JP4711806B2 - Polymer production method and apparatus thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ポリマー製造方法およびその装置に係り、特に、任意の分子量分布およびゲル分率を有するポリマーを効率よく製造する技術に関する。   The present invention relates to a polymer production method and an apparatus therefor, and more particularly to a technique for efficiently producing a polymer having an arbitrary molecular weight distribution and gel fraction.

従来、ポリマーを製造する過程で、所定の分子量分布およびゲル分率を得るために、次のような方法が提案・実施されている。   Conventionally, the following methods have been proposed and implemented in order to obtain a predetermined molecular weight distribution and gel fraction in the course of producing a polymer.

モノマーと開始剤を攪拌機に投入してポリマーを製造する過程で攪拌槽内に予め決めた一定量の溶媒を滴下し、重合温度を制御している。例えば、ポリマー製造過程で攪拌槽内の重合温度の実測値と攪拌槽に付設した冷却手段であるジャケット内を通過した冷却水の温度の実測値を検出し、これら実測値と目標値との偏差を求める。この求まる偏差が予め決めた基準値を超えているときに、固定化された一定量の溶媒を槽内に滴下している(例えば、特許文献1参照)。   In the process of producing a polymer by adding a monomer and an initiator to a stirrer, a predetermined amount of a solvent is dropped into a stirring tank to control the polymerization temperature. For example, the actual value of the polymerization temperature in the stirring tank and the actual value of the temperature of the cooling water that has passed through the jacket, which is a cooling means attached to the stirring tank, are detected during the polymer production process, and the deviation between these actual value and the target value. Ask for. When the obtained deviation exceeds a predetermined reference value, a fixed amount of fixed solvent is dropped into the tank (for example, see Patent Document 1).

特開2003−040910号公報JP 2003-040910 A

しかしながら、従来の方法では次のような問題がある。   However, the conventional method has the following problems.

すなわち、重合反応が開始してから攪拌槽内の重合温度を監視しているのみで、重合反応の反応が変化する状態が考慮されていない。つまり、重合温度が同じ温度であっても、その時点ごとに重合反応の反応速度が異なっており、反応が激しい場合や穏やか場合とがある。このように重合反応が激しい場合に、固定化された一定量の溶媒を攪拌槽に滴下しても重合反応を抑えきれずに重合温度が上昇し続ける。また、重合反応が穏やかな場合には、重合反応が抑えられ過ぎて重合温度が低下してしまう。したがって、反応速度を精度よく制御することができないために、結局は重合温度が変化し過ぎてポリマーの分子量分布やゲル分率にバラツキが発生し、製品特性が安定しないといった問題がある。   That is, only the polymerization temperature in the stirring tank is monitored after the polymerization reaction is started, and the state in which the reaction of the polymerization reaction changes is not taken into consideration. That is, even when the polymerization temperature is the same, the reaction rate of the polymerization reaction varies from time to time, and the reaction may be intense or mild. When the polymerization reaction is intense as described above, the polymerization temperature continues to rise without being able to suppress the polymerization reaction even if a fixed amount of the fixed solvent is dropped into the stirring tank. Further, when the polymerization reaction is gentle, the polymerization reaction is excessively suppressed and the polymerization temperature is lowered. Therefore, since the reaction rate cannot be controlled with high accuracy, there is a problem that the polymerization temperature eventually changes so much that the molecular weight distribution and the gel fraction of the polymer vary and the product characteristics are not stable.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、目標とする分子量分布およびゲル分率を有する高品位のポリマーを効率よく、かつ、製造することのできるポリマー製造方法およびその装置を提供することを主たる目的としている。   The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a polymer production method and apparatus capable of efficiently producing a high-quality polymer having a target molecular weight distribution and gel fraction. The main purpose is to provide.

そこで、この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、第1の発明は、槽内に予め投入したモノマーに開始剤を投入して混合させながら重合反応させてポリマーを製造するポリマー製造方法において、
製造対象のポリマーに応じて予め決められた重合反応時の基準反応速度に対して、ポリマー製造過程の実反応速度が前記基準反応速度と一致するように重合反応を抑制する溶媒の滴下量を以下のようにして調整する、
重合反応時の実反応速度を前記槽内の単位時間当たりの発熱量の変化を示す内浴温度勾配とし、
温度検出手段により前記槽内の実重合温度を検出し、この実重合温度と製造対象のポリマーに応じて予め決めた基準重合温度から温度偏差を求めるとともに、実重合温度における単位時間当たりの発熱量の変化を示す実内浴温度勾配を求める第1過程と、
前記温度偏差分を含む前記実内浴温度勾配を基準重合温度が示す基準内浴温度勾配に補正するための理論内浴温度勾配を求める第2過程と、
前記理論内浴温度勾配と前記実内浴温度勾配の差分から目標内浴温度勾配変化量を求める第3過程と、
基準重合温度に対して複数の温度偏差を含む各重合温度と内浴温度勾配変化量に応じて予め決めた溶媒の滴下量の相関関数に基づいて、前記目標内浴温度勾配変化量に対応する溶媒の滴下量を求める第4過程と、
前記第4過程で求まった所定量の溶媒を槽内に滴下する第5過程と、
によって行うことを特徴とする。
Accordingly, the present invention has the following configuration in order to achieve such an object.
That is, the first invention is a polymer production method for producing a polymer by performing a polymerization reaction while introducing and mixing an initiator into a monomer previously charged in a tank,
With respect to a reference reaction rate at the time of a polymerization reaction determined in advance according to the polymer to be manufactured, a dripping amount of a solvent that suppresses the polymerization reaction so that the actual reaction rate of the polymer manufacturing process matches the reference reaction rate is as follows: It is adjusted in the manner of,
The actual reaction rate during the polymerization reaction is an internal bath temperature gradient indicating a change in the calorific value per unit time in the tank,
The actual polymerization temperature in the tank is detected by the temperature detection means, and a temperature deviation is determined from the actual polymerization temperature and a reference polymerization temperature determined in advance according to the polymer to be manufactured, and the calorific value per unit time at the actual polymerization temperature. A first process for determining an actual bath temperature gradient indicating a change in
A second step of determining a theoretical bath temperature gradient for correcting the actual bath temperature gradient including the temperature deviation to a reference inner bath temperature gradient indicated by a reference polymerization temperature;
A third step of obtaining a target internal bath temperature gradient change amount from a difference between the theoretical internal bath temperature gradient and the actual internal bath temperature gradient;
Corresponding to the target inner bath temperature gradient change amount based on the correlation function of each polymerization temperature including a plurality of temperature deviations with respect to the reference polymerization temperature and the drop amount of the solvent predetermined in accordance with the inner bath temperature gradient change amount. A fourth process for determining the amount of solvent dripping;
A fifth step of dropping a predetermined amount of the solvent obtained in the fourth step into the tank;
It is characterized by performing by.

