JP7363210B2 - 合成ゴムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、合成ゴムの製造方法に関し、特にアクリルゴムのシートやベールの製造に好適な合成ゴムの製造方法に関する。

合成ゴム、例えばアクリルゴムは、アクリル酸エステルを主成分とする重合体であり、一般に耐熱性、耐油性及び耐オゾン性に優れたゴムとして知られ、自動車関連の分野などで広く用いられている。

このような合成ゴムは、通常、ゴムを構成する単量体成分を乳化重合し、得られた乳化重合液と凝固剤を接触させ、得られる含水クラムを所定含水率以下に乾燥した後に、ベール化された状態で製品として出荷される。

従来のこの種の合成ゴムの製造方法として、例えば特許文献１には、成形前のゴム状重合体を収容するキャビティー型と、その型内で移動可能なラムヘッドと、キャビティー型の開口部を開閉する開口部カバーとを有し、ラムヘッドと開口部カバーとで成形前ゴム状重合体を圧縮して、所定サイズの製品形状をなすゴムベールを成形するものが知られている。

特開２００８－９３９５４号公報

しかしながら、前述のような従来の合成ゴムの製造方法にあっては、圧縮成形しベール化する前のゴム状重合体が粘着性を有するため、キャビティー型の内部に成型前のゴム状重合体を搬入することが容易でないばかりか、圧縮成型後のベールを成形型から離型させるために樹脂製ライナーなどが必要になり、加工安定性に欠けるとともに工数が増加し、製造コストが高くなるという問題がある。

また、圧縮成型後のベールの厚さが大きい場合、冷却後のベールに歪みによる厚さのばらつきが生じ易くなる。

そこで、本発明は、シート状の合成ゴムを切断前に十分に冷却し、安定した切断加工を行うようにして、低コストに形状の安定したゴム製品を提供可能な合成ゴムの製造方法を実現することを目的とする。

本発明の合成ゴムの製造方法は、上記目的達成のため、重合体ラテックス、凝固剤及び水をそれぞれ設定温度の凝固槽内に供給し撹拌して含水クラムを生成する凝固工程と、前記含水クラムと洗浄用水とを洗浄槽に供給し撹拌して前記含水クラムを洗浄する洗浄工程と、洗浄後の含水クラムを押出乾燥機の材料供給ゾーンに供給し、該押出乾燥機により圧縮脱水した後、加熱及び混練により水分を蒸発させて、所定含水率以下の合成ゴムをシート状に押し出させる押出乾燥工程と、押し出されたシート状の合成ゴムを複数のローラまたは棒状のスラッドを有する複数のコンベアで搬送するとともに所定冷却温度まで冷却する搬送冷却工程と、前記所定冷却温度に冷却されたシート状の合成ゴムの先端側部分を、ローラコンベアの隣り合うローラ間の所定搬送位置で切断し、所定長さのカットシート状に切断する切断工程と、を含むものである。

この構成により、本発明では、粘着性のあるシート状の合成ゴムを複数のローラまたは棒状のスラッドを有する複数のコンベアで粘着を抑えつつ搬送した後、所定冷却温度に冷却されたシート状の合成ゴムの先端側部分を、ローラコンベアの隣り合うローラ間でカットシート状に切断するので、冷却されたシート状の合成ゴムをローラコンベア上に安定支持したまま一定のサイズに切断することができ、加工安定性に優れたものとなる。ここにいう所定温度は、好ましくは６０℃以下、より好ましくは５０℃以下である。

また、シート上での冷却が形状安定する程度に十分になされ、切断されたカットシート状の合成ゴム同士を積層するだけで、複数のカットシートが実質的に一体化されたゴムベールを容易に作製できるので、形状安定性に優れたゴム製品を提供可能な製造方法となる。

本発明の合成ゴムの製造方法においては、前記ローラコンベアの隣り合うローラ間に、前記ローラコンベア上のシート状の合成ゴムの下面に近接する受台と、前記受台の一側面に沿って昇降する一対の側柱部を有する門型の切断刃と、を配置しておき、該切断刃の昇降により前記合成ゴムの先端側部分を前記所定搬送位置で切断するようにしてもよい。

この場合、門型の切断刃が受台の一側面に沿って昇降する一対の側柱部を有するので、切断刃の昇降及び切断動作時の姿勢を安定確保できることとなる。なお、切断刃は刃部の両側方で昇降ガイドされる形状であればよく、略四角形の枠状でもよい。

本発明の合成ゴムの製造方法においては、前記切断工程で、前記ローラコンベア上の前記シート状の合成ゴムのシート幅方向に隣接するとともにそれぞれ前記シート状の合成ゴムに向かって突出する複数の鈍角の突出刃部を前記切断刃として一体に配置しておき、該切断刃の突出刃部を昇降させて前記シート状の合成ゴムを所定搬送位置で複数箇所同時に切断するようにしてもよい。

このようにすると、門型の切断刃が受台の一側面に沿って昇降する一対の側柱部を有するとともに、複数の鈍角の突出刃部を有しているので、切断刃の昇降及び切断動作時の姿勢を安定確保でき、且つ、シート幅方向の多点で同時に切断加工を開始できるので、切断面の安定したカッティング作業が可能となる。

本発明の合成ゴムの製造方法においては、前記切断工程で、前記ローラコンベア上の前記シート状の合成ゴムに密着しつつ回転するレジストローラ（切断位置の見当合せ用の押えローラ及び駆動ローラの意）の回転量に基づき、前記シート状の合成ゴムを切断する所定搬送位置から前記合成ゴムの先端までのフィード量を計測するとともに、切断された前記カットシート状の合成ゴムの重量を計測し、該計測した重量値の規定重量値からの偏差に応じて前記カットシート状の合成ゴムの前記所定長さを調節するようにしてもよい。

