JP2000212265A - 横型連続縮重合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重合の反応速度を高速化して生産性を向上
し、かつ変成物の生成を抑制し高品質のポリマーが得ら
れるようにする横型連続縮重合装置を提供する。 【解決手段】 横長の容器１の長手方向の一端に原料の
供給口２、他端に生成ポリマーの取出口３、上部に揮発
物の排出口４をそれぞれ設け、該容器１内に複数枚の攪
拌ディスク５を長手方向に間隔をおいて配置し、かつ該
攪拌ディスク５の上縁と前記容器内壁の頂部との間に前
記撹拌ディスク直径Ｄの８〜３５％の垂直長さＬをもつ
上部空間１４を設けると共に、前記攪拌ディスク５の回
転中心部に回転軸を配置しない構成にした横型連続縮重
合装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は横型連続縮重合装置
に関し、さらに詳しくは、縮重合タイプポリマーの重合
反応を反応速度を高速化しながら高品質のポリマーにし
得る横型連続縮重合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル、ポリカーボネート等の縮
重合タイプの高粘性ポリマーを製造する連続重合装置と
して、例えば特公昭５３−１２２８号公報や特開平１０
−２５９２４２号公報などが知られている。前者の連続
重合装置は、リング状円板にかきとり板を取り付けた攪
拌機を回転させながら被処理液をすくいあげ、それを多
孔板又は金網の上に落下させて薄膜化し、揮発物の蒸発
を促進させるようにしたものである。また、後者の連続
重合装置は、被処理液が低粘度の領域では外周部にかき
とり板を設けた中空円板からなる攪拌機で処理し、次い
で中粘度の領域でかきとり板を放射状に設けた攪拌機に
より処理するようにしたものである。

【０００３】しかし、重合装置はいずれも重合反応の過
程で生成する揮発物が、攪拌ディスク中央部の孔やディ
スク面に多数設けた小孔を通過して排気口に到達するよ
うになっているているため、いったん攪拌ディスクの表
面に付着形成された薄膜が上記揮発物の通過によって壊
されてしまっていた。このような薄膜の破壊によって揮
発表面積が小さくなり、揮発物の除去速度を低減させる
ため、重合反応速度が低下する原因になっていた。

【０００４】また、重合装置の内壁面にはポリマーが徐
々に付着蓄積し、それが熱劣化してから剥離してポリマ
ー中に混入するため、品質低下を招く原因になってい
た。これを防止するために、攪拌機にかきとり棒を設け
て取り除く等の対策が採られているが、必ずしも十分な
効果をあげていないのが実情であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、重合
の反応速度を高速化して生産性を向上し、かつ変成物の
生成を抑制し高品質のポリマーが得られるようにする横
型連続縮重合装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による横型連続縮重合装置は、横長の容器の長手方向
の一端に原料の供給口、他端に生成ポリマーの取出口、
上部に揮発物の排出口をそれぞれ設け、該容器内に複数
枚の攪拌ディスクを長手方向に間隔をおいて配置し、か
つ該攪拌ディスクの上縁と前記容器内壁の頂部との間に
前記撹拌ディスク直径の８〜３５％の垂直長さをもつ上
部空間を設けると共に、前記攪拌ディスクの回転中心部
に回転軸を配置しない構成にしたことを特徴とするもの
である。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明の実施
形態からなる横型連続縮重合装置を示す。図１および図
２において、本体を構成する容器１は側面視が横長で、
かつ横断面が卵形をした円筒体から構成されている。容
器１の長手方向の一端には、底面に原料の供給口２が設
けられ、他端の底面に重合生成したポリマーの取出口３
が設けられている。また、容器１の上部には、原料供給
口２に近い側に揮発物の排出口４が設けられている。

【０００８】容器１の内部には、長手方向に沿って複数
枚の攪拌ディスク５が一定間隔に配置されることにより
攪拌機を構成している。これら攪拌ディスク５は金網ま
たは多孔板からなり、その回転中心部には開口部５ａが
設けられ、かつ、回転軸が設けられない構造になってい
る。複数枚の攪拌ディスク５は、外周部に複数本の連結
棒６を等間隔に貫通させて支持固定され、さらにこれら
連結棒６の両端にそれぞれ支持板７、８を固定し、その
支持板７、８の両外側面中心に回転軸９、１０を固定し
ている。この回転軸９、１０は容器１の両端部に設けら
れた軸受部１１、１２に軸支され、その回転軸９、１０
のいずれか一方に連結された駆動装置（図示せず）によ
り回転駆動されるようになっている。

