JP2000211010A

JP2000211010A - 脱揮押出方法およびスクリュ式脱揮押出装置

Info

Publication number: JP2000211010A
Application number: JP11017679A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Mizota; 浩敏溝田; Shigeaki Sasaki; 茂明佐々木; Masahiro Taniguchi; 正博谷口
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-02
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: JP3760059B2

Abstract

(57)【要約】【課題】工業的に有利な条件が設定でき、揮発成分を
安定に除去できる揮発成分を含有する重合体組成物の脱
揮押出方法を提供する。【解決手段】スクリュ式脱揮押出装置のシリンダ１に
設けられた重合体組成物供給口３から重合体と揮発成分
とを含む重合体組成物を供給し、揮発成分出口５から該
揮発成分を排出し、重合体出口４から前記重合体を得る
において、スクリュ径および重合体吐出量（処理量）と
の関係における特定条件を満足する開口面積Ｓを有する
ノズル３ａを備えた重合体組成物供給口３から重合体組
成物を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶液重合あるいは
塊状重合法によって得られた未反応単量体、溶剤、揮発
性副生物などの揮発成分を含有する重合体組成物から、
これらの揮発成分を分離して重合体を得る脱揮押出方法
およびスクリュ式脱揮押出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタクリル系重合体は、その卓越した透
明性により、近年、光学材料として脚光を浴びている。
この透明性を最大限に引き出すためには、製造過程にお
いて発生する汚染物質（副生物）を徹底的に排除する必
要がある。汚染物質を含む重合体から製品を製造する
と、欠陥を有するものが得られることがある。例えば、
プラスチック光ファイバ（以下、光ファイバと略記す
る）を製造すると、光ファイバの長さ方向に対して局部
的に伝送性能が低下した部分が発生する。また、ディス
クを製造すると、成形後の表面欠陥として現れる。

【０００３】このため、重合方法としては特公昭５２−
３２６６５号公報、特公平７−７２２１３号公報、特開
平３−１１１４０８号公報に開示されているような汚染
物質混入の可能性が少ない連続塊状重合法、連続溶液重
合法などが好適である。このような重合法によって得ら
れる生成物は、重合体の他に、未反応単量体、溶剤、重
合過程で生成する揮発性副生物などの揮発成分を含む重
合体組成物である。そして、この重合体組成物の重合体
含有率は一般に４０〜７０重量％であるため、６０〜３
０重量％の大量の揮発成分を重合体組成物から脱揮して
分離除去しなければならない。したがって、この脱揮工
程においても、できるだけ汚染物質の混入を防ぐ必要が
ある。

【０００４】重合体組成物から揮発成分を分離除去する
方法としては、スクリュ式脱揮押出装置を用いた方法が
提案されている。スクリュ式脱揮押出装置は、一般に、
重合体組成物供給口と重合体出口と揮発成分出口（ベン
ト）とを備えたシリンダと、このシリンダ内に回転自在
に配設されたスクリュとを有するものである。すなわ
ち、重合体組成物供給口から供給された重合体組成物
を、スクリュの回転によって重合体出口に送りつつ、重
合体組成物中の揮発成分を揮発成分出口から排出するよ
うになっている。

【０００５】特公昭５２−１７５５５号公報には、２０
ｋｇ／ｃｍ²以上に加圧するとともに、２１０〜２７０
℃に加熱した重合体組成物を、５０Ｔｏｒｒの真空から
大気圧の圧力条件下のシリンダ内に、重合体組成物供給
口に設けられたノズルの細孔または狭い間隙を通してフ
ラッシュし、スクリュに直接吹き付けて導入する方法が
開示されている。このような条件で重合体組成物を供給
すると、重合体組成物がシリンダ内で急激に発泡して揮
発成分と重合体とに分離され、揮発成分の大部分を分離
して回収することができる。

【０００６】しかしながら、この方法においては、重合
体組成物が高速で供給されるため、シリンダ内で重合体
組成物が急発泡し、重合体によって揮発ガスの流路が一
時的に塞がれることがあり、揮発成分出口においてベン
トアップをおこしやすかった。ベントアップをおこす
と、揮発成分の除去量が安定しなくなったり、除去量が
不十分になったりする。そして、得られた重合体の品質
が安定せず、重合体から製造する製品の欠陥の原因にな
ることがある。したがって、ベントアップを抑制するた
めには、運転条件の設定の自由度が非常に狭くならざる
を得ず、工業的に有利な大量処理可能な条件設定が困難
である場合が少なくなかった。

