JPS603972B2 - 自由流動性溶融塗布ゴムペレツトの製法 - Google Patents

自由流動性溶融塗布ゴムペレツトの製法

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JPS603972B2
JPS603972B2 JP58092604A JP9260483A JPS603972B2 JP S603972 B2 JPS603972 B2 JP S603972B2 JP 58092604 A JP58092604 A JP 58092604A JP 9260483 A JP9260483 A JP 9260483A JP S603972 B2 JPS603972 B2 JP S603972B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、たとえば管、ベルト、タイヤ、シヤート等の
ようなゴム製品の製造に未硬化状態で使用し、次いで硬
化又は加硫するェラストマー性材料のような高分子ェラ
ストマー性材料(ェラストマー)の製造に関する。
特に本発明は、包装、輸送及び使用上の取扱いが改良さ
れた、自由流動性の溶融塗布されたェラストマー性べレ
ットの製法に関する。多くのェラストマー、特に粘着性
又は常温流れを受けやすいものは、通常ベールにして輸
送及び使用される。
このことは、ゴムに関する限りいくつかの不利な点があ
る。材料はばら積で輸送することができず、ベールを高
価な、大規模な装置で切断又は粉砕しなければならず、
またベールは他の材料と予めブレンドすることができな
い。その結果、これらの材料の取扱い及び輸送は高価と
なる。更に重要なことには、ェラストマーは多くの市場
において見込まれる十分な売上高には達していない。そ
れは通常の用途においては連続方法よりむしろバッチ式
に束縛されるからか、または連続方法の前に粉砕の別工
程が必要とされるからである。プラスチックをブレンド
する用途においては、ブレンドのプラスチック成分がべ
レツト状であるので、特にこれらの問題に悩された。そ
こで、ベレツト状のェラストマーを得ることが望ましい
と考えられるようになった。しかし、多くのェラストマ
ーについてはべレットの表面が互いは付着したり、非常
に短時間で一緒に流れて固体の塊となってしまうという
問題に遭遇した。これらの欠点を克服するために多くの
試みが成された。
無機材料、たとえば粘土「 タルク等を散布すると、短
期間べレットは離散している。そして、炭化水素ろうの
ような選択された有機材料(英国特許第901664号
)又は粉末状固体ポリエチレン及びポリプロピレン(英
国特許第92812び号)を散布することによりわずか
に良好な結果が得られた、しかしながら「かかる方法は
すべて比較的短時間においてのみ有用であるに過ぎず、
長期間貯蔵については「 ベレット塗膜が不連続性であ
るためにべレツトは一緒に流れて固体の塊となってしま
う。多少良好な結果が得られる、この問題の別の解決法
は、ゴムの仕上作業中にポリエチレン又はポリプロピレ
ン又はそれらのコポリマーのような結晶型ポリマーをゴ
ムにブレンドする方法である。
この方法によれば製品は非粘着性で非流動性となるため
、ベレット化に適する。この種の作業の欠′則ま「得ら
れる製品が比較的自由流動性であるが、結晶型ポリマー
と混合されているゴムの含量が最高でもわずか約50%
であるということである。除去できない結晶型ポリマこ
の量が非常に多いので、多くの目的において、この種の
べレットは不利となる。欠点を克服する更に別の方法は
、塗料のェマルジョンにゴムを浸債するか又はェマルジ
ョンをゴムのべレットに噴霧するェマルジョン塗布技術
に関する。
いずれの場合においても、ェマルジョンを塗布したゴム
は、たとえば溶媒を蒸発させるために熱風を循環させる
流動層中で乾燥させなければならない。しかしながら、
ェマルジョン塗布技術は溶媒の使用を必要とするために
望ましくない。塗布プロセスの全費用に溶媒の費用が加
算されてしまう。溶媒を回収するとしても、溶媒回収系
のための余分な装置を購入し、操作し「維持しなければ
ならない。ェマルジョンを塗布したゴムから溶媒を蒸発
させるのに熱風を使用する場合には、空気を加熱する費
用がかかる。また、塗布及び/又は乾燥工程は典型的に
はバッチ式作業であるため〜むだなプロセス時間を要す
るという重要な欠点が生ずる。自由流動性ゴムベレット
を製造する溶融塗布法も示唆されている。
ビショップ(Bishop)による米国特許第3669
722割とよれば、加熱した溶融塗料及び塗布されるゴ
ムを連続フィルムとして別々の押出機から共通の塗布用
ダィへ供給する。連続して溶融したゴムの棒を塗布用ダ
ィから出し、冷却用液体浴中で冷却してべレタィザーに
よりべレットに切断する。この溶融塗布系はゴム製造の
全費用をはなはだしく増加させるばかりでなく、塗布し
たゴムベレットを有効に大量に製造するには限界がある
ことが判る。クレスジ(Kres袋)らによる英国特許
第1322623号によれば、塗布されるゴムのべレッ
トをまず塗料の融点より高い温度に加熱する。
次いでべレットを、好ましくは微粉状の塗料と接触させ
る。加熱したべレットがべレットの表面上の塗料を溶融
して実質的に連続したフィルムを形成する。次いで熱い
塗布されたべレットを冷却する。自由流動性のゴムベレ
ットの製造にはかかる溶融塗布が非常に好ましいが、か
かるべレットを製造するための工業的に魅力ある方法は
まだ開発されていない。
適する方法の開発において直面する重要な問題は、塗料
をその融点以上の温度に加熱するためのむだな製造時間
又は経済上の問題、固体の塗料が溶融する前にゴムベレ
ットを実質的に完全におおうこと、塗料が溶融する間に
べレットが互に付着するのを防ぐこと「及び溶融した塗
料をその融点以下に冷却してべレット上で塗料を固化さ
せることである。塗料をその融点以上の温度にするのに
十分な熱を供給することに関しては、ビショップによる
前述の特許では熔融した塗料を塗布用ダィに供給するた
めに別々の押出機を提供している。
