JP2002516767A - 高分子量のエラストマー材料を溶解して処理する処理装置及び処理方法 - Google Patents
高分子量のエラストマー材料を溶解して処理する処理装置及び処理方法Info
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Abstract
Description
ような高粘度のエラストマー材料の処理装置及び処理方法に関する。
ーインガム製品の主な成分である。通常、チューインガムベースは、最終的なチ
ューインガムとは別に製造されるが、1つの連続した方法で最終的なチューイン
ガムを製造することができるいくつかの装置がある。
ース部分と、非水溶性の芳香剤とを有する。 非水溶性ガムベースは、エラストマー、エラストマー溶剤、可塑剤、ワックス
、乳化剤、無機充填剤を有する。水溶性部分は、ガムを噛んでいる間の時間にわ
たって、芳香剤の一部とともに消失する。ガムベース部分は、ガム製品を噛んで
いる時間を通して口の中に保持される。
ムベースを製造する基準的な方法と考えられてきた。 しかしながら、通常シグマブレード社のミキサを使用するバッチ法は、大きな
労働力を必要とする傾向があり、ちょう度が変化するチューインガムを製造する
。
すること、並びに、向上したちょう度の大きな特性を有するガムベース及びガム
製品を準備するようにする種々の努力が成されてきた。例えば、最終的なガム製
品をつくるために連続的な押出機を使用することは、Degadyらに付与された米国
特許第5,135,760号及びLescoらに付与された米国特許第5,045,325号及びKramer
に付与されている米国特許第4,555,407号に示されている。また、連続押出機械
を使用してチューインガムベースを連続的に製造する技術においていくつかの方
法がある。例えば、双方がSongらに付与された米国特許第5,419,919号及び米国
特許第5,486,366号に示されている。
方法は、ツインねじ押出機のような連続押出機械を使用している。チューインガ
ムベースまたは最終的なチューインガム製品またはその双方を製造するために使
用することができる連続押出機は、日本製鋼所、Leistritzt, Werner&Pfleidere
r Corp., 及びBuss Mfg社WLS, Togum及びBaker Perkins.から市販されている押
出機を含む。
加えられ、押出機のバレルの内側の細長いねじは、異なる型式の混合部材及びブ
レンド部材を備えている。
の型式は、搬送部材と、圧縮部材と、反転搬送部材と、剪断ディスク及び歯部材
のような均一化部材と、こねまぜディスク及びこねまぜブロックとを有する。こ
れらの種々の型式の部材、押出機機械に使用される他の部材、特に、ツイン押出
機は、この技術分野でよく知られ、市販されている。この部材は、特に、特定の
型式の押出機のために設計されている。この点に関して同様の機能を果たす部材
は、それらが意図する押出機の形式によって変化する。
処理機または連続した押出機型の処理機が使用されるが、これらの製品の種々の
成分を最適な形態でまた状態で提供することが重要である。これは、最終的な処
理の速度及び効率を改良する。この点に関して充填剤、エラストマー、可塑剤、
オイル、ワックス等のような成分は、しばしばバッチ処理または押出処理に含ま
れる前に特別な取り扱いまたは準備を必要とする。
処理装置に送られる成分は、取り扱い、挿入及び押出機内のその他の成分との相
互混合を容易にするために最適な寸法、形状、条件及び温度に設けられなければ
ならない。また、いくつかの種々の成分材料の特性によって、それらを最もよい
可能な状態で押出機に挿入することができるようにそれらを予め準備するか、予
め混合することが必要である。
エラストマー、合成エラストマーまたはその組み合わせを含む。このガムベース
の部材は、ガムを噛むことによって生じる変形を復元するために弾性を有する水
溶性本体を提供することを特徴とすることが重要である。ガムベースを準備する
際に、チューインガムの種々の特性を果たすためにベース成分に含まれる他の成
分をエラストマー部分と十分に混合し、ガムベース製品全体が均質相として適当
な弾性を保持するようにすることが重要である。
