(57)【要約】  触媒を反応槽に送達するためのシステム及び方法が本明細書に記載される。本方法は、ピストンシステムを収容する触媒送達ハウジングを有する容積式往復式ピストンシステムの使用を含む。ピストンシステムは、頂部と、底部と、頂部と底部との間の触媒保持空間と、を含み、これにより、ピストンシステムが第２の位置にあるときに、ピストンシステムは、触媒保持空間から反応槽へと触媒を注入するために第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、ピストンシステムが第１の位置にあるときに、触媒供給部からの触媒で触媒保持空間を充填する。
2019533748.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を使用してモノマーを重合することによってポリマーを生成するためのシステムであって、
モノマーを含むキャビティを備える重合反応槽であって、触媒を前記重合反応槽の前記キャビティ内に導入するための開口部を更に備える、重合反応槽と、
容積式往復式ピストンシステムであって、
前記重合反応槽の前記開口部に接続された触媒送達ハウジングと、
前記触媒供給部から前記触媒送達ハウジング内に触媒を供給することができるように、前記触媒送達ハウジングに接続された触媒供給部と、
前記触媒送達ハウジング内部に配置されたピストンシステムであって、前記ピストンシステムが、互いに取り付けられた頂部及び底部を有するピストンと、前記ピストンの前記頂部と前記底部との間の環状触媒保持空間と、を備え、前記ピストンが、第１の位置と第２の位置との間で移動可能であり、
前記環状触媒保持空間は、前記ピストンが前記第１の位置にあるときに、前記触媒供給部からの触媒で充填されるのに好適であり、前記ピストンシステムが前記第２の位置にあるときに、前記環状触媒保持空間から前記重合反応槽の前記キャビティ内に前記重合反応槽の前記開口部を通って触媒が排出される、ピストンシステムと、を備える、システム。
【請求項２】
モータによって駆動されて、前記ピストンを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させるカムを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ピストンの前記底部は、前記ピストンが前記第１の位置にあるときに、前記環状触媒保持空間内の触媒が前記ピストンの前記底部を越えて、又はそれを通って、前記重合反応槽の前記開口部を通って流れることができないように成形されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ピストンが前記第１の位置にあるとき、前記環状触媒保持空間内の触媒が、前記ピストンの前記底部によって前記重合反応槽の前記開口部から分離されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ピストンが前記第２の位置にあるとき、前記触媒供給部中の触媒が、前記ピストンの前記頂部によって前記環状触媒保持空間から遮断されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ピストンが前記第２の位置にあるとき、前記ピストンの前記底部の一部が、前記重合反応槽の前記キャビティ内に延びる、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記触媒供給部と流体連通している触媒を含む触媒リザーバであって、前記触媒供給部を通って前記触媒リザーバから前記触媒送達ハウジングに前記触媒を供給することができる、触媒リザーバを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記触媒が、リチウム系、ナトリウム系、チタン系、コバルト系、ニッケル系、パラジウム系、スカンジウム系、イットリウム系、及びランタニド金属系触媒からなる群から選択される金属系触媒である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
触媒を使用してモノマーを重合することによってポリマーを生成する方法であって、
触媒供給部から容積式往復式ピストンシステムの触媒送達ハウジングの触媒保持空間に触媒を供給することであって、前記触媒送達ハウジングが、前記触媒を前記触媒保持空間から前記重合反応槽内のモノマー含有キャビティに導入するために、重合反応槽の開口部に接続されている、供給することと、
前記容積式往復式ピストンシステムのピストンを第１の位置から第２の位置まで往復運動させて、前記開口部を通って、触媒を前記重合反応槽に導入することであって、前記触媒保持空間内の前記触媒が、前記第１の位置から前記第２の位置への前記ピストンの往復運動中に、前記重合反応槽内に排出される、導入することと、を含む、方法。
