JP2004010791A - 連続攪拌装置及び重縮合系樹脂の連続重縮合方法 - Google Patents

連続攪拌装置及び重縮合系樹脂の連続重縮合方法 Download PDF

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Abstract

【課題】容器内での被処理液の回転軸表面への滞留を極力少なくし、スケール発生を抑えることにより、広い運転範囲において、品質の良い重合物を得る。
【解決手段】横長円筒状容器の内部に水平方向に並べて互いに逆回転する2つの回転翼体を設け、該2つの回転翼体の互いの逆回転によって被処理液を一端から他端に向かって移動させながら攪拌・混合する連続攪拌装置において、2つの回転翼体の各々を、回転翼体の両端に支持された回転軸(3a−3bおよび3c−3d)に固定された支持部材(4)間を回転軸中心から離れた位置に連結部材(5)で連結し、該連結部材(5)上に複数枚の板状攪拌翼(6)を回転軸心長手方向に並べて取り付けて構成し、実質回転翼体の中心から軸等の部材を無くす。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高粘度物質の攪拌装置及びその攪拌方法に関し、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等の重縮合系高分子(重縮合系樹脂)の連続重縮合や攪拌、混合、脱気操作に好適な連続攪拌装置及び重縮合系樹脂の連続重縮合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ポリエチレンテレフタレート等の連続攪拌、重縮合等の連続処理を行う横長円筒状の装置としては、特開昭62−112624号公報(従来技術1)および特開平3−239727号公報(従来技術2)が知られている。
【0003】
従来技術1には、横長円筒状容器の両側壁にそれぞれ設けられた回転耳軸とこれら回転耳軸の間で連結された複数個の棒状矩形枠部材とから各々なる2つの回転翼体とにより構成され、上記容器の長手方向に隣接する棒状矩形枠部材間を所定の位相角度をもたせて連結し、これにより、各回転翼体において回転耳軸間で連続する回転中心実軸を不要にし、上記2つの回転翼体が噛みあって回転される高粘性物質の連続処理装置が記載されている。
【0004】
また、従来技術2には、筒状の容器内部に平行に設けた2本の回転軸に、攪拌翼としてまゆ形板状部材を複数個固着し、それぞれのまゆ形板状部材の先端にかき取り板を取り付けて装置内壁面をくまなくかき取り、内壁面のデッドスペースを出来る限り少なくした粘性物質の連続攪拌装置が記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術1は、2つの回転翼体の各々を、回転耳軸間において隣接する同士は所定の位相角度を持たせて棒状矩形枠部材で連結して構成したので、抵抗が少なく、約1000Pas以上の高粘性の被処理液を攪拌、混合するのに適しているが、約1000Pasよりも粘度の低い被処理液の場合、被処理液中を棒状矩形枠部材が通過するのみで、被処理液のかき上げが充分に行えないので、揮発物の蒸発が促進できず、滞留時間が長くなってしまうという課題を有することになる。
【0006】
上記従来技術2においては、低粘度の被処理液を攪拌、混合するのに適しているが、被処理液が約数百Pasを超えた高粘度の場合、回転軸表面に付着した高粘度被処理液が回転軸と共回りし、共回りした高粘度被処理液は熱劣化等の影響を受け、被処理液の品質を低下させる課題を有することになる。
【0007】
