JP2022145601A - System of producing polymer, and method of producing polymer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、重合体製造システム及び重合体の製造方法に関する。詳細には、本発明は、重合体を連続的に製造可能な重合体製造システム及び重合体製造システムを用いた重合体の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polymer production system and a polymer production method. Specifically, the present invention relates to a polymer production system capable of continuously producing a polymer and a polymer production method using the polymer production system.
従来より、ポリアミック酸(ポリアミド酸)等の重合体の製造方法として、例えば、第1流体と第2流体とを混合槽で混合し、混合した混合流体を管状の管型混合器で更に混合する製造方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。管型混合器においては、ポンプの駆動により混合流体が通液されることで、混合流体は、管の軸方向に移動されながら撹拌される。 Conventionally, as a method for producing a polymer such as polyamic acid (polyamic acid), for example, a first fluid and a second fluid are mixed in a mixing tank, and the mixed fluid is further mixed in a tubular tubular mixer. A manufacturing method is known (see, for example, Patent Document 1). In the tubular mixer, the mixed fluid is agitated while being moved in the axial direction of the tube by driving the pump to pass the mixed fluid.
管型混合器では、管の径方向においては混合による均一化が進行するが、管型混合器内における滞留時間の分布が小さいため、管の軸方向において生じる混合流体の粘度変動は保持される。重付加反応では、生成する重合体が高分子量になるほど原料の混合比率を精密に調整する必要があるため、管型混合器による重付加反応では、低粘度の重合体は安定して得られるが、例えば1000poise以上の高粘度の重合体を、粘度の安定した状態で連続的に得ることは困難であった。経時的に粘度が変動する重合体では、製膜してフィルム化する際に、厚みが一定のフィルムが得られないという課題があった。これを解決するために、管型混合器の下流に撹拌槽等を設けて粘度の変動を解消することが考えられるが、設備費が高くなることに加え、重合体溶液が気泡を巻き込んでしまい、製膜にする前に脱泡が必要となるという課題があった。 In the tubular mixer, homogenization due to mixing progresses in the radial direction of the tube, but because the residence time distribution in the tubular mixer is small, the viscosity fluctuation of the mixed fluid that occurs in the axial direction of the tube is maintained. . In the polyaddition reaction, the higher the molecular weight of the polymer to be produced, the more precisely the mixing ratio of the raw materials must be adjusted. For example, it is difficult to continuously obtain a high-viscosity polymer of 1000 poise or more with a stable viscosity. A polymer whose viscosity fluctuates over time has a problem that a film with a constant thickness cannot be obtained when it is formed into a film. In order to solve this problem, it is conceivable to install a stirring tank or the like downstream of the tubular mixer to eliminate the fluctuation of the viscosity. However, there is a problem that defoaming is required before film formation.
このような課題を解決するために鋭意検討した結果、従来であれば、所要時間と製品のロスを少なくするために、生成した重合体を移液する送液ラインの滞留時間は短い方が好ましいが、重合体の送液ライン中に敢えて滞留時間の長い部位を設けることによって、得られる重合体の粘度の経時的変動を大幅に低減できることを見出し、発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve such problems, conventionally, in order to reduce the required time and product loss, it is preferable that the residence time of the liquid transfer line for transferring the generated polymer is short. However, the present inventors have found that by deliberately providing a portion having a long residence time in the polymer feed line, it is possible to greatly reduce the variation in the viscosity of the resulting polymer over time, leading to the completion of the invention.
本発明は、経時的な粘度変動の少ない所望の重合体を連続的に且つ安定的に得ることが可能な重合体製造システム及び製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、連続的な重合体の製造において、生成する重合体の性状の変動幅を低減することで、スペックアウト率を低減可能な重合体製造システム及び製造方法を提供することを他の目的とする。 An object of the present invention is to provide a polymer production system and production method capable of continuously and stably obtaining a desired polymer with little viscosity change over time. Another object of the present invention is to provide a polymer production system and production method capable of reducing the spec out rate by reducing the fluctuation range of the properties of the polymer produced in continuous polymer production. for the purpose of
上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。
<1>.重付加性の第1重合性化合物を含む第1流体と、前記第1重合性化合物と重付加する重付加性の第2重合性化合物を含む第2流体とを原料として重合体を製造する重合体製造システムであって、
前記第1流体を供給する第1供給部と、
前記第2流体を供給する第2供給部と、
前記第1流体と前記第2流体とを合流させて第1合流流体を生成する第1合流部と、
前記第1合流部の下流側に配置され、前記第1合流流体の径方向の混合を進めて第1管混合流体を生成する第1管型混合部と、
前記第1管型混合部の下流側に配置され、前記第1管混合流体の軸方向の性状の変動を低減することで第1生成流体を生成する第1変動緩和部と、を備える、重合体製造システム。
Specific means for solving the above problems include the following embodiments.
<1>. A first fluid containing a first polyaddition polymerizable compound and a second fluid containing a second polyaddition polymerizable compound that polyadditions with the first polymerizable compound are used as raw materials to produce a polymer. A combined manufacturing system,
a first supply unit that supplies the first fluid;
a second supply unit that supplies the second fluid;
a first merging section for merging the first fluid and the second fluid to generate a first merged fluid;
a first tubular mixing section disposed downstream of the first merging section for promoting radial mixing of the first merged fluid to generate a first tubular mixed fluid;
a first fluctuation reducing section disposed downstream of the first tubular mixing section and configured to reduce fluctuations in the axial properties of the first tubular mixed fluid to generate a first product fluid. Combined manufacturing system.
<2>.前記第1合流流体、前記第1管混合流体、前記第1生成流体のいずれか1以上における物理量及び/又は組成に関する第1反応情報を取得する第1測定部を更に備える、<1>に記載の重合体製造システム。 <2>. <1>, further comprising a first measurement unit that acquires first reaction information regarding physical quantities and/or compositions in any one or more of the first merged fluid, the first tube mixed fluid, and the first generated fluid. polymer manufacturing system.
<3>.前記第1測定部は、粘度計、温度計、圧力計、ポンプ圧計、吸光度計、赤外分光計、近赤外分光計、密度計、色差計、屈折率計、分光光度計、導電率計、濁度計、超音波センサ、及び蛍光X線分析装置からなる群より選択される1以上を有する、<2>に記載の重合体製造システム。 <3>. The first measurement unit includes a viscometer, a thermometer, a pressure gauge, a pump pressure gauge, an absorbance meter, an infrared spectrometer, a near-infrared spectrometer, a density meter, a color difference meter, a refractometer, a spectrophotometer, and a conductivity meter. , a turbidimeter, an ultrasonic sensor, and one or more selected from the group consisting of a fluorescent X-ray analyzer, the polymer production system according to <2>.
<4>.前記第1流体、前記第2流体、前記第1合流流体、前記第1管混合流体、前記第1生成流体のいずれか1以上の温度を調整するための第1温調部を更に備える、<2>に記載の重合体製造システム。 <4>. < 2>, the polymer production system described above.
<5>.前記第1変動緩和部は、内部を流れる流体の平均滞留時間が3分以上の配管である、<1>~<4>のいずれかに記載の重合体製造システム。 <5>. The polymer production system according to any one of <1> to <4>, wherein the first fluctuation reducing section is a pipe having an average retention time of 3 minutes or longer for a fluid flowing therein.
<6>.前記第1変動緩和部が1以上の管状部材によって構成され、
前記管状部材のそれぞれの平均滞留時間の合計が7分以上である、<1>~<4>のいずれかに記載の重合体製造システム。
<6>. The first fluctuation reducing section is configured by one or more tubular members,
The polymer production system according to any one of <1> to <4>, wherein the total average residence time of each of the tubular members is 7 minutes or more.
<7>.前記第1管混合流体の物理量及び/又は組成に関する第1管混合流体反応情報を取得する第1管混合流体測定部を、前記第1管型混合部と前記第1変動緩和部との間に備え、
前記第1生成流体の物理量及び/又は組成に関する第1生成流体反応情報を取得する第1生成流体測定部を、前記第1変動緩和部の出口またはその下流に更に備え、
前記第1変動緩和部の容積は、前記第1管型混合部の容積の0.5~100倍である、<1>~<4>のいずれかに記載の重合体製造システム。
<7>. a first tube mixed fluid measuring unit for acquiring first tube mixed fluid reaction information related to the physical quantity and/or composition of the first tube mixed fluid is provided between the first tubular mixing unit and the first fluctuation reducing unit; prepared,
further comprising a first generated fluid measurement unit for obtaining first generated fluid reaction information related to the physical quantity and/or composition of the first generated fluid, at the outlet of the first fluctuation mitigation unit or downstream thereof;
The polymer production system according to any one of <1> to <4>, wherein the volume of the first fluctuation reducing section is 0.5 to 100 times the volume of the first tubular mixing section.
<8>.前記第1変動緩和部の容積は、前記第1管型混合部の容積の5~100倍である、<1>~<4>のいずれか1項に記載の重合体製造システム。 <8>. The polymer production system according to any one of <1> to <4>, wherein the volume of the first fluctuation reducing section is 5 to 100 times the volume of the first tubular mixing section.
<9>.前記第1変動緩和部は、最も流速の速い流跡線を通過した流体の滞留時間が3分以上の配管である、<1>~<4>のいずれかに記載の重合体製造システム。 <9>. The polymer production system according to any one of <1> to <4>, wherein the first fluctuation mitigation section is a pipe in which the fluid that has passed through the trajectory line with the highest flow velocity has a residence time of 3 minutes or longer.
<10>.前記第1変動緩和部が1以上の管状部材によって構成され、
前記管状部材の内部を流れる流体の断面平均流速が0.01m/s以下であり、
前記管状部材のそれぞれの長さの合計が0.7m以上の配管である、<1>~<4>のいずれかに記載の重合体製造システム。
<10>. The first fluctuation reducing section is configured by one or more tubular members,
The cross-sectional average flow velocity of the fluid flowing inside the tubular member is 0.01 m/s or less,
The polymer production system according to any one of <1> to <4>, wherein the total length of each of the tubular members is 0.7 m or longer.
