JPH0788927A - 脱揮用押出機の排気方法 - Google Patents

脱揮用押出機の排気方法

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JPH0788927A
JPH0788927A JP5235080A JP23508093A JPH0788927A JP H0788927 A JPH0788927 A JP H0788927A JP 5235080 A JP5235080 A JP 5235080A JP 23508093 A JP23508093 A JP 23508093A JP H0788927 A JPH0788927 A JP H0788927A
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JP
Japan
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vent
exhaust
vents
devolatilizing
devolatilization
Prior art date
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Pending
Application number
JP5235080A
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English (en)
Inventor
Neiwa Ou
寧和 王
Noriaki Hashimoto
憲明 橋本
Tadaki Sakai
忠基 酒井
Kazuyuki Nakamura
和之 中村
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Japan Steel Works Ltd
Original Assignee
Japan Steel Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は脱揮用押出機の排気方法に関し、特
に、高分子材料の生産工程に使用される脱揮用押出機に
おいて、ポリマー中の不要ガスを脱揮・排気することを
特徴とする。 【構成】 本発明による脱揮用押出機の排気方法は、複
数のベント(V1〜V4)に接続した真空ポンプ(6,7)により
排気を行う排気方法において、前記各ベント(V1〜V4)に
おける下流側のベント(V3〜V4)の排気を上流側のベント
(V2,V3)に引き入れ、前記真空ポンプ(6,7)の総排気量が
変わらない条件下で脱揮を行う構成である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、脱揮用に使用される単
軸あるいは多軸押出機の排気方法に関し、特に、高分子
材料の生産工程に使用される脱揮用押出機において、ポ
リマー中の不要な揮発分を脱揮・排気するための新規な
改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のリヤベントを含めて5ケ所のベン
ト部を有する多段ベント付き脱揮用押出機の排気方法に
おける1実施例を図2に示す。すなわち、図2において
符号1で示されるものは脱揮用押出機2のシリンダであ
り、このシリンダ1の上部には、矢印Aで示すポリマー
の流れ方向の上流側Aaから下流側Abへ到る間に、ポ
リマー供給部Pの上流側にリヤベントVr、下流側に複
数のベントV1〜V4が設けられていると共に、このシリ
ンダ1内にはスクリュ3が設けられ、前記下流側Abの
端部には押出部4が設けられている。前記リヤベントV
rには第1真空ポンプ5が接続されると共に、前記ベン
トV1には第2真空ポンプ6が接続され、残りの各ベン
トV2,V3,V4には共通の第3真空ポンプ7が接続さ
れている。また、シリンダ1の各注水部W1〜W3からは
脱揮助剤として水を供給することができるように構成さ
れている。
【0003】次に、動作について説明する。揮発分を含
有するポリマーがポリマー供給部Pから供給され、スク
リュ3によりシリンダ1内を下流側Ab方向へ移送され
る場合、リヤベントVrとベントV1とにおいては多量
の揮発分が排気されるが、下流のベントV2,V3,V4
においてはポリマー中の揮発分の含有量が低く、脱揮し
にくいため、各ベントV2,V3,V4の各々の上流側で
水を脱揮助剤としてシリンダ1内のポリマーに注入し、
スクリュ3の剪断力により水をポリマー中に分散させ、
ベント部にて気化させることによるポリマーの発泡、さ
らにこれによる拡散界面面積の増加により脱揮効果を向
上させるという脱揮方法がよく使用されている。この脱
揮処理における排気方式ではベント部において注水によ
り生じた水蒸気とポリマーからの揮発分を各ベント
2,V3,V4からパイプライン10により集合し、真
空ポンプ7により排気される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の脱揮
用押出機の排気方法においては次のような不合理な問題
が存在していた。つまり、従来の脱揮操作では各ベント
2,V3,V4における全圧力すなわち真空ポンプの吸
引圧力は殆んどが変わらないが、下流側のベントV3
4の排気中の揮発分の濃度はそれぞれ上流側のベント
2,V3のそれと比べて比較的低い、従って、この下流
側のベント部の揮発分低濃度排気は上流側のベント部に
対して脱揮用として再利用の価値がある。すなわち、図
2に示した排気方法に関する各ベントV4,V3,V2
おいて各ベント部での注水量(モル流量)Qが同じであ
るとするとそれぞれのベント部における揮発分分圧
4,p3,p2は次式のように計算される。 p4=〔q4/(q4+Q)〕p (1) p3=〔q3/(q3+Q)〕p (2) p2=〔q2/(q2+Q)〕p (3) ここでq4,q3,q2は各ベントV4,V3,V2において
脱揮された揮発分のモル流量である。また各ベント部の
全圧pは真空ポンプによる総排気量の関数であり、総排
気量が変わらないとその値は一定である。例えばスクリ
ュ直径65mm、5段ベント付き深溝二軸押出機において
ポリスチレン(PS)の流量が200kg/h、ベントV1に流
れてきたポリスチレン中の揮発分となるエチルベンゼン
の初期濃度が3wt%、各ベントV2〜V4の注水量が同じ
くQ=1wt%、スクリュ回転数NS=200rpmの脱揮操
作条件の場合、実際の脱揮実験データによると各ベント
部からの揮発分と注水量のモル比はq2:Q=1:10
(mol/mol)、q2:q3:q4=1:0.36:0.09(m
ol/mol)程度である。この条件により算出された各ベン
トV2〜V4の揮発分分圧はp2=q2p/(q2+Q)=
1・p/(1+10)=0.091p、p3=q3p/
(q3+Q)=0.36p/(0.36+10)=0.0
35p、p4=q4p/(q4+Q)=0.09p/(0.
