluble matter can be suppressed. As the cooling means, like the heating means, means for spraying water from the lower part of the belt is preferable. Moreover, as cooling temperature, 40 degrees C or less is preferable, 0-40 degreeC is more preferable, 15-38 degreeC is further more preferable, and 30-35 degreeC is especially preferable. In addition, it is not necessary to perform cooling by a cooling means, such as a method of heating the entire polymerization region as described above.

本発明において、単量体水溶液をベルト上に投入してから、その部分が重合の進行とともに重合領域の終点を通過するまでに要する時間、すなわち、重合領域における単量体水溶液の滞留時間については、特に限定されるものではないが、30〜90分の範囲であることが好ましい。滞留時間が30分より短いと、重合の進行が完結せずに未反応の単量体の残存量が多くなる場合がある。また滞留時間が90分より長くなると、生産効率が低下するため好ましくない。滞留時間の下限は35分以上がより好ましく、上限は75分以下がより好ましく、60分以下がさらに好ましい。   In the present invention, after the monomer aqueous solution is put on the belt, the time required for the portion to pass through the end point of the polymerization region as the polymerization proceeds, that is, the residence time of the monomer aqueous solution in the polymerization region is as follows. Although not particularly limited, it is preferably in the range of 30 to 90 minutes. If the residence time is shorter than 30 minutes, the progress of polymerization may not be completed and the remaining amount of unreacted monomer may increase. Further, if the residence time is longer than 90 minutes, the production efficiency is lowered, which is not preferable. The lower limit of the residence time is more preferably 35 minutes or more, the upper limit is more preferably 75 minutes or less, and even more preferably 60 minutes or less.

本発明において使用される連続式ベルト重合機の仕様については、特に限定されるものではないが、上記重合領域における進行方向長さ、すなわち換言すれば、単量体水溶液の投入地点(起点)から重合領域の終点までの距離を、2〜30mとすることのできるものであることが好ましく、5〜20mであることがより好ましい。このようなベルト重合機を用いて、上記滞留時間を好ましい範囲内とするために、ベルトの搬送速度は0.02〜1.0m/minとすることが好ましく、0.05〜0.6m/minとすることがより好ましく、0.15〜0.5m/minとすることがさらに好ましい。また、重合領域の幅については、使用するベルトの幅未満であり、0.2〜3.0mであることが好ましく、0.5〜2.0mであることがより好ましい。   The specification of the continuous belt polymerization machine used in the present invention is not particularly limited, but is the length in the direction of travel in the polymerization region, that is, from the point of introduction (starting point) of the aqueous monomer solution. It is preferable that the distance to the end point of the polymerization region be 2 to 30 m, and more preferably 5 to 20 m. In order to make the residence time within a preferable range using such a belt polymerization machine, the belt conveyance speed is preferably 0.02 to 1.0 m / min, and 0.05 to 0.6 m / min. It is more preferable to set it as min, and it is still more preferable to set it as 0.15-0.5 m / min. Moreover, about the width | variety of a superposition | polymerization area | region, it is less than the width | variety of the belt to be used, it is preferable that it is 0.2-3.0 m, and it is more preferable that it is 0.5-2.0 m.

上記のような重合を行うことにより、本発明に係る水溶性重合体を連続的にかつ効率良く製造することが可能となるだけでなく、本発明で着目した問題点を解消することのできる水溶性重合体を得ることができる。   By performing the polymerization as described above, it is possible not only to continuously and efficiently produce the water-soluble polymer according to the present invention, but also to solve the problems noted in the present invention. Can be obtained.

なお、上記重合方式として光重合を行う場合、もしくは加熱に加えて光重合を行う場合には、単量体水溶液に近紫外線を照射することが好ましい。また例えば、上記光重合においては、光分解型重合開始剤の存在下、比較的低強度の近紫外線を照射して重合する工程と、次いで、比較的高強度の近紫外線を照射することにより重合を完結する工程とを含むものであることが好ましい。このように異なる強度の近紫外線を二段階に分けて照射することにより、単量体の重合が促進され、得られる水溶性重合体を上述のような品質の高いものとすることができる。   In addition, when performing photopolymerization as said superposition | polymerization system, or when performing photopolymerization in addition to a heating, it is preferable to irradiate near ultraviolet rays to monomer aqueous solution. Also, for example, in the above photopolymerization, polymerization is performed by irradiating with relatively low-intensity near-ultraviolet rays in the presence of a photodegradable polymerization initiator, and then irradiating with relatively high-intensity near-ultraviolet rays. It is preferable that the method includes a step of completing the process. By irradiating near-ultraviolet rays having different intensities in two stages as described above, the polymerization of the monomer is promoted, and the resulting water-soluble polymer can be made high in quality as described above.

上記一段階目の近紫外線を照射して重合する工程としては、照射強度を10W/m以下とすることが好ましい。10W/mを超える場合、光量が高過ぎて十分に高い粘度の重合体を得ることができず、また、不溶解分をより少なくすることができない虞がある。照射強度の上限値は8W/m以下がより好ましく、6W/m以下がさらに好ましい。また下限値としては、1W/m以上であることが好ましい。1W/m未満であると、重合反応を十分に促進できないおそれがある。下限値は1.5W/m以上がより好ましく、2W/m以上がさらに好ましい。 As the step of polymerizing by irradiating near-ultraviolet rays in the first stage, the irradiation intensity is preferably 10 W / m 2 or less. If it exceeds 10 W / m 2 , the amount of light is too high to obtain a sufficiently high viscosity polymer, and the insoluble content may not be reduced. The upper limit of the irradiation intensity is more preferably 8W / m 2 or less, 6W / m 2 or less is more preferred. Moreover, as a lower limit, it is preferable that it is 1 W / m < 2 > or more. If it is less than 1 W / m 2 , the polymerization reaction may not be promoted sufficiently. The lower limit is more preferably 1.5 W / m 2 or more, 2W / m 2 or more is more preferable.

上記一段階目の重合工程においては、10W/m以下の近紫外線の照射時間が5分以上であることが好ましい。照射時間が5分未満であると、重合反応を十分に促進できず、所望の重合体が得られない虞がある。照射時間は、10分以上がより好ましく、15分以上がさらに好ましい。照射時間の上限としては、100分未満であることが好ましく、100分以上である場合には、生産性が低くなるだけでなく、得られる重合体の作用効果が十分に得られないことがある。上限は80分未満がより好ましく、60分未満がさらに好ましい。 In the first polymerization step, the irradiation time of near ultraviolet rays of 10 W / m 2 or less is preferably 5 minutes or more. If the irradiation time is less than 5 minutes, the polymerization reaction cannot be promoted sufficiently, and a desired polymer may not be obtained. The irradiation time is more preferably 10 minutes or more, and further preferably 15 minutes or more. The upper limit of the irradiation time is preferably less than 100 minutes. When the irradiation time is 100 minutes or more, not only the productivity is lowered but also the effect of the obtained polymer may not be sufficiently obtained. . The upper limit is more preferably less than 80 minutes, and further preferably less than 60 minutes.

上記二段階目の近紫外線を照射することにより重合を完結する工程としては、照射強度を10W/mを超えるものとすることが好ましい。10W/m以下である場合、光量が低過ぎて残存する単量体を十分に減少させることができない虞がある。より好ましくは12W/mを超えるものであり、さらに好ましくは15W/mを超えるものである。上限値としては、100W/m以下であることが好ましい。100W/mを超えるものであると、照射強度が強過ぎて、低分子量化するおそれがある。より好ましくは、80W/m以下であり、さらに好ましくは、50W/m以下である。上記二段階目の近紫外線の照射時間としては、残存する単量体を十分に低減できる照射時間であれば特に限定されないが、1〜30分であることが好ましい。より好ましくは2〜20分であり、さらに好ましくは3〜15分である。 As a step of completing the polymerization by irradiating near-ultraviolet rays in the second stage, it is preferable that the irradiation intensity exceeds 10 W / m 2 . When it is 10 W / m 2 or less, there is a possibility that the remaining amount of monomer cannot be sufficiently reduced because the amount of light is too low. More preferably in excess of 12W / m 2, still more preferably in excess of 15W / m 2. The upper limit is preferably 100 W / m 2 or less. If it exceeds 100 W / m 2 , the irradiation intensity is too strong and the molecular weight may be lowered. More preferably, it is 80 W / m < 2 > or less, More preferably, it is 50 W / m < 2 > or less. The irradiation time of the near-ultraviolet rays in the second stage is not particularly limited as long as it is an irradiation time that can sufficiently reduce the remaining monomer, but it is preferably 1 to 30 minutes. More preferably, it is 2-20 minutes, More preferably, it is 3-15 minutes.

