KR101298819B1

KR101298819B1 - 무수 무용매 중합체의 제조 방법

Info

Publication number: KR101298819B1
Application number: KR1020117008766A
Authority: KR
Inventors: 외르크 키르히호프; 베르너 배커; 롤프 펠러; 파울 바그너; 존 러브그로브; 한스-인골프 파울
Original assignee: 란세스 인터내쇼날 에스에이
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2009-09-17
Publication date: 2013-08-23
Also published as: CN102171250A; TWI491620B; RU2011115103A; JP2014037147A; CN104385475B; JP6615832B2; CA2737375C; CA2737375A1; EP2328937A1; RU2542986C2; EP2328937B1; SA109300573B1; JP2012503053A; KR20110070877A; WO2010031823A1; US20120043687A1; US9512240B2; JP2017160458A; JP5400160B2; MY153964A

Abstract

본 발명은 무수 무용매 중합체, 특히 무수 무용매 합성 고무 생성물, 예를 들어 비할로겐화 및 할로겐화 부틸 고무 생성물, 뿐만 아니라 그의 제조 방법에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 상기 방법을 달성하기에 적당한 장치에 관한 것이다.

Description

무수 무용매 중합체의 제조 방법{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF WATER AND SOLVENT-FREE POLYMERS}

본 발명은 무수 무용매 중합체, 특히 무수 무용매 합성 고무 생성물, 예를 들어 비할로겐화 및 할로겐화 부틸 고무 생성물 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 추가로, 본 발명은 상기 방법을 달성하기에 적당한 장치에 관한 것이다.

합성 고무는 중요한 산업 용도를 가지며 대표적으로 슬러리 방법, 유화 방법 또는 용액 방법에 의해 수행되는 단량체의 (공)중합에 의해 대표적으로 제조된다. 합성 고무의 예는 부틸 고무 및 할로겐화 부틸 고무, 폴리이소부틸렌, 에틸렌 프로필렌 디엔 M-클래스 고무(EPDM), 니트릴 부타디엔 고무(NBR) 및 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 포함한다.

(공)중합 후, 반응기 방출 혼합물은 적어도 중합체, 용매, 잔류 단량체 및 촉매를 함유한다. 중합체를 회수하기 위해, 방출 스트림이 대표적으로 스팀 및 열수로 처리된다. 이렇게 함으로써 용매 및 미반응 단량체의 대부분이 플래쉬(flash)된다. 스팀 및 물과의 접촉의 한 가지 불리한 점은 합성 고무가 응고된다는 것이다. 이어서, 고무 중합체가 젖은 크럼(crumb) 형태로 물에 존재한다. 이어서, 물의 대부분이 배수에 의해 분리되고, 이어서, 예를 들어 건조 압출기 적용 및 최종 진공 건조 단계가 뒤따른다.

부틸 고무를 생성하는 이소부텐 및 이소프렌의 공중합은 예를 들어 산업적으로 약 -60 ℃ 내지 -100 ℃의 낮은 온도에서 수행되어 높은 몰질량이 얻어진다. 슬러리 방법은 클로로메탄을 희석제로 이용하고, 반면, 용액 방법은 불활성 탄화수소를 용매로 이용한다. 중합 후, 부틸 고무 중합체는 클로로메탄 중의 슬러리로서 또는 탄화수소 중의 균질 용액으로서 존재한다. 또한, 미반응 단량체도 반응기 방출 혼합물에 존재한다. 희석제 또는 용매로부터 부틸 고무 중합체를 회수해서 단리하는 것이 필요하다.

슬러리 방법에서는, 중합 반응기 방출 스트림을 플래쉬 드럼에서 스팀 및 열수로 처리한다. 이렇게 함으로써, 클로로메탄 및 미반응 단량체의 대부분이 플래쉬되고, 응축에 의해 증기로부터 물이 분리된다. 반응기로부터의 중합체를 예를 들어 할로겐화에 의해 추가 가공해야 할 때는, 반응기 내용물을 고온 용매, 예를 들어 헥산에 방출함으로써 부틸 고무 생성물을 용액으로서 직접 회수할 수 있다. 이 단계 후에 클로로메탄을 증발하고, 추가의 스트리핑 단계를 적용하여 남아 있는 단량체 잔류물을 제거한다.

용액 방법에서는, 중합 단계 동안에 불활성 탄화수소 용매 및 알루미늄 알킬 할라이드 촉매를 적용한다. 이어서, 남아 있는 단량체를 증류 스트리핑 방법으로 반응기 용액으로부터 제거한다. 이 증류 단계 후, 부틸 고무 중합체가 탄화수소 중의 균질 용액으로 존재한다. 이 용액은 추가 가공될 수 있거나, 예를 들어 할로겐화 단계를 거치게 할 수 있거나, 또는 용액으로부터 직접 부틸 고무 중합체가 단리될 수 있다. 용액으로부터 부틸 고무의 단리는 슬러리 방법에서의 단리와 유사하고, 또한 스팀 및 열수의 접촉을 포함하고, 이렇게 해서 중합체가 응고된다. 이어서, 부틸 고무 중합체가 젖은 크럼 형태로 물에 존재한다(물 중에 6 내지 10 중량%의 중합체가 존재함). 응고에 대항하기 위해, 응고/스팀 스트리핑 공정 후에 물 중에 부틸 고무 크럼을 함유하는 플래쉬 드럼에 지방산의 염을 첨가한다. 첨가제 첨가 후, 이어서, 부틸 고무를 추가 건조를 통해서 최종 상업적 베일(bale) 형태로 전환한다. 건조는 대표적으로 배수 후 건조 압출기 적용 및 유동층에서의 최종 건조 단계에 의해 달성된다.

부틸 고무의 상업적으로 중요한 화학적 개질은 이하에서 또한 할로부틸 고무로 나타내거나 또는 개별적으로 브로모부틸 고무 또는 클로로부틸 고무로 나타내는 염소화 및 브롬화 부틸 고무를 생성하는 할로겐화이다.

할로부틸 고무는 교반 용기에서 알칸 중의 정규 부틸 고무의 용액과 염소 또는 브롬을 접촉시킴으로써 공업적으로 제조된다. 상기 용액은 일반적으로 시멘트라고 나타낸다. 미반응 할로겐 및 부산물로 생성된 할로겐화수소가 가성 용액의 첨가로 중화된다. 또, 이 단계에서는 첨가제도 혼입될 수 있다. 이어서, 얻은 용액을 스팀 스트리핑하여 용매를 제거하고, 이렇게 함으로써 고무가 고체 생성물로 응고된다. 고체 생성물은 일반적으로 물 중의 5 내지 12 % 슬러리로서 회수된다. 회수 직전에 할로겐화 부틸 고무에 안정화제 및/또는 항산화제를 첨가한다. 이어서, 할로겐화 부틸 고무를 정규 부틸 고무에 이용된 것과 유사한 방법으로 기계적 건조 장비를 이용해서 마무리 처리하지만; 할로겐화 생성물의 반응성이 더 크기 때문에, 덜 심한 조건이 이용된다.

상기 응고 및 스팀 스트리핑 공정은 매우 높은 에너지를 소비한다. 용매 증발 뿐만 아니라 스트리핑 드럼의 전체 물 함량을 높은 온도로 가열하고 유지하는 데에도 많은 양의 스팀이 필요하다. 또, 스트리핑 드럼에서 용매의 분압을 낮춤으로써 잔류량의 용매를 스트리핑 제거하는 데에도 추가의 스팀 첨가가 필요하다.

또한, 응고 후 슬러리 중의 부틸 고무의 농도가 일반적으로 겨우 5 내지 12 중량%이고 할로겐화 부틸 고무의 농도가 겨우 5% 내지 20%이기 때문에, 상기 방법들은 많은 양의 물을 이용한다. 이 슬러리로부터의 모든 물은 폐수를 구성하므로 반드시 처분되어야 한다. 폐수는 중화로부터 생성된 나트륨염을 함유하지만, 염 농도가 너무 낮기 때문에 나트륨염을 제거하기 위한 폐수의 재작업 및 재순환은 경제적으로 존립가능성이 없다.

고무 크럼은 간단한 체 트레이 또는 스크린을 이용해서 기계적으로 다량의 물로부터 분리된다. 이 첫 번째 분리 후, (할로)부틸 고무는 여전히 약 30 내지 50 %의 물을 함유한다. 이어서, 압출기를 이용해서 생성물을 혼련(kneeding)하고 물을 짜냄으로써 추가의 기계적 건조가 수행된다. 이러한 기계적 건조 공정의 불리한 점은 체에 의해 걸러지지 않은 작은 고무 입자에 의한 물의 오염이고, 그 결과, 폐수는 추가 처리를 필요로 한다.

상기 기계적 탈수는 수분 함량을 겨우 약 5 내지 15%로 감소시킬 수 있다. 그래서, 추가의 열 건조 단계가 필요하다. 이렇게 해서, 고무를 일축 스크류 또는 이축 스크류 압출기에서 가압 하에서 150 내지 200 ℃로 가열한다. 압력을 유지하기 위해 다이 플레이트가 설치된다. 다이 플레이트를 통해 고무를 밀 때, 고무의 물이 증발해서 개방 기공을 가지는 크럼을 생성한다. 이어서, 절단 장치가 크럼을 작은 조각으로 절단한다. 크럼은 대류 건조기로 운반되고, 여기서 잔류 수분이 고온 공기에 의해 제거된다. 이렇게 건조한 후, (할로)부틸 고무는 일반적으로 0.1 내지 0.7 %의 수분 함량을 가진다. 이어서, 부틸 고무 크럼을 60 ℃의 최대 베일 형성 온도로 냉각하기 위해 고무 크럼을 통해 차가운 공기를 흐르게 함으로써 달성되는 냉각 단계가 필요하다. 이어서, 크럼이 유압 프레스에 의해 베일로 형성되고, 베일은 수송을 위해 박스(box) 또는 나무상자(crate)에 포장된다.

상기 (할로)부틸 고무 건조 공정은 복잡하고 대규모 장비를 요구한다. 게다가, (할로)부틸 고무의 열화를 가속하는 열 및 전단 응력을 피하기 위해 공정 매개변수를 신중하게 모니터링해야 한다.

중합체로부터 물 및 휘발성 유기 용매의 제거를 목적으로 다양한 다른 특수 공정이 개발되었다. 동반 물질을 이용하거나 또는 이용하지 않는 진공 압출기 탈기가 실용적 응용에서 가장 중요한 기술로 인정받았지만, 이러한 종래 기술의 에너지 요구량은 꽤 높다.

미국 특허 3,117,953 A1은 고압 폴리에틸렌 정화 장치 및 방법을 게재한다.그러나, 미국 특허 3,117,953 A1에서 폴리에틸렌을 합성 고무 시멘트로 대체하면 압출기에 들어가기 전에 크럼이 생성될 것이고, 이것은 전혀 바람직하지 않다.

DE 195 37 113은 스팀 스트리퍼, 경사 분리기 및 압출기를 이용해서 중합체 수지, 특히 폴리카르보네이트 수지를 얻는 방법 및 장치를 게재한다. 그러나, 스팀의 도입은 바람직하지 않게 높은 함량의 잔류 물 또는 매우 높은 에너지 소비를 초래할 것이다.

미국 특허 4,055,001은 건조 공정 동안 초음파 발생기를 이용함으로써 0.1 중량% 미만의 물 함량을 가지는 부틸 고무 같은 중합체의 제조 방법을 게재한다. 그러나, 초음파 이용과 관련된 매우 높은 전단 응력은 할로부틸 고무 같은 중합체에 대해서는 금지되는 것이다.

EP 0 102 122는 부분 충전 압출기를 이용해서 용액으로부터 중합체를 회수하는, 특히 폴리에틸렌을 회수하는 방법을 게재한다. 그러나, EP 0 102 122는 잔류 물 제거에 대해서는 아무런 언급이 없다.

US 2001/056176 A1은 중합체 회수를 위한 1 단계 방법, 특히 고무 용액 농축의 한 예를 게재한다. 이 방법에 의하면, 존재하는 용매를 진공 하에서 탈기함으로써 1 단계로 제거하여 백색 크럼을 얻기 위해 스팀으로 고무 용액을 가열한다. 이 때문에, US 2001/056176 A1은 낮은 증기 압력에서 휘발성 성분을 제거하기 위해 큰 부피의 증기 흐름을 필요로 하고, 따라서, 크럼 내에 추가의 물이 함유되고, 이 물은 나중에 제거해야 할 것이다.

US 5,283,021 A1은 엘라스토머성 중합체 용액으로부터 용매를 제거하는 2 단계 방법을 게재한다. 이 방법에 의하면, 중합체 용액을 가열 유체에 의해 직접 가열하고 진공 하에서 분사한다. 분사 동안, 용매가 증발함으로써 크럼이 생성되고, 이어서, 이 크럼은 추가 탈기를 위해 압출기에 공급된다. 그러나, 그 단계에서 크럼이 생성되는 것은 바람직하지 않다.

EP 1 127 609 A2는 하나 이상의 혼련기(kneader)에서 생성물을 처리하는 방법을 게재한다. EP 1 127 609 A2는 혼련기 자체의 벽을 통해 부분적으로 도입되는 에너지를 이용해서 엘라스토머 및 열가소성 물질을 함유하는 용액으로부터 용매를 증발시킨다. 따라서, 큰 표면적을 가지는 혼련기가 요구되고, 그것은 높은 투자 비용이 요구된다. 에너지의 다른 일부가 역학적 에너지로서 혼련기의 회전 샤프트에 의해 도입된다. 스팀 가열과 비교할 때, 역학적 에너지는 더 비싸고, 따라서 환경적으로 불리하다. EP 1 127 609 A2에서 이용된 혼련기는 많은 유지보수 및 청소를 요구한다. 게다가, 혼련기에 의한 역학적 에너지 도입은 생성물의 점도에 크게 의존하고, 이것은 이 방법의 융통성을 감소시킨다.

