(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの押出機を備える揮発成分除去装置であって、少なくとも１つの押出機が：
・バレル、および関連する穴径Ｄｎを有するｎ個のバレル穴Ｂｎ（ｎは１以上の整数であり、ｎが１を超える場合の前記バレル穴は、互いに反対側を貫通し、同様に互いに平行に配列される）と、
・１つ以上のスクリューＷｎであって、回転するように駆動させることができ、それぞれの場合で前記バレル穴Ｂｎの１つと同心に配置され、回転軸Ａｎを有し、処理要素が取り付けられ、前記処理要素の円周方向の断面プロファイルが、
◆前記スクリューＷｎの前記回転軸Ａｎに対する前記断面プロファイルの半径方向寸法に関するｍ個の極大Ｒｍｍａｘ  ｎ（ここで、ｍは１〜８の整数である）と、
◆前記スクリューＷｎの前記回転軸Ａｎに対する前記断面プロファイルの半径方向寸法に関する最大値Ｒｍａｘ  ｎであって：
Ｒｍａｘ  ｎ≦（Ｄｎ／２）
を満たすＲｍａｘ  ｎと、
を有する、１つ以上のスクリューＷｎと、
・少なくとも１つの供給ゾーンと、
・ポリマー含有媒体からの揮発性成分を前記押出機から排出するのに好適な少なくとも１つ揮発成分除去開口部をそれぞれの場合に含む、１つ以上の揮発成分除去ゾーンと、
・少なくとも１つの排出ゾーンと、
を有し、
前記押出機がピッチｔを有するスクリュー要素ＳＥを処理要素として有し、該スクリュー要素は、以下の３つの条件：
Ｓ１）前記断面プロファイルが、プロファイル曲線の半径方向寸法を基準として少なくとも１つの極大Ｒｍｍａｘ  ｎを有し、０．４３０Ｄｎ≦Ｒｍｍａｘ  ｎ＜０．４８５Ｄｎである、
Ｓ２）１．６０Ｄｎ＜ｔ＜３．００Ｄｎである、
Ｓ３）それぞれのスクリュー要素の前記断面プロファイルは、０．９０Ｒｍａｘ〜Ｒｍａｘの半径方向寸法の範囲内で、回転方向の前方に位置する作用フランクに対する接線角βが２５°を超えず、それにより前記接線角βは、
◆前記断面プロファイルが連続微分可能とならない、前記処理要素の前記断面プロファイル上の任意の点に接線を引くことで形成される２つの角度の小さい方として定義され、
◆前記断面プロファイルが常に微分可能となる、前記処理要素の前記断面プロファイル上の任意の点では０°である、
の少なくとも２つを満たすように構成される、揮発成分除去装置。
【請求項２】
前記スクリュー要素ＳＥが、モジュール構造を有し、コアシャフト、および前記コアシャフトに対応する開口部を有するスクリュー要素からなる、または一体構造を有するスクリューとして構成される、または個別の小区画からなり一体構造で製造されるスクリューとして構成されることを特徴とする請求項１に記載の揮発成分除去装置。
【請求項３】
前記押出機がバレルと、ｎ＝１〜１６のバレル穴Ｂｎとを有することを特徴とする請求項１または２に記載の揮発成分除去装置。
【請求項４】
ｎが１を超え、前記バレル穴Ｂｎが貫通し、互いに平行に配列されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項５】
一軸スクリューおよび多軸スクリュー押出機が押出機として使用されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項６】
前記揮発成分除去装置の前記押出機が少なくとも１つの分散ゾーンを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項７】
前記スクリュー要素ＳＥが、特徴Ｓ１）およびＳ２）、あるいはＳ２）およびＳ３）、あるいはＳ１）およびＳ３）、あるいは３つの特徴Ｓ１）、Ｓ２）、およびＳ３）のすべてを満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項８】
前記押出機（１４）の移送方向の前記押出機の最後の揮発成分除去ゾーンに、スクリュー要素ＳＥが取り付けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項９】
揮発成分除去ゾーンの数が１〜２０であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの揮発成分除去ゾーンが、前記押出機（１４）の前記供給ゾーン（４）の上流に配置されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１１】
前記揮発成分除去開口部（１６）および揮発成分除去ドーム（１７）が、ポリマー含有媒体の排出を効果的に防止または軽減するように構成され、前記揮発成分除去開口部に取り付けられ、前記押出機の中に移送するように運転される一軸スクリューまたは多軸を有する、あるいはポリマー含有媒体または生成物を前記押出機中に押し戻すために前記揮発成分除去開口部の内側に配置されたローラーまたはベルトを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１２】
材料の表面への付着を軽減または防止するコーティングが、前記揮発成分除去開口部（１５）において使用されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１３】
前記押出機が少なくとも１つの分散ゾーンを有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１４】
少なくとも一部の減圧要素が、前記押出機の前記揮発成分除去ゾーンの上流に配置されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１５】
前記減圧要素として配置された多孔板が、複数の部分からできており、それによって、前記スクリューを取り外すことなく、それらを前記バレル（２１）から取り外すことができることを特徴とする請求項１４に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１６】
前記押出機が、添加剤を投入するための１つ以上の供給開口部を含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１７】
前記スクリュー要素ＳＥが、連続微分可能なプロファイル曲線で完全に表すことができる断面プロファイルを有することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１８】
前記スクリュー要素ＳＥが２フライトまたは３フライトであることを特徴とする請求項１７に記載の揮発成分除去装置。
【請求項１９】
前記スクリュー要素ＳＥが、
−  得られるスクリュープロファイルおよび得られたスクリュープロファイルは、１つの面内にある、
−得られるスクリュープロファイルの回転軸および得られたスクリュープロファイルの回転軸は、前記スクリュープロファイルの前記面に対してそれぞれ垂直にある間隔ａ（軸間隔）で存在し、前記得られるスクリュープロファイルの前記回転軸と前記面との交点を、前記得られるスクリュープロファイルの回転点と呼び、前記得られたスクリュープロファイルの前記回転軸と前記面との交点を、前記得られたスクリュープロファイルの回転点と呼ぶ、
−  合計の前記得られるスクリュープロファイルの円弧の数ｎが４以上（ｎ＞４）である、
−  前記得られるスクリュープロファイルの外半径ｒａは、０を超え（ｒａ＞０）、前記軸間隔未満（ｒａ＜ａ）である、
−  前記得られるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉは、０を超え（ｒｉ＞０）、ｒａ以下（ｒｉ≦ｒａ）である、
−  前記得られるスクリュープロファイルすべての円弧は接線方向で互いに入り込む、
−  前記円弧は、閉じたスクリュープロファイルを形成し、すなわちすべての円弧ｊの角度ａｊの合計は２ｐであり；ここでｐはπである、
−  前記円弧は凸型のスクリュープロファイルを形成する、
−  前記得られるスクリュープロファイルのそれぞれの前記円弧は、前記外半径ｒａおよび前記コア半径ｒｉを有する環であって、前記得られるスクリュープロファイルの前記回転点上にその中点がある環の境界内または境界上にある、
−  前記得られるスクリュープロファイルの少なくとも１つの前記円弧が、点ＰＡにおいて、前記得られるスクリュープロファイルの前記外半径ｒａと接触する、
−  前記得られるスクリュープロファイルの少なくとも１つの前記円弧が、点ＰＩにおいて、前記得られるスクリュープロファイルの前記コア半径ｒｉと接触し、前記得られたスクリュープロファイルの円弧の数ｎ’は、前記得られるスクリュープロファイルの前記円弧の数ｎに等しい、
−  前記得られたスクリュープロファイルの外半径ｒａ’は、前記軸間隔と前記得られるスクリュープロファイルの前記コア半径ｒｉとの差に等しい（ｒａ’＝ａ−ｒｉ）、
−  前記得られたスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’は、前記軸間隔と前記得られるスクリュープロファイルの前記外半径ｒａとの間の差に等しい（ｒｉ’＝ａ−ｒａ）、−  前記得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の角度ａｊ’は、前記得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の角度ａｊに等しく、ｊおよびｊ’は、ともに１から円弧の数ｎまたはｎ’までの範囲内のあらゆる値をとる整数である、
−  前記得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の半径ｒと、前記得られるスクリュープロファイルｊ番目の円弧の半径ｊとの合計は、軸間隔ａに等しく、ｊおよびｊ’は、ともに１から円弧の数ｎまたはｎ’までの範囲内のあらゆる値をとる整数である、−  前記得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の中点は、前記得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の中点からある間隔で存在し、その間隔は前記軸間隔ａに等しく、前記得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の中点は、前記得られたスクリュープロファイルの前記回転点からある間隔で存在し、この間隔は、前記得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の中点の、前記得られるスクリュープロファイルの回転点からの間隔に等しく、前記得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の中点と、前記得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の中点とを接続する線は、前記得られたスクリュープロファイルの前記回転点と、前記得られるスクリュープロファイルの前記回転点とを接続する線に対して平行であり、ｊおよびｊ’は、ともに１から円弧の数ｎまたはｎ’までの範囲内のあらゆる値をとる整数である、
−  前記得られたスクリュープロファイルｊ’番目の円弧の始点は、前記得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の中点を基準とした方向にあり、これは、前記得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の中点を基準とした、前記得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の始点の方向とは反対であり、ｊおよびｊ’は、ともに１から円弧の数ｎまたはｎ’までの範囲内のあらゆる値をとる整数である、
