JP2006002032A - ポリマー製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 任意にゲル分率のポリマーを精度よく、かつ、効率よく製造する。
【解決手段】 製造対象のポリマーに応じて重合反応時の基準反応速度と、基準設定重合温度とを予め決めた後、基準反応速度を維持した状態となるように、設定重合温度と開始剤の投入量とを調整することにより、同じ重合時間内に任意のゲル分率のポリマーを製造することができる。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、ポリマー製造方法およびその装置に係り、特に、任意のゲル分率を有するポリマーを効率よく製造する技術に関する。

従来、ポリマーを製造する過程で、所定のゲル分率を得るために、次のような方法が提案・実施されている。

第１の方法として、重合反応の終了後に架橋剤を添加することによって添加部数を積極的に増やし、所定のゲル分率まで増加させたり、重合反応過程において、連鎖移動剤を添加することによってゲル分率を低下させたりするなど、製造過程で不純物を加えている。

また第２の方法として、重合反応過程において重合温度を調整したり、開始剤の投入量を調整したりしてポリマーの分子量を操作することによりゲル分率を調整している。
（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−５３４６１号公報

しかしながら、従来の方法では次のような問題がある。

すなわち、第１の方法では、本来必要でない架橋剤や連鎖移動剤である不純物をポリマーに添加しているので、製造後の製品特性に悪影響を与えるといった問題がある。例えば、製造したポリマーを粘着剤として使用する場合には、不純物の混合により粘着力を低下させたり、被着体を汚染させたりするといった問題がある。

また、第２の方法では、重合温度または開始剤の投入量のいずれかを調整し、製造対象のポリマーごとに決まる重合反応の基準反応速度を無視した状態でポリマーの分子量を操作しているので、重合反応時の反応速度が変化してしまうといった問題がある。したがって、例えば、高いゲル分率のポリマーを製造する場合には、重合温度または開始剤の投入量のいずれかを調整して反応速度を積極的に抑制するので、重合時間が長くなるといった不都合がある。

また、低いゲル分率のポリマーを製造する場合には、重合温度または開始剤の投入量のいずれかを調整して反応速度を積極的に促進させているので、重合温度が急激に上昇し、温度制御が困難になるといった問題がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、目標とするゲル分率のポリマーを効率よく製造することのできるポリマー製造方法およびその装置を提供することを主たる目的としている。

そこで、この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、第１の発明は、槽内に予め投入したモノマーに開始剤を投入して混合させながら重合反応させてポリマーを製造するポリマー製造方法において、
製造対象のポリマーに応じて予め決められた重合反応時の基準反応速度に対して、ポリマー製造過程の実反応速度が前記基準反応速度と一致するように重合温度と開始剤の投入量を調整することを特徴とする。

（作用・効果） この発明によると、重合反応時の実重合反応を予め決められた基準反応速度を維持するように、重合温度と開始剤の投入量の関係が調整される。つまり、重合温度または開始剤の投入量のいずれかを変化させると他方の操作量が当該変化に応じて調整されるので、同じ重合時間内にゲル分率の異なるポリマーを製造することができる。また、実反応速度が基準反応速度と一致した状態では、ラジカルの急激な発生が抑えられているので、重合温度の急激な上昇が起こらない。すなわち、所定の重合時間内に目標とするゲル分率のポリマーを精度よく、かつ、効率よく製造することができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記重合温度と開始剤の投入量との調整は、
製造対象のポリマーに応じて予め決めた基準重合温度と開始剤の基準投入量とを決定し、
前記基準重合温度に対して設定重合温度を変化させた場合に、基準反応速度に実反応速度が一致するように開始剤の投入量を前記基準投入量に対して変化させた相関関係を求め、
前記相関関係を利用して製造したポリマーからポリマーごとのゲル分率を求め、
目標とするゲル分率を有する製造対象のポリマーを製造するとき、前記求めたゲル分率から目標とするゲル分率に応じた重合温度と開始剤の投入量の相関関係を抽出し、当該抽出果に基づいて重合温度と開始剤の投入量を調整する
ことを特徴とする。

