JPH07216115A - 重合体から揮発性物質を除去する方法 - Google Patents

重合体から揮発性物質を除去する方法

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JPH07216115A
JPH07216115A JP958494A JP958494A JPH07216115A JP H07216115 A JPH07216115 A JP H07216115A JP 958494 A JP958494 A JP 958494A JP 958494 A JP958494 A JP 958494A JP H07216115 A JPH07216115 A JP H07216115A
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solid
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JP958494A
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Yasuto Sakakibara
保人 榊原
Hisashi Miyagawa
久司 宮川
Tetsuo Maeda
徹男 前田
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Toyo Engineering Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 揮発性物質を含有する原料ペレット成形時、
ペレットもしくはペレットから成形される製品重合体か
ら更に揮発性物質を除去する新規な方法を提供する。 【構成】 成形された重合体に含有される揮発性物質を
除去する方法において、当該重合体を洗浄液と直接接触
させながら超音波を重合体に照射することを特徴とする
重合体から揮発性物質を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、重合体中に含まれる揮
発性物質の除去方法に関する。
【0002】
【従来の技術】製品重合体中には揮発性物質として、未
反応単量体、溶剤、触媒残渣、二量体ないし三量体など
が含まれている。これらは発ガン性物質、有害物質、有
臭物質、着色物質であったりするため、その除去・低減
が求められている。特に、食品向けの重合体では、無害
無臭、無色の製品重合体が市場から要求されている。食
品用途向けのプラスチックボトル、カップ、ラミネート
フィルムなどの成形物重合体中に含まれる揮発性物質が
食品中に移動し、衛生上、安全上の観点から著しくその
商品価値を低減することがあるからである。又、食品用
に限らず、乳幼児に用いられる玩具あるいは医療用器具
などは、安全上、衛生上の理由により重合体に含有され
る揮発性物質の量が厳しく制限されてきている。例え
ば、ポリスチレンでは残留スチレン単量体として100 〜
500ppm程度、あるいはこれ以下にまでその含有率を低減
・除去することが望まれている。スチレン−アクリロニ
トリル共重合体では、残留アクリロニトリル単量体とし
て5ppm 以下の重合体が望まれている。一般に、重合体
中の揮発性物質の拡散係数は極めて小さく、工業的にこ
れらの揮発性物質を除去する場合には、高温にして重合
体中の揮発性物質の拡散係数を大きくしたり、第三成分
を添加し揮発性物質の濃度勾配を大きくしたり、重合体
の蒸発表面を絶えず更新したり、重合体溶液を紐状にし
蒸発面積を増加させるなど、重合体中での揮発性物質の
拡散速度を速める方法が実施されている。更に、ペレッ
トからフィルムやカップなど最終成形物に成形すると
き、ペレットを一旦高温にして溶融する。このとき重合
体が分解し、単量体やその他の分解生成物が発生し、成
形物中の揮発性物質濃度が増加する場合があり、その解
決策も求められている。上記の市場からの要求を満たす
ため、従来、揮発性物質を除去する方法として以下の方
法が単独あるいは併用して実施されてきている。 A.重合体をペレットもしくは成形物などの成形物状態
で揮発性物質を除去する方法 重合体のペレットあるいは成形物を空気、また空気と
水蒸気との混合気体、あるいは低分子量の炭化水素等と
接触させ、重合体中に含まれる揮発性物質の分圧を下
げ、ペレット重合体中に残存する揮発性物質の含有量を
低減させる方法 固体状のペレットあるいは成形物を温水中、もしくは
脱酸素した温水中に浸漬する方法にガスバブリングを併
用する方法 B.重合体を溶融状態で揮発性物質を除去する方法 重合体ペレットを製造する脱揮発工程の中で、あるい
は重合体ペレットを溶融した後、温度、気圧等の条件を
改善し揮発性物質の含有量を低減させる方法 薄膜蒸発機あるいは押出機を使用し、掻取り翼あるい
はスクリュー翼にて重合体の蒸発面積を更新したり、重
合体を紐状に押出し蒸発面積を増加させる方法 C.超臨界ガスを用いて重合体から揮発性物質を抽出除
去する方法
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術には以下の如き解決すべき課題が残されてい
る。即ち、上記Aの方法では、気体または液体との接触