ことを特徴とする請求項１７または１８に記載の揮発成分除去装置。
【請求項２０】
前記スクリュー要素ＳＥが非対称または対称であることを特徴とする請求項１７、１８、または１９のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項２１】
前記スクリュー要素ＳＥの断面プロファイルは以下の外面形状と呼ばれ、前記スクリュー要素ＳＥは、
−  長手方向軸Ｍ＊、
−  中点として前記長手方向軸Ｍ＊をそれぞれ有するコア半径Ｒｊおよび外半径Ｒａ、および
−  前記長手方向軸Ｍ＊の周囲を通る外面形状Α（φ）であって、φが長手方向軸Ｍ＊のまわりの角度である外面形状Α（φ）、
−  前記長手方向軸Ｍからの前記外面形状Α（φ）の間隔ＤＡ（（ｐ）に関してＲｉ＜ＤＡ（（ｐ）＜Ｒａ、
を有し、さらに
−  前記外面形状Α（φ）が、角区間Δφに沿った少なくとも１つの外面形状区間Α（Δφ）を有し、前記長手方向軸Ｍ＊からの連続的に変化する間隔ＤΑ（Δφ）を有し、Ｒｊ＜ＤΑ（Δφ）＜Ｒａであり、
−  関連する縮閉線Ｅを有し、
−  これは多数のｎ個の点Ｐ（ｉ）、ｉ＝１〜ｎおよびｎ≧３であり、
−  それぞれの点Ｐ（ｉ）は、前記長手方向軸Ｍ＊の外側、および前記外半径Ｒａの内部に位置し、
−  ２つの隣接する点Ｐ（ｉ）およびＰ（ｉ＋１）のそれぞれが、互いに対して間隔Δｒ（ｉ）を有し、これはＲｉ／２未満である、
ことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項２２】
前記スクリュー要素ＳＥが、鋼、または鉄、ニッケル、またはコバルトを主成分とする粉末冶金的に製造された金属複合材料でできていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項２３】
それぞれが揮発成分除去押出機または揮発成分除去混練機として構成される予備押出機（２）または予備混練機が、前記押出機（３）の上流に配置される、ことを特徴とする請求項１〜２２のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項２４】
前記揮発成分除去用予備押出機または揮発成分除去用予備混練機、ならびに前記押出機（３）を接続する移送ゾーン（１２）が、少なくとも１つの減圧要素を有することを特徴とする請求項２３に記載の揮発成分除去装置。
【請求項２５】
少なくとも１つの圧力調節ユニットが前記移送ゾーン（１２）中に存在することを特徴とする請求項２４に記載の揮発成分除去装置。
【請求項２６】
１つ以上のさらなる濃縮機ユニットが上流に配置されることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置。
【請求項２７】
少なくとも１種類のポリマーおよび少なくとも１種類の揮発性化合物を含有するポリマー含有媒体（ＰＭ）から揮発性化合物を除去する方法であって、少なくとも：
ａ）請求項１〜２６のいずれか一項に記載の揮発成分除去装置を提供するステップと、
ｂ）揮発成分除去ユニットの前記揮発成分除去開口部を介して揮発性化合物が前記ポリマー含有媒体（ＰＭ）から放出されるように運転される前記揮発成分除去装置中に前記ポリマー含有媒体（ＰＭ）を投入するステップであって、このようにして前記ポリマー含有媒体（ＰＭ）は揮発性化合物が減少し、前記揮発成分除去装置から排出されて、前記ポリマーは前記ポリマー含有媒体から生成物Ｐとして単離され、次に前記生成物Ｐは、前記揮発成分除去装置に投入された前記ポリマー含有媒体（ＰＭ）よりも低い比率の揮発性化合物を有し、前記ポリマーの質量を基準として１重量％未満の全揮発性化合物濃度を有する、ステップと、
を備える、方法。
【請求項２８】
前記ポリマー含有媒体が天然または合成のポリマーを含むことを特徴とする請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ポリマー含有媒体が、エラストマーを含有することを特徴とする請求項２７または２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記ポリマー含有媒体がブチルゴムおよび／またはハロゲン化ブチルゴムを含有することを特徴とする請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ポリマー含有媒体が、懸濁液、ペースト、溶融物、溶液、粒子状固体組成物、またはこれらの混合形態の形態であることを特徴とする請求項２７〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記ポリマー含有媒体が３〜９８重量％のポリマーと、２〜９７重量％の揮発性化合物とを含有し、前記ポリマーおよび前記揮発性化合物の成分は、前記ポリマー含有媒体の全質量の最大９０〜１００重量％を構成する、ことを特徴とする請求項２７〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記揮発成分除去開口部（１６）および揮発成分除去ドーム（１７）中の圧力が１ｈＰａ〜２０００ｈＰａの範囲内であることを特徴とする請求項２７〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記揮発成分除去装置の前記押出機中にストリッピング剤が導入される、ことを特徴とする請求項２７〜３３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
以下の３つの条件：
Ｓ１）断面プロファイルが、プロファイル曲線の半径方向寸法を基準として少なくとも１つの極大Ｒｍｍａｘ  ｎを有し、０．４３０Ｄｎ≦Ｒｍｍａｘ  ｎ＜０．４８５Ｄｎである、
Ｓ２）１．６０Ｄｎ＜ｔ＜３．００Ｄｎである、
Ｓ３）それぞれのスクリュー要素の前記断面プロファイルは、０．９０Ｒｍａｘ〜Ｒｍａｘの半径方向寸法の範囲内で、回転方向の前方に位置する作用フランクに対する接線角βが２５°を超えず、それにより前記接線角βは、
◆前記断面プロファイルが連続微分可能とならない、前記スクリュー要素の前記断面プロファイル上の任意の点に接線を引くことで形成される２つの角度の小さい方として定義され、
◆前記断面プロファイルが常に微分可能となる、前記スクリュー要素の前記断面プロファイル上の任意の点では０°である、
の少なくとも２つを押出機中で満たすように構成されるピッチｔを有するスクリュー要素の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にポリマーメルト、ポリマー溶液、および分散体などのポリマー含有媒体の揮発成分除去方法に関し、上記方法を実施するための揮発成分除去装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
押出成形は、ポリマーの調製、処理、および加工において頻繁に使用されるプロセスである。この場合および以降では、押出成形は、一軸スクリューまたは多軸スクリュー押出機中での媒体の処理である。
【０００３】
ポリマーの調製においては、モノマー、オリゴマー、ならびに助剤および溶媒などの揮発性成分をポリマー含有媒体から除去するために、押出成形が工業的に使用されている（［１］、ｐ．１９２〜２１２；［１］＝（非特許文献１））。さらに、たとえばグラフト、官能基の修飾、あるいは分子量を目標まで増加または減少させることによる分子量の変更によるポリマーの化学的改質も、押出成形中に行うことができ、またはポリマーは、たとえば、添加剤を混入することで仕上げを行うこともできる。
【０００４】
押出成形の利点は、特に押出機中の処理要素として通常使用されるスクリュー要素の噛み合いゾーンにおいて、押出成形されるポリマー含有媒体中に特に多量のエネルギーが放散され、それによって局所的に激しい過熱が生じうるという欠点で相殺される。この局所的な過熱によって、臭い、色、化学組成物の変化などの製品の損傷が生じたり、製品中の不均一性、たとえばゲル粒子または小片が形成されたりすることがある。
【０００５】
局所的な過熱の場合の種々のポリマーの損傷パターンは、たとえば、（特許文献１）の２２ページ７行から２４ページ２５行に記載されている。
【０００６】
ポリブタジエン（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロブチルゴム（ＣＩＩＲ）、ブロモブチルゴム（ＢＩＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリクロロプレン（ＣＲ）、ブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、部分水素化ブタジエン−アクリロニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、およびエチレン−プロピレン−ジエンコポリマー（ＥＰＤＭ）などのゴムは、特に、温度が高すぎる場合に、架橋およびゲル形成を示す傾向にあり、それによって、それらより製造される製品の機械的性質が大きく低下することがある。クロロブチルゴムおよびブロモブチルゴムの場合、ならびにクロロプレンゴムの場合も、腐食性の塩化水素または臭化水素が高温で遊離することがあり、これがポリマーのさらなる分解を触媒する。
【０００７】
ポリマーの破壊が進行する反応速度は温度に依存し、この場合の反応速度定数ｋ（Ｔ）はアレニウスの式：
ｋ（Ｔ）＝Ａ・ｅｘｐ（−ＥＡ／（Ｒ・Ｔ））
によって表すことができる。
【０００８】
この式中、ｋは反応速度定数であり、Ｔは［Ｋ］の単位の絶対温度であり、Ａは頻度因子であり、ＥＡは［Ｊ／ｍｏｌ］の単位の活性化エネルギーであり、Ｒは［Ｊ／（ｍｏｌ・Ｋ）］の単位の一般気体定数である。
【０００９】
したがって、平均温度の上昇ができる限り低くなり、従来技術による古典的Ｅｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルを有するスクリュー要素のかみ合いゾーンで生じるような局所的な温度ピークが回避されるように、ポリマー含有媒体の押出成形方法は、一般にエネルギーの観点からも構成するべきである。
【００１０】
従来技術は、この問題を解決するための多数の方法を有する。
【００１１】
（特許文献２）には、シングルフライト処理要素またはスクリュー要素を有する二軸スクリュー機械が開示されている。断面において、スクリュー要素の外面形状は円弧で構成される。回転方向の作用フランクは、スクリュー要素の外半径上または長手方向軸上のいずれかに中点が位置する３つの円弧で構成される外面形状を有する。欠点の１つは、これらのスクリュー要素は、加工される材料に対して作用する剪断流および／または伸長流の設定の自由度がごくわずかなことである。
【００１２】
（特許文献３）および（特許文献４）には、丸みを帯びた形状によって、押出成形中にポリマー含有媒体へのエネルギー投入量が少なくなる押出機の処理要素、特にスクリュー要素が開示されている。
【００１３】
（特許文献５）には、処理プラントが開示されており、バイモーダルポリオレフィンの揮発成分除去方法も開示されている。この処理プラントにおいて、２つの共回転二軸スクリュー押出機が直列に配置され、移送方向から見た第２の押出機は、処理されるポリオレフィンの揮発成分を除去するための揮発成分除去ゾーンを有する。この処理プラントの欠点の１つは、揮発成分除去性能が低いこと、すなわち除去される望ましくない揮発性成分の比率が低いことである。
