JP2006328239A - ゴム状重合体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 重合体ラテックスに凝固剤を加え、ゴム状重合体成分を凝固させることによりゴム状重合体を製造する方法において、操業性の向上、ならびに製造プロセスおよび製造機器の削減を可能とし、設備費の低減および製造コストの低減を図ること。
【解決手段】 重合体ラテックスと、凝固剤を含有する凝固液と、を接触させることにより、ゴム状重合体成分を凝固させ、クラム状のゴム状重合体を含むクラムスラリーを得る工程と、前記クラムスラリーを、攪拌動力が１ｋＷ／ｍ^３ 以上である攪拌・破砕機能付きミキサー２０を有するタンク１８に排出し、前記タンク１８内で、前記ミキサー２０により、前記クラムスラリーに含まれているゴム状重合体の撹拌・破砕を行う工程と、を有することを特徴とするゴム状重合体の製造方法。
【選択図】 図４

Description

本発明は、重合体ラテックスに凝固剤を加え、ゴム状重合体成分を凝固させることによりゴム状重合体を製造する方法に関する。

乳化重合で得られた重合体ラテックスからゴム状重合体を製造する工程においては、たとえば図７に示すように、大型の凝固タンク２，４、洗浄タンク６および濾過装置９で構成される凝固・洗浄装置１によりゴム状重合体成分を析出させ、洗浄を行い、次いで、スクイザー８により脱水を行い、その後、バンドドライヤー、気流乾燥機または押出乾燥機などの乾燥装置により乾燥状態のゴム状重合体を得ている。なお、乾燥装置の下流側には、通常ベーラーが接続してあり、乾燥後のゴム状重合体は最終的にはベール状に加工されて製品化されることが多い。

しかしながら、図７に示すようなゴム状重合体を製造する工程においては、大型の凝固タンクおよび洗浄タンクからなる凝固・洗浄装置を必要としていたため、操作が煩雑であり、操業性が悪く、しかも多大な設置スペースを必要とし、設備コストおよび製造コストを増大させていた。

この問題を解決するために、たとえば、特許文献１では、セメント状のゴム溶液に凝固液を加えることによりゴム状重合体を製造する方法において、破砕機能付きのポンプを使用して、セメント状のゴム溶液と凝固液とを接触させて、ゴム状重合体成分を析出させる方法が開示されている。この文献記載の発明によると、操業性が向上し、しかも製造プロセスおよび製造機器の削減を可能とし、設備費の低減および製造コストの低減を図ることができるという旨が記載されている。しかしながら、この文献に開示されている方法は、溶液重合により得られるセメント状のゴム溶液からゴム状重合体を製造するための方法であり、さらに、この文献では、ゴム状重合体の脱水及び乾燥を２軸押出機を使用して行っているため、製造コストが高くなってしまうという問題があった。

特開平１０−１００１４５号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、重合体ラテックスに凝固剤を加え、ゴム状重合体成分を凝固させることによりゴム状重合体を製造する方法において、操業性の向上、ならびに製造プロセスおよび製造機器の削減を可能とし、設備費の低減および製造コストの低減を図ることを目的とする。

本発明者等は、重合体ラテックスに凝固剤を加えることにより得られるクラムスラリーを、所定の攪拌動力を有する攪拌・破砕機能付きミキサーを使用して、クラムスラリーに含まれているゴム状重合体の撹拌・破砕することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明のゴム状重合体の製造方法は、
重合体ラテックスと、凝固剤を含有する凝固液と、を接触させることにより、ゴム状重合体成分を凝固させ、クラム状のゴム状重合体を含むクラムスラリーを得る工程と、
前記クラムスラリーを、攪拌動力が１ｋＷ／ｍ^３ 以上である攪拌・破砕機能付きミキサーを有するタンクに排出し、前記タンク内で、前記ミキサーにより、前記クラムスラリーに含まれているゴム状重合体の撹拌・破砕を行う工程と、を有することを特徴とする。

本発明においては、重合体ラテックスに凝固剤を加えることにより得られるクラムスラリーを、撹拌動力が１ｋＷ／ｍ^３ 以上である攪拌・破砕機能付きミキサーを使用して、タンク内で撹拌・滞留させることにより、凝固剤の接触を促進させ、ゴム状重合体成分の凝固を、ほぼ完全に進行させることができる。特に、本発明では、撹拌動力が１ｋＷ／ｍ^３ 以上である攪拌・破砕機能付きのミキサーを使用するため、ゴム状重合体成分への凝固剤の接触を促進させることができ、ゴム状重合体成分の凝固を、効率的に行うことができる。そのため、タンクの小型化が可能となる。したがって、従来用いていた大型のタンクからなる凝固装置が不要となるため、製造プロセスおよび製造機器の削減が可能となり、設備費の低減および製造コストの低減を図ることができる。また、本発明では、上述の攪拌・破砕機能付きミキサーを使用するため、ゴム状重合体の分散性を良好とすることができ、さらには、ミキサーやタンク内部へのゴム状重合体の付着を有効に防止することもできる。

なお、このような撹拌動力が１ｋＷ／ｍ^３ 以上であるミキサーとしては、特に限定されないが、回転刃および固定刃を備えた撹拌・破砕部を有するハイシェアミキサーが好ましい。

