JPH0286413A

JPH0286413A - 親水性ポリマー粒子の製造方法とその装置

Info

Publication number: JPH0286413A
Application number: JP23628688A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takeda; 篤竹田
Original assignee: I S I KK; Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: I S I KK; JSR Corp
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1990-03-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、疎水性ポリマー粒子、即ちエチレン系不飽和
上ツマ−とこれらと供重合可能な重合性単量体を重合し
て得られる重合体粒子、あるいはナイロン、グアナミン
、フェノール、メラミン樹脂等から得られる重合体粒子
を親水性ポリマー粒子とする製造方法とその製造装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

ポリマー粒子は、従来化粧料、塗料改質材、スペーサー
、ベアリング材、液体クロマトグラフィーカラム材、金
属表面加工材等の用途に使用され、これによって高性能
複合材料や電子部品、液晶あるいはプラズマデイスプレ
ィなどが得られるようになってきている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来のポリマー粒子においては、その表
面が一般に撥水性であり、化粧料、医薬品、顔料、電子
材料、吸着材料などの分野で使用される場合に著しく各
種の水系バインダーや純水に対する濡れ性が悪く、しか
も、吸着性も良好でない。

このため、疎水性ポリマー粒子の水分散系又はこれを中
間素材としてより高付加価値製品を製造する中間加工工
程においては、疎水性ポリマー粒子の表面を重クロム酸
カリウムや硝酸などを用いた化学酸化法、プラズマ酸化
法、オゾン酸化法（一部紫外線照射を含む）、加熱酸化
法等の手段で酸化させ親水性となす必要がある。

しかし、これらの方法はそれぞれに欠点があり、いかな
る製造工程でも使用できるわけではない。

すなわち、化学酸化法に依ったものは薬剤の除去を完全
に行なわれなければならないが、粉体では大量の水洗や
中和時間と処理水を要する。従って発明者が開発を行お
うとする医薬品や電子材料には極めて厳しい残留重金属
イオン濃度等の規制があり、本方法は利用できない。

またプラズマ法は、−見どのようなポリマー粒子でも処
理可能と考えられがちであるが、粒子の表面処理の不均
一性や構造破壊、あるいは燃焼、過重合、その他溶融現
象等が発生し、簡単な方法ではない上生産性が低い。

またオゾン処理は、−船釣には簡便と考えられがちであ
るが、オゾン発生効率やその気体濃度の低さ、また使用
空気の規制、及び排ガスの処理など様々な問題が現在生
じつつある。また０３のみでの粒子の処理のみでは重合
度の高い材料は全く処理不可能である。

また加熱酸化法は、ポリマーの耐熱性に悪影響を及ぼし
粒子の変形、不安定化、ガラス化、その他に不安が多く
あまり好ましい方法とは言えない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって
医学、薬学、衛生学的にみて、極めて純粋かつ安全に表
面が親水性に処理されたポリマー粒子の製造方法とその
装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、このような目的を達成するために、次のよう
な基本理念に基づいてなされている。

すなわち、（１）極めて安全性が高く、かつ純粋な条件下において
、ポリマー粒子に親水性を付与する。

（２）工程中における品質管理、及び処理条件の設定は
、できる限り様々な要件を変化さすことが可能であるこ
と。

（３）本発明の製造装置が充分に大型化でき、かつ連続
性を有することが可能であること。

（４）処理費用が比較的安価であり、誰でも同一状態で
処理可能なこと。

の諸点である。

すなわち、本発明ではポリマー粒子表面が単に親水性で
あれば良いという考え方に立っておらず、その分散系が
安全で、かつ不純物を含まないか、あるいは２次的に不
純物やを書物を発生せしめないことが重要であるために
、各工程で使用する材料、装置は次のように規定しなが
ら問題点の解決を行った。

以上の述べた基本理念から、本発明では、親水性ポリマ
ー粒子を得るために、大気圧下において、外部との接触
を避ける目的で密閉反応容器中に粒子を入れ、これを水
などの液体を伝達媒体として超音波振動装置により微振
動を与えながら、粒子を回転あるいは浮遊させておき、
作用気体乾燥装置を通して乾燥状態となった酸素、水素
、窒素、炭酸ガス、アルゴン等の気体の少くとも１種以
上の作用気体を作用させながら紫外線発生器、例えば５
ＫＩｌｚ〜Ｉ　ＭＨｚの高周波電源により放電される紫
外線放電管を使って真空紫外線又は短波長紫外線を発生
させ、それを粒子及び作用気体に照射し、粒子表面を活
性化さすと同時に該気体を光励起させ、生じせしめたラ
ジカルイオンを粒子表面に吸着あるいは付着させるよう
にしたものである。

