粉末状イオン性水溶性高分子およびその用途
【課題】 輸送コストや環境負荷の小さいイオン性の水溶性高分子とその製造法を提供することであり、凝集剤用途さらに詳しくは汚泥の脱水処理用途、製紙スラッジの脱水処理用途と製紙原料に添加して抄紙する方法に対して優れた機能を発揮するイオン性の水溶性高分子を提供する。
【解決手段】 水に非混和性有機液体を連続相、カチオン性単量体および多官能性単量体を必須として含む単量体混合物水溶液を分散相となるよう界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥し造粒した水溶性高分子であって、特定のイオン性を発現する粉末からなる水溶性高分子と、分散重合によって得た粒状物あるいは水性ゲル状物を乾燥し粒状化した粉末品などとを混合したイオン性水溶性高分子を提供することで本課題を解決できる。
【解決手段】 水に非混和性有機液体を連続相、カチオン性単量体および多官能性単量体を必須として含む単量体混合物水溶液を分散相となるよう界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥し造粒した水溶性高分子であって、特定のイオン性を発現する粉末からなる水溶性高分子と、分散重合によって得た粒状物あるいは水性ゲル状物を乾燥し粒状化した粉末品などとを混合したイオン性水溶性高分子を提供することで本課題を解決できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末状イオン性水溶性高分子とその製造方法および用途に関するものであり、さらに詳しくは、特定の異なったイオン性を発現する水溶性高分子を有する粉末およびその用途に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオン性の水溶性高分子は水分散性スラリーや水溶液の増粘剤、分散剤、紙力増強剤、汚泥脱水剤、製紙原料の歩留向上剤、抄紙時の濾水性向上剤などさまざまな分野で使用されており、その形態は、粉末、ペースト状水溶液、油中水型エマルジョンあるいは水性分散液など様々である。
【０００３】
汚泥の脱水処理の分野においては、汚泥の発生量の増加、汚泥性状の悪化による難脱水化が進んでおり、汚泥脱水性の改善、脱水ケーキの含水率の低下が強く求められており、製紙工業の分野では、古紙配合量の増加による原料事情の悪化、抄紙速度の増大による生産性の向上などが求められている。
【０００４】
このような要望に対し、イオン性の水溶性高分子は様々な改良が進められてきた。
【０００５】
特許文献１には、架橋されたカチオン性の油中重合性分散体の汚泥への適用が例示されている。
【０００６】
特許文献２には、電荷内包率３５％以上のイオン性水溶性高分子と、電荷内包率５以上３５％未満のイオン性水溶性高分子を組み合わせた汚泥脱水剤としての適用が例示されている。
【０００７】
特許文献３には、架橋された水溶性カチオン性の単量体重合物の油中水型エマルジョンを歩留向上剤および濾水性向上剤として抄紙工程に適用する方法が例示されている。
【０００８】
上記に例示される改良方法は、いずれも高分子そのものを自由に設計できるといった特徴がある、油中水型エマルジョン状の重合物液体である。
【０００９】
一方で粉末状のイオン性水溶性高分子は、高濃度で重合反応を行うことが常であり、重合物の固化、ゲル化を防止するために高分子そのものを自由に設計し、立体構造を制御することは困難である。
【００１０】
しかしながら、油中水型エマルジョン状のイオン性水溶性高分子と比較し疎水性溶媒、水あるいは分散剤といった不純物が少ない特徴があり、輸送コストや環境負荷の面で優位性があるが、改良の柔軟性が小さいといった欠点がある。
【００１１】
この欠点を克服するために、特許文献４には、カチオン性水溶性高分子の噴霧乾燥物について記載されており、特許文献５には、噴霧乾燥により得られた架橋されたカチオン性水溶性高分子と凝集剤としての適用が例示されている。
【００１２】
これらの噴霧乾燥で得られる粉末状のカチオン性水溶性高分子について電荷内包率についての記載は無く、考慮の範疇外であることが明白である。
【００１３】
このように、様々なイオン性水溶性高分子に求められる要求を満たし、さらには使用量を削減し、環境負荷および使用コストを削減といった側面からも、要望にこたえることのできるイオン性の水溶性高分子はいまだかつて提示された例はない。
【特許文献１】特公平０８−１６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４４３４６号公報
【特許文献３】特開平１０−１４０４９６号公報
【特許文献４】米国特許 第４０３５３１７号公報
【特許文献５】特表２００１−５１６７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、輸送コストや環境負荷が小さく、使用量が削減可能な粉末からなるイオン性の水溶性高分子とその製造法を提供することであり、凝集剤用途さらに詳しくは汚泥の脱水処理用途、製紙スラッジの脱水処理用途と製紙原料に添加して抄紙する方法に対して優れた機能を発揮する粉末からなるイオン性の水溶性高分子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは鋭意検討の結果、驚くべきことに以下請求項１に記載される発明に到達した。すなわち請求項１の発明は、水に非混和性の有機液体を連続相、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液混合物を分散相となるよう界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥したイオン性高分子の粉末であって、イオン性高分子の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、前記油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥し造粒する製法以外のカチオン性基を有する電荷内包率が３５％未満、３％以上の水溶性高分子の粉末から選択される一種以上である水溶性高分子粉末（Ｂ）の混合物からなる粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００１６】
請求項２の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物であり、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【化１】
一般式（１）
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。ＡはＯまたはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５、Ｒ６は水素又はメチル基、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化３】
一般式（３）
Ｒ９は水素またはＣＨ２ＣＯＯＹ２、Ｒ１０は水素、メチル基またはＣＯＯＹ２、ＱはＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３−、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−あるいはＣＯＯ−であり、Ｙ１、Ｙ２は水素または陽イオンをそれぞれ表す。
【００１７】
請求項３の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、下記一般式（４）及び／または又は一般式（５）であらわされる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【化４】
一般式（４）
Ｒ１２、Ｒ１３は水素またはメチル基、Ｈ＋Ｚ−は無機酸および／または有機酸を表し、未中和時Ｈ＋Ｚ−＝０である。
【化５】
一般式（５）
Ｒ１２、Ｒ１３は水素またはメチル基、Ｈ＋Ｚ−は無機酸および／または有機酸を表し、未中和時Ｈ＋Ｚ−＝０である。
【００１８】
請求項４の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、（メタ）アクリルアミドおよび（メタ）アクリロニトリルの共重合物をホフマン反応後、変性して得られたものであることを特徴とする請求項３に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００１９】
請求項５の発明は、前記粉末状イオン性水溶性高分子が、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物である前記水溶性高分子粉末（Ａ）、前記一般式（４）又は一般式（５）であらわされる構造を有する水溶性高分子粉末（Ｂ１）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜９５ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９０ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体５〜５０ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ２）および酸の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２０】
請求項６の発明は、前記粉末状イオン性水溶性高分子が、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ａ）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ１）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜９５ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体５〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９０ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ２）および酸の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２１】
請求項の発明は、７前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、油中水滴型エマルジョン状液体を噴霧乾燥したものであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２２】
請求項８の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥機にて、エマルジョン状液体のまま直接乾燥したものであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２３】
請求項９の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、塩水中あるいは水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液を乾燥したカチオン性基を有する水溶性高分子の粉末から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１、３あるいは４のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【００２４】
請求項１０の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、水溶液重合による粘性液体あるいは水性ゲル状物を乾燥したカチオン性基を有する水溶性高分子の粉末から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１、３あるいは４のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２５】
請求項１１の発明は、前記油中水滴型エマルジョン状液体にＨＬＢ値が１０以上の界面活性剤を含まないことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２６】
請求項１２の発明は、請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、汚泥に添加し凝集させ脱水機により脱水することを特徴とした汚泥の脱水方法である。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、製紙スラッジに添加し凝集させ脱水機により脱水することを特徴とした製紙スラッジの脱水方法である。
【００２８】
請求項１４の発明は、請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、抄紙前の製紙原料中に添加し使用することを特徴とした製紙方法である。
【００２９】
請求項１５の発明は、無機及び／または有機のアニオン性物質と組み合わせて使うことを特徴とした請求項１４に記載の製紙方法である。
【００３０】
請求項１６の発明は、前記アニオン性物質がコロイダルシリカあるいはベントナイトであることを特徴とする請求項１５に記載の製紙方法である。
【００３１】
請求項１７の発明は、前記アニオン性物質が、下記一般式（３）で表される単量体３〜１００ｍｏｌ％と水溶性の非イオン性単量体の重合物であることを特徴とする請求項１５に記載の製紙方法である。
【化３】
一般式（３）
Ｒ９は水素またはＣＨ２ＣＯＯＹ２、Ｒ１０は水素、メチル基またはＣＯＯＹ２、ＱはＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３−、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−あるいはＣＯＯ−であり、Ｙ１、Ｙ２は水素または陽イオンをそれぞれ表す。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の粉末からなるイオン性水溶性高分子は、電荷内包率３５％以上、９０％以下のイオン性水溶性高分子と３５％未満、３％以上のイオン性水溶性高分子を組み合わせてなるイオン性水溶性高分子であることから、凝集剤用途、詳しくは汚泥の脱水処理用途、製紙スラッジの脱水処理用途と製紙原料に添加して抄紙する方法に対して特に優れた機能を発揮し、添加量の削減を図ることが可能となるだけでなく、不純物の少ない粉末状の水溶性高分子であるため、輸送コスト、輸送で生じる二酸化炭素の排出、さらには油中水型エマルジョン状の水溶性高分子と比較し疎水性分散媒や界面活性剤の環境への排出量を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明のイオン性水溶性高分子は、電荷内包率が３５％以上、９０％以下であるイオン性の水溶性高分子と電荷内包率３５％未満、５％以上であるイオン性の水溶性高分子を組み合わせてなるイオン性水溶性高分子である。
【００３４】
ここで、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液を共重合して得られる、カチオン性水溶性高分子および両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体のモル濃度の差が正であるイオン性水溶性高分子では、電荷内包率とは以下のように計算される。
電荷内包率[％]＝（１−α/β）×１００
αは酢酸にてｐＨ４．０に調整したカチオン性水溶性高分子０．０１％水溶液をミューテック社製ＰＣＤ滴定装置（Ｍｕｅｔｅｋ ＰＣＤ ０３、Ｍｕｅｔｅｋ ＰＣＤ−Ｔｗｏ Ｔｉｔｒａｔｏｒ Ｖｅｒｓｉｏｎ２）により、滴下液：１／１０００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０秒、終点判定：０ｍｖにて滴定し、求めた滴定量である。βは酢酸にてｐＨ４．０に調整したカチオン性水溶性高分子０．０１％水溶液に１／４００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を電荷の中和を行うに十分な量加え、十分に攪拌し、同様にＰＣＤ滴定装置により、滴下液：１／１０００Ｎ ジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０秒、終点判定：０ｍｖにて滴定し、ブランク値とこの滴定量との差である。ブランク値とは酢酸にてｐＨ４．０に調整した前記１／４００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液と同量のポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を、同様にＰＣＤ滴定装置により滴下液：１／１０００Ｎ ジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０秒、終点判定：０ｍｖにて滴定し、求めた滴定量である。
【００３５】
本発明において、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液を共重合して得られる、両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体のモル濃度の差が負であるイオン性水溶性高分子では、電荷内包率とは以下のように計算される。
電荷内包率[％]＝（１−α/β）×１００
αはアンモニアにてｐＨ１０．０に調整した架橋性水溶性イオン性高分子０．０１％水溶液をミューテック社製ＰＣＤ滴定装置（Ｍｕｅｔｅｋ ＰＣＤ ０３、Ｍｕｅｔｅｋ ＰＣＤ−Ｔｗｏ Ｔｉｔｒａｔｏｒ Ｖｅｒｓｉｏｎ２）により、滴下液：１／１０００Ｎ
ジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０ｓｅｃ、終点判定：０ｍｖにて 滴定し、求めた滴定量である。βはアンモニアにてｐＨ１０．０に調整した架橋性水溶性イオン性高分子０．０１％水溶液に１／４００Ｎ
ジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液を電荷の中和を行うに十分な量加え、十分に攪拌し、同様にPCD滴定装置により、滴下液：１／１０００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０ｓｅｃ、終点判定：０ｍｖにて滴定し、この滴定量をブランク値から差し引いた値とする。ブランク値とはアンモニアにてｐＨ１０．０に調整した前記サンプルと同濃度のジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液を同様にＰＣＤ滴定装置により、滴下液：１／１０００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０ｓｅｃ、終点判定：０ｍｖにて滴定し、求めた滴定量である。
【００３６】
本発明におけるイオン性水溶性高分子の電荷内包率は、イオン性の発現効率に関するパラメーターであり、カチオン性物質の正滴定と逆滴定との間に大きな差が生じることが汚泥、製紙スラッジおよび製紙原料に単独で添加した場合、効果との間に明確な相関が生じるものである。
【００３７】
電荷内包率３５％未満、３％以上のイオン性水溶性高分子を汚泥、製紙スラッジあるいは製紙原料などの凝集性物質に添加した場合、低い添加量で凝集し含水率は低下するが、添加量の増大とともに凝集性物質が再分散し、粘性を帯び、汚泥含水率が増大する。
【００３８】
電荷内包率３５％以上９０％以下のものを添加した場合、幅広い添加量範囲で添加の増大とともに巨大で強固なフロックを形成し、著しく凝集性物質の含水率を低下させる。
【００３９】
また、電荷内包率が９０％より大きいものを添加した場合は、それ以外のものの数倍以上の薬品を添加せねば、凝集性物質の凝集挙動にほとんど寄与しない。
【００４０】
電荷内包率３５％未満、３％以上のイオン性水溶性高分子および電荷内包率３５％以上９０％以下のイオン性水溶性高分子を混合してなる粉末状イオン性水溶性高分子は、凝集性物質に添加した場合、低い添加量で凝集し含水率は低下するだけでなく、添加量の増大とともに巨大で強固なフロックを形成し、著しく凝集性物質の含水率を低下させる。
【００４１】
