JP7020888B2 - Method for manufacturing polymer particles - Google Patents
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Description
本発明はポリマー粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing polymer particles.
ポリマー粒子が分散したポリマー分散液を衣料用洗剤組成物等に用いることが知られている。かかるポリマー分散液の製造方法として、例えば、特許文献1には、荷電物質のカチオン化澱粉を含む溶液を調製し、その溶液にモノマー及び重合開始剤を投入して乳化重合させ、それによりポリマー粒子本体の表面にカチオン化澱粉が吸着したポリマー粒子が分散したポリマー分散液を得て、更に、得られたポリマー分散液に界面活性剤を混合し、これを加熱及び減圧して蒸留することにより残存モノマーを低減させることが開示されている。
It is known that a polymer dispersion liquid in which polymer particles are dispersed is used in a detergent composition for clothing and the like. As a method for producing such a polymer dispersion, for example, in
特許文献1に開示されたポリマー分散液の製造方法では、ポリマー分散液が荷電物質のカチオン化澱粉を含むことから、それを蒸留して残存モノマーを低減させる際、ポリマー分散液の発泡を抑制する蒸留条件を選択する必要があるために生産効率が低いという問題がある。また、この問題を回避するため、ポリマー粒子本体が分散した粒子本体分散液を蒸留した後にカチオン化澱粉を添加した場合、ポリマー粒子本体の凝集が生じるという問題がある。
In the method for producing a polymer dispersion disclosed in
本発明の課題は、荷電物質が添加された際のポリマー粒子本体の凝集を抑制することができるポリマー粒子の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a method for producing polymer particles capable of suppressing aggregation of the polymer particle body when a charged substance is added.
本発明は、電荷を有するポリマー粒子本体の表面に、前記ポリマー粒子本体とは反対の電荷を有する荷電物質が吸着したポリマー粒子の製造方法であって、前記ポリマー粒子本体が分散した粒子本体分散液及び前記荷電物質を含有する荷電物質含有液をそれぞれ流動させると共にそれらを合流させ、前記合流させた流体を孔径が0.03mm以上20mm以下の細孔に流通させるものである。 The present invention is a method for producing polymer particles in which a charged substance having a charge opposite to that of the polymer particle body is adsorbed on the surface of the polymer particle body having a charge, wherein the particle body dispersion liquid in which the polymer particle body is dispersed. The charged substance-containing liquid containing the charged substance is flowed and merged with each other, and the merged fluid is circulated through the pores having a pore diameter of 0.03 mm or more and 20 mm or less.
本発明によれば、各々、流動する粒子本体分散液及び荷電物質含有液を合流させた流体を孔径が0.03mm以上20mm以下の細孔に流通させることにより、荷電物質が添加された際のポリマー粒子本体の凝集を抑制することができる。 According to the present invention, when a charged substance is added by circulating a fluid in which a flowing particle body dispersion liquid and a charged substance-containing liquid are merged in pores having a pore diameter of 0.03 mm or more and 20 mm or less, respectively. Aggregation of the polymer particle body can be suppressed.
以下、実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail.
実施形態に係るポリマー粒子の製造方法は、粒子本体分散液調製工程、蒸留工程、荷電物質含有液調製工程、及び表面処理工程を含む。そして、この実施形態に係るポリマー粒子の製造方法では、電荷を有するポリマー粒子本体の表面に、ポリマー粒子本体とは反対の電荷を有する荷電物質が吸着したポリマー粒子が分散媒に分散したポリマー分散液(スラリー)を得る。 The method for producing polymer particles according to an embodiment includes a particle body dispersion liquid preparation step, a distillation step, a charged substance-containing liquid preparation step, and a surface treatment step. Then, in the method for producing polymer particles according to this embodiment, a polymer dispersion liquid in which polymer particles in which a charged substance having a charge opposite to that of the polymer particle body is adsorbed on the surface of a charged polymer particle body is dispersed in a dispersion medium. (Slurry) is obtained.
(粒子本体分散液調製工程)
粒子本体分散液調製工程では、電荷を有するポリマー粒子本体が分散媒に分散した粒子本体分散液を調製する。具体的には、モノマー及び重合開始剤を分散媒に投入して懸濁重合或いは乳化重合させる。
(Particle body dispersion liquid preparation process)
In the particle body dispersion preparation step, a particle body dispersion in which charged polymer particle bodies are dispersed in a dispersion medium is prepared. Specifically, the monomer and the polymerization initiator are put into a dispersion medium for suspension polymerization or emulsion polymerization.
粒子本体分散液に分散したポリマー粒子本体は、アニオン性ポリマー粒子本体であってもよく、また、カチオン性ポリマー粒子本体であってもよい。なお、粒子本体分散液は、多数のアニオン性ポリマー粒子本体の存在下にカチオン性ポリマー粒子本体が混在したものであってもよく、また、多数のカチオン性ポリマー粒子本体の存在下にアニオン性ポリマー粒子本体が混在したものであってもよい。 The polymer particle body dispersed in the particle body dispersion liquid may be an anionic polymer particle body or a cationic polymer particle body. The particle body dispersion may be a mixture of cationic polymer particle bodies in the presence of a large number of anionic polymer particle bodies, or an anionic polymer in the presence of a large number of cationic polymer particle bodies. It may be a mixture of particle bodies.
アニオン性ポリマー粒子本体の場合、アニオン性ポリマー粒子本体は、アニオン性基含有モノマーを含んで構成されたアニオン性ポリマーで形成されていてもよい。かかるアニオン性基含有モノマーしては、例えばエチレン性不飽和カルボン酸又はその塩等が挙げられる。ここで、本出願における「アニオン性基含有モノマー」とは、分散媒中で電離してアニオンとなる官能基を有するモノマーを意味する。本出願における「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。また、「(メタ)アクリレート」とは、アクリル酸又はメタクリル酸の塩又はエステルを意味する。 In the case of the anionic polymer particle body, the anionic polymer particle body may be formed of an anionic polymer composed of an anionic group-containing monomer. Examples of the anionic group-containing monomer include ethylenically unsaturated carboxylic acid or a salt thereof. Here, the "anionic group-containing monomer" in the present application means a monomer having a functional group that ionizes into an anion in a dispersion medium. As used in this application, "(meth) acrylic acid" means acrylic acid or methacrylic acid. Further, "(meth) acrylate" means a salt or ester of acrylic acid or methacrylic acid.
エチレン性不飽和カルボン酸又はその塩としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、アシッド・ホスホキシエチル・(メタ)アクリレートなどのアシッド・ホスホキシアルキル・(メタ)アクリレート、アシッド・ホスホキシポリオキシエチレングリコール・モノ(メタ)アクリレート、アシッド・ホスホキシポリオキシプロピレングリコール・(メタ)アクリレートなどのアシッド・ホスホキシポリオキシアルキレングリコール・(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid or a salt thereof include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, and acid phosphoroxyethyl (meth) acrylate. Acid phosphoroxyalkyl (meth) acrylate, acid phosphoroxypolyoxyethylene glycol mono (meth) acrylate, acid phosphoroxypolyoxypropylene glycol (meth) acrylate, etc. Glycol, (meth) acrylate and the like can be mentioned.
アニオン性ポリマーを構成するアニオン性基含有モノマーは、これらのうちの1種又は2種以上を用いることが好ましい。アニオン性ポリマーは、ホモポリマーであってもよく、また、コポリマーであってもよい。 As the anionic group-containing monomer constituting the anionic polymer, it is preferable to use one or more of these. The anionic polymer may be a homopolymer or a copolymer.
アニオン性ポリマーがコポリマーの場合、そのコポリマーを構成するモノマーは、アニオン性基含有モノマー以外の1種又は2種以上のビニル化合物を含んでいてもよい。かかるビニル化合物としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、(メタ)アクリルアミド類、(メタ)アクリルニトリル、酢酸ビニル、スチレン等が挙げられる。 When the anionic polymer is a copolymer, the monomer constituting the copolymer may contain one or more vinyl compounds other than the anionic group-containing monomer. Examples of such vinyl compounds include (meth) acrylic acid ester, (meth) acrylic acid hydroxyalkyl ester, (meth) acrylamides, (meth) acrylic nitrile, vinyl acetate, styrene and the like.
(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アクリル酸iso-ブチル、(メタ)アクリル酸tert-ブチル、(メタ)アクリル酸n-ペンチル、(メタ)アクリル酸n-ヘキシル、(メタ)アクリル酸n-ヘプチル、(メタ)アクリル酸n-オクチル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル等が挙げられる。 Examples of the (meth) acrylic acid ester include methyl (meth) acrylic acid, ethyl (meth) acrylic acid, n-propyl (meth) acrylic acid, n-butyl (meth) acrylic acid, and iso- (meth) acrylic acid. Butyl, (meth) tert-butyl acrylate, (meth) n-pentyl acrylate, (meth) n-hexyl acrylate, (meth) n-heptyl acrylate, (meth) n-octyl acrylate, (meth) Examples thereof include 2-ethylhexyl acrylate.
(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルとしては、例えば、(メタ)アクリル酸ω-ヒドロキシアルキルエステル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチル等が挙げられる。入手容易性の観点からはこれらのうちメタクリル酸2-ヒドロキシエチルが好ましい。 Examples of the (meth) acrylic acid hydroxyalkyl ester include (meth) acrylic acid ω-hydroxyalkyl ester, (meth) acrylic acid 2-hydroxyethyl, (meth) acrylic acid 3-hydroxypropyl, and (meth) acrylic acid 4. -Hydroxybutyl and the like can be mentioned. Of these, 2-hydroxyethyl methacrylate is preferable from the viewpoint of availability.
(メタ)アクリルアミド類としては、例えば、アクリルアミド、N,N-ジメチルアクリルアミド、ジエチルアクリルアミド、アクリロイルモルホリン、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ヒドロキシエチルアクリルアミド等が挙げられる。 Examples of (meth) acrylamides include acrylamide, N, N-dimethylacrylamide, diethylacrylamide, acryloylmorpholine, dimethylaminopropylacrylamide, hydroxyethylacrylamide and the like.
なお、アニオン性ポリマー粒子本体を形成するアニオン性ポリマーは、アニオン性基含有モノマー及びカチオン性基含有モノマーの両方を含んで構成され、全体としてアニオン性を示すものであってもよい。 The anionic polymer forming the main body of the anionic polymer particles may be composed of both an anionic group-containing monomer and a cationic group-containing monomer, and may be anionic as a whole.
また、アニオン性ポリマー粒子本体は、カチオン性又はノニオン性を示すポリマー粒子がアニオン性物質で被覆され、全体としてアニオン性を示すものであってもよい。 Further, the anionic polymer particle body may be one in which the polymer particles exhibiting cationic or nonionic properties are coated with an anionic substance and exhibit anionic properties as a whole.
カチオン性ポリマー粒子本体の場合、カチオン性ポリマー粒子本体は、カチオン性基含有モノマーを含んで構成されたカチオン性ポリマーで形成されていてもよい。かかるカチオン性基含有モノマーとしては、例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどのジアルキルアミノ基を有する(メタ)アクリル酸エステル又は(メタ)アクリルアミド、それらの塩又は4級塩、ジアリルメチルアミン、ジアリルアミンなどのジアリルアミン化合物、及びそれらの塩又は4級塩等が挙げられる。ここで、本出願における「カチオン性基含有モノマー」とは、分散媒中で電離してカチオンとなる官能基を有するモノマーを意味する。 In the case of the cationic polymer particle body, the cationic polymer particle body may be formed of a cationic polymer composed of a cationic group-containing monomer. Examples of the cationic group-containing monomer include dialkylamino groups such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate, diethylaminoethyl (meth) acrylate, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide, and diethylaminopropyl (meth) acrylamide (meth). Examples thereof include acrylic acid esters or (meth) acrylamides, salts or quaternary salts thereof, diallylamine compounds such as diallylmethylamine and diallylamine, and salts or quaternary salts thereof. Here, the "cationic group-containing monomer" in the present application means a monomer having a functional group that ionizes into a cation in a dispersion medium.
カチオン性ポリマーを構成するカチオン性基含有モノマーは、これらのうちの1種又は2種以上を用いることが好ましい。カチオン性ポリマーは、ホモポリマーであってもよく、また、コポリマーであってもよい。カチオン性ポリマーがコポリマーの場合、そのコポリマーを構成するモノマーは、カチオン性基含有モノマー以外の1種又は2種以上のビニル化合物を含んでいてもよい。かかるビニル化合物としては、上記のアニオン性ポリマーのコポリマーに含めることができるのと同様のものが挙げられる。 As the cationic group-containing monomer constituting the cationic polymer, it is preferable to use one or more of these. The cationic polymer may be a homopolymer or a copolymer. When the cationic polymer is a copolymer, the monomer constituting the copolymer may contain one or more vinyl compounds other than the cationic group-containing monomer. Examples of such vinyl compounds include those similar to those that can be included in the copolymers of anionic polymers described above.
なお、カチオン性ポリマー粒子本体を形成するカチオン性ポリマーは、カチオン性基含有モノマー及びアニオン性基含有モノマーの両方を含んで構成され、全体としてカチオン性を示すものであってもよい。 The cationic polymer forming the main body of the cationic polymer particles may be composed of both a cationic group-containing monomer and an anionic group-containing monomer, and may exhibit cationic properties as a whole.
また、カチオン性ポリマー粒子本体は、アニオン性又はノニオン性を示すポリマー粒子がカチオン性物質で被覆され、全体としてカチオン性を示すものであってもよい。 Further, the main body of the cationic polymer particles may be one in which polymer particles exhibiting anionic or nonionic properties are coated with a cationic substance and exhibit cationic properties as a whole.
重合開始剤としては、例えば、2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-アミジノプロパン)塩酸塩などのアゾ化合物;tert-ブチルペルオキシオクトエート、ジベンゾイルペルオキシドなどの有機過酸化物;過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムなどの無機過酸化物等が挙げられる。重合開始剤は、これらのうちの1種又は2種以上を用いることが好ましい。ポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点からはアゾ化合物が好ましい。 Examples of the polymerization initiator include 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), and 2,2'-azobis (2-amidinopropane) hydrochloride. Azo compounds such as; tert-butylperoxyoctate, organic peroxides such as dibenzoyl peroxide; inorganic peroxides such as sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate and the like can be mentioned. It is preferable to use one or more of these as the polymerization initiator. An azo compound is preferable from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body.