しかしながら、クレスジらは、塗料を微粉末としてべレ
ツト化されたゴムに使用することになっていても、べレ
ットを製造する通常の押出プロセスが塗料を溶融するの
に十分な熱を発生させうろことを示している。塗料をゴ
ムに供給する技術に関しては、ビショップは予め加熱し
た溶融状の塗料をゴムの連続した棒に塗布し、次いで冷
却してべレットに切断する。
クレスジらはこの点に関しては沈黙している。ゴムに塗
布した溶融塗膜を冷却することに関しては、ビショップ
は冷却用液体の格を使用することを示唆している。
クレスジらは水浴又は空気冷却の使用を示唆している。
本発明は、経済的に魅力があると思われる、溶融塗布し
たェラストマー怪物質の、自由流動性べレットの製造方
法を提供する。
本発明によれば、押出又は押出乾燥中に製造されるもの
のようなヱラストマーのべレットは、空気輸送系に新規
概念を導入することにより連続的に塗布することができ
る。本発明による方法の基本的な工程は、以下の三工程
を含む。{1} 好ましくは粉末状の塗料を少くとも一
種のキャリャーガス流と混合して少くとも一種の塗料流
を形成する工程(キャリヤーガスの温度は塗料の融点以
下である)。
{2) 少くとも一種の「塗料の融点以上の温度の塗布
されるべレットを塗布流と接触させてゴムベレット上に
少くとも一層の実質的に溶融した塗料を形成する工程。
(3丁 得られた溶融塗料をその融点以下の温度に冷却
する工程。べレットは、空気輸送系に沿ってある距離だ
け塗料の固体粒体とべレット間に速度差が存在する、す
なわち塗料の固体粒子の方がべレットより速く移動す
る「干渉帯(zo肥 ofinteherence)」
を少くとも一つ形成するように塗料流に導入される。
べレツトが塗料流の速度に達しないで遅いため、固体の
塗料がべレットに衝撃を与え、実質的にべレットの表面
を塗料の粒子でおおつてしまう。次いでべレツト中に含
まれた熱が固体粒子を少くとも一部溶融してべレット上
に実質的に溶融した塗料を形成する。キャリャーガスの
温度及び熱含量は十分低いので、かくして溶融した塗料
を固化する。べレツトを干渉帯から下流帯への塗料流と
共に流すことにより、共に流れるキャリャーガスがべレ
ツトを散布するためべレットの凝集は回避される。空気
輸送系において、ベレット「キャリャーガス及び塗料の
全エネルギー及び熱伝達特性がべレットに溶融塗布し、
次いで得られる溶融塗料を融点以下の温度に冷却するの
に十分であるような方法を実施うろことが発見された。
本発明による方法の実施においては、ベレット及び塗料
間及びべレット及びキャリャーガス間の相対的な熱伝達
速度を制御して、工程■と対立する工程{3’が系を急
冷する前に工程■を成就することを確保する。かくして
、キャリャーガスの温度は実質的に連続した塗料がべレ
ツト表面で溶融する前にべレットを冷却させる程低温で
はならない。同様に、ベレットの温度は、キャリャーガ
スが溶融した塗料を固化する前にべレットのまわりの実
質的に連続した層の塗料を溶融させるのに十分高くある
べきである。本発明の開示の利点を用い、当業者は以下
の例1に示す公知の熱力学的計算を用いてこれらの目的
を容易に成熟することができるであろう。本発明による
方法の実施においては、溶融塗布したェラストマー性物
質の自由流動性べレットを実質的にプロセス残留量が零
で、塗料を溶融するのに必要なエネルギーより減少量過
剰のエネルギーを用いる連続方法で製造しうる。エネル
ギーは塗膜を形成するために特に発生させるのではなく
て、押出されたべレツトを製造するのに使用するエネル
ギーと同一であるのが好ましい。べレツトが適度に塗布
されるまでべレツトを再循環させるか又は適当な位置に
保持するバッチ式塗布作業の存在はゴムベレットの製造
の分野における文献中では共通である。
かかる作業では、ゴムベレットに塗布する間に望ましく
ないことにゴムベレツトが残留してしまう。たとえば、
塗布されるまでゴムベレットを連続的に再循環させる流
動層にゴム片をバッチ式に供給するビショップによる米
国特許第3669722号を参照せよ。ェラストマー性
及び非ヱラストマー性の粒子に塗布する塗布技術に関連
した一般的な背景には、以下に示す参考文献がある。米
国特許第289593叫号‘こは、ゴムベレットに徴量
の樹脂質のビニル芳香族ポリマーダストを散布すること
により非凝集性のゴムベレツトを製造することが開示さ
れている。
米国特許第2059983号には、熱硬化性樹脂を子熱
した無機研摩物質に塗布し、互いに付着することはない
が、加熱した場合には一緒にプレスされて凝集する研摩
粒子とする系が開示されている。
粒子をジャー中で塗料の融点以上であるが塗布される粒
子の融点以下の温度に子熱し、次いで混合そらせ坂上に
濠落させ、逆向に塗料を連行した冷却空気流を流す。米
国特許第3241246号には、流動層中で同時にゴム
の小片の乾燥と散布−塗布を実施する方法及び装置が開
示されている。
夕ルク又はカーボンブラックのような非溶融塗料を乾燥
媒体である過熱流を混合し、次いで流動層中でゴムベレ
ツトに散布する。ゴムベレットはも押出タトィノカッタ
ー装置を用いた流動層装置内で製造される。ゴムベレッ
トは流動層内に保持されも更に処理するための箱の出口
に流出させる。米国特許第324152び号もこは、十
分に塗布されるまで粒子を再循環させ、ェマルジョン塗
料を吹付塗布する粒子塗布装置が開示されている。
加熱したガス流が粒子を再循環させト塗料を乾燥させる
。第寮3図には7個の吹付塗布系が連続して設けられて
いる半連続作業が示されている。米国特許第32539
44号には「十分に塗布されるまでェマルジョン塗料の
吹付機中に粒子を再循環させる同様な流子塗布系が開示
されている。
米国特許第3503778号には〜 プラスチック粉末
を支持体の連続したゥェブに溶融塗布する方法が開示さ
れている。米国特許第3528841号にはL分散技術
ト混転、静電トランスファー又は空気コンベヤーにより
ポリマ−べレットに微細な(平均粒度10舷以下)ポリ
オレフィン粉末を塗布することによりポリマーベレット
の粘着性を減少させる方法が開示されている。