固体エラストマーは、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリイソブチレン、及び
イソブチレンイソプレン共重合体のような合成ガムまたはエラストマー、並びに
チクル、天然ゴム、ジェルトン、バラティー、グッタペルカ、レッチ、カスピ、
ソルバガムまたはそれらの混合物のような天然ガムまたはエラストマーを含む。
される。ポリイソブチレンは、「噛み心地(チューワビリティ)」を最終的なガ
ム製品に付加する。なぜならば、ゴムのような多数のエラストマー材料は噛むの
には固いからである。ポリイソブチレン材料は、例えば、Ritchem 社及びExxon
社(VISTANEX)として市販されている。
る他のエラストマー材料は、商業的プロセスで作業するのは困難である 。これらの材料は、それらの粘度、ちょう度及び特性によって取り扱い、溶解し
、研磨し、小片に切断することが困難である。これらの材料を処理する際の困難
性は、所定量の、所定の状態及び温度で材料を付加する必要がある場合に連続押
出処理する際に一層大きくなる。ポリイソブチレンのようなこれらのエラストマ
ー材料を溶かし処理するとき、溶けて液化した材料に空気が混合しないことが重
要である。材料に捕捉された空気は、正確で能率的に調整された材料を連続した
押出機に入ることを防止する。また、捕捉された空気は、望ましくない材料の酸
化を助長する。
さらに容易に使用される。バッチ型の処理において、球塊状、板状、円筒形の材
料が、バッチ混合タンクに簡単に挿入され、時間がたって溶け、他のタンク内の
成分と混合することができる。
00°F)以上まで加熱する必要がある。連続押出装置を使用してチューインガ
ムまたはガムベース処理装置でこれらの材料を用いるために、それらを液体の状
態に維持するためにそれらを高温に維持する必要がある。しかしながら、この高
温において、もし、主な押出機を長期間にわたって使用する場合には、装置の他
の成分に悪影響を及ぼす虞がある。
製造装置を提供することである。また、本発明の目的は、チューインガム及びチ
ューインガム製品の改良された処理を容易にするためにポリイソブチレンのよう
な高分子量エラストマー材料を準備するための改良された方法及び装置を提供す
ることである。
溶かし収納する方法及び装置を提供することである。本発明の他の目的は、連続
押出機を使用するチューインガムまたはチューインガムベースにポリイソブチレ
ンのような高分子エラストマー材料を送る改良された方法及び装置を提供するこ
とである。
明する本発明に合致する。
装置及び方法を提供する。ガムベース製品のある成分として使用されるポリイソ
ブチレンのようなある高分子量のエラストマー材料を溶かし、送るために新しい
方法及び装置が使用される。好ましくは、本発明は、3,000以上の分子量を
有するエラストマー材料とともに使用される。連続押出機械を使用する場合、連
続して安定した状態でガムベース押出工程の動作中に本発明によって準備され供
給されたエラストマー材料が、押出機械のバレルに直接挿入される。
熱プレートの組または群として配置される。このプレートは、材料を溶かすため
に必要な温度に到達するために加熱オイルの循環によるような方法で内側が加熱
される。加熱溶融プレートのすぐ下に複数の加熱偏向部材が配置される。溶融プ
レート及び偏向部材はハウジングに配置され、このハウジングは、蒸気加熱ジャ
ケットによって上昇温度に維持される。ハウジングは、溶けて液化した材料を加
熱保持タンクに送る加熱傾斜導管に接続されている。傾斜した導管及び保持タン
クは、双方が蒸気コイルを備えた外面に接続されている。この方法において、導
管及び保持タンクは、ハウジングのエラストマー材料の溶融点上の温度にまで加
熱される。
され、溶かされ、扇形プレートを通り偏向部材に流れる。溶けた材料は、重力で
流れ、撹拌や空気の泡が形成されないまま、傾斜導管を通って保持タンクに流れ
る。
明によれば、ポリイソブチレンのような高分子量のエラストマー材料は、溶け、
空気の捕捉及び酸化が最小限である液体として収容される。材料は、連続した押
出型工程に直接導入される条件及び温度にあり、それに対して正確に調整される
。
明らかになる。
用されるポリイソブチレンのような高分子量エラストマー製品及び材料を処理す