時間が一般に数時間から数十時間必要であり工業的でな
い。上記Bの方法では、揮発性物質を所要限度以下に低
減するためには脱揮発工程で要求される温度、圧力など
厳しい条件が必要となり、そのため重合体の種類によっ
ては分解を起こし変色などの品質の低下を起こす。又、
比較的分子量の高い有臭物質などはこの方法では除去し
にくい。又、上記Cの方法では、上記A、Bの方法では
除去しにくい有臭物質も除去され得るが、操作圧力が数
十気圧となり高圧の装置を必要とし、工業的に適用する
と経済性の点で高価な製品となる。本発明は、上記従来
技術の課題を解決し、揮発性物質を含有する原料ペレッ
ト成形時、ペレットもしくはペレットから成形されるフ
ィルム又は繊維あるいはカップ、瓶などの容器成形物か
ら更に揮発性物質を除去する新規な方法を提供すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明の成
形された重合体に含有される揮発性物質を除去する方法
において、当該重合体を洗浄液と直接接触させながら超
音波を重合体に照射することを特徴とする重合体から揮
発性物質を除去する方法、もしくは溶融状態の重合体に
含有される揮発性物質を除去する方法において、当該重
合体を洗浄液中に口金を通して押出し冷却する工程にお
いて超音波を固体状もしくは半固体状の重合体に照射す
ることを特徴とする重合体から揮発性物質を除去する方
法を用いることで解決される。
【0005】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明でいう好適な重合体とは、汎用ポリスチレン、ゴム
変性ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合
体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合
体、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリエチ
レン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレ
ン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、ポリアクリロニトリル、熱可塑性ポリエステル、
ポリカーボネートなどの熱可塑性重合体である。特に、
非結晶性重合体である低密度ポリエチレン、直鎖状低密
度ポリエチレン、ポリスチレン系樹脂、アクリロニトリ
ル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリメタクリレー
ト、ポリプロピレンなどの重合体に好適である。本発明
でいう好適な重合体の具体的形態としては、溶融状態の
重合体を口金を通して洗浄液中に押出した半固体もしく
は固体状のフィルム、繊維または細長い棒、それを切断
したペレット、ペレットから成形されたボトル、瓶、カ
ップ、箱、チューブなどの形態を持つ容器類などの成形
物、フィルム、シート、繊維などの形態を有する包装用
資材などの中間成形物および懸濁重合法、乳化重合法に
て得られたビーズ、パウダーなどが包含される。
【0006】本発明における揮発性物質には、前記重合
体を製造する際に用いられる当該単量体、溶剤、触媒お
よび助触媒、ならびにこれらの副生成物、二量体および
三量体などの低重合度の重合体、有色成分および有臭成
分など重合の副生成物など、目的とする製品重合体に比
して低分子量の物質が包含される。本発明において使用
される超音波は、周波数10kHz から1000kHz であり、特
に15〜200kHzが望ましい。周波数が大きくなると減衰が
激しくなり、また指向性が顕著になり、成形物重合体を
含む固液混合物全体にまんべんなく照射することが困難
となる。また、超音波の出力は、特に制限はないが、固
液混合物中にキャビテーション気泡が生成するだけの最
低限の出力を必要とし、連続的に照射してもよいし、ま
た間欠的に照射してもよく、照射すべき固液混合物の性
質、例えば液の温度、圧力、処理量、処理流量、粘度、
揮発性物質の種類、含有量、蒸気圧など、ならびに超音
波振動子を設置し成形物重合体と洗浄液とを接触させる
ための容器、配管などの物理的構造に依存する。超音波
の照射は、溶融状態の重合体が洗浄液中に押し出され冷
却固化する半固体状の状態と同時に、重合体が充分固化
した状態と同時に照射することも可能であり、それぞれ
異なる状態毎に異なる超音波を照射してもよい。ここ
で、洗浄液とは、水、アルコール類、ケトン類、エーテ
ル類など当該成形物重合体と相溶性のない液体であり、
特に水が好適である。また、当該洗浄液に成形時に付着
する油脂などの除去効果を高める目的で、洗浄剤、例え
ば高級脂肪酸アルコールの金属塩などを添加してもよ
い。また、超音波照射の効果を更に高める目的で、窒
素、空気などのバブリングを同時に行ってもよい。洗浄
液の温度は、当該重合体の軟化点以下が好ましく、特に
軟化点以下50℃から軟化点までの温度範囲が好適であ
る。
【0007】本発明の特徴は、固体ないし半固体状の重
合体を洗浄液中で超音波を照射すること及び成形物重合
