JP3214525B2 - 塩化ビニル系重合体の製造方法 - Google Patents

塩化ビニル系重合体の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、塩化ビニル系単量体を
懸濁重合させて塩化ビニル系重合体を製造する方法、と
くに高い生産効率で硬質押出加工することが可能なかさ
比重の高い塩化ビニル系重合体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】塩化ビニル系樹脂は、優れた物理的、機
械的特性を備えていることから、硬質または軟質の樹脂
成形体として多様の分野で汎用されている。通常、塩化
ビニル樹脂を押出加工する場合、成形用樹脂粉体のかさ
比重が高いと押出装置へのフィード量が増して生産能力
が向上するうえ、粒子表面の滑性が増大して混練時の発
熱を抑制することができるため加工時の樹脂焼け現象を
防止することができる。このため、硬質樹脂を押出加工
するに際してはかさ比重の高い塩化ビニル重合体を成形
用樹脂粉体として用いることが生産性を向上させるうえ
で好ましい要件とされており、その開発が要求されてい
る。
【0003】かさ比重の高い塩化ビニル系重合体を製造
する手段としては、従来から懸濁重合時に添加する懸濁
剤に着目した種々の提案がなされており、例えば特開昭
57−76008号公報や特開昭61−141703号
公報には、重合度1500以上でケン化度85モル%以
上の部分ケン化ポリビニルアルコールを懸濁剤に選択使
用する方法が開示されている。しかしながら、この性状
を有するポリビニルアルコールの懸濁剤を使用すると、
高いかさ比重の塩化ビニル系重合体を得ることができる
反面、押出加工性を損ねる他の要因となる空隙率の低下
を招く問題がある。すなわち、硬質押出加工に用いられ
る塩化ビニル系重合体粒子としては、得られる該粒子中
に細かい均一な空孔を多数有していることが必要であ
り、その要件が欠けると製品の表面肌が荒れ易くなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように、硬質押出
加工性に優れる塩化ビニル系重合体には高いかさ比重と
共に、微細空孔を多く有するという要件の付与が要求さ
れる。ところが、一般に成形用樹脂の組織物性としてか
さ比重と空隙率は背反的な関係にあって、かさ比重を高
めつつ、しかも微細空孔を多数含む重合体を得ようとす
ることには困難性があり、重合体の粒度分布や空孔の大
きさが不均一であると前記物性は両立しない。
【0005】本発明者らは前記物性を同時に満足する塩
化ビニル系重合体の製造技術につき懸濁重合時に添加す
る懸濁剤を対象に多角的な研究を重ねた結果、特定性状
を備える部分ケン化ポリビニルアルコールの2成分と特
定性状のヒドロキシプロピルメチルセルロースを所定の
比率範囲で配合した3成分系の懸濁剤を用いると、高い
かさ比重と相対的に高水準の空隙率を併有し、かつ粗大
粒子を含まない粒度分布の整った塩化ビニル系重合体を
得ることができる事実を確認した。
【0006】本発明は上記の知見に基づいて開発された
もので、その目的は、硬質押出加工に好適な高いかさ比
重を有する塩化ビニル系重合体の製造方法を提供するこ
とにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による塩化ビニル系重合体の製造方法は、塩
化ビニル系重合体を水性懸濁重合するプロセスにおい
て、懸濁剤として下記の(A)〜(C)成分を用い、
(A):(B)の割合が重量比で1:5〜5:1の範囲
にあり、かつ〔(A)+(B)〕:(C)の割合が重量
比で80:20〜99.5〜0.5の範囲になる量比で
水性媒体中に添加することを構成上の特徴とする。 (A)ケン化度が70〜85モル%で、4重量%水溶液
の20℃における粘度が3cps 以上のポリビニルアルコ
ール (B)ケン化度が85モル%を上廻り95モル%以下
で、4重量%水溶液の20℃における粘度が20cps 以
下のポリビニルアルコール (C)メトキシ基の含有量が25〜30重量%で、ヒド
ロキシプロポキシ基の含有量が4〜12重量%である、
2重量%水溶液の20℃における粘度が40〜60cps
のヒドロキシプロピルメチルセルロース。
