JPH04283239A

JPH04283239A - ドライポリマーの混合方法と装置

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Publication number: JPH04283239A
Application number: JP27493691A
Authority: JP
Inventors: Dennis G Pardikes; デニス　ジー．パータイクス
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-09-27
Filing date: 1991-09-27
Publication date: 1992-10-08

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水などの電解質に可溶性
ドライポリマーの混合，希釈，溶解および活性化に関す
るものであり，さらに詳しくは水溶性のポリマーのドラ
イ形態のものを構造化された水性ポリマー溶液に分散，
調製および移動させる手段と方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に，「活性化」という用語はポリマ
ーの利用可能な形態への化学的転移を広く意味するもの
である。最近この分野の技術は，この用語を使用できる
よりも前に１００％の活性化がなければならないという
議論とともに，どのくらいの活性化が起きたかという点
に焦点が当てられている。いまだ完全なものは全くない
ので，この議論が極端まで行き着くと，１００％活性化
されるポリマーは全んどないことになる。ここではその
ような高度の定義をしようとするものではない。「活性
化された」という用語はここでは工程の出発とその後に
起きる全ての事を包含するものである。多分「転換」と
いう用語の方が適切かもしれない。これなら活性化工程
の完成度のいかんに拘わらず使えるからである。

【０００３】液状またはエマルジョン状のポリマーはイ
オンを荷電された水またはその他の電解質流体に可溶な
有機分子であって，これらの流体を全て今後「水」と呼
ぶことにする。

【０００４】全てのポリマーは液状で出発するが，熱乾
燥工程により乾燥製品され得るもので，ついでこれが粒
状に裁断される。これらの粒状のものを以下「ドライポ
リマー粒子」と呼ぶことにする。

【０００５】水に溶かすことによって種々の合成または
天然水溶性ポリマーを使用することはよく知られている
。溶解した有機ポリ電解質（すなわち水溶性ポリマー）
を含んだ水性溶液は，静電的に荷電された水中に浮遊し
ているところでの，凝固，フロキュレーション，分離，
リテーニングおよびシックニングなどに用いられてきた
，多くの有用なポリマー組成や種類が開発され，これら
は独特の化学的および物理的性質をことを特徴としてい
る。

【０００６】多くの市販されている水溶性ポリマーのう
ちあるものは，ビニル，アクリル酸及びヘテロ鎖状のポ
リマーのポリ電解質群からきた最も一般的な組成と種類
とである。このポリアクリルアミドおよびビニル添加誘
導体としては，水溶性のアクリルアミド―アクリル酸，
アクリルアミド―アクリル塩またはアクリレート，無水
マレイン酸，アクリルニトリル，スチレンおよびその他
の有用なビニル添加ポリマーである。これらの水溶性合
成有機ポリマーはアメリカ特許第３，４１８，２３７号
，３，２５９，５７０号および３，１７１，８０５号な
どに詳細に記載されており，全て乾燥状で供給されるも
のである。

【０００７】ポリアクリルアミドタイプのポリマーはま
た溶液および油中水エマルジョンの形でも得られるもの
で，このうち後者は，例えば，アメリカ特許第３，２８
４，３９３号３，６２４，０１９号３，８２６，７７１
号および３，７３４，８７３号などに詳細に記載されて
いる。油中水エマルジョンからの水溶性ポリマーの解放
についてはアメリカ特許第３，８０７，７０１号，３，
８５２，２３４号，４，０５７，２２３号，４，２１７
，１４５号，４，５２２，５０２号および４，７４７，
６９１号その他多くに記載されている。

【０００８】３種（溶液，エマルジョン，乾燥）の市販
されているポリマーのうち，ドライポリマー形態は最も
濃縮され，効果的なコストで，使用可能な水性溶液にす
ることが困難である。ポリマーを乾燥形態で出荷するこ
とはいたって経済的である。またドライポリマーは実質
的に１００％活性な製品である。このことは１ポンドの
ドライポリマーは１ポンドのポリマー荷電を含んでいる
ことを意味しており，これに対して液状システムの場合
には３０〜５０％の活性ポリマーがあるだけであり，こ
れはポリマーがある体積の油と混合しているからである
。

