JPH0369361B2 - - Google Patents

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製造方法に関する。詳しく
は、連続重合方式で製造される２成分以上のポリ
マー、またはポリマーに添加剤または他のポリマ
ーをブレンドしたポリマーの一部を製造工程より
取り出し、シート状物に成形後、引続き該シート
状物を赤外分析（光）計（以下、IR分析計と記
す）の光路内に連続走査させ、目的とするポリマ
ーの成分の官能基に基因するIR強度比を測定す
ることにより、ポリマーの組成（比）、もしくは
ポリマー中の添加剤の濃度等を連続的に自動分析
すると共に、該分析値によりポリマーの組成原料
であるモノマーの供給量、添加剤等の投入量を自
動制御する均質ポリマーの連続製造方法を供給す
るものである。

（従来技術及び問題点） 従来、上記したポリマーの製造方法は定期的ま
たは必要に応じて製造工程内の各所よりサンプリ
ング・分析を行ない、該分析結果に基づいて原料
投入量をコントロールしていた。しかしながら、
このような方法では、分析結果に基づく原料（ポ
リマー原料であるモノマーの組成品、ブレンドす
る他のポリマーまたは添加剤などの）投入量の増
減に遅れを生じるため、得られるポリマーの品質
のバラツキが大きく均質なポリマーを連続して製
造することが困難である。またバツチ式の分析で
は目的とするポリマーの組成比や添加剤の濃度が
所定値に達するまでの重合初期、あるいはブレン
ド開始時（グレートチエンジ）の段階で特に頻繁
に分析する必要があり、サンプリングと前処理を
含めた分析操作に多大な時間と労力を要してい
た。一方、ポリマー原料であるモノマーを重合す
る諸条件を自動制御する方法としては、例えば特
開昭56−151706号、特開昭57−168904号、特開昭
58−111808号等記載のように、重合槽内の温度、
圧力、スラリー濃度等を検出するか、もしくはガ
スクロマト分析により重合槽中のオレフイン濃度
や水素濃度を検知して、これらの信号をコンピユ
ーターに入力し、重合槽内の温度、圧力、スラリ
ー濃度、水素濃度、およびオレフイン供給量や触
媒供給量を自動制御する方法がある。これらの方
法は、いずれも重合槽内を対象とする検知であ
り、主として所定のメルトインデツクス（以下、
MIと略す）、もしくは安定したポリマー組成の維
持が目的であり、本発明のようなポリマー組成を
変化させる制御としては不満足である。即ち、例
えばガスクロマト分析により重合槽内のオレフイ
ン濃度等を分析する方法では、該分析値が触媒の
活性や温度条件の変動により異なるため、ポリマ
ー組成比等の分析値も異なる。したがつて、最終
製品のポリマーについて、ポリマーを対象とした
組成分析の必要が避けられなかつた。

（問題を解決するための手段） 本発明者等は上記問題に鑑み、ポリマー（２成
分以上のモノマーを重合したポリマー製品、およ
びポリマーに添加剤または他のポリマーをブレン
ドした製品）中における所定の成分を迅速かつ簡
便に分析すると共に、該分析値により原料供給量
の制御を行うことにより均質なポリマーを連続し
て製造する方法について検討した。その結果、ポ
リマーの一部を連続的にシート状物とし、該シー
ト状物を連続してIR分析計で分析することによ
り、上記問題が解決出来ることを見出し、本発明
を提案するに至つた。即ち、本発明は、製造工程
より連続的に得られるポリマーの一部を試料とし
て連続的に取出しシート状物に成形し、引続き該
シート状物をIR分析計に連続走査させポリマー
の組成を分析した後、該分析の結果に基づきポリ
マー原料の供給量を制御することを特徴とするポ
リマーの製造方法である。

本発明の最大の特徴は、ポリマー製造工程にお
いて得られるポリマーの一部を取出し、シート状
物に成形して、引続き速かに該シート状物をIR
分析計にて連続分析することにあり、常にポリマ
ーの組成を簡便かつ速かに検知することが可能で
ある。従つて、上記のポリマー組成の分析値の信
号（分析信号）により、重合槽内におけるポリマ
ー原料の供給量あるいはポリマーに他のポリマ
ー、添加剤などの配合量をコントロールすること
により簡便で且つ均質な製品を連続して得ること
ができる。即ち、本発明のポリマーは、溶融成形
可能な２成分以上のモノマーの共重合体、又は２
種以上のポリマーのブレンド物（ブレンドポリマ
ー）、および添加剤を配合してなるポリマーの総
称で、該ポリマーを構成する樹脂の種類、あるい
は添加剤の種類、およびそれらの配合量について
は用途により適宜選定すればよく、これらについ
て特に制限するものでない。また、本発明におい
てシート状物とは厚みに関して厳密な意味でな
く、フイルムやシートの総称でIR分析が可能で
あればよく、一般に重合乾燥後のポリマー、必要
に応じて他のポリマーあるいは添加剤と配合した
後、押出機とロールの組合せた溶融成形機で成形
することにより得られる。この場合、用いる溶融
成形機の種類、形状等については特に制限され
ず、シート状物の形状については、一般に厚みが
0.01〜２mmで巾５〜50mmのシート状物が好ましく
用いられる。

