(57)【要約】  【課題】モノマーガスの漏洩及び製品への異物混入を防止し、且つ、押出機の長期間連続運転を可能にする。  【解決手段】後端側に筒状固定部（グランドボックス）１３が設けられたシリンダ１１と、シリンダ１１内に回転駆動可能に挿着され、且つ、後端側筒状固定部１３を後端部が貫通するスクリュウ１７と、スクリュウ１７と後端側筒状固定部１３間に介装されたグランドパッキン２４とを備えて成る押出機のグランドボックス構造において、後端側筒状固定部１３に加熱部１８が設けられていると共に、前記シリンダ１１とスクリュウ１７間に窒素ガス吹出口２３を設け、窒素ガス吹出口２３より窒素ガスを吹き出すことにより、後端側筒状固定部１３とスクリュウ１７間の隙間が気密に封止されている。又、加熱部１８は、モノマーガスが凝縮しないように、該モノマーガスの沸点以上に後端側筒状固定部１３を加温する。更に、窒素ガス吹出口２３から吹き出される窒素ガスは、外気等の流入を阻止できるように必要最小限の流量又は圧力に設定されている。【選択図】図１
2008201051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端側に筒状固定部を有するシリンダと、該シリンダ内に回転駆動可能に挿着され、且つ、前記後端側筒状固定部を後端部が貫通するスクリュウと、該スクリュウと後端側筒状固定部間に介装されたグランドパッキンとを備えて成る押出機のグランドボックス構造において、
前記後端側筒状固定部における前記グランドパッキンよりも軸方向前端側に加熱部と窒素ガス吹出口が設けられ、
該加熱部で前記後端側筒状固定部を加熱すると共に、前記窒素ガス吹出口より窒素ガスを該後端側筒状固定部とスクリュウとの間の隙間に吹き出すことにより該隙間を封止するように構成したことを特徴とする押出機のグランドボックス構造。
【請求項２】
上記加熱部はモノマーガスの沸点以上の温度で上記後端側筒状固定部を加熱することを特徴とする請求項１記載の押出機のグランドボックス構造。
【請求項３】
上記窒素ガスの吹き出し量又は吹き出し圧力は、外気等の気体の流入を阻止できる必要最小限に設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の押出機のグランドボックス構造。
【請求項４】
上記押出機が、メタクリル樹脂の脱揮押出機であることを特徴とする請求項１,２又は３記載の押出機のグランドボックス構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は押出機のグランドボックス構造に関するものであり、特に、製品への異物混入を防止できる連続塊状重合の樹脂用押出機のグランドボックス構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、此種樹脂用押出機は、後端側に筒状固定部（グランドボックス）が設けられた加熱部及び冷却部付きのシリンダと、該シリンダ内に回転駆動可能に挿着され、且つ、後端部が前記後端側筒状固定部を貫通して外部に突出するスクリュウとを備え、シリンダ内で樹脂を加熱・可塑化してスクリュウで混練した後に、ダイから押し出して固化することにより、所望の断面形状を連続成形して成る製品が得られる。尚、前記押出機によるメタクリル樹脂等の連続塊状重合プロセスでは、重合後のポリマーミックスをモノマーガスとポリマーに分離している。
【０００３】
一般に、上記押出機においては、シリンダの後端側筒状固定部とスクリュウの貫通部との間には隙間の発生が避け難いため、該隙間からモノマーガスが漏れないように、スクリュウの前記貫通部にグランドパッキンを装着し、該グランドパッキンのみでモノマーガスの漏洩防止を講じている。
【０００４】
図４は、樹脂押出機の封止装置（グランドボックス構造）の従来例を示す。図において、１はフランジ１aを有する筒状の封止装置本体であり、該封止装置本体１はボルト２によりバネ３を介してシリンダ４の後端部に締結固定されている。又、封止装置本体１の内周壁には溝５が形成されていると共に、該溝５の外側に加熱ジャケット部６と冷却ジャケット部７とが軸方向に並設されている。更に、封止装置本体１とシリンダ４との接合端部にはＯリング８が設けられ、又、シリンダ４内にはスクリュウ９が回転駆動可能に挿着されている。
【０００５】
