JP2013001763A - Method and device of treating polymeric compound - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device of treating a polymeric compound producing a polymeric product having a mechanical property and a molecular weight each approximately equal to that of a virgin material without using a kneading disk in a screw piece of an extruder for reaction.SOLUTION: In the method for treating the polymeric compound producing the polymeric product by reacting the polymeric compound with a subcritical or supercritical fluid agent in the extruder 10 for reaction, the screw piece 12 rotating together with the screw shaft 11 of the extruder 10 for reaction has a structure which does not give shear to the polymeric compound and can endure high temperature and high pressure.

Description

本発明は、高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する高分子化合物の処理方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to a polymer compound processing method and apparatus for producing a polymer product by reacting a polymer compound and a subcritical or supercritical fluid drug in a reaction extruder.

汎用高分子化合物材料であるポリエチレンは電気絶縁性に優れた材料であり、電線・ケーブルの被覆材料として広く使用されている。また、ポリエチレン分子同士を三次元的に架橋することで耐熱性を付与した架橋ポリエチレンについても電線・ケーブルの被覆材料として大量に使用されている。   Polyethylene, which is a general-purpose polymer compound material, is a material with excellent electrical insulation, and is widely used as a coating material for electric wires and cables. In addition, a large amount of cross-linked polyethylene imparted with heat resistance by three-dimensionally cross-linking polyethylene molecules is used as a coating material for electric wires and cables.

通常、ポリエチレンは熱可塑性であることから、再度成形が可能であり広くマテリアルリサイクルされているが、架橋ポリエチレンは熱可塑性を持たないためにマテリアルリサイクルがあまり進められておらず、ほとんどが埋立・焼却処分される。   Usually, polyethylene is thermoplastic, so it can be molded again and is widely recycled. However, cross-linked polyethylene is not thermoplastic, so material recycling has not been promoted much, and most are landfilled and incinerated. Will be disposed of.

このような架橋ポリエチレンについても、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、特許文献1には、押出機中でスクリュのせん断力を利用して架橋ポリエチレンの分子鎖を切断することにより熱可塑化する方法が開示されており、特許文献2,3には、亜臨界又は超臨界のアルコールや炭酸エステルと接触させることによりシラン架橋ポリマの架橋結合であるシロキサン結合を選択的に切断して熱可塑化する方法が開示されている。   With regard to such cross-linked polyethylene, there is a growing movement to carry out material recycling, and a technology that makes this possible is emerging. For example, Patent Document 1 discloses a method of thermoplasticizing by cutting a molecular chain of a crosslinked polyethylene using a shearing force of a screw in an extruder. A method is disclosed in which a siloxane bond, which is a cross-linked bond of a silane cross-linked polymer, is selectively cut and thermoplasticized by contact with a critical or supercritical alcohol or carbonate.

特に、亜臨界又は超臨界のアルコールや炭酸エステルを用いて熱可塑化する方法では、特許文献1に開示された方法に比べてポリエチレン分子量の低下が少ないため、比較的良好な機械特性を有する再生ポリエチレンが得られる。   In particular, in the method of thermoplasticizing using a subcritical or supercritical alcohol or carbonate ester, since the decrease in the polyethylene molecular weight is less than that of the method disclosed in Patent Document 1, the regeneration has relatively good mechanical properties. Polyethylene is obtained.

特許第3026270号公報Japanese Patent No. 3026270 特許第4081454号公報Japanese Patent No. 4081454 特開2010−1385号公報JP 2010-1385 A 特開2006−26949号公報JP 2006-26949 A

特に、特許文献1や特許文献2に示されるような処理方法には、(二軸)押出機が使用され、架橋ポリエチレンに対するせん断付与や高圧下で架橋ポリエチレンを充満させることを目的として、スクリュ構成の一部若しくは広い領域にニーディングディスク(楕円状ディスクから構成された混練用スクリュピース)を使用することが多い。   In particular, in the processing methods shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, a (biaxial) extruder is used, and the screw configuration is used for the purpose of applying shear to the crosslinked polyethylene and filling the crosslinked polyethylene under high pressure. In many cases, a kneading disk (a kneading screw piece composed of an elliptical disk) is used in a part of or a wide area.

このため、意図的に又は意図的でないにしろ架橋ポリエチレンや架橋ポリエチレンを処理した再生ポリエチレンに過度のせん断がかかってしまうため、再生ポリエチレンはバージン材料に比べて機械特性やポリエチレン分子量の低下が避けられない。   For this reason, excessively shearing is applied to crosslinked polyethylene and recycled polyethylene treated with crosslinked polyethylene, whether intentionally or unintentionally, so that the degradation of mechanical properties and polyethylene molecular weight of recycled polyethylene is avoided compared to virgin materials. Absent.

そこで、本発明の目的は、反応用押出機のスクリュピースにニーディングディスクを使用することなく、バージン材料とほぼ同等の機械特性及び分子量を有する高分子生成物を生成する高分子化合物の処理方法及び装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for treating a polymer compound that generates a polymer product having mechanical properties and molecular weight substantially equal to that of a virgin material without using a kneading disk for the screw piece of the reaction extruder. And providing an apparatus.

この目的を達成するために創案された本発明は、高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する高分子化合物の処理方法において、前記反応用押出機のスクリュ軸と一体に回転するスクリュピースを、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造とする高分子化合物の処理方法である。   The present invention, which was created to achieve this object, is a method for treating a polymer compound in which a polymer compound and a subcritical or supercritical fluid drug are reacted in a reaction extruder to produce a polymer product. In this method, the screw piece that rotates integrally with the screw shaft of the reaction extruder has a structure that can withstand high temperature and pressure without shearing the polymer compound.

また、本発明は、高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する高分子化合物の処理装置において、前記反応用押出機は、前記高分子化合物の供給部と、前記薬剤を注入する注入部と、前記薬剤を前記供給部側に逆流しないようにするためのシール部と、前記高分子化合物と前記薬剤の混合物を押出機下流側に搬送する搬送部とを備え、前記シール部が、前記反応用押出機のスクリュ軸と一体に回転するスクリュピースと、前記スクリュピースよりも押出機下流側に設けられたシールリングとからなり、前記スクリュピースが、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造である高分子化合物の処理装置である。   Further, the present invention provides a processing apparatus for a polymer compound that generates a polymer product by reacting a polymer compound and a subcritical or supercritical fluid drug in a reaction extruder. The polymer compound supply unit, the injection unit for injecting the drug, the seal unit for preventing the drug from flowing back to the supply unit side, and the mixture of the polymer compound and the drug extruder. A screw part that rotates integrally with the screw shaft of the reaction extruder, and a seal ring that is provided on the downstream side of the extruder with respect to the screw piece. Thus, the screw piece is a polymer compound processing apparatus having a structure capable of withstanding high temperature and high pressure without shearing the polymer compound.

前記スクリュピースの表面には、前記シール部に前記高分子化合物の圧力がかかる際に、前記反応用押出機のシリンダ内壁と接近又は接し、前記スクリュ軸を支持して前記スクリュ軸の振動や変形を防止する曲線を帯びた突起状の支持体が形成されると良い。   When the pressure of the polymer compound is applied to the seal portion, the surface of the screw piece approaches or comes into contact with the cylinder inner wall of the reaction extruder, supports the screw shaft, and vibrates or deforms the screw shaft. It is preferable that a protrusion-like support body having a curve to prevent the above is formed.

前記反応用押出機停止中の前記支持体の頂点部と前記シリンダ内壁とのクリアランスは0.5mm以上1.5mm以下であると良い。   The clearance between the apex of the support and the cylinder inner wall when the reaction extruder is stopped is preferably 0.5 mm or more and 1.5 mm or less.

前記スクリュピースは、L/D(スクリュ軸長(L)/スクリュ軸断面直径(D))=0.5mmに少なくとも1つ以上の前記支持体を有すると良い。   The screw piece may include at least one support body at L / D (screw shaft length (L) / screw shaft section diameter (D)) = 0.5 mm.

前記反応用押出機は二軸押出機であると良い。   The reaction extruder may be a twin screw extruder.

本発明によれば、反応用押出機のスクリュピースにニーディングディスクを使用することなく、バージン材料とほぼ同等の機械特性及び分子量を有する高分子生成物を生成することができる。   According to the present invention, a polymer product having substantially the same mechanical properties and molecular weight as that of a virgin material can be produced without using a kneading disk for the screw piece of the reaction extruder.

