JP2008169282A - System and method for synthesizing polymer - Google Patents

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憲一郎 岡
Toshiaki Matsuo
俊明 松尾
Masayuki Kamikawa
将行 上川
Shigeyasu Okamoto
成恭 岡本
Takashi Kajiya
隆司 加治屋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system and a method for synthesizing a polymer, intended for preventing the polymer from discoloration stemming from its thermal decomposition to improve the quality of the polymer. <P>SOLUTION: The system for synthesizing a polymer by polymerizing a to-be-polymerized material in a molten state is provided, comprising a horizontal-type reaction vessel 17 working in such a way that the to-be-polymerized material charged via a feed port on one side is agitated and conveyed in a molten state and discharged via the other discharge port, a mechanism working in such a way that the reaction vessel 17 is charged with the to-be-polymerized material in a molten state via an opening provided in between the feed port and the discharge port, a mechanism for detecting the temperature of the molten to-be-polymerized material in between the feed port and the discharge port in the reaction vessel 17, and a mechanism for controlling the amount of the to-be-polymerized material to be charged by the relevant mechanism based on the temperature detected by the relevant mechanism. As such, temperature rise of the molten to-be-polymerized material can be suppressed by adding the to-be-polymerized material lower in temperature than the molten to-be-polymerized material in the reaction vessel 17, thereby discoloration accompanying thermal decomposition of the molten to-be-polymerized material can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶融状態の被重合物を重合させてポリマーを合成するためのポリマー合成装置及びポリマー合成方法に関する。   The present invention relates to a polymer synthesizing apparatus and a polymer synthesizing method for synthesizing a polymer by polymerizing a polymer in a molten state.

開環重合反応により合成されるポリマーの一つであるポリ乳酸は、ヒドロキシカルボン酸の一つである乳酸を原料として作られる無色透明なポリエステルである。乳酸からポリ乳酸を合成する方法の一つとして、乳酸を縮合してオリゴマーを生成させ、これに酸化アンチモン等の触媒を添加して解重合することにより環状縮合物であるラクチド(乳酸の二量体)を生成させ、このラクチドにオクチル酸スズ等の触媒を添加して開環重合する方法が知られている。   Polylactic acid, which is one of the polymers synthesized by ring-opening polymerization reaction, is a colorless and transparent polyester made from lactic acid, which is one of hydroxycarboxylic acids. One method of synthesizing polylactic acid from lactic acid is to condense lactic acid to form an oligomer, and then add a catalyst such as antimony oxide to depolymerize it to form lactide, which is a cyclic condensate (a dimer of lactic acid). And a ring-opening polymerization method by adding a catalyst such as tin octylate to the lactide.

ところで、開環重合の際には、反応熱に伴う温度上昇により、ポリ乳酸の一部が熱分解して着色することがある。このように着色が生じると、ポリ乳酸の特徴の一つである無色透明性が損なわれ、品質が低下することから、これを抑制することが望まれている。同様なことはグリコール酸の環状二量体であるグリコリドを開環重合して合成するポリグリコール酸についても当てはまる。   By the way, in the ring-opening polymerization, a part of polylactic acid may be thermally decomposed and colored due to a temperature rise accompanying reaction heat. When coloring occurs in this way, colorless transparency, which is one of the characteristics of polylactic acid, is impaired and the quality is deteriorated. Therefore, it is desired to suppress this. The same applies to polyglycolic acid synthesized by ring-opening polymerization of glycolide, which is a cyclic dimer of glycolic acid.

これに対し、ラクチドの開環重合を行う反応槽を複数個用意し、これらを直列に接続して原料の供給と重合物の排出を同時に行う連続方式を採用するとともに、各反応槽での温度、触媒量、滞留時間を変えて運転することにより、温度履歴の長時間化による熱分解を低減する方法が開示されている(特許文献1参照。)。   In contrast, a plurality of reaction vessels for ring-opening polymerization of lactide are prepared, and these are connected in series to adopt a continuous method in which the raw material is supplied and the polymer is discharged at the same time. In addition, a method for reducing thermal decomposition due to a prolonged temperature history by operating while changing the catalyst amount and residence time has been disclosed (see Patent Document 1).

特開平8−259676号公報JP-A-8-259676

しかしながら、特許文献1によれば、例えば、同じ反応槽において、重合度及び粘度が低い重合物と重合度及び粘度の高い重合物とが混ざり合うことにより、滞留時間にばらつきが生じ、温度履歴が長時間化することや、開環重合による反応熱の蓄積に伴う熱分解の加速といった、着色を増大させる要因については、十分な検討がなされていない。   However, according to Patent Document 1, for example, a polymer having a low polymerization degree and a viscosity and a polymer having a high polymerization degree and a high viscosity are mixed in the same reaction tank. Sufficient studies have not been made on factors that increase coloration, such as longer time and acceleration of thermal decomposition accompanying accumulation of reaction heat due to ring-opening polymerization.

本発明は、ポリマーの熱分解による着色を抑制して品質を向上させることを課題とする。   This invention makes it a subject to suppress the coloring by the thermal decomposition of a polymer and to improve quality.

本発明者らは、重合により反応熱が蓄えられて温度が上昇した溶融物に対し、その溶融物の温度よりも低い温度の被重合物、例えば、溶融状態の原料を添加して混合したところ、溶融物の温度上昇が抑制され、ポリマーの品質が安定することを見出し、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have added a polymer having a temperature lower than the temperature of the melt, for example, a raw material in a molten state, and mixed with the melt in which the heat of reaction is stored and the temperature is increased by polymerization. The inventors have found that the temperature rise of the melt is suppressed and the quality of the polymer is stabilized, and the present invention has been completed.

具体的に、本発明のポリマー合成装置は、被重合物を溶融状態で重合させてポリマーを合成するものであって、一方の供給口から導入された被重合物を溶融状態で撹拌して移送し、他方の排出口から排出する横型の反応容器と、この反応容器の供給口と排出口との間に形成される開口と、この開口から溶融状態の被重合物を反応容器内に添加する添加手段と、反応容器内の供給口と排出口との間の溶融物の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度に基づいて、添加手段により添加される被重合物の添加量を制御する制御手段とを備えることにより上記課題を解決することができる。   Specifically, the polymer synthesizer of the present invention synthesizes a polymer by polymerizing a polymer in a molten state, and the polymer introduced from one supply port is stirred and transferred in a molten state. Then, a horizontal reaction vessel discharged from the other discharge port, an opening formed between the supply port and the discharge port of the reaction vessel, and a polymer to be melted from the opening are added into the reaction vessel. An addition means, a temperature detection means for detecting the temperature of the melt between the supply port and the discharge port in the reaction vessel, and based on the detected temperature of the temperature detection means, the polymer to be added by the addition means The said subject can be solved by providing the control means which controls addition amount.

この構成によれば、反応容器内を移動する溶融物の温度が上昇したとき、開口を介して反応容器内に溶融状態の被重合物が添加される。ここで添加される被重合物は、反応容器の供給口から供給される被重合物、つまり原料となるものであるから、溶融物よりも低い温度に維持されている。このため、反応容器内に添加された被重合物は、溶融物と混合されることにより溶融物の熱を吸収して温度を低下させるから、熱分解に伴うポリマーの着色を抑制することができる。一方、反応容器内に供給された被重合物は、溶融物から重合反応に必要な熱を得ることができるため、重合反応の原料として高い反応性をもたせることができる。   According to this configuration, when the temperature of the melt moving in the reaction vessel rises, the molten polymer is added into the reaction vessel through the opening. The polymer to be added here is a polymer to be supplied from the supply port of the reaction vessel, that is, a raw material, and thus is maintained at a temperature lower than that of the melt. For this reason, the polymer added to the reaction vessel absorbs the heat of the melt by being mixed with the melt and lowers the temperature, so that coloring of the polymer accompanying thermal decomposition can be suppressed. . On the other hand, since the polymer to be polymerized supplied into the reaction vessel can obtain heat necessary for the polymerization reaction from the melt, it can have high reactivity as a raw material for the polymerization reaction.

また、上記に代えて、本発明は、一方の供給口から導入された被重合物を溶融状態で撹拌して移送し、他方の排出口から排出する横型の反応容器を複数直列に接続して形成される反応装置を含むものとし、反応容器のうち少なくとも一つは、反応容器の供給口と排出口との間に形成される開口と、この開口から溶融状態の被重合物を反応容器内に添加する添加手段と、供給口と排出口との間の溶融物の温度を検出する温度検出手段と、この温度検出手段の検出温度に基づいて、添加手段により添加される被重合物の添加量を制御する制御手段とを、備えることにより上記課題を解決することができる。   Further, in place of the above, the present invention comprises a plurality of horizontal reaction vessels connected in series by stirring and transferring a polymer introduced from one supply port in a molten state and discharging it from the other discharge port. The reaction apparatus is formed, and at least one of the reaction containers includes an opening formed between the supply port and the discharge port of the reaction container, and the molten polymer is introduced into the reaction container from the opening. Addition means to be added, temperature detection means for detecting the temperature of the melt between the supply port and the discharge port, and the addition amount of the polymer added by the addition means based on the detected temperature of this temperature detection means The above-mentioned problem can be solved by providing control means for controlling the above.

このように反応容器を複数直列に接続した場合、後段側の反応容器ほど、溶融物の温度が高くなる傾向にある。このため、例えば、1段目を除いた所定の反応容器に対して、被重合物を添加するようにしてもよい。ここで添加する被重合物は、添加対象となる溶融物の温度よりも低いものであれば、例えば、1段目の反応容器に供給するモノマーなどの原料であってもよいし、前段の反応容器から排出された所定の重合度を有する重合物であってもよい。   When a plurality of reaction vessels are connected in series in this way, the temperature of the melt tends to increase as the reaction vessel on the rear stage side increases. For this reason, for example, the polymer may be added to a predetermined reaction vessel excluding the first stage. The polymer to be added here may be, for example, a raw material such as a monomer to be supplied to the first-stage reaction vessel as long as it is lower than the temperature of the melt to be added. It may be a polymer having a predetermined degree of polymerization discharged from the container.

この場合において、制御手段は、例えば、検出温度が設定温度を超えないように、添加量を制御するようにしてもよい。ここで、設定温度とは、例えば、溶融物が熱分解する温度を考慮して、ポリマーごとに予め定めることができる。   In this case, for example, the control unit may control the addition amount so that the detected temperature does not exceed the set temperature. Here, the set temperature can be predetermined for each polymer in consideration of, for example, the temperature at which the melt is thermally decomposed.

また、反応容器は、横型の筒状に形成され、容器内に延在させて設けられた回転軸に間隔を置いて複数の撹拌翼が取り付けられた撹拌機を備え、開口は、回転軸の軸方向で撹拌翼の間に位置し、かつ溶融物の液面よりも上方に形成されるものとする。このような位置に開口を形成することにより、被重合物が開口、及びその近傍で、反応容器内の溶融物と接することを防ぐことができ、被重合物による溶融物の急激な冷却による凝固を抑制し、開口の閉塞を防ぐことができる。   Further, the reaction vessel is formed in a horizontal cylindrical shape, and includes a stirrer having a plurality of stirring blades attached to a rotation shaft provided extending in the vessel at intervals, and the opening is formed on the rotation shaft. It is located between the stirring blades in the axial direction and is formed above the liquid level of the melt. By forming the opening at such a position, the polymer can be prevented from coming into contact with the melt in the reaction vessel at and near the opening, and solidification by rapid cooling of the melt by the polymer. Can be suppressed, and blockage of the opening can be prevented.

また、溶融物の液面を検出する液面検出手段を備え、液面と開口との間の距離を設定範囲に保つように、反応容器の液面を制御する液面制御手段を備えることが好ましい。ここで、液面制御手段としては、例えば、反応容器の供給口からの供給量、排出口からの排出量などを制御する方法がある。   Further, the liquid level detection means for detecting the liquid level of the melt is provided, and the liquid level control means for controlling the liquid level of the reaction vessel is provided so as to keep the distance between the liquid level and the opening within a set range. preferable. Here, as the liquid level control means, for example, there is a method of controlling the supply amount from the supply port of the reaction vessel, the discharge amount from the discharge port, and the like.

また、本発明のポリマー合成方法においては、横型の反応容器の一方から供給された被重合物を溶融状態で撹拌して移送し、他方からポリマーを取り出すものであり、反応容器内で重合される溶融物の温度を検出し、この温度が設定温度を超えないように、溶融物に溶融状態の被重合物を添加することにより上記課題を解決することができる。   In the polymer synthesis method of the present invention, the polymer to be supplied supplied from one side of the horizontal reaction vessel is stirred and transferred in a molten state, and the polymer is taken out from the other side, and polymerized in the reaction vessel. The above-mentioned problem can be solved by detecting the temperature of the melt and adding a polymer to be melted to the melt so that the temperature does not exceed the set temperature.

本発明によれば、ポリマーの熱分解による着色を抑制して品質を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the quality by suppressing coloring due to thermal decomposition of the polymer.

本発明を適用してなるポリマー合成方法及び合成装置は、重合反応に伴い反応熱が発生するポリマーの重合反応に好適に用いられる。   The polymer synthesizing method and the synthesizing apparatus to which the present invention is applied are suitably used for a polymerization reaction of a polymer that generates reaction heat along with the polymerization reaction.

