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特表2015-528529不溶性のゲルを含まず、かつ残留モノマーが低レベルである水溶性ポリマーを調製するためのプロセス

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2015-528529(P2015-528529A)

(43)【公表日】2015年9月28日

(54)【発明の名称】不溶性のゲルを含まず、かつ残留モノマーが低レベルである水溶性ポリマーを調製するためのプロセス

(51)【国際特許分類】

C08F 2/10 20060101AFI20150901BHJP

C08F 8/12 20060101ALI20150901BHJP

【ＦＩ】

C08F2/10

C08F8/12

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-532034(P2015-532034)

(86)(22)【出願日】2013年9月12日

(85)【翻訳文提出日】2015年5月8日

(86)【国際出願番号】US2013059377

(87)【国際公開番号】WO2014043306

(87)【国際公開日】20140320

(31)【優先権主張番号】13/611,026

(32)【優先日】2012年9月12日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ

(71)【出願人】

【識別番号】515050220

【氏名又は名称】エコラブユーエスエイインク

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】クラムジェフリーアール

【テーマコード（参考）】

4J011

4J100

【Ｆターム（参考）】

4J011AA05

4J011BA01

4J011BB04

4J011BB09

4J011DB13

4J011HB03

4J011HB06

4J011HB12

4J011QA06

4J100AM15P

4J100BA16H

4J100CA01

4J100CA31

4J100EA03

4J100FA19

4J100FA47

4J100HA08

4J100HA61

4J100HB37

(57)【要約】

本発明は、ドライポリマー合成操作の乾燥するステップにウェットゲルポリマーを連続的に供給するための方法および装置を提供する。内部チャンバを有する多数のピストンが配置されており、そのチャンバを通じてモノマーおよび他の試薬が供給されて、ウェットゲルポリマーへと重合される。各々のピストンは、同調的なスケジュールによって作動し、その結果、１つのピストンがポリマーを乾燥するステップへ押し出し終了するときに、第二のピストンがさらなるポリマーの重合を完了して、中断することなくさらなるポリマーを供給し続ける。次が必要な場合は、ここで終了したものにさらなる試薬が再供給されて、再度準備される。結果として、費用効果的な連続供給が、これを達成するための以前の試みを悩ませた混入および不純物の問題なく達成できる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水溶性ドライポリマー合成操作の乾燥するステップへウェットゲルポリマーを供給する方法であって、
フローループに重合試薬を受け入れるステップであって、該フローループは試薬の流れを調節するように構築かつ配置されおり、その結果それらの試薬は複数のピストンのうちの１つに連続して渡されるステップと、
これらの重合試薬を該複数のピストンのうちの１つの中でウェットゲルポリマーに重合するステップと、
該ピストンから該乾燥するステップに該ウェットゲルポリマーを供給するステップと、
を包含し、
各々のピストンが、
重合試薬を受け入れ、重合反応を含み、かつ該乾燥するステップへのウェットゲルの連続供給を果たすようにタイミングを計られた同調的な順序に応じてウェットポリマーを供給するように構築かつ配置されており、
該重合試薬が、モノマーおよび少なくとも１つの他の組成物を含んでいる、方法。

【請求項2】

前記ピストンが、
内部チャンバと、
重合試薬の２つ以上の流れを受け入れるように、かつ受け入れらた重合試薬の実質的に全てを該内部チャンバに入れるように構築されかつ配置された密閉可能流入バルブと、
乾燥するステップに流体を渡す該内部チャンバと流体連通した密閉可能流出バルブと、
該流出バルブから外へ該内部チャンバの内容物を圧送できるプランジャーと、
を備える、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記流入バルブは、該流入バルブが密閉されたとき、その内容物の実質的に全てを内部チャンバに渡すように構築されかつ配置されている、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記流入バルブが、２つの流体ストリームを受け入れるように構築されかつ配置されており、該２つの流体ストリームが前記内部チャンバに渡される直前に混合される、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記プランジャーが、内部チャンバ内の流体と接触する表面を備え、該表面が該内部チャンバの断面積を実質的に満たす直径を有しており、該流出バルブから内部チャンバ内の実質的に全ての流体を押し出すように構築されかつ配置されている、請求項２に記載の方法。