【０００７】この方法を改良したものが、特開平３−４
９９２５号公報に記載の技術である。すなわち、シリン
ダの長さ方向において、揮発成分出口が重合体組成物供
給口のスクリュの駆動部側（上流側）に設けられ、この
重合体組成物供給口と揮発成分出口との軸方向距離を３
Ｄ（Ｄ：スクリュ径）以上になるように確保したスクリ
ュ式脱揮押出装置を用意する。この装置において、重合
体出口は、シリンダの長さ方向において、前記揮発成分
出口の反対側に設けられている。そして、揮発成分を含
有する重合体組成物を予め加熱し、揮発成分の一部を気
化させ、気−液混合流あるいは気−液−固混合流の状態
で、この重合体組成物をシリンダ内に供給する。つい
で、重合体から分離された揮発成分を、前記揮発成分出
口から５０ｍ／ｓｅｃ以下の流速で排出する。特開平３
−４９９２５号公報には、この方法によって重合体組成
物供給口と揮発成分出口との距離を大きく設定し、特定
速度で揮発成分を排出することにより、ベントアップの
問題はほぼ解消することができると記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
３−４９９２５号公報に記載の方法においては、重合体
組成物供給口と揮発成分出口との軸方向距離が長いた
め、装置が大型化するという不都合があった。よって、
特公昭５２−１７５５５号公報に記載の方法と比較する
と、一見、運転条件の自由度が広く、工業的に有利な条
件設定が可能であるが、装置の大きさに対して重合体組
成物の処理量が小さく、十分な効果が得られなかった。

【０００９】また、揮発成分の除去は改善されるもの
の、むしろ、以下のような理由により、特公昭５２−１
７５５５号公報に記載の方法よりも汚染物質が混入しや
すくなるという問題が発生した。すなわち、シリンダの
長さ方向において、重合体組成物供給口から重合体出口
の間の重合体は、常に強制的に重合体出口から排出され
るが、重合体出口の反対側の空間、すなわち、スクリュ
を支持する駆動部（軸封軸受部）側に重合体が滞留しや
すく、この滞留によって重合体の一部が熱劣化して副生
物が生成する。この現象は、特公昭５２−１７５５５号
公報に記載の方法においても発生するが、特に特開平３
−４９９２５号公報に記載の方法においては、重合体組
成物供給口と駆動部側の揮発成分出口との間の距離が長
く、滞留する重合体の容積が大きくなり、熱劣化による
副生物が生成しやすくなる。また、重合体組成物供給口
と揮発成分出口との間の距離が長いにも関わらず、この
部分には重合体が充填されない。すると、シリンダとス
クリュとが直接接触し、メタルタッチになり、かじりに
よって発生する磨耗粉量が多くなり、この摩耗粉が重合
体中に混入する。

【００１０】一方、特開昭５９−１３３２０６号公報に
は、シリンダ内において、スクリュの軸方向の両端が支
持され、このスクリュの両端の支持点近傍に、それぞれ
重合体排出口が設けられ、シリンダの長さ方向の中間部
に重合体組成物供給口と揮発成分出口とを備えたスクリ
ュ式脱揮押出装置を用いた方法が開示されている。この
方法においては、シリンダの長さ方向において、中間部
から両端部に向かって重合体が送られ、排出されるた
め、シリンダ内に重合体が滞留しにくく、重合体の熱劣
化を防ぐことができる。このため、汚染物質が少ない重
合体を得ることができる。しかしながら、特開平３−４
９９２５号公報に記載の方法比較して、この方法は、重
合体組成物供給部において、瞬間的に揮発成分を蒸発さ
せて大量の揮発成分を分離することが構造的に困難であ
る。そこで、重合体組成物中の残存単量体含有率を低く
するためには装置の大きさに対して重合体組成物の処理
量を少なくする必要があり、工業的に不利であった。

【００１１】したがって、製造条件の設定自由度が高
く、工業的に有利な条件が設定できるという課題と、汚
染物質の混入を抑制するという課題とを十分に満足する
方法は未だ提案されておらず、さらなる改善が望まれて
いた。

【００１２】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、製造条件の設定自由度が高く、工業的に有利な条件
が設定可能な揮発成分を含有する重合体組成物の脱揮押
出方法および脱揮押出装置を提供することを課題とす
る。また、ベントアップが発生しにくく、揮発成分を安
定に除去可能な揮発成分を含有する重合体組成物の脱揮
押出方法および脱揮押出装置を提供することを課題とす
る。さらに、汚染物質の混入の少ない揮発成分を含有す
る重合体組成物の脱揮押出方法および脱揮押出装置を提
供することを目的とする。また、スクリュ式脱揮押出装
置において、装置を小型化できる揮発成分を含有する重
合体組成物の脱揮押出方法および脱揮押出装置を提供す
ることを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、以下のような解決手段を提案す
る。すなわち、本発明の第１の発明は、重合体組成物供
給口と、重合体出口と、揮発成分出口とを備えたシリン
ダと、このシリンダ内に回転自在に支持されたスクリュ
とを有するスクリュ式脱揮押出装置に、前記重合体組成
物供給口から重合体と揮発成分とを含む重合体組成物を
供給し、前記揮発成分出口から該揮発成分を排出し、前
記重合体出口から前記重合体を得る重合体組成物の脱揮
押出方法において、下記の（１）式