(作用・効果) この発明によると、製造対象のポリマーを製造する過程で、重合反応を抑制する溶媒の滴下量を調整することで、実反応速度が基準反応速度に一致するように制御される。その結果、重合温度の急激な上昇や降下が抑制される。すなわち、目標とするゲル分率を有する高品位のポリマーを精度よく、かつ、効率よく製造することができる。
すなわち、重合反応時の実反応速度が求められ、この実反応速度を基準反応速度に戻すよう補正するのに必要な理論反応速度変化率が求められる。さらに、この理論反応速度変化率から実反応速度変化率の影響を除去した目標反応速度変化率を求める。つまり、実反応速度を求めた時点から、さらに継続して重合反応が積極的に行われるのに用いられる反応成分が除去される。すなわち、この目標反応速度変化率は、槽内に溶媒を滴下してから反応速度が低下するまでの遅れ時間を見込んでいる。そして、この目標反応変化率に応じた溶媒の滴下量を相関関数から求めることによって、溶媒の滴下から反応速度が低下するまでの遅れ時間および将来的な反応速度の上昇の影響を見込みで反応速度を基準反応速度に一致するように抑制可能な溶媒の滴下量を求めることができる。
(Operation / Effect) According to the present invention, in the process of producing the polymer to be produced, the actual reaction rate is controlled to match the reference reaction rate by adjusting the dropping amount of the solvent that suppresses the polymerization reaction. . As a result, a rapid increase or decrease in the polymerization temperature is suppressed. That is, a high-quality polymer having a target gel fraction can be produced accurately and efficiently.
That is, the actual reaction rate at the time of the polymerization reaction is determined, and the theoretical reaction rate change rate necessary for correcting the actual reaction rate to return to the reference reaction rate is determined. Further, a target reaction rate change rate obtained by removing the influence of the actual reaction rate change rate from the theoretical reaction rate change rate is obtained. That is, the reaction component used for further positively conducting the polymerization reaction from the time when the actual reaction rate is obtained is removed. That is, this target reaction rate change rate allows for a delay time from when the solvent is dropped into the tank until the reaction rate decreases. Then, by calculating the amount of solvent dripping according to this target reaction change rate from the correlation function, the reaction rate is estimated with the expectation of the delay time until the reaction rate drops from the solvent dripping and the future reaction rate increase. It is possible to determine the amount of solvent that can be suppressed so as to match the reference reaction rate.

第2の発明は、第1の発明において、製造対象のポリマーごとに、その基準重合温度を変化させたときの実内浴温度勾配から基準内浴温度勾配に補正するのに必要な溶媒の滴下量を、前記第1過程から第4過程を繰り返して行って予めを求めておき、ポリマー製造過程で検出した前記実重合温度と前記実内浴温度勾配に応じた溶媒の滴下量を予め求めた溶媒の滴下量を参照して選択し、前記槽内に所定量の溶媒を滴下する
ことを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention, for each polymer to be produced, dripping of a solvent necessary to correct the actual internal bath temperature gradient when the reference polymerization temperature is changed to the reference internal bath temperature gradient. The amount of the solvent was determined in advance by repeating the first to fourth steps, and the amount of the solvent dropped in accordance with the actual polymerization temperature and the actual bath temperature gradient detected in the polymer production process was determined in advance. Selection is made with reference to the amount of the solvent dropped, and a predetermined amount of the solvent is dropped into the tank.

(作用・効果) この発明によると、製造対象のポリマーごとに、その基準重合温度を変化させたときの実内浴温度勾配から基準内浴温度勾配に補正するのに必要な溶媒の滴下量を、第1過程から第4過程を繰り返して行って予めを求めておくことが好ましい。予め求めた溶媒の滴下量を求めておくことにより、ポリマーの製造過程では、実重合温度と実内浴温度勾配を求めるだけで実反応速度を基準反応速度に一致させるのに最適な溶媒の滴下量を短時間で精度よく求めることができる。 (Operation / Effect) According to the present invention, for each polymer to be produced, the dripping amount of the solvent required to correct the actual internal bath temperature gradient when the standard polymerization temperature is changed to the standard internal bath temperature gradient is changed. It is preferable that the first process to the fourth process are repeatedly performed to obtain in advance. By determining the amount of solvent added in advance, in the process of polymer production, the optimum solvent addition to match the actual reaction rate to the reference reaction rate is obtained simply by determining the actual polymerization temperature and the actual bath temperature gradient. The amount can be obtained accurately in a short time.

第4の発明は、モノマーに開始剤を混合させながら重合反応をさせてポリマーを製造するポリマー製造装置において、
攪拌槽に投入された前記モノマーと開始剤を混合するように攪拌する攪拌機と、
前記攪拌槽内での重合反応を抑制する溶媒を貯留し、この溶媒を攪拌槽に滴下する溶媒滴下手段と、
製造対象のポリマーの重合反応時に変化する反応速度の変化率と、変化率を有する各反応速度を基準反応速度に補正するのに必要な溶媒の滴下量との相関データを記憶した記憶手段と、
前記攪拌槽内の重合反応の反応速度に起因する物理量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された物理量に基づいて、前記反応速度の変化量を求め、この求まる変化量に応じた溶媒の滴下量を前記記憶手段から求める演算手段と、
前記溶媒滴下手段を操作して前記演算手段によって求まった溶媒の滴下量を前記攪拌槽に滴下する制御手段とを備え、
前記制御手段は、以下のようにして溶媒の滴下量を求める、
前記反応速度は、重合反応時における前記攪拌槽内の単位時間当たりの発熱量の変化を示す内浴温度勾配であり、
前記検出手段によって検出する物理量は、攪拌槽内の重合温度であり、
前記記憶手段に記憶する相関データは、製造対象のポリマーごとに決めた基準重合温度を変化させたときの内浴温度勾配を利用し、
(a)前記検出手段により前記槽内の実重合温度を検出し、この実重合温度と製造対象のポリマーに応じて予め決めた基準重合温度から温度偏差を求めるとともに、実重合温度における単位時間当たりの発熱量の変化を示す実内浴温度勾配を求め、
(b)前記温度偏差分を含む前記実内浴温度勾配度勾配を基準重合温度が示す基準内浴温度勾配に補正するための理論内浴温度勾配を求め、
(c)前記理論内浴温度勾配と前記実内浴温度勾配の差分から目標内浴温度勾配変化量を求め、
(d)基準重合温度に対して複数の温度偏差を含む各重合温度と内浴温度勾配変化量に応じて予め決めた溶媒の滴下量の相関関数に基づいて、前記目標内浴温度勾配変化量に対応する溶媒の滴下量を求め、
(e)前記(a)〜(d)を繰り返し行ってデータ化して前記記憶手段に記憶させたことを特徴とする。
A fourth invention is a polymer production apparatus for producing a polymer by carrying out a polymerization reaction while mixing an initiator with a monomer,
A stirrer that stirs so as to mix the monomer and the initiator charged in the stirring tank;
A solvent dropping means for storing a solvent for suppressing the polymerization reaction in the stirring tank and dropping the solvent into the stirring tank;
Storage means for storing correlation data between the rate of change of the reaction rate that changes during the polymerization reaction of the polymer to be produced, and the amount of solvent added to correct each reaction rate having the rate of change to the reference reaction rate;
Detection means for detecting a physical quantity resulting from the reaction rate of the polymerization reaction in the stirring tank;
Based on the physical quantity detected by the detection means, a change amount of the reaction rate is obtained, and a calculation means for obtaining a dripping amount of the solvent according to the obtained change amount from the storage means;
Control means for operating the solvent dropping means to drop the solvent dropping amount obtained by the calculating means into the stirring tank;
The control means obtains the dripping amount of the solvent as follows.
The reaction rate is an inner bath temperature gradient indicating a change in the calorific value per unit time in the stirring tank during the polymerization reaction,
The physical quantity detected by the detection means is a polymerization temperature in the stirring tank,
The correlation data stored in the storage means uses the inner bath temperature gradient when the reference polymerization temperature determined for each polymer to be manufactured is changed,
(A) The actual polymerization temperature in the tank is detected by the detection means, and a temperature deviation is obtained from the actual polymerization temperature and a reference polymerization temperature determined in advance according to the polymer to be manufactured, and per unit time at the actual polymerization temperature. The actual bath temperature gradient showing the change in calorific value of
(B) obtaining a theoretical internal bath temperature gradient for correcting the actual internal bath temperature gradient including the temperature deviation to a standard internal bath temperature gradient indicated by a standard polymerization temperature;
(C) A target internal bath temperature gradient change amount is obtained from a difference between the theoretical internal bath temperature gradient and the actual internal bath temperature gradient,
(D) Based on a correlation function of each polymerization temperature including a plurality of temperature deviations with respect to the reference polymerization temperature and a drop amount of the solvent predetermined in accordance with the amount of change in the inner bath temperature gradient, the target inner bath temperature gradient change amount Find the amount of solvent dripping corresponding to
(E) The above (a) to (d) are repeatedly performed to form data and stored in the storage means .