この際に、必要に応じて種々の方法で気化させた安全性
の高いアルコールガスや気化カルボン酸等の作用気体を
異種ガスに混合して、粒子に作用させることもあるが、
この場合には４人タイプの合成ゼオライトカラム等によ
り、水蒸気のみを分離脱水し、所望の有機官能基をラジ
カル化することが好ましい。

さらに、装置としては、ポリマー粒子各々が紫外線に対
して異種の特性を示すため、発生させる紫外線エネルギ
ー及び波長はそれぞれの材料に応じた強さで処理を行わ
なければ逆効果となってしまうことが発明者によって確
認されたため、非常に精度よく出力調整できる安定な高
周波電源を用いて放電させるとよい。

また、紫外線発生器として紫外線放電管の他にフッ化ア
ルゴンを封入した紫外線レーザー放電管を用いて強いエ
ネルギーを粒子表面に大気中で与えて表面を親水性にし
てもよい。

また、密閉反応容器内の各粒子に均一な転動を与える装
置としては水等の液体を介して超音波振動装置により振
動を与える構造がよい。

また、連続的処理を行うには粉体の吸引排出装置、又は
超音波振動器を備え内面に螺旋溝を設けた密閉容器を使
うことが好ましい。

〔作　用〕

本発明の方法によれば、表面に親水性を付与された親水
性ポリマー粒子が得られる。

これは、密閉反応容器中に封入されている酸素。

水素、その他の作用気体が各条件で紫外線によって良好
に光励起され、ラジカルイオンが発生し紫外線によって
表面が活性化したポリマー粒子とよく反応して親水性が
付与されるものと推測される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

裏施拠二１第１図は本発明の実施例装置を示すもので、１は底部に
投入型超音波振動子２を備えた水槽、３は底部３ａを前
記水槽１の水面に接触させた密閉反応容器である。

この密閉反応容器３内には紫外線放電管４と粉体トレー
５が装備され、紫外線放電管４にはマツチングボックス
６を接続した５　ＫＨｚ〜Ｉ　ＭＨｚの可変周波数発振
器７又は直流電源８を使った５００Ｈｚ〜２０ＫＨｚの
可変周波数発振器９が接続され、真空紫外線又は短波長
紫外線を発生する。

また、この紫外線放電管４はガスボンベ１０から、マス
フローコントローラ１１を介して所期圧のアルゴンガス
が供給され、内部ガス圧は絶対圧真空計１２によって表
示される。

被処理粉体Ｐは密閉された粉体供給機１３から前記密閉
反応容器３内に供給され、処理された粉体は粉体排出用
ロータリーポンプ１４により密閉反応容器外に排出され
、サイクロン１５を経て取り出される。

作用気体はガスボンベ１６からマスフローコントローラ
１７及び気体乾燥器１８を介し、更に前記粉体供給機１
３又はコック１９を経て密閉反応容器３内に供給される
。

密閉反応容器３内のガス圧はビラニー真空計２０によっ
て監視され、内部気体及びそのガス圧は排ガス処理装置
２１及び排気用ロータリーポンプ２２によって制御され
る。

なお２３は粉体貯溜槽、２４．２５はコック、２６は排
気用ロータリーポンプである。

次に本装置の用法について説明すると、先ずガスボンベ
１０からアルゴンを紫外線放電管４内に注入すると共に
、そのガス圧を絶対圧真空計１２を見乍ら所定気圧に調
整し、可変周波数発振器７又は９を作動させて１６００
人〜２０００人の真空紫外線又は短波長紫外線を発生さ
せる。うまく、放電が行なわれない場合は、マツチング
調整又は内部ガス圧を変更する。

次に、コック２７を閉じ排気用ロータリーポンプ２２を
作動させ密閉反応容器３内の空気を抜き、ビラニー真空
計２０を見て、目的の圧力となったなら排気用ロータリ
ポンプ２２を停止させる。

