JP2009280756A - 高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脱気用押出機中で、高分子化合物とガス状物質の混合物からガス状物質を取り除きながら、高分子化合物に添加剤を配合して成形できる高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法及び装置を提供する。
【解決手段】脱気用押出機１の高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口２に対して、脱気用押出機１上流側にバックベント３を設けると共に下流側に添加剤投入口５を設け、前記導入口２と前記添加剤投入口５との間の混練ゾーン７にシールゾーン８を設け、脱気用押出機１の導入口２から高分子化合物とガス状物質との混合物を導入し、混練ゾーン７で高分子化合物とガス状物質とを混練しながらシールゾーン９でガス状物質をシールしつつ前記バックベント３でガス状物質を真空排気し、シールゾーン８を通過した高分子化合物に、前記添加剤投入口５からの添加剤を加えて混練し押し出すものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、超臨界処理などで得られた高分子化合物とガス状物質の混合物の分離方法に係り、特に高分子化合物とガス状物質の混合物を脱気用押出機に導入して高分子化合物とガス状物質を分離し、分離した高分子化合物に添加剤を配合してリサイクルするための高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法及び装置に関するものである。

近年、環境問題が重要となる中で、廃棄物処理費用が年々高くなっている。高分子についても再生再利用の気運が高まっている。こうした動きの中で、熱可塑性樹脂は加熱すれば流動性を増して再度成形可能であることから、マテリアルリサイクルが進みつつある。しかしその一方で、熱硬化性樹脂や架橋ポリマ、ゴムなどは、加熱しても分子の三次元的なネットワークのために流動化が生じず、成形ができないのでマテリアルリサイクルが困難である。このため、一部でサーマルリサイクルが行なわれている他は、多くの場合が埋立等の廃棄処分に供されている。

このような熱硬化性樹脂や架橋ポリマについても、マテリアルリサイクルを実施しようとする動きが高まり、これを可能とする技術も現れつつある。例えば、分子中の三次元ネットワーク構造を崩して、熱可塑性とし、これを再利用する方法や、ポリマの主鎖を切って低分子化することでワックス化し、これを樹脂への添加剤として再利用することが考えられている。

こうした手法を実用規模とするには、ポリマを連続的に処理するプロセスが必須であり、これには押出機の使用が適している。安定な熱硬化性樹脂や架橋ポリマの分子中の三次元ネットワークを崩して熱可塑化するためには、熱や圧力が必要であるが、押出機を用いると、これに必要な条件を容易に得ることができる。ワックス化の場合も同様である。また、熱可塑化する場合には、熱硬化性樹脂又は架橋ポリマと共に熱可塑性樹脂や薬剤を添加することが多いが、押出機を用いることによって、こうした添加物を容易に導入することもできる。

例えば、特許文献１では、架橋ポリエチレンと水とを押出機に供給し、水が押出機内で超臨界又は亜臨界となる条件、すなわち、温度２００〜１０００℃、圧力２〜１００ＭＰａで押出し、熱可塑性材料とする方法が示されている。

特許文献２では、架橋ポリマを押出機より押出し、高温高圧流体と共に反応器に導入して反応物を生成し、その反応物を分離機に導入して反応物と高温流体とに分離し、その反応物を押出機にて外部に排出することが示されている。

特許文献１では水が化学反応によって熱硬化性樹脂又は架橋ポリマを熱可塑化する薬剤（ガス状物質）として作用している。

しかしこれらの従来例では、反応薬剤と熱硬化性樹脂を混合した後にそれらを分離する有効な手段が示されていない。

一方、特許文献２では、反応薬剤と熱硬化性樹脂を混合した後にそれらを分離するために、ポリマとガスの混合物を分離するための分離槽を設けている。しかし、この方法は押出機を立体的に配置する必要があり、高コストである。また、分離槽に出たポリマが分離槽に付着した場合、これらをスムーズに脱気用押出機に供給することが難しかった。

