JP2000178308A - 塩化ビニル系樹脂の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】還流凝縮器を設けた底部攪拌形式の重合機を用
いた懸濁重合法において、界面発泡を抑制して塩化ビニ
ル系樹脂を高効率で製造する方法を提供することを目的
とするものである。 【解決手段】塩化ビニル単量体単独での重合又は塩化ビ
ニル単量体と該単量体と共重合可能な他の単量体との共
重合を、還流凝縮器を設けた底部攪拌形式の重合機を用
いて懸濁重合法により塩化ビニル系樹脂を製造する方法
において、重合機内に設けたバッフルの下端が重合機底
部からの高さ（ｈ）と重合機の直径（Ｄ）との比（ｈ／
Ｄ）が０．５以上で、かつ該バッフルの上端は重合反応
攪拌におけるボルテックス発生時の液面下にあることに
より、重合中に発生する全熱量の５０％以上が還流凝縮
器で除熱できる界面発泡が抑制された塩化ビニル系樹脂
の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塩化ビニル系樹脂の製造
方法に関し、詳しくは、還流凝縮器を設けた底部攪拌形
式の重合機を用いた懸濁重合法において、界面発泡を抑
制して塩化ビニル系樹脂を高効率で製造する方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】塩化ビニル系単量体の重合は発熱反応で
あることは周知の事実であり、塩化ビニル系樹脂を懸濁
重合方法で製造しようとする場合、その重合反応時間は
使用する重合開始剤の性質と仕込量及び重合温度により
決まるが、その重合反応時の発熱量は塩化ビニル系単量
体の反応量が同じであれば当然一定である。生産効率を
向上させるためには、重合開始剤の量を多くし単位時間
当たりの除熱量を増加させることができれば、重合時間
を短縮する事が可能となる。

【０００３】しかしながら、重合機の容積が大きくなれ
ばなるほど容積に対する重合機ジャケットの熱交換伝面
積は当然小さくなり、容積が１００ｍ³ 以上の大型重合
機になると重合機のジャケットだけでは伝面積の割合が
小さく、重合反応により発生する熱を除熱することが難
しくなり、重合温度を一定に保つことができないばかり
でなく、内温上昇に伴い重合機内の圧力も高くなって、
最悪の場合には暴走反応を引き起こすことにもなりかね
ない等、大変危険である。

【０００４】そこで現状では、重合機ジャケット以外の
除熱装置として、重合機内に設置するバッフルに冷却水
を通水する冷却バッフルを使用したり、重合機上部に還
流凝縮器を設置して熱交換の伝面積を増加させる等の方
法により除熱量を確保することが一般的に行われてい
る。

【０００５】しかし、冷却バッフルでは伝熱面積を増加
させようとすると、バッフルの本数を増加させたり、一
本一本のバッフル伝面積を大きくするためバッフルを大
きくする必要がある、これは重合機内部の流動状態に悪
影響を与える事が容易に想像されるばかりでなく、重合
機内に突起物が増加する為スケールの発生場所が増加す
ることにもなる。

【０００６】そこで、還流凝縮器を設置して重合機の除
熱能力を確保する事が一般的に行われているが還流凝縮
器での除熱量は以下のような原因によりある割合以上増
加させることはできないことが知られている。

【０００７】一般的に塩化ビニル系単量体の懸濁重合を
実施するに際しては、水中で塩化ビニル系単量体の液滴
粒子を分散状態で安定させるために、例えば、メチルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロ
ース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロースエー
テル、ポリビニルアルコール、部分けん化ポリ酢酸ビニ
ル、ポリアクリル酸エステル、ゼラチン、でんぷん等の
水溶性高分子などが分散剤を添加して重合反応を実施す
るが、これらの物質を塩化ビニル単量体と混合撹拌しな
がら重合反応を実施すると重合機内液が発泡する事が知
られている。

【０００８】また、還流凝縮器を設置した重合機を使用
しての重合反応では、重合反応中還流凝縮器での除熱量
を重合反応中の総除熱量の３０％未満に抑える事が一般
的である。これは、これ以上還流凝縮器での除熱量を増
加させると還流凝縮器での該単量体の凝縮量が多くな
り、該単量体蒸気の還流凝縮器内での体積減少が大きく
なるため、還流凝縮器及び重合機内気相部の圧力が下が
り該単量体の気相部への蒸発量を増加させることにな
る。