【請求項１０】
前記ピストンが、互いに接続された頂部及び底部を有することと、前記触媒保持空間が、前記頂部と前記底部との間にあることと、を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ピストンの前記頂部が、カムに接続され、前記カムが、モータによって駆動されて、前記ピストンを前記第１の位置と前記第２の位置との間で移動させる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ピストンの前記底部は、前記ピストンが前記第１の位置にあるときに、前記触媒保持空間内の触媒が前記ピストンの前記底部を超えて、又はそれを通って流れることができないように成形されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記触媒供給部に接続されている触媒リザーバから前記触媒保持空間に前記触媒を供給することを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記ピストンが前記第２の位置にあるとき、前記触媒供給部中の触媒が、前記ピストンの前記頂部によって前記触媒保持空間から遮断されている、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記触媒が、アルカリ金属系触媒、アルカリ土類金属系、及び遷移金属系触媒からなる群から選択される金属系触媒である、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、触媒を反応槽に送達するための触媒送達システムに関し、より具体的には、共役ジエンモノマーを重合反応槽内でポリジエンポリマーに重合するのに好適な触媒を送達するための容積式触媒送達システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマーを生成するためのモノマーの重合を促進する触媒は、典型的には、正確な量の触媒を送達するために、計量技術を使用して重合反応槽に送達される。このような技術を使用する際に生じる問題がある。例えば、反応槽の内部が平衡状態にあるとき、モノマーは蒸気状態で存在し得る。触媒が反応槽に入る時点で、モノマー蒸気は、触媒と反応してポリマーを生成することができる。このポリマーは、反応槽内に触媒が供給される箇所付近の反応槽の壁に沿ってビルドアップする場合があり、これにより、反応槽内への触媒の流れを阻止及び中断する場合がある。更に、モノマー蒸気は、触媒供給ライン中に侵入し、その中の触媒と反応してポリマーを生成する場合がある。このポリマーは、フィードライン壁に沿って、及びフィードライン内のバルブにおいて、又はその近くなどで、フィードラインを更に詰まらせ、汚染する場合がある。これらの発生は、典型的には、ポリマーの任意の望ましくないビルドアップを除去するため、及び／又は触媒送達装置のいずれかを交換するためのダウンタイムにつながるため、望ましくない。
【０００３】
触媒送達システムの部品の洗浄及び／又は交換のためのダウンタイムをもたらす、望ましくないポリマーのビルドアップに起因する、詰まり及び汚染の量を低減する触媒送達システムに関心がある。本開示の目的は、先行技術に関する１つ以上の困難を克服することである。容積式往復式ポンプシステムを組み込む触媒送達システムを使用して、触媒送達システム中の望ましくないポリマーのビルドアップが排除されなくても、大幅に低減することができることが見出された。
【発明の概要】
【０００４】
第１の態様では、触媒を使用してモノマーを重合することによってポリマーを生成するためのシステムがある。本システムは、モノマーを含有するキャビティを有する重合反応槽を含み、重合反応槽は、重合反応槽のキャビティ内に触媒を導入するための開口部を更に有する。容積式往復式ピストンシステムは、重合反応槽に接続される。容積式往復式システムは、重合反応槽の開口部に接続された触媒送達ハウジングと、触媒供給部から触媒送達ハウジング内に触媒を供給することができるように、触媒送達ハウジングに接続された触媒供給部と、触媒送達ハウジング内部に配置されたピストンシステムであって、このピストンシステムが、互いに取り付けられた頂部及び底部を有するピストンと、ピストンの頂部と底部との間の環状触媒保持空間と、を含み、ピストンが、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、ピストンシステムと、を含む。環状触媒保持空間は、ピストンが第１の位置にあるときに、触媒供給部からの触媒で充填されるのに好適であり、ピストンシステムが第２の位置にあるときに、環状触媒保持空間から重合反応槽のキャビティ内に重合反応槽の開口部を通って触媒が排出される。
