(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する高分子化合物の処理装置において、
前記反応用押出機は、前記高分子化合物の供給部と、前記薬剤を注入する注入部と、前記薬剤を前記供給部側に逆流しないようにするためのシール部と、前記高分子化合物と前記薬剤の混合物を押出機下流側に搬送する搬送部とを備え、
前記シール部が、前記反応用押出機のスクリュ軸と一体に回転するスクリュピースと、前記スクリュピースよりも押出機下流側に設けられたシールリングとからなり、
前記スクリュピースが、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造であり、
前記スクリュピースの表面には、前記シール部に前記高分子化合物の圧力がかかる際に、前記反応用押出機のシリンダ内壁と接近又は接し、前記スクリュ軸を支持して前記スクリュ軸の振動や変形を防止する曲線を帯びた突起状の支持体が形成されることを特徴とする高分子化合物の処理装置。
【請求項２】
前記反応用押出機停止中の前記支持体の頂点部と前記シリンダ内壁とのクリアランスは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である請求項１に記載の高分子化合物の処理装置。
【請求項３】
前記スクリュピースは、Ｌ／Ｄ（スクリュ軸長（Ｌ）／スクリュ軸断面直径（Ｄ））＝０．５ｍｍに少なくとも１つ以上の前記支持体を有する請求項１又は２に記載の高分子化合物の処理装置。
【請求項４】
前記反応用押出機は二軸押出機である請求項１〜３のいずれかに記載の高分子化合物の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する高分子化合物の処理方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汎用高分子化合物材料であるポリエチレンは電気絶縁性に優れた材料であり、電線・ケーブルの被覆材料として広く使用されている。また、ポリエチレン分子同士を三次元的に架橋することで耐熱性を付与した架橋ポリエチレンについても電線・ケーブルの被覆材料として大量に使用されている。
【０００３】
通常、ポリエチレンは熱可塑性であることから、再度成形が可能であり広くマテリアルリサイクルされているが、架橋ポリエチレンは熱可塑性を持たないためにマテリアルリサイクルがあまり進められておらず、ほとんどが埋立・焼却処分される。
【０００４】
このような架橋ポリエチレンについても、マテリアルリサイクルを実施しようとする動きが高まり、これを可能とする技術も現れつつある。例えば、特許文献１には、押出機中でスクリュのせん断力を利用して架橋ポリエチレンの分子鎖を切断することにより熱可塑化する方法が開示されており、特許文献２，３には、亜臨界又は超臨界のアルコールや炭酸エステルと接触させることによりシラン架橋ポリマの架橋結合であるシロキサン結合を選択的に切断して熱可塑化する方法が開示されている。
【０００５】
特に、亜臨界又は超臨界のアルコールや炭酸エステルを用いて熱可塑化する方法では、特許文献１に開示された方法に比べてポリエチレン分子量の低下が少ないため、比較的良好な機械特性を有する再生ポリエチレンが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３０２６２７０号公報
【特許文献２】特許第４０８１４５４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３８５号公報
【特許文献４】特開２００６−２６９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特に、特許文献１や特許文献２に示されるような処理方法には、（二軸）押出機が使用され、架橋ポリエチレンに対するせん断付与や高圧下で架橋ポリエチレンを充満させることを目的として、スクリュ構成の一部若しくは広い領域にニーディングディスク（楕円状ディスクから構成された混練用スクリュピース）を使用することが多い。
【０００８】