るのに適している。ポリイソブチレンの商品名の1つに、Vistanexというエクソ
ン社の製品である。市販されている他のポリイソブチレン材料は、Richem社から
市販されている。好ましくは、本発明は、30,000を越える分子量を有する
エラストマー材料である。
ス及びチューインガム製品を製造する連続方法で使用され、高分子量エラストマ
ー材料を溶解して収納し供給する装置及び方法を提供する。この点に関して本発
明は、チューインガムベースまたは最終的なチューインガム製品のいずれかのポ
リイソブチレンまたは他の成分を準備するために使用することができ、バッチ型
式の装置または連続した押出形の装置とともに使用することができる。
する連続ガムベース製造装置を使用することについて述べる。特に、連続ガムベ
ース工程において使用するために、本発明は、ガムベースのあるエラストマー成
分への送り、ガムベース製品の他の材料及び成分との相互混合を容易にする。
3は、装置10の側面図及び平面図であり、図2は、部分断面図である。図4は
、本発明とともに使用する好ましい扇形の溶融プレートの拡大図である。図5は
、本発明の使用を示す図であり、連続押出機12を使用する連続ガムベース製造
工程を示している。
ューインガム製品の主な成分である。通常のチューインガムベースは、1つまた
は複数の充填剤、エラストマー溶剤、可塑剤、1つまたは複数のエラストマーを
有し、選択的にポリマー、ワックス、乳化剤及び種々の着色剤、芳香剤、及び酸
化防止剤を含む。製品のエラストマー部分は、天然エラストマー、合成エラスト
マーまたはその組み合わせを含む。チューインガムベース及び最終的なチューイ
ンガム製品に使用するのに適した固体のエラストマーは、ブタジエン−スチレン
共重合体、ポリイソブチレン、及びイソブチレンイソプレン共重合体のような合
成ガムまたはエラストマー、並びにチクル、天然ゴム、ジェルトン、バラティー
、グッタペルカ、レッチ、カスピ、ソルバガムまたはそれらの混合物のような天
然ガムまたはエラストマーを含む。
ための弾性を備えた非水溶性本体を提供する。多数のガムベース及びガム製品の
場合、ガムの「噛み心地(チューワビリティ)」を増大するためにポリイソブチ
レンのような他のエラストマー製品が付加される。しかしながら、これらのエラ
ストマー材料は、取り扱い及び処理をすることが困難である。特に、低粘度の、
高分子量及びその結果生じる特性及び特徴によって、これらの材料は固体から液
体に迅速に変化しない。さらに、これらの材料は、一貫性のある方法でガムベー
スまたはチューインガム製品に正確に調量し導入することが困難であり、ガム製
品が非均一で一貫性のない結果を生じる。
法または連続した押出処理機が使用されるが、これらの製品の種々の成分を最も
いい形態及び条件で提供することが重要である。これは、最終的な処理の速度及
び効率を改良し、バッチとバッチとの間及び製品と製品との間の一貫性及び均一
性を保証する。この点に関してバッチ処理または押出処理に含まれる前に、特別
の取り扱い及び準備を必要とする。
機に送られる成分は、挿入を容易にするために最適な寸法、形状、条件(固体、
液体等)及び温度において提供されるか、押出機の他の成分と相互に混合される
ことが好ましい。また、多数の種々の成分材料の特性は、最も可能な条件で押出
機に挿入するために他の材料と予め混合し、硬化し、粒子に破壊される。
れる材料の量を制御することが重要である。ときどき、ポリイソブチレンのよう
なエラストマー及び他のエラストマが溶け、液化するとき、それらの中に空気が
捕捉されるか、または他の不純物がそれらの中に埋まり、材料の単位当たりの重
さ及び単位当たりの容積に影響を与える。また空気が材料の望ましくない酸化を
生じる。これらの要因は、最終製品の品質、均一性及び一貫性に影響を与える。
ソブチレンのような高粘度で高分子量エラストマー材料を溶かし処理する装置及
び方法を提供する。好ましくは、本発明は、30,000を越える分子量を有す
るエラストマー材料とともに使用される。この材料は、加熱タンクで均一に溶か
され、装置のタンクから保持領域に重力により移行する。これは、材料において
一定の溶解温度及び溶解条件を保証し、また空気が混合し、他の不純物がその装
置に入ることを防止する。