【数２】を満足する開口面積を有するノズルを備えた重合体組成
物供給口から重合体組成物を供給することを特徴とする
脱揮押出方法である。第２の発明は、重合体組成物供給
口と、重合体出口と、揮発成分出口とを備えたシリンダ
と、このシリンダ内に回転自在に支持されたスクリュと
を有するスクリュ式脱揮押出装置に、前記重合体組成物
供給口から重合体と揮発成分とを含む重合体組成物を供
給し、前記揮発成分出口から該揮発成分を排出し、前記
重合体出口から前記重合体を得る重合体組成物の脱揮押
出方法において、シリンダの長さ方向において、重合体
組成物供給口の上流側に揮発成分出口を設け、該重合体
組成物供給口から下流側に設けられた重合体出口に向か
って重合体を送るとともに、重合体組成物供給口の揮発
成分出口側にはみ出した重合体を、該揮発成分出口に向
かって送ることを特徴とする脱揮押出方法である。第２
の発明においては、シリンダの長さ方向において、重合
体組成物供給口の上流側に揮発成分出口が設けられ、該
重合体組成物供給口から下流側に設けられた重合体出口
および前記揮発成分出口に向かって重合体が送られるよ
うに、スクリュのネジの向きが途中で逆になっているこ
とを特徴とするスクリュ式脱揮押出装置を用いることが
好ましい。このスクリュ式脱揮押出装置においては、重
合体組成物供給口の開口部の揮発成分出口側の内縁と、
前記スクリュのネジの向きが逆になる切替位置との距離
Ｘが、前記内縁を原点として、揮発成分出口側に正の座
標をとり、スクリュ径をＤ、前記重合体組成物供給口の
スクリュの長手方向における開口部径をＹとしたとき、
−０．２Ｙ〜＋２Ｄ、さらに好ましくは０〜＋Ｄの範囲
内であることが好ましい。これらの脱揮押出方法におい
ては、発泡しないように加圧下で１５０℃〜２７０℃に
加熱した重合体組成物を重合体組成物供給口に導き、１
０ｍｍＨｇ〜大気圧下のシリンダ内に供給することが好
ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明は、例えば、溶液重合ある
いは塊状重合によって得られた重合体と、未反応単量
体、溶剤（不活性溶媒）、重合過程で生成する揮発性副
生物などの揮発成分とを含む熱可塑性の重合体組成物の
処理に適用することができる。この組成物を構成する重
合体は、上述のように重合工程後に揮発成分を含む重合
体組成物として得られるものであれば特に限定するもの
ではなく、例えば、アクリル酸およびその誘導体（例え
ばアルキル（メタ）アクリレート類）やスチレンなどの
ビニル化合物の単独重合体、または、これらのビニル化
合物を主体とする共重合体などである。特に光学材料と
して使用されるメタクリル系重合体の処理に対して本発
明を適用すると、大きな効果を得ることができる。例え
ば、メチルメタクリレートの単独重合体、あるいはメチ
ルメタクリレートを主体とする共重合体などが好まし
い。

【００１５】重合体組成物の重合体含有率は特に限定さ
れないが、３０重量％以上が望ましく、好ましくは３０
〜８０重量％、さらに好ましくは４０〜７５重量％であ
る。重合体含有率が少なすぎると、揮発量が多く、エネ
ルギーの負担が大きいため工業的に不利である。多すぎ
ると、重合体の特性や運転条件によっては重合体組成物
の粘度上昇が大きく、揮発成分と重合体との円滑な分離
が困難となる場合がある。

【００１６】以下、本発明の第１ないし第２の発明のそ
れぞれの実施形態例について説明する。＜第１の実施形態例＞図１は本発明の第１の発明に用い
るスクリュ式脱揮押出装置（以下、脱揮押出装置と略記
する）の一例を示したものである。図中符号１は円柱状
のシリンダであり、このシリンダ１の中空部１ａ内には
略円柱状のスクリュ２が配設されている。このスクリュ
２は、駆動部である軸封軸受部２ａに、その片端が回転
自在に支持されている。また、このスクリュ２の側面に
は螺旋状の溝２ｂが設けられ、ネジが切られている。脱
揮押出装置は、スクリュ２が１本設けられた単軸式のも
のでも、スクリュ２が２本設けられた二軸式のものであ
ってもよい。

【００１７】また、前記シリンダ１の軸封軸受部２ａ側
の側面には、シリンダ１の中空部１ａ内に開口するノズ
ル３ａを備えた重合体組成物供給口３が設けられてい
る。このノズル３ａは、例えば円筒、長方形型スリッ
ト、多孔穴、多条スリットなど、種々の形状のものを用
いることができるが、揮発面積を確保しつつ、均一な速
度で供給するためには長方形型スリット、多条スリット
形状であることが好ましい。

【００１８】また、ノズル３ａの途中にはバルブ３ｃが
設けられていることが好ましい。このバルブ３ｃが存在
するため、後述するように、バルブ３ｃの手前の圧力を
調整することにより、重合体組成物の発泡を抑制し、シ
リンダ１内に安定に重合体組成物を供給することができ
る。バルブ３ｃは、調圧機能を有するものであれば特に
制限はないが、具体的にはニードルバルブなどが好まし
い。また、運転管理を容易にするため、自動調圧機能を
有するものを用いることがさらに好ましい。

【００１９】一方、シリンダ１のスクリュ２の先端側に
は重合体出口４が設けられている。さらに、シリンダ１
の側面の、軸封軸受部２ａと重合体組成物供給口３との
間には、供給口側揮発成分出口（以下、リアベントと記
す）５が設けられ、重合体組成物供給口３と重合体出口
４との間には出口側揮発成分出口（以下、フォアベント
と記す）６が設けられている。リアベント５によって十
分に揮発成分を排出することができれば、フォアベント
６は必ずしも必須ではなく、重合体組成物の組成などに
よって必要に応じてフォアベント６は１つ、または２つ
以上設けることができる。すなわち、この脱揮押出装置
においては、シリンダ１の長さ方向にそって、スクリュ
２の駆動部（軸封軸受部２ａ）側から順にリアベント
５、重合体組成物供給口３、フォアベント６、重合体出
口４が配列されている。なお、リアベント５は水平向
き、または水平向よりも下向きに形成することが好まし
く、鉛直下向きに形成することがさらに好ましい。