【００１４】
（特許文献６）には、多量の揮発分を放出する材料を処理するための方法および装置が開示されている。押出装置は、１つの主押出機と、この中に横方向に開いた２つの二次押出機とを有し、それによって主押出機の気化ゾーン中で形成されたガス流少なくとも３つの副流に分割され、次に押出機から排出される。
【００１５】
（特許文献７）には、混練機を使用して揮発性成分をポリマー含有媒体から除去する方法が開示されている。この場合、混練機の壁を介してエネルギーが部分的に導入されて、溶媒の気化に使用される。さらに、混練機のスクリューを回転させることによって機械的エネルギーとしてのエネルギーが導入される。混練機による機械的エネルギーの導入は、生成物の粘度に大きく依存し、そのため工業的に使用される方法の自由度、したがって魅力が大きく低下する。
【００１６】
（特許文献８）には、減圧下で運転される、逆方向の揮発成分除去ゾーンと、移送方向の複数の揮発成分除去ゾーンとを有するプラスチックの揮発成分を除去するための装置よび方法が開示されている。揮発性成分の残留濃度を低くするために減圧が必要である。
【００１７】
（非特許文献２）、ならびに（特許文献９）および（特許文献１０）には、フラッシュタンクおよび１つ以上の押出機を使用したゴム溶液の直接揮発成分除去が開示されている。
【００１８】
（特許文献１１）には、乾燥プロセス中に超音波プローブを使用する、０．１重量％未満の含水率を有するブチルゴムなどのポリマーの調製方法が開示されている。しかし、超音波によって生じる非常に高い剪断応力は、工業的使用には好ましくない。
【００１９】
（特許文献１２）には、ゴム溶液を濃縮するための１段階プロセスが開示されている。減圧下での揮発成分除去によって１段階で存在する溶媒を除去するために蒸気によってゴム溶液を加熱して、白色クラムを製造する。（特許文献１２）では、低蒸気圧で揮発性成分を除去するために多量の蒸気流を推奨しており、それによってクラム中に追加の水が含まれるために望ましくない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】国際公開第２００９／１５３０００  Ａ号パンフレット
【特許文献２】独国特許出願公開第１  １８０  ７１８  Ａ号明細書
【特許文献３】国際公開第２００９／１５２９６８号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２０１１／０３９０１６号パンフレット
【特許文献５】欧州特許出願公開第１  ６１７  ９８５  Ａ１号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第０８６１７１７  Ａ１号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公開第１  １２７  ６０９  Ａ２号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１  １６５  ３０２  Ａ１号明細書
【特許文献９】国際公開第２０１０／０３１８２３  Ａ号パンフレット
【特許文献１０】ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５４４１５号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，０５５，００１号明細書
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００１／０５６１７６  Ａ１号明細書
【非特許文献】
【００２１】
【非特許文献１】Ｋｌｅｍｅｎｓ  Ｋｏｈｌｇｒｕｅｂｅｒ．Ｔｗｉｎ−Ｓｃｒｅｗ  Ｅｘｔｒｕｄｅｒｓ，Ｈａｎｓｅｒ  Ｖｅｒｌａｇ  Ｍｕｎｉｃｈ  ２００７
【非特許文献２】“Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ”，ｐａｒｔｓ  Ｉ  ａｎｄ  ＩＩ、２０００年３月および４月；執筆者：Ｃ．Ｇ．Ｈａｇｂｅｒｇ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、ポリマー含有媒体、特にゴム含有媒体の押出成形の場合の問題を解決するための以上の方法は、依然として改善可能である。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
したがって本発明の目的の１つは、高い揮発成分除去性能で、高いポリマー処理量とともに揮発性成分の低残留含有率を可能にする、揮発性成分をポリマー含有媒体から除去する方法を提供することであった。
【００２４】
したがって、本発明は、揮発性成分をポリマー含有媒体から除去するのに特に好適であり、少なくとも１つの押出機を有する装置であって、少なくとも１つの押出機が：
・バレル、および関連する穴径Ｄｎを有するｎ個のバレル穴Ｂｎ（ｎは整数であり、好ましくは１〜１６の整数であり、特に好ましくは１〜１２の整数であり、非常に特に好ましくは２〜８の整数であり、さらにより好ましくは２であり、ｎが１を超える場合のバレル穴は、好ましくは互いに反対側を貫通し、同様に好ましくは互いに平行に配列される）と、
・１つ以上のスクリューＷｎであって、回転するように駆動させることができ、それぞれの場合でバレル穴Ｂｎの１つと同心に配置され、回転軸Ａｎを有し、処理要素が取り付けられ、処理要素の円周方向の断面プロファイルが、
◆スクリューＷｎの回転軸Ａｎに対する断面プロファイルの半径方向寸法に関するｍ個の極大Ｒｍｍａｘ  ｎ（ここで、ｍは１〜８の整数であり、好ましくは１〜４の整数であり、特に好ましくは１、２、または３であり、非常に特に好ましくは１または２であり、さらにより好ましくは２である）と、
◆スクリューＷｎの回転軸Ａｎに対する断面プロファイルの半径方向寸法に関する最大値Ｒｍａｘ  ｎであって：
Ｒｍａｘ  ｎ≦（Ｄｎ／２）
を満たすＲｍａｘ  ｎと、
を有する、１つ以上のスクリューＷｎと、
・少なくとも１つの供給ゾーンと、
・ポリマー含有媒体からの揮発性成分を押出機から排出するのに好適な少なくとも１つの揮発成分除去開口部をそれぞれの場合に含む、１つ以上の揮発成分除去ゾーンと、
・少なくとも１つの排出ゾーンと、
を有し、
押出機が、以下の３つの条件：
Ｓ１）断面プロファイルが、プロファイル曲線の半径方向寸法を基準として少なくとも１つの極大Ｒｍｍａｘ  ｎを有し：
０．４２０Ｄｎ＜Ｒｍｍａｘ  ｎ＜０．４９０Ｄｎ、好ましくは０．４３０Ｄｎ≦Ｒｍｍａｘ  ｎ＜０．４８５Ｄｎ、特に好ましくは０．４４０Ｄｎ＜Ｒｍｍａｘ  ｎ＜０．４８２Ｄｎ、特に好ましくは０．４５０Ｄｎ＜Ｒｍｍａｘ  ｎ＜０．４８０Ｄｎである、  Ｓ２）１．３８Ｄｎ＜ｔ＜５．００Ｄｎ、好ましくは１．６０Ｄｎ＜ｔ＜３．００Ｄｎ、特に好ましくは１．８０Ｄｎ＜ｔ＜２．５０Ｄｎ、非常に特に好ましくは１．９０Ｄｎ＜ｔ＜２．４０Ｄｎである、
Ｓ３）それぞれのスクリュー要素の断面プロファイルは、０．９５Ｒｍａｘ〜Ｒｍａｘ、好ましくは０．９０Ｒｍａｘ〜Ｒｍａｘ、特に好ましくは０．８０Ｒｍａｘ〜Ｒｍａｘ、非常に特に好ましくは０．５０Ｒｍａｘ〜Ｒｍａｘ、さらにより好ましくは０〜Ｒｍａｘの全範囲の半径方向寸法の範囲内で、回転方向の前方に位置する作用フランクに対する接線角βが３０°を超えず、好ましくは２５°、特に好ましくは２２°、非常に特に好ましくは１５°、非常に特に好ましくは１０°を超えず、接線角βは、
◆断面プロファイルが連続微分可能とならない、処理要素の断面プロファイル上の任意の点に接線を引くことで形成される２つの角度の小さい方として定義され、
◆断面プロファイルが常に微分可能となる、処理要素の断面プロファイル上の任意の点では０°である、
の少なくとも２つを満たすように構成されるピッチｔを有するスクリュー要素を処理要素として有する、装置を提供する。
【００２５】
本発明の範囲は、明示的に言及される特徴および特徴の組み合わせだけでなく、各特徴に関して規定される好ましい範囲のあらゆる組み合わせをも含む。
【００２６】
本発明の目的の場合、断面プロファイルは、処理要素が配置されるスクリューの回転軸Ａｎと直交する面における、処理要素、特にスクリュー要素のプロファイルである。
【００２７】
スクリュー要素という用語は、コアシャフトと、コアシャフトに対応する開口部を有するスクリュー要素とを現在通常通り含むモジュール構造、および一体構造、たとえばワンピース形態のスクリュー、一体構造で製造される個別の小区画からなるスクリュー、または上記構造の組み合わせを含んでいる。
【００２８】
前述の幾何学的な比率は、図１に示されるようなしっかりと噛み合う二軸スクリュー押出機の場合の古典的な２フライトＥｒｄｍｅｎｇｅｒプロファイルによって説明される。このＥｒｄｍｅｎｇｅｒプロファイルは、たとえば、回転軸Ａ１およびＡ２に対する断面プロファイルの半径方向寸法に関して、それぞれの場合で最大値Ｒｍａｘを有するスクリューの噛み合う領域中で、２つの極大Ｒ１ｍａｘおよびＲ２ｍａｘを有する。
【００２９】
本明細書では、スクリューＷｎの回転軸Ａｎに対する断面プロファイルの半径方向寸法に関して、それぞれ最大値Ｒｍａｘの少なくとも８５％、好ましくは少なくとも９５％であるｐ個の極大Ｒｐｍａｘを有するスクリュー要素は、一般にｐフライトスクリュープロファイルとも記載される。
【００３０】
回転方向の前方に位置する作用フランクは、本発明の目的では、回転方向のスクリューＷｎの回転軸Ａｎに対する断面プロファイルの半径方向寸法に関して極大Ｒｍｍａｘ  ｎから次の極小Ｒｍ  ｍｉｎ  ｎまでのスクリュー要素の断面プロファイルの領域である。極大Ｒｍｍａｘ  ｎまたは極小Ｒｍｍｉｎ  ｎが１つの点である場合、これは定義によって、作用フランク（Ｆａｋｔ）および受動フランクＦｐａｓｓのどちらの構成要素でもない。たとえば、スクリュープロファイルの関数Ｒ（φ）に対して平坦状極大を有する噛み合い領域の中点にも同じことが適用され、ここでφは、噛み合い角ＫＷにわたる、回転軸Ａに対する円周方向の角度である。この場合、図１に示されるように、スクリュー要素の回転方向の平坦状極大の中点から極大の終点までの領域も、定義によって作用フランクＦａｋｔの一部となる。スクリュー要素の回転方向の極大の終点は、図１に示されるＥｒｄｍｅｎｇｅｒプロファイル中の交点Ｓｐである。
【００３１】
さらに、図１中に例として半径０．９Ｒｍａｘが示されており、これより、噛み合い円弧およびフランク円弧の交点Ｓｐが、この半径の外側に位置し、すなわち０．９Ｒｍａｘ〜Ｒｍａｘの間であり、プロファイル中のキンクを形成し、これがスクリュー要素の端部を形成することが分かる。噛み合い円弧の接線Ｔ１と、フランク円弧の接線Ｔ２、さらには接線Ｔ１およびＴ２に挟まれた小さい方の角β（図示されるＥｒｄｍｅｎｇｅｒプロファイルでは約３４°である）が、同様に図１に示されている。
【００３２】
したがって示されるＥｒｄｍｅｎｇｅｒプロファイルは特徴Ｓ３）を満たさない。
【００３３】
特徴Ｓ１）は、本明細書においては半径方向の遊びとも記載される。
【００３４】
本発明によると、ポリマー含有媒体は、少なくとも１種類のポリマーおよび少なくとも１種類の揮発性化合物を含む媒体である。
【００３５】
ポリマーは、天然または合成のポリマーであってよく、好ましくは２０００ｇ／ｍｏｌを超え、特に好ましくは５０００ｇ／ｍｏｌを超える重量平均分子量を有するものであってよい。
