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【発明の名称】 ビニル系重合体の含水ゲル状物の切断方法
【発明者】 【氏名】青山 武嗣

【氏名】野村 幸司

【要約】 【課題】本発明は、工業的にビニル系重合体の含水ゲルを切断する工程において、含水ゲル状物の切断刃への付着、切断刃と含水ゲルの接触に由来する金属成分の混入、切断刃等の磨耗等の問題点が全くない、簡便且つ効率的な工業的生産に適したビニル系重合体の含水ゲルの切断方法を提供する。

【構成】ビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法であって、切断用ノズルから高圧液体を放出させて該含水ゲル状物を切断することを特徴とする切断方法。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法であって、切断用ノズルから高圧液体を放出させて該含水ゲル状物を切断することを特徴とする切断方法。
【請求項2】
切断用ノズルから放出される高圧液体の圧力が50〜400MPaである請求項1に記載の切断方法。
【請求項3】
切断用ノズルのノズル径が0.2〜0.6mmである請求項1又は2に記載の切断方法。
【請求項4】
ビニル系重合体の含水ゲル状物がシート状である請求項1、2又は3に記載の切断方法。
【請求項5】
シート状のビニル系重合体の含水ゲル状物を平面コンベア上で搬送させながら、切断用ノズルから高圧液体を放出させ、該切断用ノズルを該シート状含水ゲル状物の幅方向に往復移動させて、連続的に該含水ゲル状物を切断する請求項4に記載の切断方法。
【請求項6】
高圧液体が水である請求項1〜5のいずれかに記載の切断方法。
【請求項7】
ビニル系重合物がポリ(メタ)アクリル酸部分中和物である請求項1〜6のいずれかに記載の切断方法。
【請求項8】
ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物が、光開始剤の存在下、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸塩を含む単量体混合物の水溶液に光照射して、前記単量体混合物を光重合させて得られたポリ(メタ)アクリル酸部分中和物である請求項7に記載の切断方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明はビニル系重合体の含水ゲル状物の切断方法に関する。特にポリ(メタ)アクリル酸部分中和物の含水ゲル状物の切断方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物は、各種顔料等の分散剤、スケール抑制剤、洗浄用ビルダー、増粘剤、バインダーおよび医薬用の湿布剤やハップ剤の基剤などに有用であり、種々の分野で多岐にわたって使用されている。
【0003】
一般的に、ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物は、(メタ)アクリル酸および(メタ)アクリル酸塩を含む単量体混合物の水溶液、または(メタ)アクリル酸を含む単量体に水酸化ナトリウムあるいは水酸化カリウムなど酸を中和させる化合物を混合させた混合水溶液を、ラジカル重合させて製造されている(例えば、特許文献1)。
【0004】
その製造方法は、生産性の観点から、ベルト上に単量体混合物の水溶液を連続的に供給しながらラジカル重合する連続重合方式が採用されている。得られるポリ(メタ)含水アクリル酸部分中和物は含水ゲル状物となり、粘着性が極めて高いため取り扱い性が悪く、通常、該含水ゲル状物を適当な大きさに切断してベルトから剥離して回収されている。その後、乾燥及び粉砕工程を経て粉末にして製品化されている。
【0005】
例えば、特許文献2の第2図には、カッター8により重合体を切断する方式、即ち、切断刃を切断対象物に直接接触させて切断する方式が開示されている。これは、いわゆる押し切りカッター方式、ギロチンカッター方式と認められる。しかし、この方式では、切断対象物が粘着性物質である場合には切断刃に付着してしまい、連続的に切断することが困難である。また、工業的に使用した場合には切断刃の磨耗等が発生し、研磨等のメンテナンスが必要となる。また、切断刃材質は通常金属等であるため、切断時にわずかな金属成分が混入し、パップ剤、冷却シート、パックシート等の最終製品としたときに該金属成分由来の着色が生じるため不適切である。さらに、特許文献2の第2図によると、ベルトコンベアのメインドラム17上にベルト19を介して、カッター18が設置してあり、この方法だとベルトやカッターの磨耗を早め、装置自体の寿命が短くなる上、磨耗等による金属成分の混入を避けることができない。
