(57)【要約】  ゴム状重合体が投入されるホッパーを一端に有し、ダイを他端に有するシリンダーと、前記シリンダー内に回転可能に配置され、シャフトと当該シャフトの外周面に形成された螺旋状のフライトとを有するスクリューとを備えたゴム状重合体用押出乾燥機であって、前記シャフトが搬送部と圧縮部とからなるゾーンを複数備え、前記ダイに最も近いゾーンにおいて、前記搬送部におけるシャフトの外径が、前記圧縮部におけるシャフトの外径より小さくなっている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム状重合体が投入されるホッパーを一端に有し、ダイを他端に有するシリンダーと、
前記シリンダー内に回転可能に配置され、シャフトと当該シャフトの外周面に形成された螺旋状のフライトとを有するスクリューと
を備えたゴム状重合体用押出乾燥機であって、
前記スクリューが、搬送部と圧縮部とからなるゾーンを複数備え、
前記ダイに最も近いゾーンにおいて、前記搬送部におけるシャフトの外径が、前記圧縮部におけるシャフトの外径より小さい、ゴム状重合体用押出乾燥機。
【請求項２】
前記ダイに最も近いゾーンにおいて、前記圧縮部におけるシャフトの外径と前記搬送部におけるシャフトの外径との比が、１：０．８〜１：０．９８である、請求項１に記載のゴム状重合体用押出乾燥機。
【請求項３】
前記ダイに最も近いゾーンにおいて、前記圧縮部においてスクリューが１回転する際に搬送されるゴム状重合体の体積と、前記搬送部においてスクリューが１回転する際に搬送されるゴム状重合体の体積との値が、１：１．５以上である、請求項１または２に記載のゴム状重合体用押出乾燥機。
【請求項４】
前記ダイに最も近いゾーンにおいて、前記搬送部におけるフライトの幅が、前記圧縮部におけるフライトの幅より小さい、請求項１から３のいずれか一項に記載のゴム状重合体用押出乾燥機。
【請求項５】
ゴム状重合体が投入されるホッパーを一端に有し、ダイを他端に有するシリンダーと、
前記シリンダー内に回転可能に配置され、シャフトと当該シャフトの外周面に形成された螺旋状のフライトとを有するスクリューとを備えた押出乾燥機を用いてゴム状重合体を乾燥させるゴム状重合体の乾燥方法であって、
前記スクリューが、搬送部と圧縮部とからなるゾーンを複数備えており、
前記ダイに最も近いゾーンにおいて、前記搬送部におけるシャフトの外径が、前記圧縮部におけるシャフトの外径より小さい押出乾燥機を用いてゴム状重合体を乾燥させる、ゴム状重合体の乾燥方法。
【請求項６】
ゴム状重合体のラテックスまたは重合体溶液を凝固させてゴム状重合体のスラリーを調製する凝固工程と、
前記スラリーを脱水する脱水工程と、
前記脱水したゴム状重合体を押出乾燥する乾燥工程とを有し、
前記乾燥工程は、押出乾燥機によって押出乾燥を行うことを含み、
前記押出乾燥機は、ゴム状重合体が投入されるホッパーを一端に有し、ダイを他端に有するシリンダーと、前記シリンダー内に回転可能に配置され、シャフトと当該シャフトの外周面に形成された螺旋状のフライトとを有するスクリューとを備え、
前記スクリューが、搬送部と圧縮部とからなるゾーンを複数備えており、
前記ダイに最も近いゾーンにおいて、前記搬送部におけるシャフトの外径が、前記圧縮部におけるシャフトの外径より小さい、ゴム状重合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム状重合体用押出乾燥機、ゴム状重合体の乾燥方法、およびゴム状重合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴム状重合体の製造過程において、重合工程および凝固工程を経た後の水分を多く含むゴム状重合体を乾燥させる方法として、押出乾燥機を用いることが知られている（例えば、特許文献１）。【０００３】
この押出乾燥機は、ゴム状重合体が投入されるホッパーを一端に、ダイを他端に有するシリンダーと、シリンダー内に回転可能に配置されたスクリューとを備えている。投入されたゴム状重合体は、押出乾燥機内で、圧縮、せん断作用等により高温、高圧が付与されつつダイまで搬送され、ダイのノズルから大気中に押し出される。このとき、ゴム状重合体に含まれていた水分が急激に気化して大気中に放出されるので、ゴム状重合体の含水率を一気に低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００６／０５４５２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、ダイのノズルから押し出される直前のゴム状重合体の温度および圧力は、押し出されるゴム状重合体の品質を決定するための重要な要素である。しかし、一般的に、上記温度および圧力を適切に制御することは難しい。十分な圧力を得るためにスクリューの回転数を上げる等した場合、シリンダー中で不要な熱が発生し、その熱によってゴム状重合体が劣化し、場合によってはゲル化してしまうことがある。一方、不要な熱によるゴム状重合体の劣化を考慮した操作条件下では、乾燥が不十分となる場合がある。【０００６】
