JP2002519210A - 合成ゴムの改善された形態 - Google Patents
合成ゴムの改善された形態Info
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Abstract
Description
めの方法並びにその仕上げられた形態に関する。
。溶液又は懸濁法で製造されるこれらの在来のエラストマー又は合成ゴムの小片
形態が粘着性であり且つ連続式のばら材料処理取り扱い装置系において処理する
には不経済であることは周知である。これらのエラストマーは粘着性であるので
、これらのエラストマー物質がペレットに成形されるときは、ペレットは時間が
経過すると又は船積みや貯蔵におけるように放置すると通常凝集する。ペレット
の時間経過によるこの凝集又は粘着は、ゴム状重合体の自由流動性を損ない、取
り扱いや加工処理をするのを困難にさせる。事実、ゴム状エラストマー物質は、
通常ベールに圧縮され、手動で区分的に取り扱われる。
の試みは、ペレットをポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニ
トリル、ポリ塩化ビニル又はポリエチレンのような溶融樹脂隔離剤により被覆す
るというものであった。しかし、これらの乾燥粉末は、被覆中に沈降する傾向が
ある。また、ある種の最終用途のためには、これらの隔離剤の存在は黙認できな
い。最近、米国特許第5,738,941号は、ゴム状重合体又はエラストマー
をワックスにより被覆することにより被覆している。
らの混合物)を気相法で使用して流動床を維持し且つ粘着性重合体を非粘着性に
させることによるエラストマーの気相製造方法が開発された。主として不活性粒
状物質よりなるシェルと主として重合体よりなるコアとを含有する気相法エラス
トマーは、それらがそれほど粘着性ではなく、ベーリングを要求せず、従ってそ
の顆粒状の自由流動性の形態でばらで処理し取り扱うことができるという点で在
来のゴムよりも改善をもたらしている。しかし、カーボンブラックのような不活
性粒状物質の存在下に気相法で製造されたエラストマー粒子は、それらと結び付
いている微小物及び(又は)粉塵を有する可能性がある。微小物は、反応後の処
理又は取り扱いに際して厄介であり、完成品の加工工程において迷惑物である。
るベーリング又はペレットに取って代わるべき手段に対するニーズがある。また
、気相で製造されたエラストマーについては、それらと結び付いた微小物を処理
して後処理の問題を軽減し又は取り除くことについてニーズがある。従って、本
発明は、典型的にベールにされるエラストマーをペレット化するための方法並び
に微小物を気相法エラストマー中にペレット化によって取り込むための方法を提
供する。
法の概略図を含む。
トマーの連続な処理又は取り扱いの利点を保持しながら微小物を削減させ且つ合
成ゴム又はエラストマー、例えば溶液及び(又は)懸濁法で製造されたゴム、亜
他はエラストマーのばらでの連続な処理又は取り扱いを提供する方法が提供され
る。この方法は、(1)微小物を含有してもよい小片形態のエラストマー又は顆
粒状のエラストマーを随意としての1種以上の充填剤物質と共に混合兼押出機に
供給してそこで混練りし溶融して配合物となし、(2)該配合物を混合兼押出機
のオリフィスを通してポンプ圧送し、(3)該配合物を約0.5〜30mmの寸
法範囲の賦形されたペレットに切断し成形することを含む。
タジエン(BR)、スチレンと共重合させたブタジエンの重合体(SBR)、ア
クリロニトリルと共重合させたブタジエンの重合体(ニトリル)、イソプレンと
共重合させたイソブチレンの重合体(ブチル)、プロピレンと共重合させたエチ
レンの重合体(EPM)、プロピレン及びジエンと共重合させたエチレンの重合
体(EPDM)、エチレンとC4〜C12α−オレフィン、例えばブテンヘキセン
又はオクテンとの共重合体、エチレンとC4〜C12α−オレフィンとジエンとの
三元共重合体、ポリクロロプレン(ネオプレン)、ポリジメチルシロキサン(シ
リコーン)、エチレンとビニルトリメトキシシランとの共重合体、エチレンと1
種以上のアセトニトリル、マレイン酸エステル、酢酸ビニル、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステル及びこれらの混合物との共重合体、ブタジエンとイソ
プレンとの共重合体、スチレンとブタジエンとイソプレンとの三元共重合体、イ
ソブチレンとイソプレンとの塩素化共重合体(クロルブチル)、イソブチレンと
イソプレンとの臭素化共重合体(ブロモブチル)、イソブチレンとp−メチルス
チレンとの臭素化共重合体が包含される。これらのうちでも、ポリイソプレン、
ポリブタジエン、ポリ(スチレン−ブタジエン)及びエチレン−C4〜C12α−
オレフィン共重合体(ジエンを含有してもよい)が好ましい。プロピレンと共重
合させたエチレンの重合体又はプロピレン及びジエンと共重合させたエチレンの
重合体が最も好ましい。好ましくは、これらの重合体のプロピレン含有量又は非
