JP4611824B2 - 低安息角粉末状ビニルピロリドン重合体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、粉末状ビニルピロリドン重合体及びその製造方法に関する。

従来、ビニルピロリドン重合体溶液を乾燥して粉末状ビニルピロリドン重合体を製造するには噴霧乾燥機やドラムドライヤーが使用されてきた（特許文献１参照）。しかし、これらの方法を使用して、従来技術の条件下で得られた粉末状ビニルピロリドン重合体はかさ比重が低く、粉体流動性に劣るものであった。

この問題を解決することを目的として、ディスクアトマイザーを用いて粉末状ビニルピロリドン重合体を製造する方法が提案されている（特許文献２）。しかし、この方法では粉末のかさ比重を高くする効果は得られるものの、粉体流動性の改善に関しては未だ充分な効果は得られていない。
特開平８−２０８７４１号公報 特開２００４−２１１０３３号公報

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、粉体流動性がより向上した粉末状ビニルピロリドン重合体及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の粉末状ビニルピロリドン重合体の製造方法は、ビニルピロリドン重合体溶液を乾燥塔内でスプレー乾燥して粉末状ビニルピロリドン重合体を製造する方法であって、乾燥塔は、円柱形、円錐形、又はこれらの組み合わせよりなり、乾燥塔の内部には、この乾燥塔の内壁に沿って回転しつつ送風する内壁送風管が設けられ、この内壁送風管は、乾燥塔内壁の円周方向に対して５〜１７５度の角度で送風するようになされ、この内壁送風管を乾燥塔の内壁に沿って０．５ｒ．ｐ．ｍ．以上の回転速度で回転させつつ、乾燥塔内壁に向けて送風することにより、ビニルピロリドン重合体粒子が前記乾燥塔内壁へ付着するのを防止するものとする。

本発明により得られる低安息角粉末状ビニルピロリドン重合体は、粉体流動性が良く、取扱いが容易である。すなわち、粉体をライン移送することができ、仕込みの自動化が可能となる。従って、粉末状ビニルピロリドン重合体を原料として使用する際の経費削減が図れる。

本発明の製造方法によれば、所望の低安息角を有する粉末状ビニルピロリドン重合体が容易に得られる。

本発明でいうビニルピロリドン重合体とは、ビニルピロリドン（Ｎ−ビニル−２−ピロリドン）の単独重合体又はビニルピロリドンとほかの単量体との共重合体である。共重合体の場合は、ビニルピロリドン単位を２０重量％（以下、％という）以上含有するものとする。

共重合体を構成する他の単量体としては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸のアルキルエステル（メチルアクリレート、エチルアクリレートなど）、メタクリル酸のアルキルエステル（メチルメタクリレート、エチルメタクリレートなど）、アクリル酸のアミノアルキルエステル（ジエチルアミノエチルアクリレートなど）、メタクリル酸のアミノアルキルエステル、アクリル酸とグリコールとのモノエステル、メタクリル酸とグリコールとのモノエステル（ヒドロキシエチルメタクリレートなど）、アクリル酸のアルカリ金属塩、メタクリル酸のアルカリ金属塩、アクリル酸のアンモニウム塩、メタクリル酸のアンモニウム塩、アクリル酸のアミノアルキルエステルの第４級アンモニウム誘導体、メタクリル酸のアミノアルキルエステルの第４級アンモニウム誘導体、ジエチルアミノエチルアクリレートとメチルサルフェートとの第４級アンモニウム化合物、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルスルホン酸のアルカリ金属塩、ビニルスルホン酸のアンモニウム塩、スチレンスルホン酸、スチレンスルホン酸塩、アリルスルホン酸、アリルスルホン酸塩、メタリルスルホン酸、メタリルスルホン酸塩、酢酸ビニル、ビニルステアレート、Ｎ−ビニルイミダゾール、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルカプロラクタム、Ｎ−ビニルカルバゾール、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−アルキルアクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド、グリコールジアクリレート、グリコールジメタクリレート、ジビニルベンゼン、グリコールジアリルエーテルなどが挙げられる。

本発明の低安息角粉末状ビニルピロリドン重合体は、上記の通り安息角が３０度未満であるものである。ここで安息角とは、粉体における定数のひとつであり、粉体を水平な面に静かに落下させた時に生ずる円錐体の母線と水平面のなす角度（粉体が形成できる斜面の最大傾斜角）をいう。安息角を３０度未満とすることにより粉体流動性が良好となる。粉体流動性をより向上させるためには、安息角は２５度以下であることが好ましい。

本発明の製造方法では、ビニルピロリドン重合体溶液をスプレー乾燥して粉末状ビニルピロリドン重合体を製造する際に、乾燥塔内壁に連続的または断続的に風を送ることにより、得られた球形粒子が乾燥塔内壁に付着して変形するのが防止され、安息角の低い粉末品を得ることが可能となる。

図２，３に、本発明の製造方法で使用する装置の一例の概略図を示す。これらの図中、符号１０は乾燥塔を示し、符号２０は乾燥塔１０の内壁に沿って設けられた内壁送風管を示す。図２に示すように、本例の乾燥塔は上部が円柱形、下部が円錐形であるが、乾燥塔の形状はこれに限定されるものではない。乾燥塔１０には、通常、下部に製品受器（図示せず）が設置される。乾燥塔１０の内部には、風が上部から導入され、下部から排出される。ビニルピロリドン重合体水溶液は、白抜き矢印で示すように乾燥塔内に噴霧され、落下しながら乾燥され、製品受器で回収される。