このようなポリマーには、開環重合反応又は付加重合反応によって生成するポリマーが含まれ、開環重合反応によって生成するポリマーとしては、二量体の開環重合反応によって合成されるポリエステルなどがある。また、ポリ乳酸、乳酸を主成分とする共重合体、ポリグリコール酸、グリコール酸を主成分とする共重合体などの合成にも好適に用いられる。   Such polymers include polymers produced by ring-opening polymerization reactions or addition polymerization reactions, and examples of polymers produced by ring-opening polymerization reactions include polyesters synthesized by dimer ring-opening polymerization reactions. . Moreover, it is suitably used for the synthesis of polylactic acid, a copolymer containing lactic acid as a main component, polyglycolic acid, a copolymer containing glycolic acid as a main component, and the like.

ここで、ポリ乳酸の原料として使用されるラクチドは、乳酸2分子から水2分子を脱水することにより生じる環式エステルを意味し、ポリ乳酸は、乳酸を主成分とする重合体を意味し、ポリL−乳酸ホモポリマー、ポリD−乳酸ホモポリマー、ポリL/D−乳酸共重合物、これらのポリ乳酸に他のエステル結合形成成分、例えば、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン類、ジカルボン酸とジオールなどを共重合した共重合ポリ乳酸及びそれらに副次成分として添加物を混合したものを包含する。   Here, lactide used as a raw material for polylactic acid means a cyclic ester produced by dehydrating two molecules of water from two molecules of lactic acid, and polylactic acid means a polymer mainly composed of lactic acid, Poly L-lactic acid homopolymer, poly D-lactic acid homopolymer, poly L / D-lactic acid copolymer, and other ester bond-forming components such as hydroxy carboxylic acid, lactones, dicarboxylic acid and diol, etc. Copolymerized polylactic acid obtained by copolymerizing the above and those mixed with additives as secondary components.

また、ポリグリコール酸の原料として使用されるグリコリドは、グリコール酸2分子から水2分子を脱水することにより生じる環式エステルを意味し、ポリグリコール酸は、グリコール酸を主成分とする重合体を意味し、他のエステル結合形成性成分、例えば、ヒドロキシカルボン酸、ラクトン類、ジカルボン酸とジオールなどを共重合した共重合ポリグリコール酸及びそれらに副次成分として添加物を混合したものを包含する。   In addition, glycolide used as a raw material for polyglycolic acid means a cyclic ester formed by dehydrating two molecules of water from two molecules of glycolic acid, and polyglycolic acid is a polymer mainly composed of glycolic acid. Meaning other ester bond-forming components such as hydroxycarboxylic acids, lactones, copolymerized polyglycolic acid obtained by copolymerizing dicarboxylic acid and diol, and those mixed with additives as secondary components .

乳酸、グリコール酸以外のヒドロキシカルボン酸の例としては、ヒドロキシブチルカルボン酸、ヒドロキシ安息香酸など、ラクトンの例としては、ブチロラクトン、カプロラクトンなど、ジカルボン酸の例としては炭素数4〜20の脂肪族ジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、ジオールの例としては、炭素数2〜20の脂肪族ジオールがあげられる。   Examples of hydroxycarboxylic acids other than lactic acid and glycolic acid include hydroxybutylcarboxylic acid and hydroxybenzoic acid, examples of lactones include butyrolactone and caprolactone, and examples of dicarboxylic acids include aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 20 carbon atoms. Examples of aromatic dicarboxylic acids and diols such as acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and naphthalenedicarboxylic acid include aliphatic diols having 2 to 20 carbon atoms.

また、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレンエーテルなどポリアルキレンエーテルのオリゴマー及びポリマーも共重合成分として用いられる。同様にポリアルキレンカーボネートのオリゴマー及びポリマーも共重合成分として用いられる。   In addition, oligomers and polymers of polyalkylene ethers such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polybutylene ether are also used as copolymerization components. Similarly, oligomers and polymers of polyalkylene carbonate are also used as copolymerization components.

添加物の例としては、酸化防止剤、安定剤、紫外線吸収剤、顔料、着色剤、無機粒子、各種フィラー、離型剤、可塑剤、その他類似のものがあげられる。これらの共重合成分及び添加剤の添加率は任意であるが、主成分は乳酸又は乳酸由来のもので、共重合成分及び添加剤は50重量%以下、特に30%以下とすることが好ましい。   Examples of additives include antioxidants, stabilizers, ultraviolet absorbers, pigments, colorants, inorganic particles, various fillers, mold release agents, plasticizers, and the like. The addition ratio of these copolymerization components and additives is arbitrary, but the main component is lactic acid or derived from lactic acid, and the copolymerization components and additives are preferably 50% by weight or less, particularly preferably 30% or less.

本実施形態のポリマー合成方法及び装置は、被重合物を溶融状態で加熱、撹拌することにより重合し、ポリマーを連続的又は間欠的に合成するものである。被重合物を重合させる反応装置は、例えば、2個以上の反応槽を直列に接続させて形成され、1段目の反応容器に供給された溶融原料は、容器内で重合されて所定の重合度を有する重合物となり、さらに、この重合物は、2段目の反応容器に被重合物として供給されて重合度が高められる。そして、最終段の反応容器から排出されるまでに所望の重合度を有するポリマーが合成される。ここで、原料とは、重合反応によりポリマーを合成するための構成要素となる、モノマー、環式モノマー、モノマーの環式縮合物及びオリゴマー等を意味し、溶融状態の原料を溶融原料という。   The polymer synthesizing method and apparatus of the present embodiment polymerize a polymer by heating and stirring in a molten state, and synthesize the polymer continuously or intermittently. The reaction apparatus for polymerizing the material to be polymerized is formed, for example, by connecting two or more reaction tanks in series, and the molten raw material supplied to the first-stage reaction vessel is polymerized in the vessel and subjected to predetermined polymerization. In addition, this polymer is supplied as a polymer to be polymerized to the second stage reaction vessel to increase the degree of polymerization. Then, a polymer having a desired degree of polymerization is synthesized before being discharged from the final reaction vessel. Here, the raw material means a monomer, a cyclic monomer, a cyclic condensate of the monomer, an oligomer, and the like, which are constituent elements for synthesizing a polymer by a polymerization reaction, and the raw material in a molten state is referred to as a molten raw material.

ポリ乳酸の合成においては、原料としてラクチドを使用し、溶融状態にある原料ラクチド及び触媒を含む反応液を反応装置に供給して加熱、撹拌し、ラクチドの開環重合反応を行うことにより、ラクチドを溶融状態で重合させてポリ乳酸を連続的又は間欠的に合成する。また、ポリグリコール酸の合成においては、原料としてグリコリドを使用し、溶融状態にある原料グリコリド及び触媒を含む反応液を反応装置に供給して加熱、撹拌し、グリコリドの開環重合反応を行うことにより、グリコリドを溶融状態で重合させてポリグリコール酸を連続的又は間欠的に合成する。ここで、反応液とは、溶融状態の被重合物を含むが、例えば、溶融原料、溶融原料と触媒との混合物、溶融原料と触媒と所定の重合度の重合物との混合物など、ポリマーの合成過程で流通する溶融物や生成物などをすべて包むものとする。   In the synthesis of polylactic acid, lactide is used as a raw material, a reaction liquid containing raw material lactide in a molten state and a catalyst is supplied to a reactor, heated and stirred, and lactide is subjected to a ring-opening polymerization reaction. Is polymerized in a molten state to synthesize polylactic acid continuously or intermittently. In addition, in the synthesis of polyglycolic acid, glycolide is used as a raw material, a reaction solution containing raw material glycolide and a catalyst in a molten state is supplied to a reactor, heated and stirred, and a ring-opening polymerization reaction of glycolide is performed. Thus, glycolide is polymerized in a molten state to synthesize polyglycolic acid continuously or intermittently. Here, the reaction liquid includes a polymer in a molten state. For example, a polymer such as a molten raw material, a mixture of a molten raw material and a catalyst, a mixture of a molten raw material, a catalyst, and a polymer having a predetermined polymerization degree is used. All melts and products distributed in the synthesis process should be wrapped.

本実施形態において、連続的又は間欠的に合成するとは、当技術分野において通常用いられる意味を有し、原料の供給と生成物であるポリマーの排出を行う時間帯が少なくとも一部重なる場合や、原料の供給を連続的又は間欠的に行い、ポリマーを連続的又は間欠的に排出する場合を含むものである。   In the present embodiment, continuously or intermittently synthesized has the meaning normally used in the art, and when the time zone for supplying the raw material and discharging the polymer as a product overlaps at least partially, This includes the case where the raw material is supplied continuously or intermittently and the polymer is discharged continuously or intermittently.

原料が溶融状態のときは、この溶融原料に触媒を添加して反応装置に供給し、重合反応に付すことができるが、原料が粉体状などの固形状である場合は、原料溶融装置などで原料を予め加熱して溶融させておく。このときの加熱温度は、原料の融点以上であれば特に制限されない。例えば、原料がラクチドである場合、95℃以上であれば特に限定されないが、通常95〜160℃、好ましくは110〜130℃である。160℃以下の温度とすることにより、ラクチドの熱による劣化を防止することができる。また、原料がグリコリドである場合、83℃以上であれば特に限定されないが、通常83〜160℃、好ましくは90〜130℃である。160℃以下の温度とすることにより、グリコリドの熱による劣化を防止することができる。   When the raw material is in a molten state, a catalyst can be added to the molten raw material and supplied to the reaction apparatus to be subjected to a polymerization reaction. However, if the raw material is in a solid form such as powder, the raw material melting apparatus, etc. The raw material is heated and melted in advance. The heating temperature at this time will not be restrict | limited especially if it is more than melting | fusing point of a raw material. For example, when the raw material is lactide, it is not particularly limited as long as it is 95 ° C. or higher, but is usually 95 to 160 ° C., preferably 110 to 130 ° C. By setting the temperature to 160 ° C. or less, deterioration of lactide due to heat can be prevented. Moreover, when a raw material is glycolide, if it is 83 degreeC or more, it will not specifically limit, Usually, 83-160 degreeC, Preferably it is 90-130 degreeC. By setting the temperature to 160 ° C. or less, deterioration of glycolide due to heat can be prevented.

重合反応のための触媒としては、当業者であれば、合成するポリマーによって好適なものを適宜選択できる。例えば、ラクチド、グリコリドの開環重合に用いられる触媒としては、従来公知のポリ乳酸、ポリグリコール酸の重合用触媒を用いることができ、例えば、周期表IA族、IVA族、IVB族及びVA族からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属又は金属化合物を含む触媒を用いることができる。   As a catalyst for the polymerization reaction, those skilled in the art can appropriately select a suitable catalyst depending on the polymer to be synthesized. For example, as a catalyst used for ring-opening polymerization of lactide and glycolide, conventionally known polylactic acid and polyglycolic acid polymerization catalysts can be used. For example, periodic groups IA, IVA, IVB and VA A catalyst containing at least one metal or metal compound selected from the group consisting of can be used.

IVA族に属するものとしては、例えば、有機スズ系の触媒(例えば、乳酸スズ、酒石酸スズ、ジカプリル酸スズ、ジラウリル酸スズ、ジパルミチン酸スズ、ジステアリン酸スズ、ジオレイン酸スズ、α−ナフトエ酸スズ、β−ナフトエ酸スズ、オクチル酸スズ等)、及び粉末スズ等があげられる。IA族に属するものとしては、例えば、アルカリ金属の水酸化物(例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等)、アルカリ金属と弱酸の塩(例えば、乳酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、オクチル酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、乳酸カリウム、酢酸カリウム、炭酸カリウム、オクチル酸カリウム等)、アルカリ金属のアルコキシド(例えば、ナトリウムメトキシド、カリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムエトキシド等)等があげられる。IVB族に属するものとしては、例えば、テトラプロピルチタネート等のチタン系化合物、ジルコニウムイソプロポキシド等のジルコニウム系化合物等があげられる。VA族に属するものとしては、例えば、三酸化アンチモン等のアンチモン系化合物等があげられる。これらの中でも、有機スズ系触媒又はスズ化合物が活性の点から特に好ましい。   Examples of those belonging to the group IVA include organotin catalysts (for example, tin lactate, tin tartrate, tin dicaprylate, tin dilaurate, tin dipalmitate, tin distearate, tin dioleate, tin α-naphthoate). , Β-naphthoic acid tin, octylic acid tin, etc.) and powdered tin. Examples of those belonging to Group IA include alkali metal hydroxides (for example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide), alkali metal and weak acid salts (for example, sodium lactate, sodium acetate, sodium carbonate). Sodium octylate, sodium stearate, potassium lactate, potassium acetate, potassium carbonate, potassium octylate, etc.), alkali metal alkoxides (eg sodium methoxide, potassium methoxide, sodium ethoxide, potassium ethoxide, etc.) can give. Examples of those belonging to Group IVB include titanium compounds such as tetrapropyl titanate and zirconium compounds such as zirconium isopropoxide. Examples of those belonging to Group VA include antimony compounds such as antimony trioxide. Among these, an organotin catalyst or a tin compound is particularly preferable from the viewpoint of activity.

触媒は、当技術分野で通常用いられる触媒添加装置により溶融原料に添加することができる。溶融原料に触媒を添加してから反応装置に供給してもよいし、反応装置に直接触媒を添加してもよい。   The catalyst can be added to the molten raw material by a catalyst addition apparatus usually used in the art. The catalyst may be added to the molten raw material and then supplied to the reactor, or the catalyst may be added directly to the reactor.

本実施の形態において、ポリマーの反応装置は、直列に接続された3個の反応槽から構成され、この反応槽内で溶融原料及び触媒を含む反応液を加熱することにより重合反応を行うものである。ここで、反応槽は、3個未満であっても本発明を適用できるが、好ましくは3〜5個、より好ましくは3〜4個である。   In this embodiment, the polymer reaction apparatus is composed of three reaction vessels connected in series, and performs a polymerization reaction by heating a reaction solution containing a molten raw material and a catalyst in the reaction vessel. is there. Here, the present invention can be applied even if the number of reaction vessels is less than 3, but preferably 3 to 5, more preferably 3 to 4.

