JP5413243B2 - Stirring apparatus and stirring method - Google Patents

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Description

本発明は、懸濁重合に用いられる攪拌装置および攪拌方法に関するものである。   The present invention relates to a stirring device and a stirring method used for suspension polymerization.

通常、懸濁重合は、モノマー(油)と分散剤、安定化剤を含んだ水を反応槽に供給し、攪拌により混合して、モノマー/水エマルジョンを形成した後に、重合開始温度まで昇温して重合を行うものである。   Usually, in suspension polymerization, water containing a monomer (oil), a dispersant, and a stabilizer is supplied to a reaction vessel, mixed by stirring to form a monomer / water emulsion, and then heated to the polymerization start temperature. Thus, polymerization is performed.

従来、懸濁重合の攪拌装置には、放射流を作るタービン翼、軸流を作る傾斜パドル翼などが用いられてきた。これらは、反応槽内に乱流を起こしてモノマー相を水相に混合分散し、モノマー/水エマルジョンを形成させる方式である。しかし、これらの攪拌翼は懸濁重合におけるモノマー相の均一分散に必要となるせん断流と循環流のバランスが上手く取れないため、淀みや過分散が起こりやすい。   Conventionally, turbine blades that generate a radiant flow, inclined paddle blades that generate an axial flow, and the like have been used in suspension polymerization agitators. These are systems in which a turbulent flow is generated in the reaction tank, and the monomer phase is mixed and dispersed in the aqueous phase to form a monomer / water emulsion. However, these stirring blades are prone to stagnation and overdispersion because the balance between the shear flow and the circulation flow required for uniform dispersion of the monomer phase in suspension polymerization cannot be well achieved.

この結果、塊状重合物或いは小径の樹脂粒子が生成してしまう。また、反応槽下部に設置した攪拌翼で起こした上昇流は、モノマー相/水相界面によって遮られてしまう。このため、高攪拌速度により攪拌し、モノマー相/水相界面を破る必要がある。しかし、攪拌速度が高速だと製品樹脂粒子径が小さくなってしまうという問題がある。   As a result, massive polymer or small-diameter resin particles are generated. In addition, the upward flow generated by the stirring blade installed at the lower part of the reaction tank is blocked by the monomer phase / water phase interface. For this reason, it is necessary to stir at a high stirring speed to break the monomer phase / water phase interface. However, when the stirring speed is high, there is a problem that the product resin particle size becomes small.

そこで、大径の製品樹脂粒子径を所望する場合には、高速で攪拌を行い、モノマー/水エマルジョンを形成した後、攪拌速度を下げて油滴の合一を行う等の手法が取られていた。   Therefore, when a large resin particle size is desired, a method such as stirring at high speed to form a monomer / water emulsion and then reducing the stirring speed to coalesce oil droplets has been taken. It was.

ところが、ビニルピリジン/ジビニルベンゼンなどの系は、油滴の合一が起こりにくく、長時間の処理が必要となるため、一部のモノマー相が水相に溶け込んで目標の液滴径を持つ均一分散が行えないという問題があった。   However, systems such as vinylpyridine / divinylbenzene are unlikely to cause coalescence of oil droplets and require long-time treatment, so that part of the monomer phase dissolves in the aqueous phase and has a uniform droplet size. There was a problem that dispersion could not be performed.