米国特許第368769鱗号1こは、散布剤として夕ル
クを用いることにより粘着性の低い粘着性べレットとす
る方法が開示されている。
散布はべレツトの切断及び「撒水及び気流を組合せて使
用することによる冷却と同時に実施する。英国特許第9
2812び号}こはも濠転又は浸演技術を用いてポリマ
−べレットにポリエチレン粉末を塗布することが開示さ
れている。
べレットに塗布する場合には冷却又は加熱(49乃至6
600(120乃至1500F))しうる。英国特許第
110568び号には「溶融塗布技術を用いてろうを塗
布した粒状熱可塑性物質の連続方法が開示されている。
大ざっぱに言えば、本発明により実施される方法は以下
の三工程を含む。
‘1ー 塗料を少くとも一種のキャリヤーガス流と混合
して少くとも一種の塗料流を形成する工程(キャIJャ
ーガスの温度は塗料の融点以下である)。
■ 塗料の融点以上の温度のェラストマー性物質のべレ
ットを塗料流と接触させてべレツト上に少くとも一層の
実質的に溶融した塗料を形成する工程。
湖 得られた溶融塗料を塗料の融点以下の温度に冷却す
る工程。
べレットは、空気輸送系に沿ってある距離だけ塗料の固
体粒子とべレット間に速度差が存在する、すなわち塗料
の固体粒子の方がべレツトより遠く移動する「干渉帯」
を少くとも一つ形成するように塗料流に導入される。
べレツトが塗料流の速度に達しないで遅いため、固体の
塗料がべレットに衝撃を与え、実質的にべレットの表面
を塗料の粒子でおおつてしまう。次いでべレツト中に含
まれた熱が団体粒子を少くとも一部溶融してべレット上
に実質的に溶融した塗料を形成する。キャリヤーガスの
温度及び熱舎量は十分低いので、かくして溶融した塗料
を固化する。以下の工程は適する干渉帯を成就するため
に推薦される。
{1} キャリャーガス流の速度は、長い干渉帯を形成
するのに十分高くあるべきである。
【2〕塗料は、キャリャーガス流の速度が実質的に十分
であることを確保するために干渉帯の十分上流点におい
てキャリャーガスに導入すべきである。
{3} べレットは「塗料流の流れる方向に対して実質
的に黍又は負の速度で塗料流に導入すべきである。
かくしてべレットは主として塗料流との衝突「及び塗料
流の抗力により極限の(同一方向の)速度に達すること
を必要とする。■ べレットの塊はその極限の速度では
べレット表面の全てが塗料と接触するのに十分長い時間
を必要とするほど大きくあるべきである。
【51 塗料粒子の塊は「ゴムベレットの加速があまり
に遠くて前記の工程‘4}の目的を果さないことがない
ように十分小さくあるべきである。
干渉帯の効力を更に増大するために、公知のターブレ−
ター・カッターのようなべレットに揺動作用を付与する
装置を用いてもよい。
べレット及び固体の塗料粒子の相対的に寸法を適当に選
択すれば「これらの塗布効果が得られる。
たとえば、ベレツトの平均直径対塗料粒子の平均直径の
比が少くとも約100:1であれば所望の結果が確保さ
れる。本発明による方法の実施においては、ベレットは
、好ましくは押出ダィプレートノカツタ一装置を用い、
キャリャーガス流中で製造される。
べレットが押出機中で加熱され、粘着性であるとすれば
、キャリャーガス流中においてべレットを切断すること
は、ガス流に粘着性のべレットを導入する際のべレット
の取扱い上の問題を克服することになる。また、新たに
切断したべレットは塗料粒子の流れる方向に対して実質
的に零の速度であるから、ベレットと塗料の固体粒子と
の速度差は最大となるであろう。もちろん、同一方向に
流れ出す前に短距離だけ塗料流に対して逆に流れるべレ
ツトの重量又は同一効果を与える角度における塗料流へ
のべレツトの導入により速度は負の値になることもある
ェラストマ−のべレットを製造するために公知の押出ダ
ィ/カッター技術(たとえば米国特許第3241246
号参照)においてはt カッターにおける製造時にべレ
ツトは、ェラストマーに含まれる水分の蒸発により「爆
発」しうろことが観察された。この爆発によりポップコ
ーンの形状に似た形状の、表面積の増大したべレットが
得られる。べレットの表面積が増大するに従って、塗布
プロセスの作業上の要求、たとえば系の熱力学及びキャ
リャーガス中への塗料の添加量に関する要求が増大する
であろう。すなわち、ベレットの表面積が増大すればす
るほどその表面積を塗布するのに必要な塗料は増大し、
塗料を溶融するのに必要なべレット中の熱は増大する。
しかしながら、この爆発効果、及びかかる効果により得
られたべレツトの表面積は単にべレット化する前の物質
の水含量を減じることにより減少させることができ、プ
ロセスに必要な熱力学及び物質は物質の水含量を制御す
ることにより完壁にすることができる。このことはべレ
ット化する前に連続して設けられた数個の押出機中での
物質の押出のような公知の方法により成しうる。説明の
ために本発明により具体化された方法を示す以下の記載
及び添付図面より、本発明は更に良く理解されよう。
本発明は、連続方法により溶融塗布した、自由流動性ゴ
ムベレットを製造する方法に特に適する。
しかしながら、本発明による方法は粘着性で、長時間貯
蔵する条件下では凝集する傾向のあるいかなる物質の溶
融塗布べレットにも有用であるとされている。塗布可能
な物質には、ガラス転移温度(Tg)及び融点の温度(
Tm)〔ェフ・ダブリュー・ビルメイヤ−(F.W.B
illmeyer)により「テキストブック・オブ・ポ
リマー。サイエンス(Te×地ookofPolyme
rScience)」(インターサイエンス(lnte
岱clence).1962年)の第198頁乃至第2
04頁及び第15刀貢乃至第159頁に定義されている
〕がェラストマーの鞄園トすなわちTg及びTmが約2
0℃以下である高分子物質はすべて含まれる。ェラスト
マーのブレンド及び可塑化物も含まれる。塗布可能な物
質の代表例としては以下のものがある。
エチレンーブロピレンコポリマ−「たとえばEP及びE
PDMゴムイソブチレンーイソプレンコポリマー(ブチ