上記重合工程において近紫外線を照射する装置としては、例えば、高圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ケミカルランプ、蛍光青色ランプ等が好適である。具体的には、ネオアーク(N)、ネオアーク(W)、ネオアーク(WW)、マスターカラーCDM(3000K)、マスターカラーCDM(4200K)、ネオアークビーム(N)、ネオアークビーム(WW)、ネオアークビーム(屋外兼用)、ネオアークEベース(N)、ネオアークEベース(WW)、HQIランプ(D)、HQIランプ(NDL)、HQIランプ(WDL)、ダイナビーム2、陽光ランプ、HL−ネオハライド2(透明形)、HL−ネオハライド2(拡散形)、HL−ネオハライド(透明形)、HL−ネオハライド(拡散形)、ネオハライドランプ(透明形)、ネオハライドランプ(拡散形)、カラーHIDランプ(B)、カラーHIDランプ(G)、ネオカラー(高演色形)、ネオカラー(高彩度形)、HL−ネオルックスD、ツイン・ネオルックス・L、ツイン・ネオルックス、HL−ネオルックス、ネオルックス、蛍光水銀ランブ、白熱色蛍光水銀ランプ、透明水銀ランプ、ブラックライト水銀ランプ、チョークレス水銀ランプ等が挙げられる。また、近紫外線の波長領域としては、300nm以上であり、また、500nm以下であることが好適である。300nm未満の波長の紫外線を照射した場合、重合反応が急激化し、残存単量体の量が少なく、かつ、高い水溶液粘度を発現できる水溶性重合体が得られない場合がある。   As the apparatus for irradiating near ultraviolet rays in the polymerization step, for example, a high pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a fluorescent chemical lamp, a fluorescent blue lamp and the like are suitable. Specifically, Neoarc (N), Neoarc (W), Neoarc (WW), Master Color CDM (3000K), Master Color CDM (4200K), Neoarc Beam (N), Neoarc Beam (WW), Neoarc Beam (for outdoor use), Neoarc E Base (N), Neoarc E Base (WW), HQI Lamp (D), HQI Lamp (NDL), HQI Lamp (WDL), Dyna Beam 2, Sunlight Lamp, HL-Neohalide 2 ( Transparent type), HL-Neohalide 2 (Diffusion type), HL-Neohalide (Transparent type), HL-Neohalide (Diffusion type), Neohalide lamp (Transparent type), Neohalide lamp (Diffusion type), Color HID lamp (B ), Color HID lamp (G), neo-color (high color rendering), neo-color (high saturation), HL-neol D, Twin Neolux L, Twin Neolux, HL-Neolux, Neolux, Fluorescent Mercury Lamp, Incandescent Fluorescent Mercury Lamp, Transparent Mercury Lamp, Black Light Mercury Lamp, Chalkless Mercury Lamp, etc. . Further, the wavelength region of near ultraviolet rays is preferably 300 nm or more and preferably 500 nm or less. When ultraviolet rays having a wavelength of less than 300 nm are irradiated, the polymerization reaction may be accelerated, and the amount of residual monomer may be small and a water-soluble polymer capable of expressing a high aqueous solution viscosity may not be obtained.

なお、本発明において、近紫外線の光照射強度は、近紫外線が照射される単量体水溶液の上面部、すなわち単量体水溶液の表面において測定される光照射強度である。光照射強度は、下記の光量計で測定することができる。
装置:UVメーター
メーカー:株式会社カスタム
型式:本体 UVA−365
センサー UVセンサー(スペクトラ応答性 300nm〜400nm)
なお、近紫外線の強度に関する問題としては、その強度が強すぎると重合の制御が困難となる問題、すなわち例えば急激な反応の開始に伴う単量体水溶液の突沸の問題と、不溶解分が増える傾向にあるという品質の問題がある。最初は強度を弱くし、次いで強度を強くすることで、このような問題に対しても有利に対応することができる。
In the present invention, the near-ultraviolet light irradiation intensity is the light irradiation intensity measured at the upper surface of the monomer aqueous solution irradiated with near ultraviolet light, that is, the surface of the monomer aqueous solution. The light irradiation intensity can be measured with the following light meter.
Apparatus: UV meter Manufacturer: Custom Co., Ltd. Model: Main unit UVA-365
Sensor UV sensor (Spectra response 300nm to 400nm)
In addition, as a problem related to the intensity of near-ultraviolet rays, it is difficult to control the polymerization if the intensity is too high, that is, for example, the problem of bumping of the monomer aqueous solution accompanying the rapid start of reaction, and the insoluble matter increases. There is a quality problem that tends to be. By reducing the strength first and then increasing the strength, it is possible to advantageously cope with such a problem.

上記近紫外線の強度を変更する方法としては、照射強度の異なる紫外線ランプを用いる方法、インバーター制御により照射強度を増減する方法、紫外線ランプと重合液との間にパンチングメタル等の減光板(透光板ともいう)を設置する方法、等が挙げられる。同一のランプを用いる場合であっても、異なる複数の減光版を用いることで、照射強度を適宜変更することができるので、異なった強度で、しかも最適な強度の近紫外線を、多段階で照射することができる。   As a method for changing the intensity of near-ultraviolet rays, a method using ultraviolet lamps having different irradiation intensities, a method of increasing or decreasing the irradiation intensity by inverter control, a light reducing plate such as a punching metal (translucent light) between the ultraviolet lamp and the polymerization liquid. For example, a method of installing a plate). Even if the same lamp is used, the irradiation intensity can be changed as appropriate by using a plurality of different light-attenuating plates. Can be irradiated.

なお、上記のような光重合法を採用する場合、または、熱重合法と光重合法を併用する場合、得られる水溶性重合体中の残存単量体量や不溶解分が多くなる場合があるため、本発明においては、加熱手段での加熱による熱重合法のみを採用することが好ましい。   In addition, when the photopolymerization method as described above is employed, or when the thermal polymerization method and the photopolymerization method are used in combination, the amount of residual monomer and insoluble matter in the obtained water-soluble polymer may increase. Therefore, in the present invention, it is preferable to employ only a thermal polymerization method by heating with a heating means.

本発明で水溶性重合体を製造する際において、重合時に急激な発熱が起こったり重合ピーク温度が高くなりすぎたりすると、ゲルの発泡、重合体の枝分かれ、自己架橋、もしくは分子量分布の増大等の好ましくない副反応が生じてしまい、安定した品質の製品を高収率で効率よく製造することができなくなる虞があるため、反応温度、特に重合時のピーク温度をできるだけ制御して行なうことが好ましい。重合時のピーク温度は95℃以下に抑制することが好ましい。重合液のピーク温度が95℃を超えると、重合反応が過度に進行することとなり、得られる重合体の水溶液粘度が十分に高いものとならない虞がある。より好ましくは90℃以下であり、さらに好ましくは85℃以下である。ピーク温度の下限としては、得られる重合体の水溶液粘度が十分なものとなる温度であればよく、50℃以上であることが好ましい。より好ましくは60℃以上であり、さらに好ましくは70℃以上である。なお、ピーク温度に達する時期的制限はない。   In the production of the water-soluble polymer in the present invention, if rapid heat generation occurs during polymerization or the polymerization peak temperature becomes too high, such as gel foaming, polymer branching, self-crosslinking, or increase in molecular weight distribution, etc. It is preferable to control the reaction temperature, particularly the peak temperature during polymerization, as much as possible because an undesirable side reaction may occur and it may not be possible to efficiently produce a product with stable quality in a high yield. . The peak temperature during polymerization is preferably suppressed to 95 ° C. or lower. When the peak temperature of the polymerization solution exceeds 95 ° C., the polymerization reaction proceeds excessively, and the aqueous solution viscosity of the resulting polymer may not be sufficiently high. More preferably, it is 90 degrees C or less, More preferably, it is 85 degrees C or less. As a minimum of peak temperature, what is necessary is just the temperature from which the aqueous solution viscosity of the polymer obtained is sufficient, and it is preferable that it is 50 degreeC or more. More preferably, it is 60 degreeC or more, More preferably, it is 70 degreeC or more. There is no time limit to reach the peak temperature.

