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JPS583481B2 - 塊状重合反応装置 - Google Patents

塊状重合反応装置

Info

Publication number
JPS583481B2
JPS583481B2 JP12416678A JP12416678A JPS583481B2 JP S583481 B2 JPS583481 B2 JP S583481B2 JP 12416678 A JP12416678 A JP 12416678A JP 12416678 A JP12416678 A JP 12416678A JP S583481 B2 JPS583481 B2 JP S583481B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymerization
shaft
bulk polymerization
stirrer
tank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP12416678A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5552302A (en
Inventor
岡本武彦
佐藤宏
浅田昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toray Industries Inc filed Critical Toray Industries Inc
Priority to JP12416678A priority Critical patent/JPS583481B2/ja
Publication of JPS5552302A publication Critical patent/JPS5552302A/ja
Publication of JPS583481B2 publication Critical patent/JPS583481B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Graft Or Block Polymers (AREA)
  • Other Resins Obtained By Reactions Not Involving Carbon-To-Carbon Unsaturated Bonds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塊状重合反応装置に関するものである,更に詳
しく説明すれば塊状重合反応装置において缶内にかくは
ん機を有し、そのかくはん機の軸は、偏心しておりその
偏心量は缶中心と偏心軸中心の距離が軸相当直径の15
0%以下であり、かつそのかくはん機には構内壁面を掻
き取るための翼を有し、かつそのかくはん機には、開口
面積比率が35〜65%である多孔板がとりつけられて
いることを特徴とする塊状重合反応装置に関するもので
ある。
高分子生成反応を利用してプラスチックを工業的に製造
する方法には、乳化重合方法、懸濁重合方法、溶液重合
方法、塊状重合方法が知られている。
これらの重合方法は、得られるプラスチックの使われ方
に応じて選択されることもあるが一般的には、重合反応
熱の除去及び重合反応の進行とともに増大する粘性物質
の取り扱いに制約されて、選択されているのが現状であ
る。
重合反応プロセスとして見た場合、クロードシステムを
とりやすく省資源、省エネルギー、低公害濁のプロセス
となりやすい塊状重合プロセスが工業規模の重合プロセ
スとして望ましいが、反応の不安定性、重合反応の進行
、とともに粘性が指数関数的に増大する物質を異常滞留
なく取り扱える適切な装置、規模の増大とともに減少す
る除熱面積等、反応装置上の難問題を解決する必要があ
り、乳化重合、懸濁重合、溶液重合にくらべると極めて
少ない種類のプラスチックにおいてしか成功を収めてい
ない。
一般的に塊状重合反応においては重合反応が進むにつれ
て系の粘性が増大する。
反応装置内でこのような高粘性物質を安定に取り扱うこ
とは極めて困難である。
すなわち構内壁面およびかくはん軸付近に動かない層い
わゆる異常滞留層が成長する。
この層は高温で長時間滞留することになるため熱安定性
の悪いポリマは劣化して着色して最終的には炭化してし
まう場合もある。
これらの異常滞留部のポリマはボリマの流れによりけず
られて正常なポリマーを着色させたり正常ポリマー中に
炭化した異物(炭化物)として混入しその品質を著しく
損ねるものである。
これらの異常滞留部をなくするために従来の解決方法は
シアーを与えて壁面でのシアレイトをできるだけ上げる
スクリュタイプであるとか特殊な混練機能を有する装置
を利用することであったが、かかる方法は混合の動力を
著しく消費するばかりでなく摩擦熱のため液相内の温度
を上げることになり、熱安定性の悪いポリマにはますま
す劣化を促進させることになり、また重合反応の制御も
困難になるのが通常であった。
また他の方法は重合率を上げずに液相が粘度の低い状態
で反応を終了させて、ポリマーを回収するものでこの方
法によれば塊状重合反応の最も困難な問題である高粘性
液体の安定な取り扱いをさけることができるが、装置効
率が悪くなるとともにモノマの回収工程が複雑になると
いう欠点がある。
塊状重合反応装置に付随する問題点の他の1つは反応の
不安定性である。
一般的には重合反応は発熱反応でありこの反応熱の制御
が系の粘性が高いために困難を伴ないホットスポットの
発生、重合暴走に到らしめることがある。
かかる状況に鑑み、本発明者らは塊状重合反応に適した
