JP6225523B2 - ポリアセタール樹脂の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち本発明は、ポリアセタール粗共重合体を、横型反応器の内部で、その融点以上、融点+100℃以下の温度範囲で酸化防止剤、熱安定剤とともに溶融混練し、熱的に不安定な部分を分解、脱揮処理するに際し、横型反応器の出口に溶融樹脂を抜き出すためのスクリューポンプを介し、その後にギアポンプを設置することを特徴とするポリアセタール樹脂の製造方法である。
コモノマーである環状ホルマール及び/又は環状エーテルとしては、例えば、1,3−ジオキソラン、2−エチル−1,3−ジオキソラン、2−プロピル−1,3−ジオキソラン、2−ブチル−1,3−ジオキソラン、2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、2−フェニル−2−メチル−1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、2,4−ジメチル−1,3−ジオキソラン、2−エチル−4−メチル−1,3−ジオキソラン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキソラン、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン、2,2,4−トリメチル−1,3−ジオキソラン、4−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキソラン、4−ブチルオキシメチル−1,3−ジオキソラン、4−フェノキシメチル−1,3−ジオキソラン、4−クロルメチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキカビシクロ[3,4,0]ノナン、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、エピクロルヒドリン、スチレンオキシド、オキシタン、3,3−ビス(クロロメチル)オキセタン、テトラヒドロフラン、およびオキセパン等が挙げられる。これらの中でも1,3−ジオキソランが特に好ましい。
前記触媒の使用量は、トリオキサン1モルに対して、通常1×10−7〜1×10−3モルであり、好ましくは1×10−7〜1×10−4モルである。触媒の使用量が1×10−3モルより多いと熱安定性が低下し、1×10−7モルより少ないと重合収率が低下する。
パーキンエルマー社製ダイヤモンドDSCを用い、窒素ガスを100ml/分で流しながら50℃から250℃まで1分間あたり10℃ずつ昇温し、融解ピークの温度を測定した。サンプルは5mgとし、そのまま測定用のアルミパンに封入して用いた。
<メルトインデックス(MI)の測定>
製品ペレットをASTM−D1238(190℃、2.16kg荷重下)に従って測定を行った。
<色相の測定>
住友重機械工業社製射出成型機SE75Sを用いて210℃のシリンダー温度、90℃の金型温度にて、厚さ4mmの平板状成形片を調製した。この成形片の色相を、日本電色工業社製分光色差計SE2000を用い、色相bを測定した。
<外観>
得られたペレットを目視で1時間置きに25kgずつ検査した。
<粗共重合体の調製例>
トリオキサン100質量部に対して、1,3−ジオキソラン4質量部、触媒として三フッ化ホウ素ジエチルエーテラートをベンゼン溶液(0.62mol/Kg−ベンゼン)として全モノマー1molに対して0.04mmol、及び分子量調整剤としてメチラールをベンゼン溶液(25質量%)として、全モノマーに対して連続的に所定の溶融粘度となるように加え、温度を65℃に設定したジャケットを有するセルフクリーニング型パドルを持つ二軸のニーダー中で、重合機内の滞在時間が15分になる様に連続的に重合を行った。生成した重合物に対して、トリフェニルホスフィンをベンゼン溶液(25質量%)として、添加した三フッ化ホウ素ジエチルエーテラート1molに対して2molとなる様に添加し、触媒を失活後、粉砕して粗共重合体を得た。この粗共重合体の融点(融解ピーク温度)は170℃であった。