以下、本実施形態のポリマー合成装置を用いて具体的に説明する。   Hereinafter, it demonstrates concretely using the polymer synthesizer of this embodiment.

本実施の形態において、重合反応を実施する反応装置は、反応槽を直列に3個接続して構成される。なお、反応装置には、実質的に重合反応が行われていないような槽が、例えば1段目以前に接続されていてもよい。   In the present embodiment, the reactor for carrying out the polymerization reaction is configured by connecting three reaction vessels in series. Note that a tank in which a polymerization reaction is not substantially performed may be connected to the reaction apparatus, for example, before the first stage.

各反応槽には、一方に供給口、他方に排出口がそれぞれ形成され、槽内に延在させて設けられた回転軸に間隔を置いて複数の撹拌翼が取り付けられて形成される撹拌機が設けられている。1段目の反応槽の排出口と2段目の反応槽の供給口、2段目の反応槽の排出口と3段目の反応槽の供給口は、それぞれポンプを介して配管で接続されている。   In each reaction tank, a supply port is formed on one side and a discharge port is formed on the other side. The stirrer is formed by attaching a plurality of stirring blades at intervals to a rotation shaft provided to extend in the tank. Is provided. The discharge port of the first-stage reaction tank, the supply port of the second-stage reaction tank, the discharge port of the second-stage reaction tank, and the supply port of the third-stage reaction tank are connected by piping via pumps, respectively. ing.

1段目の反応槽は、回転軸が地面に対して実質的に水平になるように設置された撹拌機と、槽内に少なくとも1つの堰が設けられている。地面に対して実質的に水平とは、撹拌機の回転軸が厳密に水平であることを意図するものではなく、地面、すなわち、地平線と回転軸とのなす角度が、通常−5°〜5°、好ましくは−1°〜1°、より好ましくは0°であることを意味する。以下、回転軸が地面に対して実質的に水平になるように設置された撹拌機を有する反応槽を横型反応槽と称する。   The first stage reaction tank is provided with an agitator installed so that the rotation axis is substantially horizontal with respect to the ground, and at least one weir in the tank. The term “substantially horizontal to the ground” does not mean that the rotation axis of the stirrer is strictly horizontal, and the angle between the ground, that is, the horizon and the rotation axis, is usually −5 ° to 5 °. °, preferably -1 ° to 1 °, more preferably 0 °. Hereinafter, a reaction tank having a stirrer installed so that the rotation shaft is substantially horizontal with respect to the ground is referred to as a horizontal reaction tank.

横型反応槽の形状は、撹拌機を、その回転軸が地面に対して実質的に水平になるように設置できるような形状であればタンク型でも筒型でもよく特に制限されないが、好ましくは地面と実質的に水平な中心軸を有する円筒状である。この横型反応槽は、撹拌機の回転軸方向の一端に溶融原料を供給するための供給口を有し、他端に排出口を有する。したがって、供給された反応液は供給口から排出口の方向に、実質的に水平方向に移っていくことになる。供給口は、撹拌装置の軸より下側に位置するのが好ましく、排出口は撹拌装置の回転軸より下側に位置するのが好ましい。   The shape of the horizontal reaction vessel is not particularly limited as long as the stirrer can be installed so that the rotation axis thereof is substantially horizontal with respect to the ground. And a cylindrical shape having a substantially horizontal central axis. This horizontal reaction tank has a supply port for supplying a molten raw material at one end in the rotation axis direction of the stirrer and a discharge port at the other end. Accordingly, the supplied reaction solution moves substantially horizontally from the supply port to the discharge port. The supply port is preferably positioned below the axis of the stirring device, and the discharge port is preferably positioned below the rotation axis of the stirring device.

横型反応槽に設置される撹拌機としては、地面に対して実質的に水平方向に配置される回転軸を中心とした回転により撹拌を行うものであれば特に限定されない。例えば、円形、長円形、3角形、4角形及び多葉形などの撹拌翼が回転軸上に間隔をあけて2枚以上設置された1軸又は互いに噛み合う2軸以上の混合機などがあげられる。互いに噛み合う2軸以上の撹拌機は、回転軸や反応槽への反応液の付着を防止することができるため、セルフクリーニング作用の観点から好ましい。複数の撹拌翼を有する2軸の撹拌機を使用する場合は、各回転軸の撹拌翼が互い違いに設置されているのが好ましく、また、各回転軸を逆方向に回転させるのが好ましい。回転軸は、必ずしも実在の回転軸部材を意味するものではなく、単なる回転中心としての回転軸線をも包含する。したがって、撹拌機の回転運動の回転中心が地面に対して実質的に水平に配置されるものであれば、必ずしも実在の回転軸部材は存在しなくてもよい。   The stirrer installed in the horizontal reaction tank is not particularly limited as long as the stirring is performed by rotation around a rotating shaft arranged substantially in the horizontal direction with respect to the ground. For example, a mixer having two or more shafts in which two or more agitating blades such as a circle, an oval, a triangle, a quadrangle, and a multi-leaf are installed on a rotating shaft with a space therebetween, or two or more shafts that mesh with each other. . Two or more agitators that mesh with each other are preferable from the viewpoint of a self-cleaning action because they can prevent the reaction liquid from adhering to the rotating shaft and the reaction tank. When a biaxial stirrer having a plurality of stirring blades is used, it is preferable that the stirring blades of the respective rotating shafts are installed alternately, and it is preferable to rotate the respective rotating shafts in the opposite directions. The rotation axis does not necessarily mean an actual rotation shaft member, but includes a rotation axis as a simple rotation center. Therefore, if the rotational center of the rotational motion of the stirrer is arranged substantially horizontally with respect to the ground, the actual rotating shaft member does not necessarily have to exist.

横型反応槽における加熱方法としては、当技術分野において通常用いられる方法を使用することができ、本実施形態では、反応槽外周部に熱媒のジャケットを設置し、反応槽壁面を通して伝熱により反応液を加熱する方法を用いるが、例えば、撹拌機の回転軸内部に熱媒を通して、伝熱により加熱する方法等もあり、これらを単独で使用しても組み合わせて使用してもよい。反応槽は実質的に一定の温度で加熱することが好ましい。   As a heating method in the horizontal reaction tank, a method generally used in this technical field can be used. In this embodiment, a heat medium jacket is installed on the outer periphery of the reaction tank, and the reaction is performed by heat transfer through the reaction tank wall. Although the method of heating a liquid is used, for example, there is a method of heating by heat transfer through a rotating medium inside a rotating shaft of a stirrer, and these may be used alone or in combination. The reaction vessel is preferably heated at a substantially constant temperature.

横型反応槽内に供給された溶融原料は当初、熱媒ジャケットにより加熱されて重合するが、反応熱に伴う温度上昇により反応液の温度が熱媒よりも高くなると、逆に反応液から熱媒に熱が逃げることになるため、この方法によれば、冷却方法としても作用しうる。そのため重合反応によって反応熱が発生するようなポリマーの場合には、熱を効果的に逃がすことができ、有利である。   The molten raw material supplied into the horizontal reaction tank is initially heated and polymerized by the heat medium jacket. However, when the temperature of the reaction liquid becomes higher than that of the heat medium due to the temperature rise caused by the reaction heat, conversely, from the reaction liquid to the heat medium. Therefore, this method can also act as a cooling method. Therefore, in the case of a polymer in which reaction heat is generated by the polymerization reaction, heat can be effectively released, which is advantageous.

また、必要に応じて、反応槽内部を複数個の領域に区分けし、区分けした領域ごとに熱媒温度を変えられるような加熱方法を使用してもよい。そのために複数個の熱媒ジャケットを利用することが考えられる。反応槽内部は、例えば、堰間の領域に基づいて区分けすることができる。これにより例えば、低温の反応液を加熱する領域では熱媒温度を高く設定し、反応熱により反応液温度が高くなり除熱が必要となる領域では逆に熱媒温度を低く設定するといったことが可能となる。熱媒加熱装置で加熱した熱媒を供給口付近に供給することによって反応槽内部に温度勾配を設定することもできる。熱媒温度が低くなると、一部溶融物が固化して反応槽内面に付着する可能性があるが、この場合は、反応槽に設置された撹拌機により付着物を引き剥がすことができる。   Further, if necessary, a heating method in which the inside of the reaction vessel is divided into a plurality of regions and the heat medium temperature can be changed for each of the divided regions may be used. Therefore, it is conceivable to use a plurality of heat medium jackets. The inside of the reaction vessel can be divided based on the area between the weirs, for example. Thereby, for example, the heat medium temperature is set high in the region where the low temperature reaction liquid is heated, and the heat medium temperature is set low in the region where the reaction liquid temperature is high due to the reaction heat and heat removal is necessary. It becomes possible. A temperature gradient can also be set inside the reaction tank by supplying the heating medium heated by the heating medium heating device to the vicinity of the supply port. When the temperature of the heating medium is lowered, a part of the melt may be solidified and adhere to the inner surface of the reaction tank. In this case, the adhering substance can be peeled off by a stirrer installed in the reaction tank.

横型反応槽は、その槽内に堰が設置されている。この堰は、供給口から排出口に向けて反応液が急速に流れるのを阻害するように作用する。堰の形状は、反応液の流れを阻害可能な形状であればよく、反応槽の形状に基づいて決定することができ、好ましくは板状である。堰の設置方法についても特に制限されないが、例えば、堰が板状である場合は、地面に対し垂直に近い角度となるように設置される。また、堰は、撹拌機の回転軸と垂直な反応槽の断面における下側、例えば下側半分又は1/3を遮るように、反応槽の底部内壁に設置される。ここで、地面に対し垂直に近い角度とは、地面と板状の堰とのなす角度が、85〜95°、好ましくは89〜91°、より好ましくは90°であることを意味する。堰の材質としては、断熱性を有するものを使用するのが好ましい。   The horizontal reaction tank has a weir in the tank. This weir acts to inhibit the reaction liquid from flowing rapidly from the supply port toward the discharge port. The shape of the weir may be a shape that can inhibit the flow of the reaction solution, and can be determined based on the shape of the reaction tank, and preferably has a plate shape. The method for installing the weir is not particularly limited. For example, when the weir is plate-shaped, the weir is installed at an angle close to the vertical. Further, the weir is installed on the bottom inner wall of the reaction tank so as to block the lower side, for example, the lower half or 1/3 of the cross section of the reaction tank perpendicular to the rotation axis of the stirrer. Here, the angle close to perpendicular to the ground means that the angle formed by the ground and the plate-like weir is 85 to 95 °, preferably 89 to 91 °, more preferably 90 °. As the material of the weir, it is preferable to use a material having heat insulating properties.

ポリマーの流通性を高める観点から、堰には貫通孔が設置される場合もあり、貫通孔は、反応槽の底部に近い部分、好ましくは反応槽の底部内壁との境目に存在する。貫通孔の数は、通常1〜10個、好ましくは1〜5個である。このような貫通孔を設けることにより、反応液を適度な速度で流通させることができる。堰の設置位置及び間隔等は、当業者であれば反応条件等に基づき適宜決定することができる。例えば、ポリマーの粘度分布が同程度になる領域を分けるように堰の設置位置を決定することができる。また、反応槽内の堰の設置位置を決めた後、所定の流量で反応液が貫通孔を通過する際の抵抗が、堰の前後における反応液ヘッド差による駆動力よりも小さくなるように貫通孔の孔径を決定することができる。2つの堰間の領域は、単一の混合セルと同様に作用し、撹拌機によって撹拌されることにより反応液が均一化される。これにより粘度の低い溶融物や重合度の低い低粘度の溶融物が、重合度の高い高粘度の重合物よりも速く流れて両者が混ざり合う影響を抑制することができる。なお、重合物の粘度がある程度期待でき上記の混ざり合う効果が小さいときには堰を省略してもよい。   From the viewpoint of improving the flowability of the polymer, the weir may be provided with a through-hole, and the through-hole is present at the boundary with the portion near the bottom of the reaction tank, preferably the bottom inner wall of the reaction tank. The number of through holes is usually 1 to 10, preferably 1 to 5. By providing such a through hole, the reaction solution can be circulated at an appropriate speed. A person skilled in the art can appropriately determine the installation position and interval of the weir based on reaction conditions and the like. For example, the installation position of the weir can be determined so as to divide the region where the viscosity distribution of the polymer is about the same. In addition, after deciding the position of the weir in the reaction tank, the resistance when the reaction liquid passes through the through hole at a predetermined flow rate penetrates so as to be smaller than the driving force due to the reaction liquid head difference before and after the weir. The hole diameter of the hole can be determined. The area between the two weirs acts in the same way as a single mixing cell, and the reaction liquid is homogenized by being stirred by a stirrer. Thereby, the low viscosity melt and the low viscosity melt having a low degree of polymerization can flow faster than the high viscosity polymer having a high degree of polymerization, and the influence of mixing of both can be suppressed. The weir may be omitted when the viscosity of the polymer can be expected to some extent and the mixing effect is small.