(作用・効果) この発明によると、攪拌機は、攪拌槽に投入された前記モノマーと開始剤を混合するように攪拌する。溶媒滴下手段は、攪拌槽内での重合反応を抑制する溶媒を貯留し、この溶媒を攪拌槽に滴下する。記憶手段は、製造対象のポリマーの重合反応時に変化する反応速度の変化率と、変化率を有する各反応速度を基準反応速度に補正するのに必要な溶媒の滴下量との相関データを記憶する。検出手段は、攪拌槽内の重合反応の反応速度に起因する物理量を検出する。演算手段は、検出手段によって検出された物理量に基づいて、反応速度の変化量を求め、この求まる変化量に応じた溶媒の滴下量を記憶手段から求める。制御手段は、溶媒滴下手段を操作して演算手段によって求まった溶媒の滴下量を攪拌槽に滴下する。つまり、この構成によれば、反応速度の変化に応じた最適な溶媒の滴下量が求められ、この溶媒を滴下することにより反応速度が基準反応速度になるように制御される。したがって、目標とするゲル分率などを有する高品位のポリマーを製造することができる。すなわち、第1の発明方法を好適に実現することができる。   (Operation / Effect) According to the present invention, the stirrer stirs so as to mix the monomer and the initiator charged in the stirring tank. The solvent dropping means stores a solvent that suppresses the polymerization reaction in the stirring tank, and drops the solvent in the stirring tank. The storage means stores correlation data between the rate of change of the reaction rate that changes during the polymerization reaction of the polymer to be produced and the amount of solvent dripping required to correct each reaction rate having the rate of change to the reference reaction rate. . A detection means detects the physical quantity resulting from the reaction rate of the polymerization reaction in a stirring tank. The calculation means obtains the change amount of the reaction rate based on the physical quantity detected by the detection means, and obtains the dripping amount of the solvent according to the obtained change amount from the storage means. The control means operates the solvent dropping means to drop the solvent dropping amount obtained by the calculating means to the stirring tank. That is, according to this configuration, an optimum amount of the solvent dropped according to the change in the reaction rate is obtained, and the reaction rate is controlled to become the reference reaction rate by dropping this solvent. Therefore, a high quality polymer having a target gel fraction and the like can be produced. That is, the first invention method can be suitably realized.

この発明に係るポリマー製造方法およびその装置は、製造対象のポリマーを製造する過程で、重合反応を抑制する溶媒の滴下量を調整することで、実反応速度が基準反応速度と一致させることができ、重合温度の上昇や降下を精度よく抑制することができる。すなわち、目標とするゲル分率および分子量分布を有するポリマーを精度よく、かつ、効率よく製造することができる。   In the polymer production method and apparatus according to the present invention, in the course of producing the polymer to be produced, the actual reaction rate can be matched with the reference reaction rate by adjusting the dropping amount of the solvent that suppresses the polymerization reaction. The rise and fall of the polymerization temperature can be accurately suppressed. That is, a polymer having a target gel fraction and molecular weight distribution can be produced accurately and efficiently.

本実施例では、製造対象のポリマーを製造するとき、基準となる重合反応の基準反応速度を決定し、当該基準反応速度を維持するように、重合反応時の実反応速度を抑制する溶媒の滴下量を調整し、任意のゲル分率および分子量分布のポリマーを製造可能とする方法について説明する。   In this example, when producing the polymer to be produced, the reference reaction rate of the polymerization reaction that serves as a reference is determined, and the solvent is added dropwise to suppress the actual reaction rate during the polymerization reaction so as to maintain the reference reaction rate. A method for adjusting the amount and making it possible to produce a polymer having an arbitrary gel fraction and molecular weight distribution will be described.

なお、本実施例では、エマルジョン重合による一括重合でポリマーを合成する場合を例に採って説明する。   In this embodiment, a case where a polymer is synthesized by batch polymerization by emulsion polymerization will be described as an example.

エマルジョン重合に使用されるモノマーには、例えば、ブチルアクリレート(BA)、アクリル酸(AA)などを使用している。   For example, butyl acrylate (BA), acrylic acid (AA), or the like is used as a monomer used for emulsion polymerization.

また、開始剤としては、アゾ系開始剤が使用される。アゾ系開始剤としては、例えば、2,2-アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビス(2-アミジノプロパン)ジヒドロクロライド、2,2'-アゾビス(N,N’ジメチレンイソブチルアミジン)ジヒドクロライド、2,2’-アゾビス[2-(5-メチル-2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]ジヒドロクロライド、アゾビス(2-メチルプロイオンアミジン)などが挙げられる。   An azo initiator is used as the initiator. Examples of the azo initiator include 2,2-azobisisobutyronitrile, 2,2-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, and 2,2′-azobis (N, N′dimethyleneisobutylamidine). And dihydrochloride, 2,2′-azobis [2- (5-methyl-2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride, azobis (2-methylproionamidine), and the like.

また、溶媒としては、例えば、酢酸エチルが挙げられる。   Examples of the solvent include ethyl acetate.

以下、具体的な方法について説明する。   Hereinafter, a specific method will be described.

先ず、製造対象のポリマーを製造するための製造条件(重合条件)を決定する。例えば、製造対象のポリマーごとに基準重合温度を決定し、重合反応時の基準となる反応速度(以下、適宜「基準反応速度」という)を、攪拌槽内における単位時間当たりの発熱量の変化を利用して実験やシミュレーションによって求めてゆく。   First, manufacturing conditions (polymerization conditions) for manufacturing a polymer to be manufactured are determined. For example, the standard polymerization temperature is determined for each polymer to be produced, and the reaction rate used as a reference for the polymerization reaction (hereinafter referred to as “reference reaction rate” as appropriate) is determined as the change in the calorific value per unit time in the stirring tank. It is obtained through experiments and simulations.

本実施例では、容量が3000L(リットル)の攪拌槽を備えた攪拌機にモノマーとしてBAを900kgと、溶媒として酢酸エチルを300kgとを予め投入し、基準重合温度を57.8℃に設定してポリマーを製造する場合を例に採って説明する。   In this example, 900 kg of BA as a monomer and 300 kg of ethyl acetate as a solvent were charged in a stirrer equipped with a 3000 L (liter) stirring tank in advance, and the reference polymerization temperature was set to 57.8 ° C. The case of producing a polymer will be described as an example.

このポリマーの製造は、攪拌槽に予め投入されたモノマーと溶媒を攪拌翼の回転によって混合させながら重合反応を開始させている。そして、攪拌槽内が所定の重合温度になった時点で開始剤を投入する。その後、重合反応過程で予め決定した基準重合温度に対して、攪拌槽内における実重合温度が変化したときに検出された、その実重合温度に応じて所定量の溶媒を滴下する。なお、この製造過程で、攪拌槽内の実重合温度をセンサによってモニタリングする。   In the production of this polymer, a polymerization reaction is started while mixing a monomer and a solvent previously charged in a stirring tank by rotating a stirring blade. Then, when the inside of the stirring tank reaches a predetermined polymerization temperature, the initiator is charged. Thereafter, a predetermined amount of a solvent is dropped according to the actual polymerization temperature detected when the actual polymerization temperature in the stirring vessel changes with respect to a reference polymerization temperature determined in advance in the polymerization reaction process. In this production process, the actual polymerization temperature in the stirring tank is monitored by a sensor.

