(57)【要約】【課題】複数のハロゲンが化合したハロシランをモノマーとして、アルカリ金属とを反応させる反応を用いながら分子量の大きいポリシランを製造する構成を得る。【解決手段】複数のハロゲンが化合したハロシランをモノマーとして反応槽１に蓄えておき、アルカリ金属の粒子を不活性溶媒に分散させた分散体ＳＤを、反応槽１に蓄えられているモノマーに間歇的に添加する分散体導入部２を備えた。反応槽１の内部温度を計測する温度計測部８で計測される温度に基づいて反応槽１の内部温度を制御する温度制御部２１と、温度計測部８で計測される温度に基づいても分散体ＳＤの添加間隔を制御する添加制御部とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のハロゲンが化合したハロシランをモノマーとして蓄える反応槽と、
アルカリ金属を不活性溶媒に分散させた分散体を前記反応槽に蓄えられた前記モノマーに対して間歇的に添加する分散体導入部と、
前記反応槽の内部温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部の計測結果に基づいて前記反応槽の内部温度を設定する温度制御部と、を備えているポリシラン製造装置。
【請求項２】
前記分散体導入部により前記分散体を添加した後に、前記温度計測部で計測される温度の上昇幅が設定値未満である場合に、前記温度制御部が前記反応槽の内部温度の上昇を図る請求項１に記載のポリシラン製造装置。
【請求項３】
前記分散体導入部により前記分散体を添加した後に、前記温度計測部で計測される温度の上昇幅が設定値未満である場合に、前記温度制御部が前記分散体を加熱制御して前記分散体の温度の上昇を図る請求項１に記載のポリシラン製造装置。
【請求項４】
前記温度計測部の計測結果に基づいて前記分散体導入部による前記分散体の添加間隔の制御を行う添加制御部を備え、
前記添加制御部により前記分散体を添加した後に、前記温度計測部で計測される温度が目標温度領域より上昇した場合に、前記添加制御部が前記分散体導入部による前記分散体の添加間隔を延長する請求項１に記載のポリシラン製造装置。
【請求項５】
前記分散体導入部により前記分散体を添加した後に、前記温度計測部で計測される温度上昇の勾配に基づいて前記温度制御部が前記反応槽の内部温度の制御を行う請求項１に記載のポリシラン製造装置。
【請求項６】
複数のハロゲンが化合したハロシランをモノマーとして反応槽に蓄え、
アルカリ金属を不活性溶媒に分散させた分散体を前記反応槽に蓄えられた前記モノマーに対して添加し、
前記反応槽の内部温度を調節するポリシラン製造方法。
【請求項７】
前記分散体を添加した後に、前記反応槽の内部温度を計測し、計測された内部温度の上昇幅が設定値未満である場合に、前記反応槽に蓄えられた前記モノマーと添加された前記分散体とを加熱する請求項６に記載のポリシラン製造方法。
【請求項８】
前記分散体を添加した後に、前記反応槽の内部温度を計測し、計測された内部温度の上昇幅が設定値未満である場合に、前記分散体を加熱する請求項６に記載のポリシラン製造方法。
【請求項９】
前記分散体を添加した後に、前記反応槽の内部温度を計測し、計測された内部温度が目標温度領域より上昇した場合に、前記分散体の添加間隔を延長する請求項６に記載のポリシラン製造方法。
【請求項１０】
前記分散体を添加した後に、前記反応槽の内部温度を計測し、計測された内部温度の上昇の勾配に基づいて前記反応槽の内部温度を調節する請求項６に記載のポリシラン製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のハロゲンが化合したハロシランをモノマーとし、このモノマーとアルカリ金属とを反応させることによりポリシランを製造する装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリシランを製造する技術として特許文献１には、金属ナトリウムをキシレンに分散し、フェニルトリクロロシランとメチルトリクロロシランとフェニルメチルジクロロシランとを混合したモノマーの混合液を製造し、この混合液を、キシレン溶液中に滴下することによりポリシランを製造する方法が示されている。
【０００３】
この製造方法では、混合液を撹拌する状態において、所定の時間を掛けて滴下を行うことにより、所謂ウルツ反応を行わせ、カップリングにより高分子化を実現している。また、金属ナトリウムにハロシランを反応させてポリシランを生成する反応温度として、好ましくは２０〜１５０℃の温度範囲内にあり、より好ましくは１１０〜１４０℃の温度範囲内であることが記載されている。