上記構成では、シリンダ４とスクリュウ９間の隙間Ｃから漏れた樹脂は、封止装置本体１の内周壁の溝５内に侵入し、そして、加熱ジャケット部６で溶融した後に、冷却ジャケット部７で固化することにより外部への樹脂の漏れが防止される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３３７２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術は、加熱溶融した樹脂を冷却ジャケット７で固化しているため、この固化物（ポリマー）が、スクリュウ９貫通部に設けたグランドパッキン（図示せず）に固着しやすい。グランドパッキンに固化物が固着すると、スクリュウ９の摺動によりグランドパッキンが損傷し、モノマーガスが軸方向後端側（押出機の外部側）に大量に漏洩する。
【０００７】
さらに、前記グランドパッキンが損傷して削り屑を生じ、該削り屑や外部の塵埃などの異物がシリンダ４内に進入し、該シリンダ４内の製品に異物が混入する。この異物混入を防止するには、前記グランドパッキンの損傷が微小である時に押出機の運転を１週間程度停止させて、グランドパッキンを早期に交換する必要がある。
【０００８】
このように従来の押出機では、冷却部で固化したポリマーがグランドパッキンに固着することにより、該グランドパッキンが損傷するので、モノマーガスが外部に漏洩するとともに、グランドパッキンの削り屑などの異物が製品に混入する。
【０００９】
又、異物混入を防止する目的で、グランドパッキンを早期に交換した場合は、押出機の運転を頻繁に停止する必要があるため、押出機の長期間運転が困難になり、生産性が低下するという問題があった。
【００１０】
そこで、モノマーガスの漏洩及び製品への異物混入を防止し、且つ、押出機の長期に及ぶ連続運転を可能にするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【００１１】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、メタクリル樹脂等の連続塊状重合の押出機グランドボックス構造において、冷却ジャケットおよび液抜き溝を形成してモノマーガスを凝縮させ、その凝縮液でグランドボックス（シリンダ後端側の筒状固定部）内の異物を洗浄する構造を採択にしたところ、製品側への異物の混入は解消したが、凝縮液の生成量が多くなったため、液抜き用配管にポリマーが詰まるという不具合が生じた。
【００１２】
そこで、前記冷却ジャケットの代わりに加熱部を設けてグランドボックスを加熱し、且つ、該グランドボックスの軸方向中間部から少量の窒素ガスをグランドボックス内に吹き込んだところ、グランドパッキンは長期にわたって損傷しなくなり、外部からの塵埃の混入も抑止された。
【００１３】
このように本発明者は、グランドボックスに加熱部を設け、グランドボックス内に少量の窒素ガスを吹き込むことで、グランドパッキンの損傷を無くし、且つ、外部からの塵埃の混入を防止することによって、上記の問題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、後端側に筒状固定部（グランドボックス）を有するシリンダと、該シリンダ内に回転駆動可能に挿着され、且つ、前記後端側筒状固定部を後端部が貫通するスクリュウと、該スクリュウと後端側筒状固定部間に介装されたグランドパッキンとを備えて成る押出機のグランドボックス構造において、前記後端側筒状固定部における前記グランドパッキンよりも軸方向前端側に加熱部と窒素ガス吹出口が設けられ、該加熱部で前記後端側筒状固定部を加熱すると共に、前記窒素ガス吹出口より窒素ガスを該後端側筒状固定部とスクリュウの間の隙間に吹き出すことにより前記隙間を封止するように構成したことを特徴とする押出機のグランドボックス構造を提供する。
【００１５】
この構成によれば、加熱部でシリンダの後端側筒状固定部を所定温度に加熱して、モノマーガスの凝縮を防止してポリマーの生成が抑止される。又、該後端側筒状固定部とスクリュウとの間の隙間に前記窒素ガス吹出口から窒素ガスを吹き出すことで、前記隙間が封止されるため、シリンダ内のモノマーガスが該窒素ガス吹出口よりも軸方向後端側に設けたグランドパッキンに侵入することが阻止される。従って、従来のように固化物がグランドパッキンに固着することがないので、スクリュウの摺動によるグランドパッキンの損傷が防止される。
【００１６】
請求項２記載の発明は、上記加熱部はモノマーガスの沸点以上の温度で上記後端側筒状固定部を加熱することを特徴とする請求項１記載の押出機のグランドボックス構造を提供する。
【００１７】
この構成によれば、シリンダの後端側筒状固定部は加熱部により最適な温度、即ち、モノマーガスの沸点以上の温度まで加熱される。従って、モノマーガスの凝縮が確実に阻止される。
【００１８】
請求項３記載の発明は、上記窒素ガスの吹き出し量又は吹き出し圧力は、外気等の気体の流入を阻止できる必要最小限に設定されて成る請求項１又は２記載の押出機のグランドボックス構造を提供する。