【００３６】
天然および合成のポリマーの例としては、熱可塑性ポリマー、たとえば、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル、特にポリブチレンテレフタレートおよびポリエチレンテレフタレート、ポリラクチド、ポリエーテル、熱可塑性ポリウレタン、ポリアセタール、フルオロポリマー、特にポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、ポリオレフィン、特にポリエチレンおよびポリプロピレン、ポリイミド、ポリアクリレート、特にポリ（メチル）メタクリレート、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリアリールエーテルケトン、スチレンポリマー、特にポリスチレン、スチレンコポリマー、特にスチレン−アクリロニトリルコポリマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー、およびポリ塩化ビニル、ならびにエラストマー、たとえば、スチレン−ブタジエンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、たとえばエチレン−プロピレン−ジエン（Ｍクラス）ゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、水素化ニトリルゴム、ブチルゴム、ハロブチルゴム、クロロプレンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、ポリウレタンゴム、グッタペルカ、フルオロゴム、シリコーンゴム、スルフィドゴム、クロロスルホニル−ポリエチレンゴムからなる群のゴム、ならびに上記の熱可塑性ポリマーおよびエラストマーのあらゆる混合物が含まれる。
【００３７】
本発明の状況においては、ブチルゴムという用語は、特に、イソブテン（２−メチルプロペン）およびイソプレン（２−メチルブタ−１，３−ジエン）のコポリマーを意味する。モル基準で、ポリマーのイソプレン含有率は、０．００１〜５％、好ましくは１．８〜２．３ｍｏｌ％の範囲内である。ブチルゴムは、不規則に分布したイソプレン単位を有する線状ポリイソブテン鎖からなる。イソプレン単位によって、ポリマー鎖に不飽和位置が導入され、それによって加硫が可能となる。ブチルゴムの質量平均分子量Ｍｗは、通常５０，０００〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、好ましくは３００，０００〜１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの範囲内である。
【００３８】
ハロゲン化ブチルゴムは、ポリマーに化学結合したある量のハロゲンをさらに含有する。化学結合したハロゲンの量は、ポリマーの全質量を基準として通常＞０〜３重量％の範囲内である。（ハロ）ブチルゴムは、添加剤、たとえば０．０００１〜４ｐｈｒ（ｐｈｒ＝ゴム重量を基準にしたゴム１００部に対する部数）のエポキシ化大豆油（ＥＳＢＯ）、０．０００１〜５ｐｈｒのステアリン酸カルシウム、および０．０００１〜０．５ｐｈｒの酸化防止剤をも含有することができる。ブチルゴム製品の用途に依存して他の添加剤も同様に使用することができ、すなわちフィラーまたは着色剤を使用することができる。
【００３９】
ブロモブチルゴムの場合、最終製品中の典型的な臭素含有率は、１．５〜２．５重量％、好ましくは１．６〜２．０重量％である。
【００４０】
クロロブチルゴムの場合、最終製品中の典型的な臭素含有率は、１．０〜１．５重量％、好ましくは１．１５〜１．３５重量％である。
【００４１】
本発明により使用されるポリマー含有媒体は、たとえば、懸濁液、ペースト、溶融物、溶液、粒子状固体組成物、または上記の種類の混合形態の形態であってよい。
【００４２】
本発明の目的では、用語「揮発性化合物」は、１０１３ｈＰａの圧力で２５０℃未満の沸点を有する化合物を意味する。揮発性化合物は、特に、水およびその他の揮発性無機化合物、ならびに揮発性有機化合物である。揮発性有機化合物は、典型的には、重合中、または後の処理ステップ中に使用される溶媒、たとえば添加剤などの他の有機化合物の重合プロセスから得られるモノマーまたはオリゴマーである。
【００４３】
押出機は、好ましくは１つのバレルを有し、ｎ＝１〜１６、特に好ましくはｎ＝１〜１２、非常に特に好ましくはｎ＝２〜８、さらにより好ましくはｎ＝２のバレル穴Ｂｎを有する。
【００４４】
ｎが１を超える場合、バレル穴Ｂｎは、好ましくは互いに反対側を貫通し、同様に好ましくは互いに平行に配列される。ｎが１を超え、バレル穴は、貫通せず、好ましくは平行である実施形態は、本発明の可能な一実施形態となる。
【００４５】
したがって、本発明の目的に好適な押出機の種類としては、一軸スクリューおよび多軸スクリュー押出機、たとえば二軸スクリュー押出機、またはリング押出機が挙げられ、二軸スクリュー押出機が好ましい。二軸スクリュー押出機は、反転または共回転で運転することができる。密接に噛み合う処理要素、特に自己清浄化スクリュー要素が取り付けられた、特に二軸スクリュー押出機などの多軸スクリュー押出機またはリング押出機が好ましい。多軸スクリュー押出機は、噛み合わず互いに接触しない押出機スクリューまたは処理要素を有する押出機であってもよい。
【００４６】
一実施形態においては、揮発成分除去装置の少なくとも１つの押出機は、少なくとも１つの分散ゾーンも有する。分散ゾーン中では、たとえば、ストリッピング剤または他の添加剤をポリマー中に導入することもできる。分散ゾーンの処理要素はたとえば、混練要素、歯付ブロック、歯付ディスク、または歯付混合要素であってよい。好適な要素の可能性のあるさらなる選択は、［１］に見ることができる。
【００４７】
スクリュー要素の作用フランクの領域中、押出成形されるポリマー含有媒体は、押出機スクリューＷｎの回転によって、押出機スクリューＷｎのバレル穴Ｂｎ中のさらに狭いくさび形の中に押し込まれる。剪断流および伸長流がここで生じ、特に本発明の揮発成分除去の場合、これによって表面が頻繁に新しくなり、それによってポリマー含有媒体からの揮発性成分の拡散が改善される。
【００４８】
驚くべきことに、特徴Ｓ１）、Ｓ２）、およびＳ３）の２つ、たとえばＳ１）およびＳ２）あるいはＳ２）およびＳ３）あるいはＳ１）およびＳ３）、あるいは好ましくは特徴Ｓ１）、Ｓ２）、およびＳ３）の３つすべてに適合するスクリュー要素が処理要素として押出機中に存在する場合に、押出機の処理量および揮発成分除去性能が顕著に改善されうることが分かった。
【００４９】
一実施形態においては、特徴Ｓ１）およびＳ２）、あるいは特徴Ｓ１）、Ｓ２）、およびＳ３）の３つすべてが満たされる。
【００５０】
特徴Ｓ１）、Ｓ２）、およびＳ３）の前述の組み合わせを満たすスクリュー要素は、エネルギー入力が低く維持されるために、前述の押出成形されるポリマーの損傷は、高い揮発成分除去性能にもかかわらず、大きくまたは完全に回避できることが分かった。この効果は、特に、前述の特徴を有するスクリュー要素が少なくとも１つの揮発成分除去ゾーンで使用される場合に十分に利用される。押出機の少なくとも最後の揮発成分除去ゾーンに、対応するスクリュー要素が取り付けられることが好ましい。さらなる一実施形態においては、押出機のすべての揮発成分除去ゾーンに対応するスクリュー要素が取り付けられる。揮発成分除去ゾーンの数は、原則として全く制限されず、たとえば、１〜２０、好ましくは１〜１０、特に好ましくは２〜８であってよい。揮発成分除去ゾーンは、通常は押出機の供給ゾーンの下流にあり；押出機の供給ゾーンの上流に少なくとも１つの揮発成分除去ゾーン（逆方向揮発成分除去ゾーンとも呼ばれる）を配列することが好ましい。
【００５１】
通常、揮発成分除去ゾーンは、当業者に周知のように、少なくとも１つの揮発成分除去開口部を押出機バレル中に有し、これは揮発成分除去ドーム中に開いており、この揮発成分除去ドームは、ガス排出ラインを介して、ポリマー含有媒体から放出された揮発性化合物が凝縮する凝縮器ユニットに接続される。揮発成分除去ドームの揮発成分除去ゾーン中の圧力は、好ましくはポンプ、特に真空ポンプによって調節される。
【００５２】
揮発成分除去開口部および揮発成分除去ドームを介してポリマー含有媒体から放出される揮発性化合物は、それらを有するポリマーまたは生成物を移動させることがあり、最悪の場合には、それによって揮発成分除去開口部および揮発成分除去ドームがふさがれることがある。
【００５３】
したがって、揮発成分除去開口部および揮発成分除去ドームは、本発明の好ましい一実施形態においては、ポリマー含有媒体または生成物の排出が効果的に防止または軽減されるように構成される。
【００５４】
これを実現するための好適な手段は、揮発成分除去開口部に取り付けられ、押出機中に移送するために運転される一軸スクリューまたは多軸スクリュー、特に二軸スクリューの停止スクリュー、あるいは、ポリマー含有媒体または生成物を押出機中に押し戻すために揮発成分除去開口部の内側に配置されたローラーまたはベルトである。上記の手段とは別にまたはこれに加えて、材料の表面への付着を軽減または防止するコーティングを揮発成分除去開口部上に使用することができる。好適なコーティングは、たとえば、ＤＬＣ（ダイヤモンド状炭素）、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびニッケル合金である。
【００５５】
揮発成分除去開口部および揮発成分除去ドームの圧力は、たとえば、１ｈＰａ〜２０００ｈＰａの範囲内、好ましくは５ｈＰａ〜９００ｈＰａの範囲内である。
【００５６】
複数の揮発成分除去ゾーンが押出機の供給ゾーンの下流に配置される場合、個々の揮発成分除去ゾーンを互いに封鎖し、押出機の移送方向で漸進的な脱気を可能にするため、個々の揮発成分除去ゾーンの間に、圧力上昇ゾーン、好ましくはさらなるバンキングアップ要素を取り付ける必要がある。この場合、複数の揮発成分除去ゾーンは、異なる圧力で、特に押出機の移送方向で通常は低くなる圧力で運転することができる。
【００５７】
揮発成分除去ゾーンは、通常、約０．１〜０．６、好ましくは０．３〜０．５の容積充填度を有する部分充填ゾーンであり、圧力上昇ゾーンおよび場合によりバンキングアップ要素において１の容積充填度が達成される。その場合、これらは完全充填ゾーンまたは区画と呼ばれる。
【００５８】
圧力上昇ゾーン中の処理要素として、たとえば、揮発成分除去ゾーン中よりも小さいピッチｔを有する従来のスクリュー要素を使用することができる。
【００５９】
バンキングアップ要素として、たとえば、逆方向移送要素、小さいピッチを有する順方向移送要素、歯付ブロック、バンキングアップディスク、歯付混合要素、または一般に小さい移送体積を有する要素を使用することができる。
【００６０】
たとえばストリッピング剤またはその他の添加剤をポリマー含有媒体中に導入するために、押出機は、たとえば少なくとも１つの分散ゾーンを有することもできる。驚くべきことに、少なくとも１つの分散ゾーンが処理要素として、ピッチｔを有し、以下の３つの条件：
Ｓ１）前述の値、たとえばこれらの好ましい範囲を有する、
Ｓ３）前述の値、たとえばこれらの好ましい範囲を有する、
Ｓ４）１．５０Ｄｎ＜ｔ＜１２．００Ｄｎ、好ましくは１．６０Ｄｎ＜ｔ＜１０．００Ｄｎ、特に好ましくは２．００Ｄｎ＜ｔ＜９．００、