上記点に鑑みて、本発明の一形態においては、操作時に発生し得る不要な発熱を抑えることでゴム状重合体のゲル化を防止し、かつ乾燥が十分に行われたゴム状重合体を得ることが可能なゴム状重合体用押出乾燥機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一形態は、ゴム状重合体が投入されるホッパーを一端に有し、ダイを他端に有するシリンダーと、前記シリンダー内に回転可能に配置され、シャフトと当該シャフトの外周面に形成された螺旋状のフライトとを有するスクリューとを備えたゴム状重合体用押出乾燥機であって、前記スクリューが搬送部と圧縮部とからなるゾーンを複数備え、前記ダイに最も近いゾーンにおいて、前記搬送部におけるシャフトの外径が、前記圧縮部におけるシャフトの外径より小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一形態によれば、操作時に発生し得る不要な発熱を抑えることでゴム状重合体のゲル化を防止し、かつ乾燥が十分に行われた高品質のゴム状重合体を得ることが可能なゴム状重合体用押出乾燥機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る押出乾燥機を示す部分破断図である。
【図２】本発明の実施形態に係る押出乾燥機におけるスクリューの概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係るゴム状重合体の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面は、説明を分かりやすくするためのものであって、必ずしも実際の寸法比に従って描画されたものではない。
【００１１】
図１に、本発明の一形態による押出乾燥機の概略的な構造を示す。図１には、例として、エクスパンション型押出乾燥機１０の部分破断図を示している。
【００１２】
押出乾燥機１０は、図１に示すように、水分を含有するゴム状重合体（材料又は被乾燥物）が投入されるホッパー１を一端に有し、ダイ３を他端に有する円筒形のシリンダー２と、シリンダー２内に配置されたスクリュー（ワーム）６とを備えている。ホッパー１から供給されたゴム状重合体は、図２に示すスクリュー６の回転によってシリンダー２内をダイ３に向かって搬送される。この際、ゴム状重合体は、シリンダー２内のライナーとスクリュー６のフライト６２との間で、またブレーカーボルト７とスクリュー６のフライト６２との間でせん断、圧縮されることによって加熱され、加圧される。シリンダー２および／またはスクリュー６のシャフト６１に設けられた加熱手段によって加熱を行ってもよい。
【００１３】
シリンダー２内で高温、高圧が付与された含水ゴム重合体は、ダイ３まで搬送されて、ダイ３のノズルから大気中に噴出される。このとき、ゴム状重合体に含まれていた高温、高圧の水分等が一気に蒸発し、大気中に放出されることによって、乾燥（エクスパンション乾燥）が行われる。
【００１４】
スクリュー６は、駆動装置４によって駆動され、シリンダー２の内面と所定の間隙を保って回転可能に構成、配置されている。シリンダー２の内径は、ダイ３の近傍を除いて、ほぼ同一径となっている。
【００１５】
図２に示すように、スクリュー６は、中空のシャフト６１とシャフト６１の外周面に突出するように形成された螺旋状のフライト（羽根）６２とを有している。フライト６２に切欠が設けられていることでフライト６２の螺旋形状は非連続になっており、シリンダー２の側面からシリンダー２の半径方向内側へと突出するように植え込まれたブレーカーボルト７と接触しないようになっている。ブレーカーボルト７が設けられていない場合には、フライト６２の螺旋形状は連続的に形成することもできる。
【００１６】
図２に示す押出乾燥機１０のスクリュー６は、第１ゾーン２１および第２ゾーン２２の２つのゾーンを有している。そして、第１ゾーン２１は、搬送部２１Ａと、搬送部２１Ａにホッパー１側で隣接する圧縮部２１Ｂとからなっており、ダイ３に最も近い第２ゾーン２２は、搬送部２２Ａと、搬送部２２Ａにホッパー１側で隣接する圧縮部２２Ｂとからなっている。また、第１ゾーン２１のホッパー１側に隣接した区分は、ホッパー部２５となっている。
【００１７】