【０００９】この時に発泡を伴い、著しい場合には該還
流凝縮器の上部まで重合機内液が到達してしまう所謂
「吹き上げ」という現象が起こる、これを防止するため
に該還流凝縮器での除熱量の割合を３０％未満に抑える
必要があった。

【００１０】この発泡を抑制することができないと、吹
き上げにより重合機の上鏡内壁部も含めた気相部や、該
還流凝縮器の凝縮側伝熱面に重合途中の樹脂等が付着し
これらが核となったりして、該単量体スケールが発生す
るため、実質的に伝熱面の厚さが大きくなり総括伝熱係
数（Ｕ）が小さくなってしまい、除熱効率が著しく低下
して重合反応時に除熱量の不足を招くので、開始剤の仕
込量を減らし単位時間あたりの発熱量を少なくする必要
があるため重合機の占有時間が長くなり生産性が低下し
てしまう。

【００１１】更には、このＵの減少に気付かずに開始剤
の仕込量を変更せずに重合を開始してしまった場合、除
熱量不足のため重合温度のコントロールが出来なくなる
ので重合温度が高くなり、ついには暴走反応を起こす可
能性が高くなることが見られた。

【００１２】このような発泡問題を解決するため、
（１）特開平０２−１８０９０８号公報のように重合反
応中に重合機にシリコーンオイル類、アルコール類を添
加したり、特開平０７−２８６００３号公報のようにア
セチレングリコール誘導体を添加する等の消泡剤を使用
して起泡を抑制し消泡する方法が、また、（２）特開平
５−１１０４号公報では、分散剤として特定のポリビニ
ルアルコールを組み合わせて使用することにより発泡を
抑制する方法、（３）特開平７−２５８３０３号公報で
は、重合後半（転化率８５〜９５％）に全仕込み単量体
の０．５〜８ｗｔ％を重合機内に散布し発生した泡を破
泡する方法、さらには（４）特公平３−３８２８３号公
報では、重合機内の気液界面付近に破泡翼を設置して発
生した泡を機械的に破泡する方法等が記載されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法には以下に掲げるような問題点を有しており、
（１）の消泡剤を使用する場合には、必要な効果を得る
ための添加量及びその持続性に問題が残っており、持続
性の無い場合には定量性を持った仕込み装置が必要とな
る。この仕込み装置は重合中の圧力に応じたヘッド差を
必要とし、さらにはシリコーン系やアセチレングリコー
ル誘導体系の消泡剤では、数十ｐｐｍの添加でも製品物
性中の電気特性を悪化させることなど、消泡剤の添加に
よる製品物性への悪影響も心配される。これでは、消泡
に必要な添加量が確保できず効果が出せない場合も考え
られ、又、電線被服用途に至っては電気特性が重要な製
品物性であるため、これら消泡剤は全ての銘柄に対応で
きないなど実質的に使用できない。

【００１４】（２）の分散剤は、懸濁重合方法で塩化ビ
ニル系樹脂を製造する場合、分散剤の種類や同一種類の
分散剤でもその重合度やケン化度が違えば製造される製
品の物性は大きく異なる。塩化ビニル系樹脂には、スキ
ン層と呼ばれる塩化ビニル系単量体と分散剤が反応する
ことにより形成される薄膜が塩化ビニル系樹脂粒子の表
面に存在しており、このスキン層の性質が塩化ビニル系
樹脂の製品物性に少なからず影響を与えている。つま
り、これら分散剤の種類を規定してしまうと、おのずか
ら製品の銘柄構成上限られた物性の塩化ビニル系樹脂し
か製造できず非常に不利である。

【００１５】（３）の重合転化率８５〜９５％というの
は重合機内の液相中に単独で存在している塩化ビニル系
単量体は殆ど無いと考えられており、残存している塩化
ビニル系単量体は塩化ビニル系樹脂粒子内の空隙部分
（塩化ビニル系樹脂の粒子構造は１次粒子と呼ばれる粒
子が集合しサブグレインという粒子を形成し、更にこの
サブグレインが集合してグレインと呼ばれる塩化ビニル
系樹脂パウダーの粒子となる。このように小さな粒子が
集まって中ぐらいの粒子になり更にこの中ぐらいの粒子
が集まって一般的に目にする塩化ビニル系樹脂粒子を形
成しているため、粒子内部は多重構造を取っておりそれ
らの間には当然微小空間が存在する。）に存在し、そこ
からしみ出してくると考えられている。この状態では液
相に塩化ビニル系単量体がほとんど存在していないため
重合温度見合いの重合機内圧力が保てなくなり、重合温
度は一定でも重合機内圧力は下がってくる下圧と言う現
象が起こる。