本発明においては、前記攪拌・破砕機能付きミキサーの撹拌・破砕部を、前記タンクの側壁部または底部に形成することが好ましく、このような構成とすることにより、タンク中央部付近に撹拌羽根を配置する必要がなくなる。そのため、従来問題となっていた撹拌羽根へのゴム状重合体の付着を防止することができる。撹拌・破砕部は、タンク側壁部あるいは底部のいずれに配置しても良いが、撹拌時のスラリーの対流を考慮すると、撹拌・破砕部は、底部に配置することがより好ましい。なお、上記底部とは、タンクのＴＬ（タンジェントライン）よりも下の部分を意味し、平底タンクの場合には、地面に対して水平な底を意味する。

本発明においては、前記攪拌・破砕機能付きミキサーを有するタンク内で、前記クラムスラリーに含まれているゴム状重合体の撹拌・破砕を行う際に、前記タンク内の液相部に、ゴム状重合体の供給量１００重量部に対して、１５〜２５０重量部のスチームを吹き込むことが好ましい。このようにタンク内にスチームを吹き込み、スチーム凝固を行うことで、ゴム状重合体成分への凝固剤の接触をさらに促進させることができ、前記クラムスラリー中に残留するゴム状重合体成分の凝固を、より短い時間で、ほぼ完全に進行させることができる。

本発明においては、前記重合体ラテックスと前記凝固液とを破砕機能付きのポンプに供給して、前記ポンプ内部で、前記重合体ラテックスと前記凝固液とを接触させることが好ましい。重合体ラテックスと凝固液との接触を、このような破砕機能付きのポンプを使用して行うことにより、製造プロセスおよび機器のさらなる削減が可能となる。

前記破砕機能付きポンプとしては、前記重合体ラテックスと凝固液とを接触させて重合体を凝固させることができ、それにより得られたクラムスラリーを破砕できる機能を有するポンプであればよい。また、前記クラムスラリーをポンプ外部に排出させる機能を有する回転翼を備えるものが好ましい。

本発明において、たとえば、前記回転翼を備えたポンプを用いる場合には、前記重合体ラテックスと前記凝固剤とを、回転翼に対して流れ方向手前に供給し、重合体ラテックスおよび凝固液が回転翼と接触する前に、接触させることが好ましい。このような構成とすることにより、ゴム状重合体を、回転翼に対して流れ方向手前で凝固させ、凝固により得られるゴム状重合体を、回転翼により破砕し、適当な大きさとしてポンプ外へと排出することが可能となる。なお、重合体ラテックスと凝固液とが接触する位置から、回転翼までの距離は、５０ｃｍ以下が好ましく、４０ｃｍ以下が特に好ましい。上記距離が大き過ぎると、ポンプ内で詰まりが発生してしまう場合がある。

本発明において、好ましくは、前記破砕機能付きのポンプが、凝固したゴム状重合体成分を破砕するための第１翼と、
前記第１翼の外周に設けられた第２翼と、
前記第１翼と前記第２翼との間に配置され、前記第１翼により破砕されたゴム状重合体成分を、前記第１翼から前記第２翼方向へと排出するための通孔を有する固定枠と、を有する。

前記第１翼および第２翼は、回転可能な回転翼であり、前記クラムスラリーをポンプ外部に吐出させる機能を有する。本発明においては、好ましくは、第１翼と共に、この第１翼の外周に第２翼を設けることにより、前記ポンプの吐出揚程を向上させることができ、ポンプ内部におけるゴム状重合体成分の詰まりを有効に防止することができる。さらに、第１翼と第２翼との間に、固定枠を形成することにより、第１翼である程度の大きさにまで破砕されたゴム状重合体成分を、この固定枠によって、ポンプ外へ排出するのに適当な大きさとすることができる。また、前記固定枠に、第１翼から第２翼方向へと排出するための通孔を形成し、この通孔の大きさを調整することにより、破砕により得られるゴム状重合体成分の大きさを制御することがきる。

本発明において、好ましくは、前記クラムスラリーを、前記破砕機能付きのポンプの吐出口から配管を通して大気中に開放し、その後、大気中に開放されたクラムスラリーを、前記タンクに排出する工程をさらに有し、
前記配管の長さＬと、前記破砕機能付きのポンプの吐出口の内径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）を、２０以下とする。

前記配管を通して、クラムスラリーを大気中に開放し、その後、攪拌・破砕機能付きミキサーを有するタンクに排出することにより、スラリー中のゴム状重合体クラムの分散性を高めることができる。さらに、前記配管の長さＬは、前記ポンプの吐出口の内径Ｄに対する比（Ｌ／Ｄ）が、２０以下となるようにすることが好ましく、このような構成とすることにより、配管内でのゴム状重合体クラムの詰まりを有効に防止することができる。

本発明において、好ましくは、前記ミキサーにて撹拌・破砕されたクラムスラリーを、水で洗浄し、クラム状のゴム状重合体から前記凝固剤を除去する洗浄工程を、さらに有する。この洗浄工程においては、クラムスラリーにスプレーノズルで洗浄水を供給することにより、クラム状のゴム状重合体表面に付着した凝固剤を除去し、水分とクラム状のゴム状重合体とをスクリーン上で固液分離する。固液分離するための装置としては、種々の装置を使用することができるが、振動型のスクリーンやロータリー型のスクリーンを使用することが好ましい。