さらに、高速で攪拌を行うために、変速機などが必要であるとともに、高出力の攪拌機モータが必要であるため、装置が大型化するとともにコストが嵩むという問題もある。また、攪拌混合の効果を得るために、大上昇流を形成すると液面の盛り上がりが起こり、渦流れが発生して気泡が巻き込まれる。これにより、気泡が核となり、殻粒子(空洞粒子)が生成する問題もある。   Furthermore, in order to perform stirring at a high speed, a transmission or the like is required, and a high-output stirrer motor is required. Therefore, there is a problem that the apparatus is increased in size and cost is increased. Further, in order to obtain the effect of stirring and mixing, when a large upward flow is formed, the liquid level rises, a vortex flow is generated, and bubbles are entrained. Thereby, there also exists a problem that a bubble becomes a nucleus and shell particles (cavity particles) generate.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、モノマー相/水相界面にせん断力を加え、モノマーを細分化することにより、効率的にモノマーを水に分散させることができる攪拌装置および攪拌方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a stirring device and a stirring device that can efficiently disperse a monomer in water by applying a shearing force to the monomer phase / water phase interface to subdivide the monomer. It is an object to provide a method.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の攪拌装置は、モノマーと水とが供給される有底筒状の反応槽と、この反応槽の中心部に駆動装置によって回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸の下端部に設けられたボトムパドルおよび該ボトムパドルの両端部から各々上記反応槽の内壁に沿って立設された一対のサイドパドルを有し、上記反応槽内において、上記モノマーおよび水の上下方向の攪拌流を形成するU字状の攪拌翼とを備えた攪拌装置において、上記モノマー相と水相との界面に配置され、上記回転軸により回転駆動されるミドルパドルを設けたことを特徴とするものである。   In order to solve the above problems, the stirring device according to claim 1 is provided with a bottomed cylindrical reaction vessel to which monomers and water are supplied, and is rotatably provided at the center of the reaction vessel by a driving device. A rotating pad, a bottom paddle provided at the lower end of the rotating shaft, and a pair of side paddles standing along the inner wall of the reaction tank from both ends of the bottom paddle, In the stirring device provided with a U-shaped stirring blade that forms a stirring flow in the vertical direction of the monomer and water, the stirring device is disposed at the interface between the monomer phase and the water phase and is driven to rotate by the rotating shaft. A middle paddle is provided.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の攪拌装置において、上記ミドルパドルは、鉛直方向の高さ位置が調整可能に設けられていることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the stirring device according to the first aspect, the middle paddle is provided such that the height position in the vertical direction can be adjusted.

そして、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の攪拌装置において、上記サイドパドルの各々の上端部に、上記回転軸側に延出するボルテックスブレーカが一体的に設けられていることを特徴とするものである。   According to a third aspect of the present invention, in the stirring device according to the first or second aspect, a vortex breaker extending toward the rotating shaft is integrally provided at each upper end of the side paddle. It is characterized by being.

さらに、請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の攪拌装置において、上記ミドルパドルは、鉛直方向の幅が上記ボトムパドルの鉛直方向の幅の20〜60%に形成されていることを特徴とするものである。   Furthermore, the invention described in claim 4 is the stirring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the middle paddle has a vertical width of 20 to 60% of a vertical width of the bottom paddle. It is characterized by being formed.

また、請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載された攪拌装置を用いた攪拌方法において、上記水相を上昇流により上昇させるとともに、上記モノマー相と水相との界面にせん断力を加えて、上記モノマーを細分化させつつ上記水相に分散させ、かつ気液界面で生成される渦による気泡の巻き込みを防止することを特徴とするものである。   The invention according to claim 5 is the stirring method using the stirring device according to any one of claims 1 to 4, wherein the aqueous phase is raised by an upward flow, and the monomer phase and the aqueous phase are A shearing force is applied to the interface to disperse the monomer into the aqueous phase while being subdivided, and to prevent entrainment of bubbles due to vortices generated at the gas-liquid interface.

請求項1〜5に記載の本発明によれば、有底筒状の反応槽の中心部に設けられた回転軸の下端部に、ボトムパドルおよび該ボトムパドルの両端部から各々上記反応槽の内壁に沿って立設された一対のサイドパドルからなるU字状の攪拌翼を設けるとともに、上記モノマー相と水相との界面に配置され、上記回転軸により回転駆動されるミドルパドルを設けているため、上記モノマー相と水相との界面にせん断力を加わりせん断流を形成し、このせん断流によって上記モノマーを細分化して、上記水相に均一に分散させることができる。これにより、上記モノマーの淀みによる塊状重合物の生成を抑えるとともに、過分散による樹脂粒径の過小生成を抑えることができ、製品樹脂の歩留まりを高めることができる。   According to the first to fifth aspects of the present invention, the bottom of the rotating shaft provided at the center of the bottomed cylindrical reaction tank is respectively connected to the bottom paddle and both ends of the bottom paddle. A U-shaped stirring blade comprising a pair of side paddles erected along the inner wall is provided, and a middle paddle disposed at the interface between the monomer phase and the water phase and driven to rotate by the rotating shaft is provided. Therefore, a shear force is applied to the interface between the monomer phase and the water phase to form a shear flow, and the monomer can be subdivided by the shear flow and uniformly dispersed in the water phase. Thereby, while suppressing the production | generation of the block polymer by the stagnation of the said monomer, the underproduction | generation of the resin particle size by overdispersion can be suppressed, and the yield of product resin can be raised.