【0006】
特許文献3の図には、ラバーカッター6と称される機械式の切断刃と切断対象物が接触する方式が開示されている。この方式も切断刃と切断対象物が接触する方式であるため、切断刃の磨耗、切断刃への切断対象物の付着、ベルトの磨耗、金属成分の混入等の不具合は依然解消できない。
【0007】
特許文献4の第4項のカラム8の41〜45行目には、「可塑性フィルムを得、これは単に引っ張ることによってベルトから剥離する。次いでそのフィルムをチョッパー中で破砕し、」と記載されている。この方法は簡便であるが、切断対象物が粘着性の場合はチョッパーの機壁に付着し処理できない。また、チョッパーの処理対象物を投入するチョッパーのスクリューを直接巻き込むための開口部より、処理対象物が大きい場合は、スクリューに巻き込まれず処理できない。
【0008】
特許文献5の第2図には、ローラー型カッター3,4と回転刃1により、薄層状の重合体ゲルを細片状に切断する方法が記載されている。この方法も切断対象物を切断刃と接触することで切断する方法の1種であるので、ローラー型カッターと回転刃への切断対象物の付着、工業的使用による付着物の堆積、および堆積物の欠落により製品への異物の混入等を招くこととなり問題がある。また、ローラー型カッター、回転刃の磨耗等は避けられない。さらに、ローラー型カッター、回転刃の磨耗、あるいは金属部分と切断対象物との接触により金属成分の混入の可能性がある。
【0009】
特許文献6の段落[0052]には、得られた重合物をハサミを用いて薄く切断する方法、特許文献7の段落[0033]には、得られたゲル状重合体をハサミで細かく裁断する方法が開示されているが、この方法では依然として上記の問題点は解消されておらず、工業的規模の生産性の点からも現実的ではない。
【特許文献1】特開2004−10831号公報
【特許文献2】特公昭63−445号公報
【特許文献3】特公昭50−15502号公報
【特許文献4】特公昭60−8681号公報
【特許文献5】特公平4−7887号公報
【特許文献6】特開2000−212222号公報
【特許文献7】特開2004−10831号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
上記したように、工業的にビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する工程において、含水ゲル状物の切断刃への付着、切断刃と含水ゲル状物の接触に由来する金属成分の混入、切断刃等の磨耗等の問題点がない切断方式が望まれていた。
【0011】
これらの点から、本発明は、上記のような問題点の全くない、簡便且つ効率的な工業的生産に適したビニル系重合体の含水ゲル状物の切断方法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】
【0012】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ビニル系重合体の含水ゲル状物の接触において切断刃を使用することなく、高圧液体をノズルから放出させて該含水ゲル状物を切断することにより、上記の問題点が一気に解消できることを見出した。かかる知見に基づき更に研究を行った結果、本発明を完成するに至った。
【0013】
即ち、本発明は以下のビニル系重合体の含水ゲル状物の切断方法を提供する。
【0014】
項1. ビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法であって、切断用ノズルから高圧液体を放出させて該含水ゲル状物を切断することを特徴とする切断方法。
【0015】
項2. 切断用ノズルから放出される高圧液体の圧力が50〜400MPaである項1に記載の切断方法。
【0016】
項3. 切断用ノズルのノズル径が0.2〜0.6mmである項1又は2に記載の切断方法。
【0017】
項4. ビニル系重合体の含水ゲル状物がシート状である項1、2又は3に記載の切断方法。
【0018】
項5. シート状のビニル系重合体の含水ゲル状物を平面コンベア上で搬送させながら、切断用ノズルから高圧液体を放出させ、該切断用ノズルを該シート状含水ゲル状物の幅方向に往復移動させて、連続的に該含水ゲル状物を切断する項4に記載の切断方法。
【0019】
項6. 高圧液体が水である項1〜5のいずれかに記載の切断方法。
【0020】
項7. ビニル系重合物がポリ(メタ)アクリル酸部分中和物である項1〜6のいずれかに記載の切断方法。