の少なくとも２つを満たすように構成されるスクリュー要素を有する場合に、押出機中の分散が特に十分に機能することが分かった。
【００６１】
揮発成分除去を促進するためにストリッピング剤がポリマー含有媒体中に導入される場合、分散ゾーンは、好ましくは押出機の揮発成分除去ゾーンの上流に配置される。
【００６２】
一実施形態においては、揮発成分除去ゾーンは、少なくとも一部の減圧要素の上流に配置される。
【００６３】
減圧要素は、たとえば、回転多孔板または固定多孔板であってよい。
【００６４】
このような多孔板は、たとえば、特開昭５９−０４８１３６号公報、米国特許第３，５０１，８０７号明細書、独国特許第３４  ３１  ０６３号明細書、独国特許第６２３  ９０３号明細書、および国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０６２６３６号明細書によって周知である。
【００６５】
減圧要素として、たとえば、逆方向移送要素、非常に小さいピッチを有する順方向移送要素、歯付ブロック、またはバンキングアップディスクを使用することもできる。
【００６６】
好ましい一実施形態においては、固定多孔板であって、使用中に固定されるが、バレルから取り外し可能であり、それぞれが押出機中に存在する各スクリューを収容するための収容開口部を有し、好ましくはスクリューの摺動シールとして機能する固定多孔板が使用される。バレル穴Ｂに関するスクリューに対する収容開口部の半径方向の間隔は、好ましくは０．００１≦ｓ／Ｄ≦０．０２、好ましくは０．００２≦ｓ／Ｄ≦０．０１および特に好ましくは０．００３≦ｓ／Ｄ≦０．００６となるような間隔である。
【００６７】
多孔板は、１つ以上、好ましくは多数の孔を有し、これらの孔は、たとえば、１ｍｍ≦ｄ≦６ｍｍ、好ましくは１．５ｍｍ≦ｄ≦５ｍｍ、特に好ましくは２ｍｍ≦ｄ≦４ｍｍの直径ｄを有する。
【００６８】
同様の好ましい一実施形態においては、多孔板は複数の部分、好ましくは２つの部分でできており、そのためスクリューを取り外さずにバレルから多孔板を取り外すことができる。
【００６９】
多孔板の使用の特に好都合な点は、多孔板を通過するポリマー含有媒体が、揮発成分除去ゾーンの後の自由空間でストランドの形態となり、ダイプレートの上流のポリマー含有媒体よりも表面積が大きくなることである。結果として、揮発性化合物は、ポリマー含有媒体から容易に離れ、後に分離することができる。
【００７０】
一般に、押出機は、添加剤を投入するための１つ以上の供給開口部を含むことができ、これらは原則的には押出機中のあらゆる位置に配置することができ、好ましくは揮発成分除去ゾーンの外側に配置することができ、好ましくは、分散ゾーンが存在する場合にはその中に配置することができる。
【００７１】
供給開口部から投入できる添加剤の例としては、特に（ハロ）ブチルゴム生成物の場合では、安定剤、酸捕捉剤、たとえばＥＳＢＯ（エポキシ化大豆油）、ステアリン酸カルシウムなどのステアレート類、酸化防止剤などが含まれる。好適な酸化防止剤の例としては、立体障害を有するフェノール類、たとえばブチルヒドロキシトルエン類およびそれらの誘導体、たとえばＩｒｇａｎｏｘ  １０１０および１０７６、アミン類、メルカプトベンゾイミダゾール、ある種のホスフィット類などが含まれる。
【００７２】
これとは別に、またはこれに加えて、添加剤は、揮発成分除去装置に入る前のポリマー媒体ＰＭ中に投入することもできるし、添加剤が液体である場合は、ストリッピング剤とともに押出機中に投入することもできる。
【００７３】
特徴Ｓ３）を満たすことができるスクリュー要素は、原則的には、たとえば、国際公開第２００９／１５２９６８  Ａ号パンフレットおよび国際公開第２０１１／０３９０１６  Ａ号パンフレットから周知である。
【００７４】
本発明によると、連続微分可能なプロファイル曲線によって断面プロファイルを完全に表すことができるスクリュー要素を使用することが好ましい。このような断面プロファイルは、好ましくは２フライトまたは３フライトである。このようなスクリュー要素の断面プロファイルを、本明細書では以降スクリュープロファイルと記載する。
【００７５】
密接に噛み合う多軸スクリュー押出機、たとえば特に、二軸スクリュー押出機、好ましくは共回転二軸スクリュー押出機中で前述のスクリュー要素を使用することが特に好ましい。
【００７６】
このようなスクリュー要素の断面プロファイルは、複数の円弧の配列によって明確に表すことができ、それらは全体でｎ個の円弧で構成され、ここでｎは４以上である。ｎ個の円弧のそれぞれは始点および終点を有する。ｎ個の円弧は、それぞれの始点および終点において接線方向に互いに入り込み、それによってそれらを合わせたものが連続微分可能なプロファイル曲線を形成する。
【００７７】
それぞれの円弧ｊ（ｊ＝１〜ｎ）の位置は、２つの異なる点を伝えることで明確に確定することができる。それぞれの円弧の位置は、好都合には中点と始点または終点とを示すことによって確定される。個々の円弧ｊの大きさは、半径ｒｊと、始点および終点の間の中点の角度ａｊとによって確定され、ここで半径ｒｊは、０を超えスクリューの軸の間の間隔未満であり、ラジアンの単位での角度ａｊは０以上および２ｐ以下であり；ｐはπである。
【００７８】
前述のスクリュー要素は以下のことを特徴とする：
−得られるスクリュープロファイルおよび得られたスクリュープロファイルは、１つの面内にある、
−得られるスクリュープロファイルの回転軸および得られたスクリュープロファイルの回転軸は、スクリュープロファイルの前記面に対してそれぞれ垂直にある間隔ａ（軸間隔）で存在し、得られるスクリュープロファイルの回転軸と前記面との交点を、得られるスクリュープロファイルの回転点と呼び、得られたスクリュープロファイルの回転軸と前記面との交点を、得られたスクリュープロファイルの回転点と呼ぶ、
−合計の得られるスクリュープロファイルの円弧の数ｎが４以上（ｎ＞４）である、
−得られるスクリュープロファイルの外半径ｒａは、０を超え（ｒａ＞０）、軸間隔未満（ｒａ＜ａ）である、
−得られるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉは、０を超え（ｒｉ＞０）、ｒａ以下（ｒｉ≦ｒａ）である、
−得られるスクリュープロファイルすべての円弧は接線方向で互いに入り込む、
−円弧は、閉じたスクリュープロファイルを形成し、すなわちすべての円弧ｊの角度ａｊの合計は２ｐであり；ここでｐはπである、
−円弧は凸型のスクリュープロファイルを形成する、
−得られるスクリュープロファイルのそれぞれの円弧は、外半径ｒａおよびコア半径ｒｉを有する環であって、得られるスクリュープロファイルの回転点上にその中点がある環の境界内または境界上にある、
−得られるスクリュープロファイルの少なくとも１つの円弧が、点ＰＡにおいて、得られるスクリュープロファイルの外半径ｒａと接触する、
−得られるスクリュープロファイルの少なくとも１つの円弧が、点ＰＩにおいて、得られるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉと接触し、得られたスクリュープロファイルの円弧の数ｎ’は、得られるスクリュープロファイルの円弧の数ｎに等しい、
−得られたスクリュープロファイルの外半径ｒａ’は、軸間隔と得られるスクリュープロファイルのコア半径ｒｉとの差に等しい（ｒａ’＝ａ−ｒｉ）、
−得られたスクリュープロファイルのコア半径ｒｉ’は、軸間隔と得られるスクリュープロファイルの外半径ｒａとの間の差に等しい（ｒｉ’＝ａ−ｒａ）、
−得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の角度ａｊ’は、得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の角度ａｊに等しく、ｊおよびｊ’は、ともに１から円弧の数ｎまたはｎ’までの範囲内のあらゆる値をとる整数である、
−得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の半径ｒと、得られるスクリュープロファイルｊ番目の円弧の半径ｊとの合計は、軸間隔ａに等しく、ｊおよびｊ’は、ともに１から円弧の数ｎまたはｎ’までの範囲内のあらゆる値をとる整数である、
−得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の中点は、得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の中点からある間隔で存在し、その間隔は軸間隔ａに等しく、得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の中点は、得られたスクリュープロファイルの回転点からある間隔で存在し、この間隔は、得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の中点の、得られるスクリュープロファイルの回転点からの間隔に等しく、得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の中点と、得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の中点とを接続する線は、得られたスクリュープロファイルの回転点と、得られるスクリュープロファイルの回転点とを接続する線に対して平行であり、ｊおよびｊ’は、ともに１から円弧の数ｎまたはｎ’までの範囲内のあらゆる値をとる整数である、
−得られたスクリュープロファイルｊ’番目の円弧の始点は、得られたスクリュープロファイルのｊ’番目の円弧の中点を基準とした方向にあり、これは、得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の中点を基準とした、得られるスクリュープロファイルのｊ番目の円弧の始点の方向とは反対であり、ｊおよびｊ’は、ともに１から円弧の数ｎまたはｎ’までの範囲内のあらゆる値をとる整数である。
【００７９】
スクリュー要素は、非対称または対称であってよく、対称のスクリュー要素が好ましい。対称スクリュー要素は、軸対称または点対称であってよく、本発明によると軸対称のスクリュー要素が好ましい。
【００８０】
このような断面プロファイルの形成は、国際公開第２００９／１５２９６８  Ａ号パンフレットおよび国際公開第２００９／１５３０００  Ａ号パンフレットに記載されており、したがって当業者に周知である。
【００８１】
本発明の別の一実施形態においては、スクリュー要素であって、断面プロファイルが、以降外面形状とも呼ばれ、特徴Ｓ３）を満たし、
−長手方向軸Ｍ＊、
−中点として長手方向軸Ｍ＊をそれぞれ有するコア半径Ｒｊおよび外半径Ｒａ、および
−長手方向軸Ｍ＊の周囲を通る外面形状Α（φ）であって、φが長手方向軸Ｍ＊のまわりの角度である外面形状Α（φ）、
−長手方向軸Ｍからの外面形状Α（φ）の間隔ＤＡ（（ｐ）に関してＲｉ＜ＤＡ（（ｐ）＜Ｒａ、
を有し、さらに
−外面形状Α（φ）が、角区間Δφに沿った少なくとも１つの外面形状区間Α（Δφ）を有し、長手方向軸Ｍ＊からの連続的に変化する間隔ＤΑ（Δφ）を有し、Ｒｊ＜ＤΑ（Δφ）＜Ｒａであり、
−関連する縮閉線Ｅを有し、
−これは多数のｎ個の点Ｐ（ｉ）、ｉ＝１〜ｎおよびｎ≧３であり、
−それぞれの点Ｐ（ｉ）は、長手方向軸Ｍ＊の外側、および外半径Ｒａの内部に位置し、
−２つの隣接する点Ｐ（ｉ）およびＰ（ｉ＋１）のそれぞれが、互いに対して間隔Δｒ（ｉ）を有し、これはＲｉ／２未満である、