(4)押出・解砕・混練工程
上記重合工程で得られた含水ゲル状重合体は、そのまま乾燥を行っても良いが、必要によりゲル解砕機や押出機等を用いて細断、細粒化した後乾燥することが好ましい。また、含水ゲル状重合体の乾燥前に各種添加剤を混合してもよく、その際に用いられる混練機内で混合と同時にゲルを細断、細粒化することもできる。このように、水溶液重合により得られる含水ゲル状重合体は、所定の方法によって質量平均粒子径(湿式篩分級で規定)で約0.1mm〜約50mm、さらには0.2〜10mm、より好ましくは0.5〜5mm程度の破片に砕断して、後の乾燥工程に供して乾燥させることができる。
(4) Extrusion / Crushing / Kneading Step The water-containing gel-like polymer obtained in the polymerization step may be dried as it is, but if necessary, chopped or finely granulated using a gel crusher or an extruder. It is preferable to dry after the formation. Further, various additives may be mixed before drying the hydrogel polymer, and the gel can be shredded and granulated simultaneously with mixing in a kneader used at that time. Thus, the hydrogel polymer obtained by aqueous solution polymerization has a mass average particle diameter (specified by wet sieving classification) of about 0.1 mm to about 50 mm, more preferably 0.2 to 10 mm, by a predetermined method. Can be broken into pieces of about 0.5 to 5 mm and dried in a subsequent drying step.

従って、細粒化は種々の方法で行なうことができるが、例えば、任意形状の多孔構造を有するスクリュー型押出機を使用して、比動力をかけながら押し出して解砕する方法を例示できる。本工程で押出、解砕、混合する際には、一般に、その内部構造上、螺旋形状や多数の凹凸形状を有する、または、切断、混合用の回転刃を複数有する回転軸が、一つ以上設置されてなる複雑な内面形状となっている各種装置を使用することができる。   Therefore, fine graining can be performed by various methods. For example, a screw type extruder having a porous structure of an arbitrary shape can be used to extrude and crush while applying specific power. When extruding, crushing, and mixing in this step, generally one or more rotating shafts having a spiral shape or a number of uneven shapes on its internal structure, or having a plurality of rotary blades for cutting and mixing are used. Various devices having a complicated inner surface shape can be used.

当該工程において解砕された含水ゲルの形状としては特に限定されないが、例えば、顆粒状、ペレット状、紐状等が好適であり、その大きさもまた特に限定されない。これらの解砕された含水ゲルは、押出機の中で空気を含んで多孔質化するので、乾燥性が向上することになる。解砕された含水ゲルは、乾燥すると軽量化されるので、輸送や保存等に有利となる。   Although it does not specifically limit as a shape of the hydrated gel crushed in the said process, For example, a granular form, a pellet form, string shape etc. are suitable, and the magnitude | size is also not specifically limited. Since these crushed water-containing gels are made porous by containing air in the extruder, the drying property is improved. The crushed hydrogel is reduced in weight when dried, which is advantageous for transportation and storage.

また、本工程において、60℃を超える温度で含水ゲル状重合体を処理すると重合体の分子量が減少し、また、30℃未満の温度では残存単量体の低減が不十分となる虞があるので、本発明の効果を得るためには、本工程における処理温度(ゲルの保持温度)は30〜60℃とすることが好ましい。   Further, in this step, when the hydrogel polymer is treated at a temperature exceeding 60 ° C., the molecular weight of the polymer decreases, and at a temperature below 30 ° C., there is a risk that the residual monomer may not be sufficiently reduced. Therefore, in order to acquire the effect of this invention, it is preferable that the process temperature (gel retention temperature) in this process shall be 30-60 degreeC.

(5)乾燥工程
上記重合工程で得られた含水ゲル状重合体、好ましくは、上記押出・解砕・混練工程において解砕された含水ゲル状重合体は、乾燥工程にて乾燥し、重合体乾燥物とすることが好ましい。乾燥方法としては、加熱乾燥、熱風(通風)乾燥、減圧乾燥、赤外線乾燥、マイクロ波乾燥、ドラムドライヤー乾燥、疎水性有機溶媒との共沸脱水、高温の水蒸気を用いた高湿乾燥等、種々の方法を採用することができるが、好ましくは露点が40〜100℃、より好ましくは露点が50〜90℃の気体による熱風乾燥である。さらには、ベルト式乾燥機を使用して、ベルト上で熱風を通過させながら乾燥を行うことが好適である。
(5) Drying step The hydrogel polymer obtained in the polymerization step, preferably, the hydrogel polymer crushed in the extrusion / pulverization / kneading step, is dried in the drying step to obtain a polymer. A dry product is preferred. There are various drying methods such as heat drying, hot air (ventilation) drying, vacuum drying, infrared drying, microwave drying, drum dryer drying, azeotropic dehydration with hydrophobic organic solvents, and high humidity drying using high-temperature steam. However, it is preferably hot-air drying with a gas having a dew point of 40 to 100 ° C., more preferably a dew point of 50 to 90 ° C. Furthermore, it is preferable to dry using a belt dryer while passing hot air over the belt.

乾燥温度は、特に限定されるものではないが、好ましくは100〜250℃の範囲内、より好ましくは120〜230℃、さらに好ましくは140℃〜200℃、さらにより好ましくは150℃〜180℃の範囲内とすればよい。特に、熱風乾燥の場合には、熱風温度が好ましくは100〜250℃の範囲内、より好ましくは120〜230℃、さらに好ましくは140℃〜200℃、さらにより好ましくは150℃〜180℃の範囲内とすればよい。乾燥時間は適宜決定され、特に限定されるものではないが、好ましくは10秒〜2時間、さらには1分〜1.5時間、特には10分〜1時間が好適である。   The drying temperature is not particularly limited, but is preferably within the range of 100 to 250 ° C, more preferably 120 to 230 ° C, still more preferably 140 ° C to 200 ° C, and even more preferably 150 ° C to 180 ° C. It may be within the range. In particular, in the case of hot air drying, the hot air temperature is preferably within the range of 100 to 250 ° C, more preferably 120 to 230 ° C, still more preferably 140 ° C to 200 ° C, and even more preferably within the range of 150 ° C to 180 ° C. It should be inside. The drying time is appropriately determined and is not particularly limited, but is preferably 10 seconds to 2 hours, more preferably 1 minute to 1.5 hours, and particularly preferably 10 minutes to 1 hour.

乾燥機に入る直前の含水ゲルの表面温度は40〜110℃が好ましく、より好ましくは60〜100℃である。40℃に満たない場合、乾燥時に風船状乾燥物ができ、粉砕時に微粉が多く発生し、物性低下や後工程および実使用時の作業性低下を招く恐れがあるからである。   The surface temperature of the hydrogel immediately before entering the dryer is preferably 40 to 110 ° C, more preferably 60 to 100 ° C. When the temperature is lower than 40 ° C., a balloon-like dry product is formed at the time of drying, and a large amount of fine powder is generated at the time of pulverization.

含水ゲルが重合機から排出されてから、好ましくは含水ゲルが解砕されてから乾燥機に入るまでの時間は、重合体の着色の観点から、短い方が良い。好ましくは2時間以内、より好ましくは1時間以内、さらに好ましくは30分以内、特に好ましくは10分以内、最も好ましくは2分以内である。   The time from when the hydrogel is discharged from the polymerizer, preferably after the hydrogel is crushed until it enters the dryer is shorter from the viewpoint of coloring the polymer. It is preferably within 2 hours, more preferably within 1 hour, further preferably within 30 minutes, particularly preferably within 10 minutes, and most preferably within 2 minutes.

乾燥工程においては、得られる重合体の物性面から、さらには後工程での粉砕の容易さからも、乾燥後の固形分は80質量%以上、さらには85質量%以上、90質量%以上、特に92〜98質量%まで乾燥されることが好ましい。   In the drying step, the solid content after drying is 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, 90% by mass or more, from the physical properties of the polymer obtained, and also from the ease of pulverization in the subsequent step. It is particularly preferable to dry to 92 to 98% by mass.

(6)粉砕工程
本発明において、上記乾燥工程により乾燥された含水ゲルを、粉砕工程で一定の大きさ(粒度)に砕くことが好ましい。粉砕工程で用いられる装置としては特に限定されず、通常行われる方法が採用され、例えば、振動ミル、ロールグラニュレーター、ナックルタイプ粉砕機、高速回転式粉砕機(ピンミル、ハンマミル、スクリューミル、ロールミル)、円筒状ミキサー等が採用できる。
(6) Grinding step In the present invention, it is preferable that the water-containing gel dried in the drying step is crushed into a certain size (particle size) in the pulverization step. The apparatus used in the pulverization process is not particularly limited, and a commonly performed method is adopted. For example, a vibration mill, a roll granulator, a knuckle type pulverizer, a high-speed rotary pulverizer (pin mill, hammer mill, screw mill, roll mill) A cylindrical mixer or the like can be used.