【００１６】この下圧は処方により差はあるが重合転化
率７０〜８０％の間で起こる。つまり上記の通り重合転
化率８５〜９５％は重合反応のほぼ終点であり、それ以
前の重合期間、特に重合中最も発泡が起こり易い下圧点
前後若しくはそれ以前に関しては考慮されておらず重合
反応全域で発泡抑制効果は期待できない。

【００１７】（４）については、塩化ビニル系樹脂の製
造に使用する重合機内部には、前述したとおりスケール
防止や重合後の洗浄時に製品が重合機内に残留しないよ
うに、突起物や洗浄水の死角を最小限にするのが基本で
あり、破泡翼のように発生した泡を機械的に破壊する様
な装置を重合機内に設置しては、かえってこの装置本体
や回転により跳ね飛ばされ重合機上部に付着してしまっ
た泡の洗浄に手間がかかる。又、この破泡翼は通常重合
機内液面よりも高い位置に設置されると思われるが、こ
の様な位置では昇温中から塩化ビニル系単量体蒸気に曝
されておりスケールが発生する事は容易に推察できる。
更に、このスケールが成長していった場合攪拌状態その
ものに悪影響を与えることは明らかである。

【００１８】以上のような従来技術の方法では、全銘柄
にわたり生産性を向上させて、なおかつ全重合反応を通
して発泡を効率よく抑制することはできず、より効率的
で効果的な消泡対策が望まれているのが現状である。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の発明者らは、上
記のような先行技術が抱える数々の問題を解決するため
に、鋭意研究を行った結果、重合機内に余分な突起物を
増加させることなく、還流凝縮器で全重合発熱量の５０
％以上を除熱できるにもかかわらず重合機内の発泡を効
率よく抑えることができるため、重合機の占有時間を短
縮する事が出来る効率的な生産方法を発明するに至った
ものである。即ち本発明は、塩化ビニル単量体単独での
重合又は塩化ビニル単量体と該単量体と共重合可能な他
の単量体との共重合を、還流凝縮器を設けた底部攪拌形
式の重合機を用いて懸濁重合法により塩化ビニル系樹脂
を製造する方法において、重合機内に設けたバッフルの
下端が重合機底部からの高さ（ｈ）と重合機の直径
（Ｄ）との比（ｈ／Ｄ）が０．５以上で、かつ該バッフ
ルの上端は重合反応攪拌におけるボルテックス発生時の
液面下にあることにより、重合中に発生する全熱量の５
０％以上が還流凝縮器で除熱できる界面発泡が抑制され
た塩化ビニル系樹脂の製造方法である。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の塩化ビニル単量体単独で
の重合又は塩化ビニル単量体と共重合可能な他の単量体
との共重合とは、塩化ビニル単量体の単独重合は勿論の
こと、塩化ビニル単量体を主成分とする共重合、グラフ
ト重合にも適用できるものであり、塩化ビニル単量体と
共重合される他の単量体としては、通常塩化ビニルの共
重合に使用されている単量体ならば特に限定はなく、例
えば酢酸ビニル、カプロン酸ビニル、ラウリン酸ビニ
ル、ステアリン酸ビニル等のビニルエステル類、エチレ
ン、プロピレン、ブテン、イソブチレン等のオレフィン
類、イソブチルビニルエーテル、オクチルビニルエーテ
ル、ドデシルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル
等のビニルエーテル類、塩化ビニリデン、フッ化ビニ
ル、塩化プロピレン、臭化ビニル等のハロゲン化オレフ
ィン類、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレー
ト、ｎ−ブチルメタアクリレート、２−エチルヘキシル
アクリレート、２−エチルヘキシルメタアクリレート、
ステアリルアクリレート等のアクリレート類またはメタ
アクリレート類、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン
酸、無水マレイン酸、フマール酸、無水イタコン酸、ア
クリロニトリル、メタアクリロニトリル等が例示でき、
これらは１種類以上用いても良いが塩化ビニルに対して
１５重量％以下で使用することが望ましい。

