JPH078915B2 - 熱可塑性重合体から揮発性物質を除去する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は揮発性物質を含有する熱可塑性重合体ペレツト
から揮発性物質を除去する方法に関する。

より詳細には、本発明は溶媒、未反応の単量体その他の
揮発性物質を含有するオレフイン系重合体などの熱可塑
性重合体ペレツトから揮発性物質を除去する方法に関す
る。

〔従来の技術〕

固体ペレツトから残留揮発性物質を除去する方法は公知
である（特公昭54−230号公報）。

該公報は水の表面皮膜を有する湿潤した固体ペレツトに
水蒸気を接触させて固体ペレツトから残留揮発性物質を
除去する方法を開示している。

しかしながら上記方法ではペレツトが最初から水の表面
皮膜を有するため吸込まれた水蒸気がペレツトと接触す
ると水蒸気の温度は急速に低下する。この温度低下を補
償するためにたとえば吸込む水蒸気の温度をより高温に
することが必要となる。

しかし高温の水蒸気を比較的低い粘着温度を有する熱可
塑性重合体ペレツトに吸込むと吸込口付近で熱可塑性重
合体ペレツトが溶融あるいは粘着してブロツキングが起
る。一方、粘着温度以下の水蒸気を吸込むと、ペレツト
の溶融あるいは粘着は起らないが、水の表面皮膜を有す
るペレツトとの接触によつて起る温度低下のため、揮発
性物質の除去速度が遅くなり除去効率が低下する。

したがつて特公昭54−230号公報に開示されている方法
により熱可塑性重合体ペレツトからペレツトのブロツキ
ングを起すことなく効率よく揮発性物質を除去すること
はできない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は揮発性物質を含有する熱可塑性重合体ペレツト
からペレツトのブロッキングを起すことなく効率よく揮
発性物質を除去する方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的は、本発明に従い、 実質的にバツクミキシングすることなく下方に移動する
揮発性物質を含有する少くとも最初は水の表面皮膜を有
しない熱可塑性重合体ペレツトと、該ペレツトの粘着温
度以下の温度を有する水蒸気、不活性気体および任意に
水を含有する混合流体とを、該ペレツトに含有されてい
る揮発性物質の量を所望の水準まで低下させるのに充分
な時間連続的にかつ向流的に接触させることを特徴とす
る熱可塑性重合体ペレツトから揮発性物質を除去する方
法により達成される。

以下本発明について詳細に説明する。

本発明で用いる熱可塑性重合体は、その粘着温度を越え
ない温度で水蒸気、不活性気体たとえば窒素および任意
に水を含む混合流体に対して安定でありかつペレツト状
とすることができる熱可塑性重合体である。

かかる熱可塑性重合体の例として、エチレン重合体、エ
チレン系共重合体、プロピレン重合体、プロピレン系共
重合体、ブテン重合体、ブテン系共重合体、４−メチル
ペンテン−１重合体、４−メチルペンテン−１系共重合
体などのオレフイン重合体およびオレフイン系共重合体
を挙げることができる。

本発明において熱可塑性重合体ペレツトの形状は、ペレ
ツトが積み重ねられたときに流体が通過しうるペレツト
間隙を形成するものであれば、球体状、楕円体状、柱
状、立方体状、板状、円筒状などいかなる形状であつて
もよい。

本発明において熱可塑性重合体ペレツトの大きさは、水
蒸気、下活性ガスおよび任意に水を含有する混合流体と
接触させたときに、該ペレツトが流動化しない程度の大
きさであることが必要である。また、ペレツトは揮発性
物質を効率よく除去するため表面積がある程度以上大き
いことが望ましい。この点からしてペレツトは大きすぎ
ないことが望ましい。

本発明において熱可塑性重合体ペレツトの好適な大きさ
は、該ペレツトを水蒸気、不活性ガスおよび任意に水を
含有する混合流体と接触させるときの条件に依つて変化
しうるので一概には言えないが、一般にはペレツトの平
均直径は１〜12mm、好ましくは1.5〜8mmであつてよい。

本発明において使用するペレツトは、水蒸気、不活性気
体および任意に水を含有する混合流体と接触させる前は
実質的に乾燥しており、ペレツトの表面に水膜を有しな
いものである。

本発明における熱可塑性重合体中に含有される揮発性物
質には、重合反応時、重合体の後処理時たとえば精製時
および洗浄時などに使用された溶媒、たとえばブタン、
ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トル
エン、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコー
ル、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル
など、未反応の単量体、たとえばエチレン、プロピレ
ン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキ
セン、１−オクテン、スチレンなど並びに比較的低分子
量のオリゴマーたとえば二量体、三量体などが包含され
る。

本発明において揮発性物質を含有する熱可塑性重合体ペ
レツトは実質的にバツクミキシングすることなく下方に
移動する。ここで該ペレツトが実質的にバツクミキシン
グすることなく下方に移動するとは下方にあるペレツト
と上方にあるペレツトが実質的に混合しないような条件
下にペレツトが全体として下方に移動することを意味す
る。

