JP6056248B2 - ポリカーボネート樹脂の製造方法 - Google Patents
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A≧1.5×10−4(m2/(kg/h)) (1)
n3×d2>25,000 (2)
(式(2)において、nはスクリュー回転数(rpm)を示し、dはスクリュー径(m)を示す。)
この発明は、溶融ポリカーボネート樹脂を所定の混練押出装置に供給して脱揮処理するポリカーボネート樹脂の製造方法についての発明である。
前記のポリカーボネート樹脂とは、炭酸ジフェニル及びジヒドロキシ化合物を重縮合反応(エステル交換反応)することにより製造される樹脂をいう。
前記の炭酸ジフェニルとしては、例えば、ジフェニルカーボネート(DPC)、ジトリルカーボネート等の置換ジフェニルカーボネートが挙げられる。これらの炭酸ジフェニルは、単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
前記のジヒドロキシ化合物は、分子内に二つの水酸基を有する化合物であり、この発明においては、ジヒドロキシ化合物の中でも、分子内に一つ以上の芳香環を有し、二つの水酸基がそれぞれ芳香環に結合された芳香族ジヒドロキシ化合物を用いるのが好ましい。
前記のエステル交換反応においては、エステル交換触媒が用いられることが好ましい。このエステル交換触媒としては、通常、エステル交換法によりポリカーボネート樹脂を製造する際に用いられる触媒が挙げられ、特に限定されない。一般的には、例えば、第1族元素(水素を除く)の化合物、第2族元素の化合物、塩基性ホウ素化合物、塩基性リン化合物、塩基性アンモニウム化合物又はアミン系化合物等の塩基性化合物が挙げられる。
これらのエステル交換触媒の中でも、実用的には第1族元素(水素を除く)の化合物及び第2族元素の化合物からなる群より選ばれた少なくとも1種の化合物が好ましい。これらのエステル交換触媒は、単独で使用してもよく、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
次に、ポリカーボネート樹脂の製造方法について説明する。
ポリカーボネート樹脂は、原料である前記のジヒドロキシ化合物及び炭酸ジフェニルの混合物を原料調製装置で調製し(原料調製工程)、これらの原料混合物を、好ましくは前記エステル交換反応触媒の存在下、重縮合反応装置で重縮合反応をさせる(重縮合工程)、及び重縮合工程で得られた溶融ポリカーボネート樹脂を混練押出装置により脱揮することによりポリカーボネート樹脂とする(混練工程)ことによって行われる。
原料調製工程で得られる原料混合物を、バッチ式、連続式、これらの組合せ等の方式で重縮合を行うことにより、ポリカーボネート樹脂が得られる。この重縮合工程の例としては、多段方式の重縮合反応装置を用い、多段階に重縮合反応を行う方法があげられる。この段数としては、2段階以上、好ましくは3段〜7段が好ましい。具体的な重縮合反応条件としては、温度:150℃〜320℃、圧力:常圧〜1.3Pa、平均滞留時間:5分〜300分の範囲である。
溶媒として水を選択した場合、水の性状は、含有される不純物の種類ならびに濃度が一定であれば特に限定されないが、通常、蒸留水や脱イオン水等が好ましく用いられる。
前記の重縮合工程で得られたポリカーボネート樹脂は、溶融状態のまま、図1に示すような混練押出装置11に送られ、添加物等と混練される。この混練により、各成分に含有する、フェノール等の揮発成分を脱揮することができる。
ポリカーボネート樹脂組成物中の硫黄系熱安定剤の含有量としては、ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.001重量部〜0.2重量部が好ましい。
ヒンダードフェノール系熱安定剤としては、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマイド)、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジルホスホネート−ジエチルエステル、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレートおよび3,9−ビス{1,1−ジメチル−2−[β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカンなどが挙げられ、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートが特に好ましく用いられる。
ブルーイング剤は、ポリカーボネート樹脂の黄色味を消すために有効である。特に耐候性を付与したポリカーボネート樹脂組成物の場合は、一定量の紫外線吸収剤が配合されているため、紫外線吸収剤の作用や色によってポリカーボネート樹脂組成物が黄色味を帯びやすい現実があり、特にシートやレンズに自然な透明感を付与するためにはブルーイング剤の配合は非常に有効である。
まず、各評価の測定方法について説明する。
ポリカーボネート樹脂の濃度(C) が0.6g/dlの塩化メチレン溶液を用いて、ウベローデ型粘度計により温度20℃で測定した比粘度(ηsp)から、下記の両式を用いて、粘度平均分子量(Mv)を算出した。
ηsp/C=[η](1+0.28ηsp)
[η]=1.23×10-4(Mv)0.83
