(57)【要約】【課題】  外気温の変化や、原料粉末(B)の物性の相違などによって、混練物(D)の粘度が変動しても、煩雑な操作を要することなく、ダイ(3)の内部圧力(P)を上限(Pmax)と下限(Pmin)との間に維持しながら容易に、原料粉末(B)に液体媒体(C)を加え、混練して混練物(D)とし、ダイ(3)から押し出して押出成形体(A)を製造し得る方法を提供する。【解決手段】  本発明の製造方法は、ダイ(3)の内部圧力(P)を測定し、内部圧力(P)が上限(Pmax)を上回るときには押出温度(T)を上昇させ、下限(Pmin)を下回るときには押出温度(T)を降下させることを特徴とする。この製造方法に用いられる押出成形装置(1)は、圧力計(4)と、押出温度調整装置(5)が備えられている。そして、この温度制御装置(5)により、押出温度(T)を上昇させるか、降下させるように構成されている。    【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料粉末に液体媒体を加え、混練して混練物とし、ダイから押し出して押出成形体を製造する方法であり、ダイの内部圧力を測定し、内部圧力が上限を上回るときには押出温度を上昇させ、下限を下回るときには押出温度を降下させることを特徴とする押出成形体の製造方法。
【請求項２】
原料粉末に液体媒体と共に、押出温度での液体媒体に対する飽和濃度を超える量の、液体媒体に可溶なバインダー成分を加える、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
原料粉末に液体媒体を加え混練して混練物を得る混練押出機と、該混練押出機から送られた混練物を押し出し成形するダイとを備え、ダイには内部圧力を測定するための圧力計と、押出温度を調整する温度調整機とが備えられていて、押出温度調整機により、圧力計で測定されたダイの内部圧力が上限を上回るときには押出温度を上昇させ、ダイの内部圧力が下限を下回るときには押出温度を降下させるように構成されていることを特徴とする押出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形体の製造方法に関し、詳しくは原料粉末に液体媒体を加え、混練して混練物とし、ダイから押し出して押出成形体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば不飽和アルデヒド、不飽和カルボン酸を合成するための触媒は通常、粉末状であるが、取り扱いが容易になることから、通常は、これを所定の形状に成形して成形体としてから用いている〔特許文献１（特開平９−５２０５３号公報）、特許文献２（特開平６−８６９３３号公報）、特許文献３（特開２００３−１０７００号公報）、特許文献４（特開平７−１６４６４号公報）〕。この成形体(A)の製造方法としては、例えば図２に示すように、混練押出機(2)およびこれに接続されたダイ(3)を備えた押出成形装置(1')を用い、混練押出機(2)に粉末状の触媒(B)および水などの液体媒体(C)を加え、混練してペースト状の混練物(D)とし、これをダイ(3)に送り、ダイ(3)から押し出して押出成形体(A)を得る方法が知られている〔非特許文献１（「触媒調製化学」、(株)講談社刊、第１４４頁〜第１４５頁）〕。
【０００３】
かかる製造方法では、外気温や原料粉末の物性の相違等によって、混練物(D)の粘度が変動し、このためダイ(3)の内部圧力(P)が大きく変動し易い。内部圧力(P)が上限(Pmax)を超えるとダイ(3)などを破損する原因となり、また下限(Pmin)を下回ると得られる成形体の密度が低くなって型崩れを起こし易くなるなどの問題を生ずるため、従来はダイ(3)の内部圧力(P)に応じて粉末状の触媒(B)および液体媒体(C)の組成比を調整することで、内部圧力(P)が上限(Pmax)および下限(Pmin)の間になるように、混練物(D)の粘度を調整していた。
【０００４】
しかし、粉末状の触媒(B)および液体媒体(C)の組成比を調整するには、混練押出機(2)やダイ(3)内部の混練物(D)を取り出し、組成比を調整したのち、再び混練押出機(2)に投入するという煩雑な操作が必要であった。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−５２０５３号公報
【特許文献２】特開平６−８６９３３号公報
【特許文献３】特開２００３−１０７００号公報
【特許文献４】特開平７−１６４６４号公報
【特許文献５】特公昭５９−１５０１５号公報