(7)分級工程
本発明において、上記粉砕工程により砕かれた粉粒体は、分級工程で粒度を調整することが好ましい。分級方法としてもまた特に限定されず、例えば、ふるいを用いたふるい分け等、通常行われる方法が採用される。具体的に例えば、粉砕工程で得られた粉粒体(粉砕生成物ともいう)の大きさの範囲を150〜500μmとする場合には、先に500μmのふるい目の開きを有するふるいで粉砕生成物をふるい分けた後、該ふるいを通過した粉砕生成物を150μmのふるい目の開きを有するふるいでふるい分ける。この150μmのふるい上に残存する粉砕生成物が、所望の粒度範囲内の製品重合体となる。
(7) Classification process In this invention, it is preferable that the granular material crushed by the said grinding | pulverization process adjusts a particle size by a classification process. The classification method is also not particularly limited, and a commonly performed method such as sieving using a sieve is employed. Specifically, for example, when the size range of the granular material (also referred to as a pulverized product) obtained in the pulverization step is set to 150 to 500 μm, the pulverized product is first generated using a sieve having an opening of a 500 μm sieve. After sieving, the crushed product that has passed through the sieve is sieved with a sieve having a 150 μm sieve opening. The ground product remaining on the 150 μm sieve becomes the product polymer within the desired particle size range.

(8)その他
上記工程を経て得られた重合体は、そのまま製品の形態としてもよく、また、分散性や流動性、その他求められる各種性能を向上させる目的で、他の添加剤を混合したり、さらに添加剤と混合された重合体粒子表面を改質したりして製品としてもよい。例えば、水溶性重合体の親水性や水分散性を向上させる目的で、上述したような水溶性化合物(A)等をさらに添加混合してもよい。
(8) Others The polymer obtained through the above steps may be used in the form of a product as it is, and other additives may be mixed for the purpose of improving dispersibility, fluidity and other required performances. Further, the surface of the polymer particles mixed with the additive may be modified to obtain a product. For example, for the purpose of improving the hydrophilicity and water dispersibility of the water-soluble polymer, the water-soluble compound (A) as described above may be further added and mixed.

その他の添加剤としては、親水性のアモルファスシリカのような水不溶性微粒子や、還元剤、抗菌剤、消臭剤、キレート剤、多価金属化合物、などを添加してもよく、これらの添加量としては、重合体100質量部に対して、好ましくは0.001〜20質量部、より好ましくは0.01〜10質量部、特に好ましくは0.1〜5質量部である。   As other additives, water-insoluble fine particles such as hydrophilic amorphous silica, reducing agents, antibacterial agents, deodorants, chelating agents, polyvalent metal compounds, etc. may be added. Is preferably 0.001 to 20 parts by mass, more preferably 0.01 to 10 parts by mass, and particularly preferably 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the polymer.

重合体と各種添加剤を混合する際に用いられる混合装置は、両者を均一かつ確実に混合するために、大きな混合力を備えていることが望ましい。上記混合装置としては、例えば、円筒型混合機、二重壁円錐型混合機、V字型混合機、リボン型混合機、スクリュー型混合機、流動型炉ロータリーディスク型混合機、気流型混合機、双腕型ニーダー、内部混合機、粉砕型ニーダー、回転式混合機、スクリュー型押出機、タービュライザー等が好適である。   It is desirable that the mixing device used when mixing the polymer and various additives has a large mixing force in order to mix both uniformly and reliably. Examples of the mixing apparatus include a cylindrical mixer, a double wall conical mixer, a V-shaped mixer, a ribbon mixer, a screw mixer, a fluidized-type furnace rotary disk mixer, and an airflow mixer. A double-arm kneader, an internal mixer, a pulverizing kneader, a rotary mixer, a screw extruder, a turbulizer, and the like are suitable.

(9)水溶性重合体
上記本発明の製造方法によって得られた水溶性重合体は、上述したように、所望の水溶液粘度が十分に発現され、かつ、水系溶媒への溶解の際に発生するワイゼンベルグ現象を大きく低減して、溶解時の作業性を向上できるとともに、得られる水溶液のチクソトロピー性も大きく低減して、溶解後の水溶液の取り扱い作業性を向上できるという、少なくとも、言わば相反するこれらの物性値を同時に満足するという優れた効果を有する。また本発明の水溶性重合体は、上記物性値を満足し、かつ、残存単量体および水不溶解分の量が十分に低減されたものである。
(9) Water-soluble polymer As described above, the water-soluble polymer obtained by the production method of the present invention sufficiently exhibits a desired aqueous solution viscosity and is generated upon dissolution in an aqueous solvent. The Weisenberg phenomenon can be greatly reduced to improve workability during dissolution, and the thixotropy of the resulting aqueous solution can also be greatly reduced to improve the handling workability of the aqueous solution after dissolution. It has an excellent effect of satisfying physical property values at the same time. Further, the water-soluble polymer of the present invention satisfies the above physical property values, and the amount of residual monomer and water insoluble matter is sufficiently reduced.

本発明に係る水溶性重合体の残存単量体濃度は、1.0質量%未満が好ましく、0.9質量%以下がより好ましく、0.5質量%以下がさらに好ましく、0.4質量%以下がさらにより好ましい。残存単量体濃度を1.0質量%未満とすることにより、各種用途、特に医療用、食品用、飼料用等の用途において、実使用時の安全性に優れたものとなるため好ましい。なお、本発明でいう残存単量体濃度(残存単量体量ともいう)とは、食品添加物公定書第7版436、437頁、または、飼料添加物の成分規格等収載書第10版239、240頁にある、ポリアクリル酸ナトリウム、純度試験の項に記載された、以下の方法で測定されるものである。   The residual monomer concentration of the water-soluble polymer according to the present invention is preferably less than 1.0% by mass, more preferably 0.9% by mass or less, further preferably 0.5% by mass or less, and 0.4% by mass. The following are even more preferred: It is preferable to make the residual monomer concentration less than 1.0% by mass because it is excellent in safety in actual use in various uses, particularly in medical use, food use, feed use and the like. The residual monomer concentration (also referred to as residual monomer amount) as used in the present invention is the official standard for food additives 7th edition 436, 437, or the 10th edition of the feed additive component specifications, etc. It is measured by the following method described in the section of sodium polyacrylate, purity test on pages 239 and 240.

(残存単量体量の測定方法)
含水ゲルの場合は固形分換算で約1gのゲルを、また、最終的な製品形態である粉粒状の乾燥重合体の場合は粉末として約1gを精密に量り、300mlのヨウ素瓶に入れ、水100mlを加え、時々振り混ぜながら約24時間放置して溶かす。この液に臭素酸カリウム・臭化カリウム試液10mlを正確に量って加え、よく振り混ぜ、酸(通常は塩酸)10mlを手早く加え、直ちに密栓して再びよく振り混ぜた後、ヨウ素瓶の上部にヨウ化カリウム試液約20mlを入れ、暗所で20分間放置する。次に栓を緩めてヨウ化カリウム試液を流し込み、直ちに密栓をしてよく振り混ぜた後、0.1mol/lチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定する(指示薬 デンプン試液2mL)。別に同様の方法で空試験を行い、次式により含量を求める。
(Measurement method of residual monomer amount)
In the case of hydrous gel, about 1 g of gel in terms of solid content, and in the case of powdery dry polymer which is the final product form, about 1 g as a powder is accurately weighed and placed in a 300 ml iodine bottle, Add 100 ml and let it melt for about 24 hours with occasional shaking. To this solution, add exactly 10 ml of potassium bromate / potassium bromide test solution, shake well, add 10 ml of acid (usually hydrochloric acid) quickly, immediately seal and shake again well, then top of the iodine bottle About 20 ml of potassium iodide test solution is put in the tube and left in the dark for 20 minutes. Next, loosen the stopper and pour the potassium iodide reagent solution, immediately seal it and shake well, then titrate with 0.1 mol / l sodium thiosulfate solution (indicator starch reagent solution 2 mL). Separately, a blank test is performed in the same manner, and the content is obtained by the following formula.

