JPS6243734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流前媒体中における反応を含む化学的
方法に関する。

英国特許出願第6806／78号明細書には回転体を
使用し表面上に反応成分媒体の薄膜を形成させる
ことから成る化学的方法が開示されている。反応
は回転体表面上の反応成分の薄膜または層中で生
起し、そして、反応生成物は流体中に放出され
る。該流体は通常、回転面の周囲を取り巻く雰囲
気である。放出は化学反応の開始後に起こり、ま
た、生成物は様々な物理的形態で製造できる。

回転面の周囲から放出後、反応成分媒体の薄膜
または層を回転面からかなりの距離にまで引きは
なしておくことができ、しかも、反応成分媒体の
薄膜または層を回転面から回転体の周囲の流体媒
体中へ放出させ、回転面から遠ざけながら、その
一方で、薄膜または薄層状の反応成分媒体中で化
学反応を行なわせ、または継続させることができ
ることを発見し本発明を完成させるに至つた。

従つて、本発明の目的は、流体中で回転してい
る回転体の回転面に供給された反応成分媒体を回
転体の遠心力によつて回転面に沿つて移動させそ
して回転面の周縁からまわりの流体中に放出さ
せ；前記反応成分媒体が回転面から放出されだし
た後であつて、その放出された反応成分媒体が回
転面の周縁における反応成分媒体とまだ連続して
いる間に反応成分媒体の反応を生起させ化学製品
を製造することを特徴とする化学的方法を提供す
ることである。例えば、放出直後の反応成分媒体
は通常回転容器の周囲をとりまくフランジの形を
した薄膜状で依然として形成される。生成物は
往々にしてフイラメント状で放出されるか、ある
いは別の態様として、前記フイルムは放出される
際に薄フイラメント状に即座に破壊される。該フ
イラメントが回転体表面から離れ、回転体をとり
まく流体中にバラバラに入りこんでいく前であつ
て該フイラメントが回転体の表面の周囲に依然と
して物理的に接合している間にその様なフイラメ
ント中またはフイラメント上で前記化学反応が有
効に生起する。

回転体のまわりの流体は液体であつてもよい
が、気体または蒸気の方が好ましい。なぜなら、
気体または蒸気は低密度で非粘着性なので回転お
よび放出が極めて容易だからである。放出された
反応成分媒体の化学反応は、該反応成分媒体が放
出される流体の反応成分のために起こる。

反応成分媒体または部分的に生成物と反応成分
媒体とから成る前記の薄膜またはフイラメントは
もはや回転面上には支持されないが、該フイラメ
ントまたは薄膜は通常回転体を取りまく雰囲気で
ある流体中に懸濁され、回転体から外方向にはな
れて飛び散る。薄膜またはフイラメントは半径方
向外方に向つて移動するか、あるいは別の態様と
して、薄膜またはフイラメントは方々に曲げら
れ、回転体のまわりの流体の粘度によつて賦課さ
れた周囲の抗力のために直線方向に移動される。
様々な形の循環流を回転体のまわりに生じさせる
ことができる。例えば回転体にとりつけたフアン
または羽根車によつて、若しくは独立したエアー
ブロアーによつて該循環流を生じさせることがで
きる。斯くして、回転面から放出され、本発明で
前記化学反応が行なわれる薄膜またはフイラメン
トの形状および方向性を変化させることができ
る。

反応成分媒体は液状、固体および液体反応成分
の流動性スラリー、液体希釈剤中の反応成分、発
泡体または易流動性乾燥粉末などの様な一種以上
の反応成分から成る化学反応（有機反応または無
機反応）は反応成分媒体中に存在する気体、液体
または固体の反応を含む。該媒体は適当な力の作
用の下で回転面上に展延し、該面上を移動できる
ものでなければならない。移動の程度および速度
はとりわけ媒体の粘度および密度および媒体と回
転面との間の表面張力および表面摩擦によつて明
らかに左右される。反応成分媒体が本質的に流動
性材料から成り、かつ、回転体の表面から放出さ
れる場合、固相を含まないことが好ましい。

回転体は同軸回転面を有することが好ましい。
回転体は例えば固体、中空体または付形容器など
であり得る。従つて、回転面は回転体の外面およ
び／または内面のいずれであつてもよい。好まし
い回転体の例は円筒容器または円錐容器（特に、
ボウル、円錐またはデアボロ等）である。いずれ
の場合でも、回転面は中心軸を有する。回転面の
少なくとも一部分は直角よりも小さな角度で中心
軸に対して傾斜されている。