本発明の目的は、上記従来技術1および2の課題を解決すべく、低粘度から高粘度の被処理液に適用可能にし、品質の良い被処理液が得られる粘性物質の連続攪拌装置及び重縮合系樹脂の連続重縮合方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、容器の内部に水平方向に並べて互いに逆回転する2つの回転翼体を設け、該2つの回転翼体の互いの逆回転によって入口から供給された被処理液を一端から他端に向かって移動させながら攪拌・混合する連続攪拌装置において、前記2つの回転翼体の各々を、所定の円周上に配置し、回転軸中心部分に間隙(空間)を形成した複数の棒状の連結部材と、該連結部材に回転軸心長手方向に並べて取り付け配置された複数枚からなる板状攪拌翼群とを備えて構成したものである。
【0009】
また、本発明は、前記連続攪拌装置を用いて、被処理液として重合度の低い樹脂を入口より容器内に連続供給し、2つの回転翼体を互いに逆回転させることによって被処理液を攪拌し、良好な表面更新を行って揮発物を蒸発させ、出口方向へ移動させて重合度を高めるものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態について図1ないし図4を用いて説明する。
【0011】
図1および図2に示すように、10は攪拌装置本体であり、図3に示す断面を有した横長円筒状容器1で構成され、水平に設置されている。横長円筒状容器1の外周は熱媒ジャケット(加熱部)2で覆われ、該熱媒ジャケット2には熱媒が供給されて容器1を加熱するように構成される。横長円筒状容器1の長手方向の両端の各々において、第1の回転軸3a−第2の回転軸3bおよび第1の回転軸3c−第2の回転軸3dを2式貫通させ、各々軸受8により回転自在に支持する。一方の第1の回転軸3aおよび第1の回転軸3cの各々は、互いに同期して逆回転駆動されるように容器外において回転駆動装置に連結されている。これら第1の回転軸3a、3cおよび第2の回転軸3b、3dの各々には、容器内の長手方向の両端近傍において第1および第2の円板状の支持部材4が固定されている。そして、これら第1の円板状の支持部材4と第2の円板状支持部材4との間は、棒状(取り付け位置が部分的に半径を異ならしめてもよく、全体として棒状であればよい。)の強度部材である、この場合4本の連結部材5により連結されている。連結部材5は、回転軸中心から半径方向に離れた中間位置に設けられる。連結部材5の取り付け位置は、最外周に位置するかきとり部材7の先端までの距離の約半分の位置で、水平方向に配置される隣の回転翼体の板状攪拌翼を形成する板状部材6a、6b及びかきとり部材7と干渉しない位置に設けられる。
【0012】
4本の連結部材5には、向い合う2本の連結部材5を用いて、角度180°の位置に一対の板状部材6a、6bが各々支持され、さらに回転軸心方向に隣合う板状部材6a、6bは角度90°毎にずれて取り付けられている。また、板状部材6a、6bの先端にはかきとり部材7が設けられている。
【0013】
なお、連結部材5を設置される中間位置としては、回転軸中心から最外周の半径をRとしたとき、回転軸中心から連結部材5の中心までの半径を0.3R〜0.7R程度にするのが好ましい。また、攪拌機の大きさにも関係するが、連結部材5の本数を4本以上にすれば、強度部材5の径を細くしても強度を満足させることも可能となる。(本実施例では、連結部材5は各板状部材を2本で支持すべく4本であるが、攪拌機の大きさによりその本数が決定される。また、一対の板状部材6a、6bの各々を支持する2本の連結部材5は、回転軸心を中心にして対称に配置されている。)。そして、連結部材5は、それぞれ軸心方向に複数枚の一対からなる近似三角形の板状部材6a、6bを並べて配置させて固着している。板状部材6a、6bとして近似三角形にしたのは、図3および図4から明らかなように、連結部材5を中間位置に配置させ、この連結部材5の間に相手の先端を細くした板状部材6を噛みあわせるためである。しかし、連結部材5の配置を例えば0.7R程度に最外周に近づければ、板状部材6a、6bの外形形状は半径方向の中心が膨らんだ楕円形状に近似させることも可能となる。
【0014】
