JPS63284203A - ポリマーの溶液から溶媒を除去する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリマーの溶液から溶媒を除去する方法に関す
る。特に、本発明は少なくとも２０重量％のポリマー含
有率を持った弾性ポリマー（ｅｔａｓｔｏａ＋ａｒｉｃ
　ｐｏｌｙｍｅｒｓ）の溶液から溶媒を除去する方法に
関する。

一般に、ポリマーの溶液から溶媒を除去しモしてポリマ
ー粒状物を得るためのポリマーの溶液の処理は２つの段
階より成る。第１段階では、溶媒の大部分を除去して比
較的粘稠な溶液を得、この溶液を脱ガス装置に導入する
。この脱ガス装置は、１つ又は２つのエンドレススクリ
ューと、蒸発した溶媒が逃げられるようにスクリューの
周囲に配列されたいくつかの開口を備えている。

第１段階は反応器で又はスクリューにむいて端部で同等
に行うことができる。両方の場合に、生じる問題は、２
つの段階で使用されるシステム間の流れの制御と関連し
ているのみならず、特に弾性ポリマーの高度に粘稠な溶
液が処理される場合に、２つのシステム間のポリマー溶
液の移送とも関連している。

２段階システムでは、スクリュー内につくられた多くの
デッドゾーン及び押出装置中のポリマーの長い滞留時間
のことを考えると、形成されるポリマーの貧弱な熱安定
性も観察される。

更にゴムをの弾性ポリマーの溶液は慣用の装置で水の下
での粒状化により処理される場合には、ゴムの架橋がダ
イの部分で観察される。これはこの型の粒状化において
ダイの上流に生じた圧力降下から生じる高温による。

残留揮発成分の含有率をできる限り低くするように弾性
ポリマーのこれらの溶液を処理することに対する要求が
ある。しかしながら、普通の２段階法では、第２段階で
使用されるスクリューの小さな寸法のことを考えると、
これは約０．５重量％の残留含有率に制限する結果をも
たらす。

故に、１段階でゴム又は非ゴムの性質の弾性ポリマーの
溶液から溶媒を除去しそして０．１重量％以下の残留揮
発成分の含有率が得られるまでこれを行うことは望まし
いと思われる。

本発明では、“弾性ポリマー〃という用語は、その少な
くとも１５重量％がエラストマーから成り、残りが熱可
塑性樹脂から成るポリマーを意味する。

本発明の課題は、エラストマー少なくとも２０％を含有
する弾性ポリマーの溶液から溶媒を除去しそして上記の
欠点を回避することを可能とする新規な１段階法である
。

本発明の他の課題は、０．１重量％以下の残留揮発成分
の含有率が得られるまで弾性ポリマーの溶液から溶媒を
除去するための新規な１段階法である。

少なくとも２０％の弾性ポリマーを含有する弾性ポリマ
ーの溶液から溶媒を１段階で除去するための本発明の方
法は、下記の段階、 溶媒の沸騰圧力より高い制御された圧力下に１５０℃乃
至２００℃の温度に前景て加熱された弾性ポリマーの溶
液をエンドレススクリューに供給するホッパーに導入し
、 供給ゾーンで除圧（ｄｅｐｒｅｓｓｕｒ　１ｚａｔ　１
ｏｎ）を生じさせ、 弾性ポリマーの溶液を前進させながら、供給ホッパの後
方に位置した排気ゾーンを介して、このようにして生じ
た除圧により溶媒の８０％乃至９５％を除去し、 ポリマー溶液を１５０℃乃至２００℃の温度に再加熱し
、 供給ホッパーの前方に配置された排気ゾーンで溶媒の残
りを除去し、 場合により、ポリマーの０．５重量％乃至２重量％の量
の水をいくつかの排気ゾーン間に注入して、溶媒の除去
を促進し、 溶媒を含まない弾性ポリマードウ（ｐｏ　ｌｙｍｅｒ　
ｄ。