ポリカーボネート樹脂1.2gを塩化メチレン7mlに溶解し溶液とした。該溶液を攪拌しながらアセトン23mlを加えて再沈殿させ、その上澄み液を液体クロマトグラフィー(株式会社島津製作所製「LC―10AT」、カラム:「MCI GEL ODS」(5μm)、4.6mmID×150mmL、検出器:UV219nm、溶離液:アセトニトリル/水=4/6容量比)で測定し、ポリカーボネート樹脂中の残存フェノール量、残存ビスフェノールA(BPA)量、残存ジフェニルカーボネート(DPC)量を定量した。
ポリカーボネート樹脂ペレットを80℃、6時間通風乾燥機で乾燥した後、インジェクションブロー成型機(日精エー・エス・ビー機械株式会社製)にて250mLほ乳瓶を成形した。プリフォーム成形時のバレル温度300℃、プリフォーム加熱温度220℃にて実施し、成形直後の成形品開口部の臭気を確認し、下記の基準で判定した。
○…臭気なし
△…弱い臭気
×…強い臭気
DPCとBPA(ビスフェノール−A)とをモル比で1.05:1.00となるように混合し、温度150℃、常圧で原料混合物の溶融液を得、これに炭酸セシウム水溶液をBPA1モルに対して0.6マイクロモル相当となるように添加し、重縮合反応装置に供した。重縮合反応装置としては、竪型反応器3器、横型反応器1器を直列に繋いだ装置を用いた。条件は、第1反応器−第2反応器−第3反応器−第4反応器の順で、220℃・13.3kPa-abs−260℃・4kPa−abs.−270℃・133Pa-abs−285℃・90Pa-absの条件下で順番に原料混合物の重縮合を行い、溶融状態のポリカーボネート樹脂(Mv=25,800)を得た。
混練押出装置11として、図1に示す、Coperion GmbH製:二軸同方向回転式押出機ZSK58(L/D=37.2)を用いた。この混練押出装置11に用いるスクリューとして、表1に示す各ディスクを有するスクリューを2本用いた。
なお、ベント部及び注水部においては、上流側のベント部15を第1ベント部、上流側の注水部18を第1注水部と称し、下流側のベント部15’を第2ベント部、下流側の注水部18’を第2注水部と称する。
このとき、溶融ポリカーボネート樹脂の供給量は、得られる溶融ポリカーボネート樹脂組成物の押出量(kg/hr)が、表2に示す量となるように供給した。
混練押出装置の入口樹脂温度は、285℃とした。また、混練押出装置のスクリューの回転速度や注水量、ベント口圧力は、表2に示す値とし、このときの出口樹脂温度は、表2に示すような温度となった。
その結果、表2に示すように、実施例においては、残存フェノール濃度を充分低減させることができ、得られた溶融ポリカーボネート樹脂組成物を用いて、上記の臭気測定を行った結果も、臭気のない良好なポリカーボネートを得ることができた。
12 ポリカーボネート樹脂供給部
13、13’ 添加剤供給部
14 混練部
15、15’ ベント部
16 安定部
17 サイドフィーダー
18、18’ 注水部
21、21’ ベント口
A 溶融ポリカーボネート樹脂
B ポリカーボネート樹脂やポリカーボネート樹脂組成物等の固形状添加物
C1、C2 添加剤
D ガス化成分
W 水
Claims (8)
- ジヒドロキシ化合物と炭酸ジフェニルとを重縮合反応して得られる溶融ポリカーボネート樹脂を、ベント部、注水部及びスクリューを具備した混練押出装置に供給して注水脱揮処理してなるポリカーボネート樹脂の製造方法であって、
前記溶融ポリカーボネート樹脂押出量当たりの該ベント部のベント口開口面積(A)が下記式(1)の条件であり、
該混練押出装置出口の溶融ポリカーボネート樹脂温度が350℃以下であり、
且つ該スクリュー回転数(n)が下記式(2)の条件であることを特徴とするポリカーボネート樹脂の製造方法。
A≧1.5×10−4(m2/(kg/h)) (1)
n3×d2>25,000 (2)
(式(2)において、nはスクリュー回転数(rpm)を示し、dはスクリュー径(m)を示す。) - 注水量が前記溶融ポリカーボネート樹脂100重量部当たり、0.05重量部以上であることを特徴とする請求項1に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
- 前記注水部が前記ベント部より上流側に位置していることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
- 前記ベント部における圧力が5kPa以下であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
- 前記溶融ポリカーボネート樹脂がエステル交換触媒存在下に重縮合反応して得られたものであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
- 前記混練押出装置が触媒失活剤添加部を具備しており、該触媒失活剤添加部より触媒失活剤を添加することを特徴とする請求項5に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
- 前記触媒失活剤添加部が前記注水部より上流側に位置していることを特徴とする請求項
6に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。 - 前記ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量が24,000以上であることを特徴とす
る請求項1乃至7のいずれか1項に記載のポリカーボネート樹脂の製造方法。
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