WO2014178362A1 - 塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置および製造方法 - Google Patents

塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置および製造方法 Download PDF

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pipe
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大知 小原
知昭 中川
裕啓 塩田
清史 堀内
武浩 中関
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株式会社カネカ
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    • C08J2327/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08J2327/04Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08J2327/06Homopolymers or copolymers of vinyl chloride

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method for a chlorinated vinyl chloride resin. More specifically, the present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method for a chlorinated vinyl chloride resin using a photochlorination method.
  • the heat resistance temperature of the chlorinated vinyl chloride resin becomes higher than the heat resistance temperature of the vinyl chloride resin due to chlorination. Therefore, chlorinated vinyl chloride resins are used in various fields such as heat-resistant pipes, heat-resistant industrial plates, heat-resistant films and heat-resistant sheets.
  • a chlorinated vinyl chloride resin is produced by chlorinating a vinyl chloride resin while supplying chlorine to an aqueous suspension obtained by suspending vinyl chloride resin particles in an aqueous medium. It is common. Usually, when chlorination is performed by a photochlorination method, ultraviolet irradiation with a mercury lamp is performed to generate chlorine radicals (Patent Document 1).
  • Japanese Patent Publication Japanese Patent Laid-Open No. 10-279627 (published on Oct. 20, 1998)”
  • An apparatus for producing a chlorinated vinyl chloride resin of the present invention is an apparatus for producing a chlorinated vinyl chloride resin by chlorinating a vinyl chloride resin by irradiating with ultraviolet rays in order to solve the above-mentioned problems.
  • a cross-sectional shape in the width direction of the glass pipe and / or the metal pipe having a glass window is an ellipse or a rectangle at least in the ultraviolet irradiation section.
  • the method for producing a chlorinated vinyl chloride resin of the present invention has a glass pipe and / or a glass window whose cross-sectional shape in the width direction, at least in the ultraviolet irradiation section, is elliptical or rectangular. It is characterized by having an irradiation step of irradiating the suspension with ultraviolet rays while circulating a suspension of vinyl chloride resin into which chlorine has been introduced into the metal pipe.
  • the reaction efficiency in producing the chlorinated vinyl chloride resin Has the effect of improving.
  • the cross-sectional shape at least in the ultraviolet irradiation section in the width direction of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window is an ellipse or a rectangle, the length of the inner diameter of the metal pipe having the glass pipe and / or the glass window
  • the ratio of the ultraviolet reach distance in the suspension to the thickness can be increased. If the above-mentioned ratio increases, the suspension (specifically, vinyl chloride resin in the suspension) can be more efficiently irradiated with ultraviolet rays. And as a result, the reaction efficiency at the time of manufacturing a chlorinated vinyl chloride-type resin can be improved.
  • FIG. 1 It is a sectional side view which shows typically the manufacturing apparatus of the chlorinated vinyl chloride-type resin containing the ultraviolet LED light source device and reactor which were used in Reference Example 1. It is a figure which shows an example of the emission spectrum of ultraviolet LED used by the reference example 1.
  • FIG. It is a sectional side view which shows typically the ultraviolet LED light source device used in the reference example 2.
  • FIG. It is a sectional side view which shows typically the manufacturing apparatus of the chlorinated vinyl chloride-type resin containing the ultraviolet LED light source device and reactor which were used in Reference Example 2.
  • It is a plane sectional view which shows typically the manufacturing apparatus of the chlorinated vinyl chloride-type resin containing the ultraviolet LED light source device and reactor which were used in Reference Example 2.
  • An apparatus for producing a chlorinated vinyl chloride resin according to the present invention is an apparatus for producing a chlorinated vinyl chloride resin by chlorinating a vinyl chloride resin by irradiating with ultraviolet rays, wherein chlorine is introduced into the chloride.
  • the cross-sectional shape in the width direction of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window is an ellipse or a rectangle at least in the ultraviolet irradiation section.
  • the “width direction” refers to the direction in which the suspension flows in the metal pipe intersects (for example, the direction in which the suspension flows in the metal pipe). Intended to be perpendicular to each other).
  • the metal pipe having the glass pipe and / or the glass window, and the light source reach the ultraviolet ray in the suspension with respect to the length of the inner diameter of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window.
  • the distance ratio may be 30 to 100%.
  • the cross-sectional shape at least in the ultraviolet irradiation section in the width direction of the metal pipe having the glass pipe and / or the glass window, and the strength of the light source have the glass pipe and / or the glass window.
  • the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the length of the inner diameter of the metal pipe may be 30 to 100%.
  • chlorine is introduced into a glass pipe and / or a metal pipe having a glass window whose cross-sectional shape in the width direction, at least in the ultraviolet irradiation section, is elliptical or rectangular.
  • the ratio of the ultraviolet reach distance in the suspension to the length of the inner diameter of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window is 30 to 100%. It may be a step of irradiating the suspension with ultraviolet rays.
  • the chlorinated vinyl chloride resin produced in the present invention is obtained by irradiating a suspension of vinyl chloride resin into which chlorine has been introduced with ultraviolet rays, that is, using the photochlorination method. It is obtained by chlorinating.
  • the width of a glass pipe and / or a metal pipe having a glass window is an ellipse or a rectangle at least in the ultraviolet irradiation section.
  • the ultraviolet irradiation section of the present invention includes a region where the cross-sectional shape of the pipe 20 in the width direction is an ellipse (or a rectangle). That is, a region where the pipe 20 is thin is formed in the ultraviolet irradiation section of the present invention.
  • the configuration shown in FIG. 20A is merely an example, and details of each configuration will be described later.
  • the ultraviolet light emitted from the light source 19 is directed from the wall surface of the pipe 20 on the side irradiated with the ultraviolet light to another wall surface facing the wall surface.
  • the light source 19 is arranged in the thinned area of the pipe 20 described above, the section of the pipe 20 in the width direction of the area irradiated with ultraviolet rays with respect to the area of the area not irradiated with ultraviolet rays.
  • a cross section having a large area ratio can be formed. Specifically, in FIG.
  • the ratio of the area of the white portion (in other words, the region irradiated with ultraviolet rays) in the total area of the cross section in the width direction of the internal space of the pipe 20 is increased. be able to. If the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension 12 is 30 to 100%, the above ratio can be further increased.
  • the cross-sectional shape of the pipe 20 in the width direction is a circle (or a regular polygon such as a square), an area where the pipe 20 is thin is not formed. Therefore, as compared with the case where the cross-sectional shape of the pipe 20 in the width direction is an ellipse (or a rectangle), the ultraviolet rays emitted from the light source 19 reach the inside of the pipe 20 shallower.
  • the ratio of the area of the white portion in other words, the region irradiated with ultraviolet rays
  • the ratio of the area of the white portion in other words, the region irradiated with ultraviolet rays
  • the entire amount of the suspension 12 is irradiated with ultraviolet rays as compared with the case where the cross-sectional shape of the pipe 20 in the width direction is an ellipse (or a rectangle).
  • the ratio of the amount of suspension is reduced.
  • the photochlorination reaction does not occur.
  • the suspension 12 passes through the vicinity of the center of the cross section (circle or regular polygon)
  • the suspension 12 is not irradiated with ultraviolet rays, and in the suspension 12, a photochlorination reaction is performed. Does not occur.
  • the cross-sectional shape in the width direction of the pipe 20 is a circle (or a regular polygon such as a square). And it can be said that the structure where the cross-sectional shape of the pipe 20 in the width direction is an ellipse (or a rectangle) is a more preferable structure.
  • a manufacturing apparatus 11 for a chlorinated vinyl chloride resin that can be used in the manufacturing method according to the present invention chlorinates a vinyl chloride resin by irradiating ultraviolet rays to chlorinate vinyl chloride resin.
  • a chlorine introduction part 1 for introducing chlorine gas Is a chlorine introduction tank 2 for introducing chlorine into a suspension 12 of vinyl chloride resin, and a suspension 12 into which chlorine is introduced.
  • the pressure of the slurry extraction part 3 for transferring the water from the chlorine introduction tank 2 to the reactor 6 having a glass pipe and / or a metal pipe having a glass window, and the pressure of the suspension 12 taken out from the chlorine introduction tank 2 are reduced.
  • Pressure reducing valve 4 reactor 6 for performing photochlorination reaction by irradiating the suspension 12 with ultraviolet light, slurry circulation for circulating the suspension 12 from the reactor 6 to the chlorine introduction tank 2 Line 7, chlorine was introduced
  • a stirring portion 9 for stirring the suspension 12 and a jacket portion 10 covering the chlorine introduction tank 2 are provided.
  • the chlorine introduction tank 2 may be a pressure-resistant container that can be sealed, and there are no particular limitations, and various reaction containers can be used, and the specific configuration is not limited.
  • a tank for producing a known chlorinated vinyl chloride resin can be suitably used.
  • a suspension 12 in which a vinyl chloride resin is dispersed is placed in the chlorine introduction tank 2, and is stirred by the stirring unit 9 disposed in the chlorine introduction tank 2.
  • Chlorine gas is supplied from the chlorine inlet 1 to the stirred suspension 12.
  • the stirring unit 9 disposed in the chlorine introduction tank 2 is not particularly limited, and a stirring blade or the like can be used.
  • the agitating blade may be an axial flow type such as a propeller blade or a wide flow type such as a paddle blade or a turbine blade.
  • the jacket portion 10 covering the chlorine introduction tank 2 is a member having a function of controlling the internal temperature of the chlorine introduction tank 2.
  • a cooling jacket for cooling the internal temperature of the reactor can be exemplified.
  • the internal temperature of the chlorine introduction tank 2 can be controlled by balancing the heat removal amount and the heat generation amount with the cooling jacket.
  • the manufacturing apparatus 11 includes a pressurizing unit (pressurizing means) for pressurizing the chlorine introduction tank 2.
  • a pressurizing unit pressurizing means
  • the inside of the chlorine introduction tank 2 can be pressurized.
  • the pressure in the chlorine introduction tank 2 is not particularly limited, but may be, for example, 0.02 to 2.00 MPa. More specifically, the pressure is preferably 0.05 to 2.00 MPa, more preferably 0.06 to 1.80 MPa, and more preferably 0.06 to 1.50 MPa.
  • the pressure is more preferably 0.08 to 1.20 MPa.
  • the pressure is more preferably from 0.10 to 1.00 MPa, and particularly preferably from 0.12 to 0.50 MPa. If the pressure is within the above range, the amount of dissolved chlorine can be improved.
  • the chlorine introduction tank 2 preferably has a strength that can withstand the pressure described above.
  • the chlorine introduction tank 2 preferably has a strength that allows the internal pressure to be set in the range of 0.02 to 2.00 MPa. More specifically, the chlorine introduction tank 2 preferably has a strength capable of setting the internal pressure in the range of 0.05 to 2.00 MPa, and the internal pressure is set in the range of 0.06 to 1.80 MPa. More preferably, it has a possible strength, more preferably it has a strength capable of setting the internal pressure in the range of 0.06 to 1.50 MPa, and the internal pressure is in the range of 0.08 to 1.20 MPa. More preferably, it has a strength that can be set.
  • the chlorine introduction tank 2 preferably has a strength capable of setting the internal pressure in the range of 0.10 to 1.00 MPa, and the internal pressure can be set in the range of 0.12 to 0.50 MPa. It is particularly preferable to have strength.
  • the suspension 12 supplied with chlorine is taken out from the slurry extraction section 3 provided at the bottom of the chlorine introduction tank 2 and passes through the pressure reducing valve 4 for reducing the pressure of the suspension 12. It is transferred to the reactor 6.
  • a slurry circulation pump 5 for example, ceramic, titanium palladium, or the like can be used.
  • the pump material is preferably a material satisfying resistance to wet chlorine and hydrogen chloride.
  • the suspension 12 introduced into the reactor 6 flows through a glass pipe and / or a metal pipe having a glass window, and is irradiated with ultraviolet rays from a light source to be chlorinated by a photochlorination reaction. Thereafter, the suspension 12 led out from the reactor 6 is returned to the chlorine introduction tank 2 via the slurry circulation line 7, the slurry circulation pump 5, and the check valve 8.
  • the chlorine in the suspension 12 is consumed in the reactor 6 by the photochlorination reaction. For this reason, it is preferable to supply chlorine gas from the chlorine inlet 15 to the suspension 12 taken out from the reactor 6. It is preferable that the chlorine introduction part 15 introduces chlorine gas into the suspension 12 before the suspension 12 taken out from the reactor 6 is returned to the chlorine introduction tank 2.
  • the chlorine introduction unit 15 prevents the inside of the slurry circulation line 7 from becoming a negative pressure with respect to the suspension 12 taken out from the reactor 6, in other words, the inside of the slurry circulation line 7 is set to a negative pressure or more. As such, it is preferable to supply chlorine gas.
  • the production apparatus 11 preferably includes a circulation part (circulation means) for circulating the suspension 12 irradiated with ultraviolet rays in the reactor 6 to the chlorine introduction tank 2, and the production according to the present invention.
  • a circulation part for circulating the suspension 12 irradiated with ultraviolet rays in the reactor 6 to the chlorine introduction tank 2, and the production according to the present invention.
  • the circulation unit include the slurry circulation line 7, the slurry circulation pump 5, the check valve 8, and the like. According to this configuration, the supply of chlorine and the chlorination by ultraviolet irradiation can be repeated, so that a chlorinated vinyl chloride resin can be easily produced.
  • FIG. 1 shows only one reactor 6 in FIG. 1, but the number of reactors 6 is not particularly limited, and a plurality of reactors 6 may be provided. When a plurality of reactors 6 are provided, the respective reactors 6 may be installed in series or in parallel. However, in consideration of reaction efficiency, it is preferable to install them in parallel.
  • the suspension 12 When the suspension 12 is circulated from the reactor 6 to the chlorine introduction tank 2, the suspension 12 is preferably circulated so as to be efficiently mixed inside the chlorine introduction tank 2.
  • the circulation part is preferably configured to introduce the suspension 12 into the gas phase part of the chlorine introduction tank 2 or the vicinity of the gas-liquid interface.
  • the suspension 12 when the suspension 12 is circulated from the reactor 6 to the chlorine introduction tank 2, the suspension 12 can be suspended at any location as long as the suspension 12 can be efficiently mixed inside the chlorine introduction tank 2.
  • the turbid liquid 12 may be circulated.
  • the suspension 12 that has passed through the reactor 6 may be discharged to a liquid receiving tank (not shown).
  • the reactor 6 is connected to the reactor 6 through a pipe 20 through which a suspension 12 of vinyl chloride resin into which chlorine has been introduced, a glass pipe, and / or the glass window. And at least one light source 19 for irradiating the suspension 12 with ultraviolet rays. That is, the said piping 20 and the light source 19 are accommodated in the reactor 6 of the manufacturing apparatus 11 shown in FIG.
  • the piping 20 can be vacuum degassed and replaced with nitrogen.
  • a temperature control jacket is provided in the section of the pipe 20 where the ultraviolet rays are not irradiated.
  • a suspension 12 of vinyl chloride resin into which chlorine has been introduced is continuously introduced into the pipe 20 through the chlorine introduction tank 2 (FIG. 1).
  • the number of the light sources 19 may be arbitrarily set according to the length of the pipe 20, the width of the pipe 20, and the like. From the viewpoint of efficiently irradiating the suspension 12 with ultraviolet rays, the number of light sources 19 is preferably plural.
  • positioning of the light source 19 is not specifically limited, It may be arrange
  • the plurality of light sources 19 are preferably arranged along the width direction of the pipe 20.
  • the light source 19 As a form of the light source 19, a surface light source or a point light source may be used. However, from the viewpoint of efficiently irradiating ultraviolet rays over the entire suspension 12, the surface light source may be used. preferable.
  • the surface light source 19 When the light source 19 is a surface light source, the surface light source may have a shape covering a part of the ultraviolet irradiation section or a shape covering the entire ultraviolet irradiation section. From the viewpoint of efficiently irradiating the entire suspension 12 with ultraviolet rays, the light source 19 is preferably a surface light source having a shape covering the entire ultraviolet irradiation section.
  • the cross-sectional shape of at least the ultraviolet irradiation section in the width direction of the pipe 20 is an ellipse or a rectangle.
  • the cross-sectional shape in the width direction of at least the ultraviolet irradiation section ⁇ of the pipe 20 is a section ⁇ that is not irradiated with ultraviolet light.
  • the shape is flat.
  • FIG. 2 shows a case where the cross-sectional shape of the pipe 20 in the width direction is an ellipse or a rectangle.
  • the white portion in the suspension 12 represents an area irradiated with ultraviolet rays (the same applies to FIGS. 3 to 5).
  • the cross-sectional shape in the width direction of the ultraviolet irradiation section ⁇ is an ellipse (or rectangle), and the length of the major axis (or long side) of the ellipse (or rectangle) is “L 1 ”, and the ellipse (or The length of the short axis (or short side) of the rectangle is “L 2 ”.
  • the cross-sectional shape in the width direction of the section ⁇ that is not irradiated with ultraviolet rays is also an ellipse (or rectangle), and the length of the major axis (or long side) of the ellipse (or rectangle) is “L 3 ”.
  • the length of the short axis (or short side) of (or a rectangle) is “L 4 ”.
  • the cross-sectional shape in the width direction of the ultraviolet irradiation section ⁇ is a flat shape as compared with the cross-sectional shape in the width direction of the section ⁇ that does not irradiate ultraviolet light”. 1 / L 2 > L 3 / L 4 ”(hereinafter referred to as relational expression A).
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the pipe 20 along the direction in which the pipe 20 extends.
  • the plurality of light sources 19 are arranged along the direction in which the pipe 20 extends (in other words, the length direction of the pipe 20). Therefore, in FIG. 2, for example, the suspension 12 moves from the left side of the drawing to the right side of the drawing or from the right side of the drawing to the left side of the drawing.
  • the “width direction” is intended to be a direction from the front of the paper to the back of the paper, or a direction from the back of the paper to the front of the paper.
  • the “region irradiated with ultraviolet rays” refers to a region irradiated with ultraviolet rays having a light amount per unit area of 1 ⁇ w / cm 2 or more.
  • the amount of ultraviolet light per unit area was measured by attaching a sensor (TOPCON, product number “UD-36”) to a light amount measuring device (TOPCON, product number “UVR-2”). Points to the value.
  • the “ultraviolet irradiation section” includes a region (irradiation region in the length direction) where the ultraviolet rays from the light source 19 are irradiated in the pipe 20, and both end portions in the length direction of the irradiation region. Is a section in the length direction including a region (non-irradiation region in the length direction) not included in the ultraviolet irradiation section ⁇ in the pipe 20. refers to ⁇ .
  • the section ⁇ where the ultraviolet rays are not irradiated is an area between the adjacent ultraviolet irradiation section ⁇ and the ultraviolet irradiation section ⁇ , and an end of the pipe 20.
  • the region between the ultraviolet irradiation section ⁇ and the inlet or outlet of the reactor 6, and when there is one ultraviolet irradiation section ⁇ , between the ultraviolet irradiation section ⁇ and the inlet or outlet of the reactor 6 in the pipe 20. Refers to the area.
  • the cross-sectional area in the width direction of the ultraviolet irradiation section ⁇ (the cross-sectional area of the portion through which the suspension 12 flows) is the cross-sectional area in the width direction of the section ⁇ where the ultraviolet light is not irradiated (the portion through which the suspension 12 flows).
  • the cross-sectional area may be the same as or smaller than the cross-sectional area in the width direction of the section ⁇ that is not irradiated with ultraviolet rays, but is preferably the same or smaller.
  • the pipe 20 has a cross-sectional shape in the width direction at least in the ultraviolet irradiation section ⁇ which is an ellipse as shown in FIG. 3 or a rectangle as shown in FIG.
  • the pipe 20 has a flat shape at least in the cross-sectional shape in the width direction of the ultraviolet irradiation section ⁇ as compared with the cross-sectional shape in the width direction of the section ⁇ in which the ultraviolet light is not irradiated.
  • the cross-sectional shape in the width direction of the section ⁇ that does not irradiate ultraviolet rays, which is a normal pipe portion, is a circle
  • the cross-sectional shape in the width direction of the ultraviolet irradiation section ⁇ is a flat shape (preferably an ellipse) Or rectangular).
  • the ratio of the major axis length (A) to the minor axis length (B) of the ellipse is not particularly limited. “A / B” only needs to be larger than 1, preferably 2 or more, more preferably 5 or more, more preferably 10 or more, more preferably 100 or more, and 1000 The above is most preferable.
  • the ratio of the long side length (C) to the short side length (D) of the rectangle is not particularly limited.
  • C / D only needs to be larger than 1, preferably 2 or more, more preferably 5 or more, more preferably 10 or more, and more preferably 100 or more. , 1000 or more is most preferable.
  • the suspension can be efficiently irradiated with ultraviolet rays, so that the reaction efficiency in producing the chlorinated vinyl chloride resin can be further improved.
  • the size of the cross-sectional area in the width direction of the ultraviolet irradiation section ⁇ is not particularly limited, in the present invention, at least the cross-sectional shape in the width direction of the glass pipe and / or metal pipe having a glass window is elliptical. Or since it is a rectangle, even if the cross-sectional area of the width direction of the ultraviolet irradiation section (alpha) is large, the irradiation efficiency of the ultraviolet-ray with respect to the suspension 12 of a vinyl chloride resin can be improved.
  • the reaction efficiency in producing the chlorinated vinyl chloride resin can be improved.