【０００５】
態様１の例では、ピストンの底部は、ピストンが第１の位置にあるときに、環状触媒保持空間内の触媒がピストンの底部を越えて、又は通って、重合反応槽の開口部を通って流れることができないように成形されている。
【０００６】
態様１の別の例では、ピストンが第１の位置にあるとき、環状触媒保持空間内の触媒は、ピストンの底部によって重合反応槽の開口部から分離されている。
【０００７】
態様１の別の例では、ピストンが第２の位置にあるとき、触媒供給部中の触媒は、ピストンの頂部によって環状触媒保持空間から遮断される。
【０００８】
態様１の別の例では、ピストンが第２の位置にあるとき、ピストンの底部の一部は、重合反応槽のキャビティ内に延びる。
【０００９】
態様１の別の例では、ピストンの底部は、非金属材料で構成される。
【００１０】
態様１の別の例では、本システムは、モータによって駆動されて、ピストンを第１の位置と第２の位置との間で移動させるカムを更に含む。本システムは、触媒供給部と流体連通している触媒を含む触媒リザーバであって、触媒供給部を通って触媒リザーバから触媒送達ハウジングに触媒を供給することができる、触媒リザーバを更に含むことができる。
【００１１】
態様１の別の例では、触媒は、ブタジエン含有ポリマーを生成するのに好適である。
【００１２】
態様１の別の例では、触媒は、アルカリ金属系触媒、アルカリ土類金属系、及び遷移金属系触媒からなる群から選択される金属系触媒である。
【００１３】
態様１の別の例では、触媒は、金属系触媒であり、リチウム系、ナトリウム系、チタン系、コバルト系、ニッケル系、及びパラジウム系触媒からなる群から選択される。
【００１４】
態様１の別の例では、触媒は、金属系触媒であり、スカンジウム系、イットリウム系、及びランタニド金属系触媒からなる群から選択される遷移金属系触媒である。
【００１５】
第１の態様は、単独で、又は上述した第１の態様の例のうちの任意の１つ以上と組み合わせて、提供されてもよい。
【００１６】
第２の態様では、触媒を使用してモノマーを重合することによってポリマーを生成するための方法がある。本方法は、触媒供給部から容積式往復式ピストンシステムの触媒送達ハウジングの触媒保持空間に触媒を供給することであって、触媒送達ハウジングは、触媒を触媒保持空間から重合反応槽内のモノマー含有キャビティに導入するように重合反応槽の開口部に接続されている、供給することと、容積式往復式ピストンシステムのピストンを第１の位置から第２の位置まで往復運動させて、開口部を通って触媒を重合反応槽に導入することであって、触媒保持空間内の触媒が、第１の位置から第２の位置へのピストンの往復運動中に、重合反応槽内に排出される、導入することと、を含む。
【００１７】
態様２の例では、本方法は、互いに接続された頂部及び底部を有するピストンと、頂部と底部との間にある触媒保持空間と、を更に含む。
【００１８】
態様２の別の例では、ピストンの頂部は、カムに接続され、カムは、モータによって駆動されて、ピストンを第１の位置と第２の位置との間で移動させる。
【００１９】
態様２の別の例では、ピストンの底部は、ピストンが第１の位置にあるときに、触媒保持空間内の触媒がピストンの底部を越えて、又はそれを通って流れることができないように成形されている。
【００２０】
態様２の別の例では、ピストンが第２の位置にあるとき、触媒供給部中の触媒は、ピストンの頂部によって触媒保持空間から遮断される。
【００２１】
態様２の別の例では、本方法は、触媒供給部に接続されている触媒リザーバから触媒保持空間に触媒を供給することを更に含む。
【００２２】
態様２の別の例では、触媒は、ブタジエン含有ポリマーを生成するのに好適である。
【００２３】
態様２の別の例では、触媒は、アルカリ金属系触媒、アルカリ土類金属系、及び遷移金属系触媒からなる群から選択される金属系触媒である。
【００２４】
第２の態様は、単独で、又は上述の第２の態様の例のうちの任意の１つ以上と、若しくは第１の態様の例のうちの任意の１つ以上と組み合わせて、提供されてもよい。
【００２５】
本明細書及び図面において開示されている様々な特徴を、任意の組み合わせ及び全ての組み合わせで使用することができると理解すべきである。非限定的な例として、様々な特徴を、態様として明細書に記載されているように互いに組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