本発明に用いられるIR分析計は、後述する如
く、シート状物の目的成分の官能基に基因する
IR強度比を測定する事によりポリマー、ブレン
ドポリマーの組成（比）、もしくはポリマー中の
添加剤の濃度を分析する機構のものであれば特に
制限されない。

以下、本発明の方法の代表的１例について図面
に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の代表的な１例を示す斜視図で
ある。即ち、重合・乾燥工程後の得られたポリマ
ーの一部を、輸送系路の空送ポリマー管１よりサ
ンプリング管２を介して連続的に取出し、押出成
形機３によりシート状物４を成形後、IR分析計
５（及び５′）の光路内に連続走査させ分析する。
この際のIR分析では、ランベルト・ベール
（Lambert−Beer）の法則により次式により、ポ
リマーの組成における目的成分の濃度Ｃを求める
事が出来る。

Ｃ＝Ａ／ε・ｌ Ａ：吸収強度 ε：吸光係数 ｌ：試料厚み この場合、シート状物４の厚みは、成形機にお
けるダイリツプ、押出量および引取り速度等を調
節し、一定厚みの試料を得る事により、吸収強度
Ａの検知のみでポリマー濃度あるいは添加剤濃度
を分析する事ができる。

しかしながら、本発明において連続的に製造す
るポリマーのMIやポリマー組成比が大幅に変動
する場合、あるいは可塑剤等の添加剤を多量に配
合する場合等では、溶融粘度の変化に対して成形
するシート状物の厚み調節が容易でなく、特にこ
れらの組成の増減時の精度良い分析が必要な場合
には困難である。したがつて、本発明において
は、シート状物の厚みの尺度としてベースポリマ
ーのIR吸収強度を測定し、これを基準に用い、
目的とするポリマーのIR吸収強度を測定し、そ
の比を求める方法が好ましい。

即ち、ポリマー組成比もしくはポリマーと添加
剤の組成比は、シート状物の厚みと無関係に次式
により求める事ができる。

C₂／C₁＝α・A₂／A₁ C₂：目的成分の％ C₁：ベース成分の％ A₂：目的成分の吸収強度 A₁：ベース成分の吸収強度 α：定量係数 この場合、ポリマーシート状物の厚みの変動は
A₂及びA₁が定量に十分な強度を示す範囲内なら
ば差しつかえない。即ちシート状物の成形機で、
ポリマーのMIおよびポリマー組成比もしくは多
量の添加剤配合による溶融粘度の変動を含めて十
分なIR吸収強度を保つ厚み範囲に調整する事は
容易である。A₂およびA₁は、それぞれのポリマ
ー成分を代表する官能基に基因する吸収帯で定量
精度の高いのもを選択する。

IR分析は、溶融成形したシート状物４をIR分
析計５の試料光路にガイドロール６を介して直列
に走査させ、定量波数を固定してA₂およびA₁を
測定する。この際のIR分析計は第１図に示す如
く、２台の分析計を用いることが一般的である
が、波数可変式の２波数交互測定機構を有する分
光器で且つ分析信号をA₂／A₁として取り出す方
式ならば１台でもよい。このような操作により連
続してポリマー組成が分析される。この後、該分
析信号に基づき、手動あるいは自動的に原料供給
量をコントロールすることが一般的に行なわれ、
特に分析信号に基づきポリマー原料の供給量を自
動制御することが好ましく行なわれる。例えば、
分析信号をA₂／A₁に変換記録すると共に、該信
号を重合槽に原料モノマー供給装置部に演算入力
し、コントロール弁を作動させ、原料モノマー組
成比を制御する方法、或いは目的成分がブレンド
ポリマーもしくは添加剤の場合、得られたA₂／
A₁をホツパー部ロータリーフイーダーの回転数
制御装置に接続し、投入量を自動制御する方法等
が用いられる。

（発明の効果） 以上のように本発明の方法によれば、ポリマー
の一部を製造工程より取出しシート状物として連
続的にIR分析を行うため、結果フイードバツク
が極めて速い。したがつて、均質なポリマーを連
続して製造することが出来るし、該製造に要する
時間及び労力を大幅に短縮することが出来る。