粗共重合体100質量部に、安定剤としてトリエチレングリコール−ビス〔3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕(BASF社製、商品名イルガノックス245)0.3質量部、メラミン0.05質量部、水酸化マグネシウム0.05質量部をヘンシェルミキサーを用いて予備混合を行った。予備混合をおこなった粗共重合体を自動定量フィード機能の付いたホッパーより、フィード口から8Dの位置に長さ5Dのニーディング部が設置されたベント付同方向回転型2軸押出機(内径69mm)に60kg/時間で導入し、粗共重合体をベント部で20kPaの減圧として220℃で溶融させた。
上記同方向回転型2軸押出機から粗共重合体を溶融状態(220℃における溶融粘度が8,000ポイズ)で連続的に2軸の表面更新型横型混練機(実効内容積60L:全内容積から攪拌翼が占める体積を除いた体積)に導入し、滞在時間が25分となるように液面調整を行いながら、20kPaの減圧下220℃で減圧脱揮を行った。引き続き、横型反応器の底面に設置されたスクリューポンプを用いて220℃に制御した溶融樹脂を抜出し、ギアポンプで昇圧、スクリーンで異物を濾過した後、ペレタイザーで製品ペレットを得た。この時、ギアポンプ回転数は一定とし、スクリューポンプとギアポンプの間の圧力が0.5MPaで一定となるようにスクリューポンプの回転数を自動で制御できた。スクリューポンプのスクリュー先端は横型反応器の撹拌軸直下の内壁面まで挿入された(図2中、aの位置)。1時間ごとに8時間、製品MIを測定したところ6.9、7.1、7.1、7.0、6.8、7.2、6.9、7.0g/10分(平均7.0g/10分)であり、その標準偏差を平均MIで除した値は0.02であった。得られたペレット外観も良好で目視で確認される異物、変色は認められなかった。同じく1時間ごとにペレットを1kg採取し、これを成形して得た成形片のb値は−3.05、−3.16、−3.11、−3.08、−2.98、−3.04、−2.99、−3.13(平均−3.07)であり、その標準偏差を平均b値で除した値は−0.02であった。
実施例1においてスクリューポンプを用いずに、横型反応器の下部に配管とギアポンプを設置してギアポンプで溶融樹脂を抜出し、昇圧してスクリーンで異物を濾過した後、ペレタイザーで製品ペレットを得た。1時間ごとに8時間、製品MIを測定したところ7.0、6.9、7.3、7.1、7.5、7.7、8.0、7.9g/10分(平均7.0g/10分)であり、その標準偏差を平均MIで除した値は0.06であった。得られたペレット外観は、不定期に1〜5個/kgの変色ペレットを含んでいた。同じく1時間ごとにペレットを1kg採取し、これを成形して得た成形片のb値は−2.98、−2.95、−3.11、−3.08、−3.21、−3.29、−3.41、−2.97(平均−3.13)であったが、その標準偏差を平均b値で除した値は−0.05であった。
同方向回転型2軸押出機から粗共重合体を溶融状態(220℃における溶融粘度が30,000ポイズ)で連続的に2軸の表面更新型横型混練機に導入した以外は、実施例1と全く同様に行った。1時間ごとに8時間、製品MIを測定したところ2.80、2.83、2.86、2.88、2.81、2.83、2.84、2.86g/10分(平均2.84g/10分)であり、その標準偏差を平均MIで除した値は0.009であった。得られたペレット外観も良好で目視で確認される異物、変色は認められなかった。同じく1時間ごとにペレットを1kg採取し、これを成形して得た成形片のb値は−2.79、−2.80、−2.77、−2.80、−2.81、−2.79、−2.81、−2.81(平均−2.80)であり、その標準偏差を平均b値で除した値は−0.005であった。
実施例2においてスクリューポンプを用いずに、横型反応器の下部に配管とギアポンプを設置してギアポンプで溶融樹脂を抜出し、昇圧してスクリーンで異物を濾過した後、ペレタイザーで製品ペレットを得ようとしたが、横型反応器からギアポンプへの抜出が不安定で、横型反応器内部の液面を一定に保てないために製品が安定的に得られなかった。