添付の図面は、本発明の原理の更なる理解を得るために含まれているものであり、本明細書の一部に組み込まれると共に本明細書の一部を構成するものである。図面は、１つ以上の実施形態を示し、本記載と共に、一例として、本発明の原理及び操作を説明するのに役立つ。本明細書及び図面において開示されている様々な特徴を、任意の組み合わせ及び全ての組み合わせで使用することができると理解すべきである。非限定的な例として、様々な特徴を、態様として明細書に記載されているように互いに組み合わせてもよい。
【００２７】
【図１】容積式往復式ピストンシステムを含む反応槽に触媒を導入するためのシステムの概略図であり、ピストンシステムは第１の位置に示されている。
【００２８】
【図２】容積式往復式ピストンシステムの概略図であり、ピストンシステムは第１の位置にある。
【００２９】
【図３】容積式往復式ピストンシステムを含む反応槽に触媒を導入するためのシステムの概略図であり、ピストンシステムは第２の位置に示されている。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本明細書に記載する用語は、実施形態を説明するためだけのものであり、全体として本発明を限定すると解釈すべきではない。本明細書で使用される方向用語（例えば、上、下、右左、前側、後側、頂、底）は、描かれているような図面を参照してのみ使用され、絶対的な向きを示唆することを意図するものではない。
【００３１】
本明細書では、５〜２５（又は５から２５）などの範囲が与えられた場合、この範囲は、好ましくは、少なくとも５又は５より大きいことを意味し、これとは別個に、独立して、好ましくは、２５以下又は２５未満であることを意味する。一例では、このような範囲は、独立して、少なくとも５、これとは別個にかつ独立して、２５以下を規定する。
【００３２】
触媒送達システム
【００３３】
本開示は、触媒を反応槽内に送達するためのシステム及び方法に関する。図１及び図３において示すように、反応槽１は、重合反応を行うためのキャビティ２を有する。触媒は、開口部３を通って反応槽１のキャビティ２内に供給することができる。図示のように、開口部３は、垂直に配置された反応槽１の上部に配置される。代替的に、触媒を槽キャビティに供給するための開口部は、槽上の任意の好適な位置に配置することができる。触媒は、容積式往復式ピストンシステム４によって反応槽１に供給される。
【００３４】
容積式往復式ピストンシステム４は、開口部３に接続された（例えば、それに対して取り付けられた、及び位置決めされた）触媒送達ハウジング５を含み、これにより、ハウジング５内の触媒は、開口部３を通ってキャビティ２内に送達することができる。ハウジング５は、好ましくは、触媒を収容するための内部キャビティと、触媒を槽１に送達するためのシステムの可動コンポーネントとを有する環状ハウジングである。触媒は、触媒供給部６、例えば、ハウジング５に接続又は取り付けられた移送パイプを通って、触媒送達ハウジング５内に送達することができる。容積式往復式ピストンシステム４はまた、互いに取り付けられた頂部７及び底部８を含むピストンシステムを含む。頂部７及び底部８は、例えば、機械的締結具（例えば、ボルト、ねじ、クリップ）などの従来技術によって、又は溶接によって、接続することができる。代替的に、頂部７及び底部８は、互いに一体であってもよい。ハウジング５内に配置されて示されるように、底部８は、槽１の開口部３と頂部７との間に配置される。
【００３５】
頂部７は、図示のように、任意の好適な形状、例えば、固体シリンダ又はピストンを有することができ、ハウジング５内で移動可能又は摺動可能であり、槽１への触媒の送達中に上下に移動する。底部８は、任意の好適な形状、例えば、図示されるような円錐、又は可撓性プランジャ（例えば、ドーム）を有することができ、ハウジング５内で移動可能又は摺動可能である。接続されると、頂部７及び底部８は、動作中にシステム４が往復運動するにつれて、ハウジング５内で均一に共に移動する。
【００３６】
図示のように、システム４のピストンシステムは、第１の位置にあり、これにより、触媒供給部６を頂部７の下のハウジング５と流体接続して、触媒を触媒保持空間９に送達することができる。頂部７の底面（すなわち、開口部３に面する）と底部８の上面（すなわち、開口部３から離れる方向を向く）との間のハウジング５内の開放キャビティ領域は、触媒が反応槽１のキャビティ２に送達される前に保持され得る触媒保持空間９として機能する。図１は、ハウジング５の内壁並びに部分８及び７の上面及び底面によって、それぞれ画定される閉鎖空間として触媒保持空間９を示す。後述のように、第１の位置にある保持空間９は、触媒が頂部７及び底部８を越えて、又は通って、流れることを阻止するように、ハウジング５内に封止される。図示のように、頂部７及び底部８は、ピストンシステムの固体構成要素である。頂部７及び底部８は、その周囲又はそれを介する開口部を収容することなく、ハウジング５内に嵌合する。