【0021】
項8. ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物が、光開始剤の存在下、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸塩を含む単量体混合物の水溶液に光照射して、前記単量体混合物を光重合させて得られたポリ(メタ)アクリル酸部分中和物である項7に記載の切断方法。
【発明の効果】
【0022】
本発明の切断方法によれば、高圧液体をノズルを経由して放出してビニル系重合体の含水ゲル状物を切断するため、装置への付着、異物の混入、装置の摩耗等の問題を生じることなく、極めて簡便且つ効率的に実施することができる。また、切れ残りがなく完全に切断が可能で水の付着もほとんどない。そのため、工業的規模でビニル系重合体を生産するにおいて極めて有効な方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。この発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を変更しない限りにおいて、適宜変更実施可能なものである。
【0024】
本発明のビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法は、高圧液体をノズルを経由して放出することにより該含水ゲル状物を切断することを特徴とする。
【0025】
まず、ビニル系重合体の含水ゲル状物の製造方法について説明する。
【0026】
ビニル系重合体とは、水溶性又は水易溶性のビニル系重合体であり、例えば、アクリルアマイド、メタアクリルアマイド、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、メタアクリル酸、メタアクリル酸ナトリウム、ジメチルアミノエチルメタクリレート、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、N−ビニルピリジン、N−ビニルピロリドン等のビニル系単量体の単独重合体又は共重合体が挙げられる。必要に応じ、他の単量体を共重合したものであっても良い。また、ビニル系重合体の含水ゲル状物とは、上記のビニル系単量体を水中で溶液重合して得られるゲル状の含水ビニル系重合体である。
【0027】
本発明の切断方法では、広くビニル系重合体の含水ゲル状物に適用できるが、特にポリ(メタ)アクリル酸部分中和物の含水ゲル状物が好適である。以下、本発明の切断方法について、典型例であるポリ(メタ)アクリル酸部分中和物の場合を例に挙げて説明する。
【0028】
ここで、(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。(メタ)アクリル酸塩とは、(メタ)アクリル酸の中和物を意味し、(メタ)アクリル酸をアルカリ金属、アンモニア、有機アミン等で中和してなる中和物であり、例えば(メタ)アクリル酸ナトリウム、(メタ)アクリル酸カリウム、(メタ)アクリル酸カルシウム、(メタ)アクリル酸マグネシウム、(メタ)アクリル酸アンモニウムなどが例示され、これらは単独でも2種以上を併用してもよい。これらの中でも、(メタ)アクリル酸ナトリウムが好ましい。本発明において、あらかじめ酸部分を中和した(メタ)アクリル酸塩を原料として使用してもよく、また、(メタ)アクリル酸を重合した後、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどにより部分的に中和させてもよい。
【0029】
ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物には、必要に応じ他の単量体を共重合させることも可能である。かかる単量体としては、例えば、α−ヒドロキシアクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸などの不飽和カルボン酸およびそれらの塩、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸などの不飽和スルホン酸、及びそれらの塩などが挙げられる。これらは、必要により1種または2種以上を、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸塩の合計量に対して、20モル%以下の範囲で用いることが可能である。
【0030】
ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物における、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸塩の割合は、通常、モル比で10/90〜90/10程度、好ましくは40/60〜70/30程度、より好ましくは45/55〜65/45であればよい。この割合はポリ(メタ)アクリル酸部分中和物の用途等に応じて適宜選択することができる。
【0031】
ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物は、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸塩及びその他の単量体混合物をラジカル重合させることで得られる。なお、(メタ)アクリル酸及びその他の単量体と、酸を中和させる化合物であるアルカリ金属水酸化物、アンモニアなどとの混合物を重合させることも可能である。重合方法としては、水溶液重合法、スラリー重合法、懸濁重合、乳化重合などの公知の重合法が挙げられるが、溶剤除去、溶剤の安全性、界面活性剤の混入の問題から、水溶液重合法が好ましい。
【0032】
水溶液重合法は、前記単量体の水溶液を所定の濃度に調整し、反応系内の溶存酸素を十分に不活性ガスで置換した後、ラジカル重合開始剤を添加し、必要により、加熱や紫外線などの光照射することによって重合反応を行う方法である。低温でも重合反応が可能で、反応進行率も良好であり、低重合物やゲル状物を低減できる光(紫外線など)照射による光重合が好ましい。
【0033】
ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物は、前記単量体混合物、光重合開始剤及び連鎖移動剤を含有する混合水溶液に、紫外線等の光を照射して製造される。
【0034】
光重合開始剤としては、特に制限はなく、公知の光重合開始剤を適宜目的に応じて選択して使用する。例えば、2、2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]ハイドレート、2、2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩、2、2’−アゾビス(N、N’−ジメチレンイソブチルアミジン)、2、2’−アゾビス[2−(5−メチル−2−イミダゾリン−2−イル)プロパン]などのアゾ系光重合開始剤、1−ベンゾイル−1−ヒドロキシシクロヘキサンおよびベンゾフェノン等のケトン、ベンゾインおよびそのアルキルエーテル、ベンジルケタール類、ならびにアントラキノン誘導体等が例示されるが、これらの中でもアゾ系光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤の使用量は、全単量体に対して、10〜10000ppmであることが好ましく、より好ましくは10〜5000ppmである。
【0035】
前記連鎖移動剤は、得られるポリ(メタ)アクリル酸部分中和物の分子量及びその水溶液粘度の調整のため、また不溶解分の減少のために使用するものである。連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸、チオグリコール類、チオ酢酸などの硫黄含有化合物、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、亜燐酸、亜燐酸ナトリウムなどの亜燐酸系化合物、次亜燐酸ナトリウムなどの次亜燐酸系化合物が挙げられ、これらを単独または2種類以上併用してもよい。これらの連鎖移動剤の中でも、硫黄含有化合物が好ましく、さらに好ましくは、2−メルカプトエタノール、3−メルカプトプロピオン酸およびチオグリコール酸のいずれかである。
【0036】
連鎖移動剤の使用量は、適宜調整することができるが、全単量体に対して1〜500ppmであることが好ましく、より好ましくは1〜300ppmである。
【0037】
光重合する際に照射する光としては、紫外線及び/又は可視光線が用いられ、この中でも紫外線が好ましく用いられる。紫外線照度は、単量体の種類、光重合開始剤の種類や濃度、目的とする重合体の粘度、及び重合時間を考慮して決定されるが、一般に0.01〜1000W/cm2であることが好ましく、より好ましくは0.05〜100W/cm2であり、更に好ましくは0.1〜10W/cm2である。光照射の強度は、重合反応中一定であっても、又は重合途中で変化させてもよい。光源としては、単量体を光重合させ得る紫外線及び/又は可視光線を放出し得るものであれば特に限定されず、例えば、発光ダイオード、蛍光青色ランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、捕虫器用・光化学用蛍光ランプ、ブラックライト蛍光ランプ等を使用することができる。