ことを特徴とするスクリュー要素が本発明により使用される。
【００８２】
スクリュー要素は、好ましくは、２つの隣接する点Ｐ（ｉ）およびＰ（ｉ＋１）のそれぞれが、互いに対して間隔Δｒ（ｉ）を有し、これがＲｉ／４未満、特にＲｉ／６未満、特にＲｉ／８未満であり、２つの隣接する点Ｐ（ｉ）およびＰ（ｉ＋１）が隣接する伸開線Ｅ’（ｉ）およびＥ’（ｉ＋１）に属することをさらなる特徴とする。
【００８３】
別の一実施形態においては、スクリュー要素は、２つの隣接する点Ｐ（ｉ）およびＰ（ｉ＋１）のそれぞれが、互いから一定の間隔Ｄｒを有することを特徴とし、場合により点Ｐ（ｉ）に属する伸開線Ｅ’（ｉ）のそれぞれが、６０°未満、特に４５°未満、特に３０°未満の中心角Δε（ｉ）を有することをも特徴とする。
【００８４】
さらなる一実施形態においては、スクリュー要素は、点Ｐ（ｉ）に属する伸開線Ｅ’（ｉ）が一定の中心角度Δεを有することを特徴とする。
【００８５】
さらなる一実施形態においては、スクリュー要素は、点Ｐ（ｉ）が、微分可能であり一定の曲率方向を有する連続曲線上に位置することを特徴とし、さらなる一実施形態においては、縮閉線Ｅが、少なくとも複数の区間で同じ曲線を描く。
【００８６】
さらなる一実施形態においては、スクリュー要素は、少なくとも１つの外面形状区間Α（Δφ）が、全角度区間Δφにわたって湾曲することを特徴とする。
【００８７】
さらなる一実施形態においては、スクリュー要素は、外面形状Α（φ）が、少なくとも２つの外面形状区間Ａ（Ａ（φｊ）およびＡ（Ａ（φｊ＋１）を有し、少なくとも２つの関連する縮閉線ＥｊおよびＥｊ＋１が異なることを特徴とする。
【００８８】
さらなる一実施形態においては、スクリュー要素は、外面形状Α（φ）が均一な曲率方向を有することを特徴とする。
【００８９】
上記断面プロファイルは、好ましくは２フライトまたは３フライトでもある。
【００９０】
このような断面プロファイルの形成は、国際公開第２０１１／０３９０１６  Ａ号パンフレットに詳細に記載されており、したがって原理上は当業者に周知である。
【００９１】
上記スクリュー要素は、特に好ましくは、密接に噛み合う多軸スクリュー押出機、たとえば特に二軸スクリュー押出機、好ましくは共回転二軸スクリュー押出機において使用される。
【００９２】
特徴Ｓ２）は、スクリュー要素の適切な製造によるそれ自体周知の方法で、バレル穴Ｂｎと、このバレル穴Ｂｎ中で回転するスクリューｎのスクリュー要素との間の特定の半径方向の遊びまたは間隔に準拠することで満たすことができる。
【００９３】
半径方向の遊びは、当業者に周知のように、一定の場合もあるし、記載の限度の範囲内で変動可能な場合もある。半径方向の遊びの中でスクリュープロファイルを移動させることもできる。当業者には、本発明による遊びを有するスクリュープロファイルを、所定の厳密に形成されたスクリュープロファイルから得る方法は周知であろう。この周知の方法は、たとえば、軸間隔の拡大、長手方向区間の等距離、および容積の等距離の可能性であり、これらは［１］の２８ページ以降に記載されている。軸間隔の拡大の場合、比較的小さな直径を有するスクリュープロファイルが構成されて、スクリュー間の遊びの絶対値が拡大される。長手方向区間の等距離の方法では、長手方向区間のプロファイル曲線（それぞれの要素の回転軸に対して平行）を、回転軸に向かう方向にスクリュー要素−スクリュー要素の遊びの半分だけ、プロファイル曲線に対して内側に垂直に移動させる。容積の等距離の方法においては、厳密に形成されたプロファイルの表面に対して垂直方向のスクリュー環距離の半分だけスクリュー要素のサイズを減少させて、スクリュー要素が清浄化される容積曲線から進行する。長手方向区間の等距離および容積の等距離の方法を使用することが好ましく、特に好ましくは容積の等距離が好ましくは使用される。
【００９４】
特徴Ｓ１）を満たすことは、製造における単純な問題であり、当業者には十分知られている。
【００９５】
スクリュー要素が一般に構成される好ましい材料は、鋼、特に窒化鋼、クロム鋼、工具鋼、およびステンレス鋼、ならびに、鉄、ニッケル、またはコバルトを主成分とする粉末冶金的に製造された金属複合材料である。さらなる例は、ニッケル系合金、およびセラミックなどの非金属材料である。
【００９６】
本発明の揮発成分除去装置は、予備押出機または予備混練機をも含むことができ、これらはそれぞれの場合で、揮発成分除去押出機または揮発成分除去混練機として構成される。
【００９７】
このような配列は、原理上は、欧州特許出願公開第２  ３５３  ８３９  Ａ号明細書または国際出願ＰＣＴ／ＥＰ２０１１／０５４４１５号明細書から周知である。
【００９８】
揮発成分除去装置の一実施形態においては、揮発成分除去用予備押出機または揮発成分除去用予備混練機および（主）押出機に接続される移行ゾーンは、少なくとも１つ、好ましくは厳密に１つの、減圧要素、たとえば特に前述のダイプレートを有することができる。
【００９９】
揮発成分除去装置のさらなる一実施形態においては、揮発成分除去用予備押出機または揮発成分除去用予備混練機および（主）押出機に接続される移行ゾーンは、少なくとも１つの圧力調節ユニット、たとえばオリフィス板を有することができ、それによって、予備押出機または予備混練機へのエネルギー入力を制御することができる。
【０１００】
この揮発成分除去装置の二段階構造によって、高い揮発成分除去性能とともに、ポリマー含有媒体の高処理量を実現することができる。
【０１０１】
揮発成分除去用予備押出機が使用される場合、この回転に選択される速度は通常は速くなるが、その理由は、（依然として）低粘度のポリマー含有媒体の揮発成分が除去されるため、エネルギー入力が少ないからである。この方法では、（主）押出機中に導入される前の揮発性化合物の比率を大きく減少させることができる。
【０１０２】
揮発成分除去性能をさらに増加させるために、１つ以上のさらなる濃縮機ユニットを、揮発成分除去用予備押出機または揮発成分除去用予備混練機の上流に取り付けることができる。
【０１０３】
このような濃縮機ユニットは、たとえば、従来技術で十分に知られているフラッシュエバポレーターまたはサイクロンであってよい。
【０１０４】
一実施形態においては、濃縮ユニットは、少なくとも
・揮発成分除去タンクの底部がポンプに接続され、揮発成分除去タンクの上部が少なくとも１つのガス排出ラインに接続される揮発成分除去タンクと組み合わせた加熱装置、
・濃縮ユニットのポンプ、ならびに押出機または予備押出機または予備混練機の供給ゾーンと組み合わせた加熱ゾーン、
を含む。
【０１０５】
本発明の状況において、用語「組み合わせた」は、直接または間接的な接続を意味し、間接的な接続は、たとえばホースまたはパイプによって行うことができる。用語「組み合わせた」は、組み合わせたユニットまたは手段の間に配置されるさらなるユニットまたは手段の選択肢も可能である。
【０１０６】
対応する濃縮機ユニットは、国際公開第２０１０／０３１８２３  Ａ号パンフレットから十分に知られている。
【０１０７】
本発明のさらなる特徴、利点、および詳細は、実施例の説明から得ることができる。
【０１０８】
以上および以下に記載されるその実施形態を含めた本発明の揮発成分除去装置は、ポリマー含有媒体の揮発成分除去方法に使用すると特に好適であり、したがって本発明は、少なくとも１種類のポリマーおよび少なくとも１種類の揮発性化合物を含有するポリマー含有媒体（ＰＭ）から揮発性化合物を除去する方法をさらに提供し、その方法は少なくとも：
ａ）本発明による揮発成分除去装置を提供するステップと、
ｂ）揮発成分除去ユニットの揮発成分除去開口部を介して揮発性化合物がポリマー含有媒体（ＰＭ）から放出されるように運転される揮発成分除去装置中にポリマー含有媒体（ＰＭ）を投入するステップであって、このようにしてポリマー含有媒体（ＰＭ）は揮発性化合物が減少し、揮発成分除去装置から排出されて、ポリマーはポリマー含有媒体から生成物Ｐとして単離され、次に生成物Ｐは、揮発成分除去装置に投入されたポリマー含有媒体（ＰＭ）よりも低い比率の揮発性化合物を有し、好ましくはポリマーの質量を基準として１重量％未満、好ましくは０．５重量％未満の全揮発性化合物濃度を有するステップと、
を含む。
【０１０９】
特に有機溶媒中のエラストマーの溶液の場合、セメントと呼ばれる場合もあるポリマー含有媒体ＰＭは、たとえば、３〜９８重量％のポリマーと、２〜９７重量％の揮発性化合物、特に有機溶媒、あるいは有機溶媒および水とを含有し、上記成分は、ポリマー含有媒体の全質量の最大９０〜１００重量％、好ましくは９５〜１００重量％を構成する。
【０１１０】
有機溶媒は、たとえば、４〜１０個の炭素原子、好ましくは４〜７個の炭素原子を有する線状または分岐のアルカンからなる群から選択することができる。より好ましい溶媒は、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、イソヘキサン、メチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン、およびｎ−ヘプタン、ならびにこれらのアルカンを含むまたはからなる混合物を含有するまたはからなる溶媒である。
【０１１１】
一実施形態においては、押出機中に供給されるポリマー含有媒体ＰＭは、たとえば、３０〜９８重量％のポリマーと、２〜７０重量％の揮発性化合物、特に有機溶媒、あるいは有機溶媒および水とを含有し、上記成分を合わせたものは、ポリマー含有媒体の全質量の最大９０〜１００重量％、好ましくは９５〜１００重量％を構成する。
【０１１２】
押出機中に供給されるポリマー含有媒体ＰＭは、好ましくは４０〜９５重量％のポリマーと、５〜６０重量％の揮発性化合物、特に有機溶媒、あるいは有機溶媒および水とを含有し、上記成分を合わせたものは、ポリマー含有媒体の全質量の最大９０〜１００重量％、好ましくは９５〜１００重量％を構成する。
【０１１３】
揮発成分除去ユニットが、揮発成分除去用予備押出機、揮発成分除去用予備混練機、または濃縮機ユニットを押出機の上流に含む場合、揮発成分除去用予備押出機、揮発成分除去用予備混練機、または濃縮機ユニット中に供給されるポリマー含有媒体ＰＭは、たとえば、１０〜９５重量％のポリマーおよび５〜９０重量％の揮発性化合物、好ましくは１５〜８０重量％のポリマーおよび２０〜８５重量％の揮発性化合物、特に好ましくは１５〜７０重量％のポリマーおよび３０〜８５重量％の揮発性化合物を含有し、この場合の揮発性化合物は、特に、有機溶媒、あるいは有機溶媒および水であり、上記成分を合わせたものが、ポリマー含有媒体の全質量の９０〜１００重量％、好ましくは９５〜１００重量％を構成する。
【０１１４】
当業者には明らかなように、揮発成分除去用予備押出機または揮発成分除去用予備混練機に入るポリマー媒体ＰＭ中の揮発性化合物の含有率は、下流押出機に入る場合よりも低い。同じことが、揮発成分除去用予備押出機または揮発成分除去用予備混練機の上流に配置される濃縮機ユニットに入るポリマー媒体ＰＭ中の揮発性化合物の含有率に対しても同様に適用される。
【０１１５】
この場合、濃縮機ユニット中に供給されるポリマー含有媒体ＰＭは、好ましくは５〜８０重量％のポリマーおよび２０〜９５重量％の揮発性化合物、より好ましくは１０〜７５重量％のポリマーおよび２５〜９０重量％の揮発性化合物を含有し、この場合の揮発性化合物は、特に、有機溶媒、あるいは有機溶媒および水であり、上記成分を合わせたものが、ポリマー含有媒体の全質量の９０〜１００重量％、好ましくは９５〜１００重量％を構成する。
