JP3533407B2 - 攪拌翼、攪拌装置及びそれを用いた重合体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、攪拌装置（攪拌翼
及び容器）に関し、さらに詳しくは、混合、溶解、晶
析、反応、乳化、分散などの攪拌操作を効率よく行う攪
拌装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】攪拌装置には、その目的に応じ様々な形
態の攪拌翼が用いれており、例えば、低粘度翼としてフ
ァウドラー翼やタービン翼などが用いられ、高粘度翼と
してはダブルヘリカル翼などが用いられている。しか
し、ファウドラー翼やタービン翼を用いた場合、循環流
の発生を促進させるために攪拌槽壁面に複数本の邪魔板
を設置しても、大きい攪拌動力を要するにも拘わらず、
混合特性が悪い。また、ダブルヘリカル翼などは、低粘
度液には有効でないという問題があった。一方、攪拌装
置の性能に対する要求は、高度化、多様化してきてお
り、より広範囲な攪拌条件に対応できる攪拌装置が求め
られている。特に、バッチプロセスでは均一混合、伝
熱、固液攪拌、液液分散などの面で性能向上が必要とさ
れている。例えば、攪拌操作を必要とする溶液重合、懸
濁重合、乳化重合などの重合反応においては、重合体収
率の向上、ポリマー凝集物の削減、重合体の品質向上、
除熱能力向上などの性能向上が図れる攪拌装置、攪拌条
件が必要とされている。その中でも特に乳化重合反応系
においては、前記したようなファウドラー翼やタービン
翼を備えた攪拌装置を使用した場合、重合過程において
ポリマー凝集物、いわゆるスケールが発生し、重合槽内
の壁面、攪拌翼、邪魔板などに付着することがある。こ
のスケールが発生すると、重合体収率の低下を招くのみ
ならず、正常な重合物中へのスケール混入によって製品
の品質低下を招くなどの問題があった。さらには、この
スケールを除去せずに連続して次のバッチの重合を行う
と、重合槽内壁の熱伝導率低下が起こり生産性等の面で
問題が生じる。そのため、乳化重合においては高剪断場
でのラテックス粒子の剪断凝集を防ぎ、しかも混合不良
によるスケール発生も抑えられるような攪拌翼の形状と
攪拌条件が必要とされている。そこで、特開平６−１６
７０８号公報には、上下２段の板状のパドル翼を組み合
わせた特殊な攪拌翼を使用することが、特開平９−１４
３２３１号公報および特開平９−１４３２０６号公報に
は、その攪拌翼を特定の回転数で使用することにより、
乳化重合時に重合槽内で発生するスケールを削減できる
方法について提案されている。これらの公報に記載され
た攪拌翼を乳化重合系に使用することにより、従来のフ
ァウドラー翼、タービン翼に比較して、ある程度スケー
ル量を削減することは可能になった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
製品の性能を高度に要求される現状では、特殊な原料を
使用し、特殊な乳化重合方法を行うことや、生産性や環
境面への配慮も高度に要求されるため、スケール発生量
の削減をより一段と要求され、特に攪拌槽内や攪拌翼に
付着したスケールの除去作業を回避することが求められ
ている。特に、上記の公報に記載されているような、上
下２段のパドル翼を使用する場合においても、乳化重合
反応操作において、攪拌翼の上端部が液面上に出るケ
ース、重合中に液面上部からモノマーを滴下するケー
ス、滴下を伴い重合中に液面が変化するようなケース
等では液面近傍付近にスケールが付着しやすい問題があ
った。本発明は前記課題を解決するためになされたもの
で、より広範囲な攪拌条件に対応しつつ混合特性が向上
した攪拌翼ないし攪拌装置、特に種々のケースでの乳化
重合に対してもスケール発生を抑制して適応できる装置
を目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題に鑑
みてなされたもので、乳化重合系を例にとり、攪拌槽内
でのスケール発生状況を詳細に解析した結果、液面上部
より滴下するモノマー（単量体）が混合される過程で、
液面近傍においてスケールが発生していることを確認し
た。これは、攪拌の剪断力と未反応モノマーの存在に起
因する不安定化によるものであり、この液面近傍でのス
ケール発生を抑えるには、液面近傍の剪断を低減し、し
かも未反応モノマーの分散（混合）を促進できるような
攪拌翼を備えた攪拌装置を用いるのが効果的であると云
う結論に至った。