<11>.前記第1変動緩和部は、内部を流れる流体のレイノルズ数が、代表長さとして4×断面積/浸辺長を用いた場合に2100以下となる、<1>~<10>のいずれかに記載の重合体製造システム。 <11>. Any one of <1> to <10>, wherein the Reynolds number of the fluid flowing inside the first fluctuation reducing portion is 2100 or less when 4×cross-sectional area/immersion side length is used as a representative length The described polymer production system.
<12>.前記第1重合性化合物及び前記第2重合性化合物が下記(a)~(c)のいずれかを満たし、前記重合体としてポリアミック酸を製造する<1>~<11>のいずれかに記載の重合体製造システム。
(a)前記第1重合性化合物及び前記第2重合性化合物のうち、一方がテトラカルボン酸二無水物であり、他方がジアミンである。
(b)前記第1重合性化合物及び前記第2重合性化合物のうち、一方が酸無水物末端又はアミノ基末端のポリアミック酸であり、他方がジアミン又はテトラカルボン酸二無水物である。
(c)前記第1重合性化合物及び前記第2重合性化合物のうち、一方が酸無水物末端又はアミノ基末端のポリアミック酸であり、他方がアミノ基末端又は酸無水物末端のポリアミック酸である。
<12>. <1> to <11>, wherein the first polymerizable compound and the second polymerizable compound satisfy any one of the following (a) to (c), and a polyamic acid is produced as the polymer: Polymer production system.
(a) One of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is a tetracarboxylic dianhydride and the other is a diamine.
(b) One of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is an acid anhydride-terminated or amino group-terminated polyamic acid, and the other is a diamine or a tetracarboxylic dianhydride.
(c) one of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is an acid anhydride-terminated or amino group-terminated polyamic acid, and the other is an amino group-terminated or an acid anhydride-terminated polyamic acid; .
<13>.製造されたポリアミック酸をイミド化するイミド化部を更に備え、前記重合体としてポリイミドを製造する、<12>に記載の重合体製造システム。 <13>. The polymer production system according to <12>, further comprising an imidization unit for imidizing the produced polyamic acid, and producing polyimide as the polymer.
<14>.前記第1測定部は、前記第1合流流体、前記第1管混合流体、前記第1生成流体のいずれか1以上における前記第1反応情報を取得し、
取得した前記第1反応情報に基づいて、前記第1供給部における流体供給、前記第2供給部における流体供給、前記第1温調部における温度調整からなる群より選択されるいずれか1以上を制御する制御部を更に備える、<4>に記載の重合体製造システム。
<14>. the first measurement unit acquires the first reaction information in any one or more of the first merged fluid, the first tube mixed fluid, and the first generated fluid;
any one or more selected from the group consisting of fluid supply in the first supply unit, fluid supply in the second supply unit, and temperature adjustment in the first temperature control unit based on the acquired first reaction information; The polymer production system according to <4>, further comprising a controller for controlling.
<15>.前記第1測定部は、前記第1合流流体及び/又は前記第1管混合流体における前記第1反応情報を取得し、
取得した前記第1反応情報に基づいて、前記第1生成流体の性状を予測する予測し、予測した前記第1生成流体の性状に基づいて、前記第1供給部における流体供給、前記第2供給部における流体供給、前記第1温調部における温度調整からなる群より選択されるいずれか1以上を制御する制御部を更に備える、<4>に記載の重合体製造システム。
<15>. The first measurement unit acquires the first reaction information in the first merged fluid and/or the first tube mixed fluid,
Predicting properties of the first generated fluid based on the acquired first reaction information Predicted and based on the predicted properties of the first generated fluid, fluid supply in the first supply section, the second supply The polymer production system according to <4>, further comprising a control section that controls at least one selected from the group consisting of fluid supply in the section and temperature adjustment in the first temperature control section.
<16>.<1>~<15>のいずれかに記載の重合体製造システムを用いた、重合体の製造方法。 <16>. A method for producing a polymer using the polymer production system according to any one of <1> to <15>.
<17>.<1>~<15>のいずれかに記載の重合体製造システムを用いた、ポリアミック酸溶液及び/又はポリイミドの製造方法。 <17>. A method for producing a polyamic acid solution and/or polyimide using the polymer production system according to any one of <1> to <15>.
本発明によれば、経時的な粘度変動の少ない所望の重合体を連続的に且つ安定的に得ることが可能な重合体製造システム及び製造方法を提供することができる。また、連続的な重合体の製造において、重合体の性状の変動を低減するための、シンプルな構造で設備費の安い機構を設けることで、スペックアウト率を低減可能な重合体製造システム及び製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the polymer manufacturing system and manufacturing method which can obtain continuously and stably the desired polymer with little viscosity change with time can be provided. Also, in continuous polymer production, a polymer production system and production that can reduce the spec out rate by providing a mechanism with a simple structure and low equipment cost to reduce fluctuations in the properties of the polymer. can provide a method.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
第1実施形態は、第1管型混合部と第1変動緩和部とを備える重合体製造システムの例である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The first embodiment is an example of a polymer manufacturing system that includes a first tubular mixing section and a first fluctuation reducing section.
<第1実施形態>
図1により、第1実施形態における重合体製造システムについて説明する。図1は、第1実施形態における重合体製造システムを示す図である。
<First Embodiment>
A polymer manufacturing system according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a polymer production system according to the first embodiment.
まず、第1実施形態における重合体製造システム1の概要について説明する。
重合体製造システム1は、重付加性の第1重合性化合物を含む第1流体A1と、重付加性の第2重合性化合物を含む第2流体A2とを原料として重合体を製造する製造システムである。第1実施形態は、第1管型混合部と第1変動緩和部とが連続して設けられる場合の重合体製造システムの例である。
First, an overview of the polymer production system 1 in the first embodiment will be described.
The polymer production system 1 is a production system for producing a polymer using a first fluid A1 containing a first polyaddition polymerizable compound and a second fluid A2 containing a second polyaddition polymerizable compound as raw materials. is. The first embodiment is an example of a polymer production system in which a first tubular mixing section and a first fluctuation reducing section are provided continuously.
ここで、第1管型混合部とは、流体を流通させながら径方向の性状を均一化する管状の混合部を意味する。また、第1変動緩和部とは、流路中の流跡線による流速の違いを利用した滞留時間分布を積極的に生じさせることによって、軸方向の性状の変動を低減することができる構造部を意味する。 Here, the first tubular mixing section means a tubular mixing section that homogenizes properties in the radial direction while circulating the fluid. In addition, the first variation mitigation section is a structural section that can reduce variations in properties in the axial direction by actively generating a residence time distribution that utilizes the difference in flow velocity due to the trajectory in the flow channel. means
以下では一例として、第1重合性化合物及び第2重合性化合物のうち、一方がテトラカルボン酸二無水物であり、他方がジアミンであり、重合体としてポリアミック酸を製造する場合について説明する。より具体的には、第1流体A1に含まれる第1重合性化合物がテトラカルボン酸二無水物であり、第2流体A2に含まれる第2重合性化合物がジアミンであり、重合体としてポリアミック酸を製造する場合について説明する。 As an example, the case where one of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is a tetracarboxylic dianhydride and the other is a diamine to produce a polyamic acid as a polymer will be described below. More specifically, the first polymerizable compound contained in the first fluid A1 is tetracarboxylic dianhydride, the second polymerizable compound contained in the second fluid A2 is diamine, and the polymer is polyamic acid. will be described.
テトラカルボン酸二無水物としては、特に制限されず、従来のポリイミド合成で用いられているものと同様のものを用いることができる。テトラカルボン酸二無水物の具体例としては、3,3',4,4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3',4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、1,3-ビス(2,3-ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、1,4-ビス(2,3-ジカルボキシフェノキシ)ベンゼン二無水物、2,3,3',4'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2',3,3'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2',6,6'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフタレン-1,2,4,5-テトラカルボン酸二無水物、アントラセン-2,3,6,7-テトラカルボン酸二無水物、フェナンスレン-1,8,9,10-テトラカルボン酸二無水物、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンジベンゾエート-3,3’,4,4’-テトラカルボン酸酸二無水物等の芳香族テトラカルボン酸二無水物;ブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物等の脂肪族テトラカルボン酸二無水物;シクロブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物等の脂環族テトラカルボン酸二無水物;チオフェン-2,3,4,5-テトラカルボン酸二無水物、ピリジン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物等の複素環族テトラカルボン酸二無水物;などが挙げられる。テトラカルボン酸二無水物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The tetracarboxylic dianhydride is not particularly limited, and those similar to those used in conventional polyimide synthesis can be used. Specific examples of tetracarboxylic dianhydrides include 3,3′,4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 3,3′,4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2, 3,3′,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, 1,3-bis(2,3-dicarboxyphenoxy)benzene dianhydride, 1,4-bis(2, 3-dicarboxyphenoxy)benzene dianhydride, 2,3,3′,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,2′,3,3′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 2,2 ',3,3'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2',6,6'-biphenyltetracarboxylic dianhydride, naphthalene-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride, anthracene-2,3,6,7-tetracarboxylic dianhydride, phenanthrene-1,8,9,10-tetracarboxylic dianhydride, 2,2-bis(4-hydroxyphenyl)propanedibenzoate-3 ,3′,4,4′-tetracarboxylic dianhydride and other aromatic tetracarboxylic dianhydrides; butane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride and other aliphatic tetracarboxylic acids dianhydride; alicyclic tetracarboxylic dianhydride such as cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride; thiophene-2,3,4,5-tetracarboxylic dianhydride, pyridine -heterocyclic tetracarboxylic dianhydrides such as 2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride; Tetracarboxylic dianhydrides may be used alone or in combination of two or more.
