JP2024005772A - Method for producing pellets of ethylene-vinyl ester copolymer saponification product - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エチレン-ビニルエステル共重合体ケン化物ペレットの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing saponified ethylene-vinyl ester copolymer pellets.
エチレン-ビニルエステル共重合体ケン化物(以下、EVOHと略記することがある)は、酸素バリア性、耐油性、非帯電性、機械強度等に優れた材料であり、フィルム、シート、容器などに成形されて広く用いられている。EVOHの製造方法としては、エチレンと酢酸ビニルなどのビニルエステルを重合して得られたエチレン-ビニルエステル共重合体をケン化触媒の存在下にアルコールを含む有機溶媒中でケン化する方法が一般的である。 Saponified ethylene-vinyl ester copolymer (hereinafter sometimes abbreviated as EVOH) is a material with excellent oxygen barrier properties, oil resistance, non-static properties, mechanical strength, etc., and is used for films, sheets, containers, etc. It is molded and widely used. A common method for producing EVOH is to saponify an ethylene-vinyl ester copolymer obtained by polymerizing ethylene and a vinyl ester such as vinyl acetate in an organic solvent containing alcohol in the presence of a saponification catalyst. It is true.
ケン化して得られたEVOHのアルコール溶液の後処理方法としては、EVOHのアルコール溶液を水又は水/メタノール溶液等の凝固液中にストランド状に押し出した後、該ストランドを切断してペレットを製造する方法が広く用いられている。このとき、ストランドのカット性を安定させることがストランド切れを防いだり、ペレットの寸法安定性を高めたりするのに重要である。特許文献1には、凝固液中に所定量のカルボン酸塩を含有させることによって、連続的にしかもサイズ精度が優れたEVOHペレットが製造されると記載されている。一方、カルボン酸塩の濃度が高すぎたり、低すぎたりするとストランドの硬化時間が長くなったり、ストランドの切れが起こる等の不都合が発生すると記載されている。 As a post-treatment method for the EVOH alcohol solution obtained by saponification, the EVOH alcohol solution is extruded into a coagulating liquid such as water or a water/methanol solution in the form of a strand, and then the strand is cut to produce pellets. This method is widely used. At this time, it is important to stabilize the cuttability of the strands in order to prevent strand breakage and improve the dimensional stability of the pellets. Patent Document 1 describes that EVOH pellets with excellent size accuracy can be produced continuously by containing a predetermined amount of carboxylate in a coagulation liquid. On the other hand, it is stated that if the concentration of the carboxylic acid salt is too high or too low, problems such as a long curing time of the strands and breakage of the strands will occur.
EVOHの生産速度を上げるためにはペレタイズ時のEVOH溶液の吐出速度を上げる必要がある。しかしながら、従来の方法では、吐出速度を上げると前記ストランドを切断する際に、カットミスが生じることにより、生産性が低下したり、得られるペレットの寸法安定性が不十分になったりすることあった。このようなことから、含水EVOHからなるストランドのカット性の改善が求められていた。 In order to increase the production rate of EVOH, it is necessary to increase the discharge rate of the EVOH solution during pelletization. However, in conventional methods, when the discharge speed is increased, cutting errors may occur when cutting the strands, resulting in decreased productivity and insufficient dimensional stability of the resulting pellets. Ta. For this reason, there has been a demand for improvement in the cuttability of strands made of hydrous EVOH.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、寸法安定性及び生産性が高いEVOHペレットの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for producing EVOH pellets with high dimensional stability and high productivity.
上記課題は、EVOHの溶液を凝固液中にストランド状に押し出して凝固させることにより凝固物を得る凝固工程と前記凝固物を切断してペレットを得る切断工程を含み、前記凝固工程において、前記凝固液中に押し出されるストランドの吐出速度が1.3kg/(時・穴)以上であり、前記凝固液が無機酸塩及び有機酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を2質量%以上25質量%以下含む、EVOHペレットの製造方法を提供することによって解決される。 The above-mentioned problem includes a coagulation step in which a solution of EVOH is extruded into a coagulation liquid in the form of a strand and solidified to obtain a coagulated product, and a cutting step in which the coagulated product is cut to obtain pellets. The discharge rate of the strand extruded into the liquid is 1.3 kg/(hour/hole) or more, and the coagulating liquid contains at least 2% by mass of at least one salt selected from the group consisting of inorganic acid salts and organic acid salts. The problem is solved by providing a method for producing EVOH pellets containing up to % by mass.
このとき、前記凝固液が水及びメタノールを含むことが好ましい。前記凝固液に含まれる塩が、カルボン酸塩、硫酸塩、硝酸塩及び炭酸塩からなる群から選ばれる少なくとも1種であるであることも好ましい。 At this time, it is preferable that the coagulating liquid contains water and methanol. It is also preferable that the salt contained in the coagulation liquid is at least one selected from the group consisting of carboxylates, sulfates, nitrates, and carbonates.
本発明の製造方法は、EVOHを含有するストランド状の凝固物のカット性が良好であるため、寸法安定性の高いEVOHペレットが生産性良く製造される。こうして得られるEVOHペレットは、各種成形品の材料等として好適に用いられる。 In the production method of the present invention, EVOH pellets with high dimensional stability can be produced with good productivity because the strand-shaped coagulated material containing EVOH can be easily cut. The EVOH pellets thus obtained are suitably used as materials for various molded products.