次いで、マスフローコントローラ１７を開いてガス乾燥
器１８により作用気体を乾燥し、その乾燥作用気体をコ
ック１９を開いて密閉反応容器３内に送り込み、目的の
ガス圧に再調整する。

以上の操作終了後、粉体供給機１３を起動させて被処理
粉体Ｐを密閉反応容器３内に送入すると共に投入型超音
波振動子２を起動させ、被処理粉体Ｐを転動させ乍ら真
空又は短波長紫外線による表面処理を一定時間行う。

この表面処理中、排ガス処理装置２１と排気用ロータリ
ーポンプ２２を作動させて作用気体をゆっくり引（よう
にする。

表面処理が終了したら、コック２７を開き、密閉反応容
器３の圧力を常圧にもどすと共に粉体排出用ロータリー
ポンプ１４を作動させ、サイクロン１５を経て外部に排
出する。

本装置は液体（実施例では水を使ったが、他の液体でも
よい）を介して超音波振動（高周波振動）を粉体に加え
るようにしたので、粉体トレー５内にある被処理粉体に
略均等に微振動を与え転動させることができ粒子の全表
面に略均−な表面処理を施すことができる効果がある。

なお、本装置において５　ＫＨ２〜Ｉ　ＭＨｚの高周波
電源を用いるようにしたのは、商用周波電源を用いて紫
外線放電管を放電させる場合に比し、表面処理時間を１
かに短縮し得る効果がある。

上記実施例装置を使って、各種疎水性ポリマー粒子を処
理した結果を示すと、第１表に示す通りである。

第　　１表ここで処理時間はすべて各２０分、作用気体の温度は室
温、放電出力は１００賀とした。

このようにして処理したポリマー粒子を水中に投入して
超音波振動を加えながら水中に粒子が懸濁するものは良
好、浮遊するものが多いものは不良とした。表面処理し
ないものは、すべて浮遊した。

実ＩＬ二ｌ実施例１では反応容器内に設置したトレー５上で疎水性
ポリマー粒子の表面処理を行ったが、密閉反応容器３を
石英やパイレックスガラス製とし、かつ前記トレー５を
取り外して純水を紫外線放電管４の下まで注水し、その
水面上に疎水性ポリマー粒子を拡散して上記の方法で処
理を実施した。

この方法によると、親水化された粒子が水面下に沈下し
、直接外部から内部の反応状態が観察できる点や、直接
水分散粒子を得ようとする場合非常に効果的である。ま
た、もしも、紫外線強度を強くする場合には、ポリイミ
ドフィルム等の紫外線吸収フィルムをカバーとして用い
れば安全性も高い。

この方法により、ジビニールベンゼン及びナイロンを処
理した時の結果を示すと第２表の通りである。

第　　２　　表ここで処理時間はすべて２０分、作用気体温度は室温、
放電出力はｔｏｏｗとし、結果の判定は前記実施例１の
場合と同様である。

なお、上記実施例は親水化したポリマー粒子を純水に分
散させたものを得る場合であるが、純水の代りに他の液
体を入れておけば、その液体に親水性ポリマー粒子を分
散させたものを得ることができる。

１施■ニ主第２図は異なる実施例を示すもので、第１図に示した実
施例と大きく異なる点は、第１図に示した実施例におい
て使った粉体供給機と同じ構造のものを密閉反応容器と
した点と、紫外線放電管としてアルゴンを封入したガス
圧一定の紫外線放電管を使った点である。

この構造によると、構造が簡単になり連続処理装置を安
価に提供することができる。

図中、３０は作用ガスボンベ、３１．３２はレギュレー
タ、３３はガス乾燥機（一部脱水装置を含む）３４はマ
スフローコントローラ、３５はプレッシャーコントロー
ラ、３６は超音波振動子３７を備えた粉体移動式密閉反
応容器、３８は短波長紫外線放電管、３９は整合器付高
周波電源、４０はビラニー真空計、４１はレギュレータ
ーパルプ、４２は排気用ロータリーポンプ、４３は粉体
供給フィーダ、４４はサイクロン、４５はエアーフィル
ター、排ガス吸着装置又はガス回収装置（ＳＰＡ）４６
は排気用ロータリーポンプである。