また、上記回転軸と共に回転自在に設けられた上記ミドルパドルにより、上記モノマー相と水相との界面に、効率的にせん断力を与えることができるため、高攪拌速度により上記モノマー相と水相との界面を破壊する必要がない。この結果、大型の攪拌機モータや変速機を用いることがなく、電力量やコストを抑えることができる。   Further, since the middle paddle provided rotatably together with the rotating shaft can efficiently apply a shearing force to the interface between the monomer phase and the aqueous phase, the monomer phase and the aqueous phase can be provided at a high stirring speed. There is no need to destroy the interface. As a result, a large agitator motor and transmission are not used, and the amount of power and cost can be reduced.

請求項2に記載の本発明によれば、上記ミドルパドルは、鉛直方向の高さ位置が調整可能に設けられているため、上記モノマーと水との比率に合わせ、上記モノマー相と水相との界面に、上記ミドルパドルを簡便に配置することができる。これにより、上記モノマーと水との比率が変わった場合でも、迅速に対応することができ、確実に上記モノマー相と水相との界面にせん断力を加えることができる。   According to the second aspect of the present invention, since the middle paddle is provided such that the height position in the vertical direction can be adjusted, the monomer phase and the water phase are adjusted in accordance with the ratio of the monomer and water. The middle paddle can be easily arranged on the interface. Thereby, even when the ratio of the monomer to water is changed, it is possible to respond quickly and to apply a shearing force to the interface between the monomer phase and the water phase with certainty.

請求項3に記載の本発明によれば、上記サイドパドルの各々の上端部に、上記回転軸側に延出するボルテックスブレーカが一体的に設けられているため、上記攪拌翼の回転によって、上記モノマー及び水の上下方向の攪拌流が形成されて起こる気液界面の盛り上がりを抑えることができる。この結果、気液界面の盛り上がりによって起こる渦流れを抑えて、気泡の巻き込みを防止し、この気泡が核となる殻粒子(空洞粒子)の生成を防ぐことができる。   According to the third aspect of the present invention, since the vortex breaker extending to the rotating shaft side is integrally provided at the upper end of each of the side paddles, Swelling of the gas-liquid interface caused by the formation of a stirring flow in the vertical direction of the monomer and water can be suppressed. As a result, the vortex flow caused by the rise of the gas-liquid interface can be suppressed to prevent entrainment of bubbles, and the formation of shell particles (cavity particles) in which these bubbles are the core can be prevented.

請求項4に記載の本発明によれば、上記ミドルパドルの鉛直方向の幅が、上記ボトムパドルの鉛直方向の幅の20〜60%に形成されているため、上記モノマーおよび水の上下方向の攪拌流への阻害を最小限に抑えることができる。これにより、上記反応槽全体の流れの均一化を図ることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the vertical width of the middle paddle is formed to be 20 to 60% of the vertical width of the bottom paddle, The hindrance to the stirring flow can be minimized. Thereby, the flow of the whole reaction vessel can be made uniform.

請求項5に記載の本発明によれば、請求項1〜4のいずれかに記載された攪拌装置を用いることにより、上記水相を上昇流により上昇させるとともに、上記モノマー相と水相との界面にせん断力を加えて、上記モノマーを細分化させつつ上記水相に分散させ、かつ気液界面で生成される渦による気泡の巻き込みを防止するため、上記モノマーの均一分散に必要となるせん断流と循環流のバランスを得ることができ、歩留まりの高いモノマー/水エマルジョンを形成することができる。   According to this invention of Claim 5, while using the stirring apparatus as described in any one of Claims 1-4, while raising the said aqueous phase by an upward flow, the said monomer phase and an aqueous phase In order to disperse the monomer in the water phase while applying a shearing force to the interface, and to prevent entrainment of bubbles due to vortices generated at the gas-liquid interface, shear required for uniform dispersion of the monomer A balance between the flow and the circulation flow can be obtained, and a monomer / water emulsion with a high yield can be formed.

本発明の攪拌装置の一実施形態の概略を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of one Embodiment of the stirring apparatus of this invention. 本発明の攪拌装置の一実施形態の概略を示す平面図である。It is a top view which shows the outline of one Embodiment of the stirring apparatus of this invention. (a)〜(c)は、モノマー相と水相との界面に対応して、ミドルパドルの位置の調整を示した説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing which showed adjustment of the position of a middle paddle corresponding to the interface of a monomer phase and an aqueous phase. 本発明の攪拌装置およびその他の攪拌装置における粒径分布図である。It is a particle size distribution map in the stirring apparatus of this invention and another stirring apparatus.