  • the light source 19 is a light source that irradiates ultraviolet rays, specifically, for example, ultraviolet LED, organic EL, inorganic EL, ultraviolet laser, and mercury lamp (mercury lamp), preferably ultraviolet LED, organic EL, inorganic EL, and ultraviolet light. There may be mentioned at least one light source selected from the group consisting of lasers.
  • the installation location of the light source 19 with respect to the pipe 20 is, for example, when the cross-sectional shape in the width direction in the ultraviolet irradiation section ⁇ of the pipe 20 is an ellipse, FIG. 3 (a), (b), (e), ( As shown in f), it may be installed so that ultraviolet rays are irradiated toward the minor axis direction in the pipe 20, and as shown in FIG. 3C, the ultraviolet rays are emitted toward the major axis direction in the pipe 20.
  • the pipe 20 may be installed so that ultraviolet rays are irradiated in directions other than the minor axis direction and the major axis direction.
  • the light source 19 may be installed so that the light source 19 is in contact with the pipe 20 as shown in FIG. 3A, or the light source 19 is installed away from the pipe 20 as shown in FIG. May be.
  • the light source 19 may be formed by a plurality of light sources, or a plurality of light sources 19 may be formed. In this case, the number of the light sources that form the light source 19 and the number of the light sources 19 are not limited.
  • the pipe 20 when the cross-sectional shape in the width direction in the ultraviolet irradiation section ⁇ of the pipe 20 is rectangular, as shown in FIGS. 4A, 4B, 4E, and 4F, the pipe 20 It may be installed so that ultraviolet rays are irradiated toward the short side direction in FIG. 4, or as shown in FIG. 4C, it may be installed so that ultraviolet rays are irradiated toward the long side direction in the pipe 20. Alternatively, as shown in FIG. 4D, the pipe 20 may be installed so that the ultraviolet rays are irradiated in a direction other than the short side direction and the long side direction.
  • the light source 19 may be installed so that the light source 19 is in contact with the pipe 20 as shown in FIG. 4A, or the light source 19 is installed away from the pipe 20 as shown in FIG. 4B. May be.
  • the light source 19 may be formed by a plurality of light sources, or a plurality of light sources 19 may be formed. In this case, the number of the light sources that form the light source 19 and the number of the light sources 19 are not limited.
  • the four corners are not necessarily formed at right angles, and have a certain curvature (R) in order to maintain the mechanical strength of the pipe 20. It may be formed in a curved shape.
  • the pipe 20 can be produced by, for example, alternately connecting a glass pipe corresponding to the ultraviolet irradiation section ⁇ and a metal pipe such as a titanium-palladium alloy corresponding to the section ⁇ not irradiated with ultraviolet light. Although it is good, it is not particularly limited, and it can be produced by various conventionally known methods. Furthermore, a method for producing a metal pipe having a glass window may be produced by, for example, cutting a part of a metal pipe such as titanium-palladium alloy and fitting the glass into the part, but is not particularly limited. However, it can be produced by various conventionally known methods.
  • the diameter of the flow portion of the suspension 12 in the cross section in the width direction of the ultraviolet irradiation section ⁇ , preferably the short diameter or short side of the flow portion of the suspension 12 is sufficient for the suspension 12 of the vinyl chloride resin.
  • the number of the light sources 19 arranged along the pipe 20 is not particularly limited as long as it is a number that can sufficiently irradiate the vinyl chloride resin suspension 12 with ultraviolet rays.
  • the “suspension circulation portion” refers to a region surrounded by the inner peripheral surface of the pipe 20.
  • the cross-sectional shape in the width direction is an ellipse as shown in FIGS. They may be arranged point-symmetrically or line-symmetrically with respect to the pipe 20, and as shown in FIGS. 5B and 5D, they are point-symmetrical or line-symmetrical with respect to the pipe 20 whose cross-sectional shape in the width direction is rectangular. You may arrange in.
  • FIG. 5 illustrates the case where the two light sources 19 are installed so that the pipe 20 is sandwiched in the width direction, but three or more light sources 19 may be installed so that the pipe 20 is sandwiched in the width direction.
  • a plurality of light sources 19 are arranged point-symmetrically or line-symmetrically with respect to the pipe 20 when viewed in the cross-section in the width direction of the pipe 20.
  • positions so that the piping 20 may be enclosed is included.
  • FIGS. 5D and 5E An example of the combination is shown in FIGS. 5D and 5E, but the combination in the present invention is not limited to the combination shown in FIGS. 5D and 5E.
  • the suspension 20 of the vinyl chloride resin is continuously supplied to the pipe 20 while the pipe 20 is connected to the suspension 12. Then, ultraviolet rays are irradiated from the light source 19 (irradiation step).
  • the suspension 12 is irradiated with ultraviolet rays from the light source 19 while circulating the suspension 12 of the vinyl chloride resin into which chlorine has been introduced. Thereby, chlorination reaction is started.
  • the temperature in the piping 20 is controlled by letting warm water pass through a jacket during an irradiation process.
  • the suspension 12 of the vinyl chloride resin is preferably an aqueous suspension.
  • the irradiation step it is more preferable to circulate the vinyl chloride resin suspension 12 and irradiate the suspension 12 with ultraviolet rays a plurality of times. Thereby, an ultraviolet-ray can be efficiently irradiated with a vinyl chloride resin.
  • the number of times the suspension 12 is circulated may be set as appropriate according to, for example, the number of the light sources 19, the thickness of the pipe 20, the chlorine content of the desired chlorinated vinyl chloride resin, and the like. It is not a thing.
  • the chlorination reaction proceeds and the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin reaches a desired value, the irradiation of ultraviolet light from the light source 19 is terminated, and the chlorination reaction is terminated. Thereafter, for example, the suspension 12 containing the chlorinated vinyl chloride resin is taken out from the chlorine introduction tank 2 (FIG. 1), and after remaining unreacted chlorine in the chlorinated vinyl chloride resin is purged with nitrogen gas. The hydrochloric acid is removed by washing with water and dried (washing process, drying process). Thereby, a chlorinated vinyl chloride resin can be produced.
  • the inventors preferably use at least one light source selected from the group consisting of an ultraviolet LED, an organic EL, an inorganic EL, and an ultraviolet laser, more preferably an ultraviolet LED to introduce chlorine into which chlorine has been introduced. It was found that a chlorinated vinyl chloride resin can be obtained more efficiently by irradiating a suspension of vinyl resin with ultraviolet rays and chlorinating the vinyl chloride resin. In addition, if the stirrability in the reaction tank and the UV irradiation range for the vinyl chloride resin are similar, at least one light source selected from the group consisting of UV LED, organic EL, inorganic EL, and UV laser is used.
  • the total power consumption in the step of chlorinating the vinyl chloride resin is reduced and the production cost can be reduced by irradiating with ultraviolet rays.
  • at least one kind of light source selected from the group consisting of ultraviolet LED, organic EL, inorganic EL and ultraviolet laser, particularly ultraviolet LED has less decrease in luminous intensity due to long-term use than mercury lamp, The number of renewals (replacements) can be reduced, and the productivity of the chlorinated vinyl chloride resin can be improved.
  • at least one light source selected from the group consisting of ultraviolet LED, organic EL, inorganic EL, and ultraviolet laser can shorten the reaction time as compared with mercury lamps if the total power consumption is comparable. it can.
  • the total power consumption is expressed by the following formula (1), where I (A) is the current value of the light source, V (V) is the voltage value of the light source, and t (h) is the chlorination reaction time. ).
  • Ultraviolet LED should just be LED which can irradiate an ultraviolet-ray,
  • the structure is not specifically limited.
  • the ultraviolet LED a semiconductor light emitting device using a nitride semiconductor material such as AlN, AlGaN, or AlInGaN for a light emitting layer, or a semiconductor light emitting device using a diamond thin film for a light emitting layer, or the like is used. More preferably, an ultraviolet LED having a single peak wavelength is used. Moreover, the peak wavelength of the ultraviolet rays irradiated by the ultraviolet LED can be adjusted by changing the ratio of each composition of the light emitting layer.
  • the peak wavelength of the ultraviolet light can be shortened by increasing the Al content.
  • a light source such as an organic EL, an inorganic EL, and an ultraviolet laser that can irradiate the ultraviolet light can be used for the ultraviolet irradiation.
  • an ultraviolet LED it is preferable to use an ultraviolet LED as the light source.
  • a light source such as an organic EL, an inorganic EL, and an ultraviolet laser can irradiate ultraviolet rays having the same peak wavelength and / or wavelength range as the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet LED.
  • the peak wavelengths and wavelength ranges of ultraviolet rays emitted by ultraviolet LEDs are as follows.
  • the peak wavelength of ultraviolet light emitted from the ultraviolet LED is preferably 290 nm or more and 400 nm or less from the viewpoint of suppressing initial coloring during heat molding and improving thermal stability. Moreover, it is preferable that the peak wavelength of the ultraviolet-ray which an ultraviolet LED irradiates is 340 nm or more and 400 nm or less from a viewpoint of durability of a reaction tank. Note that ultraviolet rays having a peak wavelength of 315 nm or more and 400 nm or less are also referred to as UVA. In the present invention, an ultraviolet LED that emits ultraviolet light having a peak wavelength of 365 nm or an ultraviolet LED that emits ultraviolet light having a peak wavelength of 385 nm can be suitably used.
  • the wavelength range of ultraviolet rays emitted from the ultraviolet LED is preferably 260 nm or more and 430 nm or less.
  • the “ultraviolet wavelength range” means a wavelength range having a relative emission intensity of 2% or more with respect to the relative emission intensity of the peak wavelength in the emission spectrum.
  • the wavelength range is 350 nm to 392 nm
  • the wavelength range is 355 nm to 415 nm.
  • an ultraviolet LED that emits ultraviolet rays having a wavelength range of 300 nm or more and 430 nm or less and a peak wavelength of 350 nm or more and 400 nm or less.
  • an ultraviolet LED that emits ultraviolet rays having a wavelength range of 350 nm to 392 nm and a peak wavelength of 365 nm is preferable.
  • the reaction efficiency of chlorination in the present invention is the total amount of light and / or reaction time required when producing a chlorinated vinyl chloride resin having the same chlorine content using a vinyl chloride resin having the same composition. Can be evaluated. Therefore, the smaller the total amount of light required and the shorter the reaction time, the higher the chlorination reaction efficiency.
  • the “total light amount” is a value measured and calculated by the following method.
  • the light quantity per unit area of the ultraviolet rays emitted from the light source is measured at the position where the distance between the light source and the light source is closest.
  • the irradiation area where the ultraviolet ray irradiated from the light source hits the chlorinated vinyl resin is measured at the position where the distance between the vinyl chloride resin present in the reaction tank and the light source is the shortest.
  • a value obtained by multiplying the value of the irradiation area obtained by the above measurement with the value of the light amount per unit area is defined as the total light amount.
  • the production apparatus shown in FIG. 6 as a reference example is used for producing a chlorinated vinyl chloride resin
  • the light amount per unit area and the irradiation area are measured at the position of the inner wall of the reactor 600
  • chlorine when the manufacturing apparatus shown in FIG. 12 as a reference example is used for manufacturing the vinyl chloride resin, the light quantity per unit area and the irradiation area at the position of the outer wall of the cylindrical container 300b in which the ultraviolet LED light source device is inserted. Measure.
  • the measurement of the light amount per unit area and the irradiation area is performed in an air atmosphere and with the reactor inside empty.
  • ultraviolet LED refers to both an ultraviolet LED element and an ultraviolet LED light source device having a plurality of ultraviolet LED elements.
  • a mercury lamp (mercury lamp) may be used as a light source, if necessary.
  • the number of UV LEDs used for chlorination of vinyl chloride resin may be one or plural. In the case of using a plurality of ultraviolet LEDs, ultraviolet LEDs having the same peak wavelength of ultraviolet rays to be irradiated may be used in combination, or ultraviolet LEDs having different peak wavelengths of irradiated ultraviolet rays may be used in combination. Good.
  • the vinyl chloride resin used in the present invention is introduced into a reaction vessel (a glass pipe and / or a metal pipe having a glass window) as a suspension, more preferably an aqueous suspension.
  • An aqueous suspension of a vinyl chloride resin can be obtained by suspending a vinyl chloride resin in an aqueous medium. Specifically, for example, when water is used as an aqueous medium and a vinyl chloride resin and water are mixed, an aqueous suspension of the vinyl chloride resin can be obtained.
  • the vinyl chloride resin used as a raw material for the chlorinated vinyl chloride resin is a vinyl chloride monomer homopolymer, or a copolymer of a vinyl chloride monomer and another copolymerizable monomer. It is. Although it does not specifically limit as another copolymerizable monomer, For example, ethylene, propylene, vinyl acetate, allyl chloride, allyl glycidyl ether, acrylic acid ester, vinyl ether etc. are mentioned.
  • a dispersant When the vinyl chloride monomer is homopolymerized, or when the vinyl chloride monomer is copolymerized with another copolymerizable monomer, a dispersant, an oil-soluble polymerization initiator, or the like can be used.
  • a polymerization regulator When performing the above polymerization, a polymerization regulator, a chain transfer agent, a pH regulator, an antistatic agent, a crosslinking agent, a stabilizer, a filler, an antioxidant, a scale inhibitor, and the like may be further used. .
  • Examples of the dispersant include partially saponified polyvinyl acetate, methyl cellulose, and hydroxypropyl methyl cellulose.
  • Examples of the oil-soluble polymerization initiator include lauroyl peroxide, di-2-ethylhexyl peroxyneodecanoate, t-butylperoxyneodecanoate, ⁇ , ⁇ ′-azobis-2,4-dimethylvaleronitrile. Etc.
  • the particle size of the vinyl chloride resin is not particularly limited, but the average particle size is preferably 0.1 to 350 ⁇ m, more preferably 80 to 200 ⁇ m. In the present invention, the average particle size of the vinyl chloride resin is measured according to JIS-K0069.
  • the aqueous suspension of the vinyl chloride resin is not particularly limited, and can be obtained, for example, by mixing a vinyl chloride resin and water and suspending the vinyl chloride resin in water. .
  • the aqueous suspension of the vinyl chloride resin is preferably prepared in a mixing tank provided on the upstream side of these pipes before being introduced into the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window. That is, the aqueous suspension of the vinyl chloride resin is preferably prepared in advance in a mixing tank and then introduced into a metal pipe having a glass pipe and / or a glass window.
  • the obtained aqueous suspension of the vinyl chloride resin is introduced into a reaction tank (a glass pipe and / or a metal pipe having a glass window), and a stirring blade disposed in the reaction tank or, if necessary, a glass pipe. And / or agitated by a static mixer placed in a metal pipe with a glass window. Chlorine is supplied to the aqueous suspension of the vinyl chloride resin in the mixing tank while stirring.
  • the aqueous suspension of the vinyl chloride resin in the mixing tank is introduced into a metal pipe having a glass pipe and / or a glass window while further supplying chlorine as necessary, and is irradiated with ultraviolet rays by an ultraviolet LED. By starting the irradiation of ultraviolet rays from the ultraviolet LED, the chlorination reaction of the vinyl chloride resin starts.
  • the vinyl chloride resin in the aqueous suspension is chlorinated until the desired chlorine content is reached.
  • the chlorination reaction is terminated by terminating the irradiation with ultraviolet rays.
  • unreacted chlorine in the chlorinated vinyl chloride resin is purged with nitrogen gas or the like, and further, hot water having a temperature lower than Tg (glass transition temperature) of the chlorinated vinyl chloride resin is used.
  • Tg glass transition temperature
  • the concentration of the vinyl chloride resin in the aqueous suspension depends on the molecular weight of the vinyl chloride resin. It is preferably 10% by weight or more and 40% by weight or less, and more preferably 20% by weight or more and 35% by weight or less.
  • chlorine When supplying chlorine to the mixing tank, chlorine may be either gaseous or liquid, but is more preferably gaseous from the viewpoint of ease of handling.
  • the method for supplying chlorine is not particularly limited as long as it can supply chlorine into the aqueous suspension.
  • chlorine supply methods include a method of supplying chlorine in a lump before the start of the chlorination reaction (initial stage), a method of supplying chlorine intermittently during the chlorination reaction, and a continuous supply of chlorine during the chlorination reaction.
  • the mixing tank may be configured to be supplied with powdered or particulate vinyl chloride resin, water, and chlorine.
  • aqueous suspension of a vinyl chloride resin into which chlorine is introduced into a reaction vessel exists at the time of irradiation with ultraviolet rays. Therefore, the method for supplying the aqueous suspension and chlorine is not particularly limited.
  • the chlorination reaction is started by starting the irradiation of ultraviolet rays, and is ended by ending the irradiation of ultraviolet rays.
  • the maximum reaction temperature during the chlorination reaction is not particularly limited, but is preferably 90 ° C. or lower, more preferably 88 ° C. or lower, and further preferably 86 ° C. or lower. When the maximum reaction temperature is 90 ° C. or lower, deterioration of the vinyl chloride resin is suppressed and coloring of the obtained chlorinated vinyl chloride resin is suppressed.
  • the minimum reaction temperature during the chlorination reaction is preferably more than 0 ° C. from the viewpoint of facilitating the flow of the aqueous suspension in the glass pipe and / or metal pipe having a glass window. In addition, the minimum reaction temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, from the viewpoint of shortening the reaction time.
  • this invention is not limited to the irradiation process demonstrated below and the metal piping which has a glass piping and / or a glass window.
  • the irradiation process demonstrated below and the structure of metal piping which has glass piping and / or a glass window are combined with the irradiation process already demonstrated and the structure of metal piping which has glass piping and / or a glass window. Is also possible.
  • the irradiation step is such that the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the length of the inner diameter of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window is 30 to 100%. It may be a step of irradiating the liquid with ultraviolet rays.
  • the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the length of the inner diameter of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window is more preferably 40 to 100%, and further preferably 50 to 100%. 60 to 100% is more preferable, 70 to 100% is further preferable, 80 to 100% is further preferable, and 90 to 100% is most preferable.
  • the cross-sectional shape in the width direction of the metal pipe having the glass pipe and / or the glass window at least in the ultraviolet irradiation section is an ellipse or a rectangle, the inner diameter of the metal pipe having the glass pipe and / or the glass window can be easily obtained.
  • the ratio of the ultraviolet reach distance in the suspension to the length of can be adjusted to the above-mentioned range.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a chlorinated vinyl chloride resin production apparatus which is a reference example of the present invention
  • FIG. FIGS. 15B to 15E are sectional views of the pipe 20 in the width direction.
  • FIGS. 16 and 17 are schematic cross-sectional views showing the main part of the chlorinated vinyl chloride resin production apparatus according to the present invention.
  • FIGS. It is sectional drawing of the width direction.
  • the suspension 12 of vinyl chloride resin into which chlorine has been introduced circulates in the pipe 20.
  • the light source 19 is disposed to face the pipe 20.
  • the white portions in the suspension 12 represent regions irradiated with ultraviolet rays (hereinafter referred to as “ultraviolet irradiation regions 22”).
  • the “ultraviolet irradiation region” refers to a region irradiated with ultraviolet rays having a light amount per unit area of 1 ⁇ w / cm 2 or more.
  • the amount of UV light per unit area was measured by attaching a sensor (TOPCON, product number “UD-36”) to a light amount measuring device (TOPCON, product number “UVR-2”). Is.
  • the point b is the point where the distance from the light source 19 is the longest in the ultraviolet irradiation region 22, that is, the ultraviolet ray whose light amount per unit area is 1 ⁇ w / cm 2 or more. Represents the point farthest from 19. In the present specification, for convenience, the point b is referred to as “the longest arrival point of ultraviolet rays”.
  • the “inner diameter of the metal pipe having a glass pipe and / or glass window” refers to, for example, the cross-sectional shape in the width direction of the flow portion of the suspension 12 in the pipe 20 shown in FIG. If the circle as shown in ⁇ (e), refers to the length D 1 of the diameter of the circle. Further, for example, the width direction of the cross-sectional shape of the circulation portion of the suspension 12, in the case of an ellipse, as shown in (a) ⁇ (d) in FIG. 16, refers to the length D 2 of the minor axis of the ellipse . For example, when the cross-sectional shape in the width direction of the flow part of the suspension 12 is a rectangle as shown in FIGS.
  • the length D 3 of the short side of the rectangle is referred to. .
  • circulation part of the suspension liquid 12 is a square
  • the length of one side of the said square is said.
  • the cross-sectional shape in the width direction of the flow part of the suspension 12 is a polygon other than a rectangle and a square, it means the length of the diameter of a circle inscribed in the polygon.
  • the “suspension circulation part” refers to a region surrounded by the inner peripheral surface of the pipe 20.
  • the “ultraviolet ray reaching distance in the suspension” refers to the maximum value of the distance reached by the ultraviolet ray having a light amount per unit area of 1 ⁇ w / cm 2 or more in the suspension. That is, as shown in FIG. 15B, the center of the light source 19 (hereinafter referred to as “light source center”) (for example, the point c shown in FIG. 15B) and the longest ultraviolet ray in the ultraviolet irradiation region 22.
  • the length d 1 of the straight line ab when the point close to the light source 19 among the contact points between the straight line cb connecting the reaching point b and the inner peripheral surface of the pipe 20 is the point a.
  • the “light source center” refers to the center of the light emitting region of the light source 19, and more specifically refers to the position corresponding to the peak of the light emission intensity distribution in the light emitting region of the light source.
