树脂组合物的制造装置及制造方法与流程

1.本发明涉及树脂组合物的制造装置及制造方法。


背景技术：

2.存在使用挤出机向基础树脂中混合反应剂、从而进行改性的情况。作为例子，已知利用挤出机使酰亚胺化剂与丙烯酸类树脂反应而使丙烯酸类树脂的双折射变小，制造适合于光学用途的树脂组合物的技术。
3.近年来，越来越多的设备与网络连接，对可用于能够显示大量信息的显示器面板等的光学用树脂组合物的需求越来越高。作为利用挤出机提高树脂组合物的制造量的方法，首先想到了利用大型挤出机，但是大型挤出机的成本相对于其输出而言呈级数地增加。因此，当所需制造量大时，通过将2台挤出机串联连接而增大制造量的方式可能更为经济。因此，也提出了使用将2台挤出机串联连接而成的制造装置的、树脂组合物制造方法(例如，参照专利文献1)。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2008-274186号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.在上述那样的光学用树脂组合物的制造中，基础树脂的熔融工序及利用酰亚胺化剂进行的基础树脂的酰亚胺化工序中，挤出机转矩(负荷)大，此后进行的添加剂添加工序、脱挥工序等中的转矩相对而言不大。若在第1级挤出机中进行至熔融工序，则第2级挤出机的转矩相对变大。另外，若在第1级挤出机中进行熔融工序及酰亚胺化工序，则第1级挤出机的转矩相对变大。因此，无法按照第1级挤出机和第2级挤出机的转矩相接近的方式来分配工序。因此，需要针对树脂组合物的制造量的大型挤出机，而不能充分地抑制制造装置的成本。
9.因此，本发明的课题在于，提供相对廉价的树脂组合物的制造装置及制造方法。
10.用于解决问题的方案
11.本发明的一方式的树脂组合物的制造装置具备：进行基础树脂的熔融及向上述基础树脂中混合反应剂的第1挤出机；进行向上述第1挤出机所排出的树脂中添加副原料及脱挥的第2挤出机；和，将上述第1挤出机所排出的树脂引导至上述第2挤出机的连接流路，上述连接流路具有生成背压的网。
12.上述的树脂组合物的制造装置中，上述连接流路可以在其后半部具有上述网。
13.上述的树脂组合物的制造装置中，上述连接流路可以还具有支撑上述网的支撑构件。
14.上述的树脂组合物的制造装置中，上述网的开口率可以为10％以上且60％以下。
15.本发明的一方式的树脂组合物的制造方法具备：在第1挤出机中使基础树脂熔融的工序；在上述第1挤出机中，将熔融的上述基础树脂和反应剂混合的工序；在上述第1挤出机和连接流路中使上述基础树脂与上述反应剂反应的工序，上述连接流路将上述第1挤出机的排出口与第2挤出机的主进料口连接且具有生成背压的网；在上述第2挤出机中，向从上述连接流路供给的树脂中添加副原料的工序；和，在上述第2挤出机中，从添加了上述副原料的树脂中去除挥发成分的工序。
16.上述的树脂组合物的制造方法中，上述连接流路可以在其后半部具有上述网。
17.上述的树脂组合物的制造方法中，上述连接流路可以还具有支撑上述网的支撑构件。
18.上述的树脂组合物的制造方法中，上述网的开口率可以为10％以上且60％以下。
19.发明的效果
20.根据本发明，可以提供相对廉价的树脂组合物的制造装置。
附图说明
21.图1为示出本发明的一实施方式的树脂组合物的制造装置的构成的示意图。
22.附图标记说明
23.1树脂组合物的制造装置
24.10第1挤出机
25.11 主进料口
26.12 侧进料口
27.13 排出口
28.20第2挤出机
29.21主进料口
30.22第1排气口22
31.23侧进料口
32.24第2排气口
33.25 排出口
34.30 连接流路
35.31 网
36.32 支撑构件
