JPH03292305A - ポリマーの熱減成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ポリマーの熱減成方法に関し、特に、ポリマ
ーを熱減成して高品質の低分子量ポリマーを、簡便な装
置、工程によって連続的に得ることができるポリマーの
熱減成方法に関すく従来の技術〉 従来、低分子量のポリマー、例えば、低分子量のポリエ
チレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンは、ワック
スとして顔料分散剤、ゴム加工助剤、樹脂加工助剤、イ
ンキまたは塗料用の添加剤、繊維処理剤、静電複写用ト
ナーなどの広範囲の用途に利用され、近年のこれらの用
途における低分子量ポリマーの需要は増加する傾向にあ
り、またその品質の高度化への要求は、ますます厳しく
なってきている。

ところで、この低分子量のポリオレフィンを得るための
方法として、オレフィンのテロマー化による方法、高分
子量ポリマーを熱減成する方法、高分子量ポリマーの製
造において副生ずる低分子量ポリマーを分離・精製する
方法などがある。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、従来提案されている熱減成によるプロセスは、
種型の反応器を用いてバッチ式で大量生産を行なう場合
には、使用する装置が大型化してしまう問題があり、ま
た、管状の反応器を用いる場合には、温度等の反応条件
の制御が難しくなるなどの問題があった。

そこで本発明の目的は、ポリマーを熱分解して高品質の
低分子量ポリマーを、簡便な装置、工程によって連続的
に得ることができる方法を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、前記課題を解決するために、押出機にポリマ
ーを供給して溶融させた後、該押出機に連結された定量
移送手段によって管状熱分解器に溶融されたポリマーを
定量的に移送し、管状熱分解器内でポリマーを熱分解さ
せて低分子量ポリマーを生成する工程を含むポリマーの
熱減成方法を提供するものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のポリマーの熱減成方法は、通常、熱分解するポ
リマーであれば、特に限定されず、いずれのポリマーに
も適用可能である。　例えば、エチレン、プロピレン、
１−ブテン、イソブチン、１−ペンテン、２−メチル−
１−ブテン、３−メチル−１−ブテン、１−ヘキセン、
３−メチル−１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン
、１−ヘプテン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデ
セン、１−テトラデセン、１−へキサデセン、１−オク
タデセン、１−イコセン等のα−オレフィンの単独重合
体；これらのα−オレフィンの共重合体；これらのα−
オレフィンと、該α−オレフィンと共重合可能な単量体
との共重合体；並びにスチレン、（メタ）アクリル酸、
（メタ）アクリル酸エステル、酢酸ビニル等の重合体、
さらには、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハ
ロゲン化ビニル単量体を除くすべての熱可塑性ポリマー
なとのいずれのポリマーをも熱減成して対応する低分子
量ポリマーを製造することができる。

前記α−オレフィンと共重合可能な他の単量体としては
１例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸エステル、酢酸ビニル、マレイン酸
等の多塩基性不飽和カルボン酸およびその無水物、その
エステル等が挙げられる。　特に、本発明の方法は、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリ−１−ブテン、ポリ
−４−メチル−１−ペンテン等のα−オレフィンの単独
重合体、またはこれらのα−オレフィンを主成分とする
重合体などのポリオレフィンを熱減成して、これらのポ
リマーの低分子量のものからなるワックスを製造するの
に有用である。

以下、第１図に示す本発明の実施態様に基づいて説明す
る。

第１図において、１は押８機、２は管状熱分解器、３は
管状熱分解器２を加熱するための加熱装置、４は定量移
送手段を示す。

この装置において、まず、押出機１の原料供給口１１に
設けたホッパー５からポリマー原料を供給し、所定の温
度でポリマーを溶融、混練して、押出機出口１２から押
出す。

用いられる押出機は、供給されるポリマーを溶融して押
出すことができるものであれば、特に制限されず、例え
ば、−軸、二軸等のいずれの形式のものであってもよい
。

また、供給されるポリマー原料を押出機内で溶融するた
めの押出機の加熱温度は、溶融するポリマー原料に従っ
て、適宜選択すればよい。

例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフ
ィンをポリマー原料として、低分子量のポリオレフィン
からなるワックスを製造する場合には、通常、２００〜
３５０’Ｃ１好ましくは２７０〜３３０℃程度である。

押出機におけるポリマーの押出速度は、使用するポリマ
ー原料の種類、性状（ベレット、パウダー等）、量、溶
融温度等によって、適宜選択すればよい。　押出機のス
クリュー径、スクリュー長さ等も同様である。　例えば
、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを
ポリマー原料として低分子量のポリオレフィンからなる
ワックスを製造する場合には、通常、スクリュー長さと
直径の比（Ｌ／Ｄ）が１５〜４０の一軸押出機で、加熱
温度２００〜３５０℃において、例えばＤ＝４０ｍｍで
１０　ｋｇ／ｈｒ程度の移送量である。