【０００４】
これと同様に特許文献２には、実施例１において、フェニルメチルジクロロシランとメチルトリクロロシランとフェニルトリクロロシランとを混合して、モノマー混合液を調製しておき、金属ナトリウムのキシレン分散液に対して、モノマー混合液を滴下することによりポリシランを製造する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７‐１０６８９４号公報（段落番号〔００３１〕〔００３７〕等）
【特許文献２】特開２００７‐１４５８７９号公報（段落番号〔００４６〕〔００４７〕）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２に示されるように金属ナトリウムの分散液に対してモノマーを滴下する方法では、生成されるポリシランの分子量の増大が抑制されることがある。
【０００７】
例えば、ジクロロメチルフェニルシランのように２つのハロゲン基が結合するものをモノマーとして、金属ナトリウムを含む溶液に滴下した場合には、モノマーのハロゲン基が金属ナトリウムとの反応によりケイ素から分離した後に複数のケイ素の結合（重合）が開始される。
【０００８】
この結合は、鎖状であることが理想であるが、モノマーの量に比較して金属ナトリウムの量が圧倒的に多く、この溶液に対してモノマーを滴下した場合には、滴下したモノマーの全量が金属ナトリウムに接触して即座にハロゲンが分離する反応が起こることもある。このように短時間の反応では、長い鎖状に結合に成長することが出来ず、鎖状に結合した分子が、その分子量が小さいうちに端部のケイ素同士が結合して環状構造となり、分子量の増大が抑制されると考えられる。
【０００９】
例えば、ポリシラン用いた素材では、分子量が大きいほど高強度であるため、工業材料では、ある程度の分子量を超えるポリシランを必要とするものである。
【００１０】
このように、複数のハロゲンが化合したハロシランをモノマーとして、アルカリ金属とを反応させることで分子量の大きいポリシランを製造する製造装置及び製造方法が求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の製造装置の特徴は、複数のハロゲンが化合したハロシランをモノマーとして蓄える反応槽と、
アルカリ金属を不活性溶媒に分散させた分散体を前記反応槽に蓄えられた前記モノマーに対して間歇的に添加する分散体導入部と、
前記反応槽の内部温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部の計測結果に基づいて前記反応槽の内部温度を設定する温度制御部と、を備えている点にある。
【００１２】
また、本発明の製造方法の特徴は、複数のハロゲンが化合したハロシランをモノマーとして反応槽に蓄え、
アルカリ金属を不活性溶媒に分散させた分散体を前記反応槽に蓄えられた前記モノマーに対して添加し、
前記反応槽の内部温度を調節する点にある。
【００１３】
従来のように滴下したモノマーが、多数のアルカリ金属の粒子に接触して反応する方法では、僅かな数のモノマーに対して複数のアルカリ金属の粒子が接触して全てのモノマーの反応が短時間のうちに完了する。これに対し、本構成のように蓄えられたモノマーの分子数を、添加されるアルカリ金属の粒子数より圧倒的に多く設定できる構成では、急激な反応を抑え、アルカリ金属の添加後に反応に要する時間を長くできる。また、本構成では、反応を緩やかに行わせるだけでなく、複数のモノマーが鎖状に結合した分子の一方の端部のハロゲンだけをアルカリ金属が分離させる反応を行わせることも可能となり、分子が環状構造に結合する反応を抑制しつつ、鎖状に結合する反応を促進して高分子化を図ることができる。更に、反応槽の内部温度を、目標分子量に応じた温度に設定することも可能となる。
その結果、複数のハロゲンが化合したハロシランを有するモノマーとアルカリ金属とを反応させながら、分子量の大きいポリシランの製造が可能な装置及び方法が得られた。
【００１４】
本構成の装置では、前記分散体導入部により前記分散体を添加した後に、前記温度計測部で計測される温度の上昇幅が設定値未満である場合に、前記温度制御部が前記反応槽の内部温度の上昇を図っても良い。
【００１５】
また、本構成の方法では、前記分散体を添加した後に、前記反応槽の内部温度を計測し、計測された内部温度の上昇幅が設定値未満である場合に、前記反応槽に蓄えられた前記モノマーと添加された前記分散体とを加熱しても良い。