本発明において、好ましくは、前記ミキサーにて撹拌・破砕されたクラムスラリーから水分を取り除き、クラム状のゴム状重合体を得る脱水工程と、前記水分の取り除かれたクラム状のゴム状重合体を、加熱乾燥する工程と、をさらに有する。

本発明方法に適用できる、前記重合体ラテックスとしては、特に限定されず、たとえば、ブタジエン重合体やイソプレン重合体などの共役ジエンのみで構成される単独重合体；エチルアクリレート重合体などのアクリレートのみで構成される単独重合体；などの各種単独重合体のラテックスの他、ブタジエン／イソプレン共重合体などの共役ジエンのみで構成される共重合体；アクリロニトリル／ブタジエン共重合体、アクリロニトリル／ブタジエン／イソプレン共重合体、アクリロニトリル／イソプレン共重合体、アクリロニトリル／スチレン／ブタジエン共重合体、アクリロニトリル／スチレン／イソプレン共重合体などの不飽和ニトリルと共役ジエンで構成される共重合体；スチレン／ブタジエン共重合体、スチレン／イソプレン共重合体などの方向族ビニルと共役ジエンで構成される共重合体；エチルアクリレート／ｎ−ブチルアクリレート共重合体、エチルアクリレート／ｎ−ブチルアクリレート／２−メトキシエチルアクリレート共重合体などのアクリレートのみで構成される共重合体；などの各種共重合体のラテックスが例示される。

なかでも、不飽和ニトリルと共役ジエンで構成される共重合体や、アクリレートのみで構成される単独または共重合体の各重合体ラテックスが好ましく、さらに不飽和ニトリルと共役ジエンで構成される共重合体のラテックスが好ましく本発明に適用できる。

本発明に適用できる重合体ラテックスの固形分濃度は、通常５〜５０重量％程度、好ましくは１０〜４０重量％程度である。

本発明に適用できる重合体ラテックスは、たとえば乳化重合や微細懸濁重合などで得ることができるが、特に乳化重合で得られる乳化重合体のラテックスが好適なものとして挙げられる。乳化重合で得られる重合体微粒子の粒径や、乳化剤の種類および使用量は、特に限定されない。

本発明において、前記凝固剤としては、特に限定されず、たとえば硫酸、塩酸などの無機酸類；酢酸などの有機酸類；塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、塩化バリウムなどの無機塩類；およびこれらの混合物などが挙げられるが、重合体ラテックスに使用されている乳化剤の種類などにより適宜決定すればよい。なかでも、凝固剤としては、無機塩類が好ましく、より好ましくは塩化カルシウム、硫酸マグネシウムおよび硫酸アルミニウムである。

本発明によると、重合体ラテックスに凝固剤を加えることにより得られるクラムスラリーを、所定の攪拌動力を有する攪拌・破砕機能付きミキサーを使用して、クラムスラリーに含まれているゴム状重合体への凝固剤の接触を促進させるため、ゴム状重合体成分の凝固を効率良く、しかも短時間で進行させることができる。そのため、製造設備の小型化が可能となり、設備費の低減および製造コストの低減を図ることができる。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るゴム状重合体の製造装置の概略図、
図２は本発明の一実施形態に係る破砕機能付きポンプの要部断面図、
図３は本発明の一実施形態に係るゴム状重合体の製造装置の一部を示す概略図、 図４は本発明の一実施形態に係る撹拌・破砕機能を有する撹拌装置の要部断面図、
図５（Ａ）は本発明の一実施形態に係る撹拌・破砕機能付きミキサーの撹拌部の斜視図、図５（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る撹拌・破砕機能付きミキサーの撹拌部の断面図、
図６は本発明の他の実施形態に係る撹拌・破砕機能付きミキサーの撹拌部の斜視図、
図７は従来例に係るゴム状重合体の製造装置の概略図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態に係るゴム状重合体の製造装置は、破砕機能付きポンプ１０と、撹拌装置１２と、振動スクリーン１４と、スクイザー１６と、を有する。

破砕機能付きポンプ１０は、図２に示すように、吸込み口２６と吐出口２８とを有するポンプケーシング２４内に、第１翼３２および第２翼３４を有する円形の回転体３０が、回転自在に装着してある。回転体３０は、回転軸３６に接続されたモーター（図示省略）により、第１翼３２および第２翼３４と共に、回転駆動される。また、第１翼３２と第２翼３４との間には、第１翼３２を覆うように、ステーター（固定枠）３８が、配置されている。

第１翼３２および第２翼３４は、回転体３０上に複数設けられており、回転体３０と共に回転することにより、吸込み口２６から流体を吸込み、流体中に含まれるクラムを破砕・分散し、破砕されたクラムを流体と共に、吐出口２８より排出させることができる。

