JPH11209407A - 板状重合体の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋳型重合法による板状重合体の製造に当り、
重合中の板厚の変化を測定し鋳型中の重合挙動を管理
し、品質の安定した板状重合体を得る。 【解決手段】 相対する一対の平板間に少なくとも単量
体と重合体の混合物（シラップ）及び重合開始剤を含む
液を注入し、重合させて板状重合体を製造する装置にお
いて、該平板の片側又は両側に重合中の板状重合体の板
厚を検出するセンサーを設けたことを特徴とする板状重
合体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板状重合体の重合
装置並びに重合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】メタ
クリル樹脂板を鋳型重合によって製造する方法として
は、四辺をポリ塩化ビニル等のガスケットでシールした
一対の無機ガラスからなる鋳型（セル）にメタクリル酸
メチルモノマーまたはその部分重合物であるシラップを
注入し、鋳型内で重合させて板を得るセルキャスト法、
及び上下に相対するように配置された２個のエンドレス
の金属回転ベルトとその両側辺部でベルト間に挟まれた
ガスケットでシールされて構成される鋳型に、メタクリ
ル酸メチルのシラップを連続的に注入し重合させて板を
得る連続製板法（例えば、特公昭４６−４１６０２号公
報、同４７−３３４９５号公報、同４７−３３４９７号
公報、同４７−３４８１５号公報など）が挙げられる。

【０００３】これらの方法のうち、後者の連続製板法
は、鋳型が連続的に移動しているためシラップ中に熱電
対を挿入等して重合中の温度を管理することが出来ず、
重合装置内の色々な外乱を含んだ熱媒体の温度の変化で
しか管理できなかった。

【０００４】本発明の目的とするところは、重合中の板
厚の変化を測定することにより重合装置中の重合挙動を
管理し、品質の安定した板状重合体を製造する装置並び
に製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、相対する一対
の平板間に少なくとも単量体と重合体の混合物（シラッ
プ）及び重合開始剤を含む液を注入し、重合させて板状
重合体を製造する装置において、該平板の片側又は両側
に重合中の板状重合体の板厚を検出するセンサーを設け
たことを特徴とする板状重合体の製造装置にある。

【０００６】さらに、本発明はメタクリル系シラップに
重合開始剤を１種類以上添加し、このシラップを相対す
る一対の平板間に注入した後、加熱してシート状に重合
する際に、板厚の変化を測定しながら重合することを特
徴とする板状重合体の製造方法にある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の意図するところは相対する一対の平板間に単量
体と重合体との混合物（以下、シラップと称する。）を
注入し、単量体を重合させて板状の重合体を製造（鋳型
重合法と称する）場合において、その重合過程を制御し
品質の安定した板状重合体を得ることにある。その重合
過程を管理するためには実際に重合が進行している系の
温度や重合率を測定することが望ましいが、鋳型重合法
においては重合系は密閉されており、かつ重合系が連続
的に移動している場合はこれらの測定は困難である。

【０００８】そこで本発明者らは、鋳型重合法における
温度や重合率に代わる重合過程の管理因子を鋭意検討し
た結果本発明に到達したものである。具体的な例を図１
を用いて説明する。図１は、モデル的に鋳型重合法にお
ける重合中のシラップの温度と、その板厚を重合時間と
共に調べた結果を示している。シラップは、重合の進行
と共にその温度を上昇させ定常状態と思われる時点で一
定値を示すが、更に重合が進行するとある時点で急激な
温度上昇を示し、更に重合が進行すると今度は温度は低
下し元の一定値近くまで戻っている。

【０００９】一方、重合中における板厚の変化を同時に
調べるとシラップの温度の上昇と共に、膨張によると思
われる板厚の増加が始まり、次いで重合の進行と共にモ
ノマーからポリマーへの変化のために体積が収縮し板厚
は減少する。そして前記シラップ温度が急激に変化する
温度において板厚の急激な変化が観察される。本発明は
このような現象の観察結果から生まれたものであり、シ
ラップの温度を測定する代わりに、鋳型重合法において
その板厚を検知することにより重合過程を管理し、制御
することを可能とするものである。

【００１０】本発明で用いられるシラップとしては、重
合体と単量体の混合物であるが、これらは単量体とそれ
を一部分重合した重合体との混合物、或いは別途重合の
完結した重合体とその重合体を構成する単量体の混合
物、更に重合体とその重合体と異なる単量体の混合物な
どが考えられる。特に鋳型重合法には透明性に優れたメ
タクリル系樹脂が好適に用いることが出来るので、以下
の説明ではメタクリル系シラップについて詳しく説明す
る。

【００１１】本発明で用いられるメタクリル系シラップ
の原料となる単量体は、メタクリル酸メチル単独、また
はメタクリル酸メチルを主成分とする単量体混合物であ
り、単量体混合物の場合メタクリル酸メチルは８０重量
％以上であることが望ましい。