【請求項6】

ストリッパータンクをさらに含んでおり、かつさらにモノマーの溶液と少なくとも１つの他の重合試薬とを該ストリッパータンク内で混合するステップと、該ストリッパータンク内の温度を重合反応が生じるには低すぎる温度に維持するステップと、その混合物を前記ピストン内に同調的な時間で供給するステップとを包含する、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記ストリッパータンクが、重合が生じる内部チャンバの一部と同じ容積を有する、請求項６に記載の方法。

【請求項8】

ａ）モノマーと少なくとも１つの他の重合試薬が混合される少なくとも１つのメイクダウンタンクを設けるステップと、
ｂ）モノマーと少なくとも１つの他の重合試薬との混合物の少なくとも一部を前記ストリッパータンク中に同調的な方式で注入して、前記ピストンの連続供給を容易にするステップと、をさらに包含する、請求項６に記載の方法。

【請求項9】

前記ピストン中に前記重合試薬を供給する前に前記ストリッパータンクから酸素をパージするステップをさらに包含する、請求項６に記載の方法。

【請求項10】

前記ピストンが完全に充填されるまで重合が起こることを阻害するステップをさらに包含する、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記阻害が、重合試薬に対して誘導時間延長剤を添加するステップと、全ての重合試薬が前記ピストンに供給されるまで、反応依存性重合試薬と他の重合試薬との接触を防ぐステップと、それらの任意の組み合わせとからなる列挙から選択される１つのステップを通じて生じる、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

誘導時間延長剤が、前記重合試薬に添加され、これが、前記内部チャンバ中に全ての重合試薬を完全に充填して、前記ピストンを密閉するのに必要であるよりも少なくとも５分誘導時間を延長する、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

少なくとも１つのピストンの少なくとも一部と接触している温度ジャケットを提供するステップをさらに包含しており、前記温度ジャケットが、そのピストンの少なくとも一部の温度を調節するように構築されかつ配置されている、請求項１に記載の方法。

【請求項14】

前記重合試薬の全てが受け入れられ、かつ前記ピストンが密閉されるまで、前記ピストン内の温度を重合が開始するには低すぎるレベルで維持するステップをさらに包含する、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

前記ピストンが、１００℃を超える断熱重合反応に耐えるように構築されかつ配置されている、請求項１に記載の方法。

【請求項16】

前記重合反応が生じる前記ピストンの内側が実質的に平滑であり、かつ該ピストンに対するウェットゲルポリマーの接着を阻害する材料でコーティングされている、請求項１に記載の方法。

【請求項17】

前記重合試薬が、キレート剤、重合遅延阻害剤、熱活性化開始剤、レドックス開始剤系の酸化成分、レドックス開始剤系の還元剤、およびそれらの任意の組み合わせからなる列挙から選択される１つの品目をさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項18】

前記重合反応が、同時のアクリルアミドの重合およびポリ（アクリルアミド）の加水分解であり、前記重合試薬がアクリルアミドモノマーおよび炭酸カリウムをさらに含む、請求項１に記載の方法。

【請求項19】

前記ピストンの間の前記同調が、第一のピストンがそのウェットゲルポリマーを前記乾燥するステップに完全に供給すると同時に、第二のピストンがその重合反応をちょうど完了して、そのウェットゲルポリマーを前記乾燥するステップに供給し始めるようなものである、請求項１に記載の方法。

【請求項20】

前記同調が４つのピストンの間である、請求項１９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水溶性のドライポリマーを調製するための新規な方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