このため、意図的に又は意図的でないにしろ架橋ポリエチレンや架橋ポリエチレンを処理した再生ポリエチレンに過度のせん断がかかってしまうため、再生ポリエチレンはバージン材料に比べて機械特性やポリエチレン分子量の低下が避けられない。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、反応用押出機のスクリュピースにニーディングディスクを使用することなく、バージン材料とほぼ同等の機械特性及び分子量を有する高分子生成物を生成する高分子化合物の処理方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために創案された本発明は、高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する高分子化合物の処理装置において、前記反応用押出機は、前記高分子化合物の供給部と、前記薬剤を注入する注入部と、前記薬剤を前記供給部側に逆流しないようにするためのシール部と、前記高分子化合物と前記薬剤の混合物を押出機下流側に搬送する搬送部とを備え、前記シール部が、前記反応用押出機のスクリュ軸と一体に回転するスクリュピースと、前記スクリュピースよりも押出機下流側に設けられたシールリングとからなり、前記スクリュピースが、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造であり、前記スクリュピースの表面には、前記シール部に前記高分子化合物の圧力がかかる際に、前記反応用押出機のシリンダ内壁と接近又は接し、前記スクリュ軸を支持して前記スクリュ軸の振動や変形を防止する曲線を帯びた突起状の支持体が形成される高分子化合物の処理装置である。
【００１１】
前記反応用押出機停止中の前記支持体の頂点部と前記シリンダ内壁とのクリアランスは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であると良い。
【００１２】
前記スクリュピースは、Ｌ／Ｄ（スクリュ軸長（Ｌ）／スクリュ軸断面直径（Ｄ））＝０．５ｍｍに少なくとも１つ以上の前記支持体を有すると良い。
【００１３】
前記反応用押出機は二軸押出機であると良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、反応用押出機のスクリュピースにニーディングディスクを使用することなく、バージン材料とほぼ同等の機械特性及び分子量を有する高分子生成物を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】反応用押出機のスクリュを示すシール部近傍の模式図である。
【図３】本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図７】本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図８】本発明に係る高分子化合物の処理方法に用いるスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る高分子化合物の処理装置を示す概略図である。
【図１０】比較例１で用いた反応用押出機のスクリュを示すシール部近傍の模式図である。
【図１１】比較例２で用いた反応用押出機のスクリュを示すシール部近傍の模式図である。
【図１２】比較例３で用いた反応用押出機のスクリュを示すシール部近傍の模式図である。
【図１３】従来のスクリュピースとその配置の一例を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る高分子化合物の処理方法は、高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機中で反応させて高分子生成物を生成する方法であり、反応用押出機のスクリュピースにニーディングディスクを使用することなく、バージン材料とほぼ同等の機械特性及び分子量を有する高分子生成物を生成するためのものである。
【００１７】
通常、ニーディングディスクは高分子化合物の混練・分散用途に用いられ、高圧下での使用にも適したスクリュピースである。ニーディングディスクは、特許文献２に示された押出機では特に高分子化合物を充満させる高圧環境下のシール部に適用されることがあり、また、特許文献４に示されたように超臨界流体用の押出機中に混練や脱気を目的として使用されることもある。
【００１８】
高分子生成物の機械特性を考慮した場合、ニーディングディスクによって加えられるせん断は分子量の低下を招くため、できる限り使用領域を減らしたり、使用しないことが望ましい。
【００１９】
例えば、特許文献２に示された従来の押出機では、シール部はニーディングディスクとシールリング（せき止め効果の高いリング状のシール用ピース）を組み合わせた構成である。
【００２０】
特許文献２に示された構成の押出機を用いた場合に、高分子生成物のせん断を抑えるために、単純にニーディングディスクを除いた構成とした場合、シール部が、高分子化合物の供給部に使用されるフルフライト（材料を送るための羽根が付いた搬送用スクリュピース）とシールリングとからなる構成となり、シールリング手前で急激な圧力上昇が起こると、フルフライトはニーディングディスクのように混練する目的のものではないため、ニーディングディスクより脆く、フルフライトの羽根が破損するなどの不具合が予想される。
【００２１】
