(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撹拌槽型反応器で重合性モノマーを反応器内の反応液が沸騰しないように反応内圧を維持して連続塊状重合を行うに際し、液相部、反応液面、および気相部を液相部から気相部に突出した格子翼により撹拌し、かつ気相部を冷却ジャケットにより冷却し、凝縮液量が供給する重合性モノマー量の１／１０以上となるようにすることを特徴とするポリマー付着防止方法。
【請求項２】
重合性モノマーが、メチルメタクリレートを主体とする単量体であることを特徴とする請求項１に記載のポリマー付着防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマー付着防止方法に関し、より詳しくは撹拌槽型反応器を用いてモノマーを重合する際、特に撹拌槽型反応器を用いて連続塊状重合によりメタクリル系ポリマー等を生産する際に、気相部の反応器内壁や撹拌軸へのポリマーの付着を防止する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撹拌槽型反応器を用いた重合槽においてモノマーを重合する際、気相部の反応器内壁や撹拌軸にポリマーが付着するといった問題が発生しているが、この問題を解決する方法としては次の方法が提案されている。
▲１▼気液界面におけるポリマー付着を防止する方法として、反応容器内の反応物液面より上部に回転体を設け、該回転体に洗浄モノマーを供給することによって、モノマーを反応容器の壁面に散布し、反応容器の壁面におけるポリマー付着を防止する方法（特公昭４８−３２４３１号公報）。
▲２▼反応容器内に供給されるモノマーの一部を反応液面、反応液面と接触している撹拌軸に一様に噴霧状態で吹き付けて供給する連続塊状重合方法（特開平７−１４９８０３号公報）。
▲３▼反応装置内気相部に冷却手段と撹拌手段を設けることにより、気相部での凝縮を促進させる重合熱の除去方法（特公昭５６−１５６４１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、▲１▼または▲２▼の気液界面ポリマー付着防止方法では、洗浄モノマーは重合開始剤を含まないものが好ましく、原料モノマーと洗浄モノマーの２系統のモノマー供給路が必要となる。また、気液界面だけではなく、気相部の反応器内壁や撹拌軸へもポリマー付着が起こるが、上記▲１▼または▲２▼の方法では、気相部の全ての部位へモノマーを一様に吹き付ける事は困難であるといった問題がある。
また、上記▲３▼の気相部での凝縮を促進させる方法では、内部冷却手段で凝縮されるため、反応器内壁での凝縮液量が低下し、反応器内壁が十分洗い流されなくなり、ポリマー付着や目的物への異物混入の原因となり、また反応器内気相部に冷却手段と撹拌手段を設けるために、設備費およびメンテナンス費がかなり必要となるといった問題がある。
したがって、本発明の目的は、簡便な手段により、気相部または気相部と液相部の界面の反応器内壁や撹拌軸へのポリマー付着を防止する方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、反応器内の撹拌機の構造に着目し鋭意検討した結果、撹拌槽型反応器中で重合性モノマーを重合する際、または反応器内の反応液が沸騰しないように反応器内圧を維持して連続塊状重合する際、撹拌翼により液相部および気相部を撹拌し、反応液中からモノマーの蒸発量を増加させるとともに、気相部を冷却ジャケットにより冷却し、気相部の反応器内壁や撹拌軸での凝縮液量を増加させ、凝縮液により気相部の壁面等を充分に洗い流すことにより、気相部へのポリマー付着を防止できることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
すなわち、上記目的は、撹拌槽型反応器で重合性モノマーを反応器内の反応液が沸騰しないように反応内圧を維持して連続塊状重合するに際し、液相部だけでなく反応液面及び気相部を液相部から気相部に突出した格子翼により撹拌し、かつ気相部を冷却ジャケットにより冷却し、凝縮液量が供給する重合性モノマー量の１／１０以上となるようにするポリマー付着防止方法によって達成することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法によれば、撹拌翼により反応液面を撹拌することにより有効蒸発面積が増し、モノマーの蒸発量が増加する。それに加えて、気相部を撹拌することにより蒸発したモノマーガスが速やかに気相部に広がり、さらに気相部を冷却ジャケットで冷却することにより気相部の反応器内壁や撹拌軸でモノマーガスが凝縮し、気相部の反応器内壁や撹拌軸をモノマー凝縮液で常に洗い流すことにより、ポリマーの反応器内壁や撹拌軸への付着を防止することができる。
【０００７】
本発明の方法は、撹拌槽型反応器を用いて重合性モノマーを重合する場合には、特に制限なく採用できるが、生産性、ポリマー付着防止効果の点から、反応器内の反応液が沸騰しないように反応内圧を維持して行う連続塊状重合法において特に有効である。また用いる重合性モノマーについても、特に限定されないが、例えばメチルメタクリレート（以下、ＭＭＡと略称する場合がある）、スチレンなどを主体とする単量体の場合に好適であり、ＭＭＡ８０〜１００重量％および他の共重合性単量体２０〜０重量％からなる単量体混合物の場合に特に好ましく採用される。
【０００８】
