(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合体の懸濁液をフラッシュ冷却することにより溶媒を含んだゲル生成性重合体を乾燥させゲルを生成させる連続的方法において、固体分含量が１〜６５重量％の溶媒を含む重合体を、周囲圧力ないし６０００ｈＰａ、重合体の温度２０〜１００℃において、圧力０.１〜８００ｈＰａの蒸発区域（１）の中へ計り込み、重合体を冷却し、機械的に撹拌して重合体からさらに溶媒を２〜５重量％だけ除去し、混合し、この混合物を蒸発区域（１）の下端に運んで濃密なゲル生成層をつくり、機械的な取り出し装置（７）を用いて重合体を取り出し、このゲル化された重合体を乾燥装置の中で乾燥して溶媒含量を５重量％以下にする工程から成ることを特徴とする方法。
【請求項２】
蒸発区域（１）の中における重合体の滞在時間は３０秒〜２時間であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
ゲル化した重合体の乾燥は１００〜５００℃において行わけることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ゲル化した重合体の乾燥は１０００〜５０００ｈＰａの圧力で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
過熱水蒸気を用いる製粉乾燥機中でゲル化した重合体の乾燥を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
ゲル化した重合体の乾燥は溶媒含量が４重量％以下になるまで行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
溶媒は実質的に水であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
重合体はセルロースエーテルであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
機械的な取り出し装置を用いて重合体を取り出すときにポリマーがさらに濃密化されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
溶媒を含むゲル生成性重合体を乾燥する装置において、蒸発区域（１）を有する少なくとも一つの蒸発容器（３）、撹拌機およびコンベヤ装置（８）、生成物の入口（１２）、真空発生器に連結された蒸気取り出し口（５）、および該蒸発容器（３）の下端に連結された取り出し装置（７）を含み、該コンベヤ装置（８）の最も下方の面には５ｍｍ以下の高さの所で該取り出し装置（７）の入口を横切るスラストの羽根（１０）を有する１個またはそれ以上のコンベヤのパドル（９）が取り付けられていることを特徴とする装置。
【請求項１１】
該取り出し装置（７）は単一スクリューまたは多重スクリュー・コンベヤ（７）をもっていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
蒸発容器（１３）は熱伝達媒質を通す付加的なジャケット（１１）を有していることを特徴とする請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】
スラスト・ブレード（１０）は２ｍｍ以下の高さで取り出し装置（７）の入口を横切っていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
スロットル装置（４）が生成物入口（１２）の上手に取り付けられていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
一体となった羽根をもつスクリュー・コンベヤ（７）が取り出し装置（７）として取り付けられていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
請求項１〜９のいずれか１項記載の方法を実施するための請求項１０〜１５のいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、重合体の懸濁液をフラッシュ冷却することにより溶媒を含んだゲル生成性重合体、特にポリサッカリド誘導体を乾燥しゲルを生成させる連続法、並びに該溶媒含有生成物を乾燥させる装置に関する。