第１翼３２は、吸込み口２６から吸込まれる流体に含まれるクラムを破砕するための回転翼である。第１翼３２は、クラムを粉砕できるような構造を有していればよいが、好ましくは、粉砕されるクラムに与える剪断速度（シェアレート）が、２００［１／ｓ］以上となるようにする。

第２翼３４は、第１翼３２により破砕されたクラムの分散および排出を行うための回転翼である。第２翼３４は、破砕されたクラムを分散、および排出することができるような構造を有していればよく、特に限定されないが、ステーター３８とポンプケーシング２４との隙間に、クラムの詰まりが発生しないような構造とすることが好ましい。すなわち、第２翼３４は、ステーター３８の外周を回転することにより、ステーター３８とポンプケーシング２４との間に排出されるクラムをほぼ完全に分散させることができるような構造とすることが好ましい。

本実施形態においては、第１翼３２と共に、第１翼の外周側に第２翼を形成しているため、ポンプの吐出揚程を、好ましくは１０ｍ以上、より好ましくは１２ｍ以上と高くすることができ、ポンプ内部におけるゴム状重合体成分の詰まりを有効に防止することが可能となる。特に、本実施形態においては、ステーター３８の外周に、第２翼３４を設けているため、ステーター３８とポンプケーシング２４との隙間へのクラムの詰まりの発生を有効に防止することができる。

ステーター３８は、第１翼３２と第２翼３４との間に、第１翼３２を覆うように配置されており、ステーター３８は、吸込み口２６側には吸込み孔３８ａを、側面部には通孔３８ｂを有している。吸込み孔３８ａは、吸込み口２６から吸込まれる流体を第１翼３２方向へと送るための通り孔である。一方、通孔３８ｂは、第１翼３２により粉砕され、一定以下の大きさとなったクラムを第１翼３２から第２翼３４方向へと排出するための通り孔であり、この通孔３８ｂの大きさを調整することにより、排出されるクラムの大きさを制御することができる。通孔３８ｂの形状や、大きさは特に限定されないが、第１翼３２により粉砕され、第２翼３４方向へ排出されるクラムの最大幅が、３〜２０ｍｍとなるように調整することが好ましい。通孔３８ｂが、小さ過ぎるとクラムの粉砕に要する時間が長くなり、生産性が低下する傾向にある。一方、大き過ぎるとポンプ１０内でクラムが詰まってしまうおそれがある。

吸込み口２６には、アダプタ４０が装着されている。アダプタ４０には、溶液状態の重合体ラテックスが送り込まれるラテックス送り手段としてのラテックス輸送配管４２と、凝固剤を含有する凝固液が送り込まれる凝固液送り手段としての凝固液輸送配管４４とが形成してある。

ラテックス輸送配管４２は、重合タンク等で重合されたゴム状重合体を含む重合体ラテックスを直接ポンプ１０の吸込み口２６まで搬送する。この配管４２の途中には、輸送用ポンプが配置されている。

凝固液輸送配管４４により輸送される凝固液は、塩化カルシウム等の凝固剤と水との混合溶液であり、凝固液中の凝固剤の濃度は、凝固液全体に対して、５〜３５重量％程度とする。また、凝固液の供給量は、特に限定されないが、重合体ラテックス１００重量部に対して、０．５〜２０重量部程度が好ましい。凝固液の供給量が少なすぎると、ポンプ１０内におけるゴム状重合体成分の析出が不十分となる傾向にある。また、凝固液の供給量が多すぎると、洗浄工程における凝固剤の除去が困難となる傾向にある。

アダプタ４０は、ラテックス輸送配管４２および凝固液輸送配管４４によりそれぞれ送られた重合体ラテックスと凝固液とが、第１翼３２および第２翼３４にて混合等される前に接触するように、吸込み口２６内に挿入してある。

本実施形態においては、重合体ラテックスと凝固液とを、吸込み口２６により、ラテックス輸送配管４２および凝固液輸送配管４４を介して、それぞれ別々に、第１翼３２の流れ方向手前に供給し、この重合体ラテックスと凝固液とを第１翼３２の流れ方向手前で接触させる。このため、第１翼３２の近傍付近で、ゴム状重合体の凝固が起こり、凝固したゴム状重合体は、第１翼３２および第２翼３４により破砕・分散され、輸送されるのに適当な大きさのゴム状重合体クラムを含むスラリー（クラムスラリー）となり、吐出口２８から排出される。

また、本実施形態においては、重合体ラテックスおよび凝固液の他に、必要に応じて０〜９５℃の希釈水を使用することができ、希釈水としては、後に説明するタンク１８からのオーバーフロー水、洗浄工程において回収される洗浄排水を使用することが好ましい。なお、希釈水は、あらかじめ重合体ラテックス、あるいは凝固液と混合された状態で破砕機能付きポンプ１０に投入される。