本発明における粉末状イオン性水溶性高分子は、二つの異なる製法によって製造した粉末を配合する。すなわち水溶性高分子粉末（Ａ）は、水に非混和性の有機液体を連続相、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液混合物を分散相となるよう界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥し造粒したイオン性高分子の粉末であって、イオン性高分子の電荷内包率が３５％以上９０％以下である。具体的な乾燥方法としては、噴霧乾燥機中に油中水滴型エマルジョン状液体を噴霧し、乾燥する方法がある。これは操作が簡便であり容易であるが、粒径が細かくなり、更に粒径調節の加工が必要である。また油中水滴型エマルジョン状液体を直接乾燥機に入れ、一定時間乾燥し、塊状物を粉砕する方法もある。この方法は、乾燥温度や乾燥時間の管理に注意する必要がある。
【００４２】
一方、水溶性高分子粉末（Ｂ）は、塩水中あるいは水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液、および水溶液重合による粘性液体、あるいは流動性のない水性ゲル状物を乾燥し造粒したカチオン性基を有する電荷内包率が３５％未満、５％以上の水溶性高分子の粉末から選択される一種以上である。すなわち塩水中にて分散重合した分散液の場合は、直接乾燥機に入れ、一定時間乾燥し、塊状物を粉砕する方法がある。また水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液の場合は、非混和性有機液体を分離し、湿潤な重合粒子を乾燥機にて乾燥し粉末状とする。水溶液重合により生成した粘性液体は、水混和性有機液体により重合物を析出させ、それを乾燥し粉砕する。単量体を高濃度で水溶液重合した流動性のない水性ゲル状物の場合は、ミートチョッパーなどでゲル状物をミンチ化し、それを乾燥後、粉砕し粉末とする方法を採る。以上のようにして水溶性高分子粉末（Ａ）と水溶性高分子粉末（Ｂ）を混合し、本発明の粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造する。
【００４３】
電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、電荷内包率が３５％未満、３％以上である水溶性高分子粉末（Ｂ）の混合割合は特に制限は無く、目的とする凝集性や対象となる凝集性物質の性状によって異なるが、電荷内包率が３５％以上９０％以下であるイオン性水溶性高分子が全イオン性水溶性高分子に対して３０〜９５質量％の範囲であり、電荷内包率が３５％未満、５％以上のイオン性高分子は５〜７０質量％の範囲であり、好ましくは、イオン性水溶性高分子が全イオン性水溶性高分子に対して５０〜９５質量％の範囲であり、電荷内包率が３５％未満のイオン性高分子は５〜５０質量％の範囲であり、さらには電荷内包率が３５％未満、３％以上のイオン性高分子として１０〜５０質量％の範囲でアミジン構造を有するイオン性水溶性高分子を組み合わせることも好適である。
【００４４】
具体的な混合例は、請求項２の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物の混合物、または電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、請求項３の前記一般式（４）及び／または又は一般式（５）であらわされる構造を有する水溶性高分子、すなわちポリアミジン系水溶性高分子あるいはポリビニルアミン系水溶性高分子との混合物、または請求項５の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、前記一般式（４）及び／または又は一般式（５）であらわされる構造を有する水溶性高分子、すなわちポリアミジン系水溶性高分子あるいはポリビニルアミン系水溶性高分子といわゆる（メタ）アクリル系両性水溶性高分子と酸の混合物、あるいは請求項６の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、（メタ）アクリル系カチオン性水溶性高分子と（メタ）アクリル系両性水溶性高分子と酸の混合物などがある。
【００４５】
電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）を重合する場合の多官能性単量体の添加量としては、全単量体のうち０．０００１〜０．１ｍｏｌ％を添加し、好ましくは０．０００５〜０．００５ｍｏｌ％を添加する。この理由として０．０００１ｍｏｌ％未満では架橋性高分子の性能が発現し難く、０．１ｍｏｌ％より高いと架橋が進みすぎて性能が低下する。また多官能性単量体の例としては、複数のビニル基を有する単量体が好ましい。すなわちＮ，Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、トリアリルアミン、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸ジエチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸テトラエチレングリコール、ジメタクリル酸―１，３−ブチレングリコール、ジ（メタ）アクリル酸ポリエチレングリコール、Ｎ−ビニル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチルアリルアクリルアミド、アクリル酸グリシジル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルなどである。
【００４６】
本発明の粉末状イオン水溶性高分子において、一般式（１）で表されるカチオン性単量体の例としては、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）アクリルアミドやこれらのハロゲン化水素、硫酸、硝酸、有機酸等による中和塩、ハロゲン化アルキル、ベンジルハライド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸等による四級化物、一般式（２）で表されるカチオン性単量体の例としては、ジメチルジ（メタ）アリルアンモニウム塩化物、ジ（メタ）アリルメチルベンジルアンモニウム塩化物等が挙げられ、単独で使用することも複数を同時に使用することも可能である。カチオン性単量体の量としては、重合後の水溶性高分子がカチオン性を有する範囲であれば特に制限は無いが、前記多官能性単量体を除く全単量体に対してカチオン性単量体の量が５〜９５ｍｏｌ％の範囲であることが好ましい。
【００４７】
前記多官能性単量体は複数の不飽和二重結合を複数有していれば特に制限はないが、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、トリアリルアミン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。多官能性単量体の量としては、多官能性単量体を除く全単量体質量に対して１〜１００質量％の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、５〜５０質量％の範囲である。
【００４８】
本発明における単量体混合物水溶液は、上記単量体のほかに共重合可能なアニオン性単量体および／または水溶性の非イオン性単量体を含むことが出来る。一般式（３）で表されるアニオン性単量体の例としては、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルホン酸、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸あるいはｐ−カルボキシスチレンなどが挙げられる。アニオン性単量体の量としては、前記多官能性単量体を除く全単量体に対して０〜５０ｍｏｌ％の範囲であることが好ましい。
【００４９】
水溶性の非イオン性単量体の例としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリン、アクリロイルピペラジンなどが挙げられ、その量としては前記多官能性単量体を除く全単量体に対して０〜９５ｍｏｌ％の範囲であることが好ましい。
【００５０】
単量体水溶液混合物には前記単量体の他に、連鎖移動性を有する化合物を含むことが出来る。連鎖移動性を有する化合物の例としては、２−プパノール、２−メルカプトエタノール、メタリルスルホン酸ナトリウム、ギ酸ナトリウムなどが上げられ、目的とする重合物の組成、重合速度および分子量に応じて適宜添加する。
【００５１】
水溶性高分子粉末（Ａ）の下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体の共重合率は、４．９９９９〜１００ｍｏｌ％であり、好ましくは９．９９９９〜１００ｍｏｌ％であり、更に好ましくは１９．９９９９〜１００ｍｏｌ％である。下記一般式（３）であらわされる単量体の共重合率は、０〜５０ｍｏｌ％であり、好ましくは０〜３０ｍｏｌ％であり、更に好ましくは０〜２０ｍｏｌ％である。これ以外の範囲では、カチオン性が低い場合は汚泥脱水性能などが低下し、あるいは両性の場合は、アニオン性が高すぎて泥脱水性能などに悪影響を与える。また多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％であり、好ましくは０．０００５〜０．０１ｍｏｌ％であり、更に好ましくは０．００１〜０．０１ｍｏｌ％である。これ以外の範囲では、消化汚泥など繊維分が少ない汚泥に対し凝集性能が低下し、多すぎる場合は水溶性高分子が水不溶化することがあり好ましくない。
【００５２】
水溶性高分子粉末（Ｂ）の下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体の共重合率は、５〜１００ｍｏｌ％であり、好ましくは１０〜１００ｍｏｌ％であり、更に好ましくは２０〜１００ｍｏｌ％である。また下記一般式（３）であらわされる単量体、および水溶性の非イオン性単量体の共重合率はそれぞれ０〜５０ｍｏｌ％および０〜５０ｍｏｌ％であり、好ましくは０〜３０ｍｏｌ％および０〜７０ｍｏｌ％であり、更に好ましくは０〜２０ｍｏｌ％および０〜８０ｍｏｌ％である。これ以外の範囲では、カチオン性が低い場合は汚泥脱水性能などが低下し、あるいは両性の場合は、アニオン性が高すぎて泥脱水性能などに悪影響を与える。
【００５３】
連続相を形成する水に非混和性有機液体としては、水と混合した際相分離を生じ、界面活性剤により乳化可能な有機液体であれば特に制限はないが、パラフィン類あるいは灯油、軽油、中油などの鉱油、あるいはこれらと実質的に同じ範囲の沸点や粘度などの特性を有する炭化水素系合成油、あるいはこれらの混合物があげられる。含有量としては、油中水型エマルジョン全量に対して２０質量％〜５０質量％の範囲であることが好ましい。
【００５４】
乳化に必要な界面活性剤の例としては、油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とＨＬＢを有する少なくとも一種類の界面活性剤の例としては、ＨＬＢ３〜１０のノニオン性界面活性剤であり、その具体例としては、ソルビタンモノオレ−ト、ソルビタンジオレ−ト、ソルビタントリオレート、ソルビタンモノステアレ−ト、ソルビタンジステアレ−ト、ソルビタンモノラウレ−ト、ソルビタンジラウレ−ト、ソルビタンモノパルミテ−ト、ソルビタンジパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンステアリルエ−テル、ポリオキシエチレンラウリルエ−テル、ポリオキシエチレンセチルエ−テル、ポリオキシエチレントリデシルエ−テル、ポリオキシエチレンオレイルエ−テル、高分子非イオン性界面活性剤類などがあげられる。これら界面活性剤の添加量としては、油中水型エマルジョン全量に対して０．５〜１０質量％であり、好ましくは１〜５質量％の範囲である。
【００５５】
重合条件は通常、使用する単量体や共重合モル％によって適宜決めていき、温度としては０〜１００℃の範囲で行う。特に油中水型エマルジョン重合法を適用する場合は、２０〜８０℃、好ましくは２０〜６０℃の範囲で行う。重合開始はラジカル重合開始剤を使用する。これら開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系、過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビスイソブチロニトリル、１、１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルプロピオネ−ト）、４、４−アゾビス（４−メトキシ−２、４ジメチル）バレロニトリルなどがあげられる。
【００５６】
水溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビス（アミジノプロパン）二塩化水素化物、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〕二塩化水素化物、４、４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）などがあげられる。またレドックス系の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンなどとの組み合わせがあげられる。さらに過酸化物の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素,ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、t-ブチルペルオキシ２−エチルヘキサノエ−トなどをあげることができる。
【００５７】
単量体の重合濃度は、乳化液質量に対して、２０〜５０質量％の範囲であり、好ましくは２５〜４０質量％の範囲であり、単量体の組成、重合法、開始剤の選択によって適宜重合の濃度と温度を設定する。これらの単量体を重合して得られる水溶性高分子の分子量は、好ましくは３００万〜２０００万の範囲である。
【００５８】
一般的な、カチオン性水溶性高分子の油中水滴型エマルジョンを、凝集剤用途として水に溶解して使用する場合、親水性の強い両親媒性共重合物や親水性界面活性剤を添加して油の膜で被われたエマルジョン粒子が水になじみ易くし、中の水溶性高分子が溶解しやすくする処理を行い、水で希釈しそれぞれの用途に用いる。本発明における、油中水滴型エマルジョンにおいても、両親媒性共重合物および親水性界面活性剤を含有することも可能であるが、噴霧乾燥して得られる粉末に不純物が含まれることおよび、噴霧乾燥して得られる粉末を水に溶解して使用する場合、特にＨＬＢ値が１０以上の親水性界面活性剤を含有する場合、理由は明らかではないがおそらくは界面活性剤とカチオン性高分子が複合体を形成するために溶解速度が遅くなるので、含まない物のほうが好ましい。
【００５９】
本発明におけるカチオン性基を有するイオン性高分子の電荷内包率が３５％未満、５％以上の水溶性高分子粉末（Ｂ）は、ビニルアミン構造単位やアミジン構造を有するイオン性水溶性高分子を用いることもできる。
【００６０】
電荷内包率３５％未満、３％以上の粉末からなる水溶性高分子粉末（Ｂ）としてビニルアミン構造単位を有するイオン性水溶性高分子を用いることもできる。
【００６１】
ビニルアミン構造単位を有するイオン性水溶性高分子は、Ｎ−ビニルホルムアミドやＮ−ビニルアセトアミドの加水分解物や、ポリアクリルアミドのホフマン変性物が例示できる。
【００６２】
電荷内包率３５％未満、３％以上の水溶性高分子粉末（Ｂ）としてアミジン構造を有するイオン性水溶性高分子を用いることもできる。
【００６３】
アミジン構造を有するイオン性水溶性高分子は、Ｎ−ビニルホルムアミドないしＮ−ビニルアセトアミドとアクリロニトリル共重合物の加水分解物を変性したものや、（メタ）アクリルアミドおよび（メタ）アクリロニトリルの共重合物をホフマン分解後変性して得ることができる。
【００６４】
また電荷内包率３５％未満、３％以上の水溶性高分子粉末（Ｂ）は、これらを組み合わせて使用することも可能である。
【００６５】
本発明の汚泥の脱水方法は、請求項１〜７に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、汚泥に添加し凝集させ脱水機により脱水する方法である。汚泥の種類としては特に制限はなく、製紙排水、化学工業排水、食品工業排水などの生物処理したときに発生する余剰汚泥、あるいは都市下水の生汚泥、混合生汚泥、余剰汚泥、消化汚泥などの有機汚泥に使用することができる。
【００６６】
本発明の粉末状イオン性水溶性高分子は、水に溶解した後、汚泥脱水および製紙スラッジに添加し凝集させ脱水機により脱水する方法である。汚泥脱水および製紙スラッジの脱水に用いる脱水機の種類としては特に制限はなく、ベルトプレス、スクリュープレス、ロータリープレス、フィルタープレスなどの圧搾脱水装置、または遠心分離機、真空濾過機などの圧力脱水装置が例として挙げられる。
【００６７】
本発明の汚泥の脱水方法および製紙スラッジの脱水方法において、特に好適に使用できる脱水機としては、請求項１〜７に記載の粉末状イオン性水溶性高分子の電荷内包率と脱水効果の挙動を考慮すると、電荷内包率が３５％以上９０％以下の範囲では、添加量の増大とともに巨大で強固なフロックを形成する特徴があり、それに伴って脱水の初期濾水量が増大することから、強固なフロックや初期脱水性能が要求されるスクリュープレス脱水機およびロータリープレス脱水機が挙げられる。
【００６８】
本発明の汚泥の脱水方法および製紙スラッジの脱水方法は、請求項１〜７に記載の粉末状イオン性水溶性高分子の他に有機もしくは無機の凝結剤を併用することが可能である。有機凝結剤の例としてはとしてはカチオン性を有する高分子が挙げられ（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リドといった、（メタ）アクリロイルオキシアルキルトリアルキルアンモニウムハライド類やジアリルジメチルアンモニウムクロリドといったジアリルアミン化合物などが挙げられ、無機凝結剤の例としては、ポリ塩化アルミニウムや塩化第二鉄、硫酸第二鉄といった金属塩が挙げられる。
【００６９】
本発明の製紙方法は、請求項１〜７に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、抄紙前の製紙原料中に添加し使用する方法である。製紙原料の種類に特に制限はなく、クラフトパルプ、ＢＫＰ、ＴＭＰ、ＤＩＰなどのパルプを用いることができ、電荷内包率が３５％以上９０％以下のイオン性水溶性高分子に対して、ＤＩＰなどの短繊維分を多いパルプ、ＴＭＰなどのアニオン性物質を多く含有するパルプ、あるいはパルプの他に填料を多く含む原料を用いる場合、特に好適である。
【００７０】
填料の種類は特に制限は無く、炭酸カルシウム、タルク、カオリン、酸化チタンなどが挙げられる。また、抄紙時のｐＨにも制限はなく酸性、中性条件での抄紙も可能である。本発明のイオン性水溶性高分子を用いる場合、特に炭酸カルシウムを多く使用する中性抄紙条件での填料歩留率の向上に用いることが好適である。
【００７１】
本発明の粉末状イオン性水溶性高分子水溶液をパルプスラリーに添加して抄造し、紙を製造することができるが、添加場所は特に制限されないが、種箱、マシンチェスト、スクリーンの入り口あるいは出口等が想定される。イオン性水溶性高分子をパルプ重量に対し１０〜５００ｐｐｍ添加して使用することが好ましい。
【００７２】
本発明の粉末状イオン性水溶性高分子を用いた製紙方法は、無機及び有機のアニオン性物質から選択される一種以上と組み合わせて使うことが可能である。無機のアニオン性物質の例としては、コロイダルシリカあるいはベントナイトが例示され、有機のアニオン性物質としては、前記一般式（３）で表せるアニオン性単量体３〜１００ｍｏｌ％と水溶性の非イオン性単量体の共重合物が例示できる。
【００７３】
前記一般式（３）で表されるアニオン性単量体３〜１００ｍｏｌ％と水溶性の非イオン性単量体の共重合物の形態に特に制限は無く、ペースト状水溶液、油中水滴型エマルジョン、水性分散液等が挙げられ、いずれも水に溶解した水溶液として添加できる。添加場所については特に制限はなく、イオン性水溶性高分子の添加前あるいは添加後あるいは同時に添加することが可能であるし、両者の水溶液もしくは分散液を混合して用いることも可能である。
【００７４】
アニオン性物質の添加場所には特に制限はないが、種箱、マシンチェスト、スクリーンの入り口あるいは出口が例示され、カチオン性ポリマーの添加前、添加後あるいは同時に添加することも可能である。
【００７５】
アニオン性物質の添加量は特に制限はないが、１０パルプ重量に対し１０〜１００００ｐｐｍの範囲で添加して使用することが好ましい。
【００７６】
（実施例）以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。
【実施例１】
【００７７】