【００１６】
本構成によるポリシランの製造に係る反応は発熱反応であるが、モノマーに対して分散体を添加した場合に、すぐには反応が開始されず温度が低下した後に温度の上昇が起きないこともある。このように温度が上昇しない場合に分散体の添加を継続した場合には、反応槽に対して多量のアルカリ金属が含まれ、このアルカリ金属が一気に反応して過剰な発熱を招くことも考えられた。
これに対して、本構成のように、反応槽の内部温度の上昇幅が設定値未満である場合には、反応槽の内部温度を上昇させることでアルカリ金属を積極的に反応させ、反応槽におけるアルカリ金属の残留量を低減することが可能となる。
【００１７】
本構成の装置では、前記分散体導入部により前記分散体を添加した後に、前記温度計測部で計測される温度の上昇幅が設定値未満である場合に、前記温度制御部が前記分散体を加熱制御して前記分散体の温度の上昇を図っても良い。
【００１８】
また、前記分散体を添加した後に、前記反応槽の内部温度を計測し、計測された内部温度の上昇幅が設定値未満である場合に、前記分散体を加熱しても良い。
【００１９】
本構成によるポリシランの製造に係る反応は発熱反応であるが、モノマーに対して分散体を添加した場合に、すぐには反応が開始されず温度が低下した後に温度の上昇が起きないこともある。このように温度が上昇しない場合に分散体の添加を継続した場合には、反応槽に対して多量のアルカリ金属が含まれ、このアルカリ金属が一気に反応して過剰な発熱を招くことも考えられた。
これに対して、本構成のように、反応槽の内部温度の上昇幅が設定値未満である場合には、分散体の温度を上昇させることでアルカリ金属を積極的に反応させ、反応槽におけるアルカリ金属の残留量を低減することが可能となる。
【００２０】
本構成の装置では、前記温度計測部の計測結果に基づいて前記分散体導入部による前記分散体の添加間隔の制御を行う添加制御部を備え、
前記添加制御部により前記分散体を添加した後に、前記温度計測部で計測される温度が目標温度領域より上昇した場合に、前記添加制御部が前記分散体導入部による前記分散体の添加間隔を延長しても良い。
【００２１】
また、本構成の方法では、前記分散体を添加した後に、前記反応槽の内部温度を計測し、計測された内部温度が目標温度領域より上昇した場合に、前記分散体の添加間隔を延長しても良い。
【００２２】
これによると、反応による発熱により反応槽の内部温度が目標温度領域より上昇した場合には、分散体を添加する間隔を延長することにより温度上昇を抑制し、反応槽の内部温度を目標温度領域に維持することが可能となる。
【００２３】
本構成の装置では、前記分散体導入部により前記分散体を添加した後に、前記温度計測部で計測される温度上昇の勾配に基づいて前記温度制御部が前記反応槽の内部温度の制御を行っても良い。
【００２４】
また、前記分散体を添加した後に、前記反応槽の内部温度を計測し、計測された内部温度の上昇の勾配に基づいて前記反応槽の内部温度を調節しても良い。
【００２５】
これによると、反応槽に蓄えられているモノマーに対して分散体を添加した後に、反応槽の内部温度の上昇の特性が、理想とする特性から外れている場合には、反応槽の内部温度を上昇させることや、低下させる等の温度制御が行われることになる。このように温度制御を行うことにより、過剰な温度上昇を抑制することや、反応槽の温度低下を抑制してポリシランの製造効率を高く維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ポリシラン製造装置の全体図である。
【図２】ポリシラン製造装置の制御形態を示すフローチャートである。
【図３】温度制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】滴下インターバルを示すタイミングチャートである。
【図５】実験データを一覧化した表である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係るポリシラン製造装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。本実施形態では、ポリシラン製造装置Ｘ（以下、「製造装置Ｘ」と言う。）を用いたポリシラン製造方法も併せて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
【００２８】
〔基本構成〕
図１に示すように、製造装置Ｘは、反応槽１と、分散体導入部２と、撹拌機３と、ガス導入部４と、加熱部６と、冷却部７と、温度計測部８と、反応槽１での反応を制御する制御ユニット２０とを備えている。