〔その他の実施例］紫外線発生器として前記実施例では紫外線放電管を使っ
たが、放電管にフッ化アルゴンをｌ　ｔｏｒｒ。

の圧力で封入した紫外線レーザー放電管を用い、電源と
してサイラトロンを用いて紫外線レーザーを発生せしめ
、それを被処理粒子に照射したところ処理時間を短縮す
ることができた。

〔発明の効果〕

本発明は５　ＫＨｚ　＝　Ｉ　ＭＨｚの高周波電源を用
いて１６００人〜２０００人の真空紫外線または短波長
紫外線を発生させ、それを作用気体雰囲気中で被処理粉
体に照射すると共に、被処理粉体に超音波振動を与えて
転動させ乍ら、表面処理を行うようにしたので、使用す
る作用気体種類により前記紫外線照射によるポリマー粒
子表面からの脱水素、ベンゼン環の開環、酸化、カルボ
キシル基の付加、その他炭素−酸素結合基の付加といっ
た光化学反応が十分行なわれ疎水性ポリマー粒子が親水
性ポリマー粒子に変化する。

また、商用周波数電源を用いて紫外線放電管を用いる場
合に比し、短時間で処理を終了することができる。

また、液体を介して超音波振動を被処理粉体に与えるこ
とにより、被処理粉体に−様な転動を与えることが出来
、バラツキのない被処理粉体の表面処理を施すことがで
きる。

更に、密閉反応容器を超音波振動による粉体移動式密閉
反応容器とすることにより、構造のｔ１単な連続式粉体
表面処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例の構成を示
す概略図である。１・・・水　槽２・・・投入型超音波振動子３・・・密閉反応容器４・・・放電管５・・・粉体トレー６・・・マツチングボックス７．９・・・可変高周波数発振器８・・・直流電源１０、１６・・・ガスボンベ１１、１７・・・マスフローコントローラ１２・・・絶
対圧真空計１３・・・粉体供給機１４・・・粉体排出用ロータリーポンプ１５・・・サイ
クロン１８・・・ガス乾燥器１９、２４．２５．２７・・・コック２０・・・ビラニー真空計２１・・・排ガス処理装置２２、２６・・・排気用ロータリーポンプ２３・・・粉
体貯溜槽特許出願人　　有限会社アイニスアイ同　代理人　　服　　部　　修　　−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）疎水性ポリマー粒子を密閉容器内で超音波振動を
加えながら粒子を転動させ、この粒子に５ＫＨｚ〜１Ｍ
Ｈｚの高周波電源を使って発生させた真空紫外線または
短波長紫外線を直に照射し、同時に７６０〜０．０１ｔ
ｏｒｒ．の間で密閉容器の圧力調節を行いながら、不活
性ガスの存在または不存在下に、紫外線照射によって親
水性活性基を生成可能な無機ガスおよび有機化合物ガス
の少くとも１種から成る作用気体を該疎水性ポリマー粒
子に作用させることを特徴とする親水性ポリマー粒子の
製造方法。
（２）底部を超音波振動装置を備えた液槽の液体表面に
接触させた密閉反応容器と、この密閉反応容器内に設け
た紫外線発生器と、この紫外線発生器を作動させるため
の５ＫＨｚ〜１ＭＨｚの高周波電源と、作用気体供給装
置を具備したことを特徴とする親水性ポリマー粒子の製
造装置。
（３）密閉反応容器を透明容器とし、紫外線発生器以下
に水その他の流体を入れたことを特徴とする親水性ポリ
マー粒子の製造装置。
（４）超音波振動式粉体移動装置を備えた密閉反応容器
と、この密閉反応容器内に設けた紫外線発生器と、この
紫外線発生器を作動させるための５ＫＨｚ〜１ＭＨｚの
高周波電源と、作用気体供給装置と、前記密閉反応容器
への被処理粉体の供給装置と排出装置を具備したことを
特徴とする親水性ポリマー粒子の製造装置。
（５）紫外線発生器が紫外線放電管又はフッ化アルゴン
やフッ化クリプトンガスを封入した紫外線レーザー放電
管であることを特徴とする請求項（２）、（３）、又は
（４）記載の親水製ポリマー粒子の製造装置。