図1〜図3は、本発明の攪拌装置の一実施形態を示すものである。
図1に示すように、本発明の攪拌装置1は、モノマーmと水wとが供給される有底筒状の反応槽2と、この反応槽2の中心部に駆動装置により、回転自在に設けられた回転軸3と、この回転軸の下端部に設けられたボトムパドル4、および該ボトムパドル4の両端部から各々反応槽2の内壁に沿って立設された一対のサイドパドル5を有したU字状の攪拌翼6とを備えている。
1 to 3 show an embodiment of the stirring device of the present invention.
As shown in FIG. 1, the stirring device 1 of the present invention includes a bottomed cylindrical reaction tank 2 to which a monomer m and water w are supplied, and is rotatable by a driving device at the center of the reaction tank 2. A rotating shaft 3 provided, a bottom paddle 4 provided at a lower end portion of the rotating shaft, and a pair of side paddles 5 erected along the inner wall of the reaction tank 2 from both ends of the bottom paddle 4 And a U-shaped stirring blade 6.

ここで、U字状の攪拌翼6は、平板状のステンレス鋼等によって形成されている。そして、この攪拌翼6は、ボトムパドル4の水平方向の中心部において、ネジによって回転軸3の下端部に一体的に取り付けられている。このボトムパドル4は、反応槽2の底部側が円弧状に形成されいる。また、ボトムパドル4の両端部には、各々反応槽2の内壁と平行に立設されている一対のサイドパドル5が一体に形成されている。このサイドパドル5は、各々の水平方向の幅寸法が、ボトムパドル4の鉛直方向の幅寸法よりも小さく形成されている。これにより、モノマーmおよび水wの上下方向の攪拌流が、スムーズに流れて反応槽2内を循環する。   Here, the U-shaped stirring blade 6 is formed of flat stainless steel or the like. The stirring blade 6 is integrally attached to the lower end portion of the rotating shaft 3 with a screw at the horizontal center portion of the bottom paddle 4. The bottom paddle 4 is formed in an arc shape on the bottom side of the reaction tank 2. In addition, a pair of side paddles 5 that are erected in parallel to the inner wall of the reaction tank 2 are integrally formed at both ends of the bottom paddle 4. The side paddles 5 are formed so that each horizontal width dimension is smaller than the vertical width dimension of the bottom paddle 4. Thereby, the vertical stirring flow of the monomer m and the water w flows smoothly and circulates in the reaction tank 2.

そして、サイドパドル5間に、モノマーm相と水w相との界面7に配置されるミドルパドル8が横架されている。このミドルパドル8は、鉛直方向の幅寸法が、ボトムパドル4の鉛直方向の幅寸法よりも小さく形成され、ボトムパドル4の幅寸法の20〜60%の割合に形成されている。また、ミドルパドル8は、各々のサイドパドル5の鉛直方向の中心部近傍に穿設されたスリット5bに、ネジによって鉛直方向にスライド可能に取り付けられているとともに、ミドルパドル8の水平方向の中心部と回転軸3とが、ネジによって係着可能に設けられている。   Between the side paddles 5, a middle paddle 8 disposed at the interface 7 between the monomer m-phase and the water w-phase is horizontally mounted. The middle paddle 8 is formed such that the vertical width dimension is smaller than the vertical width dimension of the bottom paddle 4, and is formed at a ratio of 20 to 60% of the bottom paddle 4 width dimension. The middle paddle 8 is attached to a slit 5b formed in the vicinity of the center portion in the vertical direction of each side paddle 5 so as to be slidable in the vertical direction by screws, and the center of the middle paddle 8 in the horizontal direction. The part and the rotary shaft 3 are provided so as to be able to be engaged with each other by screws.

さらに、サイドパドル5の上端部5aには、回転軸3側に向けて直角に延出する平板状のボルテックスブレーカ9が一体的に設けられている。このボルテックスブレーカ9は、各々の板面が気液界面11に対して垂直に配設されているとともに、ボルテックスブレーカ9の各々が間隔を置いて、回転軸3を挟んで対峙して配置されている。   Further, a flat plate-like vortex breaker 9 is integrally provided at the upper end portion 5a of the side paddle 5 so as to extend at a right angle toward the rotating shaft 3 side. In this vortex breaker 9, each plate surface is arranged perpendicularly to the gas-liquid interface 11, and each of the vortex breakers 9 is arranged opposite to each other with the rotation shaft 3 sandwiched therebetween. Yes.