このようにすると、カットシート状の合成ゴムの重量のばらつきを逐次チェックし、製造品のばらつきを抑えることができる。

本発明の合成ゴムの製造方法においては、前記合成ゴムが、アクリルゴムであるとよい。この場合、例えば、反応性基を有するアクリルゴムからなり、灰分量が０．６重量％以下、前記灰分中のマグネシウム及びリンの合計量が全灰分量に対する割合で３０重量％以上、前記マグネシウムと前記リンとの比（［Ｍｇ］／［Ｐ］）が重量比で０．４～２．５の範囲であるようにして、搬送冷却および積層作業性に優れたシート状のアクリルゴムを作製し、取扱い容易な積層アクリルゴムベールを提供可能となる。また、前記アクリルゴムベールにおいて、前記灰分量が、０．００１～０．５重量％であると好ましい。

本発明の合成ゴムの製造方法においては、前記押出乾燥機からシート状に押し出した合成ゴムを、前記ローラコンベア上で所定長さのカットシート状に切断するとともに、該カットシート状の合成ゴムを前記ローラコンベアの下流側で順次積層してベール化することもできる。

この場合、切断などの加工性及び取扱いの容易な合成ゴムベールを、効率よく製造できる。カットシート状の合成ゴムの切断時の温度が５０℃であった場合、４０℃以下にならないうちに積層してアクリルゴムベールとすることで、空気の巻き込み等を抑えることができる。

本発明によれば、シート状の合成ゴムを切断前に十分に冷却し、安定した切断加工を行うようにして、低コストに形状の安定したゴム製品を提供可能な合成ゴムの製造方法を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る合成ゴム製造システムの概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る合成ゴム製造システムにおける搬送式冷却装置及び切断装置を示す図である。 （ａ）は図２に示す一実施形態の切断装置を乾燥ゴム搬送方向から見た図であり、（ｂ）はその切断装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る合成ゴム製造方法の概略の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

まず、合成ゴムの製造に用いることができる本発明の実施形態に係る合成ゴム製造システムについて説明する。

本実施形態に係る合成ゴム製造システムは、例えばアクリルゴムの製造に用いることができ、以下では、アクリルゴムを例に説明するが、アクリルゴム以外の他の合成ゴムの製造にも同様に用いることができる。

他の合成ゴムとしては、例えば、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン－イソプレンブロックポリマー（ＳＩＳ）、スチレン－ブタジエンブロックポリマー（ＳＢＳ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン－プロピレン－ジエンターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴムなどのオレフィン系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどが挙げられる。

図１に示すように、本実施形態に係る合成ゴム製造システム１は、不図示の乳化重合装置、凝固装置３、洗浄装置４、スクリュー型押出乾燥機５、搬送式冷却装置６、切断装置７、及びベール化装置８を備えている。本実施形態のスクリュー型押出乾燥機５は、本発明の押出乾燥機に対応する。また、後で詳細に説明するが、本発明の実施形態に係る合成ゴムの製造方法は、乳化重合工程、凝固工程、洗浄工程、押出乾燥工程、搬送冷却工程、切断工程、及びベール化工程を含んでいる。以下、これらの工程で用いられる上記各装置について説明する。

［乳化重合装置］
乳化重合装置（不図示）は、本実施形態に係る合成ゴムの製造方法における乳化重合工程に係る処理に用いられる装置である。具体的には、乳化重合装置は、反応器内でアクリルゴムを形成するための単量体成分に水と乳化剤とを混合して撹拌機で適切に撹拌しながらエマルジョン化し、重合触媒存在下において乳化重合することで乳化重合液を得るようになっている。本実施形態に係る乳化重合装置の反応器は、反応器への原料の投入、反応、生成物の回収を全て同時に行う方式である連続式であるが、回分式や半回分式であってもよい。また、本実施形態に係る乳化重合装置の反応器は、槽型反応器であるが、管型反応器であってもよい。

［凝固装置］
凝固装置３は、本実施形態に係る合成ゴムの製造方法における凝固工程に係る処理に用いられる装置である。具体的には、凝固装置３は、乳化重合装置で得られた乳化重合液を、凝固剤としての凝固液と接触させて凝固させることにより含水クラムを生成するようになっている。図１に示すように、本実施形態に係る凝固装置３は、乳化重合装置で得られた乳化重合液及び凝固液を収容する凝固槽３０、凝固槽３０内を加熱するとともに所望の温度を維持する加熱装置３１、及び凝固槽３０内に収容された乳化重合液及び凝固液などを撹拌する撹拌装置３４を備えている。

凝固槽３０は、例えば閉塞した底部及び円筒状の側壁部により構成されており、乳化重合液及び凝固液を貯留できるようになっている。加熱装置３１は、凝固槽３０内を加熱する加熱部３２、及び凝固槽３０内の温度を制御する不図示の温度制御部を備えている。撹拌装置３４は、凝固槽３０内に配置され所定軸の周囲を回転する部材である撹拌翼３５、撹拌翼３５を回転させるモータ３６、及び撹拌翼３５の回転数や回転速度を制御する不図示の駆動制御部を有している。

本実施形態の凝固装置３では、乳化重合液と凝固液との接触は、撹拌している凝固液中に乳化重合液を添加する方法が採用されている。すなわち、凝固装置３の凝固槽３０に凝固液を充填しておき、この凝固液に乳化重合液を添加及び接触させて乳化重合液を凝固させることによって含水クラムが生成される。

凝固装置３の加熱装置３１は、凝固槽３０に充填された凝固液を加熱するよう構成されている。具体的には、加熱装置３１は、凝固槽３０の外周に設けられた加熱部３２としてのジャケットにスチームを送り、スチームと凝固槽３０又は凝固槽３０内の凝固液とで熱交換することで凝固液を加熱するようになっている。

凝固装置３の温度制御部（不図示）は、温度計で計測された凝固槽３０内の温度を監視しながら加熱部３２による加熱動作を制御することで、凝固槽３０内の温度を制御するように構成されている。凝固槽３０内の凝固液の温度は、温度制御部によって、通常４０℃以上、好ましくは４０～９０℃、より好ましくは５０～８０℃の範囲となるよう制御される。

凝固槽３０内の液相の温度を設定温度に制御するために、例えば凝固槽３０を加熱するスチームの温度及び流量を制御する一方の制御系と、凝固槽３０内に供給される温水などの温度を制御する他方の制御系とを併用するカスケード制御方式の液相温度制御系を構成するようにしてもよい。