  • the suspension 12 when the suspension 12 is irradiated with ultraviolet rays so that the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the inner diameter of the pipe 20 is 30 to 100%, for example, as shown in FIG.
  • the cross-sectional shape in the width direction of the flow part of the suspension 12 is a circle
  • the ratio of the ultraviolet ray reaching distance (the length d 1 of the straight line ab) to the length D 1 of the diameter of the circle is 30 to 100%. In this way, the suspension 12 is irradiated with ultraviolet rays.
  • FIGS. 18A to 18C are longitudinal sectional views of a model device used for measuring the ultraviolet reach distance in the suspension
  • FIG. 18D is a transverse sectional view of the model device.
  • the ultraviolet reach distance in the suspension can be calculated based on data obtained in advance in a model apparatus as shown in FIG.
  • a model apparatus is designed by imitating an apparatus for actually producing a chlorinated vinyl chloride resin and reaction conditions (type of light source and pipe, concentration of vinyl chloride resin, temperature, light output, etc.).
  • the tank 30 is manufactured by imitating piping of an apparatus that actually manufactures a chlorinated vinyl chloride resin.
  • the light source 19 is stored in the sheath tube 24.
  • FIG. 19 shows an outline of this measurement method.
  • the purpose of this measurement method is to calculate the light source distance (ultraviolet ray reachable distance in the suspension) from the intensity (ultraviolet ray intensity) of the ultraviolet rays irradiated to the suspension into which chlorine is introduced. Since the intensity of ultraviolet light varies depending on the presence or absence of chlorine, calculations from Experiment 1 to Experiment 3 cannot be performed directly. For this reason, it is necessary to consider the calculation from Experiment 3 to the purpose from the relationship between Experiments 1 and 2.
  • the model apparatus measures the ultraviolet intensity at each distance while changing the distance A between the light source 19 and the sensor 23. Since the sensor 23 is provided so as to contact the outer peripheral surface of the tank 30, the distance A is changed by moving the position of the light source 19 in the inner diameter direction of the tank 30. For example, when the tank 30 having a circular cross-sectional shape as shown in FIG. 18D is used, the position of the light source 19 is moved in the diameter direction of the circle. The measurement is performed while stirring the suspension 12 with the stirring blade 26. In Experiment 1, chlorine is not introduced into the suspension 12 of the vinyl chloride resin. Thus, the relationship between the distance A and the ultraviolet intensity when the current value (Amp) is constant is confirmed. Since the distance A includes the thickness of the wall of the tank 30, the ultraviolet ray reach distance (the length d shown in FIG. 18D) in the actual suspension is from the distance A to the tank 30. The value is obtained by reducing the wall thickness.
  • Experiment 2 As shown in FIG. 18B, in the model device, the same intensity as the ultraviolet intensity at each distance in Experiment 1 is obtained when the light source 19 is fixed and the distance A is constant. Measure the current value. The current value of the light source 19 is controlled by the light source control unit 25. The measurement is performed while stirring the suspension 12 with the stirring blade 26. In Experiment 2, as in Experiment 1, chlorine is not introduced into the suspension 12 of the vinyl chloride resin. Thereby, the relationship between the ultraviolet intensity and the current value when the distance A is constant is confirmed.
  • the ultraviolet intensity at the current value corresponding to each distance was measured while introducing chlorine into the suspension 12 of the vinyl chloride resin.
  • the current value of the light source 19 is controlled by the light source control unit 25.
  • the measurement is performed while stirring the suspension 12 with the stirring blade 26. Thereby, the relationship between the current value and the ultraviolet intensity in the suspension 12 into which chlorine is introduced is confirmed.
  • the ultraviolet reach distance is indirectly calculated from the ultraviolet intensity in the suspension 12 into which chlorine is measured, which is measured in an actual manufacturing apparatus. Can do.
  • the ultraviolet rays in order to irradiate the ultraviolet rays so that the ratio of the ultraviolet ray reaching distance to the inner diameter of the pipe is 30 to 100%, the ultraviolet rays reachable in the suspension of the vinyl chloride resin as described above. Considering various factors that affect the distance, light source conditions (type, position, output, etc.), piping conditions (shape, material, etc.), the ratio of UV reach to the inner diameter of the pipe is 30 to 100%. What is necessary is just to set suitably the optimal ultraviolet irradiation conditions which become. Note that the method of measuring the ultraviolet reach distance is not limited to the method described above.
  • the ratio of the ultraviolet ray reaching distance to the inner diameter of the pipe is 30 to 100%, the ratio of the ultraviolet ray reaching distance to the inner diameter of the pipe is lower than 30%, compared with the case where vinyl chloride is present in the suspension. It can be said that the amount of ultraviolet rays irradiated to the resin is large.
  • the chlorination of the vinyl chloride resin is started by irradiation with ultraviolet rays and stopped by ending the irradiation with ultraviolet rays. For this reason, if the ratio of the ultraviolet ray reaching distance to the inner diameter of the pipe is 30 to 100%, the chlorination is theoretically less than the case where the ratio of the ultraviolet ray reaching distance to the inner diameter of the pipe is lower than 30%.
  • the ratio of the vinyl chloride resin started is high. It can be said that the higher the ratio of the chlorinated vinyl chloride resin, the higher the reaction efficiency. Therefore, if the ratio of the ultraviolet ray reaching distance to the pipe inner diameter is 30 to 100%, the ultraviolet ray reaching distance relative to the pipe inner diameter is It can be said that the reaction efficiency is high as compared with the case where the ratio is lower than 30%.
  • the irradiation step it is more preferable to circulate the vinyl chloride resin suspension 12 and irradiate the suspension 12 with ultraviolet rays a plurality of times. Thereby, an ultraviolet-ray can be efficiently irradiated with a vinyl chloride resin.
  • the number of times the suspension 12 is circulated may be set as appropriate according to, for example, the number of the light sources 19, the thickness of the pipe 20, the chlorine content of the desired chlorinated vinyl chloride resin, and the like. It is not a thing.
  • the suspension can be irradiated with ultraviolet rays so that the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension 12 to the inner diameter of the pipe is 30 to 100%, the position where the light source 19 is provided in the manufacturing apparatus of the present invention,
  • the distance between the pipe 20 and the light source 19, the ultraviolet irradiation direction of the light source 19 with respect to the pipe 20, the output of the light source 19, the size and shape of the pipe 20 are not particularly limited, and can be set as appropriate.
  • a metal pipe having a glass pipe and / or a glass window (hereinafter sometimes simply referred to as a pipe) will be described in detail below.
  • the shape of the pipe 20 used in the manufacturing method of the present invention and the manufacturing apparatus of the present invention is not particularly limited, but the cross-sectional shape in the width direction of the flow part of the suspension 12 is preferably flat. .
  • the cross-sectional shape in the width direction of the flow portion of the suspension 12 is an ellipse or a rectangle. Say something.
  • the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the inner diameter of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window is 30 to 100%. Easy to do. That is, when the cross-sectional area in the width direction of the pipe 20 is the same, if the cross-sectional shape in the width direction of the flow portion of the suspension 12 is flat, the width direction of the flow portion in the suspension 12 Compared with the case where the cross-sectional shape is a circle, the inner diameter of the pipe 20 becomes shorter.
  • the chlorinated chloride can be more efficiently performed.
  • Vinyl resin can be manufactured.
  • the diameter of the cross-section in the width direction of the flow portion of the suspension 12 (also simply referred to as “inner diameter of the pipe”) is such that the ratio of the UV reach distance in the suspension to the diameter is 30 to 100%.
  • the length is not particularly limited as long as it can be irradiated.
  • the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the inner diameter is 30 to 100% when the inner diameter of the pipe 20 is shorter. Therefore, since the irradiation energy for irradiating the necessary ultraviolet rays can be reduced, the chlorinated vinyl chloride resin can be produced more efficiently.
  • the production method of the pipe 20 is not particularly limited, and can be produced by various conventionally known methods.
  • a glass pipe corresponding to the ultraviolet irradiation section and a metal pipe such as a titanium-palladium alloy corresponding to the section not irradiated with ultraviolet light may be alternately connected.
  • a method for producing a metal pipe having a glass window may be produced by, for example, cutting a part of a metal pipe such as titanium-palladium alloy and fitting the glass into the part, but is not particularly limited.
  • it can be produced by various conventionally known methods.
  • the “ultraviolet irradiation section” includes a region (irradiation region in the length direction) of the pipe 20 that is irradiated with the ultraviolet light from the light source 19, and both ends of the irradiation region in the length direction.
  • the section ⁇ where the ultraviolet rays are not irradiated is an area between the adjacent ultraviolet irradiation section ⁇ and the ultraviolet irradiation section ⁇ , and an end of the pipe 20.
  • the ultraviolet irradiation section ⁇ and the reactor 6 (FIG. 1) in the pipe 20 are shown. 1) refers to the area between the entrance and the exit.
  • the irradiation step it is preferable to irradiate ultraviolet rays in the direction passing through the center of the cross-sectional shape in the inner diameter direction of the metal pipe 20 having a glass pipe and / or glass window and in the width direction of the pipe.
  • the light source 19 can irradiate ultraviolet rays in a direction passing through the center of the cross-sectional shape in the inner diameter direction of the metal pipe 20 having the glass pipe and / or the glass window and in the width direction of the pipe. Is preferably provided.
  • the “inner diameter direction of the metal pipe having a glass pipe and / or a glass window” is, for example, when the cross-sectional shape in the width direction of the flow part of the suspension 12 is a circle, the diameter of the circle is
  • the cross-sectional shape in the width direction of the flow part of the suspension 12 is an ellipse
  • the direction parallel to the minor axis of the ellipse is referred to.
  • the cross-sectional shape in the width direction is a rectangle, it means a direction parallel to the short side of the rectangle.
  • the “direction passing through the center of the cross-sectional shape in the width direction of the pipe” is a direction passing through the center of the cross-sectional shape in the width direction of the flow portion of the suspension 12, that is, for example, the flow portion of the suspension 12.
  • the cross-sectional shape in the width direction is a circle, it means the direction passing through the center of the circle, and when the cross-sectional shape in the width direction of the flow part of the suspension 12 is an ellipse, the direction passing through the center of the ellipse
  • the cross-sectional shape in the width direction of the circulation part of the suspension 12 is a rectangle, it means a direction passing through the center of the rectangle.
  • the above-mentioned “irradiate ultraviolet rays in the direction passing through the center of the cross-sectional shape in the inner diameter direction of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window and in the width direction of the pipe” is shown in FIGS.
  • the cross-sectional shape in the width direction of the flow part of the suspension 12 is a circle
  • the direction of the straight line cb connecting the light source center c and the longest arrival point b of ultraviolet rays, and the diameter of the circle Refers to irradiating with ultraviolet rays so that the orientation of Further, as shown in FIGS.
  • ultraviolet rays are irradiated in a direction perpendicular to the outer peripheral surface of the pipe 20, and therefore, the pipes 20 are irradiated with ultraviolet rays obliquely (for example, (d) in FIG. 15, (d) in FIG. 16).
  • the amount of ultraviolet light that hits the outer peripheral surface of the pipe 20 and is reflected can be reduced.
  • the suspension is more efficiently performed so that the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the inner diameter of the pipe is 30 to 100%. It becomes possible to irradiate the liquid with ultraviolet rays.
  • the “perpendicular direction with respect to the outer peripheral surface of the pipe” is, as shown in FIG. 15B, a straight line cb connecting the light source center c and the longest arrival point b of ultraviolet rays in the ultraviolet irradiation region 22;
  • the straight line cb exists on the same plane as the cross-section in the width direction of the pipe 20 passing through the point a ′, and
  • the straight line cb indicates that it is perpendicular to the tangent S of the outer periphery of the cross-sectional shape in the width direction of the pipe 20 at the point a ′.
  • the light source 19 is preferably provided at a position where the distance from the glass pipe and / or the metal pipe 20 having the glass window is the shortest.
  • the light source 19 is preferably installed so that the light source 19 is in contact with the pipe 20 as shown in FIG. 15B, FIG. 16A, and FIG.
  • the suspension can be made more efficient so that the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension 12 to the inner diameter of the pipe is 30 to 100%. It is possible to irradiate ultraviolet rays.
  • the number of light sources 19 is not limited to one.
  • the number of the light sources 19 may be any number that can sufficiently irradiate the vinyl chloride resin suspension 12 with ultraviolet rays, and may be arbitrarily set according to the length, thickness, and the like of the pipe 20.
  • the arrangement of the light sources 19 with respect to the pipe 20 is not particularly limited.
  • the light sources 19 may be arranged point-symmetrically or line-symmetrically with respect to the pipe 20 whose cross-sectional shape in the width direction is a circle.
  • a plurality of light sources 19 are arranged point-symmetrically or line-symmetrically with respect to the pipe 20 when viewed in the cross-section in the width direction of the pipe 20.
  • positions so that the piping 20 may be enclosed is included.
  • the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the inner diameter of the pipe should be 30 to 100% for at least one light source.
  • the ratio of the reach distance of ultraviolet rays in the suspension to the inner diameter of the pipe is 30 to 100%.
  • the present invention can be configured as follows, for example.
  • ⁇ 2> The cross-sectional shape in the width direction of the ultraviolet irradiation section in the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window is flatter than the cross-sectional shape in the width direction of the section not irradiated with ultraviolet light.
  • ⁇ 1> The apparatus for producing a chlorinated vinyl chloride resin according to ⁇ 1>.
  • ⁇ 4> The chlorinated chloride according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the light source is at least one light source selected from the group consisting of an ultraviolet LED, an organic EL, an inorganic EL, and an ultraviolet laser. Vinyl resin production equipment.
  • the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the length of the inner diameter of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window is 30.
  • the suspension of the chlorinated vinyl chloride resin according to ⁇ 6> or ⁇ 7> wherein the suspension of the vinyl chloride resin is circulated and the suspension is irradiated with ultraviolet rays a plurality of times. Production method.
  • ultraviolet rays are emitted from at least one light source selected from the group consisting of ultraviolet LED, organic EL, inorganic EL, and ultraviolet laser.
  • a chlorinated vinyl chloride resin Of producing a chlorinated vinyl chloride resin.
  • the ratio of the ultraviolet ray reaching distance in the suspension to the length of the inner diameter of the glass pipe and / or the metal pipe having the glass window is 30 to 100%.
  • the present invention can be configured as follows, for example.
  • An irradiation step of irradiating the suspension with ultraviolet light while circulating a suspension of the resin, wherein in the irradiation step, the suspension with respect to the inner diameter of the metal pipe having the glass pipe and / or glass window A method for producing a chlorinated vinyl chloride resin, comprising irradiating the suspension with ultraviolet rays so that the proportion of the ultraviolet ray reaching distance in water becomes 30 to 100%.
  • ⁇ 12> The method for producing a chlorinated vinyl chloride resin according to ⁇ 11>, wherein in the irradiation step, a suspension of the vinyl chloride resin is circulated and the suspension is irradiated with ultraviolet rays a plurality of times.
  • ⁇ 13> ⁇ 11> or characterized in that, in the irradiation step, the glass pipe and / or the metal pipe having a glass window is irradiated with ultraviolet rays in a direction passing through the center of the cross-sectional shape in the width direction of the pipe and the width direction of the pipe.
  • ⁇ 12> The method for producing a chlorinated vinyl chloride resin according to ⁇ 12>.
  • ultraviolet rays are irradiated from at least one light source selected from the group consisting of an ultraviolet LED, an organic EL, an inorganic EL, and an ultraviolet laser, according to any one of ⁇ 11> to ⁇ 15> Of producing a chlorinated vinyl chloride resin.
  • An apparatus for producing a chlorinated vinyl chloride resin by chlorinating a vinyl chloride resin by irradiating ultraviolet rays wherein a suspension of the vinyl chloride resin introduced with chlorine is circulated, and / or Or a metal pipe having a glass window, and a glass pipe and / or a light source for irradiating the suspension with ultraviolet light through the glass window, and the metal pipe having the glass pipe and / or the glass window, and The light source can irradiate the suspension with ultraviolet rays such that a ratio of an ultraviolet ray reaching distance in the suspension to an inner diameter of the glass pipe and / or metal pipe having a glass window is 30 to 100%.
  • An apparatus for producing a chlorinated vinyl chloride resin characterized by being configured as described above.
  • the light source is provided so as to be able to irradiate ultraviolet rays in a direction passing through a center of a cross-sectional shape in a width direction of the pipe and / or a metal pipe having a glass window.
  • ⁇ 20> The chlorinated vinyl chloride resin according to any one of ⁇ 17> to ⁇ 19>, wherein a cross-sectional shape in the width direction of the metal pipe having the glass pipe and / or the glass window is an ellipse or a rectangle Manufacturing equipment.
  • ⁇ 21> The chlorinated vinyl chloride according to any one of ⁇ 17> to ⁇ 20>, wherein the light source is at least one selected from the group consisting of ultraviolet LED, organic EL, inorganic EL, and ultraviolet laser -Based resin manufacturing equipment.
  • UV-LED light source unit manufactured by Sentec Co., Ltd., model number “OX223”
  • the ultraviolet LED light source device 100 has three ultraviolet LED elements 110 (manufactured by Nichia Corporation, product number “NC4U133”, forward current 500 mA, forward voltage 14.9 V) having a peak wavelength of 365 nm.
  • the emission spectrum of the ultraviolet LED element used in Reference Example 1 is as shown in FIG.
  • the ultraviolet light emitted from the ultraviolet LED element 110 has a wavelength range of 350 nm to 392 nm, one peak, and a peak wavelength of 365 nm.
  • the wavelength range means a range of wavelengths having a relative emission intensity of 2% or more with respect to the relative emission intensity of the peak wavelength in the emission spectrum.
  • the ultraviolet LED light source device 100 is placed on an aluminum support 200 having a length of 20 mm, a width of 20 mm, and a height of 300 mm, and then a transparent glass cylindrical container 300 having an inner diameter of 75 mm, a height of 400 mm, and a thickness of 2.5 mm. (PYREX (registered trademark)).
  • an ultraviolet LED light source device 100 placed in a cylindrical container 300 and a reactor 600 (capacity 3 L, capacity 3.6 mm) made of a transparent glass container having a thickness of 3.6 mm. PYREX (registered trademark)).
  • the ultraviolet LED light source device 100 disposed in the water bath 500 is opposed to the reactor 600, and three ultraviolet LED elements 110 are arranged in a row in the height direction at equal intervals of 15 mm. Is arranged in. At this time, the distance A between the reactor 600 and the ultraviolet LED element 110 was 80 mm.
  • the water bath 500 is provided with a heat source (not shown) for maintaining the hot water 400 at a predetermined temperature.
  • the inside of the reactor 600 was degassed and purged with nitrogen. Thereafter, chlorine gas was blown into the aqueous suspension 700 of the vinyl chloride resin.
  • the ultraviolet LED element 110 was irradiated with ultraviolet rays to the aqueous suspension 700 of the vinyl chloride resin to start the chlorination reaction. .
  • chlorine gas was blown in, care was taken not to depressurize the reactor 600.
  • the temperature of the hot water 400 in the water bath 500 was maintained at 60 ° C.
  • the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin was calculated from the neutralization titration value of hydrochloric acid by-produced in the chlorination reaction (the same applies to the following values).
  • the reaction time of the chlorination reaction which is the time required for the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin to reach 66.3%, that is, the time from the start of ultraviolet irradiation to the end of irradiation was 96 minutes.
  • Comparative Example 1 Reference example except that one UV LED light source device 100 supported by the support 200 was used instead of one 100 W high-pressure mercury lamp (manufactured by Toshiba Lighting & Technology Corp., current value 1.3 A, voltage value 100 V). In the same manner as in Example 1, a chlorinated vinyl chloride resin was obtained.
  • the reaction time of the chlorination reaction which is the time required for the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin to reach 66.3%, that is, the time from the start of ultraviolet irradiation to the end of irradiation is 120 For minutes.
  • the initial coloration, thermal stability measurement and evaluation at the time of thermoforming the chlorinated vinyl chloride resins obtained in Reference Example 1 and Comparative Example 1 were performed as follows. Moreover, the heat resistance was measured and evaluated by measuring and evaluating the Vicat softening point as follows.
  • the pressure is adjusted in the range of 3 MPa to 5 MPa at 200 ° C. for 10 minutes.
  • a plate having a thickness of 5 mm was produced by pressing.
  • the yellow index (hereinafter also referred to as “YI”) of the obtained plate was measured in accordance with JIS-K7373 using a color difference meter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., product number “ZE-2000”).
  • ⁇ Thermal stability 10 parts by weight of methyl methacrylate / butadiene / styrene (MBS) resin (manufactured by Kaneka Corporation, product number “Kane Ace (registered trademark) B31”), 100 parts by weight of chlorinated vinyl chloride resin, liquid tin stabilizer 1 part by weight (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd., product number “TVS # 8831”), 1 part by weight of powdered tin stabilizer (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd., product number “TVS # 8813”), stearic acid as a lubricant 8 parts after blending 1 part by weight (product number “Lunac (registered trademark) S-90V” manufactured by Kao Corporation) and 0.3 part by weight polyethylene wax (part number “Hiwax220MP” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) A roll was kneaded at 195 ° C.
  • the obtained sheet was cut into a length of 3 cm and a width of 5 cm, heated in an oven at 200 ° C., and the time until the sheet turned black was measured.
  • Blackening means that the L value of the sheet is 20 or less.
  • the L value was measured using a color difference meter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., product number “ZE-2000”).