横型反応槽における供給口と排出口において、ヘッド差を設けることにより、反応液が供給口から排出口へと移動するための駆動力を与えることができる。反応液は、堰の貫通孔を通って流れるか、あるいは堰よりも高い位置にある反応液がヘッド差により後段の領域に流れることにより、横型反応槽を排出口方向へ流れることができる。横型反応槽において、反応液の供給量は特に制限されないが、横型反応槽の容量に対し、通常10〜70%、好ましくは40〜50%まで液が張り込まれる量で供給される。また、堰の高さを超えない量で供給するのが好ましい。未反応のラクチドが急速に流れるのを、効果的に抑制できるからである。横型反応槽には、必要に応じて反応液の液面を測定する装置を設置し、計測信号を反応槽供給口の送液ポンプ又は反応槽排出口の送液ポンプ等にフィードバックすることにより、液面の高さが所定値となるよう反応液の輸送量を調節することができる。   By providing a head difference between the supply port and the discharge port in the horizontal reaction tank, a driving force for moving the reaction solution from the supply port to the discharge port can be applied. The reaction liquid flows through the through hole of the weir, or the reaction liquid at a position higher than the weir flows to the subsequent region due to the head difference, so that the horizontal reaction tank can flow toward the discharge port. In the horizontal reaction tank, the supply amount of the reaction liquid is not particularly limited, but is normally supplied in an amount of 10 to 70%, preferably 40 to 50% with respect to the capacity of the horizontal reaction tank. Moreover, it is preferable to supply with the quantity which does not exceed the height of a weir. It is because it can suppress effectively that unreacted lactide flows rapidly. In the horizontal reaction tank, if necessary, a device for measuring the liquid level of the reaction liquid is installed, and the measurement signal is fed back to the liquid feed pump at the reaction tank supply port or the liquid feed pump at the reaction tank discharge port, etc. The transport amount of the reaction liquid can be adjusted so that the height of the liquid level becomes a predetermined value.

液面の測定方法としては、例えば、放射性物質を横型反応槽上部に設置し、そこから発生するガンマ線の反応液に対する透過量により測定する方法、横型反応槽上部から超音波又は電磁波を発射してその反射波を計測することにより測定する方法、横型反応槽上部に筒状のコンデンサーを設置して、これを反応液中に差込み、筒内部の反応液高さに伴う誘電率の変化を計測することで測定する方法等があげられる。   As a method for measuring the liquid level, for example, a radioactive substance is installed in the upper part of the horizontal reaction tank, and a method of measuring the amount of gamma rays generated from the reaction liquid through the reaction liquid, ultrasonic waves or electromagnetic waves are emitted from the upper part of the horizontal reaction tank. A method of measuring the reflected wave by measuring it, installing a cylindrical condenser at the top of the horizontal reaction tank, inserting it into the reaction liquid, and measuring the change in dielectric constant with the height of the reaction liquid inside the cylinder The measuring method etc. are mention | raise | lifted.

1段目の横型反応槽における反応条件については、当業者であれば適宜決定することができるが、反応槽内の平均反応温度は、通常140〜180℃、好ましくは160〜170℃、滞留時間は、通常5〜15時間、好ましくは7〜10時間である。1段目の横型反応槽の排出口から、重量平均分子量が、通常5万〜20万、好ましくは7万〜15万の重合物が得られるように反応条件を設定することが好ましい。   The reaction conditions in the first horizontal reaction tank can be appropriately determined by those skilled in the art. The average reaction temperature in the reaction tank is usually 140 to 180 ° C, preferably 160 to 170 ° C, and the residence time. Is usually 5 to 15 hours, preferably 7 to 10 hours. It is preferable to set the reaction conditions so that a polymer having a weight average molecular weight of 50,000 to 200,000, preferably 70,000 to 150,000 is obtained from the outlet of the first horizontal reaction tank.

1段目の反応槽を横型反応槽とすることにより、及び1段目の反応槽内に堰を設けることにより、粘度が低い溶融原料、並びに重合度と粘度の低い重合物が、ある程度重合反応が進んだ重合物と混合するのを抑制し、反応槽内でのピストンフロー性を確保することができる。そして、反応液が未反応のまま次の行程に移動することを防止でき、1段目の反応槽において十分な反応を行うことができる。したがって、滞留時間のばらつきに由来する温度履歴の長時間化が防止されるため、熱分解による重合物の劣化が抑制され、高品質のポリマーを得ることができる。   By making the first-stage reaction tank a horizontal reaction tank, and by providing a weir in the first-stage reaction tank, a molten raw material having a low viscosity and a polymer having a low degree of polymerization and a viscosity are polymerized to some extent. Can be prevented from mixing with the polymer having advanced, and the piston flow property in the reaction vessel can be ensured. And it can prevent that a reaction liquid moves to the following process with unreacted, and can fully react in the 1st stage | paragraph reaction tank. Therefore, since the temperature history resulting from the variation in residence time is prevented from being prolonged, deterioration of the polymer due to thermal decomposition is suppressed, and a high-quality polymer can be obtained.

このようにして構成される1段目の反応槽において重合された重合物は、溶融状態で未反応の原料とともに反応液として排出口から抜き出され、2段目の反応槽に供給口から供給される。2段目の反応槽では、槽内に供給されたこの重合物を被重合物(以下、原料重合物という。)として加熱、撹拌し、所定の重合度まで高めた溶融状態の重合物(以下、最終重合物という。)を排出口から排出する。   The polymer polymerized in the first stage reaction tank constructed in this way is withdrawn from the discharge port as a reaction solution together with the unreacted raw material in the molten state, and supplied from the supply port to the second stage reaction tank. Is done. In the second-stage reaction tank, the polymer supplied into the tank is heated and stirred as a polymer (hereinafter referred to as a raw material polymer), and a molten polymer (hereinafter referred to as a polymerized polymer) having a predetermined degree of polymerization. , Called final polymerized product).

2段目の反応槽は、1段目の反応槽と同様、横型の反応槽が用いられるが、撹拌機としては1軸よりも2軸の撹拌機が好適に用いられる。撹拌機の回転軸上には、所定の間隔をあけて撹拌翼が2枚以上設置されていることが好ましい。これは撹拌機の回転軸や反応槽への重合物等の付着を防止することができるためで、セルフクリーニング作用の観点から、重合反応が進み重合物の粘度が上昇している後段の反応槽においては特に有効である。各回転軸の回転方向については、互いに複数の撹拌翼が噛み合うようにされていれば、逆方向に回転させるもの、同じ方向に回転するもののいずれでも構わないが、2軸の撹拌機では、混合性能の観点から、同じ方向に回転するものが望ましい。これは、翼間の溶融物にかかるせん断力が大きくかかることで、引き伸ばしと折り畳みによる反応物と原料の混合効果が増大するためである。撹拌翼の形状については、例えば、円形、長円形、3角形、4角形及び多葉形など一般的なものを用いることができ、特に限定されない。また、反応槽の供給口は撹拌装置の軸より下側に位置するのが好ましく、排出口は撹拌装置の回転軸より下側に位置するのが好ましい。   The second-stage reaction tank is a horizontal reaction tank as in the first-stage reaction tank, but a two-axis stirrer is preferably used as the stirrer rather than one axis. It is preferable that two or more stirring blades are installed at a predetermined interval on the rotating shaft of the stirrer. This is because the polymer can be prevented from adhering to the rotating shaft of the stirrer and the reaction tank. From the viewpoint of the self-cleaning action, the subsequent reaction tank in which the polymerization reaction proceeds and the viscosity of the polymer is increased. Is particularly effective. As for the rotation direction of each rotating shaft, as long as a plurality of stirring blades are engaged with each other, either a rotating member rotating in the opposite direction or a rotating member rotating in the same direction may be used. From the viewpoint of performance, those that rotate in the same direction are desirable. This is because the effect of mixing the reactant and the raw material by stretching and folding increases due to the large shearing force applied to the melt between the blades. About the shape of a stirring blade, common things, such as circular, an oval, a triangle, a quadrangle, and a multileaf shape, can be used, for example, and it is not specifically limited. Further, the supply port of the reaction tank is preferably located below the axis of the stirring device, and the discharge port is preferably located below the rotation axis of the stirring device.

2段目の反応槽では、槽内を移動する溶融物、つまり原料重合物と最終重合物との中間状態の重合物(以下、プレポリマーという。)に、溶融状態の被重合物として、溶融原料を添加して撹拌、混合を行いながら、重合反応を進める。すなわち、溶融原料とプレポリマーを混合し、プレポリマーに蓄積した反応熱を溶融原料のエンタルピーとして吸収することにより、プレポリマーの温度が低下するため、熱分解を抑制することができる。一方、溶融原料はプレポリマーから熱を受けることにより、外部からの加熱が少なくても重合反応の進捗に必要となる温度を得ることができる。   In the second stage reaction tank, the molten material moving in the tank, that is, the polymer in the intermediate state between the raw material polymer and the final polymer (hereinafter referred to as prepolymer) is melted as the polymer in the molten state. The polymerization reaction is advanced while adding the raw materials and stirring and mixing. That is, by mixing the molten raw material and the prepolymer and absorbing the reaction heat accumulated in the prepolymer as the enthalpy of the molten raw material, the temperature of the prepolymer is lowered, so that thermal decomposition can be suppressed. On the other hand, the molten raw material receives heat from the prepolymer, so that the temperature required for the progress of the polymerization reaction can be obtained even if there is little external heating.

ここで、溶融原料とプレポリマーの間で粘度の差が大きい場合、撹拌による混合性が低下する可能性がある。このような場合、例えば、特開平6−21万8260号公報に開示されているように、一方の回転軸に設置されている撹拌翼が他方の回転軸の撹拌翼と軸方向に微小間隔で噛み合って配置される撹拌機が有効となる。これは、隣り合う翼間の間隔が狭いことにより、翼間にある溶融原料とプレポリマーに対して大きなせん断力が撹拌で与えられ、混合性が向上するためである。溶融原料とプレポリマーの混合性が増すことで、プレポリマーから溶融原料への熱の移動性が向上し、プレポリマーの熱分解の抑制効果を大きくできる。   Here, when the difference in viscosity between the molten raw material and the prepolymer is large, the mixing property by stirring may be lowered. In such a case, for example, as disclosed in JP-A-6-218260, the stirring blade installed on one rotating shaft is slightly spaced apart from the stirring blade of the other rotating shaft in the axial direction. A stirrer arranged in mesh is effective. This is because the gap between the adjacent blades is narrow, so that a large shearing force is applied to the molten raw material and the prepolymer between the blades by stirring, and the mixing property is improved. By increasing the mixing property between the molten raw material and the prepolymer, the heat mobility from the prepolymer to the molten raw material is improved, and the effect of suppressing thermal decomposition of the prepolymer can be increased.

溶融原料が添加される反応槽の添加口は、プレポリマーの液面よりも上部であり、かつ撹拌翼と撹拌翼の間に位置するように、軸方向に単数または複数設置されている。このような位置に添加口を設けることにより、溶融原料とプレポリマーが直に接することを防ぐことができ、溶融原料によるプレポリマーの急激な冷却による凝固を回避し、添加口の閉塞を防ぐことができる。   The addition port of the reaction vessel to which the molten raw material is added is one or more in the axial direction so as to be above the liquid level of the prepolymer and positioned between the stirring blades. By providing the addition port at such a position, it is possible to prevent the molten raw material and the prepolymer from coming into direct contact, avoid solidification of the prepolymer caused by the rapid cooling of the molten raw material, and prevent the addition port from being blocked. Can do.

2段目の反応槽における加熱方法、反応槽内部を複数個領域に区分けして加熱する方式、液面の測定方法については、いずれも1段目の反応槽と同様の扱いとなる。また、必要に応じて反応槽の供給口から排出口に向けて反応液が急速に流れるのを阻害するため、槽内に堰を設置してもよい。反応槽の反応条件については、当業者であれば適宜決定することができるが、反応槽内の平均反応温度は、通常140〜200℃、好ましくは160〜180℃、滞留時間は、通常0.5〜15時間、好ましくは1〜5時間である。2段目の反応槽の排出口から、重量平均分子量が、通常7万〜30万、好ましくは10万〜20万の重合物が得られるように反応条件を設定することが好ましい。   The heating method in the second-stage reaction tank, the heating method by dividing the inside of the reaction tank into a plurality of regions, and the liquid level measurement method are all handled in the same manner as in the first-stage reaction tank. In addition, a weir may be installed in the tank to prevent the reaction liquid from rapidly flowing from the supply port to the discharge port of the reaction tank as necessary. The reaction conditions in the reaction vessel can be appropriately determined by those skilled in the art, but the average reaction temperature in the reaction vessel is usually 140 to 200 ° C, preferably 160 to 180 ° C, and the residence time is usually 0.8. 5 to 15 hours, preferably 1 to 5 hours. It is preferable to set the reaction conditions so that a polymer having a weight average molecular weight of 70,000 to 300,000, preferably 100,000 to 200,000 is obtained from the outlet of the second stage reaction tank.

2段目の反応槽でプレポリマーに溶融原料を添加し、撹拌、混合を行いながら重合反応を進めることにより、熱分解による重合物の劣化が抑制され、高品質のポリマーを得ることができる。   By adding the molten raw material to the prepolymer in the second-stage reaction tank and advancing the polymerization reaction while stirring and mixing, deterioration of the polymer due to thermal decomposition is suppressed, and a high-quality polymer can be obtained.

このようにして構成される2段目の反応槽において重合された最終重合物は、溶融状態で未反応の原料とともに反応液として排出口から抜き出され、3段目の反応槽に供給される。3段目の反応槽では、槽内に供給された重合物を原料重合物として加熱、撹拌し、所望の重合度まで高めた溶融状態の最終重合物を排出口から排出するようになっている。   The final polymer polymerized in the second-stage reaction tank configured as described above is extracted from the discharge port as a reaction solution together with unreacted raw materials in a molten state, and supplied to the third-stage reaction tank. . In the third-stage reaction tank, the polymer supplied in the tank is heated and stirred as a raw material polymer, and the final polymer in a molten state that has been increased to a desired degree of polymerization is discharged from the discharge port. .