【００２０】本発明においては、前記（１）式を満足す
るように、重合体組成物供給口３の開口部、すなわちノ
ズル３ａの開口部３ｂの開口面積Ｓを設定し、運転条件
を設定する。（１）式中のスクリュ径Ｄと、スクリュの
溝深さＨは、図１中に示されている。さらに、好ましく
は以下の（２）式を満足するように開口面積Ｓを設定
し、運転条件を設定する。

【００２１】

【数３】

【００２２】前記（１）式の条件を満足することによっ
て、シリンダ１の内壁とスクリュ２の外面との間の間隙
において、スクリュ２の掻き取りによって重合体を重合
体出口４に送ることができるとともに、重合体によって
この間隙が塞がれることがなく、揮発ガスの流路が確保
され、リアベント５から効率よく揮発成分が排出され
る。

【００２３】開口面積Ｓが前記（１）式の左辺よりも小
さいと、重合体の吐出速度がスクリュ２の掻き取り速度
よりも相対的に速くなりすぎて、前記間隙内が重合体で
満たされ、リアベント５に向かう揮発ガスの流路が不足
し、揮発成分が排出されにくくなる。その結果、リアベ
ント５に向かおうとする揮発ガスに重合体が同伴され、
リアベント５側に重合体が膨らみやすくなり、リアベン
ト５が塞がれるので、ベントアップの原因となる。開口
面積Ｓが（１）式の右辺よりも大きいと、ノズル３ａ内
における揮発成分と重合体との分離が進み過ぎ、ノズル
３ａからの重合体の吐出量にムラが発生し、サージング
の原因となる。

【００２４】以下、具体的な操作例にそって説明する。
まず、重合体組成物を予め１５０℃〜２７０℃、好まし
くは１７０℃〜２５０℃に加熱してノズル３ａに供給す
る。予熱温度が低すぎると、揮発成分の十分な分離が困
難になる場合がある。高すぎると二量体の生成が著し
く、汚染物質の含量が増加する。一般に、二量体などの
副生物は単量体よりも沸点が高く、分離が難しいため、
メタクリル系重合体の透明性低下の原因となる。

【００２５】このとき、重合体組成物を加圧し、重合体
組成物の発泡を防ぐことが好ましい。重合体組成物が発
泡した状態では、ノズル３ａを介してシリンダ１の中空
部１ａ内への安定した供給が困難となる。また、バルブ
３ｃの手前側の配管部で発泡した状態の重合体組成物を
加熱すると、重合体組成物が配管内に滞留して着色の原
因となる。重合体組成物の加熱、加圧方法は特に限定せ
ず、周知の方法を適用できる。例えば、ジャケット付配
管中で加熱、加圧しながら重合体組成物を移送し、ノズ
ル３ａに供給することが好ましい。

【００２６】ノズル３ａにおいては、バルブ３ｃの開度
の調節によって圧力を維持して、バルブ３ｃの手前の重
合体組成物の発泡を防ぐ。ついで、この重合体組成物
を、バルブ３ｃを通過させ、発泡させながら、ノズル３
ａの開口部３ｂから中空部１ａ内に連続的に供給する。
このように、バルブ３ｃ通過前の重合体組成物の発泡を
抑制することによって、安定にシリンダ１の中空部１ａ
内に重合体組成物を供給することができ、かつ、中空部
１ａ内で一気に重合体組成物を発泡させて、効率よく揮
発成分を除去することができる。

【００２７】このとき、シリンダ１の中空部１ａ内の圧
力は、１０Ｔｏｒｒ〜大気圧、好ましくは５０Ｔｏｒｒ
〜大気圧、さらに好ましくは５０Ｔｏｒｒ〜大気圧未満
において、減圧状態に調整しておく。この圧力が高すぎ
ると、揮発成分の蒸発量が少なくなり、揮発成分の除去
効率が低下することがある。また、シリンダ１の中空部
１ａ内を減圧状態にすると、揮発成分の蒸発が促進され
る。ただし、中空部１ａ内の圧力が低すぎると、揮発ガ
スの体積膨張によって、揮発ガスの流速が速くなり、リ
アンベント５側に向かう揮発ガスに重合体が同伴される
ため、好ましくない。

【００２８】このようにしてシリンダ１の中空部１ａ内
に供給された重合体組成物は、バルブ３ｃ通過前圧力
と、通過後の中空部１ａ内の圧力との差によって、一気
に発泡しながらスクリュ２に衝突し、揮発成分と重合体
とが分離し、揮発成分の一部がリアベント５から回収さ
れる。一方、重合体は、スクリュ２の回転によって重合
体出口４に送られる。このとき、残りの揮発成分はリア
ベント５とフォアベント６から排出され、重合体出口４
から重合体が得られる。