Figure 2014043538
(ただし、a:空試験における0.1mol/lチオ硫酸ナトリウム溶液の消費量(ml)、b:本試験における0.1mol/lチオ硫酸ナトリウム溶液の消費量(ml))
また、本発明によって得られる水溶性重合体の水不溶解分の量は、3.0g以下が好ましく、2.5g以下がより好ましく、1.5g以下がさらに好ましく、0.5g以下がさらにより好ましい。水不溶解分の量を3.0g以下の範囲とすることで、水系溶媒に溶解した後の溶液の高粘度化を図ることができるとともに、低不溶解分のものとなるため、各種用途に好適に用いることができる、優れた品質を有するものとなる。例えば、パップ剤として使用した場合には、少ない使用量で水溶性重合体の作用効果を十分に発揮することが可能となり、より均質な膏体が得られることとなる。なお、本発明でいう水不溶解分は以下の方法により測定される。
Figure 2014043538
(However, a: consumption of 0.1 mol / l sodium thiosulfate solution in the blank test (ml), b: consumption of 0.1 mol / l sodium thiosulfate solution in the test (ml))
Further, the amount of water-insoluble portion of the water-soluble polymer obtained by the present invention is preferably 3.0 g or less, more preferably 2.5 g or less, further preferably 1.5 g or less, and even more preferably 0.5 g or less. preferable. By making the amount of water insolubles in the range of 3.0 g or less, it is possible to increase the viscosity of the solution after being dissolved in an aqueous solvent, and because it is of low insoluble content, It has excellent quality that can be suitably used. For example, when used as a poultice, it is possible to sufficiently exhibit the action and effect of the water-soluble polymer with a small amount of use, and a more uniform plaster can be obtained. The water-insoluble matter referred to in the present invention is measured by the following method.

(水不溶解分の測定方法)
容量500mlのビーカーに、イオン交換水500gを入れ、マグネチックスターラーを用いて撹拌しながら、このイオン交換水に、水溶性重合体試料の乾燥物1.0gをママコができないように添加する。次にこの混合物を、ジャーテスター(宮本理研株式会社製、型式JMD−6ES)を用いて30℃で2時間撹拌(100rpm)した後、32メッシュのフィルタを用いて濾過することにより、含水状態の不溶物を取り出す。そして、この不溶物を乾燥しないように直ちに(1分以内に)秤量し、この秤量値(g)を水不溶分とする。なお、上記濾過及び秤量は、25℃、相対湿度60%の状態で行う。
(Measurement method of water insoluble matter)
In a beaker having a capacity of 500 ml, 500 g of ion-exchanged water is added, and 1.0 g of a dried product of the water-soluble polymer sample is added to the ion-exchanged water while stirring using a magnetic stirrer so that mamako cannot be formed. Next, the mixture was stirred (100 rpm) at 30 ° C. for 2 hours using a jar tester (manufactured by Miyamoto Riken Co., Ltd., model JMD-6ES), and then filtered using a 32 mesh filter to obtain a water-containing state. Remove insoluble material. Then, this insoluble matter is weighed immediately (within 1 minute) so as not to dry, and this weighed value (g) is taken as the water insoluble matter. The filtration and weighing are performed at 25 ° C. and a relative humidity of 60%.

本発明に係る水溶性重合体の水溶液粘度は、500mPa・s以上であることが好ましく、600mPa・s以上、700mPa・s以上がより好ましい。得られる水溶液がこのような高粘度となることで、少ない使用量で高度の性能を発現することができるため、各種用途に好適に使用することができる。なお、本発明に係る水溶液粘度は以下の方法により測定され求められる。   The aqueous solution viscosity of the water-soluble polymer according to the present invention is preferably 500 mPa · s or more, more preferably 600 mPa · s or more and 700 mPa · s or more. Since the obtained aqueous solution has such a high viscosity, high performance can be expressed with a small amount of use, and therefore it can be suitably used for various applications. In addition, the aqueous solution viscosity concerning this invention is measured and calculated | required with the following method.

(水溶液粘度の測定方法)
容量500mlのビーカーにイオン交換水499.0gをとり、マグネチックスターラーで攪拌下、水溶性重合体の乾物(重合後の含水ゲルを、幅約5mm、長さ約40mm、厚み約2mmに切断後、金網に1枚ずつ並べて、恒温乾燥機中で190℃、2時間乾燥した後、粉砕して20〜60メッシュに分級した粉体)の1.0gを、ママコができないように添加し溶解させる。次いで、ジャーテスター(宮本理研株式会社製、型式JMD−6ES)を使用し、180rpmで50分間攪拌する。この水溶液を30℃に温度調節した後、B型粘度計(東京計器株式会社製、型式:BL−II型、ローター:No.2、回転数:30rpm)を用いて水溶液の粘度を測定した。
(Measurement method of aqueous solution viscosity)
Take 499.0 g of ion-exchange water in a 500 ml beaker and stir with a magnetic stirrer to dry the water-soluble polymer (after the polymerization, the hydrogel is cut into a width of about 5 mm, a length of about 40 mm, and a thickness of about 2 mm. , 1.0g of powder one by one on a wire mesh, dried in a constant temperature drier at 190 ° C for 2 hours, pulverized and classified to 20-60 mesh, so that Mamako cannot be added and dissolved. . Next, using a jar tester (Miyamoto Riken Co., Ltd., model JMD-6ES), the mixture is stirred at 180 rpm for 50 minutes. After adjusting the temperature of this aqueous solution to 30 ° C., the viscosity of the aqueous solution was measured using a B-type viscometer (manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd., model: BL-II type, rotor: No. 2, rotation speed: 30 rpm).

本発明に係る水溶性重合体のワイゼンベルグ特性は、ワイゼンベルグ値として10mm以下であることが好ましく、8mm以下がより好ましく、6mm以下がさらに好ましく、5mm以下がさらにより好ましい。このようなワイゼンベルグ値を有することにより、水溶性重合体を水系溶媒に溶解させる際の作業性に優れるため、各種用途に使用した際に効率良く作業を実施することができ、作業時間の短縮にもつながる。なお、本発明に係るワイゼンベルグ値とは、以下の方法により測定され求められるものをいう。   The Weisenberg characteristic of the water-soluble polymer according to the present invention is preferably 10 mm or less as a Weisenberg value, more preferably 8 mm or less, further preferably 6 mm or less, and still more preferably 5 mm or less. By having such a Weisenberg value, workability when dissolving a water-soluble polymer in an aqueous solvent is excellent, so work can be performed efficiently when used in various applications, and work time can be shortened. Is also connected. The Weisenberg value according to the present invention means a value measured and determined by the following method.

(ワイゼンベルグ値の算出方法)
室温(約25℃)の雰囲気下、500mlビーカーにメタノール20mlを入れ、ここへ水溶性重合体を固形分換算で1.00gとなる量投入する。この混合物を、スターラーを用いて500rpmで撹拌しながら、純水480mlを投入する。混合後の液が均一に溶解したことを確認した後、ビーカーごとジャーテスター(宮本理研株式会社製、型式JMD−6ES)に移してセットする。ジャーテスターの温水バス温度を30℃に設定し、180rpmで撹拌を開始し、撹拌開始から50分後の時点での撹拌中の外観を撮影する。撮影された画像において、撹拌軸の直径と液の巻き上げ高さとの比を算出し、撹拌軸の直径実寸値より実際の巻き上げ高さを求め、これをワイゼンベルグ値とした。なお、上記の固形分換算値は、得られた水溶性重合体を、恒温乾燥機を用いて105℃で240分乾燥させた後の乾燥減量より求めた。
(Calculation method of Weisenberg value)
In an atmosphere of room temperature (about 25 ° C.), 20 ml of methanol is put into a 500 ml beaker, and an amount of water-soluble polymer is added to the amount of 1.00 g in terms of solid content. While stirring this mixture at 500 rpm using a stirrer, 480 ml of pure water is added. After confirming that the liquid after mixing has dissolved uniformly, the beaker is transferred to a jar tester (Miyamoto Riken Co., Ltd., model JMD-6ES) and set. The hot water bath temperature of the jar tester is set to 30 ° C., stirring is started at 180 rpm, and the appearance during stirring is taken 50 minutes after the start of stirring. In the photographed image, the ratio between the diameter of the stirring shaft and the winding height of the liquid was calculated, and the actual winding height was obtained from the actual diameter value of the stirring shaft, and this was used as the Weisenberg value. In addition, said solid content conversion value was calculated | required from the drying loss after drying the obtained water-soluble polymer for 240 minutes at 105 degreeC using a constant temperature dryer.

