JP2015044295A - ベント式二軸混練押出装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明によるベント式二軸混練押出装置及び方法は、シリンダ(1)の最先端のセグメントシリンダ(1g)からなる最先端セグメントシリンダに設けられた最先端脱揮助剤注入ノズル(7c)から脱揮助剤を最先端セグメントシリンダ(1g)内の溶融樹脂へ分散すると共に最先端混練部(6c)によって混練し、前記脱揮助剤で溶融樹脂を発泡させて押出す構成と方法である。
【選択図】図1
Description
前述の溶媒を脱揮するためのベント式二軸押出機としては、特許文献1に開示されている構成を挙げることができる。
すなわち、図2において符号1で示されるものは、複数の第1〜第7セグメントシリンダ1a〜1gからなるシリンダであり、前記シリンダ1には、上流側から順次間隔を置いて設けられた原料供給口3、第1ベント口4aおよび第2ベント口4bを備え、第1および第2ベント口4a,4bそれぞれの上流側には脱揮助剤を圧入するための第1脱揮助剤注入ノズル7aおよび第2脱揮助剤注入ノズル7bが設けられている。前記シリンダ1内に配設された2本のスクリュ2には、第1脱揮助剤注入ノズル7aの上流側近傍から第1ベント口4aの上流側近傍の間に延在する第1混練部6aが設けられ、これと同様に、第2圧入口7bと第2ベント口4bの間にも第2混練部6bが設けられている。
すなわち、前述の特許文献1のベント式二軸押出機において、特に、劣化温度が低い合成ゴムの脱揮を行う場合、二軸スクリュによるせん断発熱が高く、シリンダの最先端セグメントシリンダにおける溶融樹脂に対する温度冷却手段が設けられていないが故に、脱揮効率と低い樹脂温度での押出しを両立させることは困難であった。
また特許文献2に示されるポリマーの回収方法においては、水分を有するポリマーの水分を除去するために、シリンダの下面に脱水スリットを設けると共に、シリンダの先端から押し出されたポリマーが気化した水分により発泡させているが、近年、要望の多い合成ゴム等のような劣化温度が低い合成樹脂で有機溶剤が混合された樹脂材料の脱揮と、発泡押出しによる乾燥クラムの成形を1台の押出機で両立することは困難であった。
尚、ここでいう劣化温度は特に定まった定義が有るものではないが、成形前の高温未定形状態のゴムが劣化する温度であり、経験的に、UL規格で定義されるそれぞれのゴム製品の限界耐熱温度から100℃程度高いことが知られている。
すなわち、複数のセグメントシリンダからなるシリンダの上流の原料供給口から供給されたポリマー又は合成ゴムからなる合成樹脂原料を溶融混練した溶融樹脂の有機揮発分を、前記シリンダのベント口から外部に除去すると共に、前記シリンダの先端のダイスから前記溶融樹脂を押出すようにしたベント式二軸混練押出装置及び方法において、前記シリンダの最先端に位置するセグメントシリンダからなる最先端セグメントシリンダに設けられた最先端脱揮助剤注入ノズルから脱揮助剤を前記最先端セグメントシリンダ内の溶融樹脂へ分散すると共に最先端混練部によって混練し、前記脱揮助剤で前記溶融樹脂を発泡させて押出すことにより、脱揮性能の向上が達成できると共に、脱揮助剤が気化して発泡する際に、脱揮助剤の気化熱によって分解温度が低い合成ゴム等の合成樹脂が冷却されるため、低い温度で押出しすることができ、従来困難であった脱揮能力と低い温度での押出しを両立できる。
また、前記シリンダの前記最先端セグメントシリンダと前記原料供給口との間には、複数の脱揮助剤注入ノズル及び複数のベント口及び複数の混練部が設けられていることにより、最先端セグメントシリンダに向けて搬送される溶融樹脂の脱揮と低温化を促進することができる。
また、前記脱揮助剤として、水、窒素及び二酸化炭素などが用いられることにより、溶融樹脂の脱揮と低温化を達成できる。
また、前記最先端セグメントシリンダのシリンダ温度を前記脱揮助剤の沸点以上、前記合成ゴムの限界耐熱温度未満とすることにより、ダイス通過時のせん断発熱があっても、原料を劣化温度以上とすることなく、分解温度が低い合成ゴム等の脱揮と低温化を最適化できる。
また、前記脱揮助剤として用いられる水は、前記溶融樹脂に対して1.0%から15%の割合で注入し、前記ダイスの上流側の背圧は溶融樹脂温度での水蒸気圧以上であることにより、ダイス通過前に脱揮助剤が装置内で発泡(サイジング)することなく溶融樹脂の低温発泡を安定して行うことができる。