【００２９】
反応槽１は、有底筒状に形成され、上部の開口を閉じる蓋体１ａを備えることにより密封可能に構成されている。反応槽１にはハロシランをモノマーとして不活性溶媒に溶解して希釈された反応液Ｍが蓄えられる。
【００３０】
反応槽１は、内部に蓄えられた反応液Ｍに対して分散体導入部２から分散体ＳＤを間歇的に滴下することによりポリシランの反応を実現する。この反応時には撹拌機３が反応液Ｍと分散体ＳＤを混合し、加熱部６と冷却部７とが反応液Ｍを最適な温度に維持する。尚、分散体ＳＤとして付した符号のＳＤは、 Sodium Dispersionの略号であり、実施形態ではアルカリ金属としてナトリウムを用いるため分散体にＳＤの符号を付しているが、ＳＤの符号がナトリウム以外のアルカリ金属を除外するものではない。
【００３１】
また、制御ユニット２０は、撹拌機３を制御すると共に、温度計測部８で計測される反応槽１の内部温度に基づいて加熱部６と冷却部７を制御する。
【００３２】
〔モノマー・分散体〕
モノマーとしてのハロシランは２つ以上のハロゲン原子が結合するシラン化合物が用いられ、例えば、ジクロロメチルフェニルシラン（沸点約２０５℃）、フェニルトリクロロシラン（沸点約２００℃）、ジフェニルジクロロシラン（沸点約３０５℃）、ジメチルジクロロシラン（沸点約７０℃）、などのモノマーを用いることが可能である。
【００３３】
また、不活性溶媒としては、キシレン（沸点約１４０℃）、トルエン（沸点約１１１℃）等の芳香族系溶媒や、デカン（沸点約１７４℃）等の脂肪族系溶媒などを用いることが可能である。
【００３４】
不活性溶媒に分散されるアルカリ金属としては、ナトリウムの他にカリウム、リチウムやこれらの合金などが挙げられる。不活性溶媒としては、キシレンの他にトルエン等の芳香族系溶媒や、デカン等の脂肪族系溶媒、又はそれらの混合溶媒などが挙げられる。
【００３５】
〔製造装置の各部の構成〕
分散体導入部２は、アルカリ金属としての金属ナトリウム（融点約９８℃）の微粒子を、不活性溶媒としてのキシレン（沸点約１４０℃）に分散させた分散体ＳＤを反応液Ｍに間歇的に滴下（添加の具体形態）するノズルであり、蓋体１ａに支持されている。
【００３６】
分散体導入部２は、分散体タンク１０に貯留された分散体ＳＤが供給路１１を介して供給されるものである。供給路１１には、分散体導入部２から反応槽１に対する分散体ＳＤの送り出しを制御するために電気制御により開閉作動する電磁弁１２を備えている。尚、分散体ＳＤの反応槽１への供給として、供給路１１にポンプを設置し、ポンプによる圧送方式としても良い。ポンプによる圧送においては、分散体ＳＤを連続運転で定量供給としても良く、一定量供給及び一定時間経過毎に運転停止・開始を繰り返す間欠運転で供給しても良い。また、分散体導入部２としては、定量滴下機能の付いたディスペンサを用いても良い。
【００３７】
撹拌機３は、蓋体１ａに支持される撹拌モータの駆動力によりシャフト３ａを回転させ、このシャフト３ａの下端の撹拌羽根３ｂを回転させて撹拌を行う。ガス導入部４は、不活性ガスとしての窒素ガス（アルゴンガスでも良い）を反応槽１の内部に供給する供給口であり、蓋体１ａに支持されている。このガス導入部４は、貯留する窒素タンク１４からの窒素ガスがガス供給路１５を介して供給されるように構成され、ガス供給路には、手動により開閉する開閉弁１６を備えている。尚、より確実に不活性ガス雰囲気下を維持することを目的として、蓋体１ａに酸素濃度計を取り付けて反応槽内気相部の酸素濃度を測定し、測定値が一定値以上となったら不活性ガスの供給量を増加させる等の措置を行っても良い。また、ガス供給路１５にガス供給量を測定する流量計を取り付けても良い。
【００３８】
加熱部６は、通電により発熱する電気ヒータで構成されている。冷却部７は、冷媒供給ユニット１８から供給される冷媒により反応槽１の内部の冷却を行うように構成されている。尚、加熱部６は、熱交換器を有し熱媒体の循環により加熱を行うものでも良い。また、冷媒供給ユニット１８は、反応槽１の外部で放熱した冷媒を冷却部７に循環させる単純な構成や、熱交換器を有し熱媒体の循環により冷却を行うものでも良い。
【００３９】
温度計測部８は、反応槽１の内部温度を電気的に計測する温度センサーとして機能するものであり、サーミスタ等が用いられている。
【００４０】
制御ユニット２０は、温度計測部８の計測信号を取得する入力信号系を備えると共に、分散体導入部２と、撹拌機３と、加熱部６と、冷却部７とに制御信号を出力する出力信号系を備えている。