3段目の反応槽としては、重合反応を行うための反応装置として、その回転軸が地面に対して実質的に垂直になるように設置された撹拌機を有する反応槽を、少なくともその最終段に含む反応装置を使用する。以下、その回転軸が地面に対して実質的に垂直になるように設置された撹拌機を有する反応槽を縦型反応槽と称する。   As a reaction vessel for performing the polymerization reaction, a reaction vessel having a stirrer whose rotation axis is substantially perpendicular to the ground is used as the third-stage reaction vessel. The reactor included in is used. Hereinafter, a reaction tank having a stirrer installed so that its rotation axis is substantially perpendicular to the ground is referred to as a vertical reaction tank.

本実施の形態においては、反応装置は、少なくとも最終段に縦型反応槽を有するが、最終段以外の段にさらに縦型反応槽を有していてもよい。最終段以外の反応槽の形状等については、特に制限されず、当技術分野で通常用いられるものを使用できる。本実施の形態では、最終段に縦型反応槽を含む反応装置を使用するものであるが、実質的に重合反応が行われていないような槽をそれ以降の段に含む反応装置を使用する場合も、本発明の範囲に包含される。   In the present embodiment, the reaction apparatus has a vertical reaction tank at least in the final stage, but may further have a vertical reaction tank in a stage other than the final stage. The shape of the reaction vessel other than the final stage is not particularly limited, and those usually used in the art can be used. In this embodiment, a reaction apparatus including a vertical reaction tank is used in the final stage, but a reaction apparatus including a tank in which the polymerization reaction is not substantially performed in subsequent stages is used. Such cases are also included in the scope of the present invention.

地面に対して実質的に垂直とは、撹拌機の回転軸が厳密に垂直であることを意図するものではなく、地面、すなわち、地平線と回転軸とのなす角度が、通常85〜95°、好ましくは89〜91°、より好ましくは90°であることを意味する。横型反応槽と同様に、回転軸は、必ずしも実在の回転軸部材を意味するものではなく、単なる回転中心としての回転軸線をも包含する。したがって、撹拌機の回転運動の回転中心が地面に対して実質的に垂直に配置されるものであれば、必ずしも実在の回転軸部材は存在しなくてもよい。   Substantially perpendicular to the ground does not mean that the rotation axis of the stirrer is strictly perpendicular, but the angle between the ground, i.e. the horizon and the rotation axis, is usually 85-95 °, It means preferably 89 to 91 °, more preferably 90 °. Similar to the horizontal reaction vessel, the rotating shaft does not necessarily mean an actual rotating shaft member, but also includes a rotating axis as a simple center of rotation. Therefore, if the rotational center of the rotational motion of the stirrer is disposed substantially perpendicular to the ground, the actual rotating shaft member does not necessarily have to exist.

縦型反応槽の形状は、撹拌装置を、その回転軸が地面に対して実質的に垂直になるように設置できるような形状であればタンク型でも筒型でもよく特に制限されないが、好ましくは撹拌機の回転軸と実質的に平行に中心軸を有する円筒状である。この縦型反応槽は、撹拌機の回転軸方向の一端に前段の反応槽からの反応液を供給するための供給口を有し、他端に反応液を取り出すための排出口を有する。したがって、供給された反応液は供給口から排出口の方向に、実質的に垂直方向に移っていくことになる。供給口は反応槽の上部に存在し、排出口は反応槽の下部に存在するのが好ましい。重合反応が進むにつれて重合物の比重が大きくなっていくため、上部に供給口を設けることにより、重合度の低い重合物が重合度の高い重合物に混入するのを抑制することができる。   The shape of the vertical reaction tank is not particularly limited as long as the stirring device can be installed so that the rotation axis thereof is substantially perpendicular to the ground, and may be a tank type or a cylindrical type, but is preferably not limited. A cylindrical shape having a central axis substantially parallel to the rotation axis of the stirrer. This vertical reaction tank has a supply port for supplying the reaction liquid from the previous reaction tank at one end in the rotation axis direction of the stirrer, and a discharge port for taking out the reaction liquid at the other end. Therefore, the supplied reaction liquid moves from the supply port to the discharge port in a substantially vertical direction. The supply port is preferably present in the upper part of the reaction tank, and the discharge port is preferably present in the lower part of the reaction tank. Since the specific gravity of the polymer increases as the polymerization reaction proceeds, by providing a supply port in the upper part, it is possible to prevent a polymer having a low polymerization degree from being mixed into a polymer having a high polymerization degree.

縦型反応槽に設置される撹拌機としては、地面に対して実質的に垂直に配置される回転軸を中心とした回転により撹拌を行うものであれば特に限定されない。例えば、円形、長円形、3角形、4角形及び多葉形などの撹拌翼が回転軸上に間隔をあけて2枚以上設置された1軸又は互いに噛み合う2軸以上の混合機などがあげられる。複数の撹拌翼を有する2軸の混合機であって、各回転軸の撹拌翼が互い違いになるように設置されているものが好ましい。また、この場合、各回転軸を逆方向に回転させるのが好ましい。互いに噛み合う2軸以上の撹拌機は、撹拌機の回転軸や反応槽への重合物等の付着を防止することができ、セルフクリーニング作用の観点から、重合反応が進み重合物の粘度が上昇している後段の反応槽においては特に有利に使用される。   The stirrer installed in the vertical reaction tank is not particularly limited as long as the stirring is performed by rotation around a rotation axis that is arranged substantially perpendicular to the ground. For example, a mixer having two or more shafts in which two or more agitating blades such as a circle, an oval, a triangle, a quadrangle, and a multi-leaf are installed on a rotating shaft with a space therebetween, or two or more shafts that mesh with each other. . A two-shaft mixer having a plurality of stirring blades is preferably installed such that the stirring blades of the respective rotating shafts are staggered. Moreover, in this case, it is preferable to rotate each rotating shaft in the reverse direction. Two or more shaft stirrers that mesh with each other can prevent the polymer from adhering to the rotating shaft of the stirrer and the reaction vessel, and the viscosity of the polymer increases as the polymerization reaction proceeds from the viewpoint of self-cleaning action. The latter reaction tank is particularly advantageously used.

縦型反応槽における加熱方法としては、横型反応槽の場合と同様に、当技術分野において通常用いられる方法を使用することができ、本実施の形態では、反応槽外周部に熱媒のジャケットを設置し、反応槽壁面を通して伝熱により反応液を加熱する方法を用いるが、例えば、反応槽壁面を通して伝熱により反応液を加熱する方法、あるいは撹拌機の回転軸内部に熱媒を通して、伝熱により加熱する方法等、様々な方法があり、これらを単独で使用しても組み合わせて使用してもよい。   As a heating method in the vertical reaction tank, a method usually used in this technical field can be used as in the case of the horizontal reaction tank. In the present embodiment, a heating medium jacket is provided on the outer periphery of the reaction tank. Install and use the method of heating the reaction liquid by heat transfer through the reaction tank wall, for example, the method of heating the reaction liquid by heat transfer through the reaction tank wall or the heat transfer through the rotating shaft of the stirrer There are various methods such as a method of heating by heating, and these may be used alone or in combination.

縦型反応槽内に供給された原料重合物は、当初、上記の加熱方法より加熱されて重合反応が進むが、反応熱に伴う温度上昇により、反応液の温度が熱媒よりも高くなると逆に反応液から熱媒に熱が逃げることになる。したがって、横型反応槽の場合と同様に、必要に応じて、反応槽内部を複数個の領域に区分けし、区分けした領域ごとに熱媒温度を変えられるような加熱方法を使用してもよい。これにより、例えば、低温の反応液を加熱する領域では熱媒温度を高く設定し、反応熱により反応液温度が高くなり除熱が必要となる領域では逆に熱媒温度を低く設定するといったことが可能となる。除熱がさらに必要な場合には、例えば、縦型反応槽内部にフィン(反応槽内側面の凹凸)を設置することより、除熱効率をさらに向上させることもできる。また、加熱手段により加熱された熱媒を排出口付近に供給することにより、ポリマーを保温し、冷えすぎを防止する態様も考えられる。   The raw material polymer supplied into the vertical reaction tank is initially heated by the above heating method and the polymerization reaction proceeds. However, when the temperature of the reaction liquid becomes higher than that of the heating medium due to the temperature rise accompanying the reaction heat, The heat escapes from the reaction solution to the heat medium. Therefore, as in the case of the horizontal reaction tank, a heating method may be used in which the inside of the reaction tank is divided into a plurality of regions and the heating medium temperature can be changed for each of the divided regions as necessary. Thereby, for example, the heat medium temperature is set high in the region where the low temperature reaction liquid is heated, and the heat medium temperature is set low in the region where the reaction liquid temperature becomes high due to the reaction heat and heat removal is necessary. Is possible. If further heat removal is required, the heat removal efficiency can be further improved, for example, by providing fins (irregularities on the inner surface of the reaction tank) inside the vertical reaction tank. Moreover, the aspect which keeps a polymer warm by supplying the heat medium heated by the heating means to the discharge port vicinity, and prevents overcooling is also considered.

重合反応後段においては高温で反応を行うのが好ましいため、温度上昇に伴う重合物の劣化が問題となるが、最終段に縦型反応槽を用いることで、温度上昇を抑制することができ、重合物が劣化し着色する影響を低減することができる。   Since it is preferable to perform the reaction at a high temperature in the latter stage of the polymerization reaction, degradation of the polymer accompanying the temperature rise becomes a problem, but by using a vertical reaction tank in the final stage, the temperature rise can be suppressed, It is possible to reduce the influence that the polymer is deteriorated and colored.

縦型反応槽において、反応液の供給量は特に制限されないが、縦型反応槽の容量に対し、通常20〜100%、好ましくは60〜100%まで液が張り込まれる量で供給される。したがって、反応液が反応槽容量の通常半量程度しか導入されない従来の横型反応槽と比較して、反応液が反応槽内壁と接する面積が大きく、伝熱面積を広く取ることができる。   In the vertical reaction tank, the supply amount of the reaction liquid is not particularly limited, but is normally supplied in an amount of 20 to 100%, preferably 60 to 100% with respect to the capacity of the vertical reaction tank. Therefore, compared with the conventional horizontal reaction tank in which the reaction liquid is introduced only about half the normal volume of the reaction tank, the area where the reaction liquid is in contact with the inner wall of the reaction tank is large and the heat transfer area can be increased.

原料重合物の重合に伴う反応熱を伝熱により除去することで反応液の温度上昇を低減することができ、重合反応の後段において、生成した重合物の熱分解に伴う劣化を効果的に抑制し、着色を防止することができる。特にラクチドの開環重合においては、ポリ乳酸の着色を効果的に防止することができる。また、縦型反応槽の形状を、側面に凹凸を有する形状とすることにより、伝熱面積をさらに増加させることができ、熱除去効率を向上させることもできる。側面に凹凸を設ける態様においては、撹拌翼を反応槽側面の凹部分と噛み合うように設置することにより、反応槽内壁にこびりついた高粘度の重合物を掻き取ることができる。   By removing the heat of reaction associated with the polymerization of the raw material polymer by heat transfer, the temperature rise of the reaction solution can be reduced, and the degradation caused by thermal decomposition of the produced polymer is effectively suppressed at the later stage of the polymerization reaction. And coloring can be prevented. In particular, in the ring-opening polymerization of lactide, coloring of polylactic acid can be effectively prevented. Moreover, the heat transfer area can be further increased and the heat removal efficiency can be improved by making the shape of the vertical reaction tank into a shape having irregularities on the side surfaces. In the embodiment in which the side surface is provided with irregularities, the high viscosity polymer stuck to the inner wall of the reaction vessel can be scraped off by installing the stirring blade so as to mesh with the concave portion on the side surface of the reaction vessel.

最終段の縦型反応槽における反応条件についても、当業者であれば適宜決定することができるが、反応槽内の平均反応温度は、通常180〜220℃、好ましくは190〜210℃、滞留時間は、通常1〜7時間、好ましくは3〜5時間である。最終段の縦型反応槽の排出口から、重量平均分子量が、通常10万〜50万、好ましくは15〜30万の重合物が得られるように反応条件を設定することが好ましい。   The reaction conditions in the final vertical reaction tank can also be appropriately determined by those skilled in the art, but the average reaction temperature in the reaction tank is usually 180 to 220 ° C., preferably 190 to 210 ° C., residence time. Is usually 1 to 7 hours, preferably 3 to 5 hours. It is preferable to set the reaction conditions so that a polymer having a weight average molecular weight of usually 100,000 to 500,000, preferably 150 to 300,000 can be obtained from the outlet of the vertical reaction tank in the final stage.

本実施の形態のポリマー合成装置においては、重合のための反応装置の後段に残存原料除去装置を設置することにより、反応装置から排出される反応液から未反応の原料の除去を可能としている。この残存原料除去装置では、反応液の溶融状態を維持しつつ負圧環境を作ることにより、未反応の原料、例えばラクチドが蒸発除去される。さらに、本実施の形態の合成方法を経て得られた重合物には、通常、水冷及びチップカッターによるペレット化処理等が施されるが、これらの処理は省略することができる。   In the polymer synthesizing apparatus of the present embodiment, a remaining raw material removing device is installed at the subsequent stage of the polymerization reaction device, whereby unreacted raw material can be removed from the reaction liquid discharged from the reaction device. In this residual raw material removal apparatus, an unreacted raw material, for example, lactide is evaporated and removed by creating a negative pressure environment while maintaining the molten state of the reaction liquid. Furthermore, although the polymer obtained through the synthesis method of the present embodiment is usually subjected to water cooling and pelletizing treatment with a chip cutter, these treatments can be omitted.