また、前記合成樹脂原料は、合成ゴムと有機溶剤を混合したものからなり、前記脱揮助剤は水よりなることにより、合成ゴムの脱揮及び発泡押出しに好適である。
また、前記ダイスは、圧力調整機構付きダイスよりなることにより、発泡状態の調整が極めて容易となる。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付して説明する。
図1において、符号1で示されるものは、上流側から下流側へ向けて第1〜第7セグメントシリンダ1a〜1gを有する長尺状の筒状をなすシリンダであり、このシリンダ1の第1セグメントシリンダ1aには原料供給口3が形成され、前記第3セグメントシリンダ1cには第1脱揮助剤注入ノズル7a及び第1混練部6aが設けられている。
前記第6セグメントシリンダ1fには、第2ベント口4bが設けられており、前記第7セグメントシリンダ1gには、従来構成には設けられていない第3脱揮助剤注入ノズルとしての最先端脱揮助剤注入ノズル7c及び第3混練部としての最先端混練部6cが設けられていると共に、前記最先端混練部6cの出口側にはダイス8が設けられている。
前記シリンダ1の原料供給口3から第1セグメントシリンダ1a内に供給された合成樹脂原料11は、前記第1、第2セグメントシリンダ1a,1b内で溶融されつつ第3セグメントシリンダ1cに搬送される。
この脱揮助剤が気化する時の蒸発潜熱によって溶融樹脂は冷却され、さらに、前記脱揮助剤によって溶融樹脂が発泡することで脱揮界面が著しく増大すると共に、溶融樹脂内に残留する有機揮発分は溶融樹脂外へ脱揮され、さらに低い樹脂温度での押出が可能となる。
装置:株式会社日本製鋼所製のベント式二軸混練押出装置 TEX65αII-28AW-V
原料:合成ゴム(EPDM:限界耐熱温度140℃:劣化温度240℃)
添加剤:有機溶剤+水
実験結果
一方、最先端セグメントシリンダを200℃とした比較例では、ダイス上流のシリンダ内部で水の蒸発が起きたことによりサージングが発生したことにより溶融樹脂の吐出が不安定になったことに加え、出口温度での樹脂温度は250℃と劣化温度を超えてしまった。
すなわち、複数のセグメントシリンダ1a〜1gからなるシリンダ1の上流の原料供給口3から供給された合成ゴムあるいは合成ゴムを含む2種以上のポリマーからなる合成樹脂原料11を溶融混練した溶融樹脂に含まれる有機揮発分を、前記シリンダ1のベント口4a、4bから外部に排出すると共に、前記シリンダ1の先端のダイス8から前記溶融樹脂を押出すようにしたベント式二軸混練押出装置において、前記シリンダ1の最先端に位置するセグメントシリンダ1gからなる最先端セグメントシリンダに設けられた最先端脱揮助剤注入ノズル7cから脱揮助剤を前記最先端セグメントシリンダ1g内の溶融樹脂へ分散すると共に最先端混練部6cによって混練し、前記脱揮助剤で前記溶融樹脂を発泡させて押出す構成と方法であり、また、前記シリンダ1の前記最先端セグメントシリンダ1gと前記原料供給口3との間には、複数の脱揮助剤注入ノズル7a、7b及び複数のベント口4a、4b及び複数の混練部6a、6bが設けられている構成と方法であり、また、前記脱揮助剤として、水、窒素及び二酸化炭素の何れかが用いられる構成と方法であり、また、前記最先端セグメントシリンダ1gのシリンダ温度を前記脱揮助剤の沸点以上、かつ、前記合成ゴムの限界耐熱温度未満とする構成と方法であり、また、前記脱揮助剤は、前記溶融樹脂に対して1.0%から15%の割合で注入し、前記ダイス8の上流側の背圧は前記合成ゴムの限界耐熱温度での前記脱揮助剤の蒸気圧以上である構成と方法であり、また、前記合成樹脂原料は、合成ゴムと有機溶剤を混合したものからなり、前記脱揮助剤は水よりなる構成と方法であり、また、前記ダイス8は、圧力調整機構付きダイスよりなる構成と方法である。
1a〜1g 第1〜第7セグメントシリンダ(最先端セグメントシリンダ)
2 スクリュ
3 原料供給口
4a,4b 第1、第2ベント口
6a,6b,6c 第1〜第3混練部(最先端混練部)
7a,7b,7c 第1〜第3脱揮助剤注入ノズル(最先端脱揮助剤注入ノズル)
8 ダイス
10 ベント式二軸混練押出装置
Claims (14)