【００３７】
容積式往復式ピストンシステム４はまた、ピストンシステムを第１の位置（図１及び図２において示す）と第２の位置（図３において示す）との間で繰り返し往復移動又は循環させるための手段も含む。図１〜図３において示される好適な手段の例は、ピストンシステムの頂部７に（例えば、機械的締結具によって）接続されたピストンシャフト１０と、カム１１を作動させるための手段、例えば、モータ１２に接続された回転可能カム１１と、を含む。モータ１２は、システム４の配置（例えば、水平又は垂直）に応じてピストンシャフト１０を上下又は前後に移動させるように、カム１１を駆動及びスピンする。上下に移動する際、ピストンシャフト１０は、ピストンシステム（頂部７及び底部８）を第１の位置と第２の位置との間で移動させて、ハウジング５から槽１への触媒の送達を促進する。モータ１２は、触媒が触媒供給部６内に存在する又は流れるときにのみモータが動作するように、フローインジケータ１３と連通することができる。別の例では、モータ１２は、モータ速度を制御し、触媒流量を調節するために、触媒供給部６内の流量制御バルブによって制御され得る。一般に、モータ速度は、槽１に送達される触媒の量を制御するために、所望に応じて設定（例えば、一定）又は調節することができる。槽１内で実施されるタイプ又は特定の重合（例えば、共役ジエンモノマーの重合）に応じて、槽１に供給される触媒の量は、反応要件に適応するように調節することができる。
【００３８】
触媒は、触媒リザーバ流出口１５及び触媒リザーバ流入口１６を有する触媒リザーバ１４内に保管することができる。触媒は、バルブ１７を通って触媒リザーバ流入口１６に供給されることができ、これはまた、触媒リザーバ１４内の特定の圧力を維持するために、不活性ガスを触媒リザーバ流入口１６に入れることを可能にすることができる。リザーバ１４の流出口１５は、例えば移送パイプによって、容積式往復式ピストンシステム４と流体連通している。図示のように、流出口１５は、フローインジケータ１３に接続されているが、流出口１５は、インジケータ又は他のインライン装置又は存在する構成要素なしに、システム１４に直接接続され得る。リザーバ１４は加圧されて（例えば、ヘッドスペースが圧縮された不活性ガスで充填される）、触媒をハウジング５及び触媒保持空間９に流して、触媒を槽１に送達することができる。代替的に、ポンプ（例えば、空気膜型ポンプ）を使用して、リザーバ１４から容積式往復式ピストンシステム４に触媒を移送することができる。図２において示すように、触媒供給部６は、触媒がハウジング５の触媒保持空間９に入ることを可能にする開口部１８を有する。好ましくは、開口部１８は、開口部１８が触媒保持空間９、頂部７、又は底部８、又はこれらの一部若しくはこれらの組み合わせと位置合わせされるかにかかわらず、開口部１８がピストンシステムと一定の流体連通するように、ハウジング５に接続されたパイプの端部によって形成される。
【００３９】
ピストンシステムは、頂部７及び底部８の両方のうちの少なくとも一部が、触媒送達ハウジング５の内壁（単数又は複数）に当接し、接触している外周部分を有するように成形されることが好ましい。例えば、ハウジング５の内壁と接触する頂部７の一部は、テフロンリングなどの密封材を含むことができる。底部８は、ハウジング５の内壁と接触する部分に密封材を同様に含むことができる。このようにして、触媒保持空間９内の触媒は、漏れなしに空間９内に確実に保管される。すなわち、ピストンシステムが第１の位置にあるとき、ピストンの頂部７及び底部８の周囲若しくはそれらを通って、又はハウジング５の内壁に接触する底部８の一部が槽１のキャビティ２内に延びるとき、頂部７の周囲若しくはそれらを通って、触媒が流れることが阻止される。
【００４０】
更に、図３において示すように、この構成では、頂部７は、ピストンシステムが第２の位置にあるときに触媒が触媒送達ハウジング５に入るのを阻止するために、開口部１８を遮断することができる。別の例示的な構成では、触媒が槽１に送達されると、頂部７（例えば、底面）は、第２の位置で開口部１８の上方に留まる。更に別の実施例では、頂部７の一部は、第２の位置にある開口部１８の一部を遮断することができる。
【００４１】