水溶性のドライポリマーとは、通常は吸湿性であり、かつ乾燥状態で保管されるポリマーである。ドライポリマーの１つの重要な利点は、その重量であって、このおかげでそれらのポリマーは安価に保管かつ輸送されることになる。ドライポリマーは普通は、「ウェットゲル」として公知の粘着質のゴム状材料から調製される。ウェットゲルとは、水中でのビニルモノマーの重合から形成される極端に粘性のあるポリマーである。現在、ウェットゲルをドライポリマーに変換することは長期間にわたり、かつエネルギー集約的なプロセスである。このプロセスは、乾燥するステップを包含し、ここではウェットゲルは、十分に小さい小片に切断されて、過熱することなくエバポレーションによって水の急速な除去が可能になる。次いで、この乾燥されたポリマーを、所望の速度で水中に再溶解するために最も適しているサイズに粉砕する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００８／００８５９７４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

切断、乾燥および粉砕のプロセスの連続的な操作は、ドライポリマーを生産する最も費用効果的な方法である。連続操作では、ウェットゲルポリマーの安定供給が、乾燥するステップに連続して供給されて、ドライポリマーの安定供給が、連続的に産出される。現在の連続乾燥ステップは、乾燥するステップにベルト供給される連続重合反応を利用する。しかし、これらの操作で品質管理を維持することは、困難である。なぜなら連続重合リアクターにおけるモノマーの滞留時間の短さによって、得られたドライポリマーの高い分子量と１００％の溶解度との両方を維持することが困難となるからである。さらに、かなり多すぎる未反応の残留モノマーが残留して、生成物にさらに混入する場合が多い。結果として、産業上はまた、信頼できるドライポリマーの品質を保持するために、より非効率なウェットゲルのバッチ処理および供給が利用されている。従って、高品質のポリマー特性を犠牲にしないドライポリマーを連続生産する改良法の必要性が依然として存在する。

【0005】

この項で記載した技術は、本明細書で言及される任意の特許、刊行物または他の情報が、そのように特段限定しない限り、本発明に関して「先行技術」であるという承認を構成することは意図しない。さらに、この項は、何らかの調査がなされたことを意味すると解釈されるべきではなく、米国特許法第１．５６条（ａ）において規定されたような他の関連情報が存在しないことを意味すると解釈されるべきでもない。

【課題を解決するための手段】

【0006】

少なくとも１つの実施形態は、ウェットゲルポリマーを水溶性のドライポリマー合成操作の乾燥するステップに供給する方法に関する。この方法は、ａ）フローループに重合試薬を受け入れるステップであって、このフローループは試薬の流れを調節するように構築かつ配置されおり、その結果それらの試薬は複数のピストンのうちの１つに連続して渡されるステップと、ｂ）これらの重合試薬を複数のピストンのうちの１つの中でウェットゲルポリマーに重合するステップと、ｃ）このピストンからこの乾燥するステップにこのウェットゲルポリマーを供給するステップと、を包含する。各々のピストンは、重合試薬を受け入れ、重合反応を含み、かつこの乾燥するステップへのウェットゲルの連続供給を果たすようにタイミングを計られた協調的な順序に応じてウェットポリマーを供給するように構築されかつ配置されている。この重合試薬は、モノマーおよび少なくとも１つの他の組成物を含む。

【0007】

上記ピストンは、内部チャンバと、重合試薬の２つ以上の流れを受け入れるように、かつ受け入れた重合試薬の実質的に全てを内部チャンバに入れるように構築されかつ配置された密閉可能流入バルブと、乾燥するステップに流体を渡す内部チャンバと流体連通した密閉可能流出バルブと、この流出バルブから外へ内部チャンバの内容物を圧送できるプランジャーと、を備えてもよい。上記流入バルブは、この流入バルブが密閉されたとき、その内容物の実質的に全てを内部チャンバに渡すように構築されかつ配置されていてもよく、２つの流体ストリームを受け入れるように構築されかつ配置されていてもよく、この２つの流体ストリームは上記内部チャンバに渡される直前に混合される。