また、本実施の形態のポリマー合成装置において使用される、原料溶融装置、触媒供給装置、各種反応槽を含む反応装置、残存原料除去装置等の装置には、それぞれ、窒素ガスで内部をパージするための窒素ガス供給配管及び排気管が設置されていることが好ましい。そして、合成プロセスの運転は基本的に、プロセス内の全装置が窒素パージされた後に開始されるのが好ましい。これにより、酸素の存在による反応液の焼け焦げを防ぐことができる。また、原料溶融装置、触媒供給装置、原料供給装置、各種反応槽等は、大気圧程度の圧力で運転するのが好ましい。そうすることにより、溶融原料の揮発を低減することができる。   In addition, the inside of the apparatus for synthesizing the polymer according to the present embodiment, such as a raw material melting apparatus, a catalyst supply apparatus, a reaction apparatus including various reaction tanks, and a residual raw material removal apparatus, is purged with nitrogen gas. For this purpose, a nitrogen gas supply pipe and an exhaust pipe are preferably installed. And the operation of the synthesis process is basically preferably started after all the equipment in the process has been purged with nitrogen. Thereby, scorching of the reaction liquid due to the presence of oxygen can be prevented. In addition, the raw material melting apparatus, the catalyst supply apparatus, the raw material supply apparatus, various reaction vessels, and the like are preferably operated at a pressure of about atmospheric pressure. By doing so, volatilization of the molten raw material can be reduced.

また、2段目の反応槽においては、プレポリマーの液面を測定する装置を設置し、計測信号を反応槽供給口の送液ポンプ又は反応槽排出口の送液ポンプ等にフィードバックさせることにより、液面の高さが原料溶融物を追加添加する供給口よりも下になるように、反応液の輸送量を調節する液面制御装置が設けられていてもよい。これにより原料溶融物の供給口において原料溶融物とプレポリマーが直に接することを常に防ぐことができ、原料溶融物によるプレポリマーの急激な冷却による凝固を回避し、供給口の閉塞を防ぐことができる。   In the second-stage reaction tank, a device for measuring the liquid level of the prepolymer is installed, and the measurement signal is fed back to the liquid feed pump at the reaction tank supply port or the liquid feed pump at the reaction tank discharge port. In addition, a liquid level control device for adjusting the transport amount of the reaction liquid may be provided so that the height of the liquid level is lower than the supply port for additionally adding the raw material melt. This always prevents direct contact between the raw material melt and the prepolymer at the raw material melt supply port, avoids solidification of the raw material melt due to rapid cooling of the prepolymer, and prevents the supply port from being blocked. Can do.

縦型反応槽においても横型反応槽と同様に、必要に応じて反応液の液面を測定する装置を設置し、計測信号を反応槽の供給口の送液ポンプ又は排出口の送液ポンプにフィードバックすることにより、液面の高さが所定値となるよう反応液の輸送量を調節することができる。   In the vertical reaction tank, as in the horizontal reaction tank, a device for measuring the liquid level of the reaction liquid is installed as necessary, and the measurement signal is sent to the liquid feed pump at the reaction tank supply port or the liquid feed pump at the discharge port. By feeding back, the transport amount of the reaction liquid can be adjusted so that the height of the liquid surface becomes a predetermined value.

液面の測定方法としては、例えば、放射性物質を横型反応槽上部に設置し、そこから発生するガンマ線の反応液に対する透過量により測定する方法、反応槽の上部から超音波又は電磁波を発射してその反射波を計測する事により測定する方法、反応槽の上部に筒状のコンデンサーを設置して、これを反応液中に差込み、筒内部の反応液高さに伴う誘電率の変化を計測することで測定する方法等があげられる。   As a method for measuring the liquid level, for example, a radioactive substance is installed in the upper part of a horizontal reaction tank, and the measurement is performed by the amount of gamma rays transmitted from the reaction liquid to the reaction liquid. Ultrasonic or electromagnetic waves are emitted from the upper part of the reaction tank. A method of measuring the reflected wave, installing a cylindrical condenser at the top of the reaction tank, inserting it into the reaction solution, and measuring the change in dielectric constant with the height of the reaction solution inside the tube The measuring method etc. are mention | raise | lifted.

以下、本発明を適用したポリ乳酸の合成装置の一実施例について、さらに詳細に説明する。なお、上記の記載と重複する事項については、一部説明を省略する。   Hereinafter, an embodiment of a polylactic acid synthesis apparatus to which the present invention is applied will be described in more detail. Note that a part of the description overlapping with the above description is partially omitted.

図1は、本発明を適用してなるポリ乳酸の合成装置の全体構成図である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a polylactic acid synthesis apparatus to which the present invention is applied.

本実施例の合成装置は、原料ラクチドを溶融状態で反応装置に供給し、加熱、撹拌させて重合させることによりポリ乳酸を合成するものであり、第1のラクチド供給装置1〜3、ラクチド溶融装置4〜6、触媒供給装置7〜9、重合開始剤供給装置10〜12、第2のラクチド供給装置13〜15、第1反応槽16、第2反応槽17、第3反応槽18、残存ラクチド除去装置19、送液ポンプ20〜35、バルブ36〜51を備えて構成される。   The synthesizing apparatus of the present example is to synthesize polylactic acid by supplying raw material lactide to a reaction apparatus in a molten state, polymerizing by heating and stirring, and first lactide supply apparatuses 1 to 3, lactide melting Devices 4-6, catalyst supply devices 7-9, polymerization initiator supply devices 10-12, second lactide supply devices 13-15, first reaction tank 16, second reaction tank 17, third reaction tank 18, remaining A lactide removing device 19, liquid feeding pumps 20 to 35, and valves 36 to 51 are provided.

本合成装置において、反応装置は、第1反応槽16,第2反応槽17,第3反応槽18を直列に接続して構成される。第1反応槽16,第2反応槽17は、横型反応槽となり、第3反応槽18は、縦型反応槽となっている。溶融原料は、第1の供給系統から第1反応槽16に供給口を通じて供給される一方、第2,第3の供給系統から第2反応槽17に添加口を通じて供給されるようになっている。   In the present synthesis apparatus, the reaction apparatus is configured by connecting a first reaction tank 16, a second reaction tank 17, and a third reaction tank 18 in series. The first reaction tank 16 and the second reaction tank 17 are horizontal reaction tanks, and the third reaction tank 18 is a vertical reaction tank. The molten raw material is supplied from the first supply system to the first reaction tank 16 through the supply port, while being supplied from the second and third supply systems to the second reaction tank 17 through the addition port. .

第1の供給系統は、第1のラクチド供給装置1、ラクチド溶融装置4、触媒供給装置7、重合開始剤供給装置10、第2のラクチド供給装置13から構成される。第2の供給系統は、第1のラクチド供給装置2、ラクチド溶融装置5、触媒供給装置8、重合開始剤供給装置11、第2のラクチド供給装置14から構成される。第3の供給系統は、第1のラクチド供給装置3、ラクチド溶融装置6、触媒供給装置9、重合開始剤供給装置12、第2のラクチド供給装置15から構成される。   The first supply system includes a first lactide supply device 1, a lactide melting device 4, a catalyst supply device 7, a polymerization initiator supply device 10, and a second lactide supply device 13. The second supply system includes a first lactide supply device 2, a lactide melting device 5, a catalyst supply device 8, a polymerization initiator supply device 11, and a second lactide supply device 14. The third supply system includes a first lactide supply device 3, a lactide melting device 6, a catalyst supply device 9, a polymerization initiator supply device 12, and a second lactide supply device 15.

第2反応槽17への溶融原料の供給系統については、2系統に限定されず、必要に応じて系統数を増減することができる。送液ポンプ20〜35については、輸送する液の粘度が低く、重力を利用して送液できる場合等については、一部省略することができる。また、バルブ36〜51についても必要に応じて省略することができる。   About the supply system of the molten raw material to the 2nd reaction tank 17, it is not limited to 2 systems, The number of systems can be increased / decreased as needed. About the liquid feeding pumps 20-35, the viscosity of the liquid to be transported is low, and the case where the liquid can be fed using gravity can be partially omitted. Further, the valves 36 to 51 can be omitted as necessary.

ラクチド供給装置1〜3は、固体又は粉体状の原料ラクチドを第1のラクチド溶融装置4〜6に定量供給する。ラクチド供給装置1〜3の輸送方式として、例えば、スクリューフィーダーによる輸送、超音波振動による輸送、ガス流による輸送等の方式がある。第1のラクチド溶融装置4〜6では、送られてきた原料ラクチドを容器内で加熱して溶融する。その際の温度は、ラクチドの融点以上で、望ましくは熱による劣化が起こらないように、例えば、160℃以下の範囲とする。原料ラクチドが固体または粉体状ではなく液体で供給される場合には、ラクチド供給装置1〜3は送液ポンプとなり、ラクチド溶融装置4〜6はバッファータンクとして機能する。   The lactide supply devices 1 to 3 quantitatively supply solid or powdery raw material lactide to the first lactide melting devices 4 to 6. As a transportation method of the lactide supply devices 1 to 3, there are methods such as transportation by a screw feeder, transportation by ultrasonic vibration, transportation by a gas flow, and the like. In the 1st lactide melting apparatus 4-6, the raw material lactide sent is heated and fuse | melted in a container. The temperature at that time is not lower than the melting point of lactide, and is preferably in the range of 160 ° C. or lower, for example, so that deterioration due to heat does not occur. When the raw material lactide is supplied as a liquid instead of solid or powder, the lactide supply devices 1 to 3 serve as liquid feed pumps, and the lactide melting devices 4 to 6 function as buffer tanks.

第1の供給系統において、ラクチド溶融装置4で生成された溶融ラクチドは、バルブ36が開放されて送液ポンプ20により排出され、次いで、バルブ39,42が開放されて、触媒供給装置7、重合開始剤供給装置10から触媒、重合開始剤が、ポンプ23,26により溶融ラクチドに供給された後、ラクチド供給装置13に供給される。なお、送液ポンプ20により排出される溶融ラクチドの流量、触媒供給装置7から供給される触媒量の溶融ラクチド流量に対する割合、及び重合開始剤供給装置10から供給される重合開始剤の溶融ラクチド流量に対する割合は、同一である必要はなく、必要に応じて変更することができる。   In the first supply system, the melted lactide generated by the lactide melting device 4 is discharged by the liquid feed pump 20 with the valve 36 opened, and then the valves 39 and 42 are opened, and the catalyst supply device 7, polymerization is performed. The catalyst and the polymerization initiator are supplied from the initiator supply device 10 to the molten lactide by the pumps 23 and 26 and then supplied to the lactide supply device 13. The flow rate of molten lactide discharged from the liquid feed pump 20, the ratio of the catalyst amount supplied from the catalyst supply device 7 to the flow rate of molten lactide, and the molten lactide flow rate of the polymerization initiator supplied from the polymerization initiator supply device 10. The ratio to the need not be the same, and can be changed as needed.

また、第2と第3の供給系統においても、第1の供給系統と同様に、ラクチド溶融装置5,6、ラクチド供給装置14,15を経由して溶融ラクチドが生成され、第2反応槽17に供給される。なお、第2と第3の供給系統において、溶融ラクチドに触媒や重合開始剤を添加する必要がない場合には、バルブ40〜41、43〜44、ポンプ24〜25、27〜28、触媒供給装置8〜9、及び重合開始剤供給装置11〜12を省略することができる。   Also in the second and third supply systems, similarly to the first supply system, molten lactide is generated via the lactide melting devices 5 and 6 and the lactide supply devices 14 and 15, and the second reaction tank 17. To be supplied. In the second and third supply systems, when there is no need to add a catalyst or a polymerization initiator to the molten lactide, valves 40 to 41, 43 to 44, pumps 24 to 25, 27 to 28, catalyst supply The apparatuses 8 to 9 and the polymerization initiator supply apparatuses 11 to 12 can be omitted.

第2のラクチド供給装置13〜15では、溶融ラクチドの温度をラクチドの融点以上で、望ましくは160℃以下の範囲に保持する。第2のラクチド供給装置13〜15は本質的にバッファータンクであり、必要なければ省いても構わない。第2のラクチド供給装置13の溶融ラクチドは、バルブ45を開き、送液ポンプ29により横型反応槽16に連続供給される。なお、第2のラクチド供給装置13を省略する場合は送液ポンプ29も省略される。   In the second lactide supply devices 13 to 15, the temperature of the molten lactide is maintained in the range of not less than the melting point of lactide and desirably not more than 160 ° C. The second lactide supply devices 13 to 15 are essentially buffer tanks and may be omitted if not necessary. The molten lactide in the second lactide supply device 13 is continuously supplied to the horizontal reaction tank 16 by the liquid feed pump 29 with the valve 45 opened. In addition, when the 2nd lactide supply apparatus 13 is abbreviate | omitted, the liquid feeding pump 29 is also abbreviate | omitted.

また、送液ポンプ20〜29、31〜32の前後の送液配管は、温度低下に伴うラクチドの凝固、閉塞を回避するため、全て、加熱、保温等によりラクチドの融点以上で、望ましくは160℃以下の範囲に保持される。ラクチド溶融装置4〜6、ラクチド供給装置13〜15、送液ポンプ20〜22,29,31〜32の前後の配管内には、熱電対が挿入されており、各位置における溶融原料の温度が測定されるようになっている。   Moreover, in order to avoid coagulation | solidification and obstruction | occlusion of lactide accompanying the temperature fall, all the liquid supply piping before and behind the liquid supply pumps 20-29, 31-32 is more than melting | fusing point of lactide by heating, heat retention, etc., Preferably it is 160 It is kept in the range of ℃ or less. Thermocouples are inserted in the pipes before and after the lactide melting devices 4 to 6, the lactide supply devices 13 to 15, and the liquid feed pumps 20 to 22, 29, and 31 to 32, and the temperature of the molten raw material at each position is It is to be measured.