または搬送部分16と、保持タンク部分18とを有する。3つの部分14,16
及び18の各々は、装置10の部分全体の内部の所望の温度を維持するためにそ
の外周部分が加熱される。この点に関してハウジング14並びに部分16及び1
8は、外部に蒸気コイル20を備えている。これらのジャケットは、蒸気のよう
な加熱流体の循環用の通路及び導管を有し、ハウジングの外周に配置され及び隣
接部分に配置されている。この蒸気コイル部材20は、従来の構成であり、適当
な温度及び分配制御によって従来の蒸気源(図示せず)から蒸気が供給される。
つまたは複数のロードセル24が装置の種々の点に配置されることが好ましい。
この点に関して図2は、1つのロードセル24を示しているが、従来の方法によ
れば複数のロードセルを設けることができることを理解しなければならない。
ている。プレート28は、図1、2及び4に示すような扇形の群または構成の組
26として配置されている。このプレートは、それらの上端に大きな開口または
空隙Gを、それらの下端に小さいまたは空隙Hを有する。また、図4に示すよう
に、プレート28の各々の上方及び下方の細長い縁部30及び31は先端を有す
る。
されている。この点に関して図1及び図2に示す本発明の実施形態は、3つの偏
向部材32A、32B及び32Cを有する。これらは、加熱溶融プレートの3つ
の組26に対応する。プレート32A、32B及び32Cは、異なる長さであり
、搬送部分16の傾斜面または表面に向かってプレートの組を通って流れる溶融
液体材料を偏向させるために使用される。これは、図1及び図2において矢印3
4によって示される。
ル材料からつくられる。この溶融プレート及び偏向部材は、内部空洞を有し、加
熱オイルの循環によって内部が加熱される。好ましくは、溶融プレート及び偏向
部材は、一緒に溶接された2枚のシート材料から成る。このオイルは、従来のオ
イル源(図示せず)で加熱され、供給される。
積し収容するために使用する。図2に示すように、材料が溶け、傾斜部分16の
傾斜側42を下に前進し、保持タンク部分の溶けた一回分の材料40を形成する
。
0に入る。エラストマー材料は、平らな板、立方形または円筒形のような従来の
固体の形態で供給することができ、ハウジングに手で導入し、オーバーヘッドク
レイン形の装置のような従来の自動機構によって供給することができる。この点
に関して複数のシリンダ50は、本発明とともに使用されるエラストマー材料の
代表である図1及び図2に仮想線で示されている。材料の中実片50は、加熱プ
レート部材28の上端に直接配置されている。
温度及び加熱溶融プレート28及び偏向器部材32A−Cの温度は、この方法で
使用されるエラストマー材料の溶融温度以上に維持される。例えば、ポリイソブ
チレンにおいて、装置10の種々の部品の温度は、260℃(500°F)まで
の温度に維持される。
されたエラストマー材料は、ゆっくりと一様に溶ける。材料は、傾斜して加熱し
た偏向部材32A,32B及び32Cに沿って、搬送部分16の加熱した傾斜側
42に向かって群としての扇形加熱プレート28を通って重力で下方に流れる。
次に溶けた材料は、保持または貯蔵タンク部分18に重力によって流れる。
プ機構62を備えている。弁及びポンプ機構60及び62は、チューインガムま
たはガムベース処理装置に必要なとき、適当な量の液体エラストマー材料40を
排出するために従来の制御及び分配装置64によって制御される。この点に関し
て液体材料40を押出機12に提供するためにパイプまたは導管66が弁機構6
0に取り付けられている。
72とを含む。バレル70は、中に1つまたは複数の細長いねじ部材74が配置
されており、そのねじ部材は、ガムベースの成分を処理しそれらを一様な溶けた
かたまりで排出端76に前進させ、ここでかたまりを適当な容器78に排出する
。
4)が示されている。また、押出機12のためにそれより多いかまたはそれより
少ない数の入口ポートを設けることも可能である。図5に示す代表的な押出装置
12において、装置10からの液体エラストマー材料は、入口ポート82を通っ
て押出機のバレル70に導入される。
処理するために、装置10はかなりの寸法及び容積を有しなければならない。こ
の点に関してハウジング部分12は、その側面の各々に沿って数フィートである