本発明は、EVOHの溶液を凝固液中にストランド状に押し出して凝固させることにより凝固物を得る凝固工程と前記凝固物を切断してペレットを得る切断工程を含み、前記凝固工程において、前記凝固液中に押し出されるストランドの吐出速度が1.3kg/(時・穴)以上であり、前記凝固液が無機酸塩及び有機酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を2質量%以上25質量%以下含む、EVOHペレットの製造方法である。当該方法では、EVOHを含有するストランド状の凝固物のカット性が良好であるため、生産性が高いうえに、得られるEVOHペレットの寸法安定性も高い。以下、本発明について詳細に説明する。 The present invention includes a coagulation step in which a solution of EVOH is extruded into a coagulation liquid in the form of a strand and solidified to obtain a coagulated product, and a cutting step in which the coagulated product is cut to obtain pellets, and in the coagulation step, the coagulated The discharge rate of the strand extruded into the liquid is 1.3 kg/(hour/hole) or more, and the coagulating liquid contains at least 2% by mass of at least one salt selected from the group consisting of inorganic acid salts and organic acid salts. This is a method for producing EVOH pellets containing up to % by mass. In this method, since the strand-shaped coagulated material containing EVOH has good cutting properties, not only is productivity high, but also the resulting EVOH pellets have high dimensional stability. The present invention will be explained in detail below.
まずEVOHの合成方法について説明する。EVOHは、エチレン-ビニルエステル共重合体をケン化することによって得られる。ビニルエステルとしては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビニルなどの脂肪酸ビニルエステルが使用できるが、酢酸ビニルが好適である。エチレンとビニルエステルの重合は、溶液重合、懸濁重合、乳化重合、バルク重合のいずれであってもよいが、溶液重合が好ましい。また連続式、回分式のいずれであってもよい。 First, a method for synthesizing EVOH will be explained. EVOH is obtained by saponifying an ethylene-vinyl ester copolymer. As the vinyl ester, fatty acid vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl propionate, and vinyl pivalate can be used, and vinyl acetate is preferred. The polymerization of ethylene and vinyl ester may be carried out by any of solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization, and bulk polymerization, but solution polymerization is preferred. Further, either a continuous type or a batch type may be used.
溶液重合の場合に用いられる溶媒としては、アルコールが好ましいが、その他にもエチレン、ビニルエステルおよびエチレン-酢酸ビニル共重合体を溶解し得る有機溶剤(ジメチルスルホキシドなど)を用いることができる。アルコールとしてはメタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノールなどを用いることができ、工業上メタノールが好ましい。 The solvent used in solution polymerization is preferably alcohol, but other organic solvents (such as dimethyl sulfoxide) that can dissolve ethylene, vinyl ester, and ethylene-vinyl acetate copolymer can also be used. As the alcohol, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, etc. can be used, and methanol is industrially preferred.
重合触媒としては、2,2-アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビス-(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2-アゾビス-(4-メチル-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2-アゾビス-(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2-アゾビス-(2-シクロプロピルプロピオニトリル)などのアゾニトリル系開始剤、およびイソブチリルパーオキサイド、クミルパーオキシネオデカノエイト、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート、t-ブチルパーオキシネオデカノエイト、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、t-ブチルハイドロパーオキサイドなどの有機過酸化物系開始剤などを用いることができる。 As a polymerization catalyst, 2,2-azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis-(2,4-dimethylvaleronitrile), 2,2-azobis-(4-methyl-2,4-dimethylvaleronitrile) ), 2,2-azobis-(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), azonitrile-based initiators such as 2,2-azobis-(2-cyclopropylpropionitrile), and isobutyryl peroxide, Organic compounds such as cumyl peroxyneodecanoate, diisopropyl peroxycarbonate, di-n-propyl peroxydicarbonate, t-butyl peroxyneodecanoate, lauroyl peroxide, benzoyl peroxide, and t-butyl hydroperoxide. A peroxide-based initiator or the like can be used.
重合温度は、好ましくは20~90℃、より好ましくは40~70℃である。重合時間(連続式の場合は平均滞留時間)は、好ましくは2~15時間、より好ましくは3~11時間である。重合率は、仕込みビニルエステルに対して、好ましくは10~90モル%、より好ましくは30~80モル%である。重合後の溶液中の重合体濃度は、好ましくは5~85質量%、より好ましくは20~70質量%である。エチレン-ビニルエステル共重合体のエチレン単位含有量は、後に説明するEVOHのエチレン単位含有量と同じである。また、エチレン-ビニルエステル共重合体は、他の単量体を少量共重合することもできるが、当該他の単量体の種類や共重合量は、後に説明するEVOHの場合と同じである。 The polymerization temperature is preferably 20 to 90°C, more preferably 40 to 70°C. The polymerization time (average residence time in the case of continuous system) is preferably 2 to 15 hours, more preferably 3 to 11 hours. The polymerization rate is preferably 10 to 90 mol%, more preferably 30 to 80 mol%, based on the vinyl ester charged. The polymer concentration in the solution after polymerization is preferably 5 to 85% by mass, more preferably 20 to 70% by mass. The ethylene unit content of the ethylene-vinyl ester copolymer is the same as the ethylene unit content of EVOH, which will be explained later. In addition, the ethylene-vinyl ester copolymer can be copolymerized with a small amount of other monomers, but the type and amount of the other monomers are the same as in the case of EVOH, which will be explained later. .
所定時間の重合後、所定の重合率に達した後、必要に応じて重合禁止剤を添加し、未反応のエチレンガスを蒸発除去した後、未反応ビニルエステルを追い出す。エチレンを蒸発除去したエチレン-ビニルエステル共重合体溶液から未反応のビニルエステルを追い出す方法としては、例えば、ラシヒリングを充填した塔の上部から該共重合体溶液を一定速度で連続的に供給し、塔下部よりメタノール等の有機溶剤蒸気を吹き込み塔頂部よりメタノール等の有機溶剤と未反応ビニルエステルの混合蒸気を留出させ、塔底部より未反応ビニルエステルを除去した該共重合体溶液を取り出す方法などが採用される。 After polymerization for a predetermined time and reaching a predetermined polymerization rate, a polymerization inhibitor is added as necessary, unreacted ethylene gas is removed by evaporation, and unreacted vinyl ester is expelled. As a method for expelling unreacted vinyl ester from an ethylene-vinyl ester copolymer solution in which ethylene has been removed by evaporation, for example, the copolymer solution is continuously fed at a constant rate from the upper part of a column packed with a Raschig ring. A method of blowing organic solvent vapor such as methanol from the bottom of the column, distilling a mixed vapor of the organic solvent such as methanol and unreacted vinyl ester from the top of the column, and taking out the copolymer solution from which unreacted vinyl ester has been removed from the bottom of the column. etc. will be adopted.