第1反応槽16を拡大した断面を図2に示す。円筒状の横型反応槽である第1反応槽16は、内壁の底部から軸方向と直行するように複数の堰101が設けられ、これらの堰53には、軸方向に貫通孔52が形成されている。第1反応槽16は、一端に供給口、他端に排出口が形成され、供給口から排出口に至るまで、槽内に延在させて設けられた回転軸に間隔を置いて撹拌翼95が取り付けられた撹拌機が設けられている。堰間の領域54では撹拌により反応液が均一化されている(この領域は単一の混合セルと見なすことができる)。そして、堰53よりも高い位置にある反応液のみがヘッド差により後段の混合セルに流れることができる。槽内の反応液は、反応槽外周部の熱媒のジャケット94によって加熱されている。   FIG. 2 shows an enlarged cross section of the first reaction tank 16. In the first reaction tank 16 which is a cylindrical horizontal reaction tank, a plurality of weirs 101 are provided so as to be orthogonal to the axial direction from the bottom of the inner wall, and through holes 52 are formed in these weirs 53 in the axial direction. ing. The first reaction tank 16 has a supply port at one end and a discharge port at the other end. The first reaction tank 16 extends from the supply port to the discharge port. Is equipped with a stirrer. In the region 54 between the weirs, the reaction liquid is homogenized by stirring (this region can be regarded as a single mixing cell). And only the reaction liquid in a position higher than the weir 53 can flow into the subsequent mixing cell due to the head difference. The reaction liquid in the tank is heated by a heat medium jacket 94 on the outer periphery of the reaction tank.

第1反応槽16内には、必要に応じて反応液の液面を測定する液面計55が設置され、液面の高さが所定値となるように、計測信号が送液ポンプ29、又は送液ポンプ30にフィードバックされることにより、反応液の輸送量が適宜調節されるようになっている。   A liquid level gauge 55 for measuring the liquid level of the reaction liquid is installed in the first reaction tank 16 as necessary, and the measurement signal is sent to the liquid feed pump 29, so that the liquid level becomes a predetermined value. Alternatively, by feeding back to the liquid feed pump 30, the transport amount of the reaction liquid is appropriately adjusted.

第1反応槽16内の反応液はバルブ48を開き、重力及び送液ポンプ30により第2反応槽17に輸送されるようになっている。送液ポンプ30については、反応液の粘度に応じて抜き出し用のスクリュー、ギアポンプ等を選定できる。また、第1反応槽16から重力のみで反応液を抜き出すことが可能な場合は、送液ポンプ30を省略することができる。送液ポンプ30前後の輸送配管は内部の反応液の凝固に伴う閉塞を回避するため、加熱されている。その際の温度としては、反応液が熱分解しないように、200℃以下に保温されていることが望ましい。   The reaction liquid in the first reaction tank 16 opens the valve 48 and is transported to the second reaction tank 17 by gravity and a liquid feed pump 30. As for the liquid feed pump 30, a screw for extraction, a gear pump, or the like can be selected according to the viscosity of the reaction liquid. Further, when the reaction liquid can be extracted from the first reaction tank 16 only by gravity, the liquid feeding pump 30 can be omitted. The transport pipes before and after the liquid feed pump 30 are heated in order to avoid clogging associated with the solidification of the internal reaction liquid. The temperature at that time is preferably kept at 200 ° C. or lower so that the reaction solution does not thermally decompose.

第2反応槽17を拡大した断面図を図3に示す。円筒状の横型反応槽である第2反応槽17は、一端に供給口、他端に排出口が形成され、供給口から排出口に至るまで、槽内に延在させて設けられた2本の回転軸57にそれぞれ間隔を置いて撹拌翼56が取り付けられた撹拌機が設けられている。この撹拌機は、一方の回転軸に設置されている撹拌翼56が他方の回転軸の撹拌翼56と軸方向に微小間隔で噛み合って配置されている。これら撹拌翼の回転軸57は、例えば、同じ方向に回転するようになっている。   FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view of the second reaction tank 17. The second reaction tank 17, which is a cylindrical horizontal reaction tank, is provided with a supply port at one end and a discharge port at the other end, and is provided extending from the supply port to the discharge port. A stirrer in which a stirring blade 56 is attached to each of the rotating shafts 57 at intervals is provided. In this stirrer, a stirring blade 56 installed on one rotating shaft is arranged to mesh with the stirring blade 56 of the other rotating shaft in the axial direction at a minute interval. The rotating shafts 57 of these stirring blades are configured to rotate in the same direction, for example.

第2反応槽17では、撹拌機の撹拌作用と、供給口と排出口の間のヘッド差によってプレポリマーは移送され、重合反応が進行する。ここで、槽内の反応液は、反応槽外周部の熱媒のジャケット96によって加熱される。   In the second reaction tank 17, the prepolymer is transferred by the stirring action of the stirrer and the head difference between the supply port and the discharge port, and the polymerization reaction proceeds. Here, the reaction liquid in the tank is heated by the jacket 96 of the heat medium on the outer periphery of the reaction tank.

第2反応槽17には、2つの添加口90を通じて、第2の供給系統と第3の供給系統がそれぞれ接続されており、溶融ラクチドが槽内に供給されるようになっている。第2のラクチド供給装置14の溶融ラクチドは、バルブ46を開き、送液ポンプ31により一方の添加口90に供給され、第3のラクチド供給装置15の溶融ラクチドは、バルブ47を開き、送液ポンプ32により他方の添加口90に供給される。なお、第2,第3のラクチド供給装置14,15を省略する場合は、送液ポンプ31,32も省略される。   A second supply system and a third supply system are connected to the second reaction tank 17 through two addition ports 90 so that molten lactide is supplied into the tank. The molten lactide of the second lactide supply device 14 opens the valve 46 and is supplied to the one addition port 90 by the liquid feeding pump 31, and the molten lactide of the third lactide supply device 15 opens the valve 47 to supply the liquid It is supplied to the other addition port 90 by the pump 32. In addition, when the 2nd, 3rd lactide supply apparatuses 14 and 15 are abbreviate | omitted, the liquid feeding pumps 31 and 32 are also abbreviate | omitted.

添加口90は、反応液液面91よりも高く、かつ撹拌翼間の間隙92の位置に、軸方向で2つ形成されている。これにより溶融ラクチドとプレポリマーが添加口90において直接接することがなくなり、溶融ラクチドによる冷却によりプレポリマーが凝固し、添加口90が閉塞することを防止できる。   Two addition ports 90 are formed in the axial direction at a position higher than the reaction liquid level 91 and at a gap 92 between the stirring blades. As a result, the molten lactide and the prepolymer are not in direct contact with each other at the addition port 90, and the prepolymer is solidified by cooling with the molten lactide, and the addition port 90 can be prevented from being blocked.

撹拌翼間の微小な間隔の中に比較的粘度の高いプレポリマーと粘度の低い溶融ラクチドの混合物が入ると、前後の位置にある翼の回転により大きなせん断力を受けて混合物の粘度が低下するため、混合物の均一化が進行する。第2反応槽17内では、各位置でのプレポリマーと、添加された溶融ラクチドの混合物における粘度に従い、所定の撹拌翼数からなる実質的に完全混合槽(その後ろの領域への混合物の局所的な逆流現象が存在しない単一の混合セル)と見なすことができる領域が複数生成される。この完全混合槽数は第2反応槽17における原料の供給系統数以上であることが望ましい。   If a mixture of a prepolymer with a relatively high viscosity and a melted lactide with a low viscosity is placed in a minute space between the stirring blades, the viscosity of the mixture decreases due to a large shear force due to the rotation of the blades at the front and rear positions. For this reason, the homogenization of the mixture proceeds. In the second reaction tank 17, a substantially complete mixing tank having a predetermined number of stirring blades (a local area of the mixture in the region behind it) according to the viscosity of the mixture of prepolymer and added molten lactide at each position. A plurality of regions that can be regarded as a single mixed cell in which no typical backflow phenomenon exists are generated. The number of complete mixing tanks is preferably equal to or greater than the number of raw material supply systems in the second reaction tank 17.

本実施例では、第2反応槽17の添加口90の位置に対応させて、プレポリマーと溶融ラクチドの混合物温度がそれぞれ測定されるようになっている。この測定は、添加口90の位置に対応する槽内に挿入されて設けられる熱電対97により実施される。   In the present embodiment, the temperature of the mixture of the prepolymer and the molten lactide is measured in correspondence with the position of the addition port 90 of the second reaction tank 17. This measurement is performed by a thermocouple 97 provided by being inserted into a tank corresponding to the position of the addition port 90.

また、第2,第3のラクチド供給装置14,15による溶融ラクチドの供給量は、第2反応槽17内のプレポリマーと溶融ラクチドの混合物温度が所定の値となるように制御されている。すなわち、プレポリマーの流れ方向において、熱電対94により測定された結果は、例えば、図示しない制御装置に入力されて設定温度と比較され、その結果に基づいて、送液ポンプ31,32が操作されることにより、溶融ラクチドの供給量が制御される。このように、プレポリマーの測定温度に応じて、その温度よりも低い温度に管理されている溶融ラクチドを添加することにより、例えば、プレポリマーの温度を常に設定温度よりも低い温度に制御することができ、熱分解に伴う変色を抑制することができる。この場合、供給量は、測定温度に基づいて可変に制御されるようにしてもよいし、予め所定の供給量を定めておくようにしてもよい。なお、本実施例では、添加口90を第2反応槽17のプレポリマー流れ方向に2箇所設けているが、これに限定されず、反応槽の大きさなどに応じて、単数としてもよいし、3箇所以上設置するようにしてもよい。この場合、熱電対も添加口の位置に対応させて設けるようにする。   The amount of molten lactide supplied by the second and third lactide supply devices 14 and 15 is controlled such that the mixture temperature of the prepolymer and molten lactide in the second reaction tank 17 has a predetermined value. That is, in the prepolymer flow direction, the result measured by the thermocouple 94 is input to, for example, a control device (not shown) and compared with a set temperature, and the liquid feed pumps 31 and 32 are operated based on the result. Thus, the supply amount of molten lactide is controlled. In this way, depending on the measured temperature of the prepolymer, for example, by controlling the temperature of the prepolymer to be always lower than the set temperature by adding molten lactide that is controlled at a temperature lower than that temperature. And discoloration associated with thermal decomposition can be suppressed. In this case, the supply amount may be variably controlled based on the measured temperature, or a predetermined supply amount may be determined in advance. In this example, two addition ports 90 are provided in the prepolymer flow direction of the second reaction tank 17, but the present invention is not limited to this, and the number may be single according to the size of the reaction tank. Three or more places may be installed. In this case, a thermocouple is also provided corresponding to the position of the addition port.

また、第2反応槽17においては、液面計58を設置し、反応液液面91の高さを添加口90の高さよりも低く保つように、例えば、計測信号を送液ポンプ30,33にフィードバックし、反応液の輸送量を調節するようにしてもよい。これにより溶融ラクチドとプレポリマーが添加口90において直接接することがなくなり、溶融原料による冷却によりプレポリマーが凝固し、添加口90が閉塞することを防止できる。あるいは、第2反応槽17を満液状態で運転する場合、液面計58は特に必要でなければ、除去することができ、例えば、送液ポンプ33は送液ポンプ30〜32の流量に合わせて調整される。   Further, in the second reaction tank 17, a liquid level gauge 58 is installed, and for example, a measurement signal is sent to the liquid feed pumps 30 and 33 so as to keep the height of the reaction liquid level 91 lower than the height of the addition port 90. And the transport amount of the reaction solution may be adjusted. As a result, the molten lactide and the prepolymer are not in direct contact with each other at the addition port 90, and it is possible to prevent the addition port 90 from being blocked due to the solidification of the prepolymer by cooling with the molten raw material. Alternatively, when the second reaction tank 17 is operated in a full liquid state, the liquid level gauge 58 can be removed unless particularly required. For example, the liquid feed pump 33 is adjusted to the flow rate of the liquid feed pumps 30 to 32. Adjusted.

本実施例では、添加口に添加する溶融原料として、温度調整のし易さや供給安定性等の観点から溶融ラクチドを用いているが、添加位置のプレポリマーの温度よりも低いものであれば、これに限定されず、例えば、所定の重合度を有するラクチドの重合物などを用いるようにしてもよい。   In this example, as a melting raw material to be added to the addition port, molten lactide is used from the viewpoint of ease of temperature adjustment and supply stability, but if it is lower than the temperature of the prepolymer at the addition position, For example, a lactide polymer having a predetermined degree of polymerization may be used.

また、原料ラクチドの供給系統は、第2反応槽17のみ接続されているが、この例に限らず、例えば、さらに多くの反応槽を接続して構成される反応装置においては、第1反応槽と最終段の反応槽を除いた複数の反応槽(横型反応槽)に接続するようにしてもよい。   Further, the supply system of the raw material lactide is connected only to the second reaction tank 17, but is not limited to this example. For example, in a reaction apparatus configured by connecting more reaction tanks, the first reaction tank And a plurality of reaction tanks (horizontal reaction tanks) excluding the final reaction tank.