また、並べて配置した一対の板状部材6a、6bの軸心長手方向の間隔は、特開平3−239727号公報に記載されているように容器1の入口側から出口側に向かって大きくしてもよい。更に、これら一対の板状部材6a、6bの各々の外周部には、各々直角にかきとり部材(かきとり板またはかきとり棒)7を取り付けて、図4に示すように、回転軸中心部分に、被処理液が上下及び軸方向の移動可能な間隙21を形成した一対の板状部材からなる板状攪拌翼(回転軸心を中心に対称に配置されている。)を形成している。当然、かきとり部材7として、かきとり板を用いた方が、かきとり力は強くなる。更に、板状攪拌翼6を形成する各板状部材6a、6bには、図3および図4に示すように、かきとり部材7によってすくい上げられた被処理液の一部が落下する際、被処理液の一部を薄膜状にする長円若しくは楕円形状の広い面積を有する穴20を形成している。
【0015】
このような一対の板状部材6a、6bでなる板状攪拌翼6は、図3に示すように、軸方向からみて90度の位相角を設けて順次方向を変え多段にして連結部材5に取り付けられいる。そして、回転軸3aおよび3cの各々が互いに同期して逆回転駆動された際、図3に示す如く、一方の板状部材6a、6bの先端が他方の連結部材5の間を近接して通過するように、回転軸3aおよび3cに対応させて水平方向に並べられた板状攪拌翼6同士は互いに90度の位相角を保って設置される。回転軸3a−3bおよび3c−3dは、攪拌装置本体10の横長円筒状容器1内の被処理液を2つの板状攪拌翼群が内側から持ち上げる方向に互いに逆回転させる。
【0016】
以上説明したように、連結部材5が半径方向の中間位置に設けられているので、各連結部材5がかきとり部材7(最外周)よりも遅い中間の周速度を持ち、しかも、図3および図4に示すように連結部材5で囲まれた内周の部分から部材をなくすことができ、その結果、被処理液が共回りする部分(停止状態に近い部分)を完全になくすことが可能となる。また、各連結部材5は、中間の周速度を持つことにより、被処理液への抵抗を低減して、かきとり部材付板状攪拌翼6の取り付いた回転翼体を0.5〜20rpmの広い範囲で回転速度を変えることを可能にした。
【0017】
そして、攪拌装置本体10の横長円筒状容器1の一端の下部もしくは側壁には被処理液の入口ノズル11が設置され、他端の下部には被処理液の出口ノズル12が設置され、さらに上部には揮発物の出口ノズル15が設置される。なお、13および14は、それぞれ熱媒ジャケット2への熱媒の入口ノズルおよび出口ノズルである。
【0018】
上記の構成において、第1の回転軸3a−第2の回転軸3bおよび第1の回転軸3c−第2の回転軸3dと該第1および第2の回転軸の各々の一端に固定された第1および第2の支持部材4と該第1および第2の支持部材4の間を半径方向の中間位置(回転軸中心から離れ、最外周より内側の位置)において連結した複数本の連結部材5でなる強度部材群と該強度部材群上に多数並べられて固定された板状攪拌翼6とから成る2つの回転翼体の互いの同期した逆回転により、入口ノズル11より攪拌装置本体10の容器1内に供給された被処理液は、攪拌・混合作用を受けながら出口ノズル12の方向に移動し、所定の重縮合に関わる反応を経て連続的に出口ノズル12より攪拌装置外部に取り出される。この際、被処理液は、攪拌翼6の先端に取り付けられたかきとり部材7によりすくい上げられ、板状部材6a、6bの表面を薄膜状に落下して被処理液の揮発物を蒸発させる。勿論、連結部材5が上記ある半径を持って回転することになるので、連結部材5の表面も、周速を持って回転することになり、連結部材5の表面からも被処理液が薄膜状に落下して被処理液の揮発物を蒸発させることになる。一方で、攪拌翼6が回転する間にかきとり部材7が攪拌装置10の容器1の内壁面をかきとることができる。
【0019】
以上説明したように、2つの回転翼体には回転中心が存在するが、仮想中心軸として扱われ、実際の中心軸部分には、連結部材5はもとより、攪拌翼となる板状部材6a、6bの部分も含めて存在しない。その結果、被処理液の付着、共回りを抑えることができると共に、攪拌・混合、脱気、移動に必要な条件を確保することができる。