先ず、製造対象のポリマーを製造する前に、製造対象と同じポリマーの製造実験を行い、攪拌槽内の内浴温度、つまり実重合温度が予め設定した基準重合温度に対して変化させた場合に、各重合温度に対して異なる量の溶媒を滴下したときの滴下量と攪拌槽内の単位時間当たりの発熱量(内浴温度勾配変化量)の関係を予め求める。本実施例の場合、各重合温度に対して6kg、8kg、11kgの溶媒をそれぞれ滴下している。その実験結果は、図1のようになる。   First, before producing the polymer to be produced, the production experiment of the same polymer as the production object is performed, and the inner bath temperature in the stirring tank, that is, the actual polymerization temperature is changed with respect to the preset reference polymerization temperature. The relationship between the amount of dripping when a different amount of solvent is dropped with respect to each polymerization temperature and the amount of heat generated per unit time in the stirring vessel (internal bath temperature gradient change amount) is obtained in advance. In the case of this example, 6 kg, 8 kg, and 11 kg of solvent are dropped to each polymerization temperature. The experimental result is as shown in FIG.

また、この実験過程では、図2に示すように、重合反応が開始すると重合温度が上昇し、予め決めた基準重合温度に近似し、さらに上昇する傾向にある。つまり、重合反応が促進されて単位時間当たりの発熱量が増加し、反応速度が増しているのが分かる。そこで、本実施例では、この反応過程で、図2の実践で示す、反応速度として実重合温度から求まる攪拌槽の内浴温度勾配が、実験などにより予め決めた基準重合温度の変化から求まる基準内浴温度勾配と一致するよう、所定量の溶媒を攪拌槽に滴下するようにする。   Further, in this experimental process, as shown in FIG. 2, when the polymerization reaction is started, the polymerization temperature rises, approximates a predetermined reference polymerization temperature, and tends to further increase. That is, it can be seen that the polymerization reaction is promoted, the amount of heat generated per unit time is increased, and the reaction rate is increased. Therefore, in this example, in this reaction process, the inner bath temperature gradient of the stirring tank obtained from the actual polymerization temperature as the reaction rate shown in the practice of FIG. 2 is a reference obtained from a change in the reference polymerization temperature determined in advance by experiments or the like. A predetermined amount of solvent is dropped into the stirring tank so as to coincide with the inner bath temperature gradient.

なお、本実施例では、溶媒滴下時の反応速度の変化として、攪拌槽内の単位時間当たりに変化する発熱量を利用し、図1に示す内浴温度勾配変化量として求めてゆく。さらに、この図1に示す一群のデータを利用して、図3に示すように、溶媒滴下後の内浴温度勾配の変化に応じて変化する内浴温度との関係を求めることができ、この関係を次式(1)で表す。   In this example, as the change in the reaction rate at the time of dropping the solvent, the calorific value that changes per unit time in the stirring tank is used to obtain the change in the inner bath temperature gradient shown in FIG. Furthermore, using the group of data shown in FIG. 1, as shown in FIG. 3, the relationship with the inner bath temperature that changes in accordance with the change in the inner bath temperature gradient after the dropping of the solvent can be obtained. The relationship is expressed by the following formula (1).

V=3.1151X1+0.7664 … (1) V = 3.1151X 1 +0.7664 (1)

ここで、攪拌槽内の実重合温度の検出結果が59℃であり、この実重合温度を検出した時点における単位時間当たりの発熱量の変化から求まる実内浴温度勾配V=+0.2℃/minであった場合の実反応速度を基準反応速度に補正するのに必要な溶媒の滴下量を求める処理を具体的に説明する。なお、センサで攪拌槽内の実重合温度を検出し、単位時間当たりの発熱量の変化量を求め、さらに、この変化量から実内浴温度勾配を求める処理は、本発明の第1過程に含まれる。   Here, the detection result of the actual polymerization temperature in the stirring tank is 59 ° C., and the actual bath temperature gradient V = + 0.2 ° C./determined from the change in the calorific value per unit time when this actual polymerization temperature is detected. The process for obtaining the dripping amount of the solvent necessary for correcting the actual reaction rate in the case of min to the reference reaction rate will be specifically described. The process of detecting the actual polymerization temperature in the agitation tank with a sensor to determine the amount of change in the calorific value per unit time, and further determining the actual bath temperature gradient from this amount of change is the first step of the present invention. included.

<ステップS1>
実反応速度を基準反応速度に補正するための理論内浴温度勾配を求める。ここでは、先ず基準重合温度と実重合温度との温度偏差を求める。この場合、基準重合温度=57.8℃、実重合温度=59℃であるので、その差分から温度偏差=−1.2(℃)となる。
<Step S1>
The theoretical bath temperature gradient for correcting the actual reaction rate to the reference reaction rate is obtained. Here, first, a temperature deviation between the reference polymerization temperature and the actual polymerization temperature is obtained. In this case, since the standard polymerization temperature = 57.8 ° C. and the actual polymerization temperature = 59 ° C., the temperature deviation = −1.2 (° C.) from the difference.

そして、求まる温度偏差と上述の式(1)を利用して理論内浴温度勾配X1を求める。この場合、V=−1.2なので、理論内浴温度勾配X1=−0.631となる。なお、温度偏差を求める過程は、本発明の第1過程に含まれ、理論内浴温度勾配を求める過程が、本発明の第2過程に相当する。 Then, using the obtained temperature deviation the above formula (1) Find the theoretical in-bath temperature gradient X 1. In this case, since V = −1.2, the theoretical bath temperature gradient X 1 = −0.631. The process for obtaining the temperature deviation is included in the first process of the present invention, and the process for obtaining the theoretical bath temperature gradient corresponds to the second process of the present invention.

<ステップS2>
実反応速度を求めた時点では、実重合温度が基準重合温度を超えていることから重合反応が積極的に行われており、反応速度が増している。ここで、ステップ1で求めた理論内浴温度勾配に基づいて溶媒の滴下量を算出し、攪拌槽内に滴下することも可能であるが、溶媒を攪拌槽内に滴下しても、図4に示すよう、滴下時点D1から溶媒が作用して反応速度を抑制させるまでに遅れ時間Hが発生する。したがって、このステップS2では、時間遅れの間に起こり得る重合反応の反応成分を予測し、この反応成分を除去可能とする目標内浴温度勾配変化量を次式(2)に示す関係より求める。
<Step S2>
When the actual reaction rate is obtained, the actual polymerization temperature exceeds the reference polymerization temperature, so that the polymerization reaction is actively performed and the reaction rate is increased. Here, it is possible to calculate the dropping amount of the solvent based on the theoretical bath temperature gradient obtained in Step 1 and drop it into the stirring tank, but even if the solvent is dropped into the stirring tank, FIG. As shown in FIG. 4, a delay time H occurs from the dropping point D1 until the solvent acts to suppress the reaction rate. Therefore, in this step S2, the reaction component of the polymerization reaction that can occur during the time delay is predicted, and the target internal bath temperature gradient change amount that can remove this reaction component is obtained from the relationship shown in the following equation (2).