【００２９】このように、この第１の実施形態例におい
ては、前記（１）式を満たす条件で運転することによっ
て、重合体組成物供給口３からシリンダ１の中空部１ａ
に供給される重合体組成物からなる気液混合流の速度
と、スクリュの掻き取り速度がそれぞれ最適な値に維持
されるので、揮発成分を効率よく除去し、かつベントア
ップを防ぐことができる。よって、運転条件の自由度が
高く、工業的に有利な大量処理に適している。また、従
来の方法のように重合体組成物供給口３とリアベント５
との間の距離は長くする必要はなく、例えば、スクリュ
径Ｄの一倍程度もあれば十分である。その結果、シリン
ダ１の長さを短くすることができ、装置の小型化を図る
ことができ、かつ、シリンダ１に滞留する重合体量を少
なくして、重合体の熱劣化による副生物の生成を防ぐこ
とができる。さらに、シリンダ１とスクリュ２とのかじ
りが発生しにくく、摩耗粉の混入を抑制できる。したが
って、小型の装置で工業的に有利な条件を設定でき、か
つ組成が安定しており、汚染物質の少ない重合体を得る
ことができる。特にメタクリル系重合体の精製を行う
と、同じ大きさの従来の装置と比較して、透明性に優れ
た重合体を大量に製造でき、工業的に有利である。

【００３０】このようにして得られた透明性に優れたメ
タクリル系重合体は、例えば、光ファイバのコアに適し
ている。光ファイバにおいては、コアの透明性が良好で
ある程、光ファイバの伝送特性を向上させることができ
るためである。また、安定した揮発成分の除去と汚染物
の混入抑制により、光ファイバの長さ方向で局部的に伝
送損失の劣化が発生する現象を抑制することができるた
めである。

【００３１】本発明の重合体が用いられる光ファイバの
構造は特に限定されず、図２（ａ）に示したような芯
（コア）１０と鞘（クラッド）１１とが同心円状に積層
され、その界面で屈折率が急激に変化する芯鞘型光ファ
イバ、図２（ｂ）に示したような芯（コア）の中心１０
から外周１０’，１０’’にむかって、屈折率が段階的
に変化する屈折率分布型光ファイバなどが挙げられる。
このような光ファイバは通常、複数の材料を同心円状に
積層して吐出する複合紡糸ノズルを用いて紡糸される
が、必ずしもこれに限定されるわけではない。例えば芯
鞘型光ファイバについては、先ず芯成分のみを紡糸して
賦形し、ついでその外層に鞘成分を溶融塗布する方法も
採用可能である。

【００３２】芯鞘型光ファイバの鞘成分としては、例え
ばフッ化ビニリデンと、フルオロアルキルビニルエステ
ル、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル、テト
ラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロペン、または
酢酸ビニルなどとの共重合体などを使用し得る。また、
フッ化アルキルメタクリレート、フッ化アルキルアクリ
レートなどとメタクリル酸エステル、アクリル酸エステ
ルなどとの共重合体なども使用し得る。好ましいものと
して、フッ化ビニリデンを主成分とする重合体が挙げら
れる。この重合体としては、例えば、フッ化ビニリデン
を７５〜９９重量％含有するフッ化ビニリデンとテトラ
フルオロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデン７５
〜９５重量％とテトラフルオロエチレン４〜２０重量％
とヘキサフルオロプロペン１〜１０重量％とからなる共
重合体、フッ化ビニリデン７５〜９５重量％とテトラフ
ルオロエチレン４〜２０重量％とフッ化ビニル１〜５重
量％とからなる共重合体などが挙げられる。

【００３３】なお、図２（ｂ）に示した屈折率分布型光
ファイバの場合は、本発明の重合体をその中心の材料と
して用い、その外側には屈折率が順次低下する一種以上
の重合体あるいは共重合体が配置される。外側に配置さ
れる重合体あるいは共重合体は、本発明の方法によって
製造することもできる。

【００３４】＜第２の実施形態例＞第２の発明は、特に
重合体組成物の脱揮工程における汚染物質の混入を防ぐ
ことを目的としたものである。図３は第２の発明に用い
られる脱揮押出装置の一例を示したもので、図３（ａ）
は一部側断面図、図３（ｂ）は装置の要部を示したもの
である。図１に示したものと同様の構成については同符
号を付して説明を省略する。

【００３５】この装置の特徴は、スクリュ２のネジの向
きが途中で逆になっている点である。すなわち、シリン
ダ１の中空部１ａ内が、シリンダ１の長さ方向におい
て、重合体出口４側の重合体出口方向流路１ｃとリアベ
ント５側のリアベント方向流路１ｄとに分けられてい
る。そして、重合体出口方向流路１ｃにおいては、重合
体組成物供給口３から重合体出口４に向かって強制的に
重合体が送られる。また、リアベント方向流路１ｄにお
いては、重合体組成物供給口３からリアベント５にむか
って強制的に重合体が送られる。