また、有底筒状の反応槽2は、底部が円弧状に形成されている。そして、反応槽2の内壁には、この内壁面から突出するとともに、鉛直方向に延在する邪魔板10が設けられている。この邪魔板10は、図2に示すように、反応槽2の円周方向に等間隔で4箇所設けられている。   Moreover, the bottomed cylindrical reaction tank 2 has a bottom formed in an arc shape. A baffle plate 10 that protrudes from the inner wall surface and extends in the vertical direction is provided on the inner wall of the reaction tank 2. As shown in FIG. 2, the baffle plates 10 are provided at four locations at equal intervals in the circumferential direction of the reaction tank 2.

以上の構成による本実施形態の攪拌装置を用いて、モノマーmと水wを攪拌し、モノマー/水エマルジョンを形成するには、まず有底筒状の反応槽2に、モノマーmと水wを供給する。ここで、水wよりも比重の小さいモノマーmが、モノマーm相として反応槽2の上方に位置し、水wが反応槽2の下方に、水w相として位置して、それぞれが分離した状態になるため、モノマーm相と水w相との界面に、攪拌翼6のサイドパドル5間に、ネジで固定され横架されているミドルパドル8の位置を調整する。   In order to stir monomer m and water w to form a monomer / water emulsion using the stirring device of the present embodiment having the above-described configuration, first, monomer m and water w are placed in a bottomed cylindrical reaction tank 2. Supply. Here, the monomer m having a specific gravity smaller than that of the water w is positioned above the reaction tank 2 as the monomer m phase, and the water w is positioned below the reaction tank 2 as the water w phase and separated from each other. Therefore, the position of the middle paddle 8 that is fixed and screwed between the side paddles 5 of the stirring blade 6 at the interface between the monomer m phase and the water w phase is adjusted.

ここで、反応槽2に供給されるモノマーm相と水w相とによって形成される界面7に、ミドルパドル8の位置を調整し配置する方法を図3によって説明する。図3(a)には、モノマーm相と水w相との界面7の位置にミドルパドル8が配置されている。これを図3(a)とは異なる比率のモノマーmと水wとを供給することによって、モノマーm相と水w相との界面7の位置が、図3(b)または図3(c)に示す位置になった場合には、各々のサイドパドル5のスリット5bに固着されているネジを緩めるとともに、回転軸3とミドルパドル8の中央部とを固着しているネジを緩め、ミドルパドル8を鉛直方法にスライドさせて、図3(b)または図3(c)に示したモノマーm相と水w相との界面7に配置し、緩めた3箇所のネジを締めて固定する。   Here, a method of adjusting and arranging the position of the middle paddle 8 at the interface 7 formed by the monomer m phase and the water w phase supplied to the reaction tank 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 3A, a middle paddle 8 is arranged at the position of the interface 7 between the monomer m phase and the water w phase. By supplying monomer m and water w in a ratio different from that shown in FIG. 3 (a), the position of the interface 7 between the monomer m phase and the water w phase is changed to that shown in FIG. 3 (b) or FIG. 3 (c). When the position shown in FIG. 2 is reached, the screws fixed to the slits 5b of the side paddles 5 are loosened, and the screws fixing the rotary shaft 3 and the middle portion of the middle paddle 8 are loosened, 8 is slid in the vertical direction and arranged at the interface 7 between the monomer m phase and the water w phase shown in FIG. 3B or FIG. 3C, and the three loosened screws are tightened and fixed.

次いで、駆動装置を稼働させて、回転軸3を回転させる。そして、回転軸3の回転とともに、この回転軸3に一体的に設けられた攪拌翼6が、反応槽2内で回転する。この攪拌翼6の回転により、図1で示すように、ボトムパドル4により吐出された水w相は、反応槽2の壁面に形成された邪魔板10を上昇し、モノマーm相と水w相の界面7に達する。このとき、モノマーm相と水w相の界面7は、サイドパドル5のスリット5bにより高さ調整されたミドルパドル8によって乱され、モノマーmが細分化されつつ水w相に分散されるため、モノマーm/水wエマルジョンが生成される。   Next, the driving device is operated to rotate the rotating shaft 3. Along with the rotation of the rotating shaft 3, the stirring blade 6 provided integrally with the rotating shaft 3 rotates in the reaction tank 2. Due to the rotation of the stirring blade 6, as shown in FIG. 1, the water w phase discharged by the bottom paddle 4 moves up the baffle plate 10 formed on the wall surface of the reaction tank 2, and the monomer m phase and the water w phase. The interface 7 is reached. At this time, the interface 7 between the monomer m phase and the water w phase is disturbed by the middle paddle 8 whose height is adjusted by the slit 5b of the side paddle 5, and the monomer m is dispersed in the water w phase while being subdivided. A monomer m / water w emulsion is produced.

