(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に被乾燥物を受け入れるホッパーを備え他端に噴出口を有するダイを備えた横長円筒状のシリンダーと、前記シリンダーの側面から該シリンダーの半径方向内側へ先端が突出するように軸方向所定間隔で植え込まれた複数のブレーカボルトと、外部動力により駆動されて前記シリンダ内のライナー面と所定のクリアランスを保って回転し前記ブレーカボルトの突出位置に対応する切欠を有するスクリューとを有してなる押出乾燥装置であって、前記ブレーカボルトの表面に、前記シリンダーの内外部を連通する少なくとも１本の縦溝を設け、蒸気を外部に逃がすことができるゴム状重合体用エクスパンジョン型押出乾燥装置。
【請求項２】
請求項１記載の押出乾燥装置を用いることを特徴とするゴム状重合体乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム状重合体の乾燥に好適な押出乾燥装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴム状重合体の製造に際しては、重合工程終了後、５〜２０％の水分を含む重合体凝集物（クラム）を適当な形式の乾燥装置を用いて乾燥し製品を得る。製品の含水率は通常１％以下が要求される。乾燥装置の形式には、バンド通風乾燥装置、ベント型押出乾燥装置、エクスパンジョン型押出乾燥装置等がある。中でもエクスパンジョン型押出乾燥装置は、乾燥システム全体の構成がコンパクトでエネルギー効率も良好であるので、各種のゴム状重合体の乾燥に広く用いられている。
【０００３】
エクスパンジョン型押出乾燥装置は、例えば図１（ａ）に示すように、一端に被乾燥物たるクラムを受け入れるホッパー１を備え他端に噴出口３（図１（ｂ）参照）を有するダイ２を備えた横長円筒状のシリンダー４と、外部動力により駆動されて該シリンダー内のライナー面５と所定のクリアランスを保って回転するスクリュー６と、シリンダー４の側面から該シリンダーの半径方向内側へ先端が突出するように該シリンダーの軸方向に所定間隔を置いて植え込まれたブレーカボルト７とを備える。ブレーカボルト７はシリンダー４の胴部に気密にねじ込まれている。図１（ｂ）は、ダイ２及びこれに設けられた噴出口３の詳細を示す縦断面図である。
【０００４】
スクリュー６はホッパー１側からダイ２側に向かって順に、▲１▼移送部、▲２▼圧縮部及び▲３▼計量化部（図１（ａ）参照）に区分され、夫々の目的に応じたスクリューピッチと溝の深さが与えられている。なお、スクリュー６には、ブレーカボルト７の突出位置に対応する位置に切欠が設けられており、スクリュー６とブレーカボルト７が当たらないようになっている。また、シリンダー４の周囲にはジャケット８が設けられスチームで加熱される。ダイ２から押し出された被乾燥物はカッター９で切断されてペレット状等の形態になる。
【０００５】
被乾燥物たるクラムはホッパー１から供給され、スクリュー６によりシリンダー４中をダイ２側へ搬送され、その過程でスクリュー６のピッチと溝の減少に伴う圧縮作用を受けると共に、スクリュー６の切欠部端面とブレーカボルト７の先端部との間で剪断、混練される。かくしてジャケット８から与えられる熱とスクリュー６を回転させる外部動力の一部は、被乾燥物の圧力と温度に変換され、被乾燥物は高温、高圧を付与されつつダイ２まで搬送され、ダイ２の噴出口３から大気中に押し出される。このとき、水分等の気化物が爆発的に大気放出されるので被乾燥物の含水率が急激に低下して、乾燥（エクスパンジョン乾燥）が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各種のゴム状重合体をエクスパンジョン型押出乾燥装置により乾燥する場合、クラムの性状によってはクラムのスクリューへの喰い込みが悪く、単位時間当たりの乾燥量（乾燥レート）が平均的な値に達しない場合がある。このような場合には、シリンダー内の圧力が異常に高くなっており、クラムがホッパー側へ押し戻される現象が観察される。
【０００７】
本発明は、押出乾燥装置におけるこのような喰い込み不良現象を解決し、広い範囲のゴム状重合体を実用上充分な乾燥レートでエクスパンジョン乾燥できる押出乾燥装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記の問題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、前記押出乾燥装置のブレーカボルトの表面にシリンダーの内外部を連通する微細な溝を設けることによりゴム状重合体の喰い込みが顕著に改善され、能率よくエクスパンジョン乾燥が行われることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨は、