【００２１】グラフト重合は、重合体に塩化ビニルをグ
ラフト重合する公知のグラフト重合に適用することがで
き、この際に使用される上記重合体としては、例えば、
エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−
アクリル酸エチル共重合体、塩素化ポリエチレン、ポリ
ウレタン、ブタジエンースチレンーメチルメタクリレー
ト（ＭＢＳ）、ブタジエンーアクリロニトリルー（αー
メチル）スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリブチルアク
リレート、ブチルゴム、ポリスチレン、スチレンーブタ
ジエン共重合体などが例示される。

【００２２】本発明の方法で使用する重合機は、本発明
の目的である生産性の向上に有効である公知の重合機、
例えば通常のジャケット式、スパイラルジャケット式、
内部ジャケット式及び温調エレメント式等を備えた重合
機及び装置が使用でき、重合機の容積は１００ｍ³ 以上
であれば好ましく利用できる。また、重合機に還流凝縮
器を設置したものであり、通常塩化ビニル系樹脂の製造
に使用可能なものであればどの様な型式の還流凝縮器で
も構わないが、還流凝縮器が重合機の上鏡に直接設置す
る直結型がより好ましく用いられる。

【００２３】本発明の方法で適用される重合方法は懸濁
重合法、特に水性媒体を用いた懸濁重合法に有効であ
る。水が媒体として使用される懸濁重合法は、水と塩化
ビニル単量体との割合が公知の量比でよく、例えば、水
／塩化ビニル単量体の重量比が０．８〜１．５、好まし
くは０．８５〜１．２、さらに好ましくは０．９〜１．
０で行われる。

【００２４】本発明における重合触媒としては、通常塩
化ビニルの重合に使用される触媒、特に油溶性ラジカル
開始剤が使用され、例えば、ジ（３−メトキシブチル）
パーオキシジカーボネート、ジ（２−エチルヘキシル）
パーオキシジカーボネート、ジ（２−イソプロポキシエ
チル）パーオキシジカーボネート等で代表されるパーカ
ーボネート類、ターシャリーブチルパーオキシネオデカ
ネート、クルミパーオキシネオデカノエート等で代表さ
れるパーエステル類、ラウロイルパーオキサイド、ジイ
ソブチルパーオキサイド等で代表されるジアシルパーオ
キサイド類、２，２’−アゾビスイソブチロニトリル、
２，２’−アゾビス−２，４−ジメチルバレロニトリ
ル、２，２’−アゾビス−４−メトキシ−２，４−ジメ
チルバレロニトリル等で代表されるアゾ化合物等が例示
され、これらは各々単独で、若しくは数種類を組み合わ
せて使用できる。

【００２５】これらの重合触媒はそのまま用いることが
できるが、水エマルジョン、水サスペンジョンにしても
よく、トルエン等の溶媒に溶解しても同様に用いること
ができる。また、該重合触媒は重合反応速度を均一化す
る為に組み合わせて使用することが好ましく、さらにポ
ンプで重合機に装入する方法が推奨される。

【００２６】本発明における分散剤としては、通常塩化
ビニルの重合で使用されている公知のものが使用でき、
例えば、完全鹸化もしくは部分鹸化のポリビニルアルコ
ール、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキ
シエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、
ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチ
ルセルロース、ポリビニルピロリドン、無水マレイン酸
−酢酸ビニル共重合体等の合成高分子化合物、デンプ
ン、ゼラチン等の天然高分子物質等が例示され、これら
は各々単独であるいは２種以上の組み合わせて用いるこ
とができる。

【００２７】例えば、高嵩比重の塩化ビニルポリマーを
得るためには、鹸化度９０モル％以上のポリビニルアル
コールを分散剤の全量に対して３０−７０重量％、ま
た、フィッシュアイの少ない塩化ビニルポリマーを得る
ためには、鹸化度４０−５０モル％で重合度２００−３
００のポリビニルアルコールを分散剤の全量に対して３
０−６０重量％使用することにより、各々達成される。
これら分散剤の使用量は通常、塩化ビニルモノマー１０
０重量部に対して０．０２〜０．２重量部、好ましくは
０．０４〜０．１８重量部、更好ましくは０．０６〜
０．１５重量部である。