（作用・効果） この発明によると、製造対象のポリマーに応じて予め決めた基準重合温度に対して設定重合温度を変化させたとき、実反応速度が基準反応速度と一致するように、開始剤の投入量を設定変更した相関関係が求められる。当該求まった相関関係ごとに製造したポリマーのゲル分率が求められる。したがって、目標とするゲル分率のポリマーを製造する場合、ゲル分率と関連付けられている相関関係を抽出すれば、重合反応に適正な設定重合温度と開始剤の投入量を決定できる。すなわち、前記第１の発明方法を好適に実施することができる。

第３の発明は、第２の発明において、前記重合温度と開始剤の投入量の相関関係は、前記基準重合温度よりも設定準重合温度を高く設定した場合に、開始剤の実投入量を前記基準投入量よりも少なくし、
前記基準重合温度よりも設定重合温度を低く設定した場合に、開始剤の実投入量を前記基準投入量よりも多くする
ことを特徴とする。

（作用・効果） この発明によると、重合温度と開始剤の投入量の相関関係を、例えば、基準重合温度よりも設定準重合温度を高く設定した場合には、開始剤の実投入量を基準投入量よりも少なくし、または、基準重合温度よりも設定重合温度を低く設定した場合には、開始剤の実投入量を前記基準投入量よりも多くすることにより、重合反応の実反応速度を基準重合温度に維持しながらゲル分率の異なるポリマーを製造することができる。

つまり、設定重合温度を基準重合温度より高くして重合反応を促進させる一方で、開始剤の実投入量を基準投入量より少なくしてラジカルの発生を抑制して重合反応を阻害させることにより、重合反応時の反応速度を制御することができる。また、設定重合温度を基準重合温度より低くして重合反応を抑制させる一方で、開始剤の実投入量を基準投入量より多くしてラジカルの発生濃度を高めて重合反応を促進させることにより、重合反応時の反応速度を制御することができる。すなわち、第２の方法を好適に実施することができる。

第４の発明は、第１ないし第３の発明において、前記重合反応の開始した初期段階に発生するラジカルの濃度を一定にしたことを特徴とする。

（作用・効果） この発明によると、重合反応時に発生するラジカルの濃度を一定にすることにより、反応速度を一定に維持することができる。

第５の発明は、モノマーに開始剤を混合してポリマーを製造するポリマー製造装置において、
前記モノマーと開始剤を投入して混合するように攪拌する攪拌槽と、
貯留している前記開始剤を前記攪拌槽に投入する開始剤投入手段と、
目標とするゲル分率を有する製造対象のポリマーごとに応じた重合温度と開始剤の投入量の相関データを記憶した記憶手段と、
製造対象のポリマーのゲル分率を設定する設定手段と、
前記設定手段によって設定されたゲル分率にしたがって当該ゲル分率に対応する相関データを前記記憶手段から読み出し、当該読み出した相関データに基づいて前記攪拌槽の重合温度と攪拌槽への開始剤の投入量を調整する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。

（作用・効果） この発明によると、攪拌槽は、モノマーと開始剤を投入して混合するように攪拌する。開始剤投入手段は、貯留している開始剤を攪拌槽に投入する。記憶手段は、目標とするゲル分率を有する製造対象のポリマーごとに応じた重合温度と開始剤の投入量の相関データを記憶する。設定手段は、製造対象のポリマーのゲル分率を設定する。制御手段は、設定手段によって設定されたゲル分率にしたがって当該ゲル分率に対応する相関データを記憶手段から読み出し、当該読み出した相関データに基づいて重合温度と開始剤の投入量を調整する。つまり、記憶手段に記憶された目標とするゲル分率のポリマーを製造するための重合温度と開始剤の投入量を利用して、重合反応時の反応速度を制御することにより、目標とするゲル分率を有するポリマーを製造することができる。すなわち、第１の発明方法を好適に実現することができる。