体に洗浄液中で超音波を照射し、重合体中に含有する揮
発性物質を除去することにあって、その実施の形態を規
定するものではない。例えば、ボトル、瓶などの成形物
にあっては、食品や化粧品が最終的にこれら容器に詰め
られるが、詰める前に前記洗浄液をこれら容器に入れ、
この洗浄液中で超音波を照射してもよく、これが本発明
の範囲内であることはいうまでもない。
【0008】以下、図面を用いて本発明の特徴をさらに
詳細に説明する。本発明の実施の形態の1例を図1およ
び図2に示す。図1は従来の造粒工程に超音波照射工程
を付加した概念図である。図1で、溶融状態の高温且つ
高粘度の重合体は、溶融重合体配管1(配管でなくとも
押出機でも良い)を通り造粒器2へ送られる。造粒器2
では、溶融重合体はダイを通り、循環温水中に押し出さ
れる。押し出された溶融重合体は、造粒器内の回転刃に
より所定の大きさの粒(ペレット)となって切断され
る。切断されたペレットは、循環している温水と同伴さ
れ、温水循環配管3を通り、造粒器2から排出される。
温水循環配管中に設置された超音波振動子4は、所定の
周波数及び出力を照射するよう、超音波発信器からの電
気信号を受け、これを超音波としてペレットを含む循環
温水に照射する。超音波を照射された循環固液混合物
は、その液相中に超音波の効果により発生した微細なキ
ャビテーション気泡を含み、固相重合体から揮発性物質
がこの気泡中に拡散・蒸発する。超音波振動子4の設置
箇所は、造粒器2内であってもよく、温水循環配管3内
でもよい。また、振動子の設置個数は、照射される超音
波が固液混合物全体に行き渡るような個数が選ばれる。
超音波の照射は、連続的な照射でも間欠的な照射でもよ
い。超音波を照射された固液混合物は、固液分離器6に
送られ、固体ペレットは、重合体出口配管7を通り、通
常の方法により水切り乾燥され、製品重合体となる。一
方、固体ペレットを除去された温水は、温水循環ポンプ
13を通り昇圧される。温水の一部は温水排出配管12
を通り、系外へ排出され、溶存する揮発性物質の蓄積を
防止する。残りの温水は、温水供給配管8から供給され
る新しい温水と混合され、その後、冷却・加熱器9によ
り温度コントロールされた温水を再び造粒器へ循環す
る。冷却・加熱器9には、循環温水の温度により、冷却
媒体入口配管10から冷却媒体が、また、加熱媒体入口
配管11から加熱媒体が供給され、循環温水が所定の温
度に保たれる。超音波を照射し、微細な気泡を発生させ
る際の、固液混合物の温度としては、当該重合体の軟化
温度以下が好ましく、特に軟化温度以下50℃から軟化温
度までの範囲が望ましい。
【0009】図2は、熱可塑性重合体からフィルムを作
るT型ダイス法フィルム製造装置に本発明を適用した場
合の概略図である。原料重合体ペレットは、押出機21
により溶融され、ダイスを通して溶融重合体フィルム2
2となって押し出される。溶融状態のフィルムは、温度
制御された洗浄槽28で冷却・固化される。洗浄槽28
には超音波振動体23が設置されており、洗浄液中に超
音波が照射される。洗浄槽28内を通る間に、重合体フ
ィルム中に含まれる揮発性物質が除去される。その後、
洗浄液に付着する水分を取るため水切り24を通り、巻
取りロール25に巻き取られる。重合体フィルムから除
去された揮発性物質が洗浄液内に蓄積しないように、洗
浄液補給配管26を通って新たに供給され、汚れた洗浄
液は洗浄液出口配管27から排出される。
【0010】
【作用】本発明は、温水・洗浄液に超音波を照射するこ
とにより、超音波の持つキャビテーション効果により液
中に多数の微細な気泡が超音波の圧力振動により発生
し、微細気泡と固体状もしくは半固体状の重合体とを効
果的に接触させることにより、重合体と接触する液面の
表面更新を促進し、しかも重合体中の揮発性物質の拡散
を促進させる働きをする。従って、重合体中に残存する
揮発性物質を効率的に除去する。
【0011】
【実施例】以下、実施例によりさらに本発明の特徴を具
体的に説明するが、本発明はこれら実施例に制限される
ことはない。 実施例1 80℃の温水中に、1300wt.ppmの残留スチレン単量体を含
むスチレン−アクリロニトリル共重合体ペレットを浸漬
し、20kHz の時間負荷比30%の超音波を60分間照射し
た。照射後、得られた重合体を分析したところ、重合体
中に残留するスチレン単量体濃度は 900wt.ppmであっ
た。 比較例1 超音波を照射することを除き、実施例1と同じ条件で温
水処理したところ、得られた重合体中に残留するスチレ
ン単量体濃度は1200wt.ppmであった。
【0012】実施例2 80℃の温水中に、5500wt.ppmのヘキサンを含む低密度ポ
リエチレンフィルムを浸漬し、20kHz の時間負荷比30%
の超音波を30分間照射した。照射後、得られた重合体を
分析したところ、重合体中に残留するヘキサン濃度は15
00wt.ppmであった。 比較例2 超音波を照射することを除き、実施例2と同じ条件で温
水処理したところ、得られた重合体中に残留するヘキサ
ン濃度は4200wt.ppmであった。
【0013】実施例3 80℃の温水中に、1300wt.ppmの残留スチレン単量体を含
むスチレン−アクリロニトリル共重合体ペレットを浸漬