本発明に係る水溶性重合体のチクソトロピー性は、チクソトロピー値として50以下であることが好ましく、40以下がより好ましく、35以下がさらに好ましく、30以下がさらにより好ましい。このようなチクソトロピー値を有することにより、水溶性重合体を溶解した後の溶液を取り扱う際の作業性に優れるため、各種用途に使用した際に効率良く作業を実施することができる。なお、本発明に係るチクソトロピー値とは、以下の方法により測定され算出されるものをいう。   The thixotropic property of the water-soluble polymer according to the present invention is preferably 50 or less, more preferably 40 or less, still more preferably 35 or less, and even more preferably 30 or less as a thixotropy value. By having such a thixotropy value, it is excellent in workability at the time of handling the solution after dissolving the water-soluble polymer, so that the work can be carried out efficiently when used in various applications. The thixotropy value according to the present invention means a value measured and calculated by the following method.

(チクソトロピー値の算出方法)
室温(約25℃)の雰囲気下、500mlビーカーにメタノール40mlを入れ、ここへ水溶性重合体を固形分換算で2.50gとなる量投入する。この混合物を、スターラーを用いて500rpmで撹拌しながら、純水460mlを投入する。混合後の液が均一に溶解したことを確認した後、ビーカーごとジャーテスター(宮本理研株式会社製、型式JMD−6ES)に移してセットする。ジャーテスターの温水バス温度を30℃に設定し、180rpmで50分撹拌した。撹拌後の液を試料液とし、fann VGメーター(Fann Instrument Company社製、model:35、ローター半径:18.415mm、ボブ半径:17.245mm、ボブ高さ:38mm)を使用して、次のようにして粘度測定を行った。VGメーター用の試料カップに定量(300ml)の試料液を入れ、ローターの刻線に試料液面が接するようにVGメーターにセットする。回転つまみを600rpmにセットし、モーターのスイッチを「Hi」の側に入れて回転させ、測定値を読み取る。その後10秒経過した後、回転つまみを3rpmにセットし、モーターのスイッチを「Lo」の側に入れて回転させ、測定値を読み取る。それぞれの読み取り値に粘性係数(回転数3rpmの時は100、回転数600rpmの時は0.5)を乗じ、各回転数における粘度を求める。次いで、3rpmの時の粘度の値を600rpmの時の粘度の値で除し、得られた値をチクソトロピー値とした。なお、上記の固形分換算値は、得られた水溶性重合体を、恒温乾燥機を用いて105℃で240分乾燥させた後の乾燥減量より求めた。
(Calculation method of thixotropy value)
Under an atmosphere of room temperature (about 25 ° C.), 40 ml of methanol is put into a 500 ml beaker, and an amount of water-soluble polymer in an amount of 2.50 g in terms of solid content is charged therein. While stirring the mixture at 500 rpm using a stirrer, 460 ml of pure water is added. After confirming that the liquid after mixing has dissolved uniformly, the beaker is transferred to a jar tester (Miyamoto Riken Co., Ltd., model JMD-6ES) and set. The hot water bath temperature of the jar tester was set to 30 ° C., and the mixture was stirred at 180 rpm for 50 minutes. The liquid after stirring was used as a sample liquid, and a fan VG meter (manufactured by Fann Instrument Company, model: 35, rotor radius: 18.415 mm, bob radius: 17.245 mm, bob height: 38 mm) was used. Thus, the viscosity was measured. A fixed amount (300 ml) of the sample solution is put in a sample cup for the VG meter, and the sample solution is set on the VG meter so that the surface of the sample solution is in contact with the score line of the rotor. Set the rotary knob to 600 rpm, turn the motor switch to the “Hi” side, rotate it, and read the measured value. After 10 seconds, the rotary knob is set to 3 rpm, the motor switch is turned to the “Lo” side, and the measured value is read. Each read value is multiplied by a viscosity coefficient (100 when the rotational speed is 3 rpm, and 0.5 when the rotational speed is 600 rpm) to obtain the viscosity at each rotational speed. Subsequently, the viscosity value at 3 rpm was divided by the viscosity value at 600 rpm, and the obtained value was defined as a thixotropy value. In addition, said solid content conversion value was calculated | required from the drying loss after drying the obtained water-soluble polymer for 240 minutes at 105 degreeC using a constant temperature dryer.

以下、実施例を掲げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味するものとする。
以下、重合に使用したベルト重合機について、図2および図3に基づいて説明するが、本発明で使用できるベルト重合機は、これら図に示す形態のものに限定されるものではなく、本発明で規定する条件を満足することのできるものであれば同様に使用できる。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is hung up and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited only to these Examples. Unless otherwise specified, “part” means “part by mass” and “%” means “% by mass”.
Hereinafter, the belt polymerization machine used for the polymerization will be described with reference to FIG. 2 and FIG. 3, but the belt polymerization machine that can be used in the present invention is not limited to the form shown in these drawings. As long as the conditions specified in (1) can be satisfied, they can be used in the same manner.

ベルト1は、材質がSUS301で、幅が1200mmであるエンドレスベルトを使用し、その上部に高さ50mmの堰(エッジロープ:図示せず)を設け、両堰間の距離、すなわち、重合領域の幅に相当する距離を800mmとした。ベルト1は、単量体水溶液投入側および含水重合ゲルの排出側の二箇所の回転駆動ドラム(または、プーリー)2で支持され、かつ、張力をかけた状態で保持することにより、ベルト面の水平を維持できるようになっている。また、本発明で言うところの重合領域における進行方向長さ、すなわち、単量体水溶液の投入地点11から重合領域の終点13までの距離は、7mとした。また、ベルト上部にはフード6が備えられ、ベルト上部のフード内の空間部の酸素濃度を4容量%以下とするように、連続的に窒素を供給するようにしている。ベルトの下部にはスプレーノズル3を備え、加熱のために温水を、および、場合により重合熱の除去のため35℃以下の水を、ベルトの下方からベルトの下面に噴霧されるようにしている。なお、噴霧された水は、ベルト下部から回収される。また、ベルト重合機出口にはスクレーパー4が取り付けられており、重合後の含水ゲルはベルト面に残留することなしに排出される。さらに必要に応じて光重合を行うために、ベルト上部には近紫外線ランプ5(例えば、東芝ライテック社製、商品名:ブラックライト、品番:FHF32BLB)が一列に取り付けられている。光強度の制御は、インバーターによる光量調節で行った。なお、ベルトは、109mm/minのスピードで連続的に稼働させた。   The belt 1 is made of an endless belt made of SUS301 and having a width of 1200 mm. A weir (edge rope: not shown) having a height of 50 mm is provided on the belt 1, and the distance between the two weirs, that is, the polymerization region. The distance corresponding to the width was 800 mm. The belt 1 is supported by two rotary drive drums (or pulleys) 2 on the monomer aqueous solution input side and the water-containing polymer gel discharge side, and is held in a tensioned state so that the belt surface It is possible to maintain the level. Further, the length in the traveling direction in the polymerization region referred to in the present invention, that is, the distance from the introduction point 11 of the monomer aqueous solution to the end point 13 of the polymerization region was 7 m. Further, a hood 6 is provided at the upper part of the belt, and nitrogen is continuously supplied so that the oxygen concentration in the space in the hood at the upper part of the belt is 4% by volume or less. A spray nozzle 3 is provided at the lower part of the belt so that hot water is heated for heating and, optionally, water of 35 ° C. or lower is sprayed from below the belt onto the lower surface of the belt. . The sprayed water is collected from the lower part of the belt. Further, a scraper 4 is attached to the belt polymerization machine outlet, and the hydrogel after polymerization is discharged without remaining on the belt surface. Further, near ultraviolet lamps 5 (for example, trade name: black light, product number: FHF32BLB, manufactured by Toshiba Lighting & Technology Co., Ltd.) are attached to the upper part of the belt in order to perform photopolymerization as necessary. The light intensity was controlled by adjusting the amount of light with an inverter. The belt was continuously operated at a speed of 109 mm / min.

