JPH0938969A - ポリマー溶液から溶媒を回収する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 弾性ポリマー溶液から溶媒を除去し、その劣
化反応を防止しつつ安定運転を可能とする新規な１段階
法を提供する。 【解決手段】 ポリマー溶液は２軸エンドレススクリュ
ー１４を備えた押出機１２の供給ホッパ１０に導入され
る。押出機内の圧力及び供給速度は制御弁１６により制
御される。押出機１２は後方排気ゾーン１８を備え、こ
れを通って溶媒の大部分が除去される。ポリマーは２軸
エンドレススクリュー１４により前方に駆動される。溶
媒の残りを除去するため、多数の排気ゾーン２０が押出
機１２に配置されている。排気ゾーン間には溶媒除去を
促進するため、一般的には水を導入する流体導入手段２
２を設ける。溶媒を含まないポリマーはダイ２４を通
過、グラニュレータ２６によりグラニュールに切断され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はポリマーの溶液から溶媒
を除去する方法に関する。特に、本発明は少なくとも２
０重量％のポリマー含有率を持った弾性ポリマー（elas
tomeric polymers）の溶液から溶媒を除去する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般的には、ポリマーの溶液から溶媒を
除去しそしてポリマー粒状物を得るためのポリマーの溶
液の処理は２つの段階より成る。第１段階では、溶媒の
大部分を除去して比較的粘調な溶液を得、この溶液を脱
ガス装置に導入する。この脱ガス装置は、１つ又は２つ
のエンドレススクリューと、蒸発した溶媒が逃げられる
ようにスクリューの周囲に配置されたいくつかの開口を
備えている。第１段階での溶媒除去率を高くした場合に
は、第２段階での溶媒除去負荷が減少し好ましいが、第
１段階でのポリマー溶液粘度が上昇し、局部的滞留を助
長させ、ポリマーの熱劣化を生じ易くなる。第２段階へ
供給されるポリマー溶液は溶媒の沸騰圧力より高く制御
された圧力下で一般的にはは１５０℃以上に前以て予熱
され、エンドレススクリューに供給するホッパーに導入
し、その除圧により溶媒の８０％以上を瞬時に除去す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の方法では弾性ポ
リマーを処理する場合２つの課題を生じる。１つは高温
予熱によるポリマーの熱劣化であり、もう１つは供給ホ
ッパー内での瞬時溶媒蒸発により後方配置された排気ゾ
ーンへのポリマー微粒子飛散量の増加である。本発明は
これらの欠点を防止し、安定運転を達成するためのもの
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明はエンドレススク
リューへの弾性ポリマー溶液の供給温度を抑えることに
よって加熱器及び供給配管内でのポリマーの熱劣化を抑
制し、且つ供給ゾーンでの瞬時の除去される溶媒蒸発量
を抑えることによって後方排気ゾーンへの飛散量を抑制
して安定運転を可能とするものである。

【０００５】本発明では、”弾性ポリマー”という用語
は、その少なくとも１０重量％がエラストマーから成
り、残りが熱可塑性樹脂から成るポリマーを意味する。
本発明の課題は、少なくとも２０％のエラストマーを含
有する弾性ポリマーの溶液から溶媒を除去し、そして弾
性ポリマーの劣化反応を防止しつつ安定運転を可能とす
る新規な１段階法に関するものである。

【０００６】少なくとも２０％の弾性ポリマーを含有す
る弾性ポリマーの溶液から溶媒を１段階で除去するため
の本発明の方法は、溶媒の沸騰圧力より高く制御された
圧力下の１５０℃未満の温度に前以て加熱された弾性ポ
リマーの溶液をエンドレススクリューに供給するホッパ
ーに導入し、供給ゾーンで除圧を生じさせ、溶媒の６０
％乃至８０％を瞬時に除去し、弾性ポリマーの溶液を前
進させながら、バレルからの加熱による緩慢な溶媒除去
を組み合わせることによってポリマーの熱劣化と供給ホ
ッパー後方の排気ゾーンへのポリマー微粒子飛散を抑制
した安定運転を可能とし、供給ホッパーの前方に配置さ
れた排気ゾーンで溶媒の残りを除去し、場合により、ポ
リマーの０．５重量％乃至２重量％の量の水をいくつか
の排気ゾーン間に注入して、溶媒の除去を促進し、溶媒
を含まない弾性ポリマーをダイに導入し、ダイの直ぐ後
に配置されたグラニュレーターでポリマーを切断するこ
と、を含んで成ることを特徴とするものである。本発明
の方法は、エンドレススクリューに供給するホッパーに
弾性ポリマーの溶液を導入することにより実施される。