  • ⁇ Softening point of Vicat> 10 parts by weight of methyl methacrylate / butadiene / styrene (MBS) resin (manufactured by Kaneka Corporation, product number “Kane Ace (registered trademark) B31”), 100 parts by weight of chlorinated vinyl chloride resin, liquid tin stabilizer 1 part by weight (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd., product number “TVS # 8831”), 1 part by weight of powdered tin stabilizer (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd., product number “TVS # 8813”), stearic acid as a lubricant 8 parts after blending 1 part by weight (product number “Lunac (registered trademark) S-90V” manufactured by Kao Corporation) and 0.3 part by weight polyethylene wax (part number “Hiwax220MP” manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) A roll was kneaded at 195
  • the pressure is adjusted in the range of 3 MPa to 5 MPa at 200 ° C. for 10 minutes.
  • a plate having a thickness of 5 mm was produced by pressing.
  • the Vicat softening point (Vicat softening point) of the chlorinated vinyl chloride resin was measured according to JIS-K7206. However, the load was 5 kg, and the temperature elevation rate was 50 ° C./h (B50 method).
  • the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Reference Example 1 has a lower YI than the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Comparative Example 1, so that it can be measured at the time of heat molding. The initial colorability was good, and the time required for blackening was long, so the thermal stability was also good.
  • the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Reference Example 1 had a higher Vicat softening point than the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Comparative Example 1, and therefore had good heat resistance.
  • the reference example 1 in which the ultraviolet ray was irradiated using the ultraviolet LED was used in comparison with the comparative example 1 in which the ultraviolet ray was irradiated using the mercury lamp.
  • the total power consumption required for the chlorination reaction is remarkably small, which has an energy saving effect and the cost is reduced.
  • a UV-LED light source unit manufactured by Sentec Co., Ltd., model number “OX224” was prepared as the ultraviolet LED light source device 100a.
  • the ultraviolet LED light source device 100a has 12 ultraviolet LED elements 110a (manufactured by Nichia Corporation, product number “NC4U133”, forward current 500 mA, forward voltage 14.9 V) that irradiates ultraviolet rays having a peak wavelength of 365 nm. ing.
  • the emission spectrum of the ultraviolet LED element used in Reference Example 2 is as shown in FIG.
  • a transparent glass cylindrical container 300a (PYREX (registered trademark) having an inner diameter of 74 mm, a height of 600 mm, and a thickness of 7 mm is provided. )) Inserted in.
  • one UV LED light source device 100a placed in a cylindrical container 300a was placed in a jacketed reactor 600a (capacity 100L).
  • the ultraviolet LED light source device 100a has a distance between the center of the cylindrical reactor 600a and the center of the cylindrical container 300a in the top view, that is, the length of B represented by a one-dot chain line in FIG. It arrange
  • the 12 ultraviolet LED elements 110a are arranged in a line in the height direction at equal intervals of 15 mm.
  • the ultraviolet LED element 110a disposed at the lowest position was at a position where the distance from the bottom surface of the reactor 600a was 132 mm.
  • the ultraviolet LED element 110a was arrange
  • the reactor 600a is charged with 45 kg of pure water, a K value of 57.1, an average particle size of 125 ⁇ m, and an apparent density of 0.496 g / ml, a vinyl chloride resin (manufactured by Kaneka Corporation). 5 kg was charged and the reactor 600a was sealed with a lid 620a. Then, an aqueous suspension 700a of vinyl chloride resin, which is a mixed liquid of pure water and vinyl chloride resin, was stirred at a rotational speed of 590 rpm using a turbine blade 610a (diameter 180 mm) of the reactor 600a.
  • the inside of the reactor 600a was vacuum degassed and purged with nitrogen, and then vacuum degassed again. Next, chlorine gas was blown into the aqueous suspension 700a of the vinyl chloride resin.
  • the UV suspension from the ultraviolet LED element 110a was applied to the aqueous suspension 700a of the vinyl chloride resin to start the chlorination reaction.
  • the temperature in the reactor 600a is raised to 50 ° C. in 25 minutes after the start of nitrogen substitution, cooled to 40 ° C. in 15 minutes from the start of the chlorination reaction (start of ultraviolet irradiation), and during the subsequent chlorination reaction ( During UV irradiation, the temperature was maintained at 40 ° C.
  • the reaction time of the chlorination reaction which is the time required for the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin to reach 64.4%, that is, the time from the start of ultraviolet irradiation to the end of irradiation, 234 minutes.
  • MVS methyl methacrylate / butadiene / styrene
  • the pressure was adjusted to a range of 3 MPa to 5 MPa at 190 ° C.
  • the plate was pressed for 5 minutes to produce a 5 mm thick plate.
  • the obtained plate was measured for YI according to JIS-K7373 using a color difference meter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., product number “ZE-2000”).
  • MVS methyl methacrylate / butadiene / styrene
  • ⁇ Vicat softening point> 5 parts by weight of methyl methacrylate / butadiene / styrene (MBS) resin manufactured by Kaneka Corporation, product number “Kane Ace (registered trademark) B11A”), 100 parts by weight of chlorinated vinyl chloride resin, liquid tin stabilizer 3 parts by weight (manufactured by Nitto Kasei Co., Ltd., product number “N2000C”), 1 part by weight of PMMA resin (manufactured by Kaneka Corp., product number “Kane Ace (registered trademark) PA-20”), composite lubricant (Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) 1 part by weight of a product number “VLTN-4”) was blended and kneaded for 3 minutes at 180 ° C.
  • MVS methyl methacrylate / butadiene / styrene
  • the pressure was adjusted to a range of 3 MPa to 5 MPa at 200 ° C.
  • the plate was pressed for 5 minutes to produce a 5 mm thick plate.
  • the Vicat softening point of the chlorinated vinyl chloride resin was measured in accordance with JIS-K7206. However, the load was 5 kg, and the temperature elevation rate was 50 ° C./h (B50 method).
  • YI of the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Reference Example 2 is 77.6, the time required for blackening is 80 minutes, and the Vicat softening point is 98.6 ° C. Met.
  • the YI of the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Comparative Example 2 was 87.1, the time required for blackening was 70 minutes, and the Vicat softening point was 97.2 ° C.
  • the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Reference Example 2 has a lower YI than the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Comparative Example 2, so that the initial value during thermoforming The colorability was good, and the heat stability was also good because the time required for blackening was long. Further, the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Reference Example 2 had a higher Vicat softening point than the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Comparative Example 2, and therefore had good heat resistance.
  • the reference example 2 in which ultraviolet rays were irradiated using an ultraviolet LED was compared with the comparative example 2 in which ultraviolet rays were irradiated using a mercury lamp. The total power consumption required for this is significantly less, which has the effect of energy saving and reduced costs.
  • a UV-LED light source unit (manufactured by Sentec Co., Ltd., model number “OX558”) was prepared as the ultraviolet LED light source device 100b.
  • the ultraviolet LED light source device 100b has three ultraviolet LED elements 110b (manufactured by Nichia Corporation, product number “NC4U133A”, forward current 500 mA, forward voltage 14.9 V) having a peak wavelength of 365 nm.
  • the emission spectrum of the ultraviolet LED element used in Reference Example 3 is as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the ultraviolet light irradiated by the ultraviolet LED element 110b has a wavelength range of 350 nm to 392 nm, one peak, and a peak wavelength of 365 nm.
  • the ultraviolet LED light source device 100b was inserted into a transparent glass cylindrical container 300b (PYREX (registered trademark)) having an inner diameter of 25 mm, a height of 360 mm, and a thickness of 2.5 mm.
  • a transparent glass cylindrical container 300b PYREX (registered trademark) having an inner diameter of 25 mm, a height of 360 mm, and a thickness of 2.5 mm.
  • a reactor 600b (capacity 10L, PYREX (registered trademark)), which is a transparent glass container, is placed in a water bath 500a containing warm water 400a at 25 ° C., and a cylindrical container 300b.
  • One UV LED light source device 100b placed in the reactor was placed in the reactor 600b.
  • the three ultraviolet LED elements 110b were arranged in a line in the height direction at equal intervals of 15 mm.
  • the ultraviolet LED element 110b disposed at the lowest position was at a position 90 mm from the bottom surface of the reactor 600b.
  • the ultraviolet LED element 110b was arrange
  • the water bath 500a is provided with a heat source (not shown) for maintaining the hot water 400a at a predetermined temperature.
  • the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin reached 67.1%
  • the ultraviolet irradiation by the ultraviolet LED element 110b was terminated, and the chlorination reaction was terminated.
  • the reaction time of the chlorination reaction that is, the time required for the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin to reach 67.1%, that is, the time from the start of irradiation to the end of irradiation was 120 minutes. .
  • the remaining hydrochloric acid was removed by washing with water, and then the chlorinated vinyl chloride resin was dried. Thereby, a chlorinated vinyl chloride resin was obtained.
  • Reference Example 4 Chlorinated vinyl chloride in the same manner as in Reference Example 3 except that one UV-LED light source unit (manufactured by Sentec Co., Ltd., model number “OX559”) was used instead of the ultraviolet LED light source device 100b. A system resin was obtained.
  • the ultraviolet LED light source device has three ultraviolet LED elements (manufactured by Nichia Corporation, product number “NC4U134A”, forward current 500 mA, forward voltage 14.8 V) having a peak wavelength of 385 nm.
  • the emission spectrum of the ultraviolet LED used in Reference Example 4 is as shown in FIG. As shown in FIG. 13, the ultraviolet light emitted from the ultraviolet LED element has a wavelength range of 355 nm to 415 nm, one peak, and a peak wavelength of 385 nm.
  • the wavelength range means a range of wavelengths having a relative emission intensity of 2% or more with respect to the relative emission intensity of the peak wavelength in the emission spectrum.
  • reaction time of the chlorination reaction which is the time required for the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin to reach 67.2%, that is, the time from the start of ultraviolet irradiation to the end of irradiation, It was 135 minutes.
  • the reaction time of the chlorination reaction which is the time required for the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin to reach 67.1%, that is, the time from the start of ultraviolet irradiation to the end of irradiation, 93 minutes.
  • the YI of the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Reference Example 3 was 91.1, the time required for blackening was 60 minutes, and the Vicat softening point was 117.8 ° C.
  • the YI of the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Reference Example 4 was 93.3, the time required for blackening was 50 minutes, and the Vicat softening point was 115.2 ° C.
  • the YI of the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Comparative Example 3 was 132.3, the time required for blackening was 20 minutes, and the Vicat softening point was 114.3 ° C.
  • the total light amount in Reference Example 3, Reference Example 4 and Comparative Example 3 was measured and calculated as follows.
  • the light quantity per unit area of the ultraviolet rays emitted from the light source was measured at the position where the distance between the light source and the light source was closest.
  • the irradiation area where the ultraviolet rays irradiated from the light source hit the chlorinated vinyl resin was measured at the position where the distance between the vinyl chloride resin present in the reactor and the light source was the shortest when the chlorination reaction was performed.
  • a value obtained by multiplying the value of the irradiation area obtained by the above measurement with the value of the light amount per unit area was defined as the total light amount.
  • the amount of light per unit area and the irradiation area were measured in an air atmosphere and with the reactor inside empty. The results are shown in Table 3 below.
  • the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Reference Example 3 and Reference Example 4 has a lower YI value than the chlorinated vinyl chloride resin obtained in Comparative Example 3.
  • the initial colorability at the time of heat molding was good, and since the time required for blackening was long, the thermal stability was also good.
  • the chlorinated vinyl chloride resins obtained in Reference Example 3 and Reference Example 4 had a higher Vicat softening point than the chlorinated vinyl chloride resins obtained in Comparative Example 3, and thus had good heat resistance. .
  • Reference Example 3 using an ultraviolet LED that irradiates ultraviolet light with a peak wavelength of 365 nm is used in Reference Example 4 that uses an ultraviolet LED that irradiates ultraviolet light with a peak wavelength of 385 nm.
  • a chlorinated vinyl chloride resin having improved initial colorability and thermal stability during thermoforming was obtained.
  • UV light having a peak wavelength of 365 nm is applied to Reference Example 4 using an UV LED that emits UV light having a peak wavelength of 385 nm. It was found that Reference Example 3 using an ultraviolet LED requires less total light, has a shorter reaction time, and has a higher reaction efficiency.
  • the ultraviolet LED light source device 100b was inserted into a transparent glass cylindrical container 300 (PYREX (registered trademark)) having an inner diameter of 75 mm, a height of 400 mm, and a thickness of 2.5 mm.
  • the LED light source device 100b is surrounded by aluminum foil for the purpose of collecting light, and the front surface of the ultraviolet LED element 110b is cut out to 50 mm in length and 50 mm in width so that light does not leak from other than that portion.
  • an ultraviolet LED light source device 100b placed in a cylindrical container 300, and a reactor 600b (capacity 10L) that is a transparent glass container. , PYREX (registered trademark)).
  • the ultraviolet LED light source device 100b disposed in the water bath 500a is opposed to the reactor 600b, and three ultraviolet LED elements 110b are arranged in a row in the height direction at equal intervals of 15 mm. Arranged. At this time, the distance A between the reactor 600b and the ultraviolet LED element 110b was 60 mm.
  • the water bath 500a is provided with a heat source (not shown) for maintaining the hot water 400a at a predetermined temperature.
  • the reaction time of the chlorination reaction which is the time required for the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin to reach 67.2%, that is, the time from the start of irradiation to the end of irradiation was 309 minutes. .
  • the remaining hydrochloric acid was removed by washing with water, and then the chlorinated vinyl chloride resin was dried. Thereby, a chlorinated vinyl chloride resin was obtained.
  • reaction time of the chlorination reaction which is the time required for the chlorine content of the chlorinated vinyl chloride resin to reach 67.2%, that is, the time from the start of ultraviolet irradiation to the end of irradiation, It was 300 minutes.
  • Reference Example 5 using an ultraviolet LED that emits ultraviolet light having a peak wavelength of 365 nm is used in Reference Example 5 that uses an ultraviolet LED that emits ultraviolet light having a peak wavelength of 385 nm.
  • a chlorinated vinyl chloride resin having better initial colorability during thermoforming was obtained.
  • ultraviolet light having a peak wavelength of 365 nm is applied to Reference Example 6 using an ultraviolet LED that emits ultraviolet light having a peak wavelength of 385 nm. It was found that the reaction time of Reference Example 5 using an ultraviolet LED was almost the same, but the required total light amount was almost half and the reaction efficiency was high. There was no difference between Reference Example 5 and Reference Example 6 in terms of total power consumption.
  • the vinyl chloride resin is efficiently irradiated with ultraviolet rays, for example, it is possible to produce a chlorinated vinyl chloride resin having improved reaction efficiency when producing a chlorinated vinyl chloride resin. it can.
  • the chlorinated vinyl chloride resin obtained by the present invention has excellent characteristics such as high mechanical strength, weather resistance, chemical resistance and the like of vinyl chloride resin, and further has better heat resistance than vinyl chloride resin. Therefore, it can be used in various industrial fields.
  • the chlorinated vinyl chloride resin can be used for various applications such as heat-resistant pipes, heat-resistant industrial plates, heat-resistant films and heat-resistant sheets.