そこで、段階的に昇圧しながら、且つせん断を抑制するために、シール部での高分子化合物の充満率を高め、高分子化合物にかかるせん断を抑制するには最も好適なスクリュピースであるトーピードピース（円筒状のスクリュピースで、シリンダ内の空間体積が大きく滞留時間の延長に効果がある）の適用が考えられるが、押出機停止状態でのシリンダとスクリュピースとの間の距離（クリアランス）が比較的大きいため、高圧下で使用した場合、高分子化合物の圧力が不均一であると圧力による応力でスクリュ軸が振動して変形し、最悪の場合、スクリュ軸が折れる可能性や他のスクリュピースが押出機シリンダ壁面と接触（かじり）を繰り返すことでスクリュピースの摩耗や破損、シリンダの損傷といった不具合が考えられるため、本用途には適用が難しい。
【００２２】
そこで、このような高分子化合物が充満し、さらに高温高圧となる部分、特に反応用押出機のシール部において、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造のピースを配置するという本発明に至った。
【００２３】
そのような形態の一つとして、トーピードピースの外面に突起状の支持体を有するスクリュピースをニーディングディスクの代わりに配置することが挙げられる。突起状の支持体は、スクリュピースが応力を受けた際に、スクリュ軸の振動を最小限に抑える効果があるため、トーピードピースの高圧下での使用を可能とするものである。
【００２４】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２５】
図１，２に示すように、本実施の形態に係る高分子化合物の処理方法は、高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体の薬剤とを反応用押出機１０中で反応させて高分子生成物を生成する方法であり、反応用押出機１０のスクリュ軸１１と一体に回転するスクリュピース１２を、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造とすることを特徴とする。
【００２６】
この高分子化合物の処理方法に用いる高分子化合物の処理装置は、反応用押出機１０を有しており、反応用押出機１０は、高分子化合物の供給部１３と、薬剤を注入する注入部１４と、薬剤を供給部１３側に逆流しないようにするためのシール部１５と、高分子化合物と薬剤の混合物を押出機下流側に搬送する搬送部１６とを備える。
【００２７】
反応用押出機１０は、単軸押出機でも二軸押出機でも良いが、シール性の観点からは二軸押出機である方が良い。図２に示したように、二軸押出機であると、後述するシールリング１７がシール部１５で噛み合うように各スクリュ軸１１に設置されるため、シール性が高く、高分子化合物の充満率を効率的に高くすることができる。
【００２８】
シール部１５は、反応用押出機１０のスクリュ軸１１と一体に回転するスクリュピース１２を有するスクリュピース部と、スクリュピース１２よりも押出機下流側に設けられたシールリング１７を有するシールリング部とからなる。つまり、シール部１５には、各スクリュ軸に対し、複数のスクリュピース１２と１つのシールリング１７が配置されている。
【００２９】
これらスクリュピース１２とシールリング１７は、注入部１４の手前に設けられる。また、スクリュピース１２は、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造、特に有効な方法として、スクリュピース１２の表面に支持体１８を設けた構造にされる。
【００３０】
従来の処理方法（分解方法）では、材料が充満しているシール部１５で、材料にせん断をかけて、材料の架橋を分解する方法を用いていた。そのため、このシール部１５には、ニーディングディスクを用いて材料をすりつぶしていた。
【００３１】
ニーディングディスクの構造は、図１３に示すように、ニーディングディスク６０がスクリュ軸１１に対して垂直に設置されているため、フルフライトのように材料を送り出す機能はなく、更に、シリンダ内壁１９と接近する面６１は、角を持った四角形であるため、フルフライトなどの材料を送り出す機能を持つピースから構成される供給部から送り出される材料によって、ニーディングディスクが設けられた部分に滞留する材料を押出機下流側へ押し出さない限り、この部分の材料は面６１によってせん断がかけられる。
【００３２】
本実施の形態においても、高分子化合物を充満させることは従来とかわらないため、支持体１８はスクリュ軸１１に対して垂直に設置され、材料を送り出す機能を持たず、供給部１３から送られる高分子化合物圧により押し出され順次注入部１４へ高分子化合物が送り込まれる。
【００３３】
しかし、本実施の形態では、高分子化合物をせん断するのではなく、薬剤によって架橋を反応分解する方法に用いる装置であるので、シール部１５で高分子化合物にせん断をかけることは望ましくない。