第1流体A1の溶媒としては、テトラカルボン酸二無水物及びポリアミック酸が溶解するものが用いられる。溶媒の具体例としては、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、アセトアニリド等のアミド系溶媒;γ-ブチロラクトン等の環状エステル系溶媒;酢酸エチル等の鎖状エステル系溶媒;2-プロパノン、3-ペンタノン、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;などが挙げられる。これらの中でも、ポリアミック酸の溶解性が高いアミド系溶媒、環状エステル系溶媒、及びエーテル系溶媒が好ましい。溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合してもよい。例えば、アセトン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン等のポリアミック酸の溶解性が比較的低い溶媒に対して極性の高いアルコ―ル系溶媒を混合することで、ポリアミック酸の溶解性を向上させることも可能である。 As the solvent for the first fluid A1, one that dissolves the tetracarboxylic dianhydride and the polyamic acid is used. Specific examples of solvents include amide solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and acetanilide; Cyclic ester solvents such as butyrolactone; chain ester solvents such as ethyl acetate; ketone solvents such as 2-propanone, 3-pentanone, acetone and methyl ethyl ketone; ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxolane; and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; and the like. Among these, amide-based solvents, cyclic ester-based solvents, and ether-based solvents in which the polyamic acid is highly soluble are preferred. A solvent may be used individually by 1 type, and may mix 2 or more types. For example, by mixing a highly polar alcoholic solvent with a solvent in which polyamic acid has relatively low solubility, such as acetone, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, toluene, and xylene, the solubility of polyamic acid can be improved. is also possible.
第1流体A1は、テトラカルボン酸二無水物の溶解性を高め、又はジアミンとの反応性を高めるため、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の第3級アミンや酢酸を少量含有していてもよい。 The first fluid A1 may contain a small amount of a tertiary amine such as trimethylamine or triethylamine or acetic acid in order to increase the solubility of the tetracarboxylic dianhydride or increase the reactivity with the diamine.
ジアミンとしては、特に制限されず、従来のポリイミド合成で用いられているものと同様のものを用いることができる。ジアミンの具体例としては、4,4'-ジアミノジフェニルメタン、4,4'-ジアミノジフェニルエーテル、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、4,4'-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、1,4'-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3'-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、o-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、3,4'-ジアミノジフェニルエーテル、4,4'-ジアミノジフェニルスルフォン、3,4’-ジアミノジフェニルスルフォン、3,3'-ジアミノジフェニルスルフォン、4,4'-メチレン-ビス(2-クロロアニリン)、3,3'-ジメチル-4,4'-ジアミノビフェニル、4,4'-ジアミノジフェニルスルフィド、2,6-ジアミノトルエン、2,4-ジアミノクロロベンゼン、1,2-ジアミノアントラキノン、1,4-ジアミノアントラキノン、3,3'-ジアミノベンゾフェノン、3,4’-ジアミノベンゾフェノン、4,4'-ジアミノベンゾフェノン、4,4'-ジアミノビベンジル等の芳香族ジアミン;1,2-ジアミノエタン、1,4-ジアミノブタン、テトラメチレンジアミン、1,10-ジアミノドデカン等の脂肪族ジアミン;1,4-ジアミノシクロヘキサン、1,2-ジアミノシクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、4,4'-ジアミノジシクロヘキシルメタン等の脂環族ジアミン;3,4-ジアミノピリジン等の複素環族ジアミン;などが挙げられる。ジアミンは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The diamine is not particularly limited, and the same diamines as those used in conventional polyimide synthesis can be used. Specific examples of diamines include 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, 4,4′-bis(4- aminophenoxy)biphenyl, 1,4'-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3'-bis(4-aminophenoxy)benzene, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 3, 4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-methylene-bis(2-chloroaniline), 3, 3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl, 4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 2,6-diaminotoluene, 2,4-diaminochlorobenzene, 1,2-diaminoanthraquinone, 1,4-diaminoanthraquinone, Aromatic diamines such as 3,3′-diaminobenzophenone, 3,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminobenzophenone, 4,4′-diaminobibenzyl; 1,2-diaminoethane, 1,4-diamino Aliphatic diamines such as butane, tetramethylenediamine, and 1,10-diaminododecane; heterocyclic diamines such as 3,4-diaminopyridine; and the like. A diamine may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
第2流体A2の溶媒としては、ジアミン及びポリアミック酸が溶解するものが用いられる。溶媒の具体例としては、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドン、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、アセトアニリド等のアミド系溶媒;γ-ブチロラクトン等の環状エステル系溶媒;酢酸エチル等の鎖状エステル系溶媒;2-プロパノン、3-ペンタノン、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキソラン等のエーテル系溶媒;メタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系溶媒;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒;などが挙げられる。これらの中でも、ポリアミック酸の溶解性が高いアミド系溶媒、環状エステル系溶媒、及びエーテル系溶媒が好ましい。溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合してもよい。例えば、アセトン、酢酸エチル、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン等のポリアミック酸の溶解性が比較的低い溶媒に対して極性の高いアルコ―ル系溶媒を混合することで、ポリアミック酸の溶解性を向上させることも可能である。 As a solvent for the second fluid A2, one that dissolves diamine and polyamic acid is used. Specific examples of solvents include amide solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and acetanilide; Cyclic ester solvents such as butyrolactone; chain ester solvents such as ethyl acetate; ketone solvents such as 2-propanone, 3-pentanone, acetone and methyl ethyl ketone; ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxolane; and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene; and the like. Among these, amide-based solvents, cyclic ester-based solvents, and ether-based solvents in which the polyamic acid is highly soluble are preferred. A solvent may be used individually by 1 type, and may mix 2 or more types. For example, by mixing a highly polar alcoholic solvent with a solvent in which polyamic acid has relatively low solubility, such as acetone, ethyl acetate, methyl ethyl ketone, toluene, and xylene, the solubility of polyamic acid can be improved. is also possible.
第1流体A1及び/又は第2流体A2には、ポリイミドフィルムの滑剤となるフィラーが分散されていてもよい。滑剤としては、例えば、酸化チタン、第二リン酸カルシウム無水物、ピロリン酸カルシウム、炭酸カルシウム、二酸化ケイ素、アルミナ、硫酸バリウム、ジルコニア、カオリン、タルク、クレー、マイカ、などの無機粒子や、アクリル酸類、スチレン類等を構成成分とする有機粒子を例示することができる。また、フィルムの強度、熱伝導性といったポリイミドフィルムの他の特性を変化させる目的で添加する無機粒子や有機粒子が分散されていてもよい。 The first fluid A1 and/or the second fluid A2 may have a filler dispersed therein, which acts as a lubricant for the polyimide film. Examples of lubricants include inorganic particles such as titanium oxide, dicalcium phosphate anhydride, calcium pyrophosphate, calcium carbonate, silicon dioxide, alumina, barium sulfate, zirconia, kaolin, talc, clay, mica, acrylic acids, and styrenes. and the like can be exemplified as organic particles. Further, inorganic particles or organic particles added for the purpose of changing other properties of the polyimide film such as film strength and thermal conductivity may be dispersed.
図1に示すように、重合体製造システム1は、原料である第1流体A1及び第2流体A2を第1合流部J1において合流させて混合して第1合流流体Bを生成し、第1合流流体Bを第1管型混合部20において撹拌することで、管の径方向の各成分の濃度が一様な第1管混合流体Cを生成する。続いて、第1管混合流体Cの軸方向の粘度の変動を第1変動緩和部30にて低減することで第1生成流体Dを得ることにより、経時的な粘度変動の少ないポリアミック酸(重合体)を製造するよう構成されている。
As shown in FIG. 1, the polymer production system 1 joins and mixes a first fluid A1 and a second fluid A2, which are raw materials, at a first junction J1 to generate a first merged fluid B, By agitating the merged fluid B in the first
また、重合体製造システム1は、後述の第1タンク11及び第2タンク12から第1変動緩和部30の出口までをつなぐ送液ラインLを有する。
The polymer production system 1 also has a liquid feed line L that connects the
重合反応は、第1管型混合部20と第1変動緩和部30のいずれかまたは両方にて進行する。第1管型混合部20の出口で重合反応が完全に終了していてもよいし、第1管型混合部20の出口ではまだ反応がほとんど進行しておらず、第1変動緩和部30で反応の大部分が進むのであってもよい。また、必ずしも第1変動緩和部30の出口で重合反応が完全に終了している必要は無く、第1変動緩和部30の下流に設けた配管やクッションタンク内でも反応が進行するようにしてもよい。ただし、性状が安定した重合体を得るためには、第1変動緩和部30の出口で重合反応が80%以上終了するように設計するのが好ましく、第1管型混合部20の出口で重合反応が80%以上終了するように設計するのが更に好ましい。
The polymerization reaction progresses in either or both of the first
続けて、重合体製造システム1の具体的な構成について説明する。
図1に示すように、重合体製造システム1は、第1タンク11と、第1タンク用開閉弁111と、第2タンク12と、第2タンク用開閉弁121と、第1供給ポンプ112(第1供給部)と、第2供給ポンプ122(第2供給部)と、第1合流部J1と、第1管型混合部20と、第1変動緩和部30と、送液ラインLと、制御部200と、を備える。上述の送液ラインLは、第1送液部L1と、第2送液部L2と、第3送液部L3と、第4送液部L4と、第5送液部L5と、を有する。また、重合体製造システム1は、第1流量測定部113と、第2流量測定部123と、第1管混合流体測定部222(第1測定部)と、第1生成流体測定部322(第1測定部)と、を有する。
Next, a specific configuration of the polymer production system 1 will be described.