37.41 计量给料机
38.42 供给管线
39.43 侧给料机
具体实施方式
40.以下参照附图来说明本发明的实施方式。图1为示出本发明的一实施方式的树脂组合物的制造装置1的构成的示意图。树脂组合物的制造装置1为实施本发明的树脂制造方法的一实施方式的装置。
41.图1所示的树脂组合物的制造装置1具备：进行基础树脂的熔融及向上述基础树脂
中混合反应剂的第1挤出机10；进行向第1挤出机所排出的中间树脂中添加副原料及脱挥的第2挤出机20；和，将第1挤出机10所排出的中间树脂引导至第2挤出机20的连接流路30。即，树脂组合物的制造装置1是利用连接流路30将第1挤出机10和第2挤出机20串联连接而成的。
42.第1挤出机10具有主进料口11、侧进料口12及排出口13。第2挤出机20具有主进料口21、第1排气口22、侧进料口23、第2排气口24及排出口25。
43.树脂组合物的制造装置1还具备：将作为主原料的基础树脂供给至第1挤出机10的主进料口11的计量给料机41；将用于对基础树脂进行改性的反应剂供给至第1挤出机10的侧进料口12的供给管线42；和，将添加剂等供给至第2挤出机20的侧进料口23的侧给料机43。
44.作为第1挤出机10及第2挤出机20，没有特别限定，可以使用例如单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机等各种挤出机。其中，作为第1挤出机10及第2挤出机20，优选使用双螺杆挤出机。作为双螺杆挤出机，可列举非啮合型同向旋转式、啮合型同向旋转式、非啮合型异向旋转式、及啮合型异向旋转式等。其中，优选使用啮合型同向旋转式。啮合型同向旋转式的双螺杆挤出机能够高速旋转，因此能够更进一步促进反应剂向基础树脂的混合。
45.第1挤出机10的容量(额定输出)设为与第2挤出机20的容量同等或稍大的程度。具体而言，优选第1挤出机10的螺杆直径和第2挤出机20的螺杆直径大致相等。另外，优选第1挤出机10的螺杆长度大于等于第2挤出机20的螺杆长度。通过使用这样的挤出机，能够抑制设备成本，并且能够提高第1挤出机10及第2挤出机20这两者的转矩从而增加树脂组合物的制造量。需要说明的是，一般的挤出机以最大转矩(100％)连续运转时，故障率会增加，生产率反而下降。因此，考虑到连续运转，为了能够抑制故障，第1挤出机10及第2挤出机20的转矩优选设为80％左右。
46.第1挤出机10的螺杆构成为：划分出使从主进料口11供给的基础树脂熔融的熔融区段；向熔融的基础树脂中混合从侧进料口12供给的反应剂的混合区段；和，通过对基础树脂进行搅拌及加压来促进反应剂的反应的反应区段。另外，第1挤出机10的螺杆例如可在区段间等具有树脂密封环等可抑制树脂的移动、可赋予背压的结构，但在末端不设置赋予背压的结构、而是具有挤压树脂的结构。另外，在第1挤出机10的排出口也可以设置多孔板(breaker plate)等可产生少许压力损失的公知结构，优选不设置赋予背压的结构，以避免连接流路30中的树脂的压力降低。第1挤出机10的螺杆设定为使得熔融区段及混合区段的长度达到必需最低限度。
47.第2挤出机20的螺杆可构成为：划分出从借助连接流路30自主进料口21供给的中间树脂中将来自基础树脂的挥发成分、因反应剂的反应而产生的副产气体等从第1排气口22释放到外部的第1脱挥区段；混合从侧进料口23供给的副原料的混合区段；将来自副原料的挥发成分、因中间树脂与副原料的反应而产生的副产气体等从第2排气口24释放到外部的第2脱挥区段。第2挤出机20的螺杆也可以以为了进行目标树脂组合物的制造所需的其它工序而划定出其它的区段的方式构成。
48.连接流路30将第1挤出机10的排出口13和第2挤出机20的主进料口21连接。连接流路30具有网31，其通过成为中间树脂的流路阻力而生成背压。另外，连接流路30优选具有支