（電荷内包率３５％未満、３％以上の粉末状イオン性水溶性高分子製造例１）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液２９．７４ｇ、８０質量％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リド水溶液１２．６６ｇおよびイオン交換水２０６．８５ｇを仕込み、フラスコ内部を十分に窒素置換した後、１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．７５ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。このものを、厚さ０．０７ｍｍのポリエチレンフィルム上に、厚さが１０ｍｍ以下になるよう塗布し、８０℃の送風乾燥機内で２０時間静置乾燥した後、得られたシート状共重合物を、破断粉砕し粉末状イオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例１とし物性を表１に示す。
【００７８】
（製造例２）５０質量％アクリルアミド水溶液９．８３ｇ、８０重量％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リド水溶液２５．１１ｇ、イオン交換水２１３．５６ｇおよび１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液１．５０ｇとしたこと以外は製造例１と同様な方法で粉末状イオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例２とし物性を表１に示す。
【００７９】
（製造例３）５０質量％アクリルアミド水溶液４．２０ｇ、８０質量％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リド水溶液１９．９０ｇ、６０質量％アクリル酸１．８１ｇ、イオン交換水２０８．３３ｇおよび１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液３．７５ｇとしたこと以外は製造例１と同様な方法で粉末状イオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例３とし物性を表１に示す。
【００８０】
（製造例４）９２質量％Ｎ−ビニルホルムアミド水溶液４９．４ｇ、アクリロニトリル（関東化学株式会社、特級試薬）３５．３ｇ、イオン交換水１７９．３ｇを仕込んだ水溶液混合物に、ソルビタンモノオレート４．００ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン１３２．００ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。このものを、十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに仕込み、十字攪拌ペラで４００ｐｒｍの攪拌条件下窒素置換を行った。窒素置換が完了した後、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）を０．４０ｇ加え窒素雰囲気下３０℃で２０時間保持し重合を行い、イオン性水溶性高分子の油中水型エマルジョンを得た。この油中水型エマルジョンを造粒乾燥装置内に噴霧し、造粒した粉末の水分が５質量％以下になるまで乾燥造粒し、粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例４とし物性を表１に示す。
【００８１】
（製造例５）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０質量％アクリルアミド水溶液を８０．１ｇ、アクリロニトリル（関東化学株式会社、特級試薬）を１９．９ｇ、イオン交換水２００．０ｇを仕込み、十字攪拌ペラで１２０ｐｒｍの攪拌条件下窒素置換を行った。窒素置換が完了した後、１０質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液１．２０ｇを加え窒素雰囲気下３５℃で２０時間保持し重合を行った。このものを５０．０ｇ採取し、イオン交換水１５０ｇを加えた後５℃以下に冷却し、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素１２％）７９．３ｇ及び４８質量％水酸化ナトリウム水溶液２０．０ｇの混合溶液を加え、１５℃以下で１時間ホフマン反応を行った。このものに３５質量％塩酸水溶液を５５．０ｇ加え中和し、分離した沈殿物を、厚さ０．０７ｍｍのポリエチレンフィルム上に、厚さが１０ｍｍ以下になるよう塗布し、８０℃の送風乾燥機内で２０時間静置乾燥した後、得られたシート状共重合物を、破断粉砕し粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例５とし物性を表１に示す。
【００８２】
（電荷内包率３５％以上９０％以下の粉末からなるイオン性水溶性高分子製造例）（製造例６）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液５９．４８ｇ、８０質量％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リド水溶液２５．３２ｇ、０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を１．３８８ｇ、ソルビタンモノオレート３．７３ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン３５．０ｇ、２−プロパノールを０．５５５ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．５０ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。この油中水型エマルジョンを造粒乾燥装置内に噴霧し、造粒した粉末の水分が５質量％以下になるまで乾燥造粒し、粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例６とし物性を表１に示す。
【００８３】
（製造例７）
２−プロパノールを０．５５５ｇとし０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を２．７７５ｇ加え、製造例５と同様な操作により粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例７とし物性を表1に示す。
【００８４】
（製造例８）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液１９．６６ｇ、８０質量％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リド水溶液５０．２２ｇ、０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を１．３８８ｇ、ソルビタンモノオレート３．７３ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン３５．０ｇ、２−プロパノールを０．５５５ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．５０ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。この油中水型エマルジョンを浅い容器内に厚さ１ｃｍになるように流し込み、水分が５質量％以下になるまで乾燥し、その後粉砕、造粒し粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例８とし物性を表１に示す。
【００８５】
（製造例９）
十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液１９．６６ｇ、８０質量％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リド水溶液５０．２２ｇ、０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を２．７７５ｇ、ソルビタンモノオレート３．７３ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン３５．０ｇ、２−プロパノールを０．５５５ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．５０ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。この油中水型エマルジョンを浅い容器内に厚さ１ｃｍになるように流し込み、水分が５質量％以下になるまで乾燥し、その後粉砕、造粒し、粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例９とし物性を表１に示す。
【００８６】
（製造例１０）
十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液８．４０ｇ、８０質量％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リド水溶液３９．８ｇ、６０質量％アクリル酸３．６２ｇ、０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を２．７７５ｇ、ソルビタンモノオレート３．７３ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン３５．０ｇ、２−プロパノールを０．５５５ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．５０ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。この油中水型エマルジョン浅い容器内に厚さ１ｃｍになるように流し込み、水分が５質量％以下になるまで乾燥し、その後、粉砕造粒し粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例１０とし物性を表１に示す。
【００８７】
（比較製造例１）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液２９．７４ｇ、８０質量％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リド水溶液１２．６６ｇ、０．１質量％Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド水溶液を０．０２５ｇおよびイオン交換水２０６．８３ｇを仕込み、フラスコ内部を十分に窒素置換した後、１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．７５ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。このものを、厚さ０．０７ｍｍのポリエチレンフィルム上に、厚さが１０ｍｍ以下になるよう塗布し、８０℃の送風乾燥機内で２０時間静置乾燥した後、得られたシート状共重合物を、破断粉砕し粉末状イオン性水溶性高分子を得た。このものを比較製造例１とし物性を表１に示す。
【００８８】
（比較製造例２）イオン交換水を２１３．１９ｇとし、０．１質量％Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド水溶液を０．３７５ｇ加えたこと以外は、比較製造例１と同様な方法で単量体共重合物を得た。このものを比較製造例２とし物性を表１に示す。
【００８９】
（比較製造例３）イオン交換水を２１２．９３ｇとし、０．１質量％Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド水溶液を０．５００ｇ加えたこと以外は、比較製造例１と同様な方法で単量体共重合物を得た。このものを比較製造例３とし物性を表１に示す。
【００９０】
以上の製造例１〜１０、比較製造例１〜３における試作品の固有粘度は、１Ｎ食塩水中で測定した（２５℃）。カチオン当量値は、コロイド滴定法により、１/４００Ｎのポリビニルスルホン酸カリウムによる滴定値である。水溶液粘度は、０．２質量％水溶液になるようマグネチックスターラーにより６０分攪拌、し溶解後、Ｂ型粘度計により２号ローター、３０ｒｐｍの条件で測定した場合（２５℃）の粘度である。
【００９１】
（表１）
【００９２】
（電荷内包率３５％未満の粉末からなるイオン性水溶性高分子（ａ）あるいは三種の場合は(ｃ)とし、電荷内包率３５％以上９０％以下の粉末（ｂ）を組み合わせてなるイオン性水溶性高分子試作例）
（製造例１１）製造例１および製造例６で製造した、粉末状のイオン性水溶性高分子を質量比で製造例１：製造例６＝２：８となるよう均一になるまで混合した。このものを製造例１１とし、結果を表２に示す。
【００９３】
（製造例１２）製造例２と製造例７で製造した粉末状のイオン性水溶性高分子を質量比で製造例２：製造例７＝２：８となるよう均一になるまで混合し、このものを製造例１２とした。結果を表２に示す。
【００９４】
（製造例１３）製造例３と製造例８とし、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加した事以外は製造例１２と同様な方法で、粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例１３とし、結果を表２に示す。
【００９５】
（製造例１４）製造例４と製造例７で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を重量比で製造例４：製造例７＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１４とし、結果を表２に示す。
【００９６】
（製造例１５）製造例５と製造例７で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例５：製造例７＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１５とし、結果を表２に示す。
【００９７】
（製造例１６）製造例２と製造例１０で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例２：製造例１０＝２：８となるよう、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１６とし、結果を表２に示す。
【００９８】
（製造例１７）製造例３と製造例９で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例９：製造例３＝２：８となるよう、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１７とし、結果を表２に示す。
【００９９】
（製造例１８）製造例３と製造例１０で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例３：製造例１０＝２：８となるよう、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１８とし、結果を表２に示す。
【０１００】
（製造例１９）製造例４と製造例９で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例４：製造例９＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１９とし、結果を表２に示す。
【０１０１】
（製造例２０）製造例３、製造例４および製造例９で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例３：製造例９：製造例４：＝２：５：３、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例２０とし、結果を表２に示す。
【０１０２】
（製造例２１）製造例３、製造例９および製造例２で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例３：製造例９：製造例２＝２：５：３、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例２１とし、結果を表２に示す。
【０１０３】
（製造例２２）製造例１と製造例９で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例１：製造例９＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例２２とし、結果を表２に示す。
【０１０４】
（製造例２３）製造例２と製造例８で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例２：製造例８＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例２３とし、結果を表２に示す。
【０１０５】
（表２）
【実施例２】
【０１０６】
（汚泥脱水試験１）製造例１２、１６、１７、２０および２１で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％の水溶液を調製し汚泥の脱水試験を行った。し尿余剰汚泥（ｐＨ７．０６、全ｓｓ分４６，２５０ｍｇ／Ｌ）を２００ｍＬポリビーカーに採取し、前記粉末からなるイオン性水溶性高分子の溶解液を汚泥重量に対して３７０ｐｐｍ、４００ｐｐｍおよび４３０ｐｐｍ添加し、それぞれビーカー移し変え攪拌２０回行った後、Ｔ−１１７８Ｌのナイロン濾布で濾過し、４５秒後の濾液量を測定した。また濾過した汚泥のケーキ支持性（脱水ケーキの硬さ）を観察した後、プレス圧２ｋｇ／ｍ２で１分間脱水し濾布剥離性を確認し、ケーキ含水率（１０５℃、２０時間乾燥）を測定した。結果を表３に示す。
【０１０７】
（比較汚泥脱水試験１） 粉末状イオン性水溶性高分子をそれぞれ製造例２、３、４、５および７としたこと以外は、汚泥脱水試験１と同様な方法で汚泥の脱水試験を行った。結果を表３に示す。
【０１０８】
（表３）
ケーキ支持性および濾布剥離性は、製造例１０において添加量４００ｐｐｍの場合を「○」とし、それより良好の場合を「◎」、劣る場合を「△」とした。
【０１０９】
表３の結果において電荷内包率３５％未満のものと３５％以上９０％以下のものを組み合わせた粉末からなるイオン性水溶性高分子は、脱水試験の結果ケーキ支持性、濾布剥離性に関して明らかに有効であり、濾液量の増加に伴う初期濾水性の向上および脱水ケーキの含水率の低下が明らかである。
【０１１０】
製造例８および製造例１０について、ビニルアミン構造およびアミジン構造を有する粉末からなるイオン性水溶性高分子に関しても、汚泥含水率の著しい低下が確認できるが、電荷内包率３５％以上９０％以下のイオン性水溶性高分子との組み合わせにより更なる汚泥含水率低減効果の向上が確認できる。
【実施例３】
【０１１１】
（汚泥脱水試験２）製造例１３、１８、１９、２２および２３で製造した粉末からなる水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％の水溶液を調製し汚泥の脱水試験を行った。食肉余剰汚泥（ｐＨ６．６４、全ｓｓ分２４，０００ｍｇ／Ｌ）を２００ｍＬポリビーカーに採取し、前記の粉末からなるイオン性水溶性高分子の溶解液を汚泥に対する高分子の重量で４００ｐｐｍ、５００ｐｐｍおよび６００ｐｐｍ添加し、それぞれＣＳＴ１０００ｒｐｍで３０秒間攪拌混合を行った後＃２０２のナイロン濾布で濾過し、４５秒後の濾液量を測定した。また濾過した汚泥のケーキ支持性（脱水ケーキの硬さ）を観察した後、プレス圧３ｋｇ／ｍ２で３０秒間脱水し濾布剥離性を確認し、ケーキ含水率（１０５℃、２０時間乾燥）を測定した。結果を表４に示す。
【０１１２】
（比較汚泥脱水試験２） 粉末からなるイオン性水溶性高分子をそれぞれ製造例１、３および８としたこと以外は、汚泥脱水試験２と同様な方法で汚泥の脱水試験を行った。結果を表４に示す。
【０１１３】
（表４）
ケーキ支持性および濾布剥離性は、製造例１０において添加量４００ｐｐｍの場合を「○」とし、それより良好の場合を「◎」、劣る場合を「△」とした。
【０１１４】
表４の結果にから明白なように、電荷内包率３５％未満のものと３５％以上９０％以下のものを組み合わせた粉末からなるイオン性水溶性高分子は、脱水試験の結果ケーキ支持性、濾布剥離性に関して有効であり、濾液量の増加に伴う初期濾水性の向上および脱水ケーキの含水率の低下が明らかである。