従つて、第２図に図示した様に、本発明で有用
な回転体は様々な形状をとることができる。これ
らは直径が変化し、かつ、軸方向（図中のＸ−Ｘ
線方向）に延びる回転面を有することが好まし
い。特に好ましい回転体はカツプおよびボウル状
回転体である。所望ならばカツプおよびボウル状
回転体はフランジリムおよび／または実質的に垂
直な面を有効に具備することができる。回転体の
回転は回転面に供給される液体に作用する力を発
生させる。この様な力には回転軸から半径方向に
作用する遠心力および回転面の周囲に作用する回
転力が含まれる。回転力は、回転面と媒体との間
の摩擦抵抗力によつて回転面上の反応成分媒体の
慣性力を打ち消し、媒体に回転運動力を付与す
る。回転体を液体貯蔵槽中に浸漬する場合（例え
ば、反応成分媒体はこの様にして回転面に供給さ
れる。）、回転力は液体に撹拌作用または剪断作用
を付与する。粘度および表面張力に依存するが、
回転力はワイゼンベルグ効果の結果として貯蔵槽
外へ液体を上昇させる。斯くして液体は回転体の
回転面外側（または内側）に展延される。

本発明の方法に対する先入観なしに、回転軸か
ら遠ざかる方向であつて、該回転軸に対して垂直
な方向に作用する遠心力は、例えば凝集力、接着
力、表面張力等の他の力によつて反応媒体が保持
されなければ、該反応成分媒体を回転面外面方向
に飛び散らせる傾向があるものと思われる。凝集
力、接着力、表面張力等の様な力が作用した場
合、薄く展延されたフイルムが回転面上に得ら
れ、回転面の周囲からフイルム状で放出される。

回転軸は垂直軸でなくとも良い。しかし、垂直
な回転軸が本発明の方法における回転軸として最
も好都合で、最も好ましい方向である。回転推進
力は回転軸のいずれかの端部（例えば、回転軸が
垂直軸であれば、頭部または底部）から伝動用シ
ヤフトによつて、または、例えばターボ推進力に
よつて回転体に加えることができる。

反応成分媒体に作用し、反応体媒体を回転面に
そつて移動させる様な、回転体の回転によつて生
じる力の大きさは回転速度および回転面の半径な
どの様な多数の因子に依存する。回転速度が高く
なるほど、および半径が大きくなるほど、遠心力
はますます大きくなる。

生成物は例えばフアイバーまたはフイラメント
の様な様々な形状で回転面から放出される。生成
物は放出後或る限られた時間、回転面に接合して
いる。最終的に固体粒子または液体粒子の形状を
した生成物若しくは回転面上の液体フイルムとつ
ながつた液体シート状の生成物が必要な場合、フ
イラメントまたは帯を分解することによつて製造
できる。フイラメントまたは帯が回転面に接合し
ている間に、該フイラメントまたは帯中で化学反
応が生起する。いかなる形状の生成物も、進行中
の反応によるばかりでなく、単なる冷却または溶
剤蒸発によつて、放出後液体状態から固体状態に
変化させることができる。生成物を受けとめるた
めに回転体のまわりに捕集装置を配置することが
好ましい。どの様な形状の装置も得られる生成物
のタイプに適当である。本発明の方法は例えばス
テープルフアイバー、特にタングルドウール
（tangled wool）、トウ（tow）、フリース
（fleece）または不織布の様な繊維状の不溶性高
分子量生成物を製造するのに特に好都合である。

回転体が回転され、かつ、流動性反応成分媒体
が回転体の表面に連続的に供給されている場合回
転体が回転している間じゆう、反応成分媒体が回
転面にそつて放出域にまで移動することおよび周
囲の流体中への放出（および周囲の流体との反
応）が継続的に行なわれる。生成物を最高の収率
で得る目的で各種のパラメーターをつりあう様に
調整するためには長つたらしく、しかも、おそら
く、あきあきする様な手探り調整を行なう必要が
あろう。しかし、化学的連続製造方法は最も簡単
な装置で実施できるものと思われる。該方法は多
数の長所を有する。反応は薄膜または薄にフイラ
メント中で起こる。従つて、周囲大気中における
ガスとの接触は迅速かつ完全である。熱交換の問
題は最小限度におさえられる。なぜなら、装置外
側の周囲温度以上または以下に調整できる周囲大
気と反応成分媒体とはあらゆる場所で迅速に、し
かも実質的に完全に接触するからである。