【０００９】このように構成された攪拌機の攪拌ディス
ク５は、その外周面が容器１の底面に近接して、その底
面との間に狭隘な隙間１３を形成するが、攪拌機の上縁
と容器１の内壁面との間には広い上部空間１４を形成し
ている。この上部空間１４は、撹拌ディスク径Ｄの８〜
３５％、好ましくは１３〜３０％、さらに好ましくは１
７〜２６％の大きさの垂直距離Ｌを形成している。ま
た、この上部空間１４には、長手方向中間点からポリマ
ー取出口３寄りの位置にガス吹出しノズル１５が設けら
れ、この吹出しノズル１５から揮発物の排出口４側に向
けてガスを吹き出すようになっている。

【００１０】上記横型連続縮重合装置において、原料と
して反応中間重合物が原料供給口２から容器１内に供給
され、その底部域をポリマー取出口３に向けて連続的に
移動する。この移動中において攪拌ディスク５により攪
拌され、攪拌ディスク５の表面や開口部５ａに薄膜を形
成し、その薄膜から揮発物を蒸発させながら重合反応を
行うことにより、次第に高粘度の重合体（ポリマー）に
変化していく。このようにして反応生成したポリマー
は、最後にポリマー取出口３から容器外へ送り出され
る。

【００１１】上記横型連続縮重合装置は、容器１の上部
に上部空間１４を設けているので、上記のように重合反
応を行うとき、薄膜から蒸発した揮発物を上部空間１４
を経由して容易に揮発物出口１０へ向かわせることがで
きる。したがって、揮発物の流動が攪拌ディスク５の表
面や中央の開口部５ａに形成された薄膜を破壊すること
がなく、反応物と膜面積を大幅に増大させることがで
き、その結果、重合反応速度を高速化することができ
る。したがって、同じ容量の縮重合装置であっても生産
量を大幅に向上することができる。

【００１２】このように重合反応を促進するため、上部
空間１４の垂直距離Ｌは撹拌ディスク径Ｄの８〜３５％
に確保することが必要であり、８％よりも短くては揮発
物による薄膜の破壊防止をすることが難しくなる。しか
し、上部空間１４の垂直距離Ｌが撹拌ディスク径Ｄの３
５％よりも大きくなると、攪拌ディスク５による膜形成
域が狭くなりすぎるため生産性の向上が期待できなくな
る。

【００１３】また、上記横型連続縮重合装置によると、
攪拌ディスク５に付着した反応物が直接反応容器１の内
壁に接触することがなくなるためポリマー変成物の生成
が減少し、ポリマー中への異物混入を大幅に減少させる
ことができる。さらに上部空間１４の形成により揮発物
の流速を減速し、系外に逸散する量を減少するため、製
品の歩留まりも大きく向上させることができる。

【００１４】また、攪拌ディスクの回転中心部に回転軸
を設けた重合装置の場合には、その回転軸部分に反応物
が堆積し、隣接する攪拌ディスク間に反応物を充満滞留
させ、反応物の膜表面積を大幅に減少させるる傾向があ
る。しかし、上記装置では攪拌ディスク５の回転中心部
に回転軸を設けていないため、隣接する攪拌ディスク
５，５間における反応物の膜表面積を可及的に拡大し、
揮発物の蒸発を促進するため重合反応速度を一層高速化
することができる。

【００１５】本発明において、上部空間１４の構成とし
ては、上述した垂直距離Ｌを維持した上で、さらに容器
１の内壁面頂部を曲面にすると共に、その曲率半径ｒを
容器底面の曲率半径の１５〜８５％の大きさにすること
が好ましく、さらに好ましくは２０〜７０％、最も好ま
しくは３０〜５０％にするのがよい。上部空間１４の内
壁面頂部の曲率半径ｒを上記大きさにすることにより、
揮発物の移送空間を十分に確保するため反応速度を高め
ることができる。また、上部空間１４の内壁面積を最小
限にし、反応物の付着を最小限にとどめることができる
ため、付着劣化物の混入を防いで、ポリマーの品質の向
上を図ることができる。

【００１６】また、容器１の内壁面のうち、上部空間１
４を除く領域では、攪拌ディスク５の外周が近接するこ
とにより狭隘な隙間１３を形成している。すなわち、容
器１の内壁面のうち、底面と両側面の領域では攪拌ディ
スク５の外周縁が近接して隙間１３を形成する。この隙
間は、少なくとも攪拌ディスク５の外周長の４０％以上
にわたる周長で、その大きさが５〜５０ｍｍ、さらに好
ましくは１０〜３０ｍｍにするのがよい。