【0008】

上記プランジャーは、内部チャンバ内の流体と接触する表面を備えてもよく、この表面はこの内部チャンバの断面積を実質的に満たす直径を有しており、この流出バルブから内部チャンバ内の実質的に全ての流体を押し出すように構築されかつ配置されている。この方法はさらに、ストリッパータンクを含んでよく、かつモノマーの溶液と少なくとも１つの他の重合試薬とをこのストリッパータンク内で混合するステップと、このストリッパータンク内の温度を重合反応が生じるには低すぎる温度に維持するステップと、その混合物を上記ピストン内に同調的な時間で供給するステップとをさらに包含する。上記ストリッパータンクは、重合が生じる内部チャンバの一部と同じ容積を有してもよい。上記方法はさらに、上記ピストン中に上記重合試薬を供給する前に上記ストリッパータンクから酸素をパージするステップ、またはこのピストンが完全に充填されるまで重合が起こることを阻害するステップを包含してもよい。この阻害は、重合試薬に対して誘導時間延長剤を添加するステップと、全ての重合試薬が上記ピストンに供給されるまで、反応依存性重合試薬と他の重合試薬との接触を防ぐステップと、それらの任意の組み合わせとからなる列挙から選択される１つのステップを通じて生じ得る。

【0009】

本方法は、上記重合試薬に添加された誘導時間延長剤を含んでもよく、これが、上記内部チャンバ中に全ての重合試薬を完全に充填して、少なくとも上記ピストンを密閉するのに必要な時間まで（または可能性としてはそれよりも５分）延長する。この方法はさらに、少なくとも１つのピストンの少なくとも一部と接触している温度ジャケットを提供するステップを包含しており、この温度ジャケットは、そのピストンの少なくとも一部の温度を調節するように構築されかつ配置されている。上記重合反応が生じる上記ピストンの内側は実質的に平滑であり得、かつこのピストンに対するウェットゲルポリマーの接着を阻害する材料でコーティングされ得る。

【0010】

上記重合反応は、同時のアクリルアミドの同時重合およびポリ（アクリルアミド）の加水分解であってもよく、かつここで上記重合試薬はアクリルアミドモノマーおよび炭酸カリウムをさらに含む。上記ピストンの間の上記同調は、第一のピストンがそのウェットゲルポリマーを上記乾燥するステップに完全に供給すると同時に、第二のピストンがその重合反応をちょうど完了して、そのウェットゲルポリマーを乾燥するステップに供給し始めるようなものであってもよい。２〜６（および／または４個の）ピストンがあってもよい。

【0011】

本発明の詳細な説明は、図面を具体的に参照することによって本明細書において以降に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の重合プロセスの図面である。

【図2】４ピストン反応システムの順序を図示する。

【図3】別の４ピストン反応システムの順序を図示する。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下の定義は、本願で用いられる用語および具体的には特許請求の範囲がどのように解釈されるべきかを決定するために示す。この定義のまとめは、簡便のためでしかなく、いずれの定義もなんらかの特定の範疇に限定すると解釈されるべきではない。

【0014】

「開始剤（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）」とは、熱分解または酸化還元対の第二の成分との反応の際にフリーラジカル重合反応を開始する組成物を意味する。

【0015】

「バッチプロセス」とは、有限数の試薬のみが特定の期間にわたって反応操作に供給され得、かつ有限量の生成物を生産する化学的プロセスを意味する。

【0016】

「連続プロセス」とは、試薬が連続して反応操作に供給されて、生成物を連続的に生産し得る、無限の期間にわたって継続できる進行中の化学プロセスを意味する。連続プロセスおよびバッチプロセスは相互に排他的である。