【0020】
さらに推奨される実施例によれば、図4に示すように、長円若しくは楕円形状の穴20のあいた近似三角形の板状部材6a、6bを用いることにより、かきとり部材7上にすくい上げられた被処理液の一部が、近似三角形の板状部材6a、6bの穴のあいた部分(開口)20で薄膜状に形成されて落下する(たれ落ちる)ことになり、その結果、揮発物の蒸発がより一層促進される効果が得られることになる。板状部材6a、6bの表面だけでは、被処理液が厚く付着して揮発物の蒸発が余り進まないけれども、上記穴(開口)20の部分で被処理液が薄膜状に形成されてたれ落ちるので、揮発物の蒸発がより一層促進されることになる。
【0021】
本攪拌装置によりポリエチレンテレフタレート等の連続重縮合を行う場合には、例えば入口粘度が数Pasから数十Pasの中間重合物を入口ノズル11から供給し、熱媒ジャケット(加熱部)2に投入された熱媒により攪拌装置10の容器1内を260〜300℃に加熱し、揮発物出口15を通して真空装置に接続して攪拌装置内部を0.01〜10kPaの圧力に保たれる。攪拌翼6の取り付いた回転翼体を0.5〜20rpmの範囲にて回転させることにより、供給された中間重合物を攪拌、表面を更新してエチレングリコール等の揮発物を蒸発除去する。この際、被処理液の液面の高さは、底面から回転軸心までの高さHの1/5−1程度となる。入口から出口に向かって流れる間、攪拌翼6による攪拌と表面更新を繰り返しながら被処理液の重縮合反応を進め、最終的に粘度が数百Pasから数千Pasに達した高粘度の重合物を得ることができる。このように重合度が高くかつ高粘度となった被処理液は出口ノズル12より装置の外に排出され、チップカッター等の後工程へ導かれる。一方でこの間に分離したエチレングリコール等の揮発物は出口ノズル15より排出される。
【0022】
同様にして本発明は、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル系材料のみならず、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート等の高分子系樹脂の連続製造に適用することができる。
【0023】
従来は、入口粘度が数+Pasで出口粘度が1000Pas程度の低粘度の被処理液の処理や、入口粘度が1000Pas程度で出口粘度が10000Pas程度の高粘度の被処理液の処理が分けて行われいたが、本発明により、入口粘度が数Pasの低粘度の被処理液を一連の処理で数万Pasの高粘度の重合物に品質劣化をなくすることができる。好ましくは、入口粘度が100Pas程度から出口粘度が20000Pas程度までの処理が可能である。
【0024】
本発明によれば、攪拌装置内での被処理液の回転軸表面への付着による滞留や、更には高粘度の重合物の回転軸との共回りを無くすことができると共に、デッドスペースを少なくしてスケーリング等による品質劣化を防止することができるため、品質の優れた高粘度物質を連続的に処理することができる効果を奏する。
【0025】
また、本発明によれば、同じ攪拌装置で、低粘度の被処理液から高粘度の被処理液の広い粘度範囲に亘って攪拌・混合することが可能となる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る連続攪拌装置の一実施の形態を示す部分断面平面図である。
【図2】図1のII−II線部分正面図である。
【図3】図2のIII−III線断面図である。
【図4】本発明に係る板状攪拌翼を示す拡大図である。
【符号の説明】
1…横長円筒状容器、2…熱媒ジャケット、3a、3c…第1の回転軸、3b、3c…第2の回転軸、4…第1および第2の支持部材、5…連結部材、6…板状攪拌翼、6a、6b…板状部材、7…かきとり部材、8…軸受、10…攪拌装置本体、11…入口ノズル、12…出口ノズル、13…熱媒入口ノズル、14…熱媒出口ノズル、15…揮発物の出口ノズル、20・・・穴(開口)、21・・・間隙(空間)。