EP 1 165 302 A1은 플라스틱 탈기 장치 및 방법을 게재한다. EP 1 165 302 A1의 장치는 진공 하에서 작동되는 후방 배기구 및 수 개의 배기 구역을 가지는 압출기이다. 낮은 잔류 휘발성 물질 농도를 달성하기 위해 진공이 필요하다. EP 1 165 302 A1은 탈기 효율을 추가로 개선하기 위해 스트리핑제를 적용할 수 있음을 게재한다. EP 1 165 302 A1에서 이용된 플라스틱, 즉 열가소성 폴리카르보네이트는 탈기 공정 종결시 유동하는 용융물을 남긴다. 그러나, EP 1 165 302 A1에 따라서 가공된 합성 고무 시멘트는 탈기 단계 종결시 크럼으로 전환될 것이고, 추가 가공될 수 없다.

문헌("Process Machinery", Parts I and II, March and April 2000; Author: C.G. Hagberg)에는 플래쉬 탱크 및 압출기를 이용하여 고무 용액을 직접 휘발시키는 것이 게재되어 있다. 그러나, 이 참고 문헌은 최종 생성물 중의 휘발성 화합물의 함량에 관해서 아무런 언급이 없다.

따라서, 상기 내용을 고려할 때, 본 발명의 목적은 하나 이상의 중합체, 바람직하게는 하나 이상의 합성 고무를 함유하는 유체로부터 휘발성 화합물을 제거하여 휘발성 화합물을 실질적으로 함유하지 않는 중합체 생성물을 생성하는 연속적이고 에너지 효율적이며 생태학적 및 경제적으로 유리한 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은

a) 가열기, 탈기 용기 (4) 및 증기 라인을 적어도 포함하는 하나 이상의 농축기 유닛에서 유체 (F)를 처리함으로써 유체 (F)를 가열하고, 가열된 유체 (G)를 탈기 용기에 공급하고, 여기서 증기 라인에 의해 휘발성 화합물의 일부를 제거하여 농축 유체 (H)를 얻는 단계,

b) 단계 a)로부터 얻은 농축 유체 (H)를 하나 이상의 재가열 유닛에서 재가열하여 재가열된 농축 유체 (L)을 얻는 단계, 및

c) 단계 b)로부터 얻은 재가열된 농축 유체 (L)을 운반 구역 및 하나 이상의 증기 라인을 가지는 배기구를 적어도 포함하는 압출기 탈기 구역, 축적 구역 및 유출 구역을 적어도 포함하는 하나 이상의 압출기 유닛에 공급하여 배기구 및 증기 라인을 통해서 휘발성 화합물을 제거하는 단계

를 적어도 포함하고, 상기 재가열된 농축 유체 (L)이 압출기 탈기 구역에 들어갈 때 자유 유동하고, 상기 유출 구역에서 얻은 생성물 (P)이 휘발성 화합물을 실질적으로 함유하지 않는 것인, 하나 이상의 비휘발성 중합체 및 하나 이상의 휘발성 화합물을 함유하는 유체 (F)로부터 휘발성 화합물을 제거하는 방법에 의해 해결된다.

본 발명의 범위는 각 특징에 명시된 바람직한 범위 및 영역의 요망되는 어떠한 조합도 포함한다는 것을 지적한다.

본 발명의 상황에서, "자유 유동"이라는 용어는 500 내지 50,000,000 mPa*s, 바람직하게는 5,000 내지 30,000,000 mPa*s, 가장 바람직하게는 10,000 mPa*s 내지 300,000 mPa*s의 범위의 점도를 의미한다.

달리 언급되지 않는 한, 유체의 점도 값은 주어진 온도에서 하케 레오스트레스(Haake Rheostress) RS 150 점도계, 또는 매우 점성질인 샘플의 경우, 원추-평판 유형의 회전 레오미터를 이용해서 얻은 측정값으로부터 외삽한 제로 전단 점도를 의미한다.

본 발명의 상황에서, "휘발성 화합물을 실질적으로 함유하지 않는"이라는 용어는 휘발성 화합물의 총 농도가 비휘발성 중합체 질량 기준으로 1 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 중량% 미만인 것을 의미한다.

특히, "휘발성 화합물을 실질적으로 함유하지 않는"이라는 용어는 물을 실질적으로 함유하지 않고 휘발성 유기 화합물을 실질적으로 함유하지 않는 것을 의미한다.

비휘발성 중합체는 잔류 물 농도가 중합체 질량 기준으로 0.5 중량% 미만, 바람직하게는 0.25 중량% 미만, 더 바람직하게는 0.1 중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.075 중량% 미만이면 물을 실질적으로 함유하지 않는 것으로 본다.

본 발명의 상황에서, "휘발성 유기 화합물"이라는 용어는 표준 압력에서 250 ℃ 미만의 비점을 가지는 유기 화합물을 의미한다.

비휘발성 중합체는 휘발성 유기 화합물의 잔류 농도가 중합체 질량 기준으로 0.75 중량% 미만, 바람직하게는 0.25 중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.1 중량% 미만이면, 휘발성 유기 화합물을 실질적으로 함유하지 않는 것으로 본다. 상기 휘발성 유기 화합물은 대표적으로 중합 또는 후속 가공 단계, 예를 들어 할로겐화 단계에 이용되는 용매이고, 탄화수소, 예를 들어 헥산 및 펜탄을 포함한다.

바람직한 비휘발성 중합체는 합성 고무 생성물이다.

본 발명의 상황에서, 합성 고무 생성물이라는 용어는 부틸 고무 및 할로겐화 부틸 고무, 폴리이소부틸렌, 에틸렌 프로필렌 디엔 M-클래스 고무(EPDM), 니트릴 부타디엔 고무(NBR) 및 스티렌-부타디엔 고무(SBR)를 포함한다. 바람직한 합성 고무 생성물은 부틸 고무 및 할로부틸 고무, 예를 들어 브로모부틸 및 클로로부틸 고무이고, 브로모부틸 고무가 훨씬 더 바람직하다.

본 발명의 상황에서, 부틸 고무는 이소부텐(2-메틸프로펜) 및 이소프렌(2-메틸부타-1,3-디엔)의 (공)중합체를 나타낸다. 몰 기준으로, 중합체의 이소프렌 함량은 0.001 mol% 내지 5 mol%, 바람직하게는 1.8 mol% 내지 2.3 mol%이다. 부틸 고무는 랜덤하게 분포된 이소프렌 단위를 가지는 선형 폴리이소부텐 사슬로 이루어진다. 이소프렌 단위는 중합체 사슬에 불포화 부위를 도입하여 가황을 가능하게 한다. 부틸 고무 분자의 질량 평균 분자량 Mw은 대표적으로 50,000 내지 1,000,000 g/mol, 바람직하게는 300,000 내지 1,000,000 g/mol이다.

할로겐화 부틸 고무는 또한 고무 분자에 화학적으로 결합된 어느 정도 양의 할로겐을 함유한다. 화학적으로 결합된 할로겐의 양은 대표적으로 중합체 총 질량에 대해 0 초과 내지 3 중량%의 범위이다. (할로)부틸 고무는 또한 첨가제, 예를 들어 0.0001 내지 4 phr(phr = parts per hundred rubber, 고무 중량 기준)의 에폭시화 대두 오일(ESBO), 0.0001 내지 5 phr의 스테아르산칼슘 및 0.0001 내지 0.5 phr의 항산화제를 함유할 수 있다. 또, 부틸 고무 생성물의 응용에 의존해서 다른 첨가제, 즉 충전제 또는 착색제도 적용할 수 있다.

브로모부틸 고무의 경우, 최종 생성물의 대표적인 브롬 함량은 1.5 내지 2.5 중량%, 바람직하게는 1.6 내지 2.0 중량%이다.

클로로부틸 고무의 경우, 최종 생성물의 대표적인 염소 함량은 1.0 내지 1.5 중량%, 바람직하게는 1.15 내지 1.35 중량%이다.

본 발명의 주제를 개략적인 도면들을 이용해서 더 상세히 설명할 것이다.

도 1은 1단 농축기 유닛, 재가열 유닛, 및 하나의 압출기 탈기 구역, 하나의 축적 구역 및 하나의 유출 구역을 포함하는 압출기 유닛을 나타낸 도면.
도 2는 1단 농축기 유닛, 재가열 유닛, 및 두 개의 압출기 탈기 구역, 두 개의 축적 구역 및 하나의 유출 구역을 포함하는 압출기 유닛을 나타낸 도면.
도 3은 압력 릴리프 밸브를 가지는 1단 농축기 유닛, 재가열 유닛, 및 압력 릴리프 밸브를 가지고 추가로 2 개의 압출기 탈기 구역, 2 개의 축적 구역, 보조 공급기 및 유출 구역을 포함하는 압출기 유닛을 나타낸 도면.
도 4는 2단 농축기 유닛, 재가열 유닛, 및 하나의 압출기 탈기 구역, 하나의 축적 구역 및 유출 구역을 포함하는 압출기 유닛을 나타낸 도면.
도 5는 1단 농축기 유닛, 재가열 유닛, 및 3 개의 압출기 탈기 구역, 3 개의 축적 구역 및 하나의 유출 구역을 포함하고 하나의 압출기 탈기 구역이 역방향 탈기 구역인 압출기 유닛을 나타낸 도면.
도 6은 압력 조절 장치를 포함하는 1단 농축기 유닛, 재가열 유닛, 및 압력 조절 장치, 4 개의 압출기 탈기 구역, 4 개의 축적 구역 및 하나의 유출 구역을 포함하고 하나의 압출기 탈기 구역이 역방향 탈기 구역인 압출기 유닛을 나타낸 도면.
도 7은 1단 예비세척 유닛, 1단 농축기 유닛, 재가열 유닛, 및 하나의 압출기 탈기 구역, 하나의 축적 구역 및 하나의 유출 구역을 포함하는 압출기 유닛을 나타낸 도면.
도 8은 기본 예비세척 유닛을 나타낸 도면.
도 9는 유착기를 포함하는 예비세척 유닛을 나타낸 도면.
도 10은 2단 예비세척 유닛을 나타낸 도면.
도 11은 추가의 가열기를 가지는 2단 예비세척 유닛을 나타낸 도면.

본 발명의 방법의 단계의 기본적인 예시적 실시양태를 도 1에 나타내었다. 단계 a)에서는, 하나 이상의 비휘발성 중합체 및 하나 이상의 휘발성 화합물을 함유하는 유체 F가 펌프 (1)에 의해 가열기 (2)로 이송되고, 여기서 유체 F가 가열된다.

시멘트라고도 불리는 유체 F는 예를 들어 3 내지 50 중량%의 비휘발성 중합체, 바람직하게는 합성 고무, 더 바람직하게는 (할로)부틸 고무, 및 60 내지 97 중량%의 휘발성 화합물, 특히 용매 또는 용매 및 물을 함유하고, 상기 성분들은 합해서 유체 F의 총 질량의 90 내지 100 중량%, 바람직하게는 95 내지 100 중량%가 된다.

용매는 바람직하게는 4 내지 10 개의 탄소 원자, 바람직하게는 4 내지 7 개의 탄소 원자를 가지는 직쇄 또는 분지쇄 알칸으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더 바람직한 용매는 n-펜탄, 이소펜탄, n-헥산, 시클로헥산, 이소헥산, 메틸시클로펜탄, 메틸시클로헥산 및 n-헵탄, 뿐만 아니라 이들 알칸을 포함하거나 또는 이들 알칸으로 이루어진 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.

본 발명의 바람직한 한 실시양태에서, 유체 F는 3 내지 40 중량%의 비휘발성 중합체, 바람직하게는 합성 고무, 더 바람직하게는 (할로)부틸 고무, 60 내지 95 중량%의 휘발성 유기 화합물, 특히 용매, 및 0.5 내지 20 중량%의 물을 함유하고, 상기 성분들은 합해서 유체 F의 총 질량의 95 내지 100 중량%가 된다.

유체 F는 대표적으로 중합 공정 또는 후속 가공 단계로부터 얻어진다. 후속 가공 단계는 예를 들어 부틸 고무의 할로겐화이다. 물을 함유하는 유체 F는 대표적으로 중합에 뒤따르는 스팀 스트리핑 공정 후에 얻어진다.

가열기에 들어가는 유체 F는 대표적으로 바람직하게는 10 ℃ 내지 100 ℃, 바람직하게는 30 ℃ 내지 80 ℃의 온도를 가진다. 유체 F의 점도는 예를 들어 100 mPa*s 내지 25,000 mPa*s의 범위, 바람직하게는 500 mPa*s 내지 5,000 mPa*s의 범위이다.

가열기는 유체 F의 온도를 상승시킬 수 있는 어떠한 장치라도 될 수 있다. 바람직한 한 실시양태에서, 가열기 (2)는 열교환기이다. 가열 매질은 스팀, 가열 오일 또는 가압 열수로 이루어진 군으로부터 선택된다. 열교환기는 예를 들어 유체 F가 관 안에 있고 가열 매질이 쉘 측에 있는 관-쉘 유형이다. 열 전달을 증진시키기 위해 관 내에 특수 삽입체가 적용될 수 있다. 유체 F가 열교환기 관의 외부에 있는 다른 유형의 열교환기도 이용될 수 있다. 상기 유형의 열교환기의 이점은 이상 분포를 피하고, 유지보수가 쉽고, 뿐만 아니라 열전달이 좋다는 것이다. 상기 열교환기는 잘 알려져 있고, 상업적으로 입수가능하다. 덜 바람직한 한 실시양태에서는, 또한 플레이트 유형 열교환기가 적용될 수 있다.

가열시, 가열된 유체 G가 얻어진다. 가열된 유체 G는 유체 F보다 높은 온도를 가지고, 바람직하게는 100 ℃ 내지 200 ℃, 더 바람직하게는 110 ℃ 내지 190 ℃, 훨씬 더 바람직하게는 120 ℃ 내지 175 ℃의 온도를 가진다. 이어서, 가열된 유체 G는 추가로 탈기 용기 (4)로 운반된다.