【００４１】
制御ユニット２０は、所定のプログラムに従って制御を行うマイクロプロセッサやＤＳＰ（digital signal processor）等を有し、反応槽１の内部温度（反応液Ｍの温度）を制御する温度制御部２１と、分散体ＳＤの滴下のインターバル（添加間隔）を設定する滴下制御部２２（添加制御部の一例）と、撹拌機３を制御する撹拌制御部２３とを備えている。
【００４２】
温度制御部２１と、滴下制御部２２（添加制御部）と、撹拌制御部２３とはソフトウエアで構成されるものを想定しているが、例えば、ロジック回路のようにハードウエアで構成されるものでも良く、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせにより構成されるものでも良い。
【００４３】
温度制御部２１は、温度計測部８の計測結果に基づいて反応槽１の内部温度を目標温度範囲内に維持するため加熱部６による加熱と冷却部７による冷却とを制御する。尚、目標温度範囲とは、設定温度±５℃以内であり、図４の例では４５〜５５℃の領域である。
【００４４】
滴下制御部２２は、分散体ＳＤを反応槽１の内部に対して所定のインターバルで滴下するように分散体導入部２の電磁弁１２を制御する。また、撹拌制御部２３は、撹拌を行う際に撹拌機３の撹拌モータで駆動される。
【００４５】
〔製造方法・制御形態〕
製造装置Ｘでポリシランを製造する際の制御ユニット２０の制御形態を図２のフローチャートに示している。つまり、ポリシランを製造する場合には、モノマーとしてジクロロメチルフェニルシランと、不活性溶媒としてのキシレンとを反応槽１に投入し、反応槽１の蓋体１ａを閉塞し、ガス導入部４により反応槽１の内部に窒素ガスを封入する。
【００４６】
そして、温度制御部２１により反応槽１の内部温度を目標温度に維持する制御を実行すると共に、撹拌制御部２３により撹拌機３の撹拌羽根３ｂを毎分２００回転程度の回転速度で回転させる撹拌により反応槽１に対して、モノマーが不活性溶媒に溶解した反応液Ｍを調製して蓄える（貯留する）反応液の調製工程が実行される（＃１０１ステップ）。
【００４７】
尚、モノマーとしては、ジクロロメチルフェニルシラン以外に、前述したフェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、ジメチルジクロロシランなどを用いて良く、これらを混合して用いても良い。また、不活性溶媒としては、キシレン以外に、前述したトルエン等の芳香族系溶媒や、デカン等の脂肪族系溶媒を用いること、あるいは、それらの混合溶媒などが挙げられる。
【００４８】
＃１０１ステップに示す反応液の調製工程では、温度制御部２１が、反応槽１の内部温度を目標温度５０℃に設定すると共に、低温側と高温側とに５℃の幅を設定することで４５〜５５℃の目標温度領域が設定される。このように目標温度領域が設定された後には、温度計測部８の計測結果をフィードバックする状態で加熱部６と冷却部７とを制御することによりモノマーを含む反応液Ｍの温度が目標温度領域に維持される。尚、この調製工程では、不活性溶媒にモノマーを予め溶解した反応液Ｍを投入するものでも良い。
【００４９】
特に、目標温度領域として設定される４５〜５５℃の領域は、金属ナトリウムの融点未満であるため、ナトリウムが融解しない状態で安定した反応が可能となる。
【００５０】
ガス導入部４で反応槽１の内部に窒素ガスを封入する処理としては、制御ユニット２０の制御により実現するように構成することも考えられるが、開閉弁１６を手動で開放して窒素ガスを封入する処理形態が簡便であり、処理系を低廉に構成できる。
【００５１】
次に、温度計測部８で計測される温度が、目標温度領域にあることが判定された場合には、滴下制御部２２が分散体ＳＤを滴下する滴下工程が実行される（＃１０２、＃１０３ステップ）。尚、この滴下工程では撹拌機３の撹拌羽根３ｂの回転速度が毎分３００回転程度まで増速される。
【００５２】
＃１０３ステップの滴下工程は、図４に示す如く、予め設定された滴下インターバルＴで分散体ＳＤの滴下を行うことにより、モノマーと金属ナトリウムとを重合してポリシランが生成される。この重合反応は発熱反応であるが、滴下直後には、すぐには温度が上昇せず、滴下タイミングＰを基点にして少し遅れて反応槽１の反応液Ｍの温度（内部温度）が上昇する。
【００５３】
反応槽１の内部温度を目標温度領域に維持するため、温度計測部８で計測し、温度制御ルーチンが実行される（＃１０４、＃２００ステップ）。このように温度制御を行いつつ、分散体ＳＤの滴下を設定時間継続した後に滴下を停止し、反応処理を終了する（＃１０５ステップ）。