目標内浴温度勾配変化量=理論内浴温度勾配−実内浴温度勾配 … (2)   Target bath temperature gradient change = theoretical bath temperature gradient-actual bath temperature gradient (2)

したがって、本実施例では、理論内浴温度勾配=−0.631、実内浴温度勾配=0.2であるので、目標内浴温度勾配変化量=−0.831となる。つまり、図4に示す、溶媒滴下時点から内浴温度勾配が下がりきった時点までの変化量を求める。なお、ステップS2は、本発明の第3過程に相当する。   Therefore, in this embodiment, the theoretical internal bath temperature gradient = −0.631 and the actual internal bath temperature gradient = 0.2, so that the target internal bath temperature gradient change amount = −0.831. That is, the amount of change shown in FIG. 4 from the time when the solvent is dropped to the time when the inner bath temperature gradient has been lowered is obtained. Step S2 corresponds to the third process of the present invention.

<ステップS3>
本ステップでは、内浴温度が変化に応じて目標内浴温度勾配変化量を得るのに必要な溶媒の滴下量の相関関数を求める。この相関関係は、実験の過程で取得した図1に示すデータを利用し、図5に示す関係を求める。この実重合温度が59℃の場合、関数は、y=−15.695X2−4.762であった。ここで、yは溶媒の滴下量、X2は目標内浴温度勾配変化量である。したがって、目標内浴温度勾配変化量y=−0.831の場合、溶媒の滴下量X2 =8.22kgとなる。以上で、実重合温度を検出した時点の実反応速度を基準反応速度に補正するの必要な溶媒の滴下量が求まる。
<Step S3>
In this step, a correlation function of the dripping amount of the solvent necessary for obtaining the target inner bath temperature gradient change amount according to the change of the inner bath temperature is obtained. For this correlation, the data shown in FIG. 1 acquired in the course of the experiment is used to obtain the relationship shown in FIG. When this actual polymerization temperature was 59 ° C., the function was y = −15.695X 2 −4.762. Here, y is the dripping amount of the solvent, and X 2 is the target inner bath temperature gradient change amount. Therefore, when the target internal bath temperature gradient change amount y = −0.831, the solvent dripping amount X 2 = 8.22 kg. As described above, the dripping amount of the solvent necessary to correct the actual reaction rate at the time when the actual polymerization temperature is detected to the reference reaction rate is obtained.

次に、上述の実施例方法を実現可能なポリマー製造装置について説明する。   Next, a polymer production apparatus capable of realizing the above-described embodiment method will be described.

図6は、本実施例に係るポリマー製造装置である攪拌機およびその周辺構成を示した概略構成図である。   FIG. 6 is a schematic configuration diagram illustrating a stirrer that is a polymer manufacturing apparatus according to the present embodiment and a peripheral configuration thereof.

図10に示すように、実施例装置は、大きく分けて投入したモノマーと開始剤からなるモノマー混合物からポリマーを合成する攪拌機1、攪拌機1を構成する攪拌槽2に溶媒を滴下する溶媒貯留部3、攪拌槽内に存在する酸素量や重合温度などを含む重合装置全体を統括的に制御する制御部4、およびポリマー製造時における種々の製造条件などの入力設定や装置全体の操作を行う操作部5から構成されている。以下、各構成について具体的に説明する。なお、制御部4は、本発明の制御手段に、操作部5は設定手段にそれぞれ相当する。   As shown in FIG. 10, the example apparatus includes a stirrer 1 for synthesizing a polymer from a monomer mixture composed of a monomer and an initiator that are roughly divided, and a solvent storage unit 3 for dropping the solvent into a stirring tank 2 constituting the stirrer 1. , A control unit 4 that comprehensively controls the entire polymerization apparatus including the amount of oxygen present in the agitation tank, the polymerization temperature, and the like, and an operation unit that performs input settings such as various production conditions during polymer production and operation of the entire apparatus It is composed of five. Each configuration will be specifically described below. The control unit 4 corresponds to the control unit of the present invention, and the operation unit 5 corresponds to the setting unit.

攪拌機1は、底部が椀状をした攪拌槽2と、その中心部の上方から片持ち支持された回転軸5に攪拌翼6(図6では格子翼)が取り付けられている。この回転軸5は、図示しないモータなどの回転駆動手段に連接されており、図中のY軸回りに回転する。また、攪拌槽内の重合温度を制御するためのジャケット7が攪拌槽2の外周に付設されている。   In the stirrer 1, a stirring vessel 2 (lattice blade in FIG. 6) is attached to a stirring tank 2 having a bowl-like bottom and a rotating shaft 5 that is cantilevered from above the center. The rotation shaft 5 is connected to a rotation driving means such as a motor (not shown), and rotates about the Y axis in the drawing. A jacket 7 for controlling the polymerization temperature in the stirring tank is attached to the outer periphery of the stirring tank 2.

また、攪拌槽2は、その上蓋に重合反応にともなって蒸発した水分を冷却して水に戻すとともに、攪拌槽内に供給して不要となった窒素を排出するコンデンサCが立設されている。窒素は、攪拌槽2の下部と上部に連通接続された配管を介して、その近傍に配備された図示しない窒素タンクから適時・適量供給されるようになっている。   In addition, the stirring tank 2 is provided with a condenser C standing on its upper lid, which cools and returns the water evaporated due to the polymerization reaction to water, and discharges nitrogen that is supplied to the stirring tank and becomes unnecessary. . Nitrogen is supplied in a timely and appropriate amount from a nitrogen tank (not shown) disposed in the vicinity thereof through a pipe connected to the lower and upper portions of the stirring tank 2.

また、攪拌槽2の内浴温度を検出する温度センサS3を備えている。なお、温度センサS3は、本発明の検出手段に相当する。   Moreover, the temperature sensor S3 which detects the internal bath temperature of the stirring tank 2 is provided. The temperature sensor S3 corresponds to the detection means of the present invention.

ジャケット7は、その内部に温水や冷却水などの温度調節用流体を供給・排出循環させるための配管R1がジャケット7の上・下部に連通接続されている。この配管R1のジャケット入口側(図6では下部)には攪拌槽内の温度を上昇させるために、例えば温水をジャケット7に供給するよう、配管R1に循環する水温を上昇させる熱交換器8が設けられている。この熱交換器8には、電磁バルブV2を開放することにより蒸気が供給される配管R2が連通接続されている。また、配管R1には、攪拌槽2を冷却するために配管R1を循環する温水または冷却水を排出するための電磁バルブV1が設けられているとともに、電磁バルブV1を開放して温水などを排出したときに新たな冷却水を供給するための配管R3が電磁バルブV3を介して配管R1に連通接続されている。   In the jacket 7, a pipe R <b> 1 for supplying and discharging a temperature adjusting fluid such as hot water and cooling water is connected to the upper and lower portions of the jacket 7. In order to increase the temperature in the agitation tank on the jacket inlet side (lower part in FIG. 6) of the pipe R1, there is a heat exchanger 8 for raising the temperature of the water circulating in the pipe R1 so as to supply hot water to the jacket 7, for example. Is provided. A pipe R2 to which steam is supplied by opening the electromagnetic valve V2 is connected to the heat exchanger 8 in communication. The piping R1 is provided with an electromagnetic valve V1 for discharging hot water or cooling water circulating through the piping R1 in order to cool the stirring tank 2, and the electromagnetic valve V1 is opened to discharge hot water or the like. When this is done, a pipe R3 for supplying new cooling water is connected to the pipe R1 through an electromagnetic valve V3.