【実施例４】
【０１１５】
（製紙スラッジ脱水試験）製造例１２、１６および１７で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％の水溶液を調製し製紙スラッジの脱水試験を行った。製紙スラッジ（ｐＨ６．９０、全ｓｓ分１１，７５０ｍｇ／Ｌ）を２００ｍＬポリビーカーに採取し、アニオン性高分子凝集剤（ハイモロックＶ−３２０）の０．１重量％水溶液を汚泥に対して高分子の重量で５ｐｐｍ、１０ｐｐｍおよび２０ｐｐｍ添加した後、前記の粉末からなるイオン性水溶性高分子の溶解液を汚泥に対する高分子の重量でそれぞれ１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、４０ｐｐｍ添加し、それぞれスパチュラで５０回攪拌しさらにビーカー移し変え６回行った後＃２０２のナイロン濾布で濾過し、４５秒後の濾液量を測定した。また濾過した汚泥のケーキ支持性（脱水ケーキの硬さ）を観察した後、プレス圧４ｋｇ／ｍ２で６０秒間脱水し濾布剥離性を確認し、ケーキ含水率（１０５℃、２０時間乾燥）を測定した。結果を表５に示す。
【０１１６】
（比較製紙スラッジ脱水試験） 粉末からなるイオン性水溶性高分子をそれぞれ製造例２、３および４としたこと以外は、製紙スラッジ脱水試験と同様な方法で脱水試験を行った。結果を表５に示す。
【０１１７】
（表５）
ケーキ支持性および濾布剥離性は、製造例１４において添加量アニオン性高分子／カチオン性高分子＝５／１０の場合を「○」とし、それより良好の場合を「◎」、劣る場合を「△」とした。
【０１１８】
表５の結果にから明白なように、電荷内包率３５％未満のものと３５％以上９０％以下のものを組み合わせた粉末からなるイオン性水溶性高分子は、脱水試験の結果ケーキ支持性、濾布剥離性に関して有効であり、濾液量の増加に伴う初期濾水性の向上および脱水ケーキの含水率の低下が明らかである。
【実施例５】
【０１１９】
（製紙試験１）製造例１０、１４および１５で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％の水溶液を調製し、カナディアンスタンダードフリーネス４００ｍｌに叩解したＬＢＫＰを用いて抄紙試験およびブリット式ダイナミックジャーテスターによる歩留試験を行った。ＬＢＫＰを１．０％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料に前記の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量で２００ｐｐｍになるように添加した後３０秒攪拌した。その後、タッピスタンダードシートマシンで坪量８０ｇ／ｍ２となるように抄紙し、得られた湿紙を４Ｋｇ／ｃｍ２で５分間プレス後、１０５℃回転式ドライヤーで３分間乾燥し手抄き紙を得た。この手抄き紙を２０℃、６５％ ＨＲの条件下に２４時間調湿した後、成紙の地合いの様子、不透明度およびＩＳＯ白色度を評価した。結果を表６に示す。
【０１２０】
ＬＢＫＰを０．５％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料をブリット式ダイナミックジャーテスターに投入し、前記製造例１２、１５および１６の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量で２００ｐｐｍになるように添加した。２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した後、攪拌回転数を８００ｒｐｍに落とし白水を１０秒間排出し、その後、３０秒間白水を回収した。回収した白水のＳＳ濃度および５２５℃で２時間灰化して得られた灰分量から、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表６に示す。
【０１２１】
（比較製紙試験１） 粉末からなるイオン性水溶性高分子をそれぞれ製造例１、４および６としたこと以外は、実施例５と同様な方法で抄紙試験および歩留試験を行い、成紙の地合いの様子、不透明度、ＩＳＯ白色度、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表６に示す。
【０１２２】
（表６）
地合評価：製造例９と比較し悪いものは△、差がないものは○
紙の不透明度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４９：２０００
紙のＩＳＯ白色度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４８：２００１
【０１２３】
表６で示したように、電荷内包率３５％未満のものと３５％以上９０％以下のものを組み合わせた粉末からなるイオン性水溶性高分子は、総歩留率、灰分歩留率を大きく向上する効果が得られることが明白である。特に、灰分の歩留向上効果が高い。
【実施例６】
【０１２４】
（製紙試験２）イオン交換水で２．０重量％に調整したベントナイト分散液および製造例１１、１２および１５で合成した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％とした水溶液を調製し、カナディアンスタンダードフリーネス４００ｍｌに叩解したＬＢＫＰを用いて抄紙試験およびブリット式ダイナミックジャーテスターによる歩留試験を行った。ＬＢＫＰを１．０％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料に前記ベントナイト分散液をパルプ重量に対してベントナイト１０００ｐｐｍとなるように添加した後１５秒攪拌し、次に製造例１８、２５および２６の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量でそれぞれ１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍになるように添加した後さらに２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した。その後、タッピスタンダードシートマシンで坪量８０ｇ／ｍ２となるように抄紙し、得られた湿紙を４Ｋｇ／ｃｍ２で５分間プレス後、１０５℃回転式ドライヤーで３分間乾燥し手抄き紙を得た。この手抄き紙を２０℃、６５％ ＨＲの条件下に２４時間調湿した後、成紙の地合いの様子、不透明度およびＩＳＯ白色度を評価した。結果を表７に示す。
【０１２５】
ＬＢＫＰを０．５％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料をブリット式ダイナミックジャーテスターに投入し、前記ベントナイト分散液をパルプ重量に対してベントナイト１０００ｐｐｍとなるように添加した後２０００ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に製造例１８、２５および２６の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量でそれぞれ１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍになるように添加した。次に、２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した後、攪拌回転数を８００ｒｐｍに落とし白水を１０秒間排出し、その後、３０秒間白水を回収した。回収した白水のＳＳ濃度および５２５℃で２時間灰化して得られた灰分量から、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表７に示す。
【０１２６】
（比較製紙試験２） 製造例２、３および６に関し実施例６と同様な方法で抄紙試験および歩留試験を行い、成紙の地合いの様子、不透明度、ＩＳＯ白色度、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表７に示す。
【０１２７】
（表７）
地合評価：製造例９ベントナイト／カチオン性高分子＝１０００／１００と比較し悪いものは△、差がないものは○
紙の不透明度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４９：２０００
紙のＩＳＯ白色度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４８：２００１
【０１２８】
表７で示したように、ベントナイトを使用することにより総歩留率と灰分歩留率、不透明度およびＩＳＯ白色度は良好になる一方で、成紙の地合いが良好になるといった効果が確認できる。
【実施例７】
【０１２９】
（製紙試験３）イオン交換水で０．２重量％に調整したアニオン性高分子（アクリル酸ナトリウム２０ｍｏｌ％−アクリルアミド８０ｍｏｌ％共重合物、０．５重量％食塩水溶液粘度１２０．０（ｍＰａ・ｓ）（食塩濃度４重量％、Ｂ型粘度計２号ローター、６０ｒｐｍ、２５℃測定））および、製造例１８、２１および２３で合成した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％とした水溶液を調製し、カナディアンスタンダードフリーネス４００ｍｌに叩解したＬＢＫＰを用いて抄紙試験およびブリット式ダイナミックジャーテスターによる歩留試験を行った。ＬＢＫＰを１．０％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料に前記アニオン性高分子水溶液をパルプ重量に対してアニオン性高分子１００ｐｐｍとなるように添加した後１５秒攪拌し、次に製造例１６の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量でそれぞれ１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍになるように添加した後さらに２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した。その後、タッピスタンダードシートマシンで坪量８０ｇ／ｍ２となるように抄紙し、得られた湿紙を４Ｋｇ／ｃｍ２で５分間プレス後、１０５℃回転式ドライヤーで３分間乾燥し手抄き紙を得た。この手抄き紙を２０℃、６５％ ＨＲの条件下に２４時間調湿した後、成紙の地合いの様子、不透明度およびＩＳＯ白色度を評価した。結果を表８に示す。
【０１３０】
ＬＢＫＰを０．５％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料をブリット式ダイナミックジャーテスターに投入し、前記アニオン性高分子溶解液をパルプ重量に対してアニオン性高分子を重量で１００ｐｐｍとなるように添加した後２０００ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に製造例１６、２３および２４の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量でそれぞれ１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍになるように添加した。次に、２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した後、攪拌回転数を８００ｒｐｍに落とし白水を１０秒間排出し、その後、３０秒間白水を回収した。回収した白水のＳＳ濃度および５２５℃で２時間灰化して得られた灰分量から、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表８に示す。
【０１３１】
（比較製紙試験３） 製造例２、３および９に関し実施例７と同様な方法で抄紙試験および歩留試験を行い、成紙の地合いの様子、不透明度、ＩＳＯ白色度、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表８に示す。
【０１３２】
（表８）
地合評価：製造例７ベントナイト／カチオン性高分子＝１０００／１００と比較し悪いものは△、差がないものは○
紙の不透明度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４９：２０００
紙のＩＳＯ白色度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４８：２００１
【０１３３】
表８で示したように、アニオン性高分子を使用することにより総歩留率と灰分歩留率、不透明度およびＩＳＯ白色度は良好になる一方で、成紙の地合いが良好になるといった効果が確認できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末状イオン性水溶性高分子とその製造方法および用途に関するものであり、さらに詳しくは、特定の異なったイオン性を発現する水溶性高分子を有する粉末およびその用途に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオン性の水溶性高分子は水分散性スラリーや水溶液の増粘剤、分散剤、紙力増強剤、汚泥脱水剤、製紙原料の歩留向上剤、抄紙時の濾水性向上剤などさまざまな分野で使用されており、その形態は、粉末、ペースト状水溶液、油中水型エマルジョンあるいは水性分散液など様々である。
【０００３】
汚泥の脱水処理の分野においては、汚泥の発生量の増加、汚泥性状の悪化による難脱水化が進んでおり、汚泥脱水性の改善、脱水ケーキの含水率の低下が強く求められており、製紙工業の分野では、古紙配合量の増加による原料事情の悪化、抄紙速度の増大による生産性の向上などが求められている。
【０００４】
このような要望に対し、イオン性の水溶性高分子は様々な改良が進められてきた。
【０００５】
特許文献１には、架橋されたカチオン性の油中重合性分散体の汚泥への適用が例示されている。
【０００６】
特許文献２には、電荷内包率３５％以上のイオン性水溶性高分子と、電荷内包率５以上３５％未満のイオン性水溶性高分子を組み合わせた汚泥脱水剤としての適用が例示されている。
【０００７】
特許文献３には、架橋された水溶性カチオン性の単量体重合物の油中水型エマルジョンを歩留向上剤および濾水性向上剤として抄紙工程に適用する方法が例示されている。
【０００８】
上記に例示される改良方法は、いずれも高分子そのものを自由に設計できるといった特徴がある、油中水型エマルジョン状の重合物液体である。
【０００９】
一方で粉末状のイオン性水溶性高分子は、高濃度で重合反応を行うことが常であり、重合物の固化、ゲル化を防止するために高分子そのものを自由に設計し、立体構造を制御することは困難である。
【００１０】
しかしながら、油中水型エマルジョン状のイオン性水溶性高分子と比較し疎水性溶媒、水あるいは分散剤といった不純物が少ない特徴があり、輸送コストや環境負荷の面で優位性があるが、改良の柔軟性が小さいといった欠点がある。
【００１１】
この欠点を克服するために、特許文献４には、カチオン性水溶性高分子の噴霧乾燥物について記載されており、特許文献５には、噴霧乾燥により得られた架橋されたカチオン性水溶性高分子と凝集剤としての適用が例示されている。
【００１２】
これらの噴霧乾燥で得られる粉末状のカチオン性水溶性高分子について電荷内包率についての記載は無く、考慮の範疇外であることが明白である。
【００１３】
このように、様々なイオン性水溶性高分子に求められる要求を満たし、さらには使用量を削減し、環境負荷および使用コストを削減といった側面からも、要望にこたえることのできるイオン性の水溶性高分子はいまだかつて提示された例はない。
【特許文献１】特公平０８−１６４号公報
【特許文献２】特開２００５−１４４３４６号公報
【特許文献３】特開平１０−１４０４９６号公報
【特許文献４】米国特許 第４０３５３１７号公報
【特許文献５】特表２００１−５１６７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、輸送コストや環境負荷が小さく、使用量が削減可能な粉末からなるイオン性の水溶性高分子とその製造法を提供することであり、凝集剤用途さらに詳しくは汚泥の脱水処理用途、製紙スラッジの脱水処理用途と製紙原料に添加して抄紙する方法に対して優れた機能を発揮する粉末からなるイオン性の水溶性高分子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは鋭意検討の結果、驚くべきことに以下請求項１に記載される発明に到達した。すなわち請求項１の発明は、水に非混和性の有機液体を連続相、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液混合物を分散相となるよう界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥したイオン性高分子の粉末であって、イオン性高分子の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、前記油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥し造粒する製法以外のカチオン性基を有する電荷内包率が３５％未満、３％以上の水溶性高分子の粉末から選択される一種以上である水溶性高分子粉末（Ｂ）の混合物からなる粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００１６】
請求項２の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物であり、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【化１】
一般式（１）
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。ＡはＯまたはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５、Ｒ６は水素又はメチル基、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化３】
一般式（３）
Ｒ９は水素またはＣＨ２ＣＯＯＹ２、Ｒ１０は水素、メチル基またはＣＯＯＹ２、ＱはＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３−、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−あるいはＣＯＯ−であり、Ｙ１、Ｙ２は水素または陽イオンをそれぞれ表す。
【００１７】
請求項３の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、下記一般式（４）及び／または又は一般式（５）であらわされる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【化４】
一般式（４）
Ｒ１２、Ｒ１３は水素またはメチル基、Ｈ＋Ｚ−は無機酸および／または有機酸を表し、未中和時Ｈ＋Ｚ−＝０である。
【化５】
一般式（５）
Ｒ１２、Ｒ１３は水素またはメチル基、Ｈ＋Ｚ−は無機酸および／または有機酸を表し、未中和時Ｈ＋Ｚ−＝０である。
【００１８】
請求項４の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、（メタ）アクリルアミドおよび（メタ）アクリロニトリルの共重合物をホフマン反応後、変性して得られたものであることを特徴とする請求項３に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００１９】
請求項５の発明は、前記粉末状イオン性水溶性高分子が、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物である前記水溶性高分子粉末（Ａ）、前記一般式（４）又は一般式（５）であらわされる構造を有する水溶性高分子粉末（Ｂ１）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜９５ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９０ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体５〜５０ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ２）および酸の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２０】