【００３４】
そのため、シール部１５に設けるスクリュピース１２はスクリュ軸１１の振動を抑制するためにスクリュ軸１１を支持する支持体１８を設けたものである。この支持体１８による高分子化合物への応力はかからないように、若しくは最低限に抑えるようにすることが好ましいため、支持体１８のシリンダ内壁１９と接近若しくは接する部分は、図１に示したように、点又は曲面であるようにする。
【００３５】
高分子化合物、又は高分子化合物と薬剤やその反応物を送り出す目的である供給部１３、注入部１４を含む搬送部１６にはフルフライト２０が設けられている。フルフライト２０は、羽根２１がスクリュ軸１１に沿って螺旋状に設けられているため、材料を軸方向に送り出す機能を有する。
【００３６】
一方、高分子化合物を充満させて薬剤の逆流を防ぐ目的のシール部１５に用いるスクリュピースには、高分子化合物を搬送する機能を必要としない。
【００３７】
以下、スクリュピースの構造について詳細に説明する。
【００３８】
本発明に係る高分子化合物の処理方法（分解方法）は、高分子化合物を反応用押出機１０のせん断により分解するのではなく、薬剤により反応分解させる方法であり、高分子化合物にはスクリュピースによるせん断を与えないことが好ましいため、ニーディングディスク６０を使用しない。更に、シール部１５は、高分子化合物が充満、滞留し、高圧になるため、それに耐え得るスクリュピースで構成されることが求められる。
【００３９】
高分子化合物にせん断を与えず、高温高圧下での使用に耐え得るスクリュピースであれば使用可能であるが、曲線を帯びた突起状の支持体１８が形成されたスクリュピース１２を設ける方法が有効である。端部に丸みを持たせたような形状であると、高圧下での使用でも摩耗が抑えられ、また高分子化合物に与えるせん断を低減させることが可能である。
【００４０】
このような理由から、スクリュピース１２の表面には、シール部１５に高分子化合物の圧力がかかる際に、反応用押出機１０のシリンダ内壁１９と接近又は接し、スクリュ軸１１を支持してスクリュ軸１１の振動や変形を防止する曲線を帯びた突起状の支持体１８が形成される。
【００４１】
支持体１８の形状は、角を持たない曲線からなり、シリンダ内壁１９と接触する部分は、点又は角を持たない曲面であると良い。また、安定性を考慮し、各支持体１８は同形状であることが好ましい。
【００４２】
支持体１８の頂点部２２とシリンダ内壁１９とのクリアランスＣは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。クリアランスＣとは、各スクリュピース１２の支持体１８の頂点部２２、即ち、頂点若しくは頂点を含む面と反応用押出機１０のシリンダ内壁１９との反応用押出機停止状態での空間距離のことであり、より好ましくは１．０ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とすると良い。
【００４３】
スクリュピース１２は、Ｌ／Ｄ（スクリュ軸長（Ｌ）／スクリュ軸断面直径（Ｄ））＝０．５ｍｍに少なくとも１つ以上の支持体１８を有することが好ましい。各スクリュピース１２の支持体１８の個数に合わせて、それぞれのスクリュピース１２を組み合わせれば良い。
【００４４】
このとき、高分子化合物の圧力がかかっても、スクリュ軸１１が振動しないようにスクリュピース１２の支持体１８により支えられる構造であり、且つ高分子化合物にせん断を与えない配置とする。
【００４５】
例えば、１つのスクリュピース１２に支持体１８が２つ以上ある場合には、１つのスクリュピース１２があれば、その支持体１８でスクリュ軸１１の振動を抑えることができるが、スクリュピース１２が１つであると、材料が充満する部分のＬ／Ｄが小さく、高分子化合物の充満時間が短くなるため、スクリュピース１２は２つ以上設けることが好ましい。
【００４６】
なお、１つのスクリュピース１２に支持体１８が１つの場合には、１つのスクリュピース１２では、スクリュ軸１１を支持できないため、支持体１８を少なくとも１つ以上設けているスクリュピース１２を更に設置する必要がある。
【００４７】
以下にスクリュピース１２の配置の一例を示す。以下の例は、シール部１５に複数のスクリュピース１２を設けた例であり、説明のためにホッパ側のスクリュピース１２からそれぞれ第１スクリュピース１２ａ、第２スクリュピース１２ｂ、第３スクリュピース１２ｃとして説明する。スクリュピース１２の個数は必要により適宜決められるが、ここでは説明のために３個までとした。さらに、支持体１８とシリンダ壁面とのクリアランス等を見やすくするために、ここでは押出機が単軸であった場合の図、及び説明とする。なお、スクリュピース１２の下流側には、シールリング１７が設けられる。
【００４８】
［支持体が１つである場合の例］