そこで、ポリマと薬剤を安定して分離し、かつ安定してガスをポリマから脱気し、脱気用押出機への材料供給量に対する変動及び成形むらが少ない連続的かつ均質な成形を可能とするために、特許文献３に示されるような脱気用押出機に大型のバックベントを設けた装置が提案されている。

特開２００１−２５３９６７号公報 特開２００２−２４９６１８号公報 特開２００５−３３０３６４号公報 特開２００２−１８７９７６号公報

しかし、特許文献３に示す装置では、脱気用押出機でアルコール等の薬剤をガスとしてバックベントに回収して再利用できるものの、ガス状物質を分離した再生ポリマに他の添加剤を加えて所望の材料に成形することはできない問題がある。

すなわち、特許文献３に示す装置では、脱気用押出機中の全領域でガスが残留している可能性があることから、押出機に供給口を設けて添加剤を供給しようとすると、供給口からガス状物質が噴出する問題があり、再生ポリマに別途添加剤を配合することは困難である。

そこで、本発明の目的は、脱気用押出機中で、高分子化合物とガス状物質の混合物からガス状物質を取り除きながら、高分子化合物に添加剤を配合して成形できる高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法及び装置を提供するものである。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、高分子化合物とガス状物質の混合物を脱気用押出機に導入して、高分子化合物とガス状物質を分離すると共に高分子化合物をリサイクルする方法において、脱気用押出機の高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口に対して、脱気用押出機上流側にバックベントを設けると共に下流側に添加剤投入口を設け、前記導入口と前記添加剤投入口との間の混練ゾーンにシールゾーンを設け、前記脱気用押出機の導入口から高分子化合物とガス状物質との混合物を導入し、混練ゾーンで高分子化合物とガス状物質とを混練しながらシールゾーンでガス状物質をシールしつつ前記バックベントでガス状物質を真空排気し、シールゾーンを通過した高分子化合物に、前記添加剤投入口からの添加剤を加えて混練し押し出すことを特徴とする高分子化合物とガス状物質との混合物の分離リサイクル方法である。

請求項２の発明は、前記脱気用押出機の前段で、架橋ポリマを超臨界、亜臨界処理にて高分子化合物やガス状物質の混合物とされて、脱気用押出機に供給される請求項１記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法である。

請求項３の発明は、ガス状物質が分離された高分子化合物に添加剤を配合することによって、電線・ケーブルの被覆材料を得る請求項１記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法である。

請求項４の発明は、前記高分子化合物とは、シロキサン結合を有するポリマであり、前記ガス状物質とはアルコール類またはアルコール類を含む混合物である組み合わせである請求項１〜３のいずれかに記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法である。

請求項５の発明は、前記ガス状物質が超臨界または亜臨界状態である請求項１〜４のいずれかに記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法である。

請求項６の発明は、高分子化合物とガス状物質の混合物を脱気用押出機に導入して、高分子化合物とガス状物質を分離すると共に高分子化合物をリサイクルする装置において、脱気用押出機の高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口に対して、脱気用押出機上流側にバックベントを設けると共に下流側に添加剤投入口を設け、前記導入口と前記添加剤投入口との間の混練ゾーンにシールゾーンを設けたことを特徴とする高分子化合物とガス状物質との混合物の分離リサイクル装置である。

請求項７の発明は、高分子化合物とガス状物質の混合物を脱気用押出機に導入して、高分子化合物とガス状物質を分離すると共に高分子化合物をリサイクルする装置において、脱気用押出機の高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口に対して、脱気用押出機上流側にバックベントを設け、前記導入口よりも押出機下流のダイス側に向かって、混合物の導入口から順に、第一混練ゾーン、シールゾーン、添加剤投入口、第二混練ゾーンを設けたことを特徴とする高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル装置である。