撑网31的支撑构件32。
49.网31使连接流路30的上游侧部分及连通的第1挤出机10的反应区段中滞留的中间树脂的压力增大。由此促进第1挤出机10的反应区段中基础树脂与反应剂的反应，并且能够使基础树脂和反应剂在连接流路30的上游侧部分也有效地反应。即，网31发挥使第1挤出机10的反应区段延长至连接流路30的作用。由此，即使将树脂的流量(基础树脂向主进料口11的供给量)设为比较大，也能够确保必要反应时间。因此，树脂组合物的制造装置1能够通过具有网31的连接流路30，实质上增加第1挤出机10的长度，因此能够抑制设备成本且增大树脂组合物的制造量。
50.为了使第1挤出机10的反应区段的延长距离更长，连接流路30优选在其后半部具有网31，更优选在尽量靠下游侧具有网31。作为一例，连接流路30可以为如下构成：在从第1挤出机10的排出口13延伸的管部与第2挤出机20的主进料口21之间夹设网31及支撑构件32、根据需要使用的它们的保持结构体。
51.作为网31的开口率的下限，优选10％，更优选20％。另一方面，作为网31的开口率的上限，优选60％，更优选50％。通过将网31的开口率设为上述下限以上，能够防止网31的流路阻力变得过大而限制第1挤出机10的能力的情况。另外，通过将网31的开口率设为上述上限以下，能够有效地促进第1挤出机10的反应区段及连接流路30的上游侧部分的、基础树脂与反应剂的反应。
52.使用树脂组合物的制造装置1进行的树脂组合物的制造方法具备：利用第1挤出机10使基础树脂熔融的工序(熔融工序)；通过向第1挤出机10供给反应剂而将熔融的基础树脂与反应剂混合的工序(混合工序)；一边对基础树脂和反应剂进行搅拌及加压，一边花费时间进行输送，由此使基础树脂和反应剂反应的工序(反应工序)；去除反应后的中间树脂中的挥发成分的工序(第1脱挥工序)；向中间树脂中添加副原料的工序(副原料添加工序)；和，在副原料添加工序后进一步去除挥发成分的工序(第2脱挥工序)。
53.(熔融工序)
54.熔融工序中，将料粒状的基础树脂在第1挤出机10的熔融区段中熔融。基础树脂通过计量给料机41被供给至第1挤出机10的主进料口11。
55.作为基础树脂，典型情况下使用丙烯酸类树脂。通过使用丙烯酸类树脂作为基础树脂，能够得到透明性高、适合于光学用途的树脂组合物。特别地，若使用甲基丙烯酸甲酯的均聚物作为基础树脂，则在反应工序中分子链不易被切断，因此能够防止低分子量化。
56.(混合工序)
57.反应工序中，将反应剂通过供给管线42供给至第1挤出机10的侧进料口12，在第1挤出机10的混合区段中用螺杆进行搅拌，由此向熔融的基础树脂中混合反应剂。
58.(反应工序)
59.反应工序中，将反应剂通过供给管线42供给至第1挤出机10的侧进料口12。反应剂被混合搅拌到基础树脂中并且与基础树脂进行反应，由此对基础树脂进行改性而改性为中间树脂。反应工序中，在第1挤出机10的内部的反应区段及连接流路30中的比网31更上游侧的部分进行反应，从而即使增大基础树脂的流量也能够使反应完成。
60.作为反应剂，典型情况下使用对丙烯酸类树脂赋予正的双折射的酰亚胺化剂。作为具体的酰亚胺化剂，可列举例如氨、单甲基胺、乙基胺、正丙基胺、异丙基胺、正丁基胺、异
丁基胺、叔丁基胺、正己基胺等含脂肪族烃基的胺；苯胺、苯甲基胺、甲苯胺、三氯苯胺等含芳香族烃基的胺；环己基胺等含脂环式烃基的胺。另外，也可以使用尿素、1,3-二甲基脲、1,3-二乙基脲、1,3-二丙基脲之类的通过加热而产生前文例示的胺的脲系化合物。这些酰亚胺化剂中，从成本、物性方面出发，优选使用单甲基胺、氨、环己基胺，特别优选使用单甲基胺。