【0038】
光重合反応は、酸素の存在による重合阻害を防止するために、窒素、二酸化炭素等の不活性ガス雰囲気で行われる。このうち、窒素雰囲気が好ましい。光重合反応は、通常、この不活性ガスが充填ないし供給された気密室中で行われる。
【0039】
(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸塩を含む単量体混合物の水溶液に、紫外線を含む光を照射して光重合する際に、光源と水溶液の間に、波長330〜370nmの範囲の紫外線透過率が80%以上の光透過性材料を介在させて光照射することが好ましい。これにより、波長300〜360nmの範囲の紫外線を有効に利用して光重合でき、単量体からポリマーへの転化率を大幅に向上させることができる。
【0040】
上記した光透過性材料としては、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス等が挙げられ、特にホウ酸(B)を5〜20%(特に10〜16%)、SiOを65〜90%(特に70〜85%)含有するホウ珪酸ガラスが好ましい。なお、透過率とは、分光放射照度系(ウシオ電機(株)製USR−40V)を用いて測定した値である。
【0041】
この光透過性材料は上記の気密室の上面に設けられ、該気密室外部に設置された光源からの光を透過して内部の単量体混合物に照射できるようにしている。光透過性材料の形状は特に限定はなく通常平板状であればよく、その厚さも特に限定はないが、光の透過性、強度等の点から0.7〜21mm程度であればよく、好ましくは2.75〜11mmである。
【0042】
更に、重合反応開始時においては、反応液を0〜80℃に保持することが好ましく、より好ましくは0〜30℃であり、更に好ましくは5〜15℃である。
【0043】
上記の光重合反応は、バッチ式又は連続式のいずれも採用できるが、含水ゲル状物の生産性及び得られるゲル状物の切断容易性の点から、連続重合方法が採用される(図1及び図2)。
【0044】
図1において、1は連続可動式樹脂ベルトで、ローラ2、3間に張設され、矢印Q方向に回転移動している。前記樹脂ベルト1は、例えば可撓性を有する樹脂により形成されたものが挙げられる。具体的には、ポリエステル等の繊維で編んだベルト基体に4・6フッ素樹脂又はシリコーン樹脂をラミネート又はコーティングしたものが例示される。
【0045】
ベルト1はその中央側に長手方向に沿って液溜め部100を有するもので、前記液溜め部100は幅方向断面が凹状を有すれば、種々の形状のものが使用可能であり、特に図2に示すような幅方向断面が舟型のものが好ましい。液溜め部100の高さHとしては、液深+20mmの高さが好ましく、10〜220mmがより好ましい。樹脂ベルトの幅方向断面が確実に凹状に保たれるように、ベルトの長手方向に沿ってガイド板を設け(図示せず)、ベルトの縁部を支持するようにしてもよい。
【0046】
図1において、4は前記ベルト1の進行方向に沿って配設された断面ロ字状の気密室で、前記ベルト1は気密室4を貫通して通り抜けている。また前記気密室4の上面5は、好ましくは波長330〜370nmの範囲の紫外線透過率が80%以上の光透過性材料で形成されており、気密室4の上方に備えられた複数の光源7a、7bから照射される光を透過できるようになっている。
【0047】
該気密室4には酸素による重合阻害を防止するため、及び重合時に発生する水蒸気を排除するため、窒素等の不活性ガスが供給される。図1及び図2は、気密室に不活性ガスを供給した例を示している。
【0048】
8は気密室4の一方の側面に形成されたガス供給部で、窒素ガス等の不活性ガスはガスライン(図示せず)を通って前記気密室4の一方の側面に形成されたガス供給部8から前記気密室4内に供給され、気密室4内を不活性ガスで充満させた後、気密室4の他方の側面(前記ガス供給部8と反対側側面)に設けられた排出口9を通って気密室4外に放出される。
【0049】
不活性ガスの供給条件としては0.5〜40m3/hrが好ましい。また、排出口9は排気装置(図示せず)と連結することが好ましい。このように連結することにより、水蒸気を効率的に排除できる。
【0050】