Claims (10)

  1. 容器の内部に水平方向に並べて互いに逆回転する2つの回転翼体を設け、該2つの回転翼体の互いの逆回転によって入口から供給された被処理液を一端から他端に向かって移動させながら攪拌・混合する連続攪拌装置において、
    前記2つの回転翼体の各々を、前記容器の一端に設けられた軸受によって回転自在に支持される第1の回転軸と、前記容器の他端に設けられた軸受によって回転自在に支持される第2の回転軸と、前記容器内の一端の近傍において前記第1の回転軸に固定された第1の支持部材と、前記容器内の他端の近傍において前記第2の回転軸に固定された第2の支持部材と、回転軸中心部分に間隙を形成して前記第1の支持部材と前記第2の支持部材との間を連結する連結部材と、該連結部材に回転軸心長手方向に並べて取り付け配置された複数枚からなる板状攪拌翼群とを備えて構成したことを特徴とする連続攪拌装置。
  2. 長手方向の一端に被処理液を供給する入口と他端に攪拌・混合された被処理液を排出する出口と上部に揮発物の出口とを備えて加熱される横長円筒状容器を設け、該容器の内部に水平方向に並べて互いに逆回転する2つの回転翼体を設け、該2つの回転翼体の互いの逆回転によって前記入口から供給された被処理液を前記一端から前記他端に向かって移動させながら攪拌・混合する連続攪拌装置において、
    前記2つの回転翼体の各々を、前記容器の一端に設けられた軸受によって回転自在に支持される第1の回転軸と、前記容器の他端に設けられた軸受によって回転自在に支持される第2の回転軸と、前記容器内の一端の近傍において前記第1の回転軸に固定された第1の支持部材と、前記容器内の他端の近傍において前記第2の回転軸に固定された第2の支持部材と、回転軸心から半径方向に所定の距離を持って配置されて前記第1の支持部材と前記第2の支持部材との間を連結する複数本からなる連結部材と、該複数本の連結部材に回転軸心長手方向に並べて取り付け配置され、回転軸中心部分に間隙を形成した複数枚からなる板状攪拌翼群とを備えて構成したことを特徴とする連続攪拌装置。
  3. 請求項2記載の連続攪拌装置において、前記板状攪拌翼群は、各板状攪拌翼を軸心長手方向に90度の位相角を設けて順次方向を変え多段にして前記連結部材に取り付けて構成することを特徴とする連続攪拌装置。
  4. 請求項2記載の連続攪拌装置において、前記板状攪拌翼群は、各板状攪拌翼を回転軸心を中心にして対称に配置された対なる板状部材で構成することを特徴とする連続攪拌装置。
  5. 請求項2記載の連続攪拌装置において、前記板状攪拌翼群の各板状攪拌翼には、外周部にかきとり部材を備えたことを特徴とする連続攪拌装置。
  6. 請求項2記載の連続攪拌装置において、前記板状攪拌翼群の各板状攪拌翼には、被処理液が垂れ落ちる際、被処理液を薄膜状にする穴を有することを特徴とする連続攪拌装置。
  7. 請求項2記載の連続攪拌装置において、前記板状攪拌翼群の各板状攪拌翼は、近似三角形状の板状部材で形成されることを特徴とする連続攪拌装置。
  8. 請求項1記載の連続攪拌装置を用いて、前記被処理液として重合度の低い樹脂を前記入口より前記容器内に連続供給し、前記2つの回転翼体を互いに逆回転させることによって被処理液を攪拌し、良好な表面更新を行って揮発物を蒸発させ、出口方向へ移動させて重合度を高めることを特徴とする重縮合系樹脂の連続重縮合方法。
  9. 請求項8記載の重縮合系樹脂の連続重縮合方法において、粘度が数Pas以上の被処理液を前記入口に導入し、前記出口にて数kPas以下の範囲にまで粘度を高めることを特徴とする重縮合系樹脂の連続重縮合方法。
  10. 請求項8記載の重縮合系樹脂の連続重縮合方法において、前記板状攪拌翼群の回転範囲を0.5rpmから20rpmの範囲で運転することを特徴とする重縮合系樹脂の連続重縮合方法。
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