【０００５】本発明の攪拌翼は、攪拌軸に、板状のボト
ムパドル翼と、該ボトムパドル翼よりも上方の位置でボ
トムパドル翼に対して３０〜９０度の交差角(α)を有す
る板状の上段パドル翼とが装着され、ボトムパドル翼
は、０〜６０度の後退角(β)を有し、上段パドル翼は、
５〜６０度の後退角(γ)を有することを特徴とするもの
である。ここで、パドル翼には、その先端部に下方に延
出した板状フィンが形成されていることが望ましい。ま
た、上段パドル翼は、上方に向けて回転径が減少するよ
うに、下部から上部にかけて縮径していることが望まし
い。本発明の攪拌装置は、上述した攪拌翼を備えたもの
である。即ち、攪拌槽と、該攪拌槽の内壁面に設けられ
た邪魔板と、攪拌槽内中心部に鉛直方向に沿って設けら
れた攪拌軸とを有し、該攪拌軸には、板状のボトムパド
ル翼と、該ボトムパドル翼よりも上方の位置でボトムパ
ドル翼に対して３０〜９０度の交差角(α)を有する板状
の上段パドル翼とが装着され、ボトムパドル翼は、０〜
６０度の後退角(β)を有し、上段パドル翼は、５〜６０
度の後退角(γ)を有し、かつ、パドル翼先端部に下方に
延出した板状フィンが形成されていることを特徴とする
ものである。ここで、上段パドル翼は、上方に向けて回
転径が減少するように、下部から上部にかけて縮径して
いることが望ましい。本発明の重合体、特に乳化重合体
ラテックスの製造方法は、上記攪拌装置を用いて重合反
応を行うことを特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、乳化重合系のみに限定されるものではない
が、具体的に説明するため乳化重合を例にとって説明す
る。本発明の攪拌装置は、例えば図１に示すように、攪
拌槽１１と、攪拌槽１１内中心部に鉛直方向に沿って設
けられ槽外から回転させることが可能な攪拌軸１２を有
する。攪拌槽の形状は、特に制限されないが、好ましく
は蓋部を備えた円筒形の攪拌槽であり、攪拌槽の深さと
攪拌槽の内径の比率が０.８〜２.５のものが更に好まし
い。また、攪拌槽は、０.０５〜０.１ｍ³程度の実験室
スケールの容量のものから、１０〜１００ｍ³程度の大
規模な工業スケールのものまで使用でき、容量は特に制
限はない。また、攪拌槽の外側には所定温度の熱媒体を
流通させる熱媒体流路を設け、攪拌槽の温度を制御でき
るようにすることが好ましい。攪拌軸１２は、攪拌槽１
１の外部の駆動装置（図示略）と上端または下端にて接
続し、回転させることができるようになっている。この
攪拌軸１２には、ボトムパドル翼１３と上段パドル翼１
４が装着されている。

【０００７】ボトムパドル翼１３は、板状のもので、攪
拌軸１２を中心に回転対称に、その下端部が攪拌槽１１
の底壁部との間にわずかな間隔を有して接触しないよう
に近接させて、攪拌軸１２に装着されている。上段パド
ル翼１４も、板状のもので、攪拌軸１２を中心に回転対
称に、ボトムパドル翼１３よりも上方の位置で同攪拌軸
１２に装着される。これらボトムパドル翼１３及び上段
パドル翼１４は、後退角を有する形状とされる。ボトム
パドル翼１３の形状は、後退角(β)が０〜６０度であ
り、上段パドル翼１４の形状は、後退角(γ)が５〜６０
度とされる。ここで、後退角とは、回転方向に対して後
退させた角度のことであり、各パドル翼の形状は、この
要件を満たせばよく、屈曲部を有する平板状のものや、
湾曲形状のもの等が適用される。即ち、図２に示すよう
に平板状のパドル翼を途中で折り曲げて屈曲部１８を形
成して後退角を設けることや、図３に示すように板状の
パドル翼を円弧状に湾曲させて後退角を設けることが可
能である。なお、平板状のパドル翼を折り曲げて後退角
を設ける場合、その屈曲部１８の位置は、攪拌軸１２と
パドル翼先端２０の中心よりも先端側（外方）の位置に
形成することが好ましい。また、後退角とは、パドル翼
を折り曲げて屈曲させたものでは、図２に示すように、
パドル翼の屈曲部（複数ある場合は、最外方のもの）１
８と先端２０を結ぶ直線と、攪拌軸１２とパドル翼先端
２０を結ぶ直線とで形成される角度を意味する。また、
湾曲形状のものでは、図３に示すように、パドル翼先端
２０における接線と、攪拌軸１２とパドル翼先端２０を
結んだ直線とで形成される角度を意味する。ボトムパド
ル翼１３については、後退角(β)は必須ではないが、後
退角を形成することにより、翼先端の剪断速度を小さく
することができ、乳化重合等の重合反応の場合、ラテッ
クス粒子の剪断凝集を防止することが可能となる。但
し、６０度よりも大きくなると、十分な混合状態を得る
ために回転数を上げる必要があり、その結果、パドル翼
先端部分の剪断速度が増加し乳化重合時などにスケール
を増加させることとなる。ボトムパドル翼の後退角が、
１５〜４５度であればより好ましい。上段パドル翼１４
の後退角(γ)が５度未満であると、本発明の目的である
液面近傍の剪断速度を十分に抑えることができないため
好ましくない。６０度よりも大きくなると、前記したボ
トムパドル翼と同様に、十分な混合状態を得るために回
転数を上げる必要があり、その結果、パドル翼先端部分
の剪断速度が増加し乳化重合時などにスケールを増加さ
せることとなる。上段パドル翼の後退角が、１５〜４５
度であればより好ましい。