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Abstract

 塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液(12)を流通させる配管(20)と光源(19)とを備える塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置であって、配管(20)の幅方向の、少なくとも紫外線照射区間αにおける断面形状が、楕円または矩形である塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置によって、効率的に塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する。

Description

塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置および製造方法
 本発明は、塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置および製造方法に関する。より詳細には、光塩素化法を用いた塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置および製造方法に関する。
 塩素化塩化ビニル系樹脂の耐熱温度は、塩素化されることによって塩化ビニル系樹脂の耐熱温度よりも高くなる。そのため、塩素化塩化ビニル系樹脂は、耐熱パイプ、耐熱工業板、耐熱フィルムおよび耐熱シートなどの種々の分野で使用されている。
 塩素化塩化ビニル系樹脂は、塩化ビニル系樹脂粒子を水性媒体中に懸濁させて得られた水性懸濁液に、塩素を供給しつつ、塩化ビニル系樹脂を塩素化することによって製造されることが一般的である。通常、塩素化を光塩素化法で行う場合には、塩素ラジカルを生成させるために、水銀灯による紫外線照射が行われている(特許文献1)。
日本国公開特許公報「特開平10-279627号公報(1998年10月20日公開)」
 塩素化塩化ビニル系樹脂を製造するには、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液全体にわたって効率的に紫外線を照射することが重要である。しかしながら、特許文献1に記載の製造方法では、水性懸濁液を攪拌しているものの、反応器内の塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液全体にわたって効率的に紫外線を照射することができない。つまり、塩化ビニル系樹脂に効率的に紫外線を照射することができないので、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率に劣るという問題がある。
 本発明の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置は、上記課題を解決するために、紫外線を照射することによって塩化ビニル系樹脂を塩素化させて塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する装置であって、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させる、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管と、当該ガラス配管、および/または当該ガラス窓を介して上記懸濁液に紫外線を照射する光源と、を備え、上記ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の断面形状が、少なくとも紫外線照射区間において、楕円または矩形であることを特徴としている。
 本発明の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法は、上記課題を解決するために、幅方向の、少なくとも紫外線照射区間における断面形状が楕円または矩形である、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管に、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させながら、当該懸濁液に紫外線を照射する照射工程を有することを特徴としている。
 本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置および製造方法によれば、塩化ビニル系樹脂に効率的に紫外線が照射されるので、例えば、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率が向上するという効果を奏する。
 つまり、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の、少なくとも紫外線照射区間における断面形状が、楕円または矩形であれば、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する、懸濁液中における紫外線到達距離の割合を高くすることができる。上述した割合が高くなれば、懸濁液(具体的には、懸濁液中の塩化ビニル系樹脂)に対して、より効率よく紫外線を照射することができる。そして、その結果、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置の要部を示す概略の断面図である。 本発明の一実施形態に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置の他の要部を示す概略の断面図である。 本発明の一実施形態に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置のさらに他の要部を示す概略の断面図である。 本発明の一実施形態に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置のさらに他の要部を示す概略の断面図である。 参考例1で用いた、紫外線LED光源装置および反応器を含む塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置を模式的に示す側断面図である。 参考例1で用いた、紫外線LEDの発光スペクトルの一例を示す図である。 参考例2で用いた、紫外線LED光源装置を模式的に示す側断面図である。 参考例2で用いた、紫外線LED光源装置および反応器を含む塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置を模式的に示す側断面図である。 参考例2で用いた、紫外線LED光源装置および反応器を含む塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置を模式的に示す平断面図である。 参考例3で用いた、紫外線LED光源装置を模式的に示す側断面図である。 参考例3で用いた、紫外線LED光源装置および反応器を含む塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置を模式的に示す側断面図である。 参考例4で用いた、紫外線LEDの発光スペクトルの一例を示す図である。 参考例5で用いた、紫外線LED光源装置および反応器を含む塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置を模式的に示す側断面図である。 本発明の一実施形態に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置の要部を示す概略の断面図である。 本発明の一実施形態に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置の他の要部を示す概略の断面図である。 本発明の一実施形態に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置のさらに他の要部を示す概略の断面図である。 塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液における紫外線到達距離の測定方法の一例を説明する図である。 塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液における紫外線到達距離の測定方法の概略を説明する図である。 本発明の作用効果を説明する図である。
 以下、本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置および製造方法について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更、実施することができる。具体的には、本発明は下記実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲において種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。尚、本明細書において特記しない限り、数値範囲を表す「A~B」は、「A以上、B以下」を意味する。
 本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置は、紫外線を照射することによって塩化ビニル系樹脂を塩素化させて塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する装置であって、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させる、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管と、当該ガラス配管、および/または当該ガラス窓を介して上記懸濁液に紫外線を照射する光源と、を備え、上記ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の断面形状が、少なくとも紫外線照射区間において、楕円または矩形である。
 なお、本明細書において「幅方向」とは、金属配管の内部を流通する懸濁液の移動方向に対して、交わる方向(例えば、金属配管の内部を流通する懸濁液の移動方向に対して、垂直に交わる方向)を意図する。
 具体的に、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管、および、上記光源は、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する、上記懸濁液中における紫外線到達距離の割合が、30~100%となるように構成されていてもよい。
 更に具体的に、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の、少なくとも紫外線照射区間における断面形状、および、上記光源の強さは、上記ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する、上記懸濁液中における紫外線到達距離の割合が、30~100%となるように構成されていてもよい。
 本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法は、幅方向の、少なくとも紫外線照射区間における断面形状が楕円または矩形である、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管に、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させながら、当該懸濁液に紫外線を照射する照射工程を有する。
 具体的に、上記照射工程は、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する、上記懸濁液中における紫外線到達距離の割合が、30~100%となるように上記懸濁液に対して紫外線を照射する工程であってもよい。
 本発明において製造される塩素化塩化ビニル系樹脂は、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液に紫外線を照射することによって、つまり、光塩素化法を用いて、当該塩化ビニル系樹脂を塩素化して得られるものである。
 本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置、および、本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法であれば、ガラス配管の中、および/または、ガラス窓を有する金属配管の中、を流通している懸濁液に対して効率よく紫外線を照射することができるので、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率を向上させることができる。
 まず、図20(a)および図20(b)を用いて、本発明の作用効果を簡単に説明する。
 上述したように、本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置、および、本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法では、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の断面形状が、少なくとも紫外線照射区間において、楕円または矩形である。
 図20(a)に示すように、本発明の紫外線照射区間は、配管20の幅方向の断面形状が、楕円(または、矩形)になっている領域を含んでいる。つまり、本発明の紫外線照射区間には、配管20が薄くなっている領域が形成されている。なお、図20(a)に示す構成は単なる一例であって、各構成の詳細については後述する。
 上述した配管20の薄くなっている領域に光源19を配置すれば、光源19から照射される紫外線は、紫外線が照射される側の配管20の壁面から、当該壁面に対向する別の壁面に向かって、当該別の壁面の近傍にまで到達することができる。つまり、上述した配管20の薄くなっている領域に光源19を配置すれば、配管20の幅方向の断面であって、紫外線が照射されていない領域の面積に対する、紫外線が照射されている領域の面積の比率が大きい断面、を形成することができる。具体的には、図20(a)において、配管20の内部空間の幅方向における断面の全面積に占める、白抜き部分(換言すれば、紫外線が照射されている領域)の面積の比率を上げることができる。なお、懸濁液12中における紫外線到達距離の割合を30~100%とすれば、上述した比率を、より大きくすることができる。
 この場合、懸濁液12が当該断面を通過するときに、懸濁液12の大半に紫外線が照射され、紫外線が照射された大半の懸濁液12では、光塩素化反応が生じる。その結果、本発明であれば、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率をより向上させることができる。
 一方、図20(b)に示すように、配管20の幅方向の断面形状が円(または、正方形などの正多角形)であれば、配管20が薄くなっている領域が形成されない。それ故に、配管20の幅方向の断面形状が楕円(または、矩形)である場合と比較すれば、光源19から照射される紫外線は、配管20の内部浅くにまで到達することになる。
 つまり、配管20の幅方向の断面形状が楕円(または、矩形)である場合と比較すれば、配管20の幅方向の断面形状が円(または、正方形などの正多角形)であれば、図20(b)において、配管20の内部空間の幅方向における断面の全面積に占める、白抜き部分(換言すれば、紫外線が照射されている領域)の面積の比率が低くなる。
 この場合、懸濁液12が当該断面を通過すると、配管20の幅方向の断面形状が楕円(または、矩形)である場合と比較して、懸濁液12の全量に対する、紫外線が照射される懸濁液の量の比が小さくなる。そして、紫外線が照射されない懸濁液12では、光塩素化反応が生じない。例えば、懸濁液12が当該断面(円または正多角形)の中心近傍を通過した場合には、当該懸濁液12には紫外線が照射されず、当該懸濁液12では、光塩素化反応が生じない。
 それ故に、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率をより向上させるという観点からは、配管20の幅方向の断面形状が円(または、正方形などの正多角形)である構成と比較して、配管20の幅方向の断面形状が楕円(または、矩形)である構成の方が、より好ましい構成であるといえる。
 以下に、各構成について詳細に説明する。
 <塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置および製造方法>
 本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置および製造方法について、以下に説明する。
 先ず、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管を備える塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置について以下に詳説する。図1に示すように、本発明に係る製造方法に利用可能な塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置11は、紫外線を照射することによって塩化ビニル系樹脂を塩素化させて塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する装置であって、塩素ガスを導入するための塩素導入部1、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12に塩素を導入するための塩素導入槽2、塩素が導入された懸濁液12を塩素導入槽2からガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管を備える反応器6へ移送するためのスラリー抜出部3、塩素導入槽2から取り出した懸濁液12の圧力を減圧するための減圧弁4、懸濁液12に対して紫外線を照射して光塩素化反応を行うための反応器6、反応器6から塩素導入槽2へ懸濁液12を循環させるためのスラリー循環ライン7、塩素が導入された懸濁液12を反応器6から塩素導入槽2へ移送するためのスラリー循環ポンプ5、塩素導入槽2からの懸濁液12の逆流を防止するための逆止弁8、塩素導入槽2において懸濁液12を撹拌するための撹拌部9、および、塩素導入槽2を覆うジャケット部10を備えている。
 塩素導入槽2は、密閉可能な耐圧容器であればよく、特に制限無く、種々の反応容器を利用することができ、具体的な構成については限定されない。例えば、公知の塩素化塩化ビニル系樹脂を製造するための槽を好適に利用することができる。塩素導入槽2には、塩化ビニル系樹脂を分散させた懸濁液12が入れられており、塩素導入槽2内に配置された撹拌部9によって撹拌される。撹拌されている懸濁液12には、塩素導入部1から塩素ガスが供給される。塩素導入槽2に配置された撹拌部9は、特に制限されず、撹拌翼等を利用することができる。例えば、撹拌翼としては、プロペラ翼等の軸流型であってもよいし、パドル翼、タービン翼等の幅流型であってもよい。
 塩素導入槽2を覆うジャケット部10は、塩素導入槽2の内温を制御する機能を有する部材である。例えば、反応器の内温を冷却するための冷却用ジャケットを例示することができる。冷却用ジャケットにより、除熱量と発熱量とのバランスを取ることで、塩素導入槽2の内温をコントロールすることができる。
 さらに、本製造装置11は、塩素導入槽2を加圧するための加圧部(加圧手段)を備えることが好ましい。これにより、塩素導入槽2内を加圧することができる。加圧により、懸濁液12中への塩素溶解量が向上し、例えば、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率を向上させ得る。塩素導入槽2における圧力は、特に限定されないが、例えば、0.02~2.00MPaであってもよい。更に具体的には、0.05~2.00MPaに加圧されていることが好ましく、0.06~1.80MPaであることがより好ましく、0.06~1.50MPaであることがより好ましく、0.08~1.20MPaに加圧されていることがさらに好ましい。加えて0.10~1.00MPaに加圧されていることがより好ましく、0.12~0.50MPaに加圧されていることが特に好ましい。圧力が前記範囲内であれば、塩素溶解量を向上させることができる。
 塩素導入槽2は、上述した圧力に耐え得る強度を有していることが好ましい。例えば、塩素導入槽2は、内圧を0.02~2.00MPaの範囲に設定可能な強度を有していることが好ましい。更に具体的には、塩素導入槽2は、内圧を0.05~2.00MPaの範囲に設定可能な強度を有していることが好ましく、内圧を0.06~1.80MPaの範囲に設定可能な強度を有していることがより好ましく、内圧を0.06~1.50MPaの範囲に設定可能な強度を有していることがより好ましく、内圧を0.08~1.20MPaの範囲に設定可能な強度を有していることがさらに好ましい。加えて、塩素導入槽2は、内圧を0.10~1.00MPaの範囲に設定可能な強度を有していることがより好ましく、内圧を0.12~0.50MPaの範囲に設定可能な強度を有していることが特に好ましい。
 塩素が供給された懸濁液12は、塩素導入槽2の槽底部に設けられたスラリー抜出部3より取り出され、懸濁液12の圧力を減圧するための減圧弁4を経由して、反応器6へ移送される。減圧弁4および後述するスラリー循環ポンプ5としては、種々の構成を利用することができ、特に限定されない。スラリー循環ポンプ5のポンプ材質としては、例えば、セラミック、チタンパラジウム等を用いることができる。尚、ポンプ材質は、耐湿潤塩素、耐塩化水素を満たす材質であることが好ましい。
 反応器6へ導入された懸濁液12は、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管内を流通し、光源から紫外線が照射されて光塩素化反応により塩素化される。その後、反応器6から導出された懸濁液12は、スラリー循環ライン7、スラリー循環ポンプ5、逆止弁8を経由して、塩素導入槽2へ戻される。
 このとき、反応器6では、光塩素化反応により懸濁液12中の塩素が消費されている。このため、反応器6から取り出された懸濁液12に対して、塩素導入部15から塩素ガスを供給することが好ましい。塩素導入部15は、反応器6から取り出された懸濁液12が塩素導入槽2へ戻される前に、懸濁液12に対して塩素ガスを導入するものであることが好ましい。また、塩素導入部15は、反応器6から取り出された懸濁液12に対して、スラリー循環ライン7内が負圧とならないように、換言すれば、スラリー循環ライン7内が負圧以上となるように、塩素ガスを供給するものであることが好ましい。
 このように、本製造装置11は、反応器6において紫外線照射された懸濁液12を、塩素導入槽2へ循環させる循環部(循環手段)を備えていることが好ましく、本発明に係る製造方法でいえば、反応器6において紫外線照射された懸濁液12を、塩素導入槽2へ循環させることが好ましい。尚、本実施形態では、循環部(循環手段)として、スラリー循環ライン7、スラリー循環ポンプ5、逆止弁8等を挙げることができる。本構成により、塩素の供給と紫外線照射による塩素化とを繰り返し行うことができるため、塩素化塩化ビニル系樹脂を容易に生産することができる。
 反応器6は、図1では一つの場合を図示しているが、設置数は特に限定されず、反応器6を複数設けてもよい。反応器6を複数設ける場合には、各反応器6を直列に設置してもよく、または並列に設置してもよいが、反応効率を考慮すると、並列に設置することが好ましい。
 反応器6から塩素導入槽2へ懸濁液12を循環させるとき、当該懸濁液12を、塩素導入槽2内部で効率よく混合させるように循環させることが好ましい。例えば、反応器6から塩素導入槽2へ懸濁液12を循環させるとき、当該懸濁液12を、塩素導入槽2の気相部または液面近傍へ導入する方法を挙げることができる。換言すれば、循環部は、懸濁液12を塩素導入槽2の気相部または気液界面近傍へ導入する構成になっていることが好ましい。但し、反応器6から塩素導入槽2へ懸濁液12を循環させるとき、当該懸濁液12を、塩素導入槽2内部で効率よく混合させることができるのであれば、どのような箇所に懸濁液12を循環させてもよい。
 また、反応器6から塩素導入槽2へ懸濁液12を循環させる替わりに、反応器6を通過した懸濁液12を図示しない受液槽に排出する構成としてもよい。
 次に、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管(以下、単に配管と称する場合がある)について以下に詳説する。図2に要部を示すように、反応器6には、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液12を流通させる配管20と、ガラス配管、および/または当該ガラス窓を介して上記懸濁液12に紫外線を照射する少なくとも一つの光源19と、を備えている。つまり、上記配管20および光源19は、図1に示す製造装置11の反応器6に収容されている。
 そして、配管20は、内部が真空脱気および窒素置換可能となっている。配管20における紫外線を照射しない区間には、温度調節用のジャケットが装備されている。配管20には、例えば、塩素導入槽2(図1)を通じて、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液12が連続的に導入される。
 光源19の個数は、配管20の長さ、および、配管20の幅等に応じて任意に設定すればよい。懸濁液12に効率的に紫外線を照射するという観点からは、光源19の個数は、複数であることが好ましい。
 複数の光源19を設ける場合、光源19の配置は特に限定されず、配管20の長さ方向(換言すれば、配管20の軸方向)に沿って配置されていてもよいし、配管20の幅方向に沿って配置されていてもよい。
 懸濁液12に効率的に紫外線を照射するという観点からは、複数の光源19は、配管20の幅方向に沿って配置されていることが好ましい。
 当該構成であれば、配管20の幅方向の、紫外線照射区間における断面において、紫外線が照射されていない領域に対する、紫外線が照射されている領域の面積の比率が大きな断面を形成することができる。この場合、当該断面を懸濁液12が通過するときに、懸濁液12の大半に紫外線が照射されることになる。つまり、上記構成であれば、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率をより向上させることができる。
 光源19の形態としては、面光源であってもよいし、点光源であってもよいが、懸濁液12の全体にわたって効率的に紫外線を照射するという観点からは、面光源であることが好ましい。
 光源19が面光源である場合、当該面光源は、紫外線照射区間の一部を覆う形状であってもよいし、紫外線照射区間の全体を覆う形状であってもよい。懸濁液12の全体に効率的に紫外線を照射するという観点からは、光源19は、紫外線照射区間の全体を覆う形状の面光源であることが好ましい。
 上記配管20の幅方向の、少なくとも紫外線照射区間における断面形状は、楕円または矩形であり、好ましくは、上記配管20における、少なくとも紫外線照射区間αの幅方向の断面形状は、紫外線を照射しない区間βの幅方向の断面形状と比較して、扁平な形状となっている。尚、図2では、配管20の幅方向の断面形状が楕円または矩形である場合を図示している。また、懸濁液12内の白抜き部分は紫外線が照射されている領域を表している(図3~5も同様である)。
 例えば、紫外線照射区間αの幅方向の断面形状が楕円(または矩形)であって、当該楕円(または矩形)の長軸(または長辺)の長さを「L」とし、当該楕円(または矩形)の短軸(または短辺)の長さを「L」とする。
 一方、紫外線を照射しない区間βの幅方向の断面形状も楕円(または矩形)であって、当該楕円(または矩形)の長軸(または長辺)の長さを「L」とし、当該楕円(または矩形)の短軸(または短辺)の長さを「L」とする。
 このとき、本明細書において「紫外線照射区間αの幅方向の断面形状は、紫外線を照射しない区間βの幅方向の断面形状と比較して、扁平な形状となっている」とは、「L/L>L/L」(以下、関係式Aと呼ぶ)を意図している。
 なお、紫外線を照射しない区間βの幅方向の断面形状は、円(または正多角形)であってもよい。このときには、「L=L」と考えることができ、上述した関係式Aは、「L/L>1」となる。
 また、図2は、配管20が伸びる方向に沿った、配管20の断面図である。そして、図2では、複数の光源19が、配管20が伸びる方向(換言すれば、配管20の長さ方向)に沿って配置されている。それ故に、図2では、例えば、紙面左側から紙面右側に向かって、または、紙面右側から紙面左側へ向かって、懸濁液12が移動することになる。また、図2において、「幅方向」とは、紙面手前から紙面奥へ向かう方向、または、紙面奥から紙面手前へ向かう方向が意図される。
 尚、本明細書において「紫外線が照射されている領域」とは、単位面積当たりの光量が1μw/cm以上である紫外線が照射された領域を指す。本明細書において、単位面積当たりの紫外線の光量は、光量測定器(TOPCON社製、品番「UVR-2」)にセンサ(TOPCON社製、品番「UD-36」)を装着して測定された値を指す。
 ここで、本発明において「紫外線照射区間」とは、配管20における、光源19からの紫外線が照射されている領域(長さ方向の照射領域)を含み、当該照射領域の長さ方向の両端部を境界線とする区間αを指し、「紫外線を照射しない区間」とは、配管20における、上記紫外線照射区間αに含まれない領域(長さ方向の非照射領域)を含む長さ方向の区間βを指す。具体的には、紫外線を照射しない区間βは、例えば、紫外線照射区間αが複数ある場合には、互いに隣り合う紫外線照射区間αと紫外線照射区間αとの間の領域、および配管20における端部の紫外線照射区間αと反応器6の入口または出口との間の領域を指し、紫外線照射区間αが一つの場合には、配管20における紫外線照射区間αと反応器6の入口または出口との間の領域を指す。
 配管20における、紫外線照射区間αの幅方向の断面積(懸濁液12が流通する部分の断面積)は、紫外線を照射しない区間βの幅方向の断面積(懸濁液12が流通する部分の断面積)と同じであってもよく、また、紫外線を照射しない区間βの幅方向の断面積よりも小さくてもよく、大きくてもよいが、同じであるかまたは小さい方が好ましい。
 配管20は、少なくとも紫外線照射区間αにおける幅方向の断面形状が、図3に示すように楕円か、または、図4に示すように矩形である。好ましくは、配管20は、少なくとも紫外線照射区間αの幅方向の断面形状が、紫外線を照射しない区間βの幅方向の断面形状と比較して、扁平な形状となっている。具体的には、通常の配管部分である紫外線を照射しない区間βの幅方向の断面形状は円であるのに対して、紫外線照射区間αの幅方向の断面形状は扁平な形状(好ましくは楕円または矩形)となっている。幅方向の断面形状が円である従来の配管では当該配管内における光源側の一部の領域にしか紫外線が照射されないのに対して、配管20の少なくとも紫外線照射区間αにおける幅方向の断面形状を楕円または矩形(または扁平な形状)とすることにより、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12に対する紫外線の照射効率を向上させることができる。
 紫外線照射区間αにおける配管20の幅方向の断面形状が楕円である場合、当該楕円の長軸の長さ(A)と短軸の長さ(B)との比は特に限定されないが、例えば、「A/B」が、1よりも大きければよく、2以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、10以上であることがより好ましく、100以上であることがより好ましく、1000以上であることが最も好ましい。
 また、紫外線照射区間αにおける配管20の幅方向の断面形状が矩形である場合、当該矩形の長辺の長さ(C)と短辺の長さ(D)との比は特に限定されないが、例えば、「C/D」が、1よりも大きければよく、2以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、10以上であることがより好ましく、100以上であることがより好ましく、1000以上であることが最も好ましい。
 上記比であれば、懸濁液に対して効率よく紫外線を照射できるので、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率をより向上させることができる。