[実施例1]
中和率100%のアクリル酸ナトリウム37%の水溶液2440部にグリセリン45部を添加した後、少量のイオン交換水を添加して全量を2500部に調整した。該混合液を窒素バブリングすることにより、液中の溶存酸素濃度を6ppmとして単量体水溶液とした。別途、重合開始剤として、過硫酸ナトリウム5%の水溶液を調製した。上記単量体水溶液および上記重合開始剤溶液を、上記ベルト重合機に連続的に投入するに際し、単位時間当たりに、上記単量体水溶液200部に対して上記重合開始剤水溶液を0.610部の割合で常に混合するように、配管内でラインミキシングしながら投入した。重合の進行に伴うゲルの厚さは20mmであった。
[Example 1]
After adding 45 parts of glycerin to 2440 parts of an aqueous solution of 37% sodium acrylate having a neutralization rate of 100%, a small amount of ion-exchanged water was added to adjust the total amount to 2500 parts. Nitrogen bubbling was performed on the mixed solution, so that the dissolved oxygen concentration in the solution was 6 ppm to obtain a monomer aqueous solution. Separately, an aqueous solution of sodium persulfate 5% was prepared as a polymerization initiator. When the monomer aqueous solution and the polymerization initiator solution are continuously charged into the belt polymerization machine, the polymerization initiator aqueous solution is 0.610 parts per 200 hours of the monomer aqueous solution per unit time. In order to always mix at the ratio of, it was charged while mixing in the pipe. The thickness of the gel as the polymerization progressed was 20 mm.

なお、単量体水溶液中のアクリル酸ナトリウムの濃度は36%であった。単量体水溶液中のグリセリンの濃度は5.0%であった。過硫酸ナトリウムの添加量はアクリル酸ナトリウム1モルに対して0.04gであった。単量体水溶液のpHは12.0であった。   The concentration of sodium acrylate in the monomer aqueous solution was 36%. The concentration of glycerin in the aqueous monomer solution was 5.0%. The amount of sodium persulfate added was 0.04 g per mole of sodium acrylate. The pH of the aqueous monomer solution was 12.0.

また、単量体水溶液の投入地点から重合領域の終点に至る全域において、重合ベルトの下部からベルトの下面に向けて、41℃の温水を噴霧し加熱させた。   Further, in the entire region from the charging point of the monomer aqueous solution to the end point of the polymerization region, 41 ° C. warm water was sprayed from the lower part of the polymerization belt toward the lower surface of the belt and heated.

このようにして、ベルト重合機の後部より、ポリアクリル酸ナトリウムを含む含水ゲルを排出した。得られた含水ゲルを、ミートチョッパー(株式会社平賀工作所製、形式:AEZ10S、ダイス径:4.5mm)を用いて破砕し、乾燥機を用いて200℃で40分乾燥した後、卓上粉砕機(Sunbeam社製、品番:Osterizer 16 SPEED−BLENDER)で粉砕した後、20メッシュ(目開き0.85mm)の篩で分級することにより、20メッシュパスの水溶性重合体(1)を得た。   In this way, the hydrogel containing sodium polyacrylate was discharged from the rear part of the belt polymerization machine. The obtained water-containing gel was crushed using a meat chopper (manufactured by Hiraga Corporation, model: AEZ10S, die diameter: 4.5 mm), dried at 200 ° C. for 40 minutes using a dryer, and then crushed on a table After pulverizing with a machine (manufactured by Sunbeam, product number: Osterizer 16 SPEED-BLENDER), and classifying with a sieve of 20 mesh (aperture 0.85 mm), a 20-mesh pass water-soluble polymer (1) was obtained. .

該水溶性重合体(1)の水不溶解分量、残存単量体量、水溶液粘度、ワイゼンベルグ値、および、チクソトロピー値の各物性を、上記方法に従って測定した。結果を表1に示した。   Each physical property of the water-soluble polymer (1) was measured in accordance with the above-described methods, such as the water-insoluble content, the residual monomer content, the aqueous solution viscosity, the Weisenberg value, and the thixotropic value. The results are shown in Table 1.

[実施例2]
グリセリンを単量体水溶液中の濃度で3.1%、ゲル厚を15mm、および、温水の温度を50℃とした以外は実施例1と同様の方法で重合を行い、得られた含水ゲルを実施例1と同様の方法で処理することにより、水溶性重合体(2)を得た。該水溶性重合体(2)の各物性を測定した結果を表1に示した。
[Example 2]
Polymerization was performed in the same manner as in Example 1 except that glycerin was 3.1% in the concentration of the monomer aqueous solution, the gel thickness was 15 mm, and the temperature of the hot water was 50 ° C. By treating in the same manner as in Example 1, a water-soluble polymer (2) was obtained. Table 1 shows the results of measuring the physical properties of the water-soluble polymer (2).

[実施例3]
温水の温度を55℃とした以外は実施例2と同様の方法で重合を行い、得られた含水ゲルを実施例1と同様の方法で処理することにより、水溶性重合体(3)を得た。該水溶性重合体(3)の各物性を測定した結果を表1に示した。
[Example 3]
Polymerization is carried out in the same manner as in Example 2 except that the temperature of the hot water is 55 ° C., and the resulting hydrogel is treated in the same manner as in Example 1 to obtain a water-soluble polymer (3). It was. Table 1 shows the results of measuring the physical properties of the water-soluble polymer (3).

[実施例4]
温水の温度を60℃とし、温水の噴霧域を重合領域の起点から75%までの領域として、残りの重合領域、すなわち、重合領域の起点から75〜100%の領域において、重合ベルトの下部からベルトの下面に向けて30℃の水を噴霧した以外は実施例2と同様の方法で重合を行い、得られた含水ゲルを実施例1と同様の方法で処理することにより、水溶性重合体(4)を得た。該水溶性重合体(4)の各物性を測定した結果を表1に示した。
[Example 4]
The temperature of the hot water is 60 ° C., and the spray area of the hot water is an area from the origin of the polymerization area to 75%, and in the remaining polymerization area, that is, the area of 75 to 100% from the origin of the polymerization area, from the lower part of the polymerization belt Polymerization was carried out in the same manner as in Example 2 except that water at 30 ° C. was sprayed toward the lower surface of the belt, and the resulting hydrogel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a water-soluble polymer. (4) was obtained. Table 1 shows the results of measurement of physical properties of the water-soluble polymer (4).

[実施例5]
単量体水溶液のpHを11.0、および、温水の温度を55℃とした以外は実施例4と同様の方法で重合を行い、得られた含水ゲルを実施例1と同様の方法で処理することにより、水溶性重合体(5)を得た。該水溶性重合体(5)の各物性を測定した結果を表1に示した。
[Example 5]
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 4 except that the pH of the aqueous monomer solution was 11.0 and the temperature of the hot water was 55 ° C., and the resulting hydrogel was treated in the same manner as in Example 1. As a result, a water-soluble polymer (5) was obtained. Table 1 shows the results of measuring the physical properties of the water-soluble polymer (5).

[実施例6]
単量体水溶液のpHを13.0とした以外は実施例5と同様の方法で重合を行い、得られた含水ゲルを実施例1と同様の方法で処理することにより、水溶性重合体(6)を得た。該水溶性重合体(6)の各物性を測定した結果を表1に示した。
[Example 6]
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 5 except that the pH of the monomer aqueous solution was changed to 13.0, and the resulting hydrogel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a water-soluble polymer ( 6) was obtained. Table 1 shows the results of measurement of physical properties of the water-soluble polymer (6).

[実施例7]
温水の温度を63℃とし、温水の噴霧域を重合領域の起点から50%までの領域として、残りの重合領域、すなわち、重合領域の起点から50〜100%の領域において、重合ベルトの下部からベルトの下面に向けて30℃の水を噴霧した以外は実施例2と同様の方法で重合を行い、得られた含水ゲルを実施例1と同様の方法で処理することにより、水溶性重合体(7)を得た。該水溶性重合体(7)の各物性を測定した結果を表1に示した。
[Example 7]
The temperature of the hot water is 63 ° C., and the spray area of the hot water is an area from the origin of the polymerization area to 50%, and the remaining polymerization area, that is, the area of 50 to 100% from the origin of the polymerization area, Polymerization was carried out in the same manner as in Example 2 except that water at 30 ° C. was sprayed toward the lower surface of the belt, and the resulting hydrogel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a water-soluble polymer. (7) was obtained. Table 1 shows the results of measuring the physical properties of the water-soluble polymer (7).