【００５４】
＃２００ステップの温度制御ルーチンを、図３のフローチャートのようにサブルーチンとして示している。このルーチンの制御は、温度制御の一例であり、反応槽１の内部温度を目標温度領域に維持する制御であれば、この制御に限るものではない。
【００５５】
図３に示すサブルーチンでは、温度計測部８で計測される温度が５５℃以上である場合には、冷却部７により冷却を実行すると共に、滴下インターバルＴを延長する制御を実行する（＃２０１、＃２０２ステップ）。
【００５６】
つまり、滴下により反応が比較的過敏に行われる状況では、滴下直後に温度が上昇しない場合でも、温度上昇が開始された場合に温度計測部８で計測される温度の上昇が急激である。このように温度が急激に上昇する場合には、反応槽１の内部温度が目標温度領域を超えて上昇することもある。このような場合には、温度制御部２１が冷却部７を作動させて反応槽１の内部温度の低下を図ると同時に、電磁弁１２の制御により滴下インターバルＴを延長して反応を抑制するのである。
【００５７】
また、温度計測部８で計測される温度が５５℃未満であるが、５０℃以上である場合には、滴下直後での温度上昇の勾配を取得し、勾配が設定勾配を超える場合には、勾配に対応する設定時間だけ冷却部７による冷却を実行し、滴下インターバルＴを延長する制御を実行する。また、勾配が設定勾配を超えない場合には設定時間だけ冷却部７による冷却が行われる（＃２０３〜＃２０６ステップ）。
【００５８】
この制御では、温度計測部８で計測される温度上昇が急激であり、温度の上昇の勾配が設定勾配を超える場合には、計測される温度が目標温度領域を超えない場合でも、温度制御部２１が冷却部７を設定時間だけ作動させて反応槽１の内部温度の上昇を抑制すると同時に、この設定時間だけ電磁弁１２の制御により滴下インターバルＴを延長して反応を抑制している。
【００５９】
尚、急激な温度上昇に伴い冷却部７を作動させる制御としては、温度上昇の勾配（角度）に対応して冷却部７を作動させる時間が設定される。この作動時間の設定は、温度上昇の勾配（角度）に対応した係数を、所定の作動時間に乗ずる演算を行う処理形態や、温度上昇の勾配（角度）と作動時間とを対応させたテーブルを参照する等の制御により設定される。また、演算の根拠となる数値や、テーブルに数値を設定する場合には、反応に伴う入熱量と温度上昇（温度上昇の勾配）の関係を予め測定しておき、温度上昇（温度上昇の勾配）から推定される入熱量を除くだけの冷却が行われる。
【００６０】
また、滴下インターバルＴを延長する制御は、温度上昇の勾配が緩傾斜となる角度に戻ることにより、予め設定された滴下インターバルＴに戻される。前述したように反応槽１の内部では発熱反応が行われるため、制御の初期には加熱部６による加熱は殆ど必要とせず、反応時に発生する熱により反応槽１の内部温度が維持されることになる。
【００６１】
次に、温度計測部８で計測される温度が４５℃未満である場合には、加熱部６の作動による加熱を行う（＃２０７、＃２０８ステップ）。
【００６２】
複数回金属ナトリウムを滴下した場合のように、滴下した際に反応液Ｍに含まれるモノマーの量が低下している状況ではすぐには反応が開始されず、温度上昇が殆どない状況に陥る。従って、反応槽１の内部温度が４５℃未満である場合には、積極的に加熱部６を作動させて加熱を行うことで反応槽１の温度上昇を図ることになる。このように温度上昇を図ることにより、本来なら反応が殆ど起こらない状況であっても良好な反応を維持することが可能となる。特に、加熱により反応を積極的に行わせるため、滴下した金属ナトリウムが反応槽１の内部に残留する不都合を解消する。
【００６３】
また、温度計測部８で計測される温度が４５℃以上であるが、５０℃未満である場合には、滴下後の温度の上昇幅を求め、この上昇幅が設定値未満である場合には、上昇幅に対応した時間（上昇幅に反比例した時間）だけ加熱部６を作動させ、上昇幅が設定値以上である場合には、設定時間だけ加熱部６を作動させる（＃２０９〜＃２１１ステップ）。
【００６４】
前述したように、滴下の開始から所定の時間が経過した場合には、滴下した際に反応液Ｍに含まれるモノマーの分子数が低下している状況では温度上昇が殆どない状況に陥る。このような状況下では温度上昇を助ける必要がある。従って、温度の上昇幅が設定値を超えない場合には、上昇幅が小さいほど加熱時間を長くして加熱部６を作動させ、上昇幅が設定値を超える場合には、予め設定された時間だけ加熱部６を作動させるのである。