請求項６の発明は、前記粉末状イオン性水溶性高分子が、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ａ）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ１）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜９５ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体５〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９０ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ２）および酸の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２１】
請求項の発明は、７前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、油中水滴型エマルジョン状液体を噴霧乾燥したものであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２２】
請求項８の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥機にて、エマルジョン状液体のまま直接乾燥したものであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２３】
請求項９の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、塩水中あるいは水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液を乾燥したカチオン性基を有する水溶性高分子の粉末から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１、３あるいは４のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【００２４】
請求項１０の発明は、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、水溶液重合による粘性液体あるいは水性ゲル状物を乾燥したカチオン性基を有する水溶性高分子の粉末から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１、３あるいは４のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２５】
請求項１１の発明は、前記油中水滴型エマルジョン状液体にＨＬＢ値が１０以上の界面活性剤を含まないことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子である。
【００２６】
請求項１２の発明は、請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、汚泥に添加し凝集させ脱水機により脱水することを特徴とした汚泥の脱水方法である。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、製紙スラッジに添加し凝集させ脱水機により脱水することを特徴とした製紙スラッジの脱水方法である。
【００２８】
請求項１４の発明は、請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、抄紙前の製紙原料中に添加し使用することを特徴とした製紙方法である。
【００２９】
請求項１５の発明は、無機及び／または有機のアニオン性物質と組み合わせて使うことを特徴とした請求項１４に記載の製紙方法である。
【００３０】
請求項１６の発明は、前記アニオン性物質がコロイダルシリカあるいはベントナイトであることを特徴とする請求項１５に記載の製紙方法である。
【００３１】
請求項１７の発明は、前記アニオン性物質が、下記一般式（３）で表される単量体３〜１００ｍｏｌ％と水溶性の非イオン性単量体の重合物であることを特徴とする請求項１５に記載の製紙方法である。
【化３】
一般式（３）
Ｒ９は水素またはＣＨ２ＣＯＯＹ２、Ｒ１０は水素、メチル基またはＣＯＯＹ２、ＱはＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３−、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−あるいはＣＯＯ−であり、Ｙ１、Ｙ２は水素または陽イオンをそれぞれ表す。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の粉末からなるイオン性水溶性高分子は、電荷内包率３５％以上、９０％以下のイオン性水溶性高分子と３５％未満、３％以上のイオン性水溶性高分子を組み合わせてなるイオン性水溶性高分子であることから、凝集剤用途、詳しくは汚泥の脱水処理用途、製紙スラッジの脱水処理用途と製紙原料に添加して抄紙する方法に対して特に優れた機能を発揮し、添加量の削減を図ることが可能となるだけでなく、不純物の少ない粉末状の水溶性高分子であるため、輸送コスト、輸送で生じる二酸化炭素の排出、さらには油中水型エマルジョン状の水溶性高分子と比較し疎水性分散媒や界面活性剤の環境への排出量を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明のイオン性水溶性高分子は、電荷内包率が３５％以上、９０％以下であるイオン性の水溶性高分子と電荷内包率３５％未満、５％以上であるイオン性の水溶性高分子を組み合わせてなるイオン性水溶性高分子である。
【００３４】
ここで、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液を共重合して得られる、カチオン性水溶性高分子および両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体のモル濃度の差が正であるイオン性水溶性高分子では、電荷内包率とは以下のように計算される。
電荷内包率[％]＝（１−α/β）×１００
αは酢酸にてｐＨ４．０に調整したカチオン性水溶性高分子０．０１％水溶液をミューテック社製ＰＣＤ滴定装置（Ｍｕｅｔｅｋ ＰＣＤ ０３、Ｍｕｅｔｅｋ ＰＣＤ−Ｔｗｏ Ｔｉｔｒａｔｏｒ Ｖｅｒｓｉｏｎ２）により、滴下液：１／１０００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０秒、終点判定：０ｍｖにて滴定し、求めた滴定量である。βは酢酸にてｐＨ４．０に調整したカチオン性水溶性高分子０．０１％水溶液に１／４００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を電荷の中和を行うに十分な量加え、十分に攪拌し、同様にＰＣＤ滴定装置により、滴下液：１／１０００Ｎ ジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０秒、終点判定：０ｍｖにて滴定し、ブランク値とこの滴定量との差である。ブランク値とは酢酸にてｐＨ４．０に調整した前記１／４００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液と同量のポリビニルスルホン酸カリウム水溶液を、同様にＰＣＤ滴定装置により滴下液：１／１０００Ｎ ジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０秒、終点判定：０ｍｖにて滴定し、求めた滴定量である。
【００３５】
本発明において、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液を共重合して得られる、両性でかつカチオン性単量体とアニオン性単量体のモル濃度の差が負であるイオン性水溶性高分子では、電荷内包率とは以下のように計算される。
電荷内包率[％]＝（１−α/β）×１００
αはアンモニアにてｐＨ１０．０に調整した架橋性水溶性イオン性高分子０．０１％水溶液をミューテック社製ＰＣＤ滴定装置（Ｍｕｅｔｅｋ ＰＣＤ ０３、Ｍｕｅｔｅｋ ＰＣＤ−Ｔｗｏ Ｔｉｔｒａｔｏｒ Ｖｅｒｓｉｏｎ２）により、滴下液：１／１０００Ｎ
ジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０ｓｅｃ、終点判定：０ｍｖにて 滴定し、求めた滴定量である。βはアンモニアにてｐＨ１０．０に調整した架橋性水溶性イオン性高分子０．０１％水溶液に１／４００Ｎ
ジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液を電荷の中和を行うに十分な量加え、十分に攪拌し、同様にPCD滴定装置により、滴下液：１／１０００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０ｓｅｃ、終点判定：０ｍｖにて滴定し、この滴定量をブランク値から差し引いた値とする。ブランク値とはアンモニアにてｐＨ１０．０に調整した前記サンプルと同濃度のジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液を同様にＰＣＤ滴定装置により、滴下液：１／１０００Ｎ ポリビニルスルホン酸カリウム水溶液、滴下速度：０．０５ｍｌ／１０ｓｅｃ、終点判定：０ｍｖにて滴定し、求めた滴定量である。
【００３６】
本発明におけるイオン性水溶性高分子の電荷内包率は、イオン性の発現効率に関するパラメーターであり、カチオン性物質の正滴定と逆滴定との間に大きな差が生じることが汚泥、製紙スラッジおよび製紙原料に単独で添加した場合、効果との間に明確な相関が生じるものである。
【００３７】
電荷内包率３５％未満、３％以上のイオン性水溶性高分子を汚泥、製紙スラッジあるいは製紙原料などの凝集性物質に添加した場合、低い添加量で凝集し含水率は低下するが、添加量の増大とともに凝集性物質が再分散し、粘性を帯び、汚泥含水率が増大する。
【００３８】
電荷内包率３５％以上９０％以下のものを添加した場合、幅広い添加量範囲で添加の増大とともに巨大で強固なフロックを形成し、著しく凝集性物質の含水率を低下させる。
【００３９】
また、電荷内包率が９０％より大きいものを添加した場合は、それ以外のものの数倍以上の薬品を添加せねば、凝集性物質の凝集挙動にほとんど寄与しない。
【００４０】
電荷内包率３５％未満、３％以上のイオン性水溶性高分子および電荷内包率３５％以上９０％以下のイオン性水溶性高分子を混合してなる粉末状イオン性水溶性高分子は、凝集性物質に添加した場合、低い添加量で凝集し含水率は低下するだけでなく、添加量の増大とともに巨大で強固なフロックを形成し、著しく凝集性物質の含水率を低下させる。
【００４１】
本発明における粉末状イオン性水溶性高分子は、二つの異なる製法によって製造した粉末を配合する。すなわち水溶性高分子粉末（Ａ）は、水に非混和性の有機液体を連続相、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液混合物を分散相となるよう界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥し造粒したイオン性高分子の粉末であって、イオン性高分子の電荷内包率が３５％以上９０％以下である。具体的な乾燥方法としては、噴霧乾燥機中に油中水滴型エマルジョン状液体を噴霧し、乾燥する方法がある。これは操作が簡便であり容易であるが、粒径が細かくなり、更に粒径調節の加工が必要である。また油中水滴型エマルジョン状液体を直接乾燥機に入れ、一定時間乾燥し、塊状物を粉砕する方法もある。この方法は、乾燥温度や乾燥時間の管理に注意する必要がある。
【００４２】
一方、水溶性高分子粉末（Ｂ）は、塩水中あるいは水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液、および水溶液重合による粘性液体、あるいは流動性のない水性ゲル状物を乾燥し造粒したカチオン性基を有する電荷内包率が３５％未満、５％以上の水溶性高分子の粉末から選択される一種以上である。すなわち塩水中にて分散重合した分散液の場合は、直接乾燥機に入れ、一定時間乾燥し、塊状物を粉砕する方法がある。また水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液の場合は、非混和性有機液体を分離し、湿潤な重合粒子を乾燥機にて乾燥し粉末状とする。水溶液重合により生成した粘性液体は、水混和性有機液体により重合物を析出させ、それを乾燥し粉砕する。単量体を高濃度で水溶液重合した流動性のない水性ゲル状物の場合は、ミートチョッパーなどでゲル状物をミンチ化し、それを乾燥後、粉砕し粉末とする方法を採る。以上のようにして水溶性高分子粉末（Ａ）と水溶性高分子粉末（Ｂ）を混合し、本発明の粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造する。
【００４３】
電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、電荷内包率が３５％未満、３％以上である水溶性高分子粉末（Ｂ）の混合割合は特に制限は無く、目的とする凝集性や対象となる凝集性物質の性状によって異なるが、電荷内包率が３５％以上９０％以下であるイオン性水溶性高分子が全イオン性水溶性高分子に対して３０〜９５質量％の範囲であり、電荷内包率が３５％未満、５％以上のイオン性高分子は５〜７０質量％の範囲であり、好ましくは、イオン性水溶性高分子が全イオン性水溶性高分子に対して５０〜９５質量％の範囲であり、電荷内包率が３５％未満のイオン性高分子は５〜５０質量％の範囲であり、さらには電荷内包率が３５％未満、３％以上のイオン性高分子として１０〜５０質量％の範囲でアミジン構造を有するイオン性水溶性高分子を組み合わせることも好適である。
【００４４】
具体的な混合例は、請求項２の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物の混合物、または電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、請求項３の前記一般式（４）及び／または又は一般式（５）であらわされる構造を有する水溶性高分子、すなわちポリアミジン系水溶性高分子あるいはポリビニルアミン系水溶性高分子との混合物、または請求項５の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、前記一般式（４）及び／または又は一般式（５）であらわされる構造を有する水溶性高分子、すなわちポリアミジン系水溶性高分子あるいはポリビニルアミン系水溶性高分子といわゆる（メタ）アクリル系両性水溶性高分子と酸の混合物、あるいは請求項６の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、（メタ）アクリル系カチオン性水溶性高分子と（メタ）アクリル系両性水溶性高分子と酸の混合物などがある。
【００４５】
電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）を重合する場合の多官能性単量体の添加量としては、全単量体のうち０．０００１〜０．１ｍｏｌ％を添加し、好ましくは０．０００５〜０．００５ｍｏｌ％を添加する。この理由として０．０００１ｍｏｌ％未満では架橋性高分子の性能が発現し難く、０．１ｍｏｌ％より高いと架橋が進みすぎて性能が低下する。また多官能性単量体の例としては、複数のビニル基を有する単量体が好ましい。すなわちＮ，Ｎ−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、トリアリルアミン、ジメタクリル酸エチレングリコール、ジメタクリル酸ジエチレングリコール、ジメタクリル酸トリエチレングリコール、ジメタクリル酸テトラエチレングリコール、ジメタクリル酸―１，３−ブチレングリコール、ジ（メタ）アクリル酸ポリエチレングリコール、Ｎ−ビニル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチルアリルアクリルアミド、アクリル酸グリシジル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルなどである。
【００４６】
本発明の粉末状イオン水溶性高分子において、一般式（１）で表されるカチオン性単量体の例としては、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）アクリルアミドやこれらのハロゲン化水素、硫酸、硝酸、有機酸等による中和塩、ハロゲン化アルキル、ベンジルハライド、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸等による四級化物、一般式（２）で表されるカチオン性単量体の例としては、ジメチルジ（メタ）アリルアンモニウム塩化物、ジ（メタ）アリルメチルベンジルアンモニウム塩化物等が挙げられ、単独で使用することも複数を同時に使用することも可能である。カチオン性単量体の量としては、重合後の水溶性高分子がカチオン性を有する範囲であれば特に制限は無いが、前記多官能性単量体を除く全単量体に対してカチオン性単量体の量が５〜９５ｍｏｌ％の範囲であることが好ましい。
【００４７】
前記多官能性単量体は複数の不飽和二重結合を複数有していれば特に制限はないが、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、トリアリルアミン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、Ｎ−ビニル（メタ）アクリルアミド等が挙げられる。多官能性単量体の量としては、多官能性単量体を除く全単量体質量に対して１〜１００質量％の範囲であることが好ましく、さらに好ましくは、５〜５０質量％の範囲である。
【００４８】
本発明における単量体混合物水溶液は、上記単量体のほかに共重合可能なアニオン性単量体および／または水溶性の非イオン性単量体を含むことが出来る。一般式（３）で表されるアニオン性単量体の例としては、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルホン酸、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸あるいはｐ−カルボキシスチレンなどが挙げられる。アニオン性単量体の量としては、前記多官能性単量体を除く全単量体に対して０〜５０ｍｏｌ％の範囲であることが好ましい。
【００４９】
水溶性の非イオン性単量体の例としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリン、アクリロイルピペラジンなどが挙げられ、その量としては前記多官能性単量体を除く全単量体に対して０〜９５ｍｏｌ％の範囲であることが好ましい。
【００５０】
単量体水溶液混合物には前記単量体の他に、連鎖移動性を有する化合物を含むことが出来る。連鎖移動性を有する化合物の例としては、２−プパノール、２−メルカプトエタノール、メタリルスルホン酸ナトリウム、ギ酸ナトリウムなどが上げられ、目的とする重合物の組成、重合速度および分子量に応じて適宜添加する。
【００５１】
水溶性高分子粉末（Ａ）の下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体の共重合率は、４．９９９９〜１００ｍｏｌ％であり、好ましくは９．９９９９〜１００ｍｏｌ％であり、更に好ましくは１９．９９９９〜１００ｍｏｌ％である。下記一般式（３）であらわされる単量体の共重合率は、０〜５０ｍｏｌ％であり、好ましくは０〜３０ｍｏｌ％であり、更に好ましくは０〜２０ｍｏｌ％である。これ以外の範囲では、カチオン性が低い場合は汚泥脱水性能などが低下し、あるいは両性の場合は、アニオン性が高すぎて泥脱水性能などに悪影響を与える。また多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％であり、好ましくは０．０００５〜０．０１ｍｏｌ％であり、更に好ましくは０．００１〜０．０１ｍｏｌ％である。これ以外の範囲では、消化汚泥など繊維分が少ない汚泥に対し凝集性能が低下し、多すぎる場合は水溶性高分子が水不溶化することがあり好ましくない。
【００５２】
水溶性高分子粉末（Ｂ）の下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体の共重合率は、５〜１００ｍｏｌ％であり、好ましくは１０〜１００ｍｏｌ％であり、更に好ましくは２０〜１００ｍｏｌ％である。また下記一般式（３）であらわされる単量体、および水溶性の非イオン性単量体の共重合率はそれぞれ０〜５０ｍｏｌ％および０〜５０ｍｏｌ％であり、好ましくは０〜３０ｍｏｌ％および０〜７０ｍｏｌ％であり、更に好ましくは０〜２０ｍｏｌ％および０〜８０ｍｏｌ％である。これ以外の範囲では、カチオン性が低い場合は汚泥脱水性能などが低下し、あるいは両性の場合は、アニオン性が高すぎて泥脱水性能などに悪影響を与える。