本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows an example of the screw piece used for the processing method of the high molecular compound which concerns on this invention, and its arrangement | positioning, (a) is sectional drawing, (b) is a side view. 反応用押出機のスクリュを示すシール部近傍の模式図である。It is a schematic diagram of the seal | sticker part vicinity which shows the screw of the extruder for reaction. 本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows an example of the screw piece used for the processing method of the high molecular compound which concerns on this invention, and its arrangement | positioning, (a) is sectional drawing, (b) is a side view. 本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows an example of the screw piece used for the processing method of the high molecular compound which concerns on this invention, and its arrangement | positioning, (a) is sectional drawing, (b) is a side view. 本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows an example of the screw piece used for the processing method of the high molecular compound which concerns on this invention, and its arrangement | positioning, (a) is sectional drawing, (b) is a side view. 本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows an example of the screw piece used for the processing method of the high molecular compound which concerns on this invention, and its arrangement | positioning, (a) is sectional drawing, (b) is a side view. 本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows an example of the screw piece used for the processing method of the high molecular compound which concerns on this invention, and its arrangement | positioning, (a) is sectional drawing, (b) is a side view. 本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、(a)は断面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows an example of the screw piece used for the processing method of the high molecular compound which concerns on this invention, and its arrangement | positioning, (a) is sectional drawing, (b) is a side view. 本発明の一実施の形態に係る高分子化合物の処理装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the processing apparatus of the high molecular compound which concerns on one embodiment of this invention. 比較例1で用いた反応用押出機のスクリュを示すシール部近傍の模式図である。6 is a schematic view in the vicinity of a seal portion showing a screw of a reaction extruder used in Comparative Example 1. FIG. 比較例2で用いた反応用押出機のスクリュを示すシール部近傍の模式図である。6 is a schematic view of the vicinity of a seal portion showing a screw of a reaction extruder used in Comparative Example 2. FIG. 比較例3で用いた反応用押出機のスクリュを示すシール部近傍の模式図である。6 is a schematic view of the vicinity of a seal portion showing a screw of a reaction extruder used in Comparative Example 3. FIG. 従来のスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、(a)は断面図、(b)は斜視図である。It is a figure which shows an example of the conventional screw piece and its arrangement | positioning, (a) is sectional drawing, (b) is a perspective view.

本発明に係る高分子化合物の処理方法は、高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する方法であり、反応用押出機のスクリュピースにニーディングディスクを使用することなく、バージン材料とほぼ同等の機械特性及び分子量を有する高分子生成物を生成するためのものである。   The method for treating a polymer compound according to the present invention is a method for producing a polymer product by reacting a polymer compound and a subcritical or supercritical fluid drug in a reaction extruder. In order to produce a polymer product having mechanical properties and molecular weight almost equal to virgin material without using a kneading disk for the screw piece.

通常、ニーディングディスクは高分子化合物の混練・分散用途に用いられ、高圧下での使用にも適したスクリュピースである。ニーディングディスクは、特許文献2に示された押出機では特に高分子化合物を充満させる高圧環境下のシール部に適用されることがあり、また、特許文献4に示されたように超臨界流体用の押出機中に混練や脱気を目的として使用されることもある。   Usually, a kneading disk is a screw piece that is used for kneading and dispersing polymer compounds and is also suitable for use under high pressure. The kneading disk may be applied to a seal part in a high-pressure environment that is filled with a high molecular compound particularly in the extruder shown in Patent Document 2, and as shown in Patent Document 4, a supercritical fluid is used. It may be used for the purpose of kneading and deaeration in a conventional extruder.

高分子生成物の機械特性を考慮した場合、ニーディングディスクによって加えられるせん断は分子量の低下を招くため、できる限り使用領域を減らしたり、使用しないことが望ましい。   Considering the mechanical properties of the polymer product, the shear applied by the kneading disk leads to a decrease in molecular weight, so it is desirable to reduce the use area as much as possible or not to use it.

例えば、特許文献2に示された従来の押出機では、シール部はニーディングディスクとシールリング(せき止め効果の高いリング状のシール用ピース)を組み合わせた構成である。   For example, in the conventional extruder shown in Patent Document 2, the seal portion is configured by combining a kneading disk and a seal ring (ring-shaped sealing piece having a high damming effect).

特許文献2に示された構成の押出機を用いた場合に、高分子生成物のせん断を抑えるために、単純にニーディングディスクを除いた構成とした場合、シール部が、高分子化合物の供給部に使用されるフルフライト(材料を送るための羽根が付いた搬送用スクリュピース)とシールリングとからなる構成となり、シールリング手前で急激な圧力上昇が起こると、フルフライトはニーディングディスクのように混練する目的のものではないため、ニーディングディスクより脆く、フルフライトの羽根が破損するなどの不具合が予想される。   In the case of using the extruder having the configuration shown in Patent Document 2, in order to suppress the shearing of the polymer product, when the configuration is such that the kneading disk is simply removed, the seal portion supplies the polymer compound. It is composed of a full flight (conveying screw piece with blades for feeding material) used for the part and a seal ring. When a sudden pressure rise occurs before the seal ring, the full flight is Thus, it is not intended for kneading, and therefore, it is more brittle than a kneading disk, and problems such as breakage of full flight blades are expected.

そこで、段階的に昇圧しながら、且つせん断を抑制するために、シール部での高分子化合物の充満率を高め、高分子化合物にかかるせん断を抑制するには最も好適なスクリュピースであるトーピードピース(円筒状のスクリュピースで、シリンダ内の空間体積が大きく滞留時間の延長に効果がある)の適用が考えられるが、押出機停止状態でのシリンダとスクリュピースとの間の距離(クリアランス)が比較的大きいため、高圧下で使用した場合、高分子化合物の圧力が不均一であると圧力による応力でスクリュ軸が振動して変形し、最悪の場合、スクリュ軸が折れる可能性や他のスクリュピースが押出機シリンダ壁面と接触(かじり)を繰り返すことでスクリュピースの摩耗や破損、シリンダの損傷といった不具合が考えられるため、本用途には適用が難しい。   Therefore, in order to suppress the shear while increasing the pressure stepwise, the torpedo piece is the most suitable screw piece for suppressing the shear applied to the polymer compound by increasing the filling rate of the polymer compound at the seal portion. (The cylindrical screw piece has a large space volume in the cylinder and is effective for extending the residence time). However, the distance (clearance) between the cylinder and the screw piece when the extruder is stopped is considered. Because it is relatively large, when used under high pressure, if the pressure of the polymer compound is not uniform, the screw shaft will vibrate and deform due to the stress caused by the pressure. In the worst case, the screw shaft may break or other screw Since the piece repeatedly contacts (galling) with the cylinder wall of the extruder, problems such as wear and breakage of the screw piece and damage to the cylinder may occur. It is difficult to apply to.

そこで、このような高分子化合物が充満し、さらに高温高圧となる部分、特に反応用押出機のシール部において、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造のピースを配置するという本発明に至った。   Therefore, in such a part that is filled with such a polymer compound and becomes a high temperature and high pressure, particularly in the seal part of the reaction extruder, a piece having a structure that can withstand the high temperature and high pressure without shearing the polymer compound is disposed. This has led to the present invention.

そのような形態の一つとして、トーピードピースの外面に突起状の支持体を有するスクリュピースをニーディングディスクの代わりに配置することが挙げられる。突起状の支持体は、スクリュピースが応力を受けた際に、スクリュ軸の振動を最小限に抑える効果があるため、トーピードピースの高圧下での使用を可能とするものである。   As one of such forms, a screw piece having a protruding support on the outer surface of the torpedo piece may be arranged instead of the kneading disk. The protrusion-like support has an effect of minimizing the vibration of the screw shaft when the screw piece is subjected to stress, so that the torpedo piece can be used under high pressure.

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1,2に示すように、本実施の形態に係る高分子化合物の処理方法は、高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機10中で反応させて高分子生成物を生成する方法であり、反応用押出機10のスクリュ軸11と一体に回転するスクリュピース12を、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造とすることを特徴とする。   As shown in FIGS. 1 and 2, the polymer compound processing method according to the present embodiment reacts a polymer compound with a subcritical or supercritical fluid chemical in a reaction extruder 10 to produce a polymer. The screw piece 12 that rotates integrally with the screw shaft 11 of the reaction extruder 10 has a structure that can withstand high temperature and high pressure without shearing the polymer compound. To do.