ピストンシステムの底部８はまた、ピストンシステムが第２の位置にあるとき、保持空間９内の触媒が開口部３を通って反応槽のキャビティ２内に入ることができるように成形されることが好ましい。例えば、これは、触媒保持空間９を封止する底部８の一部が、槽１のキャビティ２内に延びるときに達成され得る。一般に、底部８は、開口部３と同じ又はわずかに大きい外周を有する部分を有する。例えば、保持空間９内の触媒を封止する底部８の一部は、ハウジング５の内壁を押圧し、その部分が開口部３を通って押される際に、その部分が外向き（例えば、半径方向）に延びることができるように、可撓性又は圧縮性であり得る。底部の形状の一例が図３に示されており、底部は円錐形であり、これは、中実の円錐、又は開口部３に面する中空又は開いたキャビティ部分を有する円錐形状であり得る。円錐部は、プラスチック若しくはポリマー材料又はコーティングされた金属部品から作製することができる。図から分かるように、この形状により、触媒が触媒保持空間９から反応槽１のキャビティ２内に流れ、円錐の底部が開口部３を通ってキャビティ２内へと移動する。更に、この形状により、環状触媒保持空間が形成される。また好ましくは、ピストンシステムは、例えば、図３において示すように、ピストンが第２の位置にあるときに、底部８の一部が反応槽１のキャビティ２内に延びるように構成される。
【００４２】
本明細書に記載の触媒送達システムの構成要素は、任意の好適な材料、例えば、金属（例えば、ステンレス鋼、合金）、セラミック、プラスチック、ガラス、及びこれらの組み合わせで作製することができる。
【００４３】
ピストンシステムの往復動作、及びピストンシステムの構成要素の形状は、開口部３における望ましくないビルドアップを阻止するのに役立ち得る。例えば、底部８の底の形状は、それが反応槽１のキャビティ２内に入るように、開口部３における又は開口部３付近の任意のビルドアップを中断することができる。更に、触媒保持空間９内に任意の望ましくないビルドアップが形成されると、ピストンシステムが第２の位置に移動するときに触媒と共に反応槽１のキャビティ２内に運ばれるように、ピストンシステムの形状及び往復動作は、触媒送達ハウジング５の内壁に沿って形成される任意のそのようなビルドアップを中断することができる。
【００４４】
容積式往復式システム４はまた、槽１へ触媒を周期的に供給する。システム４の周期的性質は、モノマー又はモノマー蒸気（例えば、槽のヘッドスペース内）が触媒供給源６に入るか又は接触することを防止し、したがって、触媒供給物を塞ぐか又は他の方法で詰まらせることを防止する。これは、モノマー又はモノマー蒸気が触媒供給ライン中の触媒と接触することを可能にする連続直接供給システムと比較して有利である。更に、システム４が動作しておらず、ピストンシステムが第１の位置にある場合、触媒保持空間９は、底部８によって開口部３及びキャビティ２から封止され、それによって、触媒が槽１内の内容物、例えば、モノマー蒸気と接触するのを阻止する。
【００４５】
触媒がシステムに導入されてから反応器に供給されるまでを追従できる好ましい経路について説明する。触媒は、不活性ガスと共に、又は不活性ガスなしに、バルブ１７を通って触媒リザーバ流入口１６に供給され、その両方がその後触媒リザーバ１４に入ることができる。触媒リザーバ１４の内圧は、触媒が反応器に送達されるまで、下流部全体の触媒の圧力が一定のままであるように一定に保たれる。触媒リザーバ１４からの触媒は、触媒リザーバ流出口１５を通って、フローインジケータ１３を越えて、触媒供給部６へと流れる。フローインジケータ１３は、モータ１２と通信し、触媒がシステム内に存在することをモータに示す。触媒供給部６中の触媒は、開口部１８を通って触媒送達ハウジング５、具体的には、ピストンシステムの頂部７と底部８との間の触媒保持空間９に流入する。触媒は、触媒保持空間９内の全ての利用可能な開放空間を、触媒リザーバ１４の圧力に関連した量で充填する。システム内の一定圧力を維持することにより、触媒保持空間９内の触媒量は、触媒保持空間９の繰り返し充填を通して一定のままであることを可能にする。所望であれば、モータ１２は、ピストンシステムが第２の位置にあるようにピストンシャフト１０を下方に移動させるカム１１を駆動する（すなわち、触媒保持空間９は、キャビティ２と流体連通している）。上述したように、ピストンシステムの頂部７は、触媒が触媒送達ハウジング５に入るのを阻止するために開口部１８を遮断する。更に、触媒保持空間９内の触媒は、開口部３と底部８との間に形成された間隙を通って反応槽１のキャビティ２内に流入する（図３において示す）。触媒保持空間９内の全ての触媒がキャビティ２に入るように適切な時間が経過すると、カム１１は、モータ１２によって駆動されてピストンシャフト１０を上方に戻し、したがってピストンシステムを第１の位置に戻す（すなわち、触媒保持空間９は、キャビティ２と流体連通していない）。第１の位置に戻されると、システム内の触媒の圧力は、より多くの触媒を触媒保持空間９（今は空）に押し込んでから、上記と同じ手順に従って反応槽１のキャビティ２に送達する準備が整う。
【００４６】