【０００７】本発明により処理される弾性ポリマーは、
ゴムの性質を有するもの又は熱可塑性の性質を有するも
のである。本発明をゴムの性質を有する弾性ポリマーに
適用する場合には、これらは、ブタジエン及びイソプレ
ンポリマー、又は大抵の場合にビニル芳香族モノマーと
共役ジエンから成るコポリマー、例えば共役ジエンモノ
マーの割合が少なくとも１０重量％であるブタジエンと
スチレン叉はイソプレンとスチレンのコポリマーを処理
することが可能である。本発明の方法を熱可塑性の性質
の弾性ポリマーに適用する場合には、これらは大抵の場
合、高いスチレン含有率を持ったスチレンと共役ジエン
とのブロックコポリマーであり、本発明の方法は共役ジ
エン部分が部分的に又は完全に水素化されているビニル
芳香族／共役ジエンブロックコポリマー型の弾性ポリマ
ーにも適用されるものである。

【０００８】これらのポリマーは、対応する出発モノマ
ーを溶液中で重合することによって製造される。ポリマ
ー又はコポリマーは、重合溶媒、大抵の場合パラフィン
系、シクロパラフィン系叉は芳香族炭化水素系中の溶液
の形態にある。特に好適な溶媒の例としては、シクロヘ
キサン、ペンタン、ヘキサン、シクロペンタン、イソオ
クタン、ベンゼン、トルエン叉はシクロヘキサンとヘキ
サンの混合物等を挙げることができる。溶液中のポリマ
ー含有率は、一般的には２０乃至６０重量％である。

【０００９】本出願人は、残留溶媒含有率が０．１％に
等しいか叉は０．１％より低くなるまで溶媒の除去を行
うことが可能であり、該溶媒の除去が１段階でポリマー
溶液を処理することによってなされることを見出した。
このような方法によれば、ポリマーはエンドレススクリ
ューによって自由に移動し続けるのみならず、溶媒は、
スクリューの後方に向けての進行がなんら妨害されない
ので、容易に除去されることが意外にも見出された。こ
の後部排気は、溶媒を１５０℃未満に予熱し、そしてエ
ンドレススクリューの供給ゾーンでの除圧と供給ゾーン
部分のバレルからの伝熱によって生じる。この除圧はエ
ンドレススクリューに供給するラインに配置した制御弁
によって調整される。この溶媒の除去は、ポリマー溶液
の温度を相当減少させるという効果を有する。

【００１０】本出願人は、その後の排気ゾーンで溶媒の
良好な除去効率を得るために、供給ゾーンのバレル長を
バレル径の３乃至１０倍に設定し、且つバレルを１７０
℃乃至２５０℃の温度に保つことによって緩慢な溶媒除
去が可能となり、後方排気ゾーンへのポリマー微粒子飛
散が防止され、且つ、ポリマー中の残留溶媒含有率が
０．１％以下が達成されることを見出した。残留溶媒
は、スクリュー内でのポリマーの前進運動と共にいくつ
かの排気ゾーンによって段階的に漸次除去される。これ
らのゾーンは、一般的には大気圧より低いか又は大気圧
に等しい圧力下にある。真空はスクリュー内でのポリマ
ー溶液の進行と共に増加し、大気圧からスクリュー端部
での約５ミリバールに変わる。これらの脱ガスゾーンの
数は、除去されるべき溶媒の量の関数として設けられ、
一般的には３乃至５である。溶媒の除去を促進するため
に、脱ガスゾーンの各々の間に水供給装置を設けること
ができる。一般的には、ポリマーに導入される水の量
は、ポリマーを基準として０．５乃至２重量％である。
丁度前記した如く、脱ガスゾーンは異なった圧力にあ
り、そして吸引現象を回避するために、普通は脱ガスゾ
ーン間でスクリューにシーリング部材が導入される。こ
れらは一般的には左回りのねじ部品からなる。この型の
部品は水が導入される場所の後にも配置される。その理
由は、緊密な混合を生じることを可能とするからであ
る。