温度調節用流体をジャケット7に供給する側の配管R1(図6ではジャケット7の下部近傍)には温度センサS1が、排出する側(図6ではジャケット7の上部近傍)には温度センサS2および流量計F1(図6では左側)とがそれぞれ配備されている。   A temperature sensor S1 is provided on the pipe R1 on the side for supplying the temperature adjusting fluid to the jacket 7 (in the vicinity of the lower part of the jacket 7 in FIG. 6), and a temperature sensor S2 is provided on the discharge side (in the vicinity of the upper part of the jacket 7 in FIG. 6). A flow meter F1 (left side in FIG. 6) is provided.

溶媒貯留部3は、製造対象のポリマーに応じて実験やシミュレーションなどにより予め決定した使用量の開始剤が貯留されている。   The solvent storage unit 3 stores an amount of initiator that is determined in advance by experiments, simulations, or the like according to the polymer to be manufactured.

また、溶媒貯留部3は、電磁バルブV4を備えた配管R4を介して攪拌槽2と連通接続されている。溶媒貯留部3に貯留された溶媒は、後述する制御部4の制御により電磁バルブV4が開閉操作されることで攪拌槽2に所定量の溶媒が滴下される。なお、溶媒貯留部3には、攪拌槽2に供給される溶媒の滴下量を検出する残量計Z1が取り付けられている。なお、溶媒貯留部3および電磁バルブV4を含む構成は、本発明の溶媒滴下入手段に相当する。   Moreover, the solvent storage part 3 is connected in communication with the agitation tank 2 via a pipe R4 provided with an electromagnetic valve V4. A predetermined amount of the solvent stored in the solvent storage unit 3 is dropped into the agitation tank 2 by opening and closing the electromagnetic valve V4 under the control of the control unit 4 described later. The solvent storage unit 3 is provided with a fuel gauge Z1 that detects a dripping amount of the solvent supplied to the stirring tank 2. In addition, the structure containing the solvent storage part 3 and the electromagnetic valve V4 is corresponded to the solvent dripping means of this invention.

制御部4は、記憶部9と演算処理部10を備えている。記憶部9にはポリマー製造条件に応じた重合反応時の基準反応速度のパターンデータや、上述の製造方法においてステップS1からステップS3の処理を、重合温度の変化ごと繰り返し行い、図7に示す、内浴温度と内浴温度勾配との関係から求まる溶媒の滴下量をマトリックス化した相関データが記憶されている。また、溶媒を滴下するタイミングなど種々の製造条件が操作部5から予め入力設定される。なお、記憶部9は、本発明の記憶手段に相当する。   The control unit 4 includes a storage unit 9 and an arithmetic processing unit 10. In the storage unit 9, the pattern data of the standard reaction rate at the time of the polymerization reaction according to the polymer production conditions and the processes from step S1 to step S3 in the above production method are repeated for each change in the polymerization temperature, as shown in FIG. Correlation data is stored which is a matrix of the amount of solvent dropped determined from the relationship between the inner bath temperature and the inner bath temperature gradient. Various manufacturing conditions such as the timing of dropping the solvent are input and set from the operation unit 5 in advance. The storage unit 9 corresponds to the storage unit of the present invention.

演算処理部10は、操作部5から入力設定された初期条件に基づいて、目標とするゲル分率を有するポリマーを製造するための溶媒の滴下量を演算により算出するようになっている。   The arithmetic processing unit 10 is configured to calculate a dripping amount of a solvent for producing a polymer having a target gel fraction based on the initial condition input and set from the operation unit 5.

この溶媒の滴下量を算出するために、演算処理部10は、さらに重合温度変化率算出部11と、溶媒滴下量算出部12を備えている。なお、各部の演算処理については、実施例装置の動作説明にて詳述する。なお、演算処理部10は、本発明の演算手段に相当する。   In order to calculate the dripping amount of the solvent, the arithmetic processing unit 10 further includes a polymerization temperature change rate calculating unit 11 and a solvent dropping amount calculating unit 12. The arithmetic processing of each unit will be described in detail in the explanation of the operation of the embodiment apparatus. The arithmetic processing unit 10 corresponds to the arithmetic means of the present invention.

次に、上述の構成を有する実施例装置を利用して任意のゲル分率を有するポリマーを製造する一連の動作を図8に示すフローチャートに基づいて説明する。   Next, a series of operations for producing a polymer having an arbitrary gel fraction using the example apparatus having the above-described configuration will be described based on the flowchart shown in FIG.

先ず、ステップS10では製造対象のポリマーに応じた各種製造条件を、操作部5を操作して制御部4の記憶部9に初期設定する。本実施例では製造条件として攪拌槽2と溶媒貯留部3のそれぞれの容量、製造対象のポリマーの基準重合温度および基準反応速度の基準パターン、製造に利用する溶媒の投入量、溶媒の滴下タイミング、目標とするゲル分率など種々の条件が初期設定される。初期設定が終了するとステップS20に進む。   First, in step S <b> 10, various manufacturing conditions according to the polymer to be manufactured are initialized in the storage unit 9 of the control unit 4 by operating the operation unit 5. In this example, as the production conditions, the respective capacities of the stirring tank 2 and the solvent storage unit 3, the reference pattern of the reference polymerization temperature and the reference reaction rate of the polymer to be manufactured, the input amount of the solvent used for the manufacture, the dropping timing of the solvent, Various conditions such as a target gel fraction are initially set. When the initial setting is completed, the process proceeds to step S20.

ステップS20では、攪拌槽2に投入されたモノマーおよび溶媒の攪拌が開始される。この攪拌開始に伴って、温度センサS3によって攪拌槽の内浴温度である実重合温度が検出されて制御部4に送信される。制御部4は実重合温度をモニタリングし、予め設定した基準重合温度を実重合温度が超えているか否かの判断を演算処理部10によって行わせている。この過程で、実重合温度が基準重合温度を超えなければ、ステップS20の処理を繰り返し行い、実重合温度が基準重合温度を超えた時点でステップS30に進む。   In step S20, stirring of the monomer and solvent charged in the stirring tank 2 is started. Along with the start of stirring, the actual polymerization temperature, which is the inner bath temperature of the stirring tank, is detected by the temperature sensor S3 and transmitted to the control unit 4. The control unit 4 monitors the actual polymerization temperature, and the arithmetic processing unit 10 determines whether the actual polymerization temperature exceeds a preset reference polymerization temperature. In this process, if the actual polymerization temperature does not exceed the reference polymerization temperature, the process of step S20 is repeated, and the process proceeds to step S30 when the actual polymerization temperature exceeds the reference polymerization temperature.

ステップS30では、演算処理部10の重合温度変化率算出部11が、実重合温度と基準重合温度との偏差から単位時間当たりの発熱量の変化としての内浴温度勾配を求める。そして、溶媒滴下算出部12が、先に求めた内浴温度勾配と実重合温度に応じた溶媒滴下量を記憶部9に予め記憶されている相関データと比較演算処理を行って抽出する。   In step S30, the polymerization temperature change rate calculation unit 11 of the arithmetic processing unit 10 obtains an inner bath temperature gradient as a change in the heat generation amount per unit time from the deviation between the actual polymerization temperature and the reference polymerization temperature. And the solvent dripping calculation part 12 extracts the solvent dripping amount according to the inner-bath temperature gradient and the actual polymerization temperature which were calculated | required previously by performing the correlation calculation previously stored in the memory | storage part 9, and a comparison calculation process.

ステップS40では、制御部4が、電磁バルブV4の開度を調節して、滴下量算出部15によって抽出された所定量の溶媒を攪拌槽2に滴下する。   In step S <b> 40, the control unit 4 adjusts the opening degree of the electromagnetic valve V <b> 4 and drops a predetermined amount of the solvent extracted by the dropping amount calculation unit 15 into the stirring tank 2.