【００１２】メタクリル酸メチルと共に使用される単量
体としては、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸シクロヘキシ
ル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル、メタクリル酸
ベンジル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸メチ
ル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸
シクロヘキシル、アクリル酸−２−エチルヘキシル、ア
クリル酸ベンジル等のアクリル酸エステル、スチレン、
α−メチルスチレン等が挙げられる。

【００１３】上記の単量体の重合助剤としては、ラジカ
ル重合開始剤、例えば、ジ−イソプロピルパーオキシジ
カーボネート、ｔ−ブチルネオデカノエート、ｔ−ブチ
ルパーオキシピバレート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバ
レート、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオ
キサイド、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネ
ート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジクミルパ
ーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド等の有機
過酸化物、２，２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレ
ロニトリル）、２，２′−アゾビスイソブチロニトリ
ル、１，１′−アゾビス（１−シクロヘキサンカルボニ
トリル）、２，２′−アゾビス（２，４，４−トリメチ
ルペンタン）等のアゾ化合物が挙げられる。これら開始
剤の添加量は０．０１〜０．０５重量％であるが重合温
度や目的とする重合体転化率によって適宜決定される。

【００１４】シラップを得るに当っては、必要に応じて
分子量調整剤を使用することができる。具体的にはアル
キル基または置換アルキル基を有する第１級、第２級、
第３級メルカプタン、例えばｎ−ブチルメルカプタン、
ｉ−ブチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、
ｎ−ドデシルメルカプタン、ｓ−ブチルメルカプタン、
ｓ−ドデシルメルカプタン、ｔ−ブチルメルカプタンが
挙げられる。分子量調整剤の使用量は特に限定されない
がシラップに対して０．０１〜０．１重量％の範囲であ
る。

【００１５】前記の単量体から製造されるメタクリル系
シラップは、２０℃での粘度が１０ポイズ以上で重合率
が２０〜３５％であることが好ましい。

【００１６】上記の粘度および重合率を有するシラップ
は、公知の方法、例えば、特公昭４０−３７０１号公
報、特公昭４７−３５３０７号公報、特公昭５３−３９
９１８号公報等に記載の方法により製造することが出来
る。

【００１７】次に上記のシラップに添加される重合開始
剤としては、上記重合開始剤と同様のものが使用され
る。重合開始剤の添加量は、通常シラップに対して０．
０１〜０．５重量％が好ましい。シラップには更に必要
に応じて各種の添加剤、例えば分子量調整剤、酸化安定
剤、可塑剤、染料、顔料、離型剤等を添加してもよい。

【００１８】本発明のメタクリル系板状重合体を得るの
に使用される鋳型としては、上記した特公昭４６−４１
６０２号公報等に記載されるような上下に相対するよう
に配置され、同一方向に同一速度で走行する２個のエン
ドレスベルトと、その両側辺部でエンドレスベルトに挟
まれて走行する連続したガスケットとで構成される連続
的に板状重合体を製造する方式のものが好ましい。

【００１９】図３は、本発明のメタクリル系板状重合体
を連続的に製造するのに使用される重合装置の一例を示
す説明図である。図３に示す重合装置においては、上下
に配置した２個のステンレス製のエンドレスベルト１，
１′はそれぞれ主プーリ２，２′，３，３′で張力が与
えられ、同一方向に、同一速度で走行するように駆動さ
れる。ロール４は、走行するエンドレスベルトを水平に
支持し、ベルト面間距離、すなわちシラップの厚さを規
制する。

【００２０】シラップは、図示していないが定量ポンプ
等により貯蔵槽からシラップ供給ライン５に送られてベ
ルト１′上に供給される。ベルト面間の両側辺部は連続
した弾力性のあるガスケット６でシールされ、ベルト
１，１′に挟まれて移動する。ベルト１′上に供給され
たシラップはベルト１，１′に挟まれて走行し、加熱ゾ
ーン１４を通過して図３に鎖線で示した板状重合体１５
を形成する。

【００２１】ベルト１の上と、ベルト１′の下には鉛直
方向に変位センサー１２を一対づつ設置し、重合中の板
厚の変化を測定する。変位センサーは渦電流式、レーザ
ー式、超音波式、接触式等があるが、好ましいのは渦電
流式変位センサーである。特にベルトが移動するためセ
ンサーとしては非接触で使用できるものが好ましい。

【００２２】加熱ゾーン１４は水浴加熱による例を示し
ている。蒸気供給ライン８と上水供給ライン７により温
水タンク９で温水を製造する。この温水を温水ポンプ１
０で温水ライン１１を通して温水ノズル１３から加熱ゾ
ーン１４に供給する。加熱ゾーン１４では５０〜１００
℃、好ましくは６０〜９０℃の温水を用いてシラップを
加熱する。加熱手段としては温水によるほか例えば、空
気加熱、電熱加熱、赤外線加熱、電磁誘導加熱等の公知
の方法を用いることが出来る。

【００２３】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。実施例は図３に示す重合装置を用いて行った。
説明中における物性の評価のための重合体含有率は、ガ
スクロマトグラフィーにより残存単量体を測定して求め
たものである。なお、板厚の変化と重合中のシラップ温
度の関係を見るため、実施例においては、ベルト１′に
熱電対を貼ってシラップの温度を測定した。