装置を開発すべく、鋭意研究努力し本発明に到達した。
本発明の重合反応装置で塊状重合反応を取り扱えるモノ
マ種は、スチレン、スチレンーアクリロニトリル共重合
モノマ、ゴム含有アクリロニトリルースチレン共重合モ
ノマ、ナイロン、ポリエステル等の塊状重合をおこなえ
るものであればなんでもよく、縮合重合附加重合反応を
起すものにも適用しうる。
とりわけ、熱着色しゃすいポリマ種の熱塊状重合または
ラジカル重合触媒使用の塊状重合反応には、有利である
ここでいう塊状重合とは30重量係以下の溶液重合を含
むものである。
第1図に本発明による塊状重合装置の一例を示す。
この図によって更に詳細に本発明の内容及びその効果を
説明する。
Aは重合槽缶体でジャケット槽造をもち適宜加熱、保温
もしくは冷却が可能な構造になっている。
Bは、かくはん軸で軸心は気相部において重合槽缶体の
中心から偏心した構造を有している。
かくはん軸は気相部から液相部を通じて偏心している必
要がありその偏心量は缶中心と偏心軸中心の距離(軸間
距離)が軸相当直径の150%以下である必要かある。
より好ましくは、10〜110%の範囲である。
本発明者らのABS塊状重合反応の詳細な検討によると
軸間距離がOのとき(同心軸の場合)、重合反応の連続
運転経過時間が3日をすぎると軸まわりに滞留層が著し
く成長して着色相もしくはゲル相となりそれらが製品中
に混入し、着色した樹脂となったり、製品表面に突起ブ
ツか生じて製品価値を著しく損なうことが明らかになっ
た。
液相部のかくはん軸を偏心させると軸まわりの滞留層が
殆んど解消する。
しかしこの偏心量が偏心軸径の150%を越えるとかく
はん機への異常滞留層が成長しないという効果はあるが
重合反応構内の挙動が安定しない。
すなわち、かくはん機への異常滞留防止及び重合反応の
安定性のためには、重合槽中心と、かくはん軸中心との
距離がかくはん軸相当直径の150%以下である必要が
ある。
より好ましくは10〜110%の範囲である。
Cはかき取り翼である。
このかき取り翼はかくはん機とともに回転するが、重合
槽内壁面への異常滞留をなくすために不可欠である。
このかき取り翼と槽内壁面とのクリアランスはその要求
機能上せまい方がよいが、通常60mm以内望ましくは
5〜25mmの範囲におさえればよい。
かくはん数についても特に制限はなく1rpm以上であ
れば重合槽壁へのポリマ滞留層の防止効果がある。
しかし3 0 r pm以上にすると重合槽内の上下混
合が激しくなり、槽内の反応が安定しないばかりでなく
かくはん電力の消費が大きくなり一般的には好ましくな
い。
このかき取り翼は、そのかき取り面積が、通常液相壁面
積の80%以上好ましくは101%以上をかき取るよう
に設置されている必要がある。
かき取り面積が少なすぎるとかき取っていない部分の構
内壁面に滞留層が生じ着色、やけブツ混入の原因になる
Dは、多孔板である。
この多孔板はかくはん機とともに回転しその開口比は構
内断面積に対して35〜36%の範囲が好ましい。
この多孔板は槽内反応液の反応の安定性を保つためのも
のである。
すなわち槽内の上下混合を抑えて流動状態を安定させる
ことにより安定した反応を逐行させることを目的とした
ものである。
開口比が35%未満の多孔板を用いた場合には重合槽出
の重合率も98%と高重合率を確保できるのであるが運
転の経過とともに、製品が着色して吐出量も減少してく
る現象がみられ停機後のかくはん機多孔板の観察による
と多孔板面上に着色したポリマが付着したりして好まし
くない。
また開口比65%を超越する多孔板を用いて塊状重合を
おこなったところ構内圧力が安定せず、また温度分布も
極めて不安定でありポリマの吐出も不安定となる傾向が
みられた。
多孔板Dの単孔形状は円状が普通であるが必ずしも円状
である必要はなくスリット状、多角形状、円弧状など必
要に応じてどのような形状でもよい。
また一方単孔の大きさは開孔比とともに重要であり、取
扱う重合体の粘度にあわせて適切な大きさを選択するこ
とか必要なことはいうまでもない。
以上第1図にもとづいて本発明の効果を説明してきたが
、塊状重合反応の反応の安定性および高粘性物質の異常
滞留の問題点を同時に解決しうる重合反応装置という点
から本発明の汎用性は極めて広く、明細書中の限定され
た図例に限定されるものでなく特許請求範囲に記載され
た内容を満たす装置はすべて本発明に包含されるもので
ある。
以下実施例について説明する。
実施例 l ポリブタジエン(Firestone社製FRS−20
04)ラテックス存在下に次に示す重合処方でスチレン
・アクリロニトリルを重合しポリブタジエンにスチレン
・アクリロニトリルをグラフト共重合した重合体のラテ
ックスを得た。
重合率は9.5%であった。
グラフト共重合処方 物 質 仕込部数 ポリフクジエンラテックス(固形分) 700スチレ
ン 21.6 アクリロニトリル 8.4ターシ
ャリートデシルメル力ブタン 0.1 5ラウリ
ン酸ソーダ 1.50テキストロー
ス 05クロンドロペルオキシド
02ピロリン酸ソーダ
03硫酸第1鉄 001
イオン交換水 1 5 0.0こ
のラテックス固形分25重量部にスチレンモノマ25重
量部を加えてよく攪拌したのち硫酸マグネシウム08部
を添加した。
混合液を白色のポリマー/モノマ相(クラム)と水に分
離し脱水し、ポリマー/モノマ相(クラム)のみを取り
出しスチレンモノマ29部、アクリロニトリルモノマ2
1部,ノルマルードデシルメルカブタン0.15部を加
えて均一溶液(原料ドープ)とした。
原料ドープ組成は次の通りである。
ABS 25重量部 スチレンモノマ 54 〃 アクリロニトリルモノマ 21 〃 水 lO 〃 この原料ドープを固形分50重量パーセントまで予備塊