09+10)=0.009pである。以上の計算により
下流側ベント部に生じた水蒸気はその中の揮発分の濃度
が比較的低く、上流側のベント部に対して再利用の価値
があることが分かる。しかしながら、この各ベント
2,V3における下流側からの揮発分低濃度排気は各々
のパイプラインより抜き出され、利用されておらず、全
体として脱揮性能は比較的低いレベルとなっているのが
現状である。また、各ベント部からの排気は各々のパイ
プラインにより集合し、真空ポンプにて排気されるので
余分の配管も必要となり、構造も複雑になっていた。
【0005】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、高分子材料の生産工程に脱
揮用押出機において、ポリマー中の不要な揮発分を脱揮
・排気するようにした脱揮用押出機の排気方法を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による脱揮用押出
機の排気方法は、シリンダに設けられた複数のベントに
接続された真空ポンプにより排気を行うようにした脱揮
用押出機の排気方法において、前記各ベントにおける下
流側のベントの排気を上流側のベントに引き入れ、前記
真空ポンプの総排気量が変わらない条件下で脱揮を行う
方法である。
【0007】さらに詳細には、前記下流側のベントと上
流側のベントとは、パイプを介して連通させる方法であ
る。
【0008】さらに詳細には、前記シリンダには脱揮助
剤を供給する方法である。
【0009】さらに詳細には、前記脱揮助剤として水を
用いる方法である。
【0010】さらに詳細には、前記脱揮助剤は、処理さ
れる材料に対して不活性な気体(不活性ガス)を用いる
方法である。
【0011】
【作用】本発明による脱揮用押出機の排気方法において
は、下流側のベント部の排気が上流側のベント部に引き
入れられることにより、上流側のベントV3,V2の揮発
分の分圧が下がる。図1に示す排気方法における各ベン
トV4,V3,V2の揮発分の分圧p'4,p'3,p'2は各
ベント部の全圧pすなわち真空ポンプの吸引圧力に対
し、次式のように計算される。 p'4=〔q4/(q4+Q)〕p (4) p'3=〔(q4+q3)/(q4+q3+2Q)〕p (5) p'2=〔(q4+q3+q2)/(q4+q3+q2+3Q)〕p (6)
【0012】
【実施例】以下、図面と共に本発明による脱揮用押出機
の排気方法の好適な実施例について詳細に説明する。な
お、脱揮用押出機は従来例と同様のリヤベントを含めて
5ケ所のベント部を有する多段ベント付脱揮用押出機で
あり、従来例と同一又は同等部分については同一符号を
用いて説明する。
【0013】図1において符号1で示されるものは、脱
揮用押出機2のシリンダであり、このシリンダ1の上部
には、矢印Aで示すポリマーの流れ方向の上流側Aaか
ら下流側Abへ到る間に、ポリマー供給部Pの上流側
に、リヤベントVr、下流側に複数のベントV1〜V4
順次設けられていると共に、このシリンダ1内にはスク
リュ3が設けられ、前記下流側Abの端部には押出機4
が設けられている。
【0014】前記リヤベントVrには第1真空ポンプ5
が接続されると共に、前記ベントV1には第2真空ポン
プ6が接続され、次のベントV2には第3真空ポンプ7
が接続されている。前記ベントV2に対しては、その下
流側のベントV3が第1パイプ20を介して接続され、
その排気が引き入れられる。また、前記ベントV3に対
しては、その下流側のベントV4が第2パイプ21を介
して接続され、その排気が引き入れられる。また、シリ
ンダ1の各ベントV2〜V4の上流側に設けられた各注水
部w1〜W3からは脱揮助剤の水を注水することができる
ように構成されている。
【0015】次に、動作について述べる。まず、本発明
による排気方法では、排気とポリマー両相の向流操作に
よる排気方式を用いていることにより下流のベント
4,V3の排気がそれぞれ上流のベントV3,V2に順次
引き入れられる。脱揮効果によりポリマー中の揮発分の
含有量は下流方向に低下しているので、下流側ベント部
の排気中の揮発分分圧は上流側のベント部のそれと比較
して低く、下流側のベント部からの排気を引き入れられ
た上流側のベント部では揮発分分圧が低下し、脱揮作用
が強化される。すなわち、図1に示す排気方法における
各ベントV4,V3,V2の揮発分の分圧p'4,p'3,p'
2は各ベント部の全圧pに対して前述の式(4)〜
(6)により計算される。これらの式において、Q=1
wt%とし、p4,p3,p2の値が従来の排気方法の場合
と変わらない(実際には従来より小さくなると考えられ
る)とすると、各ベント部における揮発分の分圧はp'4
=0.09p/(0.09+10)=0.009p=p
4,p'3=(0.09+0.36)p/(0.09+0.