- 複数のセグメントシリンダ(1a〜1g)からなるシリンダ(1)の上流の原料供給口(3)から供給された合成ゴム又は合成ゴムを含む2種以上のポリマーからなる合成樹脂原料(11)を溶融混練した溶融樹脂に含まれる有機揮発分を、前記シリンダ(1)のベント口(4a,4b)から外部に排出すると共に、前記シリンダ(1)の先端のダイス(8)から前記溶融樹脂を押出すようにしたベント式二軸混練押出装置において、
前記シリンダ(1)の最先端に位置するセグメントシリンダ(1g)からなる最先端セグメントシリンダに設けられた最先端脱揮助剤注入ノズル(7c)から脱揮助剤を前記最先端セグメントシリンダ(1g)内の溶融樹脂へ分散すると共に最先端混練部(6c)によって混練し、前記脱揮助剤で前記溶融樹脂を発泡させて押出すことを特徴とするベント式二軸混練押出装置。 - 前記シリンダ(1)の前記最先端セグメントシリンダ(1g)と前記原料供給口(3)との間には、複数の脱揮助剤注入ノズル(7a,7b)及び複数のベント口(4a,4b)及び複数の混練部(6a,6b)が設けられていることを特徴とする請求項1記載のベント式二軸混練押出装置。
- 前記脱揮助剤として、水、窒素及び二酸化炭素の何れかが用いられることを特徴とする請求項1又は2記載のベント式二軸混練押出装置。
- 前記最先端セグメントシリンダ(1g)のシリンダ温度を前記脱揮助剤の沸点以上、かつ、前記合成ゴムの限界耐熱温度未満とすることを特徴とする請求項1ないし3の何れかに記載のベント式二軸混練押出装置。
- 前記脱揮助剤は、前記溶融樹脂に対して1.0%から15%の割合で注入し、前記ダイス(8)の上流側の背圧は前記合成ゴムの限界耐熱温度での前記脱揮助剤の蒸気圧以上であることを特徴とする請求項1ないし4の何れかに記載のベント式二軸混練押出装置。
- 前記合成樹脂原料は、合成ゴムと有機溶剤を混合したものからなり、前記脱揮助剤は水よりなることを特徴とする請求項1,2,4,5の何れかに記載のベント式二軸混練押出装置。
- 前記ダイス(8)は、圧力調整機構付きダイスよりなることを特徴とする請求項1ないし6の何れかに記載のベント式二軸混練押出装置。
- 複数のセグメントシリンダ(1a〜1g)からなるシリンダ(1)の上流の原料供給口(3)から供給された合成ゴムあるいは合成ゴムを含む2種以上のポリマーからなる合成樹脂原料(11)を溶融混練した溶融樹脂の有機揮発分を、前記シリンダ(1)のベント口(4a,4b)から外部に排出すると共に、前記シリンダ(1)の先端のダイス(8)から前記溶融樹脂を押出すようにしたベント式二軸混練押出方法において、
前記シリンダ(1)の最先端に位置するセグメントシリンダ(1g)からなる最先端セグメントシリンダに設けられた最先端脱揮助剤注入ノズル(7c)から脱揮助剤を前記最先端セグメントシリンダ(1g)内の溶融樹脂へ分散すると共に最先端混練部(6c)によって混練し、前記脱揮助剤で前記溶融樹脂を発泡させて押出すことを特徴とするベント式二軸混練押出方法。 - 前記シリンダ(1)の前記最先端セグメントシリンダ(1g)と前記原料供給口(3)との間には、複数の脱揮助剤注入ノズル(7a,7b)及び複数のベント口(4a,4b)及び複数の混練部(6a,6b)が設けられていることを特徴とする請求項8記載のベント式二軸混練押出方法。
- 前記脱揮助剤として、水、窒素及び二酸化炭素の何れかが用いられることを特徴とする請求項8又は9記載のベント式二軸混練押出方法。
- 前記最先端セグメントシリンダ(1g) のシリンダ温度を前記脱揮助剤の沸点以上、かつ、前記合成ゴムの限界耐熱温度未満とすることを特徴とする請求項8ないし10の何れかに記載のベント式二軸混練押出方法。
- 前記脱揮助剤は、前記溶融樹脂に対して1.0%から10%の割合で注入し、前記ダイス(8)の上流側の背圧は前記合成ゴムの限界耐熱温度での前記脱揮助剤の蒸気圧以上であることを特徴とする請求項8ないし10の何れかに記載のベント式二軸混練押出方法。
- 前記合成樹脂原料は、合成ゴムと有機溶剤を混合したものからなり、前記脱揮助剤は水よりなることを特徴とする請求項8,9,11,12の何れかに記載のベント式二軸混練押出方法。
- 前記ダイス(8)は、圧力調整機構付きダイスよりなることを特徴とする請求項8ないし13の何れかに記載のベント式二軸混練押出方法。
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