JP4494473B2 - 高重合度を有するポリビニルアルコールの製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
前記(a)段階は、ポリビニルエステル溶液に、反応に必要な触媒を投入して混合する段階である。
前記(b)段階は、前記(a)段階で攪拌された混合物を、コーティングされたプラネタリー攪拌器付き反応器である本発明のポリビニルアルコール製造装置で鹸化反応させる段階である。前記ポリビニルアルコール製造装置は、鹸化反応が進行されるにつれて発生するゲル化を、コーティングされたプラネタリー攪拌器で解いて、ロッドクライミングを生じることなく粒子状に転換して、ポリビニルアルコールスラリーを製造することができる。
前記(b)段階の鹸化反応の終了後、中和剤を添加してポリビニルアルコールスラリーを製造する段階である。
温度計、窒素流入口、凝縮装置及びバッフルとピッチパドル型攪拌器を備えた反応器に、ビニルアセテートと水とを重量比で1:2、懸濁安定剤として鹸化度88%(重合度1800)のポリビニルアルコールをビニルアセテートに対し重量比で1:1×10−4、重合開始剤の2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)をビニルアセテートに対し重量比で1:0.003の含量を使用した。水と懸濁安定剤とを反応器に投入した後、攪拌しながら、窒素を水面下に2時間強く吹き込んで溶存酸素を除去し、ビニルアセテートは、窒素雰囲気下で精製し、重合禁止剤と溶存酸素を除去した後、反応器に投入して、温度を反応温度の40℃に上げた後、窒素雰囲気下で6時間重合した。重合後、ポリビニルアセテートスラリーは、アスピレーター(aspirator)を使用してろ過した後、蒸留水で十分水洗して、30℃で24時間1mmHg下で真空乾燥し、水分含量0.4%以下のポリビニルアセテートを製造した。
鹸化反応時、粉砕用ミキサーのない反応器を使用したことを除いて、前記実施例1と同様に行った。
ポリビニルアセテートをメタノールに溶解させて製造した濃度が15%であるポリビニルアセテート溶液を使用したことを除いては、前記実施例1と同様に行った。
ろ過した後の濡れたポリビニルアルコールを同一の反応器に再び投入して、メタノールを添加し、スラリー濃度が6.5%になるようにした後、温度を40℃に上げて、水酸化ナトリウムを、ポリビニルアセテートに対し重量比で1:0.03になるように投入した後、1時間鹸化反応を進行させたことを除いては、前記実施例1と同様に行った。
既存スラリー状の鹸化反応に使用されるタービンタイプのインペラ付き反応器を使用したことを除いては、前記実施例1と同様に行った。この際、インペラの攪拌速度を1700rpmとした。
5%のポリビニルアセテート溶液を使用したことを除いては、前記比較例1と同様に行った。
7%のポリビニルアセテート溶液を使用したことを除いては、前記比較例1と同様に行った。
コーティングされていないプラネタリーミキサーと粉砕用ミキサーを使用したことを除いては、前記実施例1と同様に行った。
*ポリビニルアセテートの濃度(wt%):下記の式により測定した。
ポリビニルアセテートの重量/ポリビニルアセテート溶液の質量×100
*鹸化度(モル%):H−NMRピークによって測定した。
*粒子の大きさ:製造されたポリビニルアルコール粒子をミキサーを利用して粉末状に製造する前の、乾燥直後の粒子の大きさを測定した。
*粘着度(wt%):粒子が攪拌器に付着した程度で、下記の式により測定した。
付着したポリビニルアルコールの重量/総ポリビニルアルコールの質量×100
*見掛比重:製造されたポリビニルアルコール粒子をミキサーに投入し、粉末状にして、全ての実験におけるポリビニルアルコール粒子の大きさを同一にした後、ASTM D1895法により測定した。
*ポリビニルアルコールの重量平均分子量:JAPAN INDUSTRIAL STANDARD JIS K-6726-1977法により測定した。