36+2×10)=0.022p≒0.6p3、p'2
(0.09+0.36+1.0)p/(0.09+0.
36+1.0+3×10)=0.0046p≒0.5p2
という結果になる。つまり本発明の排気方法では各ベン
トV2,V3の揮発分の分圧は同一総排気量において従来
法の場合よりそれぞれ約40%、50%で下げられる。
【0016】実験例 ポリマーとしてポリスチレンを用い、揮発分としてエチ
ルベンゼンを用い、スクリュ3の直径65mm、5段ベン
ト付き深溝二軸押出機において平均脱揮操作温度235
℃、ベントV2の全圧20torr及び表1の第1表に示す
条件下において図1,2に示す排気方法の脱揮テストを
行なった。テストの結果を表1の第1表に示す。本発明
の排気方法により得られたペレット中の揮発分濃度は従
来法のものより約10%程度下がったことが判明した。
【0017】
【表1】
【0018】以上の実施例においてはリヤベントを含め
て5箇所のベント部を有する脱揮用押出機において、下
流側の4箇所中3箇所のベント部を順次連通させた場合
について説明したが、本発明の排気方法はこれのみに限
定されるものではなく、リアベント部を有しない場合、
ポリマー供給部より下流側の複数のベント部を全て順次
連通させる場合、あるいは、4箇所以上のベント部を2
組に分けてそれぞれ連通させる場合なども、下流側の低
揮発分分圧を利用して揮発分分圧を低くすることにより
脱揮作用を向上させる点について、同様に実施可能であ
る。また、本実施例においては、ポリマー供給部より下
流側の最初のベント部には、その上流側に注水部すなわ
ち脱揮助剤供給部が設けられていないが、これはポリマ
ー供給部に近いベント部では、ポリマーに含有されてい
る揮発分が多量で、揮発分を多量に脱揮可能であり、脱
揮助剤供給部を設けなくても充分な脱揮が行われること
によるものであり、脱揮の困難なポリマーの場合には下
流側の全てのベント部の上流側に脱揮助剤供給部を設け
てもよい。この脱揮助剤供給部へ供給される脱揮助剤
は、水に限定されるものではなく、ポリマーすなわち処
理材料に対して不活性な、例えば窒素ガス、炭酸ガス等
の気体(不活性ガス)あるいは処理材料に混練された後
に気化する液体、粉末(固体)であってもよい。
【0019】
【発明の効果】本発明による脱揮用押出機の排気方法
は、以上のように構成されているため、次のような効果
を得ることができる。すなわち、排気方法の合理化によ
り総排気量を増加しない条件下で上流側のベントの分圧
を下げることができ、これにより全体としての脱揮効果
を向上させることができる。また、排気方法の合理化に
より排気は各ベントのうち上流側のベントだけにおいて
行われることにより、従来の排気方法の下流側のベント
の各々のパイプラインが不要となり、排気系がシンプル
でコンパクトな構造となり、作業性、経済性の向上を達
成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による脱揮用押出機の排気方法を示す構
成図である。
【図2】従来の脱揮用押出機の排気方法を示す構成図で
ある。
【符号の説明】
1 シリンダ V1〜V4 ベント 6,7 真空ポンプ 20,21 パイプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 和之 広島県広島市安芸区船越南1丁目6番1号 株式会社日本製鋼所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ(1)に設けられた複数のベント
    (V1〜V4)に接続された真空ポンプ(6,7)により排気を行
    うようにした脱揮用押出機の排気方法において、前記各
    ベント(V1〜V4)の一部または全数における下流側のベン
    ト(V3,V4)の排気を上流側のベント(V2,V3)に引き入れて
    脱揮を行うことを特徴とする脱揮用押出機の排気方法。
  2. 【請求項2】 前記下流側のベント(V3,V4)と上流側の
    ベント(V2,V3)とは、パイプ(20,21)を介して連通させた
    ことを特徴とする請求項1記載の脱揮用押出機の排気方
    法。
  3. 【請求項3】 前記シリンダ(1)には脱揮助剤を供給す
    ることを特徴とする請求項1又は2記載の脱揮用押出機
    の排気方法。
  4. 【請求項4】 前記脱揮助剤が水であることを特徴とす
    る請求項1ないし3の何れかに記載の脱揮用押出機の排
    気方法。
  5. 【請求項5】 前記脱揮助剤が、処理される材料に対し
    て、不活性な気体(不活性ガス)であることを特徴とする
    請求項1ないし3の何れかに記載の脱揮用押出機の排気
    方法。
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Cited By (3)

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WO2007119506A1 (ja) * 2006-03-28 2007-10-25 The Japan Steel Works, Ltd. スクリュ式押出機の脱揮シミュレーション装置、およびスクリュ式押出機の脱揮シミュレーションプログラム
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