ルゴム)天然ゴム ポリイソプレン ポリイソブチレン ポリブタジエン ハロゲン化プチルゴム ポリクロロプレン ポリスルフイド ポリエポキシド、たとえばポリプロピレンオキシド及び
コポリマーポリエピクロロヒドリン 塩化ポリエチレン シリコーンゴム スチレンーブタジエンコポリマー ブタジヱンーアクリロニトリルポリマー ウレタンエラストマー ハロゲン化エチレンープロピレンコポリマーポリメタク
リレート前記物質のブレンド及び可塑化物 塗布される好ましいポリマーは、EP、 EPDM、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリイソ
プチレン、プチルゴム及びスチレソーブタンジェンコポ
リマーである。
本発明による方法は、粘着性のEPDMゴムベレットの
塗布に特に適すると考えられる。有用な塗料の代表例と
しては以下のものがある。
ポリエチレン ポリプロピレン ポリスチレン ポリ塩化ビニル ポリアクリレート ポリメタクリレート ポリイミド ポリビニルアルコール ポリ塩化ビニリデン エチレン−酢酸ビニルコポリマー 高結晶度のエチレン−Q−オレフィンコポリマー(たと
えば〜 エチレンが90モル%で〜数平均分子量が12
0000)石油及びテルベン樹脂 ポリ−Q−メチルスチレン ポリ−4ーメチルベンテン ポリアクリロニトリル セルロースヱステノレ アセタールポリマー及びコポリマ− ポリエステル クマロンーィンデン樹脂 ポリ酢酸ピニル スチレンーアクリロニトリルコポリマー 前記物質の混合物 塗料は、加熱時に流動する程度に麓断遼度粘度が低く、
貯蔵中の耐破損性(たとえば耐クラッキング性)が低く
あるべきである。
好ましい塗料の融点は約6600(1500F)乃至2
320(4500F)であり、たとえばポリエチレンt
ポリプロピレン、ポリスチレン及びポリ塩化ピニルがあ
る。粘着性のEPDMゴムベレツトの塗布にはポリエチ
レンが特に適すると考えられる。本発明に従って実施す
る方法は以下の三工程を含む。
(1) 塗料を少くとも一種のキャリャーガス流と混合
して少くとも一種の塗料流を形成する工程(キャリャー
ガスの温度は塗料の融点以下である)。
■ 少くとも一種の、塗料の融点以上の温度の塗布され
るべレットを塗料流と接触させてべレット上に少くとも
一層の実質的に溶融した塗料を形成する工程。
‘3’ 得られた溶融塗料を塗料の融点以下の温度に冷
却する工程。
べレットをキャリャ−ガスに導入するのに特に通した装
置は「ポーター(Po比er)らによる米国特許第39
7389び号もこ開示されている。
この装置は本明細書中では第3図に記載されている。こ
の装置を用いることにより、粘着性のヱラストマーベレ
ットの取扱い上の問題を回避してキャリャーガス流に直
角にべレットが導入される。また、この装置はキャリャ
ーガス流の方向に対して横方向にべレットを導入するの
で、塗料の粒子とべレットとの速度差を増大するのに有
利である。この速度差が大きければ大きいほど塗料粒子
とべレツト間の衝突数は増大しトベレット上の塗布度も
増大する。本発明の開示の利点を有するものであれば、
全エネルギー「 ベレットの温度、比伝熱率及び干渉帯
の要件が装置に具体化されている限り、他の多くのべレ
ットの押出及び切断装置を本発明に採用することができ
る。べレット化されるヱラストマー性物質の温度は融点
又は融点以上である。
融点とは、物質が結晶度を有する場合には結晶の融解す
る温度以上の温度を意味し「非晶買物質の場合にはガラ
ス転移温度以上の温度を意味する。しかしながら、公知
のように各ェラストマーは望ましい性質を失う温度「す
なわち分解温度を有する。それ故「塗布される物質の温
度は融点以上分解温度以下の温度であるべきである。べ
レットは、干渉帯中で塗料の衝撃を受けることにより存
在するその表面上の塗料を実質的に溶融するのに十分な
熱を含むべきである。
好ましくは、塗料の全てを溶融するのに十分な熱を含有
すべきである。このため、ベレットは塗料の融点より十
分高い温度で導入されて、塗料を融点とするのに十分な
エネルギー(顕熱)及び融解に必要な潜熱を満足させる
エネルギーを提供する。更に、べレットがガス流により
塗料の融点以下の温度に冷却される前に必要な顕熱及び
潜熱の伝達が生ずることを確保する駆動力として作用す
るために更に高温が必要とされる。たとえば、ベレット
の温度は塗料の融点より高い−3.89乃至12100
(25乃至2500F)が適する。必要な熱はべレット
を製造するための通常の押圧プロセスにより発生させる
のが好ましいが「外部の熱源を使用してもよい。また「
このためにはゴムベレットと塗料粒子の寸法差が重要
であり、ある相対比以下ではべレットは十分なエネルギ
ーを含有せず所望のように塗料を溶融することはできな
い。ゴムベレット及び塗料粒子の断面の形状は不規則で
あり、平均直径を測定する技術は公知である〔クラィド
・オール(Clyde のr)らによるファイン・パ‐
ティクル・メ ジ ャ ー メ ント(Fine Pa
rticleMeasurement)、ニユ−ヨーク
:ザ・マクミラン.カンパニー(TheMacMill
anC○mpany)、196世王〕ことを考慮すれば
、ェラストマーベレツトの平均直径対塗料粒子の平均直
径の比が少くとも約10:1であるのが適するとされて
いる。少くとも25:1の比が好ましく、少くとも10
0:1の比が最も好ましい。比が500:1の時に適す
る結果が得られた。エネルギーの要件を満足する相対的
な寸法比の要件は、完全な塗布のための十分長い干渉帯
を成就するための相対的な寸法比の要件とは異なる。
しかしながら、2つの目的のための比の値は矛盾しない
ことが示されている。実際には2つの効果が同時に成就
しうる幅広い重なりあった範囲の比の値が存在する。べ
レットはいかなる形状でもよく、最大範囲で約0.08
伽(1/32インチ)程度の小ささでよい。
好ましい最小値は約0.32肌(1/8インチ)である
。べレットの寸法の上限はキヤリャーガス流系により輸
送され冷却される能力のみに依存するであろう。適する
上限値は約2−54弧(1インチ)である。しかしなが