実施例1と同じく同方向回転型2軸押出機から粗共重合体を溶融状態(230℃における溶融粘度が165,000ポイズ)で連続的に2軸の表面更新型横型混練機(実効内容積60L:全内容積から攪拌翼が占める体積を除いた体積)に導入し、滞在時間が25分となるように液面調整を行いながら、20kPaの減圧下230℃で減圧脱揮を行った。引き続き、横型反応器の底面に設置されたスクリューポンプを用いて溶融樹脂を抜出し、ギアポンプで昇圧、スクリーンで異物を濾過した後、ペレタイザーで製品ペレットを得た。この時、ギアポンプ回転数は一定とし、スクリューポンプとギアポンプの間の圧力が0.5MPaで一定となるようにスクリューポンプの回転数を自動で制御した。スクリューポンプのスクリュー先端は横型反応器の撹拌軸直下の内壁面まで挿入された(図2中、aの位置)。1時間ごとに8時間、製品MIを測定したところ0.33、0.29、0.30、0.31、0.33、0.29、0.31、0.30g/10分(平均0.31g/10分)であり、その標準偏差を平均MIで除した値は0.048であった。得られたペレット外観も良好で目視で確認される異物、変色は認められなかった。同じく1時間ごとにペレットを1kg採取し、これを成形して得た成形片のb値は−2.68、−2.87、−2.78、−2.81、−2.71、−2.91、−2.80、−2.84(平均−2.80)であり、その標準偏差を平均b値で除した値は−0.026であった。
実施例3においてスクリューポンプを用いずに、横型反応器の下部に配管とギアポンプを設置してギアポンプで溶融樹脂を抜出し、昇圧してスクリーンで異物を濾過した後、ペレタイザーで製品ペレットを得ようとしたが、横型反応器からギアポンプへの抜出が不安定で、横型反応器内部の液面を一定に保てないために製品が安定的に得られなかった。
スクリューポンプのスクリュー先端を横型反応器の撹拌軸の下端まで挿入させた(図2中、bの位置)以外は実施例3と全く同じで実施した。この時、ギアポンプ回転数は一定とし、スクリューポンプとギアポンプの間の圧力は一定となるようにスクリューポンプの回転数を自動で制御できた。1時間ごとに8時間、製品MIを測定したところ0.31、0.30、0.29、0.30、0.30、0.30、0.31、0.30g/10分(平均0.30g/10分)であり、その標準偏差を平均MIで除した値は0.02であった。得られたペレット外観も良好で目視で確認される異物、変色は認められなかった。同じく1時間ごとにペレットを1kg採取し、これを成形して得た成形片のb値は−2.79、−2.80、−2.77、−2.80、−2.81、−2.79、−2.81、−2.81(平均−2.80)であり、その標準偏差を平均b値で除した値は−0.005で、スクリューポンプのスクリュー先端を横型反応器の撹拌軸の下端まで挿入させることで溶融樹脂の抜出がより安定に行え、品質の変動も小さかった。
2 : スクリューポンプ
3 : ギアポンプ
4 : 溶融した粗共重合体の導入
5 : 真空ポンプによる脱揮
6 : 安定化した溶融樹脂の排出
7 : 押出機
8 : 圧力計
11〜13 : 横型反応器の断面図(撹拌軸方向に直角な面)
20 : スクリューポンプ
30 : 横型反応器の軸直下内壁部の最も低い位置
40 : 撹拌軸
Claims (6)
- 横型反応器の内部で、ポリアセタール粗共重合体を、その融点以上、融点+100℃以下の温度範囲で酸化防止剤、熱安定剤とともに溶融混練し、熱的に不安定な部分を分解、脱揮処理するに際し、横型反応器の出口に溶融樹脂を抜き出すためのスクリューポンプを介し、その後にギアポンプを設置し、
前記スクリューポンプのスクリュー先端が、横型反応器の撹拌軸直下内壁部の最も低い位置よりも内部に挿入されていることを特徴とするポリアセタール樹脂の製造方法。 - 前記スクリューポンプのスクリュー先端が、横型反応器の撹拌軸の下端まで挿入されていることを特徴とする請求項1記載のポリアセタール樹脂の製造方法。
- スクリューポンプの後、且つギアポンプの入り側に圧力検出を設けることを特徴とする請求項1又は2に記載のポリアセタール樹脂の製造方法。
- 前記圧力検出の測定値に基づき、ギアポンプの入り圧力が一定になるように該スクリューポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項3に記載のポリアセタール樹脂の製造方法。
- 前記横型反応器が2軸反応器であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリアセタール樹脂の製造方法。
- 前記ポリアセタール粗共重合体を、その融点以上、融点+100℃以下の温度範囲で酸化防止剤、熱安定剤とともに二軸押出機で溶融、混合させた後、これを前記横型反応器にフィードし、熱的に不安定な部分を分解、脱揮処理することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポリアセタール樹脂の製造方法。
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