そして、生成されたモノマーm/水wエマルジョンは、上向流により気液界面11近傍まで達し、反応槽2の中心部近傍から下降して、反応槽2全体を循環する。この際に、ボトムパドル4の鉛直方向の幅寸法よりも小さく形成されたサイドパドル5の水平方向の幅寸法により、上記上向流を阻害しない程度の緩やかな水平方向の流れを形成し、反応槽2全体の流れの均一化を図るとともに、下降流の促進を行う。   The produced monomer m / water w emulsion reaches the vicinity of the gas-liquid interface 11 by upward flow, descends from the vicinity of the center of the reaction tank 2 and circulates in the entire reaction tank 2. At this time, the horizontal width dimension of the side paddle 5 formed to be smaller than the vertical width dimension of the bottom paddle 4 forms a gentle horizontal flow that does not inhibit the upward flow. The flow of the entire tank 2 is made uniform and the downward flow is promoted.

さらに、ボルテックスブレーカ9によって、気液界面11近傍に円周方向の流れが形成され、上記上向流により形成される液の盛り上がりを抑える。これにより、渦流れの発生による気泡の巻き込みを防止して、この気泡が核となる殻粒子の生成を抑制する。   Further, the vortex breaker 9 forms a circumferential flow in the vicinity of the gas-liquid interface 11 and suppresses the rising of the liquid formed by the upward flow. Thereby, the entrainment of bubbles due to the generation of vortex flow is prevented, and the generation of shell particles in which these bubbles are the core is suppressed.

上述の実施形態による攪拌装置および攪拌方法によれば、有底筒状の反応槽2の中心部に設けられた回転軸3の下端部3aに、ボトムパドル4およびボトムパドル4の両端部から各々反応槽2の内壁に沿って立設された一対のサイドパドル5からなるU字状の攪拌翼6を設けているとともに、モノマーm相と水w相との界面7に配置され、回転軸3により回転駆動されるミドルパドル8を設けているため、モノマーm相と水w相との界面7にせん断力が加わりせん断流を形成し、このせん断流によりモノマーmを細分化して、水w相に均一に分散させることができる。これにより、モノマーmの淀みによる塊状重合物の生成を抑えるとともに、過分散による樹脂粒径の過小生成を抑えることができ、製品樹脂の歩留まりを高めることができる。   According to the stirring device and the stirring method according to the above-described embodiment, the bottom paddle 4 and the bottom paddle 4 are respectively connected to the lower end 3a of the rotating shaft 3 provided at the center of the bottomed cylindrical reaction tank 2 from the both ends. A U-shaped stirring blade 6 composed of a pair of side paddles 5 erected along the inner wall of the reaction tank 2 is provided, and is disposed at the interface 7 between the monomer m phase and the water w phase, and the rotating shaft 3 Since the middle paddle 8 that is driven by rotation is provided, a shear force is applied to the interface 7 between the monomer m phase and the water w phase to form a shear flow. Can be uniformly dispersed. Thereby, while suppressing the production | generation of the block polymer by the stagnation of the monomer m, the underproduction | generation of the resin particle size by overdispersion can be suppressed, and the yield of product resin can be improved.

また、回転軸3と共に回転自在に設けられたミドルパドル8により、モノマーm相と水w相との界面7に、効率的にせん断力を加えることができるため、高攪拌速度によりモノマーm相と水w相との界面7を破壊する必要がない。この結果、大型の攪拌機モータや変速機を用いることがなく、電力量やコストを抑えることができる。   In addition, since the middle paddle 8 that is rotatably provided with the rotating shaft 3 can efficiently apply a shearing force to the interface 7 between the monomer m phase and the water w phase, the monomer m phase It is not necessary to destroy the interface 7 with the water w phase. As a result, a large agitator motor and transmission are not used, and the amount of power and cost can be reduced.

そして、ミドルパドル8は、各々のサイドパドル5に形成されたスリット5bによって、鉛直方向の高さ位置が調整可能に設けられているため、モノマーmと水wとの比率に合わせ、モノマーm相と水w相との界面7に、ミドルパドル8を簡便に配置することができる。これにより、モノマーmと水wとの比率が変わった場合でも、迅速に対応することができ、確実にモノマーm相と水w相との界面7にせん断力を加えることができる。   And since the middle paddle 8 is provided so that the height position of the vertical direction can be adjusted by the slit 5b formed in each side paddle 5, according to the ratio of the monomer m and the water w, the monomer m phase The middle paddle 8 can be easily disposed at the interface 7 between the water and the water w phase. Thereby, even when the ratio of the monomer m and the water w changes, it can respond rapidly and can apply a shear force to the interface 7 of the monomer m phase and the water w phase reliably.