フアイバーの薄膜を生成させ、回転体の回転に
よつて薄膜のみを移動させるという点で本発明の
反応容器は他の多くの反応容器よりもすぐれてい
る。反応成分および／または生成物の製造速度は
単に回転速度を高めることによつて増大させるこ
とができる。この場合、装置を変える必要はな
い。同様に、装置をかえることなく、反応成分媒
体の性質または粘度、媒体を取りまき、そしてお
そらく媒体と反応する気体またはその他の流体お
よび更に反応時間の長さまたは反応に関与するそ
の他の環境条件の様な他の因子を変更することが
できる。従つて、極めて多くの異なつた種類の化
学反応を同じ装置内で実施できる。例えば、単量
体または重合体生成物を製造するための均質反応
または不均質反応などを実施できる。該反応とし
ては例えば、二重結合の開裂または縮合方法によ
る重合反応および気体状酸素または水素を使用す
るレドツクス反応などがある。

反応は様々な方法によつて開始させることがで
きる。例えば熱的方法、光化学的方法、イオン的
方法または遊離基的方法などによつて開始させる
ことができる。反応成分媒体が回転体の回転面上
にある間に触媒または促進剤を反応成分媒体中に
有効に混和できる。しかし反応成分媒体が回転面
から放出される際に触媒および促進剤が作用する
様に状態を整える。例えば、揮発性防止剤を反応
媒体中に混和できる。該防止剤は回転面から放出
されると即座に蒸発する。従つて、迅速な反応を
最適な時および場所できつかりと開始させること
ができる。

同様に、或る化学反応を別の化学反応に変更す
ることも容易である。なぜなら、装置の自己洗浄
作用によつて装置の洗浄問題を最小限度におさえ
られるからである。一般に、反応体は平滑面から
放出されるので、ほとんど完全に除去される。

従つて、異なつた生成物を製造する工程で再び
使用するために別の反応体媒体を回転体表面に導
入する前に洗浄して除去すべき残留物はほとんど
存在しない。本発明は揮発性生成物、例えば水の
迅速な蒸発が縮合反応を最短時間内に完了させる
ような縮合反応方法による高分子量生成物の製
造、または、架橋剤またはゲル化剤を溶液に添加
した後、または重合体を回転面上で溶融させた後
微粉状に処理するゲル化または架橋分子量生成物
の製造に特に適用できる。

製造された固体生成物の特性は樹脂の重合体成
分または単量体成分の性質、重合体成分と単量体
成分との比率、架橋度、重合度および鎖のからみ
合い度などによつて決定される。樹脂の成分は回
転面から放出されるのに応じて硬化用の均質な混
合物が容易に形成されるようにするため互いに相
溶性であることが好ましい。

該架橋反応の生成物は三次元的に架橋した重合
体構造か、あるいは隙間のある重合体構造（即
ち、重合体の網状構造が二種以上の重合体から成
るもの）のいずれであつてもよい。ここで、異な
つた重合体間には化学結合は何も存在しない。フ
アイバーが帯を形成しながら熱硬化反応または光
硬化反応若しくは大気中の気体との反応によつて
固体フアイバーに硬化されるような帯として、回
転ボウルのリムから紡がれたいずれのタイプのフ
アイバーも本発明の有用な生成物である。光化学
的方法によつてフアイバーに硬化させ得る代表的
な樹脂は不飽和ポリエステル樹脂およびポリビニ
ルウレタン樹脂である。

光増感剤（および、必要ならば促進剤）を思慮
深く使用すれば、適当な光度の光を照射した場
合、適切な時間できつかりとした正確な架橋度を
確実に得られる。

光化学的方法でしばしば遭遇する問題、例えば
汚れた窓部材にともなう問題などは本発明では最
小限度におさえられる。光線ビームはレーザーに
よつて好都合につくり出せる。レーザーが極めて
高い光度を生成することは周知である。干渉性光
線のペンシルビームは波長が極めて正確に規定さ
れる。

レーザー源のペンシルビームの焦点を放出媒体
の一部分（例えば、回転カツプまたはボウルのリ
ムまたはフランジに隣接する部分）上にあわせる
ことができる。また、レーザー源のペンシルビー
ムは生成物が放出されるのに応じて該生成物を変
性するのに使用できる。例えば、高分子量生成物
はレーザー源のペンシルビームによつて架橋させ
ることができ、斯くして事後処理を必要とせずに
極めて容易に、かつ、均一に所望の形状、特にフ
アイバー状または粒状に安定化させることができ
る。別法として、所望ならばＸ線またはγ線の様
な高エネルギー電磁照射線および電子およびα−
粒子の様な高エネルギーマイクロ波または粒子を
放射する線源も使用できる。回転面から放出され
るこれによつて生成された薄膜およびフアイバー
は、大気中で気体および蒸気と反応させることに
よつて異なつた表層または表皮層で、または、例
えば噴霧によつて表面と接触させた別の材料で被
覆できる。