【００１９】
この構成によれば、必要最小量又は必要最低圧の窒素ガスが窒素ガス吹出口から吹き出されることにより、シリンダの後端側筒状固定部とスクリュウとの間の封止圧力は、外気やモノマーガス等の気体の流動を遮断できる所定圧力（微小な所要圧）に維持される。従って、少量の窒素ガスで外気等に対するシール効果が保持される。
【００２０】
請求項４記載の発明は、上記押出機が、メタクリル樹脂の脱揮押出機であることを特徴とする請求項１,２又は３記載の押出機のグランドボックス構造を提供する。
【００２１】
この構成によれば、押出機として、メタクリル樹脂の脱揮押出機を使用することにより、メタクリル樹脂等の公知の連続塊状重合プロセスや連続溶液重合プロセスのように、モノマー、重合溶媒等の揮発成分を含有するポリマーミックスの脱揮押出に適するものとなる。本発明を好ましく適用できるメタクリル樹脂とは、メタクリル酸メチル単位を５０質量％越えて含有する重合体または重合体組成物である。メタクリル酸メチル単位と共にメタクリル樹脂を構成することのできるモノマー単位としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸アルキルエステル、スチレン等の芳香族ビニル化合物などからなる単位を挙げることができる。また該メタクリル樹脂は、メタクリル酸メチル重合体または共重合体の他に、耐衝撃性強化ゴム等の各種重合体や各種の添加剤を含有していてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明は、後端側筒状固定部を加温することで、ポリマーが生成されないため、グランドパッキンの損傷を抑制して、押出機の長期間連続運転が可能となり、且つ、後端側筒状固定部内に窒素ガスを吹き込むことで、この後端側筒状固定部内へのモノマーガスの流入を阻止できると共に、外部から塵埃等の異物が製品に混入することを未然に防止することができる。
【００２３】
又、後端側筒状固定部を加温することで、モノマーガスの凝縮を抑止してポリマーを生成させないため、該モノマーガスが配管内に詰まることなく円滑に流動することができる。
【００２４】
請求項２記載の発明は、モノマーガスを沸点以上に加温してポリマーの生成を確実に抑止できるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、ポリマーによるグランドパッキンの損傷の防止効果が一層顕著に発揮される。
【００２５】
請求項３記載の発明は、必要最小量又は必要最低圧の窒素ガスを用いて、外気の混入およびモノマーガスの流入を防止できるので、請求項１又は２記載の発明の効果に加えて、窒素ガスの無駄な使用量を節減でき、且つ、所要のシール性能を効率良く発揮することができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、上記押出機が、メタクリル樹脂の脱揮押出機であるので、請求項１,２又は３記載の発明の効果に加えて、メタクリル樹脂等の連続塊状重合プロセスや連続溶液重合プロセスのように、モノマー、重合溶媒等の揮発成分を含有するポリマーミックスの脱揮押出成形に適した押出機のグランドボックス構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、モノマーガスの漏洩及び製品への異物混入を防止し、且つ、押出機の長期間連続運転を可能にするという目的を達成するため、後端側に筒状固定部を有するシリンダと、該シリンダ内に回転駆動可能に挿着され、且つ、前記後端側筒状固定部を後端部が貫通するスクリュウと、該スクリュウと後端側筒状固定部間に介装されたグランドパッキンとを備えて成る押出機のグランドボックス構造において、前記後端側筒状固定部における前記グランドパッキンよりも軸方向前端側に加熱部と窒素ガス吹出口が設けられ、該加熱部で前記後端側筒状固定部を加熱すると共に、前記窒素ガス吹出口より窒素ガスを該後端側筒状固定部とスクリュウの間の隙間に吹き出すことにより前記隙間を封止するように構成したことにより実現した。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態を図１乃至図３に従って説明する。本実施の形態は、メタクリル樹脂等の連続塊状重合プロセスで使用される単軸押出機のグランドボックス構造に適用したものであるが、之に限定されるものではない。図１は本発明の一実施例に係る単軸押出機のグランドボックス構造を示す正面断面図、図２は図１の右側面図、図３は図１の単軸押出機のグランドボックス構造を示す平面断面図である。
【００２９】