未反応ビニルエステルを除去したエチレン-ビニルエステル共重合体溶液にアルカリ触媒を添加し、該共重合体中のビニルエステル成分をケン化する。ケン化方法は連続式、回分式いずれも可能であるが、塔式反応器を用いて連続的にケン化反応させて、塔下部からEVOH溶液を取り出すことが好ましい。アルカリ触媒としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アルカリ金属アルコラートなどが用いられる。また、ケン化に用いる溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコールが好ましく、工業上メタノールがより好ましい。塔式反応器を用いる場合には、塔下部からメタノール蒸気を供給して、塔上部から酢酸メチルを留出させることが好ましい。 An alkali catalyst is added to the ethylene-vinyl ester copolymer solution from which unreacted vinyl ester has been removed, and the vinyl ester component in the copolymer is saponified. The saponification method can be either a continuous method or a batch method, but it is preferable to carry out the saponification reaction continuously using a tower reactor and take out the EVOH solution from the bottom of the tower. As the alkali catalyst, sodium hydroxide, potassium hydroxide, alkali metal alcoholate, etc. are used. Moreover, as the solvent used for saponification, alcohols such as methanol and ethanol are preferable, and methanol is more preferable from an industrial standpoint. When using a column reactor, it is preferable to supply methanol vapor from the bottom of the column and distill methyl acetate from the top of the column.
好適なケン化条件は以下の通りである。反応溶液中のエチレン-ビニルエステル共重合体濃度は、10~50質量%が好ましく、20~45質量%がより好ましい。反応温度は、70~150℃が好ましく、80~140℃がより好ましい。触媒の使用量は、ビニルエステル単位のモル数に対して0.005~1当量が好ましく、0.01~0.5当量がより好ましい。反応時間(連続式の場合は平均滞留時間)は、10分~6時間が好ましく、15分~2時間がより好ましい。このようにしてケン化反応を進行させて、EVOHの溶液が得られる。当該溶液中のEVOHの含有量は、10~50質量%が好ましく、20~45質量%がより好ましい。 Suitable saponification conditions are as follows. The concentration of the ethylene-vinyl ester copolymer in the reaction solution is preferably 10 to 50% by mass, more preferably 20 to 45% by mass. The reaction temperature is preferably 70 to 150°C, more preferably 80 to 140°C. The amount of the catalyst used is preferably 0.005 to 1 equivalent, more preferably 0.01 to 0.5 equivalent, relative to the number of moles of vinyl ester units. The reaction time (average residence time in the case of a continuous system) is preferably 10 minutes to 6 hours, more preferably 15 minutes to 2 hours. In this way, the saponification reaction is allowed to proceed, and a solution of EVOH is obtained. The content of EVOH in the solution is preferably 10 to 50% by mass, more preferably 20 to 45% by mass.
こうして得られたEVOHのビニルエステル単位のケン化度は好ましくは80~100モル%である。バリア性に優れた成形物を得るという観点からは、より好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは98モル%以上であり、特に好ましくは99モル%以上である。ケン化度が80モル%未満では、バリア性、ロングラン性、耐湿性が悪くなるおそれがある。 The degree of saponification of the vinyl ester unit of EVOH thus obtained is preferably 80 to 100 mol%. From the viewpoint of obtaining a molded product with excellent barrier properties, the content is more preferably 95 mol% or more, still more preferably 98 mol% or more, and particularly preferably 99 mol% or more. If the degree of saponification is less than 80 mol%, barrier properties, long-run properties, and moisture resistance may deteriorate.
本発明において、EVOHのエチレン単位含有量は、バリア性と溶融成形性に優れた成形物を得るという観点からは、好適には20~60モル%である。エチレン単位含有量が20モル%未満の場合には、溶融成形性が悪くなるおそれがある。エチレン単位含有量は、より好適には23モル%以上である。一方、エチレン単位含有量が60モル%を超えるとバリア性が不十分となるおそれがある。エチレン単位含有量は、より好適には55モル%以下であり、さらに好適には50モル%以下である。 In the present invention, the ethylene unit content of EVOH is preferably 20 to 60 mol% from the viewpoint of obtaining a molded product with excellent barrier properties and melt moldability. If the ethylene unit content is less than 20 mol%, melt moldability may deteriorate. The ethylene unit content is more preferably 23 mol% or more. On the other hand, if the ethylene unit content exceeds 60 mol%, the barrier properties may become insufficient. The ethylene unit content is more preferably 55 mol% or less, still more preferably 50 mol% or less.