탈기 용기에서는, 휘발성 화합물이 적어도 부분적으로 증발한다. 가열된 유체 G로부터 증기가 분리되어 진공 라인 (4.1)에 의해 제거된다. 탈기 용기 (4)의 압력은 예를 들어 100 hPa 내지 4,000 hPa의 범위, 바람직하게는 200 hPa 내지 2,000 hPa의 범위, 더 바람직하게는 230 내지 1,100 hPa의 범위이다.

진공 라인 (4.1)에 의해 제거된 증기는 바람직하게는 응축되어 유체 F를 제조하는 공정으로 재순환된다. 탈기 및 분리 후, 농축 유체 H를 얻고, 유체 H는 펌프 (4.2)에 의해 탈기 용기 (4)로부터 제거된다.

본 발명의 바람직한 한 실시양태에서, 탈기 용기는 가열된 유체 G로부터 증기 분리를 더 돕기 위해 사이클론 모양으로 설계된다. 본 발명의 다른 한 바람직한 실시양태에서, 탈기 용기 (4)는 원추형 또는 적어도 토리구형 바닥을 가져서 용기가 완전히 또는 실질적으로 완전히 비울 수 있게 한다.

다른 한 실시양태에서는, 탈기 용기의 내표면이 가열될 수 있다.

펌프 (4.2)는 바람직하게는 탈기 용기 (4)의 유출구에 직접 연결된다. 일반적으로, 펌프와 용기 사이의 연결부는 가능한 한 짧은 것이 바람직하다.

이 단계에서 농축 유체 H의 점도가 높기 때문에, 바람직하게는 펌프의 유입구는 큰 유입구로 설계되고, 이렇게 함으로써 유입구에서의 압력 강하를 감소시킨다.

펌프 (4.2)는 정변위형 펌프, 기어 펌프, 피스톤 펌프, 멤브레인 펌프, 스크류형 펌프, 압출기형 펌프, 예를 들어 역방향 회전형 또는 동방향 회전형 일축 또는 이축 스크류 압출기 또는 혼련기형 펌프로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다. 정변위형 펌프 및 기어 펌프가 바람직하고, 기어 펌프가 훨씬 더 바람직하다.

다른 한 바람직한 실시양태에서, 펌프 (4.2)는 압출기 또는 혼련기로부터 기어 펌프에 공급되는 압출기 또는 혼련기 및 기어 펌프의 조합을 포함한다.

이 단계 a)에서 제거되는 휘발성 화합물의 양은 예를 들어 유체 G의 온도 및 탈기 용기 (4)의 압력에 의존한다. 본 발명의 바람직한 한 실시양태에서, 유체 G의 온도 및 탈기 용기 (4)의 압력은 농축 유체 H가 상기한 바와 같이 여전히 자유 유동하고 예를 들어 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 25 내지 60 중량%의 비휘발성 중합체, 바람직하게는 합성 고무, 더 바람직하게는 (할로)부틸 고무 및 약 40 내지 약 90 중량%, 바람직하게는 40 내지 75 중량%의 휘발성 화합물을 포함하고, 상기 성분들, 즉, 비휘발성 중합체, 휘발성 유기 화합물 및 물이 합해서 유체 H의 총 질량의 90 내지 100 중량%, 바람직하게는 95 내지 100 중량%가 되도록 선택된다.

원료 유체 F가 물을 포함하는 경우의 바람직한 실시양태에서, 유체 H는 예를 들어 10 내지 60 중량%, 바람직하게는 25 내지 60 중량%의 비휘발성 중합체, 바람직하게는 합성 고무, 더 바람직하게는 (할로)부틸 고무, 약 25 내지 약 90 중량%, 바람직하게는 25 내지 75 중량%의 휘발성 유기 화합물, 특히 용매, 및 약 0.5 내지 약 15 중량%의 물을 포함하고, 상기 성분들, 즉, 비휘발성 중합체, 휘발성 유기 화합물 및 물은 합해서 유체 H의 총 질량의 90 내지 100 중량%, 바람직하게는 95 내지 100 중량%가 된다.

농축 유체 H의 온도는 가열된 유체 G의 온도보다 낮고, 예를 들어 15 내지 100 ℃의 범위, 바람직하게는 30 내지 100 ℃의 범위이다. 농축 유체 H는 여전히 위에서 정의한 바와 같이 자유 유동한다.

단계 b)에서는, 단계 a)에서 얻은 농축 유체 H가 재가열 유닛 (6)을 통과해서 재가열된 농축 유체 L을 얻는다. 바람직한 한 실시양태에서, 재가열 유닛은 열교환기를 포함하고, 여기서는 열교환기 (2)에 대해 상기한 가열 매질 및 열교환기 유형에 관한 바람직한 태양을 포함한 동일한 게재 내용이 적용된다.

재가열된 농축 유체 L의 온도는 농축 유체 H의 온도보다 높고, 예를 들어, 50 ℃ 내지 200 ℃의 범위, 바람직하게는 90 ℃ 내지 180 ℃의 범위이다. 재가열된 농축 유체 L은 여전히 위에서 정의한 바와 같이 자유 유동한다.

단계 c)에서는 단계 b)에서 얻은 재가열된 농축 유체 L이 압출기 유닛으로 전달되어 공급 지점 (12)에서 압출기 탈기 구역의 운반 구역 (16)에 공급된다.

적당한 압출기 유형은 배럴을 몇 개이든 얼마든지 포함하고 스크류 요소를 어떠한 유형이든 얼마든지 포함하고 다른 일축 또는 다축 샤프트 운반 혼련기를 포함하는 일축 스크류 및 다축 스크류 압출기를 포함한다. 다축 스크류 압출기의 가능한 실시양태는 이축 스크류 압출기, 고리형 압출기 또는 유성형 롤러 압출기이고, 이축 스크류 압출기 및 유성형 롤러 압출기가 바람직하다.

일축 스크류 압출기는 축방향 진동 스크류를 가지는 것을 포함한다. 이축 스크류 압출기는 예를 들어 역방향 회전 치합형, 역방향 회전 비치합형, 동방향 회전 치합형 및 동방향 회전 비치합형 이축 스크류 압출기이고, 동방향 회전 치합형 이축 스크류 압출기가 바람직하다.

본 발명의 한 실시양태에서, 압출기는 배럴에 의해 300 ℃까지의 온도로 가열될 수 있거나 또는 냉각될 수 있다.

바람직한 한 실시양태에서, 압출기는 개별 대역들을 서로 독립적으로 상이한 온도에서 작동시킴으로써 상기 대역들이 가열될 수 있거나, 가열되지 않을 수 있거나, 또는 냉각될 수 있도록 하는 수단을 포함한다. 다른 한 바람직한 실시양태에서, 압출기는 각 운반 구역에 상이한 온도에서 독립적으로 작동될 수 있는 하나 이상의 개별 대역을 포함한다.

바람직한 압출기 물질은 비부식성이어야 하고, 재가열된 농축 유체 L 및 생성물 P가 금속 또는 금속 이온으로 오염되는 것을 실질적으로 방지해야 한다. 바람직한 압출기 물질은 질화 스틸, 듀플렉스 스틸, 스테인레스 스틸, 니켈 기반 합금, 복합 재료, 예를 들어 소결 금속, 열간 등방압 가압성형된 물질, 경질 내마멸성 물질, 예를 들어 스텔라이트, 코팅, 예를 들어 세라믹, 질화티탄, 질화크롬 및 다이아몬드 유사 탄소(DLC)로 제조된 코팅을 갖는 코팅된 금속을 포함한다.

운반 구역 (16)은 배기구 (15)에 개방된다. 운반 구역 (16)에서, 용매의 일부가 증발하여 재가열된 농축 유체 L로부터 분리된다. 증기는 배기구 (15)를 통해서 증기 라인 (15.1)에 의해 제거된다.

증발된 휘발성 화합물은 재가열된 농축 유체 L 또는 생성물 P를 배기구 쪽으로 동반하는 성향을 가지기 때문에, 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 배기구 (15)는 물질, 특히 재가열된 농축 유체 L 또는 생성물 P가 배기구 밖으로 나오는 것을 방지하도록 설계된다.

그 목적을 달성하는 적당한 수단은 배기구에 장착되어 어떠한 물질이든 압출기로 다시 운반하는 스터퍼 스크류, 또는 배기구 내부에 적용되어 침착된 물질을 압출기로 다시 밀어내는 롤러 또는 벨트이다. 상기한 것에 대한 별법으로 또는 상기한 것 외에 추가로, 물질이 표면에 달라붙는 것을 감소시키거나 또는 방지하는 배기구의 코팅이 적용될 수 있다. 적당한 코팅은 DLC, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌(ETFE), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 니켈 합금을 포함한다.

배기구 (15)에서의 압력은 예를 들어 1 hPa 내지 2,000 hPa, 바람직하게는 5 hPa 내지 900 hPa이다.

증기 라인 (15.1)은 응축 시스템에 연결될 수 있고, 바람직하게는 응축 시스템에 연결된다.

일반적으로, 응축 시스템의 목적은 배기구에 의해 증기 라인을 경유해서 제거되는 휘발성 화합물을 수집하는 것이고, 응축 시스템은 대표적으로 응축기 및 진공 펌프를 포함한다. 휘발성 화합물의 회수를 달성하기 위해서는 당 업계에 알려진 어떠한 응축 시스템도 이용할 수 있다.

일반적으로, 응축된 휘발성 화합물을, 임의로 상 분리를 수행하여 휘발성 유기 화합물을 물로부터 분리한 후에, 유체 F의 제조 공정으로 재순환하는 것이 바람직하다.

운반 구역 (16) 끝에 축적 구역 (20)이 있다. 축적의 목적은 배기구 (15)에서 어느 일정 압력 수준을 보장하고 역학적 에너지를 물질에 도입하여 휘발성 화합물의 증발을 촉진하는 것이다. 축적 구역 (20)은 물질의 축적을 가능하게 하는 어떠한 수단도 포함할 수 있다. 축적 구역은 예를 들어 혼련(kneading) 또는 교축(throttling) 요소, 블리스터 디스크 또는 다이 플레이트를 포함하도록 설계될 수 있다.

교축 요소의 예는 원추형 또는 원통형 흐름 경로 또는 다른 교축 수단이다.

축적 구역 내에 혼련 요소, 블리스터 디스크 또는 다이 플레이트의 적용이 바람직하고, 혼련 요소가 훨씬 더 바람직하다. 혼련 요소의 예는 이중 또는 삼중 플라이트를 가지는 순방향, 역방향 또는 중립적 운반 혼련 블록으로 나타낼 수 있는 혼련 블록, 그루브를 가지는 단일 또는 이중 플라이트를 가지는 스크류 혼합 요소, 단일 플라이트를 가지는 혼합 요소, 블리스터 플레이트 및 단일, 이중 또는 삼중 플라이트를 가지는 편심 디스크로서 설계될 수 있는 혼련 블록을 포함한다. 혼련 요소는 압출기, 특히, 이축 스크류 역방향 회전형 또는 동방향 회전형 이축 스크류 압출기의 스크류 샤프트 상에 어떠한 조합으로도 조립될 수 있다.

대표적인 축적 구역은 2 내지 10 개의 혼련 블록을 포함하고, 종종 역방향 운반 혼련 요소 끝에 있다. 스트리핑제의 혼합을 위해, 투스(tooth) 유형 요소 또는 그루브를 가지는 스크류 요소가 적용될 수 있다.

편심 디스크는 바람직하게는 압출기의 최종 구역에 적용되고, 여기서 생성물 P는 높은 점도를 가지고 휘발성 화합물을 실질적으로 함유하지 않는다.

유성형 롤러 압출기의 경우, 혼련 요소, 예를 들어 투스 유형 롤러 또는 그루브 및 틈을 가지는 롤러가 바람직하다.

일반적으로, 압출기 유닛은 하나 이상의 운반 구역 및 하나 이상의 축적 구역을 포함할 수 있고, 여기서, 그 수는 구조적 제약에 의해서만 제한된다. 대표적인 운반 구역 및 축적 구역의 수는 1 내지 30 개, 바람직하게는 2 내지 20 개, 더 바람직하게는 3 내지 15 개이다.

최종 축적 구역 (20)은 대표적으로 압출기의 유출구에서 생성물 플러그를 생성하도록 설계되고, 이렇게 함으로써 주위 공기가 압출기에 들어가는 것을 방지한다. 운반 구역 (16) 및 축적 구역 (20)으로부터 유출 구역 (22)로 통과할 때, 재가열된 농축 유체 L이 자유 유동하는 재가열된 농축 유체 L로부터 대표적으로 크럼 외관을 가지는 생성물 P로 변한다.

유출 구역 (22)는 대표적으로 생성물이 압출기를 나갈 수 있게 하는 수단, 및 임의로, 그러나 바람직하게는, 생성물 가공 장비를 포함한다. 적당한 생성물 가공 장비의 예는 다이 플레이트 및 절단기의 조합; 다이 플레이트 및 수중 펠릿화 수단; 크럼 생성 수단, 예를 들어 투스 및 구멍을 가지는 스크류 요소; 구멍을 안에 가지는 실린더로서 설계될 수 있고 생성물이 실린더 외부로부터 내부로 가압되고 실린더 내의 회전 나이프가 생성물을 조각으로 절단하는 와류 발생기; 스크류 회전이 절단 작용을 일으키고 바람직하게는 이축 스크류 동방향 회전형 압출기, 일축 스크류 압출기 및 유성형 롤러 압출기로 작업할 때 적용되는, 압출기의 말단 플레이트에 놓이는 고정 나이프를 포함한다.

생성물에 대한 역학적 및 열적 응력을 감소시키기 위해, 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 생성물 가공 장비는 냉각 수단과 조합된다.