ｕｇｈ）をダイに導入し、 ダイの直ぐ後に配置されたグラニユレータ−でポリマー
を切断すること、を含んで成ることを特徴とする。

本発明の方法は、エンドレススクリューに供給するホッ
パーに弾性ポリマーの溶液を導入することにより実施さ
れる。

本発明により処理される弾性ポリマーはゴムの性質又は
熱可塑性の性質であることができる。このために、ブタ
ジェン及びイソプレンポリマー又は大抵の場合にビニル
芳香族モノマーと共役ジエンから成るコポリマー、例え
ば共役ジエンモノマーの割合が少なくとも１５重量％で
あるブタジェンとスチレン又はイソプレンとスチレンの
コポリマーを処理することが可能である。本発明の方法
を熱可塑性の性質の弾性ポリマーに適用する場合には、
これらは大抵の場合、高いスチレン含有率を持ったスチ
レンと共役ジエンとのブロックコポリマーである。本発
明の方法は、共役ジエン部分が部分的に又は完全に水素
化されているビニル芳香族／共役ジエンブロックコポリ
マー型の弾性ポリマーにも適用されることは理解される
。

これらのポリマーは、対応する出発上ツマ−を溶液中で
重合することによって製造される。ポリマー又はコポリ
マーは、重合溶媒、大抵の場合パラフィン系、シクロパ
ラフィン系又は芳香族炭化水素中の溶液の形態にある。

特に好適な溶媒の例として、シクロヘキサン、ペンタン
、ヘキサン、シクロペンタン、イソオクタン、ベンゼン
、トルエン又はシクロヘキサンとヘキサンの混合物を挙
げることができる。溶液中のポリマー含有率は一般に２
０乃至６０重量％である。

本出願人は、残留溶媒含有率が０．１％に等しいか又は
０．１％より低くなるまで溶媒の除去を行うことが可能
であり、これが１段階でポリマー溶液を処理することに
よってなされることを見出だした。

本出願人は、溶媒の大部分、即ち、溶媒の８０乃至９５
％を、供給ホッパーの後方に配置したベントを介して除
去することが必要であることも見出だした。

このような方法によれは、ポリマードウはエンドレスス
クリューによって自由に移動し統けるのみならず、溶媒
は、スクリューの後方に向けての進行がなんら妨害され
ないので、容易に除去されることが意外にも見出だされ
た。

この後部排気は、溶液を１５０−２００℃に予熱しそし
てエンドレススクリューの供給ゾーンでの除圧を生じさ
せることによって生じる。この除圧はエンドレススクリ
ューに供給するラインに配置した制御弁によって調節さ
れる。

この溶媒の除去は、ポリマー溶液の温度を相当減少させ
るという効果を有する。

本出願人は、その後の排気ゾーンで溶媒の良好な除去効
率を得るために、スクリューバレルを１８０℃乃至２５
０℃の温度に加熱するか又はスクリューに剪断力を導入
する部品を設けること又は種々の手段を組み合わせるこ
とによって熱入力を発生させて、ポリマー溶液を１５０
℃乃至２００℃の温度に再び加熱することが必要である
ことを見出だした。

ポリマー溶液を十分な温度に再加熱しない場合には、０
．１％のオーダーの残留物含有率のレベルは達成できな
いことが見出だされた。

残留溶媒は、スクリュー内でのポリマードウの前進運動
と共にいくつかの排気ゾーンによって段階的に漸次除去
される。

これらのゾーンは一般に大気圧より低いか又は大気圧に
等しい圧力下にある。真空はスクリュー内でのポリマー
溶液の進行と共に増加し、大気圧からスクリュ一端部で
の約５ミリバールに変わる。

これらの脱ガスゾーンの数は、除去されるべき溶媒の量
の関数として、一般に３乃至５である。

溶媒の除去を促進するために、脱ガスゾーンの各々の間
に水供給装置を設けることができる。一般に、ポリマー
ドウに導入される水の量は、ポリマーを基準として０．
５乃至２重量％である。

