JPH0952041A - 横型１軸反応器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粘稠な液体の物質移動を伴う処理に適した横
型１軸反応器を提供する。 【解決手段】 本発明は、端部円板９、９′と該端部円
板間に配設された複数個の中空円板１１を回転方向と逆
方向に傾斜又は湾曲した攪拌羽根１３によって、所定間
隔に連結固定し、且つ、両端部円板の中央部を回転軸
８、８′で支持した構造を有する横型１軸反応器であっ
て、攪拌羽根１３を複数の開口を有する材料で形成する
ことを特徴とする横型１軸反応器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粘稠な液体の物質
移動を伴う処理を行うのに適した横型１軸反応器に関す
るものであり、更に詳しくは広い粘度領域において優れ
た性能を有する横型１軸反応器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル、ポリカーボネート等のエ
ステル交換を使用したポリマーの連続重合やポリマー中
の揮発物の除去、ポリマーへの気体成分の吸収等の粘稠
な液体の物質移動を伴う処理では、低沸点成分の液中で
の拡散が効率に密接に関与する事が知られており、被処
理物質の液深を低下させるために横型の反応器がよく使
用されている。横型反応器には１軸と２軸の２タイプが
存在し、横型１軸反応器は安価であるが適用粘度領域が
２軸タイプよりも狭く、横型２軸反応器は使用できる粘
度領域が広くとれるものの、高価であるという欠点を有
する。従って、安価に制作できる横型１軸反応器の使用
可能な粘度領域の拡大が求められている。

【０００３】この為、横型１軸反応器に使用する攪拌翼
の形状が数多く検討されており、この過程で、端部円板
と該端部円板間に配設された複数個の中空円板を回転方
向と逆方向に傾斜又は湾曲した攪拌羽根によって、所定
間隔に連結固定し、且つ、両端部円板の中央部を回転軸
で支持した構造を有する横型１軸反応器も提案されてい
る（特願平７―１４６２８６号）。

【０００４】この形の１軸反応器は回転構造の中央に攪
拌軸が存在しないため、液粘度上昇に伴う軸周囲での液
の共廻りが防止され、一方で、攪拌翼によって液を汲み
上げ、回転と共に自由表面を形成しつつ落下させるこ
と、及び、容器胴壁に液膜を形成させることによって大
きな比表面積を達成することができる優れた横型１軸反
応器であるが、その構造上、液粘度が低下すると液膜形
成能力が低下し、比表面積が減少することにより効率が
悪化するという欠点を有しており、その改善が求められ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、端部
円板と該端部円板間に配設された複数個の中空円板を回
転方向と逆方向に傾斜又は湾曲した攪拌羽根によって、
所定間隔に連結固定し、且つ、両端部円板の中央部を回
転軸で支持した構造を有する横型１軸反応器の特徴を有
しつつ、更に適用粘度を特に低粘度側に拡大した横型１
軸反応器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決すべく鋭意検討した結果本発明に到達した。
即ち本発明は、端部円板９、９′と該端部円板間に配設
された複数個の中空円板１１を回転方向と逆方向に傾斜
又は湾曲した攪拌羽根１３によって、所定間隔に連結固
定し、且つ、両端部円板９、９′の中央部を回転軸８で
支持した構造を有する横型１軸反応器であって、攪拌羽
根を複数の開口を有する材料で形成することを特徴とす
る横型１軸反応器である。

【０００７】本発明の横型１軸反応器では、端部円板
９、９′間に配設された複数個の中空円板１１を回転方
向と逆方向に傾斜又は湾曲した攪拌羽根１３によって連
結固定することにより、ホールドアップを高めても翼先
端部と容器胴壁１で形成される空間部により撹拌回転と
共に液が汲み上げられ、次いで重力により自由液膜を形
成しつつ落下し、且つ、攪拌羽根１３によって容器内壁
１の気相部分に液が塗布されるため反応液の表面積は大
きく保たれ、その結果として高い物質移動速度、生産性
が維持される。