粒子本体分散液に用いられる分散媒としては水が挙げられる。水には、例えば、蒸留水、脱イオン水、超純水等が挙げられる。分散媒は、重合反応に影響を及ぼさない範囲で、水との相溶性のある有機溶媒を含有していてもよい。かかる有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどの炭素数1乃至3の低級アルコール、アセトン、メチルエチルケトンなどの炭素数3又は4のケトン等が挙げられる。 Examples of the dispersion medium used in the particle body dispersion liquid include water. Examples of water include distilled water, deionized water, ultrapure water and the like. The dispersion medium may contain an organic solvent compatible with water as long as it does not affect the polymerization reaction. Examples of such an organic solvent include lower alcohols having 1 to 3 carbon atoms such as methanol, ethanol and isopropyl alcohol, and ketones having 3 or 4 carbon atoms such as acetone and methyl ethyl ketone.
粒子本体分散液は、ポリマー粒子本体及び分散媒以外に乳化剤、界面活性剤、pH調整剤等を含有していてもよい。 The particle body dispersion may contain an emulsifier, a surfactant, a pH adjuster, or the like in addition to the polymer particle body and the dispersion medium.
粒子本体分散液における固形分濃度c1は、表面処理工程でのポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは25質量%以上であり、また、同様の観点から、好ましくは50質量%以下、より好ましくは45質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。粒子本体分散液における固形分濃度c1は、好ましくは10質量%以上50質量%以下、より好ましくは20質量%以上45質量%以下、更に好ましくは25質量%以上40質量%以下である。 The solid content concentration c 1 in the particle body dispersion is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, still more preferably 25% by mass or more, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the surface treatment step. From the same viewpoint, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and further preferably 40% by mass or less. The solid content concentration c 1 in the particle body dispersion is preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably 20% by mass or more and 45% by mass or less, and further preferably 25% by mass or more and 40% by mass or less.
粒子本体分散液に含有されるポリマー粒子本体のZ平均粒子径は、表面処理工程でのポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは10nm以上、より好ましくは30nm以上、更に好ましくは50nm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは900nm以下、より好ましくは800nm以下、更に好ましくは750nm以下である。ポリマー粒子本体のZ平均粒子径は、好ましくは10nm以上900nm以下、より好ましくは30nm以上800nm以下、更に好ましくは50nm以上750nm以下である。ここで、Z平均粒子径は動的光散乱法により測定されるものである(以下、同様)。 The Z average particle size of the polymer particle body contained in the particle body dispersion is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, still more preferably 50 nm or more from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the surface treatment step. From the same viewpoint, it is preferably 900 nm or less, more preferably 800 nm or less, and further preferably 750 nm or less. The Z average particle diameter of the polymer particle body is preferably 10 nm or more and 900 nm or less, more preferably 30 nm or more and 800 nm or less, and further preferably 50 nm or more and 750 nm or less. Here, the Z average particle size is measured by a dynamic light scattering method (hereinafter, the same applies).
粒子本体分散液に含有されるポリマー粒子本体のゼータ電位は、アニオン性ポリマー粒子本体の場合はゼロよりも小さく、一方、カチオン性ポリマー粒子本体の場合はゼロよりも大きい。ポリマー粒子本体のゼータ電位の絶対値は、表面処理工程でのポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは1mV以上、より好ましくは5mV以上、更に好ましくは10mV以上であり、また、同様の観点から、好ましくは70mV以下、より好ましくは50mV以下、更に好ましくは40mV以下である。ポリマー粒子本体のゼータ電位の絶対値は、好ましくは1mV以上70mV以下、より好ましくは5mV以上50mV以下、更に好ましくは10mV以上40mV以下である。ここで、ゼータ電位は光散乱電気泳動法により測定されるものである(以下、同様)。 The zeta potential of the polymer particle body contained in the particle body dispersion is smaller than zero in the case of the anionic polymer particle body, while it is larger than zero in the case of the cationic polymer particle body. The absolute value of the zeta potential of the polymer particle body is preferably 1 mV or more, more preferably 5 mV or more, still more preferably 10 mV or more, and the same, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the surface treatment step. From the viewpoint, it is preferably 70 mV or less, more preferably 50 mV or less, still more preferably 40 mV or less. The absolute value of the zeta potential of the polymer particle body is preferably 1 mV or more and 70 mV or less, more preferably 5 mV or more and 50 mV or less, and further preferably 10 mV or more and 40 mV or less. Here, the zeta potential is measured by light scattering electrophoresis (hereinafter, the same applies).
(蒸留工程)
蒸留工程では、粒子本体分散液調製工程で調製した粒子本体分散液を蒸留する。このとき、揮発成分の分散媒と共に残存モノマーが除去され、粒子本体分散液における残存モノマーが低減される。ここで、蒸留操作では加熱及び減圧を行ってもよい。また、蒸留により分散媒及び残存モノマーを留去して粒子本体分散液を濃縮した後に分散媒を添加して元の固形分濃度に希釈する操作を繰り返し行ってもよい。逆に、粒子本体分散液に分散媒を添加して希釈した後に蒸留により分散媒を留去して元の固形分濃度まで濃縮する操作を繰り返し行ってもよい。ポリマー粒子本体に含まれる残存モノマーの分散媒への拡散を促進する観点からはこれらのうちの前者の操作が好ましい。
(Distillation process)
In the distillation step, the particle body dispersion prepared in the particle body dispersion preparation step is distilled. At this time, the residual monomer is removed together with the dispersion medium of the volatile component, and the residual monomer in the particle body dispersion liquid is reduced. Here, in the distillation operation, heating and depressurization may be performed. Further, the operation of distilling off the dispersion medium and the residual monomer by distillation to concentrate the particle body dispersion liquid, and then adding the dispersion medium to dilute to the original solid content concentration may be repeated. On the contrary, the operation of adding a dispersion medium to the particle body dispersion liquid to dilute it, distilling off the dispersion medium by distillation, and concentrating to the original solid content concentration may be repeated. From the viewpoint of promoting the diffusion of the residual monomer contained in the polymer particle body into the dispersion medium, the former operation among these is preferable.
特許文献1に開示されたポリマー分散液の製造方法では、ポリマー分散液が荷電物質のカチオン化澱粉を含むことから、それを蒸留して残存モノマーを低減させる際、ポリマー分散液の発泡を抑制する蒸留条件を選択する必要があるために生産効率が低いという問題がある。しかしながら、この実施形態に係るポリマー粒子の製造方法では、後述の細孔流通ステップにおいて荷電物質含有液と合流させる前の荷電物質を含まない粒子本体分散液の蒸留を行うので、特許文献1に開示されたポリマー分散液の製造方法のような蒸留条件の制約がなく、従って、高い生産効率でこの工程を行うことができる。
In the method for producing a polymer dispersion disclosed in
(荷電物質含有液調製工程)
荷電物質含有液調製工程では、ポリマー粒子本体とは反対の電荷を有する荷電物質を含有する荷電物質含有液を調製する。荷電物質含有液は、荷電物質が溶媒に溶解した溶液であってもよく、また、荷電物質が粒子となって分散媒に分散した分散液であってもよく、更に、荷電物質の一部が溶解し且つ一部が粒子となって分散したものであってもよい。なお、荷電物質含有液は、ポリマー粒子本体とは反対の電荷を有する荷電物質の存在下にポリマー粒子本体と同一の電荷を有する荷電物質が混在したものであってもよい。
(Preparation process for charged substance-containing liquid)
In the chargeable substance-containing liquid preparation step, a charged substance-containing liquid containing a charged substance having a charge opposite to that of the polymer particle body is prepared. The charged substance-containing liquid may be a solution in which the charged substance is dissolved in a solvent, or may be a dispersion liquid in which the charged substance becomes particles and is dispersed in a dispersion medium, and a part of the charged substance may be. It may be dissolved and partially dispersed as particles. The charged substance-containing liquid may be a mixture of a charged substance having the same charge as the polymer particle body in the presence of a charged substance having a charge opposite to that of the polymer particle body.
粒子本体分散液がアニオン性ポリマー粒子本体を含有する場合、アニオン性ポリマー粒子本体に吸着する荷電物質はカチオン性基含有物質である。カチオン性基含有物質としては、例えば、カチオン化澱粉、4級アンモニウム塩、カチオン化ポバール、カチオン化グアーガム等が挙げられる。 When the particle body dispersion liquid contains an anionic polymer particle body, the charged substance adsorbed on the anionic polymer particle body is a cationic group-containing substance. Examples of the cationic group-containing substance include cationized starch, quaternary ammonium salt, cationized poval, and cationized guar gum.
カチオン化澱粉は、澱粉にカチオン基を導入したものである。カチオン化澱粉は、例えば、澱粉と四級アンモニウムアルキル化試薬とを反応させることにより得ることができる。カチオン化澱粉の主骨格を形成する澱粉としては、例えば、コーンスターチ、小麦スターチ、ポテトスターチ、タピオカスターチ等が挙げられる。 Cationized starch is starch in which a cation group is introduced. The cationized starch can be obtained, for example, by reacting the starch with a quaternary ammonium alkylating reagent. Examples of the starch forming the main skeleton of the cationized starch include corn starch, wheat starch, potato starch, tapioca starch and the like.
4級アンモニウム塩としては、例えば、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、ベヘニルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、トリセチルメチルアンモニウムクロライド、オキシエチルアルキルアンモニウムホスフェート、ココアルキルメチルビス(ポリエトキシエタノール)アンモニウムクロライド、パルミトイルエチルヒドロキシエチルアンモニウムメチルサルフェート、ステアリルジメチルベンジルアンモニウムクロライド等が挙げられる。 Examples of the quaternary ammonium salt include stearyltrimethylammonium chloride, cetyltrimethylammonium bromide, behenyltrimethylammonium chloride, distearyldimethylammonium chloride, tricetylmethylammonium chloride, oxyethylalkylammonium phosphate, and cocoalkylmethylbis (polyethoxyethanol). ) Ammonium chloride, palmitoyl ethyl hydroxyethyl ammonium methyl sulfate, stearyl dimethyl benzyl ammonium chloride and the like can be mentioned.
カチオン性基含有物質は、これらのうちの1種又は2種以上を用いることが好ましい。粒子の分散安定性の観点からはカチオン化澱粉が好ましい。 As the cationic group-containing substance, it is preferable to use one or more of these. From the viewpoint of dispersion stability of particles, cationized starch is preferable.
粒子本体分散液がカチオン性ポリマー粒子本体を含有する場合、カチオン性ポリマー粒子本体に吸着する荷電物質はアニオン性基含有物質である。アニオン性基含有物質としては、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸、リグニンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩ホルムアルデヒド縮合物等が挙げられる。アニオン性基含有物質は、これらのうちの1種又は2種以上を用いることが好ましい。 When the particle body dispersion liquid contains a cationic polymer particle body, the charged substance adsorbed on the cationic polymer particle body is an anionic group-containing substance. Examples of the anionic group-containing substance include poly (meth) acrylic acid, lignin sulfonate, naphthalene sulfonate formaldehyde condensate and the like. As the anionic group-containing substance, it is preferable to use one or more of these.
なお、荷電物質を構成するカチオン性基含有物質は、カチオン性基及びアニオン性基の両方を含有し、全体としてカチオン性を示すものであってもよい。同様に、荷電物質を構成するアニオン性基含有物質は、アニオン性基及びカチオン性基の両方を含有し、全体としてアニオン性を示すものであってもよい。 The cationic group-containing substance constituting the charged substance may contain both a cationic group and an anionic group and may exhibit cationicity as a whole. Similarly, the anionic group-containing substance constituting the charged substance may contain both anionic groups and cationic groups and exhibit anionicity as a whole.
荷電物質の重量平均分子量(Mw)は、粒子の分散安定性の観点から、好ましくは1万以上、より好ましくは10万以上、更に好ましくは100万以上であり、また、同様の観点から、好ましくは8000万以下、より好ましくは4000万以下、更に好ましくは1000万以下である。荷電物質含有液における重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1万以上8000万以下、より好ましくは10万以上4000万以下、更に好ましくは100万以上1000万以下である。 The weight average molecular weight (Mw) of the charged substance is preferably 10,000 or more, more preferably 100,000 or more, still more preferably 1 million or more, and preferably from the same viewpoint, from the viewpoint of dispersion stability of the particles. Is 80 million or less, more preferably 40 million or less, still more preferably 10 million or less. The weight average molecular weight (Mw) in the charged substance-containing liquid is preferably 10,000 or more and 80 million or less, more preferably 100,000 or more and 40 million or less, and further preferably 1 million or more and 10 million or less.
荷電物質含有液は、荷電物質以外に分散剤、界面活性剤、pH調整剤等を含有していてもよい。 The charged substance-containing liquid may contain a dispersant, a surfactant, a pH adjuster, or the like in addition to the charged substance.
荷電物質含有液における固形分濃度c2は、表面処理工程でのポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは1質量%以上であり、また、同様の観点から、好ましくは30質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは6質量%以下である。荷電物質含有液における固形分濃度c2は、好ましくは0.1質量%以上30質量%以下、より好ましくは0.5質量%以上10質量%以下、更に好ましくは1質量%以上6質量%以下である。 The solid content concentration c 2 in the charged substance-containing liquid is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, still more preferably 0.5% by mass or more, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the surface treatment step. It is 1% by mass or more, and from the same viewpoint, it is preferably 30% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and further preferably 6% by mass or less. The solid content concentration c 2 in the charged substance-containing liquid is preferably 0.1% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or more and 10% by mass or less, and further preferably 1% by mass or more and 6% by mass or less. Is.
(表面処理工程)
表面処理工程は、粒子本体分散液及び荷電物質含有液をそれぞれ流動させると共にそれらを合流させる合流ステップと、その合流させた流体を孔径が0.03mm以上20mm以下の細孔に流通させる細孔流通ステップとを有する。
(Surface treatment process)
The surface treatment step consists of a merging step in which the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid are each flowed and merged, and the pore circulation in which the merged fluid is circulated to pores having a pore diameter of 0.03 mm or more and 20 mm or less. Has steps and.
<合流ステップ>
合流ステップでは、粒子本体分散液及び荷電物質含有液をそれぞれ流動させると共にそれらを合流させる。
<Merge step>
In the merging step, the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid are each flowed and merged.