請求項８の発明は、前記高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口よりも押出機下流のダイス側に、Ｌ／Ｄが１以上の第一混練ゾーンと、該第一混練ゾーンよりもダイス側にシールゾーンを設けた請求項７記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル装置である。

請求項９の発明は、前記高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口からバックベント位置までＬ／Ｄが６以上である請求項６〜８のいずれかに記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル装置である。

請求項１０の発明は、前記バックベントは、該バックベントの容積ａ（Ｌ）と前記ガス状物質の前記脱気用押出機への供給量ｂ（Ｌ／ｈ）との関係が下記式（１）
ａ÷ｂ＞８×１０^-3 …（１）
を満足するような大きさである請求項６〜９のいずれかに記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル装置である。

本発明によれば、高分子化合物とガス状物質の混合物からガス状物質を取り除きながら、高分子化合物へ添加剤を配合して機能性材料を押出すことができる。すなわち、一台の押出機で高分子化合物とガス状物質の混合物からガス状物質を脱気しながら、添加剤を配合した機能性材料を連続的に得ることが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

先ず、本発明の脱気用押出機による分離リサイクルの工程の前に、高分子化合物やガス状物質が物理的または化学的に処理される工程（例えば、ポリマヘ不活性ガスを注入してポリマの発泡体を得る工程、特許文献１で示されるようなポリマと超臨界または亜臨界状態の水を化学反応させる工程または特許文献４で示されるようなポリマとアルコールを化学反応させる工程などが挙げられる）、またはポリマと溶剤との化学反応によりガスが発生するような工程が付与される。本発明の脱気用押出機は、前工程で高分子化合物とガス状物質にされた混合物が導入され、これを分離リサイクルするものである。

この本発明の脱気用押出機に導入する高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法及び装置を説明する前に、図３により全体構成を説明する。

本発明の脱気用押出機１には、その前段に、反応用押出機１５が反応管１９を介して接続される。この反応用押出機１５と反応管１９は、例えば、シラン架橋ポリエチレンをアルコール等の薬剤と共に超臨界、亜臨界処理にて高分子化合物とガス状物質との混合物にするもので、これを原料として、脱気用押出機１が分離リサイクルするものである。

ホッパ１６よりシラン架橋ポリエチレンが反応用押出機１５に供給される。反応用押出機１５のシリンダには、薬剤注入ポンプ１８と薬剤加熱ビータ１７にて、超臨界状態の圧力と温度されたアルコールが注入され、反応用押出機１５及びこれに接続した反応管１９で、アルコールの超臨界状態と同じ圧力と温度にされて、シラン架橋ポリエチレンとアルコールとが化学反応され、減圧バルブ２０を介して、脱気用押出機１に導入される。

脱気用押出機１では、反応用押出機１５と反応管１９で、高分子化合物とガス状物質にされた混合物が導入され、ガス状物質を分離すると共に高分子化合物を押し出しながらその高分子化合物に添加剤を添加して所望の材料に調整し、これをダイス６よりストランド２２状に押出して冷却水槽２１で水冷後、ペレタイザー２３によりストランド２４をペレタイズして回収する。

得られる高分子化合物としては、ポリエチレンであり、添加剤が架橋剤、酸化防止剤、安定剤、滑剤などであり、これらの添加剤を配合することによって、押出成形品が電線・ケーブルの被覆材料とすることができる。

高分子化合物が、分子中にシロキサン結合を持つもの、薬剤がアルコール類またはアルコール類を含む混合物であって、例えばシロキサン結合を持つポリマとして、シラン架橋ポリエチレンを含むシラン水架橋ポリマやシリコーンゴム、シリコーン樹脂などへの応用も考えられる。シラン水架橋ポリマとは、ポリマに、ビニルアルコキシシラン等のシラン化合物をパーオキサイドを用いてグラフトさせ、アルコキシ基の加水分解によって生成したシラノール基の縮合反応により分子間を架橋させたものである。