この高分子化合物の処理方法に用いる高分子化合物の処理装置は、反応用押出機10を有しており、反応用押出機10は、高分子化合物の供給部13と、薬剤を注入する注入部14と、薬剤を供給部13側に逆流しないようにするためのシール部15と、高分子化合物と薬剤の混合物を押出機下流側に搬送する搬送部16とを備える。   The polymer compound processing apparatus used in this polymer compound processing method includes a reaction extruder 10, which includes a polymer compound supply unit 13 and an injection unit for injecting a drug. 14, a seal unit 15 for preventing the drug from flowing backward to the supply unit 13 side, and a transport unit 16 for transporting the mixture of the polymer compound and the drug to the downstream side of the extruder.

反応用押出機10は、単軸押出機でも二軸押出機でも良いが、シール性の観点からは二軸押出機である方が良い。図2に示したように、二軸押出機であると、後述するシールリング17がシール部15で噛み合うように各スクリュ軸11に設置されるため、シール性が高く、高分子化合物の充満率を効率的に高くすることができる。   The reaction extruder 10 may be a single-screw extruder or a twin-screw extruder, but is preferably a twin-screw extruder from the viewpoint of sealing properties. As shown in FIG. 2, in the case of a twin screw extruder, since a seal ring 17 described later is installed on each screw shaft 11 so as to be engaged with the seal portion 15, the sealing performance is high, and the filling rate of the polymer compound Can be increased efficiently.

シール部15は、反応用押出機10のスクリュ軸11と一体に回転するスクリュピース12を有するスクリュピース部と、スクリュピース12よりも押出機下流側に設けられたシールリング17を有するシールリング部とからなる。つまり、シール部15には、各スクリュ軸に対し、複数のスクリュピース12と1つのシールリング17が配置されている。   The seal portion 15 includes a screw piece portion having a screw piece 12 that rotates integrally with the screw shaft 11 of the reaction extruder 10, and a seal ring portion having a seal ring 17 provided on the downstream side of the extruder from the screw piece 12. It consists of. That is, the seal part 15 is provided with a plurality of screw pieces 12 and one seal ring 17 for each screw shaft.

これらスクリュピース12とシールリング17は、注入部14の手前に設けられる。また、スクリュピース12は、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造、特に有効な方法として、スクリュピース12の表面に支持体18を設けた構造にされる。   The screw piece 12 and the seal ring 17 are provided in front of the injection portion 14. Further, the screw piece 12 has a structure in which the polymer compound is not sheared and can withstand high temperature and high pressure. As a particularly effective method, the screw piece 12 has a structure in which a support 18 is provided on the surface of the screw piece 12.

従来の処理方法(分解方法)では、材料が充満しているシール部15で、材料にせん断をかけて、材料の架橋を分解する方法を用いていた。そのため、このシール部15には、ニーディングディスクを用いて材料をすりつぶしていた。   In the conventional processing method (decomposing method), a method is used in which the material is sheared at the seal portion 15 filled with the material to decompose the cross-linking of the material. Therefore, the seal portion 15 has been ground using a kneading disk.

ニーディングディスクの構造は、図13に示すように、ニーディングディスク60がスクリュ軸11に対して垂直に設置されているため、フルフライトのように材料を送り出す機能はなく、更に、シリンダ内壁19と接近する面61は、角を持った四角形であるため、フルフライトなどの材料を送り出す機能を持つピースから構成される供給部から送り出される材料によって、ニーディングディスクが設けられた部分に滞留する材料を押出機下流側へ押し出さない限り、この部分の材料は面61によってせん断がかけられる。   As shown in FIG. 13, the kneading disk has a structure in which the kneading disk 60 is installed perpendicular to the screw shaft 11, and therefore does not have a function of feeding material as in full flight. Since the approaching surface 61 is a square with a corner, the surface 61 stays in the part where the kneading disk is provided by the material sent out from the supply part composed of a piece having a function of feeding out the material such as full flight. Unless the material is extruded downstream of the extruder, this portion of the material is sheared by the face 61.

本実施の形態においても、高分子化合物を充満させることは従来とかわらないため、支持体18はスクリュ軸11に対して垂直に設置され、材料を送り出す機能を持たず、供給部13から送られる高分子化合物圧により押し出され順次注入部14へ高分子化合物が送り込まれる。   Also in the present embodiment, since filling the polymer compound is not different from the conventional one, the support 18 is installed perpendicular to the screw shaft 11 and does not have a function of feeding out the material, and is fed from the supply unit 13. The polymer compound is pushed out by the polymer compound pressure, and the polymer compound is sequentially fed into the injection unit 14.

しかし、本実施の形態では、高分子化合物をせん断するのではなく、薬剤によって架橋を反応分解する方法に用いる装置であるので、シール部15で高分子化合物にせん断をかけることは望ましくない。   However, in this embodiment, since the apparatus is not used to shear the polymer compound but to be used for the method of reactively decomposing the crosslinking with a drug, it is not desirable to shear the polymer compound at the seal portion 15.

そのため、シール部15に設けるスクリュピース12はスクリュ軸11の振動を抑制するためにスクリュ軸11を支持する支持体18を設けたものである。この支持体18による高分子化合物への応力はかからないように、若しくは最低限に抑えるようにすることが好ましいため、支持体18のシリンダ内壁19と接近若しくは接する部分は、図1に示したように、点又は曲面であるようにする。   Therefore, the screw piece 12 provided in the seal portion 15 is provided with a support 18 that supports the screw shaft 11 in order to suppress vibration of the screw shaft 11. Since it is preferable not to apply the stress to the polymer compound by the support 18 or to suppress it to the minimum, the portion of the support 18 that approaches or contacts the cylinder inner wall 19 is as shown in FIG. , To be a point or a curved surface.

高分子化合物、又は高分子化合物と薬剤やその反応物を送り出す目的である供給部13、注入部14を含む搬送部16にはフルフライト20が設けられている。フルフライト20は、羽根21がスクリュ軸11に沿って螺旋状に設けられているため、材料を軸方向に送り出す機能を有する。   The full flight 20 is provided in the conveyance part 16 containing the supply part 13 and the injection | pouring part 14 which are the objectives which send out a high molecular compound or a high molecular compound, a chemical | medical agent, and its reaction material. The full flight 20 has a function of feeding the material in the axial direction because the blades 21 are provided spirally along the screw shaft 11.

一方、高分子化合物を充満させて薬剤の逆流を防ぐ目的のシール部15に用いるスクリュピースには、高分子化合物を搬送する機能を必要としない。   On the other hand, the screw piece used for the seal part 15 for the purpose of preventing the back flow of the drug by filling the polymer compound does not need a function of conveying the polymer compound.

以下、スクリュピースの構造について詳細に説明する。   Hereinafter, the structure of the screw piece will be described in detail.

本発明に係る高分子化合物の処理方法(分解方法)は、高分子化合物を反応用押出機10のせん断により分解するのではなく、薬剤により反応分解させる方法であり、高分子化合物にはスクリュピースによるせん断を与えないことが好ましいため、ニーディングディスク60を使用しない。更に、シール部15は、高分子化合物が充満、滞留し、高圧になるため、それに耐え得るスクリュピースで構成されることが求められる。   The polymer compound treatment method (decomposition method) according to the present invention is a method in which a polymer compound is not decomposed by shearing by the reaction extruder 10, but is reacted and decomposed by a chemical. Therefore, the kneading disk 60 is not used. Furthermore, since the high molecular compound is filled and stays and becomes high pressure, the seal portion 15 is required to be configured with a screw piece that can withstand it.

高分子化合物にせん断を与えず、高温高圧下での使用に耐え得るスクリュピースであれば使用可能であるが、一例として曲線を帯びた突起状の支持体18が形成されたスクリュピース12を設ける方法が有効である。端部に丸みを持たせたような形状であると、高圧下での使用でも摩耗が抑えられ、また高分子化合物に与えるせん断を低減させることが可能である。   Any screw piece that can withstand use under high temperature and high pressure without giving shear to the polymer compound can be used. As an example, a screw piece 12 having a curved support 18 formed thereon is provided. The method is effective. When the end has a rounded shape, wear is suppressed even when used under high pressure, and shear applied to the polymer compound can be reduced.

このような理由から、スクリュピース12の表面には、シール部15に高分子化合物の圧力がかかる際に、反応用押出機10のシリンダ内壁19と接近又は接し、スクリュ軸11を支持してスクリュ軸11の振動や変形を防止する曲線を帯びた突起状の支持体18が形成される。   For this reason, the surface of the screw piece 12 is brought close to or in contact with the cylinder inner wall 19 of the reaction extruder 10 when the pressure of the polymer compound is applied to the seal portion 15, and supports the screw shaft 11. A projecting support 18 having a curved shape that prevents vibration and deformation of the shaft 11 is formed.