【００１１】本発明は特に弾性ポリマーの溶液の処理に
関するものであるが、溶媒中の溶液の形態にあるいかな
るタイプのポリマーにも適用できる。しかしながら、少
なくとも２０％のポリマーを含有するポリマー溶液から
溶媒を除去するための押出機を示す図１の助けをかり
て、本発明の方法を更に詳細に説明する。

【００１２】ポリマー溶液は２軸エンドレススクリュー
（１４）を備えた押出機（１２）の供給ホッパ（１０）
に導入される。押出機内の圧力及び供給速度は制御弁
（１６）によって制御される。押出機は後方排気ゾーン
（１８）を備え、この後方排気ゾーン（１８）を通って
溶媒の大部分が除去される。ポリマーは２軸エンドレス
スクリュー（１４）によって前方に駆動される．溶媒の
残りを除去するために、多数の排気ゾーン（２０）が押
出機（１２）に配置されている．この排気ゾーン間に
は、溶媒の除去を促進するための流体、一般的には、水
を導入するための流体導入手段（２２）が設けられてい
る。以上のようにしてその溶媒を含んでいないポリマー
は、ダイ（２４）を通過しそしてグラニュレータ（２
６）によってグラニュールに切断される。

【００１３】

【実施例】本発明を更に解明するために、下記の実施例
を示すが、これは本発明の範囲はこれら当該実施例等に
より何ら限定されるものではない。 （実施例１）ブタジエンとスチレンの溶液重合を行った
後、スチレン含有量が７０％であるスチレンーブタジエ
ンコポリマー２５％を含有するシクロヘキサン溶液を回
収する。この溶液を、２軸スクリュー押出機（ＪＳＷ型
ＴＥＸ−６５）の供給ホッパに１３０ｋｇ／時間の速度
で１４０℃の温度で導入する。圧力は、供給ラインに配
置した弁によって調節する。この押出機は、供給ホッパ
の後方に位置した排気ゾーンとこのホッパの前方に位置
した３つのゾーンとを有する。ダイとグラニュレータ
は、エンドレススクリューの直ぐ下流に配置された。供
給ホッパーの前方に配置されたシールリングまでのバレ
ル長さをスクリュー径の６倍分に設定しこのバレルのジ
ャケットを２００℃に保った。

【００１４】押出機は、下記の操作条件で操作した。 排気ゾーンの真空 後方ゾーン １０００ミリバール 第１前方ゾーン ３００ミリバール 第２前方ゾーン ５０ミリバール 第３前方ゾーン １０ミリバール

【００１５】水の注入は、最後の２つの排気ゾーンの前
で、ポリマーの重量を基準として１％の割合で行った。
溶媒を、後方ゾーンで９０％、第１及び第２前方ゾーン
で９％、最終ゾーンで１％の割合で回収した．揮発物質
の最終含有率は０．１重量％であった。粒状化の前の圧
力は１０バールであり、粒状化の前の温度は２３５℃で
あった。ポリマーは、水中切断(underwater cutting)を
用いる必要なく完全に粒状化された。後方排気ゾーンで
はポリマー微粒子の飛散が全く無く、安定運転が達成さ
れ、また取得された製品中には熱劣化ゲルが全く検出さ
れなかった。