ここで使用されるポリマとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−オクテンゴムなどを挙げることができ、これらは、単独で使用しても良く、二種類以上併用してもよい。また、エチレンとアルコキシシランを有するビニル化合物を共重合化したポリマも使用することができる。

アルコール類またはアルコール類を含む混合物としては、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、ｉ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｉ−ブチルアルコール、ｎ−ペンチルアルコール、ｉ−ペンチルアルコール、エチレングリコール、グリセリン、ベンジルアルコール及びステロイドアルコールなどを挙げることができ、アルコール類と同様にビドロキシル基を有するフェノール、クレゾール、２，４，６−トリブロモフェノール、サリチル酸、ピクリン酸、ナフトール、カテコール、レゾルシノール、ヒドロキノン及びピロガロールなどのフェノール類も使用することができる。これらは、単独で使用しても良く、二種以上併用しても良い。

さて、図１に基づいて、高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法及び装置を説明する。

図１のように、高分子化合物とガス状物質の混合物をポリマ及びガス混合物の導入口２より、スクリュー式の脱気用押出機１へと導入し、押出機１の下流側に搬送して第一混練ゾーン７で十分に混練しながら、ポリマ及びガス混合物導入口２よりも押出機１の上流側に配置された大型バックベント３によってガス状物質を真空吸引する。

また、高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口からバックベント位置までのＬ／Ｄは６以上であることが好ましい。Ｌ／Ｄが６より小さいと、高分子化合物とガス状物質の混合物の供給量が断続的に変動し、混合物が多量に供給されてしまった場合にバックベント３内に高分子化合物が噴出してしまい、バックベント３内の圧力の上昇を招く恐れがある。

第一混練ゾーン７は、そのゾーン内での高分子化合物の充満率を１００％未満とし十分に混練することで、高分子化合物からガス状物質を効率良く分離させながら且つ確実に高分子化合物からガス状物質を脱気することを可能とするものである。この第一混練ゾーン７は、脱気用押出機１を一条のスクリュー或いは２条のスクリューで構成する場合には、そのスクリューに切り欠きを設けることで、またスクリューに切り欠きを形成する外にその軸に撹拌ディスクなどを取り付けて、材料の押出搬送力よりも撹拌力が大きくなる形状に形成すればよい。

また、第一混練ゾーンのＬ／Ｄは１以上であることが好ましい。上記Ｌ／Ｄが１より小さいと、高分子化合物からガス状物質を十分に分離させることができず、添加剤投入口からアルコールが噴出する恐れがある。

バックベント３はバックベントヒータ４によって熱せられ、高分子化合物が流動性を示す温度に保たれる。また、ガス状物質が圧縮状態から膨張し、たとえば溶融した高分子化合物を巻込んで勢い良く噴出した場合でも、バックベント３が十分容積が大きいために圧力の変化に対して緩衝作用が働き、高分子化合物の吐出方向の圧力変動を抑制する。このようにして連続的でスムーズな成形が可能となる。

また、バックベント３は、バックベント３の容積ａ（Ｌ）とガス状物質の脱気用押出機の供給量ｂ（Ｌ／ｈ）との関係が下記式（１）
ａ÷ｂ＞８×１０^-3 …（１）
を満足するような大きさであることが好ましい。バックベント３が上記式で規定する大きさよりも小さいとバックベント３の容量が十分でないため、ガス状物質の供給量が断続的になった場合に十分な圧力の緩衝作用が得られずバックベント３内の排圧を一定に保つことができない恐れがある。

図２は、バックベント３に接続されたガス状物質回収装置を示したものである。

バックベント３には、バックベント内圧力調整バルブ１１を介してトラップ１２が接続され、そのトラップ１２にドライ式真空ポンプ１３が接続され、その排気側にコンデンサー１４が接続される。またバックベント３には、バックベント３内の圧力が所定値以上なったときに圧力を開放する安全弁１０が接続される。