凝固装置３の撹拌装置３４は、凝固槽３０に充填された凝固液を撹拌するように構成されている。具体的には、撹拌装置３４は、回転動力を生み出すモータ３６と、モータ３６の回転軸に対して垂直方向に広がる撹拌翼３５を備えている。撹拌翼３５は、凝固槽３０に充填された凝固液内で、モータ３６の回転動力により回転軸を中心として回転することで凝固液を流動させるようになっている。撹拌翼３５の形状や大きさ、設置数などは所要の撹拌の強さなどを考慮して適宜決定される。

凝固装置３の駆動制御部（不図示）は、撹拌装置３４のモータ３６の回転駆動を制御して、撹拌装置３４の撹拌翼３５の回転数及び回転速度を所定値に設定するように構成されている。凝固液の撹拌数が、例えば、通常１００ｒｐｍ以上、好ましくは２００～１０００ｒｐｍ、より好ましくは３００～９００ｒｐｍ、特に好ましくは４００～８００ｒｐｍの範囲となるように、駆動制御部によって撹拌翼３５の回転が制御される。凝固液の周速が、通常０．５ｍ／ｓ以上、好ましくは１ｍ／ｓ以上、より好ましくは１．５ｍ／ｓ以上、特に好ましくは２ｍ／ｓ以上、最も好ましくは２．５ｍ／ｓ以上となるように、駆動制御部によって撹拌翼３５の回転が制御される。さらに、凝固液の周速の上限値が、通常５０ｍ／ｓ以下、好ましくは３０ｍ／ｓ以下、より好ましくは２５ｍ／ｓ以下、最も好ましくは２０ｍ／ｓ以下となるように、駆動制御部によって撹拌翼３５の回転が制御される。

凝固装置３は、生成された含水クラムを、温水と共に凝固槽３０からオーバーフローさせて凝固槽３０外に取り出し、洗浄工程を行う洗浄装置４に供給するようになっている。凝固装置３と洗浄装置４との間には、含水クラムから遊離水を分離することが可能な水切り機３９が配置されており、含水クラムが水切り機３９を通って洗浄装置４に供給されるようになっている。水切り機３９により分離された水は、タンクに回収される。タンクに貯められた水は、ポンプにより凝固槽３０に送られて再利用される。

［洗浄装置］
洗浄装置４は、本実施形態に係る合成ゴムの製造方法における洗浄工程に係る処理に用いられる装置である。具体的には、洗浄装置４は、凝固装置３で生成した含水クラムを洗浄用水で洗浄するようになっている。図１に示すように、本実施形態に係る洗浄装置４は、凝固装置３で生成された含水クラム及び洗浄用水を収容する洗浄槽４０、洗浄槽４０内を加熱するとともに所望の温度を維持する加熱装置４１、及び洗浄槽４０内に収容された含水クラム及び洗浄用水を撹拌する撹拌装置４４を備えている。

洗浄槽４０は、例えば閉塞した底部及び円筒状の側壁部により構成されており、含水クラム及び洗浄用水を貯留できるようになっている。加熱装置４１は、洗浄槽４０内を加熱する加熱部４２、及び洗浄槽４０内の温度を制御する不図示の温度制御部を備えている。撹拌装置４４は、洗浄槽４０内に配置され所定軸の周囲を回転する部材である撹拌翼４５、撹拌翼４５を回転させるモータ４６、及び撹拌翼４５の回転数や回転速度を制御する不図示の駆動制御部を有している。洗浄装置４では、凝固装置３で生成された含水クラムを多量の水と混合して洗浄することにより、最終的に得られるアクリルゴムシート又はアクリルゴムベール中の灰分量を効果的に低減することができる。

洗浄装置４の加熱装置４１は、洗浄槽４０内を加熱するよう構成されている。また、洗浄装置４の温度制御部は、温度計で計測された洗浄槽４０内の温度を監視しながら加熱部４２による加熱動作を制御することで、洗浄槽４０内の温度を制御するように構成されている。上述したように、洗浄槽４０内の洗浄用水の温度は、通常４０℃以上、好ましくは４０～１００℃、より好ましくは５０～９０℃、最も好ましくは６０～８０℃の範囲となるよう制御される。

洗浄装置４は、洗浄後の含水クラムを、洗浄用水と共に洗浄槽４０からオーバーフローさせて洗浄槽４０外に取り出し、脱水工程及び乾燥工程を行うスクリュー型押出乾燥機５に供給するようになっている。洗浄装置４とスクリュー型押出乾燥機５との間には、洗浄後の含水クラムから遊離水を分離することが可能な水切り機４９が配置されており、含水クラムが水切り機４９を通ってスクリュー型押出乾燥機５に供給されるようになっている。本実施形態の水切り機４９には、スクリーンが用いられているが、例えば金網、電動篩機などを用いることもできる。水切り機４９により分離された遊離水は、タンクに回収される。タンクに貯められた水は、ポンプにより凝固槽３０に送られて再利用される。

また、洗浄後の含水クラムがスクリュー型押出乾燥機５に供給される際、含水クラムの温度は４０℃以上、更には６０℃以上であることが好ましい。例えば、洗浄装置４における水洗に用いられる水の温度を４０℃以上、好ましくは６０℃以上（例えば７０℃）とすることで、スクリュー型押出乾燥機５に供給された際の含水クラムの温度を４０℃以上、好ましくは６０℃以上に維持することができるようにしてもよく、洗浄装置４からスクリュー型押出乾燥機５に搬送する際に含水クラムの温度が４０℃以上、好ましくは６０℃以上となるよう加温してもよい。これにより、後工程である脱水工程における脱水及び乾燥工程における乾燥を効果的に行うことが可能となり、最終的に得られる乾燥ゴムの含水量を大幅に低減させることが可能となる。