（１）一端に被乾燥物を受け入れるホッパーを備え他端に噴出口を有するダイを備えた横長円筒状のシリンダーと、前記シリンダーの側面から該シリンダーの半径方向内側へ先端が突出するように軸方向所定間隔で植え込まれた複数のブレーカボルトと、外部動力により駆動されて前記シリンダ内のライナー面と所定のクリアランスを保って回転し前記ブレーカボルトの突出位置に対応する切欠を有するスクリューとを有してなる押出乾燥装置であって、前記ブレーカボルトの表面に、前記シリンダーの内外部を連通する少なくとも１本の縦溝を設けたゴム状重合体用押出乾燥装置、に存する。
【００１０】
上述のように、ゴム状重合体クラムのスクリューへの喰い込みが悪く乾燥レートが低い値に留まる場合には、シリンダー内部、特にシリンダーの移送部末端から圧縮部にかけて異常な圧力上昇が観察される。これは、クラムの性状によっては移送部末端まで搬送されたクラムの粒界に水膜が形成され、本来はホッパー側へ抜けるべき蒸気が当該部位にに閉じ込められ圧縮されることに起因するものと推定される。従って、何らかの手段によりクラム粒界の水膜を破壊するか、あるいは閉じ込められた蒸気を直接外部へ逃がすことができれば、圧力の異常上昇を解消しクラムの喰い込みを改善しうることが予想された。
【００１１】
本発明に係る押出乾燥装置は、シリンダーの側面に植え込まれたブレーカボルトの表面にシリンダーの内外部を連通する微細な縦溝を設けることにより、この溝を通じて蒸気を直接外部へ逃がし、圧力の異常上昇を解消することを特徴とするものである。これによりクラムのスクリューへの喰い込みが改善され、同一シリンダー圧力に対応する乾燥レートが顕著に向上し、消費動力も大きく改善された。
【００１２】
さらに、一般に押出乾燥装置においてブレーカボルトは容易に交換可能であるから、各種の開口面積を有する溝を備えた幾組かのブレーカボルトを予め用意しておき、操業時のクラムの性状に応じて適宜選択使用することができる。従って本発明は組成や種類によらず広い範囲のゴム状重合体に適用可能であり、また、ブレーカボルトを備えてエクスパンジョン乾燥を行う押出乾燥装置ならば、その形式（例えば一軸か二軸か等）によらず適用可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態として、
（２）前記シリンダーの移送部末端及び圧縮部に配置されている各ブレーカボルトの表面に、前記溝を設けた上記（１）記載の押出乾燥装置、を挙げることができる。
【００１４】
上述のごとく、クラムがホッパーからスクリューへ円滑に喰い込まれない原因は、シリンダーの移送部末端から圧縮部にかけて観察される異常な圧力上昇にあると推定される。従って、クラムの喰い込みを改善するには、その直接的な阻害要因である当該部位の異常圧力を解消することが重要な対策となる。そのため、数多くあるブレーカボルトのうちでも、本実施形態のごとく、特にシリンダーの移送部末端から圧縮部にかけて配置されているブレーカボルトに圧力逃がし機能を付与することが大切である。
【００１５】
しかし、一般にシリンダー内の圧力が過大であると無駄な動力消費の原因となるので、エクスパンジョン乾燥が満足に行われる限度内において、なるべく圧力が低いことが望ましい。従って、溝による圧力逃がし機能を付与すべきブレーカボルトは、上記のように移送部末端から圧縮部かけて配置されるものに限定される訳ではなく、全てのブレーカボルトが対象となりうる。
【００１６】
さらに、本発明の他の好適な実施形態として、
（３）前記ブレーカボルト表面の溝は深さが０．０３〜２ｍｍ、幅が０．０５〜１ｍｍの、該ブレーカボルトの軸方向に延びるＶ溝である上記（１）記載の押出乾燥装置、及び
（４）前記ブレーカボルト１本当たりの溝の数が２〜４本である上記（２）記載の押出乾燥装置、を挙げることができる。
【００１７】
図１（ｃ）に、溝を設けたブレーカボルトの一例を示す。ブレーカボルトの根元部にはねじ山が刻まれ、先端部はねじ山が省略された棒状をなす。本発明に係る溝は、前記根元部からねじ山を横断して先端部に至るブレーカボルトの表面に軸方向に刻設されるものである。このように設けた縦溝は、ブレーカボルトがシリンダーの胴部にねじ込まれた状態において、シリンダーの内外部を連通する圧力逃がし通路を形成する。
【００１８】
本発明に係るブレーカボルト表面の溝の役割は、押出乾燥装置内部のゴム状重合体を外部に溢出させることなく蒸気だけを外部に逃がすことにある。しかし、深さ２ｍｍ以上、幅１ｍｍ以上のＶ溝の場合はゴム状重合体の溢出量が無視しえない値になり、またボルトの強度が弱くなり折損の恐れがある。深さ０．０３ｍｍ以下、幅０．０５ｍｍ以下では十分な圧力逃がし効果を期待できず、また溝が詰まり易くなる。従って、実施形態（３）に示す範囲が好ましい。なおＶ溝の形態を採る理由は製作及び清掃の容易性からである。