EVOHには、本発明の目的が阻害されない範囲で他の単量体を少量共重合することもできる。共重合できる単量体の例としては、プロピレン、ブチレン、ペンテン、ヘキセン等のアルケン;3-アシロキシ-1-プロペン、3-アシロキシ-1-ブテン、4-アシロキシ-1-ブテン、3,4-ジアシロキシ-1-ブテン、3-アシロキシ-4-メチル-1-ブテン、4-アシロキシ-2-メチル-1-ブテン、4-アシロキシ-3-メチル-1-ブテン、3,4-ジアシロキシ-2-メチル-1-ブテン、4-アシロキシ-1-ペンテン、5-アシロキシ-1-ペンテン、4,5-ジアシロキシ-1-ペンテン、4-アシロキシ-1-ヘキセン、5-アシロキシ-1-ヘキセン、6-アシロキシ-1-ヘキセン、5,6-ジアシロキシ-1-ヘキセン、1,3-ジアセトキシ-2-メチレンプロパン等のエステル基を有するアルケン又はそのケン化物;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸等の不飽和酸又はその無水物、塩、又はモノ若しくはジアルキルエステル等;アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のニトリル;アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド;ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸等のオレフィンスルホン酸又はその塩;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリ(β-メトキシ-エトキシ)シラン、γ-メタクリルオキシプロピルメトキシシラン等ビニルシラン化合物;アルキルビニルエーテル類、ビニルケトン、N-ビニルピロリドン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等が挙げられる。EVOHが他の単量体単位を有する場合、その共重合量は、好適には10モル%以下であり、より好適には5モル%以下である。 EVOH can also be copolymerized with a small amount of other monomers as long as the purpose of the present invention is not impaired. Examples of copolymerizable monomers include alkenes such as propylene, butylene, pentene, and hexene; 3-acyloxy-1-propene, 3-acyloxy-1-butene, 4-acyloxy-1-butene, 3,4- Diacyloxy-1-butene, 3-acyloxy-4-methyl-1-butene, 4-acyloxy-2-methyl-1-butene, 4-acyloxy-3-methyl-1-butene, 3,4-diacyloxy-2- Methyl-1-butene, 4-acyloxy-1-pentene, 5-acyloxy-1-pentene, 4,5-diacyloxy-1-pentene, 4-acyloxy-1-hexene, 5-acyloxy-1-hexene, 6- Alkenes having ester groups such as acyloxy-1-hexene, 5,6-diasiloxy-1-hexene, 1,3-diacetoxy-2-methylenepropane, or saponified products thereof; acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, etc. unsaturated acids or their anhydrides, salts, or mono- or dialkyl esters; nitriles such as acrylonitrile and methacrylonitrile; amides such as acrylamide and methacrylamide; olefins such as vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, and methalylsulfonic acid. Sulfonic acid or its salt; vinyl silane compounds such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltri(β-methoxy-ethoxy)silane, γ-methacryloxypropylmethoxysilane; alkyl vinyl ethers, vinyl ketone, N-vinylpyrrolidone, vinyl chloride , vinylidene chloride, etc. When EVOH has other monomer units, the copolymerized amount thereof is preferably 10 mol% or less, more preferably 5 mol% or less.
前記凝固工程に供されるEVOH溶液に用いられる溶媒は、EVOHの良溶媒であれば特に限定されないが、水及びアルコールを含有する混合溶媒が好ましい。すなわち、EVOHの水/アルコール溶液を前記凝固工程に供することが好ましい。ここで、EVOHの水/アルコール溶液とは、水及びアルコールを含有する前記混合溶媒にEVOHが溶解したもののことをいう。このとき用いられるアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等が挙げられ、工業上メタノールが好ましい。 The solvent used in the EVOH solution to be subjected to the coagulation step is not particularly limited as long as it is a good solvent for EVOH, but a mixed solvent containing water and alcohol is preferred. That is, it is preferable to use a water/alcohol solution of EVOH in the coagulation step. Here, the water/alcohol solution of EVOH refers to a solution in which EVOH is dissolved in the mixed solvent containing water and alcohol. Examples of the alcohol used at this time include methanol, ethanol, propanol, butanol, and the like, with methanol being industrially preferred.
前記凝固工程に供される前記EVOH溶液の製造方法は特に限定されない。ケン化反応後のEVOH溶液をそのまま前記凝固工程に供してもよいし、ケン化反応後のEVOH溶液にさらに溶媒を添加したものや、ケン化反応後のEVOH溶液中の溶媒の少なくとも一部を同種又は他種の溶媒で置換したものを前記凝固工程に供してもよい。 The method for producing the EVOH solution to be subjected to the coagulation step is not particularly limited. The EVOH solution after the saponification reaction may be directly subjected to the coagulation step, or the EVOH solution after the saponification reaction may be further added with a solvent, or at least a part of the solvent in the EVOH solution after the saponification reaction may be used. A solvent substituted with the same or different solvent may be subjected to the coagulation step.