【0017】

「ドライポリマー合成」とは、プロセスによってウェット水溶性モノマーをドライポリマーに変換することを意味し、このプロセスとしては限定するものではないが、切断、乾燥、冷却、粉砕、篩分、パッケージングおよびそれらの任意の組み合わせの列挙からの、得られたポリマーに対して行われる少なくとも１つの作業を包含するがこれらに限定されない。

【0018】

「水溶性ドライポリマー」とは、吸湿性であり、したがって乾燥条件で最適に保管されるポリマーを意味する。

【0019】

上記の定義または本願において別に言及される説明が、通常用いられるか、辞書中にあるか、または本願中の参照によって援用されるソースによって言及される意味（明示的または黙示的）とは一致しない場合には、本願および特許請求の範囲の用語は具体的には、本願の定義または説明に従って解釈されると理解されるべきであって、一般的な定義、辞書的定義または参照によって援用された定義にはよらないことが理解される。上記に照らせば、ある用語がある辞書によって解釈される場合にだけ理解できる場合には、その用語がＫｉｒｋ−ＯｔｈｍｅｒＥｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，第５版（２００５），（Ｗｉｌｅｙ，Ｊｏｈｎ＆Ｓｏｎｓ，Ｉｎｃ．刊）によって定義される場合、その定義は、その用語が特許請求の範囲にどのように定義されるべきかを律するものとする。

【0020】

ここで図１を参照すれば、陰イオン性ドライポリマーを生産する装置および方法が示される。この装置１は、１つ以上のモノマー貯蔵容器２ａ〜ｅを備え、これは、モノマーをストリッパータンク３に供給するように構築かつ配置されている。少なくとも１つの実施形態では、１つ以上のモノマーおよび／または１つ以上の任意の他の必要な試薬８ａ〜ｂ（例えば、触媒、開始剤、および阻害剤）は、ストリッパータンク３に、またはストリッパータンク３から上流のメイクダウンタンク４に供給されてもよく、ストリッパータンク３内で１つ以上の試薬がその貯蔵フォーマットから変化して、その反応にさらに適切なフォーマットにしてもよい。次いで、その反応成分は、フローループ５に供給されて、これが２つ以上のピストンリアクター６に適切に供給する。重合反応は、ピストンリアクター６ａ〜ｂ内で生じ、乾燥ステージ７に渡され、ここでは得られたウェットポリマーが乾燥される。

【0021】

少なくとも１つの実施形態では、開始順序および充填方法は、ウェットゲルポリマーの乾燥ステージ７への連続供給のために最適化される。最初にモノマー溶液が大型のメイクダウンタンク４中に調製されて、所望の開始温度まで冷却される。次いで、ピストン６の内側と等容積であるストリッパータンク３が設けられる。ストリッパータンク３は、冷却されたモノマー溶液を充填される。次いで、このストリッパータンク内の酸素レベルは、このタンクを不活性ガス１３（例えば、窒素、ヘリウムおよび／またはアルゴン）によってパージすることによって１００ｐｐｂより下まで下げられる。次いで、多数の添加物を、限定するものではないが、金属系の阻害剤を錯化して不活性化するキレート剤、重合遅延阻害剤、少なくとも１つの熱活性化開始剤、レドックス開始剤系の酸化成分およびそれらの任意の組み合わせを含んでいる、１つ以上の添加物貯蔵容器８ａ−ｂからストリッパータンクに添加する。

【0022】

ストリッパータンク３の内容物は、フローループ５を通じて連続供給され、これは、特定の流速でピストンリアクター６の各々を通過して流れる。適切な時点で、その流れは、順番に次のピストンリアクターに迂回される。図１は、ピストンリアクターがお互いに隣接することを図示するが、リアクターの位置決めは、任意の構成に応じてもよい。同様に、上記の実施例には、次のピストンリアクターが第一のピストンリアクターのすぐ隣のものであったが、リアクターの間の順序はピストンリアクターの任意の順序によるものでもよい。図２は、４つのピストン反応系についてピストン使用の可能な順序を図示する。さらに、追加の反応物質１４がそのプロセスの他のステージで添加されてもよく、それら自身の循環ループを有してもよい。