 紫外線照射区間αの幅方向の断面積の大きさは特に限定されないが、本発明では、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の、少なくとも紫外線照射区間における断面形状が、楕円または矩形であるが故に、たとえ紫外線照射区間αの幅方向の断面積が大きくても、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12に対する紫外線の照射効率を向上させることができる。
 つまり、本発明であれば、大量の塩化ビニル系樹脂に対して効率よく紫外線を照射することができるので、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率を向上させることができる。
 光源19としては、紫外線を照射する光源、具体的には、例えば、紫外線LED、有機EL、無機EL、紫外線レーザー、および水銀灯(水銀ランプ)、好ましくは、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源が挙げられる。
 そして、配管20に対する光源19の設置場所は、例えば、配管20の紫外線照射区間αにおける幅方向の断面形状が楕円である場合には、図3(a),(b),(e),(f)に示すように、配管20における短径方向に向けて紫外線が照射されるように設置してもよく、図3(c)に示すように、配管20における長径方向に向けて紫外線が照射されるように設置してもよく、或いは、図3(d)に示すように、配管20における短径方向および長径方向以外の方向に向けて紫外線が照射されるように設置してもよい。また、光源19は、図3(a)に示すように、配管20に光源19が接するように設置してもよく、図3(b)に示すように、配管20から光源19を離して設置してもよい。
 なお、図示しないが、図3(c)および図3(d)の場合、光源19を複数の光源によって形成してもよいし、光源19を複数形成してもよい。また、この場合、光源19を形成する光源の数、および、光源19の数は、限定されない。
 同様に、例えば、配管20の紫外線照射区間αにおける幅方向の断面形状が矩形である場合には、図4(a),(b),(e),(f)に示すように、配管20における短辺方向に向けて紫外線が照射されるように設置してもよく、図4(c)に示すように、配管20における長辺方向に向けて紫外線が照射されるように設置してもよく、或いは、図4(d)に示すように、配管20における短辺方向および長辺方向以外の方向に向けて紫外線が照射されるように設置してもよい。また、光源19は、図4(a)に示すように、配管20に光源19が接するように設置してもよく、図4(b)に示すように、配管20から光源19を離して設置してもよい。
 なお、図示しないが、図4(c)および図4(d)の場合、光源19を複数の光源によって形成してもよいし、光源19を複数形成してもよい。また、この場合、光源19を形成する光源の数、および、光源19の数は、限定されない。
 配管20の幅方向の断面形状が矩形である場合には、その四隅は必ずしも直角に形成されている必要は無く、配管20の機械的強度を維持するために、或る曲率(R)を有する曲線状に形成されていてもよい。
 また、配管20の作製方法は、例えば、紫外線照射区間αに相当するガラス配管と、紫外線を照射しない区間βに相当するチタン-パラジウム合金等の金属配管とを交互に接続することによって作製すればよいが、特に限定されるものではなく、従来公知の種々の方法で作製可能である。さらに、ガラス窓を有する金属配管の作製方法は、例えば、チタン-パラジウム合金等の金属配管の一部を切り取り、その部分にガラスを嵌め込むことによって作製すればよいが、特に限定されるものではなく、従来公知の種々の方法で作製可能である。
 紫外線照射区間αの幅方向の断面における懸濁液12の流通部の直径、好ましくは懸濁液12の流通部の短径または短辺は、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12に紫外線が十分に照射される長さであればよく、特に限定されるものではない。また、配管20に沿って配設される光源19の個数は、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12に紫外線を十分に照射することができる個数であればよく、特に限定されるものではない。尚、本発明において「懸濁液の流通部」とは、配管20の内周面によって取り囲まれた領域を指す。
 さらに、複数の光源19を、配管20における紫外線照射区間αを幅方向に挟むようにして設置する場合には、図5(a),(c)に示すように、幅方向の断面形状が楕円である配管20に対して点対称または線対称に配置してもよく、図5(b),(d)に示すように、幅方向の断面形状が矩形である配管20に対して点対称または線対称に配置してもよい。複数の光源19を、配管20における紫外線照射区間αを幅方向に挟むようにして設置することにより、紫外線照射区間α内を流通する懸濁液12に対してより効率的に紫外線が照射される。尚、図5は二つの光源19で配管20を幅方向に挟むようにして設置する場合を例示したが、三つ以上の光源19で配管20を幅方向に挟むようにして設置してもよい。また、本発明において「光源で配管を幅方向に挟む」には、配管20の幅方向の断面で見た場合に、複数の光源19が、配管20に対して点対称または線対称に配置されている場合の他に、配管20を取り囲むように配置されている場合を含む。
 また、図3(a)~図3(f)、または、図4(a)~図4(f)に記載の構成の各々と、図5(a)~図(d)に記載の構成の各々とを組み合わせることも可能である。当該組み合わせの一例を図5(d)および図5(e)に示すが、本発明における組み合わせは、図5(d)および図5(e)に示す組み合わせに限定されない。
 上記構成の配管20を用いて塩素化塩化ビニル系樹脂を製造するには、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12を配管20に連続的に供給しながら、当該懸濁液12に、配管20を介して光源19から紫外線を照射する(照射工程)。つまり、配管20内に、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液12を流通させながら、当該懸濁液12に光源19から紫外線を照射する。これにより、塩素化反応が開始される。また、照射工程の間、配管20内の温度は、ジャケットに温水を通水することにより制御されていることが好ましい。尚、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12は、水性懸濁液であることが好ましい。
 また、上記照射工程では、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12を循環させ、当該懸濁液12に紫外線を複数回照射することがより好ましい。これにより、塩化ビニル系樹脂により効率的に紫外線を照射することができる。尚、懸濁液12を循環させる回数は、例えば光源19の個数や配管20の太さ、所望する塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。
 塩素化反応が進行して塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が所望の値に達したとき、光源19による紫外線の照射を終了して、塩素化反応を終了させる。その後、例えば、塩素導入槽2(図1)から塩素化塩化ビニル系樹脂を含む懸濁液12を取り出し、窒素ガスにて塩素化塩化ビニル系樹脂中の未反応の塩素を追い出した後、残存する塩酸を水洗して除去し、乾燥させる(洗浄工程、乾燥工程)。これにより、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造することができる。
 <光源>
 次に、光源19について詳述する。本発明者らは、好ましくは紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源を用いて、より好ましくは紫外線LEDを用いて、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液に紫外線を照射し、当該塩化ビニル系樹脂を塩素化することにより、塩素化塩化ビニル系樹脂がより効率的に得られることを見出した。また、反応槽内の攪拌性や、塩化ビニル系樹脂に対する紫外線の照射範囲が同程度であれば、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源を用いて紫外線の照射を行うことで、塩化ビニル系樹脂を塩素化する工程における総消費電力量が小さくなり、生産コストを低減することができることを見出した。そして、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源、特に紫外線LEDは、水銀灯に比べて、長期間の使用による光度の低下が少ないため、光源の更新(取り替え)回数を少なくすることができ、塩素化塩化ビニル系樹脂の生産性を向上させることができる。また、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源は、総消費電力量が同程度であれば、水銀灯に比べて、反応時間を短くすることができる。本発明において、総消費電力量は、光源の電流値をI(A)とし、光源の電圧値をV(V)とし、塩素化の反応時間をt(h)とした場合、下記数式(1)によって算出することができる。
  総消費電力量(W・h)=I×V×t×(光源の個数) ……(1)
 紫外線LEDは、紫外線を照射することができるLEDであればよく、その構成は特に限定されるものではない。例えば、紫外線LEDとして、AlN、AlGaN、AlInGaNなどの窒化物半導体材料を発光層に用いた半導体発光素子、または、ダイヤモンド薄膜を発光層に用いた半導体発光素子などが用いられる。より好ましくは、ピーク波長が一つの紫外線LEDを用いる。また、紫外線LEDが照射する紫外線のピーク波長は、発光層の各組成の割合を変えることにより調整することができる。例えば、紫外線LEDの発光層に窒化物半導体材料を用いる場合には、Alの含有量を増やすことによって紫外線のピーク波長を短くすることができる。紫外線の照射には、紫外線LEDの他に、紫外線を照射することができる有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーなどの光源を用いることができる。中でも、光源として、紫外線LEDを用いることが好ましい。また、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーなどの光源も、紫外線LEDが照射する紫外線と同様のピーク波長および/または波長範囲の紫外線を照射することができることがより好ましい。紫外線LEDが照射する紫外線のピーク波長や波長範囲は以下の通り。
 紫外線LEDが照射する紫外線のピーク波長は、加熱成形時の初期着色の抑制および熱安定性の向上の観点からは、290nm以上、400nm以下であることが好ましい。また、紫外線LEDが照射する紫外線のピーク波長は、反応槽の耐久性の観点からは、340nm以上、400nm以下であることが好ましい。尚、ピーク波長が315nm以上、400nm以下の紫外線は、UVAとも称される。本発明においては、ピーク波長が365nmの紫外線を照射する紫外線LEDまたはピーク波長が385nmの紫外線を照射する紫外線LEDを好適に用いることができる。
 紫外線LEDが照射する紫外線の波長範囲は、260nm以上、430nm以下であることが好ましい。本発明において「紫外線の波長範囲」とは、発光スペクトルにおいて、ピーク波長の相対発光強度に対して2%以上の相対発光強度を有する波長の範囲を意味する。例えば、図7に示す紫外線の発光スペクトルにおいて、波長範囲は350nmから392nmであり、図13に示す紫外線の発光スペクトルにおいて、波長範囲は355nmから415nmである。
 また、熱安定性の観点から、波長範囲が300nm以上、430nm以下であり、ピーク波長が350nm以上、400nm以下である紫外線を照射する紫外線LEDを用いることが好ましい。或いは、塩素化の反応効率が高いという観点から、波長範囲が350nm以上、392nm以下であり、ピーク波長が365nmである紫外線を照射する紫外線LEDが好ましい。本発明における塩素化の反応効率は、同程度の組成の塩化ビニル系樹脂を用いて同程度の塩素含有量の塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する場合において、必要な総光量および/または反応時間で評価することができる。従って、必要な総光量が少ないほど、また、反応時間が短いほど、塩素化の反応効率が高いことになる。
 本発明において、「総光量」は、以下の方法により測定・算出される値である。光量測定器(TOPCON社製、品番「UVR-2」)にセンサー(TOPCON社製、品番「UD-36」)を装着し、塩素化反応を行うときに反応槽内に存在する塩化ビニル系樹脂と光源との距離が最も近くなる位置で、光源から照射される紫外線の単位面積当たりの光量を測定する。また、塩素化反応を行うときに反応槽内に存在する塩化ビニル系樹脂と光源との距離が最も近くなる位置で、光源から照射される紫外線が塩素化ビニル系樹脂に当たる照射面積を測定する。そして、上記測定で得られる照射面積の値に単位面積当たりの光量の値を乗じた値を総光量とする。例えば、塩素化塩化ビニル系樹脂の製造に、参考例としての図6に示す製造装置を用いる場合は、反応器600の内壁の位置で単位面積当たりの光量および照射面積を測定し、また、塩素化塩化ビニル系樹脂の製造に、参考例としての図12に示す製造装置を用いる場合は、紫外線LED光源装置が挿入されている円筒状容器300bの外壁の位置で単位面積当たりの光量および照射面積を測定する。尚、上記測定において、単位面積当たりの光量および照射面積の測定は、空気雰囲気下、かつ反応器内が空の状態で行う。
 ここで、「紫外線LED」とは、紫外線LED素子、複数の紫外線LED素子を有する紫外線LED光源装置の両方を指す。尚、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源を用いる替わりに、必要に応じて、水銀灯(水銀ランプ)を光源として用いてもよい。
 塩化ビニル系樹脂の塩素化に用いられる紫外線LEDの個数は、一つでもよいし、複数でもよい。複数の紫外線LEDを用いる場合には、照射する紫外線のピーク波長が同じである紫外線LEDをそれぞれ組み合わせて用いてもよいし、照射する紫外線のピーク波長が互いに異なる紫外線LEDをそれぞれ組み合わせて用いてもよい。
 本発明において用いる塩化ビニル系樹脂は、懸濁液、より好ましくは水性懸濁液として反応槽(ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管)に導入される。塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液は、塩化ビニル系樹脂を水性媒体に懸濁させることにより得ることができる。具体的には、例えば、水性媒体として水を用い、塩化ビニル系樹脂と水とを混合すれば、塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液を得ることができる。
 塩素化塩化ビニル系樹脂の原料として使用される塩化ビニル系樹脂は、塩化ビニル単量体の単独重合体、または、塩化ビニル単量体と他の共重合可能な単量体との共重合体である。他の共重合可能な単量体としては、特に限定されるものではないが、例えば、エチレン、プロピレン、酢酸ビニル、塩化アリル、アリルグリシジルエーテル、アクリル酸エステル、ビニルエーテルなどが挙げられる。
 塩化ビニル単量体を単独重合させるとき、または、塩化ビニル単量体と他の共重合可能な単量体とを共重合させるときには、分散剤および油溶性重合開始剤などを用いることができる。尚、上記重合を行うときに、重合調整剤、連鎖移動剤、pH調整剤、帯電防止剤、架橋剤、安定剤、充填剤、酸化防止剤、スケ-ル防止剤などをさらに用いてもよい。
 分散剤としては、例えば、部分ケン化ポリ酢酸ビニル、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロースなどが挙げられる。油溶性重合開始剤としては、例えば、ラウロイルパーオキサイド、ジ-2-エチルヘキシルパーオキシネオデカノエート、t-ブチルパーオキシネオデカノエート、α,α’-アゾビス-2,4-ジメチルバレロニトリルなどが挙げられる。
 塩化ビニル系樹脂の粒子径は、特に限定されるものではないが、平均粒子径が0.1~350μmであることが好ましく、80~200μmであることがより好ましい。本発明において、塩化ビニル系樹脂の平均粒子径は、JIS-K0069に従って測定する。
 塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液は、特に限定されるものではないが、例えば、塩化ビニル系樹脂と水とを混合して、塩化ビニル系樹脂を水中に懸濁させることによって得ることができる。塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液は、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管に導入される前に、これら配管の上流側に設けた混合槽内で作製されることが好ましい。つまり、塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液は、混合槽内で予め作製された後、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管に導入されることが好ましい。得られた塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液は、反応槽(ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管)に導入され、反応槽内に配置された攪拌翼や、必要に応じてガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管内に配置されたスタティックミキサによって攪拌される。混合槽内の塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液には、攪拌されながら塩素が供給される。混合槽内の塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液は、必要に応じてさらに塩素が供給されながら、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管に導入され、紫外線LEDによって紫外線が照射される。紫外線LEDから紫外線の照射を開始することにより、塩化ビニル系樹脂の塩素化反応が開始する。
 水性懸濁液中の塩化ビニル系樹脂は所望の塩素含有量になるまで塩素化される。塩素化反応は、紫外線の照射を終了することによって終了する。塩素化反応が終了した後、窒素ガスなどによって塩素化塩化ビニル系樹脂中の未反応の塩素を追い出し、さらに、塩素化塩化ビニル系樹脂のTg(ガラス転移温度)以下の温度の温水を用いて、塩素化塩化ビニル系樹脂中に残存する塩酸を除去する。その後、脱水、乾燥工程を経て、塩素化塩化ビニル系樹脂が得られる。
 生産性、水性懸濁液の粘度安定性および攪拌時の均一混合性の観点から、水性懸濁液中の塩化ビニル系樹脂の濃度は、当該塩化ビニル系樹脂の分子量にもよるが、通常、10重量%以上、40重量%以下であることが好ましく、20重量%以上、35重量%以下であることがより好ましい。
 混合槽に塩素を供給する場合に、塩素は、気体状および液体状のどちらであってもよいが、取り扱いの容易さの観点から、気体状であることがより好ましい。塩素の供給方法は、水性懸濁液中に塩素を供給できる方法であればよく、特に限定されるものではない。例えば、塩素の供給方法としては、塩素化反応の開始前(初期)に一括で塩素を仕込む方法、塩素化反応中に断続的に塩素を供給する方法、塩素化反応中に連続的に塩素を供給する方法、塩素化反応の開始前(初期)に塩素の一部を仕込み、残りの塩素を塩素化反応中に断続的または連続的に供給する方法、などが挙げられる。
 また、混合槽には、粉体または粒子状の塩化ビニル系樹脂と、水と、塩素とが供給される構成となっていてもよい。本発明における製造装置は、紫外線を照射する時点で、反応槽(ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管)内に塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液が存在していればよく、従って、水性懸濁液や塩素の供給方法は、特に限定されるものではない。上述した通り、本発明においては、塩素化反応は、紫外線の照射を開始することによって開始され、紫外線の照射を終了することによって終了する。
 塩素化反応時の最高反応温度は、特に限定されるものではないが、90℃以下であることが好ましく、88℃以下であることがより好ましく、86℃以下であることがさらに好ましい。最高反応温度が90℃以下であれば、塩化ビニル系樹脂の劣化が抑制されると共に、得られる塩素化塩化ビニル系樹脂の着色が抑制される。塩素化反応時の最低反応温度は、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管内での水性懸濁液の流動を容易にする観点から、0℃を超えることが好ましい。また、最低反応温度は、反応時間を短縮する観点から、30℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましい。
 以下に、本発明における照射工程、および、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管、の更なる例について説明する。なお、本発明は、以下に説明する照射工程、および、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管に限定されない。また、以下に説明する照射工程、および、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の構成は、既に説明した照射工程、および、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の構成と組み合わせることも可能である。
 <照射工程>
 本発明の製造方法では、照射工程は、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する懸濁液中における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように、懸濁液に対して紫外線を照射する工程であってもよい。
 ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する懸濁液中における紫外線到達距離の割合は、40~100%であることが更に好ましく、50~100%であることが更に好ましく、60~100%であることが更に好ましく、70~100%であることが更に好ましく、80~100%であることが更に好ましく、90~100%であることが最も好ましい。
 ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する懸濁液中における紫外線到達距離の割合が大きければ大きいほど、懸濁液に対して効率よく紫外線を照射することができるので(換言すれば、大多数の塩化ビニル樹脂に対して、強い紫外線を照射することができるので)、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率を向上させることができる。
 なお、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の、少なくとも紫外線照射区間における断面形状が、楕円または矩形であれば、容易に、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する懸濁液中における紫外線到達距離の割合を、上述した範囲に調節することができる。
 ここで、本発明の製造方法における照射工程について以下に詳説する。図15は、本発明の参考例である塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置の要部を示す概略の断面図であり、図15の(a)は配管20の長さ方向の断面図であり、図15の(b)~(e)は、配管20の幅方向の断面図である。
 また、図16および17は、本発明に係る塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置の要部を示す概略の断面図であり、図16および17の(a)~(d)は、配管20の幅方向の断面図である。
 図15の(a)に示すように、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液12は、配管20内を流通している。光源19は、配管20と対向して配置されている。
 図15の(a)~(e)において、懸濁液12内の白抜き部分は紫外線が照射されている領域(以下「紫外線照射領域22」という。)を表している。尚、本明細書においては、上記「紫外線照射領域」は、単位面積あたりの光量が1μw/cm以上である紫外線が照射された領域を指す。本明細書において、単位面積当たりの紫外線の光量は、光量測定器(TOPCON社製、品番「UVR-2」)にセンサー(TOPCON社製、品番「UD-36」)を装着して測定されたものである。
 また、図15の(a)において、点bは、紫外線照射領域22において、光源19からの距離が最も長くなる地点、すなわち、単位面積あたりの光量が1μw/cm以上である紫外線が、光源19から最も遠くまで到達した地点を表す。尚、本明細書においては、かかる点bを、便宜上、「紫外線の最長到達点」と称する。
 本明細書において、上記「ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径」とは、例えば、配管20における懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が、図15の(b)~(e)に示すような円の場合は、当該円の直径の長さDをいう。また、例えば、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が、図16の(a)~(d)に示すような楕円の場合は、当該楕円の短径の長さDをいう。また、例えば、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が、図17の(a)~(d)に示すような矩形の場合は、当該矩形の短辺の長さDをいう。また、図示しないが、例えば、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が正方形の場合は、当該正方形の一辺の長さをいう。また、例えば、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が、矩形および正方形以外の多角形の場合は、当該多角形に内接する円の直径の長さをいう。尚、上記「懸濁液の流通部」とは、配管20の内周面によって取り囲まれた領域を指す。
 また、上記「懸濁液における紫外線到達距離」とは、懸濁液において単位面積あたりの光量が1μw/cm以上である紫外線が到達した距離の最大値を指す。すなわち、図15の(b)に示すように、光源19の中心(以下「光源中心」という。)(例えば、図15の(b)等に示す点c)と紫外線照射領域22における紫外線の最長到達点bとを結ぶ直線cbと、配管20の内周面との接点の内、光源19に近い点を点aとした場合の、直線abの長さdをいう。尚、本明細書において、上記「光源中心」は、光源19の発光領域の中心を指し、より具体的には、その光源の発光領域における発光強度分布のピークに対応する位置を指す。
 従って、配管20の内径に対する懸濁液における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように懸濁液12に対して紫外線を照射するとは、例えば、図15の(b)に示すように、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が円の場合は、当該円の直径の長さDに対する紫外線到達距離(直線abの長さd)の割合が30~100%となるように懸濁液12に対して紫外線を照射することをいう。
 また、例えば、図16の(a)に示すように、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が楕円の場合は、当該楕円の短径の長さDに対する紫外線到達距離(直線abの長さd)の割合が30~100%となるように懸濁液12に対して紫外線を照射することをいう。
 また、例えば、図17の(a)に示すように、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が矩形の場合は、当該矩形の短辺の長さDに対する紫外線到達距離(直線abの長さd)の割合が30~100%となるように懸濁液12に対して紫外線を照射することをいう。
 ここで、上記「懸濁液における紫外線到達距離」の測定方法の一例を、図18に基づいて以下に説明する。図18の(a)~(c)は、懸濁液における紫外線到達距離の測定に用いるモデル装置の縦断面図であり、図18の(d)は、モデル装置の横断面図である。
 懸濁液における紫外線到達距離は、図18の(a)に示すようなモデル装置において予め得られたデータをもとに算出することができる。かかるモデル装置は、実際に塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する装置および反応条件(光源および配管の種類、塩化ビニル系樹脂の濃度、温度、光出力等)を模倣して設計される。槽30は、実際に塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する装置の配管を模倣して作製されたものである。尚、かかるモデル装置では、光源19は鞘管24中に格納されている。
 図19に、本測定方法の概略を示す。本測定方法の目的は、塩素が導入された懸濁液に照射された紫外線の強度(紫外線強度)から光源距離(懸濁液における紫外線到達距離)を算出することである。塩素有無で紫外線の強度が変化するため、実験1から実験3への計算は直接行うことができない。このため、実験3から目的への計算は、実験1と2との関係から考える必要がある。
 具体的に説明すると、まず、実験1として、図18の(a)に示すように、モデル装置において、光源19とセンサー23との距離Aを変化させながら、各距離における紫外線強度を測定する。センサー23は、槽30の外周面に接するように設けられているので、光源19の位置を槽30の内径方向に移動させることにより距離Aを変化させる。例えば、図18の(d)に示すような断面形状が円の槽30を用いる場合は、当該円の直径方向に光源19の位置を移動させる。測定は、攪拌翼26によって懸濁液12を攪拌しながら行うものとする。実験1では、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12に塩素は導入しない。これにより、電流値(Amp)一定の場合の、距離Aと紫外線強度との関係を確認する。尚、距離Aには、槽30の壁の厚みが含まれているので、実際の懸濁液における紫外線到達距離(図18の(d)に示す長さd)は、距離Aから槽30の壁の厚みを減じた値となる。
 次いで、実験2として、図18の(b)に示すように、モデル装置において、光源19を固定して距離Aを一定とした場合の、実験1の各距離での紫外線強度と同じ強度が得られる電流値を測定する。光源19の電流値は、光源制御ユニット25によって制御する。測定は、攪拌翼26によって懸濁液12を攪拌しながら行うものとする。実験2でも、実験1と同様、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12には塩素は導入しない。これにより、距離Aが一定の場合の、紫外線強度と電流値との関係を確認する。