この図２に示すガス状物質回収装置によって、ドライ式真空ポンプ１３にて真空吸引されたガス状物質は、バックベント３に導入され、高沸点成分や不純物を除去するために設けたトラップ１２、吸引したガス状物質を油や水と混ぜることのないドライ式真空ポンプ１３を順に通った後、コンデンサー１４で凝縮回収される。

第一混練ゾーン７の下流側には、ポリマが加圧され充満率１００％の状態となるシールゾーン８が設けられる。このシールゾーン８を設けることで、仮に高分子化合物に脱気しきれなかったガス状物質が存在した場合でも、ここで真空吸引して分離することが可能となる。つまり、押出機下流側へのガス状物質の残留はシールゾーン８において防止されることになる。シールゾーン８におけるシール部材としては、シールリング、スクリューに切り欠きを設けたもの、順送り又は逆送りニーディングディスクなど既知のものが使用できる。つまり、押出機下流側へのガス状物質の残留はシールゾーン８において防止されることになる。

シールゾーン８の下流側に設置した添加剤投入口５では、十分にガス状物質が分離された高分子化合物を機能化するための添加剤が配合される。これまでは押出機に多量の材料供給口を設けると、そこから大気開放されたガス成分が噴出する可能性が高いために、添加剤投入口５のような機構を同一押出機中に設けることは難しかったが、本発明に示す構成を用いることにより十分な脱気能力が得られるので、添加剤投入口５のような機構を同一押出機中に設けることが可能となる。

これにより、例えば架橋ポリマを溶剤により分解処理を施した後、分解された非架橋ポリマと溶剤の混合物から溶剤を分離して非架橋ポリマに架橋剤をはじめとする添加剤を配合してポリマを押し出すことが可能となる。

従って、複数の作業工程を必要としないで、添加剤投入口５の下流側に第二混練ゾーン９を設けることにより、高分子化合物と添加剤を十分に混練して高分子化合物を機能化、例えば電線被覆材料やケーブル被覆材料として、ダイス６よりストランド状に押出すことが可能となる。

ここで、添加剤投入口５からの添加剤投入方法には、オープンベントより直接添加剤を投入する他にフィーダーを接続して添加剤を供給したり、添加剤投入用の押出機を接続して添加剤をサイドフィードする方法などが挙げられる。

図３に示すように、図１、２の装置の上流に反応用押出機１５を接続した装置を用いて、反応用押出機１５でシラン架橋ポリエチレンのシロキサン結合をアルコールにより選択的に分解した後の反応生成物である再生ポリエチレンとアルコールの混合物を脱気用押出機１に導入して、再生ポリエチレンとアルコールを分離し、再生ポリエチレンに対して表１に示す添加剤を添加剤投入口５より配合して電力ケーブル（実施例１）及び絶縁電線の絶縁材料（実施例２、比較例１〜６）を作製した。

また、これらの絶縁材料を用いて電カケーブル（ケーブル押出後に水蒸気により絶縁体を架橋処理）及び絶縁電線（ケーブル押出後に電子線照射により絶縁体を架橋処理）の試作を行った。試作した電力ケーブルの絶縁体は切削機で１ｍｍ厚にスライスしてからダンベルで打ち抜いた試験片を作製し、ＪＩＳＣ３００５に準拠して２００ｍｍ／分の速度で引張試験を行った。また、絶縁電線の絶縁体は管状試験片を作製し、ＪＩＳＣ３００５に準拠して２００ｍｍ／分の速度で引張試験を行った。

この実験結果を表１に示す。

〔実施例１〕
ホッパ１６よりシラン架橋ポリエチレンを反応用押出機１５（スクリュ径３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ（シリンダの長さと径の比）＝５２．５）に２０ｋｇ／ｈ供給し、反応用押出機１５のシリンダから超臨界状態である３３０℃に薬剤加熱ヒータ１７で加熱したアルコールを薬剤注入ポンプ１８を用いて４０ｍｏ１／ｈ注入した。反応用押出機１５、及びこれに接続した反応管１９は、アルコールの温度と同じ３３０℃に設定し、減圧バルブ２０で圧力を１０ＭＰａに保持しながらシラン架橋ポリエチレンとアルコールを化学反応させた。