支持体18の形状は、角を持たない曲線からなり、シリンダ内壁19と接触する部分は、点又は角を持たない曲面であると良い。また、安定性を考慮し、各支持体18は同形状であることが好ましい。   The shape of the support 18 is a curved line having no corners, and the portion in contact with the cylinder inner wall 19 is preferably a curved surface having no points or corners. In consideration of stability, it is preferable that each support 18 has the same shape.

支持体18の頂点部22とシリンダ内壁19とのクリアランスCは0.5mm以上1.5mm以下であることが好ましい。クリアランスCとは、各スクリュピース12の支持体18の頂点部22、即ち、頂点若しくは頂点を含む面と反応用押出機10のシリンダ内壁19との反応用押出機停止状態での空間距離のことであり、より好ましくは1.0mm以上1.2mm以下とすると良い。   The clearance C between the apex 22 of the support 18 and the cylinder inner wall 19 is preferably 0.5 mm or more and 1.5 mm or less. The clearance C is a spatial distance in a state where the reaction extruder is stopped between the apex portion 22 of the support 18 of each screw piece 12, that is, the apex or a plane including the apex, and the cylinder inner wall 19 of the reaction extruder 10. More preferably, the thickness is 1.0 mm or more and 1.2 mm or less.

スクリュピース12は、L/D(スクリュ軸長(L)/スクリュ軸断面直径(D))=0.5mmに少なくとも1つ以上の支持体18を有することが好ましい。各スクリュピース12の支持体18の個数に合わせて、それぞれのスクリュピース12を組み合わせれば良い。   The screw piece 12 preferably has at least one support 18 at L / D (screw shaft length (L) / screw shaft section diameter (D)) = 0.5 mm. What is necessary is just to combine each screw piece 12 according to the number of the support bodies 18 of each screw piece 12.

このとき、高分子化合物の圧力がかかっても、スクリュ軸11が振動しないようにスクリュピース12の支持体18により支えられる構造であり、且つ高分子化合物にせん断を与えない配置とする。   At this time, even if pressure of the polymer compound is applied, the screw shaft 11 is supported by the support 18 of the screw piece 12 so as not to vibrate, and the polymer compound is not sheared.

例えば、1つのスクリュピース12に支持体18が2つ以上ある場合には、1つのスクリュピース12があれば、その支持体18でスクリュ軸11の振動を抑えることができるが、スクリュピース12が1つであると、材料が充満する部分のL/Dが小さく、高分子化合物の充満時間が短くなるため、スクリュピース12は2つ以上設けることが好ましい。   For example, when one screw piece 12 has two or more supports 18, if there is one screw piece 12, vibration of the screw shaft 11 can be suppressed by the support 18. When the number is one, the L / D of the portion filled with the material is small, and the filling time of the polymer compound is shortened. Therefore, it is preferable to provide two or more screw pieces 12.

なお、1つのスクリュピース12に支持体18が1つの場合には、1つのスクリュピース12では、スクリュ軸11を支持できないため、支持体18を少なくとも1つ以上設けているスクリュピース12を更に設置する必要がある。   In addition, when there is one support body 18 for one screw piece 12, the screw shaft 11 cannot be supported by one screw piece 12, and therefore, a screw piece 12 provided with at least one support body 18 is further installed. There is a need to.

以下にスクリュピース12の配置の一例を示す。以下の例は、シール部15に複数のスクリュピース12を設けた例であり、説明のためにホッパ側のスクリュピース12からそれぞれ第1スクリュピース12a、第2スクリュピース12b、第3スクリュピース12cとして説明する。スクリュピース12の個数は必要により適宜決められるが、ここでは説明のために3個までとした。さらに、支持体18とシリンダ壁面とのクリアランス等を見やすくするために、ここでは押出機が単軸であった場合の図、及び説明とする。なお、スクリュピース12の下流側には、シールリング17が設けられる。   An example of the arrangement of the screw pieces 12 is shown below. The following example is an example in which a plurality of screw pieces 12 are provided in the seal portion 15, and the first screw piece 12 a, the second screw piece 12 b, and the third screw piece 12 c are respectively provided from the hopper side screw piece 12 for explanation. Will be described. The number of screw pieces 12 is appropriately determined if necessary, but here it is limited to three for the sake of explanation. Further, in order to make the clearance between the support 18 and the cylinder wall surface easy to see, here, a case where the extruder is a single shaft will be described and an explanation will be given. A seal ring 17 is provided on the downstream side of the screw piece 12.

[支持体が1つである場合の例]
図3,4に示すように、1つのスクリュピース12に支持体18が1つである場合は、1つのスクリュピース12だけでは高分子化合物圧力によるスクリュ軸11の振動を抑えることができないため、スクリュピース12を複数個配置する必要がある。
[Example when there is one support]
As shown in FIGS. 3 and 4, when there is one support 18 for one screw piece 12, the vibration of the screw shaft 11 due to the polymer compound pressure cannot be suppressed with only one screw piece 12. It is necessary to arrange a plurality of screw pieces 12.

スクリュピース12を2つしか設けない場合は、第1スクリュピース12aと第2スクリュピース12bの支持体18a,18bは、図3に示すように、支持体18a,18bが対称的な位置となるように配置すると良い。   When only two screw pieces 12 are provided, the support bodies 18a and 18b of the first screw piece 12a and the second screw piece 12b are positioned symmetrically as shown in FIG. It is good to arrange like this.

支持体18が1つのスクリュピース12であっても、スクリュピース12を3つ以上設ける場合はその限りではなく、スクリュ軸11を支持できる構造であれば良い。例えば、図4に示すように、支持体18a,18b,18cが90度毎に配置されるように第1〜第3スクリュピース12a〜12cを配置する。   Even if the support 18 is a single screw piece 12, the structure is not limited to the case where three or more screw pieces 12 are provided, and any structure that can support the screw shaft 11 may be used. For example, as shown in FIG. 4, the first to third screw pieces 12a to 12c are arranged so that the supports 18a, 18b, and 18c are arranged every 90 degrees.

なお、スクリュピース12はスクリュ軸11に固定され、それぞれのスクリュピース12は連動して動くため、固定した支持体18の位置がずれることはない。   In addition, since the screw piece 12 is fixed to the screw shaft 11 and each screw piece 12 moves in conjunction, the position of the fixed support 18 does not shift.

[支持体が2つ以上である場合の例]
図5〜8に示すように、1つのスクリュピース12に支持体18が2つ以上ある場合は、1つのスクリュピース12でもある程度、スクリュ軸11の振動を抑制できるため、第1スクリュピース12a、第2スクリュピース12b、それ以降のスクリュピース12の支持体18の配置角度は、特に規定されない。
[Example when there are two or more supports]
As shown in FIGS. 5 to 8, when there are two or more supports 18 in one screw piece 12, the vibration of the screw shaft 11 can be suppressed to some extent even with one screw piece 12. The arrangement angle of the support body 18 of the second screw piece 12b and the subsequent screw pieces 12 is not particularly defined.

例えば、1つのスクリュピース12に支持体が4つの場合は、図7に示すように、第1及び第2スクリュピース12a,12bを側面から見たときに、各スクリュピース12a,12bの支持体18a,18bが並行に一列に並ぶように配置しても良いし、図8に示すように、第1及び第2スクリュピース12a,12bを側面から見たときに、第1スクリュピース12aの支持体18aと第2スクリュピース12bの支持体18bが並列せず、スクリュ軸11に対して螺旋を描くように点在した配置としても良い。   For example, when there are four supports in one screw piece 12, as shown in FIG. 7, when the first and second screw pieces 12a and 12b are viewed from the side, the supports of the screw pieces 12a and 12b. 18a and 18b may be arranged in a line in parallel, and as shown in FIG. 8, when the first and second screw pieces 12a and 12b are viewed from the side, the first screw piece 12a is supported. The body 18a and the support body 18b of the second screw piece 12b may be arranged in a dotted manner so as to draw a spiral with respect to the screw shaft 11.

また、スクリュ軸11の高分子化合物の圧力による振動を抑え、スクリュ軸11を支持できるのであれば、各スクリュピース12の支持体18の数は異なっても良い。しかし、あまり支持体18を多くし、且つ、各スクリュピース12の支持体18が螺旋を描くように点在している場合、角を持たない支持体18であっても高分子化合物へせん断が加わってしまうことに留意しなければならない。   Moreover, the number of the support bodies 18 of each screw piece 12 may differ if the vibration by the pressure of the polymer compound of the screw shaft 11 can be suppressed and the screw shaft 11 can be supported. However, when the support 18 is increased so much and the support 18 of each screw piece 12 is scattered so as to draw a spiral, even if the support 18 has no corners, shearing is applied to the polymer compound. You have to keep in mind that you will join.