図２、図３に示すように、ポンプ１０は、クラムスラリーを上方に排出するための吐出口２８を有しており、この吐出口２８の内径(直径)Ｄは、５０〜２００ｍｍであることが好ましい。また、図３に示すように、吐出口２８には、スラリー供給配管４６が接続されており、吐出口２８から排出されるクラムスラリーは、スラリー供給配管４６を通って、一度大気中に開放され、スラリー供給配管４６と撹拌装置１２との接続部に形成された側壁５０に衝突させられ、落下し、タンク１８内へと供給される。このスラリー供給配管４６は、ポンプ１０の吐出口２８から開放部までの長さである配管長さＬを有しており、この配管長さＬは、図３に示すＬ１とＬ２との和（Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２）であり、Ｌ＝２００〜２０００ｍｍ程度である。ただし、ポンプを横向きに設置できる場合や、ポンプの吐出口が、あらかじめポンプケーシング横方向・横接線方向に取り付けられている場合等、その配置如何によっては、配管長さＬが０、すなわち配管を介さずにポンプ吐出口がそのまま撹拌装置１２に接続されていても構わない。また、図３中のＬ１とＬ２との長さの比については、特に限定されず、設備の設置スペース等に応じて、適宜調整可能である。

本実施形態においては、吐出口２８の内径Ｄと、スラリー供給配管４６の長さＬとの比（Ｌ／Ｄ）を２０以下とすることが好ましく、より好ましくは１８以下とする。吐出口２８の内径Ｄと、スラリー供給配管４６の長さＬとの比（Ｌ／Ｄ）を上記範囲とすることにより、配管４６内でのゴム状重合体クラムの詰まりを有効に防止することができ、その結果、開放時におけるスラリー中のゴム状重合体クラムの分散性を良好とすることができる。

次いで、スラリー供給配管４６から大気中に開放されたクラムスラリーを、撹拌装置１２にて攪拌・滞留させる。クラムスラリーを撹拌・滞留させることにより、クラムスラリー中のゴム状重合体成分への凝固剤の接触を促進させ、ゴム状重合体成分の凝固を、ほぼ完全に進行させることができる。

撹拌装置１２は、図４に示すように、タンク１８と、タンク１８の底部に撹拌部２１を備えた撹拌・破砕機能付きミキサー２０とを有している。この撹拌・破砕機能付きミキサー２０の撹拌部２１の斜視図および断面図を、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示す。図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示すように、撹拌部２１は、回転体２１４上に形成された複数の回転刃２１１と、この回転刃２１１の外周側に配置され、側面部に複数の通孔２１３を有する固定刃２１２と、を有している。そして、回転軸２１５を介して接続されたモーター（図示省略）により回転刃２１１が回転自在となっており、回転刃２１１が回転することにより、クラムスラリーに循環流を発生させるものである。本実施形態では、この循環流により、回転刃２１１に吸い込まれたクラムスラリー中のゴム状重合体は、撹拌部２１の回転刃２１１および固定刃２１２により破砕されることとなる。なお、本実施形態においては、固定刃２１１に形成されている通孔の大きさを調整することにより、排出されるクラムの大きさを一定に制御することができる。このような通孔２１３の大きさは特に限定されないが、クラムの最大幅が、たとえば３〜２０ｍｍ程度なるように調整することが好ましい。クラムの径が小さくなり過ぎてしまう場合は、固定刃２１２を取り外して回転刃２１１のみの破砕効果により、クラムを破砕し、分散させてもよい。また、通孔２１３は、図５（Ａ）に示すような円形としても良いし、あるいは、図６に示すように、矩形としても良い。

本実施形態においては、撹拌・破砕機能付きミキサー２０として、撹拌動力が１ｋＷ／ｍ^３ 以上、好ましくは２ｋＷ／ｍ^３ 以上、より好ましくは５ｋＷ／ｍ^３ 以上、特に好ましくは、１５ｋＷ／ｍ^３ 以上であるミキサーを使用する。撹拌動力が上記範囲にあるミキサーを使用することにより、ゴム状重合体成分への凝固剤の接触を促進させることができ、ゴム状重合体成分の凝固を、短い時間で、ほぼ完全に進行させることができる。そのため、撹拌装置１２の小型化が可能となる。具体的には、タンク１８の内径Ｄ_Ｍ を９００〜１３００ｍｍ、タンク１８の高さＨ_Ｍ を１３００〜２０００ｍｍとした場合においても、従来用いられていた大型の製造設備（従来は、少なくともＤ_Ｍ ＝３０００ｍｍ、Ｈ_Ｍ ＝３０００ｍｍの大きさのものが必要であった。）と同様の生産性を確保することが可能となる。さらに、このような撹拌・破砕機能付きミキサー２０を使用することにより、ミキサー２０やタンク１８側壁へのゴム状重合体の付着を有効に防止することもできる。特に、本実施形態の撹拌装置１２を用いることにより、図７に示すような撹拌羽根を有する凝固タンク４のような設備を使用する必要がなくなるため、従来問題となっていた撹拌羽根やタンクの側壁へのゴム状重合体の付着を防止することができる。

また、撹拌・破砕機能付きミキサー２０の回転数は、８５０〜５０００ｒｐｍが好ましく、９００〜３５００ｒｐｍとすることが特に好ましい。回転数をこのような範囲とすることにより、撹拌動力を上記範囲とすることができる。特に、従来の撹拌羽根を有する凝固タンク４においては、その構造上の理由より、撹拌羽根の回転数を、高くても８０〜１００ｒｐｍ程度までしか上げることができず、そのため、撹拌動力も、０．６ｋＷ／ｍ^３ 程度までしか上げることができなかった。これに対して、本実施形態の撹拌・破砕機能付きミキサー２０によれば、回転数を上述のように高くすることができ、撹拌動力を上述した所定の範囲とすることができる。