丁度前記した如く、脱ガスゾーンは異なった圧力にあり
、そして吸引現象を回避するために、普通は脱ガスゾー
ン間でスクリューにシーリング部材が導入される。これ
らは一般に左回りのねじ部品から成る。この型の部品は
水が導入される場所の後にも配置される。その理由は、
緊密な混合を生じることも可能とするからである。

本出願人は、意外にも粒状化条件が非常に重要であるこ
とも見出だした。故に、通常の水中グラニユレータ（ｕ
ｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｇｒａｎｕｌａｔｏｒｓ）におい
ては、圧力降下が余りにも高くそしてポリマーの架橋が
観察され、これは非常に厄介である。

本出願人は、エンドレススクリューの直ぐ下流にダイを
設置することができるタイプのグラニユレータを使用す
ることによって、デッドゾーンを減少させそして生成物
の温度がポリマーの架橋温度以下に限定されるように圧
力降下を減少させることが可能であることを見出だした
。水の下にポリマーを切断することも不必要であり、こ
れは本発明の方法の疑う余地のない利点を表す。

本出願人は、良好なデボラティリゼーシジン（ｄｅｖｏ
ｌａｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ）が得られるためには、スク
リューを１００乃至３００ＲＰＭの速度で操作しなけれ
ばならないことも見出だした。一般に、この速度は１５
０乃至２５０ＲＰＭである。

本発明の方法に従えば、何等のスクリューのロッキング
又はブロッキング問題も生じることなく、弾性ポリマー
の溶液から１段階で大量の溶媒が成功裏に除去される。

本発明は特に弾性ポリマーの溶液の処理に関するもので
あるが、溶媒中の溶液の形態にあるいかなるタイプのポ
リマーにも適用できることが理解される。

しかしながら、少なくとも２０％のポリマーを蒼有する
ポリマー溶液から溶媒を除去ための押出機を示す添付図
面の助けをかりて、本発明の詳細な説明する。

ポリマー溶液は２軸エンドレススクリユー（１４）を備
えた押出機（１２）の供給ホッパ（１０）に導入される
。

押出機内の圧力及び供給速度は制御弁（１６）によって
制御される。

押出機は後方排気ゾーン（１８）を備え、この後方排気
ゾーン（１８）を通って溶媒の大部分が除去される。ポ
リマードウはエンドレススクリュー（１４）によって前
方に駆動される。溶媒の残りを除去するために、多数の
排気ゾーン（２０）が押出機（１２）に配列されている
。この排気ゾーン間には、溶媒の除去を促進するための
流体、一般に水を導入するための手段（２２）が設けら
れている。

このようにしてその溶媒を含んでいないポリマードウは
、グイ（２４）を通過しそしてグラニユレータ（２６）
によってグラニユールに切断される。

本発明を更に解明するために、下記の実施例を示すが、
これは本発明の範囲を限定するものではない。

東ａｍ上 ブタジェンとスチレンの溶液重合を行った後、スチレン
４０％を含有する星形（ｓｔａｒ−ｓｈａｐｅｄ）スチ
レン−ブタジェンコポリマー３８％を含有するシクロヘ
キサン溶液を回収する。

この溶液を、２軸スクリユ一押出機（ＷＰ型ＺＳＫ−５
７）の供給ホッパに７５　ｋ　ｇ／待時間速度で１７０
℃の温度で導入する。圧力は、供給ラインに配置した弁
によって調節する。この押出機は、供給ホッパの後方に
位置した排気ゾーンとこのホッパの前方に位置した３つ
のゾーンとを有する。グイとグラニユレータは、エンド
レススクリューの直ぐ下流に配列された。