냉각 수단은 생성물로부터 열을 제거할 수 있게 하는 어떠한 수단도 포함한다. 냉각 수단의 예는 대류 공기 냉각을 이용하는 공기압 크럼 컨베이어, 대류 공기 냉각을 이용하는 진동형 크럼 컨베이어, 냉각된 접촉 표면을 이용하는 진동형 크럼 컨베이어, 대류 공기 냉각을 이용하는 벨트 컨베이어, 냉각된 벨트를 이용하는 벨트 컨베이어, 압출기 유출구에서의 고온 크럼상의 물 분사, 및 물이 냉각제로 쓰이는 이미 언급한 수중 펠릿화 수단을 포함한다.

이어서, 생성물 P는 최종 포장 및 수송을 위해 추가 가공될 수 있다. 예를 들어, (할로)부틸 고무는 60 ℃ 이하의 온도로 냉각되어, 예를 들어 유압 프레스에 의해 베일로 생성된 후에 수송을 위해 박스 또는 나무 상자에 포장된다.

일반적으로, 공급 지점 (12)에서 재가열된 농축 유체 L의 공급 속도 증가는 압출기의 스크류 속도의 상응하는 증가를 요구한다. 게다가, 스크류 속도는 유체 L의 체류 시간을 결정한다. 따라서, 스크류 속도, 공급 속도 및 압출기 직경은 대표적으로 상호의존적이다. 대표적으로, 압출기는 무차원 처리량 V/n *d³ (여기서, V는 부피 흐름 속도를 나타내고, n은 분당 회전수로 표현되는 스크류 속도를 나타내고, d는 압출기의 유효 직경을 나타냄)이 약 0.01 내지 약 0.2, 바람직하게는 약 0.015 내지 약 0.1로 조정되는 방식으로 작동된다. 최대 및 최소 공급 속도 및 압출기 스크류 속도는 예를 들어 압출기 크기, 유체 L에 함유된 합성 고무 생성물의 물리적 성질 및 남아 있는 휘발성 화합물의 목표 값에 의해 결정된다. 그러나, 이러한 성질이 주어지면, 당 업계 숙련자는 어느 정도 초기 실험에 의해 작동 매개변수를 결정할 수 있다.

본 발명의 한 실시양태에서, 압출기는 5 내지 25,000, 바람직하게는 5 내지 6,000 ㎏/h의 공급 속도로 작동된다.

일반적으로, 스트리핑제 첨가가 압출기에서의 탈기에 도움이 될 수 있고, 스트리핑제는 다른 휘발성 화합물과 함께 제거된다. 스트리핑제는 압출기 유닛의 어느 곳에든 첨가할 수 있지만, 하나 이상의 축적 구역에 첨가하는 것이 바람직하다. 더 바람직한 실시양태에서는, 최종 구역 (20)을 제외한 하나 이상의 축적 구역에 스트리핑제가 첨가된다.

적당한 스트리핑제는 재가열된 농축 유체 (L) 및/또는 생성물 (P)에 대해 불활성이고 100 ℃에서 100 hPa 초과의 증기압을 가지는 물질이다.

본 발명의 상황에서, "불활성"이라는 용어는 스트리핑제가 재가열된 농축 유체 (L) 및/또는 생성물 (P)에 함유된 중합체와 반응하지 않거나 또는 거의 반응하지 않는 것을 의미한다. 적당한 스트리핑제는 질소, 이산화탄소, 희귀 기체, 프로판, 부탄, 물, 또는 상기 물질의 혼합물이다. 스트리핑제의 양은 유출 구역에서 얻는 중합체 생성물의 양을 기준으로 0.0001 내지 10, 바람직하게는 0.001 내지 5, 더 바람직하게는 0.1 내지 2 중량%일 수 있다.

추가로, 본 발명은 본 발명에 따른 방법을 달성하기에 적당한 장치에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 또한

탈기 용기 (4)와 소통하는 가열기 (2)를 포함하고, 상기 탈기 용기 (4)의 하부가 펌프 (4.2)와 소통하고 상기 탈기 용기 (4)의 상부가 하나 이상의 증기 라인 (4.1)과 소통하는 하나의 농축 유닛,

농축 유닛의 펌프 (4.2) 및 압출기 유닛의 공급 지점 (12)와 소통하는 하나의 가열 유닛 (6),

하나 이상의 공급 지점 (12), 하나의 압출기 탈기 구역 (16), 하나의 축적 구역 (20) 및 하나의 유출 구역 (22)를 포함하고, 상기 압출기 탈기 구역 (16)이 증기 라인 (15.1)에 연결된 하나 이상의 배기구 (15)를 더 포함하는 것인 하나의 압출기 유닛

을 적어도 포함하는 장치를 포함한다.

본 발명의 상황에서, "소통하는"이라는 용어는 직접 또는 간접 연결을 포함하고, 간접 연결은 예를 들어 관 또는 파이프에 의해 달성될 수 있다. 추가로, "소통하는"이라는 용어는 소통하는 유닛 또는 수단 사이에 추가의 유닛 또는 수단이 배열되는 사양을 포함한다.

본 발명의 다른 한 실시양태를 도 2에 나타내었다. 도 2는 다른 흐름도를 나타내고, 펌프 (1), 가열기 (2), 탈기 용기 (4), 증기 라인 (4.1) 및 펌프 (4.2)를 가지는 농축기 유닛, 가열기 (6)을 포함하는 재가열 유닛, 및 배기구 (15A) 및 (15B) 및 증기 라인 (15.1A) 및 (15.1B)에 각각 연결된 2 개의 운반 구역 (16A) 및 (16B)를 가지는 2 개의 압출기 탈기 구역, 운반 구역 (16A) 및 (16B) 끝에 있는 2 개의 축적 구역 (18) 및 (20), 및 유출 구역 (22)를 포함하는 압출기 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 방법을 달성하기에 적당한 장치를 나타낸다. 이외에도, 압출기 유닛은 보조 공급기 (24)를 더 포함한다.

일반적으로, 압출기 유닛은 하나 이상의 보조 공급기를 포함할 수 있고, 보조 공급기는 압출기의 어느 곳에든 위치할 수 있고, 바람직하게는 공급 지점 또는 유출 구역 (22)에 아주 근접하게 위치할 수 있다. 보조 공급기는 중합체에 첨가제를 첨가하는 데에 적당하다.

첨가제, 특히 (할로)부틸 고무 생성물의 경우의 첨가제의 예는 안정화제, 산 스캐빈저, 예를 들어 ESBO(에폭시화 대두 오일), 스테아르산염, 예를 들어 스테아르산칼슘, 항산화제 및 기타 등등을 포함한다. 적당한 산화방지제의 예는 입체장애 페놀, 예를 들어 부틸히드록시톨루엔 및 그의 유도체, 예를 들어 이가녹스 (Irganox) 1010 및 1076, 아민, 메르캅토벤즈이미다졸, 특정 포스파이트 및 기타 등을 포함한다.

특히, (할로)부틸 고무는 첨가제, 예를 들어 0.0001 내지 4 phr의 에폭시화 대두 오일(ESBO), 0.0001 내지 5 phr의 스테아르산칼슘 및 0.0001 내지 0.5 phr의 항산화제(phr = parts per hundred rubber, 고무 중량 기준)와 혼합된다. 또한, 부틸 고무 생성물의 응용에 의존해서 다른 첨가제, 즉, 충전제 또는 착색제가 적용될 수 있다.

별법으로 또는 추가로, 첨가제는 또한 유체 F에 이미 첨가될 수 있거나, 또는 첨가제가 액체인 한에서는 스트리핑제와 함께 첨가될 수 있다.

본 발명의 바람직한 한 실시양태에서는, 단계 a)를 1 회 이상, 바람직하게는 1 회 또는 2 회 반복한다. 단계 (a)의 반복의 이점은 각 농축 유닛의 더 쉬운 작동 매개변수 최적화 때문에 농축 유체 H를 제조하기 위한 총 에너지 소비가 상당히 감소될 수 있다는 것이다. 단계 a)의 반복은 바람직하게는 반복 회수만큼의 농축 유닛을 연속으로 연결함으로써 달성된다.

이 실시양태의 한 예를 도 4에 나타내었다. 도 4는 다른 흐름도를 나타내고, 펌프 (1), 가열기 (2A) 및 증기 라인 (4.1A) 및 펌프 (4.2A)가 설비된 탈기 용기 (4A)를 포함하는 제1 농축기 유닛, 및 가열기 (2B) 및 증기 라인 (4.1B) 및 펌프 (4.2B)가 설비된 탈기 용기 (4B)를 포함하는 제2 농축기 유닛을 가지는 2단 농축기 유닛, 가열기 (6)을 포함하는 재가열 유닛, 및 배기구 (15A) 및 (15B) 및 증기 라인 (15.1A) 및 (15.1B)에 각각 연결된 2 개의 운반 구역 (16A) 및 (16B)를 가지는 2 개의 압출기 탈기 구역, 운반 구역 (16A) 및 (16B) 끝에 있는 2 개의 축적 구역 (18) 및 (20), 및 유출 구역 (22)를 포함하는 압출기 유닛을 포함하는 본 발명에 따른 방법을 달성하기에 적당한 장치를 나타낸다. 가열된 유체 G가 제1 농축 단계를 거침으로써 예비농축 유체 J를 얻고, 이어서, 이것이 가열기 (2B)에 의해 재가열되어 재가열된 예비농축 유체 K를 얻고, 이어서, 이것이 제2 농축 단계를 거침으로써 농축 유체 H를 얻는다. 이어서, 농축 유체 H는 상기한 바와 같이 추가 가공된다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 농축 유닛, 재가열 유닛 또는 압출기 유닛에는 서로 독립적으로 소정의 조건 하에서 유닛의 매우 정밀한 작동을 허용하는 하나 이상의 압력 조절 장치가 설비될 수 있다.

압력 조절 장치는 능동형 또는 수동형일 수 있고, 능동형 압력 조절 장치가 바람직하다. 능동형 압력 조절 장치의 예는 제어 밸브, 예를 들어 압력 릴리프 밸브를 포함하고, 수동형 압력 조절 장치는 노즐 및 다이 또는 오리피스 플레이트를 포함한다. 적당한 밸브는 볼, 피스톤, 게이트 또는 니들 밸브로부터 선택될 수 있다.

수동형 압력 제어 장치의 경우, 어느 일정 압력 강하를 일으키도록 오리피스에 대해 계산하는 것이 바람직하다. 이 계산은 그 지점에서의 유체의 점도 및 처리량에 기초한다. 당 업계 숙련자라면 누구라도 이 계산을 수행할 수 있다.

능동형 압력 제어 장치는 대표적으로 장치의 상류에서의 압력 측정에 의해 제어된다. 예를 들어, 압력을 측정해서 설정점과 비교한다. 이어서, 압력 제어 장치는 인정된 차감계산에 따라서 조정한다.

별법으로, 압력 제어 장치 상류의 절대 압력 대신에 장치의 압력 강하를 측정한다. 밸브 위치는 수작업으로, 전기적으로, 공기압에 의해 또는 유압에 의해 조정된다. 밸브 위치의 제어, 즉 설정점 압력으로의 조정은 예를 들어 수작업으로 또는 어떠한 자동화 공정 제어 시스템으로도 할 수 있다.

추가의 압력 제어 장치를 가지는 본 발명의 추가의 한 실시양태를 도 3에 나타내었고, 이것은 압력 제어 장치를 제외하고는 도 2와 매우 유사하다. 가열된 유체 G의 압력은 압력 제어 장치 (3)에 의해 제어되고, 압출기에 들어가는 재가열된 농축 유체 L의 압력은 압력 제어 장치 (7)에 의해 제어된다.

본 발명의 바람직한 한 실시양태에서는, 재가열된 농축 유체 (L)이 압출기 유닛의 제1 압출기 탈기 구역에 주입되고, 제1 압출기 탈기 구역은 증기 라인에 각각 연결된 상류 방향의 하나 이상의 후방 배기구를 포함한다.

후방 배기구의 이점은 재가열된 농축 유체 L에 존재하는 휘발성 화합물이 돌발적인 신속한 증발을 겪음으로써 합성 고무 생성물 및 휘발성 화합물을 적어도 부분적으로 분리하고, 증기가 상류 방향의 후방 배기구를 통해서 나온다는 점이다. 일반적으로, 유체 L에 존재하는 휘발성 화합물의 약 50 내지 약 99 중량%가 상류 배기구를 통해 제거된다.

이 실시양태의 한 예를 도 5에 나타내었다. 도 5는 다른 흐름도를 나타내고, 펌프 (1), 및 가열기 (2) 및 증기 라인 (4.1) 및 펌프 (4.2)가 설비된 탈기 용기 (4)를 포함하는 농축기 유닛을 가지는 1단 농축 유닛, 가열기 (6)을 포함하는 재가열 유닛, 및 3 개의 압출기 탈기 구역을 포함하는 압출기 유닛을 포함하고, 공급 지점 (12)가 운반 구역 (16A) 및 상류 방향의 증기 라인 (13.1)에 연결된 후방 배기구 (13)을 포함하는 제1 압출기 탈기 구역에 위치하고, 압출기 유닛이 운반 구역 (16B) 및 (16C) 및 배기구 (15A) 및 (15B)를 각각 포함하는 2 개의 하류 압출기 탈기 구역을 더 포함하고, 배기구 (15A) 및 (15B)가 각각 증기 라인 (15.1A) 및 (15.1B)에 연결되고, 각 운반 구역 (16A), (16B) 및 (16C) 끝에 축적 구역 (18A), (18B) 및 (20)이 있고, 압출기 유닛이 유출 구역 (22)를 더 포함하는 본 발명에 따른 방법을 달성하기에 적당한 장치를 나타낸다. 일반적으로, 스트림은 상기한 바와 같이 가공되지만, 다만, 재가열된 농축 유체 L에 존재하는 많은 양의 유체 화합물이 배기구 (13) 및 여기에 연결된 증기 라인 (13.1)에 의해 이미 제거된다는 점이 상이하다.