 次いで、実験3として、図18の(c)に示すように、モデル装置において、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12に塩素を導入しながら、各距離に応じた電流値での紫外線強度を測定する。光源19の電流値は、光源制御ユニット25によって制御する。測定は、攪拌翼26によって懸濁液12を攪拌しながら行うものとする。これにより、塩素が導入された懸濁液12における電流値と紫外線強度との関係を確認する。
 以上のようにして得られた実験1~3の結果をもとに、実際の製造装置において測定された塩素が導入された懸濁液12における紫外線強度から紫外線到達距離を間接的に算出することができる。
 尚、実際の製造装置において図16および図17に示したような断面形状を有する配管を用いる場合は、モデル装置において使用する槽30を実際の製造装置における配管の断面形状と同じ形状のものを用いて、塩素が導入された懸濁液12における紫外線強度から紫外線到達距離を間接的に算出するための予備的なデータを取得すればよい。
 よって、本発明の製造方法において、配管の内径に対する紫外線到達距離の割合が30~100%となるように紫外線を照射するためには、上述したような塩化ビニル系樹脂の懸濁液における紫外線到達距離に影響する種々の要因、光源の条件(種類、位置、出力等)、配管の条件(形状、材質等)等を考慮しながら、配管の内径に対する紫外線到達距離の割合が30~100%となるような最適な紫外線照射条件を適宜設定すればよい。尚、紫外線到達距離を測定する方法は、上述した方法に限定されるものではない。
 配管の内径に対する紫外線到達距離の割合が30~100%であれば、配管の内径に対する紫外線到達距離の割合が30%よりも低い場合と比較して、懸濁液中に存在している塩化ビニル系樹脂に対して照射されている紫外線の量が多いといえる。上述したように、塩化ビニル系樹脂の塩素化は、紫外線の照射によって開始され、紫外線の照射を終了することによって停止される。このため、配管の内径に対する紫外線到達距離の割合が30~100%であれば、配管の内径に対する紫外線到達距離の割合が30%よりも低い場合と比較して、理論的には、塩素化が開始されている塩化ビニル系樹脂の割合が高いといえる。塩素化が開始された塩化ビニル系樹脂の割合が高い程、反応効率は高いといえるので、配管の内径に対する紫外線到達距離の割合が30~100%であれば、配管の内径に対する紫外線到達距離の割合が30%よりも低い場合と比較して、反応効率が高いといえる。本発明においては、塩化ビニル系樹脂の反応効率をより向上させる観点から、配管の内径に対する紫外線到達距離の割合が、70~100%となるように紫外線を照射することがより好ましく、90~100%となるように紫外線を照射することがより好ましい。
 また、上記照射工程では、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12を循環させ、当該懸濁液12に紫外線を複数回照射することがより好ましい。これにより、塩化ビニル系樹脂により効率的に紫外線を照射することができる。尚、懸濁液12を循環させる回数は、例えば光源19の個数や配管20の太さ、所望する塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。
 尚、配管の内径に対する懸濁液12における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように懸濁液に紫外線を照射可能であれば、本発明の製造装置において、光源19を設ける位置、配管20と光源19との距離、配管20に対する光源19の紫外線照射方向、光源19の出力、配管20の大きさ、形状等は特に限定されず、適宜設定することが可能である。
 <ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管>
 次いで、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管(以下、単に配管と称する場合がある)について以下に詳説する。本発明の製造方法および本発明の製造装置において使用される配管20の形状は、特に限定されないが、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が扁平な形状となっていることが好ましい。懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が扁平な形状とは、例えば、図16および図17に示すように、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が楕円または矩形であることをいう。懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が扁平な形状であれば、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径に対する懸濁液における紫外線到達距離の割合を30~100%とすることが容易になる。つまり、配管20の幅方向の断面積が同じである場合には、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が扁平な形状であれば、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が円である場合と比較して、配管20の内径がより短くなる。従って、配管20の内径に対する懸濁液における紫外線到達距離の割合を30~100%とするために必要な紫外線を照射するための照射エネルギーをより小さくすることができるので、より効率よく塩素化塩化ビニル系樹脂を製造することができる。
 尚、配管20の幅方向の断面形状が矩形である場合には、その四隅は必ずしも直角に形成されている必要は無く、配管20の機械的強度を維持するために、或る曲率(R)を有する曲線状に形成されていてもよい。
 懸濁液12の流通部の幅方向の断面の径(単に「配管の内径」ともいう。)は、当該径に対する懸濁液における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように紫外線を照射することができる長さであればよく、特に限定されるものではない。上述したように、配管20の幅方向の断面積が同じである場合には、配管20の内径がより短い方が、当該内径に対する懸濁液における紫外線到達距離の割合を30~100%とするために必要な紫外線を照射するための照射エネルギーをより小さくすることができるので、より効率よく塩素化塩化ビニル系樹脂を製造することができる。
 また、配管20の作製方法は、特に限定されるものではなく、従来公知の種々の方法で作製可能である。例えば、紫外線照射区間に相当するガラス配管と、紫外線を照射しない区間に相当するチタン-パラジウム合金等の金属配管とを交互に接続することによって作製すればよい。さらに、ガラス窓を有する金属配管の作製方法は、例えば、チタン-パラジウム合金等の金属配管の一部を切り取り、その部分にガラスを嵌め込むことによって作製すればよいが、特に限定されるものではなく、従来公知の種々の方法で作製可能である。
 ここで、本発明において上記「紫外線照射区間」とは、配管20における、光源19からの紫外線が照射されている領域(長さ方向の照射領域)を含み、当該照射領域の長さ方向の両端部を境界線とする区間α(図15の(a))を指し、配管20における、上記紫外線照射区間αに含まれない領域(長さ方向の非照射領域)を含む長さ方向の区間βは、「紫外線を照射しない区間」として紫外線照射区間αと区別される。具体的には、紫外線を照射しない区間βは、例えば、紫外線照射区間αが複数ある場合には、互いに隣り合う紫外線照射区間αと紫外線照射区間αとの間の領域、および配管20における端部の紫外線照射区間αと反応器6(図1)との入口または出口との間の領域を指し、紫外線照射区間αが一つの場合には、配管20における紫外線照射区間αと反応器6(図1)との入口または出口との間の領域を指す。
 本発明の製造方法において、照射工程では、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管20の内径方向、且つ当該配管の幅方向の断面形状の中心を通る方向に紫外線を照射することが好ましい。
 また、本発明の製造装置において、光源19は、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管20の内径方向、且つ当該配管の幅方向の断面形状の中心を通る方向に紫外線を照射可能なように設けられていることが好ましい。
 ここで、上記「ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径方向」とは、例えば、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が円である場合は、当該円の直径に対して平行な方向をいい、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が楕円である場合は、当該楕円の短径に対して平行な方向をいい、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が矩形である場合は、当該矩形の短辺に対して平行な方向をいう。
 また、上記「配管の幅方向の断面形状の中心を通る方向」とは、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状の中心を通る方向、すなわち、例えば、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が円である場合は、当該円の中心を通る方向をいい、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が楕円である場合は、当該楕円の中心を通る方向をいい、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が矩形である場合は、当該矩形の中心を通る方向をいう。
 従って、上記「ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径方向、且つ当該配管の幅方向の断面形状の中心を通る方向に紫外線を照射する」とは、図15の(b)~(c)に示すように、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が円である場合は、光源中心cと紫外線の最長到達点bとを結ぶ直線cbの向きと、当該円の直径の向きとが一致するように紫外線を照射することをいう。また、図16の(a)~(c)に示すように、懸濁液12の流通部の幅方向の断面形状が楕円である場合は、光源中心cと紫外線の最長到達点bとを結ぶ直線cbの向きと、当該楕円の短径の向きとが一致するように紫外線を照射することをいう。
 これにより、配管20の外周面に対して垂直方向に紫外線が照射されるので、配管20に対して斜め方向に紫外線を照射する場合(例えば、図15の(d)、図16の(d)および図17の(d))と比較して、配管20の外周面に当たって反射する紫外線の量を減少させることができる。さらには、配管の幅方向の断面形状の中心を通る方向に紫外線を照射するので、より効率よく、配管の内径に対する懸濁液における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように懸濁液に紫外線を照射することが可能となる。尚、上記「配管の外周面に対して垂直方向」とは、図15の(b)に示すように、光源中心cと紫外線照射領域22における紫外線の最長到達点bとを結ぶ直線cbと、配管20の外周面との接点の内、光源19に近い点を点a’とした場合に、直線cbが、点a’を通る配管20の幅方向の断面と同一平面上に存在し、且つ直線cbが、点a’における配管20の幅方向の断面形状の外周の接線Sに対して垂直であることを指す。
 本発明の製造方法および本発明の製造装置において、光源19は、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管20との距離が最短となる位置に設けられていることが好ましい。具体的には、光源19は、図15の(b)、図16の(a)および図17の(a)に示すように、配管20に光源19が接するように設置することが好ましい。これにより、光源19を配管20から離して設置する場合と比較して、より効率よく、配管の内径に対する懸濁液12における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように懸濁液に紫外線を照射することが可能となる。
 さらに、光源19の個数は、1つに限定されるものではない。光源19の個数は、塩化ビニル系樹脂の懸濁液12に紫外線を十分に照射することができる個数であればよく、配管20の長さ、太さ等に応じて任意に設定すればよい。
 複数個の光源19を用いて紫外線を照射する場合は、配管20に対する光源19の配置は特に限定されない。複数の光源19を設置する場合には、例えば、図15の(e)に示すように、幅方向の断面形状が円である配管20に対して点対称または線対称に配置してもよい。複数の光源19を、配管20を幅方向に挟むようにして設置することにより、配管20内を流通する懸濁液12に対してより効率的に紫外線が照射される。尚、本発明において「光源で配管を幅方向に挟む」には、配管20の幅方向の断面で見た場合に、複数の光源19が、配管20に対して点対称または線対称に配置されている場合の他に、配管20を取り囲むように配置されている場合を含む。
 また、複数個の光源19を用いて紫外線を照射する場合は、少なくとも1つの光源について、配管の内径に対する懸濁液における紫外線到達距離の割合が30~100%を達成していればよいが、すべての光源について、配管の内径に対する懸濁液における紫外線到達距離の割合が30~100%を達成していることがより好ましい。これにより、配管20内を流通する懸濁液12に対してより効率的に紫外線を照射することができ、且つ懸濁液12に対してより均一に紫外線を照射することができる。
 本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
 <本発明の構成-1>
 本発明は、例えば、以下のように構成することができる。
 <1>
 紫外線を照射することによって塩化ビニル系樹脂を塩素化させて塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する装置であって、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させる、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管と、当該ガラス配管、および/または当該ガラス窓を介して上記懸濁液に紫外線を照射する光源と、を備え、上記ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の断面形状が、少なくとも紫外線照射区間において、楕円または矩形であることを特徴とする塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 <2>
 上記ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管における、紫外線照射区間の幅方向の断面形状は、紫外線を照射しない区間の幅方向の断面形状と比較して、扁平な形状となっていることを特徴とする<1>に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 <3>
 上記光源が、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管における、紫外線照射区間を、幅方向に挟むようにして設置されていることを特徴とする<1>または<2>に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 <4>
 上記光源が、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源であることを特徴とする<1>~<3>の何れかに記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 <5>
 上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管、および、上記光源は、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する上記懸濁液中における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように、上記懸濁液に対して紫外線を照射するものであることを特徴とする<1>~<4>の何れかに記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 <6>
 幅方向の、少なくとも紫外線照射区間における断面形状が楕円または矩形である、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管に、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させながら、当該懸濁液に紫外線を照射する照射工程を有することを特徴とする塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <7>
 紫外線照射区間の幅方向の断面形状が、紫外線を照射しない区間の幅方向の断面形状と比較して、扁平な形状となっているガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管を用いることを特徴とする<6>に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <8>
 上記照射工程では、塩化ビニル系樹脂の懸濁液を循環させ、当該懸濁液に紫外線を複数回照射することを特徴とする<6>または<7>に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <9>
 上記照射工程では、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源から紫外線を照射することを特徴とする<6>~<8>の何れかに記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <10>
 上記照射工程では、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する上記懸濁液中における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように、上記懸濁液に対して紫外線を照射することを特徴とする<6>~<9>の何れかに記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <本発明の構成-2>
 本発明は、例えば、以下のように構成することができる。
 <11>
 紫外線を照射することによって塩化ビニル系樹脂を塩素化させて塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する方法であって、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管に、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させながら、当該懸濁液に対して紫外線を照射する照射工程を含み、上記照射工程では、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径に対する上記懸濁液における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように上記懸濁液に対して紫外線を照射することを特徴とする塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <12>
 上記照射工程では、塩化ビニル系樹脂の懸濁液を循環させ、当該懸濁液に紫外線を複数回照射することを特徴とする、<11>に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <13>
 上記照射工程では、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径方向、且つ当該配管の幅方向の断面形状の中心を通る方向に紫外線を照射することを特徴とする、<11>または<12>に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <14>
 光源は、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管との距離が最短となる位置に設けられていることを特徴とする、<13>に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <15>
 上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の断面形状が、楕円または矩形であることを特徴とする、<11>から<14>のいずれかに記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <16>
 上記照射工程では、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源から紫外線を照射することを特徴とする<11>から<15>のいずれかに記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
 <17>
 紫外線を照射することによって塩化ビニル系樹脂を塩素化させて塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する装置であって、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させる、ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管と、当該ガラス配管、および/または当該ガラス窓を介して上記懸濁液に紫外線を照射する光源と、を備え、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管および上記光源は、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径に対する上記懸濁液における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように上記懸濁液に対して紫外線を照射可能なように構成されていることを特徴とする塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 <18>
 上記光源は、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径方向、且つ当該配管の幅方向の断面形状の中心を通る方向に紫外線を照射可能なように設けられていることを特徴とする、<17>に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 <19>
 上記光源は、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管との距離が最短となる位置に設けられていることを特徴とする、<18>に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 <20>
 上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の断面形状が、楕円または矩形であることを特徴とする、<17>から<19>のいずれかに記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 <21>
 上記光源が、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする、<17>から<20>のいずれかに記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
 〔参考例〕
 ここで、水銀灯(水銀ランプ)を光源として用いる替わりに、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源、具体的には紫外線LEDを光源として用いた場合の効果、即ち、光源として紫外線LEDを用いた場合の効果を、参考例として示す。下記参考例および比較例において、「部」および「%」は、特に断りが無い限り、重量基準である。
 (参考例1)
 <塩素化塩化ビニル系樹脂の作製>
 図6に示すように、紫外線LED光源装置100として、UV-LED光源ユニット(株式会社センテック製、型番「OX223」)を準備した。紫外線LED光源装置100は、ピーク波長が365nmである紫外線LED素子110(日亜化学工業株式会社製、品番「NC4U133」、順電流500mA、順電圧14.9V)を3個有している。
 参考例1で用いた紫外線LED素子の発光スペクトルは、図7に示す通りである。図7に示すように、紫外線LED素子110が照射する紫外線は、波長範囲が350nmから392nmであり、ピークが一つであり、ピーク波長が365nmであった。ここで、波長範囲は、上述した通り、発光スペクトルにおいて、ピーク波長の相対発光強度に対して2%以上の相対発光強度を有する波長の範囲を意味する。
 紫外線LED光源装置100を、縦20mm、横20mm、高さ300mmのアルミニウム製の支持体200に配置した後、内径75mm、高さ400mm、厚さ2.5mmの透明なガラス製の円筒状容器300(PYREX(登録商標))中に挿入した。
 60℃の温水400が入ったウォーターバス500中に、円筒状容器300に入れられた紫外線LED光源装置100と、厚さ3.6mmの透明なガラス製の容器である反応器600(容量3L、PYREX(登録商標))とを配置した。具体的には、ウォーターバス500に配置された紫外線LED光源装置100は、反応器600と対向し、3個の紫外線LED素子110が15mmの等間隔で高さ方向に1列に並べられた状態で配置されている。このとき、反応器600と紫外線LED素子110との距離Aは80mmとした。尚、ウォーターバス500には、温水400を所定の温度に維持するための熱源(図示せず)を設けた。
 次に、反応器600に、純水1.8kgと、K値が66.7、平均粒子径が170μm、見かけ密度が0.568g/mlである塩化ビニル系樹脂(株式会社カネカ製)0.2kgとを投入し、蓋620で反応器600内を密閉した。尚、塩化ビニル系樹脂のK値はJIS-K7367-2に準拠して求めた値であり、平均粒子径はJIS-K0069に従って求めた値であり、見かけ密度はJIS-K7365に従って求めた値である(以下の値についても同様)。そして、純水と塩化ビニル系樹脂との混合液である塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700を、反応器600のタービン翼610を用いて、回転数340rpmで攪拌した。
 反応器600内を真空脱気および窒素置換した。その後、塩素ガスを塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700中に吹き込んだ。同時に、塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700をタービン翼610で攪拌しつつ、紫外線LED素子110から紫外線を塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700に照射して、塩素化反応を開始させた。尚、塩素ガスを吹き込むときは、反応器600内が減圧しないように注意した。塩素化反応中は、ウォーターバス500中の温水400の温度を60℃に維持した。
 塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が66.3%に達したとき、紫外線LED素子110による紫外線の照射を終了して、塩素化反応を終了させた。塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量は、塩素化反応で副生する塩酸の中和滴定値により算出した(以下の値についても同様)。塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が66.3%に達するまでに要する時間である塩素化反応の反応時間、即ち、紫外線の照射開始から照射終了までの時間は、96分間であった。そして、窒素ガスにて塩素化塩化ビニル系樹脂中の未反応の塩素を追い出した後、残存する塩酸を水洗して除去してから塩素化塩化ビニル系樹脂を乾燥させた。これにより、塩素化塩化ビニル系樹脂を得た。
 (比較例1)
 支持体200で支持された1台の紫外線LED光源装置100に替えて、100Wの高圧水銀灯(東芝ライテック株式会社製、電流値1.3A、電圧値100V)を1灯用いた以外は、参考例1と同様にして、塩素化塩化ビニル系樹脂を得た。
 比較例1において、塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が66.3%に達するまでに要する時間である塩素化反応の反応時間、即ち、紫外線の照射開始から照射終了までの時間は、120分間であった。
 参考例1および比較例1で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂の加熱成形時の初期着色、熱安定性測定および評価は、以下の通りに行った。また、以下の通りにビカット軟化点を測定および評価することにより、耐熱性の測定および評価を行った。
 <加熱成形時の初期着色>
 塩素化塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン(MBS)樹脂(株式会社カネカ製、品番「カネエース(登録商標)B31」)を10重量部、液状の錫系安定剤(日東化成株式会社製、品番「TVS#8831」)を1重量部、粉末状の錫系安定剤(日東化成株式会社製、品番「TVS#8813」)を1重量部、滑剤であるステアリン酸(花王株式会社製、品番「ルナック(登録商標)S-90V」)を1重量部、およびポリエチレンワックス(三井化学株式会社製、品番「Hiwax220MP」)を0.3重量部配合した後、8インチロールにて、195℃で5分間混練し、厚さ0.6mmのシートを作製した。
 得られたシートを15枚重ね合わせたものを、鋼板にクロームメッキを施して鏡面仕上げしたフェロ板間に挟んだ後、200℃の条件下、圧力を3MPa~5MPaの範囲に調整して10分間プレスし、厚さ5mmの板を作製した。得られた板のイエローインデックス(以下、「YI」ともいう)を、色差計(日本電色工業株式会社製、品番「ZE-2000」)を使用し、JIS-K7373に準拠して測定した。
 <熱安定性>
 塩素化塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン(MBS)樹脂(株式会社カネカ製、品番「カネエース(登録商標)B31」)を10重量部、液状の錫系安定剤(日東化成株式会社製、品番「TVS#8831」)を1重量部、粉末状の錫系安定剤(日東化成株式会社製、品番「TVS#8813」)を1重量部、滑剤であるステアリン酸(花王株式会社製、品番「ルナック(登録商標)S-90V」)を1重量部、およびポリエチレンワックス(三井化学株式会社製、品番「Hiwax220MP」)を0.3重量部配合した後、8インチロールにて、195℃で5分間混練し、厚さ0.6mmのシートを作製した。
 得られたシートを縦3cm、横5cmに切り取り、200℃のオーブンにて加熱し、シートが黒化するまでの時間を測定した。黒化とは、シートのL値が20以下であることをいう。L値は色差計(日本電色工業株式会社製、品番「ZE-2000」)を使用して測定した。
 <ビカット(Vicat) 軟化点>