各スクリュピース12の支持体18の数、スクリュピース12の配置については適宜調整可能であるが、あくまで、高分子化合物圧によるスクリュ軸11の振動を抑え、スクリュ軸11を支持する最低限度の支持体18の数及び配置とする。   The number of the support bodies 18 of each screw piece 12 and the arrangement of the screw pieces 12 can be appropriately adjusted. However, the minimum support for suppressing the vibration of the screw shaft 11 due to the polymer compound pressure and supporting the screw shaft 11 is only required. The number and arrangement of the bodies 18 are assumed.

これまで説明した機構を有する高分子化合物の処理装置の全体構成を説明する。   The overall structure of the polymer compound processing apparatus having the mechanism described so far will be described.

図9に示すように、高分子化合物の処理装置30は、高分子化合物と薬剤とを反応させて高分子生成物を生成する反応用押出機10と、反応用押出機10で生成した高分子化合物と薬剤との混合物から薬剤を脱気する脱気用押出機31とを主に備える。   As shown in FIG. 9, the polymer compound processing apparatus 30 includes a reaction extruder 10 that generates a polymer product by reacting a polymer compound and a drug, and a polymer that is generated by the reaction extruder 10. The apparatus mainly includes a degassing extruder 31 for degassing the drug from the mixture of the compound and the drug.

反応用押出機10及び脱気用押出機31は、単軸でも多軸でも良いが、高分子化合物等のシール性の点から二軸押出機が好ましい。二軸押出機は、シリンダ内に一対のスクリュを互いに同方向、或いは異方向に回転自在に設けて構成される。   The reaction extruder 10 and the degassing extruder 31 may be single-screw or multi-screw, but a twin-screw extruder is preferable from the viewpoint of sealing properties such as a polymer compound. The twin-screw extruder is configured by providing a pair of screws in a cylinder so as to be rotatable in the same direction or in different directions.

反応用押出機10の基部には、高分子化合物を投入するホッパ32が設けられ、反応用押出機10の先端の吐出口には反応管33が接続される。ホッパ32と反応用押出機10吐出口との間のシリンダには注入部14が設けられる。   A hopper 32 for introducing a polymer compound is provided at the base of the reaction extruder 10, and a reaction tube 33 is connected to a discharge port at the tip of the reaction extruder 10. An injection portion 14 is provided in a cylinder between the hopper 32 and the discharge port of the reaction extruder 10.

注入部14は、薬剤注入ライン34を介して薬剤タンク35に接続される。薬剤注入ライン34には、薬剤を加圧し反応用押出機10に送り込むための薬剤注入ポンプ36と、薬剤を加熱するための薬剤加熱ヒータ37とが配置される。薬剤は、薬剤注入ポンプ36及び薬剤加熱ヒータ37により高温高圧にされ、超臨界又は亜臨界状態で反応用押出機10に注入される。   The injection unit 14 is connected to a drug tank 35 via a drug injection line 34. In the drug injection line 34, a drug injection pump 36 for pressurizing the drug and feeding it to the reaction extruder 10 and a drug heater 37 for heating the drug are arranged. The drug is heated to a high temperature and a high pressure by a drug injection pump 36 and a drug heater 37 and injected into the reaction extruder 10 in a supercritical or subcritical state.

反応用押出機10には、そのシリンダ内を所定の温度に保つためのジャケットやヒータなどの図示しない加熱手段が設けられる。反応用押出機10内は、薬剤が超臨界又は亜臨界の状態を保持できる温度・圧力に調整される。   The reaction extruder 10 is provided with heating means (not shown) such as a jacket and a heater for keeping the inside of the cylinder at a predetermined temperature. The reaction extruder 10 is adjusted to a temperature and pressure at which the drug can maintain a supercritical or subcritical state.

反応管33は、超臨界又は亜臨界状態を保持して高分子化合物と薬剤とを反応させるものである。反応管33の先端(吐出口)は、反応管33から吐出された高分子化合物と薬剤の混合物を常圧付近まで減圧する圧力調整機構38が設けられた吐出ライン39を介して、脱気用押出機31の投入口40に接続される。   The reaction tube 33 keeps the supercritical or subcritical state and reacts the polymer compound with the drug. The tip (discharge port) of the reaction tube 33 is for deaeration through a discharge line 39 provided with a pressure adjusting mechanism 38 for reducing the mixture of the polymer compound and the drug discharged from the reaction tube 33 to near normal pressure. Connected to the inlet 40 of the extruder 31.

脱気用押出機31の投入口40の上流側には、高分子化合物と薬剤との混合物から薬剤を脱気するためのバックベント41が設けられ、投入口40の下流側には、バックベント41と同様に薬剤を脱気するフロントベント42が設けられる。バックベント41には、バックベント41を加熱するためのベントボックスヒータ43が設けられる。   A back vent 41 for degassing the drug from the mixture of the polymer compound and the drug is provided on the upstream side of the inlet 40 of the degassing extruder 31, and a back vent is provided on the downstream side of the inlet 40. Similar to 41, a front vent 42 for degassing the medicine is provided. The back vent 41 is provided with a vent box heater 43 for heating the back vent 41.

脱気用押出機31の先端(吐出口)には、脱気した高分子生成物をストランド状にして排出するためのダイス44が設けられる。ダイス44の下流側には、ストランド状の高分子生成物を冷却する冷却水槽45が配置され、その冷却水槽45の下流側には、ストランド状の高分子生成物(ストランド46)を切断してペレタイズ(ペレット47化)するストランドカッタ48が配置される。   A die 44 for discharging the degassed polymer product in the form of a strand is provided at the tip (discharge port) of the degassing extruder 31. A cooling water tank 45 for cooling the strand-shaped polymer product is disposed on the downstream side of the die 44, and the strand-shaped polymer product (strand 46) is cut downstream of the cooling water tank 45. A strand cutter 48 for pelletizing (forming pellets 47) is disposed.

バックベント41及びフロントベント42は、吸引ライン49を介して、薬剤中の不純物をトラップするためのトラッパ50に接続される。吸引ライン49には、バックベント41及びフロントベント42内の圧力を調整するための槽圧調整バルブ51が設けられる。   The back vent 41 and the front vent 42 are connected via a suction line 49 to a trapper 50 for trapping impurities in the medicine. The suction line 49 is provided with a tank pressure adjusting valve 51 for adjusting the pressure in the back vent 41 and the front vent 42.

トラッパ50は、凝縮ライン52を介して、薬剤を凝縮して貯留するコンデンサ53に接続される。凝縮ライン52には、バックベント41及びフロントベント42から薬剤を真空吸引し、真空吸引した薬剤をコンデンサ53に凝縮するための真空ポンプ54が配置される。この真空ポンプ54としては、吸引した薬剤とオイルなどの液体が混合することのないドライ式のものを用いると良い。   The trapper 50 is connected via a condensation line 52 to a condenser 53 that condenses and stores the medicine. In the condensing line 52, a vacuum pump 54 for vacuuming the medicine from the back vent 41 and the front vent 42 and condensing the vacuum sucked medicine into the condenser 53 is arranged. As the vacuum pump 54, it is preferable to use a dry pump that does not mix the sucked medicine and the liquid such as oil.

バックベント41及びフロントベント42には、ベントボックス内を開放するための安全ライン55がそれぞれ接続され、安全ライン55には安全弁56が設けられる。   A safety line 55 for opening the inside of the vent box is connected to each of the back vent 41 and the front vent 42, and a safety valve 56 is provided in the safety line 55.

この高分子化合物の処理装置30を用いて高分子化合物を処理する方法の一例を挙げると、ホッパ32より高分子化合物としてシラン架橋ポリエチレンを反応用押出機10へと導入し、薬剤注入ポンプ36より薬剤としてのアルコールを送り出すと共に薬剤加熱ヒータ37で加熱して超臨界又は亜臨界状態とし、これを注入部14から反応用押出機10のシリンダに注入して反応用押出機10、及びこれに接続した反応管33の中で超臨界又は亜臨界状態を保持してシラン架橋ポリエチレンとアルコールとを反応させる。   An example of a method for treating a polymer compound using the polymer compound treatment apparatus 30 is as follows. A silane-crosslinked polyethylene is introduced as a polymer compound from the hopper 32 into the reaction extruder 10 and is supplied from the drug injection pump 36. Alcohol as a medicine is sent out and heated by a medicine heater 37 to be in a supercritical or subcritical state, which is injected from the injection section 14 into the cylinder of the reaction extruder 10 and connected to the reaction extruder 10 and this. In the reaction tube 33, the silane-crosslinked polyethylene and the alcohol are reacted while maintaining a supercritical or subcritical state.