【０００８】さらに、ボトムパドル翼１３と上段パドル
翼１４は、それらの間に形成される交差角(α)が、上段
パドル翼１４が回転方向に先行して、３０〜９０度とな
るように、攪拌軸１２に装着される。ここで交差角(α)
とは、図４に示すように折り曲げて後退角を設ける場合
は、攪拌軸１２と屈曲部１８を結ぶ直線について、ボト
ムパドル翼１３と上段パドル翼１４の間に形成される角
度のことである。また、図５に示すように湾曲させて後
退角を設けている場合は、攪拌軸１２における円弧の接
線について、ボトムパドル翼１３と上段パドル翼１４の
間に形成される角度のことである。交差角(α)が３０度
未満であると、本攪拌装置の特徴である、上下２段の翼
で発生する流れを、円滑に繋げることにより混合効率を
向上することが十分に達成できないことがある。

【０００９】また、図１に示すように、上段パドル翼１
４の翼先端部には、下方に延びる板状フィン１５を形成
することが望ましい。

【００１０】本発明で使用する攪拌装置の攪拌槽内の側
壁面には、平板状の邪魔板１６が攪拌軸１２と略平行に
設けられている。邪魔板の本数は特に制限はないが通常
１〜４本であることが好ましく、適当な間隔で設けられ
ている。邪魔板は、内容物の流れを円周方向流から軸方
向流へと変える役割を有し、側壁面下部から上部まで連
続した１枚の平板で形成される。邪魔板は、パドル翼を
回転させた場合にパドル翼と接触しない板幅で設けら
れ、板幅は攪拌槽の内径や邪魔板を設ける本数等に応じ
て適宜決定される。邪魔板の固定方法は、攪拌槽内の側
壁面に直接固定する方法、攪拌槽の蓋部に固定する方法
などが可能である。さらには、邪魔板内に所定温度の熱
媒体を流通させ温度制御することもできる。また、邪魔
板の代わりに棒バッフル、フィンガーバッフル、Ｄ型バ
ッフル等も使用することができる。

【００１１】また、円筒形の攪拌槽を使用する場合、ボ
トムパドル翼１３のスパン（Ｌ1）と攪拌槽の内径
（Ｄ）の比率（Ｌ1／Ｄ）は、０.４〜０.８とすること
が好ましい。０.４未満では、十分な混合状態をえるた
めに回転数を上げる必要があり、その結果、パドル翼先
端部分の剪断速度が増加し、乳化重合時などにスケール
を増加させる場合がある。また、０.８を超えると、邪
魔板との間隔が小さくなりすぎて部分的な剪断速度が増
加し、乳化重合時などにスケールを増加させる可能性が
ある。上段パドル翼１４の下端部スパン（Ｌ2）につい
ては、ボトムパドル翼スパン（Ｌ1）の７０〜１００％
とすることが望ましい。大き過ぎれば上下のパドル翼が
個別の流動域を形成して混合が遅れ、小さ過ぎれば液粘
度が上昇したときに混合性能と分散性能が低下する。

【００１２】ボトムパドル翼１３と上段パドル翼１４の
軸方向の長さについては下記４要件をできるだけ多く満
たすことが望ましい。 (i)ボトムパドル翼１３の下端から上段パドル翼１４の
上端までの長さを最大液深の５０％以上とする。 (ii)翼先端部においてはボトムパドル翼１３の上端が、
上段パドル翼１４の板状フィン１５の下端よりも上方に
位置する。 (iii)翼先端部において、上段パドル翼１４の上下方向
の長さがボトムパドル翼１３の上下方向の長さの０.８
倍から２.５倍の範囲にある。 (iv)ボトムパドル翼１３の翼先端部での上下方向の長さ
が、翼スパン（Ｌ1）の１.５倍以下である。各条件と
も、良好な混合と分散を実現するための条件であり、パ
ドル翼の回転数を抑えつつ必要な混合分散を実現して、
乳化重合時などに剪断によるスケール発生を抑制する効
果をもたらす。