이 실시양태의 다른 한 예를 도 6에 나타내었다. 도 6은 다른 흐름도를 나타내고, 펌프 (1), 및 압력 제어 장치 (3), 가열기 (2) 및 증기 라인 (4.1) 및 펌프 (4.2)가 설비된 탈기 용기 (4)를 포함하는 농축기 유닛을 가지는 1단 농축기 유닛, 가열기 (6)을 포함하는 재가열 유닛, 및 압출기의 공급 지점 (12)의 상류에 있는 압력 제어 장치 (7) 및 4 개의 압출기 탈기 구역을 포함하는 압출기 유닛을 포함하고, 공급 지점 (12)가 운반 구역 (16A) 및 상류 방향의 증기 라인 (13.1)에 연결된 후방 배기구 (13)을 포함하는 제1 압출기 탈기 구역에 위치하고, 압출기 유닛이 운반 구역 (16B), (16C) 및 (16D) 및 배기구 (15A), (15B) 및 (15C)를 각각 포함하는 3 개의 하류 압출기 탈기 구역을 더 포함하고, 배기구 (15A), (15B) 및 (15C)가 각각 증기 라인 (15.1A), (15.1B) 및 (15.1C)에 연결되고, 각 운반 구역 (16A), (16B), (16C) 및 (16D) 끝에 축적 구역 (18A), (18B), (18C) 및 (20)이 있고, 압출기 유닛이 유출 구역 (22)를 더 포함하는 본 발명에 따른 방법을 달성하기에 적당한 장치를 나타낸다. 일반적으로, 스트림은 상기한 바와 같이 가공된다.

가열기 (2)에 공급되는 유체 F는 대표적으로 이미 상기한 바와 같이 예를 들어 3 내지 50 중량%의 비휘발성 중합체, 바람직하게는 합성 고무, 더 바람직하게는 (할로)부틸 고무, 및 60 내지 97 중량%의 휘발성 화합물, 특히 용매 또는 용매 및 물을 함유하고, 상기 성분들이 합해서 유체 F의 총 질량의 90 내지 100 중량%, 바람직하게는 95 내지 100 중량%가 되고, 바람직한 한 실시양태에서는, 3 내지 40 중량%의 비휘발성 중합체, 바람직하게는 합성 고무, 더 바람직하게는 (할로)부틸 고무, 60 내지 95 중량%의 휘발성 유기 화합물, 특히 용매, 및 0.5 내지 20 중량%의 물을 함유하고, 상기 성분들은 합해서 유체 F의 총 질량의 95 내지 100 중량%가 된다.

유체 F의 공급원에 의존해서, 유체 F는 친수성 화합물을 더 함유할 수 있고, 친수성 화합물은 요망되는 생성물 규격을 충족시키기 위해 어느 정도까지 제거되어야 한다.

게다가, 유체 F가 물을 함유하는 경우, 에너지 소비와 관련해서 이 방법을 개선하기 위해 물 함량을 낮추는 것이 바람직하다.

전-a) 적어도 분리 장치 (26)을 포함하는 하나 이상의 예비세척 유닛에서, 하나 이상의 비휘발성 중합체, 하나 이상의 휘발성 유기 화합물, 하나 이상의 친수성 화합물 및 임의로 물을 함유하는 조 유체 (A)를 물과 혼합해서, 주로 비휘발성 중합체 및 휘발성 유기 화합물을 포함하는 유기상 (28) 및 주로 물 및 친수성 화합물을 포함하는 수상 (27)을 얻고, 분리 장치 (26)에서 수상 (27)로부터 유기상 (28)을 분리하여 유체 (F)로서 추가로 이용하고, 수상 (27)의 적어도 일부를 분리 장치로부터 제거함으로써 (유체 C) 조 유체 (A)를 처리하는 단계를 적어도 포함하는, 조 유체 (A)로부터 친수성 화합물 및 임의로 물을 제거하는 방법으로 유체 (F)를 제조함으로써 유리한 방법으로 잔류 친수성 화합물 또는 물 또는 둘 모두를 상당히 감소시킬 수 있다는 것을 발견하였다.

본 발명의 상황에서, "친수성 화합물"이라는 용어는 적어도 부분적으로 수용성인 휘발성 및 비휘발성 화합물을 나타낸다. 예는 무기염 및 특히 중합 반응에 이용된 촉매 잔류물, 예를 들어 알루미늄염, 철 또는 다른 전이금속염 또는 할로겐화 반응 및 중화로부터 생성된 할라이드를 포함한다.

단계 전-a)의 예시적인 실시양태를 도 8, 9, 10 및 11을 이용해서 도시한다.

예비세척 단계의 매우 기본적인 예시적 실시양태를 도 8에 나타내었다. 단계 전-a)에서, 하나 이상의 비휘발성 중합체, 하나 이상의 휘발성 화합물 및 하나 이상의 친수성 화합물을 함유하는 유체 A가 분리 장치 (26)에 이송되고, 여기서 유체 A가 물과 혼합한다. 물과 혼합할 때, 유기상 (28) 및 수상 (27)이 얻어진다. 유기상 (28)은 분리 장치 (26)으로부터 제거되어 유체 F로서 추가로 이용되고, 수상 (27)은 분리 장치 (26)으로부터 유체 C로서 적어도 부분적으로 제거되어 처분된다.

예비세척 단계의 개선된 한 실시양태를 도 9에 나타내었다. 단계 전-a)에서, 하나 이상의 비휘발성 중합체, 하나 이상의 휘발성 화합물 및 하나 이상의 친수성 화합물을 함유하는 조 유체 A가 혼합기 (32)가 설비된 분리 장치 (26)의 혼합 구역 (30)에 공급되고, 분리벽 (34)를 통해서 정치 구역으로 통과하고, 여기서 혼합물이 수상 (27) 및 유기상 (28)로 분리되고, 이 분리는 유착기 (39)에 의해 지지된다. 수상 (27)의 일부는 분리 장치 (26)으로부터 유체 C로서 제거되어 대표적으로는 처분되고, 나머지에는 담수 E가 풍부히 첨가되어 재순환 펌프 (36)의 작용에 의해 재순환 라인 (38)을 경유해서 혼합 구역 (30)으로 다시 재순환된다. 유기상 (28)은 제거되어 유체 F로서 단계 a) 내지 c)에 따르는 후속 공정을 거친다.

일반적으로, 예비세척 단계에서 유착기는 유익하지만 필수적인 것은 아니다. 유착기는 액적을 모아서 유착하는 데 도움을 주고, 그것을 상 계면으로 안내하고, 이 때문에 대표적으로 체류 시간이 짧아진다. 유착기의 적당한 예는 구조화된 또는 비구조화된 충전재를 포함한다. 구조화된 충전재는 예를 들어 편평한 플레이트, 편평한 날개, 지붕 모양 날개, 및 수직 방향으로 구멍이 있는 날개이다. 날개 또는 플레이트는 직사각형 모양으로, 또는 주흐름 방향에 대해 평행하게 또는 경사지게 위치할 수 있다. 비구조화된 충전재는 예를 들어 선망이거나, 고리, 공, 실린더, 불규칙 모양 기하학적 구조체로 제조된 충전재, 및 위어(weir), 예를 들어 구멍 또는 슬릿을 가지는 분배 플레이트, 주 흐름 경로의 일부에 미치는 수직 플레이트이다. 충전재는 공업적으로 실행할 수 있는 어떠한 물질로도 제조될 수 있고, 예를 들어 금속, 유리, 세라믹, 코팅된 금속, 라이닝된 금속 및 중합체 물질, 예를 들어 PTFE, ETFE, 폴리에틸렌(PE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드(PA) 및 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF)로 제조될 수 있다.

본 발명의 바람직한 한 실시양태에서는, 단계 전-a)를 1 회 이상, 바람직하게는 1 회 반복한다.

예비세척 단계의 추가의 개선된 바람직한 실시양태를 도 10에 나타내었다. 이러한 2단 예비세척 단계인 단계 전-a)에서는, 하나 이상의 비휘발성 중합체, 하나 이상의 휘발성 화합물 및 하나 이상의 친수성 화합물을 함유하는 유체 A가 혼합기 (32A)가 설비된 제1 분리 장치 (26A)의 혼합 구역 (30A)에 공급되고, 분리벽 (34A)를 통해서 정치 구역으로 통과하고, 여기서 혼합물이 수상 (27A) 및 유기상 (28A)로 분리되고, 이 분리는 유착기 (39A)에 의해 지지된다. 수상 (27A)의 일부는 분리 장치 (26A)로부터 유체 C로서 제거되어 대표적으로는 처분되고, 나머지는 재순환 펌프 (36A)의 작용에 의해 재순환 라인 (38A)를 경유해서 혼합 구역 (30A)로 재순환된다. 유기상 (28A)는 제거되어 유체 B로서 혼합기 (32B)가 설비된 제2 분리 장치 (26B)의 혼합 구역 (30B)에 공급되고, 분리벽 (34B)를 통해서 정치 구역 내로 통과하고, 여기서 혼합물이 수상 (27B) 및 유기상 (28B)로 분리되고, 이 분리는 유착기 (39B)에 의해 지지된다. 수상 (27B)의 일부는 재순환 펌프 (40) 및 재순환 라인 (42)의 작용에 의해 유체 D로서 제1 분리 장치 (26A)의 혼합 구역 (30A)에 재순환되고, 나머지에는 담수 E가 풍부히 첨가되어 재순환 펌프 (36B)의 작용에 의해 재순환 라인 (38B)를 경유해서 제2 분리 장치 (26B)의 혼합 구역 (30B)로 다시 재순환된다. 제2 분리 장치 (26B)를 떠나는 유기상 (28)은 유체 F로서 단계 a) 내지 c)에 따르는 후속 공정을 거친다. 이러한 2단 예비세척 단계의 이점은 유체 F가 친수성 화합물을 실질적으로 함유하지 않고 재순환으로 인해 폐수의 양이 감소되고, 그 결과, 유체 C의 친수성 화합물의 농도가 더 높다는 것이다.

본 발명의 바람직한 한 실시양태에서, 분리는 40 ℃ 초과의 온도에서 수행된다. 상한은 중합체의 구성 및 분리 장치의 구조에 의존한다. 대표적으로, 상한은 125 ℃이다.

본 발명의 더 바람직한 실시양태에서는, 분리가 40 내지 110 ℃의 온도, 바람직하게는 80 내지 110 ℃의 온도에서 수행된다.

유체 A의 조성 및 그의 성분의 비점에 의존해서, 분리 장치는 가압 하에서 작동되도록 설계될 수 있다.

일반적으로, 예비세척 단계의 효율은 온도가 증가함에 따라서 증가한다.

본 발명의 다른 한 실시양태에서, 분리 장치를 떠나는 유기상 (28)은 유체 F의 자유 유동을 촉진하기 위해 예비가열될 수 있다. 또, 이 목적은 가열기에 의해 달성될 수 있고, 상기 가열기 (2)에 대해 게재된 열교환기가 바람직하다.

유체 A 및 유체 F를 위한 추가의 가열기를 가지는 더 개선된 바람직한 실시양태를 도 11에 나타내었고, 그것은 가열기를 제외하고는 도 10과 동일하다. 유체 A는 분리 장치에 들어가기 전에 가열기 (25)에 의해 가열되고, 제2 분리 장치 (26B)를 떠나는 유기상 (28)은 가열기 (44)에 의해 가열된다.

조 할로부틸 고무 용액이 종종 중합체의 할로겐화에 기인하는 많은 양의 무기 할라이드를 함유하기 때문에, 단계 전-a)의 수행은 할로부틸 고무, 특히 클로로부틸 고무 및 브로모부틸 고무를 함유하는 유체 F에 대해 특히 유리하다.

예를 들어, 부틸 고무의 브롬화로부터 생긴 유체 A는 대표적으로 브로모부틸 고무의 질량을 기준으로 계산해서 3,000 내지 5,000 ppm의 무기 브로마이드 수준을 함유한다. 단계 전-a)를 수행할 때, 이 수준은 500 ppm 미만, 바람직하게는 300 ppm 미만, 훨씬 더 바람직하게는 100 ppm 미만으로 감소될 수 있다.

예를 들어, 부틸 고무의 염소화로부터 생긴 유체 A는 클로부부틸 고무의 질량을 기준으로 계산해서 1,000 내지 5,000 ppm의 무기 클로라이드 수준을 함유한다. 단계 전-a)를 수행할 때, 이 수준은 500 ppm 미만, 바람직하게는 300 ppm 미만, 훨씬 더 바람직하게는 100 ppm 미만으로 감소될 수 있다.

추가로, 단계 전-a)의 수행은 유체 A에 비해 유체 F의 물 함량을 상당히 감소시킬 수 있고, 이것은 후속 단계 a) 내지 c)의 상당히 더 낮은 에너지 소비에 기여한다는 것을 발견하였다.

본 발명의 추가의 한 실시양태를 도 7에 나타내었다. 도 7은 기본적인 흐름도를 나타내고, 단계 전-a) 및 a) 내지 c)를 포함하는 방법의 달성에 적당한 장치를 나타낸다.

단계 전-a)에서, 하나 이상의 비휘발성 중합체, 하나 이상의 휘발성 화합물 및 하나 이상의 친수성 화합물을 함유하는 유체 A가 혼합기 (32)가 설비된 분리 장치 (26)의 혼합 구역 (30)에 공급되고, 분리벽 (34)를 통해서 정치 구역으로 통과하고, 여기서 혼합물이 수상 (27) 및 유기상 (28)로 분리되고, 이 분리는 유착기 (39)에 의해 지지된다. 수상 (27)의 일부는 분리 장치 (26)으로부터 유체 C로서 제거되어 대표적으로는 처분되고, 나머지에는 담수 E가 풍부히 첨가되어 재순환 펌프 (36)의 작용에 의해 재순환 라인 (38)을 경유해서 혼합 구역 (30)으로 재순환된다. 유기상 (28)은 유체 F로서 제거된다. 단계 a)에서는, 유체 F가 펌프 (1)에 의해 가열기 (2)로 이송되어 가열된 유체 G를 얻는다. 가열된 유체 G는 탈기 용기 (4)로 공급된다. 가열된 유체 G로부터 나오는 증기가 분리되어 증기 라인 (4.1)에 의해 제거된다. 탈기 및 분리 후, 농축 유체 H가 얻어지고, 이것은 펌프 (4.2)에 의해 탈기 용기 (4)로부터 제거된다.

