JP2013532745A - ポリアミドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
−反応媒体中で最初に(アミン官能基に対して)不足していた反応性官能基がカルボン酸官能基である場合、この媒体中に最初に存在していた単量体から生じたカルボン酸官能基のモル数、
−又は、反応媒体中で最初に(カルボン酸官能基に対して)不足していた反応性官能基がアミン官能基である場合、この媒体中に最初に存在していた単量体から生じたアミン官能基のモル数、のいずれかである。
この希釈係数Fは、下記の式により定義される、すなわち、
F=不活性ガス導入前の蒸気の濃度/不活性ガス導入後の蒸気の濃度=(Q不活性ガス+Q蒸気)/(Q蒸気)、ここでQはm3/hで表す流速を表す。
式中の不活性ガスの流速Qは、仕上げ反応器の圧力及び温度条件下で計算される。
希釈係数は、気体排出用の開口部と仕上げ反応器の端部をなす垂直な壁との間に位置する仕上げ反応器の領域の気体ヘッドスペースのみを考慮して計算される。
蒸気の流速は、この領域で発生した重縮合水の量の計算から評価される。これは、この領域への入口、すなわち気体排出用の開口部のレベルでの重合体の数平均モル質量及び仕上げ反応器の出口で重合体に望まれる数平均モル質量から評価される。気体排出用の開口部のレベルでの重合体の数平均モル質量は、この開口部の横座標Xを知っていれば(横座標の座標軸は、仕上げ器の水平軸に対応する)、下記の関係を利用して一次近似で評価される、すなわち、
Mn(X)=Mn(X=0)+[Mn(X=1)−Mn(X=0)]×X
ここで、X=0は仕上げ器の入口に対応し、X=1は仕上げ器の出口に対応し、Mnは数平均モル質量である。
t=V反応器のヘッドスペース/(Q不活性ガス+Q蒸気)、ここで、Vはm3で表す体積を表し、Qはm3/hの流速を表す。
気相の滞留時間は、気体排出用の開口部と仕上げ反応器の端部をなす垂直な壁との間に位置する仕上げ反応器の領域の気体ヘッドスペースのみを考慮して計算される。蒸気の流速及び不活性ガスの流速は、希釈係数に対して先に記載されたとおり決定される。
本発明の方法は、仕上げ段階の間の重縮合反応を制御し、最適化することができる。そのため、この仕上げ段階の生産高は向上し、ポリアミドの分子量は、本発明の方法により制御される。
ポリアミド66タイプの予備重合の標準的なプロセスにより得られた、数平均モル質量が5600g/molの液体ポリアミド66初期重合体のおよそ20t/dの流れを、水平撹拌器(シャフトに取り付けられた連続的なディスク)を含み、1020hPaの圧力で運転し、仕上げ器の中間に位置する蒸気相の出口を備えた水平仕上げ器に、280℃付近の温度で導入する。流速2m3/hの乾燥窒素も、マルチポイント(2)注入に従って、撹拌器の最後のディスクと仕上げ器の端部をなす垂直な壁との間に位置する穴を通して、液体流の流れの方向に直交する垂直な方向に沿って、この仕上げ器に導入する。これらの圧力及び温度の条件下で、希釈係数Fは4.3であり、気相の滞留時間tは17.1分である。数平均モル質量が16400g/molである重合体をこの仕上げ器から抜き取り、それにより連結された紡糸機の満足いく運転が可能である。
およそ20t/dの同じ初期重合体流で運転する比較例1の仕上げ器において、窒素の注入を、窒素を、液体流に流れの方向に平行な方向に沿って、この流れの方向に導入するように変更する。重縮合ラインの同じ運転条件のために、仕上げ器の圧力及び温度の条件下で、2m3/hの窒素流速、すなわちF=4.4及びt=17.1分を採用すると、重合体の質量を著しく増加させることができ、16800g/molに達し、紡糸機のさらに安定な運転が可能である。
ポリアミド66タイプの予備重合の標準的なプロセスに従って得られた、粘度指数(VI)が50ml/g(90%ギ酸100mlあたり0.5gの初期重合体で測定)である液体ポリアミド66初期重合体の1.7t/hの流れを、水平撹拌器(シャフトに取り付けられた連続的なディスク)を含み、1100hPaの圧力で運転し、仕上げ器の中間に位置する蒸気相の出口を備えた水平仕上げ器に、280℃付近の温度で導入する。流速8m3/hの乾燥窒素も、撹拌器の最後のディスクと仕上げ器の端部をなす垂直な壁との間に位置する穴を通して、液体流の流れの方向に平行な方向に沿って、この流れの方向と反対な方向に、その出口が長方形のスリットからなる注入装置を使用して、この仕上げ器に導入する。仕上げ器のレベルセットポイントを最大に設定し、VIが136ml/gの重合体をこの仕上げ器から抜き取るが、これは140ml/gの製品仕様には対応しない。
比較例2の仕上げ器において、窒素注入を、液体流の流れの方向に平行な方向に沿って、この流れの方向に窒素を導入するように変更する。
Claims (10)
- 単量体から出発する圧力下での初期重合段階と、大気圧付近の圧力での液相中の仕上げ段階とを含み、該仕上げ段階を、下部において液体反応流が流れ、かつ、該液体反応流の上の気体ヘッドスペースから構成される上部において不活性ガスが注入される水平軸反応器中において実施するポリアミドの連続製造方法であって、該不活性ガスを、該仕上げ反応器の端部に、該液体反応流の流れの方向に基本的に平行な方向に従って、かつ、この流れの方向に注入することを特徴とする方法。
- 前記単量体がジカルボン酸及びジアミンであることを特徴とする、請求項1記載の方法。
- 前記ポリアミドがポリアミド66又は反復単位の大多数がポリアミド66単位のコポリアミドであり、そのジカルボン酸がアジピン酸であり、そのジアミンがヘキサメチレンジアミンであることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記単量体がラクタム及び/又はアミノ酸であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ポリアミドがポリアミド6又は反復単位の大多数がポリアミド6単位のコポリアミドであり、そのラクタムがカプロラクタムであり、及び/又はそのアミノ酸がアミノヘキサン酸であることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 初期重合段階の出口での重縮合の進行度が、ポリアミド66で90%より高いことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記不活性ガスを導入する際の、前記仕上げ反応器のヘッドスペースにおける蒸気の希釈係数が2より高いことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記仕上げ反応器中の気相の滞留時間が30分以下、好ましくは20分以下であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記仕上げ反応器中の液相の滞留時間が5分より長いことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 初期重合反応器及び前記仕上げ反応器が筐体又は熱交換流体を含むジャケット内に配置されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
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