合流させる粒子本体分散液及び荷電物質含有液において、粒子本体分散液中のポリマー粒子本体の電荷を有する官能基のモル数に対する荷電物質含有液中の荷電物質の電荷を有する官能基のモル数の比(荷電物質含有液中の荷電物質の電荷を有する官能基/粒子本体分散液中のポリマー粒子本体の電荷を有する官能基)は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.1以上であり、また、同様の観点から、好ましくは50以下、より好ましくは30以下、更に好ましくは20以下である。粒子本体分散液中のポリマー本体粒子の電荷を有する官能基のモル数に対する荷電物質含有液中の荷電物質の電荷を有する官能基のモル数の比は、好ましくは0.01以上50以下、より好ましくは0.05以上30以下、更に好ましくは0.1以上20以下である。なお、粒子本体分散液中のポリマー粒子本体の電荷を有する官能基がカチオン性基の場合、荷電物質含有液中の荷電物質の電荷を有する官能基はアニオン性基である。粒子本体分散液中のポリマー粒子本体の電荷を有する官能基がアニオン性基の場合、荷電物質含有液中の荷電物質の電荷を有する官能基はカチオン性基である。また、ポリマー粒子本体や荷電物質がカチオン性基及びアニオン性基の両方を含有する場合、それらの電荷を有する官能基のモル数は、カチオン性基及びアニオン性基のモル数の差である。 In the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid to be merged, the number of moles of the functional group having the charge of the charged substance in the charged substance-containing liquid relative to the number of moles of the charged functional group of the polymer particle body in the particle body dispersion liquid. The ratio (the charged functional group of the charged substance in the charged substance-containing liquid / the charged functional group of the polymer particle body in the particle body dispersion liquid) is from the viewpoint of suppressing the aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. It is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, still more preferably 0.1 or more, and from the same viewpoint, it is preferably 50 or less, more preferably 30 or less, still more preferably 20 or less. .. The ratio of the number of moles of the charged functional group in the charged substance-containing liquid to the number of moles of the charged functional group of the polymer body particle in the particle body dispersion is preferably 0.01 or more and 50 or less. It is preferably 0.05 or more and 30 or less, and more preferably 0.1 or more and 20 or less. When the charged functional group of the polymer particle body in the particle body dispersion liquid is a cationic group, the charged functional group of the charged substance in the charged substance-containing liquid is an anionic group. When the charged functional group of the polymer particle body in the particle body dispersion is an anionic group, the charged functional group of the charged substance in the charged substance-containing liquid is a cationic group. Further, when the polymer particle body or the charged substance contains both a cationic group and an anionic group, the number of moles of the functional group having the charge thereof is the difference in the number of moles of the cationic group and the anionic group.
合流前の粒子本体分散液の流量Q1は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.1L/h以上、より好ましくは0.3L/h以上、更に好ましくは0.5L/h以上であり、また、同様の観点から、好ましくは30L/h以下、より好ましくは20L/h以下、更に好ましくは15L/h以下である。合流前の粒子本体分散液の流量Q1は、好ましくは0.1L/h以上30L/h以下、より好ましくは0.3L/h以上20L/h以下、更に好ましくは0.5L/h以上15L/h以下である。 The flow rate Q1 of the particle body dispersion liquid before merging is preferably 0.1 L / h or more, more preferably 0.3 L / h or more, still more preferably 0.3 L / h or more, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. It is 0.5 L / h or more, and from the same viewpoint, it is preferably 30 L / h or less, more preferably 20 L / h or less, and further preferably 15 L / h or less. The flow rate Q1 of the particle body dispersion liquid before merging is preferably 0.1 L / h or more and 30 L / h or less, more preferably 0.3 L / h or more and 20 L / h or less, and further preferably 0.5 L / h or more and 15 L. It is less than / h.
合流前の荷電物質含有液の流量Q2は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.1L/h以上、より好ましくは0.5L/h以上、更に好ましくは1.0L/h以上であり、また、同様の観点から、好ましくは30L/h以下、より好ましくは20L/h以下、更に好ましくは15L/h以下である。合流前の荷電物質含有液の流量Q2は、好ましくは0.1L/h以上30L/h以下、より好ましくは0.5L/h以上20L/h以下、更に好ましくは1.0L/h以上15L/h以下である。 The flow rate Q2 of the charged substance-containing liquid before merging is preferably 0.1 L / h or more, more preferably 0.5 L / h or more, still more preferably 0.5 L / h or more, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merging fluid. It is 1.0 L / h or more, and from the same viewpoint, it is preferably 30 L / h or less, more preferably 20 L / h or less, and further preferably 15 L / h or less. The flow rate Q2 of the charged substance-containing liquid before merging is preferably 0.1 L / h or more and 30 L / h or less, more preferably 0.5 L / h or more and 20 L / h or less, and further preferably 1.0 L / h or more and 15 L. It is less than / h.
合流前の粒子本体分散液の荷電物質含有液に対する流量比(Q1/Q2)は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.1以上、更に好ましくは0.5以上であり、また、同様の観点から、好ましくは5以下、より好ましくは2以下、更に好ましくは1.5以下である。合流前の粒子本体分散液の荷電物質含有液に対する流量比(Q1/Q2)は、好ましくは0.01以上5以下、より好ましくは0.1以上2.0以下、更に好ましくは0.5以上1.5以下である。 The flow rate ratio (Q 1 / Q 2 ) of the particle body dispersion liquid before merging to the charged substance-containing liquid is preferably 0.01 or more, more preferably 0, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merging fluid. It is 1.1 or more, more preferably 0.5 or more, and from the same viewpoint, it is preferably 5 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1.5 or less. The flow rate ratio (Q 1 / Q 2 ) of the particle body dispersion liquid before merging to the charged substance-containing liquid is preferably 0.01 or more and 5 or less, more preferably 0.1 or more and 2.0 or less, and further preferably 0. 5 or more and 1.5 or less.
合流前の粒子本体分散液及び荷電物質含有液の温度は同一であって、従って、それらの合流後の流体の温度も同一であることが好ましい。合流前の粒子本体分散液及び荷電物質含有液並びにそれらの合流後の流体の温度は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは1℃以上、より好ましくは5℃以上、更に好ましくは10℃以上であり、また、同様の観点から、好ましくは70℃以下、より好ましくは50℃以下、更に好ましくは30℃以下である。合流前の粒子本体分散液及び荷電物質含有液並びにそれらの合流後の流体の温度は、好ましくは1℃以上70℃以下、より好ましくは5℃以上50℃以下、更に好ましくは10℃以上30℃以下である。 It is preferable that the temperatures of the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid before merging are the same, and therefore the temperature of the fluid after merging is also the same. The temperature of the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid before merging and the fluid after merging thereof is preferably 1 ° C. or higher, more preferably 5 ° C. or higher from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. It is more preferably 10 ° C. or higher, and from the same viewpoint, it is preferably 70 ° C. or lower, more preferably 50 ° C. or lower, still more preferably 30 ° C. or lower. The temperature of the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid before merging and the fluid after merging thereof is preferably 1 ° C. or higher and 70 ° C. or lower, more preferably 5 ° C. or higher and 50 ° C. or lower, and further preferably 10 ° C. or higher and 30 ° C. It is as follows.
合流ステップにおける粒子本体分散液と荷電物質含有液との合流の態様は特に限定されるものではない。 The mode of merging of the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid in the merging step is not particularly limited.
粒子本体分散液と荷電物質含有液とを合流させる際の衝突の態様(角度等)としては、例えば、両方を正面衝突させて合流させる態様(耐向流衝突)、一方を他方に直交する方向から衝突させて合流させる態様、一方を他方に斜め後方から衝突させて合流させる態様、一方を他方に斜め前方から衝突させて合流させる態様、一方を他方に沿うように接触させて合流させる態様、一方を他方の全周から衝突させて合流させる態様が挙げられる。これらのうち、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、一方を他方の全周から衝突させて合流させる態様が好ましい。 The mode of collision (angle, etc.) when the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid are merged is, for example, a mode in which both are head-on collided and merged (countercurrent collision resistance), and one is orthogonal to the other. A mode in which one collides with the other from diagonally behind to merge, a mode in which one collides with the other diagonally from the front and merges, and a mode in which one is brought into contact along the other to merge. An embodiment in which one is made to collide from the entire circumference of the other and merged can be mentioned. Of these, from the viewpoint of suppressing the aggregation of the polymer particle bodies in the merged fluid, it is preferable to collide one of them from the entire circumference of the other to merge them.
粒子本体分散液と荷電物質含有液との合流させる際の合流方式の態様(数等)としては、両方をそれぞれ複数の方向から衝突させて合流させる態様、一方を他方に複数の方向から衝突させて合流させる態様が挙げられる。前者では、両方をそれぞれ2方向以上から衝突させることが好ましく、また、上限は特にないが生産性の観点からそれぞれ4方向以下から衝突させることが好ましい。後者では、一方を好ましくは2方向以上から他方に衝突させることが好ましく、また、上限は特にないが生産性の観点から一方を4方向以下から他方に衝突させることが好ましい。 As the mode (number, etc.) of the merging method when merging the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid, both are collided from a plurality of directions to be merged, and one is made to collide with the other from a plurality of directions. There is an embodiment of merging. In the former, it is preferable to collide both of them from two or more directions, and it is preferable to collide from four or less directions from the viewpoint of productivity, although there is no particular upper limit. In the latter, it is preferable to collide one with the other from two or more directions, and it is preferable to collide one with the other from four directions or less from the viewpoint of productivity, although there is no particular upper limit.
粒子本体分散液及び荷電物質含有液のうちの少なくとも一方を、後述の細孔流通ステップにおいて合流させた流体を流通させる細孔と同様の構成の細孔に流通させた後、又は、細孔に流通させると共に、それらを合流させてもよい。 After at least one of the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid is circulated in the pores having the same structure as the pores through which the fluid merged in the pore flow step described later is circulated, or in the pores. They may be distributed and merged.
<細孔流通ステップ>
細孔流通ステップでは、合流ステップで合流させた流体を孔径が0.03mm以上20mm以下の細孔に流通させる。
<Pore distribution step>
In the pore circulation step, the fluid merged in the merging step is circulated in the pores having a pore diameter of 0.03 mm or more and 20 mm or less.
実施形態に係るポリマー粒子の製造方法によれば、各々、流動する粒子本体分散液及び荷電物質含有液を合流させた流体を孔径が0.03mm以上20mm以下の細孔に流通させることにより、荷電物質が添加された際のポリマー粒子本体の凝集を抑制することができる。これは、粒子本体分散液及び荷電物質含有液を合流させた流体を細孔に流通させることにより、それらが迅速に均一混合された後に吸着が開始するため、不均一な混合状態での吸着による凝集を抑制できるためと考えられる。 According to the method for producing polymer particles according to the embodiment, a fluid in which a flowing particle body dispersion liquid and a charged substance-containing liquid are merged is circulated in pores having a pore diameter of 0.03 mm or more and 20 mm or less, respectively, to be charged. It is possible to suppress the aggregation of the polymer particle body when the substance is added. This is due to adsorption in a non-uniformly mixed state because the fluid in which the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid are combined is circulated through the pores, and the adsorption starts after they are rapidly and uniformly mixed. This is thought to be because aggregation can be suppressed.
細孔の横断面形状としては、例えば、円形、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等が挙げられる。これらのうち合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点からは円形が好ましい。細孔の横断面形状は、長さ方向に沿って同一であることが好ましい。 Examples of the cross-sectional shape of the pores include a circle, a semicircle, an ellipse, a semi-elliptical shape, a square, a rectangle, a trapezoid, a parallelogram, a star shape, an irregular shape, and the like. Of these, a circular shape is preferable from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. The cross-sectional shape of the pores is preferably the same along the length direction.
細孔の延びる方向は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、粒子本体分散液の流動方向及び荷電物質含有液の流動方向のうちの少なくとも一方と同一であることが好ましい。 The direction in which the pores extend is preferably the same as at least one of the flow direction of the particle body dispersion liquid and the flow direction of the charged substance-containing liquid from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid.
細孔の孔径は0.03mm以上20mm以下である。細孔の孔径は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.04mm以上、より好ましくは0.05mm以上、更に好ましくは0.1mm以上、より更に好ましくは0.15mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは10mm以下、より好ましくは5mm以下、更に好ましくは3mm以下、より更に好ましくは1mm以下である。細孔の孔径は、好ましくは0.04mm以上10mm以下、より好ましくは0.05mm以上5mm以下、更に好ましくは0.1mm以上3mm以下であり、より更に好ましくは0.15mm以上1mm以下である。なお、細孔の孔径は、細孔の横断面形状が円形の場合には直径であるが、細孔の横断面形状が非円形の場合には等価水力直径(4×流路面積/断面長)である。 The pore diameter of the pores is 0.03 mm or more and 20 mm or less. The pore diameter is preferably 0.04 mm or more, more preferably 0.05 mm or more, still more preferably 0.1 mm or more, still more preferably 0. It is 15 mm or more, and from the same viewpoint, it is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less, still more preferably 3 mm or less, still more preferably 1 mm or less. The pore diameter of the pores is preferably 0.04 mm or more and 10 mm or less, more preferably 0.05 mm or more and 5 mm or less, still more preferably 0.1 mm or more and 3 mm or less, and further preferably 0.15 mm or more and 1 mm or less. The diameter of the pores is the diameter when the cross-sectional shape of the pores is circular, but the equivalent hydraulic diameter (4 x channel area / cross-sectional length) when the cross-sectional shape of the pores is non-circular. ).
細孔の長さは、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.05mm以上、より好ましくは0.1mm以上、更に好ましくは0.3mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは10mm以下、より好ましくは5mm以下、更に好ましくは2mm以下である。細孔の長さは、好ましくは0.05mm以上10mm以下、より好ましくは0.1mm以上5mm以下、更に好ましくは0.3mm以上2mm以下である。 The length of the pores is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, still more preferably 0.3 mm or more, and the same, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. From the viewpoint of the above, it is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less, still more preferably 2 mm or less. The length of the pores is preferably 0.05 mm or more and 10 mm or less, more preferably 0.1 mm or more and 5 mm or less, and further preferably 0.3 mm or more and 2 mm or less.
細孔の長さの孔径に対する比(長さ/孔径)は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.5以上、更に好ましくは1以上であり、また、同様の観点から、好ましくは30以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは5以下である。細孔の長さの孔径に対する比(長さ/孔径)は、好ましくは0.1以上30以下、より好ましくは0.5以上10以下、更に好ましくは1以上5以下である。 The ratio (length / pore diameter) of the pore length to the pore diameter is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, still more preferably 0.5 or more, from the viewpoint of suppressing the aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. It is 1 or more, and from the same viewpoint, it is preferably 30 or less, more preferably 10 or less, and further preferably 5 or less. The ratio (length / pore diameter) of the pore length to the pore diameter is preferably 0.1 or more and 30 or less, more preferably 0.5 or more and 10 or less, and further preferably 1 or more and 5 or less.