【００１７】上記隙間１３が５ｍｍよりも小さいと、反
応物に対する剪断応力が大きく発熱が大きくなるため、
反応温度が局部的に高くなって品質むらの原因になり、
また攪拌動力が大きくなるという問題も発生する。他
方、間隙１３が５０ｍｍよりも大きいと、反応物が間隙
を選択的に通過し、容器長手方向の速度分布が大きくな
るため、ピストンフロー性を損なって反応性の低下をも
たらすようになる。

【００１８】本発明において、攪拌ディスク５の回転中
心部に開口部５ａを設けることは、少なくとも内部液面
が上昇する方向に対しては滞留量を一定に保つうえで有
効である。このような回転中心部の開口部５ａの孔径と
しては、攪拌ディスク径の２０〜５０％、好ましくは３
０〜４０％にするとよい。開口部５ａの孔径が攪拌ディ
スク径の５０％よりも大きいと被処理液の滞留量が少な
くなり、そのため装置自体が大型化する。他方、２０％
よりも小さいと被処理液の液面が上昇して膜表面積が減
少するするため、反応時間が長くなる。

【００１９】上部空間１４にガス吹出しノズル１５を設
けると、このガス吹出しノズル１５から噴射したガスに
より上部空間１４の内壁面に付着しようとする反応物に
よる汚れを防止することができる。すなわち、反応容器
１の上部空間１４には、反応物の飛散、蒸散によって汚
れが付着しやすい傾向にあるが、ガス吹出しノズル１５
からガスを吹き込むことにより、これらの汚れを防止す
ることができる。特にポリエステルの縮重合装置の場合
には、原料であるエチレングリコール、ブチレングリコ
ール等のグリコール類をガスとして使用するとよく、こ
のグリコール類によりポリマーを解重合するため、上部
空間１４の洗浄効果を一層向上することができる。

【００２０】上部空間部１４を設けていない従来の縮重
合反応装置では、揮発物の流れによる反応容器上部に圧
力損失を生ずるため、この圧力損失の低減のため揮発物
の排出口４を反応容器１のポリマー取出口３側に設けて
いた。しかし、このような位置に揮発物排出口４を設け
ると、揮発物出口４の近傍にはポリマーが存在するた
め、揮発物とともにポリマーが揮発物出口４から排出さ
れ、留出物を再利用しようとする場合、そのまま使用で
きないという欠点がある。

【００２１】しかし、反応容器１の上部に上部空間１４
を設けている本発明の縮重合装置では、圧力損失を考慮
する必要がないため、必ずしも揮発物出口４を反応容器
１の出口側に設置する必要がない。むしろ、揮発物出口
４を反応容器１の原料供給口２に近い位置に設けたこと
により、揮発物とともにポリマーを排出することはな
く、同伴されるのは低重合体であるので留出物の再利用
を容易にすることができる。

【００２２】すなわち、本発明において、揮発物排出口
４の位置は、容器１の長手方向中間点（長手方向距離の
５０％の位置）よりも原料供給口２側に配置することが
好ましく、さらに好ましくは原料供給口２側の端部から
長手方向距離の４０％以内、最も好ましくは３０％以内
に配置するのがよい。

【００２３】本発明の縮重合装置はポリエステル、ポリ
アミド、ポリカーボネート等の縮重合タイプの高粘性ポ
リマーの縮重合反応に好ましく適用されるが、特にポリ
エステルの縮重合に好適である。ここでいうポリエステ
ルとは、例えばテレフタル酸とエチレングリコ−ルある
いはテレフタル酸とエチレングリコ−ル及び他の第３成
分から、エステル化反応および重縮合反応を連続的に行
い得られた反復構造単位の７５％以上がエチレンテレフ
タレ−トであるポリエステルをいう。