【００２８】各原料の仕込み順序はどの様な順番でもよ
く原料を一つずつ順番に仕込んでもよく、又場合によっ
ては２つ以上の原料を同時に重合機に仕込む同時装入を
使用して仕込み時間短縮を実施したり、更には原料の１
つ以上を加温して２以上を同時に仕込むホットチャージ
を使用して仕込み・昇温時間短縮を実施してもよく、そ
の仕込方法は何ら特定されるものではない。

【００２９】この時、該重合機は底部に設置された撹拌
翼を該重合機下部より撹拌所要動力（ＰＶ）２．０〜
３．０［ＫＷ／ｍ³ ］で駆動することにより撹拌され
る。使用する撹拌翼は、吐出量と剪断力をある程度持っ
た撹拌翼であればどの様な翼でも良いが中でも特に１〜
３段の後退翼が望ましい。また、攪拌翼の羽根の枚数は
２枚以上であれば良く何ら規定されるものではない。

【００３０】本発明は、重合機の上鏡に還流凝縮器を直
結し、しかも攪拌翼が底部に設置された底部攪拌とした
重合機を用い、重合機内に取り付けたバッフルの位置を
一定の範囲とすることにより効率よく攪拌エネルギーを
重合機内液表面まで伝達させることを可能としている。

【００３１】即ち、バッフルの下端を重合機の底部から
の高さ（ｈ）と重合機の直径（Ｄ）との比（ｈ／Ｄ）が
０．５以上で、しかもバッフルの全長（Ｌ）は重合機の
直径（Ｄ）の１／３以上であること、そしてバッフルの
上端は、全重合反応期間にわたり攪拌状態とした時のボ
ルテックス発生時の液面下にあることを必須とし、少な
くとも重合反応中下圧時の静止液面の高さまでを範囲と
する。ここで重合反応中下圧時の静止液面とは、重合転
化率が８５〜９５％に達した状態では液相に塩化ビニル
系単量体がほとんど存在していないために、重合温度見
合いの重合機内圧力が保てなくなり、重合温度は一定で
も重合機内圧力が下がってくる現象が起こる時点を重合
反応中下圧時と言い、この段階で攪拌を仮に停止した場
合に現れる液面を静止液面と称する。

【００３２】ここでボルテックスとは、攪拌槽内で攪拌
翼を使用して液体の混合を実施するに際し、内液表面が
攪拌軸付近を中心として中心側は液面が低くなり、槽壁
側は液面が高くなる現象で広く一般に知られている。

【００３３】通常、バッフルが設置されていない槽の場
合は円周方向の力が強く従ってボルテックス内でも円周
方向の流れが支配的となる、これでは発生した泡はちょ
うど洗濯中の洗濯機の中央付近で洗剤の泡が内液と一緒
に回っているのと同様な現象となり、いつまでたっても
泡は減少せず完全に破泡されることはないが、バッフル
を設置した攪拌槽では、バッフルが邪魔板となりここで
円周方向の力は一部縦方向の縦循環流に変更される、こ
の時重合機内液表面の流動方向は縦方向流れが増加した
巻き込み流となるので発生した泡をこの巻き込みエネル
ギーで破泡する事が可能となる。

【００３４】しかしながら、バッフルの設置位置が本発
明の設置範囲を逸脱して、例えば、バッフルの下端が下
側に超えた場合、即ち、上述の（ｈ／Ｄ）が０．５未満
であると、底部設置の攪拌翼とバッフルとの距離が接近
するため、攪拌翼から放出される攪拌エネルギーは円周
方向の流動エネルギーとなった後、すぐにバッフルに衝
突するため下方での縦循環流は強くなるが、バッフルが
抵抗となりエネルギーの損失が大きく、重合機液表面付
近ではエネルギーの伝達が充分になされず流動性が悪化
し、混合は可能であるが破泡に使用できるエネルギーが
小さいため破泡が充分に行われないので最悪の場合重合
反応中に吹き上げを起こしてしまうことになる。しか
も、バッフルの全長（Ｌ）が重合機の直径（Ｄ）の１／
３に満たないと、縦循環流がバッフルの長さに応じて小
さくなることから、発生した泡を巻き込むだけのエネル
ギーが得られず、破泡効果も小さくなる。