本実施例に係る連続塊状重合プロセスに用いられる単軸押出機のグランドボックス構造では、グランドボックスはモノマーガスが凝縮しないように沸点以上に加温し、且つ、窒素ガスの吹き込み量又は吹き込み圧力を必要最小限としてグランドボックス内のパージ圧を所要の微小加圧に設定し、モノマーガスの流入および外気の混入を防止できるように構成したことを特徴とする。
【００３０】
図１において、１１は樹脂用加熱手段及び冷却手段を有する押出機のシリンダであり、該シリンダ１１の後端部側（図の右側）にはグランドボックス（後端側筒状固定部）１３がねじ部材１２にて締結されている。このグランドボックス１３の軸方向後端部には取り付け用のフランジ１４が形成され、該フランジ１４の外周縁部には、図２に示すように、複数のネジ用孔１５,１５・・・が外周方向に所定間隔を有して穿設されている。
【００３１】
該シリンダ１１内にはねじ部１６を有するスクリュウ１７が回転駆動可能に挿着されている。該スクリュウ１７の後端部（基端部）は、シリンダ１１のグランドボックス１３を貫通して外部に突出し、該スクリュウ１７の後端側突出部は駆動モータ（図示せず）側に回転駆動可能に連結されている。
【００３２】
又、グランドボックス１３の軸方向中間部にはスチーム式の加熱部１８が設けられ、図３に示すように、該加熱部１８の適所にはスチーム用出入口１９が形成されている。該スチーム用出入口１９は配管（図示せず）を介してスチーム供給源（図示せず）に接続され、所定温度のスチーム、即ち、モノマーガスの沸点以上の温度に設定されたスチームが、前記加熱部１８に供給されるように構成されている。
【００３３】
グランドボックス１３とシリンダ１１との接合部にはＯリング２１が介装されている。又、グランドボックス１３のスチーム用出入口１９よりも軸方向前端側（シリンダ１１側）には窒素ガス供給用の配管２２の一端部が連結され、該配管２２の他端部は図示しない窒素ガス源に接続されている。したがって、該配管２２の一端開口部に形成した環状の窒素ガス吹出口２３から、所定圧の窒素ガスがグランドボックス１３とスクリュウ１７間の隙間に吹き出されることにより、該隙間を気密に封止できるように構成されている。
【００３４】
前記スクリュウ１７とグランドボックス１３間には、グランドパッキン２４が介装され、該グランドパッキン２４はスチーム用出入口１９よりも軸方向後端側（外部側）に配設されている。その他、符号２５は前記スクリュウ１７とグランドボックス１３間の隙間に一端部が連通して接続された配管であり、該配管２５の他端部は真空ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００３５】
上記構成によれば、グランドボックス１３はスチームにより所定温度、即ち、樹脂が溶融する温度まで加熱される。加熱後、グランドボックス１３とスクリュウ１７との間の隙間に窒素ガス吹出口２３から設定圧の窒素ガスを必要な少量だけ吹き出させる。これにより、バックベント側、即ち、窒素ガス吹出口２３よりも軸方向前端側（図１において左側）のモノマーガスがグランドパッキン２４側に流入することを防止できる。
【００３６】
従って、モノマーガスのグランドパッキン２４側への流入が阻止されるので、モノマーガスの外部へ漏洩が効果的に防止される。又、グランドボックス１３を加温することで、モノマーガスの凝縮を抑止してポリマーを生成させないため、該モノマーガスが配管内を詰まることがなく、従来のようにスクリュウ１７の回転摺動によりグランドパッキン２４が損傷して削り屑が発生することがない。斯くして、グランドパッキン２４の削り屑、或いは、外部からの塵埃などの異物が製品に混入することを確実に抑止できる。
【００３７】
更に、異物混入が防止されるので、グランドパッキン２４を交換するために、単軸押出機の運転を頻繁に停止させる必要がないため、押出機の長期間に及ぶ連続運転が可能になり、生産性が大幅に向上する。
【００３８】
実験例
（実施例１）  φ６５ｍｍの上記単軸押出機において、ポリメタクリル酸メチル６０質量％およびメタクリル酸メチルモノマー４０質量％からなるポリマーミックスを３３．３ｋｇ/ｈで供給する脱揮押出条件下で、グランドボックス１３のジャケットをゲージ圧力０．４ＭＰaの飽和スチームで加熱し、グランドボックス１３と上記バックベントの中間から５０Ｌ/h（ゲージ圧力０．２ＭＰa）の窒素ガスを吹き込んで、グランドボックス１３内部をゲージ圧力５〜１０ｋＰaの微加圧として、バックベント側のモノマーガスがグランドボックス１3側に逆流しないようにした。その結果、グランドパッキン２４は長期にわたって損傷を受けることが無くなった。