【非特許文献１】「触媒調製化学」、(株)講談社刊、第１４４頁〜第１４５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明者は、外気温の変化や、原料粉末の物性の相違などによって、混練物の粘度が変動しても、煩雑な操作を要することなく、ダイの内部圧力を上限と下限との間に維持しながら容易に押出成形体を製造し得る方法を開発するべく鋭意検討した結果、温度が高いときには混練物の粘度が低くなり、温度が低いときには混練物の粘度が高くなることから、ダイの内部圧力を測定し、この内部圧力に応じて押出温度を上昇あるいは降下させれば、混練物の粘度を調整することができ、ダイの内部圧力を上限と下限との間にすることができることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明は、原料粉末(B)に液体媒体(C)を加え、混練して混練物(D)とし、ダイ(3)から押し出して押出成形体(A)を製造する方法であり、
ダイ(3)の内部圧力(P)を測定し、内部圧力(P)が上限(Pmax)を上回るときには押出温度(T)を上昇させ、下限(Pmin)を下回るときには押出温度(T)を降下させることを特徴とする押出成形体(A)の製造方法を提供するものである。
【０００８】
図１に本発明の製造方法により押出成形体(A)を製造するための押出成形装置(1)の一例を模式的に示す。この押出成形装置(1)は、原料粉末(B)に液体媒体(C)を加え、混練して混練物(D)を得る混練押出機(2)と、混練押出機(2)から送られた混練物(D)を押し出し成形するダイ(3)とを備えている。ダイ(3)には内部圧力(P)を測定するための圧力計(4)が備えられている。また、ダイ(3)には、ダイを加熱または冷却することで押出温度を調整する押出温度調整機(5)も備えられている。そして、この押出成形装置(1)は、この押出温度調整機(5)により、圧力計(4)で測定されたダイの内部圧力(P)が上限(Pmax)を上回るときには押出温度(T)を上昇させ、ダイの内部圧力(P)が下限(Pmin)を下回るときには押出温度(T)を降下させるように構成されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、ダイの内部圧力を測定し、内部圧力に応じて押出温度を上昇または降下させることにより、混練物の粘度を調整するので、混練物の粘度が変動しても、混練物の取り出し、組成比の調整、および再投入という煩雑な操作を要することなく、押出成形体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の製造方法に用いられる原料粉末(B)としては、例えばメタクロレインを気相接触酸化してメタクリル酸を製造するための触媒粉末やその前駆体粉末〔特許文献３（特開２００３−１０７００号公報）〕、アルミナからなる触媒担体を製造するためのアルミナやアルミナ前駆体などの粉末〔特許文献５（特公昭５９−１５０１５号公報）〕などが挙げられる。これらの原料粉末(B)は無機ファイバー、木屑や果実殻の粉砕物、ポリプロピレン粉末、ポリエチレン粉末、ポリスチレン粉末などのプラスチック粉末などの有機粉末を含んでいてもよい。
【００１１】
本発明の製造方法では、この原料粉末(B)に液体媒体(C)を加えて混練する。液体媒体(C)として通常は水が用いられる。
【００１２】
液体媒体(C)の使用量は原料粉末(B)の種類、成形体の大きさなどによって異なり、適宜選択されるが、例えば原料粉末(C)の乾燥重量１００重量部あたり、例えば５質量部〜３０質量部程度である。
【００１３】
原料粉末(B)には、液体媒体(C)と共に、例えば硝酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化アンモニウム、塩化ナトリウムなどの無機塩、セルロース、ポリビニルアルコール、ピリジン、ポリアクリルアミド、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリンなどの有機化合物などのような、バインダー成分(E)を加えてもよい。
【００１４】
これら原料粉末(B)および液体媒体(C)を混練するには押出混練機(2)が用いればよい。押出混練機は一軸押出混練機であってもよいし、二軸押出混練機であってもよい。原料粉末(C)および液体媒体(C)は押出混練機(2)に通常は連続的に供給されるが、押出混練機(2)の内容積や、ダイ(3)からの押出量によっては、断続的に供給してもよい。原料粉末(B)および液体媒体(C)はそれぞれ独立して押出混練機(２)に供給してもよいし、予め混合して供給してもよい。原料粉末(B)および液体媒体(C)は、押出混練機(2)で混練されることで混練物(D)となり、ダイ(3)へ送られる。この混練物(D)は、温度が上昇すると粘度が低くなり、温度が降下すると粘度が高くなるものである。