【０００８】本発明の横型１軸反応器では、回転軸８、
８′を有する端部円板９、９′を中空円板１１を介して
攪拌羽根１３で連結固定しているため、攪拌羽根１３の
内部に回転軸８、８′が存在せず、液粘度が上昇した場
合に特に問題となる軸周りの滞留部分が発生しない。

【０００９】本発明において、中空円板１１と端部円板
９、９′を連結固定する攪拌羽根１３は複数の開孔を有
する材料で構成される。この様にすることにより処理液
の粘度が低下した場合でも大きな物質移動速度を得るこ
とができ、適用粘度を引き下げることが可能となる。こ
の様な複数の開孔を有する材料としては、金網、パンチ
ングプレートがある。複数の開孔は、攪拌羽根の一部、
若しくは全体に設けることができ、開孔部を有する攪拌
羽根と開孔を有しない攪拌羽根とを組み合せて用いるこ
とができる。

【００１０】本発明における複数の開孔を有する材料と
して、金網を用いる場合、攪拌回転によって発生する捻
り力に耐える必要があり、枠状の補強部材と共に用いる
ことが好ましい。

【００１１】本発明において、使用する金網の目開きは
１０００メッシュよりも大きい開孔を有するものが好ま
しい。開孔の大きさがこれよりも細かくなると金網に付
着した処理液の流動が阻害され、表面更新が出来にくく
なるため、効率の低下や長期滞留による処理液の劣化を
引き起こすので好ましくない。

【００１２】本発明において、攪拌羽根１３の材料とし
てパンチングプレートを用いる場合、パンチング開口径
は０．１〜１０ｍｍが好ましい。開孔径がこれ以上小さ
くなると工作に大きな労力が必要となり、また、開口を
通しての液の移動が阻害されるので好ましくない。開口
径がこれ以上大きくなると、容器胴壁１と攪拌羽根１３
で形成される空間に低粘度液を保持し回転と共に汲み上
げる事が出来なくなり好ましくない。また、攪拌羽根１
３の面積に占める開口の割合は３０％以上とすることが
好ましい。この様な開口の作成方法としては特に制限は
なく、例えば、打ち抜き、ドリル削孔等を用いることが
できる。

【００１３】本発明において、攪拌羽根１３の材料とし
てパンチングプレートを用いる場合、パンチング開口径
と反応液の粘度によって異なる効果が得られる。即ち、
反応液粘度が３０００ポイズより高い場合、５ｍｍより
大きいパンチング開口を有する材料で攪拌羽根１３を構
成することにより、攪拌回転によって生じる反応液と攪
拌羽根１３の相対速度差により開口を通って攪拌羽根１
３の裏側に反応液が流動し、攪拌羽根１３の表面での液
の滞留を防止すると共に羽根の裏側に液溜まりを形成
し、これが重力によって自由液膜を形成しながら落下す
ることにより表面積が増加し、反応速度が速くなる。こ
の効果は適用粘度の引き上げに有効である。また、反応
液粘度が１００ポイズよりも低い場合、５ｍｍより小さ
い開口を有する材料で攪拌羽根１３を構成することによ
り、反応液の比表面積が増加し、反応速度が大きくな
る。この効果は反応液粘度が低いほど顕著であり、適用
粘度の引き下げに有効である。

【００１４】本発明において、処理液の粘度に応じて攪
拌羽根１３に使用する材料を選択することは好ましい。
即ち、処理液の粘度が低い場合には細かい目開きの金網
を用いて攪拌羽根１３を形成し、処理液の粘度が高まる
に伴い、開口径の大きいパッチングプレートを用いて攪
拌羽根を形成することにより横型１軸反応器の適用粘度
域を大幅に拡大することができる。

【００１５】本発明において、横型１軸反応器を構成す
る端部円板９、９′は反応器の鏡部分の液の滞留を防止
する目的で多数の開口を有するものが好ましい。かかる
形状としては例えば多数の切り欠きを有する円板、中心
部から伸びた複数の支持板を有する中空円板が好ましく
用いられる。

【００１６】本発明において、横型１軸反応器の攪拌羽
根１３は、先端に回転方向と逆方向に延在し、容器胴壁
１と小間隙を保持する尾翼１４を有することができる。
かかる尾翼１４の設置は容器胴壁１への液膜の塗布と反
応液の汲み上げ性を向上させる効果を有する。