第６の発明は、前記相関データは、次にようにして求めている、
製造対象のポリマーに応じて予め決めた基準重合温度と開始剤の基準投入量とを決定し、
前記基準重合温度に対して設定重合温度を変化させた場合に、基準反応速度に実反応速度が一致するように開始剤の投入量を前記基準投入量に対して変化させた相関関係を求め、
前記相関関係を利用して製造したポリマーからポリマーごとのゲル分率を求め、
当該求めたゲル分率と前記相関関係とを関連付けたものである
ことを特徴とする。

（作用・効果） この発明によると、目標とするゲル分率に応じた最適な重合温度と開始剤の投入量を設定した状態でポリマーを製造することができる。すなわち、第２の発明方法を好適に実現することができる。

この発明に係るポリマー製造方法およびその装置は、重合反応時の実重合反応を予め決められた基準反応速度を維持するように、重合温度と開始剤の投入量の関係が調整される。つまり、重合温度または開始剤の投入量のいずれかを変化させると他方の操作量が当該変化に応じて調整されるので、同じ重合時間内にゲル分率の異なるポリマーを製造することができる。また、実反応速度が基準反応速度と一致した状態では、ラジカルの急激な発生が抑えられているので、重合温度の急激な上昇が起こらない。すなわち、所定の重合時間内に目標とするゲル分率のポリマーを精度よく、かつ、効率よく製造することができる。

本実施例では、製造対象のポリマーを製造するとき、基準となる重合反応の基準反応速度を決定し、当該基準反応速度を維持するように、設定重合温度と開始剤を投入する実投入量とを調整して、任意にゲル分率のポリマーを製造可能とする方法について説明する。

なお、本実施例では、エマルジョン重合による一括重合でポリマーを合成する場合を例に採って説明する。

エマルジョン重合に使用されるモノマーには、例えば、エチルヘキシルアクリレート（（２ＥＨＡ）、ブチルアクリレート（ＢＡ）、アクリル酸（ＡＡ）などを使用している。

また、開始剤としては、アゾ系開始剤が使用される。アゾ系開始剤としては、例えば、２,２-アゾビスイソブチロニトリル、２，２-アゾビス（２-アミジノプロパン）ジヒドロクロライド、２,２'-アゾビス（Ｎ，Ｎ’ジメチレンイソブチルアミジン）ジヒドクロライド、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]ジヒドロクロライド、アゾビス（２-メチルプロイオンアミジン）などが挙げられる。

また、本実施例におけるゲル分率は、製造後に乾燥処理を施した所定量ポリマーを酢酸エチル中に、常温で７日間浸漬させて抽出し、その残渣分（不溶分＝ゲル分）を平均０．２μｍの微孔を有するポリテトラフルオロエチレン膜（日東電工株式会社製：ＮＴＦ膜）を利用して濾過する。さらに、濾過後のポリマーを乾燥処理して重量法にて当該重量を求め、初期重量に対する不溶分の重量をゲル分率として算出したものである。

以下、具体的な方法について説明する。

先ず、製造対象のポリマーを製造するための製造条件（重合条件）を決定する。具体的には、製造対象のポリマーの重合反応時の基準となる反応速度（以下、適宜「基準反応速度」という）として重合率の変化パターンを実験やシミュレーションによって予め決定する。また、当該基準反応速度を決めたときの基準となる重合温度（以下、適宜「基準設定重合温度」という）と、開始剤の投入量（以下、適宜「基準設定投入量」という）とを求めておく。これら基準設定重合温度と設定投入量を利用して次式（１）から重合反応開始の初期時点でのラジカルの発生速度（Rini [mol/L・min]）を算出する。

ここで、Ｉ₀は、開始剤の基準投入量[mol/L]、ｄｔは単位時間[min]、ｔ１/２（Ｔ）は半減期[min]（Ｔは重合温度に依存するものである）。

なお、モノマーの配合、攪拌槽内の窒素置換の条件を含む種々の製造条件も基準条件として決定されている。

上記求まった基準反応速度を維持するように、設定重合温度は基準設定重合温度に対して変化させ、当該設定重合温度の変化に対応する開始剤の投入量を調整する実験を行い、設定重合温度と開始剤の投入量との相関関係を取得し、かつ、当該相関関係を取得したときに製造したポリマーごとのゲル分率と関連付けておく。当該実験結果を以下に示す。