その後、熱可塑化された反応生成物と反応後のアルコールの混合物は圧力調整機構38を介して常圧付近まで減圧され、脱気用押出機31中で反応生成物と反応後のアルコールとに分離される。   Thereafter, the mixture of the thermoplasticized reaction product and the reacted alcohol is depressurized to near normal pressure via the pressure adjusting mechanism 38, and is converted into the reaction product and the reacted alcohol in the degassing extruder 31. To be separated.

反応生成物は、脱気用押出機31のダイス44よりストランド46として押し出され、冷却水槽45を通して水冷した後にストランドカッタ48によりペレット47にされる。   The reaction product is extruded as a strand 46 from a die 44 of a degassing extruder 31, cooled with water through a cooling water tank 45, and then pelletized 47 by a strand cutter 48.

アルコールは、脱気用押出機31に接続したバックベント41及びフロントベント42から廃アルコール中の不純物を除去するためのトラッパ50、吸引した廃アルコールとオイルなどの液体が混合することのないドライ式の真空ポンプ54を通過してコンデンサ53内で凝縮される。   For the alcohol, a trapper 50 for removing impurities in the waste alcohol from the back vent 41 and the front vent 42 connected to the degassing extruder 31, a dry type in which the sucked waste alcohol and liquid such as oil do not mix. It passes through the vacuum pump 54 and is condensed in the condenser 53.

なお、高分子化合物の処理装置30を用いて処理する高分子化合物としては、前述したシラン架橋ポリエチレン以外にも、架橋ポリマ、プラスチックやゴム等の熱硬化性又は熱可塑性を有しないポリマや、リグニン、セルロース、タンパク質等の天然高分子、更には合成高分子と天然高分子の混合物、シュレッダーダストのように高分子化合物を主として、これに他の材料が混合したものを適当な薬剤と組み合わせて反応するものには特に有効に機能する。   In addition to the above-mentioned silane-crosslinked polyethylene, the polymer compound to be treated using the polymer compound treatment apparatus 30 includes a crosslinked polymer, a polymer having no thermosetting property or thermoplasticity such as plastic or rubber, and lignin. Natural polymers such as cellulose, protein, etc., as well as mixtures of synthetic and natural polymers, mainly polymer compounds such as shredder dust, mixed with other materials, and combined with appropriate drugs It works particularly well for what you do.

本発明を用いれば、熱可塑性をもたないため、マテリアルリサイクルがあまり進められていなかったシラン架橋ポリエチレンを原料として得られる再生ポリエチレンをベースポリエチレンと同等の引張特性及び数平均分子量とすることが可能となる。   By using the present invention, since there is no thermoplasticity, recycled polyethylene obtained from silane-crosslinked polyethylene, which has not undergone much material recycling, can have the same tensile properties and number average molecular weight as base polyethylene. It becomes.

この再生ポリエチレンは当然ながら幅広い用途への展開が可能となり、用途によっては特性を補填するためのバージン材の添加の必要もなくなる可能性があることから、環境性・経済性において大きな効果が期待できる。   Naturally, this recycled polyethylene can be used in a wide range of applications, and depending on the application, it may not be necessary to add a virgin material to compensate for the characteristics, so it can be expected to have a significant effect on the environment and economy. .

また、反応用押出機を用いて高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体とを接触させる場合において、特に高圧下でも過度のせん断を高分子化合物に与えないようにしたいときには有効に作用する。   Further, when the polymer compound and the subcritical or supercritical fluid are brought into contact with each other using a reaction extruder, it works effectively when it is desired to prevent the polymer compound from being excessively sheared even under high pressure.

従って、本発明によれば、反応用押出機のスクリュピースにニーディングディスクを使用せず、反応用押出機のスクリュ軸と一体に回転するスクリュピースを、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造としているため、バージン材料とほぼ同等の機械特性及び分子量を有する高分子生成物を生成することができる。   Therefore, according to the present invention, the kneading disk is not used for the screw piece of the reaction extruder, the screw piece that rotates integrally with the screw shaft of the reaction extruder is not sheared on the polymer compound, and Since it has a structure that can withstand high temperature and pressure, a polymer product having mechanical properties and molecular weight almost equal to that of a virgin material can be produced.

(実施例1)
表1に示す配合で作製したシラン架橋ポリエチレン(ゲル分率40%)を図9に示した高分子化合物の処理装置30を用いて、表2の条件で超臨界状態のメタノールにより分解することで、表3に示す再生ポリエチレンを得た。
Example 1
By decomposing silane-crosslinked polyethylene (gel fraction 40%) prepared by the formulation shown in Table 1 with supercritical methanol under the conditions shown in Table 2 using the polymer compound processing apparatus 30 shown in FIG. The recycled polyethylene shown in Table 3 was obtained.

ここで、反応用押出機10及び脱気用押出機31は、スクリュ径30mmの二軸押出機(反応用押出機10のL/D=52.5、脱気用押出機31のL/D=32.0)を用いた。   Here, the reaction extruder 10 and the degassing extruder 31 are a twin screw extruder having a screw diameter of 30 mm (L / D of the reaction extruder 10 = 52.5, L / D of the degassing extruder 31). = 32.0) was used.

反応用押出機上流側からフルフライト20を用いた供給部13(L/D=20.75)、図1,2に示したスクリュピース部(L/D=2.5)とシールリング部(L/D=1.0)を用いたシール部15(L/D=3.5)、搬送部16(L/D=28.25)の順にスクリュが構成され、メタノールは押出機上流側からL/D=27.25の位置で押出機シリンダより注入した。   Supply part 13 (L / D = 20.75) using full flight 20 from the upstream side of the reaction extruder, screw piece part (L / D = 2.5) and seal ring part shown in FIGS. A screw is configured in the order of a seal portion 15 (L / D = 3.5) using L / D = 1.0) and a transport portion 16 (L / D = 28.25), and methanol is introduced from the upstream side of the extruder. It injected from the extruder cylinder in the position of L / D = 27.25.

シラン架橋ポリエチレンは40kg/h、8hの連続処理を20サイクル(計160h、6.4tを処理)行った。スクリュピース12は鉄ベース(クロム、コバルトなどを含有)の合金に焼入れを加えて高硬度とした工具鋼を使用した。   The silane-crosslinked polyethylene was subjected to continuous treatment of 40 kg / h for 8 hours for 20 cycles (total of 160 hours for treatment of 6.4 t). As the screw piece 12, tool steel made of iron base (containing chromium, cobalt, etc.) and hardened by quenching was used.

この再生ポリエチレンのゲル分率、引張強さ、伸び、数平均分子量を表1中のベースポリエチレンと比較することにより、分子にかかるせん断の影響を評価した。   By comparing the gel fraction, tensile strength, elongation, and number average molecular weight of this regenerated polyethylene with the base polyethylene in Table 1, the effect of shear on the molecules was evaluated.

また、20サイクル処理後にスクリュの引き抜きを行い、スクリュピース及び押出機シリンダ壁面の外観を目視にて観察して、スクリュピース及び押出機シリンダ壁面に摩耗・破損などがないかを確認した。   Further, the screw was pulled out after 20 cycles, and the external appearance of the screw piece and the extruder cylinder wall surface was visually observed to confirm whether the screw piece and the extruder cylinder wall surface were worn or damaged.

判定は再生ポリエチレンのゲル分率が10%未満であり架橋切断反応が十分に進行し、引張強さ、伸び、数平均分子量の値がベースポリエチレンの90%以上であり、処理後のスクリュピースに摩耗・破損がなければ合格(○)、ゲル分率が10%以上であった場合又は評価した特性でベースポリエチレンの90%未満のものが一つでもあった場合又は処理後のスクリュピースに摩耗・破損があった場合を不合格(×)とした。   Judgment is that the gel fraction of recycled polyethylene is less than 10%, the cross-linking and cutting reaction proceeds sufficiently, and the values of tensile strength, elongation, number average molecular weight are 90% or more of base polyethylene, If there is no wear / breakage, it is acceptable (O), if the gel fraction is 10% or more, or if any of the evaluated properties is less than 90% of the base polyethylene, or the treated screw piece is worn. -The case where there was breakage was considered as a disqualification (x).