【０００９】ドライポリマーは処理するのに経済的な製
品であり，種々の処理に適合するものである。ドライポ
リマーを製造するに際しては水の全んどは，９８％の乾
燥になるまでは，最初のポリマー溶液から取り出される
。従ってドライポリマー製品には２〜３％の水分が残っ
ている。しかし現在までのところ，ドライポリマーを溶
液状態にするための処理に要する資本投下液体ポリマー
を処理するための資本投下のほぼ３倍近くであった。ドライポリマーを扱う上での問題はドライポリマーが溶
液形態に戻されるときに完全に湿潤するという点にある
。なぜなら粒子表面が湿っていてもそれは完全にドライ
しており，有用になるためにはポリマーは水と完全に反
応しなければならないからである。現在までのところポ
リマーを溶液にするには，３０分〜１時間の混合をエー
ジングとを必要とした。ドライポリマーを溶液に転換す
ることから得られるポリマー製品は最初の濃度において
重量で約１％のポリマーに限定されている。ドライプロ
セスのあるものは，溶液濃度が２または３％の高さであ
る主張されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ドライポリマーを有用
な溶解されて塊のないポリマー溶液にするには多くの方
法と装置が開発されており，例えばアメリカ特許第３，
６０７，１０５号，４，５２９，７９４号および４，６
８８，９４５号などに開示されている。さらに詳しくは
，最も近い先行技術としてはアメリカ特許第４，５２９
，７９４号（ソートウエルほか）などがある。このソー
トウエルほかの特許は，ドライポリマーをその活性化前
に液体に溶解したときに起きる種々の問題に言及してい
る。このタイプのメカニズムは非常に高価であって保持
するのが困難である。別してはこのメカニズムはスクリ
ューを高速で駆動することによりポリマー粒子の寸法を
減少させることを意図しており，特許に報告されたとこ
ろによれば１３，０００ｒｐｍで駆動している。粒子減
少ユニットを用いることにより粒子は粉状となり，水と
混合すると全んど即時に調合される。この粒子減少はポ
リマーの分子量に影響する。この極度に高度な引き裂き
状態は理論的には水中に分散する熱による劣化につなが
るものと考えられる。

【００１１】これらの混合および準備方法および装置は
，ドライポリマー粒子の湿潤が不完全であるなど，いず
れも数多くの欠点を有するものである。粒子が塊化する
ことがあり，一旦塊ができるとこれを減らしたり除いた
りすることが非常に困難である。高度に固体状のものを
扱うことからくる問題は粒子をいかに湿潤させるかとい
うことだけではない。粒子が湿潤されて水和した後，ポ
リマーが急に利用できない状態となることがある。加え
て高衝撃粒子寸法減少装置または高引裂きミキサーを備
えた方法にあっては，粒子を過度の高引裂きに掛けて熱
劣化を起こすものもある。

【００１２】粒子寸法を減少させないことには２つの利
点がある。第１はポリマーの分子量を分割したり減らさ
ないことであり，第２はポリマーを熱的に劣化させない
ことである。許容誤差小さいので粒子が刃を叩き，破壊
しかつ熱を放出するので，熱が上がるのである。粒子寸
法を減少させるのに充分な熱上昇が分散ユニット中で起
きると，粒子は個々の湿潤されたゲルに分解する。粒子
が個々に湿潤されないと大きな「魚眼」が形成される。これらの眼は不完全に湿潤されたポリマー粒子であって
，これらは集合して外側において完全に湿潤されるが，
内側は依然として乾燥した粉である。

【００１３】そのほかにもバッチ式混合およびドライポ
リマーを水で希釈して水性ポリマー溶液を調製するなど
の方法が従来使用されている。このようなバッチ式の方
法と装置では，大きな混合タンク中で長時間混合する必
要があり，希釈された水溶性ポリマーを相当量保存する
大きな貯蔵タンクも必要とするしかし上記した従来の方
法はいずれも，市販のドライ水溶性ポリマーから合理的
なコストで，高固体濃度の高分子量ポリアクリルアミド
タイプポリマーを構造化された水性溶液中に形成するの
には，成功していないのである。

【００１４】そこで，本発明の技術的課題は，構造化さ
れた水性ポリマー溶液を形成することによりドライ水溶
性ポリマーを調製するための，新規で改良された手段と
方法を提供することにある。また，本発明の他の技術的
課題は，構造化された水性ポリマー溶液の形成において
ドライ水溶性ポリマーを調製するための，装置を提供す
ることにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに，本発明ではドライポリマーを連続的に水と混合す
る方法を提案するものである。この混合はほぼ３０００
〜６００ｒｐｍで作動する遠心分散ユニットの遠心ポン
プスクリューの目に投入される。湿潤されたドライポリ
マーは例えば５〜６ガロン／分位の低速で分散ユニット
中に流入する。このポンプ刃通常９００〜９０００ｒｐ
ｍ位で稼働する変則分散メカニズムの一部をなしている
。この利点は流入したドライ粒子が即時に分散し，水と
混合して擬ゲル状態となることである。

【００１６】遠心分散ユニットに導入された水は溶液を
形成し，これが遠心ポンプと移動水源の放出器の力の下
に混合室に水圧的送られ，ここで分散物に低圧，高体積
の空気が調合される。ポリマー水和とエージングが混合
室中で起きる。本発明によれば粒子寸法の減少は起きな
いので，混合室中における，好ましくは，エージング時
間の追加が必要とされる。

【００１７】混合室中におけるエージングの後，混合室
から貯蔵または必要に応じてポリマーの活性化のための
適当な機械に材料が空気輸送される。そのような活性化
機械としては継続中のアメリカ特許出願第０７／３５２
，６８９号（１９８９年５月１０日提出）及び今や放棄
されたアメリカ特許出願第０７／５４０，９１０号（１
９９０年６月２０日提出）の「ポリマーの混合および活
性化システム」がある。