As shown in FIG. 1, the polymer production system 1 includes a
第1タンク11は、重付加性の第1重合性化合物が溶解した第1流体A1を収容する。本実施形態においては、第1タンク11は、テトラカルボン酸二無水物が溶解した第1流体A1を収容する。第1タンク11に収容された第1流体A1は、第1送液部L1を介して、第1合流部J1に供給される。
The
第1送液部L1は、第1タンク11と第1合流部J1とをつなぐラインである。第1送液部L1における第1タンク11と第1合流部J1との間には、第1タンク用開閉弁111、第1供給ポンプ112、及び第1流量測定部113が、上流側から下流側に向かってこの順で配置される。
The first liquid feeding portion L1 is a line that connects the
第1タンク用開閉弁111は、第1送液部L1における第1タンク11の下方近傍に配置され、第1供給ポンプ112の上流側において、第1送液部L1を開閉する。
The first tank on-off
第1供給ポンプ112は、第1タンク11に収容されている第1流体A1を第1合流部J1に供給する。第1供給ポンプ112は、第1流体A1を所定の流量で吐出する。例えば、第1供給ポンプ112は、所望の性状のポリアミック酸が得られる条件で第1流体A1を供給するよう調整される。
The
本実施形態においては、第1供給ポンプ112は、定量ポンプで構成される。
本実施形態においては、第1供給ポンプ112により供給される第1流体A1と、後述する第2供給ポンプ122により供給される第2流体A2と、の供給を制御することで、所望の性状のポリアミック酸を得る。そのため、第1流体A1及び第2流体A2の供給精度が高いことが好ましく、本実施形態では、第1供給ポンプ112が定量ポンプで構成されるとともに、後述する第2供給ポンプ122も定量ポンプで構成される。
In this embodiment, the
In the present embodiment, by controlling the supply of the first fluid A1 supplied by the
定量ポンプは、容積式のポンプであり、一定量の流体を高い精度で繰り返し送り出すポンプである。定量ポンプとしては、例えば、プランジャポンプ等の押し出し式の往復ポンプ;歯車を備えたギアポンプ等の回転ポンプ;などが挙げられる。 A metering pump is a positive displacement pump that repeatedly delivers a constant amount of fluid with high accuracy. Examples of metering pumps include push-type reciprocating pumps such as plunger pumps; rotary pumps such as gear pumps provided with gears; and the like.
第1流量測定部113は、第1送液部L1における第1供給ポンプ112の下流側の第1流体A1の流量を測定する。本実施形態においては、第1流量測定部113は、第1供給ポンプ112と第1合流部J1との間に配置される。第1流量測定部113は、測定した第1流体A1の流量を後述する制御部200に出力する。
The first flow
第2タンク12は、第1重合性化合物と重付加する重付加性の第2重合性化合物が溶解した第2流体A2を収容する。本実施形態においては、第2タンク12は、ジアミンが溶解した第2流体A2を収容する。第2タンク12に収容された第2流体A2は、第2送液部L2を介して、第1合流部J1に供給される。
The
第2送液部L2は、第2タンク12と第1合流部J1とをつなぐラインである。第2送液部L2における第2タンク12と第1合流部J1との間には、第2タンク用開閉弁121、第2供給ポンプ122、及び第2流量測定部123が、上流側から下流側に向かってこの順で配置される。
The second liquid feeding section L2 is a line that connects the
第2タンク用開閉弁121は、第2送液部L2における第2タンク12の下方近傍に配置され、第2供給ポンプ122の上流側において、第2送液部L2を開閉する。
The second tank on-off
第2供給ポンプ122は、第2タンク12に収容されている第2流体A2を第1合流部J1に供給する。第2供給ポンプ122は、第2流体A2を所定の流量で吐出する。例えば、第2供給ポンプ122は、所望の性状のポリアミック酸が得られる条件で第2流体A2を供給するよう調整される。
本実施形態では、第2供給ポンプ122は、上述の第1供給ポンプ112と同様の理由により、定量ポンプで構成される。
The
In this embodiment, the
第2流量測定部123は、第2送液部L2における第2供給ポンプ122の下流側の第2流体A2の流量を測定する。本実施形態においては、第2流量測定部123は、第2供給ポンプ122と第1合流部J1との間に配置される。第2流量測定部123は、測定した第2流体A2の流量を後述する制御部200に出力する。
The second flow
第1合流部J1は、第1供給ポンプ112及び第2供給ポンプ122の下流側に配置される。第1合流部J1は、第1流体A1と第2流体A2とを合流させて第1合流流体Bを生成する。第1合流部J1においては、第1流体A1と第2流体A2とを気体に接触しない状態で合流させる。第1合流部J1は、第1供給ポンプ112により供給される第1流体A1と、第2供給ポンプ122により供給される第2流体A2とを合流させる合流弁により構成される。
The first junction J<b>1 is arranged downstream of the
第1管型混合部20は、第1合流部J1の下流側に配置される。第1管型混合部20は、第1合流流体Bを気体に接触しない状態で撹拌し、第1管型混合部20の出口で各成分の濃度が管の径方向で一様な流体とすることで、第1管混合流体Cを生成する。
The first
第1管型混合部20は、所定方向に延びる二重管で構成された管型の反応器を含んでいる。第1管型混合部20は、径方向の内側に配置される第1管型混合撹拌部21と、径方向の外側に配置される第1管型混合温調部22(第1温調部)と、を有する。第1管型混合部20は、第1合流流体Bが所望の滞留時間で流通するように形成されている。
The first
第1管型混合撹拌部21は、第1合流流体Bを撹拌する。本実施形態においては、第1管型混合撹拌部21は、第1管型混合温調部22により重合反応に適した温度に調整された第1合流流体Bを撹拌する。
The first tubular mixing and stirring
第1管型混合撹拌部21は、例えば、スタティックミキサー、ノズル、オリフィス等の静止型混合器や、遠心ポンプ、渦巻きポンプ、撹拌羽を有するインラインミキサー等の駆動型混合器を含んで構成され、好ましくは静止型混合器を含んで構成され、より好ましくはスタティックミキサーを含んで構成される。なお、ツイストテープの内挿された管(特開2003-314982号公報の[図19]等を参照)でもスタティックミキサーと同様に撹拌促進効果が得られるが、スタティックミキサーの方がより撹拌促進効果が得られるため好ましい。
The first tubular mixing/stirring
スタティックミキサーとしては、特に限定されず、例えば、Kenics mixer型、Sulzer SMV型、Sulzer SMX型、Tray Hi-mixer型、Komax mixer型、Lightnin mixer型、Ross ISG型、Bran&Lube mixer型等のスタティックミキサーが挙げられる。これらの中でも、Kenics mixer型のスタティックミキサーは、構造が単純であるためデッドスペースがなく、より好ましい。 The static mixer is not particularly limited, and examples thereof include static mixers such as Kenics mixer type, Sulzer SMV type, Sulzer SMX type, Tray Hi-mixer type, Komax mixer type, Lightnin mixer type, Ross ISG type, and Bran & Lube mixer type. mentioned. Among these, the Kenics mixer type static mixer is more preferable since it has a simple structure and has no dead space.
第1管型混合温調部22は、第1管型混合撹拌部21の径方向の外側に配置される配管部である。第1管型混合温調部22は、第1管型混合撹拌部21を流通する第1合流流体Bを、所望の温度条件に温調(例えば、冷却)する。第1管型混合温調部22において、第1合流流体Bは、重合反応に適した温度に調整され、第1管型混合撹拌部21を流通される。
The first tubular mixing
生成された第1管混合流体Cは、第4送液部L4を介して、第1変動緩和部30に供給される。
The generated first tube mixed fluid C is supplied to the first
第1管混合流体測定部222は、第4送液部L4における第1管型混合部20と第1変動緩和部30との間において、第1管混合流体Cの粘度に関する第1管混合流体反応情報(第1反応情報)を取得する。第1管型混合撹拌部21内で撹拌されることで重合反応が進行し、粘度が上昇するため、粘度情報は反応情報として有効な情報である。第1管混合流体測定部222は、取得した第1管混合流体Cの粘度情報を後述する制御部200に出力する。
The first pipe mixed
また、第1管混合流体測定部222は、第4送液部L4における第1管型混合部20と第1変動緩和部30との間において、第1管混合流体Cの温度に関する第1管混合流体反応情報(第1反応情報)も取得する。第1管型混合撹拌部21内で撹拌されることで重合反応が進行するが、温度によって重合反応の反応速度が異なるため、温度情報は反応情報として有効な情報である。第1管混合流体測定部222は、取得した第1管混合流体Cの温度情報を後述する制御部200に出力する。
In addition, the first pipe mixed
第1変動緩和部30は、第1管型混合部20の下流側に配置される。第1変動緩和部30は二重管で構成され、径方向の内側に配置される第1変動緩和配管部31と、径方向の外側に配置される第1変動緩和温調部32(第1温調部)と、を有する。本実施形態においては、第1変動緩和温調部32により第1管混合流体Cは重合反応に適した温度に調整される。
The first
第1変動緩和配管部31では、第1変動緩和配管部31を第1管混合流体Cが流れるときの径方向の速度差によって生じる滞留時間分布により、第1管混合流体Cの軸方向の粘度変動を低減し、流出する第1生成流体Dの性状を安定化させる。例えば、円管内を層流で流れる場合であれば、管の中心を通る流体が、流速が最も速く、滞留時間が最も短くなる。一方、管壁際を通過する流体の流速は極めて遅いため、滞留時間が非常に長くなる。この流跡線による滞留時間の違いによって、軸方向の性状の変動を緩和できる。
In the first fluctuation mitigating
第1変動緩和配管部31で十分な粘度変動緩和効果を得るためには、第1管混合流体Cが第1変動緩和配管部31内を層流で流れるのが好ましい。第1変動緩和配管部31内を層流で流れるためには、代表長さdとして4×断面積/浸辺長を用いた場合に、粘度μ、断面平均流速u、密度ρから計算されるレイノルズ数(ρud/μ)が、2100以下となるようにするのが好ましく、0.00001以上1000以下となるようにするのがより好ましい。また、溶液粘度が低い場合には、流れが発達するまでの助走区間が長いために速度分布を効果的に発生させられないので、第1変動緩和配管部31内を流れる第1管混合流体Cの粘度は高めである方がよい。具体的には、第1変動緩和配管部31内を流れる第1管混合流体Cの粘度は、流通時の温度において0.1poise以上100000poise以下であるのが好ましく、1poise以上10000poise以下であるのがより好ましく、5poise以上5000poise以下であるのがより好ましい。
In order to obtain a sufficient viscosity fluctuation mitigation effect in the first fluctuation mitigating