 塩素化塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン(MBS)樹脂(株式会社カネカ製、品番「カネエース(登録商標)B31」)を10重量部、液状の錫系安定剤(日東化成株式会社製、品番「TVS#8831」)を1重量部、粉末状の錫系安定剤(日東化成株式会社製、品番「TVS#8813」)を1重量部、滑剤であるステアリン酸(花王株式会社製、品番「ルナック(登録商標)S-90V」)を1重量部、およびポリエチレンワックス(三井化学株式会社製、品番「Hiwax220MP」)を0.3重量部配合した後、8インチロールにて、195℃で5分間混練し、厚さ0.6mmのシートを作製した。
 得られたシートを15枚重ね合わせたものを、鋼板にクロームメッキを施して鏡面仕上げしたフェロ板間に挟んだ後、200℃の条件下、圧力を3MPa~5MPaの範囲に調整して10分間プレスし、厚さ5mmの板を作製した。得られた板を用い、JIS-K7206に従って、塩素化塩化ビニル系樹脂のビカット軟化点(Vicat軟化点)の測定を行った。但し、荷重を5kgとし、昇温速度は50℃/h(B50法)とした。
 上記測定を行った結果、参考例1で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂のYIは136であり、黒化に要した時間は40分間であり、ビカット軟化点は112.3℃であった。これに対して、比較例1で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂のYIは142であり、黒化に要した時間は30分間であり、ビカット軟化点は111.6℃であった。これらの結果を下記表1にまとめて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 上記表1のデータから分かるように、参考例1で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂は、比較例1で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂に比べて、YIが低いので加熱成形時の初期着色性が良好であり、黒化に要する時間が長いので熱安定性も良好であった。また、参考例1で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂は、比較例1で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂に比べて、ビカット軟化点が高いので耐熱性も良好であった。塩素含有量が同程度の塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する場合に、紫外線LEDを用いて紫外線の照射を行った参考例1では、水銀灯を用いて紫外線の照射を行った比較例1よりも、塩素化反応に必要な総消費電力量が格段に少なく、省エネの効果があり、コストが低減された。
 (参考例2)
 <塩素化塩化ビニル系樹脂の作製>
 図8に示すように、紫外線LED光源装置100aとして、UV-LED光源ユニット(株式会社センテック製、型番「OX224」)を準備した。紫外線LED光源装置100aは、ピーク波長が365nmである紫外線を照射する紫外線LED素子110a(日亜化学工業株式会社製、品番「NC4U133」、順電流500mA、順電圧14.9V)を12個有している。尚、参考例2で用いた紫外線LED素子の発光スペクトルは、図7に示す通りである。
 図8に示すように、紫外線LED光源装置100aを、支持体200aに支持して配置した後、内径74mm、高さ600mm、厚さ7mmの透明なガラス製の円筒状容器300a(PYREX(登録商標))中に挿入した。
 図9,図10に示すように、円筒状容器300aに入れられた紫外線LED光源装置100aをジャケット付き反応器600a(容量100L)中に1台配置した。具体的には、紫外線LED光源装置100aは、上面視において円筒状の反応器600aの中心と円筒状容器300aの中心との距離、即ち、図10において一点鎖線で表されるBの長さが210mmとなるように配置した。このとき、12個の紫外線LED素子110aは、15mmの等間隔で高さ方向に1列に並べられた状態である。また、最も低い位置に配置された紫外線LED素子110aは、反応器600aの底面からの距離が132mmの位置にあった。そして、紫外線LED素子110aを、紫外線の照射方向が攪拌の流れ方向(図10の矢印Cの方向)と対向する向きに配置した。
 次に、反応器600aに、純水45kgと、K値が57.1であり、平均粒子径が125μmであり、見かけ密度が0.496g/mlである塩化ビニル系樹脂(株式会社カネカ製)5kgとを投入し、蓋620aをして反応器600a内を密閉した。そして、純水と塩化ビニル系樹脂との混合液である塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700aを、反応器600aのタービン翼610a(直径180mm)を用いて、回転数590rpmで攪拌した。
 反応器600a内を真空脱気および窒素置換した後、再度真空脱気した。次いで、塩素ガスを塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700a中に吹き込んだ。同時に、タービン翼610aで塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700aを攪拌しつつ、紫外線LED素子110aから紫外線を塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700aに照射させて塩素化反応を開始した。反応器600a内の温度は、窒素置換の開始後25分間で50℃まで昇温させ、塩素化反応開始(紫外線照射開始)から15分間で40℃まで冷却して、その後の塩素化反応中(紫外線照射中)は40℃に維持した。
 塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が64.4%に達したとき、紫外線LED素子110aによる紫外線の照射を終了して、塩素化反応を終了させた。塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が64.4%に達するまでに要した時間である塩素化反応の反応時間、即ち、紫外線の照射開始から照射終了までの時間は、147分間であった。そして、窒素ガスにて塩素化塩化ビニル系樹脂中の未反応の塩素を追い出した後、残存する塩酸を水洗にて除去して塩素化塩化ビニル系樹脂を乾燥させた。これにより、塩素化塩化ビニル系樹脂を得た。
 (比較例2)
 支持体200aに支持された1台の紫外線LED光源装置100aに代えて、100Wの高圧水銀灯(サンエナジー株式会社製、品番「SEH1002J01」、順電流1.1±0.1A、順電圧110±10V)を1灯用いた以外は、参考例2と同様にして、塩素化塩化ビニル系樹脂を得た。
 比較例2において、塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が64.4%に達するまでに要した時間である塩素化反応の反応時間、即ち、紫外線の照射開始から照射終了までの時間は、234分間であった。
 参考例2および比較例2で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂の加熱成形時の初期着色、熱安定性、耐熱性(ビカット軟化点)の測定および評価は、以下の通りに行った。
 <加熱成形時の初期着色>
 塩素化塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン(MBS)樹脂(株式会社カネカ製、品番「カネエース(登録商標)B11A」)を5重量部、液状の錫系安定剤(日東化成株式会社製、品番「N2000C」)を3重量部、PMMA樹脂(株式会社カネカ製、品番「カネエース(登録商標)PA-20」)を1重量部、複合滑剤(川研ファインケミカル株式会社製、品番「VLTN―4」)を1重量部配合して、8インチロールにて、180℃で3分間混練し、厚さ0.6mmのシートを作製した。
 得られたシートを15枚重ね合わせたものを、鋼板にクロームメッキを施して鏡面仕上げされたフェロ板間に挟んだ後、190℃の条件で、圧力を3MPa~5MPaの範囲に調整して10分間プレスし、厚さ5mmの板を作製した。得られた板を、色差計(日本電色工業株式会社製、品番「ZE-2000」)を使用し、JIS-K7373に準拠して、YIを測定した。
 <熱安定性>
 塩素化塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン(MBS)樹脂(株式会社カネカ製、品番「カネエース(登録商標)B11A」)を5重量部、液状の錫系安定剤(日東化成株式会社製、品番「N2000C」)を3重量部、PMMA樹脂(株式会社カネカ製、品番「カネエース(登録商標)PA-20」)を1重量部、複合滑剤(川研ファインケミカル株式会社製、品番「VLTN―4」)を1重量部配合して、8インチロールにて、180℃で3分間混練し、厚さ0.6mmのシートを作製した。得られたシートを縦3cm、横3.5cmに切り取り、200℃のオーブンにて加熱し、シートが黒化するまでの時間を測定した。黒化とは、シートのL値が20以下であることをいう。L値は色差計(日本電色工業株式会社製、品番「ZE-2000」)を使用して測定した。
 <ビカット軟化点>
 塩素化塩化ビニル系樹脂100重量部に対して、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン(MBS)樹脂(株式会社カネカ製、品番「カネエース(登録商標)B11A」)を5重量部、液状の錫系安定剤(日東化成株式会社製、品番「N2000C」)を3重量部、PMMA樹脂(株式会社カネカ製、品番「カネエース(登録商標)PA-20」)を1重量部、複合滑剤(川研ファインケミカル株式会社製、品番「VLTN―4」)を1重量部配合して、8インチロールにて、180℃で3分間混練し、厚さ0.6mmのシートを作製した。得られたシートを15枚重ね合わせたものを、鋼板にクロームメッキを施して鏡面仕上げされたフェロ板間に挟んだ後、200℃の条件で、圧力を3MPa~5MPaの範囲に調整して10分間プレスし、厚さ5mmの板を作製した。得られた板を用い、JIS-K7206に従って、塩素化塩化ビニル系樹脂のビカット軟化点の測定を行った。但し、荷重を5kgとし、昇温速度は50℃/h(B50法)とした。
 上記の測定を行った結果、参考例2で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂のYIは77.6であり、黒化に要した時間は80分間であり、ビカット軟化点は98.6℃であった。比較例2で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂のYIは87.1であり、黒化に要した時間は70分間であり、ビカット軟化点は97.2℃であった。これらの結果を下記表2にまとめて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 上記表2のデータから分かるように、参考例2で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂は、比較例2で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂に比べ、YIが低いので加熱成形時の初期着色性が良好であり、黒化に要した時間が長いので熱安定性も良好であった。また、参考例2で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂は、比較例2で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂に比べ、ビカット軟化点が高いので耐熱性も良好であった。塩素含有量が同程度の塩素化塩化ビニル系樹脂を製造するに際し、紫外線LEDを用いて紫外線照射を行った参考例2では、水銀灯を用いて紫外線照射を行った比較例2よりも塩素化反応に必要な総消費電力量が格段に少なく、省エネの効果があり、コストが低減された。
 (参考例3)
 <塩素化塩化ビニル系樹脂の作製>
 図11に示すように、紫外線LED光源装置100bとして、UV-LED光源ユニット(株式会社センテック製、型番「OX558」)を準備した。紫外線LED光源装置100bは、ピーク波長が365nmである紫外線LED素子110b(日亜化学工業株式会社製、品番「NC4U133A」、順電流500mA、順電圧14.9V)を3個有している。
 参考例3で用いた紫外線LED素子の発光スペクトルは、図7に示す通りである。図7に示すように、紫外線LED素子110bが照射する紫外線は、波長範囲が350nmから392nmであり、ピークが一つであり、ピーク波長が365nmであった。
 紫外線LED光源装置100bを内径25mm、高さ360mm、厚さ2.5mmの透明なガラス製の円筒状容器300b(PYREX(登録商標))中に挿入した。
 図12に示すように、25℃の温水400aが入ったウォーターバス500a中に、透明なガラス製の容器である反応器600b(容量10L、PYREX(登録商標))を配置し、円筒状容器300bに入れられた紫外線LED光源装置100bを反応器600b中に一台配置した。このとき、3個の紫外線LED素子110bは、15mmの等間隔で高さ方向に1列に並べられた状態であった。また、最も低い位置に配置された紫外線LED素子110bは、反応器600bの底面から90mmの位置にあった。そして、紫外線LED素子110bを、紫外線の照射方向が攪拌の流れ方向と対向する向きに配置した。尚、ウォーターバス500aには、温水400aを所定の温度に維持するための熱源(図示せず)を設けた。
 次に、反応器600bに、純水5.4kgと、K値が66.7、平均粒子径が170μm、見かけ密度が0.568g/mlである塩化ビニル系樹脂(株式会社カネカ製)0.6kgとを投入し、蓋620bをして反応器600b内を密閉した。そして、純水と塩化ビニル系樹脂との混合液である塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700bを、反応器600bのタービン翼610を用いて、回転数800rpmで攪拌した。
 反応器600b内を真空脱気および窒素置換した後、塩素ガスを塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700b中に吹き込んだ。同時に、塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700bをタービン翼610で攪拌しつつ、紫外線LED素子110bから紫外線を水性懸濁液700bに照射させて、塩素化反応を開始した。尚、塩素ガスを吹き込むときは、反応器600b内が減圧にならないように注意した。塩素化反応中は、ウォーターバス500a中の温水400aを70℃に維持した。
 塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が67.1%に達したとき、紫外線LED素子110bによる紫外線の照射を終了して、塩素化反応を終了させた。塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が67.1%に達するまでに要した時間である塩素化反応の反応時間、即ち、紫外線の照射開始から照射終了までの時間は、120分間であった。そして、窒素ガスにて塩素化塩化ビニル系樹脂中の未反応の塩素を追い出した後、残存する塩酸を水洗にて除去してから塩素化塩化ビニル系樹脂を乾燥させた。これにより、塩素化塩化ビニル系樹脂を得た。
 (参考例4)
 紫外線LED光源装置100bに代えて、紫外線LED光源装置としてUV-LED光源ユニット(株式会社センテック製、型番「OX559」)を1灯用いた以外は、参考例3と同様にして、塩素化塩化ビニル系樹脂を得た。紫外線LED光源装置は、ピーク波長が385nmである紫外線LED素子(日亜化学工業株式会社製、品番「NC4U134A」、順電流500mA、順電圧14.8V)を3個有している。
 参考例4で用いた紫外線LEDの発光スペクトルは、図13に示す通りである。図13に示すように、紫外線LED素子が照射する紫外線は、波長範囲が355nmから415nmであり、ピークが一つであり、ピーク波長が385nmであった。ここで、波長範囲は、上述した通り、発光スペクトルにおいて、ピーク波長の相対発光強度に対して2%以上の相対発光強度を有する波長の範囲を意味する。
 参考例4において、塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が67.2%に達するまでに要した時間である塩素化反応の反応時間、即ち、紫外線の照射開始から照射終了までの時間は、135分間であった。
 (比較例3)
 紫外線LED光源装置100bに代えて、100Wの高圧水銀灯(東芝ライテック株式会社製、順電流1.3A、順電圧100V)を1灯用いた以外は、参考例3と同様にして、塩素化塩化ビニル系樹脂を得た。
 比較例3において、塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が67.1%に達するまでに要した時間である塩素化反応の反応時間、即ち、紫外線の照射開始から照射終了までの時間は、93分間であった。
 参考例3、参考例4および比較例3で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂について、参考例1と同様にして、塩素化塩化ビニル系樹脂の加熱成形時の初期着色、熱安定性、ビカット軟化点の測定および評価を行った。
 その結果、参考例3で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂のYIは91.1であり、黒化に要した時間は60分間であり、ビカット軟化点は117.8℃であった。参考例4で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂のYIは93.3であり、黒化に要した時間は50分間であり、ビカット軟化点は115.2℃であった。比較例3で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂のYIは132.3であり、黒化に要した時間は20分間であり、ビカット軟化点は114.3℃であった。これらの結果を下記表3にまとめて示した。
 また、参考例3、参考例4および比較例3における総光量を、以下のように測定・算出した。光量測定器(TOPCON社製、品番「UVR-2」)にセンサー(TOPCON社製、品番「UD-36」)を装着し、塩素化反応を行うときに反応器内に存在する塩化ビニル系樹脂と光源との距離が最も近くなる位置で、光源から照射された紫外線の単位面積当たりの光量を測定した。また、塩素化反応を行うときに反応器内に存在する塩化ビニル系樹脂と光源との距離が最も近くなる位置で、光源から照射された紫外線が塩素化ビニル系樹脂に当たる照射面積を測定した。上記測定で得られる照射面積の値に単位面積当たりの光量の値を乗じた値を総光量とした。尚、上記測定において、単位面積当たりの光量と照射面積の測定は、空気雰囲気下、かつ反応器内が空の状態で行った。その結果を下記表3に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 上記表3のデータから分かるように、参考例3、参考例4で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂は、比較例3で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂に比べ、YI値が低いので加熱成形時の初期着色性が良好であり、黒化に要した時間が長いので熱安定性も良好であった。また、参考例3、参考例4で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂は、比較例3で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂に比べ、ビカット軟化点が高いので耐熱性も良好であった。塩素含有量が同程度の塩素化塩化ビニル系樹脂を製造するに際し、紫外線LEDを用いて紫外線照射を行った参考例3、参考例4では、水銀灯を用いて紫外線照射を行った比較例3よりも塩素化反応に必要な総消費電力量が格段に少なく、省エネの効果があり、コストが低減された。
 表3のデータから分かるように、ピーク波長が385nmの紫外線を照射する紫外線LEDを用いた参考例4に対し、ピーク波長が365nmの紫外線を照射する紫外線LEDを用いた参考例3の方が、加熱成形時の初期着色性および熱安定性がより向上した塩素化塩化ビニル系樹脂が得られた。また、塩素含有量が同程度の塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際に、ピーク波長が385nmの紫外線を照射する紫外線LEDを用いた参考例4に対し、ピーク波長が365nmの紫外線を照射する紫外線LEDを用いた参考例3の方が、必要な総光量が少ない上、反応時間も短く、反応効率が高いことが分かった。
 (参考例5)
 <塩素化塩化ビニル系樹脂の作製>
 参考例3と同様に、紫外線LED光源装置100bを用いた。
 図14に示すように、紫外線LED光源装置100bを内径75mm、高さ400mm、厚さ2.5mmの透明なガラス製の円筒状容器300(PYREX(登録商標))中に挿入した。図示しないが、集光を目的としてLED光源装置100bの周りをアルミホイルで囲み、紫外線LED素子110bの正面を縦50mm、横50mmに切り抜き、その部分以外からは光が漏れないようにした。
 図14に示すように、25℃の温水400aが入ったウォーターバス500a中に、円筒状容器300に入れられた紫外線LED光源装置100bと、透明なガラス製の容器である反応器600b(容量10L、PYREX(登録商標))とを配置した。具体的に、ウォーターバス500aに配置された紫外線LED光源装置100bは、反応器600bと対向し、3個の紫外線LED素子110bが15mmの等間隔で高さ方向に1列に並べられた状態で配置された。このとき、反応器600bと紫外線LED素子110bとの距離Aは60mmとした。尚、ウォーターバス500aには、温水400aを所定の温度に維持するための熱源(図示せず)を設けた。
 次に、反応器600bに、純水5.4kgと、K値が66.7、平均粒子径が170μm、見かけ密度が0.568g/mlである塩化ビニル系樹脂(株式会社カネカ製)0.6kgとを投入し、蓋620bをして反応器600b内を密閉した。そして、純水と塩化ビニル系樹脂との混合液である塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700bを、反応器600bのタービン翼610を用いて、回転数800rpmで攪拌した。
 反応器600b内を真空脱気および窒素置換した後、塩素ガスを塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700b中に吹き込んだ。同時に、塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液700bをタービン翼610で攪拌しつつ、紫外線LED素子110bから紫外線を水性懸濁液700bに照射して、塩素化反応を開始した。尚、塩素ガスを吹き込むときは、反応器600b内が減圧にならないように注意した。塩素化反応中は、ウォーターバス500a中の温水400aを70℃に維持した。
 塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が67.2%に達したとき、紫外線LED素子110bによる紫外線の照射を終了して、塩素化反応を終了させた。塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が67.2%に達するまでに要した時間である塩素化反応の反応時間、即ち、紫外線の照射開始から照射終了までの時間は、309分間であった。そして、窒素ガスにて塩素化塩化ビニル系樹脂中の未反応の塩素を追い出した後、残存する塩酸を水洗にて除去してから塩素化塩化ビニル系樹脂を乾燥させた。これにより、塩素化塩化ビニル系樹脂を得た。
 (参考例6)
 紫外線LED光源装置として、参考例4と同様の紫外線LED光源装置を1灯用いた以外は、参考例5と同様にして、塩素化塩化ビニル系樹脂を得た。
 参考例6において、塩素化塩化ビニル系樹脂の塩素含有量が67.2%に達するまでに要した時間である塩素化反応の反応時間、即ち、紫外線の照射開始から照射終了までの時間は、300分間であった。
 参考例5および参考例6で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂について、参考例1と同様にして、塩素化塩化ビニル系樹脂の加熱成形時の初期着色、熱安定性、ビカット軟化点の測定および評価を行った。
 その結果、参考例5で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂のYIは91.9であり、黒化に要した時間は90分間であり、ビカット軟化点は117.1℃であった。参考例6で得られた塩素化塩化ビニル系樹脂のYIは93.8であり、黒化に要した時間は90分間であり、ビカット軟化点は117.1℃であった。これらの結果を下記表4にまとめて示した。
 また、参考例3と同様にして、参考例5および参考例6における総光量を測定・算出した。その結果を下記表4に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 表4のデータから分かるように、ピーク波長が385nmの紫外線を照射する紫外線LEDを用いた参考例6に対し、ピーク波長が365nmの紫外線を照射する紫外線LEDを用いた参考例5の方が、加熱成形時の初期着色性がより良好な塩素化塩化ビニル系樹脂が得られた。また、塩素含有量が同程度の塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際に、ピーク波長が385nmの紫外線を照射する紫外線LEDを用いた参考例6に対し、ピーク波長が365nmの紫外線を照射する紫外線LEDを用いた参考例5の方が、反応時間はほぼ同様であるが、必要な総光量がほぼ半分であり、反応効率が高いことが分かった。総消費電力量では参考例5と参考例6とに差異はなかった。
 本発明によれば、塩化ビニル系樹脂に効率的に紫外線が照射されるので、例えば、塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する際の反応効率が向上した塩素化塩化ビニル系樹脂を製造することができる。本発明により得られる塩素化塩化ビニル系樹脂は、塩化ビニル系樹脂の高い機械的強度、耐候性、耐薬品性等の優れた特徴を有する上、さらに塩化ビニル系樹脂よりも耐熱性に優れることから、種々の産業分野で利用可能である。具体的には、塩素化塩化ビニル系樹脂は、耐熱パイプ、耐熱工業板、耐熱フィルムおよび耐熱シートなどの種々の用途に使用することができる。
   1 塩素導入部
   2 塩素導入槽
   6 反応器
   7 スラリー循環ライン
  11 塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置
  12 懸濁液(塩化ビニル系樹脂の懸濁液)
  15 塩素導入部
  19 光源
  20 配管(ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管)
  22 紫外線照射領域
  23 センサー
  24 鞘管
  25 光源制御ユニット
  26 攪拌翼
  30 槽
 100、100a、100b 紫外線LED光源装置
 110、110a、110b 紫外線LED素子
 200、200a      支持体
 300、300a、300b 円筒状容器
 400、400a      温水
 500、500a      ウォーターバス
 600、600a、600b 反応器
 610、610a      タービン翼
 620、620a、620b 蓋
 700、700a、700b 塩化ビニル系樹脂の水性懸濁液

Claims (10)

  1.  紫外線を照射することによって塩化ビニル系樹脂を塩素化させて塩素化塩化ビニル系樹脂を製造する装置であって、
     塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させる、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管と、当該ガラス配管、および/または当該ガラス窓を介して上記懸濁液に紫外線を照射する光源と、を備え、
     上記ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管の幅方向の断面形状が、少なくとも紫外線照射区間において、楕円または矩形であることを特徴とする塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
  2.  上記ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管における、紫外線照射区間の幅方向の断面形状は、紫外線を照射しない区間の幅方向の断面形状と比較して、扁平な形状となっていることを特徴とする請求項1に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
  3.  上記光源が、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管における、紫外線照射区間を、幅方向に挟むようにして設置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
  4.  上記光源が、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源であることを特徴とする請求項1~3の何れか一項に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
  5.  上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管、および、上記光源は、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する上記懸濁液中における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように、上記懸濁液に対して紫外線を照射するものであることを特徴とする請求項1~4の何れか一項に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造装置。
  6.  幅方向の、少なくとも紫外線照射区間における断面形状が楕円または矩形である、ガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管に、塩素が導入された塩化ビニル系樹脂の懸濁液を流通させながら、当該懸濁液に紫外線を照射する照射工程を有することを特徴とする塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
  7.  紫外線照射区間の幅方向の断面形状が、紫外線を照射しない区間の幅方向の断面形状と比較して、扁平な形状となっているガラス配管、および/またはガラス窓を有する金属配管を用いることを特徴とする請求項6に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
  8.  上記照射工程では、塩化ビニル系樹脂の懸濁液を循環させ、当該懸濁液に紫外線を複数回照射することを特徴とする請求項6または7に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
  9.  上記照射工程では、紫外線LED、有機EL、無機ELおよび紫外線レーザーからなる群より選択される少なくとも1種の光源から紫外線を照射することを特徴とする請求項6~8の何れか一項に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
  10.  上記照射工程では、上記ガラス配管および/またはガラス窓を有する金属配管の内径の長さに対する上記懸濁液中における紫外線到達距離の割合が30~100%となるように、上記懸濁液に対して紫外線を照射することを特徴とする請求項6~9の何れか一項に記載の塩素化塩化ビニル系樹脂の製造方法。
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