【００３６】ところで、従来の脱揮押出装置における重
合体の副生物の混入は、以下のようなプロセスによって
発生することが多い。以下、図３（ａ）を参照して説明
する。従来の装置は、図３（ａ）に示した装置と異な
り、スクリュ２に螺旋状に設けられた溝２ｂは、一方向
にのみ重合体を送るように設けられているため、シリン
ダ１の中空部１ａ内の重合体は重合体組成物供給口３か
ら重合体出口４に向かって送られるのみである。しかし
ながら、実際は、重合体組成物供給口３からの重合体組
成物の供給量の変動などによって、重合体の一部が重合
体組成物供給口３よりもリアベント５側に溢れてはみ出
す場合がある。すると、リアベント５と重合体組成物供
給口３との間に重合体の一部が滞留する。そして、この
部分に滞留した重合体は、外部に排出されないまま中空
部１ａ内に留まり、高温に長時間さらされることによっ
て次第に劣化し、着色したり、炭化したりして副生物が
生成する。

【００３７】また、重合体組成物供給口３から重合体出
口４に送られる重合体は、溢れ出ないまでも、上述の場
合と同様の理由によって非定常的にリアベント５側に膨
れてはみ出すことがある。すると、上述の副生物（汚染
物質）がはみ出した重合体と接触し、重合体出口４に同
伴され、重合体出口４からはこの副生物を含んだ重合体
が得られる。

【００３８】一方、図３（ａ）に示した本発明の脱揮押
出装置においては、重合体組成物供給口３からリアベン
ト５側に重合体が送られるようになっている。このた
め、リアベント５側に溢れたり、膨れてはみ出した重合
体は、強制的にリアベント５に送られ、このリアベント
５から排出される。その結果、シリンダ１内の重合体の
不必要な滞留を防ぎ、重合体への汚染物質の混入を防ぐ
ことができる。

【００３９】この装置において、重合体組成物供給口３
（ノズル３ａ）の開口部３ｂのリアベント５側の内縁
と、スクリュ２の溝２ｂの向き（ネジの向き）が逆にな
る切替位置との距離Ｘは、以下の関係を満たすように設
計すると好ましい。ここで、スクリュ径をＤ、重合体組
成物供給口３のスクリュの長手方向における開口部径
（開口部ｂの径）をＹとする。そして、重合体組成物供
給口３の開口部３ｂのリアベント５側の内縁を原点とし
て、リアベント５側に正の座標をとったとき、−０．２
Ｙ〜＋２Ｄの範囲内になるように距離Ｘを設定する。す
なわち、前記原点からリアベント５側（＋側）に前記切
替位置を配置する場合は、原点から＋２Ｄの範囲内に配
置する。また、原点から重合体出口４側（−側）に切替
位置を配置する場合は、原点から−０．２Ｙの範囲内に
配置する。

【００４０】距離Ｘが＋２Ｄよりも大きくなり、切替位
置がリアベント５側にシフトすると、リアベント５側に
はみ出した重合体を排出することが困難になる場合があ
る。また、距離Ｘの値が負値で、その絶対値が−０．２
Ｙの絶対値よりも大きくなり、切替位置が重合体出口４
側にシフトすると、リアベント５に送られる重合体量が
多くなるとともに、押出機前方への送り量が不安定にな
るため、安定に重合体を得ることが困難になる。さらに
好ましくは、必要以上にリアベント５側に重合体が送ら
れるのをできるだけ防ぐために、この距離Ｘを０〜＋２
Ｄに設定する。また、重合体の滞留をさらに防ぐために
は、この距離Ｘを０〜＋Ｄに設定することが好ましい。
これらの位置関係を、図３（ｂ）に示す。

【００４１】また、リアベント５を鉛直下向きに形成す
ると、重合体が、その自重によって流下して排出される
ため、好ましい。また、フォアベント６はサイドベント
方式とし、スクリュフライト（ハネ）がフォアベント６
のベント口を掻き下げとして働く側に設置すると好まし
い。その結果、フォアベント６におけるベントアップを
抑制することができる。また、仮に突発的にベントアッ
プしても、揮発成分は再びシリンダ１内に戻ることな
く、シリンダ１の外部に排出される。また、一般に、ベ
ントアップを防ぐために、シリンダ内のベント口周辺に
えぐり加工を施す手法がある。しかしながら、えぐり加
工を施した部分に重合体が滞留しやすくなるため、本発
明においては、リアベント５およびフォアベント６にお
いて、えぐり加工を施さない方が好ましい。

【００４２】また、シリンダ１内の重合体の滞留を徹底
的に抑制するためには、スクリュ２のスクリュフライト
（ハネ）とシリンダ１の内壁との間のクリアランスがで
きるだけ狭い方が好ましい。しかしながら、狭すぎると
スクリュ２とシリンダ１とが接触してかじりをおこしや
すくなる。よって、このクリアランスは０．０５〜０．
２ｍｍの範囲に設定することが好ましい。

【００４３】この脱揮押出装置における重合体組成物の
脱揮操作は、第１の実施形態例と同様にして行うことが
できる。そして、小型の装置で工業的に有利な条件を設
定でき、さらに汚染物質の混入が少なく、揮発成分を十
分に除去した重合体が得られる。よって、第１の実施形
態例と同様に、メタクリル系重合体の精製に適してお
り、このメタクリル系重合体を用いた光ファイバなどの
製品の特性を向上させることができる。第１の発明に用
いる脱揮押出装置において、前記（１）式を満足する条
件で運転すると共に、第２の発明に用いるスクリュを使
用し、第２の発明における重合体組成物供給口とスクリ
ュの位置関係を満足する条件で運転すると、最も汚染物
質が少ない重合体組成物が得られる。