。好ましくは、本発明による装置は、260℃(500°F)程の温度でエラス
トマー材料を溶かす溶融タンク装置を有する。商業的目的として、装置10は、
溶融材料を時間あたり数百ポンド溶かす能力があり、それを所望の配分温度で保
持することが好ましい。配分装置は、溶解材料を処理機または押出機に、あるち
ょう度で特定の送り速度及び圧力で送る。本発明は、溶融材料を重力によって流
すことによってこれを容易にし、溶融プレート28から装置の保持部分18に重
力での移行を行い、空気の捕捉をなくす。
方フィートを有する。さらに、分配ポンプ62は蒸気加熱され、商業的な一貫し
た速度で溶融した材料を配分するために従来の方法で制御される。
ずに変形及び改造が行われることは当業者には明らかであろう。特許請求の範囲
によって定義されカバーされる本発明の範囲内に変形例及び変更例全体をカバー
することを意図するものである。
本発明を示す図面である。
Claims (18)
- 【請求項1】 ハウジングと、 前記ハウジングに取り付けられ作動的に関連する傾斜搬送部分と、 前記傾斜搬送部分に取り付けられ作動的に関連する貯蔵部分と、 前記ハウジングに配置された複数の加熱プレート部材と、 前記加熱プレート部材に直に隣接して前記ハウジングに配置されている少なく
とも1つの偏向部材と、を有する高分子量のエラストマー材料を溶解して処理す
る処理装置。 - 【請求項2】 前記偏向部材は加熱される請求項1に記載の方法。
- 【請求項3】 前記複数の加熱プレート部材は、少なくとも1つの扇形の群
として配置されている請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記ハウジング、搬送部分及び貯蔵部分は、蒸気コイルによ
って加熱される請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記プレート部材及び偏向部材は、加熱されたオイルを循環
させることによって加熱される請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 前記貯蔵部分から材料を除去する弁及びポンプ機構を有する
請求項1に記載の方法。 - 【請求項7】 前記装置は少なくとも1つのロードセルを備えている請求項
1に記載の方法。 - 【請求項8】 前記加熱プレート部材は、少なくとも2組の扇形の群として
配置される請求項1に記載の方法。 - 【請求項9】 前記扇形の群の各々に偏向部材が別々に配置されている請求
項8に記載の方法。 - 【請求項10】 前記偏向部材は、前記搬送部分の傾斜面に向かって重力に
よって材料を流すように配置されている請求項1に記載の方法。 - 【請求項11】 前記エラストマー材料は、ポリイソブチレンである請求項
1に記載の方法。 - 【請求項12】 前記エラストマー材料は30,000以上の分子量を有す
る請求項1に記載の方法。 - 【請求項13】 複数のポートを備えた押出機を有する連続ガムベース製造
工程に液体エラストマー材料を導入する導入装置であって、 固体のエラストマー材料を液体に変換し、加熱ハウジングと加熱搬送部分と前
記材料を溶融するために前記ハウジングに配置された複数の加熱プレート部材と
を備えた搬送装置と、 前記装置から加熱された液体エラストマー材料を除去する除去装置と、 前記液体エラストマー材料を前記押出機の前記ポートのうちの1つのポートに
搬送するための搬送装置と、を有する導入装置。 - 【請求項14】 前記装置は、前記加熱プレート部材から前記搬送部分に重
力によって溶融材料を流す少なくとも1つの偏向部材を有する請求項13に記載
の方法。 - 【請求項15】 前記偏向部材は加熱される請求項14に記載の方法。
- 【請求項16】 前記エラストマー材料は、ポリイソブチレンである請求項
13に記載の方法。 - 【請求項17】 前記エラストマー材料は、30,000以上の分子量を有
する請求項13に記載の方法。 - 【請求項18】 前記液体エラストマー材料は、前記加熱部材から前記貯蔵
部分に重力によって移動し、前記液体エラストマー材料への空気の捕捉が最小限
になる請求項13に記載の方法。
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