さらに、本実施形態においては、図４に示すように、タンク１８の液相部に、スチーム供給配管４８からスチームを吹き込み、スチーム凝固を行うことが好ましい。スチームをタンク１８の液相部に吹き込むことにより、既に凝析しているクラム状のゴム状重合体成分、およびセラム水中に残留しているゴム状重合体成分への凝固剤の接触を促進させることができ、ゴム状重合体成分の凝固を、より短い時間で、ほぼ完全に進行させることができる。そのため、本実施形態によれば、撹拌装置１２中でのクラムスラリーの撹拌・滞留時間を３０〜１８０秒と比較的に短くした場合においても、ゴム状重合体成分の凝固を、ほぼ完全に進行させることができる。

スチームの導入量は、ゴム状重合体の供給量１００重量部に対して、好ましくは１５〜２５０重量部、より好ましくは５０〜２００重量部である。スチームの導入量が少なすぎると、上記効果が得難くなり、一方、多すぎると、（ア）クラムが細かくなり過ぎて振動スクリーンに目詰まりが生じたり、（イ）スクイザーに供給するクラムの含水率が高過ぎて、食い込み不良が発生したり、（ウ）過剰のスチームによるエネルギーロスが生じたりする。また、導入するスチームの温度は、製造するゴム状重合体や使用する有機溶剤の種類に応じて、適宜決定すれば良いが、１２０〜１９０℃が好ましい。また、圧力はゲージ圧力で０．１〜１．２ＭＰａが好ましい。

本実施形態において、スチーム供給配管４８は、タンクの液相部に直接吹き込める位置に設置すれば良く、特に限定されないが、スラリー供給配管４６の近傍に配置することが好ましい。具体的には、スラリー供給配管４６とスチーム供給配管４８との間の間隔であるｄ_Ｍ を、タンク１８の内径Ｄ_Ｍ との関係で、ｄ_Ｍ ／Ｄ_Ｍ ＝０．１〜０．６の範囲、あるいは、タンク１８の高さＨ_Ｍ との関係で、ｄ_Ｍ ／Ｈ_Ｍ ＝０．１〜０．５の範囲とすることが好ましい。また、タンク１８の内部に突出して形成されるスチームを吹き込むためのノズルの形状は、特に限定されないが、特に先端部の内径を基端部の内径より狭くした先端部を絞った形状であることが好ましい。

次いで、振動型スクリーン１４を使用して、クラム状のゴム状重合体表面に付着した凝固剤を除去し、含水状態のクラムを得る。具体的には、クラムスラリーにスプレーノズルにて洗浄水を供給して、ゴム状重合体表面に付着した凝固剤を除去し、水分とクラム状のゴム状重合体とをスクリーン上で固液分離することにより、含水状態のクラムとする。スプレーノズルとしては、種々の形状のスプレーノズルを使用することができ、特に限定されない。

振動型スクリーン１４を使用した洗浄により、クラムに残留する凝固剤濃度が１０００ｐｐｍ程度以下に低減される。洗浄に供する水の量は、ゴム状重合体１００重量部に対して、好ましくは１〜５００重量部、より好ましくは１〜１００重量部とする。なお、洗浄工程により発生する洗浄排水のうち、比較的凝固剤濃度の低い洗浄排水については回収を行い、希釈水として、再び破砕機能付きポンプ１０に供給することが好ましい。

次いで、スクイザー１６を使用して、洗浄された含水状態のクラムの脱水を行う。スクイザー１６は、内部に回転自在なスクリュー２２を有しており、このスクリュー２２により、クラムから水分を絞り出すことにより脱水を行い、水分含水率が１０重量％程度に調整されたクラムが得られる。

次いで、脱水されたクラムについて、バンドドライヤーにより、加熱乾燥を行い、実質的に水分をほとんど含まない状態（水分含水率は０．５重量％以下）のクラムを得る。クラムを乾燥する際の温度は、４０〜１００℃程度とする。

上記にて乾燥されたクラムは、たとえば、フレーク状で排出された後、ベーラー（図示省略）に導入されて圧縮され、適当な大きさとされて製品（ベール）化される。

本実施形態においては、破砕機能付きポンプ１０と、撹拌・破砕機能付きのミキサー２０を有する撹拌装置１２と、を使用して、ゴム状重合体の凝固を行う。そのため、従来用いていた大型のタンクからなる凝固装置が不要となるため、製造プロセスおよび製造機器の削減を可能とし、設備費の低減および製造コストの低減を図ることができる。また、本実施形態においては、ゴム状重合体成分の凝固を、高クラム濃度で行うことができるため、洗浄水や凝固剤の使用量を削減することができる。また、操作が単純になり、生産すべきゴム状重合体の種類の切り替え時などでも製品のロスが低減され、かつ切り替え時間の短縮を図ることができ、操業性が向上する。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変できる。
たとえば、上述した実施形態では、撹拌・破砕機能付きのミキサー２０をタンク１８の底部付近に有する構成としたが、撹拌・破砕機能付きのミキサー２０をタンク１８の側壁部分に有するような構成としても良い。また、タンク１８にスチームを導入する際には、複数のスチーム供給配管を使用して、複数箇所からスチームを導入するような構成としても良い。