状重合したものを第1図に示す重合槽で連続的に95%
まで熱重合し未重合モノマーを分離してABS樹脂を連
続的にとりだした。
第1図の重合槽デイメンジョンは次の通りである。
重合槽内径 750mmφ かくはん機軸径 150mmφ 偏心軸間距離 50mm 液面までの高さ 2355mm 容量 約900l 多孔板開口比 51%(単孔径50mmφ)重合条
件 原料ドープ処理速度 1 5 0kg/H内圧
2.0kg/cmG 重合温度 T1 120±2°CT2 13
0±2°C T3 160±2℃ T, 180±2°C ’r, 200±2°C 以上の条件で240時間の連続運転をおこなった。
重合条件は安定しており、得られた樹脂の物理特性及び
色調も安定したABSペレットであった。
溶融粘度 4.O×10”ポイズ (2208C0.5mmφx 1. O mm L ,
5 0kg/cm)引張強度 4 1
0 kg/cm破断伸度 18% アイゾット衝撃強さ 22kg・cm/cmノツチ付
Yel lowness Index 2 6〜28
%比較実施例 1 実施例と同一の原料ドープを次のテイメンジョンの重合
槽で連続重合した。
重合槽内径 750mmφ かくはん機軸径 150mmφ 偏心軸間距離 Omm 灘面までの高さ 2355mm 容 量 約900l 多孔板開口比 51% 多孔板単孔径 50mmφ 重合条件 原料ドープ処理速度 150kg/H 内 圧 2.0kg/cmG重合
温度 T1 125±2°C T2 137±2°C T, 165±2℃ T4 188±5°C T, 205±7℃ 以上の条件で連続運転を行ったが70時間経過後ペレッ
ト色調が落ちつかなくなり、150時間後には樹脂中に
赤黒い異物が混在するようになった。
得られた樹脂の物性は次の通り。溶融粘度 4
.O×103ポイズ(220°G O. 5 mm×1
.Ommφ, 5 0 kg/cm )引張強度
4 1 0kg/cm破断伸度 16
% アイゾット衝撃強さ 20kg・cm/cmノツチ付Y
el Iownes.s Index 2 8 ″6
0%運転後重合槽を解体しかくはん機を観察したところ
赤色に着色した樹脂相が重合槽下部軸部に10mm程度
の層をなしていた。
比較実施例 2 実施例1と同一条件であるが多孔板の開口比が20%の
ものについて、連続重合をおこなった。
原料ドープ処理速度 1 5 0kg/H内 圧
2.0kg/cmG重合温度
T1 125±2℃T2 140±2°C T3 170±2°C T4 195±2°C T, 209±2°C 得られた樹脂物性は次の通り。
アイゾット衝撃強さ18〜20kg・cm/cmノツチ
付 Yet Iownese Index 3 5 ′4
5%比較実施例 3 実施例1と同一条件であるが多孔板の開口比が70%の
ものについて連続重合をおこなった。
原料ドープ処理速度 1 5 0 kg/H内 圧
2.0kg/cmG重合温度
T, 125±5°CT2 135±5°C T3 165±5°C T, 183±10°C T, 205±lO°C 重合槽内温度分布が乱れ樹脂の物性、色調も不安定であ
った。
アイゾット衝撃強さ 18〜24kg・cm/cmノツ
チYellowness Index 23 〜3
2%
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による塊状重合装置の横断面図の1例
を示す。 第2図は、第1図のX−X断面図を示す。 A:重合槽缶体、B:攪拌軸、C:かき取り翼、D:多
孔板、I:供給口、H:排出口、X:偏心軸間距離、d
:攪拌軸直径。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 塊状重合反応槽の缶内に、缶中心と攪拌機の軸中心
    との距離を、攪拌機の軸直径の150%以下の範囲で偏
    心させた偏心攪拌機軸を設け、これに槽内壁面に付属し
    た重合体を掻き取るための翼、および開口面積比率が3
    5〜65%の多孔板を取り付けてなる攪拌機を備えてな
    る塊状重合反応装置。
JP12416678A 1978-10-11 1978-10-11 塊状重合反応装置 Expired JPS583481B2 (ja)

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JP12416678A JPS583481B2 (ja) 1978-10-11 1978-10-11 塊状重合反応装置

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JPS5552302A JPS5552302A (en) 1980-04-16
JPS583481B2 true JPS583481B2 (ja) 1983-01-21

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5839827A (en) * 1996-03-28 1998-11-24 Kuraray Co., Ltd. Agitating element for mixing apparatus and the mixing apparatus equipped with the agitating element

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JPS5552302A (en) 1980-04-16

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