【００１５】
液体媒体(C)と共にバインダー成分(E)を加える場合、このバインダー成分(E)は、液体媒体(C)と予め混合して加えてもよいし、液体媒体(C)とは独立に押出混練機(2)に供給して加えてもよいし、原料粉末(B)を押出混練機(2)に供給する前に原料粉末(B)に加えてもよい。
【００１６】
ダイ(3)では、押出混練機(3)から送られた混練物(D)を押し出して成形する。混練物(D)はダイ(3)から、例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度の径で、通常は連続的に押し出される。例えば１ｍｍ〜２０ｍｍ程度の長さで、ダイから押し出された混練物を切断することで、目的の押出成形体(A)を得ることができる。押出温度(T)、すなわちダイから押し出されるときの混練物(D)の温度は、用いた原料粉末(B)、液体媒体(C)の種類や液体媒体(C)の使用量などによって異なるが、概ね０℃〜５０℃程度である。
【００１７】
本発明の製造方法では、ダイ(3)の内部圧力(P)を測定する。ダイの内部圧力(P)は、例えばダイに圧力計(4)を備えておき、この圧力計(4)で測定すればよい。ダイの内部圧力(P)は、用いるダイの種類、ダイの構造、ダイの材質などによって異なるが、ゲージ圧で通常１０ＭＰａ以下、好ましくは５ＭＰａ以下である。ダイの内部圧力(P)が上限(Pmax)の１０Ｍｐａを超えると、ダイを破損する虞れがある。またダイの内部圧力(P)は、用いる原料粉末(B)や液体媒体(C)の種類、使用量比によって異なるが、例えばゲージ圧で通常１．５ＭＰａ以上、好ましくは２ＭＰａ以上である。ダイの内部圧力(P)が下限(Pmin)の１．５ＭＰａを下回ると十分な保型性の押出成形体(A)が得られず、押出成形体がすぐに変形したり、場合によっては成形できない虞れがある。
【００１８】
本発明の製造方法では、この内部圧力(P)が上限(Pmax)を上回るときには、押出温度(T)を上昇させる。押出温度(T)は、内部圧力(P)が上限(Pmax)以下となるように上昇させればよい。押出温度(T)をあまりに大きく上昇させると、内部圧力(P)が大きく降下して下限(Pmin)を下回る虞れがあり、またあまりに僅かに上昇させただけでは、内部圧力(P)が上限(Pmax)以下とならない虞れがあるため、通常は０．１℃〜５℃程度上昇させればよいが、原料粉末(B)や液体媒体(C)の種類、使用量比に応じて適宜選択される。なお、押出温度(T)はダイ(3)の内部に備えられた温度計(6)によって測定できる。
【００１９】
内部圧力(P)が下限(Pmin)を下回るときには、押出温度(T)を降下させる。押出温度(T)は、内部圧力(P)が下限(Pmin)以上となるように降下させればよい。押出温度(T)をあまりに大きく降下させると、内部圧力（P)が大きく上昇して上限(Pmax)を上回る虞れがあり、また、あまりに僅かに降下させただけでは、内部圧力(P)が下限(Pmin)以上とならない虞れがあるため、通常は０．１℃〜５℃程度降下させればよいが、降下の程度は、原料粉末(B)や液体媒体(C)の種類、使用量比に応じて適宜選択される。
【００２０】
なお、バインダー成分(E)として、液体媒体(B)に可溶ではあるが、押出温度(T)で液体媒体(C)に対して飽和し得、飽和濃度を超える過剰量を加えると析出するもの、例えば無機塩などを用いた場合には、原料粉末(B)に液体媒体(C)と共に、押出温度(T)での液体媒体(C)に対する飽和濃度を超える量の、液体媒体(C)に可溶なバインダー成分(E)を加えることとすれば、押出温度(T)の僅かな上昇または降下により、ダイの内部圧力(P)を調整できるので、好ましい。
【００２１】
押出温度(T)を上昇または降下させるには、例えばダイ(3)に押出温度調整機(5)を備えておき、この押出温度調整機(5)によってダイ(3)を加熱または冷却すればよい。通常は、加熱によりダイの押出温度を上昇させることができ、冷却によりダイの温度を降下させることができるが、外気温によっては、加熱または冷却しなくてもダイの押出温度(T)を上昇または降下させることができ、外気温があまりに高い場合には、冷却の程度を弱めるだけで押出温度を上昇させることができ、外気温があまりに低い場合には、加熱の程度を弱めるだけで押出温度(T)を降下させることもできる。押出温度調整機(5)としては、例えば図１に示すように、ダイとの間で熱媒体を循環させながら、この熱媒体を加熱または冷却する熱交換型の加熱冷却装置が挙げられる。
【００２２】