ゲル分率は、JIS C 3005に準拠して110℃熱キシレン中で24時間抽出した。その後、80℃で4時間真空乾燥した後の重量を秤量し、抽出前の重量との比から下式によりゲル分率を算出した。
ゲル分率(%)=(抽出後重量(g)/抽出前重量(g))×100
The gel fraction was extracted in hot xylene at 110 ° C. for 24 hours in accordance with JIS C 3005. Thereafter, the weight after vacuum drying at 80 ° C. for 4 hours was weighed, and the gel fraction was calculated by the following formula from the ratio to the weight before extraction.
Gel fraction (%) = (weight after extraction (g) / weight before extraction (g)) × 100

引張試験は、JIS C 3605に準拠して1mm厚のシート状にプレス成形した生成物をダンベル3号の形状に打ち抜き、200mm/min.の速度でショッパー型引張試験機を用いて行った。   In the tensile test, a product press-molded into a 1 mm thick sheet according to JIS C 3605 was punched into the shape of dumbbell No. 3, and 200 mm / min. The shopper type tensile tester was used at a speed of

数平均分子量は、試料をO−ジクロロベンゼンに溶解して高温GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定した。   The number average molecular weight was measured by dissolving the sample in O-dichlorobenzene and using high temperature GPC (gel permeation chromatography).

なお、残率とは、表1中ベースポリエチレンの物性値に対する割合を示す。また、ハッチング部分は、不合格となる判定項目を示す。   In addition, a residual rate shows the ratio with respect to the physical-property value of base polyethylene in Table 1. A hatched portion indicates a determination item that is rejected.

実施例1では、図1、図2に示すように、ピース部に1つのスクリュピース12に支持体18を4つもつピースを1軸に対して3つ配置した。表3より、実施例1ではゲル分率0%、再生ポリエチレンの引張強さ、伸び、数平均分子量は全てベースポリエチレンの90%以上の特性を有しており、処理後のスクリュピースに摩耗や破損は見られなかった。   In Example 1, as shown in FIGS. 1 and 2, three pieces each having four support bodies 18 on one screw piece 12 in the piece portion are arranged with respect to one axis. From Table 3, in Example 1, the gel fraction is 0%, the tensile strength, elongation, and number average molecular weight of the recycled polyethylene are all 90% or more of the base polyethylene. No damage was seen.

これより、架橋切断反応は十分に進行しており、更に特性値がベースポリエチレンの90%以上であることから、反応用押出機10中でシラン架橋ポリエチレンに過度のせん断がかかっていないことが分かった。   From this, the cross-linking and cutting reaction has proceeded sufficiently and the characteristic value is 90% or more of the base polyethylene, so that it is understood that excessive shear is not applied to the silane cross-linked polyethylene in the reaction extruder 10. It was.

本条件においてはスクリュピース12の耐圧に問題ないものと考える。また、実験後に押出機シリンダ壁面には傷が付いていないことから、スクリュピース12とシリンダとの干渉も問題ないものと考える。   It is considered that there is no problem with the pressure resistance of the screw piece 12 under these conditions. Moreover, since the wall surface of the extruder cylinder is not damaged after the experiment, it is considered that there is no problem with the interference between the screw piece 12 and the cylinder.

トーピードピースの外面にトーピードピースが受ける応力を緩和するための突起状の支持体18を有したスクリュピース12は図1に示した形状に何ら限定されるものではなく、再生ポリエチレンがベースポリエチレンと同等の引張特性、数平均分子量となるレベルまでシラン架橋ポリエチレンに与えるせん断が小さく、スクリュピース12が高圧下で変形せずに摩耗・破損しないものであれば良い。   The screw piece 12 having the projecting support 18 for relieving the stress applied to the torpedo piece on the outer surface of the torpedo piece is not limited to the shape shown in FIG. 1, and recycled polyethylene is equivalent to the base polyethylene. As long as the tensile properties of the resin and the number average molecular weight are low, the shear applied to the silane-crosslinked polyethylene is small, and the screw piece 12 is not deformed under high pressure and does not wear or break.

実施例1では、二軸押出機を用いたが、反応用押出機10はこれに限定されるものではなく、単軸押出機や多軸押出機への展開も可能である。   In Example 1, a twin-screw extruder was used, but the reaction extruder 10 is not limited to this, and can be developed to a single-screw extruder or a multi-screw extruder.

実施例1においては、高分子化合物として、シラン架橋ポリエチレンを用い、アルコールによって分解する例としたが、これに限定されるものではない。   In Example 1, although the silane bridge | crosslinking polyethylene was used as a high molecular compound and it was set as the example decomposed | disassembled by alcohol, it is not limited to this.

(比較例1)
図10に示すように、図2に示した反応用押出機10のシール部15において、図1に示したスクリュピース12に代えてニーディングディスク60を用いて、実施例1と同様の実験を行ったものである。
(Comparative Example 1)
As shown in FIG. 10, the same experiment as in Example 1 was performed using a kneading disk 60 in place of the screw piece 12 shown in FIG. 1 in the seal portion 15 of the reaction extruder 10 shown in FIG. It is what I did.

表3より、比較例1では処理後のニーディングディスク60や押出機シリンダ壁面に摩耗や破損などは見られなかったが、再生ポリエチレンの引張強さ、数平均分子量はベースポリエチレンの90%未満であることが分かった。   From Table 3, in Comparative Example 1, no abrasion or breakage was observed on the kneading disk 60 or the extruder cylinder wall after treatment, but the tensile strength and number average molecular weight of recycled polyethylene were less than 90% of the base polyethylene. I found out.

ゲル分率は0%であることから、架橋切断反応は十分に進行しているものの、過度のせん断がかかったために引張強さ、数平均分子量がベースポリエチレンと比べて低下したものと考える。   Since the gel fraction is 0%, it is considered that although the crosslinking and cutting reaction has proceeded sufficiently, the tensile strength and the number average molecular weight have decreased compared to the base polyethylene due to excessive shearing.

(比較例2)
図11に示すように、図2に示した反応用押出機10のシール部15において、図1に示したスクリュピース12を除き供給部13のフルフライト20を延長した構成として(シールリング部(L/D=1.0)はシール部15後半に設けられている)、実施例1と同様の実験を行ったものである。
(Comparative Example 2)
As shown in FIG. 11, in the seal part 15 of the reaction extruder 10 shown in FIG. 2, the full flight 20 of the supply part 13 is extended except for the screw piece 12 shown in FIG. L / D = 1.0) is provided in the latter half of the seal portion 15), and is the same experiment as in Example 1.

表3より、比較例2では再生ポリエチレンのゲル分率は0%であり、引張強さ、伸び、数平均分子量は全てベースポリエチレンの90%以上の特性を有していたことから、架橋切断反応が十分に進行し、ベースポリエチレンと同等の特性を有することが分かったが、処理後のフルフライト20を観察したところ、シールリング17と接続したフルフライト20の羽根21の先端部が破損していることが分かった。   From Table 3, in Comparative Example 2, the gel fraction of the recycled polyethylene was 0%, and the tensile strength, elongation, and number average molecular weight all had characteristics of 90% or more of the base polyethylene. However, when the full flight 20 after the treatment was observed, the tip of the blade 21 of the full flight 20 connected to the seal ring 17 was broken. I found out.

また、押出機シリンダ壁面には特に傷などは見られなかった。これより、フルフライト20ではシール部15に滞留する高分子化合物の圧力により羽根21が破損してしまうため、図1に示したスクリュピース12の代替としては使用できないことが分かった。   Further, no particular damage was found on the wall surface of the extruder cylinder. Accordingly, it was found that the full flight 20 cannot be used as an alternative to the screw piece 12 shown in FIG. 1 because the blade 21 is damaged by the pressure of the polymer compound staying in the seal portion 15.

(比較例3)
図12に示すように、図2に示した反応用押出機10のシール部15において、図1に示したスクリュピース12に代えてトーピードピース70(通常の円筒状ピース、突起状の支持体18なし)を用い、トーピードピース70(L/D=2.5)とシールリング部(L/D=1.0)から構成されるシール部15(L/D=3.5)として、実施例1と同様の実験を行ったものである。
(Comparative Example 3)
As shown in FIG. 12, in the seal portion 15 of the reaction extruder 10 shown in FIG. 2, a torpedo piece 70 (ordinary cylindrical piece, protrusion-like support 18 is used instead of the screw piece 12 shown in FIG. 1. None), and a torpedo piece 70 (L / D = 2.5) and a seal portion 15 (L / D = 3.5) composed of a seal ring portion (L / D = 1.0) The same experiment as in No. 1 was performed.