細孔の流路面積は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.005mm2以上、より好ましくは0.01mm2以上、更に好ましくは0.02mm2以上であり、また、同様の観点から、好ましくは20mm2以下、より好ましくは5mm2以下、更に好ましくは1mm2以下、より更に好ましくは0.5mm2以下である。細孔の流路面積は、好ましくは0.005mm2以上20mm2以下、より好ましくは0.005mm2以上5mm2以下、更に好ましくは0.01mm2以上1mm2以下、より更に好ましくは0.02mm2以上0.5mm2以下である。 The flow path area of the pores is preferably 0.005 mm 2 or more, more preferably 0.01 mm 2 or more, still more preferably 0.02 mm 2 or more, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. From the same viewpoint, it is preferably 20 mm 2 or less, more preferably 5 mm 2 or less, still more preferably 1 mm 2 or less, still more preferably 0.5 mm 2 or less. The flow path area of the pores is preferably 0.005 mm 2 or more and 20 mm 2 or less, more preferably 0.005 mm 2 or more and 5 mm 2 or less, still more preferably 0.01 mm 2 or more and 1 mm 2 or less, still more preferably 0.02 mm. 2 or more and 0.5 mm 2 or less.
粒子本体分散液及び荷電物質含有液を合流させた流体を細孔に流通させる方法は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、粒子本体分散液及び荷電物質含有液を細孔の直前で合流させ、その合流した直後の流体をそのまま細孔に流通させる方法、又は、粒子本体分散液及び荷電物質含有液を細孔内で合流させ、その合流した流体を引き続き細孔に流通させる方法が好ましい。なお、粒子本体分散液及び荷電物質含有液を液溜め部で一旦合流させ、それらが混在状態となった流体を細孔に流通させる方法であってもよい。 The method of circulating the fluid in which the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid are merged through the pores is to make the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid pores from the viewpoint of suppressing the aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. A method of merging immediately before the merging and allowing the fluid immediately after the merging to flow through the pores as it is, or a method of merging the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid in the pores and continuously flowing the merged fluid through the pores. The method of making the particles is preferable. In addition, a method may be used in which the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid are once merged at the liquid reservoir, and the fluid in which they are in a mixed state is circulated in the pores.
細孔を流通する流体におけるポリマー粒子本体の含有量m1に対する荷電物質の含有量m2の割合、つまり、(m2/m1)×100は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは8質量%以上であり、また、同様の観点から、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは18質量%以下である。細孔を流通する流体におけるポリマー粒子本体の含有量m1に対する荷電物質の含有量m2の割合は、好ましくは1質量%以上30質量%以下、より好ましくは5質量%以上20質量%以下、更に好ましくは8質量%以上18質量%以下である。 The ratio of the content m 2 of the charged substance to the content m 1 of the polymer particle body in the fluid flowing through the pores, that is, (m 2 / m 1 ) × 100 suppresses the aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. From the viewpoint of the above, it is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 8% by mass or more, and from the same viewpoint, preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less. , More preferably 18% by mass or less. The ratio of the content m 2 of the charged substance to the content m 1 of the polymer particle body in the fluid flowing through the pores is preferably 1% by mass or more and 30% by mass or less, more preferably 5% by mass or more and 20% by mass or less. More preferably, it is 8% by mass or more and 18% by mass or less.
細孔を流通する流体の流量Qは、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.1L/h以上、より好ましくは0.5L/h以上、更に好ましくは1.0L/h以上であり、また、同様の観点から、好ましくは50L/h以下、より好ましくは40L/h以下、更に好ましくは25L/h以下である。細孔を流通する流体の流量Qは、好ましくは0.1L/h以上50L/h以下、より好ましくは0.5L/h以上40L/h以下、更に好ましくは1.0L/h以上25L/h以下である。 The flow rate Q of the fluid flowing through the pores is preferably 0.1 L / h or more, more preferably 0.5 L / h or more, still more preferably 1. It is 0 L / h or more, and from the same viewpoint, it is preferably 50 L / h or less, more preferably 40 L / h or less, and further preferably 25 L / h or less. The flow rate Q of the fluid flowing through the pores is preferably 0.1 L / h or more and 50 L / h or less, more preferably 0.5 L / h or more and 40 L / h or less, and further preferably 1.0 L / h or more and 25 L / h or less. It is as follows.
細孔を流通する流体の流速uは、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは5m/s以上、より好ましくは7m/s以上、更に好ましくは10m/s以上であり、また、同様の観点から、好ましくは40m/s以下、より好ましくは30m/s以下、更に好ましくは22m/s以下である。細孔を流通する流体の流速uは、好ましくは5m/s以上40m/s以下、より好ましくは7m/s以上30m/s以下、更に好ましくは10m/s以上22m/s以下である。この細孔を流通する流体の流速uは、細孔を流通する流体の流量Qによって制御することができる。 The flow velocity u of the fluid flowing through the pores is preferably 5 m / s or more, more preferably 7 m / s or more, still more preferably 10 m / s or more, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. From the same viewpoint, it is preferably 40 m / s or less, more preferably 30 m / s or less, and further preferably 22 m / s or less. The flow velocity u of the fluid flowing through the pores is preferably 5 m / s or more and 40 m / s or less, more preferably 7 m / s or more and 30 m / s or less, and further preferably 10 m / s or more and 22 m / s or less. The flow velocity u of the fluid flowing through the pores can be controlled by the flow rate Q of the fluid flowing through the pores.
合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点からは、細孔を流通する流体は、乱流条件で流通することが好ましい。細孔を流通する流体のレイノルズ数Reは、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは5000以上、より好ましくは10000以上、更に好ましくは60000以上であり、また、同様の観点から、好ましくは200000以下、より好ましくは150000以下、更に好ましくは100000以下である。細孔を流通する流体のレイノルズ数Reは、好ましくは5000以上200000以下、より好ましくは10000以上150000以下、更に好ましくは60000以上100000以下である。ここで、細孔を流通する流体のレイノルズ数Reは、細孔内での流体の平均流速u(m/s)、細孔の孔径d(m)、流体の粘度μ(Pa・s)、及び流体の密度ρ(kg/m3)の値を用いた一般的な配管流れのレイノルズ数算出式(レイノルズ数Re=duρ/μ)により求められる。 From the viewpoint of suppressing the aggregation of the polymer particle body in the merged fluid, the fluid flowing through the pores is preferably circulated under turbulent flow conditions. The Reynolds number Re of the fluid flowing through the pores is preferably 5000 or more, more preferably 10,000 or more, still more preferably 60,000 or more, and the same, from the viewpoint of suppressing the aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. From the viewpoint, it is preferably 200,000 or less, more preferably 150,000 or less, still more preferably 100,000 or less. The Reynolds number Re of the fluid flowing through the pores is preferably 5,000 or more and 200,000 or less, more preferably 10,000 or more and 150,000 or less, and further preferably 60,000 or more and 100,000 or less. Here, the Reynolds number Re of the fluid flowing through the pores is the average flow velocity u (m / s) of the fluid in the pores, the pore diameter d (m), the viscosity μ (Pa · s) of the fluid, and so on. And, it is obtained by a general Reynolds number calculation formula (Reynolds number Re = duρ / μ) of the pipe flow using the value of the fluid density ρ (kg / m 3 ).
細孔前後の圧力損失ΔPは、細孔流通前後の圧力差であり、それにより噴流の大きさを評価することができる。この圧力損失ΔPは、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.01MPa以上、より好ましくは0.05MPa以上、更に好ましくは0.1MPa以上であり、また、過大な圧力損失ΔPが生じて機器に障害をもたらすことを防ぐ観点から、好ましくは5MPa以下、より好ましくは1MPa以下、更に好ましくは0.8MPa以下である。この圧力損失ΔPは、好ましくは0.01MPa以上5MPa以下、より好ましくは0.05MPa以上1MPa以下、更に好ましくは0.1MPa以上0.8MPa以下である。 The pressure loss ΔP before and after the pores is the pressure difference before and after the pore flow, and the size of the jet can be evaluated by this. This pressure loss ΔP is preferably 0.01 MPa or more, more preferably 0.05 MPa or more, still more preferably 0.1 MPa or more, and is excessive, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. From the viewpoint of preventing pressure loss ΔP from occurring and causing damage to the equipment, the pressure loss is preferably 5 MPa or less, more preferably 1 MPa or less, still more preferably 0.8 MPa or less. The pressure loss ΔP is preferably 0.01 MPa or more and 5 MPa or less, more preferably 0.05 MPa or more and 1 MPa or less, and further preferably 0.1 MPa or more and 0.8 MPa or less.
合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点からは、細孔を流通した流体を、流路径の拡大した流路拡大部に流出させて乱流を発生し易くすることが好ましい。 From the viewpoint of suppressing the aggregation of the polymer particle body in the merged fluid, it is preferable to allow the fluid flowing through the pores to flow out to the channel expansion portion where the channel diameter is expanded to facilitate turbulence.
流路拡大部の流路の横断面形状としては、例えば、円形、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等が挙げられる。合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点からは、これらのうち円形が好ましい。流路拡大部の横断面形状は、長さ方向に沿って同一であることが好ましいが、長さ方向に沿って異なる形状を含んでいてもよい。 Examples of the cross-sectional shape of the flow path of the flow path expansion portion include a circle, a semicircle, an ellipse, a semi-elliptical shape, a square, a rectangle, a trapezoid, a parallelogram, a star shape, and an indefinite shape. Of these, the circular shape is preferable from the viewpoint of suppressing the aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. The cross-sectional shape of the flow path enlarged portion is preferably the same along the length direction, but may include different shapes along the length direction.
流路拡大部は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、細孔から最大流路径を有する部分までコーン形状に拡大するように形成されていることが好ましい。このコーン拡大角(図2Aにおけるθ12)は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは80°以上、より好ましくは90°以上、更に好ましくは100°以上であり、また、同様の観点から、好ましくは180°以下、より好ましくは170°以下、更に好ましくは140°以下である。このコーン拡大角は、好ましくは80°以上180°以下、より好ましくは90°以上170°以下、更に好ましくは100°以上140°以下である。 The flow path expanding portion is preferably formed so as to expand in a cone shape from the pores to the portion having the maximum flow path diameter from the viewpoint of suppressing the aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. This cone enlargement angle (θ 12 in FIG. 2A) is preferably 80 ° or more, more preferably 90 ° or more, still more preferably 100 ° or more, from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. From the same viewpoint, it is preferably 180 ° or less, more preferably 170 ° or less, and further preferably 140 ° or less. The cone enlargement angle is preferably 80 ° or more and 180 ° or less, more preferably 90 ° or more and 170 ° or less, and further preferably 100 ° or more and 140 ° or less.
流路拡大部の最大流路径は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、細孔の孔径の好ましくは2倍以上、より好ましくは3倍以上、更に好ましくは5倍以上であり、また、同様の観点から、好ましくは40倍以下、より好ましくは20倍以下、より更に好ましくは12倍以下である。流路拡大部の最大流路径は、細孔の孔径の好ましくは2倍以上40倍以下、より好ましくは3倍以上20倍以下、更に好ましくは5倍以上12倍以下である。なお、流路拡大部の最大流路径は、流路の横断面形状が円形の場合には直径であるが、流路の横断面形状が非円形の場合には等価水力直径である。 The maximum flow path diameter of the flow path expanding portion is preferably 2 times or more, more preferably 3 times or more, still more preferably 5 times or more the pore diameter of the pores from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. Also, from the same viewpoint, it is preferably 40 times or less, more preferably 20 times or less, still more preferably 12 times or less. The maximum flow path diameter of the flow path enlarged portion is preferably 2 times or more and 40 times or less, more preferably 3 times or more and 20 times or less, and further preferably 5 times or more and 12 times or less the pore diameter of the pores. The maximum diameter of the flow path enlarged portion is the diameter when the cross-sectional shape of the flow path is circular, but is the equivalent hydraulic diameter when the cross-sectional shape of the flow path is non-circular.
粒子本体分散液及び荷電物質含有液を合流させた流体を細孔に流通させる操作は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、後述する方法で求められるセグリゲーション指数(Segregation index(Xs))が、好ましくは0.1以下、より好ましくは0.01以下、更に好ましくは0.004以下となる条件で行うのがよい。なお、下限は特にないが、0.0001以上であれば充分であり、0.001以上であってもよい。 The operation of flowing the fluid in which the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid are merged into the pores is a segregation index (Segregation index (Segregation index), which is obtained by a method described later from the viewpoint of suppressing aggregation of the polymer particle body in the merged fluid. Xs)) is preferably 0.1 or less, more preferably 0.01 or less, still more preferably 0.004 or less. Although there is no particular lower limit, 0.0001 or more is sufficient, and 0.001 or more may be sufficient.
ここで、セグリゲーション指数(Xs)は、実施形態に係るポリマー粒子の製造方法における粒子本体分散液と荷電物質含有液との混合攪拌効果を示すものであり、値が小さいほど混合性が高いことを示す。セグリゲーション指数(Xs)は、学術的に混合器の混合性能評価に汎用的に用いられる指標であり、Villermaux/Dushman reactionを用いて下記式から導出することができる。なお、本反応系の詳細については、P. Guichardon and L. Falk, Chemical Engineering Science 55 (2000) 4233-4243に記載されている。 Here, the segregation index (Xs) indicates the mixing and stirring effect of the particle body dispersion liquid and the charged substance-containing liquid in the method for producing polymer particles according to the embodiment, and the smaller the value, the higher the mixing property. show. The segregation index (Xs) is an index that is academically used for general purpose evaluation of mixing performance of mixers, and can be derived from the following equation using Villermaux / Dushman reaction. For details of this reaction system, refer to P.I. Guichardon and L. Falk, Chemical Engineering Science 55 (2000) 4233-4243.
具体的には、まず、混合により反応する2つの水溶液として、0.171N硫酸とほう酸緩衝液とをそれぞれ準備する。ほう酸緩衝液の組成は、ほう酸0.045mol/L、水酸化ナトリウム0.045mol/L、よう素酸カリウム0.00313mol/L、及びよう化カリウム0.0156mol/Lとする。そして、この2液を混合すると、下記の中和反応(I)と、よう素が生成する酸化還元反応(II)とが同時に進行する。なお、2液の混合は、混合後の状態でほう酸緩衝液が過剰となる条件で実施する。 Specifically, first, 0.171N sulfuric acid and boric acid buffer are prepared as two aqueous solutions that react by mixing. The composition of the boric acid buffer is 0.045 mol / L of boric acid, 0.045 mol / L of sodium hydroxide, 0.00313 mol / L of potassium iodine, and 0.0156 mol / L of potassium iodine. Then, when these two liquids are mixed, the following neutralization reaction (I) and the redox reaction (II) produced by iodine proceed at the same time. The mixing of the two liquids is carried out under the condition that the boric acid buffer solution becomes excessive in the state after mixing.