前記凝固工程に供される、前記EVOHの水/アルコール溶液として、ケン化反応後の前記EVOH溶液中のアルコールの一部を水と置換することより得られるものを前記凝固工程に供することができる。このとき、当該EVOHのアルコール溶液中のアルコールの一部を水で置換する方法として、容器中のアルコール溶液に、溶媒(アルコール)と水の混合蒸気を加えて、当該溶液から溶媒(アルコール)を気化させる方法が好適である。この時の容器としては、棚段塔や充填塔などの塔式容器が好ましい。この場合、前記EVOHのアルコール溶液を塔上部から導入し、塔式容器の下部から溶媒(アルコール)と水の混合蒸気を導入し、向流接触させて、塔上部から溶媒(アルコール)と水の混合蒸気を導出し、供給するEVOHのアルコール溶液中に存在する溶媒の一部を、水と置換し、塔底部から高濃度のEVOHの水/アルコール溶液を得ることができる。さらに前記混合蒸気中の水の含有量が20~70質量%であることが好適である。前記混合蒸気に使用する溶媒は沸点130℃以下のアルコールが好ましく、このようなアルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類を例示することができる。沸点100℃以下のアルコールがより好ましく、なかでも、入手が容易で廉価であり、沸点が低く、取り扱い易い点でメタノールが好ましい。こうして溶媒置換することによりEVOHの水/アルコール溶液を得ることができる。前記凝固工程に供される、前記EVOHの水/アルコール溶液の水/アルコールの質量比は、10/90~60/40であることが好ましく、20/80~50/50であることがより好ましい。 As the EVOH water/alcohol solution to be subjected to the coagulation step, one obtained by replacing a portion of the alcohol in the EVOH solution after the saponification reaction with water can be subjected to the coagulation step. . At this time, as a method to replace a portion of the alcohol in the EVOH alcohol solution with water, a mixed vapor of solvent (alcohol) and water is added to the alcohol solution in the container to remove the solvent (alcohol) from the solution. A method of vaporization is preferred. As the container at this time, a column-type container such as a tray column or a packed column is preferable. In this case, the alcoholic solution of EVOH is introduced from the upper part of the tower, a mixed vapor of solvent (alcohol) and water is introduced from the lower part of the tower type container, and the solvent (alcohol) and water are brought into countercurrent contact, and the solvent (alcohol) and water are introduced from the upper part of the tower. The mixed vapor is led out and a part of the solvent present in the supplied alcoholic EVOH solution is replaced with water, so that a highly concentrated water/alcoholic solution of EVOH can be obtained from the bottom of the column. Furthermore, it is preferable that the water content in the mixed steam is 20 to 70% by mass. The solvent used for the mixed vapor is preferably an alcohol having a boiling point of 130° C. or lower, and examples of such alcohol include alcohols such as methanol, ethanol, propanol, and butanol. Alcohols having a boiling point of 100° C. or lower are more preferred, and methanol is particularly preferred because it is easily available, inexpensive, has a low boiling point, and is easy to handle. By replacing the solvent in this way, a water/alcohol solution of EVOH can be obtained. The water/alcohol mass ratio of the EVOH water/alcohol solution to be subjected to the coagulation step is preferably 10/90 to 60/40, more preferably 20/80 to 50/50. .
前記凝固工程に供される前記EVOH溶液中の前記EVOHの含有量は20~50質量%が好ましい。前記EVOHの含有量をこの範囲とすることで、EVOH溶液の流動性が確保されるとともに、効率のよい樹脂製造が可能である。単位時間当たりの生産量を高める観点からは、前記含有量は25質量%以上がより好ましく、35質量%以上がさらに好ましい。EVOH溶液中のEVOH及び前記溶媒以外の成分の含有量は、通常10質量%以下である。 The EVOH content in the EVOH solution to be subjected to the coagulation step is preferably 20 to 50% by mass. By setting the EVOH content within this range, the fluidity of the EVOH solution is ensured, and efficient resin production is possible. From the viewpoint of increasing the production amount per unit time, the content is more preferably 25% by mass or more, and even more preferably 35% by mass or more. The content of components other than EVOH and the solvent in the EVOH solution is usually 10% by mass or less.
前記凝固工程において用いられる凝固液として、前記EVOHの貧溶媒を含有するものが用いられる。前記貧溶媒としては、水、並びに水及びアルコールを含有する混合溶媒が好ましく、水及びアルコールを含有する混合溶媒がより好ましい。当該混合溶媒に用いられるアルコールとして、メタノール、エタノール、プロパノール等が用いられるが、工業上好ましくはメタノールが用いられる。前記混合溶媒に含有される水とアルコールの質量比(水/アルコール)は、70/30~98/2であることが好ましい。質量比(水/アルコール)は80/20以上であることがより好ましい。前記凝固液中の前記貧溶媒の含有量は60質量%以上が好ましく、75質量%以上がより好ましい。一方、前記含有量は、98質量%以下が好ましい。 As the coagulating liquid used in the coagulating step, one containing a poor solvent for the EVOH is used. The poor solvent is preferably water or a mixed solvent containing water and alcohol, and more preferably a mixed solvent containing water and alcohol. As the alcohol used in the mixed solvent, methanol, ethanol, propanol, etc. are used, and methanol is preferably used industrially. The mass ratio of water and alcohol (water/alcohol) contained in the mixed solvent is preferably 70/30 to 98/2. It is more preferable that the mass ratio (water/alcohol) is 80/20 or more. The content of the poor solvent in the coagulation liquid is preferably 60% by mass or more, more preferably 75% by mass or more. On the other hand, the content is preferably 98% by mass or less.
前記凝固液が無機塩及び有機塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を2質量%以上25質量%以下含む必要がある。従来、EVOH溶液を凝固液中に押出して得られるストランドのカット性を向上させる方法として、凝固液に所定量のカルボン酸塩を添加する方法が知られていた。しかしながら、EVOHの生産速度を上げるためにEVOH溶液の吐出速度を上げるとストランドを切断する際に、カットミスが生じることにより、生産性が低下したり、得られるペレットの寸法安定性が不十分になったりすることあり、その改善が求められていた。それに対して、発明者らは、カット性を改善すべく鋭意検討した結果、塩濃度を高めるとともに、後述するように、EVOH溶液の吐出速度を上げた場合には、ストランドのカット性が向上することを見出した。従来、凝固液のカルボン酸塩の濃度が高すぎるとストランドの硬化時間が長くなり、カット性が低下する傾向があることが知られており、このような効果が得られることはまさに驚くべきことである。前記凝固液に含有される前記塩としては、有機塩が好ましい。前記有機塩としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、等が挙げられ、中でもカルボン酸塩が好ましい。前記無機塩としては、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、塩酸塩、リン酸塩等が挙げられ、中でも硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩が好ましい。また、前記塩を構成するカチオンが、周期表第1又は2族に属する金属のカチオンであることが好ましく、周期表第1族の属する金属のカチオンであることがより好ましい。周期表第1族の属する金属のカチオンとしては、ナトリウムイオン、カリウムイオン及びリチウムイオン等が挙げられ、ナトリウムイオン及びカリウムイオンが好ましく、ナトリウムイオンがより好ましい。周期表第2族に属する金属のカチオンとして、カルシウムイオン及びマグネシウムイオン等が挙げられる。具体的には、取扱い性の観点から酢酸ナトリウムが好ましい。 