【００１９】
本発明の対象となるブレーカボルトの全てに一様な開口面積の一定形状の溝を設けることは製作上及び互換性の利点があるが、必ずしもこれに限られない。すなわち、対象となるブレーカボルトの間で夫々の開口面積を異ならしめて一定の分布を持たせ、より最適な操業状態の実現を追求することもできる。
【００２０】
実施形態（４）に示すように、本発明では各ブレーカボルトに１本以上、好ましくは２〜４本の溝を設ける。１本の場合は溝が詰まったとき直ちに当該ブレーカボルトの圧力逃がし機能が失われるので不安定であること、及び本発明の対象となるブレーカボルトの全てが５本以上の溝を必要とするケースは実際上稀であることから、溝の数は２〜４本が好ましい。図１（ｃ）は、一例として３本の溝７１を設けたブレーカボルト７を示している。
【００２１】
【実施例】
シリンダーの公称径が４吋１／２のエクスパンジョン型押出乾燥装置を用いて本発明を実施し効果を確認したので、以下にその概要を記す。
【００２２】
対象としたゴム状重合体は、スチレン・イソプレン・スチレン（ＳＩＳ）からなるブロック共重合体である。乾燥装置入り口におけるクラムの含水率は１６〜１８％で、これをエクスパンジョン乾燥して含水率１％以下の製品を得ることを目標とした。
【００２３】
図２は、本実施例の効果を説明するグラフである。従来のままのエクスパンジョン型押出乾燥装置による結果を「改造前」、本発明を適用した場合を「改造後」と表示している。グラフの縦軸は各部圧力を、横軸は乾燥レートを表し、ダイ部の圧力と乾燥レートとの関係を黒丸で、ホッパー側から１２番目のブレーカボルトの位置（＃１２ＢＢ位置と略記）で測定した圧力と乾燥レートとの関係を白丸でプロットしてある。また、傾向線を点線及び実線で示す。
【００２４】
図２の「改造前」のグラフに示すように、従来の押出乾燥装置では乾燥レートの増大と共に「＃１２ＢＢ位置圧力」が急激に上昇し、乾燥レートが４５０ｋｇ／ｈｒ近辺で２０ｋｇ／ｃｍ２  を超えてしまう。この状態では喰い込み不良が生じるため乾燥レートはこの付近で頭打ちとなった。
【００２５】
図２の「改造後」のグラフは、シリンダーの移送部末端から圧縮部にかけての６個のブレーカボルトの各々に、図１（ｃ）に示すような３本の溝を設けた結果である。溝の深さは０．１ｍｍ、幅は０．２ｍｍであった。その改善効果は極めて顕著で、乾燥レートが８５０ｋｇ／ｈｒ付近に至るまでは「＃１２ＢＢ位置圧力」は２０ｋｇ／ｃｍ２  以下に留まり、クラムの喰い込みも良好であった。
【００２６】
なお、上記両グラフにおいて「ダイ部圧力」がほぼ類似の傾向を示していることから、シリンダー中間部のブレーカボルトに溝を設けたことがダイ部圧力にはあまり大きく影響していないことがわかる。従って、エクスパンジョン乾燥の状態も、改造前後で大きく変化していないことが推定される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の押出乾燥装置によれば、本来は被乾燥物たるゴム状重合体に剪断・混練を与えることを目的とするブレーカボルトに、シリンダーの内外部を連通する微細な縦溝を設けたことにより、この溝を通じてシリンダー内圧の異常上昇の原因となっている閉じ込められた蒸気を直接外部へ逃がし、この異常圧力により妨げられていたクラムのスクリューへの喰い込みを改善することができた。その結果、僅少な費用で、乾燥レートを顕著に向上することができた。
【００２８】
また、各種の開口面積を有する溝を備えた幾組かのブレーカボルト、あるいは夫々の開口面積を異ならしめて一定の分布を持たせたブレーカボルトの組を予め用意しておき、操業時のクラムの性状に応じて適宜選択使用すれば、組成や種類によらない広範囲のゴム状重合体に対して、最適な乾燥操業状態を実現することができる。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）はエクスパンジョン型押出乾燥装置を示す縦断面図、図１（ｂ）はダイ部の噴出孔を示す部分縦断面図、図１（ｃ）は本発明に係る溝付きブレーカボルトの一例を示す斜視図である。
【図２】実施例の効果を説明するグラフである。
【符号の説明】
１…ホッパー
２…ダイ
３…噴出孔
４…シリンダー
５…ライナー
６…スクリュー
７…ブレーカボルト    ７１…溝
８…ジャケット
９…カッター
【図１】
0003570451.tif 000002
【図２】
0003570451.tif 000003