<表面処理システムS>
図1は、実施形態に係るポリマー粒子の製造方法における表面処理工程で用いることができる表面処理システムSの一例を示す。なお、以下では、第1及び第2液のうちの一方を粒子本体分散液及び他方を荷電物質含有液とする。
<Surface treatment system S>
FIG. 1 shows an example of a surface treatment system S that can be used in a surface treatment step in the method for producing polymer particles according to an embodiment. In the following, one of the first and second liquids will be a particle body dispersion liquid and the other will be a charged substance-containing liquid.
表面処理システムSは、マイクロミキサー100と流体供給系等の付帯部とで構成されている。
The surface treatment system S is composed of a
図2A及びBは、第1の構成のマイクロミキサー100を示す。
2A and 2B show the
第1の構成のマイクロミキサー100は、流体流路部10と、その下流側に連続して設けられた流体合流縮流部20と、更にその下流側に連続して設けられた流体流出部30とを備える。
The
流体流路部10は、小径管11と大径管12とを有する。大径管12は小径管11を収容しており、それらは長さ方向を共通にし且つ同軸に配置されている。これにより、流体流路部10には、小径管11内部に第1流路11aが構成され、また、大径管12内部で且つ小径管11外部に第2流路12aが構成されている。なお、小径管11内の第1流路11aは装置一端に設けられた第1液供給部101に連通しており、また、大径管12内の第2流路12aは装置側面に設けられた第2液供給部102に連通している。
The fluid
小径管11の外形及び孔の横断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円形、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等であってもよい。大径管12の孔の横断面形状も、特に限定されるものではなく、小径管11と同様、例えば、円形、半円形、楕円形、半楕円形、正方形、長方形、台形、平行四辺形、星形、不定形等であってもよい。但し、小径管11の外形及び孔並びに大径管12の孔のいずれの横断面形状も、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、円形であることが好ましい。また、小径管11と大径管12とは、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、横断面形状が対称となり且つ同軸となるように設けられていることが好ましい。従って、小径管11と大径管12とは、図2Bに示すように、第1流路11aの横断面形状が円形で且つ第2流路12aの横断面形状がドーナツ型形状となるように設けられた構成であることが好ましい。
The outer shape of the
小径管11の外形及び孔のいずれの横断面形状も、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、後述の管端部分11bを除いて、長さ方向に沿って同一形状であることが好ましい。大径管12の孔の横断面形状も、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、小径管11の管端部分11bに対応する部分を除いて、長さ方向に沿って同一形状であることが好ましい。
Both the outer shape and the cross-sectional shape of the hole of the small-
小径管11の外形及び孔のいずれの横断面形状も円形である場合、その外径D11は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは1.6mm以上、より好ましくは2mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは25mm以下、より好ましくは15mm以下、更に好ましくは10mm以下、より更に好ましくは4mm以下である。外径D11は、好ましくは1.6mm以上25mm以下、より好ましくは2mm以上15mm以下、更に好ましくは2mm以上10mm以下、より更に好ましくは2mm以上4mm以下である。
When both the outer shape and the cross-sectional shape of the hole of the
小径管11の内径D12、つまり、第1流路11aの流路径は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.8mm以上、より好ましくは1mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは20mm以下、より好ましくは10mm以下、更に好ましくは5mm以下、より更に好ましくは3mm以下である。内径D12は、好ましくは0.8mm以上20mm以下、より好ましくは1mm以上10mm以下、更に好ましくは1mm以上5mm以下、より更に好ましくは1mm以上3mm以下である。
The inner diameter D 12 of the
大径管12の孔の横断面形状が円形である場合、その内径D13は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは1.8mm以上、より好ましくは4mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは50mm以下、より好ましくは20mm以下、更に好ましくは10mm以下、より更に好ましくは6mm以下である。内径D13は、好ましくは1.8mm以上50mm以下、より好ましくは4mm以上20mm以下、更に好ましくは4mm以上10mm以下、より更に好ましくは4mm以上6mm以下である。
When the cross-sectional shape of the hole of the large-
小径管11と大径管12と間の第2流路12aの隙間Δ1は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.3mm以上、更に好ましくは0.7mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは12.5mm以下、より好ましくは6mm以下、更に好ましくは3mm以下、より更に好ましくは1mm以下である。隙間Δ1は、好ましくは0.1mm以上12.5mm以下、より好ましくは0.3mm以上6mm以下、更に好ましくは0.7mm以上3mm以下、より更に好ましくは0.7mm以上1mm以下である。
The gap Δ1 of the second
小径管11の下流側の管端部分11bは、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、図2Aに示すように、その外周部がテーパ形状に形成されていることが好ましく、厚さ方向の横断面形状が内周側で尖った尖塔形状に形成されていることがより好ましい。
As shown in FIG. 2A, the outer peripheral portion of the
大径管12の管内壁と小径管11の管端部分11bとの間に構成される第2流路12aの一部分となる隙間δ1は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、流体流動方向で均一であることが好ましい。その隙間δ1は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.02mm以上、より好ましくは0.05mm以上、更に好ましくは0.1mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは12.5mm以下、より好ましくは6mm以下、更に好ましくは1mm以下、より更に好ましくは0.40mm以下である。その隙間δ1は、好ましくは0.02mm以上12.5mm以下、より好ましくは0.05mm以上6mm以下、更に好ましくは0.1mm以上1mm以下、より更に好ましくは0.1mm以上0.4mm以下である。
The gap δ 1 which is a part of the
流体合流縮流部20には、小径管11の管端前方に流体合流部21が構成されており、その流体合流部21に連続して細孔22が穿孔されている。従って、流体合流部21では、第1流路11aを流動した第1液と第2流路12aを流動した第2液とが細孔22の直前で合流し、その合流した直後の流体がそのまま細孔22に流通する。
The fluid
流体合流部21は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、図2Aに示すように、細孔22に向かって収束した先細ったコーン形状に形成されていることが好ましい。このコーン収束角θ11は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは90°以上、より好ましくは100°以上であり、また、同様の観点から、好ましくは180°以下、より好ましくは170°以下、更に好ましくは140°以下である。コーン収束角θ11は、好ましくは90°以上180°以下、より好ましくは100°以上170°以下、更に好ましくは100°以上140°以下である。このコーン収束角θ11は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、流路拡大部31がコーン形状の場合には、そのコーン拡大角θ12と同一であることが好ましい。
As shown in FIG. 2A, the
流体合流部21の小径管11の管端、つまり、流体流路部10の終端から細孔22までの長さL1は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.02mm以上、より好ましくは0.2mm以上、更に好ましくは0.3mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは20mm以下、より好ましくは10mm以下、更に好ましくは1mm以下である。この長さL1は、好ましくは0.02mm以上20mm以下、より好ましくは0.2mm以上10mm以下、更に好ましくは0.3mm以上1mm以下である。
The pipe end of the small-
細孔22の横断面形状、延びる方向、孔径d1、長さl1、及び長さl1の孔径d1に対する比(長さl1/孔径d1)、並びに流路面積s1は既述の通りである。
The cross-sectional shape of the
流体流出部30は、細孔22の前方に流路拡大部31が構成されている。流路拡大部31には、細孔22を流通した流体が流出する。なお、流路拡大部31は装置他端に設けられたポリマー分散液排出部103に連通している。
The
流体流出部30の流路の横断面形状、形状、コーン拡大角θ12、及び流路拡大部31の最大流路径D14は既述の通りである。
The cross-sectional shape and shape of the flow path of the
第1の構成のマイクロミキサー100は、各々、金属やセラミックス、樹脂等で形成された複数の部材で構成されていてもよく、そして、それらの部材の組合せによって流体流路部10、流体合流縮流部20、及び流体流出部30が構成されていてもよい。
The
第1の構成のマイクロミキサー100は、第1流路11aに連通した第1液供給部101に、第1液貯槽41aから延びた第1液供給管42aが接続されている。第1液供給管42aには、第1液を流通させる第1ポンプ43a、第1液の流量を検知する第1流量計44a、及び第1液の夾雑物を除去する第1フィルタ45aが上流側から順に介設されており、第1流量計44aと第1フィルタ45aとの間の部分に第1液の圧力を検知する第1圧力計46aが取り付けられている。第1ポンプ43a、第1流量計44a、及び第1圧力計46aのそれぞれは、流量コントローラ47に電気的に接続されている。
In the
第2流路12aに連通した第2液供給部102には、第2液貯槽41bから延びた第2液供給管42bが接続されている。第2液供給管42bには、第2液を流通させる第2ポンプ43b、第2液の流量を検知する第2流量計44b、及び第2液の夾雑物を除去する第2フィルタ45bが上流側から順に介設されており、第2流量計44bと第2フィルタ45bとの間の部分に第2液の圧力を検知する第2圧力計46bが取り付けられている。第2ポンプ43b、第2流量計44b及び第2圧力計46bのそれぞれは、流量コントローラ47に電気的に接続されている。なお、この表面処理システムSでは、細孔流通前の圧力が第2圧力計46bで計測される圧力であると共に、細孔流通後の圧力が開放系であるので0であり、細孔前後の圧力損失ΔPは、第2圧力計46bで計測される圧力値ということになる。
A second
流量コントローラ47は、第1液の設定流量及び設定圧力の入力が可能に構成されていると共に演算素子が組み込まれており、第1液の設定流量情報、第1流量計44aで検知された流量情報及び第1圧力計46aで検知された圧力情報に基づいて第1ポンプ43aを運転制御する。同様に、流量コントローラ47は、第2液の設定流量及び設定圧力の入力も可能に構成されており、第2液の設定流量情報、第2流量計44bで検知された流量情報及び第2圧力計46bで検知された圧力情報に基づいて第2ポンプ43bを運転制御する。
The
流路拡大部31に連通したポリマー分散液排出部103からはポリマー分散液回収管48が延びてポリマー分散液回収槽49に接続されている。
A polymer dispersion
次に、この表面処理システムSの動作について説明する。 Next, the operation of this surface treatment system S will be described.
第1液貯槽41aに第1液を仕込むと共に第2液貯槽41bに第2液を仕込んだ後、表面処理システムSを稼働させると、第1ポンプ43aは、第1液を、第1液貯槽41aから第1液供給管42aを介し、第1流量計44a及び第1フィルタ45aを順に経由させて流体流路部10の第1液供給部101から小径管11の第1流路11aに継続的に供給する。第1流量計44aは、検知した第1液の流量情報を流量コントローラ47に送る。また、第1圧力計46aは、検知した第1圧力計46aの圧力情報を流量コントローラ47に送る。
When the surface treatment system S is operated after the first liquid is charged in the first
第2ポンプ43bは、第2液を、第2液貯槽41bから第2液供給管42bを介し、第2流量計44b及び第2フィルタ45bを順に経由させて流体流路部10の第2液供給部102から大径管12と小径管11との間の第2流路12aに継続的に供給する。第2流量計44bは、検知した第2液の流量情報を流量コントローラ47に送る。また、第2圧力計46bは、検知した第2圧力計46bの圧力情報を流量コントローラ47に送る。
The
流量コントローラ47は、第1液の設定流量情報及び設定圧力情報、並びに、第1流量計44aで検知された流量情報及び第1圧力計46aで検知された圧力情報に基づいて、第1液の設定流量及び設定圧力がそれぞれ維持されるように第1ポンプ43aを運転制御する。それと共に、流量コントローラ47は、第2液の設定流量情報及び設定圧力情報、並びに、第2流量計44bで検知された流量情報及び第2圧力計46bで検知された圧力情報に基づいて、第2液の設定流量及び設定圧力がそれぞれ維持されるように第2ポンプ43bを運転制御する。
The
第1の構成のマイクロミキサー100において、流体流路部10では、第1液が第1流路11aを流通すると共に、第2液が第2流路12aを流通する。
In the
流体合流縮流部20では、流体流路部10から流出した第1及び第2液は、流体合流部21において、流動する第1液に対し、斜め後方からで且つその全周から第2液が衝突する態様で合流する。流体合流部21では、第1及び第2液が合流した流体が細孔22を流通する過程で混合される。そして、この過程において、合流した流体では、ポリマー粒子本体の表面に荷電物質が吸着してポリマー粒子を構成する。
In the fluid merging and condensing
流体流出部30では、流路拡大部31において、細孔22を流通した流体が流出し、ポリマー粒子本体の表面に荷電物質が吸着したポリマー粒子が分散媒に分散したポリマー分散液が連続操作で得られる。
In the
流路拡大部31に連通したポリマー分散液排出部103からは、得られたポリマー分散液がポリマー分散液回収管48を介してポリマー分散液回収槽49に回収される。
From the polymer dispersion
図3A~Cは、第2の構成のマイクロミキサー100を示す。なお、第1の構成と同一名称の部分は第1の構成と同一符号で示す。
FIGS. 3A to 3C show the
第2の構成のマイクロミキサー100は、流体流路部10と、その下流側に連続して設けられた流体合流縮流部20と、更にその下流側に連続して設けられた流体流出部30とを備える。
The
流体流路部10は、1本の小径管11と大径管12とを有する。大径管12は小径管11を収容しており、それらは長さ方向を共通にし且つ同軸に配置されている。これにより、流体流路部10には、小径管11内部に第1流路11aが構成され、また、大径管12内部で且つ小径管11外部に第2流路12aが構成されている。小径管11の管端面は、軸方向に垂直な面に形成されている。小径管11内の第1流路11aは第1液供給部101に連通し、また、大径管12内の第2流路12aは第2液供給部102に連通している。これにより、第1流路11aには第1液が流通すると共に、第2流路12aには第2液が流通する。このような流体流路部10が簡易な二重管構造を有する第2の構成のマイクロミキサー100は、分解洗浄によるメンテナンスが容易である。
The fluid
流体合流縮流部20は、大径管12に連続した管構造を有し、その前端が軸方向に垂直な壁により封じられており、その壁の中央に細孔22が穿孔されている。これにより、流体合流縮流部20には、小径管11の管端前方に円筒空間の流体合流部21が構成されている。流体合流部21の長さ、つまり、流体流路部10の終端から細孔22までの長さL2は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.1mm以上、より好ましくは0.2mm以上、更に好ましくは0.5mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは3.0mm以下、より好ましくは2.0mm以下、更に好ましくは1.5mm以下である。長さL2は、好ましくは0.1mm以上3.0mm以下、より好ましくは0.2mm以上2.0mm以下、更に好ましくは0.5mm以上1.5mm以下である。
The fluid
流体合流部21では、第1流路11aを流通した第1液と第2流路12aを流通した第2液とが合流し、細孔22では、流体合流部21において第1及び第2液が合流した流体が流通する。
In the
流体流出部30は、細孔22の前方に円筒空間の流路拡大部31が構成されている。流路拡大部31には、細孔22を流通した流体が流出する。なお、流路拡大部31はポリマー分散液排出部103に連通している。
The
その他の構成及び動作は、第1の構成のマイクロミキサー100の場合と同一である。
Other configurations and operations are the same as in the case of the
ところで、流体流路部10から流出して流体合流部21で合流した第1及び第2液は、最終的には細孔22により混合される。このとき、より高速な混合性能を得るためには、流体合流部21でのそれらの混在状態が、各液の微小なセグメントで構成されていればよい。従って、第1流路11aの数がより多いことが好ましく、図3A及びBに示すように小径管11が1本である場合よりも、図4A及びBに示すように小径管11が複数本である場合の方が、より高速な混合特性を得ることができる。
By the way, the first and second liquids flowing out of the fluid
図5は、第3の構成のマイクロミキサー100を示す。なお、第1の構成と同一名称の部分は第1の構成と同一符号で示す。