단계 b)에서는, 단계 a)에서 얻은 농축 유체 H가 재가열 유닛 (6)을 통과해서 재가열된 농축 유체 L을 얻는다. 단계 c)에서는, 단계 b)에서 얻은 재가열된 농축 유체 L이 압출기 유닛으로 전달되고 공급 지점 (12)에서 압출기의 운반 구역 (16)에 공급된다. 운반 구역 (16)은 배기구 (15)에 개방된다. 운반 구역 (16)에서, 용매의 일부가 증발해서 재가열된 농축 유체 L로부터 분리된다. 증기는 배기구 (15)를 통해서 증기 라인 (15.1)을 경유해서 제거된다. 운반 구역 (16) 끝에 축적 구역 (20)이 있다. 운반 구역 (16) 및 축적 구역 (20)으로부터 유출 구역 (22)로 통과하는 동안, 재가열된 농축 유체 L이 자유 유동하는 재가열된 농축 유체 L로부터 생성물 P로 변한다.

본 발명은 특히 에너지 및 담수 소비 관점에서 특히 유리하다. 얻은 생성물에는 휘발성 화합물이 없다.

실시예

분석 방법

유체 F의 물 함량: 샘플을 원심분리기에 넣고 실온에서 4,000 rpm으로 5 분 동안 회전시켰다. 이어서, 바이알 바닥에 물을 모으고 중량을 재었다.

총 휘발성 물질 농도: 고무 샘플을 2 x 2 ㎜ 크기의 작은 조각으로 절단하였다. 대략 30 g의 고무 조각을 알루미나 도가니에 넣었다. 도가니 및 고무의 중량을 결정하였다. 이어서, 고무 샘플을 포함하는 도가니를 130 hPa의 진공 수준의 진공 오븐에 105 ℃의 온도에서 60 분 동안 넣었다. 건조 후, 도가니를 건조기(exsiccator)에 넣고 30 분 동안 냉각하도록 두었다. 이어서, 다시 도가니의 중량을 재었다. 중량 손실을 결정하였다.

생성물 P 중의 잔류 용매 농도: 헤드스페이스 기체 크로마토그래피에 의해 생성물 중의 잔류 용매 농도를 결정하였다. 중량(0.5±0.005 g)을 잰 일부인 샘플을 헤드스페이스 바이알에 넣고, 측정된 양의 용매(1,2-디클로로벤젠, ODCB)를 첨가하였다. 이 바이알을 밀봉하고, 고무가 용해될 때까지 흔들었다. 휘발성 유기 화합물이 바이알(헤드스페이스) 중의 기체상과 샘플 사이에서 평형을 이루게 분배될 때까지 바이알을 가열하였다. 분취량의 헤드스페이스 기체를 크로마토그래피 칼럼을 따라서 샘플을 나르는 캐리어 기체의 스트림에 주입하였다. 공지 조성의 표준물을 이용해서 GC를 검정하였다. 내부 표준물로 이용하기 위한 용매에 톨루엔을 첨가하였다.

생성물 P 중의 잔류 물 농도: 총 휘발성 물질 농도는 물, 용매 및 단량체의 합이다. 단량체 농도는 보통 0.0005 중량% 미만이기 때문에, 총 휘발성 물질 농도로부터 용매 농도를 차감함으로써 물 함량을 결정할 수 있다.

유체 중의 용매 농도: 유체 중의 용매 농도는 기체 크로마토그래피를 이용해서 측정하였다. 내부 표준물은 이소옥탄이었다. 샘플을 톨루엔으로 희석한 후, 기체 크로마토그래프에 주입하였다. 기체 크로마토그래피를 다음 규격으로 HP 6890 크로마토그래프로 수행하였다.

- 칼럼 유형 DB-5 : 제이 앤드 더블유(J & W), 길이 60 m, 직경 0.23 ㎜, 필름 두께 1.0 ㎛

- 주입기 온도: 250 ℃

- 검출기 온도: 350 ℃

- 캐리어 기체: 헬륨

- 칼럼 압력: 96 kPa

- 검출기: FID

- 유체 점도: 점도는 원추-평판 유형의 회전 레오미터로 측정하였다. 모든 주어진 점도는 외삽된 제로 전단 점도를 의미한다.

실시예 1 내지 7: 예비세척

일반 설명

조 브로모부틸 고무 용액(이하에서는, 유체 (A)로 나타냄)을 상업적 브로모부틸 고무 제조 플랜트로부터 얻었다. 유체 (A)는 2 개의 상을 함유하였다: 수상 (56 중량%) 및 유기상 (44 중량%). 유기상 단독의 헥산에 대한 브로모부틸 고무의 전체 비는 실시예 전체에 걸쳐서 일정하고, 22 중량%의 브로모부틸 고무 및 약 78 중량% 헥산이었다. 유체 (A)에 함유된 브로모부틸 고무는 마무리 처리되고 건조된 후 다음 성질을 가졌다: 무니(ML 1+8, 125 ℃): 32±4, 결합된 브롬 함량: 1.8±0.2 중량%.

유체 (A)는 몇몇 첨가제를 더 포함하였고, 농도는 고무 질량에 대한 질량 분율(phr = parts per hundred parts of rubber)로 나타내었다.

ESBO: 1 내지 1.6 phr, 스테아르산칼슘: 1.3 내지 1.7 phr, 이가녹스: 0.03 내지 0.1 phr

수상은 9.5의 대표적인 pH 값을 가졌다. 첨가제 외에 추가로, 유체 (A)는 무기 성분, 예를 들어 브로마이드, 클로라이드, 칼슘, 나트륨, 알루미늄 및 소량의 다른 무기 성분을 포함하였다.

실시예 1 내지 7의 실험은 1 L 부피를 가지는 유리 용기를 이용해서 수행하였다. 실험은 회분식으로 수행하였다. 용기에 교반기를 설비하였다.

유기상의 물 함량은 상기한 바와 같이 결정하였다.

실시예 1

유체 (A)의 샘플을 교반 용기에 넣고, 58 ℃에서 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 교반기를 정지시키고, 샘플을 정치하도록 두었다. 30 분 후, 유기상을 수상으로부터 분리하고, 원심분리기에서 잔류 물 함량을 측정하였다. 물 잔류량은 35 부피%였다.

실시예 2

160 ㎖의 유체 (A)를 용기에 넣고, 240 ㎖의 물을 첨가하였다. 혼합물을 58 ℃에서 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 교반기를 정지시키고, 혼합물을 정치하도록 두었다. 30 분 후, 유기상을 수상으로부터 분리하고, 원심분리기에서 잔류 물 함량을 측정하였다. 유기상의 물 잔류량은 10.0 부피%였다.

실시예 3

160 ㎖의 유체 (A)를 용기에 넣고, 240 ㎖의 물을 첨가하였다. 혼합물을 90 ℃에서 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 교반기를 정지시키고, 혼합물을 정치하도록 두었다. 30 분 후, 유기상을 수상으로부터 분리하고, 원심분리기에서 잔류 물 함량을 측정하였다. 유기상의 물 잔류량은 6.5 부피%였다.

실시예 4

160 ㎖의 유체 (A)를 용기에 넣고, 240 ㎖의 물을 첨가하였다. 혼합물을 105 ℃에서 10 분 동안 교반하였다. 이어서, 교반기를 정지시키고, 혼합물을 정치하도록 두었다. 30 분 후, 유기상을 수상으로부터 분리하고, 원심분리기에서 잔류 물 함량을 측정하였다. 유기상의 물 잔류량은 1.5 부피%였다.

실시예 5

유체 (A)의 샘플을 얻어서 정치하도록 두었다. 수상 및 유기상을 분석하였다. 수상은 4940 ㎎/l의 무기 브로마이드를 함유하였다. 유기상은 20 중량%의 브로모부틸 고무, 68 중량%의 헥산 및 12 중량%의 물을 함유하였다. 유기상의 총 무기 브롬 농도는 0.15 중량%(1500 ppm)이었다.

실시예 6

100 ㎖의 실시예 5에서 얻은 유기상을 상기한 교반 용기에 넣었다. 40 ㎖의 물을 첨가하였다. 얻은 혼합물을 주위 온도에서 15 분 동안 교반한 후 30 분 동안 정치하도록 두었다. 얻은 수상은 2280 ㎎/l의 무기 브로마이드를 함유하였다. 유기상은 총 0.04 중량%(400 ppm)의 무기 브로마이드를 함유하였다.

실시예 7

100 ㎖의 실시예 5에서 얻은 유기상을 상기한 교반 용기에 넣었다. 80 ㎖의 물을 첨가하였다. 얻은 혼합물을 주위 온도에서 15 분 동안 교반한 후 30 분 동안 정치하도록 두었다. 얻은 수상은 1,100 ㎎/l의 무기 브로마이드를 함유하였다. 유기상은 총 0.025 중량%(250 ppm)의 무기 브로마이드를 함유하였다.

실시예 8 내지 27 : 농축 및 직접 증발

실시예 7 내지 28의 원료로 이용되는 부틸 고무를 함유하는 유체 (F)를 상이한 두 공급원으로부터 얻었다.

유체 F1의 제조

조 부틸 고무 용액을 상업용 제조 플랜트로부터 얻고, 수 시간 동안 정치하도록 두어 유기상을 다량의 수상으로부터 분리하였다. 이어서, 유기상을 이용해서 유체 (F1)으로서 실험을 수행하였다. 유체 (F1)은 20 중량%의 고무, 70 중량%의 헥산 및 10 중량%의 물을 함유하였고, 이들 함량은 이들 세 성분의 합을 100 중량%로 하여 계산하였다. 브로모부틸 고무 분획에 대한 첨가제의 농도는 다음과 같았다:

유체 (F1)에 용해된 브로모부틸 고무는 마무리 처리되고 건조된 후 다음 성질을 가졌다: 무니(ML 1+8, 125 ℃): 28 내지 36, 결합된 브롬 함량: 1.6 내지 2.0 중량%.

60 ℃에서 유체 F1의 점도는 1,760 mPa*s였다.

유체 F2의 제조

무니(ML 1+8, 125 ℃) 28 내지 36, 브롬 함량 1.6 내지 2.0 중량% 및 유기 휘발성 물질 농도 <0.7 중량%를 가지는 상업적으로 입수가능한 브로모부틸 고무를 공업용 헥산에 용해하였고, 이렇게 해서, 20 중량%의 고무, 79 중량%의 헥산 및 1 중량%의 물을 함유하는 유체 (F2)를 얻었고, 이들 함량은 이들 세 성분의 합을 100 중량%로 하여 계산하였다. 브로모부틸 고무 분획에 대한 첨가제의 농도는 다음과 같았다:

ESBO: 1 내지 1.6 phr, 스테아르산칼슘: 1.3 내지 1.7 phr 및 이가녹스: 0.03 내지 0.1 phr

실시예 8 내지 12: 농축

농축기 유닛

실시예에 이용된 농축기 유닛은 도 1에 나타낸 것과 유사하였다. 상기한 바와 같이 제조된 유체 F1을 피스톤 펌프를 이용해서 가열기 (2)로 펌핑하였다. 가열기 (2)는 단일의 이중관(tube-in-tube) 유형 열교환기였다. 내부 파이프에 케닉스(Kenics)형 정적 혼합기를 설비하였고, 내부 파이프의 직경은 15 ㎜였다. 관형 쉘에 의해 관을 가열하였다. 가열 매질은 가열 오일(말로썸(Marlotherm))이었다. 압력 릴리프 밸브 (3)을 탈기 용기 (4) 앞에 설치하였고, 밸브 상류의 압력을 자동으로 설정점 값으로 제어하였다. 이 설정점은 가열된 유체 (G1)의 끓음이 방지되도록 선택하였다. 가열된 유체 (G)를 탈기 용기 (4)에 위로부터 도입하였다. 탈기 용기 (4)의 원추형 유출구에 압출기 유형 펌프 및 기어 펌프의 조합인 펌프 (4.2)를 설비하였다. 이 조합은 높은 점도를 다룰 수 있고 높은 압력으로 상승시킬 수 있다는 이점을 가졌다. 농축 유체 (H)로부터 샘플을 얻어서 농축 단계 후의 농도 및 점도를 조사하였다.

실시예 8

가열기 (2)의 가열 매질을 125 ℃로 정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 주위 압력(1013 hPa)이었다. 액면계를 통해 관찰할 때 분리 용기 (4) 바닥의 농축 유체 H는 자유 유동하는 포말 액체였고, 상기한 추출 펌프 (4.2)를 이용해서 분리 용기로부터 쉽게 운반될 수 있었다. 농축 유체 H는 71 중량%의 헥산 농도 및 4,840 mPa*s(60 ℃에서 측정)의 점도를 가졌다.

실시예 9

원료 유체 F1 및 농축 유닛은 실시예 8과 동일하였다. 가열기 (2)의 가열 매질은 155 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 주위 압력(1013 hPa)이었다. 액면계를 통해 관찰할 때 분리 용기 (4) 바닥의 농축 유체 H는 자유 유동하는 포말 액체였고, 상기한 추출 펌프 (4.2)를 이용해서 분리 용기로부터 쉽게 운반될 수 있었다. 농축 유체 H는 53 중량%의 헥산 농도 및 65,000 mPa*s(60 ℃에서 측정)의 점도를 가졌다.

실시예 10

원료 유체 F1 및 농축 유닛은 실시예 8과 동일하였다. 가열기 (2)의 가열 매질은 170 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 주위 압력(1013 hPa)이었다. 액면계를 통해 관찰할 때 분리 용기 (4) 바닥의 농축 유체 H는 자유 유동하는 포말 액체였고, 상기한 추출 펌프 (4.2)를 이용해서 막힘 또는 생성물 쌓임이 없이 분리 용기로부터 운반될 수 있었다. 농축 유체 H는 42 중량%의 헥산 농도 및 317,700 mPa*s(60 ℃에서 측정)의 점도를 가졌다.