【００３５】また、バッフルの上端が上側に越えた（バ
ッフルがボルテックス発生時の液面上に突出）場合、重
合機内液表面付近の流動性は若干良くなる可能性はある
ものの破泡効果についてはほとんど変化は見られず、攪
拌中のボルテックスにより槽壁側の液面が上がった以上
に突出したバッフルが存在していることで、該バッフル
の気液界面付近に塩化ビニル系樹脂のスケールが発生し
易く、このスケールが成長し大きくなっていくと攪拌状
態に悪影響を及ぼし最悪の場合攪拌異常から異常反応を
起こしかねないため好ましくない。

【００３６】以上のような方法により重合機内液表面で
発生する泡を破泡することにより重合中に発生する全重
合発熱量の５０％以上を還流凝縮器で除熱しても還流凝
縮器に内液が吹き上がることが無く、効率よく除熱が実
施できるため開始剤の仕込量を増加させ反応時間の短縮
が可能となり生産性を向上させることが出来る。

【００３７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。但し、本発明はこれらに限られるものではない。
尚、以下に示す実施例は１５０ｍ³ の容量の重合反応器
を用いて本発明の発泡抑制効果が得られることを示し
た。発泡抑制効果の確認は、重合機から塩化ビニル系樹
脂が排出され重合機及び還流凝縮器の水洗後に還流凝縮
器および重合機の各マンホール及びハンドホールを開放
して内部を目視点検し塩化ビニル系樹脂の有無を確認し
た。

【００３８】実施例１ 重合機上鏡に直結型還流凝縮器（シェルアンドチューブ
ｔｙｐｅを使用した）を設け、３枚後退翼を撹拌翼とし
て用いた底部攪拌形式の内容積１５０ｍ³ のジャケット
付き重合機に、長さが重合機の直径の１／２であるバッ
フルを用いて重合機底部からバッフルの下端までの高さ
ｈ／Ｄが０．５５の位置に設置した、この時のバッフル
上端位置は下圧時静止液面より高く攪拌時に生じるボル
テックスの液面下である様なオーバルバッフル２枚を攪
拌軸を中心として対象位置に設置した重合機を用いて塩
化ビニルの重合を実施した。

【００３９】重合機に純水５１ｔ、分散剤として鹸化度
８０モル％の部分鹸化ポリビニルアルコールの５重量％
水溶液１０４６ｋｇ、単量体（塩化ビニルモノマー）５
７．９ｔ及び重合触媒としてジ（２−エチルヘキシル）
パーオキシジカーボネート（６０重量％水エマルジョ
ン）４３ｋｇとクミルパーオキシネオデカノエート（５
０重量％水エマルジョン）１５ｋｇをそれぞれ仕込ん
だ、この重合機をＰｖ＝２．８［ＫＷ／ｍ³ ］で系内を
撹拌しながら重合温度５７℃にて重合を実施した。ちな
みに、この重合反応中下圧点での静止状態の液深を静止
液面高さ（Ｈ）としたとき重合機の直径（Ｄ）との比
（Ｈ／Ｄ）で表すと１．４であった。結果、全重合反応
熱量の７５％を還流凝縮器にて除熱することが出来た。
また、参考までに重合機内液にボルテックスが発生して
いる様子を図１に示す。

【００４０】塩化ビニル系樹脂を重合機から排出し還流
凝縮器及び重合機の水洗終了後、還流凝縮器のハンドホ
ールを開放しチューブ上部に塩化ビニル系樹脂が残って
いないか、又上部に付着していないかを確認したところ
残留物は全く見られなかった。更に重合機のマンホール
を開放して上鏡内部を確認したところ塩化ビニル系樹脂
の付着等全く見られなかった。以上の結果より、重合中
の発泡は抑制されていると考える。更にこの製品を分析
した結果、全ての項目においてその分析値が規格内であ
り合格品であった。

【００４１】比較例１ 実施例１で使用した重合機のバッフルの設置範囲を下端
だけ重合機の下側タイライン（ｈ／Ｄ＝０．２５）の位
置まで下げた長いバッフルとした他は実施例１と同様に
行った結果、重合の後半は還流凝縮器での除熱量が減少
し重合温度を一定に保つことが困難となり重合温度が若
干上昇した。この時全重合反応熱量の４８％しか還流凝
縮器にて除熱する事が出来なかった。