以下、本発明を、さらに具体的な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。

実施例１
まず、重合体ラテックスとしてＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）のラテックスを、凝固剤として塩化カルシウム水溶液を、それぞれ準備した。
次いで、ＮＢＲのラテックス、塩化カルシウム水溶液および希釈水を使用して、図１〜図４に示す破砕機能付きポンプ１０と、攪拌・破砕機能付きのミキサー２０を有する撹拌装置１２と、を有する製造装置により、ＮＢＲの製造を行った。なお、ＮＢＲのラテックス、塩化カルシウム水溶液および希釈水の水量は、スラリー全体に対するクラム濃度が、９．１重量％となるように調整した。

破砕機能付きポンプ１０としては、Ｉｎｌｉｎｅ Ｍｉｘｅｒ（Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎ社製 型式４５０ＬＳ）に、図２に示すように、第１翼３２の外周に第２翼３４を形成したポンプを使用した。ポンプ回転数を３０００ｒｐｍ、流量を２５ｍ^３ ／ｈとし、吐出揚程は１５ｍであった。また、図３に示すポンプ１０の吐出口２８の内径（Ｄ）およびスラリー供給配管４６の吐出口２８から開放部までの長さである配管長さ（Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２）は、Ｄ＝４８ｍｍ、Ｌ＝８００ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝１６．６７ｍｍとした。

さらに、撹拌装置１２を構成する攪拌・破砕機能付きのミキサー２０としては、ボトムミキサー（Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎ社製 型式ＢＥ２７５）を使用し、タンク１８としては、７０Ｌのタンク（槽内径Ｄ_Ｍ ＝４００ｍｍ、槽高さＨ_Ｍ ＝６７０ｍｍ）を使用した。攪拌・破砕機能付きのミキサー２０の回転数を３０００ｒｐｍとし、また、スチーム供給配管４８からスチームをゴム１００重量部に対して、１６０重量部の条件で吹き込んだ。なお、スラリー供給配管４６とスチーム供給配管４８との距離ｄ_Ｍ は２００ｍｍとした。

参考例１
スチームの吹き込み量を、ゴム１００重量部に対して、１０重量部とした以外は、実施例１と同様にして、ＮＢＲの製造を行った。

比較例１
攪拌・破砕機能付きのミキサー２０の回転数を８００ｒｐｍとした以外は、実施例１と同様にして、ＮＢＲの製造を行った。

比較例２
図４に示す撹拌装置１２の代わりに、図７に示す撹拌羽根を有する凝固タンク４を使用した以外は、実施例１と同様にして、ＮＢＲの製造を行った。なお、比較例２においては、撹拌羽根の回転数を８０ｒｐｍとした。

表１において、クラム分散性については、タンク内で、クラム同士の付着等がなく分散している場合を良好とした。
また、セラム水の白濁の有無は、撹拌装置にて撹拌した後のセラム水を透明な容器に採取し、目視観察することにより評価した。具体的には、以下の基準で評価した。
○ … セラム水が透明である
△ … セラム水が若干白濁している
× … セラム水が完全に白濁している
セラム水が透明（白濁がない）な場合は凝固が完結しており、凝固性は良好であると評価でき、一方、セラム水が白濁している場合は、セラム水中にゴム重合体成分が残留しており、凝固性は不十分であると評価できる。
なお、実施例１、参考例１、比較例１，２のいずれも、撹拌装置で撹拌する前の（すなわち、ポンプから吐出した後の）クラムスラリーにおけるセラム水は、白濁していた。

評価
表１より、攪拌動力を１５．７ｋＷ／ｍ^３ とした実施例１、参考例１においては、いずれも、撹拌装置１２内における滞留時間（処理時間）を１０５秒と比較的短い時間としたにも係わらず、クラム同士の付着が発生せず、撹拌・滞留後のクラムの分散性を良好にすることができた。特に、撹拌動力を本発明の範囲とし、かつ、撹拌装置１２を構成するタンク１８内に、ゴム１００重量部に対して、スチームを１６０重量部の割合で吹き込んだ実施例１においては、スチーム凝固の効果によりセラム水の白濁が無くなり、完全凝固していた。

一方、比較例１では、回転数を８００ｒｐｍとした結果、撹拌動力が０．４ｋＷ／ｍ^３ と低くなり、クラム同士の付着が発生し、クラムの分散性が不良であった。しかも、この比較例１では、スチームの吹き込み量を実施例１と同様にしたにも係わらず、セラム水は白濁する結果となった。この理由としては、撹拌動力が低くなったため、クラムスラリーの循環流が弱まり、結果として、スチーム凝固の効果、すなわち、クラムスラリー中のゴム重合体成分への凝固剤の付着効果が不十分となったことによると考えられる。