＜実施例１＞
本実施例では、モノマーとして２ＥＨＡ、ＢＡ、ＡＡなどを水中で乳化し、さらに熱分解性開始剤としてアゾ系開始を用いて、基準設定重合温度を５６．０℃に設定したときの反応速度を基準反応速度とした。また、当該基準設定重合温度よりも高い５９．６℃に設定した条件１と、基準設定重合温度よりも低い５０．０℃に設定した条件２とについてそれぞれ実験を行なった。なお、基準設定重合温度に応じた開始剤の基準設定投入量は０．０２部、条件１の場合は０．０１部、条件２の場合は０．０３部とした。

各実験結果は、図１に示すように、実線で示す基準条件の反応速度に対して点線で示す条件１および一点鎖線で示す条件２は、反応速度が略一致した。さらに、各条件によって製造されたポリマーからそれぞれのゲル分率を測定すると、図２に示すように、基準条件の場合のゲル分率が約８９％であるのに対し、条件１では約８２％、条件２では約９２％となった。すなわち、設定重合温度を低く設定し、開始剤の投入量を多くした場合ほどゲル分率が高くなることが分かった。

＜実施例２＞
本実施例では、使用する材料は先の実施例１と同じで、設定重合温度を変化させる範囲を低い範囲に設定して行なった。つまり、本実施例では、基準設定重合温度を４６．０℃に設定したときの反応速度を基準反応速度とした。また、当該基準設定重合温度よりも高い５０．０℃に設定した条件３と、基準設定重合温度よりも低い４４．０°に設定した条件４とについてそれぞれ実験を行なった。なお、基準設定重合温度に応じた開始剤の基準設定投入量は０．０２部、条件１の場合は０．０１部、条件２の場合は０．０３部とした。

各実験結果は、図３に示すように、実線で示す基準条件の反応速度に対して点線で示す条件３および一点鎖線で示す条件４は、反応速度が略一致した。さらに、各条件によって製造されたポリマーからそれぞれのゲル分率を測定すると、図４に示すように、基準条件の場合のゲル分率が約９２％であるのに対し、条件３では約８８％、条件４では約９３％となった。すなわち、当該設定重合温度の範囲においても、設定重合温度を低く設定し、開始剤の設定投入量を多くした場合ほどゲル分率が高くなることが分かった。

＜実施例３＞
本実施例では、使用する材料はＢＡ、ＡＡであって、設定重合温度を変化させる範囲を実施例１よりも高い範囲に設定して行なった。つまり、本実施例では、基準設定重合温度を７０．０℃に設定したときの反応速度を基準反応速度とした。また、当該基準設定重合温度よりも高い７７．０℃に設定した条件５と、基準設定重合温度よりも低い６５．０°に設定した条件６とについてそれぞれ実験を行なった。なお、基準設定重合温度のときの開始剤の基準設定投入量は０．０３部、条件１の場合は０．０４部、条件２の場合は０．１３部とした。

各実験結果は、図５に示すように、実線で示す基準条件の反応速度に対して点線で示す条件５および一点鎖線で示す条件６は、反応速度が略一致した。さらに、各条件によって製造されたポリマーからそれぞれのゲル分率を測定すると、図６に示すように、基準条件の場合のゲル分率が約９２％であるのに対し、条件５では約９０％、条件６では約９３％となった。すなわち、当該設定重合温度の範囲においても、設定重合温度を低く設定し、開始剤の設定投入量を多くした場合ほどゲル分率が高くなることがわかった。