内壁送風管２０は、図３に矢印で示すように乾燥塔１０の内壁に沿って回転するようになされている。図４に示すように、内壁送風管２０には、好ましくは乾燥塔１０の内壁に相対向する面に、複数の送風孔２１が設けられ、これらの送風孔２１から矢印で示したように風が噴出する。

乾燥塔内壁への送風方向は、内壁の円周方向よりも垂直方向により近い方が、本発明の目的とする効果がより顕著に得られる。すなわち、図１に示した円周方向に対する角度αが５〜１７５度であることが好ましく、１０〜１７０度であることがより好ましく、約９０度であること、すなわち内壁に向かってほぼ垂直に風を当てるのが特に好ましい。

乾燥塔内壁へ送る風の風量は、乾燥に使用される総風量の０．００１〜４０ｖｏｌ％が好ましく、０．００５〜３０ｖｏｌ％がより好ましく、０．０１〜１０ｖｏｌ％がさらに好ましい。この風量が小さすぎても大きすぎても効果が低下する。

なお、乾燥に使用される総風量は特に限定されるものではないが、通常、乾燥塔内の体積１ｍ^３当たり２〜６００Ｎｍ^３／ｈｒであり、好ましくは１０〜１５０Ｎｍ^３／ｈｒである。

また、乾燥塔内壁へ送る風の温度は通常０〜３００℃の範囲内であり、好ましくは５０℃から２５０℃、より好ましくは１００℃から２００℃である。温度が低いと乾燥効率が悪くなり、高すぎると低い安息角の粉末が得られにくくなる傾向がある。

風としては空気又は不活性ガスが好適に利用できる。熱風を発生させる装置としては、電気ヒーター、ＬＰガスなどの可燃性ガスの燃焼熱あるいは重油などの可燃性油の燃焼熱を利用したものがあり、なかでも、電気ヒーターまたは可燃性ガスの燃焼熱を利用した場合、ススなどによる汚染が少なく好ましい。

風を送る乾燥塔内壁部分の面積は、内壁総面積の５０％以上であることが好ましく、より好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。また風を送る部分は乾燥塔下部よりは上部である方がより効果的である。これは乾燥塔内壁上部の方が温度が高いためである。風の送り方は連続的であってもかまわないし、断続的であっても構わない。断続的に送風する場合は１分間に０．５回以上、風が当る方が効果的である。

噴霧方法に関しては特に限定されるものではない。ディスクアトマイザー式でも、ノズル式でもよく、ノズル式においては、一流体、二流体のいずれも使用可能である。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。

［実施例１〜５および比較例１］
ビニルピロリドン重合体水溶液（「ピッツコールＫ−３０Ｌ」第一工業製薬（株）製、Ｋ値３０、３０％水溶液）１ｔをディスクアトマイザー（ベーン型（ＶＮ型）、直径１５．５ｃｍ、ディスク周速４９００ｍ／分）に導入し、乾燥塔の高さ１０ｍ、乾燥塔の胴径６ｍ、熱風の塔入熱温度２００℃、熱風の塔排熱温度１０５℃、ビニルピロリドン重合体水溶液供給速度４００Ｌ／分で、かつ表１に示す条件下で噴霧乾燥させた。得られた粉末状ビニルピロリドン重合体の安息角とタップ前後のかさ比重の比（粉体流動性）を以下の方法で評価した。結果を表１に併記する。なお乾燥塔内壁へ送風方向（角度α）は、図１に示した通りである。

（評価方法）
安息角：粉末状ビニルピロリドン重合体２５０ｍｌを用い、２５℃、湿度５０％において、三輪式円筒回転法安息角測定器（筒井理化学器械（株）製）により、粉末状ビニルピロリドン重合体を外気と接触させてから１０分以内に測定した。測定値から次の基準で安息角を評価した；
○：３０度未満、×：３０度以上。

タップ前後のかさ比重の比：粉末状ビニルピロリドン重合体を１００ｍｌメスシリンダーに１００ｍｌ投入し、体積が変化しなくなるまでタップを繰り返し、体積変化がなくなった時点で体積を測定した。タップ前の体積に対するタップ後の体積の比（ｘ：タップ後の体積／１００）を算出した。

本発明により得られる低安息角粉末状ビニルピロリドン重合体は、各種接着剤、整髪剤、インク、衣料用洗剤、治療薬などの原料として好適に使用される。本重合体は、粉体流動性がよいため、工業的には原料として仕込む際に取扱いが容易であるという利点がある。

乾燥塔内壁への送風方向を説明する図である。 乾燥塔内の内壁送風管の配置例を示す模式縦断面図である。 乾燥塔内の内壁送風管の回転方向を示す模式平面図である。 内壁送風管の送風孔の位置を示す模式縦断面図である。

符号の説明

１０……乾燥塔
２０……内壁送風管
２１……送風孔

Claims (1)

1. ビニルピロリドン重合体溶液を乾燥塔内でスプレー乾燥して粉末状ビニルピロリドン重合体を製造する方法であって、
   前記乾燥塔は、円柱形、円錐形、又はこれらの組み合わせよりなり、
   前記乾燥塔の内部には、この乾燥塔の内壁に沿って回転しつつ送風する内壁送風管が設けられ、
   該内壁送風管は、乾燥塔内壁の円周方向に対して５〜１７５度の角度で送風するようになされ、
   該内壁送風管を乾燥塔の内壁に沿って０．５ｒ．ｐ．ｍ．以上の回転速度で回転させつつ、乾燥塔内壁に向けて送風することにより、ビニルピロリドン重合体粒子が前記乾燥塔内壁へ付着するのを防止する
   ことを特徴とする粉末状ビニルピロリドン重合体の製造方法。

Images