【０００２】
本発明方法は、固体分含量が１〜６５重量％の溶媒を含む重合体を、特に周囲圧力ないし６０００ｈＰａ、重合体の温度２０〜１００℃において、圧力０．１〜８００ｈＰａの蒸発区域の中へ計量して加え、重合体を冷却し、機械的に撹拌して重合体からさらに溶媒を２〜５重量％だけ除去し、混合し、この混合物を蒸発区域の下端に運んで濃密なゲル生成層をつくり、機械的な排出装置を用いて重合体を取り出し、随時重合体をさらに濃密化し、このゲル化された重合体を乾燥装置の中で乾燥して溶媒含量を５重量％以下にする工程から成っている。
【０００３】
本発明の装置は、蒸発区域を有する少なくとも一つの蒸発容器、撹拌機およびコンベヤ装置、生成物の入口、真空発生器に連結された蒸気取り出し口、および該蒸発容器の下端に連結された取り出し装置を含み、該コンベヤ装置の最も下方の面には５ｍｍ以下、好ましくは１〜３ｍｍの高さの所で該取り出し装置の入口を横切るスラスト・ブレードを有する１個またはそれ以上のコンベヤのパドルが取り付けられている。
【０００４】
ドイツ特許公開明細書１９６  ０２  ２２７  Ａ１号には、取り出し装置を有する貯蔵容器（ペースト・バンカー（ｐａｓｔｅ  ｂｕｎｋｅｒ））が記載されている。特にこの特許明細書に記載されている貯蔵容器の撹拌機は、生成物の濃度に適合するように撹拌機のアームの幾何学的形状を変え得るスリーブの設計になっている。
【０００５】
ドイツ特許明細書９５２  ２６４号には、湿った繊維状のメチルセルロースを溶解速度が高い粉末の形にする三段階法が記載されている。この場合、５０〜７０重量％の水を含む生成物を先ず冷却したスクリュー・プレスを用いて均質化し、プラスティックス材料にして１０〜２０℃に冷却し、この材料をハンマー・ミルを用いて粉砕し、強制循環乾燥器中で乾燥させる。
【０００６】
本発明の目的は公知の方法および装置の欠点を避け、比較的安全に連続操作を行うことができる方法および装置を提供することである。
【０００７】
セルロースエーテルを製粉乾燥機の中で乾燥し粉砕し得るためには、セルロースエーテルを予めゲル化させることが必要である。
【０００８】
従って、ゲル化を行いゲルを連続的に下手の装置、特に過熱水蒸気を用いる製粉乾燥機の中へ計り込むためにはセルロースエーテル懸濁液を冷却することが必要であるから、特に本発明の目的は溶媒を含んだゲル生成性のポリサッカリド誘導体、特にセルロースエーテル懸濁液に適した乾燥法を開発することである。
【０００９】
特にセルロースエーテル懸濁液は、この材料を過熱水蒸気を用いる製粉乾燥機の中へと計り込むためには、均一なゲル状の粘稠度のものに変えなければならない。
【００１０】
本発明のこの目的は、予熱した重合体懸濁液を蒸発区域に導入し、この蒸発区域、例えば円筒形の容器を減圧系の圧力下に置き、この円筒形の容器の中へフラッシュ蒸発させることにより重合体懸濁液をフロッキュレーション点よりも下まで冷却することによって達成される。
【００１１】
本発明は、重合体の懸濁液をフラッシュ冷却（冷却しながら急激に圧力を低下させる）ことにより溶媒を含んだゲル生成性重合体、特にポリサッカリド誘導体、特に好ましくは高温のセルロースエーテル水性懸濁液を乾燥させゲルを生成させる方法において、固体分含量が１〜６５重量％、好ましくは５〜５０重量％、特に好ましくは１０〜４０重量％の溶媒を含む重合体を、特に周囲圧力ないし６０００ｈＰａ、重合体の温度２０〜１００℃、好ましくは３０〜９５℃において、圧力０．１〜８００ｈＰａ、好ましくは２０〜７００ｈＰａ、特に好ましくは４０〜２００ｈＰａの蒸発区域、好ましくはペースト・バンカーの中へ計り込み、重合体を特に９３℃より低い温度、さらに好ましくは６０℃より低い温度、極めて好ましくは６０〜２９℃の温度に冷却し、機械的に撹拌して重合体からさらに溶媒を２〜５重量％だけ除去し、混合し、この混合物を蒸発区域の下端に運んで濃密なゲル生成層をつくり、機械的な取り出し装置、特に単一スクリューまたは多重スクリューコンベヤ装置を用いて重合体を取り出し、随時重合体をさらに濃密化し、このゲル化された重合体を乾燥装置の中で乾燥して溶媒含量を５重量％以下にする工程から成る方法に関する。