【００５３】
連続相を形成する水に非混和性有機液体としては、水と混合した際相分離を生じ、界面活性剤により乳化可能な有機液体であれば特に制限はないが、パラフィン類あるいは灯油、軽油、中油などの鉱油、あるいはこれらと実質的に同じ範囲の沸点や粘度などの特性を有する炭化水素系合成油、あるいはこれらの混合物があげられる。含有量としては、油中水型エマルジョン全量に対して２０質量％〜５０質量％の範囲であることが好ましい。
【００５４】
乳化に必要な界面活性剤の例としては、油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とＨＬＢを有する少なくとも一種類の界面活性剤の例としては、ＨＬＢ３〜１０のノニオン性界面活性剤であり、その具体例としては、ソルビタンモノオレ−ト、ソルビタンジオレ−ト、ソルビタントリオレート、ソルビタンモノステアレ−ト、ソルビタンジステアレ−ト、ソルビタンモノラウレ−ト、ソルビタンジラウレ−ト、ソルビタンモノパルミテ−ト、ソルビタンジパルミテ−ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンステアリルエ−テル、ポリオキシエチレンラウリルエ−テル、ポリオキシエチレンセチルエ−テル、ポリオキシエチレントリデシルエ−テル、ポリオキシエチレンオレイルエ−テル、高分子非イオン性界面活性剤類などがあげられる。これら界面活性剤の添加量としては、油中水型エマルジョン全量に対して０．５〜１０質量％であり、好ましくは１〜５質量％の範囲である。
【００５５】
重合条件は通常、使用する単量体や共重合モル％によって適宜決めていき、温度としては０〜１００℃の範囲で行う。特に油中水型エマルジョン重合法を適用する場合は、２０〜８０℃、好ましくは２０〜６０℃の範囲で行う。重合開始はラジカル重合開始剤を使用する。これら開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系、過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビスイソブチロニトリル、１、１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルプロピオネ−ト）、４、４−アゾビス（４−メトキシ−２、４ジメチル）バレロニトリルなどがあげられる。
【００５６】
水溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビス（アミジノプロパン）二塩化水素化物、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〕二塩化水素化物、４、４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）などがあげられる。またレドックス系の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンなどとの組み合わせがあげられる。さらに過酸化物の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素,ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、t-ブチルペルオキシ２−エチルヘキサノエ−トなどをあげることができる。
【００５７】
単量体の重合濃度は、乳化液質量に対して、２０〜５０質量％の範囲であり、好ましくは２５〜４０質量％の範囲であり、単量体の組成、重合法、開始剤の選択によって適宜重合の濃度と温度を設定する。これらの単量体を重合して得られる水溶性高分子の分子量は、好ましくは３００万〜２０００万の範囲である。
【００５８】
一般的な、カチオン性水溶性高分子の油中水滴型エマルジョンを、凝集剤用途として水に溶解して使用する場合、親水性の強い両親媒性共重合物や親水性界面活性剤を添加して油の膜で被われたエマルジョン粒子が水になじみ易くし、中の水溶性高分子が溶解しやすくする処理を行い、水で希釈しそれぞれの用途に用いる。本発明における、油中水滴型エマルジョンにおいても、両親媒性共重合物および親水性界面活性剤を含有することも可能であるが、噴霧乾燥して得られる粉末に不純物が含まれることおよび、噴霧乾燥して得られる粉末を水に溶解して使用する場合、特にＨＬＢ値が１０以上の親水性界面活性剤を含有する場合、理由は明らかではないがおそらくは界面活性剤とカチオン性高分子が複合体を形成するために溶解速度が遅くなるので、含まない物のほうが好ましい。
【００５９】
本発明におけるカチオン性基を有するイオン性高分子の電荷内包率が３５％未満、５％以上の水溶性高分子粉末（Ｂ）は、ビニルアミン構造単位やアミジン構造を有するイオン性水溶性高分子を用いることもできる。
【００６０】
電荷内包率３５％未満、３％以上の粉末からなる水溶性高分子粉末（Ｂ）としてビニルアミン構造単位を有するイオン性水溶性高分子を用いることもできる。
【００６１】
ビニルアミン構造単位を有するイオン性水溶性高分子は、Ｎ−ビニルホルムアミドやＮ−ビニルアセトアミドの加水分解物や、ポリアクリルアミドのホフマン変性物が例示できる。
【００６２】
電荷内包率３５％未満、３％以上の水溶性高分子粉末（Ｂ）としてアミジン構造を有するイオン性水溶性高分子を用いることもできる。
【００６３】
アミジン構造を有するイオン性水溶性高分子は、Ｎ−ビニルホルムアミドないしＮ−ビニルアセトアミドとアクリロニトリル共重合物の加水分解物を変性したものや、（メタ）アクリルアミドおよび（メタ）アクリロニトリルの共重合物をホフマン分解後変性して得ることができる。
【００６４】
また電荷内包率３５％未満、３％以上の水溶性高分子粉末（Ｂ）は、これらを組み合わせて使用することも可能である。
【００６５】
本発明の汚泥の脱水方法は、請求項１〜７に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、汚泥に添加し凝集させ脱水機により脱水する方法である。汚泥の種類としては特に制限はなく、製紙排水、化学工業排水、食品工業排水などの生物処理したときに発生する余剰汚泥、あるいは都市下水の生汚泥、混合生汚泥、余剰汚泥、消化汚泥などの有機汚泥に使用することができる。
【００６６】
本発明の粉末状イオン性水溶性高分子は、水に溶解した後、汚泥脱水および製紙スラッジに添加し凝集させ脱水機により脱水する方法である。汚泥脱水および製紙スラッジの脱水に用いる脱水機の種類としては特に制限はなく、ベルトプレス、スクリュープレス、ロータリープレス、フィルタープレスなどの圧搾脱水装置、または遠心分離機、真空濾過機などの圧力脱水装置が例として挙げられる。
【００６７】
本発明の汚泥の脱水方法および製紙スラッジの脱水方法において、特に好適に使用できる脱水機としては、請求項１〜７に記載の粉末状イオン性水溶性高分子の電荷内包率と脱水効果の挙動を考慮すると、電荷内包率が３５％以上９０％以下の範囲では、添加量の増大とともに巨大で強固なフロックを形成する特徴があり、それに伴って脱水の初期濾水量が増大することから、強固なフロックや初期脱水性能が要求されるスクリュープレス脱水機およびロータリープレス脱水機が挙げられる。
【００６８】
本発明の汚泥の脱水方法および製紙スラッジの脱水方法は、請求項１〜７に記載の粉末状イオン性水溶性高分子の他に有機もしくは無機の凝結剤を併用することが可能である。有機凝結剤の例としてはとしてはカチオン性を有する高分子が挙げられ（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リドといった、（メタ）アクリロイルオキシアルキルトリアルキルアンモニウムハライド類やジアリルジメチルアンモニウムクロリドといったジアリルアミン化合物などが挙げられ、無機凝結剤の例としては、ポリ塩化アルミニウムや塩化第二鉄、硫酸第二鉄といった金属塩が挙げられる。
【００６９】
本発明の製紙方法は、請求項１〜７に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、抄紙前の製紙原料中に添加し使用する方法である。製紙原料の種類に特に制限はなく、クラフトパルプ、ＢＫＰ、ＴＭＰ、ＤＩＰなどのパルプを用いることができ、電荷内包率が３５％以上９０％以下のイオン性水溶性高分子に対して、ＤＩＰなどの短繊維分を多いパルプ、ＴＭＰなどのアニオン性物質を多く含有するパルプ、あるいはパルプの他に填料を多く含む原料を用いる場合、特に好適である。
【００７０】
填料の種類は特に制限は無く、炭酸カルシウム、タルク、カオリン、酸化チタンなどが挙げられる。また、抄紙時のｐＨにも制限はなく酸性、中性条件での抄紙も可能である。本発明のイオン性水溶性高分子を用いる場合、特に炭酸カルシウムを多く使用する中性抄紙条件での填料歩留率の向上に用いることが好適である。
【００７１】
本発明の粉末状イオン性水溶性高分子水溶液をパルプスラリーに添加して抄造し、紙を製造することができるが、添加場所は特に制限されないが、種箱、マシンチェスト、スクリーンの入り口あるいは出口等が想定される。イオン性水溶性高分子をパルプ重量に対し１０〜５００ｐｐｍ添加して使用することが好ましい。
【００７２】
本発明の粉末状イオン性水溶性高分子を用いた製紙方法は、無機及び有機のアニオン性物質から選択される一種以上と組み合わせて使うことが可能である。無機のアニオン性物質の例としては、コロイダルシリカあるいはベントナイトが例示され、有機のアニオン性物質としては、前記一般式（３）で表せるアニオン性単量体３〜１００ｍｏｌ％と水溶性の非イオン性単量体の共重合物が例示できる。
【００７３】
前記一般式（３）で表されるアニオン性単量体３〜１００ｍｏｌ％と水溶性の非イオン性単量体の共重合物の形態に特に制限は無く、ペースト状水溶液、油中水滴型エマルジョン、水性分散液等が挙げられ、いずれも水に溶解した水溶液として添加できる。添加場所については特に制限はなく、イオン性水溶性高分子の添加前あるいは添加後あるいは同時に添加することが可能であるし、両者の水溶液もしくは分散液を混合して用いることも可能である。
【００７４】
アニオン性物質の添加場所には特に制限はないが、種箱、マシンチェスト、スクリーンの入り口あるいは出口が例示され、カチオン性ポリマーの添加前、添加後あるいは同時に添加することも可能である。
【００７５】
アニオン性物質の添加量は特に制限はないが、１０パルプ重量に対し１０〜１００００ｐｐｍの範囲で添加して使用することが好ましい。
【００７６】
（実施例）以下、実施例および比較例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。
【実施例１】
【００７７】
（電荷内包率３５％未満、３％以上の粉末状イオン性水溶性高分子製造例１）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液２９．７４ｇ、８０質量％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リド水溶液１２．６６ｇおよびイオン交換水２０６．８５ｇを仕込み、フラスコ内部を十分に窒素置換した後、１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．７５ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。このものを、厚さ０．０７ｍｍのポリエチレンフィルム上に、厚さが１０ｍｍ以下になるよう塗布し、８０℃の送風乾燥機内で２０時間静置乾燥した後、得られたシート状共重合物を、破断粉砕し粉末状イオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例１とし物性を表１に示す。
【００７８】
（製造例２）５０質量％アクリルアミド水溶液９．８３ｇ、８０重量％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リド水溶液２５．１１ｇ、イオン交換水２１３．５６ｇおよび１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液１．５０ｇとしたこと以外は製造例１と同様な方法で粉末状イオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例２とし物性を表１に示す。
【００７９】
（製造例３）５０質量％アクリルアミド水溶液４．２０ｇ、８０質量％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リド水溶液１９．９０ｇ、６０質量％アクリル酸１．８１ｇ、イオン交換水２０８．３３ｇおよび１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液３．７５ｇとしたこと以外は製造例１と同様な方法で粉末状イオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例３とし物性を表１に示す。
【００８０】
（製造例４）９２質量％Ｎ−ビニルホルムアミド水溶液４９．４ｇ、アクリロニトリル（関東化学株式会社、特級試薬）３５．３ｇ、イオン交換水１７９．３ｇを仕込んだ水溶液混合物に、ソルビタンモノオレート４．００ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン１３２．００ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。このものを、十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに仕込み、十字攪拌ペラで４００ｐｒｍの攪拌条件下窒素置換を行った。窒素置換が完了した後、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）を０．４０ｇ加え窒素雰囲気下３０℃で２０時間保持し重合を行い、イオン性水溶性高分子の油中水型エマルジョンを得た。この油中水型エマルジョンを造粒乾燥装置内に噴霧し、造粒した粉末の水分が５質量％以下になるまで乾燥造粒し、粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例４とし物性を表１に示す。
【００８１】
（製造例５）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０質量％アクリルアミド水溶液を８０．１ｇ、アクリロニトリル（関東化学株式会社、特級試薬）を１９．９ｇ、イオン交換水２００．０ｇを仕込み、十字攪拌ペラで１２０ｐｒｍの攪拌条件下窒素置換を行った。窒素置換が完了した後、１０質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液１．２０ｇを加え窒素雰囲気下３５℃で２０時間保持し重合を行った。このものを５０．０ｇ採取し、イオン交換水１５０ｇを加えた後５℃以下に冷却し、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素１２％）７９．３ｇ及び４８質量％水酸化ナトリウム水溶液２０．０ｇの混合溶液を加え、１５℃以下で１時間ホフマン反応を行った。このものに３５質量％塩酸水溶液を５５．０ｇ加え中和し、分離した沈殿物を、厚さ０．０７ｍｍのポリエチレンフィルム上に、厚さが１０ｍｍ以下になるよう塗布し、８０℃の送風乾燥機内で２０時間静置乾燥した後、得られたシート状共重合物を、破断粉砕し粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例５とし物性を表１に示す。
【００８２】
（電荷内包率３５％以上９０％以下の粉末からなるイオン性水溶性高分子製造例）（製造例６）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液５９．４８ｇ、８０質量％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リド水溶液２５．３２ｇ、０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を１．３８８ｇ、ソルビタンモノオレート３．７３ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン３５．０ｇ、２−プロパノールを０．５５５ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．５０ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。この油中水型エマルジョンを造粒乾燥装置内に噴霧し、造粒した粉末の水分が５質量％以下になるまで乾燥造粒し、粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例６とし物性を表１に示す。
【００８３】
（製造例７）
２−プロパノールを０．５５５ｇとし０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を２．７７５ｇ加え、製造例５と同様な操作により粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例７とし物性を表1に示す。
【００８４】
（製造例８）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液１９．６６ｇ、８０質量％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リド水溶液５０．２２ｇ、０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を１．３８８ｇ、ソルビタンモノオレート３．７３ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン３５．０ｇ、２−プロパノールを０．５５５ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．５０ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。この油中水型エマルジョンを浅い容器内に厚さ１ｃｍになるように流し込み、水分が５質量％以下になるまで乾燥し、その後粉砕、造粒し粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例８とし物性を表１に示す。
【００８５】
（製造例９）
十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液１９．６６ｇ、８０質量％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リド水溶液５０．２２ｇ、０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を２．７７５ｇ、ソルビタンモノオレート３．７３ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン３５．０ｇ、２−プロパノールを０．５５５ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．５０ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。この油中水型エマルジョンを浅い容器内に厚さ１ｃｍになるように流し込み、水分が５質量％以下になるまで乾燥し、その後粉砕、造粒し、粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例９とし物性を表１に示す。
【００８６】
（製造例１０）
十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液８．４０ｇ、８０質量％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リド水溶液３９．８ｇ、６０質量％アクリル酸３．６２ｇ、０．１％Ｎ，Ｎ'−メチレンビスアクリルアミド水溶液を２．７７５ｇ、ソルビタンモノオレート３．７３ｇおよび沸点１９０℃ないし２３０℃のイソパラフィン３５．０ｇ、２−プロパノールを０．５５５ｇからなる混合物を加え、モノジナイザーにて１０００ｒｐｍの回転数のもとで１５分間強攪拌しモノマー乳化液を得た。１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．５０ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。この油中水型エマルジョン浅い容器内に厚さ１ｃｍになるように流し込み、水分が５質量％以下になるまで乾燥し、その後、粉砕造粒し粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例１０とし物性を表１に示す。