第1変動緩和配管部31は、平均滞留時間が十分に長い配管を含む。ここで平均滞留時間とは、配管の体積を、第1管混合流体Cの体積流量で除した値である。第1変動緩和配管部31の平均滞留時間が長い方が、第1変動緩和配管部31から流出する第1生成流体Dの粘度の安定化効果が大きい。従って、第1管型混合部20から流出する第1混合流体Cの軸方向の性状の変動が大きいほど、第1変動緩和配管部31の平均滞留時間を長くするのが好ましい。
The first fluctuation mitigating
具体的には、例えば、断面が円形の直管である第1変動緩和配管部31内をニュートン流体が層流で流れる場合では、第1変動緩和配管部31の平均滞留時間が3分の場合、第1変動緩和配管部31の出口における粘度の変動は56%減少し、平均滞留時間が7分の場合では粘度の変動は74%減少し、平均滞留時間が11分の場合では粘度の変動は81%減少する。ただし、ここで述べる粘度変動の減少とは、第1変動緩和配管部31の入口における粘度の最大値と最小値の差に対して、第1変動緩和配管部31の出口における粘度の最大値と最小値の差が減少する割合を意味する。
Specifically, for example, when the Newtonian fluid flows in a laminar flow in the first fluctuation
図1では、第1変動緩和配管部31を1つだけ備える構成を示したが、第1変動緩和配管部31は2以上の管状部材を継ぎ手等によってつないだ構造となっていてもよい。その場合では、第1変動緩和配管部31を構成する2以上の管状部材のそれぞれの平均滞留時間の合計が7分以上となるようにするのが好ましい。第1変動緩和配管部31の平均滞留時間が長いほど粘度変動の低減効果は大きいが、生成した重合体のロスを少なく抑えるためには平均滞留時間の合計を300分以下とするのがより好ましい。
Although FIG. 1 shows a configuration in which only one first fluctuation mitigating
第1変動緩和配管部31内を流れる流体はニュートン流体に限定されないが、非ニュートン流体の場合では、せん断の影響によって速度分布が変わり、滞留時間分布が異なるため、粘度変動の低減率はニュートン流体の場合と異なる。従って、第1変動緩和配管部31の平均滞留時間を設計する際には、第1変動緩和配管部31内を流れる流体のレオロジーを考慮するとよい。例えばニュートン流体よりも滞留時間分布が小さくなる擬塑性流体の場合では、第1変動緩和配管部31の平均滞留時間を長めとするのが好ましい。
The fluid flowing through the first fluctuation
第1変動緩和配管部31は、平均滞留時間に比べて周期の短い変動であれば緩和することができるが、平均滞留時間に比べて周期が長い変動は緩和されにくい。従って、第1管型混合部20の出口で生じ得る第1管混合流体Cの平均変動周期に比べて、第1変動緩和配管部31の平均滞留時間を十分に長くするのが好ましい。ただし、ここで述べる平均変動周期とは、第1管型混合部20の出口における第1管混合流体Cの粘度が極大値となってから、一度極小値となり、再び極大値となるまでの平均的な時間を意味する。第1変動緩和配管部31の平均滞留時間は、第1管型混合部20の出口における第1管混合流体Cの平均変動周期の1倍以上とするのが好ましく、2倍以上とするのがより好ましい。
The first fluctuation
第1管混合流体Cの粘度変動に応じて、第1変動緩和配管部31が適切な平均滞留時間を持つようにするため、第1変動緩和配管部31の容積は第1管型混合撹拌部20の容積の0.5~100倍とすることが好ましく、5~100倍とすることがより好ましい。
In order to ensure that the first fluctuation
また、第1変動緩和配管部31は、流速の違いによる滞留時間の分布によって粘度変動を緩和するものであり、管壁際では流速は極めて遅くなることから、最も流速の速い流跡線を通過した流体の滞留時間が十分に長くなるように設計することによっても、十分な粘度変動緩和効果が得られる。最も流速の速い流跡線とは、例えば円管内を層流で流れている場合では、常に断面の中心を通る流跡線を指す。第1変動緩和配管部31の入口の断面全体にトレーサー粒子や着色剤を入れたときに、第1変動緩和配管部31の出口から最初にトレーサー粒子や着色剤が流出するまでに要する時間が、最も流速の速い流跡線を通った流体の滞留時間に概ね一致する。具体的には、例えば、断面が円形の直管である第1変動緩和配管部31内をニュートン流体が層流で流れる場合では、最も流速の速い流跡線を通った流体の滞留時間が3分の場合、第1変動緩和配管部31の出口における粘度の変動は72%減少する。第1変動緩和配管部31は、最も流速の速い流跡線を通った流体の滞留時間が長いほど粘度変動の低減効果は大きいが、生成した重合体のロスを少なく抑えるためには、最も流速の速い流跡線を通った流体の滞留時間の合計を150分以下とするのがより好ましい。
In addition, the first fluctuation mitigating
第1変動緩和配管部31の平均滞留時間が同程度であれば、第1変動緩和配管部31の断面積、長さ、及び第1変動緩和配管部31内を流れる第1管混合流体Cの流量によらず、第1生成流体Dの粘度の安定化効果は同程度となる。しかし、第1変動緩和配管部31の断面積が小さく、長さが長い場合では、第1管混合流体Cが第1変動緩和配管部31を流れる際の圧力損失が大きくなるため、耐圧の高い配管が必要となり、設備費が高額になる。従って、第1変動緩和配管部31の断面積をある程度大きくし、長さを短くするのが好ましい。具体的には、断面平均流速が0.01m/s以下となるような断面積として長さを0.7m以上とするのが好ましく、断面平均流速が0.00001m/s以上0.003m/s以下として長さが0.7m以上60m以下とするのがより好ましい。ただし、ここで述べる断面平均流速とは、第1管混合流体Cの体積流量を第1変動緩和配管部31の断面積で除した値である。また、第1変動緩和配管部31は2以上の管状部材を継ぎ手等によってつないだ場合には、2以上の管状部材のそれぞれの長さの合計が0.7m以上60m以下とする。
If the average residence time of the first fluctuation
第1変動緩和配管部31としては、設備費を安くするため、中空の円筒管を用いるのが好ましい。ただし、第1変動緩和配管部31の形状としては、第1管混合流体Cが流れるときの断面方向の速度分布によって滞留時間に分布が生じるものであれば特に制限されない。具体的には、内部に構造体を有していても良く、エルボ等によって曲がった配管を用いても良く、断面は円形でなくてもよい。また、第1変動緩和配管部31の途中にはバルブやセンサ等が設置されていてもよい。
It is preferable to use a hollow cylindrical pipe as the first fluctuation reducing
第1変動緩和配管部31は、気泡を含まない第1生成流体Dを得るため、気体に接触しない状態で送液されることが好ましい。ただし、これに制限されず、第1管混合流体Cに気泡を巻き込まなければ、第1変動緩和配管部31の内部に気相が存在していてもよい。
In order to obtain the first generated fluid D that does not contain air bubbles, it is preferable that the first fluctuation reducing
第1変動緩和配管部31は、第1管混合流体測定部222と第1生成流体測定部322との間に設けられる。第1変動緩和配管部31は、第1管混合流体Cの流通方向の上流側の端部から下流側の端部にわたって、同一の内径寸法を有する円筒管であることが好ましい。第1変動緩和配管部31の長さ寸法は、内径寸法の5倍以上1000倍以下とすることが好ましい。第1変動緩和配管部31の内径寸法は、上流側に位置する第4送液部L4の内径寸法の0.5倍以上10倍以下とすることが好ましい。また、第1変動緩和配管部31では、第1管混合流体Cで内部空間が満たされた状態で、第1管混合流体Cが流通するため、径方向における第1管混合流体Cの流速の差が大きくなる。
The first fluctuation
第1変動緩和温調部32は、第1変動緩和配管部31の径方向の外側に配置される配管部である。第1変動緩和温調部32は、第1変動緩和配管部31を流通する第1管混合流体Cを、所望の温度条件に温調(例えば、冷却)する。第1変動緩和温調部32において、第1管混合流体Cは、重合反応に適した温度に調整され、第1変動緩和配管部31を流通される。
The first fluctuation mitigation
以上の第1管型混合部20及び第1変動緩和部30においては、第1管型混合部20を前段に配置し、第1変動緩和部30を後段に配置することで、前段の第1管型混合部20において管の軸方向に粘度の変動があった場合に、後段の第1変動緩和部30において管の軸方向の粘度の変動を大幅に低減できる。
In the first
例えば、第1流体A1と第2流体A2との比率の変動によって生成する流体に管の軸方向の粘度の変動が生じた場合に、内部に撹拌のための構造体を有する第1管型混合部20においては、径方向の速度分布が生じにくく、管の軸方向の混合流体の粘度の変動を解消することができない。これに対して、第1管型混合部20を前段に配置し、第1変動緩和部30を後段に配置することで、前段の第1管型混合部20で径方向の性状を均一化させた後に、後段の第1変動緩和部30で滞留時間に分布を持たせて送液することにより、前段の第1管型混合部20で解消することができなかった第1管混合流体Cの管の軸方向における粘度の変動を、後段の第1変動緩和部30において大幅に低減することができる。
For example, when the viscosity of the fluid produced by the variation in the ratio of the first fluid A1 and the second fluid A2 varies in the axial direction of the tube, the first tube mixing structure has a structure for agitation inside. In the
第1生成流体測定部322は、第1変動緩和部30の出口またはその下流に位置し、第5送液部L5における第1生成流体Dの粘度に関する第1生成流体反応情報(第1反応情報)を取得する。重合反応が進行することで粘度が上昇するため、粘度情報は、反応情報として有効な情報である。第1生成流体測定部322は、取得した第1生成流体の粘度情報を後述する制御部200に出力する。
The first generated
また、第1生成流体測定部322は、第5送液部L5における第1生成流体Dの温度に関する第1生成流体反応情報(第1反応情報)も取得する。温度によって重合反応の反応速度が異なるため、温度情報は反応情報として有効な情報である。第1生成流体測定部322は、取得した第1生成流体の温度情報を後述する制御部200に出力する。
The first generated
なお、本実施形態の第1管混合流体測定部222及び第1生成流体測定部322は、第1管混合流体C及び第1生成流体Dのいずれか1以上における物理量及び/又は組成に関する反応情報を取得する測定部の一例である。
Note that the first tube mixed
測定部は、本実施形態の第1管混合流体測定部222及び第1生成流体測定部322(物理量及び/又は組成の種類、測定方式)に限定されない。測定部は、例えば、粘度計、温度計、圧力計、ポンプ圧計、吸光度計、赤外分光計、近赤外分光計、密度計、色差計、屈折率計、分光光度計、導電率計、濁度計、及び蛍光X線分析装置からなる群より選択される1又は2以上を有していてもよい。測定部は、測定対象における物理量及び/又は組成に関する1又は2以上の反応情報を取得するとともに、取得した反応情報を後述する制御部200に出力する。
The measurement unit is not limited to the first tube mixed
第5送液ラインL5の下流には、クッションタンク(不図示)を設け、第1生成流体Dを収容するようにしてもよい。クッションタンクは、例えば、重合体であるポリアミック酸をイミド化してポリイミドを製造する際においては原料流体を収容するタンクになる。 A cushion tank (not shown) may be provided downstream of the fifth liquid feeding line L5 to accommodate the first generated fluid D. The cushion tank serves as a tank for containing a raw material fluid, for example, when polyamic acid, which is a polymer, is imidated to produce polyimide.