図３，４に示すように、１つのスクリュピース１２に支持体１８が１つである場合は、１つのスクリュピース１２だけでは高分子化合物圧力によるスクリュ軸１１の振動を抑えることができないため、スクリュピース１２を複数個配置する必要がある。
【００４９】
スクリュピース１２を２つしか設けない場合は、第１スクリュピース１２ａと第２スクリュピース１２ｂの支持体１８ａ，１８ｂは、図３に示すように、支持体１８ａ，１８ｂが対称的な位置となるように配置すると良い。
【００５０】
支持体１８が１つのスクリュピース１２であっても、スクリュピース１２を３つ以上設ける場合はその限りではなく、スクリュ軸１１を支持できる構造であれば良い。例えば、図４に示すように、支持体１８ａ，１８ｂ，１８ｃが９０度毎に配置されるように第１〜第３スクリュピース１２ａ〜１２ｃを配置する。
【００５１】
なお、スクリュピース１２はスクリュ軸１１に固定され、それぞれのスクリュピース１２は連動して動くため、固定した支持体１８の位置がずれることはない。
【００５２】
［支持体が２つ以上である場合の例］
図５〜８に示すように、１つのスクリュピース１２に支持体１８が２つ以上ある場合は、１つのスクリュピース１２でもある程度、スクリュ軸１１の振動を抑制できるため、第１スクリュピース１２ａ、第２スクリュピース１２ｂ、それ以降のスクリュピース１２の支持体１８の配置角度は、特に規定されない。
【００５３】
例えば、１つのスクリュピース１２に支持体が４つの場合は、図７に示すように、第１及び第２スクリュピース１２ａ，１２ｂを側面から見たときに、各スクリュピース１２ａ，１２ｂの支持体１８ａ，１８ｂが並行に一列に並ぶように配置しても良いし、図８に示すように、第１及び第２スクリュピース１２ａ，１２ｂを側面から見たときに、第１スクリュピース１２ａの支持体１８ａと第２スクリュピース１２ｂの支持体１８ｂが並列せず、スクリュ軸１１に対して螺旋を描くように点在した配置としても良い。
【００５４】
また、スクリュ軸１１の高分子化合物の圧力による振動を抑え、スクリュ軸１１を支持できるのであれば、各スクリュピース１２の支持体１８の数は異なっても良い。しかし、あまり支持体１８を多くし、且つ、各スクリュピース１２の支持体１８が螺旋を描くように点在している場合、角を持たない支持体１８であっても高分子化合物へせん断が加わってしまうことに留意しなければならない。
【００５５】
各スクリュピース１２の支持体１８の数、スクリュピース１２の配置については適宜調整可能であるが、あくまで、高分子化合物圧によるスクリュ軸１１の振動を抑え、スクリュ軸１１を支持する最低限度の支持体１８の数及び配置とする。
【００５６】
これまで説明した機構を有する高分子化合物の処理装置の全体構成を説明する。
【００５７】
図９に示すように、高分子化合物の処理装置３０は、高分子化合物と薬剤とを反応させて高分子生成物を生成する反応用押出機１０と、反応用押出機１０で生成した高分子化合物と薬剤との混合物から薬剤を脱気する脱気用押出機３１とを主に備える。
【００５８】
反応用押出機１０及び脱気用押出機３１は、単軸でも多軸でも良いが、高分子化合物等のシール性の点から二軸押出機が好ましい。二軸押出機は、シリンダ内に一対のスクリュを互いに同方向、或いは異方向に回転自在に設けて構成される。
【００５９】
反応用押出機１０の基部には、高分子化合物を投入するホッパ３２が設けられ、反応用押出機１０の先端の吐出口には反応管３３が接続される。ホッパ３２と反応用押出機１０吐出口との間のシリンダには注入部１４が設けられる。
【００６０】
注入部１４は、薬剤注入ライン３４を介して薬剤タンク３５に接続される。薬剤注入ライン３４には、薬剤を加圧し反応用押出機１０に送り込むための薬剤注入ポンプ３６と、薬剤を加熱するための薬剤加熱ヒータ３７とが配置される。薬剤は、薬剤注入ポンプ３６及び薬剤加熱ヒータ３７により高温高圧にされ、超臨界又は亜臨界状態で反応用押出機１０に注入される。
【００６１】
反応用押出機１０には、そのシリンダ内を所定の温度に保つためのジャケットやヒータなどの図示しない加熱手段が設けられる。反応用押出機１０内は、薬剤が超臨界又は亜臨界の状態を保持できる温度・圧力に調整される。
【００６２】
反応管３３は、超臨界又は亜臨界状態を保持して高分子化合物と薬剤とを反応させるものである。反応管３３の先端（吐出口）は、反応管３３から吐出された高分子化合物と薬剤の混合物を常圧付近まで減圧する圧力調整機構３８が設けられた吐出ライン３９を介して、脱気用押出機３１の投入口４０に接続される。
【００６３】
脱気用押出機３１の投入口４０の上流側には、高分子化合物と薬剤との混合物から薬剤を脱気するためのバックベント４１が設けられ、投入口４０の下流側には、バックベント４１と同様に薬剤を脱気するフロントベント４２が設けられる。バックベント４１には、バックベント４１を加熱するためのベントボックスヒータ４３が設けられる。