【0008】なお、本発明で用いる懸濁剤のケン化度は
JIS K6726「5.試験方法」により測定される
値を用い、また水溶液の粘度はJIS K6726の試
験方法に準拠して求められた値を適用した。
【0009】本発明において、重合原料となる塩化ビニ
ル系単量体としては、塩化ビニル単量体または該塩化ビ
ニル単量体と他の重合可能な単量体、例えばエチレン、
プロピレン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、アルキ
ルビニルエステル類、α−オレフイン類、アクリル酸お
よびそのエステル類、メタクリル酸およびそのエステル
類等を含む単量体混合物が用いられる。これら塩化ビニ
ル系単量体は、常法により懸濁剤を溶解した水性媒体中
に撹拌分散して懸濁重合する。
【0010】重合時の懸濁剤として、(A)ケン化度が
70モル%以上85モル%以下で、4重量%水溶液の2
0℃における粘度が3cps 以上のポリビニルアルコー
ル、(B)ケン化度が85モル%を上廻り95モル%以
下で、4重量%水溶液における粘度が20cps 以下のポ
リビニルアルコール、および(C)メトキシ基の含有量
が25〜30重量%で、ヒドロキシプロポキシ基の含有
量が4〜12重量%である、2重量%水溶液の20℃に
おける粘度が40から60cps のヒドロキシプロピルメ
チルセルロースの3成分を選択使用し、(A):(B)
の割合を重量比で1:5〜5:1とし、かつ〔(A)+
(B)〕:(C)の割合を重量比で80:20〜99.
5:0.5の量比範囲に設定することは本発明の重要な
要件で、この成分組成を満足しないと発明目的を効果的
に達成することができなくなる。前記(A)のポリビニ
ルアルコールの好ましい粘度は3〜60cps であり、ま
た(B)のポリビニルアルコールの好ましい粘度は3〜
20cps である。さらに(B)の好ましいケン化度は8
7〜95モル%である。
【0011】(A)と(B)の2成分系では、表面肌荒
れを引き起こす粗大粒子の混在度合が増すうえに相対的
にかさ比重が減退し、(A)と(C)の2成分系では塩
化ビニル系重合体が大粒化し、空隙率が低下する。また
(A)〜(C)のいずれかが特定された物性要件を外れ
ると、高いかさ比重と空隙率を両立させることができな
くなる。(B)に対する(A)の重量比が1/5未満で
あると塩化ビニル系重合体の粒子径が大きくなり過ぎて
押出加工性が悪化し、5/1を越えると塩化ビニル系重
合体のかさ比重が低下する。〔(A)+(B)〕に対す
る(C)の重量比が80:20〜99.5:0.5の範
囲を外れる場合には、得られる塩化ビニル系重合体のか
さ比重が減退する。
【0012】(A)成分であるポリビニルアルコール水
溶液の粘度が3cps を下廻ると生成塩化ビニル重合体に
対するかさ比重の向上は期待できず、(B)成分のポリ
ビニルアルコール水溶液の粘度が20cps を越えると得
られる塩化ビニル系重合体の空隙率が減少して押出加工
性が損なわれる。また、メトキシ基の含有量が25重量
%未満のヒドロキシプロピルメチルセルロースや粘度が
60cps を越えるヒドロキシプロピルメチルセルロース
では、かさ比重は高くなっても空隙率が低下する。な
お、(A)〜(C)からなる懸濁剤は、塩化ビニル系単
量体100重量部当たり0.04重量部未満の添加量で
は塩化ビニル系重合体の粒子径が大きくなる傾向を示
し、0.2重量部を越えると効果の上積みは期待できな
いため、総量として0.04〜0.2重量部の範囲に設
定することが好ましい。
【0013】本発明において最も好適な成分組成は、
(A)成分としてケン化度75〜85モル%で水溶液粘
度(濃度4重量%、温度20℃)が20〜60cps の部
分ケン化ポリビニルアルコールを用い、(A):(B)
の重量比を1:5〜1:1に、また〔(A)+
(B)〕:(C)の重量比を95:5〜99:1に設定
し、かつ総量を塩化ビニル系単量体100重量部当たり
0.04〜0.2重量部の範囲に調整することである。
【0014】懸濁重合の重合開始剤としては、半減期が
10時間となる温度が10〜70℃の間にある油溶性の
遊離基発生化合物を使用することが好ましい。この種の
重合開始剤としては、例えばジ(2−エチルヘキシル)
パーオキシジカーボネートのようなパーオキシカーボネ