[実施例8]
中和率100%のアクリル酸ナトリウム37%の水溶液1950部にグリセリン18部を添加した後、少量のイオン交換水を添加して全量を2500部に調整した。該混合液を窒素バブリングすることにより、液中の溶存酸素濃度を6ppmとして単量体水溶液とした。別途、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(和光純薬工業社製、商品名V−50)5%の水溶液を調製した。上記単量体水溶液および上記重合開始剤溶液を、上記ベルト重合機に連続的に投入するに際し、単位時間当たりに、上記単量体水溶液160部に対して上記重合開始剤水溶液を0.610部の割合で常に混合するように、配管内でラインミキシングしながら投入した。重合の進行に伴うゲルの厚さは15mmであった。
[Example 8]
After adding 18 parts of glycerin to 1950 parts of an aqueous solution of 37% sodium acrylate having a neutralization rate of 100%, a small amount of ion-exchanged water was added to adjust the total amount to 2500 parts. Nitrogen bubbling was performed on the mixed solution, so that the dissolved oxygen concentration in the solution was 6 ppm to obtain a monomer aqueous solution. Separately, a 5% aqueous solution of 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., trade name V-50) was prepared as a polymerization initiator. When the monomer aqueous solution and the polymerization initiator solution are continuously charged into the belt polymerization machine, the polymerization initiator aqueous solution is 0.610 parts per unit time with respect to 160 parts of the monomer aqueous solution. In order to always mix at the ratio of, it was charged while mixing in the pipe. The thickness of the gel accompanying the progress of polymerization was 15 mm.

なお、単量体水溶液中のアクリル酸ナトリウムの濃度は36%であった。単量体水溶液中のグリセリンの濃度は2.5%であった。2,2´−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩の添加量はアクリル酸ナトリウム1モルに対して0.05gであった。単量体水溶液のpHは10.0であった。   The concentration of sodium acrylate in the monomer aqueous solution was 36%. The concentration of glycerin in the aqueous monomer solution was 2.5%. The amount of 2,2′-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride added was 0.05 g with respect to 1 mol of sodium acrylate. The pH of the aqueous monomer solution was 10.0.

また、単量体水溶液の投入地点から重合領域の終点に至る全域において、重合ベルトの下部からベルトの下面に向けて、45℃の温水を噴霧し加熱させた。   Further, in the entire region from the charging point of the monomer aqueous solution to the end point of the polymerization region, 45 ° C. warm water was sprayed from the lower part of the polymerization belt toward the lower surface of the belt and heated.

このようにして、ベルト重合機の後部より、ポリアクリル酸ナトリウムを含む含水ゲルを排出し、得られた含水ゲルを実施例1と同様の方法で処理することにより、水溶性重合体(8)を得た。該水溶性重合体(8)の各物性を測定した結果を表1に示した。   Thus, the water-containing polymer containing sodium polyacrylate was discharged from the rear part of the belt polymerization machine, and the water-containing gel thus obtained was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a water-soluble polymer (8). Got. Table 1 shows the results of measuring the physical properties of the water-soluble polymer (8).

[比較例1]
温水の温度を38℃とした以外は実施例1と同様の方法で重合を行い、比較水溶性重合体(1)を得た。該比較水溶性重合体(1)の各物性を測定した結果を表2に示した。
[Comparative Example 1]
Polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the hot water was 38 ° C. to obtain a comparative water-soluble polymer (1). Table 2 shows the results of measurement of physical properties of the comparative water-soluble polymer (1).

[比較例2]
特許文献1(特開2007−112946号公報)の実施例10に準じて、注型反応容器内での静置熱重合法によるアクリル酸ナトリウムの重合を行った。得られた含水ゲルを実施例1と同様の方法で処理し、比較水溶性重合体(2)を得た。該比較水溶性重合体(2)の各物性を測定した結果を表2に示した。
[Comparative Example 2]
According to Example 10 of patent document 1 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-112946), sodium acrylate was superposed | polymerized by the stationary thermal-polymerization method in the casting reaction container. The obtained hydrogel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a comparative water-soluble polymer (2). Table 2 shows the results of measurement of physical properties of the comparative water-soluble polymer (2).

[比較例3]
特許文献2(特開2009−19181号公報)の実施例1に準じて、ベルト重合機上、光重合開始剤と紫外線照射を用いた光重合法によるアクリル酸ナトリウムの重合を行った。得られた含水ゲルを実施例1と同様の方法で処理し、比較水溶性重合体(3)を得た。該比較水溶性重合体(3)の各物性を測定した結果を表2に示した。
[Comparative Example 3]
According to Example 1 of patent document 2 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-19181), sodium acrylate was superposed | polymerized by the photopolymerization method using a photoinitiator and ultraviolet irradiation on the belt polymerization machine. The obtained hydrogel was treated in the same manner as in Example 1 to obtain a comparative water-soluble polymer (3). Table 2 shows the results of measurement of physical properties of the comparative water-soluble polymer (3).

Figure 2014043538
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本発明の製造方法によれば、水系溶媒に溶解する際の作業性に優れ、高粘度の水溶液を簡便に調製することができ、かつ、残存単量体および水不溶解分の量が十分に低減された水溶性重合体を、連続して安定的に効率よく製造することができる。またそのため、本発明で得られる水溶性重合体は、医薬用、塗料用、土木・建築用、食品用や飼料用の食品添加物、飼料添加物、その他一般工業用において、増粘剤、粘着剤、凝集剤、吸湿剤、乾燥剤、表面改質剤等として種々の分野で好適に使用することができる。   According to the production method of the present invention, it is excellent in workability when dissolving in an aqueous solvent, can easily prepare a high-viscosity aqueous solution, and has a sufficient amount of residual monomer and water-insoluble matter. A reduced water-soluble polymer can be continuously and stably produced efficiently. Therefore, the water-soluble polymer obtained in the present invention is a thickener, adhesive for foods, paints, civil engineering / architecture, food additives for food and feed, feed additives, and other general industrial applications. It can be suitably used in various fields as an agent, flocculant, hygroscopic agent, desiccant, surface modifier and the like.

1:重合用ベルト
2:回転駆動ドラム(プーリー)
3:スプレーノズル
4:スクレーパー
5:近紫外線ランプ
6:フード
7:減光板(透光板)
8:水溶性重合体含水ゲル
11:単量体水溶液の投入地点(重合領域の起点)
12:重合開始点
13:重合領域の終点
14:回転駆動ドラムと該ベルトとの接点
1: Polymerization belt 2: Rotation drive drum (pulley)
3: Spray nozzle 4: Scraper 5: Near UV lamp 6: Hood 7: Light reduction plate (translucent plate)
8: Water-soluble polymer-containing gel 11: Point of introduction of monomer aqueous solution (starting point of polymerization region)
12: Polymerization start point 13: Polymerization region end point 14: Contact between the rotary drive drum and the belt

Claims (5)

重合性不飽和単量体を含有する単量体水溶液を連続式ベルト重合機で重合する工程を含む水溶性重合体の製造方法であって、単量体水溶液の投入点を起点とする重合領域のうち、単量体水溶液の投入点から重合開始点までの領域の少なくとも一部を、加熱手段を用いて40℃を超える温度に加熱することを特徴とする、水溶性重合体の製造方法。   A method for producing a water-soluble polymer comprising a step of polymerizing a monomer aqueous solution containing a polymerizable unsaturated monomer with a continuous belt polymerization machine, wherein a polymerization region starts from the charging point of the monomer aqueous solution Among these, a method for producing a water-soluble polymer is characterized in that at least a part of a region from the charging point of the monomer aqueous solution to the polymerization starting point is heated to a temperature exceeding 40 ° C. using a heating means. 単量体水溶液の投入点を起点とする重合領域において、該起点から少なくとも50%までの領域を加熱する、請求項1記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein in the polymerization region starting from the charging point of the monomer aqueous solution, the region from the starting point to at least 50% is heated. 加熱手段を用いる加熱がベルトの下部で行われる、請求項1または2に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1 or 2, wherein heating using the heating means is performed at a lower portion of the belt. 単量体水溶液のpHが11.0〜13.0である、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-3 whose pH of monomer aqueous solution is 11.0-13.0. 請求項1〜4のいずれかの製造方法によって得られる水溶性重合体であって、0.2質量%水溶液粘度が500mPa・s以上で、かつ、ワイゼンベルグ値が10mm以下および/またはチクソトロピー値が50以下である、水溶性重合体。   A water-soluble polymer obtained by the production method according to any one of claims 1 to 4, wherein the 0.2 mass% aqueous solution viscosity is 500 mPa · s or more, the Weisenberg value is 10 mm or less, and / or the thixotropy value is 50. A water-soluble polymer that is:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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