表3より、比較例3では再生ポリエチレンのゲル分率は0%であり、引張強さ、伸び、数平均分子量は全てベースポリエチレンの90%以上の特性を有していたことから、架橋切断反応が十分に進行し、ベースポリエチレンと同等の特性を有することが分かったが、5サイクル目に反応用押出機10から異音が発生したため、運転を中止した。   From Table 3, in Comparative Example 3, the gel fraction of the recycled polyethylene was 0%, and the tensile strength, elongation, and number average molecular weight all had characteristics of 90% or more of the base polyethylene. Was sufficiently advanced and had the same characteristics as the base polyethylene, but the operation was stopped because an abnormal noise was generated from the reaction extruder 10 in the fifth cycle.

運転を中止した後のトーピードピース70を観察したところ、トーピードピース70と接続したフルフライト20の羽根21の先端部が摩耗し、押出機シリンダ壁面に傷が付いていることが分かった。シール部15に滞留する高分子化合物の圧力が、トーピードピース70にかかり、トーピードピース70はクリアランスCが3mm〜4mm程度と大きく、支持体18も持たないため、スクリュ軸11が大きく振動してフルフライト20の羽根21の先端部と押出機シリンダ壁面が干渉したために異音が生じたためと考えられる。   When the torpedo piece 70 after the operation was stopped was observed, it was found that the tip of the blade 21 of the full flight 20 connected to the torpedo piece 70 was worn and the wall surface of the extruder cylinder was damaged. The pressure of the polymer compound staying in the seal portion 15 is applied to the torpedo piece 70, and the torpedo piece 70 has a large clearance C of about 3 mm to 4 mm and does not have the support 18. It is considered that abnormal noise was generated because the tip of the blade 21 of the flight 20 interfered with the wall surface of the extruder cylinder.

以上より、シール部15にニーディングディスク60を使用した場合、再生ポリエチレンはベースポリエチレンと比べて引張強さと数平均分子量が大きく低下してしまうことが分かった。   From the above, it was found that when the kneading disk 60 is used for the seal portion 15, the recycled polyethylene has a significant decrease in tensile strength and number average molecular weight as compared with the base polyethylene.

また、シール部15をシールリング17のみで構成した場合、高分子化合物の圧力によりシールリング17手前のフルフライト20の羽根21の先端部が欠けてしまい、本用途におけるシール部15には使用できないことが分かった。   Moreover, when the seal part 15 is comprised only by the seal ring 17, the front-end | tip part of the blade | wing 21 of the full flight 20 in front of the seal ring 17 will be missing by the pressure of a polymer compound, and it cannot be used for the seal part 15 in this application. I understood that.

また、図1に示したスクリュピース12の代わりに通常のトーピードピース70を使用した場合、スクリュ軸11が振動し、供給部13のフルフライト20の羽根21の先端部が摩耗し、押出機シリンダ壁面が損傷してしまうため、運転が困難であることが分かった。   Further, when a normal torpedo piece 70 is used instead of the screw piece 12 shown in FIG. 1, the screw shaft 11 vibrates, the tip of the blade 21 of the full flight 20 of the supply unit 13 wears, and the extruder cylinder. It turned out that the operation was difficult because the wall was damaged.

10 反応用押出機
11 スクリュ軸
12 スクリュピース
12a 第1スクリュピース
12b 第2スクリュピース
12c 第3スクリュピース
13 供給部
14 注入部
15 シール部
16 搬送部
17 シールリング
18 支持体
18a 第1スクリュピース支持体
18b 第2スクリュピース支持体
18c 第3スクリュピース支持体
19 シリンダ内壁
20 フルフライト
21 羽根
22 支持体の頂点部
30 高分子化合物の処理装置
31 脱気用押出機
32 ホッパ
33 反応管
34 薬剤注入ライン
35 薬剤タンク
36 薬剤注入ポンプ
37 薬剤加熱ヒータ
38 圧力調整機構
39 吐出ライン
40 投入口
41 バックベント
42 フロントベント
43 ベントボックスヒータ
44 ダイス
45 冷却水槽
46 ストランド
47 ペレット
48 ストランドカッタ
49 吸引ライン
50 トラッパ
51 槽圧調整バルブ
52 凝縮ライン
53 コンデンサ
54 真空ポンプ
55 安全ライン
56 安全弁
60 ニーディングディスク
61 面
70 トーピードピース
C クリアランス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reaction extruder 11 Screw shaft 12 Screw piece 12a 1st screw piece 12b 2nd screw piece 12c 3rd screw piece 13 Supply part 14 Injection | pouring part 15 Sealing part 16 Conveyance part 17 Seal ring 18 Support body 18a 1st screw piece support Body 18b Second screw piece support 18c Third screw piece support 19 Cylinder inner wall 20 Full flight 21 Blades 22 Support apex 30 Polymer compound processing device 31 Degassing extruder 32 Hopper 33 Reaction tube 34 Drug injection Line 35 Drug tank 36 Drug injection pump 37 Drug heater 38 Pressure adjustment mechanism 39 Discharge line 40 Input port 41 Back vent 42 Front vent 43 Vent box heater 44 Die 45 Cooling water tank 46 Strand 47 Pellet 48 Strand cutter 49 Suction In 50 trapper 51 So圧 regulating valve 52 condensate line 53 condenser 54 vacuum pump 55 safety line 56 a safety valve 60 kneading disc 61 surface 70 Topidopisu C Clearance

Claims (6)

高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する高分子化合物の処理方法において、
前記反応用押出機のスクリュ軸と一体に回転するスクリュピースを、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造とすることを特徴とする高分子化合物の処理方法。
In a method for treating a polymer compound in which a polymer compound and a subcritical or supercritical fluid drug are reacted in a reaction extruder to produce a polymer product,
A method of treating a polymer compound, characterized in that a screw piece that rotates integrally with a screw shaft of the reaction extruder has a structure that can withstand high temperature and pressure without shearing the polymer compound.
高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する高分子化合物の処理装置において、
前記反応用押出機は、前記高分子化合物の供給部と、前記薬剤を注入する注入部と、前記薬剤を前記供給部側に逆流しないようにするためのシール部と、前記高分子化合物と前記薬剤の混合物を押出機下流側に搬送する搬送部とを備え、
前記シール部が、前記反応用押出機のスクリュ軸と一体に回転するスクリュピースと、前記スクリュピースよりも押出機下流側に設けられたシールリングとからなり、
前記スクリュピースが、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造であることを特徴とする高分子化合物の処理装置。
In a processing apparatus for a high molecular compound in which a high molecular compound and a subcritical or supercritical fluid agent are reacted in a reaction extruder to generate a high molecular product,
The reaction extruder includes a supply unit for the polymer compound, an injection unit for injecting the drug, a seal unit for preventing the drug from flowing back to the supply unit side, the polymer compound, and the A transport unit that transports a mixture of medicines to the downstream side of the extruder,
The seal portion comprises a screw piece that rotates integrally with a screw shaft of the reaction extruder, and a seal ring that is provided on the downstream side of the extruder with respect to the screw piece,
A processing apparatus for a polymer compound, wherein the screw piece has a structure capable of withstanding high temperature and pressure without shearing the polymer compound.
前記スクリュピースの表面には、前記シール部に前記高分子化合物の圧力がかかる際に、前記反応用押出機のシリンダ内壁と接近又は接し、前記スクリュ軸を支持して前記スクリュ軸の振動や変形を防止する曲線を帯びた突起状の支持体が形成される請求項2に記載の高分子化合物の処理装置。   When the pressure of the polymer compound is applied to the seal portion, the surface of the screw piece approaches or comes into contact with the cylinder inner wall of the reaction extruder, supports the screw shaft, and vibrates or deforms the screw shaft. The polymer compound processing apparatus according to claim 2, wherein a projecting support having a curved shape is formed. 前記反応用押出機停止中の前記支持体の頂点部と前記シリンダ内壁とのクリアランスは0.5mm以上1.5mm以下である請求項3に記載の高分子化合物の処理装置。   The apparatus for treating a polymer compound according to claim 3, wherein the clearance between the apex of the support and the inner wall of the cylinder when the reaction extruder is stopped is 0.5 mm or more and 1.5 mm or less. 前記スクリュピースは、L/D(スクリュ軸長(L)/スクリュ軸断面直径(D))=0.5mmに少なくとも1つ以上の前記支持体を有する請求項3又は4に記載の高分子化合物の処理装置。   5. The polymer compound according to claim 3, wherein the screw piece has at least one support body at L / D (screw shaft length (L) / screw shaft cross-sectional diameter (D)) = 0.5 mm. Processing equipment. 前記反応用押出機は二軸押出機である請求項2〜5のいずれかに記載の高分子化合物の処理装置。   The processing apparatus for a polymer compound according to any one of claims 2 to 5, wherein the reaction extruder is a twin screw extruder.
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