［スクリュー型押出乾燥機］
スクリュー型押出乾燥機５は、本実施形態に係る合成ゴムの製造方法における押出乾燥工程（脱水工程及び乾燥工程）に係る処理に用いられる装置である。具体的には、スクリュー型押出乾燥機５は、洗浄装置４で洗浄した含水クラムを、脱水スリットを用いて脱水し、脱水した含水クラムを乾燥して所定含水量以下の乾燥ゴムを得るようになっている。また、スクリュー型押出乾燥機５は、脱水工程及び乾燥工程により得られる乾燥ゴムを所定の形状に成形して排出するように構成されている。

具体的には、スクリュー型押出乾燥機５は、洗浄装置４で洗浄された含水クラムを脱水する脱水機としての機能を有する脱水バレル部と、含水クラムを乾燥する乾燥機としての機能を有する乾燥バレル部とを備えており、さらにスクリュー型押出乾燥機５の下流側に含水クラムを成形する成形機能を有するダイ部１１を備えて構成されている。

なお、本実施形態ではスクリュー型押出乾燥機５が用いられているが、脱水工程に係る処理を行う脱水機として遠心分離機やスクイザーなどを用いてもよく、乾燥工程に係る処理を行う乾燥機として熱風乾燥機、減圧乾燥機、エキスパンダー乾燥機、ニーダー型乾燥機などを用いてもよい。以下では、スクリュー型押出乾燥機を押出乾燥機と称することもある。

ここで、本実施形態に係るスクリュー型押出乾燥機５の操業条件の一例を挙げる。

バレルユニット内の一対のスクリュー５９の回転数（Ｎ）は、諸条件に応じて適宜選択されればよく、通常で１０～１０００ｒｐｍとされ、アクリルゴムの含水量とゲル量を効率よく低減できる点から、好ましくは５０～７５０ｒｐｍ、より好ましくは１００～５００ｒｐｍであり、１２０～３００ｒｐｍが最も好ましい。

アクリルゴムの押出量（Ｑ）は、格別限定されないが、通常で１００～１５００ｋｇ／ｈｒとされ、好ましくは３００～１２００ｋｇ／ｈｒ、より好ましくは４００～１０００ｋｇ／ｈｒであり、５００～８００ｋｇ／ｈｒが最も好ましい。

アクリルゴムの押出量（Ｑ）とスクリューの回転数（Ｎ）との比（Ｑ／Ｎ）は、格別限定されないが、通常で１～２０とされ、好ましくは２～１０、より好ましくは３～８であり、４～６が特に好ましい。

［搬送式冷却装置］
搬送式冷却装置６は、本実施形態に係る合成ゴムの製造方法における搬送冷却工程に係る処理に用いられる装置である。具体的には、搬送式冷却装置６は、スクリュー型押出乾燥機５により得られる乾燥ゴムを冷却するために用いられる装置である。図２に示すように、本実施形態に係る搬送式冷却装置６は、スクリュー型押出乾燥機５のダイ部１１から押し出されたシート状の合成ゴム１５を複数のローラまたは棒状のスラッドを有する複数のコンベア６１にて搬送しながら、冷却手段６５から冷却風を吹き付けることにより、所定冷却温度まで冷却するようになっている。搬送式冷却装置６は、シート状の合成ゴム１５を搬送する上下多段のコンベア６１と冷却風を送出する冷却手段６５とが冷却槽６６内に配置された構成を有している。

より具体的には、コンベア６１は、スクリュー型押出乾燥機５のダイ部１１から排出されたシート状の合成ゴム１５を図２中矢印Ａ方向に搬送する。コンベア６１は、ローラ６２、６３と、これらローラ６２、６３に巻架され、シート状の合成ゴム１５がその上に載せられるコンベアベルト６４とを有する。コンベア６１は、コンベアベルト６４上にスクリュー型押出乾燥機５のダイ部１１から排出されたシート状の合成ゴム１５を連続して下流側に搬送するよう構成されている。

冷却手段６５は、最上段のコンベア６１上のシート状の合成ゴム１５の表面に、不図示の冷却風発生手段から送られてくる冷却風を吹き付けるようになっている。

搬送式冷却装置６のコンベア６１及び冷却手段６５の長さ（冷却風の吹き付けが可能な部分の長さ）は、特に限定されないが、例えば２～１００ｍであり、好ましくは５～５０ｍである。また、搬送式冷却装置６におけるシート状の合成ゴム１５の搬送速度は、コンベア６１及び冷却手段６５の長さ、スクリュー型押出乾燥機５のダイ部１１から排出されるシート状の合成ゴム１５の排出速度、目標とする冷却速度や冷却時間などに応じて適宜調整すればよいが、例えば１０～１００ｍ／ｈｒであり、より好ましくは１５～７０ｍ／ｈｒである。

なお、搬送式冷却装置６としては、図２に示すような２つのコンベア６１、６１及び１つの冷却手段６５を備える構成に特に限定されず、１つあるいは３つ以上のコンベア６１と、これに対応する１つあるいは３つ以上の冷却手段６５とを備えるような構成としてもよい。その場合には、１つあるいは３つ以上のコンベア６１及び冷却手段６５のそれぞれの総合長さを上記範囲とすればよい。

図２に示す搬送式冷却装置６は、図１に示したスクリュー型押出乾燥機５のダイ部１１に直結するか、又はダイ部１１の近傍に設置して使用される。

本実施形態に係る搬送式冷却装置６は、空冷方式であるが、これに限定されず、水を吹き付ける水かけ方式、水中に浸漬する浸漬方式などを含む様々な方式を採用することが可能である。また、室温下に放置することで、乾燥ゴムを冷却するようにしてもよい。

［切断装置］
切断装置７は、本実施形態に係る合成ゴムの製造方法における切断工程に係る処理を行うよう構成されている。具体的には、切断装置７は、冷却後のシート状の合成ゴム１５を切断するために用いられる装置である。

図２に示すように、本実施形態に係る切断装置７は、搬送式冷却装置６により所定冷却温度に冷却されたシート状の合成ゴム１５の先端側部分を、ローラコンベア７４の隣り合う一対のローラ７５、７５間の所定搬送位置で切断し、所定長さのカットシート状の合成ゴム１６が得られるように構成されている。