【００１３】本発明の攪拌装置においては、パドル翼を
回転させると攪拌槽の下部の内容物は、ボトムパドル翼
１３により攪拌槽の底壁面へ付着せずに径方向に吐出さ
れて側壁面に衝突する。攪拌槽上部の内容物は、上段パ
ドル翼１４により径方向に吐出されて側壁面に衝突す
る。衝突した内容物は、邪魔板１６によりその流れの方
向を円周方向から軸方向へと変えられ、側壁面から中心
側へと移動し、上段パドル翼１４近傍から下方へと移動
し、攪拌槽１１下部のボトムパドル翼１３近傍へと戻
る。こうして槽内全体を巡る循環対流と共に、パドル翼
近傍の比較的大きな空間で対流する内容物の細分化が同
時に進行し、短時間で混合を終えることができる。した
がって、このような攪拌装置を使用すると、攪拌時の回
転数を大きくして攪拌槽内の内容物に過剰な剪断力を与
えることなく、内容物を十分に混合することができる。
従って、特に液面近傍のパドル翼先端の剪断速度を抑
え、かつ内容物を十分に混合できるので乳化重合等の重
合反応に適しており、過剰な剪断場に起因するスケール
の発生および混合不良によるスケールの発生を抑制でき
る。したがって、攪拌槽の洗浄などの頻繁な付着スケー
ル除去作業、スケール防止のための化合物の塗布、添加
が不要となり、攪拌槽の使用頻度を上げることができ、
生産効率が向上する。さらに重合体生成物の収率が向上
し、スケールの製品への混入もなくなり、製品の品質が
向上する。

【００１４】さらに、上段パドル翼１４は、上方に向け
て回転径が減少するよう、パドル翼両端部の下部から上
部にかけてテーパを付けて縮径していることが望まし
い。こうした形状のものであると、混合効率がより向上
する。このような上段パドル翼全体を、上方に向けてそ
の回転径が減少するよう、パドル翼の下部から上部にか
けてテーパーを付ける場合、上段パドル翼の上端部スパ
ン(Ｌ3)と上段パドル翼の下端部スパン(Ｌ2)の比（Ｌ3
／Ｌ2）は０.６以上が好ましい。０.６未満では内容物
上部の混合が不十分となり、例えば乳化重合時において
重合時間の延長や混合不良に起因するスケールの増加が
起こるなど好ましくない。（Ｌ3／Ｌ2）のより好ましい
範囲は、０.７〜０.９５である。

【００１５】攪拌槽内に投入される内容物の容量は特に
制限されないが、例えば乳化重合に使用する場合には、
重合終了時の内容物容積Ｖと、攪拌槽の内容積Ｖ₀の比
率（Ｖ／Ｖ₀）が０.５〜０.９５となるよう投入される
ことが好ましい。またこの場合、重合終了時は、上段パ
ドル翼１４の上端部が、内容物の液面下に浸漬している
状態が好ましく、上段パドル翼１４上端部と内容物液面
高さの差が攪拌槽内径Ｄの３０％以内であることが好ま
しい。上段パドル翼１４上端部と内容物液面高さの差が
攪拌槽内径Ｄの３０％を超えると、内容物を十分に混合
できず重合時間が延長されたり、内容物の混合不良に起
因するスケールが増加したりする場合がある。

【００１６】本発明において、攪拌装置を乳化重合系に
使用する場合、攪拌槽１１内の内容物を攪拌する際の、
攪拌機の単位体積あたりの攪拌所要動力は、０.０２〜
２.０ｋｗ／ｍ³とすることが好ましい。０.０２ｋｗ／
ｍ³未満では、内容物を十分に混合できず重合時間が延
びたり、内容物の混合不良に起因するスケールが増加し
たりする場合があり、２.０ｋｗ／ｍ³を超えると、剪断
力が大きくなりスケールが発生する場合がある。ここ
で、攪拌機の単位体積あたりの攪拌所要動力とは、攪拌
槽内の内容物が攪拌により受けた、正味の単位体積当た
りのエネルギーのことである。すなわち、重合槽が空の
状態と、攪拌槽内に内容物が存在している重合中の状態
の、変速機、減速機及び攪拌機自体の回転駆動の負荷の
差である。攪拌機の攪拌所要動力を測定する方法として
は、攪拌槽を空にしておいた状態と、攪拌槽内に内容物
が存在している重合中の状態の、変速機、減速機及び攪
拌機等の駆動装置の回転駆動の負荷の差を、駆動装置の
電流値により求める方法や駆動装置にトルク計を取り付
けて求める方法などがある。なお、攪拌所要動力を０.
０２〜２.０ｋｗ／ｍ³とし、攪拌槽および内容物の容量
に応じて攪拌回転数を適宜設定することによって、いか
なる容量の攪拌槽を使用した場合にも、スケールの発生
を低減することができる。