以下、実施例をあげて本発明を更に詳細に説明
する。しかし、下記の実施例は本発明の範囲を限
定するものではない。下記の実施例は熱硬化性樹
脂を光化学的に架橋させる方法を例証するもので
ある。該樹脂は回転ボウルのリムから解放された
後、フアイバー性生成物を形成する。

ヘキサメチレンジイソシアネート（HDI）２モ
ルとオキシプロピル化ビスフエノールA1モルと
を反応させ、次いでヒドロキシプロピルメタクリ
レート２モルで反応を停止させることによつてビ
ニルウレタンを得た。該ビニルウレタンをトリエ
チレングリコールジメタクリレート（各々等重量
である。）に溶解させて粘性樹脂を生成した。

この樹脂にカンフアーキノン0.75w／ｗ％およ
びジメチルアミノエチルメタクリレート0.5w／
ｗ％を添加した。この両化合物は共に光触媒とし
て作用し樹脂の硬化を促進する。該樹脂を減圧下
でガス抜きして酸素を除去し、そして、チツ素で
飽和させた。（酸素は光硬化の際中に樹脂のラジ
カル重合を阻害するので除去しておかなければな
らない。） 斯くして、該樹脂を不活性雰囲気下で、かつ使
用するまで光を遮光した状態で貯蔵した。該樹脂
を蠕動ポンプで第１図に示す様な装置に給送し
た。導管１を使用し、モーター４で駆動されてい
る垂直伝動シヤフト３によつて垂直軸のまわりを
高速度（約3000rpm）で回転している円筒状ボウ
ル２の底部に向つて樹脂を給送した。

前記ボウル２を大きな密閉箱５の中に置いた。
該密閉箱５は該箱のフレーム構造の上壁中の開口
部にさしわたす様にして伸張された透明なポリエ
チレンフイルムの窓６を有する。箱５の内部の圧
力を大気圧よりも若干高めに保つために導管７を
経て箱５内にチツ素ガスを送りこんだ。適当な光
源８例えばマツダ1.6KW低圧空冷水銀ランプを
ボウル２のリムから放出される物質の効率的照射
を確実に行なえる様に約１ｍの高さでポリエチレ
ン窓６の真上に配置した。ボウル２の直ぐ上に円
形の不透明遮蔽物９を配置し、ボウル２の内面に
直接光線が照射されない様に保護した。2800rpm
で回転しているボウル２の中心部に80ml／分の供
給速度で樹脂を給送したとき、ボウル２のリム部
分から帯が均一な供給速度で送り出されてきた。
半固形フイラメントにまで該帯を延伸し、そし
て、該帯がボウル２のリム部付近の樹脂にいまだ
付着している間に光線を照射することによつて架
橋させた。次いでフイラメントを破壊し、固形フ
アイバー性生成物を形成した。この固形フアイバ
ー性生成物を架橋樹脂のウールまたはフリースの
形状でポリエチレンによつて被覆された箱の底部
に集めた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するのに使用され
る装置の一実施態様を示す模式的断面図である。
第２図は本発明の方法を実施するのに使用できる
様々な回転体の模式的断面図である。 １，７……導管、２……回転体、３……動力伝
動シヤフト、４……駆動モーター、５……箱、６
……透明ポリエチレンフイルム、８……光源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体中で回転している回転体の回転面に供給
   された反応成分媒体を回転体の遠心力によつて回
   転面にそつて移動させそして回転面の周縁からま
   わりの流体中に放出させ； 前記反応成分媒体が回転面から放出されだした
   後であつて、その放出された反応成分媒体が回転
   面の周縁における反応成分媒体とまだ連続してい
   る間に反応成分媒体の反応を生起させ化学製品を
   製造することを特徴とする化学的方法。 ２ 回転体のまわりの流体が反応成分媒体と化学
   的に反応性な気体または蒸気である特許請求の範
   囲第１項に記載の方法。 ３ 反応成分媒体が、回転体の回転面から放出さ
   れたとき固相を含有しない流体材料から本質的に
   なる特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
   法。 ４ 架橋高分子量生成物が反応成分媒体中に形成
   される前記のいずれかの特許請求の範囲に記載の
   方法。 ５ 反応成分媒体の液相から遊離させることを必
   要とする気体生成物が反応成分媒体中に形成され
   る前記のいずれかの特許請求の範囲に記載の方
   法。 ６ 反応成分媒体中における化学反応が急速な熱
   交換を含む前記のいずれかの特許請求の範囲に記
   載の方法。 ７ 回転面から放出される反応成分媒体を輻射エ
   ネルギーで照射し、斯くして反応成分媒体中で化
   学反応を生起させる前記のいずれかの特許請求の
   範囲に記載の方法。