この構成により、所定冷却温度に冷却されたシート状の合成ゴム１５（乾燥ゴム）の先端側部分を、ローラコンベア７４の隣り合うローラ７５、７５間でカットシート状に切断するので、冷却されたシート状の合成ゴム１５をローラコンベア７４上に安定支持したまま一定のサイズに切断することができ、加工安定性に優れたものとなる。

図２に示すように、切断装置７の上流側には、レジストローラ７６とクランパ７７が設けられ、切断装置７の下流側には、重量計測器７８が配置されている。レジストローラ７６は、切断位置の見当合せ用の押えローラ及び駆動ローラとして機能する。

レジストローラ７６は、ローラコンベア７４上のシート状の合成ゴム１５に密着しつつ回転し、その回転量に基づいて、シート状の合成ゴム１５を切断する所定搬送位置から合成ゴムの先端までのフィード量を計測するようになっている。また、重量計測器７８は、切断されたカットシート状の合成ゴム１６の重量を計測するようになっている。そして、計測した重量値の規定重量値からの偏差に応じてカットシート状の合成ゴム１６の所定長さＬを調節するようになっている。この構成により、カットシート状の合成ゴム１６の重量のばらつきを逐次チェックし、製造品のばらつきを抑えることができる。

本実施形態では、切断装置７の上流側に設けられたクランパ７７が、シート状の合成ゴム１５を切断する際に、シート状の合成ゴム１５をローラコンベア７４上に保持するようになっている。この構成により、冷却されたシート状の合成ゴム１５を、ローラコンベア７４上に安定支持するとともに、クランパ７７で保持した状態で切断作業をすることができるので、さらに加工安定性がよい。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る切断装置７は、切断刃７０と受台７１とを備えている。切断装置７は更に、切断刃７０を上下に移動させるための駆動部（不図示）と、駆動部による駆動を制御するための駆動制御部（不図示）と、切断刃７０の移動を案内するガイド板７２と、を備えている。

具体的には、受台７１は、ローラコンベア７４の隣り合う一対のローラ７５、７５間に、ローラコンベア７４上を搬送されてきたシート状の合成ゴム１５の下面に近接して配置される。切断刃７０は、シャフト７３を介して駆動部に連結されており、駆動部により受台７１の一側面に沿って昇降する一対のガイド手段としての側柱部７０ｂを有する門型形状を有している。切断装置７は、駆動制御部による制御下で駆動部による切断刃７０の昇降によりシート状の合成ゴム１５の先端側部分を所定搬送位置で切断するようになっている。この構成により、切断装置７は、門型の切断刃７０が受台７１の一側面に沿って昇降する一対の側柱部７０ｂを有するので、切断刃７０の昇降及び切断動作時の姿勢を安定確保できることとなる。なお、切断刃７０は、門型に限定されるものではなく、例えば四角形の枠状であってもよい。

また、図３（ａ）に示すように、切断装置７の切断刃７０は、複数の鈍角の突出刃部７０ａを、切断刃７０として一体に備えている。これら複数の突出刃部７０ａは、ローラコンベア７４上のシート状の合成ゴム１５の上面に対向するよう、ローラコンベア７４上のシート状の合成ゴム１５のシート幅方向に隣接すると共に、それぞれシート状の合成ゴム１５に向かって突出している。この切断刃７０の突出刃部７０ａを駆動部により昇降させてシート状の合成ゴム１５を所定搬送位置で複数箇所同時に切断するようになっている。この構成により、門型の切断刃７０が受台７１の一側面に沿って昇降する一対の側柱部７０ｂを有するとともに、複数の鈍角の突出刃部７０ａを有しているので、切断刃７０の昇降及び切断動作時の姿勢を安定確保でき、且つ、シート幅方向の多点で同時に切断加工を開始できるので、切断面の安定したカッティング作業が可能となる。

ガイド板７２は、一側面に所定間隔をあけて平行且つ鉛直に形成された２本の直線状のガイド溝７２ａを備え、ローラコンベア７４上を搬送されてきたシート状の合成ゴム１５の上面側に配置される。ガイド板７２のガイド溝７２ａは、駆動部により昇降する切断刃７０の板部７０ｄの一側面に設けられた凸状のガイド部材７０ｅを受け入れて摺動自在に案内するよう構成されている。これにより、本実施形態に係る切断装置７は、切断刃７０のガイド部材７０ｅがガイド溝７２ａに沿って案内されるので、切断刃７０の昇降及び切断動作時の姿勢を安定的に維持することができる。

本実施形態に係る複数の突出刃部７０ａの突出した部分の角度とサイズは、全ての突出刃部７０ａで同一であるが、個別に角度及び／又はサイズを変えてもよい。また、突出刃部７０ａの頂部は一直線上にあるが、凸状又は凹状の湾曲線上に存在するようにしてもよい。また、切断刃７０に設けられる突出刃部７０ａの個数は、切断刃７０のシート幅方向の幅、突出刃部７０ａの角度及びサイズなどにより適宜設定される。

［ベール化装置］
ベール化装置８は、本実施形態に係る合成ゴムの製造方法におけるベール化工程の処理に用いられる装置である。具体的には、ベール化装置８は、スクリュー型押出乾燥機５から押出成形された乾燥ゴムを加工して、一塊のブロックであるベールを製造するようになっている。

本実施形態に係るベール化装置８は、例えば切断装置７により切断したカットシート状の合成ゴム１６を積層することで、一塊のブロックである合成ゴムベール８３を製造することが可能なように構成されている。ベール化装置８は、切断装置７により切断したカットシート状の合成ゴム１６を、ローラコンベア７４の下流側で、所定の厚さ又は所定の重量になるまで順次積層して一塊のブロックである合成ゴムベール８３を製造する。これにより、切断などの加工性及び取扱いの容易な合成ゴムベール８３を、効率よく製造できる。