（実施例） 実施例 １ プロピレン−エチレンブロツクコポリマー製造
時のエチレンとプロピレンのポリマー組成比：エ
チレンユニツト／プロピレンユニツト（以下、
C₂／C₃と記す）の分析および該分析に基づく原
料モノマーガス組成比の自動制御例を記す。

第１図に示す如く、重合乾燥後におけるポリマ
ー空送ラインのサンプリング管より、20ｍ／ｍφ
押出機（石井真空工業社製）ロール（田辺プラス
チツク社製、F131−１型）を組合せた溶融成形
後のホツパーに粉末ポリマーの一部を誘引する。
樹脂温度を約220℃として溶融押出し、約0.5ｍ／
minの引取速度で0.20〜0.25mmの厚みにダイリツ
プとニツプロールを調整、耳部を切除して巾20mm
のシート状物を成形した。これを第１図に示す如
く、ガイドロールで２台のIR分析計（島津IR−
430型分析計）の試料光路側に走査させた。この
際、一方の分析計はC₂の720cm^-1に波数固定し、
他方はC₃の4390cm^-1に波数固定する。分析計の最
適条件で連続走査し分析する。この分析信号の
A_C2とA_C3をA_C2／A_C3に変換記録を行なうと共に、
この信号を重合槽およびその後の洗浄、乾燥工程
等の時間遅れを補正すべく演算処理した後、重合
槽への原料モノマーC₂供給量を自動制御する。
この際、あらかじめ実験で得ているαを用いて前
述の式から求められるC₂／C₃の目標値を決定し
ておき、これに対応するA_C2／A_C3を保持する様
にC₂ガスのコントロール弁を制御した。

その結果、従来のバツチ式サンプリング分析に
比して、人手をかけないで、より早く精度良く目
標のC₂／C₃組成物を得る事が出来、又、予定製
造量に達する迄、C₂／C₃にバラツキのない安定
したポリマーが得られ規格外製品が大巾に減少し
た。

グレード変更時におけるC₂含量変化を従来法
と比較したものを第２図に、またその際のC₂フ
イード量を第３図に示した。

実施例 ２ ポリプロピレンにエチレン−酢ビ共重合体を溶
融混練しペレツト化するブレンドポリマー製造工
程において、エチエン−酢ビ共重合体／ポリプロ
ピレン（以下、EVA／C₃と記す）の分析及びそ
のEVA投入量の自動制御例を示す。

ペレツトの空送パイプラインにサンプリング管
を施し、実施例１の成形機及び分析装置を使用
し、実施例１と同様なシート状試料を成形し２台
のIR分析計に走査させる。その時前者のIR分析
計はEVAの特性吸収である1740cm^-1に波数固定
し、後者は実施例１に同じくC₃の4390cm^-1に波数
固定する。得られたA_EVA／A_C3をEVA入りホツパ
ーの投入量制御装置に接続しEVA投入量を自動
制御した。

その結果、自動的に目的とするEVAブレンド
量のポリプロピレンを高い歩どまりで製造する事
ができた。

実施例 ３ ポリプロピレンに添加剤として核剤のジベンジ
リデンソルビトール（以下、DBSと記す）を溶
融混練してペレツト化する製造工程において、ポ
リプロピレン中のDBS濃度の分析及びそのDBS
投入量の自動制御例を示す。

実施例２と同じサンプリング管、成形機及び分
析装置を使用し、0.4〜0.6mmの厚みのテープ状試
料を成形し実施例１と同様に２台のIR分析計に
走査させる。

この時、１台のIR分析計はDBSの特性吸収で
ある600cm^-1に波数固定し、他の１台はポリプロ
ピレンの特性吸収帯である460cm^-1に波数固定す
る。得られたA_DBS／A_C3をDBS入りホツパーの投
入量制御装置に接続し、DBS投入量を自動制御
した。

その結果、目的とするDBS配合量のポリプロ
ピレンを自動的に高い歩どまりで製造する事がで
きた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的１例を示す斜視図であ
り、第２図及び第３図は本発明の実施例の結果を
示す図である。図中１は、空送ポリマー管、２は
サンプリング管、３は押出成形機、４はシート状
物、５はIR分析計、６はガイドロールである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 製造工程より連続的に得られるポリマーの一
   部を試料として連続的に取出しシート状物に成形
   し、引続き該シート状物を赤外分析計に連続走査
   させポリマーの組成を分析した後、該分析の結果
   に基づきポリマー原料の供給量を制御することを
   特徴とするポリマーの製造方法。 ２ ポリマー組成を分析後、該分析信号により原
   料の供給量を自動制御する特許請求の範囲第１項
   記載の製造方法。 ３ 赤外分析によるポリマー成分の吸収強度の比
   に基づいてポリマー原料の供給量を制御する特許
   請求の範囲第１項記載の製造方法。