【００１７】本発明の攪拌装置を使用する用途は特に制
限されされず、攪拌処理を必要とするいかなる用途にも
使用できる。特に、攪拌処理を必要とする溶液重合、懸
濁重合、乳化重合などの重合反応に使用すると、混合特
性向上による重合体の性能向上、重合体収率の向上など
の効果があり好ましい。その中でも特に、乳化重合に使
用すると、攪拌槽内で発生するスケールを削減でき好ま
しい。本発明の攪拌装置を使用しておこなう重合反応に
おいては、原料を攪拌装置内に添加する方法は特に制限
されないが、一括添加、連続添加、分割添加、多段階添
加等を行うことができ、これらの方法を組み合わせて行
ってもよい。特に、本発明においては重合途中に重合性
単量体などの原料の添加、または滴下を伴い液面が変化
するケースで効果がある。本発明の攪拌装置を使用して
おこなう重合反応においては、一般的に重合反応に使用
できる原料（重合性単量体（モノマー）、乳化剤、開始
剤、重合調整剤、その他助剤）を使用することができ
る。

【００１８】重合性単量体として、ジエン系単量体、シ
アン化ビニル系単量体、エチレン系不飽和カルボン酸系
単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体、
ハロゲン化ビニル系単量体、官能基含有シロキサン系単
量体、マレイミド系単量体等が挙げられる。ジエン系単
量体としては、１,３ブタジエン、１,４ブタジエン、イ
ソプレン、クロロプレン等が挙げられ、１種又は２種以
上を組み合わせて使用できる。芳香族ビニル系単量体と
しては、特に制限されないがスチレン、α−メチルスチ
レン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等が挙げら
れ、１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。シア
ン化ビニル系単量体としては、特に制限されないがアク
リロニトリル、メタアクリロニトリル、α−クロルアク
リロニトリル、α−エチルアクリロニトリル等が挙げら
れ、１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。エチ
レン系不飽和カルボン酸系単量体としては、アクリル
酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸などのモ
ノ、ジカルボン酸が挙げられ、１種又は２種以上を組み
合わせて使用できる。不飽和カルボン酸アルキルエステ
ル系単量体としては、特に制限されないがメチルアクリ
レート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、プ
ロピルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレー
ト、アリルアクリレート、グリシジルアクリレート、メ
チルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメ
タクリレート、プロピルメタクリレート、２−エチルヘ
キシルメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシ
ジルメタクリレートが挙げられ、１種又は２種以上を組
み合わせて使用できる。官能基含有シロキサン系単量体
としては、テトラエトキシシラン、γ−メタクリロイル
オキシプロピルジメトキシメチルシラン、オクタメチル
シクロテトラシロキサンなどが挙げられ１種又は２種以
上を組み合わせて使用できる。ハロゲン化ビニル系単量
体としては、特に制限されないが塩化ビニル、塩化ビニ
リデン等が挙げられ、１種又は２種以上を組み合わせて
使用できる。マレイミド系単量体としては、特に制限さ
れないがマレイミド、Ｎ−フェニルマレイミド、Ｎ−シ
クロヘキシルマレイミド、Ｎ−メチルマレイミド等が挙
げられ、１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。
さらに、上記単量体以外のエチレン、プロピレン、酢酸
ビニル、ビニルピリジン等の重合反応に使用できる単量
体を使用できる。また、ジビニルベンゼン、１−３ブチ
レンジメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシ
ジルメタクリレートなどの架橋剤、メルカプタン類、テ
レペン類といった連鎖移動剤を併用してもよい。

【００１９】重合開始剤は特に限定されないが、水溶性
または油溶性のペルオキソ二硫酸塩、過酸化物、アゾビ
ス化合物などが用いられる。たとえば、過硫酸カリウ
ム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、ジイソピ
ロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、p-メンタンハイ
ドロパーオキサイド、キュメインハイドロパーオキサイ
ド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、メチルシクロ
ヘキシルハイドロパーオキサイド、1.1.3.3−テトラメ
チルブチルハイドロパーオキサイド、1.1.3.3-テトラメ
チルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、1.1.
3.3-テトラメチルブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノ
エート、t-ブチルパーオキシ3.5.5-トリ-メチルヘキサ
ノエート、過酸化ベンゾイル、２,２−アゾビスイソブ
チロニトリルなどを使用できる。また、ロンガリットな
どの還元剤を組み合わせたいわゆるレドックス系開始剤
として使用することもできる。乳化重合を行う場合の乳
化剤は、特に制限されないが不均化ロジン酸、オレイン
酸、ステアリン酸などの高級脂肪酸のアルカリ金属塩、
ドデシルベンゼンスルホン酸などのスルホン酸アルカリ
金属塩を１種又は２種以上を組み合わせて使用できる。
重合調整剤としては、特に制限されないが、水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウムなどのｐ
Ｈ調整剤やエチレンジアミン四酢酸ナトリウムなどのキ
レート剤、電解質などを使用することができる。

【００２０】本発明は、特にブタジエンゴム、スチレン
−ブタジエンゴム、アクリル系ゴム、シリコン系ゴム等
のゴム状重合体を乳化重合法により製造する場合や、上
記のゴム状重合体存在下に、グラフト重合を乳化重合法
にて行う場合などに、スケ−ル削減効果が顕著に表れ
る。