その後、反応生成物である再生ポリエチレンとアルコールの混合物を脱気用押出機１（スクリュ径３０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３５）に導入した。

脱気用押出機１の各シリンダは全て２００℃に設定した。２００℃のアルコールガスを理想気体と見なして単位時間あたりに脱気用押出機１に供給される体積を計算すると、下記式（２）のとおりとなる。

V=40(mo1/h)×8.31(J/mol・K)×473K×10^-5Pa≒1.572(m³/h)=1572(L/h) …（２） 再生ポリエチレンとアルコールの混合物を脱気用押出機１の第一混練ゾーン７（Ｌ／Ｄ＝１）で混練しながら、アルコールを容量１３Ｌの大型バックベント３で真空吸引した。

第一混練ゾーン７を設けることで、再生ポリエチレン中に含まれるアルコールを効率良く真空吸引することが可能となる。再生ポリエチレンとアルコール混合物の導入口からバックベント３までのＬ／Ｄは６とした。

第一混練ゾーン７よりも押出機下流に配置したシールゾーン８では再生ポリエチレンが充満し、圧力が高い状態となっている。シールゾーン８での再生ポリエチレンの充満率は１００％（脱気用押出機のシリンダ外径に対して）となり、残留したアルコールをここでシールしてバックベント３で真空吸引した。本実施例のシールゾーン８においては、再生ポリエチレンの充満率を１００％とするためにシールリングを用いた。アルコールはバックベント３よりトラップ１２、ドライ真空ポンプ１３を通過させた後、コンデンサー１４に凝縮貯蔵した。

一方、アルコールが分離された再生ポリエチレンには、シールゾーン８よりも押出機下流に配置された添加剤投入口５から添加される表１に示す添加剤を添加して電力ケーブル用の絶縁材を作製した。

添加剤投入口５よりも押出機下流に配置された第二混練ゾーン９を設けることで、再生ポリエチレンと添加剤とが混練され、ガス状物質が分離された再生ポリエチレンと添加剤を十分に混練することが可能となり、再生ポリエチレン中での添加剤の分散性を向上させるなどの効果が得られる。

ダイス６よりストランド２２状に押出して冷却水槽２１で水冷後、ペレタイザー２３によりストランド２４をペレタイズし、電力ケーブル用の絶縁材を回収した。

実験中、バックベント３の真空度はほぼ一定に保たれ、添加剤投入口５からのアルコールの噴出しは観察されなかった。また、ダイス６から押出された再生ポリエチレンのストランド２２の外径に目視できるほどの変化はなく、アルコールの残留による発泡も見られなかった。

回収した絶縁材料をそのまま絶縁体として用いた電力ケーブルを押出した後、水蒸気により絶縁体の架橋処理を行った。架橋処理後の絶縁体から１ｍｍ厚のダンベル状試験片を作製し、ＪＩＳＣ３００５に準拠して２００ｍｍ／分の速度で引張試験を実施したところ、合格基準（引張強さ１０ＭＰａ以上、伸び２００％以上）を満足した。

〔実施例２〕
実施例１と同様の方法にて、添加剤投入口５より表１の配合で添加剤を加えて絶縁電線の絶縁材料を作製した。

回収した絶縁材料をそのまま絶縁体として用いた絶縁電線を押出した後、電子線照射により絶縁体の架橋処理を行った。架橋処理後の絶縁体から管状試験片を作製し、ＪＩＳＣ３００５に準拠して２００ｍｍ／分の速度で引張試験を実施したところ、合格基準（引張強さ１０ＭＰａ以上、伸び３００％以上）を満足した。