【００４２】塩化ビニル系樹脂を重合機から排出し還流
凝縮器及び重合機の水洗終了後、還流凝縮器のハンドホ
ールを開放しチューブ上部に塩化ビニル系樹脂が残って
いないか、又上部に付着していないかを確認したところ
還流凝縮器のチューブ上部に粉状の樹脂が残っており、
さらにチューブも総本数の１／４程度が樹脂粉とスケー
ルにより閉塞していた、この閉塞で還流凝縮器での除熱
効率が悪化したと考える。さらに重合機のマンホールを
開放して上鏡内部を確認したところ塩化ビニル系樹脂の
付着が見ら通常の洗浄では十分に洗い切れていないこと
が判った。以上の結果より、重合中の発泡は抑制されな
かったと考えられ、これだけ樹脂粉が残留していると次
バッチ以降の製品の品質が悪化することが容易に推察さ
れる。又、重合反応温度が上昇したことにより製品物性
中の重合度が低くなり規格内ではあるが下限値となっ
た。

【００４３】比較例２ 実施例１で使用した重合機で、バッフルの設置範囲を上
端だけ変更し重合機の上側タイラインの位置まで上げた
長いバッフルとした他は実施例１と同様に行った結果、
重合後半の下圧点前付近で攪拌機の電動機の動力値が不
安定になり攪拌異常が発生している様子が伺える。この
時の全重合反応熱量の６２％が還流凝縮器にて除熱する
事が出来た。

【００４４】塩化ビニル系樹脂を重合機から排出し還流
凝縮器及び重合機の水洗終了後、還流凝縮器のハンドホ
ールを開放しチューブ上部に塩化ビニル系樹脂が残って
いないか、又上部に付着していないかを確認したところ
還流凝縮器のチューブ上部に粉状の樹脂が少し残ってお
り、さらにチューブも３本程度が樹脂粉とスケールによ
り閉塞しおり、これにより還流凝縮器での除熱効率が少
し低下している。更に重合機のマンホールを開放して上
鏡内部を確認したところ塩化ビニル系樹脂の付着が見ら
通常の洗浄では十分に洗い切れていないことが判った、
又、併せてバッフルの上部を観察したところ攪拌時の気
液界面と思われる場所から上の部分にスケールがびっし
りと付着しており、スケールがはがれた様な後も見られ
た。

【００４５】以上の結果より、重合中の発泡は抑制され
なかったと考える。又、これだけ樹脂粉が残留している
と次バッチ以降の製品の品質が悪化することが容易に推
察される。この製品を分析したところ粒子径分布がブロ
ードになっており、粒子径の大きいものが通常品の３倍
程度多く粒子荒れといわれる状態であった。これは重合
反応中にバッフル上部に発生したスケールが成長して大
きくなり攪拌異常を引き起こしたためだと考える。

【００４６】参考例 本発明者らはここで、参考例としてコンピューターを使
用した流動解析（シミュレーション）の解析結果につい
て以下に示す。解析装置としては Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇ
ｒａｐｈｉｃｓ社製 超並列コンピューター『ＰＯＷＥ
Ｒ ＣＨＡＬＬＥＮＧＥ ＡＲＲＡＹ ＸＬ』、解析ソ
フトウェアとしては、株式会社アールフロー社製、汎用
熱流動解析用ソフトウェア『ＲＦＬＯＷ』を使用して流
動解析（シミュレーション）を実施した。流動解析ソフ
ト『ＲＦＬＯＷ』を簡単に説明すると、この解析ソフト
は、動的領域分割法を採用しており、従来のモデル作成
とは異なりパーツ毎（攪拌槽、攪拌翼等）にモデルを作
成し、それらを組み合わせるモデリング方法を採ってい
るので、従来最も工数を要していたモデル作成の大幅な
時間短縮を実現している。更に、これまで解析が困難で
あったバッフル付き攪拌槽内の流れ等、様々な流れを数
値的に解析することが可能になった。又、攪拌槽解析に
関する様々な専用機能が備わっている。