図1中、10は水溶液タンクで、その内部に収納された単量体混合物の水溶液11はミキサー13に送られ、重合開始剤タンク12から送られる光重合開始剤と混合された後、供給管14を通ってベルト1の移動方向上流側の液溜め部100内に供給され、単量体混合物の水溶液層15を形成する。この際、単量体混合物の水溶液の供給量は、前記単量体混合物の水溶液層15の液深が目的とする深さになるように調節される。本態様によれば、好ましくは5mm以上、より好ましくは10〜200mmの液深を有する単量体混合物の水溶液の重合が可能になる。
【0051】
ベルト1上に供給された単量体混合物の水溶液は、ベルト1の移動に伴われて、下流側に搬送されると共に、光源7a、7bによって光照射される。光源としては、通常光重合用光源として用いられる、紫外、可視光線が照射できる市販品が適宜利用できる。
【0052】
このようにしてベルト1上で重合しながら下流側に搬送される単量体混合物の水溶液層15は、重合が完了した状態で気密室4の最下流部を通って搬出され、ローラー3近傍において樹脂ベルト1から剥離される。なお、16は剥離されて連続的に回収されるシート状のゲル状の含水状重合体(含水ゲル状物)である。
【0053】
該シートの厚さや幅は特に限定はないが、後述の切断用ノズルからの高圧液体による切断に適するように設定することが好ましい。例えば、該シートの厚さは5〜200mm程度、好ましくは10〜70mm程度となるように、また、該シートの幅は30〜3000mm程度、好ましくは15〜1600mm程度となるように調節することが好ましい。
【0054】
ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物の該含水ゲル状物は、上記の様に連続して製造され剥離されるため、エンドレスシート(以下「シート」と呼ぶ)16として平面コンベアベルト17により搬送され、高圧液体を放出する切断用ノズル19により適当な大きさの短冊状ゲル24に切断される。
【0055】
本発明は、上記で得られたシート16を、この切断用ノズルから放出される高圧液体で切断するものである。ここで、高圧液体に用いる液体としては特に限定はないが、取り扱い性、シートへの残留を考慮した安全性、環境への負荷低減、廃液処理等の点から水、特に純水、イオン交換水が好適に用いられる。
【0056】
本発明で使用するシート切断装置の模式図を、図3及び図4に示す。
【0057】
図3は、シート16の切断の様子を横から見た図である。平面コンベア2台17及び18が切断に必要な間隙を設けて並べて設置されており、当該平面コンベア17及び18の間隙の真上に切断用ノズル18が設けられている。切断用ノズル19は、シートの幅方向の切断が連続して行えるように、移動装置20によりシート幅方向に往復移動できるようになっている。
【0058】
図4に、高圧水を用いたシート切断の手順を示す。まず、図4(1)に示されるように、シートは平面コンベア17の上で、通常3〜60m/h程度の速度で連続搬送される。シートを搬送する速度は、切断される短冊状シートの幅が所望の大きさになるように適宜調節可能である。シートの端が2台の平面コンベア17及び18の間隙を通過して一定時間搬送されると(例えば、5〜20秒程度)、切断用ノズルからの高圧出水を開始する。
【0059】
図4(2)に示されるように、切断用ノズル19からの出水後に、該切断用ノズル19がシートの幅方向に移動してシートを切断する。これにより短冊状シート24が作成される。
【0060】
ここで、切断用ノズル19の切断水圧は、例えば50〜400MPa(好ましくは
60〜300MPa)であればよい。水圧が低すぎると切断が不十分となり切れ残りが生じる場合があり、高すぎても切断は良好であるが必要以上の圧力は不経済である。
【0061】
切断水量は、例えば0.5〜10L/分(好ましくは1〜5L/分)であればよい。
【0062】
ノズル径は、例えば0.2〜0.6mm(好ましくは0.25〜0.5mm)であればよい。ノズル径が小さすぎると切断不良となり、大きすぎると経済的に有利ではない。
【0063】
ノズルの移動速度(切断速度)は、通常、0.2〜30m/分(好ましくは0.5〜20m/分)であればよい。
【0064】
切断用ノズルの出水口21とシート16との距離は、例えば、5〜100mm(好ましくは10〜50mm)であればよい。
【0065】
上記の切断水圧、切断水量、ノズル径、切断速度、切断用ノズルの出水口とシートとの距離は、切断するシートの厚さ、硬さ等に応じて当業者が適宜選択することができる。
【0066】
例えば、シートの厚さが10〜30mm程度の場合、切断水圧50〜200MPa、切断水量1〜5L/分、ノズル径0.2〜0.5mm、切断速度0.2〜30m/分、切断用ノズルの出水口とシートとの距離5〜50mmが好適である。
【0067】