【0023】

ストリッパータンク３の内容物がピストンリアクター６のチャンバ８を完全に充填した場合、バルブ９の全内容物をピストンリアクターチャンバ８中に完全に押し込むように構成されかつ配置されている専用のバルブ９は、密閉されて空にされる。これによって、バルブ９内でポリマーの重合が妨げられる。少なくとも１つの実施形態では、このバルブは、ピストン型加減弁（調節バルブ）（ＰｉｓｔｏｎＴｙｐｅＲｅｇｕｌａｔｏｒＶａｌｖｅ）である。代表的なピストン型加減弁（調節バルブ）としては、限定するものではないが、デンマークのＫｅｏｆｉｔｔａ／ｓが製造したＭ４バルブ、ならびにＳｔｒａｈｍａｎＶａｌｖｅｓＩｎｃ．Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ，ＰＡが製造したバルブ、ならびに米国特許第４，５５２，３３６号、同第５，２４６，２０４号、および同第３，０５８，４３１号に記載のバルブによるＳＶ−５００バルブなどのサンプリングバルブが挙げられる。少なくとも１つの実施形態では、ストリッパータンク自体を完全に空にして、タンクまたは供給ライン中にポリマーが蓄積される可能性を排除し、そのプロセスを繰り返し、次のピストンを順番に充填するよう直ちに準備される。そのリアクターの底はまた、ピストンチャンバと同じ直径を有するように特別にサイズ決めされる。この方法によって、プランジャーによりピストンチャンバの外にウェットゲルポリマーの１００％が押し出される。

【0024】

少なくとも１つの実施形態では、ウェットゲルの供給は、無限の時間にわたって乾燥ステージ７に連続的に供給される。この連続供給は、一連のピストン６によって達成され、その各々の中で重合反応が生じる。重合が、任意の１つのピストンで十分な期間にわたって生じた場合、そのゲルポリマーは、ピストンの外へ、プランジャー１０によって流出バルブ１１を通り、かつ乾燥ステージ７へ圧送される。重合の試薬は、同調的な経時的な順序に応じて各々のピストンに供給され、その結果、任意の１つのピストンがその内容物を完全に供給するや否や、別のピストンがその内容物を供給し始め、空のピストンが適宜再充填される。これによって、これらのピストンは、ウェットゲルの乾燥ステージへの連続供給を果たすことが可能になる。ピストンによる重合試薬の受け入れと、ウェットゲルの乾燥するステップへの受け渡しの両方とも同調されているので、この手順は、ドライポリマーを合成するための全体的な連続プロセス内に適合され得る。少なくとも１つの実施形態では、ピストンの少なくとも１つは、ＲｉｖｅｒＣｉｔｙＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓが製造したＦ−４０Ｒｅａｃｔｏｒで用いられるのと同様であるか、または同じピストンである。

【0025】

各々のピストン６は、流入バルブ９と、プランジャー１０と、流出バルブ１１とを備える。少なくとも１つの実施形態では、流出バルブ１１は、ナイフゲートバルブである。少なくとも１つの実施形態では、このナイフゲートバルブは、米国特許第２，８８３，１４８号および／または同第４，７９８，３６５号に記載のバルブのうちの少なくとも１つである。少なくとも１つの実施形態では、このナイフゲートバルブは、ＴｒｕｅＬｉｎｅ生産のダイヤモンド型ポート（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｐｏｒｔ）である。このピストンの内側は、ウェットゲル重合のための理想的なリアクターである。ウェットゲルポリマーは極めて粘性であるので、内部の成分はピストン内には存在しない。少なくとも１つの実施形態では、この重合は断熱的に行われ、実質的にはピストンの内側から熱が逃げることができない。