ら約1.27伽(1/2インチ)が好ましい上限である
。10乃至20りの塗料粒子がェラストマーベレツトの
溶融塗布に連続的に使用される。
粒子寸法の上限については、前述のように系の熱力学的
及び質量の要件が満足されなければならないことに留意
すべきである。粒子は約200仏でもよいが、上限とし
ては50仏が好ましい。それより小さい粒子も好ましい
。キャリャーガスは窒素又はアルゴンのような不活性ガ
スであればいかなるものでもよい。
しかしながら、空気が好ましい。塗料は、好ましくは干
渉帯の上流の点でキャリャーガスと混合した微粉末とし
て使用される。
キャリャーガス中の粉末の含量は、ベレツト上に所望さ
れる塗料の量に依存するであろう。塗料の最少量は、ベ
レットの約1重量%であるとされている。好ましい最少
量は約5%である。約15%が望ましい最多量である。
それ以上であると、最終製品が不純物として多量の塗料
で汚染されると考えられる。好ましい最多量は約10%
である。本発明による方法の実施においては、そのまま
長期保存できる自由流動性の容易に混合しうるべレット
が連続して製造される。各べレットの表面には、少くと
も一層の実質的に連続した溶融塗布フィルムが形成され
る。「実質的に連続した」とは、ベレットの全表面積の
少くとも80%がフィルムでおおわれていることを意味
する。好ましくは、全表面積の少くとも90%がおおわ
れている。連続性の百分率の決定には顕微鏡検査を使用
し、被覆面積が80%であっても実際上達続したフィル
ムが存在することが見出された。べレットが軟かければ
軟かし、ほど、フィルム中の「破損部分」からの漏出の
傾向は増大するため、被覆面積は大きくなければならな
い。フィルムの平均の厚さは幅広く変化しうる。
平均の厚さの最小値は約6.4×10‐4肌(2.5×
10‐4インチ)であり、好ましい最小値は約1.3×
10‐3伽(5×10‐4インチ)である。平均の厚さ
の最大値は約0.13伽(0.05インチ)であり、好
ましい最大値は0.05弧(0.02インチ)である。
本発明による方法は特にゴムのべレットの塗布に適する
と考えられるので、ゴムの塗布に関して以下に記載する
。ゴムの製造は、典型的にはゴム片の水性スラリを製造
する重合を行ない、そのあとスラリを脱水し、ゴムを押
出乾燥することを含む。
それ故、本発明による方法は、脱水及び乾燥押出工程と
組合せて実施するのが最も有効であるが、必ずしもそう
でなくてもよい。添付図面の特に第1図を参照とすると
、参照番号1は製造プロセス(図示せず)から出て、本
発明による方法の実施において使用する脱水押出機工程
へ送られるゴム片スラリ流を示す。本発明による方法の
実施は脱水工程が好ましいが、必ずしもそうでなくても
よい。参照番号2は、一般にいかなる公知の標準脱水押
出機でもよい脱水工程を示す。脱水工程は単一の脱水ユ
ニットでも複数個の脱水ユニットが連続したものでもよ
い。参照番号3は、一般に本発明による方法の実施にお
いて使用する好ましい系の第二の乾燥押出工程を示す。
第二の工程はゴムを加熱し〜好ましくは、たとえば一般
的に米国特許第3973890号又は第3241246
号に記載されている標準的な公知の押出機装置を含む。
参照番号4は排水ラインを示す。押出機3の下流末端に
は、空気輸送系、好ましくは空気系の第一の帯6と連絡
するダィプレート5がある。この第二の工程においてゴ
ムは加熱され、ダィプレート5内の関口から押出され〜
次いで第一の帯6内の回転切断手段7によりべレツトに
切断される。前述のように、本発明による方法の実施に
おいて特に適するェクスベラ−(expeller)ダ
ィ/カッター装置は「米国特許第3973890号に開
示されている。
説明のために、かかる特許の第1図を添付図面の第3図
に転載した。第3図を参照すると、押出室81ま電源(
図示せず)により駆動される回転供給スクリュー10が
設けられている混合内腔を有する。
所望であれば押出中にゴムを更に加熱するために蒸気ジ
ャケットilが設けられている。押出室8の下流は、ス
クリュー角Qの回転によりゴムが送出される圧力室12
である。圧力室12の末端には複数個の半径方向に延在
するオリフィス13を有する、好ましくは円筒状のダィ
プレート5があり、ゴムはスクリュー10の回転により
高められた圧力室12内の圧力によりオリフィス13を
通して押出される。押出機と共に、カッターハウジング
15及びカッター手段7を含むカッ夕−頭部14が設け
られており、カッター手段7は、好ましくはダィプレー
ト5の軸と一列になっている長軸16(第1図に図示)
のまわりもこ回転するように設けられた円筒状の本体を
有する。
カッター手段7は本体18かららせん状に半径方向に突
出し長軸方向に延在する複数個の刃17を有する。各刃
はその自由端19において、夕、.ィプレート5の下流
の面と共に作動する切断刃20を有する。その結果、ダ
ィプレート内のオリフィス13から押出された材料は、
カッターの回転に従いカッター手段上の刃201こより
敷断又は切断される。ダィプレート5は上流ダィプレー
ト21及びそれと鉄め合う下流ダィプレート22を含む
上流ダイプレート21は、ハウジング15に剛くとりつ
けられた外側の円筒23の一部として形成されている。
下流ダィプレート22は、円筒23内で軸万向及び角度
方向に糟敷可能であるように設計された同D円の内側円
筒24の一部として形成されている。円筒24を軸方向
及び角度方向のいずれ又は双方に糟勤することにより「
ダィプレートのオリフィスの形状が変化しうる。第3図
に示される押出ダィ/カッター装置を連続して使用する
ことにより「ダィプレートが円筒状以外の形状、たとえ
ば平面になり、カッターも他の形状「 たとえば米国特
許第3241246号に模式的に示されるような平らな
チョツバ−となりうろことが期待される。
ダイプレート及びカッターの刃の間の最大間隔は約1側
あるべきである。好ましい間隔は約0.2側以下であり
、約0.1乃至0.2側が最も好ましい。本発明による
方法の実施においてはちいかなる熱べレット源を使用し
てもよい。再び第1図を参照すると、帯6の上流に設け