【００２４】例えば、テレフタル酸成分の一部をフタル
酸、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、５−ナト
リウムスルホイソフタル酸、５−カリウムスルホイソフ
タル酸、ｐ−β−ヒドロキシエトキシ安息香酸、ｐ−ヒ
ドロキシ安息香酸、４，４’−ジフェニルエ−テルジカ
ルボン酸、４，４’−ジフェニルメタンジカルボン酸、
４，４’ジフェニルエ−テルジカルボン酸、４，４’ジ
フェニルジカルボン酸、１，２’−ジフェニキシエタ
ン、ｐ，ｐ’−ジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカ
ルボン酸などの２官能性カルボン酸またはそのエステル
形成性誘導体で置き換えるか、またはグリコ−ル成分の
一部をトリメチレングリコ−ル、ヘキサメチレングリコ
−ル、トリエチレングルコ−ル、ポリエチレングリコ−
ル、プロピレングリコ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、
テトラメチレングリコ−ル、１，４−シクロヘキサンジ
オ−ル、１，４−シクロヘキサンジメタノ−ル、１，４
−ビス−β−ヒドロキシエトキシベンゼン、ビスフェノ
−ルＡ、トリメシン酸、モノメトキシポリエチレングリ
コ−ル、ナフトエ酸などの脂肪族、脂環族、芳香族、の
ジオキシ化合物またはそのエステル形成性誘導体を用い
ても良い。

【００２５】更に、上記ポリエステルには、酸化チタ
ン、カ−ボンブラックなどの顔料、紫外線吸収剤、蛍光
増白剤、或いはカオリンなどの不溶性結晶核剤などの添
加物を含んでいても良い。

【００２６】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、反応容
器の上部に上部空間を設けているので、その上部空間に
揮発物を流動させることにより反応物の薄膜化を促進
し、揮発物の蒸散面積を拡大することができるため重合
反応速度を高速化し、生産性を向上することができる。
また、重合容器内での飛散物の量を抑制し反応物の劣化
を抑制するので、ボリマーへの異物混入を低減し、高品
質のポリマーを生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態からなる横型連続縮重合装置
の縦断面図である。

【図２】図１におけるＸ−Ｙ矢視断面図である。

【符号の説明】

１ 容器 ２（原料の）供給口 ３（ポリマーの）取出口 ４（揮発物の）排出口 ５ 攪拌ディスク ５ａ 開口部 ６ 連結棒 ９，１０ 回転軸 １３ 隙間 １４ 上部空間 １５ ガス吹出しノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 輝久 愛知県東海市新宝町31番地 東レ株式会社 東海工場内 Ｆターム(参考） 4J001 DA01 GA11 GB05 GB11 GC03 GC04 4J029 AA03 AA09 AB04 BA02 BA03 BA04 BA05 BA08 BA10 BB06A BB13A BD04A BD07A BF18 BF25 CA02 CA06 CB04A CB05A CB06A CB10A CB12A CC06A CF14 CH02 DB02 EB05A EB06A FC12 LA10 LB02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横長の容器の長手方向の一端に原料の供
   給口、他端に生成ポリマーの取出口、上部に揮発物の排
   出口をそれぞれ設け、該容器内に複数枚の攪拌ディスク
   を長手方向に間隔をおいて配置し、かつ該攪拌ディスク
   の上縁と前記容器内壁の頂部との間に前記撹拌ディスク
   直径の８〜３５％の垂直長さをもつ上部空間を設けると
   共に、前記攪拌ディスクの回転中心部に回転軸を配置し
   ない構成にした横型連続縮重合装置。
2. 【請求項２】 前記攪拌ディスクが金網または多孔板で
   ある請求項１に記載の横型連続縮重合装置。
3. 【請求項３】 前記攪拌ディスクが前記容器内壁面の底
   面と両側面とに対面する領域のうち、少なくとも該攪拌
   ディスク外周長の４０％に相当する部分の前記攪拌ディ
   スク外周と前記容器内壁面との間の隙間を５〜５０ｍｍ
   にした請求項１または２に記載の横型連続縮重合装置。
4. 【請求項４】 前記上部空間の前記容器内壁面頂部にお
   ける曲率半径ｒを、前記容器底面の曲率半径の１５〜８
   ５％の大きさにした請求項１、２または３に記載の横型
   連続縮重合装置。
5. 【請求項５】 前記上部空間にガス吹込みノズルを配置
   し、該上部空間の長手方向に沿ってガスを前記揮発物の
   排出口に向けて吹き込むようにした請求項１〜４のいず
   れかに記載の横型連続縮重合装置。
6. 【請求項６】 前記揮発物の排出口を前記容器の長手方
   向中間点から前記原料の供給口側寄りに配置した請求項
   １〜５のいずれかに記載の横型連続重縮合装置。
7. 【請求項７】 前記攪拌ディスクの回転中心部に開口部
   を設けた請求項１〜６のいずれかに記載の横型連続縮重
   合装置。
8. 【請求項８】 前記開口部の直径を前記攪拌ディスク直
   径の２０〜５０％の大きさにした請求項７に記載の横型
   連続縮重合装置。