【００２４】［実施例１］メタクリル酸メチル９６重量
％とアクリル酸ブチル４重量％の合計１００重量％に対
して、０．０１６重量％の２，２′−アゾビス（２，４
−ジメチルバレロニトリル）及び０．２重量％のｎ−ド
デシルメルカプタンを含有する混合物を、流量６ｋｇ／
ｈでポンプにより重合槽に供給し、重合槽の内液を充分
に均一に撹拌し、温度を１３０℃に維持して１０分間重
合を行った。重合反応物（以下「シラップＡ」とい
う。）の重合転化率は２７％であった。このシラップＡ
をコンデンサーで冷却しギヤポンプにより流量６．１ｋ
ｇ／ｈで送液し、これに重合体含有率が２７重量％であ
り、３．２重量％のｔ−ヘキシルパーオキシピバレート
と、０．０８重量％の２，２′−アゾビスイソブチロニ
トリルの重合開始剤を含有する１０℃に維持されたメタ
クリル酸メチルシラップＢ−１を０．７ｋｇ／ｈで添加
し、スタティックミキサーを内蔵した混合機で混合した
（シラップＣ−１）。このシラップの粘度は１４ポイズ
であった。

【００２５】次に、シラップＣ−１を厚さ１．５ｍｍ、
幅５００ｍｍ、長さ１０ｍ（ベルト１）と長さ１２ｍ
（ベルト１′）の２本のステンレススチールから構成さ
れ、毎分０．１ｍの速度で走行するベルト１′上に、供
給ライン５より７ｋｇ／ｈの流量で供給し上下のベルト
１，１′で挟み圧延した。ベルトにより圧延されたシラ
ップを加熱ゾーン１４（温水７８℃）で２２分間の滞在
時間となるように通過させて板状の重合体を得た。この
とき変位センサー１２で測定した板厚とシラップ温度の
変化を同一の図に表示したところシラップ温度のピーク
に対応して板厚が急激に減少していることが確認された
（図１）。この板状重合体の板厚は、３．０５ｍｍで重
合体含有率は９２．１％であった。

【００２６】［実施例２］実施例１と同じ方法で製造さ
れた重合転化率２７％のシラップＡを、コンデンサーで
冷却しギヤポンプにより流量６．１ｋｇ／ｈで送液し、
これに重合体含有率が２７重量％であり１．６重量％の
ｔ−ヘキシルパーオキシピバレートと０．０８重量％の
２，２′−アゾビスイソブチロニトリルの重合開始剤を
含有する１０℃に維持されたメタクリル酸メチルシラッ
プＢ−２を０．７ｋｇ／ｈで添加し、スタティックミキ
サーを内蔵した混合機で混合したシラップ（Ｃ−２）。
このシラップの粘度は１２ポイズであった。

【００２７】次に、シラップＣ−２を実施例１と同じ重
合装置に、同じ条件で走行するベルト１′上に供給ライ
ン５より７ｋｇ／ｈの流量で供給し、上下のベルト１，
１′で挟み圧延した。ベルトにより圧延されたシラップ
を実施例１と同じ条件（温水７８℃、滞在時間２２分）
で加熱ゾーン１４を通過させて変位センサー１２で板厚
を測定した。このとき変位センサー１２で測定した板厚
とシラップ温度の変化を同一の図に表示したところシラ
ップの温度はピークが無く、板厚も急激に減少すること
はなかった（図２）。この板状重合体の板厚は３．２ｍ
ｍで重合体含有率は８１．２％であった。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば重合中の板厚の変化を測
定し重合中の反応挙動を管理することにより品質管理、
安全管理が容易となり、その工業的意義は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳型重合法におけるシラップの重合時の温度
と、板厚並びに重合時間の関係を示すグラフである。

【図２】鋳型重合法におけるシラップの重合時の温度
と、板厚並びに重合時間の関係を示す他の例のグラフで
ある。

【図３】重合装置の説明図である。

【符号の説明】

１，１′ ステンレスベルト ２，２′，３，３′ プーリー ４ ロール ５ シラップ供給ライン ６ ガスケット ７ 上水供給ライン ８ 蒸気供給ライン ９ 温水タンク １０ 温水ポンプ １１ 温水ライン １２ 変位センサー １３ 温水ノズル １４ 加熱ゾーン １５ 板状重合体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対する一対の平板間に少なくとも単量
   体と重合体の混合物（シラップ）及び重合開始剤を含む
   液を注入し、重合させて板状重合体を製造する装置にお
   いて、該平板の片側又は両側に重合中の板状重合体の板
   厚を検出するセンサーを設けたことを特徴とする板状重
   合体の製造装置。
2. 【請求項２】 メタクリル系シラップに重合開始剤を１
   種類以上添加し、このシラップを相対する一対の平板間
   に注入した後、加熱してシート状に重合する際に、板厚
   の変化を測定しながら重合することを特徴とする板状重
   合体の製造方法。