FIG. 5 shows a
第3の構成のマイクロミキサー100は、直線管部分110と、その直線管部分110の中央部分から分岐して直交方向に延びた分岐管部分120とからなるT字管により構成されている。このようなT字管のマイクロミキサー100は、装置構成が簡易であり、分解洗浄によるメンテナンスも容易である。
The
直線管部分110の一端部は第1液供給部101に、また、直線管部分110の他端部は第2液供給部102に、更に、分岐管部分120の端部はポリマー分散液排出部103にそれぞれ構成されている。
One end of the
直線管部分110は、両側が大孔径部分に構成されている一方、中央部分が大孔径部分から不連続に流路が狭くなった小孔径部分に構成されており、そのうち、一端側が第1流路11aに、また、他端側が第2流路12aにそれぞれ構成されている。
The
分岐管部分120は、管軸に沿って延びて直線管部分110内に連通した細孔22が形成されており、直線管部分110の中央部、つまり、分岐管部分120への分岐部の管内が細孔22に連続する流体合流部21に構成されている。分岐管部分120には、細孔22に続いて不連続に流路が拡大した円筒空間の流路拡大部31が構成されている。
The
直線管部分110の両側の大孔径部分及び分岐管部分の流路拡大部31の内径D31,D32,D34は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.3mm以上、より好ましくは0.5mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは5.0mm以下、より好ましくは3.0mm以下、更に好ましくは1.0mm以下である。内径D31,D32,D34は、好ましくは0.3mm以上5.0mm以下、より好ましくは0.5mm以上3.0mm以下、更に好ましくは0.5mm以上1.0mm以下である。第1流路11a及び第2流路12aのそれぞれは、内径D33、流路断面積、つまり、孔面積が細孔22と同一乃至同程度である。従って、第3の構成のマイクロミキサー100では、合流前の第1及び第2液を、細孔を構成する第1流路11a及び第2流路12aに流通させると共にそれらを合流させ、続いて、それらを合流させた流体を更に細孔22に流通させることによりポリマー分散液を製造する。なお、圧力損失ΔPを小さく抑える観点からは、第1流路11a及び第2流路12aの長さ、つまり、孔長さも細孔22と同一乃至同程度であることが好ましい。
The inner diameters D 31 , D 32 , and D 34 of the large hole diameter portions on both sides of the
細孔22の形状及び寸法等の構成、並びにポリマー粒子の製造における動作は、第1の構成のマイクロミキサー100の場合と同一である。
The configuration such as the shape and size of the
ところで、図5に示す第3の構成のマイクロミキサー100では、第1及び第2液の流体合流部21に向かうそれぞれの流動方向と細孔22の延びる方向とが相互に異なる構成であるが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、図6に示すように、直線管部分110の一端部が第1液供給部101に、また、分岐管部分120の端部が第2液供給部102に、更に、直線管部分110の他端部がポリマー分散液排出部103にそれぞれ構成され、第1及び第2液の流体合流部21に向かうそれぞれの流動方向のいずれか一方が細孔22の延びる方向と同一である構成であってもよい。但し、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点からは、図5に示す第3の構成のマイクロミキサー100のように、第1及び第2液の流体合流部21に向かうそれぞれの流動方向と細孔22の延びる方向とが相互に異なる構成であることが好ましい。
By the way, in the
また、図5に示す第3の構成のマイクロミキサー100では、直線管部分110の中央部分の流路が狭くなった第1流路11a及び第2流路12aを有する構成であるが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、図7に示すように、直線管部分110に一端から他端まで一様な流路が形成された構成であってもよい。なお、図7に示すマイクロミキサー100では、合流前の第1及び第2液のいずれも細孔には流通させず、それらを合流させた流体のみを細孔22に流通させることによりポリマー分散液を製造する。
Further, the
更に、図5に示す第3の構成のマイクロミキサー100では、直線管部分110と分岐管部分120とが細孔22を介して連通した構成であるが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、図8に示すように、流路が一様である直線管部分110及び分岐管部分120を有するT字管で本体部分が構成され、その分岐管部分120の端部開口を封じるように中央に細孔22が形成された板状部材130が設けられた構成であってもよい。なお、図8に示すマイクロミキサー100でも、合流前の第1及び第2液のいずれも細孔には流通させず、それらを合流させた流体のみを細孔22に流通させることによりポリマー分散液を製造する。
Further, in the
図9は、第4の構成のマイクロミキサー100を示す。なお、第1の構成と同一名称の部分は第1の構成と同一符号で示す。
FIG. 9 shows a
第4の構成のマイクロミキサー100は、3本の第1~第3管111~113が突き合わされると共に結合されて流路が連通したY字管により構成されている。このようなY字管のマイクロミキサー100は、装置構成が簡易であり、分解洗浄によるメンテナンスも容易である。
The
第1管111の端部は第1液供給部101に、また、第2管部112の端部は第2液供給部102に、更に、第3管113の端部はポリマー分散液排出部103にそれぞれ構成されている。
The end of the
第1~第3管111~113のそれぞれは、端部側が大孔径部分に構成されている一方、結合端側が大孔径部分から不連続に流路が狭くなった小孔径部分に構成されており、第1管111に第1流路11aが、また、第2管112に第2流路12aが、更に、第3管113に細孔22がそれぞれ構成されている。これらの第1流路11aを構成する第1管111の小孔径部分、第2流路12aを構成する第2管112の小孔径部分、及び細孔22の結合部が流体合流部21に構成されている。第3管113には、細孔22に続いて不連続に流路が拡大した円筒空間の流路拡大部31が構成されている。
Each of the first to
第1~第3管111~113の大孔径部分及び流路拡大部31の内径D41,D42,D45のそれぞれは、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0.5mm以上、より好ましくは1.0mm以上であり、また、同様の観点から、好ましくは5.0mm以下、より好ましくは3.0mm以下、更に好ましくは1.2mm以下である。内径D41,D42,D45のそれぞれは、好ましくは0.5mm以上5.0mm以下、より好ましくは1.0mm以上3.0mm以下、更に好ましくは1.0mm以上1.2mm以下である。また、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、D41、D42及びD45は同一であることが好ましい。また、第1流路11a及び第2流路12aのそれぞれは、内径D43,D44、流路断面積、つまり、孔面積が細孔22と同一乃至同程度である。従って、第4の構成のマイクロミキサー100では、合流前の第1及び第2液をそれぞれ、細孔を構成する第1流路11a及び第2流路12aに流通させると共にそれらを合流させ、続いて、それらを合流させた流体を細孔22に流通させることによりポリマー分散液を製造する。圧力損失ΔPを小さく抑える観点からは、第1流路11a及び第2流路12aの長さL43,L44、つまり、孔長さは細孔22と同一乃至同程度であることが好ましい。
Each of the large hole diameter portions of the first to
第1流路11aの延びる方向と細孔22の延びる方向とがなす角度Θ41及び第2流路12aの延びる方向と細孔22の延びる方向とがなす角度Θ42のそれぞれは、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは90°を超え、より好ましくは100°以上、更に好ましくは120°以上、より更に好ましくは140°以上であり、そして同様の観点から、好ましくは180°未満、より好ましくは170°以下、更に好ましくは160°以下である。角度Θ41及び角度Θ42のそれぞれは、好ましくは90°よりも大きく且つ180°未満、より好ましくは100°以上170°以下、更に好ましくは120°以上160°以下、より更に好ましくは140°以上160°以下である。また、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、Θ41=Θ42であることが好ましい。第1流路11aと第2流路12aとがなす角度Θ43は、合流した流体におけるポリマー粒子本体の凝集を抑制する観点から、好ましくは0°を超え、より好ましくは20°以上、更に好ましくは40°以上、そして同様の観点から、好ましくは180°未満、より好ましくは160°以下、更に好ましくは120°以下、より更に好ましくは80°以下である。角度Θ43は、好ましくは0°よりも大きく且つ180°未満、より好ましくは20°以上160°以下、更に好ましくは40°以上120°以下、より更に好ましくは40°以上80°以下である。
The angle Θ 41 formed by the extending direction of the
細孔22の形状及び寸法等の構成、並びにポリマー粒子の製造における動作は、第1の構成のマイクロミキサー100の場合と同一である。
The configuration such as the shape and size of the
<ポリマー分散液>
実施形態に係るポリマー粒子の製造方法によれば、この表面処理工程後、ポリマー粒子本体の表面に荷電物質が吸着したポリマー粒子が分散媒に分散したポリマー分散液が得られる。
<Polymer dispersion>
According to the method for producing polymer particles according to the embodiment, after this surface treatment step, a polymer dispersion liquid in which polymer particles in which a charged substance is adsorbed on the surface of a polymer particle body is dispersed in a dispersion medium can be obtained.
得られるポリマー分散液に含有されるポリマー粒子のZ平均粒子径は、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.1μm以上であり、また、好ましくは10μm以下、より好ましくは5μm以下、更に好ましくは2.5μm以下である。ポリマー粒子のZ平均粒子径は、好ましくは0.01μm以上10μm以下、より好ましくは0.05μm以上5μm以下、更に好ましくは0.1μm以上2.5μm以下である。 The Z average particle size of the polymer particles contained in the obtained polymer dispersion is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, still more preferably 0.1 μm or more, and preferably 10 μm or less. It is more preferably 5 μm or less, still more preferably 2.5 μm or less. The Z average particle size of the polymer particles is preferably 0.01 μm or more and 10 μm or less, more preferably 0.05 μm or more and 5 μm or less, and further preferably 0.1 μm or more and 2.5 μm or less.
得られるポリマー分散液に含有されるポリマー粒子の粒子本体分散液に含有される吸着前のポリマー粒子本体に対するZ平均粒子径の比(ポリマー粒子のZ平均粒子径/ポリマー粒子本体のZ平均粒子径)を凝集度とすると、この凝集度は1以上であって、好ましくは10以下、より好ましくは7.5以下、更に好ましくは5.0以下である。 Particle body of polymer particles contained in the obtained polymer dispersion The ratio of Z average particle size to the polymer particle body before adsorption contained in the dispersion (Z average particle size of polymer particles / Z average particle size of polymer particle body) ) Is the degree of aggregation, the degree of aggregation is 1 or more, preferably 10 or less, more preferably 7.5 or less, and further preferably 5.0 or less.
得られるポリマー分散液に含有されるポリマー粒子のゼータ電位は、アニオン性ポリマー粒子本体の表面に荷電物質のカチオン性基含有物質が吸着したカチオン性ポリマー粒子ではゼロよりも大きく、一方、カチオン性ポリマー粒子本体の表面に荷電物質のアニオン性基含有物質が吸着したアニオン性ポリマー粒子ではゼロよりも小さい。ポリマー粒子のゼータ電位の絶対値は、好ましくは0.1mV以上、より好ましくは1mV以上、更に好ましくは5mV以上であり、また、好ましくは50mV以下、より好ましくは30mV以下、更に好ましくは25mV以下である。ポリマー粒子のゼータ電位の絶対値は、好ましくは0.1mV以上50mV以下、より好ましくは1mV以上30mV以下、更に好ましくは5mV以上25mV以下である。 The zeta potential of the polymer particles contained in the obtained polymer dispersion is greater than zero for the cationic polymer particles in which the cationic group-containing substance of the charged substance is adsorbed on the surface of the anionic polymer particle body, while the cationic polymer. It is smaller than zero for anionic polymer particles in which an anionic group-containing substance of a charged substance is adsorbed on the surface of the particle body. The absolute value of the zeta potential of the polymer particles is preferably 0.1 mV or more, more preferably 1 mV or more, still more preferably 5 mV or more, and preferably 50 mV or less, more preferably 30 mV or less, still more preferably 25 mV or less. be. The absolute value of the zeta potential of the polymer particles is preferably 0.1 mV or more and 50 mV or less, more preferably 1 mV or more and 30 mV or less, and further preferably 5 mV or more and 25 mV or less.
得られるポリマー分散液に含有されるポリマー粒子のゼータ電位から、粒子本体分散液に含有される吸着前のポリマー粒子本体のゼータ電位を減じた差を電荷変換度とすると、この電荷変換度の絶対値は、好ましくは1mV以上、より好ましくは10mV以上、更に好ましくは20mV以上であり、また、好ましくは100mV以下、より好ましくは80mV以下、更に好ましくは60mV以下である。電荷変換度の絶対値は、好ましくは1mV以上100mV以下、より好ましくは10mV以上80mV以下、更に好ましくは20mV以上60mV以下である。 If the difference obtained by subtracting the zeta potential of the polymer particle body before adsorption contained in the particle body dispersion from the zeta potential of the polymer particles contained in the obtained polymer dispersion is taken as the charge conversion degree, the absolute charge conversion degree is absolute. The value is preferably 1 mV or more, more preferably 10 mV or more, still more preferably 20 mV or more, and preferably 100 mV or less, more preferably 80 mV or less, still more preferably 60 mV or less. The absolute value of the charge conversion degree is preferably 1 mV or more and 100 mV or less, more preferably 10 mV or more and 80 mV or less, and further preferably 20 mV or more and 60 mV or less.
以上のようにして得られたポリマー粒子を含有するポリマー分散液は、例えば、洗剤、糊剤、柔軟剤、漂白剤などの衣料洗濯用組成物、接着剤、粘着剤、塗料、コーティング剤等の配合剤として用いられる。 The polymer dispersion liquid containing the polymer particles obtained as described above can be used as, for example, a composition for washing clothes such as detergents, sizing agents, softeners and bleaches, adhesives, adhesives, paints, coating agents and the like. Used as a compounding agent.
以下、実施例1~4及び比較例1-1~2のポリマー粒子の製造実験について説明する。それぞれの構成については表1及び2にも示す。 Hereinafter, experiments for producing polymer particles of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1-1 to 2 will be described. The respective configurations are also shown in Tables 1 and 2.