【００４７】参考例１ 実施例１にある重合機のモデルを『ＲＦＬＯＷ』にて作
成しバッフルの位置についても、実施例と同様に本発明
の設置範囲内とし、更に攪拌回転数等の運転条件につい
ても実施例１と同じ値として流動解析を実施した結果、
バッフル位置で攪拌軸方向に縦切りし流動速度を推定す
るとバッフル下端付近で３〜４ｍ／ｓｅｃの流速が得ら
れた重合機の内液表面付近でも１〜２ｍ／ｓｅｃの流速
が確保されていた。シミュレーション（流動方向）の解
析結果を図２に示す。

【００４８】参考例２ 比較例１にある重合機のモデルを『ＲＦＬＯＷ』にて作
成しバッフルの位置についても、比較例１と同様に下端
を範囲外（重合機下部タイラインまで延ばした）とし、
更に攪拌回転数等の運転条件についても比較例１と同じ
値として流動解析を実施した結果、参考例１と同様な位
置で攪拌軸方向に縦切りし流動速度を推定したところ、
バッフル下端位置から重合機内上部に向かうに従って徐
々に流速が遅くなっていき重合機内液表面では流速がほ
とんど０になってしまった。又、重合機上半分の流動性
が著しく悪化していることが判った。

【００４９】以上の参考例ではバッフルの設置位置を変
更しただけで他の条件（攪拌回転数、液物性、各種前提
条件及び設定等）は全く同一として解析を実施し、相対
比較をするために解析結果の表示に関して流速のスケー
ル等を統一して比較を実施した結果、重合機下部タイラ
インからの高さ５ｍのところで半径方向の断面で攪拌軸
方向の速度ベクトル（Ｖ（ｚ））の分布を確認したとこ
ろ、参考例１はバッフルの重合機壁側で最大１．０５〜
１．２ｍ／ｓｅｃの上昇流速があり重合機中心付近の下
降流の流速も最大で−０．９〜−１．０５ｍ／ｓｅｃで
あったが、参考例２についてはバッフル間の最大上昇流
速で０．４５〜０．６ｍ／ｓｅｃ下降流の最大値も重合
機中心付近の−０．３〜０．４５ｍ／ｓｅｃであり参考
例１の縦循環流速は参考例２の縦循環流速の約２倍であ
るとの計算結果が得られた。

【００５０】この結果は、実機の現象と流速の計算結果
が一致しておりこの内液表面付近軸方向（縦循環流速）
の流速が即ち重合機内液表面での流動エネルギーとなり
このエネルギーにより発生した泡を破泡出来ることを示
していると考える。

【００５１】

【発明の効果】本発明によって、塩化ビニル系単量体の
重合において、重合中に重合機内で発生する泡を破泡す
る事が可能となり、還流凝縮器にて全重合反応発熱量の
５０％以上を除熱しても、既還流凝縮器に泡の吹き上げ
が発生しないため、重合反応時間を短縮することが出来
生産性を向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における重合機の重合反応中攪拌によ
り重合機内液にボルテックスが発生している様子を示
す。

【図２】参考例１における実施例１のシミュレーション
結果（流動方向）を矢印で示したものである。

【符号の説明】

１ 重合機 ２ バッフル ３ 還流凝縮器 ４ 攪拌翼

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J011 AA01 DA03 DB16 DB19 DB23 DB27 4J100 AA02Q AA03Q AA04Q AA06Q AC02Q AC03P AC04Q AC12Q AC23Q AE02Q AE05Q AE06Q AE09Q AG02Q AG04Q AG05Q AJ02Q AJ09Q AK31Q AK32Q AL03Q AL04Q AL05Q AM02Q BC43Q CA04 FA47

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塩化ビニル単量体単独での重合又は塩化ビ
   ニル単量体と該単量体と共重合可能な他の単量体との共
   重合を、還流凝縮器を設けた底部攪拌形式の重合機を用
   いて懸濁重合法により塩化ビニル系樹脂を製造する方法
   において、重合機内に設けたバッフルの下端が重合機底
   部からの高さ（ｈ）と重合機の直径（Ｄ）との比（ｈ／
   Ｄ）が０．５以上で、かつ該バッフルの上端は重合反応
   攪拌におけるボルテックス発生時の液面下にあることに
   より、重合中に発生する全熱量の５０％以上が還流凝縮
   器で除熱できる界面発泡が抑制された塩化ビニル系樹脂
   の製造方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の重合機が、１００ｍ³ 以上
   の大型重合機である塩化ビニル系樹脂の製造方法。