本発明の方法において用いられる撹拌翼としては、液面から突出した翼を有することにより、反応液だけでなく、反応液面と気相部をも撹拌し得る格子翼が挙げられる。特に攪拌効率の点で格子翼であるマックスブレンド翼がより好ましく用いられる。
【０００９】
本発明の方法において十分なポリマー付着防止効果を得るためには、反応器内璧や撹拌軸を洗い流すのに十分な凝縮液量が得られることが望ましく、かかる凝縮液量となるように、撹拌回転数、反応液温度、重合率等の反応条件が適宜設定される。
【００１０】
本発明の方法における好ましい態様を図１を用いて説明する。図１に示す反応容器１のモノマー供給管４より重合性モノマーを供給し、一方窒素などの不活性ガスを不活性ガス供給管１７より導入する。反応槽中の反応液量が所定量になった時点で連続塊状重合を開始する。その際、反応器内の反応液が沸騰しないように反応内圧を維持して行うことが好ましい。また気相部の冷却ジャケット１３に冷却水を流すことにより冷却を実施しつつ、撹拌翼３を反応液面１０から突き出した状態で撹拌させる。
【００１１】
上記連続塊状重合の場合、本発明において十分なポリマー付着防止効果を得るためには、凝縮液量が供給する重合性モノマー量の１／１０以上となるように、撹拌回転数、反応液温度、重合率等の反応条件が設定される。通常採用される撹拌回転数としては撹拌消費動力が反応液１ｍ３あたり０．５〜２０ＫＷとなるものであり、反応液温度としては１３０〜１６０℃であり、重合率としては４５〜７０％である。通常、撹拌回転数は高いほど蒸発促進効果が高いが、必要動力が増加することから、液相撹拌に必要な程度の撹拌回転数とするのが望ましい。また反応液温度は高いほどモノマー蒸気圧が上昇し、反応液粘度が低下し、それによって蒸発量が増加するが、副生成物の生成量も増すので、それを勘案して反応温度を決定することが望ましい。さらに、反応液の重合率は低いほど蒸発量が増加するが、生産性を上げるためには、十分な凝縮液量が得られる範囲で重合率を高くすることが望ましい。
【００１２】
また気相部の冷却ジャケットの伝熱面積はできるだけ大きいことが望ましいが、反応液を直接冷却しないように、反応液面より高い位置に設けることが好ましい。
また気相部の冷却ジャケットには冷却水または冷媒を流す。適切な冷却水または冷媒の温度は、反応温度により異なるが、通常−５〜４０℃の範囲内の温度である。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
【００１４】
実施例１
開始剤としてアゾビスイソブチルニトリル８０ｐｐｍおよび連鎖移動剤としてオクチルメルカプタン０．３重量％を含有するＭＭＡを、図１に示す反応容器１のモノマー供給管４より連続的に供給した。また、不活性ガスとして窒素を反応容器に不活性ガス供給管１７より導入した。槽内の反応液量を３,１００ｋｇとし、反応液温を１４０℃、内部圧力を３ｋｇ／ｃｍ2 に維持して、平均滞留時間２．５時間で連続塊状重合を行った。また、気相部の冷却ジャケット１３に２０℃の冷却水を流すことにより気相部を冷却した。撹拌翼３（住友重機社製、マックスブレンド（登録商標）型）を液面から４００ｍｍ突き出した状態で回転数６０ｒｐｍで撹拌させて、２ヶ月間連続運転したところ、気相部内壁や撹拌軸へのポリマー付着は起らなかった。
【００１５】
実施例２
実施例１で使用したものより小型ではあるが同様の反応槽を用い、実施例１と同様にして重合性モノマーを供給し、不活性ガスとして窒素を供給した。槽内の反応液量を９４ｋｇとし、反応液温を１５０℃、内部圧力を７ｋｇ／ｃｍ2 に維持して、平均滞留時間３時間で連続塊状重合を行った。また実施例１と同様にして気相部を冷却し、撹拌翼３（住友重機社製、マックスブレンド（登録商標）型）を液面から４０ｍｍ突き出した状態で回転数１５０ｒｐｍで撹拌させ、２週間連続運転したところ、気相部内壁や撹拌軸へのポリマー付着は起らなかった。
【００１６】
比較例１
撹拌翼を反応液中に没した状態とした以外は、実施例１と同様に運転した。２ヶ月間連続運転したところ、反応器内気相部の反応器内壁や撹拌軸に約５ｋｇのポリマーが付着し、この付着ポリマーを取除くため作業者が反応器内に入る必要があった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、気相部の反応器内壁および撹拌軸におけるポリマー固着を防止できるため、反応槽内ポリマー除去作業が不要となり、連続運転が可能となるだけでなく、固着ポリマー混入による製品物性の変化が起こらないため、安定した品質が保証される。
さらに、反応器内に余計な装置を付けることなく気相部でのポリマー付着が防止できるので、異物混入の可能性が低く、メンテナンスも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において使用される重合装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１…反応容器
２…撹拌軸
３…撹拌翼
４…モノマー供給管
５…反応液取出管
６…熱媒供給管
７…熱媒取出管
８…冷却水供給管
９…冷却水取出管
１０…反応液面
１１…電動機
１２…液相部ジャケット
１３…気相部冷却ジャケット
１４…放出ガスコンデンサー
１５…圧力調節弁
１６…圧力計
１７…不活性ガス供給管
【図１】
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