(表面処理システム)
実施例1~4の表面処理では、上記実施形態における図1に示す表面処理システムAに、図2A及びBに示す第1の構成のマイクロミキサー100を適用したのと同様のものを用いた。
(Surface treatment system)
In the surface treatments of Examples 1 to 4, the same surface treatment system A as shown in FIG. 1 in the above embodiment to which the
第1の構成のマイクロミキサー100は、小径管11の外径D11:3mm、小径管11の内径D12:2mm、大径管12の内径D13:4.71mm、小径管11と大径管12との隙間Δ1:0.855mm、小径管11と大径管12との隙間δ1:0.25mm、流体流路部10の終端から細孔22までの長さL1:0.68mm、流体合流部21のコーン収束角θ11:120°、細孔22の孔径d1:0.22mm、細孔22の長さl1:0.55mm、細孔22の流路面積s1:0.038mm2、細孔22の長さl1/細孔22の孔径d1:2.5、流路拡大部31のコーン拡大角θ12:120°、流路拡大部31の最大流路径D14:2mm、及び最大流路径D14/細孔22の孔径d1:9.1の構成のものを用いた。
The
(粒子本体分散液)
特開2015-117315号公報に開示されたのと同様の方法で、アクリル酸n-ブチル(以下「BA」と表記する。)、メタクリル酸メチル(以下「MMA」と表記する。)、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル(以下「HEMA」と表記する。)、及びアクリル酸(以下「AA」と表記する。)を乳化重合することにより、BA:MMA:HEMA:AA=63:31:5:1のモル比で共重合したポリマー粒子本体1が水に分散した固形分濃度c1が30質量%の粒子本体分散液1-1を調製した。また、粒子本体分散液1-1とは別ロットで、同様にポリマー粒子本体1が水に分散した固形分濃度c1が30質量%の粒子本体分散液1-2を調製した。なお、粒子本体分散液1-1及び1-2の調製では界面活性剤を用いなかった。
(Particle body dispersion)
N-butyl acrylate (hereinafter referred to as "BA"), methyl methacrylate (hereinafter referred to as "MMA"), and methacrylic acid in the same manner as disclosed in JP-A-2015-117315. By emulsifying and polymerizing 2-hydroxyethyl (hereinafter referred to as "HEMA") and acrylic acid (hereinafter referred to as "AA"), BA: MMA: HEMA: AA = 63: 31: 5: 1. A particle body dispersion liquid 1-1 having a solid content concentration c1 in which the polymer particle body 1 copolymerized at the molar ratio of 30% by mass was dispersed in water was prepared. Further, in a separate lot from the particle body dispersion liquid 1-1, a particle body dispersion liquid 1-2 having a solid content concentration c 1 in which the
特開2015-117315号公報に開示されたのと同様の方法で、BA、MMA、及びAAを乳化重合することにより、BA:MMA:AA=72:27:1のモル比で共重合したポリマー粒子本体2が水に分散した固形分濃度c1が30質量%の粒子本体分散液2-1を調製した。また、粒子本体分散液2-1とは別に、同様にポリマー粒子本体2が水に分散した固形分濃度c1が30質量%の粒子本体分散液2-2及び粒子本体分散液2-3を調製した。なお、粒子本体分散液2-1の調製では、アニオン界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、エマール20C 花王社製)を用いた。粒子本体分散液2-2の調製では界面活性剤を用いなかった。粒子本体分散液2-3の調製では、ノニオン性界面活性剤(ラウリルアルコールのエチレンオキシド付加物、エマルゲン150 花王社製)を用いた。
A polymer copolymerized at a molar ratio of BA: MMA: AA = 72: 27: 1 by emulsion polymerization of BA, MMA, and AA in the same manner as disclosed in JP-A-2015-117315. A particle body dispersion liquid 2-1 having a solid content concentration c 1 in which the
特開2015-117315号公報に開示されたのと同様の方法で、酢酸ビニル(以下「Vac」と表記する。)及びメタクリル酸(以下「MAA」と表記する。)を乳化重合することにより、Vac:MAA=97:3のモル比で共重合したポリマー粒子本体3が水に分散した固形分濃度c1が30質量%の粒子本体分散液3を調製した。なお、粒子本体分散液3の調製では、アニオン界面活性剤(ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、エマール20C 花王社製)を用いた。 By emulsion polymerization of vinyl acetate (hereinafter referred to as "Vac") and methacrylic acid (hereinafter referred to as "MAA") in the same manner as disclosed in JP-A-2015-117315. A particle body dispersion liquid 3 having a solid content concentration c 1 in which the polymer particle body 3 copolymerized at a molar ratio of Vac: MAA = 97: 3 was dispersed in water was prepared. An anionic surfactant (polyoxyethylene lauryl ether sodium sulfate, manufactured by Emar 20C Kao Corporation) was used in the preparation of the particle body dispersion liquid 3.
なお、粒子本体分散液1-1~3は、乳化重合後に特開2015-117315号公報に開示されたのと同様の方法で蒸留することにより残存モノマーを低減させたものである。 The particle body dispersion liquids 1-1 to 3 have reduced residual monomers by distillation in the same manner as disclosed in JP-A-2015-117315 after emulsion polymerization.
カチオン性を示すアクリル系のポリマー粒子本体4が水に分散した固形分濃度c1が31質量%のカチオン性粒子本体分散液(ビニブラン2687 日信化学社製)を、粒子本体分散液4とした。 A cationic particle body dispersion liquid (manufactured by Viniblanc 2687 Nisshin Kagaku Co., Ltd.) having a solid content concentration c1 in which the acrylic polymer particle body 4 exhibiting cationic properties was dispersed in water was used as the particle body dispersion liquid 4. ..
(荷電物質含有液)
カチオン性基含有物質であるカチオン化澱粉(MX2075 花王社製、重量平均分子量(Mw):1360万)を荷電物質1として水中に含有する固形分濃度c2が5質量%の荷電物質含有液1を調製した。
(Liquid containing charged substances)
A charged substance-containing
カチオン性基含有物質であるカチオン化澱粉(Excell DH 日澱化学社製、重量平均分子量(Mw):357万)を荷電物質2として水中に含有する固形分濃度c2が5質量%の荷電物質含有液2を調製した。
A charged substance having a solid content concentration c2 of 5% by mass, which is contained in water as a charged substance 2 containing a cationized starch (manufactured by Excell DH Nissho Chemical Co., Ltd., weight average molecular weight (Mw): 3.57 million) which is a cationic group-containing substance. The containing
カチオン性基含有物質である4級アンモニウム塩のステアリルトリメチルアンモニウムクロライド(Q86W 花王社製)を荷電物質3として水中に含有する固形分濃度c2が5質量%の荷電物質含有液3を調製した。 A charged substance-containing liquid 3 having a solid content concentration c 2 contained in water of 5% by mass was prepared by using stearyltrimethylammonium chloride (Q86W, manufactured by Kao Co., Ltd.), which is a quaternary ammonium salt which is a cationic group-containing substance, as a charged substance 3.
カチオン性基含有物質であるカチオン化ポバール(CM-318 クラレ社製、重量平均分子量(Mw):8万)を荷電物質4として水中に含有する固形分濃度c2が5質量%の荷電物質含有液4を調製した。 Cationized Poval (CM-318, manufactured by Kuraray Co., Ltd., weight average molecular weight (Mw): 80,000), which is a cationic group-containing substance, is contained in water as a charged substance 4 and contains a charged substance having a solid content concentration c 2 of 5% by mass. Liquid 4 was prepared.
アニオン性基含有物質であるポリアクリル酸ナトリウム(重量平均分子量(Mw):1万)を荷電物質5として水中に含有する固形分濃度c2が3.5質量%の荷電物質含有液5を調製した。なお、上記ポリアクリル酸ナトリウムは、特開2010‐150327号公報の段落0069~0071に記載された実施例3と同一操作を行って製造したものである。 Prepare a charged substance-containing liquid 5 having a solid content concentration c 2 of 3.5% by mass, which is contained in water as a charged substance 5 using sodium polyacrylate (weight average molecular weight (Mw): 10,000) which is an anionic group-containing substance. did. The sodium polyacrylate was produced by performing the same operation as in Example 3 described in paragraphs 0069 to 0071 of JP-A-2010-150327.
(試験方法)
<Z平均粒子径及びゼータ電位>
粒子本体分散液1-1~4のそれぞれについて、動的光散乱法によりポリマー粒子本体のZ平均粒子径を測定した。また、実施例1~4及び比較例1-1~2のそれぞれで得られたポリマー分散液のそれぞれについて、同様にポリマー粒子のZ平均粒子径を測定した。そして、ポリマー粒子のポリマー粒子本体に対するZ平均粒子径の比を凝集度として算出した。
(Test method)
<Z average particle size and zeta potential>
The Z average particle diameter of the polymer particle body was measured by a dynamic light scattering method for each of the particle body dispersions 1-1 to 4. In addition, the Z average particle size of the polymer particles was measured in the same manner for each of the polymer dispersions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1-1 to 2. Then, the ratio of the Z average particle diameter of the polymer particles to the polymer particle body was calculated as the degree of cohesion.
粒子本体分散液1-1及び2-1~4のそれぞれについて、光散乱電気泳動法によりポリマー粒子本体のゼータ電位を測定した。また、実施例1~4及び比較例2で得られたポリマー分散液のそれぞれについて、同様にポリマー粒子のゼータ電位を測定した。そして、ポリマー粒子のゼータ電位からポリマー粒子本体のゼータ電位を減じた差を電荷変換度として算出した。 The zeta potential of the polymer particle body was measured by light scattering electrophoresis for each of the particle body dispersions 1-1 and 2-1 to 4. In addition, the zeta potentials of the polymer particles were measured in the same manner for each of the polymer dispersions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Example 2. Then, the difference obtained by subtracting the zeta potential of the polymer particle body from the zeta potential of the polymer particle was calculated as the charge conversion degree.
Z平均粒子径及びゼータ電位は、具体的には、粒子本体分散液又はポリマー分散液のサンプルを水道水(炭酸塩アルカリ度:37度(mg/lCaCO3))で1000倍に希釈し、Malvern社製のゼータサイザーナノZS(Nano-ZS)を用いて測定した。なお、測定において、分散媒である水については、温度:25℃、粘度:0.8872cP、RI(屈折率):1.330、及び誘電率:78.5と設定した。 For the Z average particle size and zeta potential, specifically, a sample of the particle body dispersion or the polymer dispersion is diluted 1000 times with tap water (carbonate alkalinity: 37 degrees (mg / lCaCO 3 )) and Malvern. The measurement was performed using a Zetasizer Nano ZS (Nano-ZS) manufactured by the same company. In the measurement, for water as a dispersion medium, the temperature was set to 25 ° C., the viscosity was set to 0.8872 cP, the RI (refractive index) was set to 1.330, and the dielectric constant was set to 78.5.
なお、炭酸塩アルカリ度は次の方法によって求めた。まず、検水100mlを200mlビーカーにとり、指示薬としてブロモクレゾールグリーン-メチルレッド・エタノール溶液(和光純薬工業社製)を0.15ml加えた。この溶液をマグネットスターラーと回転子(長さ30mm、直径8mm)で攪拌しながら(回転数200rpm)、10mmol/lの硫酸で、溶液の色が青から赤紫色になるまで滴定した。そして、次式に基づいて炭酸塩アルカリ度を算出した。
炭酸塩アルカリ度(度)=a×10
(aは、滴定に要した10mmol/lの硫酸の量(ml)である。上記の式において、1度は1CaCO3mg/lを意味する。)。
The carbonate alkalinity was determined by the following method. First, 100 ml of test water was placed in a 200 ml beaker, and 0.15 ml of a bromocresol green-methyl red ethanol solution (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as an indicator. The solution was titrated with 10 mmol / l sulfuric acid while stirring with a magnetic stirrer and a rotor (
Carbonate alkalinity (degrees) = a × 10
(A is the amount (ml) of 10 mmol / l sulfuric acid required for titration. In the above formula, once means 1 CaCO 3 mg / l).
<ポリマー分散液外観>
実施例1~4及び比較例1-1~2のそれぞれで得られたポリマー分散液のそれぞれについて、製造直後及び24時間保存後における外観を目視で確認した。そして、均一な分散液である場合をA、一部沈殿が生じて不均一な部分が存在している場合をB、及び著しく沈殿が生じてはっきりした分離を確認できる場合をCと評価した。
<Appearance of polymer dispersion>
The appearance of each of the polymer dispersions obtained in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1-1 to 2 was visually confirmed immediately after production and after storage for 24 hours. Then, the case where the dispersion was uniform was evaluated as A, the case where partial precipitation occurred and a non-uniform part was present was evaluated as B, and the case where significant precipitation occurred and clear separation could be confirmed was evaluated as C.