エチレン性α−オレフィン含有量は、15重量%以上、最も好ましくは20重量
%以上である。使用されるジエンは、米国特許第、317,036号にリストさ
れたものから選択することができる。好ましいジエンには、2−メチルペンタジ
エン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、5−ビニル−2−ノルボ
ルネン、1,7−オクタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、ジシクロ
ペンタジエン、エチリデンノルボルネン(ENB)及びこれらの混合物が包含さ
れる。最も好ましくは、ジエンは、エチリデンノルボルネン、7−メチル−1,
6−オクタジエン、1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン及びこれらの
混合物である。
により製造することができる。気相重合は、例えば、米国特許第4,379,7
58号、同4,383,095号、同4,876,320号、同4,994,5
34号、同5,304,588号、同5,317,036号及び同5,453,
471号並びにWO96/04322及び04323に見られる開示によって示
されるように斯界で非常に良く知られている。また、気相攪拌型反応器での重合
体の製造は、米国特許第3,256,263号に見られる方法及び装置の説明に
より例示されるように斯界で良く知られている。気相重合は、凝縮モード、誘発
凝縮モード及び(又は)液状単量体モードで実施することができるが、それらの
全ては斯界で知られている。好ましくは、これらの方法においては、重合体は、
例えば米国特許第4,994,534号で教示されるように不活性粒状物質(カ
ーボンブラック、シリカ、クレー、タルクなど)の存在下に製造される。好まし
くは、不活性粒状物質はカーボンブラック、シリカ又はそれらの混合物である。
最も好ましくは、カーボンブラックが使用される。これらの重合体の気相製造と
結び付いた微小物又は粉塵は、篩試験により測定して0.5〜30重量%になり
得る。米国特許第5,304,588号に開示されるように、これらのエラスト
マーは、主として不活性粒状物質よりなる外部シェルと主として重合体よりなる
内部コアとを有する。これらの気相法で製造された重合体でこれらと結び付いた
微小物を有するものは、製造中にガス状の未反応単量体をパージする前に又はパ
ージした後に、本発明の方法に従ってペレット化することができる。
共に連続的に同時供給される。エラストマーと充填剤との同時供給は、混合兼押
出機において又はこれに沿って1ヶ所以上の位置で同時に実施することができる
。充填剤は、約5〜50重量%、好ましくは約20〜40重量%の範囲の量で添
加することができる。本発明で使用するための充填剤には、カーボンブラック;
シリカ;フュームドシリカ;クレー;タルク;アルミニウム、マグネシウム、カ
ルシウム、ナトリウム及びカリウムの珪酸塩;炭酸カルシウム;炭酸マグネシウ
ム;珪素、カルシウム、亜鉛、鉄、チタン及びアルミニウムの酸化物;カルシウ
ム、バリウム及び鉛の硫酸塩;アルミナ三水塩;水酸化マグネシウム;フェノー
ルホルムアルデヒド樹脂;ポリスチレン樹脂;ポリ(α−メチル)スチレン樹脂
;天然繊維;合成繊維などが包含される。カーボンブラック、例えば、ファーネ
スブラック、チャンネルブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック及び
ランプブラックが好ましい粒状物質である。
ることができる。本発明の方法の第一工程では、エラストマーが充填剤と共に又
はこれ無しで混合兼押出機に供給される。勿論、ゴムを混合兼押出機に供給でき
る物理的形態に予め加工処理しておくことが必要である。この物理的形態は、気
相反応及び加工処理系を出るエラストマーの“そのままの”状態である。即ち、
顆粒状粒子は、不活性粒状物質をその上に含有し及び(又は)そのようなエラス
トマー粒子と結び付いた微小物をその上に含有してなるものである。どの場合に
おいても、最終ペレットにおける充填剤の所望のレベルに応じて、充填剤物質(
これは気相重合中に使用された不活性粒状物質と同一でも異なっていてもよい)
をエラストマーと混合することができる。典型的に不活性粒状物質又は充填剤の
不存在下に溶液又は懸濁法によって製造されたエラストマーについては、小片形
態は混合兼押出機において充填剤と混合される。
れ分散されて配合物を形成するような装置である。このような組成物を圧縮する
ことができるどんな装置も使用することができ、ファレルFMCなどのような連
続式ミキサー、ウエルナー・フライデラーZSKシリーズなどのような二軸スク
リュー配合機、デイビス・スタンダード社により提供されるようなバレル内にピ
ンを有し又は有しない単軸スクリュー押出機、或いはバス・コンダックス型のよ
うな軸方向往復回転スクリューが好ましい。混合兼押出機は、押出機から流出す
るゴムが約150℃よりも低い温度にあるような態様である速度で操作される。