本実施形態では、スクリュー６が、搬送部と圧縮部とからなるゾーン２１、２２を複数有していることにより、温度および圧力の上昇が段階的に行われ、高温および高圧となる箇所を分散させることができるので、ダイに隣接する圧縮部および搬送部の負荷変動を小さくすることができる。
【００１８】
水を多く含むゴム状重合体は固体としての性質を示すが、材料の均一性が低いために局所的に発熱しやすい。また、水を多く含むゴム状重合体は、熱伝導率が低いため温度分布や圧力分布が生じ、搬送が安定せず、サージング（押出乾燥機が逆流等により失速し、機能しなくなる現象）等を起こしやすい。このため、第１ゾーンで温度・圧力をかけて均一性を増し、第２ゾーンでさらに均一性を増すことで、搬送量、温度分布、圧力分布の均一性を段階的に高めることができ、均一な状態でエキスパンジョンさせることができる。その結果、ゴム状重合体が押出乾燥機のダイ３より出たときに、より均一な乾燥状態が得られる。複数のゾーンを設けることによるこの繰返しは、２以上あればよく、乾燥する材料の性質に応じて３以上の構成としてもよい。
【００１９】
本実施形態では、ダイ３に最も近い第２ゾーン２２において、搬送部２２Ａにおけるシャフト６１の外径（スクリュー６の内径）ｄ２Ａが、圧縮部２２Ｂにおけるシャフト６１の外径ｄ２Ｂより小さくなっている。図示の押出乾燥機１０では、スクリュー６の外径（フライト６２の外径）Ｄは一定となっているので、第２ゾーン２２におけるシャフト６１の外径が上記関係を有することによって、第２搬送部２２Ａにおけるフライト６２の高さｈ２Ａを、第２圧縮部２２Ｂにおけるフライト６２の高さｈ２Ｂより大きくすることができる。なお、スクリュー６におけるフライト高さｈは、スクリュー６の外半径（フライト６２の外半径）Ｄ／２からシャフト６１の外半径ｄ／２を引いたものに相当する。
【００２０】
ここで、シリンダー２内でのゴム状重合体の移送において生成する熱量は、せん断速度の２乗に比例する。そして、せん断速度は、ゴム状重合体がせん断応力を受ける方向の速度、すなわち回転数に比例し、フライト高さｈに反比例する。よって、フライト高さｈを大きくすれば、せん断速度が小さくなり、生成する熱量も低くなる。したがって、上述のように第２搬送部２２Ａのシャフト外径ｄ２Ａを第２圧縮部２２Ｂのシャフト外径ｄ２Ｂより小さくすることによって、生成する熱量（不可避的に発生する熱量）を小さくすることができる。その結果、ゴム状重合体の過剰な温度上昇を防いで、変質（ゲル化）を抑制することができる。
【００２１】
さらに、第２ゾーン２２において搬送部２２Ａのシャフト外径ｄ２Ａを圧縮部２２Ｂのシャフト外径ｄ２Ｂより小さくすることによって、第２ゾーン２２の搬送部２２Ａの内部の容積（搬送部２２Ａに収容できる材料の体積）が大きくなり、搬送体積Ｖ２Ａも大きくなる。その結果、第２ゾーン２２における搬送部２２Ａの搬送体積Ｖ２Ａの、圧縮部２２Ｂの搬送体積Ｖ２Ｂに対する比の値（搬送体積比または圧縮比（Ｖ２Ａ／Ｖ２Ｂ））を大きくすることができる。つまり、圧縮部２２Ｂでのゴム状重合体の圧縮度合いを大きくすることができる。これにより、圧縮部通過後のゴム状重合体の圧力を高くすることができるので、押出し時の水分蒸発率を上げることができ、乾燥を促進させることが可能となる。例えば、４０質量％程度の含水率（水分率）のゴム状重合体を押出乾燥させて、１０質量％以下の含水率にすることができる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、過剰な温度上昇を抑えることによってゴム状重合体の劣化を防止しつつ、乾燥に必要な圧力を確保することができるので、高品質のゴム状重合体を安定して製造することができる。
【００２３】
また、本実施形態では、ダイ３に最も近いゾーンにおいて上記関係（ｄ２Ａ＜ｄ２Ｂ）を有しているため、製造において特に重要な押出し直前位置でのゴム状重合体の温度および圧力（或いは出口温度および出口圧力）を良好に制御することができる。
【００２４】
また、本実施形態によって不要な熱を抑制できることから、従来の構成に比べて、例えばスクリュー６の回転数Ｎを上げることが可能になる。これによって、単位時間当たりの乾燥ゴム状重合体の回収量を増加させることができ、生産性も高めることができる。
【００２５】
第２ゾーン２２におけるスクリュー６のフライト６２のピッチは、図２に示すように、ほぼ一定となっている。つまり、第２ゾーン２２では、第２搬送部２２Ａと第２圧縮部２２Ｂとでフライト６２のピッチを相違させることによってではなく、シャフト６１の外径ｄを相違させることによって、搬送体積比（Ｖ２Ａ／Ｖ２Ｂ）を大きくしている。
【００２６】