(ポリマー粒子の製造)
<実施例1>
第1液として粒子本体分散液1-1を図1の第1液貯槽41aに仕込み、常温(20℃)にした。また、第2液として荷電物質含有液1を図1の第2液貯槽41bに仕込み、常温(20℃)にした。
(Manufacturing of polymer particles)
<Example 1>
As the first liquid, the particle body dispersion liquid 1-1 was charged into the first
表面処理システムAを稼働させ、常温(20℃)において、粒子本体分散液1-1中のポリマー粒子本体1のアニオン性基に対する荷電物質含有液1中の荷電物質1のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.45となるように、粒子本体分散液1-1の流量Q1を8.4L/h及び荷電物質含有液1の流量Q2を10.6L/hとし、それらを連続操作でマイクロミキサー100により混合することにより、ポリマー分散液回収槽49に、ポリマー粒子本体1の表面に荷電物質1が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。
The surface treatment system A is operated, and at room temperature (20 ° C.), the molar ratio of the cationic group of the charged
このとき、粒子本体分散液1-1の荷電物質含有液1に対する流量比(Q1/Q2)は0.8であった。細孔22を流通する流体におけるポリマー粒子本体1の含有量m1に対する荷電物質1の含有量m2の割合は14.7質量%であった。細孔22を流通する流体の流量Qは19.0L/hであった。細孔を流通する流体の流速uは14.5m/sであった。細孔を流通する流体のレイノルズ数Reは83571であった。細孔前後の圧力損失ΔPは0.2MPaであった。
At this time, the flow rate ratio (Q 1 / Q 2 ) of the particle body dispersion liquid 1-1 to the charged substance-containing
<比較例1-1>
常温(20℃)において、粒子本体分散液1-2中のポリマー粒子本体1のアニオン性基に対する荷電物質含有液1中の荷電物質1のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.28となるように、粒子本体分散液1-2を荷電物質含有液1に滴下し、それらを回分操作で撹拌して混合することにより、ポリマー粒子本体1の表面に荷電物質1が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。ポリマー粒子本体1の含有量m1に対する荷電物質1の含有量m2の割合は9.0質量%であった。
<Comparative Example 1-1>
At room temperature (20 ° C.), the molar ratio of the cationic group of the charged
<比較例1-2>
粒子本体分散液1-2中のポリマー粒子本体1のアニオン性基に対する荷電物質含有液1中の荷電物質1のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.46となるようにしたことを除いて比較例1-1と同様の操作を行うことにより、ポリマー粒子本体1の表面に荷電物質1が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。ポリマー粒子本体1の含有量m1対する荷電物質1の含有量m2の割合は14.9質量%であった。
<Comparative Example 1-2>
The molar ratio (cationic group / anionic group) of the cationic group of the charged
<比較例1-3>
常温(20℃)において、粒子本体分散液1-2中のポリマー粒子本体1のアニオン性基に対する荷電物質1のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.28となるように、粒子本体分散液1-2にカチオン性基含有物質であるカチオン化澱粉(MX2075 花王社製)を添加すると共に加熱して溶解させ、それらを回分操作で撹拌して混合することにより、ポリマー粒子本体1の表面に荷電物質1が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。ポリマー粒子本体1の含有量m1に対する荷電物質1の含有量m2の割合は9.0質量%であった。
<Comparative Example 1-3>
At room temperature (20 ° C.), the molar ratio (cationic group / anionic group) of the cationic group of the charged
<比較例1-4>
粒子本体分散液1-2中のポリマー粒子本体1のアニオン性基に対する荷電物質1のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.46となるようにしたことを除いて比較例1-3と同様の操作を行うことにより、ポリマー粒子本体1の表面に荷電物質1が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。ポリマー粒子本体1の含有量m1に対する荷電物質1の含有量m2の割合は14.9質量%であった。
<Comparative Example 1-4>
Except that the molar ratio (cationic group / anionic group) of the cationic group of the charged
<実施例2-1>
第1液として粒子本体分散液2-1を第1液貯槽41aに仕込み、常温(20℃)にした。また、第2液として荷電物質含有液2を第2液貯槽41bに仕込み、常温(20℃)にした。
<Example 2-1>
As the first liquid, the particle body dispersion liquid 2-1 was charged in the first
表面処理システムAを稼働させ、常温(20℃)において、粒子本体分散液2-1中のポリマー粒子本体2のアニオン性基に対する荷電物質含有液2中の荷電物質2のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.31となるように、粒子本体分散液2-1の流量Q1を1.6L/h及び荷電物質含有液2の流量Q2を1.4L/hとし、それらを連続操作でマイクロミキサー100により混合することにより、ポリマー分散液回収槽49に、ポリマー粒子本体2の表面に荷電物質2が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。
The surface treatment system A is operated, and at room temperature (20 ° C.), the molar ratio of the cationic group of the charged
このとき、粒子本体分散液2-1の荷電物質含有液2に対する流量比(Q1/Q2)は1.2であった。細孔22を流通する流体におけるポリマー粒子本体2の含有量m1に対する荷電物質2の含有量m2の割合は9.9質量%であった。細孔22を流通する流体の流量Qは3.0L/hであった。細孔を流通する流体の流速uは21.8m/sであった。細孔前後の圧力損失ΔPは0.6MPaであった。
At this time, the flow rate ratio (Q 1 / Q 2 ) of the particle body dispersion liquid 2-1 to the charged substance-containing
<実施例2-2>
粒子本体分散液2-1中のポリマー粒子本体2のアニオン性基に対する荷電物質含有液2中の荷電物質2のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.46となるように、粒子本体分散液2-1の流量Q1を1.3L/h及び荷電物質含有液2の流量Q2を1.7L/hとしたことを除いて実施例2-1と同様の操作を行うことにより、ポリマー分散液回収槽49に、ポリマー粒子本体2の表面に荷電物質2が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。
<Example 2-2>
The molar ratio (cationic group / anionic group) of the cationic group of the charged
このとき、粒子本体分散液2-1の荷電物質含有液2に対する流量比(Q1/Q2)は0.8であった。細孔22を流通する流体におけるポリマー粒子本体2の含有量m1に対する荷電物質2の含有量m2の割合は14.8質量%であった。細孔22を流通する流体の流量Qは3.0L/hであった。細孔を流通する流体の流速uは21.9m/sであった。細孔前後の圧力損失ΔPは0.6MPaであった。
At this time, the flow rate ratio (Q 1 / Q 2 ) of the particle body dispersion liquid 2-1 to the charged substance-containing
<実施例2-3>
第1液として粒子本体分散液2-2を第1液貯槽41aに仕込み、常温(20℃)にした。また、第2液として荷電物質含有液3を第2液貯槽41bに仕込み、常温(20℃)にした。
<Example 2-3>
As the first liquid, the particle body dispersion liquid 2-2 was charged into the first
表面処理システムAを稼働させ、常温(20℃)において、粒子本体分散液2-2中のポリマー粒子本体2のアニオン性基に対する荷電物質含有液3中の荷電物質3のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が2.1となるように、粒子本体分散液2-2の流量Q1を10.8L/h及び荷電物質含有液3の流量Q2を9.6L/hとし、それらを連続操作でマイクロミキサー100により混合することにより、ポリマー分散液回収槽49に、ポリマー粒子本体2の表面に荷電物質3が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。
The surface treatment system A is operated, and at room temperature (20 ° C.), the molar ratio of the cationic group of the charged substance 3 in the charged substance-containing liquid 3 to the anionic group of the
このとき、粒子本体分散液2-2の荷電物質含有液3に対する流量比(Q1/Q2)は1.1であった。細孔22を流通する流体におけるポリマー粒子本体2の含有量m1に対する荷電物質3の含有量m2の割合は10.3質量%であった。細孔22を流通する流体の流量Qは20.4L/hであった。細孔を流通する流体の流速uは15.6m/sであった。細孔前後の圧力損失ΔPは0.3MPaであった。
At this time, the flow rate ratio (Q 1 / Q 2 ) of the particle body dispersion liquid 2-2 to the charged substance-containing liquid 3 was 1.1. The ratio of the content m 2 of the charged substance 3 to the content m 1 of the
<実施例2-4>
第1液として粒子本体分散液2-3を第1液貯槽41aに仕込み、常温(20℃)にした。また、第2液として荷電物質含有液4を第2液貯槽41bに仕込み、常温(20℃)にした。
<Example 2-4>
As the first liquid, the particle body dispersion liquid 2-3 was charged into the first
表面処理システムAを稼働させ、常温(20℃)において、粒子本体分散液2-3中のポリマー粒子本体2のアニオン性基に対する荷電物質含有液4中の荷電物質のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.25となるように、粒子本体分散液2-3の流量Q1を1.6L/h及び荷電物質含有液4の流量Q2を1.4L/hとし、それらを連続操作でマイクロミキサー100により混合することにより、ポリマー分散液回収槽49に、ポリマー粒子本体2の表面に荷電物質4が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。
The surface treatment system A is operated, and at room temperature (20 ° C.), the molar ratio of the cationic group of the charged substance in the charged substance-containing liquid 4 to the anionic group of the
このとき、粒子本体分散液2-3の荷電物質含有液4に対する流量比(Q1/Q2)は1.1であった。細孔22を流通する流体におけるポリマー粒子本体2の含有量m1に対する荷電物質4の含有量m2の割合は10.4質量%であった。細孔22を流通する流体の流量Qは2.9L/hであった。細孔を流通する流体の流速uは11.5m/sであった。細孔前後の圧力損失ΔPは0.5MPaであった。
At this time, the flow rate ratio (Q 1 / Q 2 ) of the particle body dispersion liquid 2-3 to the charged substance-containing liquid 4 was 1.1. The ratio of the content m 2 of the charged substance 4 to the content m 1 of the
<比較例2>
常温(20℃)において、粒子本体分散液2-1中のポリマー粒子本体2のアニオン性基に対する荷電物質含有液2中の荷電物質2のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.30となるように、粒子本体分散液2-1を荷電物質含有液2に滴下し、それらを回分操作で撹拌して混合することにより、ポリマー粒子本体2の表面に荷電物質2が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。ポリマー粒子本体2の含有量m1に対する荷電物質2の含有量m2の割合は9.7質量%であった。
<Comparative Example 2>
At room temperature (20 ° C.), the molar ratio of the cationic group of the charged
<実施例3>
第1液として粒子本体分散液3を第1液貯槽41aに仕込み、常温(20℃)にした。また、第2液として荷電物質含有液2を第2液貯槽41bに仕込み、常温(20℃)にした。
<Example 3>
The particle body dispersion liquid 3 was charged into the first
表面処理システムAを稼働させ、常温(20℃)において、粒子本体分散液3中のポリマー粒子本体3のアニオン性基に対する荷電物質含有液2中の荷電物質2のカチオン性基のモル比(カチオン性基/アニオン性基)が0.13となるように、粒子本体分散液3の流量Q1を1.3L/h及び荷電物質含有液2の流量Q2を1.7L/hとし、それらを連続操作でマイクロミキサー100により混合することにより、ポリマー分散液回収槽49に、ポリマー粒子本体3の表面に荷電物質2が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。
The surface treatment system A is operated, and at room temperature (20 ° C.), the molar ratio of the cationic group of the charged
このとき、粒子本体分散液3の荷電物質含有液2に対する流量比(Q1/Q2)は0.7であった。細孔22を流通する流体におけるポリマー粒子本体3の含有量m1に対する荷電物質2の含有量m2の割合は12.5質量%であった。細孔22を流通する流体の流量Qは3.0L/hであった。細孔を流通する流体の流速uは21.9m/sであった。細孔前後の圧力損失ΔPは0.4MPaであった。
At this time, the flow rate ratio (Q 1 / Q 2 ) of the particle body dispersion liquid 3 to the charged substance-containing
<実施例4>
第1液として粒子本体分散液4を第1液貯槽41aに仕込み、常温(20℃)にした。また、第2液として荷電物質含有液5を第2液貯槽41bに仕込み、常温(20℃)にした。
<Example 4>
The particle body dispersion liquid 4 was charged into the first
表面処理システムAを稼働させ、常温(20℃)において、粒子本体分散液4の流量Q1を1.2L/h及び荷電物質含有液5の流量Q2を1.2L/hとし、それらを連続操作でマイクロミキサー100により混合することにより、ポリマー分散液回収槽49に、ポリマー粒子本体4の表面に荷電物質5が吸着したポリマー粒子が水に分散したポリマー分散液を得た。
The surface treatment system A is operated, and at room temperature (20 ° C.), the flow rate Q1 of the particle body dispersion liquid 4 is set to 1.2 L / h and the flow rate Q2 of the charged substance-containing liquid 5 is set to 1.2 L / h. By mixing with the
このとき、粒子本体分散液4の荷電物質含有液5に対する流量比(Q1/Q2)は1.0であった。細孔22を流通する流体におけるポリマー粒子本体4の含有量m1に対する荷電物質5の含有量m2の割合は10.9質量%であった。細孔22を流通する流体の流量Qは2.4L/hであった。細孔を流通する流体の流速uは5.4m/sであった。細孔前後の圧力損失ΔPは0.1MPaであった。
At this time, the flow rate ratio (Q 1 / Q 2 ) of the particle body dispersion liquid 4 to the charged substance-containing liquid 5 was 1.0. The ratio of the content m 2 of the charged substance 5 to the content m 1 of the polymer particle body 4 in the fluid flowing through the
以上の結果より、実施例1~4では、粒径の小さいポリマー粒子が分散したポリマー分散液が得られていることが分かる。また、実施例1、2-1~2-4、及び4では、製造直後に沈殿が認められずに均一であり、実施例2-1では、保存後に一部沈殿が認められたものの、実施例2-2及び4では、保存後も沈殿が認められずに均一であったことが分かる。 From the above results, it can be seen that in Examples 1 to 4, a polymer dispersion liquid in which polymer particles having a small particle size are dispersed is obtained. Further, in Examples 1, 2-1 to 2-4, and 4, precipitation was not observed immediately after production and was uniform, and in Example 2-1 although some precipitation was observed after storage, it was carried out. In Examples 2-2 and 4, it can be seen that no precipitation was observed even after storage and the mixture was uniform.
一方、比較例1-1~1-4では、Z平均粒子径が測定不能な程にポリマー粒子の粒径が大きかったことが分かる。これは、不均一な混合状態から吸着が開始したため、荷電物質のむら付き等により多量の凝集体が発生したためと考えられる。また、比較例1-1~1-4及び2では、製造直後も保存後も沈殿が著しく分離が生じていたことが分かる。なお、実施例2-3及び4では、ポリマー粒子本体よりもポリマー粒子の方がZ平均粒子径が小さく、従って、凝集度が1よりも小さいが、製造前の粒子本体分散液にも、また、製造後のポリマー分散液にも凝集物は認められなかったことから、これは測定誤差によるものであると考えられる。 On the other hand, in Comparative Examples 1-1 to 1-4, it can be seen that the particle size of the polymer particles was so large that the Z average particle size could not be measured. It is considered that this is because the adsorption started from the non-uniform mixed state, and a large amount of aggregates were generated due to unevenness of the charged substance and the like. Further, in Comparative Examples 1-1 to 1-4 and 2, it can be seen that the precipitation was remarkably separated immediately after production and after storage. In Examples 2-3 and 4, the Z average particle diameter of the polymer particles is smaller than that of the polymer particle body, and therefore the degree of aggregation is smaller than 1, but the particle body dispersion before production is also used. No agglomerates were observed in the polymer dispersion after production, which is considered to be due to a measurement error.
本発明はポリマー粒子の製造方法の技術分野について有用である。 The present invention is useful in the technical field of methods for producing polymer particles.
22 細孔 22 pores
Claims (5)
前記ポリマー粒子本体が分散した粒子本体分散液及び前記荷電物質を含有する荷電物質含有液をそれぞれ流動させると共にそれらを合流させ、前記合流させた流体を、5m/s以上の流速で、孔径が0.03mm以上20mm以下の細孔に流通させ、
前記合流前の前記粒子本体分散液の流量の前記合流前の前記荷電物質含有液の流量に対する比を0.01以上5以下とする、ポリマー粒子の製造方法。 A method for producing polymer particles in which a charged substance having a charge opposite to that of the polymer particle body is adsorbed on the surface of a polymer particle body having a Z average particle diameter of 10 nm or more and 900 nm or less .
The particle body dispersion liquid in which the polymer particle body is dispersed and the charged substance-containing liquid containing the charged substance are each flowed and merged, and the merged fluid has a pore diameter of 0 at a flow rate of 5 m / s or more. Distribute to pores of .03 mm or more and 20 mm or less,
A method for producing polymer particles, wherein the ratio of the flow rate of the particle body dispersion liquid before merging to the flow rate of the charged substance-containing liquid before merging is 0.01 or more and 5 or less .
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