ステップS50では、制御部4が次に溶媒滴下後から次に溶媒滴下までの時間をカウントする。このカウントする時間は、実験やシミュレーションなどのよって予め決められたものであって、溶媒を滴下してから重合反応を抑制する効果がなくなる最小時間である。なお、本実施例では、この最小時間を2.5分に設定している。   In step S50, the control unit 4 counts the time from the next solvent dropping to the next solvent dropping. This counting time is determined in advance by experiments, simulations, and the like, and is the minimum time when the effect of suppressing the polymerization reaction is lost after the solvent is dropped. In this embodiment, the minimum time is set to 2.5 minutes.

ステップS60では、最小時間である2.5分に達すると、演算処理部10が、温度センサS3によって連続的に検出されている実重合温度を利用して内浴温度勾配を求める。そして、求めた内浴温度勾配がゼロ以上であれば、実反応速度が増して基準反応速度から外れる傾向にあると判断し、ステップS10からの処理を繰り返す。なお、この処理は、製造対象のポリマーが所定にゲル分率になるまで、繰り返し行われる。また、本実施例の場合、ポリマーを製造する過程で、ジャケット7に循環させる冷却用溶媒の温度をPID制御により調整している。   In step S60, when the minimum time of 2.5 minutes is reached, the arithmetic processing unit 10 obtains the inner bath temperature gradient using the actual polymerization temperature continuously detected by the temperature sensor S3. If the obtained inner bath temperature gradient is zero or more, it is determined that the actual reaction rate tends to increase and deviate from the reference reaction rate, and the processing from step S10 is repeated. This process is repeated until the polymer to be manufactured has a predetermined gel fraction. Moreover, in the case of a present Example, the temperature of the cooling solvent circulated through the jacket 7 is adjusted by PID control in the process of producing the polymer.

上述のように、重合反応過程で変化する重合温度ごとに実反応速度を基準反応速度に補正するのに必要な溶媒の滴下量を、内浴温度勾配と重合温度との関係によって製造対象のポリマーごとに予め実験によって求め、マトリックス化して相関データとして記憶部9に記憶させておくことにより、温度センサS3によって実重合温度を検出すれば、溶媒の滴下量を容易に求めることができる。また、本実施例では、溶媒の滴下量を算出するにあたって、溶媒を攪拌槽に滴下してから反応を抑制させるまでの遅れ時間内に発生する将来的な反応成分を予測し、この反応成分を除去可能な溶媒の滴下量を重合温度ごとに算出している。したがって、任意のゲル分率および分子量分布を有するポリマーを精度よく、かつ、効率よく製造することができる。   As described above, the amount of solvent added to correct the actual reaction rate to the reference reaction rate for each polymerization temperature that changes in the polymerization reaction process is determined according to the relationship between the inner bath temperature gradient and the polymerization temperature. Each time, the amount of the solvent dropped can be easily determined by detecting the actual polymerization temperature by the temperature sensor S3 by obtaining the result by experiments in advance and making it a matrix and storing it in the storage unit 9 as correlation data. In addition, in this example, when calculating the dropping amount of the solvent, a future reaction component that occurs within a delay time from when the solvent is dropped into the stirring tank to when the reaction is suppressed is predicted, and this reaction component is calculated. The dripping amount of the removable solvent is calculated for each polymerization temperature. Therefore, a polymer having an arbitrary gel fraction and molecular weight distribution can be produced accurately and efficiently.

本発明は上述した実施例のものに限らず、次のように変形実施することもできる。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be modified as follows.

(1)上記実施例では、エマルジョン重合による一括重合を例に採って説明したが、この形態に限定されるものではなく、滴下重合、二段重合、および均一系の溶液重合などにも適用することができる。   (1) In the above embodiment, the batch polymerization by emulsion polymerization has been described as an example. However, the present invention is not limited to this form, and is applicable to dropping polymerization, two-stage polymerization, and homogeneous solution polymerization. be able to.

(2)上記実施例の場合、溶媒貯留部3に貯留された溶媒の温度を略一定に保つように制御することが好ましい。このように構成することにより、反応速度をより一層に制御しやすくなる。   (2) In the case of the said Example, it is preferable to control so that the temperature of the solvent stored by the solvent storage part 3 may be kept substantially constant. By comprising in this way, it becomes easy to control reaction rate further.

実験により取得した攪拌槽内の内浴温度勾配変化量を示す図である。It is a figure which shows the amount of inner bath temperature gradient changes in the stirring tank acquired by experiment. 攪拌槽内の内浴温度勾配の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the internal bath temperature gradient in a stirring tank. 溶媒滴下後の内浴温度勾配の変化に応じて変化する内浴温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship with the internal bath temperature which changes according to the change of the internal bath temperature gradient after solvent dripping. 溶媒滴下時の内浴温度勾配の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the inner bath temperature gradient at the time of solvent dripping. 目標内浴温度勾配変化量を得るのに必要な溶媒の滴下量の相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation of the dripping amount of a solvent required in order to obtain the amount of target bath temperature gradient changes. 実施例に係るポリマー製造装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the polymer manufacturing apparatus which concerns on an Example. 内浴温度勾配と内浴温度との関係から求める溶媒滴下量を示すマトリックスである。It is a matrix which shows the solvent dripping amount calculated | required from the relationship between an inner bath temperature gradient and an inner bath temperature. 実施例装置を利用したときの反応速度を制御するフローチャートである。It is a flowchart which controls the reaction rate when an Example apparatus is utilized.

符号の説明Explanation of symbols

1 … 攪拌機
2 … 攪拌槽
3 … 溶媒貯留部
4 … 制御部
5 … 操作部
7 … ジャケット
9 … 記憶部
10 … 演算処理部
11 … 重合温度変化率算出部
12 … 溶媒滴下量算出部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Stirrer 2 ... Stirring tank 3 ... Solvent storage part 4 ... Control part 5 ... Operation part 7 ... Jacket 9 ... Memory | storage part 10 ... Arithmetic processing part 11 ... Polymerization temperature change rate calculation part 12 ... Solvent dripping amount calculation part

Claims (4)