上記のようにピストンシステムの各ストローク中に、一定量の触媒を反応槽１のキャビティ２に送達する能力と組み合わせて、特定の望ましい流量の触媒が反応槽１に送達されるように、ストロークのタイミング及び頻度を設定することができる。
【００４７】
触媒
【００４８】
本明細書に記載の触媒送達システムは、任意の反応のための任意の触媒と共に使用することができる。好適な反応の例としては、モノマーの重合反応が挙げられる。例えば、触媒送達システムは、連鎖重合反応（例えば、ラジカル又はフリーラジカル、カチオン、アニオン、及び配位などの重合機構）に触媒を供給することができる。本開示の重合反応は、バルク重合系及び溶液重合系を含むことができる。本開示のバルクプロセスに従って重合することができるモノマーは、例えば、揮発性モノマー及び任意選択的に不揮発性モノマーであり得る。揮発性モノマーは、重合反応によって熱が生成される速度に等しい速度、及び所望のポリマー生成物の形成を可能にする温度で、未反応モノマーの気化による熱除去を可能にするのに十分に揮発性であるものを含むことができる。
【００４９】
１つ以上の実施形態では、触媒送達システムを使用して、例えば、共役ジエンモノマーを反応させてポリジエンポリマーを生成する触媒（例えば、ランタニド含有触媒系）を供給して、配位重合することができる。このようなポリマーとしては、ポリブタジエン、並びにアクリロニトリルブタジエンスチレン、アクリロニトリルブタジエン、及びスチレン−ブタジエンなどのブタジエンを含有するコポリマーが挙げられる。触媒送達システムで使用するのに好適なモノマーの更なる例としては、１，３−ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエン、２，３−ジメチル−１，３−ブタジエン、２−エチル−１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ペンタ−ジエン、３−メチル−１，３−ペンタジエン、４−メチル−１，３−ペンタジエン、２，４−ヘキサジエン、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。別の例では、有用なオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、及び１−ペンテンが挙げられる。
【００５０】
１つ以上の実施形態では、本開示に従って調製されたポリマーは、例えば、タイヤ（例えば、車両タイヤ）の製造のために加硫可能であり得る。１つ以上の実施形態では、ポリマーは、０℃未満、−２０℃未満、又は−３０℃未満であるガラス転移温度（Ｔｇ）を有することができる。一実施形態では、ポリマーは、単一のガラス転移温度を示すことができる。別の実施形態では、ポリマーを水素化してもよく、又は部分水素化してもよい。
【００５１】
１つ以上の実施形態では、本開示のポリマーは、シス−１，４−ポリジエンであって、シス−１，４−結合含有量が９７％を超えるもの、９７．５％を超えるもの、９８．０％を超えるもの、又は９８．５％を超えるものであってもよく、ここで、パーセンテージは、ジエンマー単位の数に基づいており、シス−１，４結合対ジエンマー単位総数を採用している。ポリマーは、１，２−結合含有量が約１．０％未満、０．８％未満、０．７％未満、又は０．６％未満であってもよく、ここでパーセンテージは、ジエンマー単位の数に基づいており、１，２−結合対ジエンマー単位総数を採用している。ジエンマー単位の残部には、トランス−１，４−結合を採用してもよい。
【００５２】
重合反応に有用な任意の好適な触媒又は触媒系を、容積式往復式システム４において使用することができる。ジエン含有ポリマーを生成するために使用される触媒は、当該技術分野において既知であり、アルカリ金属系触媒、アルカリ土類金属系、及び遷移金属系触媒が挙げられる。このような触媒の特定例としては、リチウム系、ナトリウム系、チタン系、コバルト系、ニッケル系、パラジウム系、スカンジウム系、イットリウム系、及びランタニド金属系触媒が挙げられる。例えば、ランタニド触媒系は、米国特許第３，２９７，６６７号、同第３，５４１，０６３号、同第３，７９４，６０４号、同第４，４６１，８８３号、同第４，４４４，９０３号、同第４，５２５，５９４号、同第４，６９９，９６０号、同第５，０１７，５３９号、同第５，４２８，１１９号、同第５，０６４，９１０号、及び同第５，８４４，０５０号に記載されているように、当該技術分野において周知であり、これらは、参照により本明細書に組み込まれる。
【００５３】