【００１７】以下、本発明の横型１軸反応器の１例を図
面によって説明する。

【００１８】図１は本発明に用いられる横型１軸反応器
を示す断面図、図２及び図３はそれぞれ図１のＡ―Ａお
よびＢ―Ｂ矢視図である。

【００１９】図において、１は円筒状の容器胴壁、２は
該胴壁を取り巻く加熱装置、３、４は処理液の入口と出
口、５、６は両側部の側壁（鏡板）である。７は入り口
３側の側壁５に近接した位置でその内端部を回転軸８に
固定された複数個の羽根で、回転方向Ｒに対し逆方向に
湾曲（以下中心部又は軸心から見た場合を指す）して延
び、且つ回転軸方向の羽根面Ｆが側壁５に対し液を掻き
上げ塗布するように傾斜している。他端にも同じ様な羽
根７′が設けられている。

【００２０】９、９′は回転軸８、８′に支持されかつ
羽根７、７′の内部側に設けた切り欠き円板状の端部円
板で、外周部に多数の切り欠き開口１０、１０′が設け
られ入り口３からの或いは出口４への液配分を適切に行
えるようにしてある。

【００２１】１１は端部円板（切り欠き円板）９、９′
の間に攪拌羽根１３を介して所定間隔に配列支持された
中空円板であり、１２は中空円板１１の開口部である。

【００２２】攪拌羽根１３は中空円板１１の外周部に一
定間隔で固定され中空円板１１を相互に連結する多数の
開口を有する板状体から構成されるが、図２及び３に示
す如く回転方向Ｒと逆方向に傾斜すると共に先端が容器
胴壁１に近接しており、攪拌羽根１３と容器胴壁１とで
形成される空間Ｓで液を掻き上げ胴壁１を塗布する作用
を有している。

【００２３】図４の（イ）、（ロ）はこのような攪拌羽
根１３の数種の例を示したものであり、（イ）は金網、
（ロ）はパンチングプレートであり、黒い円の部分が開
口部である。

【００２４】更にこれら攪拌羽根１３の先端にはこの塗
布分配作用を効果的に行うため容器胴壁１に近接して回
転方向Ｒと逆方向に延びる尾翼１４が設けられている。
この尾翼１４は攪拌羽根１３の回転方向Ｒ側の面からで
きるだけ突出しないようにする。

【００２５】更に尾翼１４は本実施例の如く、軸方向に
沿って中空円板１１で形成される各室全部に設けても或
いは処理液の粘度に応じて一部に設けてもよい。

【００２６】尚、中空円板１１、攪拌羽根１３、尾翼１
４の各々と容器胴壁１との間隙は１０ｍｍ以下、好まし
くは５〜８ｍｍにするのがよく、また入口側の羽根７と
側壁５との間隙は３ｍｍ以下とし、出口側の羽根７′と
側板５′との間隙は１０ｍｍ以下とするのが好ましい。
更に端部円板（切り欠き円板）９、９′面に羽根７、
７′を結合し一体化したものにすることもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、広い粘度領域で優れた
性能を有する横型１軸反応器を得ることができる。

【００２８】

【実施例】以下、ポリカーボネートの重合を例にあげて
本発明を詳細に説明する。なお実施例中の％及び部は特
に断らない限り重量％または重量部である。また、本発
明は実施例によって使用対応になんらの制限を受けるも
のではない。

【００２９】［実施例１］２，２―ビス（４―ヒドロキ
シフェニル）プロパン１モルに対し１．０１モルの割合
でジフェニルカーボネートを攪拌機を備えた溶融槽に仕
込み、窒素置換後１５０℃で溶解し、該溶融混合液を１
５０℃に保った原料貯槽に移送した。