【００６４】
脱気用押出機３１の先端（吐出口）には、脱気した高分子生成物をストランド状にして排出するためのダイス４４が設けられる。ダイス４４の下流側には、ストランド状の高分子生成物を冷却する冷却水槽４５が配置され、その冷却水槽４５の下流側には、ストランド状の高分子生成物（ストランド４６）を切断してペレタイズ（ペレット４７化）するストランドカッタ４８が配置される。
【００６５】
バックベント４１及びフロントベント４２は、吸引ライン４９を介して、薬剤中の不純物をトラップするためのトラッパ５０に接続される。吸引ライン４９には、バックベント４１及びフロントベント４２内の圧力を調整するための槽圧調整バルブ５１が設けられる。
【００６６】
トラッパ５０は、凝縮ライン５２を介して、薬剤を凝縮して貯留するコンデンサ５３に接続される。凝縮ライン５２には、バックベント４１及びフロントベント４２から薬剤を真空吸引し、真空吸引した薬剤をコンデンサ５３に凝縮するための真空ポンプ５４が配置される。この真空ポンプ５４としては、吸引した薬剤とオイルなどの液体が混合することのないドライ式のものを用いると良い。
【００６７】
バックベント４１及びフロントベント４２には、ベントボックス内を開放するための安全ライン５５がそれぞれ接続され、安全ライン５５には安全弁５６が設けられる。
【００６８】
この高分子化合物の処理装置３０を用いて高分子化合物を処理する方法の一例を挙げると、ホッパ３２より高分子化合物としてシラン架橋ポリエチレンを反応用押出機１０へと導入し、薬剤注入ポンプ３６より薬剤としてのアルコールを送り出すと共に薬剤加熱ヒータ３７で加熱して超臨界又は亜臨界状態とし、これを注入部１４から反応用押出機１０のシリンダに注入して反応用押出機１０、及びこれに接続した反応管３３の中で超臨界又は亜臨界状態を保持してシラン架橋ポリエチレンとアルコールとを反応させる。
【００６９】
その後、熱可塑化された反応生成物と反応後のアルコールの混合物は圧力調整機構３８を介して常圧付近まで減圧され、脱気用押出機３１中で反応生成物と反応後のアルコールとに分離される。
【００７０】
反応生成物は、脱気用押出機３１のダイス４４よりストランド４６として押し出され、冷却水槽４５を通して水冷した後にストランドカッタ４８によりペレット４７にされる。
【００７１】
アルコールは、脱気用押出機３１に接続したバックベント４１及びフロントベント４２から廃アルコール中の不純物を除去するためのトラッパ５０、吸引した廃アルコールとオイルなどの液体が混合することのないドライ式の真空ポンプ５４を通過してコンデンサ５３内で凝縮される。
【００７２】
なお、高分子化合物の処理装置３０を用いて処理する高分子化合物としては、前述したシラン架橋ポリエチレン以外にも、架橋ポリマ、プラスチックやゴム等の熱硬化性又は熱可塑性を有しないポリマや、リグニン、セルロース、タンパク質等の天然高分子、更には合成高分子と天然高分子の混合物、シュレッダーダストのように高分子化合物を主として、これに他の材料が混合したものを適当な薬剤と組み合わせて反応するものには特に有効に機能する。
【００７３】
本発明を用いれば、熱可塑性をもたないため、マテリアルリサイクルがあまり進められていなかったシラン架橋ポリエチレンを原料として得られる再生ポリエチレンをベースポリエチレンと同等の引張特性及び数平均分子量とすることが可能となる。
【００７４】
この再生ポリエチレンは当然ながら幅広い用途への展開が可能となり、用途によっては特性を補填するためのバージン材の添加の必要もなくなる可能性があることから、環境性・経済性において大きな効果が期待できる。
【００７５】
また、反応用押出機を用いて高分子化合物と亜臨界又は超臨界流体とを接触させる場合において、特に高圧下でも過度のせん断を高分子化合物に与えないようにしたいときには有効に作用する。
【００７６】
従って、本発明によれば、反応用押出機のスクリュピースにニーディングディスクを使用せず、反応用押出機のスクリュ軸と一体に回転するスクリュピースを、高分子化合物にせん断を与えず、且つ、高温高圧に耐え得る構造としているため、バージン材料とほぼ同等の機械特性及び分子量を有する高分子生成物を生成することができる。
【実施例】
【００７７】
（実施例１）
表１に示す配合で作製したシラン架橋ポリエチレン（ゲル分率４０％）を図９に示した高分子化合物の処理装置３０を用いて、表２の条件で超臨界状態のメタノールにより分解することで、表３に示す再生ポリエチレンを得た。
【００７８】
【表１】
0005617770.tif 000002
【００７９】
【表２】
0005617770.tif 000003
【００８０】
【表３】
0005617770.tif 000004
【００８１】