【００２１】

【実施例】以下、実施例にもとづき本発明を具体的に説
明する。なお、実施例、比較例中の部数は特にことわり
がない限り重量部を表す。全スケール発生量とは、攪拌
槽内の壁面、パドル翼、邪魔板に付着したスケール及び
１４０メッシュ（目開き１０６μｍ）を通過しなかった
ポリマー凝集物総量の乾燥重量を対ポリマー総量で表し
たものであり、液面近傍付着スケールとは、最終液面か
ら±２０ｃｍ範囲内でパドル翼、攪拌槽内壁面に付着し
たスケールの総量を対ポリマー総量で表したものであ
る。また、実施例中の攪拌機の単位体積あたりの攪拌所
要動力は、駆動装置の電流値より求めた。

【００２２】＜ABS BLX＞ ［実施例１］図１に示したような、攪拌軸１２およびパ
ドル翼を有し、攪拌槽１１内の側壁面に邪魔板１６を２
本配設したステンレス製攪拌槽１１内に、脱イオン水１
５０部、ロジン酸カリウム１部、オレイン酸カリウム１
部、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート２水
和物０.４部、硫酸ナトリウム０.１部、ｔ−ドデシルメ
ルカプタン０.３部、ジイソプロピルベンゼンヒドロパ
ーオキサイド０.５部、１,３−ブタジエン２６.２部、
およびスチレン１.４部を仕込み、攪拌および５７℃に
昇温を開始した。なお、この時点では、上段パドル翼１
４の上端部は液面より上に位置していた。次いで、昇温
途中、ピロリン酸ナトリウム０.２部、硫酸第一鉄七水
塩０.００３部を添加し重合を開始し、重合温度５７℃
に昇温した後１,３−ブタジエン６８.８部およびスチレ
ン３.６部からなる単量体を連続滴下した。次いで、重
合転化率が４０％に達した時点でｎ−オクチルメルカプ
タン０.３部添加し、その後８時間保持した後、攪拌槽
内より取り出した。重合終了時点では、上段パドル翼の
上端部は液面より下に浸漬していた。重合中の攪拌回転
数は、表１に示した攪拌所要動力に合わすように設定し
て３条件についてそれぞれ行った。各々の条件での攪拌
機の攪拌所要動力とスケール発生量の関係を表１に示
す。なお、図１に示すステンレス製攪拌装置の各部分の
値を以下に示す。 攪拌槽内径(Ｄ) ： ３５０ｍｍ 上下パドル翼交差角(α) ： ６０度 ボトムパドル翼スパン(L1) ： ２１０ｍｍ ボトムパドル翼後退角(β) ： ２８度 上段パドル翼スパン(L2) ： １９０ｍｍ 上段パドル翼スパン(L3) ： １７０ｍｍ 上段パドル翼後退角(γ) ： ２８度