ベール化装置８によって製造される合成ゴムベール８３の重さや形状などは特に限定されないが、例えば約２０ｋｇの略直方体形状の合成ゴムベール８３が製造される。

本実施形態では、スクリュー型押出乾燥機５によりシート状に押し出して含水量を十分に低下させた後に積層してゴムベールとするので、粘着性のあるゴム状重合体をクラムのままベール化する場合に比べると、取扱いの容易性が格段に向上するのみならず、不純物の混入なども有効に抑制でき、ゴム製品の材料としての品質を高めることができる。

カットシート状アクリルゴムを積層したアクリルゴムベールを製造する場合、例えば４０℃以上のカットシート状アクリルゴムを積層することが好ましい。４０℃以上のカットシート状アクリルゴムを積層することで、更なる冷却及び自重による圧縮によって良好な空気抜けが実現される。

＜合成ゴムの製造方法＞
次に、上述した合成ゴム製造システム１を用いてアクリルゴムなどの合成ゴムを製造する方法について説明する。

図４は、本発明の一実施形態に係る合成ゴム製造方法のフローチャートである。図４に示すように、本実施形態に係る合成ゴム製造方法は、乳化重合工程Ｓ１、凝固工程Ｓ２、洗浄工程Ｓ３、押出乾燥工程Ｓ４、搬送冷却工程Ｓ５、切断工程Ｓ６、及びベール化工程Ｓ７を含んでいる。以下、各工程について説明する。

［乳化重合工程］
乳化重合工程Ｓ１では、乳化重合装置において、合成ゴムを形成するための単量体成分に水と乳化剤とを混合して撹拌機で適切に撹拌しながらエマルジョン化し、重合触媒存在下において乳化重合することで乳化重合液（重合体ラテックス）を得る。

［凝固工程］
凝固工程Ｓ２では、重合体ラテックス、凝固剤、及び水をそれぞれ設定温度の凝固槽３０内に供給し、撹拌装置３４で撹拌して含水クラムを生成する。凝固槽３０内の設定温度（凝固剤水溶液の温度）は、温度制御部３３によって、通常４０℃以上、好ましくは４０～９０℃、より好ましくは５０～８０℃の範囲となるように制御する。

具体的には、凝固工程Ｓ２にて、重合体ラテックス、凝固剤、及び水をそれぞれの供給温度及び設定供給量で凝固槽３０内に連続的に供給しつつ撹拌下で流動させ、設定供給量及び撹拌の強さと供給温度及び設定温度とに応じて凝固槽３０中に含水クラムを生成する。本実施形態では、凝固槽３０内で撹拌されている凝固剤水溶液に乳化重合液（重合体ラテックス）を添加するようにする。生成した含水クラムは、温水と共に凝固槽３０からオーバーフローさせて凝固槽３０外に取り出す。

撹拌の強さは、撹拌装置３４の撹拌翼３５の回転数、回転速度などにより決められる。撹拌の強さが強い、すなわち激しく撹拌する方が生成する含水クラム粒径を小さく且つ均一にでき好適である。撹拌の強さが過度に強いと、大きいクラム粒径のものと小さいクラム粒径のものができてしまい、過度に弱いと凝固反応の制御が困難になりいずれも好ましくない。生成された含水クラムの形状及びクラム粒径が、均一で且つ所望範囲内に集約化されていれば、洗浄及び脱水時の乳化剤や凝固剤の除去が格段に向上し好適である。

本実施形態では、凝固工程Ｓ２にて、重合体ラテックス、凝固剤及び水をそれぞれの供給温度及び設定供給量で凝固槽３０内に連続的に供給しつつ撹拌し、設定供給量及び撹拌の強さと供給温度及び設定温度とに応じて凝固槽３０中に含水クラムを連続的に生成することができ、生成された含水クラムを温水と共に凝固槽３０からオーバーフローさせて槽外に効率よく取り出すことができる。

また、凝固槽３０からオーバーフローさせた供給水を含水クラムから分離させてタンクに貯留し、凝固槽３０に再度供給するよう還流させている。これにより、重合体ラテックスを凝固させて含水クラム化する際に使用した水を再利用でき、合成ゴム製造中の廃水量を抑えることができる。この場合、オーバーフローさせた温水を凝固槽３０側に還流させる構成とすることができるが、オーバーフローさせた含水クラム及び温水を通過させる滞留タンクを設け、その滞留タンクから流出し含水クラムから分離された温水を滞留タンクに還流させる構成とすることもできる。

［洗浄工程］
洗浄工程Ｓ３では、含水クラムと洗浄用水とを設定洗浄温度の洗浄槽４０に供給し、撹拌装置４４により撹拌して含水クラムを洗浄する。洗浄槽４０内の洗浄用水の温度は、温度制御部によって、通常４０℃以上、好ましくは４０～１００℃、より好ましくは５０～９０℃、最も好ましくは６０～８０℃の範囲となるように制御する。

さらに洗浄工程Ｓ３では、洗浄された含水クラムを洗浄用水と共に洗浄槽４０からオーバーフローさせて洗浄槽４０外に取り出し、水切り機４９により水切りしつつ設定洗浄温度に対し所定温度範囲内の含水クラムをスクリュー型押出乾燥機５の材料供給ゾーン１５０に供給する（クラム供給工程）。スクリュー型押出乾燥機５に供給される含水クラムの温度は、６０℃以上であることが好ましい。含水クラムの温度は、加熱装置４１を用いて含水クラムを直接加温することにより調節するが、洗浄用水の温度を調節するようにしてもよいし、あるいは加熱装置４１を用いて含水クラムを直接加温することにより調節し、且つ洗浄用水の温度を調節するようにしてもよい。設定洗浄温度を、洗浄及び押出乾燥工程に好適な温度、例えば４０℃以上に設定することで、含水クラムの洗浄効果を高めるとともに、脱水及び押出乾燥の効率を高めることができる。

［押出乾燥工程］
押出乾燥工程Ｓ４では、洗浄後の含水クラムをスクリュー型押出乾燥機５の材料供給ゾーン１５０に取り込み、スクリュー型押出乾燥機５により圧縮脱水した後、加熱及び混練により水分を蒸発させて、所定含水量以下の合成ゴムをシート状に押し出させる。