ここで、反応用押出機１０及び脱気用押出機３１は、スクリュ径３０ｍｍの二軸押出機（反応用押出機１０のＬ／Ｄ＝５２．５、脱気用押出機３１のＬ／Ｄ＝３２．０）を用いた。
【００８２】
反応用押出機上流側からフルフライト２０を用いた供給部１３（Ｌ／Ｄ＝２０．７５）、図１，２に示したスクリュピース部（Ｌ／Ｄ＝２．５）とシールリング部（Ｌ／Ｄ＝１．０）を用いたシール部１５（Ｌ／Ｄ＝３．５）、搬送部１６（Ｌ／Ｄ＝２８．２５）の順にスクリュが構成され、メタノールは押出機上流側からＬ／Ｄ＝２７．２５の位置で押出機シリンダより注入した。
【００８３】
シラン架橋ポリエチレンは４０ｋｇ／ｈ、８ｈの連続処理を２０サイクル（計１６０ｈ、６．４ｔを処理）行った。スクリュピース１２は鉄ベース（クロム、コバルトなどを含有）の合金に焼入れを加えて高硬度とした工具鋼を使用した。
【００８４】
この再生ポリエチレンのゲル分率、引張強さ、伸び、数平均分子量を表１中のベースポリエチレンと比較することにより、分子にかかるせん断の影響を評価した。
【００８５】
また、２０サイクル処理後にスクリュの引き抜きを行い、スクリュピース及び押出機シリンダ壁面の外観を目視にて観察して、スクリュピース及び押出機シリンダ壁面に摩耗・破損などがないかを確認した。
【００８６】
判定は再生ポリエチレンのゲル分率が１０％未満であり架橋切断反応が十分に進行し、引張強さ、伸び、数平均分子量の値がベースポリエチレンの９０％以上であり、処理後のスクリュピースに摩耗・破損がなければ合格（○）、ゲル分率が１０％以上であった場合又は評価した特性でベースポリエチレンの９０％未満のものが一つでもあった場合又は処理後のスクリュピースに摩耗・破損があった場合を不合格（×）とした。
【００８７】
ゲル分率は、ＪＩＳ  Ｃ  ３００５に準拠して１１０℃熱キシレン中で２４時間抽出した。その後、８０℃で４時間真空乾燥した後の重量を秤量し、抽出前の重量との比から下式によりゲル分率を算出した。
ゲル分率（％）＝（抽出後重量（ｇ）／抽出前重量（ｇ））×１００
【００８８】
引張試験は、ＪＩＳ  Ｃ  ３６０５に準拠して１ｍｍ厚のシート状にプレス成形した生成物をダンベル３号の形状に打ち抜き、２００ｍｍ／ｍｉｎ．の速度でショッパー型引張試験機を用いて行った。
【００８９】
数平均分子量は、試料をＯ−ジクロロベンゼンに溶解して高温ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィ）により測定した。
【００９０】
なお、残率とは、表１中ベースポリエチレンの物性値に対する割合を示す。また、ハッチング部分は、不合格となる判定項目を示す。
【００９１】
実施例１では、図１、図２に示すように、ピース部に１つのスクリュピース１２に支持体１８を４つもつピースを１軸に対して３つ配置した。表３より、実施例１ではゲル分率０％、再生ポリエチレンの引張強さ、伸び、数平均分子量は全てベースポリエチレンの９０％以上の特性を有しており、処理後のスクリュピースに摩耗や破損は見られなかった。
【００９２】
これより、架橋切断反応は十分に進行しており、更に特性値がベースポリエチレンの９０％以上であることから、反応用押出機１０中でシラン架橋ポリエチレンに過度のせん断がかかっていないことが分かった。
【００９３】
本条件においてはスクリュピース１２の耐圧に問題ないものと考える。また、実験後に押出機シリンダ壁面には傷が付いていないことから、スクリュピース１２とシリンダとの干渉も問題ないものと考える。
【００９４】
トーピードピースの外面にトーピードピースが受ける応力を緩和するための突起状の支持体１８を有したスクリュピース１２は図１に示した形状に何ら限定されるものではなく、再生ポリエチレンがベースポリエチレンと同等の引張特性、数平均分子量となるレベルまでシラン架橋ポリエチレンに与えるせん断が小さく、スクリュピース１２が高圧下で変形せずに摩耗・破損しないものであれば良い。
【００９５】
実施例１では、二軸押出機を用いたが、反応用押出機１０はこれに限定されるものではなく、単軸押出機や多軸押出機への展開も可能である。
【００９６】
実施例１においては、高分子化合物として、シラン架橋ポリエチレンを用い、アルコールによって分解する例としたが、これに限定されるものではない。
【００９７】
（比較例１）
図１０に示すように、図２に示した反応用押出機１０のシール部１５において、図１に示したスクリュピース１２に代えてニーディングディスク６０を用いて、実施例１と同様の実験を行ったものである。
【００９８】
表３より、比較例１では処理後のニーディングディスク６０や押出機シリンダ壁面に摩耗や破損などは見られなかったが、再生ポリエチレンの引張強さ、数平均分子量はベースポリエチレンの９０％未満であることが分かった。
【００９９】
ゲル分率は０％であることから、架橋切断反応は十分に進行しているものの、過度のせん断がかかったために引張強さ、数平均分子量がベースポリエチレンと比べて低下したものと考える。