＜比較例＞
本比較例では、上記各実施例と同じ材料を使用し、開始剤の投入量を同じに設定し、設定重合温度のみを変化させた。具体的には、開始剤を０．０２部に設定し、設定重合温度を４５．５℃、５０.０℃、５６．０℃のそれぞれに設定して実験した。

実験結果により各設定重合温度によって得られたゲル分率は、図８に示すように、設定重合温度を低く設定した場合に高いゲル分率を示し、設定重合温度を高く設定した場合に低いゲル分率を示している。しかしながら、図７に示すように、重合反応時の反応速度にバラツキが生じている。すなわち設定重合温度を高く設定すると、図中の点線に示すように、２４０分で重合反応が終了するのに対して、設定重合温度を低く設定すると、図中の一点鎖線に示すように、重合反応が終了するのに６５０分かかっている。

すなわち、設定重合温度を高く設定して重合反応が早く終了する場合には、攪拌槽内で急激な温度上昇が発生していることが考えられる。したがって、このような場合においては設定重合温度を維持することが困難となり、目標とするゲル分率を得ることができない。また、設定重合温度を低く設定した場合には、重合時間が長くなるといった不都合が生じている。

当該比較例に対して実施例１〜３では、反応速度が基準反応速度と一致するように、基準重合温度よりも重合温度を低く設定し、開始剤の投入量を多く設定した場合には、ゲル分率が高くなり、基準重合温度よりも重合温度を高く設定し、開始剤の投入量を少なく設定した場合には、ゲル分率が低くなる傾向が分かった。本実施例の場合、当該傾向について、さらに重合温度とゲル分率に着目すると、図９に示す検量線を得ることができる。

つまり、実施例では、重合温度とゲル分率の検量線を求めることにより、製造対象のポリマーの目標とするゲル分率から重合反応時の設定重合温度を求めることができ、さらに、当該設定重合温度と上述の式（１）から開始剤の実投入量を求めることができる。すなわち、製造対象のポリマーの反応速度を変えることなく同じ重合時間内に、任意にゲル分率のポリマーを精度よく、かつ、効率よく製造することができる。

次に、上述の実施例方法を実現可能な重合装置について説明する。

図１０は、本実施例に係る重合装置である攪拌槽およびその周辺構成を示した概略構成図である。

図１０に示すように、実施例装置は、大きく分けて投入したモノマーと開始剤からなるモノマー混合物からポリマーを合成する攪拌機１、攪拌機１を構成する攪拌槽２に開始剤を滴下する開始剤貯留部３、攪拌槽内に存在する酸素量や重合温度などを含む重合装置全体を統括的に制御する制御部４、およびポリマー製造時における種々の製造条件などの入力設定や装置全体の操作を行う操作部１３から構成されている。以下、各構成について具体的に説明する。なお、制御部４は、本発明の制御手段に、操作部１３は設定手段にそれぞれ相当する。

攪拌機１は、底部が椀状をした攪拌槽２と、その中心部の上方から片持ち支持された回転軸５に攪拌翼６（図１０では格子翼）が取り付けられている。この回転軸５は、図示しないモータなどの回転駆動手段に連接されており、図中のＹ軸回りに回転する。また、攪拌槽内の重合温度を制御するための温度調整手段であるジャケット７が攪拌槽２の外周に付設されている。

また、攪拌槽２は、その上蓋に重合反応にともなって蒸発した水分を冷却して水に戻すとともに、攪拌槽内に供給して不要となった窒素（Ｎ₂）を排出するコンデンサＣが立設されている。窒素は、攪拌槽２の下部と上部に連通接続された配管を介して、その近傍に配備された図示しない窒素タンクから適時・適量供給されるようになっている。また、底部からは攪拌槽内の温度を検出する温度センサＳ３と、槽内の溶存酸素濃度を検出する溶存算酸素計８とが取り付けられている。