（実施例２）  φ２００ｍｍの上記単軸押出機において、実施例１と同様のポリマーミックスを１２５０ｋｇ/ｈで供給する脱揮押出条件下で、グランドボックス１３の内部を実施例１と同様に加熱し、窒素ガスを、グランドボックス１３内部での片流れの防止のため、２００Ｌ/ｈずつ左右２ヶ所から計４００Ｌ/h（ゲージ圧力０．２ＭＰa）吹き込んで、グランドボックス１３内部をゲージ圧力５〜１０ｋＰaの微加圧として、運転を続けた。運転開始後２年間に亙りグランドパッキン２４を定期的に５回点検した。その結果、いずれもグランドパッキン２４は新品同様の外観及び性能を維持して、グランドボックス１３の機構が円滑に作用していることを確認した。
（比較例１）  φ６５ｍｍの単軸押出機において、窒素ガスの吹き込みがなくグランドパッキン（バルカー７１３７  バルフロン含浸石綿格子編パッキング）のみで運転した。その結果、１週間の運転でモノマーガスがグランドパッキン側に洩れて、該グランドパッキンの削り屑が製品中に混入することが確認された。
（比較例２）  φ６５ｍｍの単軸押出機において、グランドボックスに冷却ジャケットと液抜き溝（液抜き配管に接続）を形成して、該液抜き溝内でモノマーガスを凝縮させ、その凝縮液でゴミを洗浄する方法を採用した。その結果、ゴミはなくなったものの、凝縮液が多く生成されると共に、液抜き配管内にポリマーが多量発生して液抜き配管が直ちに詰まった。
【００３９】
以上の如く本実施例によれば、加熱部１８でグランドボックス１３を所定温度に加熱することにより、モノマーガスの凝縮を防止してポリマーの生成が抑止される。また、該グランドボックス１３とスクリュウ１７との間の隙間に窒素ガスを吹き出すことで前記隙間が封止される。
【００４０】
斯くして、該窒素ガス吹出口２３よりも軸方向後端側に設けたグランドパッキン２４にモノマーガスが流入することが阻止されるため、グランドパッキン２４の損傷を防止して、押出機の長期間連続運転が可能となると共に、外部から塵埃等の異物が製品に混入することを防止することができる。
【００４１】
又、グランドボックス１３を適正温度まで加温することで、モノマーガスの凝縮を抑止してポリマーを生成させないため、該モノマーガスが配管内に詰まることなく常に円滑に流動する。
【００４２】
さらに、グランドボックス１３は加熱部１８により最適な温度、即ち、モノマーガスの沸点以上の温度まで加熱されるので、モノマーガスの凝縮が確実に阻止される。
【００４３】
更に又、前記窒素ガス吹出口２３から必要最小量又は必要最低圧の窒素ガスが吹き出されることにより、グランドボックス１３とスクリュウ１７との間の封止圧力は、外気やモノマーガス等の気体の流動を遮断できる所定圧力（所要の微小加圧）に維持される。従って、窒素ガスの無駄な使用量を節減でき、且つ、所要のシール性能を効率良く発揮することができる。
【００４４】
本発明に係る押出機のグランドボックス構造は、スケールアップした単軸押出機のグランドボックス構造、或いは、二軸押出機のグランドボックス構造にも適用可能であることが判明した。実験によれば、いずれの押出機においても、２年以上の連続運転使用が可能であることを確認した。
【００４５】
本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、産業上、樹脂押出機によるメタクリル樹脂の連続塊状重合プロセスに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例を示し、押出機の正面断面図。
【図２】図２は図１の右側面図。
【図３】図１の押出機のグランドボックス構造の要部を示す平面断面図。
【図４】従来の押出機のグランドボックス構造の要部を示す正面断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１１    シリンダ
１３    グランドボックス（後端側筒状固定部）
１７    スクリュウ
１８    加熱部
２３    窒素ガス吹出口
２４    グランドパッキン
【図１】
2008201051.tif 000003
【図２】
2008201051.tif 000004
【図３】
2008201051.tif 000005
【図４】
2008201051.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月5日(2008.2.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
前記スクリュウ１７とグランドボックス１３間には、グランドパッキン２４が介装され
、該グランドパッキン２４はスチーム用出入口１９よりも軸方向後端側（外部側）に配設されている。その他、符号２５は前記スクリュウ１７とグランドボックス１３間の隙間に一端部が連通して接続された配管を示す。