なお、第２搬送部２２Ａにおけるフライト６２のピッチを第２圧縮部２２Ｂにおけるフライト６２のピッチよりも大きくした場合、第２ゾーン２２での搬送体積比（Ｖ２Ａ／Ｖ２Ｂ）は大きくなるが、せん断速度が大きくなるため、発熱量は大きくなる。そのため、押出し直前でのゴム状重合体の温度が過度に上昇し、適切に制御できない可能性がある。
【００２７】
但し、第２搬送部２２Ａのシャフト外径ｄ２Ａを第２圧縮部２２Ｂのシャフト外径ｄ２Ｂより小さくして、不要な熱の発生が抑制されているのであれば、第２搬送部２２Ａと第２圧縮部２２Ｂとで、フライト６２のピッチを相違させてもよい。
【００２８】
第２ゾーン２２における第２搬送部２２Ａのシャフト外径ｄ２Ａは、搬送部２２Ａのホッパー１側の端部からダイ３側の端部に亘って一定であることが好ましいが、設計上、図２に示すように、搬送部２２Ａの両端においてシャフト６１にテーパが設けられていてもよい。その場合、ホッパー１側の端部とダイ３側の端部との間の、ほぼ一定となっている中央部分のシャフト外径を、シャフト外径ｄ２Ａとしてよい。
【００２９】
また、搬送体積についても、第２ゾーン２２における第２搬送部２２Ａでは、スクリュー６１のホッパー１側の端部とダイ３側の端部との間の、シャフト外径がほぼ一定となる中央部分における搬送体積を、搬送体積Ｖ２Ａとしてよい。
【００３０】
本実施形態では、第２ゾーン２２における圧縮部２２Ｂのシャフト外径ｄ２Ｂと搬送部２２Ａのシャフト外径ｄ２Ａとの比は、１：０．８〜１：０．９８であることが好ましく、１：０．８５〜１：０．９６であるとより好ましい。１：０．９８以下とすることで、乾燥機内での不要な発熱を抑制して過剰な温度上昇を回避しつつ、第２ゾーン２２における搬送体積比（Ｖ２Ａ／Ｖ２Ｂ）を大きくして乾燥のための圧力を確保する効果を高めることができる。よって、ゴム状重合体の劣化（ゲル化）を防ぎつつ、一層高い乾燥効率を得ることができる。また、１：０．８以上とすることで、ゴム状重合体の押出操作に十分なシャフト６１の強度を確保することができる。
【００３１】
ダイ３に最も近い第２ゾーンにおいては、第２搬送部２２Ａのフライト６１の幅（厚み）ｗ２Ａが、第２圧縮部２２Ｂのフライト６１の幅ｗ２Ｂより小さくなっていると好ましい。これにより、第２搬送部２２Ａの内体積（搬送部２２Ａに収容できる材料の体積）を大きくすることができるため、第２ゾーン２２における搬送体積比（Ｖ２Ａ／Ｖ２Ｂ）を大きくすることができる。よって、第２搬送部２２Ａのフライト幅ｗ２Ａを第２圧縮部２２Ｂのフライト６１の幅ｗ２Ｂより小さくした場合、搬送体積比（Ｖ２Ａ／Ｖ２Ｂ）を大きくするという観点からは、その分だけ、搬送部２２Ａのシャフト外径ｄ２Ａを小さくする必要はなくなる。つまり、スクリュー６のシャフト６１の強度を維持しつつ、搬送体積比（Ｖ２Ａ／Ｖ２Ｂ）を大きくすることができる。
【００３２】
第２圧縮部２２Ｂのフライトの幅ｗ２Ｂと第２搬送部２２Ａのフライトの幅ｗ２Ａとの比は、押出乾燥機１０およびスクリュー６のサイズにもよるが、１：０．４〜１：０．８であると好ましく、１：０．４５〜１：０．６であるとより好ましい。１：０．８以下とすることで、搬送体積比を大きくし、押し出される直前のゴム状重合体の圧力を上昇させることができる。また、１：０．４以上とすることで、スクリュー６のシャフト６１およびフライト６２自体の強度を確保することができる。
【００３３】
なお、ｗ２Ａをｗ２Ｂより小さくしても、ゴム状重合体から第２搬送部２２Ａのフライト６２が受ける圧力は、第２圧縮部２２Ｂにおいてフライト６２が受ける圧力よりも小さいので、フライト６２の強度への影響は少ない。
【００３４】
また、本実施形態では、ダイに最も近い第２ゾーン２２において、第２圧縮部２２Ｂにおいてスクリューが１回転する際に搬送されるゴム状重合体の体積Ｖ２Ｂと、第２搬送部２２Ａにおいてスクリューが１回転する際に搬送されるゴム状重合体の体積Ｖ２Ａとの比は、１：１を超えることが好ましい。例えば、１：１．１〜１：５とすることが好ましく、１：１．５〜１：２．５とすることがより好ましく、１：１．６〜１：２．２とするとより好ましく、１：１．８〜１：２．０とするとさらに好ましい。１：１．１以上とすることで、押し出される直前のゴム状重合体の圧力を高くすることができる。その結果、押し出されたゴム状重合体の水分が大気中で蒸発することを促進でき、含水率の小さい高品質のゴム状重合体を得ることができる。また、１：５以下とすることで、押出乾燥機の機械的な強度を維持することができる。
【００３５】
図２においては、第１ゾーン２１は第２ゾーン２２とは異なる構成を有している。すなわち、第１ゾーン２１における第１搬送部２１Ａのシャフト外径は、第１圧縮部２１Ｂのシャフト外径と同じである。また、第１搬送部２１Ａのフライト６２のピッチは、第１圧縮部２１Ｂのフライト６２のピッチより大きく、第１搬送部２１Ａと第１圧縮部２１Ｂとではフライト６２の幅は等しくなっている。図示の例による第１ゾーン２１では、搬送部と圧縮部とでフライト６２のピッチを相違させることによって、搬送体積比を１より大きくしている。