混合兼押出機の温度フロフィルは、押出物を所望の温度に維持させる温度範囲を
使用するべきである。典型的な温度プロフィルは、100℃〜150℃の範囲の
温度を包含しよう。混合兼押出機から流出するエラストマーは典型的には約12
5℃以下の温度にある。
フィスは、その後の用途のための中間形状に又は製品の形態に賦形するに使用さ
れるダイである。配合物から賦形されたストランドは、次いで粒状ペレットに切
断される。ペレットへの切断は、在来の手段によって達成でき、例えば、アンダ
ーウオーター、ウオーターリング及びドライ式のペレット化装置系が包含される
。
ットに押出される。エラストマー物質は、典型的に又は好ましくは、約1mm〜
約3mmの範囲内の直径を有するペレットに押出される。ペレットは最も好まし
くは1mm〜2mmの直径を有する。ペレットは更に典型的には約0.5mm〜
12mmに切断される。ペレットの長さ対直径の比は好ましくは0.5:1〜1
:1である。
着性でないようにさせる必要があることを考えるであろう。従って、充填剤及び
不活性粒状物質をエラストマーの表面に付着させるのでなくてその内部に組み込
んでなる製造されたペレットが非粘着性で、非凝縮性あり、長期間にわたってそ
のように留まることは驚くべきことであった。
液重合は、通常、20〜50℃で20バールまでで実施される。反応熱は、反応
器への供給物を蒸発的な冷却又は冷却によって除去される。30〜90分間の滞
留時間の後に、重合体溶液は重合反応を短期に停止させるために水で処理され、
触媒は塩基性又は酸性水溶液を使用して重合体から洗浄除去される。この段階で
、水と重合体溶液は二つの相を形成する。触媒残渣を含有する水は、洗浄容器の
底部から除去される。残留単量体及びヘキサンは、気化され、回収装置系におい
て再凝縮される。精製後、回収された溶媒及び単量体は反応器に再循環される。
凝固した重合体は、小片を形成しており、これはスクリーンにより脱水され、次
いでエキスぺラーで絞り出すことにより更に乾燥され、最後に熱い押出機又は流
動床乾燥機において乾燥される。冷却後、小片は75又は55ポンドのベールに
ベーリングされる。しかし、本発明においては、脱水され及び(又は)乾燥され
た凝固した重合体又は小片は、充填剤と混合され、ペレット化のためにその中の
押出機に供給される。即ち、ベールは形成されず、ペレット化生成物は凝集する
ことなくより良く取り扱われる。
ン)中で沈殿される。高い共単量体濃度では、重合体は不溶性になる。懸濁法の
操作は製造を高い固形分レベル(20〜30重量%)で可能にし、これは溶液法
と比べてこの方法で少ない量の反応器容積及び総炭化水素物質でもって重合体の
製造を可能にさせる。高い固形分レベルは、反応媒体(主として共単量体)の低
い粘度のために達成される。それに続いて溶液法と類似するストリッピング及び
乾燥工程が実施される。従って、溶液、塊状又は懸濁法で得られたような凝固し
た重合体は、本発明の方法に従って、乾燥前に又は乾燥後に、それを充填剤又は
不活性粒状物質と押出/混合してベーリングなしで非凝縮性ペレット形態を生じ
させることによってペレット化することができる。気相反応器で製造された顆粒
状重合体(微小物が付着し又は付着していない)は、本発明の方法によって、反
応器からの“そのままの”形態で、即ち、パージのような後続の下流での加工処
理の前にペレット化される。別法として、気相法重合体は、パージ後に本発明の
ペレット化法に付することができる。
の観点を例示するものである。実施例は例示のためにのみ記載するもので、特許
請求の範囲に記載することを除いて、本発明に対する制限と解すべきではない。
全ての部及び%は別に示してない限り重量による。
ることができる。試験は、気相法により製造されたEPDMを使用して実施され
た。EPDM物質中の150μ以下の微小物の濃度は1〜6重量%であった。例
4〜7のペレットは、EPDMとカーボンブラック(充填剤として)の混合物を
ウエルナー・フライデラーモデルZSK−30二軸スクリュー押出機に供給し、
配合物を圧縮し、直径がそれぞれ3inの4個のオリフィスを持つダイプレート
を通してポンプ圧送することにより製造された。ストランドを水浴で冷却し、空
気乾燥し、回転ナイフによりダイシングした。例8のペレットは、EPDMを直
径が4.5inのスクリューを持つ単軸スクリュー押出機に供給し、直径がそれ
ぞれ1.1mmの24個のオリフィスを持つダイプレートを通してポンプ圧送す
ることにより製造された。ペレットをギャラ式ペレタイザーを使用してアンダー
ウオーターで切断し、次いで空気乾燥した。例4〜8のペレットの固体流動性能
を例1〜3の原顆粒状エラストマーと比較した。
表面を有し、粘着性ではなかった。ペレットを室温で数日間貯蔵した。両エラス
トマーとも室温で流動性であった。固体流動性能を、JR ジョンソン社製のジ
ョンソン・ハングアップIndicizer(登録商標)により測定されたアー
チ指数から決定した。この試験では、被検固体の試料を試験セルにおいて、所望
直径のビンでの貯蔵条件を模するために圧密負荷及び温度条件でコンデイショニ