【００６５】
＃２１０ステップで設定される設定時間は、温度の上昇幅に対応した係数を、所定の作動時間に乗ずる演算を行う処理形態や、温度の上昇幅と作動時間とを対応させたテーブルを参照する等の制御により設定される。尚、＃２１０ステップで設定される時間は、＃２１１で設定される時間より長く設定される。
【００６６】
このように、温度制御ルーチンでは、温度制御部２１が加熱部６を駆動して反応槽１の内部温度の上昇を図る場合でも、例えば、図４に示すように、分散体ＳＤが滴下（添加）された後に、温度計測部８で計測される温度が５０℃を超えた場合には、加熱を停止する制御が行われる。
【００６７】
この制御では、滴下の後にも所定時間だけ撹拌を継続しており、反応を終了した場合には撹拌を停止する。そして、アルコールを満たした失活槽（図示せず）に反応槽１の内容物を移し替えて金属ナトリウムを失活させる。用いられるアルコールとしては、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノールなどが挙げられる。
【００６８】
次いで、アルカリ金属が失活した反応液に水を添加して、ポリシラン、アルコール、不活性溶媒で構成される第一液体群と、水や例えば塩化ナトリウム、水酸化ナトリウムといったアルカリ金属が含まれる分子で構成される第二液体群とを液液分離する。この後、抽出した第一液体群を減圧蒸留し、蒸留残留物にテトラヒドロフラン、またはクロロホルムを加えて溶解し、溶解液にヘキサン又はアセトンを加えてポリマーの結晶を析出させ、濾過することにポリシランが得られる。このように合成されたポリシランは、炭化ケイ素材料の前駆体や、光・電子機能材料として用いられる。
【００６９】
〔実施形態の作用・効果〕
この製造装置では反応槽１に蓄えられたモノマーの分子の数が滴下した溶液に含まれる金属ナトリウムの粒子数より圧倒的に多いため、滴下された分散体のアルカリ金属の粒子が所定数のモノマーの分子に接触して反応を行うための時間が長くなる。
【００７０】
また、本構成の装置では、反応を緩やかに行わせるだけでなく、複数のモノマーが鎖状に結合した分子の一方の端部のハロゲンだけをアルカリ金属が分離させる反応を行わせることにより、分子が環状構造に結合する反応を抑制しつつ、鎖状に結合する反応を促進して高分子化を促進できる。
【００７１】
分散体ＳＤが滴下された後の温度上昇の勾配に基づいて反応槽１を冷却する制御を行うことにより、内部温度が目標温度領域を超える以前に適切な冷却を行い、内部温度を適正に維持することも可能となる。更に、反応槽１の内部温度が上昇した場合に、分散体ＳＤを滴下のインターバルを延長することにより、内部温度の過剰な上昇を良好に抑制できる。このような温度制御により、反応槽１の内部温度が反応に適した温度に維持されるため、分子量の大きいポリシランの製造を促進し製造効率を高く維持することが可能となる。
【００７２】
特に、内部温度の上昇が殆どない場合には、最適な加熱を行うことで、積極的に反応を行わせ反応槽１の内部に金属ナトリウムの粒子を残留させる不都合を招くことがなく、適正な反応状態を維持することが可能となる。
【００７３】
更に、分散体ＳＤを分散させる不活性溶媒と、モノマーを溶解する溶液とにキシレンが用いられているため、複数種の溶媒を必要とせず製造のコストを低減することも可能となる。
【００７４】
〔実施例１〕
この構成の方法を以下の１．〜５．のように実施した。
【００７５】
１．反応槽１にモノマー（１０グラム）と、キシレン（４０グラム）とを加えて５０℃に維持し、撹拌機３を２００ｒｐｍで回転して溶解を行うことでモノマーとキシレンとが混合する反応液Ｍを調製した。
【００７６】
２．モノマーにはジクロロメチルフェニルシランを用いた。
【００７７】
３．撹拌機３による３００ｒｐｍの撹拌下で、反応液Ｍ（モノマーの混合液）の温度を５０℃±５℃の範囲で管理しながら、分散体ＳＤを１時間に亘って１１．６グラム滴下（添加）した。滴下終了後、更に４時間撹拌した。
【００７８】
４．撹拌終了後、イソプロピルアルコールを投入した失活槽へ反応液を添加し、反応を停止させた。
【００７９】
５．失活後の反応液を、水を用いて液液抽出し、減圧蒸留を行い、蒸留残留物にテトラヒドロフランを加えて溶解し、溶解液にヘキサンを加えてポリマーの結晶を析出させ濾取した。
【００８０】
〔実施例２〕
この構成の方法を以下の１．〜５．のように実施した。
【００８１】
１．反応槽１にモノマー（１０グラム）と、キシレン（４０グラム）とを加えて９０℃に維持し、撹拌機３を２００ｒｐｍで回転して溶解を行うことでモノマーとキシレンとが混合する反応液Ｍを調製した。