【００３６】
しかし、第１ゾーン２１は、上記以外の構成を有していてもよく、第２ゾーン２２と同様の構成を有していてもよい。例えば、第１搬送部２１Ａにおけるシャフト外径を、第１圧縮部２１Ｂにおけるシャフト外径より小さくすることができる。これにより、第２ゾーン２２で得られるのと同様の効果、すなわち不要な発熱を抑えつつ、ゴム状重合体の乾燥も十分に促進させることができるという効果を第１ゾーン２１でも得ることができ、さらに高品質のゴム状重合体を得ることができる。
【００３７】
その場合、第１ゾーン２１においても、第２ゾーン２２と同様に、圧縮部２１Ｂのシャフト外径と搬送部２１Ａのシャフト外径との比を、１：０．８〜１：０．９８とすること好ましく、１：０．８５〜１：０．９６とするとより好ましい。
【００３８】
また、第１ゾーン２１において、圧縮部２１Ａにおいてスクリューが１回転する際に搬送されるゴム状重合体の体積と、搬送部２１Ｂにおいてスクリューが１回転する際に搬送されるゴム状重合体の体積との比を１：１超とすることができる。また、この比は、１：１．５〜１：２．５とすることが好ましく、１：１．６〜１：２．２とするとより好ましく、１：１．８〜１：２．０とするとさらに好ましい。
【００３９】
さらに、第１搬送部２１Ａのフライト幅が第１圧縮部２１Ｂのフライト幅より小さくなっていてもよい。その比は、１：０．４〜１：０．８であると好ましく、１：０．４５〜１：０．６であるとより好ましい。
【００４０】
図２の形態では搬送部と圧縮部とからなるゾーンは２つであるが、押出乾燥機１０には、このようなゾーンが３つ以上あってもよい。この場合、ダイ３に最も近い第２ゾーン２２よりも入口側に設けられている第１ゾーン２１が複数あってもよい。その場合には、上記のように、複数の第１ゾーン２１それぞれにおいて、搬送部２１Ａにおけるシャフト６１の外径を、圧縮部２１Ｂにおけるシャフト６１の外径より小さくすることで、不要な発熱を抑えることができる。また、複数の第１ゾーン２１それぞれにおいて搬送体積比を大きくすることができるので、ゴム状重合体が押し出される直前の圧力も十分に高く維持することができる。
【００４１】
なお、上述の形態では、シリンダー２の内径および外径、並びにスクリュー６の外径が軸線方向に一定であるものを用いているが、これらの径は必ずしも一定でなくともよい。上記径の１つ以上が軸線方向で変化している場合であっても、第２搬送部２２Ａのシャフト外径ｄ２Ａを第２圧縮部２２Ｂのシャフト外径ｄ２Ｂより小さくする、或いは、第２搬送部２２Ａのフライト高さｈ２Ａを第２圧縮部２２Ｂのフライト高さｈ２Ｂより大きくすることによって、押出乾燥機１０内での過剰な発熱を抑えつつ、乾燥を良好に行うことができるという本願発明の効果を得ることができる。
【００４２】
本実施形態によって押出乾燥されるゴム状重合体の種類は、特に限定されないが、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−イソプレンブロックポリマー（ＳＩＳ）、スチレン−ブタジエンブロックポリマー（ＳＢＳ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマーゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴムなどのオレフィン系ゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどを例示することができる。これらの中でも、本実施形態は、ＢＲ、ＳＢＲの押出乾燥において好適に用いられる。
【００４３】
本実施形態では、上述の押出乾燥機１０を用いてゴム状重合体を乾燥させるゴム状重合体の乾燥方法を提供する。また、本実施形態では、上述の押出乾燥機１０を用いたゴム状重合体の製造方法も提供する。
【００４４】
図３は、本発明の実施形態に係るゴム状重合体の製造方法の一例を示すフローチャートである。図３に示すように、本例のゴム状重合体の製造方法は、重合工程Ｓ１、凝固工程Ｓ２、脱水工程Ｓ３、押出乾燥工程Ｓ４、振動乾燥工程Ｓ５、成形工程Ｓ６を含む。
【００４５】
重合工程Ｓ１では、ブタジエン等のゴム原料を乳化重合、溶液重合等の重合反応により重合してゴム状重合体のラテックス、重合体溶液等を得る。凝固工程Ｓ２では、ゴム状重合体の溶液やラテックスをスチームストリッピング法により脱溶媒して、あるいは塩凝固させてゴム状重合体のスラリーを調製する。脱水工程Ｓ３では、ゴム状重合体のスラリーを押出機型スクイザー等の脱水機を用いて脱水し、所定の含水率を有するクラムを得る。