【０１００】
（比較例２）
図１１に示すように、図２に示した反応用押出機１０のシール部１５において、図１に示したスクリュピース１２を除き供給部１３のフルフライト２０を延長した構成として（シールリング部（Ｌ／Ｄ＝１．０）はシール部１５後半に設けられている）、実施例１と同様の実験を行ったものである。
【０１０１】
表３より、比較例２では再生ポリエチレンのゲル分率は０％であり、引張強さ、伸び、数平均分子量は全てベースポリエチレンの９０％以上の特性を有していたことから、架橋切断反応が十分に進行し、ベースポリエチレンと同等の特性を有することが分かったが、処理後のフルフライト２０を観察したところ、シールリング１７と接続したフルフライト２０の羽根２１の先端部が破損していることが分かった。
【０１０２】
また、押出機シリンダ壁面には特に傷などは見られなかった。これより、フルフライト２０ではシール部１５に滞留する高分子化合物の圧力により羽根２１が破損してしまうため、図１に示したスクリュピース１２の代替としては使用できないことが分かった。
【０１０３】
（比較例３）
図１２に示すように、図２に示した反応用押出機１０のシール部１５において、図１に示したスクリュピース１２に代えてトーピードピース７０（通常の円筒状ピース、突起状の支持体１８なし）を用い、トーピードピース７０（Ｌ／Ｄ＝２．５）とシールリング部（Ｌ／Ｄ＝１．０）から構成されるシール部１５（Ｌ／Ｄ＝３．５）として、実施例１と同様の実験を行ったものである。
【０１０４】
表３より、比較例３では再生ポリエチレンのゲル分率は０％であり、引張強さ、伸び、数平均分子量は全てベースポリエチレンの９０％以上の特性を有していたことから、架橋切断反応が十分に進行し、ベースポリエチレンと同等の特性を有することが分かったが、５サイクル目に反応用押出機１０から異音が発生したため、運転を中止した。
【０１０５】
運転を中止した後のトーピードピース７０を観察したところ、トーピードピース７０と接続したフルフライト２０の羽根２１の先端部が摩耗し、押出機シリンダ壁面に傷が付いていることが分かった。シール部１５に滞留する高分子化合物の圧力が、トーピードピース７０にかかり、トーピードピース７０はクリアランスＣが３ｍｍ〜４ｍｍ程度と大きく、支持体１８も持たないため、スクリュ軸１１が大きく振動してフルフライト２０の羽根２１の先端部と押出機シリンダ壁面が干渉したために異音が生じたためと考えられる。
【０１０６】
以上より、シール部１５にニーディングディスク６０を使用した場合、再生ポリエチレンはベースポリエチレンと比べて引張強さと数平均分子量が大きく低下してしまうことが分かった。
【０１０７】
また、シール部１５をシールリング１７のみで構成した場合、高分子化合物の圧力によりシールリング１７手前のフルフライト２０の羽根２１の先端部が欠けてしまい、本用途におけるシール部１５には使用できないことが分かった。
【０１０８】
また、図１に示したスクリュピース１２の代わりに通常のトーピードピース７０を使用した場合、スクリュ軸１１が振動し、供給部１３のフルフライト２０の羽根２１の先端部が摩耗し、押出機シリンダ壁面が損傷してしまうため、運転が困難であることが分かった。
【符号の説明】
【０１０９】
１０  反応用押出機
１１  スクリュ軸
１２  スクリュピース
１２ａ  第１スクリュピース
１２ｂ  第２スクリュピース
１２ｃ  第３スクリュピース
１３  供給部
１４  注入部
１５  シール部
１６  搬送部
１７  シールリング
１８  支持体
１８ａ  第１スクリュピース支持体
１８ｂ  第２スクリュピース支持体
１８ｃ  第３スクリュピース支持体
１９  シリンダ内壁
２０  フルフライト
２１  羽根
２２  支持体の頂点部
３０  高分子化合物の処理装置
３１  脱気用押出機
３２  ホッパ
３３  反応管
３４  薬剤注入ライン
３５  薬剤タンク
３６  薬剤注入ポンプ
３７  薬剤加熱ヒータ
３８  圧力調整機構
３９  吐出ライン
４０  投入口
４１  バックベント
４２  フロントベント
４３  ベントボックスヒータ
４４  ダイス
４５  冷却水槽
４６  ストランド
４７  ペレット
４８  ストランドカッタ
４９  吸引ライン
５０  トラッパ
５１  槽圧調整バルブ
５２  凝縮ライン
５３  コンデンサ
５４  真空ポンプ
５５  安全ライン
５６  安全弁
６０  ニーディングディスク
６１  面
７０  トーピードピース
Ｃ  クリアランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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