【００８７】
（比較製造例１）十字攪拌ペラを取り付けた攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素導入管および冷却装置を備えた四つ口セパラブルフラスコに５０重量％アクリルアミド水溶液２９．７４ｇ、８０質量％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リド水溶液１２．６６ｇ、０．１質量％Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド水溶液を０．０２５ｇおよびイオン交換水２０６．８３ｇを仕込み、フラスコ内部を十分に窒素置換した後、１質量％２，２’−アゾビス［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］ジヒドロクロリド水溶液０．７５ｇを仕込み、３５℃の条件下１５時間反応を行った。このものを、厚さ０．０７ｍｍのポリエチレンフィルム上に、厚さが１０ｍｍ以下になるよう塗布し、８０℃の送風乾燥機内で２０時間静置乾燥した後、得られたシート状共重合物を、破断粉砕し粉末状イオン性水溶性高分子を得た。このものを比較製造例１とし物性を表１に示す。
【００８８】
（比較製造例２）イオン交換水を２１３．１９ｇとし、０．１質量％Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド水溶液を０．３７５ｇ加えたこと以外は、比較製造例１と同様な方法で単量体共重合物を得た。このものを比較製造例２とし物性を表１に示す。
【００８９】
（比較製造例３）イオン交換水を２１２．９３ｇとし、０．１質量％Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド水溶液を０．５００ｇ加えたこと以外は、比較製造例１と同様な方法で単量体共重合物を得た。このものを比較製造例３とし物性を表１に示す。
【００９０】
以上の製造例１〜１０、比較製造例１〜３における試作品の固有粘度は、１Ｎ食塩水中で測定した（２５℃）。カチオン当量値は、コロイド滴定法により、１/４００Ｎのポリビニルスルホン酸カリウムによる滴定値である。水溶液粘度は、０．２質量％水溶液になるようマグネチックスターラーにより６０分攪拌、し溶解後、Ｂ型粘度計により２号ローター、３０ｒｐｍの条件で測定した場合（２５℃）の粘度である。
【００９１】
（表１）
【００９２】
（電荷内包率３５％未満の粉末からなるイオン性水溶性高分子（ａ）あるいは三種の場合は(ｃ)とし、電荷内包率３５％以上９０％以下の粉末（ｂ）を組み合わせてなるイオン性水溶性高分子試作例）
（製造例１１）製造例１および製造例６で製造した、粉末状のイオン性水溶性高分子を質量比で製造例１：製造例６＝２：８となるよう均一になるまで混合した。このものを製造例１１とし、結果を表２に示す。
【００９３】
（製造例１２）製造例２と製造例７で製造した粉末状のイオン性水溶性高分子を質量比で製造例２：製造例７＝２：８となるよう均一になるまで混合し、このものを製造例１２とした。結果を表２に示す。
【００９４】
（製造例１３）製造例３と製造例８とし、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加した事以外は製造例１２と同様な方法で、粉末状のイオン性水溶性高分子を得た。このものを製造例１３とし、結果を表２に示す。
【００９５】
（製造例１４）製造例４と製造例７で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を重量比で製造例４：製造例７＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１４とし、結果を表２に示す。
【００９６】
（製造例１５）製造例５と製造例７で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例５：製造例７＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１５とし、結果を表２に示す。
【００９７】
（製造例１６）製造例２と製造例１０で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例２：製造例１０＝２：８となるよう、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１６とし、結果を表２に示す。
【００９８】
（製造例１７）製造例３と製造例９で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例９：製造例３＝２：８となるよう、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１７とし、結果を表２に示す。
【００９９】
（製造例１８）製造例３と製造例１０で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例３：製造例１０＝２：８となるよう、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１８とし、結果を表２に示す。
【０１００】
（製造例１９）製造例４と製造例９で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例４：製造例９＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例１９とし、結果を表２に示す。
【０１０１】
（製造例２０）製造例３、製造例４および製造例９で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例３：製造例９：製造例４：＝２：５：３、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例２０とし、結果を表２に示す。
【０１０２】
（製造例２１）製造例３、製造例９および製造例２で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例３：製造例９：製造例２＝２：５：３、およびこれらイオン性水溶性高分子に対し６．５質量％のスルファミン酸を添加し均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例２１とし、結果を表２に示す。
【０１０３】
（製造例２２）製造例１と製造例９で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例１：製造例９＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例２２とし、結果を表２に示す。
【０１０４】
（製造例２３）製造例２と製造例８で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を質量比で製造例２：製造例８＝２：８となるよう、均一になるまで混合し、粉末からなるイオン性水溶性高分子を製造した。このものを製造例２３とし、結果を表２に示す。
【０１０５】
（表２）
【実施例２】
【０１０６】
（汚泥脱水試験１）製造例１２、１６、１７、２０および２１で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％の水溶液を調製し汚泥の脱水試験を行った。し尿余剰汚泥（ｐＨ７．０６、全ｓｓ分４６，２５０ｍｇ／Ｌ）を２００ｍＬポリビーカーに採取し、前記粉末からなるイオン性水溶性高分子の溶解液を汚泥重量に対して３７０ｐｐｍ、４００ｐｐｍおよび４３０ｐｐｍ添加し、それぞれビーカー移し変え攪拌２０回行った後、Ｔ−１１７８Ｌのナイロン濾布で濾過し、４５秒後の濾液量を測定した。また濾過した汚泥のケーキ支持性（脱水ケーキの硬さ）を観察した後、プレス圧２ｋｇ／ｍ２で１分間脱水し濾布剥離性を確認し、ケーキ含水率（１０５℃、２０時間乾燥）を測定した。結果を表３に示す。
【０１０７】
（比較汚泥脱水試験１） 粉末状イオン性水溶性高分子をそれぞれ製造例２、３、４、５および７としたこと以外は、汚泥脱水試験１と同様な方法で汚泥の脱水試験を行った。結果を表３に示す。
【０１０８】
（表３）
ケーキ支持性および濾布剥離性は、製造例１０において添加量４００ｐｐｍの場合を「○」とし、それより良好の場合を「◎」、劣る場合を「△」とした。
【０１０９】
表３の結果において電荷内包率３５％未満のものと３５％以上９０％以下のものを組み合わせた粉末からなるイオン性水溶性高分子は、脱水試験の結果ケーキ支持性、濾布剥離性に関して明らかに有効であり、濾液量の増加に伴う初期濾水性の向上および脱水ケーキの含水率の低下が明らかである。
【０１１０】
製造例８および製造例１０について、ビニルアミン構造およびアミジン構造を有する粉末からなるイオン性水溶性高分子に関しても、汚泥含水率の著しい低下が確認できるが、電荷内包率３５％以上９０％以下のイオン性水溶性高分子との組み合わせにより更なる汚泥含水率低減効果の向上が確認できる。
【実施例３】
【０１１１】
（汚泥脱水試験２）製造例１３、１８、１９、２２および２３で製造した粉末からなる水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％の水溶液を調製し汚泥の脱水試験を行った。食肉余剰汚泥（ｐＨ６．６４、全ｓｓ分２４，０００ｍｇ／Ｌ）を２００ｍＬポリビーカーに採取し、前記の粉末からなるイオン性水溶性高分子の溶解液を汚泥に対する高分子の重量で４００ｐｐｍ、５００ｐｐｍおよび６００ｐｐｍ添加し、それぞれＣＳＴ１０００ｒｐｍで３０秒間攪拌混合を行った後＃２０２のナイロン濾布で濾過し、４５秒後の濾液量を測定した。また濾過した汚泥のケーキ支持性（脱水ケーキの硬さ）を観察した後、プレス圧３ｋｇ／ｍ２で３０秒間脱水し濾布剥離性を確認し、ケーキ含水率（１０５℃、２０時間乾燥）を測定した。結果を表４に示す。
【０１１２】
（比較汚泥脱水試験２） 粉末からなるイオン性水溶性高分子をそれぞれ製造例１、３および８としたこと以外は、汚泥脱水試験２と同様な方法で汚泥の脱水試験を行った。結果を表４に示す。
【０１１３】
（表４）
ケーキ支持性および濾布剥離性は、製造例１０において添加量４００ｐｐｍの場合を「○」とし、それより良好の場合を「◎」、劣る場合を「△」とした。
【０１１４】
表４の結果にから明白なように、電荷内包率３５％未満のものと３５％以上９０％以下のものを組み合わせた粉末からなるイオン性水溶性高分子は、脱水試験の結果ケーキ支持性、濾布剥離性に関して有効であり、濾液量の増加に伴う初期濾水性の向上および脱水ケーキの含水率の低下が明らかである。
【実施例４】
【０１１５】
（製紙スラッジ脱水試験）製造例１２、１６および１７で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％の水溶液を調製し製紙スラッジの脱水試験を行った。製紙スラッジ（ｐＨ６．９０、全ｓｓ分１１，７５０ｍｇ／Ｌ）を２００ｍＬポリビーカーに採取し、アニオン性高分子凝集剤（ハイモロックＶ−３２０）の０．１重量％水溶液を汚泥に対して高分子の重量で５ｐｐｍ、１０ｐｐｍおよび２０ｐｐｍ添加した後、前記の粉末からなるイオン性水溶性高分子の溶解液を汚泥に対する高分子の重量でそれぞれ１０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ、４０ｐｐｍ添加し、それぞれスパチュラで５０回攪拌しさらにビーカー移し変え６回行った後＃２０２のナイロン濾布で濾過し、４５秒後の濾液量を測定した。また濾過した汚泥のケーキ支持性（脱水ケーキの硬さ）を観察した後、プレス圧４ｋｇ／ｍ２で６０秒間脱水し濾布剥離性を確認し、ケーキ含水率（１０５℃、２０時間乾燥）を測定した。結果を表５に示す。
【０１１６】
（比較製紙スラッジ脱水試験） 粉末からなるイオン性水溶性高分子をそれぞれ製造例２、３および４としたこと以外は、製紙スラッジ脱水試験と同様な方法で脱水試験を行った。結果を表５に示す。
【０１１７】
（表５）
ケーキ支持性および濾布剥離性は、製造例１４において添加量アニオン性高分子／カチオン性高分子＝５／１０の場合を「○」とし、それより良好の場合を「◎」、劣る場合を「△」とした。
【０１１８】
表５の結果にから明白なように、電荷内包率３５％未満のものと３５％以上９０％以下のものを組み合わせた粉末からなるイオン性水溶性高分子は、脱水試験の結果ケーキ支持性、濾布剥離性に関して有効であり、濾液量の増加に伴う初期濾水性の向上および脱水ケーキの含水率の低下が明らかである。
【実施例５】
【０１１９】
（製紙試験１）製造例１０、１４および１５で製造した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％の水溶液を調製し、カナディアンスタンダードフリーネス４００ｍｌに叩解したＬＢＫＰを用いて抄紙試験およびブリット式ダイナミックジャーテスターによる歩留試験を行った。ＬＢＫＰを１．０％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料に前記の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量で２００ｐｐｍになるように添加した後３０秒攪拌した。その後、タッピスタンダードシートマシンで坪量８０ｇ／ｍ２となるように抄紙し、得られた湿紙を４Ｋｇ／ｃｍ２で５分間プレス後、１０５℃回転式ドライヤーで３分間乾燥し手抄き紙を得た。この手抄き紙を２０℃、６５％ ＨＲの条件下に２４時間調湿した後、成紙の地合いの様子、不透明度およびＩＳＯ白色度を評価した。結果を表６に示す。
【０１２０】
ＬＢＫＰを０．５％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料をブリット式ダイナミックジャーテスターに投入し、前記製造例１２、１５および１６の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量で２００ｐｐｍになるように添加した。２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した後、攪拌回転数を８００ｒｐｍに落とし白水を１０秒間排出し、その後、３０秒間白水を回収した。回収した白水のＳＳ濃度および５２５℃で２時間灰化して得られた灰分量から、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表６に示す。
【０１２１】
（比較製紙試験１） 粉末からなるイオン性水溶性高分子をそれぞれ製造例１、４および６としたこと以外は、実施例５と同様な方法で抄紙試験および歩留試験を行い、成紙の地合いの様子、不透明度、ＩＳＯ白色度、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表６に示す。
【０１２２】
（表６）
地合評価：製造例９と比較し悪いものは△、差がないものは○
紙の不透明度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４９：２０００
紙のＩＳＯ白色度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４８：２００１
【０１２３】
表６で示したように、電荷内包率３５％未満のものと３５％以上９０％以下のものを組み合わせた粉末からなるイオン性水溶性高分子は、総歩留率、灰分歩留率を大きく向上する効果が得られることが明白である。特に、灰分の歩留向上効果が高い。
【実施例６】
【０１２４】
（製紙試験２）イオン交換水で２．０重量％に調整したベントナイト分散液および製造例１１、１２および１５で合成した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％とした水溶液を調製し、カナディアンスタンダードフリーネス４００ｍｌに叩解したＬＢＫＰを用いて抄紙試験およびブリット式ダイナミックジャーテスターによる歩留試験を行った。ＬＢＫＰを１．０％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料に前記ベントナイト分散液をパルプ重量に対してベントナイト１０００ｐｐｍとなるように添加した後１５秒攪拌し、次に製造例１８、２５および２６の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量でそれぞれ１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍになるように添加した後さらに２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した。その後、タッピスタンダードシートマシンで坪量８０ｇ／ｍ２となるように抄紙し、得られた湿紙を４Ｋｇ／ｃｍ２で５分間プレス後、１０５℃回転式ドライヤーで３分間乾燥し手抄き紙を得た。この手抄き紙を２０℃、６５％ ＨＲの条件下に２４時間調湿した後、成紙の地合いの様子、不透明度およびＩＳＯ白色度を評価した。結果を表７に示す。
【０１２５】
ＬＢＫＰを０．５％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料をブリット式ダイナミックジャーテスターに投入し、前記ベントナイト分散液をパルプ重量に対してベントナイト１０００ｐｐｍとなるように添加した後２０００ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に製造例１８、２５および２６の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量でそれぞれ１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍになるように添加した。次に、２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した後、攪拌回転数を８００ｒｐｍに落とし白水を１０秒間排出し、その後、３０秒間白水を回収した。回収した白水のＳＳ濃度および５２５℃で２時間灰化して得られた灰分量から、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表７に示す。
【０１２６】
（比較製紙試験２） 製造例２、３および６に関し実施例６と同様な方法で抄紙試験および歩留試験を行い、成紙の地合いの様子、不透明度、ＩＳＯ白色度、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表７に示す。
【０１２７】
（表７）
地合評価：製造例９ベントナイト／カチオン性高分子＝１０００／１００と比較し悪いものは△、差がないものは○
紙の不透明度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４９：２０００
紙のＩＳＯ白色度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４８：２００１
【０１２８】
表７で示したように、ベントナイトを使用することにより総歩留率と灰分歩留率、不透明度およびＩＳＯ白色度は良好になる一方で、成紙の地合いが良好になるといった効果が確認できる。
【実施例７】
【０１２９】
（製紙試験３）イオン交換水で０．２重量％に調整したアニオン性高分子（アクリル酸ナトリウム２０ｍｏｌ％−アクリルアミド８０ｍｏｌ％共重合物、０．５重量％食塩水溶液粘度１２０．０（ｍＰａ・ｓ）（食塩濃度４重量％、Ｂ型粘度計２号ローター、６０ｒｐｍ、２５℃測定））および、製造例１８、２１および２３で合成した粉末からなるイオン性水溶性高分子を水で溶解し０．２重量％とした水溶液を調製し、カナディアンスタンダードフリーネス４００ｍｌに叩解したＬＢＫＰを用いて抄紙試験およびブリット式ダイナミックジャーテスターによる歩留試験を行った。ＬＢＫＰを１．０％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料に前記アニオン性高分子水溶液をパルプ重量に対してアニオン性高分子１００ｐｐｍとなるように添加した後１５秒攪拌し、次に製造例１６の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量でそれぞれ１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍになるように添加した後さらに２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した。その後、タッピスタンダードシートマシンで坪量８０ｇ／ｍ２となるように抄紙し、得られた湿紙を４Ｋｇ／ｃｍ２で５分間プレス後、１０５℃回転式ドライヤーで３分間乾燥し手抄き紙を得た。この手抄き紙を２０℃、６５％ ＨＲの条件下に２４時間調湿した後、成紙の地合いの様子、不透明度およびＩＳＯ白色度を評価した。結果を表８に示す。