【0026】

このウェットゲルポリマーは、閉鎖された時に液密および気密のシールを形成する、大径のナイフゲートバルブを通って廃出されてもよい。廃出速度は、リアクターの平滑なウォールに沿ってスライドするピストンの反対側でプランジャーに圧力を加えることによって制御される。このプランジャーは、ピストンチャンバの全容積の全てにいたる排出量を有し、それを完全に空にする。底のバルブのデザインは、そのピストン内部の内径に等しい開口を有する。これによって、モノマーの次のバッチが加えられる前に、ピストンチャンバからウェットゲルを完全に廃出することが可能になる。結果として、ピストンチャンバは、なんら浄化する必要なしで何度でも再充填できる。これによって、新規に形成されたウェットゲルへの以前の重合の残留生成物および残留物の混入に伴う問題が回避される。

【0027】

重合反応において現在存在する問題の１つは、試薬の不均一な温度に起因する混入である。冷モノマーが熱く部分的に重合されたモノマーへポンピングされる場合、その相互作用によって、質の劣るポリマーが生じる。この質の劣るいくつかの例とは、不完全な水溶性、低い分子量、高い残留モノマー、およびそれらの任意の組み合わせの１つ以上を有するポリマーである。これに取り組むための１方法は、ピストンチャンバが完全に充填されて密閉され一定の均一な温度を確実にするまで、重合が開始しないことを保証することである。本発明は、これが起こることを保証する２つのストラテジーを包含し、その第一は、ストリッパーおよびフローループ中に１つの反応依存性試薬以外の試薬の全てを置くが、チャンバに入る直前に最後の１つを添加することだけである。第二は、阻害剤を使用して、チャンバが完全に充填されて密閉された後まで重合の開始を遅らせることである。少なくとも１つの実施形態では、その時間の短い時間間隔とは、５〜１０分の範囲内の時間である。

【0028】

少なくとも１つの実施形態では、全ての他の試薬が添加されるまで添加されない反応依存性試薬とは、レドックス開始剤の還元性成分である。代わりに、レドックス開始剤の還元性成分は、第二のループを通じてポンピングされ、これは特定の流速で各々のピストンを通過しても流れる。適切な時点では、モノマーおよび他の試薬を含んでいる流れ、およびレドックス開始剤の還元性成分を含んでいる流れは、所定のピストンへ同時に導かれる。両方の流れとも専用のバルブを通って流れ、ここでリアクターのウォールを通る過程で混合される。

【0029】

少なくとも１つの実施形態では、遅延阻害剤を用いて、レドックス開始剤系の還元性成分の添加後、事前に決定した時間にわたって重合の開始を遅らせる。最適の重合条件のために、重合化開始の前にピストンチャンバを完全に充填する。少なくとも１つの実施形態では、遅延阻害剤は、１０〜１５分の誘導時間を生じるが、供給機構は、５〜１０分でピストンに供給して密閉する。

【0030】

少なくとも１つの実施形態では、ピストンを、１００℃を上回る反応温度に耐え、かつガス状の副産物を含むように構築して、配置する。少なくとも１つの実施形態では、ピストンはさらに、ピストンチャンバのウォールを適切に冷却または加熱する温度ジャケットを備える。少なくとも１つの実施形態では、このウォールは、冷たい流体または熱い流体で充填されたチャンバを含み、これによってこの冷却効果または加熱効果を生じる。このジャケットを用いて、重合化の間に表面温度を調節してもよいし、またはピストンチャンバを急冷して、熱いウェットゲルポリマーの合成および受け渡し後に新しい試薬を急速に受け入れてもよい。少なくとも１つの実施形態では、ピストンチャンバのウォールは、ウェットゲルポリマーの接着を低下する組成物で少なくとも部分的にコーティングされる。

【0031】

少なくとも１つの実施形態では、コンベヤーベルト１２は、１つ以上のピストンから下流にスライドして、押し出されたポリマーを受け入れ、それによって乾燥ステージ７上にポリマーを連続して渡すように構築しかつ配置される。