下記の操作条件を使用した。

排気ゾーンの真空 後方ゾーン　　　　８００ミリバール 第１前方ゾーン　　８００ミリバール 第２前方ゾーン　　　８０ミリバール 第３前方ゾーン　　　ｌＯミリバール 回転の速度　　　　２３０ＲＰＭ 水の注入は、最後の２つの排気ゾーンの前で、ポリマー
の重量を基準として１％の割合で行った。

溶媒を、後方ゾーンで９２％、第１及び第２前方ゾーン
で３％、最終ゾーンで２％の割合で回収した。揮発物質
の最終含有率はＯ，１重量％であった。

粒状化の前の圧力は１５バールであり、粒状化の前の温
度は１９５℃であった。

ポリマーは１水中切断（ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ　ｃｕｔ
ｔｉｎｇ）を用いる必要なく完全に粒状化された。

実施例２ ブタジェンとスチレンの溶液重合を行った後、スチレン
７５％を含有するスチレン−ブタジェンブロックコポリ
マ−３８％を含有するシクロヘキサン溶液を回収する。

この溶液を、２軸スクリユ一押出機（ＷＰ型ＺＳＫ−５
７）の供給ホッパに８０　ｋ　ｇ／待時間速度で１６５
℃の温度で導入する。圧力は、供給ラインに配置した弁
によって調節する。この押出機は、供給ホッパの後方に
位置した排気ゾーンとこのホッパの前方に位置した３つ
のゾーンとを有する。グイとグラニユレータは、エンド
レススクリューの直ぐ下流に配列された。

下記の操作条件を使用した。

排気ゾーンの真空 後方ゾーン　　　　８００ミリバール 第１前方ゾーン　　８００ミリバール 第２前方ゾーン　　　８０ミリバール 第３前方ゾーン　　　　７ミリバ一ル 回転の速度　　　　２７ＯＲＰＭ 水の注入は、最後の２つの排気ゾーンの前で、ポリマー
の重量を基準として水１％の割合で行っＩこ　。

溶媒を、後方ゾーンで８９％、第１及び第２前方ゾーン
で３％及び６％、最終ゾーンで２％の割合で回収した。

揮発物質の最終含有率は０．１重量％であった。

粒状化の前の圧力は１５バールであり、粒状化の前の温
度は１９２℃であった。

ポリマーは、水中切断を用いる必要なく完全に粒状化さ
れた。

実施例３ イソプレンとスチレンの溶液重合を行った後、スチレン
１５％を含有するスチレン−イソプレンブロックコポリ
マー３８％を含有するシクロヘキサン溶液を回収する。

この溶液を、２軸スクリユ一押出機（ＷＰ型ＺＳＫ−５
７）の供給ホッパに５０　ｋ　ｇ／待時間速度で１６０
℃の温度で導入する。圧力は、供給ラインに配置した弁
によって調節する。この押出機は、供給ホッパの後方に
位置した排気ゾーンとこのホッパの前方に位置した３つ
のゾーンとを有する。ダイとグラニユレータは、エンド
レススクリューの直ぐ下流に配列された。

下記の操作条件を使用した。

排気ゾーンの真空 後方ゾーン　　　　８００ミリバール 第１前方ゾーン　　６００ミリバール 第２前方ゾーン　　　６０ミリバール 第３前方ゾーン　　　　９ミリバ一ル 回転の速度　　　　２２ＯＲＰＭ 水の注入は、最後の２つの排気ゾーンの前で、ポリマー
の重量を基準として水１％の割合で行った。