【００１８】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１，２においてポリマー処理装置２０はフ
レーム上に架設されている。この装置２０の主たる要素
としては，制御パネル２２，液体処理部２４，ドライポ
リマー処理部２６，ドライポリマーホッパー３０，セン
サー３１，ドライポリマー送出口３２，漏斗状の混合容
器３４および高速ディスペンサー３６がある。送出口に
おける体積フィーダー３０は市販のものである。図示の
例ではこの送出口３２は混合容器３４の上方に開いてい
るが，適宜な側板３５を設けて図３，４中矢印５６で示
すドライポリマーが混合容器３４以外のところに散らな
いようにしてもよい。

【００１９】ドライポリマー源がディスペンサー３６に
流れることを確かめるために，適時ドライポリマーの追
加を探すための体積フィーダーの噴出口の下方に無接触
センサー３１が配置されている。このセンサー３１（図
２参照）は光電制御または容量近接センサーや，そのよ
うなものである。実施例においては，逆反射操作のため
の分岐光ファイバー（ケーブル）走査機構を備えた赤外
線送受信機である。簡単に言えば，光ビームは，ターゲ
ット領域を通って適当な反射体へ放出されるので，光送
信機及び光受信機の両方をターゲット領域の同側に配置
するようにしている。光ビームは，反射体と送受信機の
間を通り抜けるドライポリマーの滝の流れによって遮ら
れる。この光ビームの状態をモニターすることにより，
ポリマーがセンサーを通り，ディスペンサー３６に適時
流れ込んでいるかどうかを決定する。

【００２０】図２に示すように，制御パネル２２はマイ
クロプロセッサー４０と各部に電力を供給するためのＡ
Ｃ周波数変換器３８とを有している。これは原則的には
６０ヘルツの商用電力を所望のポンプ速度を生み出す周
波数に変換するものである。制御パネル２２はマイクロ
プロセッサーその他によって要求される電力を供給する
ものである。マイクロプロセッサー４０はシステム中の
全ての部分を作動させるもので，リレー，弁，タイミン
グ回路などをポリマー処理中要求されるように制御する
ものである。

【００２１】液体処理部２４には前記アメリカ特許出願
第０７／５４０，９１０号に開示されたものと同じもの
を用いる。この処理部２４はポリマー処理部２６の出口
からの水と混合されたポリマーを収受する。このように
一旦ドライポリマーが溶液に混合されると，多くの液状
ポリマーと同じとなり，いかなる活性化システムにも導
入できるものとなる。

【００２２】ドライポリマー処理部２６は，ディスペン
サーを備えており，その可変速遠心ポンプ４２は９００
〜９０００ｐｍで動作できるもので，好ましくは３００
０〜６５００ｒｐｍの範囲で動作させる。ある種のポリ
マーにとっては，６０００〜９０００ｒｐｍで動作させ
ると個体生産量を標準運転の場合より多くすることがで
きる。本発明の装置は，例えば，４〜６％まで高くなる
ポリマー溶液を製造できるのである。多くのポリマーの
場合これ以上の速度とすると，ポリマー粒子寸法が減少
しポリマーの劣化を引き起こす熱を発生するので，好ま
しくない。

【００２３】混合容器の構成の詳細を図３，４に示す。基本的には上端の舌４４を備えた漏斗状部材が設けられ
ている。水は出口４８を備えた管４６から供給されて，
これが水を混合容器３４とした４４との間の部分に円周
に沿って投与する。水は漏斗状部材の内側に沿って旋回
し，重力により出口５０を通ってポンプスクリュー中に
下降する。この出口５０は遠心ポンプ４２の目５２に向
けて直接に開口している。

【００２４】ドライポリマーは重力の下にホッパー３０
（図２）から送出口３２を通って流れ落ちて，図３，４
に示すように出口４８から出る旋回状の水と混合する。このようにドライポリマーは，ディスペンサー３６の内
側表面上を早く動いている水のシート中に落ちるので，
ディスペンサー３６壁のどこかに滞留するということは
ない。水はポンプ４２の目５２中に旋回していくので，
スクリューの刃により多量のエネルギーを与えられる。このエネルギーが水とポリマーとを均一に混合し，これ
がポンプ４２の出口５４から送り出される。この点にお
いて水とポリマーとの混合物はほぼ流体と同じ形態とな
る。したがって，例えば，図１のブロック２４として，
ここに示された本発明者の特許出願第０７／５４０，９
１０システムのように，この混合物はいかなる処理にも
通せるのである。

【００２５】多くのドライポリマーは，機械的に分散さ
れることよりすぐれたプレウェッティングから利益を得
ない。これらの種類のポリマーは，しばしばプレウエッ
チングをうけて一度形成された後は，崩すことが困難な
魚の目または固まりを形成する。この場合，本発明はド
ライポリマーを直接，漏斗の壁側を迸る水（矢印５６）
に最初に接触することなしに遠心ポンプの高速ディスペ
ンサーの目５２の中心に導く。一度，ディスペンサー３
６内で，乾燥した固体分子は即座にぬれ，同時にディス
ペンサーチャンバーを通って加速される。

【００２６】これを達成するために，ポンプ４２のディ
スペンサーの目５２は完全には，水中に浸漬されていな
い。スクリュー部要素の中央部は，目視できるように残
っている。即ち，漏斗壁からディスペンサーの目５２内
に入った水は，漏斗に入る制御された水の流れとディス
ペンサーによって与えられた水の遠心力との結合により
，完全にはスクリューを覆わない。このような操作条件
のもとで，ディスペンサー漏斗は，水圧ロックされない
。その結果，ディスペンサー３６チャンバー内に非常に
多量の空気が移動するためにドライポリマーは直接漏斗
への通路ができる。