ジャケット７は、その内部に温水や冷却水などの温度調節用流体を供給・排出循環させるための配管Ｒ１がジャケット７の上・下部に連通接続されている。この配管Ｒ１のジャケット入口側（図１０では下部）には攪拌槽内の温度を上昇させるために、例えば温水をジャケット７に供給するよう、配管Ｒ１に循環する水温を上昇させる熱交換器９が設けられている。この熱交換器９には、電磁バルブＶ２を開放することにより蒸気が供給される配管Ｒ２が連通接続されている。また、配管Ｒ１には、攪拌槽２を冷却するために配管Ｒ１を循環する温水または冷却水を排出するための電磁バルブＶ１が設けられているとともに、電磁バルブＶ１を開放して温水などを排出したときに新たな冷却水を供給するための配管Ｒ３が電磁バルブＶ３を介して配管Ｒ１に連通接続されている。

温度調節用流体をジャケット７に供給する側の配管Ｒ１（図１０ではジャケット７の下部近傍）には温度センサＳ１が、排出する側（図１０ではジャケット７の上部近傍）には温度センサＳ２および流量計Ｆ１（図１０では左側）とがそれぞれ配備されている。

開始剤貯留部３は、製造対象のポリマーに応じて実験やシミュレーションなどにより予め決定した所定量の開始剤が貯留されている。

また、開始剤貯留部３は、電磁バルブＶ４を備えた配管Ｒ４を介して攪拌槽２と連通接続されている。開始剤貯留部３に貯留された開始剤は、後述する制御部４の制御により電磁バルブＶ４が開閉操作されることで攪拌槽２に開始剤が滴下される。なお、配管Ｒ４には、攪拌槽２に供給される開始剤の滴下量を検出する質量・流量計Ｆ４が取り付けられている。なお、開始剤貯留部３および電磁バルブＶ４を含む構成は、本発明の開始剤投入手段に相当する。

制御部４は、メモリ１１と演算処理部１２を備えている。メモリ１１にはポリマー製造条件に応じた重合反応の基準パターン（例えば、重合温度の変化パターンや、重合反応の反応速度を示す重合率の変化パターン）、演算などにより予め求めた開始剤の理論投入量と、製造対象のポリマーに応じて予め決めた重合反応時の基準反応速度と、設定重合温度を変化させたときに基準反応速度を維持することができる開始剤の投入量との関係を示す相関データと、当該相関データと関連付けたポリマーのゲル分率と、開始剤を一括滴下するタイミングなど種々の製造条件が操作部１３から予め入力設定される。

演算処理部１２は、操作部１３から入力設定された初期条件に基づいて、目標とするゲル分率を有するポリマーを製造するための設定重合温度と開始剤の投入量とを演算により算出するようになっている。なお、当該演算処理については、実施例装置の動作説明にて詳述する。

また、演算処理部１２は、攪拌槽内の重合温度が所定の重合温度の変化パターンや重合率のパターンと一致するようにジャケット７に供給する温水や冷却水の温度、供給量、供給タイミングなどを算出する。また、各センサからの測定結果に基づいて攪拌槽２の重合温度および重合率を制御している。なお、演算処理部１２は、本発明の演算手段に相当する。

次に、上述の構成を有する実施例装置を利用して任意のゲル分率を有するポリマーを製造する一連の動作を図１１に示すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、ステップＳ１では製造対象のポリマーに応じた各種製造条件を、操作部１３を操作して制御部４のメモリ１１に初期設定する。本実施例では製造条件として攪拌槽１と開始剤貯留部３のそれぞれの容量、製造に利用する開始剤の投入量の理論値、目標とするゲル分率などが初期設定される。初期設定が終了するとステップＳ２に進む。なお、ゲル分率については、上述の各実施例のようにして求まる検量線の範囲内であって、例えば、９０〜９５％の範囲で設定される。

ステップＳ２では、メモリ１１に記憶された相関データから初期設定された目標とするゲル分率に対する設定重合温度が演算処理部１２によって抽出されて、製造条件として設定される。設定重合温度の抽出および設定がされるとステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、演算処理部１２がステップＳ２で抽出された設定重合温度と、入力設定されたゲル分率とを利用して上述の式（１）から開始剤の設定投入量を算出し、さらに、算出された開始剤の設定投入量にモノマーの投入量を掛け合わせて、開始剤の実投入量を算出する。