さらに、各々のサイドパドル5の上端部5aに、回転軸3側に延出するボルテックスブレーカ9が一体的に設けられているため、攪拌翼6の回転によって、モノマーm及び水wの上下方向の攪拌流の形成による気液界面11の盛り上がりを抑えることができる。この結果、気液界面11の盛り上がりによって起こる渦流れを抑えて、気泡の巻き込みを防止し、この気泡が核となる殻粒子の生成を防ぐことができる。   Furthermore, since the vortex breaker 9 extending integrally with the rotary shaft 3 is integrally provided at the upper end portion 5a of each side paddle 5, the rotation of the stirring blade 6 causes the monomer m and water w to move in the vertical direction. Swelling of the gas-liquid interface 11 due to the formation of the stirring flow can be suppressed. As a result, the vortex flow caused by the rising of the gas-liquid interface 11 can be suppressed to prevent entrainment of bubbles, and the formation of shell particles with the bubbles as nuclei can be prevented.

また、ミドルパドル8の鉛直方向の幅が、ボトムパドル4の鉛直方向の幅の20〜60%に形成されているため、モノマーmおよび水wの上下方向の攪拌流への阻害を最小限に抑えることができる。これにより、反応槽2全体の流れの均一化を図ることができる。   Further, since the vertical width of the middle paddle 8 is formed to be 20 to 60% of the vertical width of the bottom paddle 4, the hindrance of the monomer m and the water w to the vertical stirring flow is minimized. Can be suppressed. Thereby, the flow of the whole reaction tank 2 can be made uniform.

そして、本発明の攪拌装置を用いることにより、水w相が上昇流により上昇するとともに、モノマーm相と水w相との界面7にせん断力が加わり、モノマーmが細分化されて水w相に分散し、かつ気液界面11で生成される渦による気泡の巻き込みが防止され、均一循環混合が行われるため、モノマーmの均一分散に必要となるせん断流と循環流のバランスを得ることができ、均一なモノマー/水エマルジョンを形成することができる。   And by using the stirrer of this invention, while the water w phase rises by an upward flow, shear force is added to the interface 7 of the monomer m phase and the water w phase, and the monomer m is subdivided and the water w phase. In addition, bubbles are prevented from being entrained by vortices generated at the gas-liquid interface 11 and uniform circulation mixing is performed, so that a balance between shear flow and circulation flow required for uniform dispersion of the monomer m can be obtained. And a uniform monomer / water emulsion can be formed.

<実験例>
ここで、発明者が行った実験により得られた効果を説明する。
実験は、本発明の攪拌装置1に用いられた攪拌翼6(翼径115mm)と、従来懸濁重合用の攪拌翼であるディスクタービン翼(翼径120mm、6枚)、およびゲート&アンカー型翼(翼径130mm)を用いて、直径230mm、液深270mmの反応槽2によって、ビニルピリジン/ジビニルベンゼン共重合体の合成を行った。今回の実験では、攪拌速度を分散可能最低速度とし、重合が終了するまで同じ速度を維持した。
<Experimental example>
Here, effects obtained by experiments conducted by the inventors will be described.
In the experiment, the stirring blade 6 (blade diameter 115 mm) used in the stirring device 1 of the present invention, the disc turbine blade (blade diameter 120 mm, 6 sheets) that is a conventional stirring blade for suspension polymerization, and the gate and anchor type A vinylpyridine / divinylbenzene copolymer was synthesized in a reaction vessel 2 having a diameter of 230 mm and a liquid depth of 270 mm using a blade (blade diameter 130 mm). In this experiment, the stirring speed was set to the lowest dispersible speed, and the same speed was maintained until the polymerization was completed.

上記の実験により、本発明の攪拌装置1に用いられた攪拌翼6、ディスクタービン翼、ゲート&アンカー型翼の各攪拌翼毎の分散可能最低攪拌速度と、この速度において得られた樹脂の平均粒径、塊状重合物及び殻粒子の割合を求めたものが表1となる。また、粒径分布を図4に示す。   From the above experiment, the minimum dispersible stirring speed for each stirring blade of the stirring blade 6, the disk turbine blade, and the gate & anchor type blade used in the stirring device 1 of the present invention, and the average of the resins obtained at this speed Table 1 shows the particle diameter, bulk polymer and shell particle ratio. The particle size distribution is shown in FIG.