槽内に予め投入したモノマーに開始剤を投入して混合させながら重合反応させてポリマーを製造するポリマー製造方法において、
製造対象のポリマーに応じて予め決められた重合反応時の基準反応速度に対して、ポリマー製造過程の実反応速度が前記基準反応速度と一致するように重合反応を抑制する溶媒の滴下量を以下のようにして調整する、
重合反応時の実反応速度を前記槽内の単位時間当たりの発熱量の変化を示す内浴温度勾配とし、
温度検出手段により前記槽内の実重合温度を検出し、この実重合温度と製造対象のポリマーに応じて予め決めた基準重合温度から温度偏差を求めるとともに、実重合温度における単位時間当たりの発熱量の変化を示す実内浴温度勾配を求める第1過程と、
前記温度偏差分を含む前記実内浴温度勾配を基準重合温度が示す基準内浴温度勾配に補正するための理論内浴温度勾配を求める第2過程と、
前記理論内浴温度勾配と前記実内浴温度勾配の差分から目標内浴温度勾配変化量を求める第3過程と、
基準重合温度に対して複数の温度偏差を含む各重合温度と内浴温度勾配変化量に応じて予め決めた溶媒の滴下量の相関関数に基づいて、前記目標内浴温度勾配変化量に対応する溶媒の滴下量を求める第4過程と、
前記第4過程で求まった所定量の溶媒を槽内に滴下する第5過程と、
によって行うことを特徴とするポリマー製造方法。
In the polymer production method for producing a polymer by performing a polymerization reaction while adding an initiator to a monomer previously charged in a tank and mixing it,
The reference reaction rate at predetermined polymerization reaction according to the production target polymer, hereinafter the dropping amount of inhibiting solvent polymerization reaction so that the actual reaction rate of the polymer production process is identical to the reference reaction rate It is adjusted in the manner of,
The actual reaction rate during the polymerization reaction is an internal bath temperature gradient indicating a change in the calorific value per unit time in the tank,
The actual polymerization temperature in the tank is detected by the temperature detection means, and a temperature deviation is determined from the actual polymerization temperature and a reference polymerization temperature determined in advance according to the polymer to be manufactured, and the calorific value per unit time at the actual polymerization temperature. A first process for determining an actual bath temperature gradient indicating a change in
A second step of determining a theoretical bath temperature gradient for correcting the actual bath temperature gradient including the temperature deviation to a reference inner bath temperature gradient indicated by a reference polymerization temperature;
A third step of obtaining a target internal bath temperature gradient change amount from a difference between the theoretical internal bath temperature gradient and the actual internal bath temperature gradient;
Corresponding to the target inner bath temperature gradient change amount based on the correlation function of each polymerization temperature including a plurality of temperature deviations with respect to the reference polymerization temperature and the drop amount of the solvent predetermined in accordance with the inner bath temperature gradient change amount. A fourth process for determining the amount of solvent dripping;
A fifth step of dropping a predetermined amount of the solvent obtained in the fourth step into the tank;
The polymer production method characterized by performing by this .
請求項に記載のポリマー製造方法において、
製造対象のポリマーごとに、その基準重合温度を変化させたときの実内浴温度勾配から基準内浴温度勾配に補正するのに必要な溶媒の滴下量を、前記第1過程から第4過程を繰り返して行って予めを求めておき、ポリマー製造過程で検出した前記実重合温度と前記実内浴温度勾配に応じた溶媒の滴下量を予め求めた溶媒の滴下量を参照して選択し、前記槽内に所定量の溶媒を滴下する
ことを特徴とするポリマー製造方法。
In the polymer manufacturing method of Claim 1 ,
For each polymer to be produced, the amount of solvent dripping required to correct the actual internal bath temperature gradient when the reference polymerization temperature is changed from the actual internal bath temperature gradient to the standard internal bath temperature gradient is determined from the first process to the fourth process. Repeatedly determining in advance, selecting the amount of solvent dropped according to the actual polymerization temperature detected in the polymer production process and the actual bath temperature gradient with reference to the previously determined amount of solvent dropped, A method for producing a polymer, wherein a predetermined amount of solvent is dropped into a tank.
請求項1または請求項2に記載のポリマー製造方法において、
前記溶媒に滴下は、予め決めた時間間隔ごとに間欠的に滴下する
ことを特徴とするポリマー製造方法。
In the polymer manufacturing method of Claim 1 or Claim 2 ,
The polymer production method, wherein the solvent is dropped intermittently at predetermined time intervals.
モノマーに開始剤を混合させながら重合反応をさせてポリマーを製造するポリマー製造装置において、
攪拌槽に投入された前記モノマーと開始剤を混合するように攪拌する攪拌機と、
前記攪拌槽内での重合反応を抑制する溶媒を貯留し、この溶媒を攪拌槽に滴下する溶媒滴下手段と、
製造対象のポリマーの重合反応時に変化する反応速度の変化率と、変化率を有する各反応速度を基準反応速度に補正するのに必要な溶媒の滴下量との相関データを記憶した記憶手段と、
前記攪拌槽内の重合反応の反応速度に起因する物理量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された物理量に基づいて、前記反応速度の変化量を求め、この求まる変化量に応じた溶媒の滴下量を前記記憶手段から求める演算手段と、
前記溶媒滴下手段を操作して前記演算手段によって求まった溶媒の滴下量を前記攪拌槽に滴下する制御手段とを備え、
前記制御手段は、以下のようにして溶媒の滴下量を求める、
前記反応速度は、重合反応時における前記攪拌槽内の単位時間当たりの発熱量の変化を示す内浴温度勾配であり、
前記検出手段によって検出する物理量は、攪拌槽内の重合温度であり、
前記記憶手段に記憶する相関データは、製造対象のポリマーごとに決めた基準重合温度を変化させたときの内浴温度勾配を利用し、
(a)前記検出手段により前記槽内の実重合温度を検出し、この実重合温度と製造対象のポリマーに応じて予め決めた基準重合温度から温度偏差を求めるとともに、実重合温度における単位時間当たりの発熱量の変化を示す実内浴温度勾配を求め、
(b)前記温度偏差分を含む前記実内浴温度勾配度勾配を基準重合温度が示す基準内浴温度勾配に補正するための理論内浴温度勾配を求め、
(c)前記理論内浴温度勾配と前記実内浴温度勾配の差分から目標内浴温度勾配変化量を求め、
(d)基準重合温度に対して複数の温度偏差を含む各重合温度と内浴温度勾配変化量に応じて予め決めた溶媒の滴下量の相関関数に基づいて、前記目標内浴温度勾配変化量に対応する溶媒の滴下量を求め、
(e)前記(a)〜(d)を繰り返し行ってデータ化して前記記憶手段に記憶させた
ことを特徴とするポリマー製造装置。
In a polymer production apparatus for producing a polymer by carrying out a polymerization reaction while mixing an initiator with a monomer,
A stirrer that stirs so as to mix the monomer and the initiator charged in the stirring tank;
A solvent dropping means for storing a solvent for suppressing the polymerization reaction in the stirring tank and dropping the solvent into the stirring tank;
Storage means for storing correlation data between the rate of change of the reaction rate that changes during the polymerization reaction of the polymer to be produced, and the amount of solvent added to correct each reaction rate having the rate of change to the reference reaction rate;
Detection means for detecting a physical quantity resulting from the reaction rate of the polymerization reaction in the stirring tank;
Based on the physical quantity detected by the detection means, a change amount of the reaction rate is obtained, and a calculation means for obtaining a dripping amount of the solvent according to the obtained change amount from the storage means;
Control means for operating the solvent dropping means to drop the solvent dropping amount obtained by the calculating means into the stirring tank;
The control means obtains the dripping amount of the solvent as follows.
The reaction rate is an inner bath temperature gradient indicating a change in the calorific value per unit time in the stirring tank during the polymerization reaction,
The physical quantity detected by the detection means is a polymerization temperature in the stirring tank,
The correlation data stored in the storage means uses the inner bath temperature gradient when the reference polymerization temperature determined for each polymer to be manufactured is changed,
(A) The actual polymerization temperature in the tank is detected by the detection means, and a temperature deviation is obtained from the actual polymerization temperature and a reference polymerization temperature determined in advance according to the polymer to be manufactured, and per unit time at the actual polymerization temperature. The actual bath temperature gradient showing the change in calorific value of
(B) obtaining a theoretical internal bath temperature gradient for correcting the actual internal bath temperature gradient including the temperature deviation to a standard internal bath temperature gradient indicated by a standard polymerization temperature;
(C) A target internal bath temperature gradient change amount is obtained from a difference between the theoretical internal bath temperature gradient and the actual internal bath temperature gradient,
(D) Based on a correlation function of each polymerization temperature including a plurality of temperature deviations with respect to the reference polymerization temperature and a drop amount of the solvent predetermined in accordance with the amount of change in the inner bath temperature gradient, the target inner bath temperature gradient change amount Find the amount of solvent dripping corresponding to
(E) A polymer production apparatus characterized in that the above (a) to (d) are repeatedly performed and converted into data and stored in the storage means .
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