【００４６】
押出乾燥工程Ｓ４では、脱水したゴム状重合体のクラムを、上述の押出乾燥機１０を用いて押出乾燥する。振動乾燥工程Ｓ５では、押出乾燥工程Ｓ４を経たゴム状重合体を、移動する振動ベルトに載せ、振動させながら加熱して乾燥する。ゴム状重合体の加熱は、ゴム状重合体に直接熱風を接触させたり、間接的に熱媒体を接触させたりすることにより行うことができる。
【００４７】
成形工程Ｓ６では、振動乾燥工程Ｓ５を経たゴム状重合体の質量を測定し、成形機を用いて所定の寸法のベールに成形する。ベールは、例えば、短辺３６ｃｍ、長辺７３ｃｍ、高さ１８ｃｍの寸法を有する直方体形状とすることができる。
【００４８】
本実施形態による乾燥方法またはゴム状重合体の製造方法においては、乾燥工程における不要な熱の発生を防ぐことにより、ゴム状重合体の均一な乾燥が可能になるため、ヒートロスを低減することができる。なお、ヒートロス（％）は、得られたゴム状重合体をサンプリングし、送風型乾燥機等により乾燥を行い、乾燥前後のゴム状重合体の質量を測定し、｛［（乾燥前のゴム状重合体の質量）−（乾燥後のゴム状重合体の質量）］／（乾燥前のゴム状重合体の質量）｝×１００より求められる。
【００４９】
また、異常な温度上昇によるゴム状重合体の劣化を防止しつつ、高い出口圧力を確保してゴム状重合体中の水分の蒸発率を大きくすることができるので、高品質のゴム状重合体を得ることができる。さらに、ゴム状重合体を劣化させることなく、より高い回転数Ｎでの操作が可能になるため、生産効率も高めることができる。
【実施例】
【００５０】
［ブタジエンゴム（ＢＲ）の乾燥・製造］
（実施例１）
押出乾燥機１０として、エクスパンション型押出乾燥機（ライナー内径３５５ｍｍ、回転数６０〜３００ｒｐｍ、内部圧力０．０１〜６ＭＰａＧ）を用いた。押出乾燥機１０のスクリュー６は、図２に示す構成を有するものを使用し、そのスクリュー外径は３５２ｍｍであった。【００５１】
スクリュー６のシャフト外径（フライト外径）は、第１搬送部２１Ａのみにおいて２５７ｍｍとし、それ以外の区分（ホッパー部２５、第１搬送部２１Ａ、第１圧縮部２１Ｂ、第２圧縮部２２Ｂ）においては２７３ｍｍとした。また、スクリュー６のフライト幅は、第２搬送部２２Ａのみにおいて１５ｍｍとし、それ以外（ホッパー部２５、第１搬送部２１Ａ、第１圧縮部２１Ｂ、第２圧縮部２２Ｂ）において３１ｍｍとした。【００５２】
スクリュー１回転当たりのゴム状重合体の搬送体積は、ホッパー部２５において５２９３ｃｍ３、第１搬送部２１Ａで２３００ｃｍ３、第１圧縮部２１Ｂで９８７ｃｍ３、第２搬送部２２Ａで１５８４ｃｍ３、第２圧縮部２２Ｂで９８７ｃｍ３とした。【００５３】
ゴム状重合体としては、溶液重合により製造されたブタジエンゴム（ＢＲ）を、スチームストリッピング法によって脱溶媒して凝固させ、脱水機により脱水したもの（クラム）を準備した。脱水機による脱水後のブタジエンゴム（ＢＲ）の含水率は、１２％であった。【００５４】
上記の押出乾燥機１０を、ダイ温度が約１５０℃となるように制御しながら、上記のゴム状重合体の押出乾燥を行った。【００５５】
押出乾燥工程後のブタジエンゴム（ＢＲ）の含水率は、４．８％であった。また、運転中のシャフト回転数Ｎ（ｒｐｍ）、回収量Ｑ（ｋｇ／ｈ）を平均値で記録した。【００５６】
押出乾燥工程後、さらに振動乾燥工程および成形工程を行って、ベール（短辺３６ｃｍ×長辺７３ｃｍ×高さ１８ｃｍ程度）を得た。このゴム状重合体のベールについて、目視で乾燥評価を行った。乾燥評価は、具体的には、製造時間１時間あたりに得られたベールについて、その表面に現れている直径１０ｍｍ以上の白色の箇所（白色部分）の数を目視にて数えることにより行った。ゴム状重合体は、十分な乾燥が行われていれば、ベールの色は均一な黄色となるはずであるが、水分が残っているとその部分は光の散乱によって白色部分として観察される。よって、ベールの白色部分の個数が少ないほど乾燥が十分に行われており、その数が多いほど乾燥が不十分であったことを示す。【００５７】
また、成形工程後にサンプリングしたゴム状重合体（ベール）について、送風型乾燥機（１０５℃、１時間）により含水率を測定し、ヒートロス（％）を算出した。ヒートロスは、｛［（成形工程後に得られたサンプルの質量）−（送風型乾燥機による乾燥後のサンプルの質量）］／（成形工程後に得られたサンプルの質量）｝×１００より求めた。【００５８】
押出乾燥の条件および結果を表１、２に示す。【００５９】
【表１】
2018084015.tif 000002
【００６０】
【表２】
2018084015.tif 000003
（実施例２）