【００１２】
蒸発区域の中における重合体の滞在時間は３０秒〜２時間、特に好ましくは５〜３０分である。
【００１３】
好ましくはゲル化した重合体の乾燥は製粉乾燥機中において１００〜５００℃、さらに好ましくは１００〜２３０℃において行われる。
【００１４】
ゲル化した重合体の乾燥は特に約１０００ｈＰａ（即ち周囲圧力）ないし５０００ｈＰａ、好ましくは１０００ｈＰａの圧力で行うことが有利である。
【００１５】
過熱水蒸気を用いる製粉乾燥機中でゲル化した重合体の乾燥を行うことが特に有利である。
【００１６】
ゲル化した重合体の乾燥は溶媒含量が４重量％以下になるまで行うことが好ましい。
【００１７】
本発明方法に使用するのに特に好適な重合体はセルロースエーテル、特にメチルセルロースである。
【００１８】
本発明方法に使用する溶媒は実質的に水であることが好ましい。
【００１９】
本発明は、懸濁液を直接接触させる冷却法ではなく、フラッシュ効果、即ち懸濁液のラインの高い圧力レベルからペースト・バンカー（蒸発区域）の中の減圧系の圧力へ移行する際の効果によって重合体懸濁液の冷却を行う点がドイツ特許明細書９５２  ２６４号記載の方法と異なっている。スクリュー・プレスとは対照的に、この過程は自発的に起こり、同時に重合体懸濁液が濃縮される。本特許に記載されているように、ペースト・バンカーの中における滞在時間によってさらにゲル化を行うことができる。スクリュー・プレスとは対照的に、ペースト・バンカーはさらに望ましい緩衝作用をもっている。ドイツ特許明細書９５２  ２６４号によれば重合体（メチルセルロース）のゲル化は１０〜２０℃の温度で起こるが、本発明方法では実質的に高い温度、典型的には６０℃までの温度で起こる。
【００２０】
本発明はさらに溶媒を含む生成物、特に溶媒を含むゲル生成性重合体を乾燥する装置において、蒸発区域を有する少なくとも一つの蒸発容器、撹拌機およびコンベヤ装置、生成物の入口、真空発生器に連結された蒸気取り出し口、および該蒸発容器の下端に連結された取り出し装置を含み、該コンベヤ装置の最も下方の面には５ｍｍ以下、好ましくは１〜３ｍｍの高さの所で該取り出し装置の入口を横切るスラストの羽根（１０）を有する１個またはそれ以上のコンベヤのパドル（９）が取り付けられていることを特徴とする装置に関する。
【００２１】
この取り出し装置は単一スクリューまたは多重スクリュー・コンベヤであることが好ましい。
【００２２】
蒸発容器はさらに重合体からの揮発分の除去を促進するための熱伝達媒質を通す付加的なジャケットを有している。
【００２３】
この装置の特に好適な変形においては、スクリューのフライト（ｆｌｉｇｈｔ）を完全に充たすようにスラストの羽根は５ｍｍ以下、好ましくは１〜３ｍｍの高さで取り出し装置の入口を通過する。このようにして生成物は均一に運搬され、同時にペースト・バンカーと製粉乾燥機との間は緊密に連結される。
【００２４】
この装置の好適な具体化例においては、スロットル装置、特に蒸発容器の中で減圧を保持するスロットル弁が生成物入口の上手に取り付けられている。
【００２５】
一体となった羽根をもつスクリュー・コンベヤ（ｓｏｌｉｄ−ｂｌａｄｅ  ｓｃｒｅｗ  ｃｏｎｖｅｙｏｒ）は取り出し装置として特に有用であることが分かった。
【００２６】
本発明の装置は上記の本発明方法を実施するのに特に適している。
【００２７】
ドイツ特許明細書１９５  ０２  ２２７  Ａ１号記載の配置と比較すれば、本発明の装置のペースト・バンカーは特に重合体のゲルを計り込むために下方のアームの上にそれぞれさらにネジ止めされたスラスト部材をもっている。
【００２８】
図１に示された好適なペースト貯蔵庫は気密の状態で下手の乾燥装置へ連続的に計り込むことができる。フラッシュ冷却はこの利点を用いて、溶媒を含む重合体、特にポリサッカリド誘導体、特に好ましくはメチルセルロースを固体分含量１〜６５重量％、好ましくは５〜５０重量％、特に好ましくは１０〜４０重量％で含む懸濁液を、０．１〜８００ｈＰａ、好ましくは２０〜７００ｈＰａ、特に好ましくは４０〜５００ｈＰａの圧力で、調節可能な弁を経て円筒形の容器の中へ連続的にフラッシュ蒸発（圧力低下）させる。
【００２９】