【００１６】（比較例１）ブタジエンとスチレンの溶液
重合を行った後、スチレン含有量が７０％であるスチレ
ンーブタジエンコポリマー２５％を含有するシクロヘキ
サン溶液を回収する。この溶液を、２軸スクリュー押出
機（ＪＳＷ型ＴＥＸ−６５）の供給ホッパに１３０ｋｇ
／時間の速度で１６０℃の温度で導入する。その他の操
作条件は実施例１に記載したものと同一であった。後方
排気ゾーンではポリマー微粒子の飛散が観察され、安定
運転が阻害された。また取得された製品中には熱劣化ゲ
ルが検出された。

【００１７】

【発明の効果】本発明は、少なくとも２０％の弾性ポリ
マーを含有する弾性ポリマーの溶液から溶媒を１段階で
除去するための方法であって、下記の段階、前記溶媒の
沸騰圧力より高い制御された圧力下に１５０℃未満の温
度に前以て加熱された弾性ポリマーの溶液をエンドレス
スクリューに供給するホッパーに導入し、供給ゾーンで
除圧を生じさせ、弾性ポリマーの溶液を前進させなが
ら、このようにして生じた除圧により溶媒の６０％乃至
８０％を瞬時に除去した後、供給ホッパーの前方に配置
されたシーリング部までのバレルとスクリュー径の比が
３乃至１０の内面に形成されるポリマーフィルムをバレ
ルからの伝熱により加熱し溶媒の１０％乃至３０％を緩
慢に除去し、こうしてポリマー溶液から除去された溶媒
を供給ホッパーの後方に位置した排気ゾーンを介して排
出した後、供給ホッパーの前方に配置された排気ゾーン
で溶媒の残りを除去し、場合によりポリマーの０．５重
量％乃至２重量％の量の水を種々の排気ゾーン間に注入
して、溶媒の除去を促進し、溶媒を含まない弾性ポリマ
ーをダイに導入し、ダイの直ぐ後に配置されたグラニュ
レーターでポリマーを切断することを特徴とする方法で
あり、この方法により後方排気ゾーンへのポリマー微粒
子飛散が防止され安定運転が可能となり、且つポリマー
中の残留溶媒含有率が０．１％と低く、加えて熱劣化ゲ
ル発生が抑制された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するための押出機の概略図
である。

【符号の説明】

１０ 供給ホッパ １２ 押出機 １４ ２軸エンドレススクリュー １６ 制御弁 １８ 後方排気ゾーン ２０ 排気ゾーン ２２ 流体導入手段 ２４ ダイ ２６ グラニュレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２０％の弾性ポリマーを含有
   する弾性ポリマーの溶液から溶媒を１段階で除去するた
   めの方法であって、下記の段階、前記溶媒の沸騰圧力よ
   り高く制御された圧力下に１５０℃未満の温度に前以て
   加熱された弾性ポリマーの溶液をエンドレススクリュー
   に供給するホッパーに導入し、供給ゾーンで除圧を生じ
   させ、弾性ポリマーの溶液を前進させながら、このよう
   にして生じた除圧により溶媒の６０％乃至８０％を瞬時
   に除去した後、供給ホッパーの前方に配置されたシーリ
   ング部までのバレル長とスクリュー径の比が３乃至１０
   のバレル内面に形成されるポリマーフィルムをバレルか
   らの伝熱により加熱し溶媒の１０％乃至３０％を緩慢に
   除去し、こうしてポリマー溶液から除去された溶媒を供
   給ホッパーの後方に位置した排気ゾーンを介して排出し
   た後、供給ホッパーの前方に配置された排気ゾーンで溶
   媒の残りを除去し、場合により、ポリマーの０．５重量
   ％乃至２重量％の量の水をいくつかの排気ゾーン間に注
   入して、溶媒の除去を促進し、溶媒を含まない弾性ポリ
   マーをダイに導入し、ダイの直ぐ後に配置されたグラニ
   ュレーターでポリマーを切断すること、を含んで成るこ
   とを特徴とするポリマー溶液から溶媒を回収する方法。