The coagulating liquid needs to contain at least 2% by mass and not more than 25% by mass of at least one salt selected from the group consisting of inorganic salts and organic salts. Conventionally, a method of adding a predetermined amount of a carboxylic acid salt to a coagulating liquid has been known as a method for improving the cuttability of a strand obtained by extruding an EVOH solution into a coagulating liquid. However, when the discharge speed of the EVOH solution is increased to increase the production rate of EVOH, cutting errors occur when cutting the strands, resulting in decreased productivity and insufficient dimensional stability of the resulting pellets. There was a need for improvement. On the other hand, as a result of intensive studies to improve the cutting performance, the inventors found that when the salt concentration was increased and the discharge speed of the EVOH solution was increased, as will be described later, the cutting performance of the strands was improved. I discovered that. Conventionally, it has been known that if the concentration of carboxylate in the coagulation solution is too high, the curing time of the strands increases and the cuttability tends to decrease, so it is truly surprising that such an effect can be obtained. It is. The salt contained in the coagulation liquid is preferably an organic salt. Examples of the organic salts include carboxylates, sulfonates, and the like, with carboxylates being preferred. Examples of the inorganic salts include sulfates, nitrates, carbonates, hydrochlorides, phosphates, and the like, with sulfates, nitrates, and carbonates being preferred. Further, the cation constituting the salt is preferably a cation of a metal belonging to Group 1 or 2 of the periodic table, and more preferably a cation of a metal belonging to Group 1 of the periodic table. Examples of cations of metals belonging to Group 1 of the periodic table include sodium ions, potassium ions, and lithium ions, with sodium ions and potassium ions being preferred, and sodium ions being more preferred. Examples of cations of metals belonging to Group 2 of the periodic table include calcium ions and magnesium ions. Specifically, sodium acetate is preferred from the viewpoint of ease of handling.
前記凝固液に含有される前記塩の含有量が2質量%以上であることにより、カット性の向上効果が得られる。また、前記含有量は、凝固液にて塩の析出を抑制する観点から25質量%以下である。 When the content of the salt contained in the coagulation liquid is 2% by mass or more, the effect of improving cutting performance can be obtained. Further, the content is 25% by mass or less from the viewpoint of suppressing salt precipitation in the coagulation liquid.
前記凝固液の温度は-10℃以上40℃以下が好ましい。前記温度が-10℃未満の場合、凝固液が凍結してしまう場合がある。前記温度は-5℃以上がより好ましく、0℃以上がさらに好ましい。一方、前記温度が40℃を超える場合、前記EVOHが十分に凝固しない場合がある。前記温度は30℃以下がより好ましく、25℃以下がさらに好ましく、20℃以下がよりさらに好ましく、15℃が特に好ましい。 The temperature of the coagulating liquid is preferably -10°C or more and 40°C or less. If the temperature is less than -10°C, the coagulation liquid may freeze. The temperature is more preferably -5°C or higher, and even more preferably 0°C or higher. On the other hand, if the temperature exceeds 40°C, the EVOH may not solidify sufficiently. The temperature is more preferably 30°C or lower, further preferably 25°C or lower, even more preferably 20°C or lower, and particularly preferably 15°C.
前記EVOH溶液は任意の形状を有するノズルにより、上記凝固液中にストランド状に押出される。かかるノズルの形状としては、特に限定されないが、円筒形状が好ましい。ノズルの内径は、目的のEVOHペレットの径によって適宜調整すればよいが、通常、1~10mmである。 The EVOH solution is extruded into the coagulation liquid in the form of a strand through a nozzle having an arbitrary shape. The shape of such a nozzle is not particularly limited, but a cylindrical shape is preferable. The inner diameter of the nozzle may be adjusted as appropriate depending on the diameter of the target EVOH pellet, but is usually 1 to 10 mm.
本発明において、前記凝固液中に押し出されるストランドの吐出速度が1.3kg/(時・穴)以上である必要がある。これにより、EVOHの生産速度が向上するとともに、上述したとおり、前記凝固液中の塩濃度を高めることにより、前記吐出速度が高くてもストランドのカット性が安定するため、EVOHを極めて生産性良く製造することができる。ここで、前記吐出速度[kg/(時・穴)]とは、1つのノズルの穴(吐出口)から、1時間あたりに押出されるストランド(EVOH溶液)の量(kg)を意味する。EVOHの生産速度がさらに向上する観点からは、前記吐出量は、1.8kg/(時・穴)以上が好ましく、2.5kg/(時・穴)以上がより好ましい。一方、カット性がさらに向上する観点から、前記吐出量は、10kg/(時・穴)以下が好ましく、5g/(時・穴)以下がより好ましい。本発明において、押出されるストランドは必ずしも一本である必要はなく、数本~数百本の間の任意の数で押し出し可能である。すなわち、ノズル(ストランドの吐出口)は1つである必要はなく、数本~数百本の間の任意の数とすることができる。 In the present invention, it is necessary that the discharge rate of the strand extruded into the coagulation liquid is 1.3 kg/(hour/hole) or more. This improves the production rate of EVOH, and as mentioned above, by increasing the salt concentration in the coagulation liquid, the cutting performance of the strands is stable even when the discharge speed is high, so EVOH can be produced with extremely high productivity. can be manufactured. Here, the discharge rate [kg/(hour/hole)] means the amount (kg) of strand (EVOH solution) extruded per hour from the hole (discharge port) of one nozzle. From the viewpoint of further improving the production rate of EVOH, the discharge amount is preferably 1.8 kg/(hour/hole) or more, and more preferably 2.5 kg/(hour/hole) or more. On the other hand, from the viewpoint of further improving cutting performance, the discharge amount is preferably 10 kg/(hour/hole) or less, and more preferably 5 g/(hour/hole) or less. In the present invention, the number of strands to be extruded does not necessarily need to be one, but any number between several to several hundred strands can be extruded. That is, the number of nozzles (strand discharge ports) does not have to be one, and can be any number between several to several hundred.