本実施形態における重合体製造システム1がポリイミドを製造する場合、重合体製造システム1は、ポリアミック酸をイミド化するイミド化部を更に備える。イミド化部(不図示)は、例えば、熱的に脱水閉環する熱的イミド化方法、脱水剤及びイミド化促進剤を用いる化学的イミド化方法等により、ポリアミック酸をイミド化する。 When the polymer production system 1 according to the present embodiment produces polyimide, the polymer production system 1 further includes an imidization unit that imidizes the polyamic acid. The imidization unit (not shown) imidizes the polyamic acid by, for example, a thermal imidization method of thermal dehydration ring closure, a chemical imidization method using a dehydrating agent and an imidization accelerator, or the like.
なお、重合体製造システム1がポリイミドを製造する場合、クッションタンクを設けず、第1変動緩和部30からイミド化部に送液されるように構成してもよい。ただし、ポリアミック酸を一旦、クッションタンクに収容しておく方がより好ましい。
When the polymer manufacturing system 1 manufactures polyimide, the cushion tank may not be provided, and the liquid may be fed from the first
制御部200について説明する。制御部200には、第1供給ポンプ112、第2供給ポンプ122、第1管型混合温調部22、第1変動緩和温調部32、第1流量測定部113、第2流量測定部123、第1管混合流体測定部222、及び第1生成流体測定部322が電気的に接続されている。なお、本明細書において、制御部200から各ポンプ、各温調部及び各測定部への制御線の図示は省略している。
The
制御部200は、各流量測定部113,123により測定された流量値に基づいて、各供給ポンプ112,122を制御する。
制御部200は、例えば、第1供給ポンプ112及び/又は第2供給ポンプ122を制御することにより、第1流体A1に含まれる第1重合性化合物と第2流体A2に含まれる第2重合性化合物との物質量比が所定範囲内になるように制御する。上記の物質量比は、例えば、所望の性状のポリアミック酸が得られるように設定される。また、制御部200は、例えば、第1管型混合温調部22及び/又は第1変動緩和温調部32の温度条件を制御することにより、重合反応の反応速度が所定範囲内になるように制御する。
The
The
制御部200は、第1管混合流体測定部222及び/又は第1生成流体測定部322により取得された第1反応情報に基づいて、第1供給ポンプ112における供給、第2供給ポンプ122における供給、第1管型混合温調部22における温度調整、第1変動緩和温調部32における温度調整のいずれか1以上を制御する。
Based on the first reaction information acquired by the first tube mixed
次に、第1実施形態における重合体製造システム1(ポリアミック酸製造システム)の動作を説明する。
まず、重合体製造システム1において、動作を開始することで、第1供給ポンプ112が第1流体A1を供給し、第2供給ポンプ122が第2流体A2を供給する。ここで、第1供給ポンプ112及び第2供給ポンプ122は、第1流体A1及び第2流体A2を所望の割合で供給するように、互いの吐出流量が制御部200により制御されている。これにより、第1合流部J1には、第1流体A1及び第2流体A2が供給される。第1合流部J1においては、第1供給ポンプ112により供給された第1流体A1と、第2供給ポンプ122により供給された第2流体A2とを合流させて混合され、第1合流流体Bが生成される。
Next, the operation of the polymer production system 1 (polyamic acid production system) in the first embodiment will be described.
First, in the polymer production system 1, by starting operation, the
第1合流部J1において生成された第1合流流体Bは、第1供給ポンプ112及び第2供給ポンプ122の供給動作により第3送液部L3を送液されて、第1管型混合部20に供給される。
The first merged fluid B generated in the first merging portion J1 is sent through the third liquid sending portion L3 by the supply operations of the
第1管型混合部20においては、第1合流流体Bを撹拌し、濃度等の性状が径方向で不均一となっているのを一様とすることで、第1管混合流体Cを生成する。第1管型混合部20がスタティックミキサー等の静止型混合器である場合、第1合流流体Bは通液されるだけで撹拌される。ここで、第1管型混合部20においては、第1合流流体Bは広い速度分布が生じずに管の軸方向に移動されていくため、管の軸方向において第1合流流体Bの粘度の変動があった場合に、それを解消することができない。
In the first
第1管型混合部20において生成された第1管混合流体Cは、第4送液部L4を送液されて、第1変動緩和部30に供給される。
The first tubular mixed fluid C generated in the first
第1変動緩和部30においては、第1管混合流体Cを流入させ、径方向の速度分布によって第1管混合流体Cの滞留時間に分布を持たせた状態で連続的に送液する。これにより、前段の第1管型混合部20では解消することができない第1管混合流体Cの管の軸方向における粘度の変動を、後段の第1変動緩和部30において大幅に低減することができる。よって、所望の重合体を連続的に且つ安定的に得ることができる。
In the first
ここで、上述の重合体製造システム1の動作の途中において、第1管混合流体測定部222及び第1生成流体測定部322は、粘度情報を取得している(測定工程)。
制御部200は、第1管混合流体測定部222及び/又は第1生成流体測定部322により取得された粘度情報(第1反応情報)に基づいて、各供給ポンプ112,122と、各温調部22,32を制御する(制御工程)。これにより、所望の性状(温度、粘度)のポリアミック酸を得ることができる。
Here, during the operation of the polymer production system 1 described above, the first pipe mixed
Based on the viscosity information (first reaction information) acquired by the first tube mixed
第1変動緩和部30における第1管混合流体Cの滞留時間の分布がわかる場合、第1管混合流体測定部222により第1粘度情報を取得し(測定工程)、これに基づいて第1変動緩和部30の出口における第1生成流体Dの粘度の経時変化を予測できる(予測工程)。このように予測した粘度に基づいて、各供給ポンプ112,122と、各温調部22,32を制御してもよい(制御工程)。例えば、第1変動緩和部30内を層流で流れ、ハーゲン・ポアズイユ流れが形成されている場合では、径方向の流速分布が計算できるため、滞留時間分布がわかる。従って、第1管混合流体測定部222によって取得した第1管混合流体Cの粘度について、滞留時間分布で重みづけをした時間移動平均を計算すると、第1変動緩和部30の出口における第1生成流体Dの粘度の予測値が得られる。
When the distribution of the residence time of the first pipe mixed fluid C in the first
第1変動緩和部30における第1管混合流体Cの滞留時間の分布が不明である場合には、第1変動緩和部30の入口における粘度の経時変化と第1変動緩和部30の出口における粘度の経時変化を一度実測し、その結果から第1変動緩和部30による粘度変動の低減の効果をモデル化することによって、第1生成流体Dの粘度の推移を予測してもよい。モデル化には、例えば一次遅れ関数等を用いることができる。
When the distribution of the residence time of the first pipe mixed fluid C in the first
変動の大きい第1管混合流体測定部222による粘度情報を基に運転条件を制御すると、ハンチングの恐れがある。一方で、第1生成流体測定部322による粘度情報を基に運転条件を制御すると、粘度が安定しているためにハンチングはしにくいが、無駄時間が長いためにスペックアウトしやすい。従って、第1管混合流体測定部222による粘度情報を基に、第1変動緩和部30の出口における第1生成流体Dの粘度を予測し、それを基にして制御をするのは有効である。
Hunting may occur if the operating conditions are controlled based on the viscosity information obtained by the first pipe mixed
また、上述の重合体製造システム1の動作の途中において、第1管混合流体測定部222及び第1生成流体測定部322は、温度情報を取得している(測定工程)。
制御部200は、第1管混合流体測定部222及び/又は第1生成流体測定部322により取得された温度情報(第1反応情報)に基づいて、第1管型混合温調部22及び/又は第1変動緩和温調部32における温度調整条件を制御する(制御工程)。これにより、所望の性状(温度、粘度)のポリアミック酸を得ることができる。
In addition, during the operation of the polymer production system 1 described above, the first pipe mixed
Based on the temperature information (first reaction information) acquired by the first tube mixed
本実施形態の重合体製造システム1によれば、以下の効果を奏する。
重合体製造システム1は、第1重合性化合物を含む第1流体A1を供給する第1供給ポンプ112と、第2重合性化合物を含む第2流体A2を供給する第2供給ポンプ122と第1流体A1と第2流体A2とを合流させて第1合流流体Bを生成する第1合流部J1と、第1合流部J1の下流側に配置され、第1合流流体Bを撹拌して径方向の粘度の変動を均一化させることで第1管混合流体Cを生成する第1管型混合部20と、第1管型混合部20の下流側に配置され、第1管混合流体Cの軸方向の性状のムラを低減させることで第1生成流体Dを生成する第1変動緩和部30と、を備える。
According to the polymer production system 1 of this embodiment, the following effects are obtained.