【００３０】次いで、精留塔を備え、内温を２４０℃、
内圧を１０Ｔｏｒｒに維持した堅型攪拌槽に該溶融混合
液を６０ｋｇ／時間の割合で連続的に供給すると共に、
２，２―ビス（４―ヒドロキシフェニル）プロパン１モ
ルに対し０．００００２当量のビスフェノールＡジナト
リウム塩（０．００００１２重量部に相当）を重合触媒
として連続供給し、生成したフェノールを精留塔より除
去しつつ反応を行った。得られた反応物をギヤポンプを
用いて連続的に抜き出した。得られた反応物の重合度は
固有粘度を測定することで求めた。固有粘度［η］は
０．７ｇ／ｄｌの反応物塩化メチレン溶液をウベローデ
粘度系を用いて測定する事で求めた。その結果［η］＝
０．１６のプレポリマーが得られた。

【００３１】次いで該プレポリマーを内温を２７０℃、
内圧を１Ｔｏｒｒに保った５ｒｐｍで回転する本発明の
横型１軸反応器に連続的に供給した。尚、該横型１軸反
応器は切り欠き円板９、９′と中空円板１１で区切られ
た８個のセクションを有し、反応液供給側の４セクショ
ンは３００メッシュの金網で構成された攪拌羽根１３を
備えており、これより下流（反応液抜き出し側）側の４
セクションはＳＵＳ３１６製金属板に８ｍｍの直径のパ
ンチングを総開口面積が３５％となるように削孔したパ
ンチングプレートで構成された攪拌羽根１３を備えてい
る。また、攪拌羽根１３と容器胴壁との間隙は７ｍｍに
設計されてる。発生するフェノールを系外に除去しつつ
更に重合させることにより［η］＝０．４５のポリカー
ボネートを連続的に得た。横型１軸反応器の入り側の反
応液の粘度は２７０℃において３０ポイズに相当し、抜
き出し反応液粘度は２７０℃において１４０００ポイズ
に相当した。この間の平均重合速度△［η］／△ｔで表
して０．３（１／時間）であった。

【００３２】［比較例１］横型１軸反応器の攪拌羽根を
全て開口を有しないＳＵＳ３１６製の金属板で構成した
以外は実施例１と同様にして操作した。その結果、横型
１軸反応器の平均重合速度は０．２１（１／時間）であ
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の横型１軸反応器の断面図を示す。

【図２】図１の横型１軸反応器のＡ―Ａ矢視図を示す。

【図３】図１の横型１軸反応器のＢ―Ｂ矢視図を示す。

【図４】攪拌羽根１３の具体例を示す。

【図５】羽根７および７′の正面図を示す。

【図６】端部円板９の正面図を示す。

【図７】中空円板１１の正面図を示す。

【符号の説明】

１：容器胴壁 ２：加熱装置 ３：処理液の入口 ４：処理液の出口 ５：側壁 ６：側壁 ７、７′：羽根 ８、８′：回転軸 ９、９′：端部円板（切り欠き円板） １０、１０′：切り欠き開口 １１：中空円板 １２：中空円板の開口部 １３：攪拌羽根 １４：尾翼 １５：パンチングプレートの開口部 Ｆ：羽根面 Ｓ：攪拌羽根１３と容器胴壁１とで形成される空間 Ｒ：回転方向 （イ）攪拌羽根を金網で構成した例 （ロ）攪拌羽根をパンチングプレートで構成した例

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗山 康彦 山口県岩国市日の出町２番１号 帝人株式 会社岩国研究センター内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 端部円板と該端部円板間に配設された複
   数個の中空円板を回転方向と逆方向に傾斜又は湾曲した
   攪拌羽根によって、所定間隔に連結固定し、且つ、両端
   部円板の中央部を回転軸で支持した構造を有する横型１
   軸反応器であって、攪拌羽根を複数の開口を有する材料
   で形成することを特徴とする横型１軸反応器。
2. 【請求項２】 攪拌羽根を、１０００メッシュより大き
   い開孔のサイズを有する金網で構成することを特徴とす
   る請求項１に記載の横型１軸反応器。
3. 【請求項３】 攪拌羽根を、パンチングプレートで構成
   することを特徴とする請求項１に記載の横型１軸反応
   器。
4. 【請求項４】 攪拌羽根が、先端に回転方向と逆方向に
   延在し、容器胴壁と小間隙を保持する尾翼を有すること
   を特徴とする請求項１〜４に記載の横型１軸反応器。