触媒系の使用は、容積式往復式システム４と共に使用することができる。触媒系は、一緒に組み合わされた後、一定時間熟成されたときに活性触媒を形成する試薬の群を含有し得る。有機溶媒は、触媒形成中に存在してもしなくてもよく、商業用触媒試薬、又は合成的に調製された触媒試薬が有機溶媒中の溶液として使用されるかどうかに依存する。予備形成触媒としては、少量の共役ジエンモノマー、ランタニド試薬などの配位触媒、１種以上の有機アルミニウム試薬、及びハロゲン源として機能するハロゲン含有試薬の組み合わせを含むことができる。
【００５４】
本開示の触媒の例は、網羅的であることを意図するものではなく、他の既知の触媒を、本明細書に記載の触媒送達システムと共にうまく使用することができる。更に、ブタジエン含有ポリマーを生成するための新たな触媒が、例えば、より効率的又は安価である改善された触媒を見出すために研究されているため、発見される触媒もまた、本明細書に記載される触媒送達システムと共にうまく使用できることが想到される。
【００５５】
本開示の重合反応により生成されたポリマーは、タイヤ及びタイヤ部品の製造に使用可能であるゴム組成物の調製に特に有用である。ゴム配合技術及び当該技術で用いられる添加物は、概して、「Ｒｕｂｂｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２ｎｄ  Ｅｄ．１９７３）」における「Ｔｈｅ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｖｕｌｃａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｒｕｂｂｅｒ」に開示されている。
【００５６】
特許、特許出願、非特許文献を含むが、これらに限定されない全ての参考文献は、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【００５７】
組成物及び方法の様々な態様並びに実施形態を本明細書に開示してきたが、別の態様及び実施形態が、当業者には明らかであろう。本明細書に開示される様々な態様及び実施形態は、例示目的であり、特許請求の範囲に示されている真の範囲及び趣旨を限定することを意図していない。
【図１】
2019533748.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月28日(2019.6.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を使用してモノマーを重合することによってポリマーを生成するためのシステムであって、
モノマーを含むキャビティを備える重合反応槽であって、触媒を前記重合反応槽の前記キャビティ内に導入するための開口部を更に備える、重合反応槽と、
容積式往復式ピストンシステムであって、
前記重合反応槽の前記開口部に接続された触媒送達ハウジングと、
前記触媒供給部から前記触媒送達ハウジング内に触媒を供給することができるように、前記触媒送達ハウジングに接続された触媒供給部と、
前記触媒送達ハウジング内部に配置されたピストンシステムであって、前記ピストンシステムが、互いに取り付けられた頂部及び底部を有するピストンと、前記ピストンの前記頂部と前記底部との間の環状触媒保持空間と、を備え、前記ピストンが、第１の位置と第２の位置との間で移動可能である、ピストンシステムと、を備え、
前記環状触媒保持空間は、前記ピストンが前記第１の位置にあるときに、前記触媒供給部からの触媒で充填されるのに好適であり、前記ピストンシステムが前記第２の位置にあるときに、前記環状触媒保持空間から前記重合反応槽の前記キャビティ内に前記重合反応槽の前記開口部を通って触媒が排出される、ピストンシステムと、を備える、システム。
【請求項２】
前記ピストンの前記底部は、前記ピストンが前記第１の位置にあるときに、前記環状触媒保持空間内の触媒が前記ピストンの前記底部を越えて、又はそれを通って、前記重合反応槽の前記開口部を通って流れることができないように成形されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ピストンが前記第１の位置にあるとき、前記環状触媒保持空間内の触媒が、前記ピストンの前記底部によって前記重合反応槽の前記開口部から分離されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ピストンが前記第２の位置にあるとき、前記触媒供給部中の触媒が、前記ピストンの前記頂部によって前記環状触媒保持空間から遮断されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ピストンが前記第２の位置にあるとき、前記ピストンの前記底部の一部が、前記重合反応槽の前記キャビティ内に延びる、請求項１に記載のシステム。
【国際調査報告】
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