【００２７】漏斗ディスペンサー３６は本発明にとって
重要なある特性を有する。第１の特性は，軸幅で，ディ
スペンサーの軸方向の長さに沿う刃の幅として述べられ
ている。もしこの幅が小さすぎるならば，スクリューは
過負荷になり，非常にスクリュー領域からドライ粒子を
移動を邪魔する。ある場合には，つまりが生じる。軸幅
に最も良く関係するのは，スクリューの目又は入口の直
径である。もし，入口径が小さすぎるならば，ポリマー
の架橋（即ち，入口に乾燥粒子の栓が形成される）が入
口表面に生じ，それ故分散剤へ射出されるドライポリマ
ーの速度を制限する。さらに，目の径が小さいことは，
実質的な最初のポリマーのプレウエッチングなしに明ら
かな通路を保持することを困難にさせる。それ故，スク
リュー入口径と軸幅との間の関係は，次の比率を表す数
式１によって定義される。

【００２８】

【数１】

【００２９】ここで，Ｉφ／ＡＷは２．０〜２．５以上
で，７．０以下である。もう一つの概念が最大スクリュ
ー直径である。スクリューの直径が増加すると，その先
端速度はこれに比例して大きくなる。それ故，例えば，
水圧ロック状態でのスクリューの回転速度は，８次のフ
ァクターで必要馬力数を増加させると予想することがで
きる。

【００３０】しかしながら，遠心ディスペンサーの目的
は，スクリュー負荷を過剰需要馬力とならないように，
空気が取り巻くようにさせる。たとえそうでも，スクリ
ューの最大直径は，もし軸幅が非常に大きいならば，負
荷馬力に衝撃を与える。それ故，最大スクリュー直径と
軸幅は，次の比率を示す数２式ように定義される。

【００３１】

【数２】

【００３２】ここで，ＡＷは，１．０〜１．３以上，３
５．０以下である。好ましくは，スクリューは，適宜設
計することができ，４〜７枚刃の形状を有するものであ
る。また，あるスクリューは，１６程度の刃数を有し，
また，あるスクリューは，２枚刃というように非常に小
さく設計できる。このスクリューは，開放型もしくは閉
鎖型構造である。粒子ミル回転子は，２００程度の刃数
（非常に狭い隙間，０．００４８インチ）で，回転子と
固定子との間で，ディスペンサースクリューの隙間は，
ケースの壁からおおよそ０．２５インチ以上である。こ
れらの大きな隙間は，ポリマーと水との混合物による栓
を形成しない。それ故，交差設計品よりも高い信頼性が
ある。

【００３３】図５のフローチャートには図１〜４の装置
がいかに動作するかを示してある。供給された水は入口
６０から装置に入るが，水の入力状態が低いときには，
ここでセンサー６２が警報器６４を鳴らす。絞り弁６６
が設けられていて，特定の量の水を装置に入れるように
している。センサー６６はこの点で水の流量があるレベ
ル以下になると警報を発するのである。

【００３４】適宜な弁機構７０により水の流れは第１と
第２の希釈水の流れ（以下，夫々第１及び第２の流れと
呼ぶ）に分割される。第１の流れは圧力調整器７２と管
４６（図４）とを通って混合容器３４に流れ込む。圧力
調整器７２は，その上流においていかなる流れの乱れが
起きても，この点で特定の圧力において水の送出しを均
一にするものである。センサー７４が設けられていて，
第１の流れの低い状態を検知して，これが低いときには
警報器６４を鳴らす。オーバーフローライン８２は混合
容器３４中において第１の流れの出口４８より高い。装
置が水入しているときに混合容器３４がなんらかの原因
で詰まると，オーバーフローする代わりに過剰な水はこ
のオーバーフローライン８２を通って安全装置である排
出器７８により捕捉される。この排出器はベンチュリー
であって，真空を生成して，これがライン８２中のオー
バフローを排出器に導いて送出しライン８０に送り出す
のである。

【００３５】第２の流れは排出器７８から分散水として
送出しライン８０に導かれる。例えば５ｇｐｍの装置の
場合にはこの第２の流れにより総送出し量は２５ｇｐｍ
にも増加され，機械の総送出し量は３０ｇｐｍのポリマ
ーと水とになる。第１及び第２の流れの詳細については
アメリカ特許出願第０７／５４０，９１０号を参照され
たい。

【００３６】オーバーフローが働かないときに，排水器
（ベンチュリー）１３４は，絶えず空気を引き込む。ベ
ンチュリーの作用によって蓄えられた空気は，すでにポ
リマーと水との混合物中にディスペンサーから離れるよ
うに，引っ張れられた空気に加わる。従って，更に，特
に空気−ポリマーとの界面関係が高められる。ある状況
において，分離された空気源は，デスペンサー３６機構
に，ポリマーと水との混合物に一定量の空気を増大させ
たり供給するために加えられる。