られた圧縮器26によりキャリャーガス流25が発生す
る。キャリャーガスの帯6内の温度が塗料の融点温度以
下の場合には、熱交換器27内で所望に応じてキャリャ
ーガスを加熱又は冷却する。「干渉帯Jの効果を増大さ
せるためには、以下に更に詳細に記述するようにキャリ
ャーガスを帯6から上流に流すことが好ましい。塗料は
好ましくは微粉状であり、参照番号28で模式的に示し
たような粉末供給系を用いて干渉帯の上流点においてキ
ャリャーガス流に連行される。
粉末供給系は、米国のアクリソン・カンパニー(Acr
isonCo.)及び米国のミルトン・0イ‘カンパニ
ー(MiltonRoyCo.)のドサプロ(Dosa
pro)(仏国)支部により市販されているもののよう
なオーガー式供給系のような公知の装置のいずれでもよ
い。前述のように、塗布されるゴムベレットはキャリャ
ーガス流25の第一の帯6に導入される。
この帯を通過するキャリャーガス流の速度は、塗布され
るゴムベレットを下流の分離帯へ搬送し、長い干渉帯、
すなわちべレットが塗料粉末により完全に衝撃を受ける
ようにべレットが塗料流の速度に達するのに十分長い帯
を創造するのに十分でなければならない。しかしながら
、流速は下流の分離装置、たとえばサイクロン分離器に
悪影響を及ぼしたり、ベレットの滞留時間を減少させて
分離装置に達する前に溶融しないで冷却いまじめるほど
遠すぎてはいけない。ガスの流速の限界は、粉末の溶融
及び塗料の固化によるエネルギー及び伝熱の拘束条件の
組合せにより付与される。それ故しガスの流速は広範囲
に変化しうろことが判る。たとえば、約23の(75フ
ィート)ノ秒程度に遅くてもよいとされている。好まし
い最低値は約30の(100フィート)/秒である。最
も好ましい最低値は約38の(125フイ−ト)/秒で
ある。最高速度は約91肌(300フィート)/秒でも
よいとされているが、約53仇(175フィート)/砂
が好ましい。最も好ましい最高速度は約46の(150
フィート)/砂である。塗料粉末はキャリャーガス流に
連行させて塗料流29を形成してから、干渉帯を創造す
るように加熱されたゴムベレットが供給される帯6に向
けて送られる。
この塗料流とゴムベレットとの相互作用は第2図に詳細
に示されている。ゴムはダィプレート内の孔30から押
出され「カッターの刃31によりべレットに切断される
。参照番号32は、形成されて塗料流33に入ったとこ
ろのゴムベレットを示す。塗料流に入るとき、ゴムベレ
ットの速度は塗料流の方向に関して実質的に零又は負で
ある。一方、塗料流はゴムベレツトの速度よりずっと高
速で、たとえば38乃至46の(125乃至150フィ
ート)/秒の速度である。それ故、相対的な寸法の矢印
34及び35で図示したように、ゴムベレットと塗料流
には速度差が存在する。矢印35がゴムベレツトの速度
を表わし、矢印34が塗料流の速度を表わす。速度差は
、ゴムベレットが実質的に塗料流の速度に達するまで導
管36に沿ってある距離、すなわち干渉帯だけ存在する
であろう。塗料の粒子がゴムベレットと衝突するのは、
この干渉帯の中であり、この速度差のためである。37
で示すように、塗料の粒子でゴムベレットを実質的に完
全におおうのに十分な衝突が短時間におこることが発見
された。
べレットの塊は、その最高速度に達するのにべレット表
面のすべてを塗料と接触させるほど十分に長い時間を必
要とするほど大きくなければならないことに留意すべき
である。また、塗料粒子の塊はべレットとの衝突がべレ
ットを加速しないように十分小さくなければならない。
ゴムベレット内に含まれる熱により、塗料粒子はべレッ
トの表面上で少くとも一部が溶融する38。好ましくは
完全に溶融する39。各粒子は、ゴムベレツトとの接触
点において少くとも溶融する。ゴム内に含まれる熱が塗
料粒子を完全に溶融するには不十分な場合(十分な熱が
存在することが好ましいけれども)には、下流方向への
熱風の送風40をキャリャーガス流に実施して、ベレッ
ト表面に残存する溶融していない粒子を完全に溶融する
。この熱風の送風40は、第1図に図示した補助圧縮器
41及び熱交換器42により供給される。前述のように
、ベレットは熱風を補助的に送風する必要ないこ塗料粒
子を完全に溶融するのに十分な熱を含有することが最も
好ましい。熱風の補助的な送風が必要な場合には、かく
して溶融した塗料を塗料粒子の融点よりかなり低温の輸
送空気、又は圧縮器44及び熱交換器45により供給さ
れる比較的冷たい空気の補助的な送風43により融点以
下に冷却する。キャリャーガス及びゴムベレットはも第
一の帯6「干渉帯から更に処理するための下流の第二の
帯46へ共に流れる。たとえば、帯46はゴムベレット
をサイクロン分離器中で塗料流から分離する分離帯であ
る。次いでゴムベレットを更に冷却及び処理(たとえば
包装)するために公知の装置であり使用されている流動
層コンベヤーに分離器から供給する。特に過剰の塗料を
含有する場合には、所望であればサイクロンからのキャ
リャーガス流を再循環させる。キャリャーガスは一度通
過するのを基本として使用し、キャリャーガス内の過剰
の塗料は干渉帯の形成により最低に保持されることが好
ましい。.例1 前述のように、気体輸送系内のべレツト、キャリャーガ
ス、及び塗料の全エネルギー及び伝熱特性がべレツトを
溶融塗布し、得られた溶融塗料を塗料の融点以下の温度
に冷却するのに十分であることが発見された。
この発見を確めるために、以下に望ましい系を熱力学的
及び動力学的計算によりモデル化した例を示す。熱伝導
により60ooのHDPE(高密度ポリエチレン)粒子
1個を溶融するのに必要な全熱量は、Q:舎At(△t
){1}但し、 八こ熱伝導率、cal。
伽ノ秒。地・℃d=伝熱距離、塗料粒子1個の直径「伽 A=熱が伝達される平均断面積、塊 t=時間間隔、秒 (△t)=伝熱のための平均熱駆動力、℃である。
HDPEの場合には以下のとおりである。入=12×1
0‐4cal・弧/秒・肌‐20℃融解熱、△Hf=6
比al′多dニ20仏ニ20XIO‐4伽 粒子密度、p=0.9×0.6(空隙率40%と仮定)