ート類、ラウロイルパーオキサイド、3,5,5−トリ
メチルヘキサノイルパーオキサイド等のジアシルパーオ
キサイド類、クミルパーオキシネオデカノエート、t−
ブチルパーオキシネオデカノエート等のパーオキシエス
テル類、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル等のア
ゾ化合物を挙げることができ、各単独もしくは組み合わ
せて用いることができる。
【0015】このほか、必要に応じて塩化ビニル系単量
体の水性懸濁重合プロセスで使用される酸化防止剤、p
H調整剤、連鎖移動剤、スケール防止剤などの各種添加
剤を任意に併用することができる。
【0016】懸濁重合の条件は特に限定されるものでは
ないが、重合反応温度を20〜70℃のに設定し、7〜
10時間の範囲で重合させることが好ましい。
【0017】
【作用】塩化ビニル樹脂の硬質押出加工においては、用
いる塩化ビニル系重合体が高いかさ比重を有し、かつ微
細空孔を多数有する粉末であると、高い生産効率で表面
の肌荒れがない製品が得られる。本発明によれば、塩化
ビニル系単量体を水性懸濁重合するにあたり、懸濁剤と
して上述した(A)〜(C)からなる3成分系を選択
し、これらを特定された比率範囲で使用することにより
得られる塩化ビニル系重合体に硬質押出加工に好適な高
いかさ比重ならびに空隙率を兼備させることが可能とな
り、かつ粗大粒含有率が少ないポリマー粒子を製造する
ことができる。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して具
体的に説明する。なお、塩化ビニル系重合体の物性評価
は、かさ比重についてはJIS K6721に従い、空
隙率は水銀ポロシメーターを用いた水銀圧入法により、
また粒度は目開き42メッシュの乾式振動篩を使用して
測定した。
【0019】実施例1 懸濁剤として、塩化ビニル単量体100重量部に対し
(A)ケン化度が78〜81.5モル%で、4重量%水
溶液の20℃における粘度が37〜45cps のポリビニ
ルアルコール0.0146重量部、(B)ケン化度8
8.5〜91.5モル%で、4重量%水溶液の20℃に
おける粘度が12〜16cps のポリビニルアルコール
0.0436重量部、(C)メトキシ基28〜30重量
%、ヒドロキシプロポキシ基7〜12重量%で、2重量
%水溶液の20℃における粘度が40〜60cps のヒド
ロキシプロピルメチルセルロース0.0018重量部を
用いた〔(A)〜(C)の総量0.06重量部〕。
【0020】内容積400リットルの重合缶に、純水2
00kgと上記の懸濁剤を入れ溶解した。ついで、2−エ
チルヘキシルパーオキシジカーボネート(濃度70重量
%)82.5g を添加し、内部を真空脱気したのち、塩
化ビニル単量体150kgを仕込んだ。撹拌を開始し、内
部温度を58℃まで昇温させて8時間重合反応を継続
し、圧降下が3kg/cm2になった時点で冷却し反応を停止
した。未反応単量体を回収し、脱水乾燥したところ、重
合転換率90重量%で平均重合度1030の塩化ビニル
重合体が得られた。得られた塩化ビニル重合体につき、
かさ比重、空隙率および粒度42メッシュ以上の粒子含
有率(以下「粗粒子含有率」という)を測定し、結果を
表1に示した。
【0021】ついで、得られた塩化ビニル重合体100
重量部に三塩基性硫酸鉛1.5重量部、二塩基性ステア
リン酸鉛0.6重量部およびステアリン酸鉛1重量部を
配合して成形用粉体とし、異方向二軸押出成形装置〔東
芝機械(株)製、TED−95CV〕を用いてスクリュ
ー回転28rpm 、設定温度150℃の条件により硬質押
出加工をおこなった。得られた押出加工品の表面状態を
観察し、その評価結果を表1に併せて示した。
【0022】実施例2 懸濁剤として、塩化ビニル単量体100重量部に対し実
施例1と同一の(A)成分0.0135重量部、実施例
1と同一の(B)成分0.0405重量部、および実施
例1と同一の(C)成分0.006重量部を用い、実施
例1と同一条件により水性懸濁重合をおこなった。得ら
れた塩化ビニル重合体のかさ比重、空隙率および粗粒子
含有率を測定し、その結果を表1に併載した。また、こ
の塩化ビニル重合体を実施例1と同様に硬質押出加工し
た際の加工表面状態についても表1に示した。