【００３７】第２の流れ７６はポンプ４２の出口５４か
らの出力と出会って混合する。ということはドライポリ
マー混合要素３４，３６がポリマーの％がより多い（す
なわち溶液中のポリマーの量に対してより少ない水の）
溶液を生み出し，これが第２の流れからの水に希釈され
て，ライン８０により大量の出力を送り出すのである。この結果ポリマー処理部２６が小型でも従来の大型のも
のと同じ作業をするのである。通常ライン８２にはオー
バーフローはあってはいけないのである。もし起きたら
，ライン８０を介して混合室８４に送られる希釈水が増
えるだけである。ここで適当なセンサーがポリマー水和
の程度を検知し，混合容器８４を制御して，必要ならさ
らに溶液を処理する。

【００３８】ディスペンサー３６から送り出された流体
はパイプ８０を介して混合室８４に送られる。適当な個
数の混合室８４を設けて，容量の異なる装置に適合する
ようにしてもよい。一般的には各混合室は同じなので，
ここでは１個の場合についてのみ述べる。

【００３９】湿潤されたドライポリマーと水との混合物
はかくして混合室８４に収容され，ここで一定期間貯蔵
される。ブロアー８６によって自動制御弁８８を介して
混合室８４内に空気が吹き込まれる。このブロアーは低
圧高体積空気を使って混合室８４内の材料を急速に撹拌
する。気泡が混合室内を通り抜けて配置されたエアース
パージャーを通り，上昇し湿潤されたドライポリマーを
さらにエージングする。この処理により空気／水界回に
より混合物を構造化して，その粘度を高める。用いられ
た個体にもよるが，一般にこの空気混入には半時間〜１
時間を要する。もし必要ならば，補助の低速プロペラも
しくはタービン型の混合機（公知である）は，混合容器
８４へビスコースポリマー溶液に通じる気泡の「チャン
ネリング」の可能性を無くすために加えられる。センサ
ー９０により空気の低体積を検知して警報を発する。

【００４０】混合容器には適宜なセンサー９１が設けら
れていて，現在の溶液の活性度をマイクロプロセッサー
４０に報告する。これには例えばアメリカ特許第３，７
１０，６１４号，３，７１２，１１７号，３，７６２，
４２９号，３，８７５，７９１号，４，４８８，４２７
号，４，５２４，６１０号および４，５６６，１８１号
などに係る市販名「ビスコリニアー」を用いるとよい。

【００４１】サイクルが終わったら（これは工程を制御
する図２のマイクロプロセッサー４０が判定する），装
置は転移モードとなる。この転移モードにおいては，弁
９３が閉じて混合室８４をブロアー８６からの空気で加
圧する。製品は弁９４を経て貯蔵タンク９８に送られて
，その後さらに処理されるかまたは弁１００を経て直接
液体ポリマー供給装置に送られる。例えば混合室８４中
の材料の粘度が所定のレベルに達したら，バッチ式混合
に送られる。また連続処理により混合室８４中で所定の
粘度を保つようにしてもよい。

【００４２】ポリマー処理室２６においては，ドライポ
リマーは完全に溶解され得られた混合物はいかなる後続
処理にも送り得るものとなる。したがって点９６から貯
蔵タンク９８には点線が引いてある。この貯蔵タンクは
いかなるタイプのものであってもよい。点９６からは弁
１００に至るが，この弁はアメリカ特許出願第０７／５
４０，９１０号に開示した装置への入口となる。

【００４３】弁１０２が開かれると目盛付透明シリンダ
ー１０４に混合室８４からの流体が充填される。このシ
リンダーがゲージによって選択されたレベルまで一旦充
填されると，弁１０２が操作されて，引き取られたポリ
マーがシリンダーを出て再度装置に入るに要する時間が
粘度，従って混合室８４からの製品の品質を示す。

【００４４】図５において文字「混合容器」を含む○印
はモーターを，文字「ＰＩ」はゲージを，それぞれ示し
ている。

【００４５】入力ポンプ１０６が弁１１２を介して混合
ループ１１４にポリマー溶液を送り出す。第１の希釈水
は弁１０８を介してポンプ１１０と混合ループ１１４と
に引き出される。上記の特許出願に説明されているよう
に，圧力調節器１１６はこの混合ループの出口において
急激な圧力低下を引き起こしてポリマーを調整する。

【００４６】装置は以下のように動作する。ドライポリ
マーはホッパー３０から計量して送出されて混合容器３
４に入る。水は弁６６と管４６を通って混合容器３４に
入る。この混合容器中でドライポリマーと水は出会って
混合し，ポンプ４２に送られてエネルギーが急激に付与
されてポリマー粒子が湿潤される。ポンプによって付与
された高エネルギーは分散された混合物をライン８０を
通って混合室８４に送り，ここで低圧，高体積ブロアー
８６により撹拌（空気混入）される。混合室８４に入っ
ていきたポリマー粒子は完全に湿潤されるが，内部はま
だ乾燥している。したがって混合室８４内に残してエー
ジングを行ない水を貯蔵するようにする。ドライポリマ
ー粒子と水は混合室８４に入るからブロアー８６が高体
積低圧空気をこの混合室８４に送り込む。空気と混合さ
れるとポリマーにはある好ましいことが起きる。すなわ
ちポリマーは「構造化された」という状態になる。これ
は気泡と液体との間の水／空気インターフェイスにおい
て溶液の粘度が増加することであり，単純な機械的混合
装置の場合に比べて品質が向上するのである。