この押出機にポリマー原料を供給する時に、原料供給口
１１から押出機、さらには後記の管状熱分解器にかけて
の雰囲気を不活性ガス雰囲気とすれば、ポリマー原料の
酸化、生成した低分子量ポリマーの酸化、着色、またカ
ーボン状異物の発生等を防止できる点で、好ましい。

不活性ガス雰囲気は、例えば、窒素等の不活性ガスを原
料供給口１１からホッパー５を経て流通させればよい。

以上のようにして、押出機１内で溶融され、押出機出口
１２から押出される溶融ポリマー原料は、ポリマー流通
経路６を通って、管状熱分解器２に供給される。

本発明の方法においては、この押出機１がら管状熱分解
機２への溶融ポリマーの移送において、流通経路６の途
中に定量移送手段４を配設し、該定量移送手段４を介し
て、押出機１がらの溶融ポリマーの管状熱分解器２への
移送を定量的にコントロールすることにより、熱分解反
応を均一に行なわせることができるため、分子量分布の
幅が狭い均質な低分子量ポリマーを得ることができ、歩
留りを向上させることができる点で、好ましい。

この定量移送手段４としては、例えば、ギヤーポンプ、
スクリューポンプ等が挙げられ、移送する溶融ポリマー
の移送速度、溶融ポリマーの粘度、要求される移送量の
精度、運転温度、運転圧力等に従って、適宜選択すれば
よい。　特に、高粘度の溶融ポリマーに対しても移送を
十分に行なうことができ、移送量の精度およびポンプの
昇圧能力等の点で、ギヤーポンプが好ましい。

次に、管状熱分解器２内において、溶融ポリマー原料は
、管状熱分解器に設けられた加熱装置３によって加熱さ
れ、熱分解される。

この管状熱分解器の構造は、単管式、反応混合物が流通
する内管と加熱媒体が流通する外管からなる二重管式、
あるいは反応混合物が流通する反応管を複数本有する複
数管式等のいずれの形式のものでもよ（、内部を流通す
る反応混合物を効率的に加熱して、含有する溶融ポリマ
ーを熱分解させるものであればよい。　　また、この管
状熱分解器を、熱分解器出口２２側が高くなるように、
該管状熱分解器の長平方向に傾斜させて配置すれば、ポ
リマーの熱分解反応に伴なって生成するガス成分を熱分
解器内からスムーズに排圧させることができ、熱分解器
の容積を小さくすることができるとともに、カーボン状
異物の発生を抑制できる点で、好ましい。

管状熱分解器を傾斜させる場合、その傾斜角度は、２〜
１０度程度にすれば、装置の配置上不自然でなく、好適
である。

さらに、この管状熱分解器の内部に、反応混合物の流通
・撹拌、混合状態を適正にコントロールし、ポリマー原
料の熱分解を効率的に行なわせるために、例えば、いわ
ゆるスタティックミキサーを配設すれば、熱分解器の反
応容積の小型化、得られる低分子量ポリマーの収率の向
上、カーボン状異物の発生の抑制等の点で、好ましい。

　このスタティックミキサーとして、例えば、米国ケエ
ックス社より市販されているケニックス型；西独スルザ
ー社から市販されているスルザー型；■桜製作所のスケ
ヤミキサー　；東し■のハイミキサー；米国ダウケミカ
ル社から市販されているＴ、に、−ＲＯ５ＳＬＰＤミキ
サーなどが挙げられる。

この管状熱分解器の加熱装置は、電気ヒーター加熱、低
周波誘導加熱、溶融塩熱媒による加熱等のいずれの方法
によるものでもよ（、特に限定されない。　特に電気ヒ
ーター加熱にょれば、管状熱分解器の長手方向に沿って
の温度分布を精度良くコントロールすることができ、得
られる低分子量ポリマーの品質を向上させることができ
る。　この管状熱分解器における加熱温度は熱分解の対
象であるポリマー原料に応じて適宜選択される。　例え
ば、ポリマー原料として、ポリエチレンを使用する場合
には、３５０〜４５０℃、好ましくは３６０〜４３０℃
程度であり、ポリプロピレンを使用する場合にも、ポリ
エチレンと同様である。

また、管状熱分解器における反応混合物の滞留時間、す
なわちポリマーの熱分解時間、圧力、さらには管状熱分
解器の管内径は、通常、それぞれ１０ＩＩｌｉｎ〜３ｈ
ｒ、好ましくは３０〜１００ｍ１ｎ程度、５　Ｔｏｒｒ
〜５０　ｋｇ／ｃｍ”Ｇ　、好ましくは５００　Ｔｏｒ
ｒ　〜１　、８　ｋｇ／ｃｍ”Ｇ程度、また、管内径は
、通常、１／２〜１０インチ程度であり、単管式および
二重管式の熱分解器では４〜８インチ、二重管を超える
複数管式の熱分解器では３／４〜１１／２インチ程度が
好ましい。