〔比較例１〕
第一混練ゾーンのＬ／Ｄを０．５とした以外は、実施例２と同様の方法にて行った。

この結果、再生ポリエチレンとアルコールの練りが不十分となり、再生ポリエチレンがアルコールを抱えたままシールゾーン８を通過したため、添加剤投入口５からアルコールが噴出し、添加剤の投入が不可能となった。また、押出された再生ポリエチレンの断面を観察したところ、アルコールの残存と考えられる気泡が多数含まれていた。

〔比較例２〕
再生ポリエチレンとアルコール混合物の導入口２からバックベント３までのＬ／Ｄを３として行った以外は、実施例２と同様の実験を行った。

この結果、再生ポリエチレンとアルコールの混合物の供給量が断続的になった際に再生ポリエチレンが頻繁にバックベント３内に噴出した。噴出した再生ポリエチレンとアルコールによりバックベント３内の圧力が高くなり、バックベント３が破壊する危険が生じた。さらにそのまま運転を続けたところ、バックベント３から噴出した再生ポリエチレンが配管に詰まりガスが脱気できなくなったので、運転を中止した。

〔比較例３〕
容量１３Ｌのバックベント３の代わりに容量８Ｌ（（バックベントの容積ａ）÷（脱気押出機の供給量ｂ）が８×１０^-3以下）のバックベントを用いて行った以外は実施例２と同様の実験を行った。

アルコールの脱気用押出機への供給量が断続的になった際に、バックベントの容量が十分ではなかったために圧力の緩衝作用が低減され、噴出したアルコールによりバックベント３の排圧を一定に保つことができなくなり、バックベント内の圧力が上昇して破壊する危険が生じたため、途中で作業を中止した。

〔比較例４〕
第一混練ゾーン７なしで実施例２と同様の実験を行った。

その結果、混練不足により再生ポリエチレン中に溶け込んだアルコールがそのままシールゾーン８を通過して添加剤投入口５より噴出し、添加剤を配合することができなかった。

これは、第一混練ゾーン７が無いため、ポリマ及びガス混合物導入口２からシールゾーン８までの再生ポリエチレンとアルコールの混合物の滞留時間が短くなり、シールゾーン８に達するまでにアルコールを脱気できないことが要因であった。

〔比較例５〕
シールゾーン８なしで実施例２と同様の実験を行った。すなわち再生ポリエチレンの充満率が１００％となるような領域を設けずに行った。

その結果、アルコールのシール性が低下して添加剤投入口５よりアルコールが噴出し、添加剤を配合することができなかった。

〔比較例６〕
第二混練ゾーン９なしで、実施例２と同様の実験を行った。

その結果、再生ポリエチレンと表１に示した添加剤の練りが不十分となり、押出後の材料表面に水酸化マグネシウムが析出した。また、架橋後の伸びも目標を満足しなかった。

以上の実験結果から、第一混練ゾーンのＬ／Ｄを１以上として十分に再生ポリエチレンとアルコールを混練しなければ、再生ポリエチレン中にアルコールが残存してしまい、脱気が不十分となることが分かった。その結果、添加剤投入口５からアルコールが噴出したり再生ポリエチレンが発泡したりする現象が発生した。アルコールが４０ｍｏ１／ｈ脱気用押出機１へ供給される時、バックベント３は１３Ｌ以上であるような大きさを有すること、且つポリマ及びガス混合物導入口２からバックベント３までのＬ／Ｄが６以上であって、脱気用押出機１は、上流からバックベント３、ポリマ及びガス混合物導入口２、第一混練ゾーン７、シールゾーン８、添加剤投入口５、第二混練ゾーン９を順に有する構成であれば、図３に示す装置を用いてシラン架橋ポリエチレンから再生ポリエチレンを作製し、電力ケーブルや絶縁電線の絶縁材として機能化したポリマを押出すことが可能であることが分かった。