=0.549′が塗料粒子がべレットと衝突する場合に
は「援触面積は粒子の直径の1′4に対応すると仮定す
る。
この値を、熱が伝達される平均面積の計算に用いた。A
:(1/4×20×10−洲2×牛 =(5×10一4Cの)2 ×〇.78 *
* =2o×10‐8のHDPE粒子の融解に必要
な熱量は Qf予びXPX△Hf =〔3壱1<20×10−4)3〕。
‐54×60=1.3×10‐7calである。
60ごCからHDPEの融点の135℃まで、75qo
だけ粒子の温度を上昇させるのに必要な頭熱は以下のよ
うにして計算される。
QS:仲3xoXCPX△t 但し、 Cp=HDPEの熱容量=0.技al/夕・℃QS=〔
¥(2oxlo‐4)3〕o.54柵×75;1.0×
10‐?caiそれ故、 Q=Qf十Qs=2.3×10‐7cal(合計)塗布
されるべレットを用いて1個の粒子を160℃に加熱す
る時間は、式{1}から以下のようにして計算される。
Qdt=平刃 (2.3×lo‐7)(20×lo‐4)一(12×l
o−4)(20×lo‐6)(100)=○‐02秒・
*Q側a,=QS十Qfそれ故、46肌(150フィー
ト)/秒のガス流で操作する空気輸送系においてはt干
渉帯で粒子一べレットが接触したあと150×0.02
=3フイート(0.9m)で溶融がおこる。
160GOのゴム100のこ6ぴ0の高密度ポリエチレ
ン(HDPE)10夕を塗布するのが望ましいと仮定す
れば、HDPEを溶融するのに必要な全熱量は、以下の
とおりである。
*但し、 QS=10夕のHDPEを60qOからその融点の13
30に加熱するのに必要な熱量Qf=HDPEの融解熱 Qsは以下のようにして計算する。
QS;MCp△t 但し M=HDPEの質量=10タ Cp:HDPEの熱容量=0.皮al/夕・℃△t:1
3500−6000:7500QS:10夕×0.食a
l×タ℃×7500=45比aIQfは以下のようにし
て計算する。
Qf=M△Hf 但し M;HDPEの質量=10夕 △Hf=HDPEの融解熱=6比al′タQf=6比a
l′夕×109=60比al/.Qt。
ta,ニ45比al+60比al=105比al160
00のゴム1夕が塗料を熔融するのに有効な最大熱量は
以下のようにして計算する。QmaX:mCp△t 但し、 m=ゴムの質量=100タ Cp=ゴムの熱容量=0.食al′夕・℃△t=160
0○−13500=2500QmaX=100夕×0.
食al′タrC×25q0=150比alかくして「1
6000のゴム100夕は60q0のHDPEIO夕を
溶融するのに十分な熱量を含有していることが判る。
以下に示す冷却データから判るように、べレットからの
有効な熱量のち残りの45比alは、この短い距離にお
いておこる輸送空気への少量の熱量損失に十分な熱量よ
り多い。実験結果から、空気輸送ライン中でべレツトを
塗料の融点(HDPEについては1370)以下に冷却
することは可能であることが判明した。
たとえば、直径5.08肌(2インチ)、長さ14の(
45フィート)の輸送ラインで空気速度が413k9/
時間、エチレン/プロピレンゴムベレツトの速度が23
0kg/時間の場合には、空気は3roから90COに
加熱される。
べレツトは、ラインの出口で測定したところ12000
であった。熱収支の計算から、べレツトは17000で
系に入った。空気の入口温度がもっと高い方が望ましい
場合には、輸送ラインを多少長くするか、又は冷却空気
を干渉帯の下流に噴射させうる。
比較例 種々のべレットを固体塗料の融点以上の温度に加熱し、
種々の固体塗料で塗布して固体塗料を溶融し、次いで溶
融した塗料を冷却水で固化しうろことが英国特許第13
22623号の特に例2に示されている。
それ故、適当な方法があればェラストマーベレットが溶
融塗布されうる基本原理を示すために「参考文献の例2
を以下に転載する。第1表に記載したポリマーは、直径
1.27肌(1′2インチ)のダィを具備するブラベン
ダー押出機で押出された。
ストランドを長さ0.64弧(1′4インチ)のべレッ
トに切断し、各散布剤による乾燥塗布について調べた。
散布は第1表に示す温度において実施した。熱し、べレ
ットを包封剤と接触させ、液裕中で冷却し、5が○(1
250F)において空気乾燥した。次いでべレットを直
径5.08cm(2インチ)「深さ5.8弧(2インチ
)のシリンダーに充てんし、試料の上部に隙間鉄めピス
トンを嫉め、べレツトに0.35k9′の(5psi)
の荷重がかかるようにピストンに荷重かけることにより
易流動性を調べた。第1表に示した試験時間及び試験温
度後のべレットを、優秀(ベレットが少しも粘着しない
)、良好(ベレツトがいくらか粘着)、普通(多くのべ
レツトが粘着しているが、ベレツトは振蝿により除去し
うる)、不十分(すべてのべレツトが粘着し、脱離困難
)、及び非常に不十分(ベレットがかたまりもこなった
)と等級づけた。試験の条件は典型的な包装条件を表わ
すので、べレットの貯蔵安定性を表わす。包封剤の連続
したフィルムで被覆したェラストマ−表面の量の測定に
は顕微鏡検査を使用した。
連続したフィルムで塗布されたェラストマー表面の百分
率は、塗布された表面を全表面積に比較することにより
計算した。これらの例から、少くとも80%連続したフ
ィルムがべレットの粘着性を防ぎ、典型的な貯蔵条件下
で長期間さらさらしている良好な性能を示すことが判る
第 1表 ェラストマーの性質 (a)4$重量%のエチレンを含むェテレンープロピレ
ンコポリマーで「 ムーニ−粘度(MLIOO。
〇)は400{b} 5虫重量%のエチレン、3749
重量%のブロピレン、3.1重量%のェチリデンノルボ
ルネンを含むエチレンープロプレンージエンターボリマ
hでムーニー粘度(ML12700)は60。
{c} 粘度平均分子量1.4×10‐4{d} 不飽
和度1.5モル%〜 ムーニー粘度(127oo)5ふ
試験条件 (e} 25.600(780F)において60日間0
.35kg〆の(5psi){f} 5700(135
0F)において7日間0.5k9′の(5psi)(g