ストランド状に押し出されたEVOHと前記凝固液との接触時間は、5秒以上が好ましい。当該接触時間が5秒未満の場合、前記EVOH溶液が十分凝固しないおそれがある。当該接触時間は、10秒以上がより好ましく、20秒以上がさらに好ましく、30秒以上がよりさらに好ましく、40秒以上が特に好ましい。一方、生産性の点から、前記接触時間は、30分以下が好ましく、10分以下がより好ましく、5分以下がさらに好ましい。 The contact time between the EVOH extruded into a strand and the coagulation liquid is preferably 5 seconds or more. If the contact time is less than 5 seconds, the EVOH solution may not solidify sufficiently. The contact time is more preferably 10 seconds or more, further preferably 20 seconds or more, even more preferably 30 seconds or more, and particularly preferably 40 seconds or more. On the other hand, from the viewpoint of productivity, the contact time is preferably 30 minutes or less, more preferably 10 minutes or less, and even more preferably 5 minutes or less.
ストランド状に押し出されたEVOHは、凝固浴の端部に付設された引き取りローラーにより、凝固浴から引き出された後カットされEVOHペレットが得られる。当該引き取りローラーの引き取り速度により、凝固液に接触する時間や得られるEVOHペレットの直径等を調整できる。引き取りローラーの引き取り速度は、1.5~5.0m/分が好ましく、2.0~4.5m/分がより好ましく、2.5~4.5m/分がさらに好ましい。 The EVOH extruded into a strand is pulled out from the coagulation bath by a take-up roller attached to the end of the coagulation bath, and then cut to obtain EVOH pellets. Depending on the take-up speed of the take-up roller, the contact time with the coagulation liquid, the diameter of the EVOH pellets obtained, etc. can be adjusted. The take-up speed of the take-up roller is preferably 1.5 to 5.0 m/min, more preferably 2.0 to 4.5 m/min, even more preferably 2.5 to 4.5 m/min.
こうして得られる前記EVOHを含有するストランド状の凝固物を切断してEVOHペレットを得る。当該凝固物の切断方法は特に限定されず、ストランドカッター、ホットカッター、アンダーウォーターカッター等を用いる方法が挙げられる。中でもストランドカッターを用いて前記凝固物を切断することが好ましい。切断直後のEVOHペレットの長さは、1~10mmが好ましい。前記EVOHペレットが円柱状の場合はその径が1~10mmであることが好ましい。 The EVOH-containing strand-shaped coagulated material thus obtained is cut to obtain EVOH pellets. The method for cutting the coagulated material is not particularly limited, and examples thereof include methods using a strand cutter, hot cutter, underwater cutter, and the like. Among these, it is preferable to cut the coagulated material using a strand cutter. The length of the EVOH pellet immediately after cutting is preferably 1 to 10 mm. When the EVOH pellet is cylindrical, it is preferable that its diameter is 1 to 10 mm.
カット性がさらに向上する点から、切断直後の前記EVOHペレットの含水率は、30~80質量%が好ましい。当該含水率は35質量%以上がより好ましい。一方、前記含水率は、70質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらにこのましく、45質量%以下が特に好ましい。 In order to further improve cuttability, the moisture content of the EVOH pellets immediately after cutting is preferably 30 to 80% by mass. The moisture content is more preferably 35% by mass or more. On the other hand, the water content is more preferably 70% by mass or less, even more preferably 50% by mass or less, and particularly preferably 45% by mass or less.
こうして得られた含水EVOHペレットに対して、必要に応じて、洗浄工程や乾燥工程を行ってもよい。当該洗浄工程で用いられる洗浄液としては、水、酢酸などの酸を含む水溶液、メタノールなどのアルコールを含む水溶液等が挙げられる。前記乾燥工程で採用される前記含水EVOHペレットの乾燥方法としては、熱風乾燥、赤外線照射等が採用される。 The water-containing EVOH pellets thus obtained may be subjected to a washing step and a drying step, if necessary. Examples of the cleaning liquid used in the cleaning step include water, an aqueous solution containing an acid such as acetic acid, an aqueous solution containing an alcohol such as methanol, and the like. The drying method for the water-containing EVOH pellets used in the drying step includes hot air drying, infrared irradiation, and the like.
前記含水EVOHペレットに対して、必要に応じて、化学処理を行っても構わない。当該処理は、前記含水EVOHペレットを任意の添加剤を含む水溶液に含侵させる方法等が挙げられる。当該添加剤としては、カルボン酸、ホウ素化合物、リン酸化合物、アルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩等が挙げられる。 The water-containing EVOH pellets may be subjected to chemical treatment, if necessary. Examples of the treatment include a method of impregnating the water-containing EVOH pellets with an aqueous solution containing an arbitrary additive. Examples of such additives include carboxylic acids, boron compounds, phosphoric acid compounds, alkali metal salts, and alkaline earth metal salts.
こうして得られたEVOHペレットは、溶融成形によりフィルム、シート、容器、パイプ、繊維など、各種の成形体に成形される。 The EVOH pellets thus obtained are melt-molded into various molded bodies such as films, sheets, containers, pipes, and fibers.
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail using Examples, but the present invention is not limited to these Examples in any way.
[評価方法]
(1)ストランドのカット性評価
実施例及び比較例で得られる含水EVOHペレットの製造過程において、ストランド状の含水EVOH(凝固物)10m分をカットした含水EVOHペレット(約2500個のペレット)を目視で確認し、下記項目について評価した。
・ストランドを連続的にカットできるか(可否)
・3cm以上連続でペレットが連なるカット不良が発生し、カッターを停止した回数(回)
・カットできず含水EVOHペレットが連なっているペレットの個数(個)
・含水EVOHペレットの断面がつぶれているペレットの個数(個)
[Evaluation method]
(1) Strand cutability evaluation During the manufacturing process of the hydrous EVOH pellets obtained in Examples and Comparative Examples, the hydrous EVOH pellets (approximately 2500 pellets) obtained by cutting 10 m of strand-shaped hydrous EVOH (coagulated material) were visually inspected. and evaluated the following items.