61.另外，也可以以溶解于甲醇等醇类的状态使用常温下为气态的单甲基胺等。另外，反应工序中，可以在酰亚胺化剂(反应剂)的基础上根据需要添加闭环促进剂(催化剂)。
62.该酰亚胺化的工序中，通过调整上述酰亚胺化剂的添加比例，可以调整所得到的中间树脂中的戊二酰亚胺单元相对于(甲基)丙烯酸酯单元的比例、即酰亚胺化率。通过调整酰亚胺化的程度，能够调整最终得到的树脂组合物的双折射等物性。
63.作为具体例，在基础树脂为甲基丙烯酸甲酯的均聚物、酰亚胺化剂为单甲基胺的情况下，相对于供给于第1挤出机10的基础树脂100重量份，酰亚胺化剂的供给量的下限优选为0.3重量份，更优选为0.5重量份。另一方面，相对于供给于第1挤出机10的基础树脂100重量份，酰亚胺化剂的供给量的上限优选为10重量份，更优选为6重量份。
64.使基础树脂与反应剂反应的第1挤出机10的反应区段(供给反应剂的侧进料口12至排出口13的区域)的树脂温度的下限优选为180℃，更优选为200℃。另一方面，第1挤出机10的反应区段的树脂温度的上限优选为280℃，更优选为260℃。通过将第1挤出机10的反应区段的树脂温度设为上述下限以上，能够有效地促进酰亚胺化反应。另外，通过将第1挤出机10的反应区段的树脂温度设为上述上限以下，能够抑制树脂分解，防止中间树脂、进而防止最终得到的树脂组合物的强度受损。
65.树脂在第1挤出机10的反应区段内的滞留时间的下限优选为10秒，更优选为30秒。另一方面，树脂在第1挤出机10的反应区段内的滞留时间的上限优选为180秒，更优选为60秒。通过将树脂在第1挤出机10的反应区段内的滞留时间设为上述下限以上，可使反应剂充分地与基础树脂反应。另外，通过将树脂在第1挤出机10的反应区段内的滞留时间设为上述上限以下，能够增大树脂的流速、进而增大树脂组合物的制造量。
66.第1挤出机10的反应区段内的树脂压力(相对压力)的下限优选为0.5mpa，更优选为1.0mpa。另一方面，第1挤出机10内的树脂压力的上限优选为15mpa，更优选为10mpa。通过将第1挤出机10内的树脂压力设为上述下限以上，能够促进反应剂的溶解，提高反应速度。另外，通过将第1挤出机10内的树脂压力设为上述上限以下，能够防止为了第1挤出机10的耐压性而增加额外的设备成本。
67.(第1脱挥工序)
68.第1脱挥工序中，进行从中间树脂中将来自基础树脂的挥发成分、通过反应剂的反应而产生的副产气体等释放到外部的脱挥。第1脱挥工序优选的是，将第1挤出机10中得到的中间树脂供给至第2挤出机20、并且在第2挤出机20的第1排气口22处进行。通过在第2挤出机20进行中间树脂的脱挥，从而能够降低第1挤出机10的转矩、进一步增大树脂组合物的制造量。
69.(副原料添加工序)
70.副原料添加工序中，添加例如润滑剂、酯化剂、催化剂等另外的副原料。使用侧给料机43将副原料供给至侧进料口23。
71.作为酯化剂，可列举例如碳酸二甲酯、2,2-二甲氧基丙烷、二甲基亚砜、原甲酸三乙酯、原乙酸三甲酯、原甲酸三甲酯、碳酸二苯酯、硫酸二甲酯、甲苯磺酸甲酯、三氟甲基磺酸甲酯、乙酸甲酯、甲醇、乙醇、异氰酸甲酯、对氯苯异氰酸酯、二甲基碳二亚胺、二甲基叔丁基氯硅烷、乙酸异丙烯酯、二甲基脲、四甲基氢氧化铵、二甲基二乙氧基硅烷、四正丁氧基硅烷、二甲基(三甲基硅烷)亚磷酸酯、亚磷酸三甲酯、磷酸三甲酯、磷酸三甲苯酯、重氮甲烷、环氧乙烷、环氧丙烷、环氧环己烷、2-乙基己基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚等。这些中，从反应性等观点出发，优选碳酸二甲酯、原乙酸三甲酯，从成本的观点出发，优选碳酸二甲酯。
72.作为酯化剂的添加量的上限，相对于基础树脂100重量份优选为12质量、更优选为8质量份。通过将酯化剂的添加量设为上述上限以下，能够将酸值调整到合适范围。相反地超过上述上限时，未反应的酯化剂可能会残留在树脂组合物中，有时会成为对该树脂组合物进行成型时发泡、产生臭气的原因。