し、20kHz の時間負荷比30%の超音波を60分間照射し
た。照射後、得られた重合体を分析したところ、重合体
中に残留するスチレン単量体濃度は 900wt.ppmであっ
た。比較例3超音波を照射することを除き、実施例3と
同じ条件で温水処理したところ、得られた重合体中に残
留するスチレン単量体濃度は1200wt.ppmであった。
【0014】実施例4 80℃の温水中に、5500wt.ppmのヘキサンを含む低密度ポ
リエチレンペレットを浸漬し、20kHz の時間負荷比30%
の超音波を30分間照射した。照射後、得られた重合体を
分析したところ、重合体中に残留するヘキサン濃度は15
00wt.ppmであった。 比較例4 超音波を照射することを除き、実施例4と同じ条件で温
水処理したところ、得られた重合体中に残留するヘキサ
ン濃度は4200wt.ppmであった。
【0015】
【発明の効果】本発明の方法により、重合体を固体状ま
たは半固体状の状態で洗浄液中で超音波を照射すること
によって以下の効果がある。 (1)既存の造粒工程に超音波発振器・振動子を設置す
るだけで、揮発性物質を効果的に除去することができる
ため、製品重合体中に残留する揮発性物質の含有量につ
いての厳しい市場要求を満足させることができる。 (2)従来の方法に比べ、残留揮発性物質の含有率を低
減するのに要する消費エネルギーを格段に低減すること
ができる。 (3)不活性ガス、例えば窒素、空気などを温水中でバ
ブリングする方法を併用しても良く、更に揮発性物質の
除去効果を高めることができる。 (4)ペレットを成形する際に、熱履歴などにより臭気
物質の濃度が増加しても食品と直接接触する最終成形物
重合体中に残留する揮発性物質の濃度を低減することが
でき、これら揮発性物質が成形物から食品などへ移動す
ることが抑制され、食品衛生上満足すべき成形物重合体
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は従来の造粒工程に本発明の超音波照射工
程を付加した概念図である。
【図2】図2は熱可塑性重合体からフィルムを作るT型
ダイス法フィルム製造装置に本発明を適用した場合の概
略図である。
【符号の説明】
1 溶融重合体配管 2 造粒器 3 温水循環配管 4 超音波振動子 5 超音波発信器 6 固液分離器 7 重合体出口配管 8 温水供給配管 9 冷却・加熱器 10 冷却媒体入口配管 11 加熱媒体入口配管 12 温水排出配管 13 温水循環配管 21 押出機 22 溶融重合体フィルム 23 超音波振動体 24 水切り 25 巻取りロール 26 洗浄液補給配管 27 洗浄液出口配管 28 洗浄槽

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成形された重合体に含有される揮発性物
    質を除去する方法において、当該重合体を洗浄液と直接
    接触させながら超音波を重合体に照射することを特徴と
    する重合体から揮発性物質を除去する方法。
  2. 【請求項2】 重合体が熱可塑性重合体である請求項1
    記載の方法。
  3. 【請求項3】 重合体がアクリロニトリルを含むことの
    あるスチレンを単量体として含む熱可塑性重合体である
    請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 洗浄液が水である請求項1〜3の何れか
    1項記載の方法。
  5. 【請求項5】 重合体がペレット、ビーズ、パウダー、
    フィルム又は繊維である請求項1〜4の何れか1項記載
    の方法。
  6. 【請求項6】 重合体がカップ、瓶又は網である請求項
    1〜4の何れか1項記載の方法。
  7. 【請求項7】 溶融状態の重合体に含有される揮発性物
    質を除去する方法において、当該重合体を洗浄液中に口
    金を通して押出し冷却する工程において超音波を固体状
    もしくは半固体状の重合体に照射することを特徴とする
    重合体から揮発性物質を除去する方法。
  8. 【請求項8】 重合体が熱可塑性重合体である請求項7
    記載の方法。
  9. 【請求項9】 重合体がアクリロニトリルを含むことの
    あるスチレンを単量体として含む熱可塑性重合体である
    請求項7記載の方法。
  10. 【請求項10】 洗浄液が水である請求項7〜9の何れ
    か1項記載の方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010052872A1 (ja) 2008-11-05 2010-05-14 三井・デュポンポリケミカル株式会社 樹脂ペレットの洗浄方法
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IT202200026727A1 (it) * 2022-12-23 2024-06-23 Piovan Spa Apparato e metodo per decontaminare materiale plastico

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