シート切断後、切断用ノズルからの出水を一旦停止すると共に、切断用ノズルの移動も停止する。なお、切断用ノズルの出水は停止せずに、出水を継続しても良い。
【0068】
続いて、図4(3)に示されるように、シートは平面コンベアの上で連続搬送され、切断されたシートの端が平面コンベア17及び18の間隙を通過して一定時間搬送された後(例えば、5〜20秒程度)、切断用ノズル19からの高圧出水を再開する。
【0069】
続いて、図4(4)に示されるように、切断用ノズル19からの出水再開後に、該切断用ノズルがシートの幅方向に移動してシートを切断する。これにより2つ目の短冊状シート24が作成される。
【0070】
以後、上記の図4(1)〜(4)を繰り返すことにより、連続的に短冊状シート24を作成することができる。なお、必要に応じ、切断用ノズル19の移動及び停止の周期、出水のオンオフの周期をタイマー等で調整できる機構とすることができる。
【0071】
上記のようにして作成された短冊状シート24は、常法に従い、乾燥、粉砕されて、粉末製品とすることができる。
【0072】
本発明では、ノズルからの高圧液体(高圧水)を用いて、含水ゲル状物を完全に切断することができ、液体(水)の付着もほとんどない。また、従来の切断刃を用いた場合に発生する、含水ゲル状物の切断刃への付着、切断刃と含水ゲルの接触に由来する金属成分の混入、切断刃等の磨耗等の問題は一挙に解決する。そのため、簡便且つ効率的に含水ゲル状物を切断することができ、ビニル系重合体の工業的生産に好適である。
【実施例】
【0073】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明するが、これに限定されるものではない。
[参考例1]ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウム部分中和物の含水ゲルの製造
可動式ベルト上へ、あらかじめ脱酸素され、10℃に冷却されたアクリル酸(50mol%)およびアクリル酸ナトリウム(50mol%)からなる単量体の30%水溶液を900g/分で供給し、開始剤である2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩の10%水溶液を、単量体純分に対して1000ppmとなるように連続供給した(図1)。
【0074】
次に光透過性材料を介して、ピーク波長352nmである300〜450nmを放射する東芝製ブラックライト蛍光ランプを紫外線照度0.4mW/cmで照射して重合を行った。その結果、厚さ18mm、幅460mmの連続した含水ゲル状シートを得た。
【0075】
[参考例2]ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウム部分中和物の含水ゲルの製造
単量体の供給量を3000g/分に変更した以外は参考例1と同様に実施して、厚さ60mm、幅460mmの連続した含水ゲル状シートを得た。
【0076】
[参考例3]メタアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド(DMC)の含水ゲルの製造
可動式ベルト上に、メタアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライドの76%水溶液を、3000g/分で連続供給した。同時に、開始剤である2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩の10%水溶液を、単量体純分に対して350ppmとなるように連続供給した(図1)。
【0077】
次に光透過性材料を介して、ピーク波長352nmである300〜450nmを放射する東芝製ブラックライト蛍光ランプを紫外線照度0.4mW/cmで照射して重合を行った。その結果、厚さ60mm、幅460mmの連続した含水ゲル状シートを得た。
【0078】
[実施例1]
参考例1で得られた含水ゲルシートを、圧力125MPaの水をノズル径0.3mmより、流量1.7L/分で放出し、ノズル移動速度7.5m/分で、含水ゲルシートからノズルまでの距離を20mmの条件で切断した。
【0079】
具体的には、図3及び図4に示されるシートカッターを用いて、次のようにして切断操作を行った。
【0080】
短い2台の平面コンベア17,18を、切断に必要な間隙がある状態で並べて設置し、当該平面コンベアの間隙の真上に切断ノズル移動装置20を設置した。平面コンベア17上にシート16を0.56m/分で連続搬送した。
【0081】