【0023】実施例3 実施例1の(A)成分をケン化度70〜72モル%で、
4重量%水溶液の20℃における粘度が6〜6.5cps
のポリビニルアルコール0.0146重量部に代え、
(B)および(C)成分は実施例1と同一成分組成によ
る3成分系の懸濁剤を用いて、実施例1と同様に水性懸
濁重合をおこなった。得られた塩化ビニル重合体のかさ
比重、空隙率および粗粒子含有率を測定し、その結果を
表1に併載した。また、この塩化ビニル重合体を実施例
1と同様に硬質押出加工した際の加工表面状態について
も表1に示した。
【0024】比較例1 塩化ビニル単量体100重量部に対し実施例1と同一の
(A)成分0.015重量部および実施例1と同一の
(B)成分0.045重量部からなる2成分系の懸濁剤
を用い、実施例1と同一条件より水性懸濁重合をおこな
った。得られた塩化ビニル重合体のかさ比重、空隙率お
よび粗粒子含有率を測定し、結果を表1に併載した。ま
た、この塩化ビニル重合体を実施例1と同様に硬質押出
加工した際の加工表面状態についても表1に示した。
【0025】比較例2 実施例1と同一の(B)成分を、(D)ケン化度が8
6.5〜89モル%で、4重量%水溶液の20℃におけ
る粘度が48〜56cps のポリビニルアルコールに代
え、(A)および(C)成分は実施例1と同一成分組成
による3成分系の懸濁剤を用いて、実施例1と同様に水
性懸濁重合をおこなった。得られた塩化ビニル重合体の
かさ比重、空隙率および粗粒子含有率を測定し、結果を
表1に併載した。また、この塩化ビニル重合体を実施例
1と同様に硬質押出加工した際の加工表面状態について
も表1に示した。
【0026】
【表1】 〔表注〕(1);成分(C)が使用されていない。(2);成分
(B)が使用されていない。
【0027】表1の結果から、本発明の要件を満たす実
施例1〜3の塩化ビニル重合体はかさ比重および空隙率
が相対的に高く、42メッシュ以上の粗粒子を含有しな
い整った粒子性状を呈しており、硬質押出加工品の表面
には肌荒れや樹脂焼け等の現象は認められなかった。こ
れに対し、(C)成分を含まない2成分系の懸濁剤を用
いた比較例1ではかさ比重は実施例品と同等であるが空
隙率が低く、粗大粒子の含有率も増大しており、押出加
工品の表面には肌荒れが発生した。また(B)成分の粘
度が本発明の特定範囲を外れる比較例2ではかさ比重は
高いものの空隙率の減退が顕著であり、粗大粒子の含有
率も高いことから、押出加工品の表面には肌荒れ現象が
認められた。
【0028】
【発明の効果】以上のとおり、本発明に従えば特定の成
分組成をもつ3成分系の懸濁剤を用いることにより相対
的に高いかさ比重ならびに空隙率を兼備し、粒径分布の
整った塩化ビニル系重合体を効率よく製造することが可
能となる。したがって、硬質押出加工時に表面肌荒れや
樹脂焼け等の欠陥現象を生じる度合が効果的に減少し、
成形工程の生産性を著しく向上させることができる。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 2/20

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩化ビニル系単量体を水性懸濁重合する
    プロセスにおいて、懸濁剤として下記の(A)〜(C)
    成分を用い、(A):(B)の割合が重量比で1:5〜
    5:1の範囲にあり、かつ〔(A)+(B)〕:(C)
    の割合が重量比で80:20〜99.5:0.5の範囲
    になる量比で水性媒体中に添加することを特徴とする塩
    化ビニル系重合体の製造方法。 (A)ケン化度が70〜85モル%で、4重量%水溶液
    の20℃における粘度が3cps 以上のポリビニルアルコ
    ール (B)ケン化度が85モル%を上廻り95モル%以下
    で、4重量%水溶液の20℃における粘度が20cps 以
    下のポリビニルアルコール (C)メトキシ基の含有量が25〜30重量%で、ヒド
    ロキシプロポキシ基の含有量が4〜12重量%である、
    2重量%水溶液の20℃における粘度が40〜60cps
    のヒドロキシプロピルメチルセルロース
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