ステップＳ４では、所定量のモノマーを投入した後に、攪拌槽内が設定重合温度になるように、ジャケット７に温水を供給循環して昇温させる。この間、温度センサＳ１によって、攪拌槽内の温度が逐次にモニタリングされている。同時に、モノマーに溶存している溶存酸素および攪拌槽２に存在する酸素を窒素置換して除去する。この窒素置換は、ステップＳ５において、攪拌槽内から酸素が略除去される状態まで所定時間かけて行なわれる。当該窒素時間の設定は、製造対象のポリマーに応じて実験やシミュレーションに応じて予め決められる。

なお、ステップＳ５の窒素置換を行っている過程で、攪拌槽２に取り付けられている溶存酸素計８によって、適時に攪拌槽内の酸素濃度が測定され、測定結果が逐次に制御部４に送信される。制御部４は図示しないタイマーによって、予め決定された所定の窒素置換の時間を逐次に比較処理し、所定時間経過し、かつ、溶存酸素計８からの酸素濃度の測定結果（攪拌槽内の全酸素量）が所定値に達すると、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、ステップＳ３で算出された実投入量分に相当する開始剤を攪拌槽２に一括滴下する。

ステップＳ７では、攪拌槽内に所定量の開始剤が滴下されることにより重合反応が開始する。

ステップＳ８では、重合反応が終了するまで、初期設定時に入力した重合率の変化パターンに沿うように、攪拌槽内の重合温度を制御してゆく。例えば、攪拌槽内の重合温度を温度センサＳ３で検出し、当該検出結果に応じて、予め実験やシミュレーションによって求めた重合温度の変化パターンの温度プロファイルと一致するように、所定温度で所定量の冷却水または温水を、各電磁バルブＶ１〜Ｖ３を操作しジャケット７に適時に供給する。

以上で、開始剤を一括滴下してポリマーを製造する動作が終了する。

上述のように、製造対象のポリマーの重合反応時の基準重合反応を維持した状態で設定重合温度と開始剤の投入量とを変化させた相関データと、当該相関データにゲル分率を関連付けておくことにより、所定のゲル分率を有するポリマーを製造する場合に、目標とするゲル分率を操作部１３から設定入力すれば、適正な設定重合温度と開始剤を抽出して設定することができる。すなわち、同じ重合時間内に異なるゲル分率を有するポリマーを精度よく、かつ、効率よく製造することができる。

本発明は上述した実施例のものに限らず、次のように変形実施することもできる。

（１）上記実施例では、重合反応の開始時点で所定量の開始剤を一括滴下する場合を例に採って説明したが、所定の時間間隔ごとに所定量の開始剤を複数回に分割して滴下する間欠滴下にも適用することができる。この場合、例えば、実験やシミュレーションによって予め決めた開始剤の滴下の時間間隔ごとに、図１２に示すステップＳ６Ａでは、第１回目の開始剤を攪拌槽内に滴下し、さらに、ステップＳ７とステップＳ８との間にステップＳ７Ａの処理を介在させて開始剤が所定回数滴下されたか否かをモニタリングするようにすればよい。このように構成することにより、上記実施例と同様の効果を奏する。

（２）上記（１）のように開始剤の間欠滴下を行う場合は、開始剤の温度を略一定に保ち、重合温度の急激な上昇を抑制するように、冷却媒体として利用してもよい。このように構成することにより、ポリマーを製造する過程で、重合反応をより精度よく制御することができる。

（３）上記実施例では、設定重合温度と開始剤の投入量を利用して式（１）からラジカルの発生速度を算出していたが、製造対象のポリマーによって重合反応時の反応速度が既知の場合には、速度式に基づいて、各重合温度に対する開始剤の実投入量を決定するようにしてもよい。