실시예 11

원료 유체 F1 및 농축 유닛은 실시예 8과 동일하였다. 가열기 (2)의 가열 매질은 170 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 500 hPa였다. 액면계를 통해 관찰할 때 분리 용기 (4) 바닥의 농축 유체 H는 자유 유동하는 포말 액체였고, 상기한 추출 펌프 (4.2)를 이용해서 분리 용기로부터 운반될 수 있었다. 분리 용기 (4)의 원추형 유출 구역에서 극히 적은 양의 생성물 쌓임이 관찰되었다. 농축 유체 H는 20 중량%의 헥산 농도 및 7,600,000 mPa*s(60 ℃에서 측정)의 점도를 가졌다.

실시예 12

원료 유체 F1 및 농축 유닛은 실시예 8과 동일하였다. 가열기 (2)의 가열 매질은 170 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 230 hPa였다. 액면계를 통해 관찰할 때 분리 용기 (4) 바닥의 농축 유체 H는 자유 유동하는 포말 액체였고, 상기한 추출 펌프 (4.2)를 이용해서 분리 용기로부터 운반될 수 있었다. 분리 용기 (4)의 원추형 유출 구역에서 약간의 생성물 쌓임이 관찰되었다. 농축 유체 H는 15 중량%의 헥산 농도 및 15,600,000 mPa*s(60 ℃에서 측정)의 점도를 가졌다.

농축 단계의 수행을 나타내는 실시예 8 내지 12의 결과를 표 1에 요약하였다.

[표 1]

실시예 13 내지 19 : 농축 및 압출

장치

실시예에 이용된 장치는 도 5에 나타낸 것과 유사하였다. 피스톤 펌프를 이용해서 유체 (F)를 가열기 (2)로 펌핑하였다. 가열기 (2)는 단일의 이중관 유형 열교환기였다. 내부 파이프에 케닉스형 정적 혼합기를 설비하였고, 내부 파이프의 직경은 15 ㎜였다. 관형 쉘에 의해 관을 가열하였다. 가열 매질은 가열 오일(말로썸)이었다. 압력 릴리프 밸브 (3)을 탈기 용기 (4) 앞에 설치하였고, 밸브 상류의 압력을 자동으로 설정점 값으로 제어하였다. 이 설정점은 가열된 유체 (G)의 끓음이 방지되도록 선택하였다. 가열된 유체 (G)를 탈기 용기 (4)에 위로부터 도입하였다. 탈기 용기 (4)의 원추형 유출구에 압출기 유형 펌프 및 기어 펌프의 조합인 펌프 (4.2)를 설비하였다. 단계 b)에서는, 이어서, 단계 a)에서 얻은 농축 유체 H를 단일의 이중관 유형 열교환기인 재가열 유닛 (6)을 통과시켰다. 내부 파이프 직경은 20 ㎜이고, 내부 파이프에는 SMX 유형의 정적 혼합기를 설비하였다. 가열은 가열 오일(말로썸)을 가열 매질로 이용해서 관-쉘에 의해 달성하였다.

단계 c)에서는, 재가열된 농축 유체 L을 압출기 유닛에 공급하였다. 압출기 유닛의 압출기는 스크류 직경 32 ㎜ 및 스크류 길이 1260 ㎜를 가지는 동방향 회전형 이축 스크류 압출기였다. 압출기 유닛은 압출기의 공급 지점 (12) 상류에 압력 제어 장치 (7)(도 7 참조)인 노즐 및 3 개의 압출기 탈기 구역을 더 포함하였고, 제1 압출기 탈기 구역에 공급 지점 (12)가 위치하였고, 제1 압출기 탈기 구역은 운반 구역 (16A) 및 상류 방향의 증기 라인 (13.1)에 연결된 후방 배기구 (13)을 포함하였고, 압출기 유닛은 운반 구역 (16B) 및 (16C) 및 배기구 (15A) 및 (15B)를 각각 포함하는 2 개의 하류 압출기 탈기 구역을 더 포함하였고, 배기구 (15A) 및 (15B)는 각각 증기 라인 (15.1A) 및 (15.1B)에 연결되었고, 각 운반 구역 (16A), (16B) 및 (16C)이 끝나면 축적 구역 (18A), (18B) 및 (20)이 있었고, 압출기 유닛은 유출 구역 (22)를 더 포함하였다.

압출기의 어느 곳에서든 고무의 온도를 제어하기 위해 각 구역, 특히 운반 구역은 독립적으로 압출기의 배럴을 통해서 가열될 수 있다.

후방 배기구 (13)은 제1 증기 라인 (13.1)에 의해 응축기에 연결되었다. 응축기는 플레이트 유형 열교환기이고, 추가로 액체 고리 진공 펌프에 연결되었다. 다른 증기 라인 (15.1A) 및 (15.1B)는 스크류형 건식 진공 펌프를 포함하는 응축 시스템에 연결되었다.

제1 축적 구역 (18A)는 혼련 블록으로 제조되었고, 제2 축적 구역 (18B)는 혼련 블럭 및 역 운반 요소로 제조되었다. 두 축적 구역 (18A) 및 (18B)는 스트리핑제를 주입할 수 있도록 설계되었다.

운반 구역 (16C)에서의 운반 거동 및 생성물 성질을 관찰할 수 있도록 하기 위해 배기구 (15.1B)에 액면계를 설치하였다.

혼련 대역 (20) 및 유출 구역 (22)를 하나의 기능성 구역으로 조합하였다. 축적 구역 대역은 다이 플레이트 및 고무 스트랜드를 생성하는 노즐로 이루어졌고, 고무 스트랜드는 유출 구역에서 고무 크럼으로 생성되었다.

실시예 13

상기한 유체 F2를 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F2의 처리량은 20 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 4.4 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 154 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 626 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 153 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 626 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 81 ℃였다. 제2 배기구 (15A) 및 제3 배기구 (15B)의 압력은 6 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B)에 스트리핑제로서 질소를 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 0.85 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15B)에서 액면계를 통해 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 고무의 스트랜드가 생성되었고, 이어서 고무 스트랜드는 고무 크럼 또는 청크(chunk)로 절단되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.89 중량%

헥산: 0.65 중량%

물: 0.24 중량%

실시예 14

상기한 유체 F2를 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F2의 처리량은 5 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 1.1 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 157 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 633 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 156 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 633 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 81 ℃였다. 제2 배기구 (15A) 및 제3 배기구 (15B)의 압력은 6 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B)에 스트리핑제로서 질소를 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 3.41 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15B)에서 액면계를 통해 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 고무의 스트랜드가 생성되었고, 이어서 고무 스트랜드는 고무 크럼 또는 청크(chunk)로 절단되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.72 중량%

헥산: 0.56 중량%

물: 0.16 중량%

실시예 15

상기한 유체 F2를 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F2의 처리량은 10 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 2.2 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 156 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 318 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 156 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 318 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 81 ℃였다. 제2 배기구 (15A) 및 제3 배기구 (15B)의 압력은 12 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B)에 스트리핑제로서 질소를 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 1.70 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15B)에서 액면계를 통해 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 고무의 스트랜드가 생성되었고, 이어서 고무 스트랜드는 고무 크럼 또는 청크(chunk)로 절단되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.80 중량%

헥산: 0.40 중량%

물: 0.40 중량%

실시예 16

상기한 유체 F2를 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F2의 처리량은 10 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 2.2 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 155 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 475 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 156 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 475 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 100 ℃였다. 제2 배기구 (15A) 및 제3 배기구 (15B)의 압력은 11 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B)에 스트리핑제를 공급하지 않았다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15B)에서 액면계를 통해 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 고무의 스트랜드가 생성되었고, 이어서 고무 스트랜드는 고무 크럼 또는 청크(chunk)로 절단되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.97 중량%

헥산: 0.58 중량%

물: 0.39 중량%

실시예 17

상기한 유체 F2를 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F2의 처리량은 10 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 2.2 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 155 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 475 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 156 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 475 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 100 ℃였다. 제2 배기구 (15A) 및 제3 배기구 (15B)의 압력은 11 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B)에 스트리핑제로서 물을 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 4.09 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15B)에서 액면계를 통해 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 고무의 스트랜드가 생성되었고, 이어서 고무 스트랜드는 고무 크럼 또는 청크(chunk)로 절단되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.45 중량%

헥산: 0.31 중량%

물: 0.14 중량%

실시예 18

상기한 유체 F2를 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F2의 처리량은 10 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 2.2 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 155 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 475 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 156 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 475 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 130 ℃였다. 제2 배기구 (15A) 및 제3 배기구 (15B)의 압력은 11 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B)에 스트리핑제로서 물을 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 4.09 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15B)에서 액면계를 통해 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 고무의 스트랜드가 생성되었고, 이어서 고무 스트랜드는 고무 크럼 또는 청크(chunk)로 절단되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.22 중량%

헥산: 0.13 중량%

물: 0.09 중량%

실시예 19

상기한 유체 F2를 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F2의 처리량은 10 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 2.2 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 155 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 475 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 156 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 475 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 160 ℃였다. 제2 배기구 (15A) 및 제3 배기구 (15B)의 압력은 11 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B)에 스트리핑제로서 물을 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 4.09 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15B)에서 액면계를 통해 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 고무의 스트랜드가 생성되었고, 이어서 고무 스트랜드는 고무 크럼 또는 청크(chunk)로 절단되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.09 중량%

헥산: 0.04 중량%

물: 0.05 중량%

실시예 13 내지 19의 결과를 하기 표 2a), b) 및 c)에 요약하였다.

[표 2a]

[표 2b]

[표 2c]

실시예 20 내지 23: 농축 및 압출

장치

실시예에 이용된 장치는 도 6에 나타낸 것과 유사하고, 다음을 제외하고는 실시예 13 내지 19에 기술된 것과 동일하였다:

- 압출기 유닛이 제4 운반 구역 (16D) 및 이전 증기 라인 (15.1B)에 연결된 증기 라인 (15.1C)가 설비된 제4 배기구 (15C)를 포함하는 제4 탈기 대역을 포함하였다.

- 생성물 거동을 관찰하는 액면계가 배기구 (15B) 대신 배기구 (15C)의 일부였다.

- 제3 축적 구역 (18C)가 제2 축적 구역 (18B)와 유사한 혼련 요소 및 역 운반 요소로 제조되었고, 또한 스트리핑제를 주입할 수 있도록 설계되었다.

- 최종 혼련 대역 (20)이 혼련 및 역 운반 요소를 포함하였다.

- 유출 구역 (22)가 스크류 운반 요소 및 개방 유출구로만 이루어졌다.

일반 절차

상기한 유체 F2를 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F2의 처리량을 10 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 2.2 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 160 ℃로 설정하고, 분리 용기 (4)의 압력은 450 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 160 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 450 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 130 ℃였다. 제2 배기구 (15A), 제3 배기구 (15B) 및 제4 배기구 (15C)의 압력은 6 hPa로 낮추었다.

축적 구역 (18B) 및 (18C)에서 주입되는 스트리핑제의 유형 및 양을 표 3b)에서 볼 수 있는 바와 같이 변화시켰다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 각 실험에 대해 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15C)의 액면계를 통해서, 고무가 압출기에서 크럼 상태로 이미 변했다는 것을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서, 대략 2 - 6 ㎜ 크기의 고무 크럼이 생성되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

공정 조건 및 결과를 표 3a), b) 및 c)에 제공하였다.

[표 3a]

[표 3b]

[표 3c]

실시예 24 내지 27 : 농축 및 압출

장치

실시예에 이용된 장치는 실시예 20 내지 23에 대해 기술한 것과 동일하였다.

실시예 24

상기한 유체 F1을 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F1의 처리량은 20 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 4.4 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 139 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 756 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 153 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 147 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 130 ℃였다. 제2 배기구 (15A)의 압력은 270 hPa로 낮추었고, 제3 배기구 (15B) 및 제4 배기구 (15C)의 압력은 40 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B) 및 (18C) 각각에 스트리핑제로서 물을 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 1.36 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15C)의 액면계를 통해서, 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 대략 2 - 6 ㎜ 크기의 고무 크럼이 생성되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.200 중량%

헥산: 0.080 중량%

물: 0.120 중량%

실시예 25

상기한 유체 F1을 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F1의 처리량은 20 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 4.4 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 157 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 869 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 147 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 869 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 130 ℃였다. 제2 배기구 (15A)의 압력은 270 hPa로 낮추었고, 제3 배기구 (15B) 및 제4 배기구 (15C)의 압력은 40 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B) 및 (18C) 각각에 스트리핑제로서 물을 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 2.73 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15C)의 액면계를 통해서, 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 대략 2 - 6 ㎜ 크기의 고무 크럼이 생성되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.260 중량%

헥산: 0.092 중량%

물: 0.168 중량%

실시예 26

상기한 유체 F1을 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F1의 처리량은 20 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 4.4 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 157 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 796 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 147 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 796 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 130 ℃였다. 제2 배기구 (15A)의 압력은 140 hPa로 낮추었고, 제3 배기구 (15B) 및 제4 배기구 (15C)의 압력은 40 hPa로 낮추었다. 축적 구역 (18B) 및 (18C) 각각에 스트리핑제로서 물을 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 1.29 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15C)의 액면계를 통해서, 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 대략 2 - 6 ㎜ 크기의 고무 크럼이 생성되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.180 중량%

헥산: 0.099 중량%

물: 0.081 중량%

실시예 27

상기한 유체 F1을 원료(유체 F)로 이용하였다. 유체 F1의 처리량은 20 ㎏/h로 설정하였고, 이것은 4.4 ㎏/h의 최종 브로모부틸 고무 생성물에 상응하였다. 가열기 (2)의 가열 온도는 157 ℃로 설정하였고, 분리 용기 (4)의 압력은 791 hPa로 설정하였다. 재가열 유닛 (6)의 가열 매질의 온도는 147 ℃로 설정하였고, 후방 배기구 (13)의 압력은 791 hPa였다. 압출기의 배럴 온도는 130 ℃였다. 제2 배기구 (15A)의 압력은 140 hPa로 낮추었고, 제3 배기구 (15B) 및 제4 배기구 (15C)의 압력은 40 hPa로 낮추었다. 제1 축적 구역 (18B)에 질소를 최종 브로모부틸 고무 생성물의 질량에 대해 0.89 중량%의 양으로 공급하였고, 제2 축적 구역 (18C)에 물을 1.29 중량%의 양으로 공급하였다. 분리 용기 (4)의 액면계를 통해서 농축 유체 H가 여전히 자유 유동하는 유체임을 관찰하였다. 압출기의 최종 배기구 (15C)의 액면계를 통해서, 압출기에서 고무가 이미 크럼 상태로 변하였음을 관찰할 수 있었다. 크럼은 백색임이 분명하였고, 스크류 샤프트의 작용에 의해 영구적으로 인발되고 혼련되었다. 유출 구역 (22)에서 대략 2 - 6 ㎜ 크기의 고무 크럼이 생성되었다. 유출 구역에서 수집된 최종 브로모부틸 고무 생성물 (P)를 분석해서 헥산 농도 및 총 휘발성 물질 농도를 결정하였다.