73.也可以在上述酯化剂的基础上组合使用催化剂。催化剂的种类没有特别限定，可列举例如三甲胺、三乙胺、三丁胺等脂肪族叔胺。这些中，从成本、反应性等观点出发，优选三乙胺。
74.需要说明的是，也可以在不添加酯化剂的情况下利用第2挤出机20仅进行加热处理等(在挤出机内进行熔融树脂的混炼/分散)。仅进行加热处理的情况下，通过酰亚胺化工序中副产的酰亚胺树脂中的羧酸彼此的脱水反应和/或羧酸与烷基酯基的脱醇反应等，可以使羧酸的一部分或全部形成酸酐基。此时，也可以使用闭环促进剂(催化剂)。另外，在利用酯化剂进行处理时，也可能发生由加热处理引起的酸酐基化。
75.(第2脱挥工序)
76.第2脱挥工序中，进行使副原料添加工序中供给的副原料及它们的反应所产生的副产气体等从第2排气口24释放到外部的脱挥。由此，从第2挤出机20的排出口25排出挥发成分已被去除的树脂组合物。
77.综上，在使用树脂组合物的制造装置1的、树脂组合物的制造方法中，通过在连接流路30中也进行基础树脂与反应剂的反应，从而能够超过第1挤出机10的能力地延长反应时间，因此能使设备成本相对于制造量而言降低。
78.以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明不受上述实施方式限定，能够进行各种变更及变形。作为例子，在本发明的树脂组合物的制造装置中，第1挤出机及第2挤出机的构成可在能够发挥本发明的效果的范围内根据所制造的树脂组合物而适宜变更。

技术特征：
1.一种树脂组合物的制造装置，其具备：进行基础树脂的熔融及向所述基础树脂中混合反应剂的第1挤出机；进行向所述第1挤出机所排出的树脂中添加副原料及脱挥的第2挤出机；和将所述第1挤出机所排出的树脂引导至所述第2挤出机的连接流路，所述连接流路具有生成背压的网。2.根据权利要求1所述的树脂组合物的制造装置，其中，所述连接流路在其后半部具有所述网。3.根据权利要求1或2所述的树脂组合物的制造装置，其中，所述连接流路还具有支撑所述网的支撑构件。4.根据权利要求1或2所述的树脂组合物的制造装置，其中，所述网的开口率为10％以上且60％以下。5.一种树脂组合物的制造方法，其具备：在第1挤出机中使基础树脂熔融的工序；在所述第1挤出机中，使熔融的所述基础树脂与反应剂混合的工序；在所述第1挤出机和连接流路中使所述基础树脂与所述反应剂反应的工序，所述连接流路将所述第1挤出机的排出口与第2挤出机的主进料口连接且具有生成背压的网；在所述第2挤出机中，向从所述连接流路供给的树脂中添加副原料的工序；和在所述第2挤出机中，从添加了所述副原料的树脂中去除挥发成分的工序。6.根据权利要求5所述的树脂组合物的制造方法，其中，所述连接流路在其后半部具有所述网。7.根据权利要求5或6所述的树脂组合物的制造方法，其中，所述网的开口率为10％以上且60％以下。

技术总结
提供树脂组合物的制造装置及制造方法。本发明提供相对廉价的树脂组合物的制造装置。本发明的一方式的树脂组合物的制造装置(1)具备：进行基础树脂的熔融及向所述基础树脂中混合反应剂的第1挤出机(10)；进行向所述第1挤出机(10)所排出的树脂中添加副原料及脱挥的第2挤出机(20)；将所述第1挤出机(10)所排出的树脂引导至所述第2挤出机(20)的连接流路(30)，所述连接流路(30)具有生成背压的网(31)。所述连接流路(30)具有生成背压的网(31)。所述连接流路(30)具有生成背压的网(31)。


技术研发人员：平井佳太 羽田野惠介 日色知树
受保护的技术使用者：株式会社钟化
技术研发日：2023.01.29
技术公布日：2023/8/5