【0032】

少なくとも１つの実施形態では、ピストンチャンバ中で生産されたウェットゲルポリマーとしては限定するものではないが、高分子量の凝集剤、陰イオン性、陽イオン性および非イオン性のポリマーが挙げられる。少なくとも１つの実施形態では、ピストンチャンバ（または標準のリアクター）内で生じる反応は、同時のアクリルアミドの重合およびポリ（アクリルアミド）の加水分解である。先行技術では、ポリ（アクリルアミド）を重合し、引き続いてポリマーを加水分解することが通常である。これは、一般的な加水分解剤が強すぎて（ＮａＯＨのように）、モノマーと反応して、混入物を形成するか、またはそれらは、低温でアクリルアミドの結晶化を生じる（Ｎａ_２ＣＯ_３のように）からである。

【0033】

少なくとも１つの実施形態では、炭酸カリウムをアクリルアミドモノマーに添加し、それによってポリ（アクリルアミド）が形成されるにつれてその加水分解が生じる。アクリルアミドは、炭酸ナトリウムよりも炭酸カリウムの存在下ではさらに安定であり、これによってピストンチャンバまたはリアクター内のモノマーの濃度を増大することが可能になり、これが加水分解を増大する。しかし、炭酸カリウムは、ＮａＯＨほど反応性ではないので、炭酸カリウムではモノマーとの望ましくない副反応は生じない。少なくとも１つの実施形態では、１５モル％の炭酸カリウムという溶液で、ポリ（アクリルアミド）の４０モル％の加水分解が生じる。この１ステップ反応によって、第二の合成ステップの費用が省かれ、陰イオン性ウェットゲルの合成においてアクリル酸を使用する必要性が省かれる。

【0034】

本発明は、多くの異なる形態で実施され得るが、本発明の特定の好ましい実施形態が本明細書に詳細に記載される。本開示は本発明の原理の例示であって、本発明を例示される特定の実施形態に限定する意図ではない。本明細書に言及される全ての特許、特許出願、科学文献および任意の他の引用物は、その全体が参照によって援用される。さらに、本発明は、本明細書に記載されるか、および／または本明細書に援用される種々の実施形態のいくつかまたは全ての任意の可能な組み合わせを包含する。さらに、本発明は、本明細書に記載されるか、および／または本明細書に援用される種々の実施形態のうち任意の１つまたはいくつかをまた具体的に除外もする任意の可能な組み合わせを包含する。

【0035】

上記の開示は、例示的であって、網羅的ではないものとする。この詳細な説明は、当業者に対して多くのバリエーションおよび代替を示唆する。全てのこれらの代替およびバリエーションは、特許請求の範囲内に包含されるものとし、ここでは「含んでいる」という用語が、「限定するものではないが、〜を含んでいる」ということを意味する。当業者は、本明細書に記載される特定の実施形態の他の等価物を認識し得、その等価物はまた、特許請求の範囲によって包含されるものとする。

【0036】

本明細書に開示される全ての範囲およびパラメーターは、本明細書に包含される任意のかつ全ての下位範囲、ならびにその終末点の間のあらゆる数値を包含することが理解される。例えば、「１〜１０」として述べられた範囲は、１という最小値と１０という最大値との間の（およびそれらを含む）任意のかつ全ての下位範囲、すなわち、１以上の最小値で開始し（例えば、１〜６．１）、１０以下の最大値で終わる（例えば、２．３〜９．４、３〜８、４〜７）全ての下位範囲を含み、究極的には、その範囲内に含まれる各々の数１、２、３、４、５、６、７、８、９および１０でもあると解釈されるべきである。

【0037】

以上で、本発明の好ましい実施形態および別の実施形態の詳細な説明を終える。当業者は、本明細書に記載される特定の実施形態の他の等価物を認識し得、その等価物は、添付の特許請求の範囲によって包含されるものとする。

【図1】