図１に示す押出成形装置(1)では、この押出温度調整機(5)により、圧力計(4)で測定されたダイの内部圧力(P)が上限(Pmax)を上回るときには押出温度(T)を上昇させ、ダイの内部圧力(P)が下限(Pmin)を下回るときには押出温度(T)を降下させるように構成されている。
【００２３】
また、図１に示す押出成形装置(1)では、さらに押出混練機(2)を加熱および冷却することで混練温度を調整する混練温度調整機(7)が備えられている。この混練温度調整機(7)により、混練する際の混練物(D)の混練温度を押出温度(T)と概ね等しくすれば、押出混練機(2)からダイ(3)に至るまでの混練物(D)の粘度を等しくして、ダイ(3)からの押し出しを円滑に行うことができる。また、押出温度と異なる温度の混練物(D)がダイ(3)に送られることにより押出温度(T)の無用な変動を防止することも可能である。
【００２４】
かくして得られる押出成形体(A)は、原料粉末(B)が液体媒体(C)と混練され、押し出されて成形されたものである。得られた押出成形体(A)は、用途により、そのままで用いられてもよいし、焼成などの後処理を施されてから用いられてもよい。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例によって限定されるものではない。
【００２６】
実施例１
メタクロレインを気相接触酸化してメタクリル酸を製造するための触媒粉末(B)９５．５重量部、セラミクスファイバー〔「４００ＳＬ」、東芝モノフラックス(株)製〕(B)４．５重量部および硝酸アンモニウム粉末(E)１６．９重量部の混合物にイオン交換水(C)１０．１重量部に硝酸アンモニウム(E)１４．６重量部を溶解させた溶液を加えて混合し、押出混練機(3)に供給して混練物(D)とした。混練後の混練物(D)をダイ(3)へ送り、ダイ(3)から３０ｋｇ／時間の押出速度で直径５ｍｍの円柱状に押し出し、長さ５ｍｍ〜６ｍｍで切断して押出成形体(A)を得た。ダイ(3)は、押出温度調整機(5)を備えたものを用いた。この押出温度調整機(5)はダイ(3)との間で熱媒体を循環させ、この熱媒体を加熱または冷却することで、押出温度(T)を上昇または降下させるものである。ダイの内部圧力(P)は圧力計(4)で、押出温度(T)は温度計(6)でそれぞれ測定した。押し出し成形している間、ダイ(3)の内部圧力（ゲージ圧）(P)が２．５ＭＰａ±０．１ＭＰａとなるように、ダイの内部圧力(P)が２．６ＭＰａを超えたときには押出温度調整装置(5)でダイ(3)を加熱し、２．４ＭＰａを下回ったときには、押出温度調整装置(5)でダイを冷却して、押出温度(T)を２０℃±１℃の範囲で変化させた。押出混練機(2)は、混練温度調整機(7)を備えたものを用いて、ダイの押出温度(T)と概ね同じ温度で混練を行った。この混練温度調整機(7)は、押出温度調整機(5)と同様のものを用いた。得られた押出成形体(A)は、成形体の型崩れがなく、その外観は良好であった。
【００２７】
なお、硝酸アンモニウムの水に対する飽和濃度は、２０℃で、水１００重量部に対して１９０重量部である。
【００２８】
比較例１
押出温度調整装置(5)の無いダイ(3)を用いて外気温１０℃で成形することを想定して、押出温度調整装置(5)によりダイの押出温度(T)を１０．０℃に維持しながら混練物(D)を押し出し、成形する以外は実施例１と同様に操作したところ、混練押出機(2)およびダイ(3)から軋み音が生じたので、操作を中断した。このときの内部圧力(P)はゲージ圧で１２ＭＰａに達していた。
【００２９】
比較例２
加熱冷却装置(5)の無いダイ(3)を用いて外気温３０℃で成形することを想定して、押出温度調整装置(5)によりダイの押出温度(T)を３０．０℃に維持しながら混練物(D)を押し出し、成形する以外は実施例１と同様に操作したところ、得られた押出成形体(A)は柔らかくて強度が不十分であり、型崩れを起こしていた。このときの内部圧力(P)はゲージ圧で１ＭＰａであった。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の製造方法に用いる押出成形装置の一例を示す模式図である。
【図２】従来の製造方法に用いる押出成形装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：押出成形装置              １':押出成形装置
２：混練押出機              ３：ダイ
４：圧力計                  ５：押出温度調整装置
６：温度計
Ａ：押出成形体                Ｂ：原料粉末
Ｃ：液体媒体                  Ｄ：混練物
Ｅ：バインダー成分
【図１】
2005254648.tif 000003
【図２】
2005254648.tif 000004