The polymer production system 1 includes a
本発明では、前段に配置される第1管型混合部20において混合された第1管混合流体Cを、後段に配置される第1変動緩和部30において軸方向に均一化するため、前段の第1管型混合部20では解消することができない第1管混合流体Cの管の軸方向における粘度の変動を、後段の第1変動緩和部30において解消することができ、重合体溶液を連続的且つ安定的に得ることができる。
In the present invention, the first tubular mixed fluid C mixed in the first
特に高粘度の重合体を製造する場合では、管型混合器を高粘度の溶液が通過する際の圧力損失が大きくなることから、ポンプは高吐出圧が必要となって送液の定量性が悪くなるため、管型混合器だけでは粘度の安定した重合体を得ることは難しい。従って、本発明は、例えば1000poise以上の高粘度の重合体を製造する場合に特に有効である。 Especially when producing a high-viscosity polymer, the pressure loss increases when the high-viscosity solution passes through the tubular mixer. Therefore, it is difficult to obtain a polymer with stable viscosity using only a tubular mixer. Therefore, the present invention is particularly effective when producing a high-viscosity polymer of, for example, 1000 poise or more.
また、重合体製造システム1において、第1管混合流体測定部222及び/又は第1生成流体測定部322により取得された第1反応情報に基づいて、第1供給ポンプ112における供給、第2供給ポンプ122における供給、第1管型混合温調部22における温度調整、第1変動緩和温調部32における温度調整のいずれか1以上を制御する。これにより、所望の性状(温度、粘度)の重合体を得ることができる。
In addition, in the polymer production system 1, based on the first reaction information acquired by the first tube mixed
なお、本実施形態では、第1重合性化合物及び第2重合性化合物のうち、一方がテトラカルボン酸二無水物、他方がジアミンであり、重合体としてポリアミック酸を製造する場合について説明したが、これに制限されるものではない。
例えば、第1重合性化合物及び第2重合性化合物のうち、一方を酸無水物基末端又はアミノ基末端のポリアミック酸(プレポリマー)、他方をジアミン又はテトラカルボン酸二無水物とし、重合体としてポリアミック酸を製造するようにしてもよい。この場合、第1重合性化合物及び第2重合性化合物のうち、一方が酸無水物基末端のポリアミック酸であると、他方はジアミンである。また、第1重合性化合物及び第2重合性化合物のうち、一方がアミノ基末端のポリアミック酸であると、他方はテトラカルボン酸二無水物である。
また、例えば、第1重合性化合物及び第2重合性化合物のうち、一方を酸無水物基末端又はアミノ基末端のポリアミック酸、他方をアミノ基末端又は酸無水物基末端のポリアミック酸とし、重合体としてポリアミック酸を製造するようにしてもよい。この場合、第1重合性化合物及び第2重合性化合物のうち、一方が酸無水物基末端のポリアミック酸であると、他方はアミノ基末端のポリアミック酸である。
In the present embodiment, one of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is a tetracarboxylic dianhydride and the other is a diamine, and the case of producing a polyamic acid as a polymer was described. It is not limited to this.
For example, among the first polymerizable compound and the second polymerizable compound, one is an acid anhydride group-terminated or amino group-terminated polyamic acid (prepolymer), the other is a diamine or tetracarboxylic dianhydride, and as a polymer You may make it manufacture a polyamic acid. In this case, one of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is an acid anhydride group-terminated polyamic acid, and the other is a diamine. Further, when one of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is an amino group-terminated polyamic acid, the other is a tetracarboxylic dianhydride.
Further, for example, one of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is an acid anhydride group-terminated or amino group-terminated polyamic acid, and the other is an amino group-terminated or an acid anhydride group-terminated polyamic acid, A polyamic acid may be produced as a coalescence. In this case, one of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is an acid anhydride group-terminated polyamic acid, and the other is an amino group-terminated polyamic acid.
<変形例>
以上、1つの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変形、改良等は本発明に含まれる。
<Modification>
Although one embodiment has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes modifications, improvements, etc. within the scope of achieving the object of the present invention.
例えば、上述の第1実施形態では第1管型混合部及び第1変動緩和部において流体が混合されるように構成した。しかし、これに限定されない。第1実施形態の構成の更に下流側に、1段又は複数段の管型混合部及び/又は変動緩和部を設けてもよい。 For example, in the first embodiment described above, the fluids are mixed in the first tubular mixing section and the first fluctuation reducing section. However, it is not limited to this. Further downstream of the configuration of the first embodiment, one or more stages of tubular mixing sections and/or fluctuation reducing sections may be provided.
また、本実施形態では、第1管型混合部20が第1管型混合撹拌部21と第1温度調整部22との二重管で構成される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第1管型混合部20を第1管型混合撹拌部21のみの一重管で構成し、この第1管型混合撹拌部21を温調用の液に浸漬するようにしてもよい。第1変動緩和部30についても同様に、二重管で構成される場合について説明したが、これに限定されるものではない。
In addition, in the present embodiment, the case where the first
また、上述の実施形態では、ポリアミック酸又はポリイミドを製造する重合体製造システムについて説明したが、製造する重合体はこれらに限定されない。例えば、重合体製造システムは、ウレタンモノマー、エポキシモノマー等の重付加性モノマーを用いて重合体を製造するものであってもよい。また、上述の実施形態では、第1変動緩和部30によって粘度の経時的な変動が低減される例について述べたが、変動を低減できる性状としては粘度に限定されず、他の物性について経時的な変動が生じる場合でも第1変動緩和部30による低減が可能である。
Also, in the above-described embodiments, the polymer production system for producing polyamic acid or polyimide was described, but the polymer to be produced is not limited to these. For example, the polymer production system may produce polymers using polyaddition monomers such as urethane monomers and epoxy monomers. Further, in the above-described embodiment, an example in which the first
上述の実施形態では、粘度測定部により第1管混合流体C、第1生成流体Dの粘度に関する粘度情報を取得して、取得した粘度情報に基づいて、流体の供給量及び/又は混合の温度条件を制御したが、これに限定されない。例えば、第1管混合流体C、第1生成流体Dの吸光度に関する吸光度情報を取得し、取得した吸光度情報に基づいて、流体の供給量及び/又は混合の温度条件を制御してもよい。 In the above-described embodiment, the viscosity information about the viscosity of the mixed fluid C in the first tube and the viscosity of the first generated fluid D is acquired by the viscosity measuring unit, and based on the acquired viscosity information, the supply amount of the fluid and/or the mixing temperature Controlled but not limited to conditions. For example, absorbance information relating to the absorbance of the first pipe mixed fluid C and the first product fluid D may be acquired, and the fluid supply amount and/or the temperature conditions for mixing may be controlled based on the acquired absorbance information.