熱分解によって生成した低分子量ポリマーを含む反応混
合物は、管状熱分解器２の熱分解器出口２２から取り出
され、後段の工程において、冷却、気液分離による揮発
成分の除去、濾過等の方法による精製により、生成した
低分子量ポリマーが液体として回収され、さらに冷却・
乾燥、粉砕・造粒等の処理が施され、固形の低分子量ポ
リマーが得られる。

以上の方法によって得られる低分子量ポリマーは、管状
熱分解器における加熱温度、使用するポリマー原料等に
応じて、所望のものを得ることができ、またその分子量
分布もシャープなものであり、揮発成分の含有量もきわ
めて少なく、色相、揮発成分の含有量、耐熱性、熱安定
性等の品質においても優れている。　そのため、本発明
の方法によって得られる低分子量ポリマーは、これらの
優れた品質を生かして、色彩（有彩色）の鮮明さ、画像
の鮮明さの要求される顔料の分散剤としての用途、さら
に離型性、滑性をも要求される複写機のトナーへの用途
、あるいは樹脂改質剤、また、無臭性、衛生性が重視さ
れる食品、医薬品用の樹脂改質剤、耐熱性および熱安定
性が要求されるホットメルトへの用途、あるいは耐熱イ
ンキへの用途など、広範囲の用途に好適である。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を挙げ、本発明を具体的に説明す
る。

（実施例１．２） 第１図に示すフローチャートに従って、ポリマー原料と
してデカリン中１３５℃で測定した極限粘度［η］＝１
．６のポリプロピレンを使用し、押出し機、管状熱分解
器およびその使用条件として下記のものを使用して、ポ
リマーの熱減成を行なった。

押出様 スクリュー径：３９．８５ｍｍ シリンダー径：４０．Ｏｍｍ 押出機温度（押出機出口での温度） ：　３００℃ 押出速度：　１０　、５　ｋｇ／ｈｒ 管状熱分解器 反応管径：５０ｍｒｎ 加熱温度＝３６０℃および４０２℃ 内部圧カニ常圧 滞留時間：　３３ｍ１ｎ、　（原料供給量基１り定量移
送手段（ギヤーポンプ（２０ｃ　ｃ／回転、ギヤ回転数
；１３ｒｐｍ）） 移送速度：　１０．５ｋｇ／ｈｒ 得られた反応混合物を、気液分離して揮発成分を除去し
た後、を過、精製を行ない、低分子量ポリマーを得た。

　この低分子量ポリマーの溶融粘度、揮発分、粉体色相
、溶融色、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）および末端二重結
合数を下記の方法に従って、評価または測定した。　結
果を表１に示す。

ａ、溶融粘度 １８０℃に低分子量ポリマー試料を加熱して溶融させブ
ルックフィールド粘度計で測定する。

ｂ、揮発分 低分子量ポリマー試料的２ｇを、定温熱風乾燥機に入れ
、１５０℃で２時間保持して重量減少分を揮発分とする
。

Ｃ１粉体色相 試料を平均粒径的３００ｕ＋＋＋の粉体に粉砕し、この
粉体の色相をハンターラボ色差計で測定する。

ｄ、溶融色 試料を１８０℃で溶融し、溶融した試料の色を比色管で
ハーゼン標準比色液と比較する。

ｅ０分子量分布 ＧＰＣ法によって測定する。

ｆ、末端二重結合数 赤外吸収を測定し、１６４０ｃｍ−’における二重結合
の特性吸収ピークから定量する。

〈発明の効果〉 本発明の方法によれば、ポリマーを熱分解して高品質な
低分子量ポリマーを、簡便な装置、工程によって連続的
に得ることができる。　また、適用可能なポリマーが特
に限定されることがなく、広範囲のポリマーを熱分解し
て高品質の低分子量ポリマーを得ることができるため、
工業的実用価値が大である。

１２・・・押出機出口、 ２２・・・熱・分解器出口

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施態様を示すフローチャート図で
ある。 符号の説明 １・・・押出機、 ２・・・管状熱分解器、 ３・・・加熱装置、 ４・・・定量移送手段、 ５・・・ホッパー ６・・・ポリマー流通経路、 １１・・・原料供給口、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）押出機にポリマーを供給して溶融させた後、該押
   出機に連結された定量移送手段によって管状熱分解器に
   溶融されたポリマーを定量的に移送し、管状熱分解器内
   でポリマーを熱分解させて低分子量ポリマーを生成する
   工程を含むポリマーの熱減成方法。