【００２３】［比較例１］図６に示したように、上段パ
ドル翼２４の後退角(γ)を０度（後退角を設けない）、
上段パドル翼スパン(L3)を１９０ｍｍにした以外は実施
例１と同様の検討を行った。重合中の攪拌回転数は、表
１に示した攪拌所要動力に合わすように設定して３条件
についてそれぞれ行った。各々の条件での攪拌機の攪拌
所要動力とスケール発生量の関係を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】＜ABS グラフト＞ ［実施例２］実施例１で使用したものと同じステンレス
製攪拌装置に、実施例１で作成したゴム状重合体ラテッ
クス２５０部（ゴム状重合体として１００部）、水１５
０部、デキストローズ０.６部、ピロリン酸ナトリウム
０.１部および硫酸第一鉄七水塩０.０１部を仕込み攪拌
を開始した。なお、この時点では、上段パドル翼の上端
部が液面より上に位置していた。次いで窒素置換した後
６０℃まで昇温し、アクリロニトリル３０部、スチレン
７０部、ｔ−ドデシルメルカプタン１.２部およびクメ
インハイドロパーオキサイド０.３部からなる単量体混
合物を２００分かけて滴下し、その間、内温が６５℃に
なるようにコントロールした。滴下終了後クメインハイ
ドロパーオキサイド０.１２部を添加し、さらに７０℃
で１時間保持した後、攪拌槽内より取り出した。重合終
了時点では、上段パドル翼の上端部は液面より下に浸漬
していた。重合中の攪拌回転数は、表２に示した攪拌所
要動力に合わすように設定して４条件についてそれぞれ
行った。各々の条件での攪拌機の攪拌所要動力とスケー
ル発生量の関係を表２に示す。 ［比較例２］比較例１で使用したものと同じステンレス
攪拌装置を使用した以外は実施例２と同様の検討を行っ
た。重合中の攪拌回転数は、表２に示した攪拌所要動力
に合わすように設定して４条件についてそれぞれ行っ
た。各々の条件での攪拌機の攪拌所要動力とスケール発
生量の関係を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】＜メタフ゛レン S＞ ［実施例３］テトラエトキシシラン２部、γ−メタクリ
ロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン０.５部
およびオクタメチルシクロテトラシロキサン９７.５部
を混合し、シロキサン混合物１００部を得た。ドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウムおよびドデシルベンゼン
スルホン酸をそれぞれ１部を溶解した脱イオン水２００
部に上記混合シロキサン１００部を加え、ホモミキサー
にて１００００ｒｐｍで予備攪拌した後、ホモジナイザ
ーにより３０ＭＰａの圧力で乳化、分散させ、オルガノ
シロキサンラテックスを得た。この混合液を攪拌槽に仕
込み、攪拌を開始した。８０℃で５時間保持した後２０
℃で４８時間放置し、水酸化ナトリウム水溶液でこのラ
テックスのｐＨを７.４に中和し、重合を完結しポリオ
ルガノシロキサンゴム状重合体ラテックスを攪拌槽内よ
り取り出した。得られたポリオルガノシロキサンゴム状
重合体ラテックスを、実施例１で使用したものと同じス
テンレス製攪拌装置に３３部（ゴム状重合体として１０
部）を仕込み、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエ
ーテルサルフェート（花王（株）社製「エマールＮＣ−
３５」）１.４部、脱イオン水２７１部を加え、窒素置
換をしてから５０℃に昇温し、ｎ−ブチルアクリレート
７８.４部、アリルメタクリレート１.６部およびｔ−ブ
チルハイドロパーキサイド０.４０部の混合液を仕込み
３０分間攪拌した。次いで、硫酸第１鉄０.００２部、
エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム塩０.００６部、
ロンガリット０.２６部および脱イオン水５部の混合液
を仕込みラジカル重合を開始させ、その後内温７０℃で
２時間保持した。次いで、ｔ−ブチルハイドロパーオキ
サイド０.０５部とメチルメタクリレート１０部との混
合液を７０℃にて１５分間にわたり滴下し、その後７０
℃で４時間保持した後、反応器より取り出した。重合終
了時点では、上段パドル翼の上端部は液面より下に浸漬
していた。重合中の攪拌回転数は、表３に示した攪拌所
要動力に合わすように設定して３条件についてそれぞれ
行った。各々の条件での攪拌機の攪拌所要動力とスケー
ル発生量の関係を表３に示す。

【００２８】［比較例３］比較例１で使用したものと同
じステンレス攪拌装置を使用した以外は実施例３と同様
の検討を行った。重合中の攪拌回転数は、表３に示した
攪拌所要動力に合わすように設定して３条件についてそ
れぞれ行った。各々の条件での攪拌機の攪拌所要動力と
スケール発生量の関係を表３に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】図１で示した攪拌装置を使用して重合反応
を行うと、図６の攪拌装置に比較し、広範囲な攪拌条件
においても、スケールの発生が抑えられ、特に液面近傍
での攪拌槽壁面、攪拌軸へのスケール付着量は顕著に減
少していた。

【００３１】［実施例４］図７に示すような、攪拌装置
に予備分散機２４及び本分散機２６が接続されたラテッ
クス製造装置を用いた。最初に、ドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウムおよびドデシルベンゼンスルホン酸を
それぞれ１部を脱イオン水１５０部に溶解した水溶液を
攪拌槽１１に仕込み、攪拌を開始した。この水溶液の温
度は３０℃であった。攪拌槽１１上部より、テトラエト
キシシラン２部、γ−メタクリロイルオキシプロピルジ
メトキシメチルシラン０.５部および、ヘキサメチルシ
クロトリシロキサン３％、オクタメチルシクロテトラシ
ロキサン６６％、デカメチルシクロペンタシロキサン３
０％、その他の環状ジメチルシロキサン１％からなる環
状シロキサン混合物９７.５部をからなるシロキサン混
合物１００部を、３０℃の温度で供給した。攪拌を継続
しながら、ポンプ２２により混合液を外部循環しなが
ら、先ず予備分散機（特殊機化工業社製、ラインミキサ
ー）２４のみを２０分稼働して予備乳化した後、さらに
予備分散機２４と本分散機（ゴーリン社製、圧力式ホモ
ジナイザー）２６の両方を１時間稼働して乳化を行っ
た。また、予備分散機２４と本分散機２６の両方を稼働
開始後３０分の時点で、攪拌槽１１のジャケットに９５
℃の温水を流し昇温を開始し、混合液の温度が８０℃に
なった時点で、温水の温度を８０℃に変更した。混合液
の温度が８０℃で５時間保持した後、ジャケットの温水
を２５℃の水に変更した。１時間後に攪拌を止めてラテ
ックスを４８時間放置した。このラテックスを再度、攪
拌装置で攪拌しながら、攪拌槽１１上部より、水酸化ナ
トリウム５％水溶液２.６部を添加してドデシルベンゼ
ンスルホン酸を中和して、このラテックスのｐＨを約７
にして、重合を完結しポリオルガノシロキサンゴム状重
合体ラテックス製造した。カレットやスケールの生成は
観察されなかった。