ングする。貯蔵期間後に、セルの底を開き、圧縮された固体をピストンにより流
出させる。固体を流動させた力を測定する。アーチ指数の値をこの力から計算す
る。易流動性の尺度である。例1〜8は、固体が15ftのビン中で流動するか
どうかを示す。試料を、実施例に示した直径のビンの装入量で、示された温度及
び貯蔵時間で保持した。例1のエラストマーは、約50よりも大きいアーチ指数
でもって流動せず、約12よりも小さいアーチ指数で流動するであろう。実験か
ら、例1の顆粒状エラストマーは流動せず、例2及び3では流動するであろうこ
とが見出された。例6及び7の結果は、約30重量%以上のカーボンブラックを
有するペレットはアーチ指数の低い値により示される2分間〜72時間の貯蔵後
に向上した流動特性を有することを示す。例8は、例5及び6の直径3mmのペ
レットと比べて、45℃で72時間貯蔵後に低いアーチ指数に基づいて1mmの
直径の小さいサイズのペレットについて向上した流動性を示す。
て小片形態を模し、充填剤物質としてカーボンブラックを使用してペレットに賦
形し、類似の結果を得た。
Claims (10)
- 【請求項1】 (1)微小物を含有してもよい小片形態のエラストマー又は
顆粒状のエラストマーを随意としての1種以上の充填剤物質と共に混合兼押出機
に供給してそこで混練りし溶融して配合物となし、(2)該配合物を混合兼押出
機のオリフィスを通してポンプ圧送し、(3)該配合物を約0.5〜30mmの
寸法範囲の賦形されたペレットに切断し成形することからなる、顆粒状又は小片
状エラストマーを連続的に処理するための方法。 - 【請求項2】 充填剤が重合体の総量に基づいて約5〜50重量%の範囲の
量で添加される請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 充填剤がカーボンブラック;シリカ;フュームドシリカ;ク
レー;タルク;アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、ナトリウム及びカリ
ウムの珪酸塩;炭酸カルシウム;炭酸マグネシウム;珪素、カルシウム、亜鉛、
鉄、チタン及びアルミニウムの酸化物;カルシウム、バリウム及び鉛の硫酸塩;
アルミナ三水塩;水酸化マグネシウム;フェノールホルムアルデヒド樹脂;ポリ
スチレン樹脂;ポリ(α−メチル)スチレン樹脂;天然繊維;合成繊維並びにこ
れらの混合物よりなる群から選択される請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 混合兼押出機が、押出機から流出するゴムが約150℃以下
の温度にあるような態様である速度で操作される請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 製造されるペレットが約1mm〜約15mmの範囲内の直径
を有する請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 ペレットが約0.5m〜12mmの長さを有する請求項5に
記載の方法。 - 【請求項7】 エラストマーがポリイソプレン、ポリブタジエン、スチレン
と共重合させたブタジエンの重合体、アクリロニトリルと共重合させたブタジエ
ンの重合体、イソプレンと共重合させたイソブチレンの重合体、プロピレンと共
重合させたエチレンの重合体、プロピレン及びジエンと共重合させたエチレンの
重合体、エチレンとC4〜C12α−オレフィンとの共重合体、エチレンとC4〜C 12 α−オレフィンとジエンとの三元共重合体、ポリクロロプレン、ポリジメチル
シロキサン、エチレンとビニルトリメトキシシランとの共重合体、エチレンと1
種以上のアセトニトリル、マレイン酸エステル、酢酸ビニル、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステル及びこれらの混合物との共重合体、ブタジエンとイソ
プレンとの共重合体、スチレンとブタジエンとイソプレンとの三元共重合体、イ
ソブチレンとイソプレンとの塩素化共重合体、イソブチレンとイソプレンとの臭
素化共重合体、イソブチレンとp−メチルスチレンとの臭素化共重合体及びこれ
らの混合物よりなる群から選択される請求項1に記載の方法。 - 【請求項8】 エラストマーがポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリ(ス
チレン−ブタジエン)及びエチレン−C4〜C12α−オレフィン共重合体(ジエ
ンを含有してもよい)よりなる群から選択される請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 エラストマーがプロピレンと共重合させたエチレンの重合体
の総重量又はプロピレン及びジエンと共重合させたエチレンの重合体である請求
項8に記載の方法。 - 【請求項10】 エラストマーが気相重合で製造される請求項1に記載の方
法。
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