총 휘발성 물질: 0.140 중량%

헥산: 0.055 중량%

물: 0.085 중량%

공정 조건 및 결과를 표 4a), 4b) 및 4c)에 요약하였다.

[표 4a]

[표 4b]

[표 4c]

본원에서 사용된 참조 부호를 아래에 요약한다:
1 펌프
2, 2A, 2B 가열기
3 압력 제어 장치
4, 4A, 4B 탈기 용기
4.1, 4.1A, 4.1B 증기 라인
4.2, 4.2A, 4.2B 펌프
6 재가열 유닛
7 압력 제어 장치
12 공급 지점
13 후방 배기구 (상류)
13.1 증기 라인
15, 15A, 15B, 15B, 15C 배기구(하류)
15.1, 15.1A, 15.1B, 15.1C 증기 라인
16, 16A, 16B, 16B, 16C 운반 구역(하류)
18, 18A, 18B, 18B, 18C 축적 구역
20 최종 축적 구역
22 유출 구역
25 가열기
26, 26A, 26B 분리 용기
27, 27A, 27B 수상
28, 28A, 28B 유기상
30, 30A, 30B 혼합 구역
32, 32A, 32B 혼합기
34, 34A, 34B 분리벽
36, 36A, 36B 재순환 펌프
38, 38A, 38B 재순환 라인
39, 39A, 39B 유착기
40 재순환 펌프
42 재순환 라인
44 가열기
A 조 유체 A
C 폐수
D 재순환할 수상
E 담수
F 유체 F
G 가열된 유체 H
H 농축 유체 H
J 예비농축 유체 J
K 재가열된 예비농축 유체 K
L 재가열된 농축 유체 L
P 생성물

Claims

a) 가열기 (2), 탈기 용기 (4) 및 증기 라인 (4.1)을 적어도 포함하는 하나 이상의 농축기 유닛에서 하나 이상의 비휘발성 중합체 및 하나 이상의 휘발성 화합물을 함유하는 유체 (F)를 처리함으로써 유체 (F)를 가열하고, 가열된 유체 (G)를 탈기 용기 (4)에 공급하고, 여기서 증기 라인 (4.1)에 의해 휘발성 화합물의 일부를 제거하여 농축 유체 (H)를 얻는 단계,
b) 단계 a)로부터 얻은 농축 유체 (H)를 하나 이상의 재가열 유닛 (6)에서 재가열하여 재가열된 농축 유체 (L)을 얻는 단계, 및
c) 단계 b)로부터 얻은 재가열된 농축 유체 (L)을 운반 구역 (16) 및 하나 이상의 증기 라인 (15.1)을 가지는 배기구 (15)를 적어도 포함하는 압출기 탈기 구역, 축적 구역 (20) 및 유출 구역 (22)를 적어도 포함하는 하나 이상의 압출기 유닛에 공급하여 배기구 (15) 및 증기 라인 (15.1)을 통해서 휘발성 화합물을 제거하는 단계
를 적어도 포함하며, 상기 비휘발성 중합체가 합성 고무 생성물이고, 상기 재가열된 농축 유체 (L)이 압출기 탈기 구역에 들어갈 때 자유 유동하며, 상기 유출 구역 (22)에서 얻은 생성물 (P)가 휘발성 화합물을 실질적으로 함유하지 않는 것인, 하나 이상의 비휘발성 중합체 및 하나 이상의 휘발성 화합물을 함유하는 유체 (F)로부터 휘발성 화합물을 제거하는 방법.
제1항에 있어서, 재가열된 농축 유체 (L)의 점도가 500 내지 50,000,000 mPa*s의 범위임을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 생성물 (P) 내의 휘발성 화합물 함량이 중합체 질량 기준으로 1 중량% 미만임을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 합성 고무 생성물이 할로겐화 부틸 고무임을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유체 (F)가 3 내지 50 중량%의 비휘발성 중합체 및 60 내지 97 중량%의 휘발성 화합물을 함유하고, 상기 성분들이 합해서 유체 (F)의 총 질량의 90 내지 100%가 됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 가열기 (2)에 들어가는 유체 (F)가 10 ℃ 내지 100 ℃의 온도를 가짐을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 가열기 (2)에 들어가는 유체 (F)가 100 mPa*s 내지 25,000 mPa*s의 점도를 가짐을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 가열된 유체 (G)가 100 내지 200 ℃의 온도를 가짐을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 탈기 용기 (4)의 압력이 100 hPa 내지 4,000 hPa의 범위임을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 탈기 용기 (4)가 사이클론 모양으로 설계되고 적어도 토리구형 바닥을 가져서 농축 유체 (H)의 제거를 촉진함을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 탈기 용기 (4)가 펌프 (4.2)에 연결되고, 펌프 (4.2)는 정변위형 펌프, 기어 펌프, 피스톤 펌프, 멤브레인 펌프, 스크류형 펌프, 압출기형 펌프, 역방향 회전형 또는 동방향 회전형 일축 또는 이축 스크류 압출기 또는 혼련기형 펌프 또는 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 농축 유체 (H)의 온도가 가열된 유체 (G)의 온도보다 낮고, 15 내지 100 ℃의 범위임을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 재가열된 농축 유체 (L)의 온도가 농축 유체 (H)의 온도보다 높고 50 내지 200 ℃의 범위임을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압출기 유닛이 일축 스크류 압출기 및 다축 스크류 압출기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 압출기를 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압출기 유닛이 압출기의 개별 대역을 서로 독립적으로 상이한 온도에서 작동시킴으로써 상기 대역들이 가열될 수 있거나, 가열되지 않을 수 있거나 또는 냉각될 수 있도록 하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압출기가 질화 스틸, 듀플렉스 스틸, 스테인레스 스틸, 니켈 기반 합금, 복합 재료, 열간 등방압 가압성형된 물질, 경질 내마멸성 물질, 세라믹, 질화티탄, 질화크롬 및 다이아몬드 유사 탄소로 제조된 코팅을 갖는 코팅된 금속으로부터 선택된 물질로 제조됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 배기구 (15)가 재가열된 농축 유체 (L) 또는 생성물 (P)가 배기구 밖으로 나오는 것을 방지하는 수단을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 축적 구역 (20)에서의 축적이 혼련(kneading) 또는 교축(throttling) 요소, 블리스터 디스크 또는 다이 플레이트에 의해 달성됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압출기 유닛이 1 내지 30 개의 운반 구역 및 축적 구역을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유출 구역 (22)가 생성물이 압출기를 나가게 할 수 있는 수단 및 생성물 가공 장비를 포함하고, 상기 가공 장비가 다이 플레이트 및 절단기의 조합; 다이 플레이트 및 수중 펠릿화 수단; 크럼 생성 수단, 와류 발생기 및 압출기의 말단 플레이트에 놓이는 고정 나이프로 이루어지는 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유출 구역 (22)가 냉각 수단을 더 포함하고, 상기 냉각 수단이 대류 공기 냉각을 이용하는 공기압 크럼 컨베이어, 대류 공기 냉각을 이용하는 진동형 크럼 컨베이어, 냉각된 접촉 표면을 이용하는 진동형 크럼 컨베이어, 대류 공기 냉각을 이용하는 벨트 컨베이어, 냉각된 벨트를 이용하는 벨트 컨베이어, 압출기 유출구에서의 고온 크럼상의 물 분사 및 수중 펠릿화 수단으로 이루어지는 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압출기 유닛이 5 내지 25,000 ㎏/h의 공급 속도로 작동됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 스트리핑제가 압출기 유닛에 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 첨가제가 유체 (F)에 첨가되거나, 또는 보조 공급기에 의해 또는 첨가제가 액체인 한은 스트리핑제와 함께 압출기 유닛에 첨가됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 a)가 1 회 이상 반복됨을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 반복이 반복 회수만큼의 농축기 유닛을 연속으로 연결함으로써 달성됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 농축기 유닛, 재가열 유닛 또는 압출기 유닛에서의 압력에 하나 이상의 압력 조절 장치가 설비됨을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 압출기 유닛이 상류 방향에 하나 이상의 압출기 탈기 구역을 포함함을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
전-a) 적어도 분리 장치 (26)을 포함하는 하나 이상의 예비세척 유닛에서, 하나 이상의 비휘발성 중합체, 하나 이상의 휘발성 유기 화합물, 하나 이상의 친수성 화합물 및 임의로 물을 함유하는 조 유체 (A)를 물과 혼합해서, 주로 비휘발성 중합체 및 휘발성 유기 화합물을 포함하는 유기상 (28) 및 주로 물 및 친수성 화합물을 포함하는 수상 (27)을 얻고, 분리 장치 (26)에서 수상 (27)로부터 유기상 (28)을 분리하여 유체 (F)로서 추가로 이용하고, 수상 (27)의 적어도 일부를 분리 장치로부터 제거함으로써 (유체 C) 조 유체 (A)를 처리하는 단계를 적어도 포함하는, 조 유체 (A)로부터 친수성 화합물 및 임의로 물을 제거하는 방법에 의해 유체 (F)를 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
제29항에 있어서, 분리가 유착기 (39)에 의해 지지됨을 특징으로 하는 방법.
제29항에 있어서, 단계 전-a)가 1 회 이상 반복됨을 특징으로 하는 방법.
제31항에 있어서, 반복이 반복 회수만큼의 분리 장치 (26)을 연속으로 연결함으로써 달성됨을 특징으로 하는 방법.
제29항에 있어서, 분리가 40 ℃ 초과의 온도에서 수행됨을 특징으로 하는 방법.
탈기 용기 (4)와 소통하는 가열기 (2)를 포함하고, 상기 탈기 용기 (4)의 하부가 펌프 (4.2)와 소통하고 상기 탈기 용기 (4)의 상부가 하나 이상의 증기 라인 (4.1)과 소통하는 하나의 농축 유닛,

농축 유닛의 펌프 (4.2) 및 압출기 유닛의 공급 지점 (12)와 소통하는 하나의 가열 유닛 (6), 및

하나 이상의 공급 지점 (12), 하나의 압출기 탈기 구역 (16), 하나의 축적 구역 (20) 및 하나의 유출 구역 (22)를 포함하고, 상기 압출기 탈기 구역 (16)이 증기 라인 (15.1)에 연결된 하나 이상의 배기구 (15)를 더 포함하는 것인 하나의 압출기 유닛
을 적어도 포함하는 장치.
제34항에 있어서, 펌프 (4.2)가 정변위형 펌프, 기어 펌프, 피스톤 펌프, 멤브레인 펌프, 스크류형 펌프, 압출기형 펌프 또는 혼련기형 펌프 또는 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택됨을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 압출기 유닛이 일축 스크류 압출기 및 다축 스크류 압출기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 압출기를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 압출기 유닛이 이축 스크류 압출기, 고리 압출기 또는 유성형 롤러 압출기를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 축적 구역 (20)이 혼련 또는 교축 요소, 블리스터 디스크 또는 다이 플레이트를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 유출 구역 (22)가 다이 플레이트 및 절단기의 조합; 다이 플레이트 및 수중 펠릿화 수단; 크럼 생성 수단, 와류 발생기 및 압출기의 말단 플레이트에 놓이는 고정 나이프로 이루어지는 군으로부터 선택되는 생성물 가공 장비를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 유출 구역 (22)가 냉각 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 5 내지 25,000 ㎏/h의 공급 속도로 작동을 할 수 있도록 설계된 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 압출기 유닛이 스트리핑제를 첨가할 수 있도록 설계된 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 압출기 유닛이 하나 이상의 보조 공급기를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 연속으로 연결된 하나 초과의 농축 유닛을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 농축 유닛, 가열 유닛 또는 압출기 유닛에 하나 이상의 압력 조절 장치가 설비됨을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 압출기 유닛이 하나 초과의 압출기 탈기 구역을 포함하고, 제1 압출기 탈기 구역에 공급 지점 (12)가 위치하고, 제1 압출기 탈기 구역이 하나 이상의 운반 구역 (16A) 및 상류 방향의 증기 라인 (13.1)에 연결된 후방 배기구 (13)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 있어서, 각각 하나 이상의 농축 유닛과 소통하는 분리 장치 (26)을 적어도 포함하는 하나 이상의 예비세척 유닛을 더 포함함을 특징으로 하는 장치.
제47항에 있어서, 분리 장치 (26)이 하나 이상의 혼합기 (30)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
제47항에 있어서, 분리 장치 (26)이 하나 이상의 유착기 (39)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제47항에 있어서, 분리 장치 (26)이 하나 이상의 분리벽 (34)를 포함함을 특징으로 하는 장치.
제47항에 있어서, 분리 장치 (26)이 가압 하에서 작동되도록 설계됨을 특징으로 하는 장치.
제47항에 있어서, 탈기 용기 (4)가 적어도 토리구형 바닥을 가짐을 특징으로 하는 장치.
제34항 또는 제35항에 따른 하나 이상의 장치를 포함하는 플랜트.
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