シート16の端が平面コンベアの間隙を通過後所定の時間(例えば20秒間)経過した後、切断ノズル19からの出水を開始した。同時に切断ノズル19も移動を開始してシートゲル幅(約460mm)を2秒程度で移動させ、約190mm×約460mmの短冊状シートを作成した。
【0082】
切断完了時に切断ノズル19からの出水を一旦停止した。同時に切断ノズル19も移動を停止した。
【0083】
さらに、シートが所定の時間(例えば20秒間)経過した後、切断ノズル19からの出水を再開した。同時に切断ノズルも移動を再開しシート幅(約460mm)を2秒程度で移動させ、約190mm×約460mmの短冊状ゲルを作成した。
【0084】
以後、上記の操作を繰り返すことで連続的に短冊状シートを作成した。
【0085】
なお、切断ノズルの移動及び停止の周期、出水のオンオフの周期をタイマー等で約5〜20秒の範囲で調整できる機構とした。
【0086】
この切断方法によれば、切断残りもなく完全に切断できた。切断面は良好で、水の付着も少なかった。
【0087】
[実施例2〜5]
参考例1で得られた含水ゲルシートを、表1に記載の条件で切断した。いずれも切断残りもなく完全に切断できた。切断面は良好で、水の付着も少なかった。
【0088】
[実施例6]
参考例2で得られた含水ゲルシートを、表1に記載の条件で切断した。いずれも切断残りもなく完全に切断できた。切断面は良好で、水の付着も少なかった。
【0089】
[実施例7]
参考例3で得られた含水ゲルシートを、表1に記載の条件で切断した。いずれも切断残りもなく完全に切断できた。切断面は良好で、水の付着も少なかった。
【0090】
[比較例1]直接チョッパー引き込み
参考例1で得られた含水ゲルシートを、直接チョッパーへコンベアで投入した。その結果、チョッパーの機壁に含水ゲルが付着し、つづら折れになってしまい、チョッパーのスクリュー部分へ投入することができなかった。
【0091】
[比較例2]押し切りカッター
参考例1で得られた含水ゲルシートを、押し切りカッターで切断した。その結果、押し切りカッターの切断刃へ切断後の含水ゲルが付着し持ち上がり、その後、切断前の含水ゲルに重なるように落下した。そのため、その後の切断は、重なった状態での切断となり、予定した短冊状の切断は不可能だった。その後も、何度も切断刃へ付着・落下を繰り返し、切断前の含水ゲル状に積み重なり、円滑な短冊状の切断が出来なかった。切断刃の磨耗については、6ヶ月に1度研磨する必要があった。また、金属製の切断刃と含水ゲルが直接接触するため、最終製品から微量な金属製分が検出され、着色原因となり問題があった。
【0092】
【表1】


【産業上の利用可能性】
【0093】
本発明のビニル系重合体の含水ゲル状物を切断する方法は、装置への付着、異物の混入、装置の摩耗等の問題を生じることなく、極めて簡便且つ効率的に実施することができる。また、切れ残りがなく完全に切断が可能で水の付着もほとんどない。そのため、工業的規模でビニル系重合体を生産する極めて有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
【0094】
【図1】本発明のポリ(メタ)アクリル酸部分中和物の製造装置の一例を示す概略側面図である。
【図2】図1中の、P−P’線に沿った断面図である。
【図3】含水ゲル状物(シート)の切断の様子を示した図である。
【図4】高圧水を放出する切断用ノズルを用いたシート切断の手順を示す。
【符号の説明】
【0095】
1 樹脂ベルト
2,3 ローラ
4 気密室
5 上面(光透過性材料)
7a、7b 光源
8 不活性ガス供給部
9 ガス排出口
10 水溶液タンク
11 単量体水溶液
12 重合開始剤タンク
13 ミキサー
14 供給管
15 単量体水溶液層
16 含水状ポリ(メタ)アクリル酸部分中和物層(シート)
100 液溜め部
17 平面コンベア
18 平面コンベア
19 切断用ノズル
20 切断用ノズルの移動装置
21 出水口
22 切断水
23 高圧水チューブ
24 短冊状シート
【出願人】 【識別番号】000003034
【氏名又は名称】東亞合成株式会社
【出願日】 平成18年8月30日(2006.8.30)
【代理人】 【識別番号】100065215
【弁理士】
【氏名又は名称】三枝 英二

【識別番号】100076510
【弁理士】
【氏名又は名称】掛樋 悠路

【識別番号】100115484
【弁理士】
【氏名又は名称】林 雅仁


【公開番号】 特開2008−55529(P2008−55529A)
【公開日】 平成20年3月13日(2008.3.13)
【出願番号】 特願2006−233078(P2006−233078)