【００４７】ポリマーが完全に湿潤されると混合物（ポ
リマー溶液）は液体処理部２４または貯蔵タンク９８な
どに送り出される。

【００４８】具体的実施例　　図６に示すパイロットテストユニットを用い下記の
ようにして動作させた。このテストユニットの遠心ポン
プは水を加える適宜な手段を備えたポリプロピレン製の
漏斗状仏材に取り付けた４．８インチのスクリューと，
可変周波数駆動源と，圧力ゲージと，遠心空気ブロアー
と，１５０ガロンポリエチレンタンクと，高性能ソレノ
イド弁と，排出器とを有している。以下テスト設備の仕
様を表１に示す。

【００４９】

【表１　】

【００５０】（ポリマー溶液の準備）４００グラムのＤ
ｒｅｗｆｌｏｃ２６０，低荷電，高分子量，陽性ポリマ
ーを３０ガロンの水に加え，前記特許出願に記載された
図６のパイロットテストユニットを用いて１時間１５分
間混合した。

【００５１】（テスト１）ディスペンサーに於ける水の
流量は６ｇｐｍであった。光学タコメータで測定したス
クリュー速度は，６１００ｒｐｍ±３００ｒｐｍであっ
た。

【００５２】得られた溶液の濃度は３．５重量％であっ
た。上記の混合後６００ｃｃの試料を取り見掛けの粘度
を測定した。ＮＯ．４スピンドル０．３ｒｐｍのブルッ
クフィールド粘度計（　モデル電解質Ｖ）　での読みは
５３であり，１０６００００ｃｐｓに当る。試料はそれ
以上撹拌することなく放置しほぼ３０分後に再測定した
。粘度は１１３００００より大に増加していた。

【００５３】Ｄｒｅｗｆｌｏｃ２６０　２１グラムをビ
ーカー中で６００ｃｃの水に加えて比較試料を作った。この試料をラブ撹拌器４００ｒｐｍにより１０分間混合
し，ついで１００ｒｐｍに落として５０分間混合した。ＮＯ．４スピンドル０．６ｒｐｍによる得られた溶液の
粘度は，６４００００ｃｐｓであった。さらに撹拌なし
で３０分後に測定したら７２５０００ｃｐｓに増加して
いた。

【００５４】（テスト２）Ａｍｅｒｉｃａｎ　　Ｃｙａ
ｎａｍｉｄ　　Ｍａｇｎｉｆｌｏｃ　陽性ポリマーを用
いて，溶液濃度は２重量％に変更した以外は，ＮＯ．１
と同じテストを行なった。（３０ガロンの水に２２７０
グラムのＡｍＣポリマー８６６Ａを添加）溶液を１時間
１５分間混合した。６００ｃｃの試料を取りＮＯ．４ス
ピンドル０．６ｒｐｍにより見掛けの粘度を測定したら
，読みは８７．０，すなわち８７００００ｃｐｓ相当で
あった。

【００５５】前記の場合と同様にして比較試料を用意し
た。同様にして測定した粘度は４９００００ｃｐｓであ
った。

【００５６】いずれのテストにおいてもパイロットテス
トユニットで処理されたポリマー溶液には高度の濃度が
認められた。これは空気を巻き込んだ空気／水界面中に
おいてポリマー分子が構造化されたことを示している。低引裂き空気による撹拌により粘度が向上したことは疑
いのないところである。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
構造化された水性ポリマー溶液を形成することにより，
ドライ水溶性ポリマーを調整するための新規で改良され
た手段と方法とを提供することができる。さらに，本発
明によれば，構造化された水性ポリマー溶液の形成にお
いて，ドライ水溶性ポリマーを調整するための装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の斜視図である。

