JP4224899B2 - ゲル状体の押出機およびゲル状体の造粒方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲル状体の押出機およびゲル状体の造粒方法に関し、詳しくは、例えば、水溶液重合法で得られるポリアクリルアミド含水ゲルの様な粘着性および弾力性に富む塊状含水ゲル状重合体の造粒に好適な押出機および当該押出機を使用したゲル状体の造粒方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、上記の様なポリアクリルアミド含水ゲルは、通常、粗砕機で２０〜３０ｍｍの棒状ゲルに砕かれた後、多数の押出孔をダイスに備えた押出機（所謂ミートチョッパー）で３〜４ｍｍに細粒化され、必要に応じ、アルカリ変性（部分加水分解）された後に乾燥処理される。
【０００３】
図３は従来の押出機におけるダイスの端面説明図であるが、ダイス（１）の押出孔（２）から切れ目の入った紐状に押し出されたゲル状体は、その強力な粘着力により、各紐が相互付着した円柱状集績体となる。そのため、その後のアルカリ変性や乾燥処理が均一に行われないという問題がある。なお、図３中の符合（３）は、ダイス（１）に具備された軸受（図示せず）から突出するスクリュー軸の頭部を表す。
【０００４】
従来、上記の様な問題を解決するために幾つかの提案がなされている。例えば、特公平１−３６０３９号公報には、含水ゲル状重合体の乾燥方法として、ダイスの内表面および外表面のそれぞれに実質的に接触して作動するカッターが設けられた押出機を使用すると共に押し出されたゲルを離型剤で被覆し、その後に乾燥する方法が提案されている。しかしながら、この方法による場合、ダイスの押出孔から紐状に押し出されたゲル状体は、外カッターにより練られて中央に空洞を持つ中空円筒状に形成されるのみであり、前記の問題の完全解決には至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、粘着性および弾力性に富む塊状の含水ゲル状重合体の造粒に好適な押出機であって、ダイスの押出孔から切れ目の入った紐状に押し出されたゲル状体の相互付着を軽減したゲル状体の押出機を提供することにある。そして、本発明の他の目的は、アルカリ変性や乾燥処理が均一に行われる様に改良されたゲル状体の造粒方法であって、上記の押出機を使用したゲル状体の造粒方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の第１の要旨は、押出機のダイスが非孔部（Ａ）により複数の押出孔群に分割されると共にダイスの外周からダイス直径の少なくとも３％に相当する距離の領域内が非孔部（Ｂ）になされ、ダイス外表面に併設するダイス押さえ板により非孔部（Ａ）及び（Ｂ）が構成されていることを特徴とするゲル状体の押出機に存し、第２の要旨は、上記の押出機を使用してゲル状体を押し出すことを特徴とするゲル状体の造粒方法に存する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の押出機について説明する。図１は本発明の押出機におけるダイスの一例の端面説明図、図２は本発明の押出機のダイスの他の一例の端面説明図である。
【０００８】
本発明の押出機の基本的構成は従来公知のものと同じであり、シリンダー、スクリュー、ダイスより主として構成される。本発明の押出機の特徴は、図１及び図２に示す様に、押出機のダイス（１）が非孔部（Ａ）により複数の押出孔（２）群に分割されている点に存する。図示したダイス（１）の場合、共通の中心部から略同一角度を持って３方向（略逆Ｙ字型）に形成された非孔部（Ａ）により押出孔（２）群が３分割されている。
【０００９】
押出孔（２）の大きさは、通常２〜５ｍｍ、好ましくは３〜４ｍｍである。そして、ゲル状体の押出しを一層容易にするため、例えば、入り口側の孔径：３ｍｍ、出口側孔径：４ｍｍの様に、外開のテーパー孔とすることも出来る。一つ群の中における押出孔（２）同士の距離は通常１．０〜３．５ｍｍであり、押出孔（２）の中心間距離は通常４．５〜７．０ｍｍである。更に、一つ群の中における開口率は、押出量およびダイス（１）の強度を考慮し、通常５〜５０％、好ましくは１０〜４５％である。また、押出孔（２）を複数の群に分割するための非孔部（Ａ）の幅は、通常１０〜２５ｍｍ、好ましくは１５〜２０ｍｍである。
【００１０】
上記の様な押出孔（２）の分割構造によれば、ダイス（１）の押出孔（２）から切れ目の入った紐状に押し出されたゲル状体の相互付着が大幅に軽減される。押出孔（２）の分割個数は、ダイス（１）の大きさ、押出孔（２）の直径などを考慮し、相互付着の軽減効果を勘案して適宜決定されるが、通常は３分割または４分割とされる。
【００１１】
本発明の好ましい態様おいては、ダイス（１）の外周からダイス直径の少なくとも３％に相当する距離の領域内が非孔部（Ｂ）になされる。斯かる構成によれば、ダイス（１）の周囲に補強目的のために設けられた突出部へのゲル状体の付着が防止されて押出機の取り扱い性が高められる。非孔部（Ｂ）の領域幅は通常３〜１０ｍｍ程度である。
【００１２】
図１に示すダイス（１）の場合、非孔部（Ａ）及び（Ｂ）はダイス（１）に多数の押出孔（２）を穿孔する際に形成される。図２に示すダイス（１）の場合、例えば図３に示す従来のダイス（１）の外表面にダイス押さえ板（４）を併設することにより非孔部（Ａ）及び（Ｂ）が構成されている。図示したダイス押さえ板（４）は、共通の中心部（後述する軸受カバー（５））から略同一角度を持って３方向（略逆Ｙ字型）に形成されたアーム部と当該アーム部の外周に接続してして形成されたリング部とから成り、言わば車のハンドルの様な外観を備えている。