)べレット表面の顕微鏡検査 (h)(たとえば米国特許第2734046号も第27
53525号、第2773051号に開示されているよ
うな石油樹脂及び米国特許第2483124号に開示さ
れているようなテルベン樹脂)例2 ほぼ第1図に示した装置に対応する装置を用い、一連の
実験を行った結果、塗布されたヱラストマー物質のべレ
ットが首尾よく製造されることが判明した。
第0表はこれらの実験結果を示す。「脱水押出機」の欄
は第i図の工程2に対応する脱水押出機を表わし、「乾
燥押出機」の欄は第亀図の押出機3に対応する押出機を
表わし「FBC」の欄は第1図に示される下流の工程4
6に対応する流動層コンベヤーを表わす。
試験したゴムベレットは以下のとおりである。
等級1−42乃至4亀重量%のエチレンを5隻乃至5母
重量%のプロピレンとを含有するエチレンmプロピレン
ポリマーで、10000におけるムーニー粘度ML(1
十8)は38乃至44である。等級2−47乃至5$重
量%のエチレンと422乃至48.抗重量%のプロピレ
ン、44乃至4.頚重量%のヱチリヂンボルネンを含む
ターボリマーで、10000におけるムーニ…粘度ML
(1十8)は37乃至45である。
塗料は10乃至20仏のポリエチレン粉末であり「空気
輸送系は一般的に第1図に示したような空気輸送系であ
った。
脚注 {1} T14は第1図にT14の位置において近似的
に測定されたゴムの温度である。
この温度はゴムが空気輸送系に入る時のゴムのおよその
温度である。{2} Nで/時間−標準状態立方の/時
間次いで常温流れ特性の不十分な特に粘着性の物質であ
る等級2の物質を光学顕微鏡及び走査電子顕微鏡により
分析した。
3.4乃至17%のポリエチレンを塗布した試料につい
て調べた。
調べたすべてのべレットの表面は全く不均質に塗布され
ているように見えた。
しかしながら、粒子は部分的に熔融することにより相互
にまたゴム表面と融合して不連続なフィルムを形成して
いるように見えた。もちろんこのことはゴムの加工性を
非常に増大させるが、特に軟質ゴムにおける長期間貯蔵
の常温流れに関する問題の解決にはならない。空気輸送
導管のまわりを断熱するなどの予防策が不十分なために
実験の系において周囲に熱が損失したことが、塗料の溶
融が一部しか成就しないことの原因となる。
このことはカッターの下流の空気輸送温度の値に示され
る。カッターの上流の空気輸送温度も3900と低く、
好ましくは60乃至90℃に制御すべきである。実際に
は加熱パッド上で短時間べレットを加熱することにより
連続したポリエチレンフィルムが得られる。粉末は溶融
するともとのポリエチレン粒子が球晶となって結合球晶
モルホロジーとなる。熔融したべレットを光学顕微鏡で
調べると、フィルムは良好な機械的強度及びゴムベレッ
ト内部への付着力を有することが判明した。フィルムは
、貯蔵中の変形により、フィルムの破壊次いでべレット
の凝集が生ずることがないように延伸しうる。べレツト
を二分した後ゴムベレットベースをへキサンで抽出する
ことにより製造したポリエチレンシェンについて走査電
子顕微鏡で観察した。
抽出後、厚さがかなり不為質だったポリエチレンはほと
んど残っていなかった。シェルを含むフィルムは良好な
機械特性を有すると思われた。顕微鏡写真からフィルム
の厚さは約25乃至50仏であることが示された。ポリ
エチレンの重量%から計算したべレットの塗料の厚さは
、ベレツトが0.3側の平滑な立方体であると仮定する
と約50ムである。本発明による方法を実施することに
より「効率よく連続的にゴムベレツトを溶融塗布するこ
とができる。前述の記載に基いて、本発明の精神及び範
囲から逸脱することなく当業者であれば多くの変形を行
なえることは容易に考えられよう。たとえば、ゴムベレ
ットの塗布に一つの空気輸送系が示されているが、塗布
されたべレツトの流れが分離帯への流れの下流で結合さ
れるようにかかる系を複数個使用してもよい。キヤリャ
ーガスに塗料粒子を装てんする要件を決定するには、わ
ずかに過剰の粒子、たとえば15%以下だけ過剰の粒子
をキャリャーガスに装てんすることが必要とされること
が見出された。
べレット上の塗料の望ましい量が減少するに従い、過剰
の要件も減少するとされている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による方法の実施に有用な装置の模式図
、第2図はェラストマーベレツトが本発明に従っていか
に熔融塗布されるかを説明する気体輸送系の部分的嬢式
図、及び第3図は本発明による方法の実施に特に適する
べレット供給装置の拡大断面図である。 コ甲子 三雲dE 二蛇夕−8

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少くとも1つの溶融塗布されたペレツトを製造する
    連続方法において、 塗料を少くとも1つのキヤリヤー
    ガス流で温度が塗料の融点以下であるものと混合して少
    くとも1つの塗料流を形成し、 ガラス転移温度及び融
    点がエラストマーの範囲内にある少くとも1つの高分子
    ペレツトであって、その温度が塗料の融点以上であり、
    その流れが塗料流に比し同一ないしはそれより遅いもの
    を、塗料流と接触させて、ペレツト上に少くとも1つの
    実質的に溶融した塗料層を形成して少くとも1つの干渉
    帯を形成し、そして得られた溶融塗料を、塗料の融点以
    下の温度に冷却する、ことを特徴とする方法。 2 特許請求の範囲第1項記載の方法において、 前記
    塗料流の速度が約23〜65m/秒(75〜200フイ
    ート/秒)であり、前記高分子のペレツトの温度が塗料
    及びペレツトの両融点以上である、ことを特徴とする方
    法。
JP58092604A 1982-05-27 1983-05-27 自由流動性溶融塗布ゴムペレツトの製法 Expired JPS603972B2 (ja)

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