【００８２】
２．モノマーにはジクロロメチルフェニルシランを用いた。
【００８３】
３．撹拌機３による３００ｒｐｍの撹拌下で、反応液Ｍ（モノマーの混合液）の温度を９０℃±５℃の範囲で管理しながら、分散体ＳＤを１時間に亘って１１．６グラム滴下（添加）した。滴下終了後、更に４時間撹拌した。
【００８４】
４．撹拌終了後、イソプロピルアルコールを投入した失活槽へ反応液を添加し、反応を停止させた。
【００８５】
５．失活後の反応液を、水を用いて液液抽出し、減圧蒸留を行い、蒸留残留物にテトラヒドロフランを加えて溶解し、溶解液にヘキサンを加えてポリマーの結晶を析出させ濾取した。
【００８６】
図５には、〔実施例１〕〔実施例２〕で得られたポリシランの分子量と、特許文献１と特許文献２と実験データとで得られたポリシランの分子量を対比して実験データとして示している。尚、図５には、〔実施例１〕を本発明（１）とし、〔実施例２〕を本発明（２）として示し、特許文献１を従来例（１）とし、特許文献２を従来例（２）として示している。
【００８７】
図５に示す実験データから明らかなように、本発明（１）、本発明（２）で生成されるポリシランの分子量は、加重平均分子量の値と算術平均分子量の値との何れもが従来例（１）、従来例（２）の何れにも勝ることが理解できる。
【００８８】
〔別実施形態〕
上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（この別実施形態では実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。
【００８９】
（ａ）反応槽１の内部の目標温度を、実施形態の５０℃や、〔実施例２〕の９０℃以外の値に設定する。この別実施形態では、反応槽１と、この反応槽１を制御する制御系とに実施形態に説明したものと共通するものの使用が可能である。また、このように目標温度を設定し、前述した実施形態と同様に反応槽１に窒素ガスを封入した状態でモノマーを含む反応液を調製した後に、分散体ＳＤの滴下（添加）により反応を開始する。
【００９０】
この後には、実施形態で説明したものと同様に、失活槽で失活を行い、液液抽出を行い、減圧蒸留を行い、結晶を析出させ、濾取することでポリシランを得ることが可能となる。本構成のポリシラン製造方法では、反応時の温度が高温であるほど、ポリシランの分子量が大きくなることが確認されており、目標温度を高くすることで、より高分子となるポリシランを得ることが可能となる。
【００９１】
（ｂ）分散体ＳＤを加熱できるように、例えば、分散体導入部２や供給路１１に電気ヒータ等を備え、分散体ＳＤが反応槽１に滴下された後に、温度計測部８で計測される温度が設定値未満である場合に、電気ヒータによる加熱で分散体ＳＤを加熱するように処理形態を設定する。このように処理形態を設定した製造方法でも反応槽１の内部温度の上昇を図り良好な反応を継続できる。しかも、このような加熱形態でも、反応槽１の内部に金属ナトリウムの粒子を残留させる不都合を招くこともない。
【００９２】
（ｃ）モノマーの温度と、その温度で生成されるポリシランの分子量との関係を予めデータとして取得しておき、目標とする分子量の前記ポリシランの生成時には、データに基づいて反応温度を設定する。この方法では、目標とする分子量のポリシランを製造する場合にはモノマーの温度を制御するだけで済む。
【００９３】
（ｄ）モノマーが溶解される溶媒と、アルカリ金属の粒子が分散される不活性溶媒とに異なるものを用いる。つまり、モノマーが溶解するに適した溶媒を用いることが可能になると共に、アルカリ金属が分散されるに適した不活性溶媒を用いることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本構成は、モノマーとアルカリ金属との反応を利用して分子量の大きいポリシランを製造する製造装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１            反応槽
２            分散体導入部
８            温度計測部
２１          温度制御部
２２          添加制御部（滴下制御部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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