【図２】図１の主要部の側面図である。

【図３】ドライポリマーを分散器に供給する漏斗状部材
の平面図である。

【図４】図３中線４―４に沿って取った断面図である。

【図５】図１および図２に示すシステムのフローチャー
トである。

【図６】本発明の原理に沿ったテストを行なうための実
験パイロットラインを示す図である。

【符号の説明】

２０　　ポリマー処理装置２２　　制御パネル２４　　液体処理部２６　　ポリマー処理部３０　　ドライポリマーホッパー３１，６２，７４，９０，９１　　センサー３２　　送
出口３４　　混合容器３５　　側板３６　　ディスペンサー３８　　周波数変換器４０　　マイクロプロセッサー４２　　ポンプ４４　　舌４６　　管４８，５０，５４　　出口５２　　目５６　　矢印６０　　入口６４　　警報器６６，９３，９４，１００，１０２，１０８，１１２　
　弁７０　　弁機構７２　　圧力調整器７６　　第２の流れ７８　　排出器８０　　ライン８２　　オーバーフローライン８４　　混合室８６　　ブロアー８８　　自動制御弁９６　　点９８　　貯蔵タンク１０６　　入力ポンプ１１０　　ポンプ１１４　　混合ループ１１６　　圧力調節器１３４　　排水器（ベンチュリー）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ドライポリマーから水性ポリマー溶液
を形成することによりドライポリマーを調整するに際し
て，ドライポリマーが電解質により完全に湿潤されしか
もドライポリマー粒子の粒子径を実質的に減少させない
程度に電解質液中にドライポリマー粒子を遠心分散させ
，この分散物を混合室中に移してエージングさせ，低圧
高体積で空気を混合室中に混入させて分散物を通って上
方に移動する相当数の泡を形成し，ポリマーが水和する
まで分散物をエージングし，さらにポリマー溶液を活性
化するために水和されたポリマー溶液を混合室入口に移
動させることを特徴とするドライポリマーの混合方法。
【請求項２】　　請求項１記載のドライポリマーの混合
方法において，更に前記混合室内で溶液の活量を連続的
に測定するために前記混合室内で検知し，該検知に応答
した工程条件を調整するためにマイクロプロセッサー手
段を用いて操作することを備えていることを特徴とする
方法。
【請求項３】　　請求項１記載の方法において，前記検
知は混合室にセンサーを設けて混合室における混合溶液
の粘度を連続的に測定することを特徴とする方法。
【請求項４】　　請求項１記載の方法において，前記の
遠心分散に際して，漏斗状の壁に沿って旋回水を下降さ
せ，この漏斗状の壁上にドライポリマーを投与し，湿潤
されたドライポリマーと電解質との混合物をスクリュー
ポンプの渦巻中に導入して電解質とドライポリマーとを
完全に混合することを特徴とする方法。
【請求項５】　　請求項１記載の方法において，前記遠
心分散は，漏斗状の壁部の下方に電解質を円周方向に旋
回させながら下降させ，前記うず巻電解液質を前記うず
巻の中心に実質的にドライ流を残し，ドライうず巻流中
にドライポリマーを分散させ，別々に水とドライポリマ
ーとを前記スクリュー中で混合するためのスクリューポ
ンプの眼に導入することを特徴とする方法。
【請求項６】　　請求項１記載の方法において，前記工
程に加えてさらに，遠心分散を起こすポンプの出力に応
答して，遠心分散から空気混入への工程へと水圧により
移行させることを特徴とする方法。
【請求項７】　　請求項１記載の方法において，前記遠
心分散物を保持混合室に移行させることに加えて，前記
空気混入に際して，低圧高体積でガスを混合室に吹き込
んで分散物中に比較的大量の泡を形成することを特徴と
する方法。
【請求項８】　　請求項１記載の方法において，前記遠
心分散に際して，漏斗状の壁に沿って旋回水を下降させ
，前記漏斗状壁上から前記旋回水のオーバーフローを回
収できるようにし，前記オーバーフローが無い時に，前
記電解質中に空気を導入することを特徴とする方法。
【請求項９】　　請求項１〜８のいずれかひとつに記載
の方法において，前記工程に加えてさらに，複数のステ
ップにおいて工程状態を検知して，この検知に反応して
警報状態を信号することを特徴とする方法。
【請求項１０】　　さらなる活性化に適した水溶液を形
成すべくドライポリマーを用意するに際して，高固体状
で高分子量のドライポリマーを水中に分散させ，ドライ
ポリマーと水との分散物を下限９００ｒｐｍから上限ポ
リマー粒子を破壊する粒子径減少点での速度で作動する
遠心分散器に移し，ドライポリマーと水との混合物を空
気混入室に水圧により移し，高体積と溶液中におけるポ
リマーの分裂とを防止するに充分な低圧で空気を混入し
てポリマーの水和を促進し，ポリマー粒子が完全に水和
するまでこの混入を続け，得られたポリマー溶液を次の
工程のためのライン出口に空圧により移すことを特徴と
するドライポリマーの混合方法。
【請求項１１】　　請求項１０記載の方法において，前
記空圧の移送が，液状ポリマーを処理する工程に連続し
ていることを特徴とする方法。
【請求項１２】　　請求項１１記載の方法において，さ
らなる処理への前記空圧移送が，水和されたポリマーを
用意する容器に連結されている工程を備えていることを
特徴とする方法。
【請求項１３】　　請求項１１記載の方法において，前
記ドライポリマーにより形成される通路に配置された赤
外線センサー手段と光ファイバー手段とによって，前記
ドライポリマーの導入を検知することを含むことを特徴
とする方法。
【請求項１４】　　混合容器と，該混合容器に，流体状
電解質を導入する手段と，前記混合容器へドライポリマ
ーを導入する手段と，混合された電解質とポリマーとを