フラッシュ効果は、懸濁液が蒸発区域に入った時に、懸濁液の温度が系の圧力に依存する溶媒の飽和蒸気温度より高い場合に自然に起こる。特にセルロースエーテルに対しては、系の圧力は飽和水蒸気温度が６０℃より低く（フロッキュレーション点より低く）なるように選ばれる。フラッシュ効果の際に生じる蒸気は、円筒形の容器の蓋の中にある連結部を経てペースト・バンカーから出る。好ましくは、懸濁液は２〜５％濃縮され、重合体は６０℃よりも低い温度、特に６０〜２９℃に冷却される。円筒形の外壁に蒸気が凝縮するのを防ぐために、この外壁は二重ジャケットによって加熱できるように設計することが好ましい。フラッシュ工程の後でさらに冷却効果を得るために、二重ジャケットを冷却することもでき、部分的な凝縮により溶液のフラッシュ蒸発による濃縮効果を減少させることができる。
【００３０】
ゲルがコンベヤのスクリューを通ってペースト・バンカーを離れる前に完全にゲル化するのを保証するために、ペースト・バンカーは充填水位によって調節できる十分な滞在時間をもっている。計量困難な生成物、特にセルロースエーテルのゲルは最も低い撹拌面に取り付けられた撹拌機およびスラスト部材を用いコンベヤ・スクリューに供給される。
【００３１】
ペースト・バンカーはその設計のために下手の装置に関し、特に過熱水蒸気による乾燥段階に関し気密を保持することができ、従ってバンカー内の減圧系の圧力の状態により高温のセルロースエーテルの懸濁液は連続的にフラッシュ蒸発し、同時に系の圧力に対応する飽和蒸気温度に冷却される。系の圧力は飽和蒸気温度がセルロースエーテル懸濁液のフロッキュレーション点よりも低くなるような低い圧力に設定されている。同時にフラッシュ効果によって懸濁液が濃縮される。冷却すると均一なゲルが生じる。完全なゲル化が起こるための滞在時間はバンカーの中で調節することができる。ペースト・バンカーは同時にゲルを過熱水蒸気を用いる製粉乾燥機の中に計り込む機能を行う。
【００３２】
変形したスリーブ構造の撹拌機を有するペースト・バンカーを使用することは本発明の技術的な目的（穏やかなゲルの生成）を達成するのに極めて適している。高温の重合体懸濁液の冷却は、真空、例えば２００ミリバールよりも低い圧力にしたペースト・バンカーの中に「フラッシュ蒸発」させることによって達成される。同時にセルロースエーテルは濃縮されゲル化が起こる。生成した蒸気はペースト・バンカーの蓋の蒸気連結部を介して取り出される。生成物の滞在時間を十分にとることによってゲル化が可能になるが、この滞在時間はペースト・バンカーの水位によって調節することができる。好適に使用される一体となった羽根をもつスクリューは、ゲルを下手の製粉乾燥機、特に過熱水蒸気を用いる製粉乾燥機の中に計り込む。
【００３３】
撹拌アーム、特に下方の面の設計は生成物の運搬特性に適合させ得ることが好ましく、気密な状態で連続した均一な計量を行う場合は益々重要である。
【００３４】
懸濁液をペースト・バンカーに供給する点は、供給が主としてペースト・バンカーに対し切線方向で行われ、懸濁液と蒸気との分離が良好であるような点であることが好ましい。しかし、フラッシュ蒸発は特にペースト・バンカーの蓋を介しても行うことができる。供給点の高さは変更することができる。蒸気の凝縮を避けるためには、上記のように二重ジャケットによりペースト・バンカーを加熱することができる。懸濁液をフラッシュ蒸発させる際の冷却効果を助けるために、二重ジャケットによりペースト・バンカーを冷却することができる。この場合には凝縮する蒸気により到達できる濃縮度は減少する。
【００３５】
本発明により特に次のような利点が得られる。
【００３６】
１．懸濁液、特に溶媒を含んだゲル生成性のポリサッカリド誘導体、特にセルロースエーテル懸濁液をフラッシュ効果により穏やかに冷却／乾燥することができる。
【００３７】
２．溶媒を含んだゲル生成性のポリサッカリド誘導体、特にセルロースエーテル懸濁液をフロッキュレーション点よりも低い温度に冷却することができる。
【００３８】
３．連続的にフラッシュ蒸発させた懸濁液から生じる蒸気を分離することができる。
【００３９】
４．ゲル化のために十分な滞在時間をとることができ、これをペースト・バンカーの変更し得る水位によって調節することができる。
【００４０】