【０１１６】
本発明の一実施形態においては、押出機は、最高３００℃の温度まで加熱することができるし、またはバレルによって冷却することもできる。
【０１１７】
好ましい一実施形態においては、押出機は、異なる温度で別個のゾーンを独立に運転する手段を含み、それによってそのゾーンの、加熱、非加熱、または冷却のいずれかが可能となる。
【０１１８】
好ましい押出機材料は、腐食性であるべきではなく、生成物Ｐのポリマー含有媒体が金属または金属イオンで汚染されるのを本質的に防止すべきである。
【０１１９】
好ましい押出機材料としては、窒化鋼、二相鋼、ステンレス鋼、ニッケルを主成分とする合金、焼結金属などの複合材料、熱間静水圧プレスされた材料、ステライトなどの硬質耐摩耗性材料、たとえば、セラミック、窒化チタン、窒化クロム、およびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からなるコーティングがコーティングされた金属が挙げられる。
【０１２０】
揮発成分除去ゾーンのガス排出ラインは、凝縮システムに接続することができ、好ましくはそのように接続される。
【０１２１】
一般に、凝縮システムの目的は、ガス排出ラインを介して揮発成分除去開口部から除去された揮発性化合物を回収することであり、通常は凝縮器および真空ポンプを含む。従来技術から周知のあらゆる凝縮システムを、揮発性化合物の回収を行うために使用することができる。
【０１２２】
一般に、凝縮された揮発性化合物は、好ましくは、場合により揮発性有機化合物を水から分離するための相分離を行った後に、ポリマー含有媒体の調製プロセスに再循環される。
【０１２３】
揮発成分除去装置の後には、好ましくは冷却を行う生成物処理装置が続くことができる。
【０１２４】
生成物冷却処理装置は、この目的で当業者に周知のあらゆる装置が挙げられ、たとえば対流空気冷却を行う空気式クラムコンベヤ、対流空気冷却を行う振動クラムコンベヤ、冷却された接触面を有する振動クラムコンベヤ、対流空気冷却を行うベルトコンベヤ、冷却ベルトを有するベルトコンベヤ、散水装置、および水が冷却媒体として機能する水中ペレット化装置が挙げられる。
【０１２５】
次に、生成物Ｐは、最終的な包装および発送のためにさらに処理される。たとえば、（ハロ）ブチルゴムは、６０℃未満の温度まで冷却され、たとえば液圧プレスによって束に成形され、次に発送のためにダンボール箱または木箱中に包装される。
【０１２６】
一般に、押出機の供給ゾーンへのポリマー含有媒体ＰＭの供給量を増加させるためには、押出機の回転速度を対応して増加させる必要がある。さらに、回転速度によって、ポリマー含有媒体ＰＭの滞留時間が決まる。したがって、回転速度、供給量、および押出機直径は、通常は互いに依存している。押出機は、通常、無次元処理量Ｖ／ｎ・ｄ３を約０．０１〜約０．２、好ましくは約０．０１５〜約０．１に設定して運転され、ここでＶは体積流量であり、ｎは回転／分で表される回転速度であり、ｄは押出機の有効直径である。最大および最小の供給量および回転速度は、たとえば、押出機の大きさ、ポリマー含有媒体ＰＭ中に存在するポリマーの物理的性質、およびポリマー中に残存する揮発性化合物の目標値によって決定される。しかし、当業者は、数回の初期実験を使用して、これらの性質から運転パラメーターを決定することができる。
【０１２７】
本発明の一実施形態においては、押出機は、５〜２５，０００キログラム／時、好ましくは５〜６０００キログラム／時の供給量で運転される。
【０１２８】
一般に、押出機、ならびに予備押出機または予備混練機による揮発成分除去は、他の揮発性化合物とともに除去されるストリッピング剤を加えることで促進することができる。このストリッピング剤は、原則的には押出機ユニット中に任意の位置に導入することができるが、揮発成分除去ゾーンの外側、たとえば１つ以上の圧力上昇ゾーンまたは分散ゾーンで加えることが好ましい。
【０１２９】
好適なストリッピング剤は、ポリマー含有媒体（ＰＭ）に対して不活性な物質であり、１００℃において１００ｈＰａを超える蒸気圧を有する。
【０１３０】
本発明の目的では、用語「不活性」は、ストリッピング剤がポリマーと化学的に反応しない、またはポリマーとの化学反応が認められないことを意味する。好適なストリッピング剤は、窒素、二酸化炭素、希ガス、プロパン、ブタン、水、または上記物質の混合物である。ストリッピング剤の量は、押出機の排出ゾーンで得られるポリマー量を基準として０．０００１〜１０重量％、好ましくは０．００１〜５重量％、より好ましくは０．１〜２重量％であってよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】最初に詳細に説明した幾何学的試験基準を有する従来の２フライトのＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルを示す。
【図２ａ−ｄ】少なくとも特徴Ｓ３）を満たす連続的に積分可能なスクリュープロファイルを示す。
【図３】特徴Ｓ３）およびＳ１）を満たすスクリュー要素を示す。
【図４】特徴Ｓ３）およびＳ１）を満たすスクリュー要素を示す。
【図５】本発明による揮発成分除去装置の押出機の長手方向断面、および上流予備押出機の断面を示す。
【図６】押出機の上流に位置する予備押出機の長手方向断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１３２】
図面を使用して例として本発明を説明するが、本明細書がそれらに限定されるものではない。
【０１３３】
図１は、最初に詳細に説明した幾何学的試験基準を有する従来の２フライトのＥｒｄｍｅｎｇｅｒスクリュープロファイルを示している。
【０１３４】
図２ａ、２ｂ、２ｃ、および２ｄは、少なくとも特徴Ｓ３）を満たす連続的に積分可能なスクリュープロファイルを示している。
【０１３５】
以下の規則が図２ａ、２ｂ、２ｃ、および２ｄに適用される：座標ｘおよびｙは、１つのスクリューの回転点を原点とする。記載のすべての角度の単位はラジアンである。他のすべての記載の測定値は、軸間隔に対して規格化しており、大文字で：Ａ＝ａ／ａ；Ｒｊ＝ｒ／ａ；ＲＡ＝ｒａ／ａ；などと表している。
【０１３６】
さらに：
ＲＧ＝規格化したバレル半径、
ＲＡ＝プロファイルの規格化した外半径、
ＲＦ＝製造されるスクリューの規格化した外半径、
Ｓ＝スクリュー間の規格化した遊び（間隙）、
Ｄ＝スクリューからバレルまでの規格化した遊び。
【０１３７】
図２ａ、２ｂ、２ｃ、および２ｄは、本発明による遊びを有する本発明により使用されるスクリュー要素のプロファイルの例を示している。図２ａにおいて、スクリューの相互清浄化の間隙Ｓは、バレルの清浄化の間隙Ｄと同じになる様に選択した。図２ｂにおいて、間隙ＳはＤよりも小さく、図２ｃおよび２ｄにおいては、逆にＤがＳよりも小さい。
【０１３８】
図３は、特徴Ｓ３）およびＳ１）を満たすスクリュー要素を示している。
【０１３９】
このようなプロファイルの構成は、国際公開第２０１１／０３９０１６号パンフレットの特に図２６および関連する説明に開示されているものである。しかし、バレル穴Ｄ１およびＤ２の直径に対する半径方向最大値Ｒ１ｍａｘ、Ｒ２ｍａｘ、およびＲ３ｍａｘは、特徴Ｓ１）の半径方向の遊びが得られるように減少させた。この場合の半径Ｒｍａｘは、バレル直径の０．９６である。
【０１４０】
図４は、特徴Ｓ３）およびＳ１）を満たすスクリュー要素を示している。
【０１４１】
このような２フライトプロファイルの構成も、同様に国際公開第２０１１／０３９０１６号パンフレットの特に図２２および関連する説明に開示されているものである。しかし、バレル穴Ｄ１およびＤ２の直径に対する半径方向最大値Ｒ１ｍａｘおよびＲ２ｍａｘは、特徴Ｓ１）の半径方向の遊びが得られるように減少させた。この場合の半径Ｒｍａｘは、バレル直径の０．９６である。
【０１４２】
図３および図４の両方において、それぞれの場合で同時に絶対最大値となる端部を形成する極大は、極大点に縮退し、そのためこれらの点で得られた接線角ｂは、定義により作用フランクＦａｋｔに帰属しない点となるので、依然として考慮されない。
【０１４３】
図５は、本発明による揮発成分除去装置の押出機の長手方向断面、および上流予備押出機の断面を示している。
【０１４４】
図６は、押出機の上流に位置する予備押出機の長手方向断面を示している。
【０１４５】
以下の実施例は、図５および６を用いて説明される。
【実施例】
【０１４６】
分析方法
ポリマー含有媒体ＰＭの含水率：サンプルを遠心分離機に入れ、室温で４０００ｒｐｍにおいて５分間遠心分離を行った。次にアンプルの底の水を回収し、秤量した。
【０１４７】
揮発性化合物の全濃度：生成物（Ｐ）のサンプルを２×２ｍｍの大きさの小片に切断した。約３０ｇの生成物をアルミニウム容器に入れた。容器および生成物の重量を正確に測定した。生成物のサンプルが入った容器を、１３０ｈＰａの真空、１０５℃の温度の真空オーブンに６０分間入れた。乾燥後、容器をデシケーターに入れ、３０分間冷却した。次に容器を再び秤量した。その重量減を求めた。
【０１４８】
生成物Ｐ中の残留溶媒含有率：生成物Ｐ中の残留溶媒含有率をヘッドスペースガスクロマトグラフィーにより求めた。０．５±０．００５ｇのサンプルを量り取り、ヘッドスペースアンプルに入れ、測定した量の溶媒（１，２−ジクロロベンゼン、ＯＤＣＢ）を加えた。アンプルを閉じ、生成物が溶解するまで振り混ぜた。揮発性有機化合物がサンプルとアンプル中の気相（ヘッドスペース）との間で平衡になるまで、アンプルを加熱した。ヘッドスペースガスの一部をキャリアガス流に注入し、それによってクロマトグラフィーカラムに沿ってサンプルを運んだ。組成が既知の標準物質をＧＣの較正に使用した。トルエンを溶媒に加え内部標準として使用した。
【０１４９】
生成物Ｐ中の残留含水率：揮発性化合物の総量は、水、溶媒、および他の揮発性化合物の合計である。モノマーなどの他の揮発性化合物の比率は、実験した場合には通常０．０００５重量％未満であるので、揮発性化合物の全含有率から溶媒含有率を引くことで、残留含水率を求めることができた。
【０１５０】
ポリマー含有媒体ＰＭ中の溶媒含有率をガスクロマトグラフィーによって測定した。内部標準はイソオクタンであった。サンプルをトルエンで希釈し、次にガスクロマトグラフに注入した。以下の規格を有するＨＰ  ６８９０クロマトグラフ上でガスクロマトグラフィーを行った：
−カラムの種類Ｊ＆ＷのＤＢ−５、長さ６０ｍ、直径０．２３ｍｍ、膜厚１．０μｍ
−インジェクター温度：２５０℃
−検出器温度：３５０℃
−キャリアガス：ヘリウム
−カラム圧力：９６ｋＰａ
−検出器：ＦＩＤ
【０１５１】
以下の実施例では次のポリマー含有媒体ＰＭを使用した。
【０１５２】
ＰＭ−Ｉの調製
商業用製造プラントから粗ブロモブチルゴム溶液を入手し、有機相を水相から分離した。水相の有機相からの分離は、国際公開第２０１０／０３１８２３  Ａ号パンフレットの特に図７および関連する説明から周知である。次に、実験を行うために有機相をＰＭ−Ｉとして使用した。ＰＭ−Ｉは、約２３重量％のブロモブチルゴム、約７４重量％のヘキサン異性体、および３重量％の水を含有し、これらの成分の１００重量％を基準として計算した（ブロモブチルゴムの分率を基準とした添加剤濃度は：
ＥＳＢＯ：１〜１．６ｐｈｒ、ステアリン酸カルシウム：１．３〜１．７ｐｈｒ、およびＩｒｇａｎｏｘ：０．０３〜０．１ｐｈｒであった。ＰＭ−Ｉから得られたブロモブチルゴムは、押出成形後に以下に性質を有した：