・Is it possible to cut the strands continuously?
・Number of times (times) the cutter was stopped due to a defective cut in which pellets continued for 3 cm or more
・Number of pellets that cannot be cut and are a series of water-containing EVOH pellets
・Number of hydrous EVOH pellets with a crushed cross section (units)
(2)含水EVOHペレットの含水率
実施例及び比較例で得られる切断直後の含水EVOHペレットの含水率をメトラー社製のハロゲン水分計「HR73」を用いて測定した。
(2) Water content of water-containing EVOH pellets The water content of the water-containing EVOH pellets obtained in Examples and Comparative Examples immediately after cutting was measured using a halogen moisture meter "HR73" manufactured by Mettler.
(3)寸法安定性
実施例及び比較例で得られたEVOHペレットを任意に100個選択肢、径及び長さを測定し、ペレットの径及び長さが平均値の±0.2mmの範囲に入るペレットの割合を測定した。
(3) Dimensional stability Select 100 EVOH pellets obtained in Examples and Comparative Examples, measure the diameter and length, and the diameter and length of the pellets fall within ±0.2 mm of the average value. The percentage of pellets was determined.
[実施例]
(実施例1)
窒素導入口及び内径0.3cm、長さ6.0cmの円筒形状のノズルを有する容器にエチレン単位含有量27モル%、ケン化度99モル%のEVOH(エチレン-酢酸ビニル共重合体ケン化物)を40質量%含むEVOH溶液(水/メタノール溶液(質量比50/50))を入れ、前記窒素導入口から導入する窒素量をコントロールすることで、前記円筒形状のノズルより前記EVOH溶液を2kg/(h・穴)の速度で、酢酸ナトリウム3質量%含む5℃の水/メタノール溶液(質量比95/5)からなる凝固浴にストランド状に吐出した。凝固浴の端部に付設された引き取りローラーにより、凝固浴の滞留時間が60秒となる様に生成したストランド状の凝固物を凝固液から引き出した。凝固液から引き出されたストランドをカッターで切断し、多孔性の含水EVOHペレットを得た。ストランドのカットには刃を8箇所等間隔に有するφ60mm/100mmの回転刃を使用し、刃の回転速度は刃の周速度が引取速度+0.05m/分となるように調整し、ストランドをカットした。得られた含水EVOHペレットについて、上記評価方法(1)及び(2)に記載の方法に従ってストランドのカット性評価及び含水率の評価を行った。結果を表1に示す。該含水EVOHペレットを温度30℃の水槽中で1時間水洗し、これを4回繰り返し、さらに温度30℃の酢酸水中で1時間洗浄を行った後、乾燥して、本発明のEVOHペレット(平均直径3.8mm、平均長さ4mmの円筒形状の白色ペレット)を得た。
[Example]
(Example 1)
EVOH (saponified ethylene-vinyl acetate copolymer) with an ethylene unit content of 27 mol% and a saponification degree of 99 mol% is placed in a container having a nitrogen inlet and a cylindrical nozzle with an inner diameter of 0.3 cm and a length of 6.0 cm. By adding an EVOH solution (water/methanol solution (mass ratio 50/50)) containing 40% by mass of It was discharged in the form of a strand into a coagulation bath consisting of a 5° C. water/methanol solution (mass ratio 95/5) containing 3% by mass of sodium acetate at a speed of (h/hole). The produced strand-shaped coagulated material was pulled out from the coagulation liquid by a take-up roller attached to the end of the coagulation bath so that the residence time in the coagulation bath was 60 seconds. The strand pulled out from the coagulation liquid was cut with a cutter to obtain porous water-containing EVOH pellets. To cut the strands, use a φ60mm/100mm rotary blade with 8 equally spaced blades, adjust the rotational speed of the blade so that the circumferential speed of the blade is equal to the take-up speed + 0.05m/min, and cut the strand. did. The resulting water-containing EVOH pellets were evaluated for strand cutability and water content according to the methods described in evaluation methods (1) and (2) above. The results are shown in Table 1. The water-containing EVOH pellets were washed with water for 1 hour in a water tank at a temperature of 30°C, this process was repeated 4 times, and further washed in acetic acid water at a temperature of 30°C for 1 hour, dried, and the EVOH pellets of the present invention (average A cylindrical white pellet with a diameter of 3.8 mm and an average length of 4 mm was obtained.
(実施例2~7、比較例1~4)
吐出速度及び凝固浴の条件を表1に記載の通りに変更した以外は、実施例1と同様の方法で含水EVOHペレット及びEVOHペレットを作製し評価した。結果を表1に示す。なお、比較例4は凝固浴における塩濃度が高すぎて酢酸ナトリウムが凝固浴中で析出したことに起因してストランドを安定的に吐出することができず、評価を行うことができなかった。
(Examples 2 to 7, Comparative Examples 1 to 4)
Water-containing EVOH pellets and EVOH pellets were produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the discharge speed and coagulation bath conditions were changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 1. In addition, in Comparative Example 4, the salt concentration in the coagulation bath was too high and sodium acetate precipitated in the coagulation bath, so that the strand could not be stably discharged and evaluation could not be performed.
Claims (3)
The saponified ethylene-vinyl ester copolymer pellet according to claim 1 or 2, wherein the salt contained in the coagulation liquid is at least one selected from the group consisting of carboxylates, sulfates, nitrates, and carbonates. manufacturing method.
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