溶媒を、後方ゾーンで８９％、第１及び第２前方ゾーン
で４％及び６％、最終ゾーンで１％の割合で回収した。

揮発物質の最終含有率は０．１重量％であった。

粒状化の前の圧力は８バールであり、粒状化の前の温度
は１８０℃であった。

ポリマーは、水中切断を用いる必要なく完全に粒状化さ
れた。

本発明の実施の、態様を記載すれば下記のとおりである
。

１、少なくとも２０％の弾性ポリマーを含有する弾性ポ
リマーの溶液から溶媒を１段階で除去するための方法で
あって、下記の段階、 前記溶媒の沸騰圧力より高い制御された圧力下に１５０
℃乃至２００℃の温度に前以て加熱された弾性ポリマー
の溶液をエンドレススクリューに供給するホッパーに導
入し、 供給ゾーンで除圧を生じさせ、 弾性ポリマーの溶液を前進させながら、供給ホッパの後
方に位置した排気ゾーンを介して、このようにして生じ
た除圧により溶媒の８０％乃箪９５％を除去し、 ポリマー溶液を１５０℃乃至２００℃の温度に再加熱し
、 供給ホッパーの前方に配置された排気ゾーンで溶媒の残
りを除去し、 場合により、ポリマーの０．５重量％乃至２重量％の量
の水を種々の排気ゾーン間に注入して、溶媒の除去を促
進し、 溶媒を含まない弾性ポリマードウをダイに導入し、 ダイの直ぐ後に配置されたグラニユレータ−でポリマー
を切断すること、を含んで成ることを特徴とする方法。

２、ブタジェン及びインプレンホモポリマー、共役ジエ
ン部分が水素化されているビニル芳香族と共役ジエンの
コポリマー又は特にスチレン−ブタジェン及びスチレン
−イソプレンブロックコポリマーから選ばれた弾性ポリ
マーの溶液から溶媒を除去することを特徴とする上記ｌ
の方法。

３、その溶媒の８０乃至９５％を失ったポリマーの溶液
を、１８０℃乃至２５０℃の温度にスクリューバレルを
加熱すること及び／又はスクリューに剪断力を生じさせ
る部品を導入することによって再加熱することを特徴と
する上記ｌ又は２の方法。

４、スクリュー内の絶対圧力を、スクリュー内でのポリ
マー溶液の進行と共に段階的に大気圧から５ミリバール
に減少させることを特徴とする上記ｌ乃至３のいずれか
に記載の方法。

５、スクリューが３乃至５の脱ガスゾーンを含むことを
特徴とする上記ｌ乃至４のいずれかに記載の方法。

６、スクリューを１００乃至３００ＲＰＭ、好ましくは
１５０乃至２５０ＲＰＭの回転速度で回転させることを
特徴とする上記ｌ乃至４のいずれかに記載の方法。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の方法を実施するための押出機の例
を示す。 図において、１０・・・供給ホッパ、１２・・・押出機
、１４・・・２軸エンドレススクリユー、１６・・・制
御弁、１８・・・後方排気ゾーン、２０・・・前方排気
ゾーン、２２・・・流体を導入する手段、２４・・・ダ
イ、２６１．。 グラニユレータ、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも２０％の弾性ポリマーを含有する弾性ポ
   リマーの溶液から溶媒を１段階で除去するための方法で
   あって、下記の段階、 前記溶媒の沸騰圧力より高い制御された圧力下に１５０
   ℃乃至２００℃の温度に前以て加熱された弾性ポリマー
   の溶液をエンドレススクリューに供給するホッパーに導
   入し、 供給ゾーンで除圧を生じさせ、 弾性ポリマーの溶液を前進させながら、供給ホッパの後
   方に位置した排気ゾーンを介して、このようにして生じ
   た除圧により溶媒の８０％乃至９５％を除去し、 ポリマー溶液を１５０℃乃至２００℃の温度に再加熱し
   、 供給ホッパーの前方に配置された排気ゾーンで溶媒の残
   りを除去し、 場合により、ポリマーの０．５重量％乃至２重量％の量
   の水をいくつかの排気ゾーン間に注入して、溶媒の除去
   を促進し、 溶媒を含まない弾性ポリマードウをダイに導入し、 ダイの直ぐ後に配置されたグラニュレーターでポリマー
   を切断すること、を含んで成ることを特徴とする方法。