【００４４】

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。（実施例１〜２，比較例１）図１に示した単軸式の脱揮
押出装置において、重合体組成物供給口に表１に示した
ノズルをそれぞれ用いた以外は、同様の条件で実施例１
〜２および比較例１の脱揮の実験を行った。共通の装置
の構造条件と運転条件は、以下のように設定した。

【００４５】装置の構造：スクリュ径Ｄ４０ｍｍシリンダの長さＬ１２００ｍｍ重合体組成物供給部のスクリュの溝の深さＨ９．０ｍｍスクリュフライト−シリンダ間クリアランス０．１ｍｍリアベントと重合体組成物供給口との距離１．５Ｄフォアベントの数１

【００４６】運転条件：リアベントの出口圧力１００ｍｍＨｇ重合体組成物供給口からフォアベントまでの平均シリンダ温度２１０℃ フォアベントから重合体出口までの平均シリンダ温度２３５℃ フォアベントの出口圧力２０ｍｍＨｇスクリュ回転数６０（ｍｉｎ^-1）

【００４７】また、重合体組成物は、単量体としてメチ
ルメタクリレート単独を用いて、重合開始剤、メルカプ
タン系連鎖移動剤の存在下、塊状重合して得られた重合
体含有率４２重量％（φ＝０．４２）のものを用いた。
そして、この重合体組成物を、１６ｋｇ／ｃｍ²Ｇの加
圧下で２００℃に加熱し、流量３．３×１０^-4ｍ³／ｍ
ｉｎで、連続的に脱揮押出装置に供給し、脱揮済みの重
合体を得た。このときのそれぞれの運転状況を１０日間
ずつ観察し、表１に示した。

【００４８】

【表１】

【００４９】表１に示した結果より、（１）式を満足す
る条件で運転を行った実施例１〜２においては、ベント
アップがなく、安定した運転を行うことができたが、比
較例１においてはベントアップが発生し、脱揮押出装置
の先端圧変動幅が大きかった。

【００５０】ついで、このようにして得られた実施例１
と比較例１の重合体をコアとして、それぞれ芯鞘型光フ
ァイバを製造した。すなわち、クラッドの材料として別
途製造した２，２，２−トリフルオロエチルメタクリレ
ートの重合体を用意した。そして、脱揮押出装置の重合
体出口に二層の複合紡糸ノズルを取り付け、コアの材料
を二層の複合紡糸ノズルの内層に２１０℃の温度条件に
て供給した。また、クラッドの材料を、他の押出機に
て、二層の複合紡糸ノズルの外層に２１０℃の温度条件
にて供給して溶融複合紡糸を行って、光ファイバを得
た。なお、この光ファイバの外径は１ｍｍで、クラッド
単独の厚さは１０μｍであった。このとき、１５万ｍ
（１０日間）にわたって連続的に紡糸し、得られた光フ
ァイバの波長６５０ｎｍにおける伝送損失を全長にわた
って測定し、平均値を表２に示した。また、伝送損失が
１５０ｄＢ／ｋｍをこえ、大きく変動した回数を表２に
示した。

【００５１】

【表２】

【００５２】表２に示した結果より、本発明に係る実施
例１においては、伝送損失が小さく、かつ伝送損失の変
動の少ない安定した光ファイバが得られることがわかっ
た。したがって、実施例１においては、透明性が良好
で、かつ組成が安定な重合体が得られたことがわかっ
た。

【００５３】（実施例３）図３に示した単軸式の脱揮押
出装置において、実施例１と同様のノズルおよび重合体
組成物を用いて運転を行った。装置の構造の条件と運転
条件は、以下のように設定した。

【００５４】装置の構造：スクリュ径Ｄ４０ｍｍスクリュフライト−シリンダ間クリアランス０．１ｍｍシリンダの長さＬ１２００ｍｍ重合体組成物供給部のスクリュの溝の深さＨ９．０ｍｍフォアベントの数１距離Ｘ２０ｍｍリアベントから重合体組成物供給口との間の距離６０ｍｍ

【００５５】運転条件：リアベントの出口圧力２００ｍｍＨｇ重合体組成物供給口からフォアベントまでの平均シリンダ温度２１０゜Ｃフォアベントから重合体出口までの平均シリンダ温度２３５゜Ｃフォアベントの出口圧力２０ｍｍＨｇスクリュ回転数６０（ｍｉｎ^-1）

【００５６】重合体組成物を１６ｋｇ／ｃｍ²Ｇに加圧
した状態で２００℃に加熱し、３．３×１０^-4ｍ³／ｍ
ｉｎの流量で連続的に脱揮押出装置に供給し、脱揮済み
の重合体を得た。この重合体をコアとする光ファイバ
を、実施例１と同様にして製造した。このとき、連続し
て１５万ｍ（１０日間）の光ファイバを紡糸し、得られ
た光ファイバ全糸長にわたって波長６５０ｎｍにおける
伝送損失を測定した。そして、伝送損失が１５０ｄＢ／
ｋｍを越える部分の存在回数を測定した。表２に測定結
果を示した。