ムーニー（ＭＬ１＋８、１２５℃）２８〜３６、結合臭素含有率１．６〜２．０重量％。
【０１５３】
実施例１：予備濃縮
濃縮機ユニット
実施例に使用した濃縮機ユニットは、国際公開第２０１０／０３１８２３  Ａ号パンフレットの特に図１に記載のものと類似のものであった。前述のように調製したポリマー含有媒体ＰＭ−Ｉを加熱装置まで圧送するためにギヤポンプを使用した。加熱装置はシェル・チューブ熱交換器であった。蒸気によって内部から加熱可能な複数の管が、この場合シェルとして機能する外部管内に収容され、同時に生成物も収容される。さらに、熱伝達を良好にするために、生成物と接触する混合要素が内部管の外側に設けられる。加熱媒体は蒸気であり、その流れは、媒体の温度設定により調節することができた。圧力開放弁を濃縮機ユニットの上流に取り付け、弁の上流の圧力を自動で設定値に制御した。この設定値は、加熱装置中で加熱されるポリマー含有媒体ＰＭ−Ｉの沸騰が防止されるように選択した。加熱されたポリマー含有媒体ＰＭ−Ｉは上部から揮発成分除去タンク中に通した。揮発成分除去タンクの円錐形の排出部にはギヤポンプを取り付けた。ギヤポンプは、高粘度を取り扱うことができ、高圧に上昇可能であるという利点を有した。濃縮段階後の濃度を調べるために、濃縮したポリマー含有媒体ＰＭ−ＩＩからサンプルを採取した。
【０１５４】
実施例１
加熱装置の加熱媒体を１６０℃に設定することで、ポリマー含有媒体ＰＭ−Ｉを１３５℃の温度まで加熱した。揮発成分除去タンク中の圧力は大気圧であった。本発明の目的のためには、大気圧は、気化した揮発性成分が揮発成分除去タンクから凝縮器を介して送られることを意味する。凝縮器は、水で冷却し、凝縮した液体成分は収集容器中に流れ、収集容器は直接環境に接続した。結果として、実質的に周囲圧力が、揮発成分除去タンク中に生じた。揮発成分除去タンクの排出部における濃縮されたポリマー含有媒体ＰＭ−ＩＩは、前述の抽出ポンプによって濃縮機ユニットから運ぶことができた。濃縮したポリマー含有媒体ＰＭ−ＩＩのヘキサン濃度は約４３重量％であった。
【０１５５】
揮発成分除去装置（１）
予備濃縮したＰＭ−ＩＩは加熱装置を介して揮発成分除去装置（１）中まで運んだ。加熱装置は、濃縮機ユニットで使用したものと同じ構成の熱交換器であった。揮発成分除去装置は、穴径Ｄ１＝Ｄ２＝５７ｍｍであり、有効長さが７２０ｍｍである反転二軸スクリュー押出機の予備押出機（２）と、穴径Ｄ１＝Ｄ２＝５８．３ｍｍであり有効長さが３２２５ｍｍである共回転二軸スクリュー押出機の主押出機（３）とで構成された。この場合の有効長さは、生成物との接触が起こる長さを意味する。
【０１５６】
揮発成分除去装置の両方の押出機は、押出機または予備押出機のそれぞれの供給ゾーン（４および４．１）の圧力調整制御装置として調整弁（５または５．１）を含んだ。
【０１５７】
予備押出機は、予備押出機（６）の供給ゾーン（４．１）の下流の揮発成分除去ゾーン（７．１）、および予備押出機（６）の供給ゾーン（４．１）の上流の揮発成分除去ゾーン（７．Ｒ）を有した。揮発成分除去ゾーン（７．Ｒ）は、揮発成分除去開口部（８．Ｒ）と、ガス排出ラインに接続された揮発成分除去ドーム（９．Ｒ）とを有し、揮発成分除去ゾーン（７．１）は、揮発成分除去開口部（８．１）と、ガス排出ラインに接続された揮発成分除去ドーム（９．１）とを有した。予備押出機（６）の揮発成分除去ゾーン（７．１）の下流には圧力上昇ゾーン（１０．１）およびバンキングアップ要素（１１）が存在した。バンキングアップ要素（１１）の下流には、主押出機（３）に通じる移送ゾーン（１２）が存在した。移送ゾーン（１２）は、調整弁（５）の入口中に開いた加熱可能な管を含み、次にそこに主押出機（３）の供給ゾーン（４）の開始部が示されている。
【０１５８】
予備押出機（２）のガス排出ラインは、抽出および凝縮ユニットに接続された。ガスは、真空ポンプによって抜き取られ、そこから圧縮されたガスは水冷凝縮器に送られた。予備押出機のバレル（１３）は、蒸気で加熱可能となるように構成された。
【０１５９】
主押出機は、押出機（１４）の供給ゾーン（４）の下流に位置する３つの揮発成分除去ゾーン（１５．１、１５．２、および１５．３）と、押出機（１４）の供給ゾーン（４）の上流に位置する１つの揮発成分除去ゾーン（１５．Ｒ）とを有した。揮発成分除去ゾーン（１５．Ｒ）は、揮発成分除去開口部（１６．Ｒ）と、ガス排出ラインに接続された揮発成分除去ドーム（１７．Ｒ）とを有し、揮発成分除去ゾーン（１５．１、１５．２、および１５．３）のそれぞれは、揮発成分除去開口部（１６．１、１６．２、および１６．３）と、それぞれの場合でガス排出ラインに接続された揮発成分除去ドーム（１７．１、１７．２、および１７．３）とを有した。ガス排出ラインは、機械的真空ポンプおよび下流の水冷凝縮器を含む凝縮器ユニットに接続された。ガス排出ラインは、直列に接続された２つの機械的真空ポンプおよび下流の水冷凝縮器を含む凝縮器ユニットに接続された。
【０１６０】
押出機（１４）の揮発成分除去ゾーン（１５．１）の下流には圧力上昇ゾーン（１８．１）が存在し、この下流には第１の分散ゾーン（１９．１）が存在した。
【０１６１】
押出機（１４）の揮発成分除去ゾーン（１５．２および１５．３）の下流には、それぞれの場合で同様に圧力上昇ゾーン（１８．２および１８．３）が存在した。圧力上昇ゾーン（１８．２および１８．３）の下流には、それぞれの場合で分散ゾーン（１９．２および１９．３）が存在した。圧力上昇ゾーン（１８．１、１８．２、および１８．３）と分散ゾーン（１９．１、１９．２および１９．３）との間には、それぞれの場合でバンキングアップ要素（２０．１、２０．２、および２０．３）が存在し、押出機（１４）の分散ゾーン（１９．１および１９．２）の下流には、それぞれの場合でバレル（２１）中に取り外し可能に取り付けられた分割ふるいディスクの組（２２．１および２２．２）が存在した。
【０１６２】
押出機（１４）の最後の圧力上昇ゾーン（１８．３）の下流には、押出機からの排出ゾーン（２３）が存在した。この排出部は、水中ペレット化装置（２４）中に開いた固定ダイプレートで形成された。押出機の圧力上昇ゾーン（１８．３）とペレット化装置のダイプレート（２３）との間には、スタートアップバルブが存在し、これによって押出成形された生成物がバイパスを介して、生成物をダイプレートを通過して水中ペレット化装置に運ぶ代わりに設けられた収集容器に送ることができる。このバイパスは、特に、押出成形装置の始動および停止のために使用される。
【０１６３】
分散ゾーン（１９．１、１９．２、および１９．３）の領域中に、押出機は、ストリッピング剤を投入するための入口開口部（２５．１、２５．２、および２５．３）を有した。
【０１６４】
バルブは複数の部分でできており、押出機中の温度プロファイルを少なくとも部分的に制御するために３つの独立した加熱または冷却ゾーンに分割できるように構成された。加熱および冷却は、それぞれ蒸気および水の冷却によって行った。
【０１６５】
揮発成分除去、圧力上昇ゾーン、および分散ゾーンに使用した処理要素、ならびにそれらの仕様を以下の実施例に示す。
【０１６６】
実施例２
実施例１で得た予備濃縮したポリマー含有媒体ＰＭ−ＩＩを、加熱装置を介して揮発成分除去装置中に、１８０ｋｇ／ｈの速度で供給して、約８０ｋｇ／ｈの揮発成分が除去された乾燥生成物が揮発成分除去装置の排出ゾーン（２４）から得られた。加熱装置への蒸気供給は、調整弁（５．１）におけるＰＭ−ＩＩの温度が約１１０℃となるように設定した。調整弁における圧力は１．３ＭＰａに設定した。予備押出機の２つのゾーン中の圧力は、４００ｍｂａｒ（絶対圧）に設定した。予備押出機のバレル（１３）の加熱可能部分の加熱温度は約１６０℃であった。移送ゾーン（４）の開始時、さらに濃縮したポリマー含有媒体ＰＭ−ＩＩＩのゴム含有率は約８０重量％であった。次にＰＭ−ＩＩＩを温度１００℃および圧力約２．０ＭＰａで、供給ゾーン（４）中の主押出機（３）に導入した。主押出機の供給ゾーンにおける圧力制御装置を完全に開いて、移送ゾーンの圧力を得た。
【０１６７】
実施例３〜６
実施例１および実施例２に記載のようにして得たさらに濃縮した生成物ＰＭ−ＩＩＩを、揮発成分除去ゾーンおよび分散ゾーンで異なるスクリュー要素を使用した主押出機（３）中に導入した。
【０１６８】
揮発成分除去ゾーン（１５．Ｒ）および揮発成分除去ゾーン（１５．１）は約１００〜１８０ｍｂａｒの絶対圧で運転した。揮発成分除去ゾーン（１５．２および１５．３）の圧力は、それぞれの場合で約５０ｍｂａｒ（絶対圧）に設定した。技術的観点から、このようなプロセスで減圧を厳密に一定に維持することは困難であり、実験中にさらに逸脱する変動が存在する。
【０１６９】
ストリッピング剤としての窒素を揮発成分除去ゾーン（１５．１）の下流の分散ゾーン（１９．１）に０．５〜０．６ｋｇ／ｈの速度で導入した。
【０１７０】
水およびステアリン酸カルシウム（４５重量％とステアリン酸カルシウム）で構成される分散体を３．６ｋｇ／ｈの速度で、揮発成分除去ゾーン（１５．２）の下流の分散ゾーン（１９．２）に導入した。
【０１７１】
水およびステアリン酸カルシウム（４５重量％のステアリン酸カルシウム）で構成される分散体を３．６ｋｇ／ｈの速度で、揮発成分除去ゾーン（１５．３）の下流のゾーン（１９．３）に導入した。
【０１７２】
主押出機の押出機スクリューの回転速度は６０ｍｉｎ−１〜９０ｍｉｎ−１の範囲内であった。
【０１７３】
それぞれの実施例で使用したスクリュー要素を表２ａ）にまとめている。
【０１７４】
【表１】
0005860153.tif 000002
【０１７５】
【表２】
0005860153.tif 000003
【０１７６】
【表３】
0005860153.tif 000004
【０１７７】
実施例から以下のことが分かる：
実施例３において、条件Ｓ１）、Ｓ２）、およびＳ３をいずれも満たしておらず、揮発成分除去結果は不十分である。
【０１７８】
実施例４において、条件Ｓ１）のみを満たし、揮発成分除去結果は不十分である。
【０１７９】
実施例５において、すべての条件Ｓ１）、Ｓ２）、Ｓ３）を満たし、揮発成分除去結果は非常に良好である。
【０１８０】
実施例６において、条件Ｓ１）およびＳ２）を満たし、揮発成分除去結果は同様に非常に良好である。
【符号の説明】
【０１８１】
１  揮発成分除去装置
２  予備押出機
３  主押出機
４  供給ゾーン
５  調整弁
６  予備押出機
１１  バンキングアップ要素
１２  移送ゾーン
１３  バレル
１４  押出機
１５．１、１５．２、１５．３  揮発成分除去ゾーン
１６．１、１６．２、１６．３  揮発成分除去開口部
１７．１、１７．２、１７．３  揮発成分除去ドーム
１８．１、１８．２、１８．３  圧力上昇ゾーン
１９．１、１９．２、１９．３  分散ゾーン
２０．１、２０．２、２０．３  バンキングアップ要素
２１  バレル
２３  排出ゾーン
２４  水中ペレット化装置
２５．１、２５．２、２５．３  入口開口部
【図１】
0005860153.tif 000005
【図２ａ】
0005860153.tif 000006
【図２ｂ】
0005860153.tif 000007
【図２ｃ】
0005860153.tif 000008
【図２ｄ】
0005860153.tif 000009
【図３】
0005860153.tif 000010
【図４】
0005860153.tif 000011
【図５】
0005860153.tif 000012
【図６】
0005860153.tif 000013