具体的には、押出乾燥工程Ｓ４にて、材料供給ゾーン１５０に供給された含水クラムを、スクリュー型押出乾燥機５により圧縮脱水した後、加熱及び混練により水分を蒸発させて、所定含水量以下の合成ゴムを連続的に例えば厚さ５０ｍｍ以下のシート状に押し出させる。

また、押出乾燥工程Ｓ４での圧縮脱水により含水クラムから分離された水を、タンクに供給する。これより、含水クラムを脱水するために生じる凝固剤濃度の低い水を再利用でき、廃水量を十分に抑えることができる。

なお、脱水工程及び乾燥工程はそれぞれ異なる工程として行ってもよい。例えば、遠心分離機やスクイザーなどの脱水機を用いて脱水工程を行い、熱風乾燥機、減圧乾燥機、エキスパンダー乾燥機、ニーダー型乾燥機などの乾燥機を用いて乾燥工程を行ってもよい。

［搬送冷却工程］
搬送冷却工程Ｓ５では、スクリュー型押出乾燥機５から押し出されたシート状の合成ゴム１５を、搬送式冷却装置６のコンベア６１で搬送するとともに所定冷却温度まで冷却する。

具体的には、搬送冷却工程Ｓ５にて、スクリュー型押出乾燥機５から押し出されたシート状の合成ゴム１５を搬送式冷却装置６のコンベア６１で搬送するとともに、押出し時の温度から６０℃以下の好ましくは２０℃～５０℃の間に設定された所定冷却温度まで４０℃／ｈｒ以上の冷却速度で冷却させる。これにより、シート状の合成ゴム１５の先端側でのカットシート状の切断加工をより安定して実行することができる。

所定冷却温度まで４０℃／ｈｒ以上の冷却速度で冷却させることで、シート状の合成ゴム１５の加工時におけるスコーチが有効に抑制され、これにより加工安定性に優れたものとすることができる。また、所定冷却温度を、２０℃～５０℃の間に設定することで、例えばシート状の合成ゴムの先端側でのカットシート状の切断加工など、搬送冷却工程Ｓ５の後段で行われるシート状の合成ゴム１５の加工を容易且つ安定して実行できるようになる。

［切断工程］
切断工程Ｓ６では、搬送式冷却装置６により冷却されたシート状の合成ゴム１５を切断装置７で切断してカットシート状の合成ゴム１６を得る。具体的には、搬送式冷却装置６により６０℃以下の所定冷却温度に冷却されたシート状の合成ゴム１５の先端側部分を、ローラコンベア７４の隣り合う一対のローラ７５、７５間の所定搬送位置で切断装置７により所定長さのカットシート状に切断する。

これにより、押出乾燥工程Ｓ４での押出し温度を比較的高く設定して押出し量を確保しながらも、シート状の合成ゴム１５の先端側でカットシート状の切断加工を安定して実行することができる。また、粘着性のあるシート状の合成ゴム１５を複数のローラまたは棒状のスラッドを有する複数のコンベアで粘着を抑えつつ搬送した後、所定冷却温度に冷却されたシート状の合成ゴム１５の先端側部分を、ローラコンベア７４の隣り合うローラ７５、７５間でカットシート状に切断するので、冷却されたシート状の合成ゴム１５をローラコンベア７４上に安定支持したまま一定のサイズに切断することができ、加工安定性に優れたものとなる。ここにいう所定温度は、好ましくは６０℃以下、より好ましくは５０℃以下である。

また、シート上での冷却が形状安定する程度に十分になされ、切断されたカットシート状の合成ゴム１６同士を積層するだけで、複数のカットシートが実質的に一体化された合成ゴムベール８３を容易に作製できるので、形状安定性に優れたゴム製品を提供可能な製造方法となる。

本実施形態では、冷却されたシート状の合成ゴム１５を、ローラコンベア７４上に安定支持するとともに、クランパ７７で保持した状態で切断作業をするようになっているので、さらに加工安定性がよい。

また、切断工程Ｓ６では、ローラコンベア７４上のシート状の合成ゴム１５に密着しつつ回転するレジストローラ７６の回転量に基づいて、シート状の合成ゴム１５を切断する所定搬送位置から合成ゴムの先端までのフィード量を計測する。併せて、切断装置７の下流側に設けられた重量計測器７８により、切断されたカットシート状の合成ゴム１６の重量を計測する。そして、計測した重量値の規定重量値からの偏差に応じて、カットシート状の合成ゴム１６の所定長さＬ（搬送方向の長さ）を調節する。このようにすることで、カットシート状の合成ゴム１６の重量のばらつきを逐次チェックし、製造品のばらつきを抑えることができる。これにより、合成ゴムベール８３を、重量ばらつきを抑えつつ効率よく製造できる。

また、切断工程Ｓ６では、ローラコンベア７４の隣り合う一対のローラ７５、７５間に、ローラコンベア７４上を搬送されてきたシート状の合成ゴム１５の下面に近接する受台７１と、駆動部により受台７１の一側面に沿って昇降する一対の側柱部７０ｂを有する門型の切断刃７０とを配置しておく。そして、駆動制御部による制御下でエアシリンダなどの駆動部による切断刃７０の昇降により、合成ゴムの先端側部分を所定搬送位置で切断する。門型の切断刃７０が受台７１の一側面に沿って昇降する一対の側柱部７０ｂを有するので、切断刃７０の昇降及び切断動作時の姿勢を安定確保できることとなる。

また、切断工程Ｓ６では、ローラコンベア７４上のシート状の合成ゴム１５のシート幅方向に隣接すると共に、それぞれシート状の合成ゴム１５に向かって突出している複数の鈍角の突出刃部７０ａを、切断刃７０として一体に配置しておく。そして、切断刃７０の突出刃部７０ａを駆動部により昇降させてシート状の合成ゴム１５を所定搬送位置で複数箇所同時に切断する。このように、門型の切断刃７０が受台７１の一側面に沿って昇降する一対の側柱部７０ｂを有するとともに、複数の鈍角の突出刃部７０ａを有しているので、切断刃７０の昇降及び切断動作時の姿勢を安定確保でき、且つ、シート幅方向の多点で同時に切断加工を開始できるので、切断面の安定した切断作業が可能となる。