５．冷却およびゲル化によって均一なゲルを生成させることができる。
【００４１】
６．ペースト・バンカーから下手の乾燥装置、特に過熱水蒸気を用いる製粉乾燥機の中へ気密な状態で連続的に計り込むことができる。
【００４２】
７．一定の気密な状態で計り込みを行うために撹拌機の幾何学的形状を生成物の粘稠度に合わせることができる。
【００４３】
次に添付図面を参照し下記の実施例を用いて本発明をさらに説明する。これらの実施例は本発明を限定するものではない。
【００４４】
実施例
一般的説明
湿った混合機（図示せず）中でつくったメチルセルロースの懸濁液をＭｏｈｎｏポンプ（図示せず）を用いて減圧系の圧力下でペースト・バンカー１の中に計り込む。Ｍｏｈｎｏポンプの速度をコンベヤ・スクリュー７で得られるゲルの通過量に合わせることにより、ペースト・バンカー１の水位を一定に保つ。ペースト・バンカー１のコンベヤ・スクリュー７はゲルを過熱水蒸気を用いる製粉乾燥機２（Ｊａｅｃｋｅｒｉｎｇ社製、Ｕｌｔｒａ−Ｒｏｔｏｒ  ＩＩ型）の中に運び込み、ゲルはここで乾燥され粉砕される。メチルセルロース懸濁液をフラッシュ蒸発させる際に生じる蒸気は真空ポンプ１３により弁１９およびペースト・バンカー１の蓋６の連結部５を経て取り出される。ペースト・バンカー１の系の圧力は圧力調節弁１８によって設定され一定に保たれる。排気弁２０も同じ供給ラインに取り付けられている。懸濁液のライン１２の中が真空になり懸濁液がゲル化して懸濁液のライン１２が詰まる危険を防ぐために、ペースト・バンカー１の円筒形の部分への入口の前でボール弁４が装着されている。この入口はハウジングの周囲に対し切線方向に配置されている。懸濁液のライン１２の圧力はボール弁４を調節して大気圧よりも１００ミリバール以上高い圧力に設定されている。流体を加熱するための入口１５および出口１６がペースト・バンカー１に取り付けられている。
【００４５】
具体化例
ペースト・バンカー１の撹拌機８には下方へ押すように角度が付けられた４個の撹拌面、および生成物が円筒形の壁３に固定され撹拌機８と一緒に回転するのを防ぐ減速機１４が取り付けられている。最も下方の撹拌面にある２個の撹拌アーム９には、スクリューの溝の幅に相当する長さに亙り外側の区域に楔形のスラスト部材１０がさらに取り付けられている。これらのスラスト部材１０はそこから２ｍｍ離れた所にあり、撹拌機８によって生成物をコンベヤ・スクリュー７の中へと連続的に計り込むようにしている。
【００４６】
濃度２１重量％のメチルセルロース懸濁液（Ｗｏｌｆｆ−Ｗａｌｓｒｏｄｅ  ＧｍｂＨ製、ＭＴ４０００）を８２℃においてＭｏｈｎｏポンプを用いペースト・バンカー１の中に連続的にフラッシュ蒸発させる（計り込む）。ペースト・バンカー１の中の系の圧力は１３０ミリバールに設定する。懸濁液のライン１２の中の圧力はボール弁４を用いて大気圧以上の３バールに設定される。ペースト・バンカー１の二重ジャケット１１は加熱も冷却もしない。蒸発による水を除去するとメチルセルロース懸濁液の濃度は湿った混合機中において２３．５重量％に増加する。
【００４７】
湿った材料の処理量を毎時懸濁液５７〜１６５ｋｇとして操作を行った。ペースト・バンカー１の中の滞在時間は処理量が低い場合は１４分、高い場合は６分である。フラッシュ蒸発による濃度は懸濁液１ｋｇ当たり溶媒約０．０５４ｋｇである。処理量を多くした場合、撹拌機の速度を１５から２７ｒｐｍに増加し、コンベヤ・スクリューの速度を１２から２８ｒｐｍに増加した。コンベヤ・スクリューの７はゲルを製粉乾燥機２の中に運び込む。製粉乾燥機２の中の過熱水蒸気の入口温度を高い処理量において１３３から１８１℃に上げることにより、過熱水蒸気の出口温度を１２０℃の一定値に保った。乾燥した生成物の残留水分含量は２％であった。系の圧力は製粉乾燥機２に対する過熱水蒸気の入口において大気圧よりも１０ミリバール高い圧力であり、乾燥機２からの出口に置いて１０ミリバール低い圧力であった。製粉乾燥機２の速度は１０６３ｒｐｍに設定した。
【図面の簡単な説明】
【図１】重合体をフラッシュ蒸発させて導入する模式図。
【図２】好適に使用されるペースト・バンカーの基本的な設計。
【図１】
0004632537.tif 000002
【図２】
0004632537.tif 000003