上述の実施形態では、第1送液ラインL1、第2送液ラインL2、第3送液ラインL3、第4送液ラインL4,第5送液ラインL5によって重合体製造システムの各部が接続されている例を示したが、これに限定されない。例えば、第4送液ラインL4を備えず、第1管型混合部20の出口と第1変動緩和部30の入口が直接接続されていてもよい。
In the above-described embodiment, each part of the polymer production system is connected by the first liquid-feeding line L1, the second liquid-feeding line L2, the third liquid-feeding line L3, the fourth liquid-feeding line L4, and the fifth liquid-feeding line L5. Although an example is shown, it is not limited to this. For example, the outlet of the first
また、上述の実施形態では、第1管型混合部20及び第1変動緩和部30の温度を制御する方法について述べたが、これに限定されない。例えば、第1管型混合部20及び/又は第1変動緩和部30の温調部は必ずしも必要ではなく、また、第1合流部J1、第1送液ラインL1、第2送液ラインL2、第3送液ラインL3、第4送液ラインL4,第5送液ラインL5のいずれか1以上に温調部が備わっていてもよい。
Also, in the above-described embodiment, the method for controlling the temperatures of the first
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
<実施例1>
実施例1では、図1に示すような構造の重合体製造システム1を用いてポリアミック酸を製造した。第1タンク11には、4,4’-ジアミノジフェニルエーテルとピロメリット酸二無水物との反応により得られた、末端が酸無水物のポリアミック酸を、N,N-ジメチルホルムアミド中に溶解させた第1流体A1を収容した。また、第2タンク12には、p-フェニレンジアミンをN,N-ジメチルホルムアミド中に溶解した第2流体A2を収容した。
<Example 1>
In Example 1, a polyamic acid was produced using a polymer production system 1 having a structure as shown in FIG. In the
まず、第1合流部J1において、第1供給ポンプ112により供給された第1流体A1と、第2供給ポンプ122により供給された第2流体A2とを合流させて混合し、第1合流流体Bを生成した。次いで、第1管型混合部20において、第1合流流体Bを気体に接触しない状態で撹拌し、第1管型混合部20の出口からは、管の径方向に性状のムラの無い第1管混合流体Cが流出した。
First, in the first junction J1, the first fluid A1 supplied by the
より具体的には、第1管型混合部20として、Kenics mixer型のスタティックミキサー(内径8mm、長さ670mm)を用いて、第1合流流体Bを気体に接触しない状態で撹拌した。第1供給ポンプ112と第2供給ポンプ122による供給量の合計は1.0cc/sとし、これらのポンプによる原料の供給比率を調整することで、所望の粘度の重合体溶液を得た。第1管型混合部20の出口では、重合反応が終わっており、径方向の性状は一様な第1管混合流体Cが得られていたが、オンライン粘度計による測定から、粘度の最大値と最小値の差が400poise程度である粘度の変動が生じていた。第1管混合流体Cの粘度の平均値は2100poiseであった。
More specifically, a Kenics mixer type static mixer (inner diameter: 8 mm, length: 670 mm) was used as the first
第1変動緩和部30としては、内径30mm、長さ900mmの中空の円筒管を用いた。第1管型混合部20から流出した第1管混合流体Cを、体積流量1.0cc/sで第1変動緩和部30に流入させた。第1変動緩和部30内で生じた流速分布により、第1管混合流体Cの軸方向の混合が進行し、第1変動緩和部30の出口からは粘度の平均値が2100poiseであり、粘度変動の低減された第1生成流体Dが流出した。オンライン粘度計による測定から、第1生成流体Dの粘度の最大値と最小値の差は80poise程度であった。従って、第1管型混合部20の出口における流体の経時的な粘度変動を、第1変動緩和部30を設けることによって大幅に低減できることが分かった。
A hollow cylindrical tube having an inner diameter of 30 mm and a length of 900 mm was used as the first
1 重合体製造システム
11 第1タンク
12 第2タンク
20 第1管型混合部
21 第1管型混合撹拌部
22 第1管型混合温調部(第1温調部)
30 第1変動緩和部
31 第1変動緩和配管部
32 第1変動緩和温調部(第1温調部)
111 第1タンク用開閉弁
112 第1供給ポンプ(第1供給部)
113 第1流量測定部
121 第2タンク用開閉弁
122 第2供給ポンプ(第2供給部)
123 第2流量測定部
200 制御部
222 第1管混合流体測定部(第1測定部)
322 第2生成流体測定部(第1測定部)
A1 第1流体
A2 第2流体
B 第1合流流体
C 第1管混合流体
D 第1生成流体
L 送液ライン
L1 第1送液ライン
L2 第2送液ライン
L3 第3送液ライン
L4 第4送液ライン
L5 第5送液ライン
J1 第1合流部
1
30 First
111 first tank on-off
113 First flow
123 Second
322 second generated fluid measurement unit (first measurement unit)
A1 First fluid A2 Second fluid B First merged fluid C First tube mixed fluid D First generated fluid L Liquid sending line L1 First liquid sending line L2 Second liquid sending line L3 Third liquid sending line L4 Fourth sending Liquid line L5 Fifth liquid feeding line J1 First junction
Claims (17)
前記第1流体を供給する第1供給部と、
前記第2流体を供給する第2供給部と、
前記第1流体と前記第2流体とを合流させて第1合流流体を生成する第1合流部と、
前記第1合流部の下流側に配置され、前記第1合流流体の径方向の混合を進めて第1管混合流体を生成する第1管型混合部と、
前記第1管型混合部の下流側に配置され、前記第1管混合流体の軸方向の性状の変動を低減することで第1生成流体を生成する第1変動緩和部と、を備える、
重合体製造システム。 A first fluid containing a first polyaddition polymerizable compound and a second fluid containing a second polyaddition polymerizable compound that polyadditions with the first polymerizable compound are used as raw materials to produce a polymer. A combined manufacturing system,
a first supply unit that supplies the first fluid;
a second supply unit that supplies the second fluid;
a first merging section for merging the first fluid and the second fluid to generate a first merged fluid;
a first tubular mixing section disposed downstream of the first merging section for promoting radial mixing of the first merged fluid to generate a first tubular mixed fluid;
a first fluctuation reducing section disposed downstream of the first tubular mixing section and configured to reduce fluctuations in axial properties of the first tubular mixed fluid to generate a first product fluid;
Polymer production system.
請求項1に記載の重合体製造システム。 further comprising a first measurement unit that acquires first reaction information relating to physical quantities and/or compositions in any one or more of the first merged fluid, the first tube mixed fluid, and the first generated fluid;
The polymer production system according to claim 1.
請求項2に記載の重合体製造システム。 The first measurement unit includes a viscometer, a thermometer, a pressure gauge, a pump pressure gauge, an absorbance meter, an infrared spectrometer, a near-infrared spectrometer, a density meter, a color difference meter, a refractometer, a spectrophotometer, and a conductivity meter. , having one or more selected from the group consisting of a turbidimeter, an ultrasonic sensor, and a fluorescent X-ray analyzer,
The polymer production system according to claim 2.
請求項2に記載の重合体製造システム。 further comprising a first temperature control unit for adjusting the temperature of any one or more of the first fluid, the second fluid, the first merged fluid, the first tube mixed fluid, and the first generated fluid,
The polymer production system according to claim 2.
請求項1~4のいずれか1項に記載の重合体製造システム。 The first fluctuation mitigation section is a pipe having an average residence time of 3 minutes or more for the fluid flowing inside,
The polymer production system according to any one of claims 1-4.
前記管状部材のそれぞれの平均滞留時間の合計が7分以上である、
請求項1~4のいずれか1項に記載の重合体製造システム。 The first fluctuation reducing section is configured by one or more tubular members,
the total average residence time of each of said tubular members is 7 minutes or more;
The polymer production system according to any one of claims 1-4.
前記第1生成流体の物理量及び/又は組成に関する第1生成流体反応情報を取得する第1生成流体測定部を、前記第1変動緩和部の出口またはその下流に更に備え、
前記第1変動緩和部の容積は、前記第1管型混合部の容積の0.5~100倍である、
請求項1~4のいずれか1項に記載の重合体製造システム。 a first tube mixed fluid measuring unit for acquiring first tube mixed fluid reaction information related to the physical quantity and/or composition of the first tube mixed fluid is provided between the first tubular mixing unit and the first fluctuation reducing unit; prepared,
further comprising a first generated fluid measurement unit for obtaining first generated fluid reaction information related to the physical quantity and/or composition of the first generated fluid, at the outlet of the first fluctuation mitigation unit or downstream thereof;
The volume of the first fluctuation reducing section is 0.5 to 100 times the volume of the first tubular mixing section.
The polymer production system according to any one of claims 1-4.
請求項1~4のいずれか1項に記載の重合体製造システム。 The volume of the first fluctuation reducing section is 5 to 100 times the volume of the first tubular mixing section.
The polymer production system according to any one of claims 1-4.
請求項1~4のいずれか1項に記載の重合体製造システム。 The first fluctuation mitigation section is a pipe in which the residence time of the fluid that has passed through the trajectory line with the highest flow velocity is 3 minutes or more,
The polymer production system according to any one of claims 1-4.
前記管状部材の内部を流れる流体の断面平均流速が0.01m/s以下であり、
前記管状部材のそれぞれの長さの合計が0.7m以上の配管である、
請求項1~4のいずれか1項に記載の重合体製造システム。 The first fluctuation reducing section is configured by one or more tubular members,
The cross-sectional average flow velocity of the fluid flowing inside the tubular member is 0.01 m/s or less,
The total length of each of the tubular members is a pipe of 0.7 m or more,
The polymer production system according to any one of claims 1-4.
請求項1~10のいずれか1項に記載の重合体製造システム。 The Reynolds number of the fluid flowing inside the first fluctuation reducing portion is 2100 or less when using 4 × cross-sectional area / immersion side length as a representative length.
The polymer production system according to any one of claims 1-10.
請求項1~11のいずれか1項に記載の重合体製造システム。
(a)前記第1重合性化合物及び前記第2重合性化合物のうち、一方がテトラカルボン酸二無水物であり、他方がジアミンである。
(b)前記第1重合性化合物及び前記第2重合性化合物のうち、一方が酸無水物末端又はアミノ基末端のポリアミック酸であり、他方がジアミン又はテトラカルボン酸二無水物である。
(c)前記第1重合性化合物及び前記第2重合性化合物のうち、一方が酸無水物末端又はアミノ基末端のポリアミック酸であり、他方がアミノ基末端又は酸無水物末端のポリアミック酸である。 The first polymerizable compound and the second polymerizable compound satisfy any one of the following (a) to (c), and a polyamic acid is produced as the polymer,
The polymer production system according to any one of claims 1-11.
(a) One of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is a tetracarboxylic dianhydride and the other is a diamine.
(b) One of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is an acid anhydride-terminated or amino group-terminated polyamic acid, and the other is a diamine or a tetracarboxylic dianhydride.
(c) one of the first polymerizable compound and the second polymerizable compound is an acid anhydride-terminated or amino group-terminated polyamic acid, and the other is an amino group-terminated or an acid anhydride-terminated polyamic acid; .
請求項12に記載の重合体製造システム。 Further comprising an imidization unit for imidizing the produced polyamic acid, producing polyimide as the polymer,
13. The polymer production system according to claim 12.
取得した前記第1反応情報に基づいて、前記第1供給部における流体供給、前記第2供給部における流体供給、前記第1温調部における温度調整からなる群より選択されるいずれか1以上を制御する制御部を更に備える、
請求項4に記載の重合体製造システム。 the first measurement unit acquires the first reaction information in any one or more of the first merged fluid, the first tube mixed fluid, and the first generated fluid;
any one or more selected from the group consisting of fluid supply in the first supply unit, fluid supply in the second supply unit, and temperature adjustment in the first temperature control unit based on the acquired first reaction information; Further comprising a control unit for controlling
The polymer production system according to claim 4.
取得した前記第1反応情報に基づいて、前記第1生成流体の性状を予測し、予測した前記第1生成流体の性状に基づいて、前記第1供給部における流体供給、前記第2供給部における流体供給、前記第1温調部における温度調整からなる群より選択されるいずれか1以上を制御する制御部を更に備える、
請求項4に記載の重合体製造システム。 The first measurement unit acquires the first reaction information in the first merged fluid and/or the first tube mixed fluid,
Based on the obtained first reaction information, the property of the first generated fluid is predicted, and based on the predicted property of the first generated fluid, the fluid supply in the first supply unit and the second supply unit Further comprising a control unit that controls any one or more selected from the group consisting of fluid supply and temperature adjustment in the first temperature control unit,
The polymer production system according to claim 4.
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