受取ってポリマーを電解質で完全に湿潤させるために相
当量のエネルギーをこれに与えるべく口の真下に位置し
た渦巻入口を備えかつ該エネルギーを提供するに充分で
しかもポリマー粒子径の減少を招かない高さで速度で作
動する，前記電解質を受けとるためのスクリューと，混
合物をスクリューからエージングのための混合室に移転
する手段と，水／気体界面においてポリマーを形態的に
構造付けして混合物の粘度を高めるべく低圧高体積で液
体を混合室に導入する手段と，混合物を前記混合室から
引き出す手段とを含むことを特徴とするドライポリマー
の混合装置。
【請求項１５】　　請求項１４記載の装置において，前
記混合容器は，前記電解質が前記電解質を導入する手段
によって，導入された後にその上に旋回させる壁と，前
記壁上で旋回する電解質に対し，及び内に前記ドライポ
リマーを導入する手段とを有することを特徴とする装置
。
【請求項１６】　　請求項１４記載の装置において，前
記スクリューは，前記電解質によって水圧ロックされて
いない眼を有し，前記ドライポリマーは前記眼に直接，
実質的に前記電解質に接触しないで前記混合容器内に堆
積されることを特徴とする装置。
【請求項１７】　　請求項１４記載の装置において，前
記スクリューが３０００〜６５００ｒｐｍの速度で作動
することを特徴とする装置。
【請求項１８】　　請求項１４記載の装置において，前
記混合容器が，前記の口に連なる内向きの舌を上端に備
えた漏斗状の部材と，前記漏斗状の部材の壁に沿って水
の壁が円周状に旋回するように内向きの舌の真下の領域
で水を円周状に前記漏斗状部材に導入する手段とを有し
ていることを特徴とする装置。
【請求項１９】　　請求項１８記載の装置において，第
２の希釈電解質流体を前記ポンプからの出口に供給する
手段を備えたことを特徴とする装置。
【請求項２０】　　請求項１８記載の装置において，前
記供給手段中のベンチュリーと，前記漏斗状部材上のオ
ーバフロー出口を前記ベンチュリーに連結する手段とを
備え，このベンチュリーにより形成された真空が前記漏
斗状部材からのオーバフローを前記第２の希釈電解質流
体中に引き込むことを特徴とする装置。
【請求項２１】　　請求項２０記載の装置と前記電解質
のオーバーフローを行わなかったときに前記ベンチュリ
ーを通して空気を引き込む手段と，前記電解質中に巻き
込んで運ばれた空気に，空気中に引き込まれたものを加
える手段とを備えたことを特徴とする装置。
【請求項２２】　　請求項１９記載の装置において，前
記第２の希釈電解質流体を混合室に導く手段を備えてな
ることを特徴とする装置。
【請求項２３】　　請求項１４記載の装置と，前記混合
溶液へドライポリマーを導くことを検知するための前記
ドライポリマーを導入する手段に結合したセンサー手段
とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項２４】　　請求項２３記載の装置において，前
記センサー手段は，光ファイバー走査機構を持つ赤外線
送受信機を備えていることを特徴とする装置。
【請求項２５】　　請求項１４に記載の装置において，
前記混合室の出口には液状ポリマー処理装置が連結され
ており，この処理装置が混合室の出力に比較的高レベル
のエネルギーを与える高圧混合ループと，このループの
出力端にあって混合ループ内において液体ポリマーに掛
けられた高圧を急減させる圧力調整手段とを備えている
ことを特徴とする装置。
【請求項２６】　　請求項２５記載の装置において，前
記液状ポリマーが前記圧力調整手段を通過した後，第２
の希釈流体を液状ポリマーに導入する手段を備えたこと
を特徴とする装置。
【請求項２７】　　請求項１４記載の装置において，複
数のセンサーが分散配置されており，これらに反応して
感知された警報状態に応じて警報を発生する手段が設け
られていることを特徴とする装置。
【請求項２８】　　請求項２７記載の装置において，マ
イクロプロセッサーにより制御される手段が前記センサ
ーからの信号に応じて装置を自動的に調整することを特
徴とする装置。
【請求項２９】　　請求項１４記載の装置において，混
合室中のセンサーが前記混合室中の溶液の活量を測定し
て，マイクロプロセッサー手段が前記センサーに応答し
て装置を調整することを特徴とする装置。
【請求項３０】　　請求項２９記載の装置において，前
記センサー手段が前記混合室中の混合物の粘度を連続的
に測定することを特徴とする装置。
【請求項３１】　　請求項１４記載の装置において，前
記スクリュー手段は，スクリューの入口径と軸幅との比
率の２〜７倍であることを特徴とする装置。
【請求項３２】　　請求項１４記載の装置において，前
記スクリュー手段は，前記スクリューの最大直径と軸幅
との比率の１〜７倍であることを特徴とする装置。
【請求項３３】　　請求項１４記載の装置において，前
記スクリュー手段は，最大直径の平方に実質的に等しい
エネルギーを与え，スクリューの直径によって変化する
ことを特徴とする装置。
【請求項３４】　　請求項１４記載の装置において，前
記スクリュー手段は，最大直径での正接速度の等しいエ
ネルギーを与え，スクリューの速度によって変化するこ
とを特徴とする装置。
【請求項３５】　　請求項１４記載の装置において，前
記混合装置は，実質的に最大直径の３乗に等しい大きさ
の次数よりも実質的に小さな馬力を有し，スクリュー径
によって変化することを特徴とする装置。
【請求項３６】　　請求項１４記載の装置において，前
記混合装置は，最大直径での接線速度の３乗に実質的に
等しい大きさの次数の馬力を必要とし，スクリューの速
度で変化することを特徴とする装置。