［ベール化工程］
ベール化工程Ｓ７では、所定含水量以下の乾燥ゴムをベール化する。具体的には、切断装置７により切断したカットシート状の合成ゴム１６を、ローラコンベア７４の下流側で、ベール化装置８において所定の厚さ又は所定の重量になるまで順次積層してベール化する。これにより、切断などの加工性及び取扱いの容易な合成ゴムベール８３を、効率よく製造できる。例えば、カットシート状の合成ゴム１５の切断時の温度が５０℃であった場合、４０℃以下にならないうちに積層してアクリルゴムベールとすることで、空気の巻き込み等を抑えることができる。なお、ベール化は、乾燥工程を経て得られた乾燥ゴムをベーラーに入れ圧縮することで行うこともできる。

本実施形態では、スクリュー型押出乾燥機５によりシート状に押し出して含水量を十分に低下させた後に積層して合成ゴムベール８３とするので、粘着性のあるゴム状重合体をクラムのままベール化する場合に比べると、取扱いの容易性が格段に向上するのみならず、不純物の混入なども有効に抑制でき、ゴム製品の材料としての品質を高めることができる。

本実施形態に係る合成ゴムの製造方法によると、高温での耐油性や耐水性、保存安定性などが要求される各種ゴム製品に好適なアクリルゴムなどの合成ゴムを効率よく製造できる。特に、反応性基含有単量体を含む単量体成分を２価リン酸系乳化剤存在下に乳化重合した乳化重合液をマグネシウム塩で凝固すると、保存安定性や耐水性に優れたアクリルゴムを製造することができる。

本実施形態に係る合成ゴムの製造方法においては、合成ゴムが、アクリルゴムであるとよい。この場合、例えば、反応性基を有するアクリルゴムからなり、灰分量が０．６重量％以下、灰分中のマグネシウム及びリンの合計量が全灰分量に対する割合で３０重量％以上、マグネシウムとリンとの比（［Ｍｇ］／［Ｐ］）が重量比で０．４～２．５の範囲であるようにして、搬送冷却および積層作業性に優れたシート状のアクリルゴムを作製し、取扱い容易な積層アクリルゴムベールを提供可能となる。また、アクリルゴムベールにおいて、灰分量が、０．００１～０．５重量％であると好ましい。

以上述べたように、本発明は、シート状の合成ゴムを切断前に十分に冷却し、安定した切断加工を行うようにして、低コストに形状の安定したゴム製品を提供できるという効果を有し、合成ゴムの製造方法の全般に有用である。

１ 合成ゴム製造システム
３ 凝固装置
４ 洗浄装置
５ スクリュー型押出乾燥機（押出乾燥機）
６ 搬送式冷却装置
７ 切断装置
８ ベール化装置
１１ ダイ部
１５ シート状の合成ゴム
１６ カットシート状の合成ゴム
３０ 凝固槽
４０ 洗浄槽
６１ コンベア
６５ 冷却手段
７０ 切断刃
７０ａ 突出刃部
７０ｂ 側柱部
７０ｃ 切刃部
７０ｄ 板部
７１ 受台
７２ ガイド板
７２ａ ガイド溝
７３ シャフト
７４ ローラコンベア
７６ レジストローラ
８３ 合成ゴムベール
１５０ 材料供給ゾーン

Claims (5)

1. 重合体ラテックス、凝固剤及び水をそれぞれ設定温度の凝固槽内に供給し撹拌して含水クラムを生成する凝固工程と、
   前記含水クラムと洗浄用水とを洗浄槽に供給し撹拌して前記含水クラムを洗浄する洗浄工程と、
   洗浄後の含水クラムを押出乾燥機の材料供給ゾーンに供給し、該押出乾燥機により圧縮脱水した後、加熱及び混練により水分を蒸発させて、所定含水量以下の合成ゴムをシート状に押し出させる押出乾燥工程と、
   押し出されたシート状の合成ゴムを複数のローラまたは棒状のスラッドを有する複数のコンベアで搬送するとともに所定冷却温度まで冷却する搬送冷却工程と、
   前記所定冷却温度に冷却されたシート状の合成ゴムの先端側部分を、ローラコンベアの隣り合うローラ間の所定搬送位置で切断し、所定長さのカットシート状に切断する切断工程と、を含む合成ゴムの製造方法であって、
   前記切断工程で、前記ローラコンベア上の前記シート状の合成ゴムに密着しつつ回転するレジストローラの回転量に基づき、前記シート状の合成ゴムを切断する所定搬送位置から前記合成ゴムの先端までのフィード量を計測するとともに、切断された前記カットシート状の合成ゴムの重量を計測し、該計測した重量値の規定重量値からの偏差に応じて前記カットシート状の合成ゴムの前記所定長さを調節することを特徴とする合成ゴムの製造方法。
2. 前記ローラコンベアの隣り合うローラ間に、前記ローラコンベア上のシート状の合成ゴムの下面に近接する受台と、前記受台の一側面に沿って昇降する一対の側柱部を有する門型の切断刃と、を配置しておき、
   該切断刃の昇降により前記合成ゴムの先端側部分を前記所定搬送位置で切断することを特徴とする請求項１に記載の合成ゴムの製造方法。
3. 前記切断工程で、前記ローラコンベア上の前記シート状の合成ゴムのシート幅方向に隣接するとともにそれぞれ前記シート状の合成ゴムに向かって突出する複数の鈍角の突出刃部を前記切断刃として一体に配置しておき、該切断刃の突出刃部を昇降させて前記シート状の合成ゴムを所定搬送位置で複数箇所同時に切断することを特徴とする請求項２に記載の合成ゴムの製造方法。
4. 前記合成ゴムが、アクリルゴムであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の合成ゴムの製造方法。
5. 前記切断工程で切断されたカットシート状の合成ゴムを前記ローラコンベアの下流側で所定の重量になるまで順次積層してベール化することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の合成ゴムの製造方法。

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