第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー６のシャフト外径ｄ２Ａを２４４ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー１回転当たりのゴム状重合体の搬送体積Ｖ２Ａを１８０９ｃｍ３としたこと以外は、実施例１と同様にしてゴム状重合体の製造を行い、同様の評価を行った。【００６１】
（比較例１）
第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー６のシャフト外径ｄ２Ａを２７３ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａのフライト幅ｗ２Ａを３１ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー１回転当たりのゴム状重合体の搬送体積Ｖ２Ａを９８０ｃｍ３としたこと以外は、実施例１と同じ条件でゴム状重合体の製造を行い、同様の評価を行った。【００６２】
なお、比較例１においては、スクリュー全体を通して（ホッパー部２５、第１搬送部２１Ａ、第１圧縮部２１Ｂ、第２搬送部２２Ａ、第２圧縮部２２Ｂにおいて）、シャフト外径及びフライト幅が一定となっている。【００６３】
（比較例２）
第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー６のシャフト外径ｄ２Ａを２７３ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａのフライト幅ｗ２Ａを３１ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー１回転当たりのゴム状重合体の搬送体積Ｖ２Ａを９８０ｃｍ３とし、さらに第１搬送部２１Ａのフライトのピッチを変更して第１搬送部２１Ａの搬送体積Ｖ１Ａを９８０ｃｍ３としたこと以外は、実施例１と同じ条件でゴム状重合体の製造を行い、同様の評価を行った。【００６４】
なお、比較例２においても、スクリュー全体を通して（ホッパー部２５、第１搬送部２１Ａ、第１圧縮部２１Ｂ、第２搬送部２２Ａ、第２圧縮部２２Ｂにおいて）シャフト外径及びフライト幅は一定となっている。また、比較例２においては、第１ゾーン２１および第２ゾーン２２で、搬送体積比は等しい。【００６５】
表１、２より、第２ゾーン２２における第２搬送部２２Ａのシャフト外径ｄ２Ａを第２圧縮部２２Ｂのシャフト外径ｄ２Ｂより小さくした実施例１、２では、比較例１に比べて、得られたゴム状重合体で観察される白色箇所の数が小さく、またヒートロスも低く、均一にかつ十分に乾燥された高品質のゴム状重合体が得られることが分かった。【００６６】
さらに、実施例１、２の回転数Ｎは比較例１より高くなっている。また、回収量Ｑも高くなっており、生産性が向上していることが分かる。これは、実施例１、２では、異常な熱の発生を抑制できたため、高い回転数Ｎであっても高品質のゴム状重合体を得ることができたことを示す。【００６７】
一方、第２ゾーン２２における第２搬送部２２Ａと第２圧縮部２２Ｂとでシャフト外径が同じである比較例１、２では、実施例１、２と比較して品質の良いゴム状重合体は得られなかった。すなわち、比較例１では、ダイ温度の制御は良好にできたものの、得られたゴム状重合体のベールの白色箇所の数が多く、またヒートロスも高く、実施例１、２と比較して水分が多いことが分かる。比較例２においては、１５０℃のダイ温度を制御することができず、ゴム状重合体の劣化が起こり、ゲル化が観察された。なお、比較例２はゲル化し、その後の製造工程を続けることができなかったため、ヒートロスの算出はしていない。【００６８】
［スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）の乾燥・製造］
（実施例３）
ゴム状重合体の種類として、溶液重合により製造されたスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を用い、ダイ温度が約１６０℃となるよう押出乾燥機１０を制御したこと以外は、実施例１と同様にして製造を行い、実施例１と同様の評価を行った。【００６９】
なお、脱水機による脱水後のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）の含水率は、約１６％であった。また、押出乾燥工程後のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）の含水率は、５．２％であった。【００７０】
（実施例４）