Figure 0005413243
Figure 0005413243

この実験により、本発明の攪拌装置1に用いられた攪拌翼6は、低攪拌速度での重合が行えるとともに、特別な操作無しに大粒子径の製品を容易に得ることができる。また、淀みによる塊状重合物を完全になくすことができ、さらに渦流れによって起こる気泡の巻き込みによる殻粒子の生成を低減することができる。   From this experiment, the stirring blade 6 used in the stirring device 1 of the present invention can perform polymerization at a low stirring speed and can easily obtain a product having a large particle size without any special operation. In addition, bulk polymer due to stagnation can be completely eliminated, and generation of shell particles due to entrainment of bubbles caused by vortex flow can be reduced.

なお、上記実施の形態において、サイドパドルにスリットを設けて、ミドルパドルを鉛直方向に調整可能にする場合のみ説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、回転軸3のみに摺動可能に固着して、回転軸3の鉛直方向にスライドさせても対応可能である。   In the above embodiment, only the case where the side paddle is provided with a slit so that the middle paddle can be adjusted in the vertical direction has been described. However, the present invention is not limited to this. It is possible to fix even if it is fixed and slid in the vertical direction of the rotating shaft 3.

モノマーの懸濁重合などに利用することができる。   It can be used for suspension polymerization of monomers.

1 攪拌装置
2 反応槽
3 回転軸
3a 下端部
4 ボトムパドル
5 サイドパドル
5a 上端部
6 攪拌翼
7 界面
8 ミドルパドル
9 ボルテックスブレーカ
10 邪魔板
11 気液界面
m モノマー
w 水
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirring apparatus 2 Reaction tank 3 Rotating shaft 3a Lower end part 4 Bottom paddle 5 Side paddle 5a Upper end part 6 Stirring blade 7 Interface 8 Middle paddle 9 Vortex breaker 10 Baffle plate 11 Gas-liquid interface m Monomer w Water

Claims (5)

モノマーと水とが供給される有底筒状の反応槽と、この反応槽の中心部に駆動装置によって回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸の下端部に設けられたボトムパドルおよび該ボトムパドルの両端部から各々上記反応槽の内壁に沿って立設された一対のサイドパドルを有し、上記反応槽内において、上記モノマーおよび水の上下方向の攪拌流を形成するU字状の攪拌翼とを備えた攪拌装置において、
上記モノマー相と水相との界面に配置され、上記回転軸により回転駆動されるミドルパドルを設けたことを特徴とする攪拌装置。
A bottomed cylindrical reaction vessel to which monomer and water are supplied, a rotary shaft rotatably provided by a driving device at the center of the reaction vessel, a bottom paddle provided at a lower end of the rotary shaft, and A U-shape that has a pair of side paddles erected from both ends of the bottom paddle along the inner wall of the reaction tank, and forms a stirring flow in the vertical direction of the monomer and water in the reaction tank In a stirring device equipped with a stirring blade of
A stirrer provided with a middle paddle disposed at an interface between the monomer phase and the aqueous phase and driven to rotate by the rotating shaft.
上記ミドルパドルは、鉛直方向の高さ位置が調整可能に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の攪拌装置。   The stirring device according to claim 1, wherein the middle paddle is provided so that a height position in a vertical direction can be adjusted. 上記サイドパドルの各々の上端部に、上記回転軸側に延出するボルテックスブレーカが一体的に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の攪拌装置。   The stirrer according to claim 1 or 2, wherein a vortex breaker extending to the rotating shaft side is integrally provided at an upper end portion of each of the side paddles. 上記ミドルパドルは、鉛直方向の幅が上記ボトムパドルの鉛直方向の幅の20〜60%に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の攪拌装置。   The stirring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the middle paddle is formed so that a vertical width thereof is 20 to 60% of a vertical width of the bottom paddle. 請求項1〜4のいずれかに記載された攪拌装置によって、上記水相を上昇流により上昇させるとともに、上記モノマー相と水相との界面にせん断力を加えて、上記モノマーを細分化させつつ上記水相に分散させ、かつ気液界面で生成される渦による気泡の巻き込みを防止することを特徴とする攪拌方法。   While stirring the aqueous phase by an upward flow with the stirrer according to any one of claims 1 to 4, applying shearing force to the interface between the monomer phase and the aqueous phase to subdivide the monomer An agitation method characterized by being dispersed in the aqueous phase and preventing entrainment of bubbles by vortices generated at a gas-liquid interface.
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