また、従来の撹拌羽根を有する凝固タンク４を使用して、クラムスラリーの撹拌・滞留を行った比較例２においては、撹拌動力が０．４ｋＷ／ｍ^３ と低くなり、クラムの分散性が不良であった。特に、比較例２においては、ゴム状重合体が、撹拌羽根やタンクの壁面に多量に付着する結果となった。なお、従来の撹拌羽根を有する凝固タンク４においては、その装置の特性上、撹拌動力を０．６ｋＷ／ｍ^３ 程度までしか上げることができなかった。

図１は本発明の一実施形態に係るゴム状重合体の製造装置の概略図である。 図２は本発明の一実施形態に係る破砕機能付きポンプの要部断面図である。 図３は本発明の一実施形態に係るゴム状重合体の製造装置の一部を示す概略図である。 図４は本発明の一実施形態に係る撹拌・破砕機能を有する撹拌装置の要部断面図である。 図５（Ａ）は本発明の一実施形態に係る撹拌・破砕機能付きミキサーの撹拌部の斜視図、図５（Ｂ）は本発明の一実施形態に係る撹拌・破砕機能付きミキサーの撹拌部の断面図である。 図６は本発明の他の実施形態に係る撹拌・破砕機能付きミキサーの撹拌部の斜視図である。 図７は従来例に係るゴム状重合体の製造装置の概略図である。

符号の説明

１０… 破砕機能付きポンプ
１２… 撹拌装置
１４… 振動型スクリーン
１６… スクイザー
１８… タンク
２０… 撹拌・破砕機能付きミキサー
２１… 撹拌部
２１１… 回転刃
２１２… 固定刃
２１３… 通孔
２１４… 回転体
２１５… 回転軸
２２… スクリュー
２４… ポンプケーシング
２６… 吸込み口
２８… 吐出口
３０… 回転体
３２… 第１翼
３４… 第２翼
３６… 回転軸
３８… ステーター
４０… アダプタ
４２… ラテックス輸送配管
４４… 凝固液輸送配管
４６… スラリー供給配管
４８… スチーム供給配管
５０… 側壁

Claims (10)

1. 重合体ラテックスと、凝固剤を含有する凝固液と、を接触させることにより、ゴム状重合体成分を凝固させ、クラム状のゴム状重合体を含むクラムスラリーを得る工程と、
   前記クラムスラリーを、攪拌動力が１ｋＷ／ｍ^３ 以上である攪拌・破砕機能付きミキサーを有するタンクに排出し、前記タンク内で、前記ミキサーにより、前記クラムスラリーに含まれているゴム状重合体の撹拌・破砕を行う工程と、
   を有することを特徴とするゴム状重合体の製造方法。
2. 前記攪拌・破砕機能付きミキサーの撹拌・破砕部を、前記タンクの側壁部または底部に形成する請求項１に記載のゴム状重合体の製造方法。
3. 前記攪拌・破砕機能付きミキサーを有するタンク内で、前記クラムスラリーに含まれているゴム状重合体の撹拌・破砕を行う際に、前記タンク内の液相部に、ゴム状重合体の供給量１００重量部に対して、１５〜２５０重量部のスチームを吹き込むことを特徴とする請求項１または２に記載のゴム状重合体の製造方法。
4. 前記重合体ラテックスと前記凝固液とを破砕機能付きのポンプに供給して、前記ポンプ内部で、前記重合体ラテックスと前記凝固液とを接触させる請求項１〜３のいずれかに記載のゴム状重合体の製造方法。
5. 前記破砕機能付きのポンプが、凝固したゴム状重合体成分を破砕するための第１翼と、
   前記第１翼の外周に設けられた第２翼と、
   前記第１翼と前記第２翼との間に配置され、前記第１翼により破砕されたゴム状重合体成分を、前記第１翼から前記第２翼方向へと排出するための通孔を有する固定枠と、
   を有する請求項４に記載のゴム状重合体の製造方法。
6. 前記クラムスラリーを、前記破砕機能付きのポンプの吐出口から配管を通して大気中に開放し、その後、大気中に開放されたクラムスラリーを、前記タンクに排出する工程をさらに有し、
   前記配管の長さＬと、前記破砕機能付きのポンプの吐出口の内径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）を、２０以下とする請求項４または５に記載のゴム状重合体の製造方法。
7. 前記攪拌・破砕機能付きミキサーにて撹拌・破砕されたクラムスラリーを、水で洗浄することにより、クラム状のゴム状重合体から前記凝固剤を除去する洗浄工程を、さらに有する請求項１〜６のいずれかに記載のゴム状重合体の製造方法。
8. 前記攪拌・破砕機能付きミキサーにて撹拌・破砕されたクラムスラリーから水分を取り除き、クラム状のゴム状重合体を得る脱水工程と、
   前記水分の取り除かれたクラム状のゴム状重合体を、加熱乾燥する工程と、をさらに有する請求項１〜７のいずれかに記載のゴム状重合体の製造方法。
9. 前記重合体ラテックスが、乳化重合により得られた不飽和ニトリル−共役ジエン共重合体のラテックスである請求項１〜８のいずれかに記載のゴム状重合体の製造方法。
10. 前記凝固剤が、塩化カルシウム、硫酸マグネシウムおよび硫酸アルミニウムからなる群から選ばれる１種以上である請求項１〜９のいずれかに記載のゴム状重合体の製造方法。

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