【００５７】表２の結果より、本発明に係る実施例３に
おいては、実施例１よりもさらに伝送損失の変動が少な
い光ファイバが得られることがわかる。したがって、実
施例３の脱揮の運転においては、透明性が良好で、かつ
汚染物質の混入が少ない、組成が安定な重合体が得られ
たことがわかった。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の発明
においては、揮発成分を効率よく除去し、かつベントア
ップを防ぐことができる。よって、運転条件の自由度が
高く、工業的に有利な大量処理に適している。また、装
置の小型化を図ることができ、シリンダ内の重合体の滞
留を防ぎ、重合体の熱劣化を防ぐことができる。したが
って、小型の装置で工業的に有利な条件を設定でき、か
つ組成が安定した汚染物質の少ない重合体を得ることが
できる。また、第２の発明においては、汚染物質の混入
をさらに抑制できる。このため、この重合体から得られ
る製品の特性をさらに向上させることができる。また、
シリンダに導入する前の重合体組成物を加圧下で加熱す
ることによって、安定した供給ができ、シリンダ内の重
合体の滞留を抑制できる。また、シリンダの圧力を１０
Ｔｏｒｒ〜大気圧とすることによって、効率よく揮発成
分を除去できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の発明に用いるスクリュ式脱揮
押出装置の一例を示した一部側断面図である。

【図２】図２（ａ）は芯鞘型光ファイバの屈折率分布
形状の一例を示した模式図である。図２（ｂ）は屈折率
分布型光ファイバの屈折率分布形状の一例を示した模式
図である。

【図３】図３（ａ）は本発明の第２の発明に用いるス
クリュ式脱揮押出装置の一例を示した一部側断面図であ
り、図３（ｂ）は図３（ａ）の要部を示した一部側断面
図である。

【符号の説明】

１…シリンダ、１ａ…中空部、１ｃ…重合体出口方向流
路、１ｄ…リアベント方向流路、２…スクリュ、２ａ…
軸封軸受部（駆動部）、２ｂ…溝、３…重合体組成物供
給口、３ａ…ノズル、３ｂ…開口部、３ｃ…バルブ、４
…重合体出口、５…リアベント（供給口側揮発成分出
口）、６…フォアベント（出口側揮発成分出口）。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年２月９日（１９９９．２．９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【数１】を満足する開口面積を有するノズルを備えた重合体組成
物供給口から重合体組成物を供給することを特徴とする
脱揮押出方法。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４８】

【表１】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】

【表２】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重合体組成物供給口と、重合体出口と、
揮発成分出口とを備えたシリンダと、このシリンダ内に
回転自在に支持されたスクリュとを有するスクリュ式脱
揮押出装置に、前記重合体組成物供給口から重合体と揮
発成分とを含む重合体組成物を供給し、前記揮発成分出
口から該揮発成分を排出し、前記重合体出口から前記重
合体を得る重合体組成物の脱揮押出方法において、下記の（１）式【数１】を満足する開口面積を有するノズルを備えた重合体組成
物供給口から重合体組成物を供給することを特徴とする
脱揮押出方法。
【請求項２】重合体組成物供給口と、重合体出口と、
揮発成分出口とを備えたシリンダと、このシリンダ内に
回転自在に支持されたスクリュとを有するスクリュ式脱
揮押出装置に、前記重合体組成物供給口から重合体と揮
発成分とを含む重合体組成物を供給し、前記揮発成分出
口から該揮発成分を排出し、前記重合体出口から前記重
合体を得る重合体組成物の脱揮押出方法において、シリンダの長さ方向において、重合体組成物供給口の上
流側に揮発成分出口を設け、該重合体組成物供給口から
下流側に設けられた重合体出口に向かって重合体を送る
とともに、重合体組成物供給口の揮発成分出口側にはみ
出した重合体を、該揮発成分出口に向かって送ることを
特徴とする脱揮押出方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の脱揮押出方法
において、加圧下で１５０℃〜２７０℃に加熱した重合体組成物を
重合体組成物供給口に導き、１０ｍｍＨｇ〜大気圧下の
シリンダ内に供給することを特徴とする脱揮押出方法。
【請求項４】重合体組成物供給口と、重合体出口と、
揮発成分出口とを備えたシリンダと、このシリンダ内に
回転自在に支持されたスクリュとを有するスクリュ式脱
揮押出装置において、シリンダの長さ方向において、重合体組成物供給口の上
流側に揮発成分出口が設けられ、該重合体組成物供給口
から下流側に設けられた重合体出口および前記揮発成分
出口に向かって重合体が送られるようにスクリュのネジ
の向きが途中で逆になっていることを特徴とするスクリ
ュ式脱揮押出装置。
【請求項５】請求項４に記載のスクリュ式脱揮押出装
置において、重合体組成物供給口の開口部の揮発成分出口側の内縁
と、前記スクリュのネジの向きが逆になる切替位置との
距離Ｘが、前記内縁を原点として、揮発成分出口側に正
の座標をとり、スクリュ径をＤ、前記重合体組成物供給
口のスクリュの長手方向における開口部径をＹとしたと
き、−０．２Ｙ〜＋２Ｄの範囲内であることを特徴とす
るスクリュ式脱揮押出装置。
【請求項６】前記距離Ｘが０〜＋Ｄの範囲内であるこ
とを特徴とする請求項５記載のスクリュ式脱揮押出装
置。