次に、第2反応槽17内部の反応液は、バルブ49を開いた状態で、重力及び送液ポンプ33により第3反応槽18に輸送される。送液ポンプ33については、反応液の粘度に応じて抜き出し用のスクリュー、ギアポンプ等を選定できる。また、第3反応槽17から重力で反応液を抜き出すことが可能な場合は、送液ポンプ33を省略することができる。送液ポンプ33前後の輸送配管は、内部の反応液の凝固に伴う閉塞を回避するため、加熱、保温が必要である。その際の温度としては、反応液が熱分解しないよう、200℃以下であることが望ましい。   Next, the reaction liquid in the second reaction tank 17 is transported to the third reaction tank 18 by gravity and the liquid feed pump 33 with the valve 49 opened. As for the liquid feed pump 33, a screw for extraction and a gear pump can be selected according to the viscosity of the reaction liquid. Further, when the reaction liquid can be extracted from the third reaction tank 17 by gravity, the liquid feed pump 33 can be omitted. The transport piping before and after the liquid feed pump 33 needs to be heated and kept warm in order to avoid clogging due to the solidification of the internal reaction liquid. The temperature at that time is preferably 200 ° C. or lower so that the reaction solution does not thermally decompose.

第3反応槽18を拡大した断面図を図4に示す。円筒状の縦型反応槽である第3反応槽18は、上部の供給口から下部の排出口に至るまで、槽内に延在させて設けられた2本の回転軸98にそれぞれ間隔を置いて撹拌翼99が取り付けられた撹拌機が設けられている。撹拌翼99の回転軸98は、例えば、同じ方向に回転するようになっている。   FIG. 4 shows an enlarged cross-sectional view of the third reaction tank 18. The third reaction tank 18, which is a cylindrical vertical reaction tank, is spaced from each other by two rotating shafts 98 extending from the upper supply port to the lower discharge port. A stirrer to which a stirring blade 99 is attached is provided. The rotating shaft 98 of the stirring blade 99 rotates in the same direction, for example.

第3反応槽18内部には、例えば、第1反応槽16と同様、必要に応じて反応液の液面を計測する液面計59が設置され、液面の高さを所定値とするため、計測信号が送液ポンプ33、又は送液ポンプ34にフィードバックされて、反応液の輸送量が調節されるようになっている。   In the third reaction tank 18, for example, a liquid level gauge 59 for measuring the liquid level of the reaction liquid is installed as necessary, similarly to the first reaction tank 16, in order to set the liquid level to a predetermined value. The measurement signal is fed back to the liquid feed pump 33 or the liquid feed pump 34 so that the transport amount of the reaction liquid is adjusted.

第2反応槽17から輸送された反応液は、供給口から第3反応槽18に供給されると、重力により排出口を目指して流れ、その間に重合反応が進行する。このため、重合度の低い重合物が重合度の高い重合物に混入するのを防止することができる。第3反応槽18において、反応液は反応槽外周部の熱媒のジャケット100によって加熱され、又は熱媒温度が重合物よりも低い場合は除熱される。   When the reaction liquid transported from the second reaction tank 17 is supplied from the supply port to the third reaction tank 18, it flows toward the discharge port by gravity, and the polymerization reaction proceeds during that time. For this reason, it can prevent that the polymer with a low polymerization degree mixes in the polymer with a high polymerization degree. In the third reaction tank 18, the reaction liquid is heated by the heat medium jacket 100 on the outer periphery of the reaction tank, or is removed when the heat medium temperature is lower than the polymer.

本反応槽では、内周面が断面凹凸に形成され、例えば、第1反応槽16と比べて伝熱面60の面積を大きくできるため、重合物の温度が熱媒よりも高い場合は除熱量が大きくなり、最終段において、重合物が熱劣化する影響をさらに低減することができる。また、2軸の撹拌機を用いることにより、高粘度重合物を効率的に撹拌することができる。なお、除熱量を大きくとる必要がない場合には、このような凹凸の側面をもたなくてもよい。   In the present reaction tank, the inner peripheral surface is formed to have an uneven cross section, and for example, the area of the heat transfer surface 60 can be increased as compared with the first reaction tank 16, and therefore the amount of heat removed when the temperature of the polymer is higher than the heat medium And the influence of thermal degradation of the polymer in the final stage can be further reduced. Moreover, a high-viscosity polymer can be efficiently stirred by using a biaxial stirrer. In addition, when it is not necessary to take large heat removal amount, it is not necessary to have such an uneven side surface.

第3反応槽18内部の反応液は、バルブ50を開いた状態で、重力及び送液ポンプ34により連続排出され、残存ラクチド除去装置19に輸送される。送液ポンプ34として、反応液の粘度に応じて抜き出し用のスクリュー、ギアポンプ等を選定できる。送液ポンプ34前後の輸送配管は内部の反応液の凝固に伴う閉塞を回避するため、加熱、保温が必要である。その際の温度としては、重合物が熱分解しないよう、200℃以下であることが望ましい。   The reaction liquid in the third reaction tank 18 is continuously discharged by gravity and the liquid feed pump 34 with the valve 50 opened, and is transported to the residual lactide removing device 19. As the liquid feed pump 34, an extraction screw, a gear pump, or the like can be selected according to the viscosity of the reaction liquid. The transport piping before and after the liquid feed pump 34 needs to be heated and kept warm in order to avoid clogging due to the solidification of the internal reaction liquid. The temperature at that time is preferably 200 ° C. or lower so that the polymer is not thermally decomposed.

残存ラクチド除去装置19では、溶融状態を維持しつつ負圧環境を作り、未反応のラクチドを除去処理する。処理後の反応液はバルブ51を開いた状態で送液ポンプ35により連続排出される。送液ポンプ35としては、反応液の粘度に応じて抜き出し用のスクリュー、ギアポンプ等を選定できる。排出された重合物は通常、水冷、チップカッターによるペレット化処理が施される。   The residual lactide removing device 19 creates a negative pressure environment while maintaining a molten state, and removes unreacted lactide. The treated reaction liquid is continuously discharged by the liquid feed pump 35 with the valve 51 opened. As the liquid feed pump 35, an extraction screw, a gear pump, or the like can be selected according to the viscosity of the reaction liquid. The discharged polymer is usually subjected to water cooling and pelletizing with a chip cutter.

第1のラクチド供給装置1〜3、ラクチド溶融装置4〜6、触媒供給装置7〜9、重合開始剤供給装置10〜12、第2のラクチド供給装置13〜15、第1反応槽16、第2反応槽17、第3反応槽18、残存ラクチド除去装置19にはそれぞれ、窒素ガスで内部をパージするための窒素ガス供給配管、排気管が設置されている。これは酸素の存在による反応液の焼け焦げを防ぐためである。プロセスの運転は、基本的にプロセス内の全装置を窒素パージした後に開始されるのが望ましい。また、ラクチド供給装置1〜3、第1のラクチド溶融装置4〜6、触媒供給装置7〜9、重合開始剤供給装置10〜12、第2のラクチド供給装置13〜15、第1反応槽16、第2反応槽17、第3反応槽18は、大気圧程度の圧力で運転する。これは溶融ラクチドの揮発を低減するためである。   1st lactide supply apparatus 1-3, lactide melting apparatus 4-6, catalyst supply apparatus 7-9, polymerization initiator supply apparatus 10-12, 2nd lactide supply apparatus 13-15, 1st reaction tank 16, 1st Each of the second reaction tank 17, the third reaction tank 18, and the residual lactide removal device 19 is provided with a nitrogen gas supply pipe and an exhaust pipe for purging the inside with nitrogen gas. This is to prevent scorching of the reaction solution due to the presence of oxygen. It is desirable that the operation of the process is basically started after nitrogen purge of all equipment in the process. Also, lactide supply devices 1 to 3, first lactide melting devices 4 to 6, catalyst supply devices 7 to 9, polymerization initiator supply devices 10 to 12, second lactide supply devices 13 to 15, and first reaction tank 16 The second reaction tank 17 and the third reaction tank 18 are operated at a pressure of about atmospheric pressure. This is to reduce the volatilization of the molten lactide.

本発明を適用してなるポリ乳酸の合成装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of a polylactic acid synthesis apparatus to which the present invention is applied. FIG. 本発明を適用してなるポリ乳酸の合成装置の第1反応槽の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the 1st reaction tank of the synthesis apparatus of the polylactic acid formed by applying this invention. 本発明を適用してなるポリ乳酸の合成装置の第2反応槽の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the 2nd reaction tank of the synthesis apparatus of the polylactic acid formed by applying this invention. 本発明を適用してなるポリ乳酸の合成装置の第3反応槽の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the 3rd reaction tank of the synthesis apparatus of the polylactic acid formed by applying this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1〜3 第1のラクチド供給装置
4〜6 ラクチド溶融装置
7〜9 触媒供給装置
10〜12 重合開始剤供給装置
13〜15 第2のラクチド供給装置
16 第1反応槽
17 第2反応槽
18 第3反応槽
19 残存ラクチド除去装置
20〜35 送液ポンプ
52 貫通孔
53 堰
55,58,59 液面計
57,98 回転軸
56,95,99 撹拌翼
1-3 1st lactide supply apparatus 4-6 lactide melting apparatus 7-9 catalyst supply apparatus 10-12 polymerization initiator supply apparatus 13-15 2nd lactide supply apparatus 16 1st reaction tank 17 2nd reaction tank 18 1st 3 Reactor 19 Residual lactide removal device 20 to 35 Liquid feed pump 52 Through hole 53 Weir 55, 58, 59 Level gauge 57, 98 Rotating shaft 56, 95, 99 Stirring blade

Claims (6)

被重合物を溶融状態で重合させてポリマーを合成するポリマー合成装置において、
一方の供給口から導入された被重合物を溶融状態で撹拌して移送し、他方の排出口から排出する横型の反応容器と、該反応容器の前記供給口と前記排出口との間に形成される開口と、該開口から溶融状態の前記被重合物を前記反応容器内に添加する添加手段と、前記反応容器内の前記供給口と前記排出口との間の溶融物の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度に基づいて、前記添加手段により添加される前記被重合物の添加量を制御する制御手段とを備えることを特徴とするポリマー合成装置。
In a polymer synthesizer for synthesizing a polymer by polymerizing a polymer to be polymerized,
A polymer introduced from one supply port is stirred and transferred in a molten state, and formed between the supply port and the discharge port of the horizontal reaction vessel that discharges from the other discharge port. The temperature of the melt between the supply port and the discharge port in the reaction vessel, and an addition means for adding the polymer to be melted from the opening into the reaction vessel A polymer synthesizing apparatus comprising: a temperature detection unit; and a control unit configured to control an addition amount of the polymer added by the addition unit based on a temperature detected by the temperature detection unit.
被重合物を溶融状態で重合させてポリマーを合成するポリマー合成装置において、
一方の供給口から導入された被重合物を溶融状態で撹拌して移送し、他方の排出口から排出する横型の反応容器を複数直列に接続して形成される反応装置を含み、前記反応容器のうち少なくとも一つは、該反応容器の前記供給口と前記排出口との間に形成される開口と、該開口から溶融状態の前記被重合物を該反応容器内に添加する添加手段と、前記供給口と前記排出口との間の溶融物の温度を検出する温度検出手段と、該温度検出手段の検出温度に基づいて、前記添加手段により添加される前記被重合物の添加量を制御する制御手段とを備えることを特徴とするポリマー合成装置。
In a polymer synthesizer for synthesizing a polymer by polymerizing a polymer to be polymerized,
Including a reaction device formed by connecting a plurality of horizontal reaction vessels connected in series, stirring and transferring a polymer introduced from one supply port in a molten state, and discharging from the other discharge port; At least one of the opening formed between the supply port and the discharge port of the reaction vessel, addition means for adding the polymer to be melted from the opening into the reaction vessel, Temperature detection means for detecting the temperature of the melt between the supply port and the discharge port, and the addition amount of the polymer added by the addition means is controlled based on the temperature detected by the temperature detection means A polymer synthesizing apparatus.
前記制御手段は、前記検出温度が設定温度を超えないように、添加量を制御することを特徴とする請求項1又は2に記載のポリマー合成装置。 The polymer synthesizing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the control unit controls an addition amount so that the detected temperature does not exceed a set temperature. 前記反応容器は、横型の筒状に形成され、該容器内に延在させて設けられた回転軸に間隔を置いて複数の撹拌翼が取り付けられた撹拌機を備え、前記開口は、前記回転軸の軸方向で前記撹拌翼の間に位置し、かつ前記溶融物の液面よりも上方に形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のポリマー合成装置。 The reaction vessel includes a stirrer that is formed in a horizontal cylindrical shape and has a plurality of stirring blades attached to a rotating shaft that extends in the vessel at intervals, and the opening is the rotation 4. The polymer synthesizing apparatus according to claim 1, wherein the polymer synthesizing apparatus is located between the stirring blades in an axial direction of the shaft and above the liquid surface of the melt. 前記溶融物の液面を検出する液面検出手段を備え、該液面と前記開口との間の距離を設定範囲に保つように、前記反応容器の液面を制御する液面制御手段を備えることを特徴とする請求項4に記載のポリマー合成装置。 Liquid level detection means for detecting the liquid level of the melt is provided, and liquid level control means for controlling the liquid level of the reaction vessel so as to keep the distance between the liquid level and the opening within a set range. The polymer synthesizer according to claim 4. 横型の反応容器の一方から供給された被重合物を溶融状態で撹拌して移送し、他方からポリマーを取り出すポリマー合成方法において、
前記反応容器内で重合される溶融物の温度を検出し、該温度が設定温度を超えないように、前記溶融物に溶融状態の前記被重合物を添加することを特徴とするポリマー合成方法。
In the polymer synthesis method in which the polymer supplied from one of the horizontal reaction vessels is stirred and transferred in a molten state, and the polymer is taken out from the other.
A polymer synthesis method comprising detecting a temperature of a melt polymerized in the reaction vessel, and adding the polymer to be melted to the melt so that the temperature does not exceed a set temperature.
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