第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー６のシャフト外径ｄ２Ａを２４４ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー１回転当たりのゴム状重合体の搬送体積Ｖ２Ａを１８０９ｃｍ３としたこと以外は、実施例３と同様にしてゴム状重合体の製造を行い、同様の評価を行った。【００７１】
（比較例３）
第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー６のシャフト外径ｄ２Ａを２７３ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａのフライト幅ｗ２Ａを３１ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー１回転当たりのゴム状重合体の搬送体積Ｖ２Ａを９８０ｃｍ３としたこと以外は、実施例３と同じ条件でゴム状重合体の製造を行い、同様の評価を行った。【００７２】
なお、比較例３においては、スクリュー全体を通して（ホッパー部２５、第１搬送部２１Ａ、第１圧縮部２１Ｂ、第２搬送部２２Ａ、第２圧縮部２２Ｂにおいて）、シャフト外径及びフライト幅は一定となっている。【００７３】
（比較例４）
第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー６のシャフト外径ｄ２Ａを２７３ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａのフライト幅ｗ２Ａを３１ｍｍに変更し、第２搬送部２２Ａにおけるスクリュー１回転当たりのゴム状重合体の搬送体積Ｖ２Ａを９８０ｃｍ３とし、さらに第１搬送部２１Ａのフライトのピッチを変更して第１搬送部２１Ａの搬送体積Ｖ１Ａを９８０ｃｍ３としたこと以外は、実施例３と同じ条件でゴム状重合体の製造を行い、同様の評価を行った。【００７４】
なお、比較例４においても、スクリュー全体を通して（ホッパー部２５、第１搬送部２１Ａ、第１圧縮部２１Ｂ、第２搬送部２２Ａ、第２圧縮部２２Ｂにおいて）、シャフト外径及びフライト幅は一定となっている。また、比較例４においては、第１ゾーン２１および第２ゾーン２２で、搬送体積比は等しい。【００７５】
表１、２より、第２ゾーン２２における第２搬送部２２Ａのシャフト外径ｄ２Ａを第２圧縮部２２Ｂのシャフト外径ｄ２Ｂより小さくした実施例３、４では、比較例３に比べて、得られたゴム状重合体で観察される白色箇所の数が小さく、またヒートロスも小さく、均一かつ十分に乾燥された高品質のゴム状重合体が得られることが分かった。【００７６】
さらに、実施例３、４の回転数Ｎは比較例３より高くなっている。また、回収量Ｑも高くなっており、生産性が向上していることが分かる。これは、実施例３、４では異常な熱の発生を抑制できたため、高い回転数Ｎであっても高品質のゴム状重合体を得ることができたことを示す。【００７７】
一方、第２ゾーン２２における第２搬送部２２Ａと第２圧縮部２２Ｂとでシャフト外径が同じである比較例３、４では、実施例３、４と比較して品質の良いゴム状重合体は得られなかった。すなわち、比較例３では、ダイ温度の制御はできたものの、得られたゴム状重合体のベールの白色箇所の数が多く、またヒートロスも高く、実施例３、４に比べて水分が多いことが分かる。比較例４においては、１６０℃のダイ温度を制御することができず、ゴム状重合体の劣化が起こり、ゲル化が観察された。なお、比較例４はゲル化し、その後の製造工程を続けることができなかったため、ヒートロスの算出はしていない。【００７８】
本出願は、２０１６年１１月４日に日本国特許庁に出願された特願２０１６−２１６７０２号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は参照をもってここに援用される。
【符号の説明】
【００７９】
１  ホッパー
２  シリンダー
３  ダイ
４  駆動装置
６  スクリュー
７  ブレーカーボルト
９  カッター
１０  押出乾燥機
６１  シャフト
６２  フライト
２１  第１ゾーン
２１Ａ  第１搬送部
２１Ｂ  第１圧縮部
２２  第２ゾーン
２２Ａ  第２搬送部
２２Ｂ  第２圧縮部
２５  供給部
Ｄ  フライト外径（スクリュー外径）
ｄ  シャフト外径（スクリュー内径）
ｈ  フライト高さ
ｗ  フライト幅
【図１】
2018084015.tif 000004
【図２】
2018084015.tif 000005
【図３】
2018084015.tif 000006
【国際調査報告】
2018084015.tif 000007
2018084015.tif 000008
2018084015.tif 000009
2018084015.tif 000010