【００１３】
ダイス押さえ板（４）を利用した図２に示すダイス（１）は、上記の様に、全面に多数の押出孔が設けられた既存のダイス（図３に示すダイス）を利用することが出来る利点があるが、更に、ダイス押さえ板（４）は、ダイス（１）の強度が心配される場合にその補強材として機能する。従って、非孔部（Ａ）により押出孔（２）が複数の群に既に分割されている図１に示すダイス（１）に対し、補強目的のためにダイス押さえ板（４）を併設することも出来る。ダイス押さえ板（４）を併設する際、ダイス（１）の略逆Ｙ字型に形成された非孔部（Ａ）とダイス押さえ板（４）の略逆Ｙ字型に形成されたアーム部とが一致し、非孔部（Ａ）によって複数に分割された各郡の押出孔がダイス押さえ板（４）のアーム部によって塞がれない様にする。
【００１４】
図示したダイス（１）の場合、３分割された押出孔（２）群は、何れも、同一密度で押出孔（２）を設けているが、押出機の下側のゲル状体が圧縮されて押し出され難いという問題に対処するため、例えば、下方に位置する押出孔（２）群の孔設置密度を低くすることにより、または、当該群の中において更に下方に位置する複数の押出孔（２）の設置密度を低くすることも出来る。勿論、孔設置密度以外に必要ならば孔径を変更することも出来る。
【００１５】
本発明の好ましい態様おいては、ダイス（１）に具備された軸受（図示せず）の隙間にゲル状体が侵入して軸受が焼き付くのを防止するため、図２に示す様に、上記の軸受から突出するスクリュー軸の頭部（３）を被覆する軸受カバー（５）がダイス押さえ板（４）に付設される。図示した軸受カバー（５）は、略同一角度を持って３方向（略逆Ｙ字型）に形成されたアーム部の共通の中心部に配置されたキャップにて構成されている。
【００１６】
更に、本発明の好ましい態様においては、従来公知のミートチョッパーと同様、ダイスの内表面に実質的に接触して作動するカッターが設けられる。斯かるカッターは、特公平１−３６０３９号公報に記載の押出機にも設置されているが、ゲル状体の押出しを円滑に行う機能を有する。
【００１７】
次に、本発明のゲル状体の造粒方法について説明する。本発明の造粒方法は、ポリアクリルアミドに限定されず、各種の含水ゲル状重合体に適用することが出来る。ポリアクリルアミドの場合は、前述の様に、粗砕機で２０〜３０ｍｍの棒状ゲルに砕かれた後、本発明の造粒方法に供される。すなわち、本発明に従い前述の本発明の押出機で処理される。斯かる本発明によれば、ダイスの押出孔から切れ目の入った紐状に押し出されたゲル状体の相互付着が大幅に軽減されるため、その後のアルカリ変性や乾燥処理が均一に行われる効果が得られる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の諸例においては、ゲル状体として、重合容器より取り出され、ダイス板を備えたスクリューフィダータイプの押出機（粗砕機）で３０〜２００ｍｍ程度に粗砕されたポリアクリルアミド含水ゲルを使用した。
【００１９】
比較例１
図３に示すダイス（外径：２１１ｍｍ、入り口側孔径：３ｍｍ、出口側孔径：４ｍｍ）を備え且つその内表面に実質的に接触して作動するカッターが配置された押出機（市販の所謂ミートチョッパー）を使用し、ゲル状体を造粒した後、ヘリカルリボンスクリューフィーダーに供給しアルカリを添加して部分加水分解し、バンド乾燥機に供給して乾燥した。ゲル状体は、ダイスの押出孔から切れ目の入った紐状に押し出されるが、その強力な粘着力により、各紐が相互付着した円柱状集積体となった。また、ダイスに具備された軸受の隙間から摩擦熱による着色したゲル状体が出て来た。得られた乾燥ゲル状体について、ランダムに部分加水分解と含水率を測定した結果、加水分解および乾燥とも局所的に行われていることが確認された。
【００２０】
実施例１
幅１８ｍｍの非孔部（Ａ）及び幅５ｍｍの非孔部（Ｂ）を備えた以外は比較例１と同じダイスの外表面に軸受カバー（５）付ダイス押さえ板（４）を併設した押出機（所謂ミートチョッパー）を使用し、比較例１と同様に、ポリアクリルアマイド含水ゲルの造粒、部分加水分解、乾燥を行った。得られた乾燥ポリアクリルアマイドについて、ランダムに部分加水分解と含水率を測定した結果、加水分解および乾燥ともに略均一に行われていることが確認された。また、造粒の際、比較例１で生じた様な着色ゲル状体は見られなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の押出機におけるダイスの一例の端面説明図
【図２】本発明の押出機におけるダイスの他の一例の端面説明図
【図３】従来の押出機におけるダイスの端面説明図
【符号の説明】
１：ダイス
２：押出孔
３：スクリュー軸の頭部
４：ダイス押さえ板
５：軸受カバー
Ａ：非孔部
Ｂ：非孔部

Claims (4)

1. 押出機のダイスが非孔部（Ａ）により複数の押出孔群に分割されると共にダイスの外周からダイス直径の少なくとも３％に相当する距離の領域内が非孔部（Ｂ）になされ、ダイス外表面に併設するダイス押さえ板により非孔部（Ａ）及び（Ｂ）が構成されていることを特徴とするゲル状体の押出機。
2. ダイスに具備された軸受から突出するスクリュー軸の頭部を被覆する軸受カバーがダイス押さえ板に付設されている請求項１に記載の押出機。
3. ダイスの内表面に実質的に接触して作動するカッターが設けられている請求項１又は２に記載の押出機。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の押出機を使用してゲル状体を押し出すことを特徴とするゲル状体の造粒方法。

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