以上より、図１に示す装置により高分子化合物とガス状物質の混合物からガス状物質を取り除きながら、高分子化合物へ添加剤を配合して機能性材料を押出すことができる。すなわち、一台の押出機で高分子化合物とガス状物質の混合物からガス状物質を脱気しながら、添加剤を配合した機能材料を連続的に得ることが可能となる。特に、図３に示すような装置に適用することで有効に使用できる。

本発明において、脱気用押出機の詳細を示したものであるのである。 脱気用押出機のバックベントに接続するガス状物質の回収装置の概略図である。 図１、図２の装置に反応用押出機を接続した装置の概略図である。

符号の説明

１ 脱気用押出機
２ ポリマ
３ バックベント
４ バックベントヒータ
５ 添加剤投入口

Claims (10)

1. 高分子化合物とガス状物質の混合物を脱気用押出機に導入して、高分子化合物とガス状物質を分離すると共に高分子化合物をリサイクルする方法において、脱気用押出機の高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口に対して、脱気用押出機上流側にバックベントを設けると共に下流側に添加剤投入口を設け、前記導入口と前記添加剤投入口との間の混練ゾーンにシールゾーンを設け、前記脱気用押出機の導入口から高分子化合物とガス状物質との混合物を導入し、混練ゾーンで高分子化合物とガス状物質とを混練しながらシールゾーンでガス状物質をシールしつつ前記バックベントでガス状物質を真空排気し、シールゾーンを通過した高分子化合物に、前記添加剤投入口からの添加剤を加えて混練し押し出すことを特徴とする高分子化合物とガス状物質との混合物の分離リサイクル方法。
2. 前記脱気用押出機の前段で、架橋ポリマを超臨界、亜臨界処理にて高分子化合物やガス状物質の混合物とされて、脱気用押出機に供給される請求項１記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法。
3. ガス状物質が分離された高分子化合物に添加剤を配合することによって、電線・ケーブルの被覆材料を得る請求項１記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法。
4. 前記高分子化合物とは、シロキサン結合を有するポリマであり、前記ガス状物質とはアルコール類またはアルコール類を含む混合物である組み合わせである請求項１〜３のいずれかに記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法。
5. 前記ガス状物質が超臨界または亜臨界状態である請求項１〜４のいずれかに記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル方法。
6. 高分子化合物とガス状物質の混合物を脱気用押出機に導入して、高分子化合物とガス状物質を分離すると共に高分子化合物をリサイクルする装置において、脱気用押出機の高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口に対して、脱気用押出機上流側にバックベントを設けると共に下流側に添加剤投入口を設け、前記導入口と前記添加剤投入口との間の混練ゾーンにシールゾーンを設けたことを特徴とする高分子化合物とガス状物質との混合物の分離リサイクル装置。
7. 高分子化合物とガス状物質の混合物を脱気用押出機に導入して、高分子化合物とガス状物質を分離すると共に高分子化合物をリサイクルする装置において、脱気用押出機の高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口に対して、脱気用押出機上流側にバックベントを設け、前記導入口よりも押出機下流のダイス側に向かって、混合物の導入口から順に、第一混練ゾーン、シールゾーン、添加剤投入口、第二混練ゾーンを設けたことを特徴とする高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル装置。
8. 前記高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口よりも押出機下流のダイス側に、Ｌ／Ｄが１以上の第一混練ゾーンと、該第一混練ゾーンよりもダイス側にシールゾーンを設けた請求項７記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル装置。
9. 前記高分子化合物とガス状物質の混合物の導入口からバックベント位置までＬ／Ｄが６以上である請求項６〜８のいずれかに記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル装置。
10. 前記バックベントは、該バックベントの容積ａ（Ｌ）と前記ガス状物質の前記脱気用押出機への供給量ｂ（Ｌ／ｈ）との関係が下記式（１）
    ａ÷ｂ＞８×１０^-3 …（１）
    を満足するような大きさである請求項６〜９のいずれかに記載の高分子化合物とガス状物質の混合物の分離リサイクル装置。

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