以上説明したように、本発明は、コーティングされたプラネタリー形態の攪拌器を使用し、ポリビニルエステルがポリビニルアルコールに転換される時、ゲル化により大きい塊が発生する問題を解決することにより、ポリビニルエステル溶液の濃度を高く維持した状態でも、高鹸化度、高重合度、及び見掛比重の高いポリビニルアルコールを製造することができて、溶媒使用量の画期的な節減及びこれに伴う反応器サイズの縮小により、装置費用及び溶媒回収費用を低減することができるポリビニルアルコールの製造方法及び製造装置を提供するという効果がある。
2 ポリビニルエステル溶液投入ライン
3 インラインミキサー
4 プラネタリー攪拌器
5 攪拌器支持台
6 ポリビニルアルコールスラリー回収ライン
7 粉砕用ミキサー
8 中和剤投入ライン
Claims (14)
- ポリビニルエステル溶液及び触媒を含む混合物の鹸化反応による、98.5%以上の高い鹸化度、および数平均分子量132,000以上の高い重合度を有するポリビニルアルコールの製造方法であって、
(a) ポリビニルエステルおよび溶媒を含むポリビニルエステル溶液を触媒と前混合する段階;
(b) 前記溶液混合物を、フッ素樹脂、シリコン樹脂及びエポキシ樹脂からなる群から1種以上選択されるコーティング材料でコーティングされたプラネタリー攪拌器付き反応器に移し、前記反応器中で前記溶液混合物を鹸化する段階;及び
(c) 前記鹸化反応の終了後、反応器中に中和剤を投入する段階
からなることを特徴とするポリビニルアルコールの製造方法。 - 前記前混合する段階が、インラインミキサー中で行われることを特徴とする請求項1に記載のポリビニルアルコールの製造方法。
- 前記(b)のプラネタリー攪拌器が、製品を均一に粉砕するための粉砕用インペラをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のポリビニルアルコールの製造方法。
- 前記触媒が、塩酸、硫酸、リン酸、水酸化ナトリウム、リン酸ナトリウム、またはナトリウムメトキシドであることを特徴とする請求項1に記載のポリビニルアルコールの製造方法。
- 前記触媒の含量が、前記ポリビニルエステル100重量部に対し、0.2〜10重量部であることを特徴とする請求項1に記載のポリビニルアルコールの製造方法。
- 前記ポリビニルエステル溶液におけるポリビニルエステル重量が5〜30重量%であることを特徴とする請求項1に記載のポリビニルアルコールの製造方法。
- 前記鹸化反応温度が、−10〜90℃であることを特徴とする請求項1に記載のポリビニルアルコールの製造方法。
- 前記中和剤の含量が、前記触媒1モル当り0.5〜2モルであることを特徴とする請求項2に記載のポリビニルアルコールの製造方法。
- ポリビニルエステル溶液及び触媒を含む混合物の鹸化反応による、98.5%以上の高い鹸化度、および数平均分子量132,000以上の高い重合度を有するポリビニルアルコールの製造装置において、
ポリビニルエステルおよび溶媒を含むポリビニルエステル溶液を触媒と前混合するプレミキサー;
フッ素樹脂、シリコン樹脂及びエポキシ樹脂からなる群から1種以上選択されるコーティング材料でコーティングされたプラネタリー攪拌器付き反応器であって、前記プレミキサーと連結され、溶液混合物の鹸化反応が起きる反応器
を含み、
中和剤投入ラインが反応器の一つの面に連結されていることを特徴とする装置。 - 前記プラネタリー攪拌器が、インペラを1〜4個含むことを特徴とする請求項9に記載のポリビニルアルコールの製造装置。
- 前記プレミキサーが、インラインミキサーであることを特徴とする請求項9に記載のポリビニルアルコールの製造装置。
- 前記プラネタリー攪拌器が、製品を均一に粉砕するための粉砕用インペラをさらに含むことを特徴とする請求項9に記載のポリビニルアルコールの製造装置。
- 前記粉砕用ミキサーは、フッ素樹脂、シリコン樹脂及びエポキシ樹脂からなる群から1種以上選択されるコーティング材料でコーティングされていることを特徴とする請求項12に記載のポリビニルアルコールの製造装置。
- 前記粉砕用インペラが、プロペラ、パドル、タービン、またはディスクインペラの一つであることを特徴とする請求項12に記載のポリビニルアルコールの製造装置。
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