実施例１に係る重合反応の変化を示した図である。 実施例１に係るゲル分率の変化を示した図である。 実施例２に係る重合反応の変化を示した図である。 実施例２に係るゲル分率の変化を示した図である。 実施例３に係る重合反応の変化を示した図である。 実施例３に係るゲル分率の変化を示した図である。 比較例に係る重合反応の変化を示した図である。 比較例に係るゲル分率の変化を示した図である。 各実施例の実験結果から得られたゲル分率と重合温度との関係を示す図である。 実施例に係る重合装置の概略構成を示した図である。 実施例に係る重合装置の動作を説明するフローチャートである。 変形例に係る重合装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ … 攪拌機
２ … 攪拌槽
３ … 開始剤貯留部
４ … 制御部
７ … ジャケット
８ … 溶存酸素計（攪拌槽用）
１１ … メモリ
１２ … 演算処理部
１３ … 操作部

Claims (6)

1. 槽内に予め投入したモノマーに開始剤を投入して混合させながら重合反応させてポリマーを製造するポリマー製造方法において、
   製造対象のポリマーに応じて予め決められた重合反応時の基準反応速度に対して、ポリマー製造過程の実反応速度が前記基準反応速度と一致するように重合温度と開始剤の投入量を調整することを特徴とするポリマー製造方法。
2. 請求項１に記載のポリマー製造方法において、
   前記重合温度と開始剤の投入量との調整は、
   製造対象のポリマーに応じて予め決めた基準重合温度と開始剤の基準投入量とを決定し、
   前記基準重合温度に対して設定重合温度を変化させた場合に、基準反応速度に実反応速度が一致するように開始剤の投入量を前記基準投入量に対して変化させた相関関係を求め、
   前記相関関係を利用して製造したポリマーからポリマーごとのゲル分率を求め、
   目標とするゲル分率を有する製造対象のポリマーを製造するとき、前記求めたゲル分率から目標とするゲル分率に応じた重合温度と開始剤の投入量の相関関係を抽出し、当該抽出果に基づいて重合温度と開始剤の投入量を調整する
   ことを特徴とするポリマー製造方法。
3. 請求項２に記載のポリマー製造方法において、
   前記重合温度と開始剤の投入量の相関関係は、前記基準重合温度よりも設定準重合温度を高く設定した場合に、開始剤の実投入量を前記基準投入量よりも少なくし、
   前記基準重合温度よりも設定重合温度を低く設定した場合に、開始剤の実投入量を前記基準投入量よりも多くする
   ことを特徴とするポリマー製造方法。
4. 請求１ないし請求項３のいずれかに記載のポリマー製造方法において、
   前記重合反応の開始した初期段階に発生するラジカルの濃度を一定にしたことを特徴とするポリマー製造方法。
5. モノマーに開始剤を混合してポリマーを製造するポリマー製造装置において、
   前記モノマーと開始剤を投入して混合するように攪拌する攪拌槽と、
   貯留している前記開始剤を前記攪拌槽に投入する開始剤投入手段と、
   目標とするゲル分率を有する製造対象のポリマーごとに応じた重合温度と開始剤の投入量の相関データを記憶した記憶手段と、
   製造対象のポリマーのゲル分率を設定する設定手段と、
   前記設定手段によって設定されたゲル分率にしたがって当該ゲル分率に対応する相関データを前記記憶手段から読み出し、当該読み出した相関データに基づいて前記攪拌槽の重合温度と攪拌槽への開始剤の投入量を調整する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするポリマー製造装置。
6. 請求項５に記載のポリマー製造装置において、
   前記相関データは、次にようにして求めている、
   製造対象のポリマーに応じて予め決めた基準重合温度と開始剤の基準投入量とを決定し、
   前記基準重合温度に対して設定重合温度を変化させた場合に、基準反応速度に実反応速度が一致するように開始剤の投入量を前記基準投入量に対して変化させた相関関係を求め、
   前記相関関係を利用して製造したポリマーからポリマーごとのゲル分率を求め、
   当該求めたゲル分率と前記相関関係とを関連付けたものである
   ことを特徴とするポリマー製造装置。
   

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