【０１３０】
ＬＢＫＰを０．５％濃度とした後、市販の炭酸カルシウムをパルプ重量に対して２０％、硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３分として８．０％）を対パルプ重量１．２％添加して硫酸でｐＨ７．５に調整した。この製紙原料をブリット式ダイナミックジャーテスターに投入し、前記アニオン性高分子溶解液をパルプ重量に対してアニオン性高分子を重量で１００ｐｐｍとなるように添加した後２０００ｒｐｍで１５秒攪拌し、次に製造例１６、２３および２４の粉末からなるイオン性水溶性高分子溶解液をパルプ重量に対して高分子の重量でそれぞれ１００ｐｐｍおよび２００ｐｐｍになるように添加した。次に、２０００ｒｐｍで３０秒攪拌した後、攪拌回転数を８００ｒｐｍに落とし白水を１０秒間排出し、その後、３０秒間白水を回収した。回収した白水のＳＳ濃度および５２５℃で２時間灰化して得られた灰分量から、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表８に示す。
【０１３１】
（比較製紙試験３） 製造例２、３および９に関し実施例７と同様な方法で抄紙試験および歩留試験を行い、成紙の地合いの様子、不透明度、ＩＳＯ白色度、製紙原料の総歩留率および灰分歩留率を求めた。結果を表８に示す。
【０１３２】
（表８）
地合評価：製造例７ベントナイト／カチオン性高分子＝１０００／１００と比較し悪いものは△、差がないものは○
紙の不透明度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４９：２０００
紙のＩＳＯ白色度測定法：ＪＩＳ−Ｐ１８４８：２００１
【０１３３】
表８で示したように、アニオン性高分子を使用することにより総歩留率と灰分歩留率、不透明度およびＩＳＯ白色度は良好になる一方で、成紙の地合いが良好になるといった効果が確認できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に非混和性の有機液体を連続相、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液混合物を分散相となるよう界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥したイオン性高分子の粉末であって、イオン性高分子の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、前記油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥し造粒する製法以外のカチオン性基を有する電荷内包率が３５％未満、３％以上の水溶性高分子の粉末から選択される一種以上の水溶性高分子粉末（Ｂ）の混合物からなる粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項２】
前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物であり、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【化１】
一般式（１）
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。ＡはＯまたはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５、Ｒ６は水素又はメチル基、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化３】
一般式（３）
Ｒ９は水素またはＣＨ２ＣＯＯＹ２、Ｒ１０は水素、メチル基またはＣＯＯＹ２、ＱはＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３−、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−あるいはＣＯＯ−であり、Ｙ１、Ｙ２は水素または陽イオンをそれぞれ表す。
【請求項３】
前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、下記一般式（４）及び／または又は一般式（５）であらわされる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【化４】
一般式（４）
Ｒ１２、Ｒ１３は水素またはメチル基、Ｈ＋Ｚ−は無機酸および／または有機酸を表し、未中和時Ｈ＋Ｚ−＝０である。
【化５】
一般式（５）
Ｒ１２、Ｒ１３は水素またはメチル基、Ｈ＋Ｚ−は無機酸および／または有機酸を表し、未中和時Ｈ＋Ｚ−＝０である。
【請求項４】
前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、（メタ）アクリルアミドおよび（メタ）アクリロニトリルの共重合物をホフマン反応後、変性して得られたものであることを特徴とする請求項３に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項５】
前記粉末状イオン性水溶性高分子が、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物である前記水溶性高分子粉末（Ａ）、前記一般式（４）又は一般式（５）であらわされる構造を有する水溶性高分子粉末（Ｂ１）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜９５ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９０ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体５〜５０ｍｏｌ％の共重合物からなる水溶性高分子粉末（Ｂ２）および酸の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項６】
前記粉末状イオン性水溶性高分子が、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物からなる水溶性高分子粉末（Ａ）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ１）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜９５ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体５〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９０ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ２）および酸の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項７】
前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、油中水滴型エマルジョン状液体を噴霧乾燥したものであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項８】
前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥機にて、エマルジョン状液体のまま直接乾燥したものであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項９】
前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、塩水中あるいは水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液を乾燥したカチオン性基を有する水溶性高分子の粉末から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１、３あるいは４のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項１０】
前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、水溶液重合による粘性液体あるいは流動性のない水性ゲル状物を乾燥したカチオン性基を有する水溶性高分子の粉末から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１、３あるいは４のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項１１】
前記油中水滴型エマルジョン状液体にＨＬＢ値が１０以上の界面活性剤を含まないことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項１２】
請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、汚泥に添加し凝集させ脱水機により脱水することを特徴とした汚泥の脱水方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、製紙スラッジに添加し凝集させ脱水機により脱水することを特徴とした製紙スラッジの脱水方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、抄紙前の製紙原料中に添加し使用することを特徴とした製紙方法。
【請求項１５】
無機及び／または有機のアニオン性物質と組み合わせて使うことを特徴とした請求項１４に記載の製紙方法。
【請求項１６】
前記アニオン性物質がコロイダルシリカあるいはベントナイトであることを特徴とする請求項１５に記載の製紙方法。
【請求項１７】
前記アニオン性物質が、下記一般式（３）で表される単量体３〜１００ｍｏｌ％と水溶性の非イオン性単量体の重合物であることを特徴とする請求項１５に記載の製紙方法。
【化３】
一般式（３）
Ｒ９は水素またはＣＨ２ＣＯＯＹ２、Ｒ１０は水素、メチル基またはＣＯＯＹ２、ＱはＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３−、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−あるいはＣＯＯ−であり、Ｙ１、Ｙ２は水素または陽イオンをそれぞれ表す。
【請求項１】
水に非混和性の有機液体を連続相、カチオン性単量体および多官能性単量体を含む単量体水溶液混合物を分散相となるよう界面活性剤により乳化し重合した後、得られる油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥したイオン性高分子の粉末であって、イオン性高分子の電荷内包率が３５％以上９０％以下である水溶性高分子粉末（Ａ）と、前記油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥し造粒する製法以外のカチオン性基を有する電荷内包率が３５％未満、３％以上の水溶性高分子の粉末から選択される一種以上の水溶性高分子粉末（Ｂ）の混合物からなる粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項２】
前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物であり、前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、下記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、下記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【化１】
一般式（１）
Ｒ１は水素又はメチル基、Ｒ２、Ｒ３は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基、Ｒ４は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり、同種でも異種でも良い。ＡはＯまたはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基、Ｘ１−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５、Ｒ６は水素又はメチル基、Ｒ７、Ｒ８は炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシ基あるいはベンジル基、Ｘ２−は陰イオンをそれぞれ表す。
【化３】
一般式（３）
Ｒ９は水素またはＣＨ２ＣＯＯＹ２、Ｒ１０は水素、メチル基またはＣＯＯＹ２、ＱはＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３−、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−あるいはＣＯＯ−であり、Ｙ１、Ｙ２は水素または陽イオンをそれぞれ表す。
【請求項３】
前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、下記一般式（４）及び／または又は一般式（５）であらわされる構造を有することを特徴とする請求項１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【化４】
一般式（４）
Ｒ１２、Ｒ１３は水素またはメチル基、Ｈ＋Ｚ−は無機酸および／または有機酸を表し、未中和時Ｈ＋Ｚ−＝０である。
【化５】
一般式（５）
Ｒ１２、Ｒ１３は水素またはメチル基、Ｈ＋Ｚ−は無機酸および／または有機酸を表し、未中和時Ｈ＋Ｚ−＝０である。
【請求項４】
前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、（メタ）アクリルアミドおよび（メタ）アクリロニトリルの共重合物をホフマン反応後、変性して得られたものであることを特徴とする請求項３に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項５】
前記粉末状イオン性水溶性高分子が、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物である前記水溶性高分子粉末（Ａ）、前記一般式（４）又は一般式（５）であらわされる構造を有する水溶性高分子粉末（Ｂ１）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜９５ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９０ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体５〜５０ｍｏｌ％の共重合物からなる水溶性高分子粉末（Ｂ２）および酸の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項６】
前記粉末状イオン性水溶性高分子が、前記一般式（１）及び／または（２）であらわされる単量体４．９９９９〜１００ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体０〜５０ｍｏｌ％、水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％および多官能性単量体０．０００１〜０．１ｍｏｌ％の共重合物からなる水溶性高分子粉末（Ａ）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜１００ｍｏｌ％、および水溶性の非イオン性単量体０〜９５ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ１）、前記一般式（１）または（２）であらわされる単量体５〜９５ｍｏｌ％、前記一般式（３）であらわされる単量体５〜５０ｍｏｌ％および水溶性の非イオン性単量体０〜９０ｍｏｌ％の共重合物である水溶性高分子粉末（Ｂ２）および酸の混合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項７】
前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、油中水滴型エマルジョン状液体を噴霧乾燥したものであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項８】
前記水溶性高分子粉末（Ａ）が、油中水滴型エマルジョン状液体を乾燥機にて、エマルジョン状液体のまま直接乾燥したものであることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項９】
前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、塩水中あるいは水に非混和性有機液体中にて分散重合した分散液を乾燥したカチオン性基を有する水溶性高分子の粉末から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１、３あるいは４のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項１０】
前記水溶性高分子粉末（Ｂ）が、水溶液重合による粘性液体あるいは流動性のない水性ゲル状物を乾燥したカチオン性基を有する水溶性高分子の粉末から選択される一種以上であることを特徴とする請求項１、３あるいは４のいずれかに記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項１１】
前記油中水滴型エマルジョン状液体にＨＬＢ値が１０以上の界面活性剤を含まないことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の粉末状イオン性水溶性高分子。
【請求項１２】
請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、汚泥に添加し凝集させ脱水機により脱水することを特徴とした汚泥の脱水方法。
【請求項１３】
請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、製紙スラッジに添加し凝集させ脱水機により脱水することを特徴とした製紙スラッジの脱水方法。
【請求項１４】
請求項１〜１１に記載の粉末状イオン性水溶性高分子を水に溶解した後、抄紙前の製紙原料中に添加し使用することを特徴とした製紙方法。
【請求項１５】
無機及び／または有機のアニオン性物質と組み合わせて使うことを特徴とした請求項１４に記載の製紙方法。
【請求項１６】
前記アニオン性物質がコロイダルシリカあるいはベントナイトであることを特徴とする請求項１５に記載の製紙方法。
【請求項１７】
前記アニオン性物質が、下記一般式（３）で表される単量体３〜１００ｍｏｌ％と水溶性の非イオン性単量体の重合物であることを特徴とする請求項１５に記載の製紙方法。
【化３】
一般式（３）
Ｒ９は水素またはＣＨ２ＣＯＯＹ２、Ｒ１０は水素、メチル基またはＣＯＯＹ２、ＱはＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＳＯ３−、ＣＯＮＨＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＳＯ３−、Ｃ６Ｈ４ＣＯＯ−あるいはＣＯＯ−であり、Ｙ１、Ｙ２は水素または陽イオンをそれぞれ表す。
【公開番号】特開２０１０−１５９３８７（Ｐ２０１０−１５９３８７Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２２５３（Ｐ２００９−６２２５３）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００１４２１４８）ハイモ株式会社 (151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００１４２１４８）ハイモ株式会社 (151)
【Ｆターム（参考）】
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