【００３２】［比較例４］実施例４において、攪拌装置
として図６に示す構成のものを使用した以外は実施例４
と同様な操作を実施した。外部循環で攪拌槽上部から戻
される乳化物或いはラテックスが混合液上面で飛び散っ
ているのが観察された。攪拌槽の気相部の内壁にポリオ
ルガノシロキサンゴムの凝集物状のスケールが生成して
いた。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の攪拌翼な
いし攪拌装置を使用すれば種々の用途において混合特性
が向上し、生産性向上、品質向上、安全性の向上が期待
できる。特に、乳化重合反応に使用した場合、液面近傍
の剪断を抑え、かつ内容物を十分に混合できるので、過
剰な剪断場で生じるスケールの発生および混合不良によ
るスケールの発生を抑制できる。これにより、攪拌槽の
洗浄などの頻繁な付着スケール除去作業を回避すること
できるようになり、加えて、スケール防止のための化合
物の塗布、添加が不要となり、攪拌槽の使用頻度を上げ
ることができ、生産効率が向上する。さらには、重合体
等の生成物の収率が向上し、スケールの製品への混入も
なくなるため製品品質も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の攪拌装置の一例を示す断面図であ
る。

【図２】 後退角を説明するためのパドル翼の平面図で
ある。

【図３】 後退角を説明するためのパドル翼の平面図で
ある。

【図４】 交差角を説明するためのパドル翼の平面図で
ある。

【図５】 交差角を説明するためのパドル翼の平面図で
ある。

【図６】 比較例で使用した攪拌装置を示す断面図であ
る。

【図７】 実施例４において使用したラテックス製造装
置の概略構成図である。

【符号の説明】

１１ 攪拌槽 １２ 攪拌軸 １３ ボトムパドル翼 １４ 上段パドル翼 １５ 板状フィン １６ 邪魔板 ２２ ポンプ ２４ 予備分散機 ２６ 本分散機 α 交差角 β ボトムパドル後退角 γ 上段パドル翼後退角 Ｄ 攪拌槽内径 Ｌ1 ボトムパドル翼スパン Ｌ2 上段パドル翼下端部スパン Ｌ3 上段パドル翼上端部スパン

フロントページの続き (72)発明者 佐々木 章亘 広島県大竹市御幸町20番１号 三菱レイ ヨン株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 南 俊充 兵庫県明石市魚住町２−26−３−511 (72)発明者 菊池 雅彦 兵庫県明石市貴崎５−９−58−601 (56)参考文献 特開 平６−16708（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−292002（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01F 7/00 C08F 2/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 攪拌軸に、板状のボトムパドル翼と、該
   ボトムパドル翼よりも上方の位置でボトムパドル翼に対
   して３０〜９０度の交差角(α)を有する板状の上段パド
   ル翼とが装着され、 ボトムパドル翼は、０〜６０度の後退角(β)を有し、 上段パドル翼は、５〜６０度の後退角(γ)を有すること
   を特徴とする攪拌翼。
2. 【請求項２】 前記パドル翼には、その先端部に下方に
   延出した板状フィンが形成されていることを特徴とする
   請求項１記載の攪拌翼。
3. 【請求項３】 前記上段パドル翼は、上方に向けて回転
   径が減少するように、下部から上部にかけて縮径してい
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の攪拌翼。
4. 【請求項４】 攪拌槽と、該攪拌槽の内壁面に設けられ
   た邪魔板と、攪拌槽内中心部に鉛直方向に沿って設けら
   れた攪拌軸とを有し、 該攪拌軸には、板状のボトムパドル翼と、該ボトムパド
   ル翼よりも上方の位置でボトムパドル翼に対して３０〜
   ９０度の交差角(α)を有する板状の上段パドル翼とが装
   着され、 ボトムパドル翼は、０〜６０度の後退角(β)を有し、 上段パドル翼は、５〜６０度の後退角(γ)を有し、か
   つ、パドル翼先端部に下方に延出した板状フィンが形成
   されていることを特徴とする攪拌装置。
5. 【請求項５】 前記上段パドル翼は、上方に向けて回転
   径が減少するように、下部から上部にかけて縮径してい
   ることを特徴とする請求項４に記載の攪拌装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の攪拌装置を用
   いて重合反応を行うことを特徴とする重合体の製造方
   法。
7. 【請求項７】 請求項４または５に記載の攪拌装置を用
   いて乳化重合を行うことを特徴とする乳化重合体ラテッ
   クスの製造方法。