ペレツトが上下方向に混合すると、ペレツトが水蒸気、
不活性気体および任意に水を含有する混合流体と接触す
る時間がペレツト毎に大きく異なる可能性があるので、
バツクミキシングが起ることは好ましくない。

本発明においては、揮発性物質を含有する熱可塑性重合
体ペレツトから揮発性物質を除去するのに、該ペレツト
の粘着温度以下の温度を有する混合流体を用いる。

混合流体が水蒸気および不活性気体から成るときは、該
混合流体の組成は、たとえば3kg/cm²の圧力および143℃
の温度を有する水蒸気1kgにつき不活性気体の量を0.12
〜8Nm³とすることができる。

また、混合流体が水蒸気、不活性気体および水から成る
ときは、混合流体の組成は、たとえば3kg/cm²の圧力お
よび143℃の温度を有する水蒸気1kgにつき、不活性気体
0.08〜6Nm³および水0.05〜2.5とすることができる。

不活性気体たとえば窒素ガスを含有しない混合流体を用
いた場合、揮発性物質の除去速度は著しく小さくなる。

本発明において、水蒸気、不活性気体および水から成る
混合流体を用いる場合、ペレツトに吹込む混合流体の温
度を容易に調節することができ、このためペレツトの溶
融および粘着を避けつつペレツトの粘着温度以下の範囲
内で高い吸込み温度を使用することができる。

水蒸気、不活性気体および水の混合流体が表面に水膜を
有しないペレツトに吸込れた場合、該混合流体の温度低
下は比較的小さい。

本発明において水蒸気、不活性気体たとえば窒素ガスお
よび任意に水を含有する混合流体は下方に移動するペレ
ツトの下部付近でペレツトに吸込まれる。

本発明においてペレツトに吸込む混合流体の温度は揮発
性物質を含有する熱可塑性重合体の粘着温度以下であ
る。ペレツトに吸込む混合流体の温度は、揮発性物質を
含有する熱可塑性重合体の粘着温度に依存し、熱可塑性
重合体がオレフィン重合体またはオレフィン系共重合体
の場合、一般には50〜130℃、好ましくは70〜110℃であ
ることができる。

水蒸気、不活性気体および一部の水はペレツトの間隙を
ぬつて上方へ移動する。水はたとえば霧状で水蒸気と不
活性気体とから成る混合流体に随伴されて上方へ運ばれ
ることができる。

本発明においてペレツトが混合流体と接触すると、ペレ
ツト中に含有されていた揮発物質の一部または実質的に
全部がペレツトから離脱して混合流体中へ移行する。

ペレツトと混合流体との接触時間は、該ペレツトに含有
されている揮発性物質の量を所望の水準まで低下させる
のに充分な時間である。接触時間は一般に１〜30時間、
好ましくは４〜24時間であることができる。

上記接触時間は、たとえばペレツトの下方への移動速度
および混合流体の吸込み量を調節することによつて調節
することができる。

該ペレツトから除去された揮発性物質、たとえばヘキサ
ンもまた気体状、霧状などの状態で水蒸気と不活性気体
との混合気体に運ばれて系外へ出ることができる。

系外へ運ばれた揮発性物質は所望により公知の手段で回
収することができる。

所望の温度の水蒸気および不活性気体の混合流体は、た
とえば所定の温度および圧力を有する水蒸気に所定の温
度および圧力を有する不活性ガスを所定の割合で混合す
ることにより得ることができる。

また所望の温度の水蒸気、不活性気体および水の混合流
体は、たとえば使用する水蒸気および不活性気体の温
度、圧力および量に依存して所定の量および温度の水を
加えることにより得ることができる。水蒸気、不活性気
体および水はいかなる順序で混合してもよく、たとえば
所定の温度、圧力および量の水蒸気に所定の温度および
量の水を加え、さらに所定の温度、圧力および量の不活
性気体、たとえば窒素ガスを加えて所望の温度の混合流
体を得ることができる。

以上説明した方法により当業者は所望の範囲の温度を有
する混合流体を容易に得ることができる。

使用する水蒸気、不活性気体（窒素ガス）および水の温
度、圧力および量と得られる混合流体の温度との関係を
第１図に例示する。

第１図は3kg/cm²ゲージ圧の水蒸気（3S）の量、窒素ガ
ス（N₂）の量および水の量と水蒸気、窒素ガスおよび水
から成る混合流体の温度との関係を示す。3kg/cm²ゲー
ジ圧の水蒸気の温度は143℃である。

第１図より水蒸気、窒素ガスおよび水の温度、圧力およ
び量を調節することにより所望の温度を有する混合流体
を得ることができることがわかる。

以下本発明をさらに具体的に説明する。

ヘキサンその他の揮発性物質を含有するエチレン重合体
ペレツトから揮発性物質を除去する実験を行つた。

（Ａ） 実験装置 本実験に用いた装置の概略を第２図に示す。

本装置はサイクロン１、揮発性物質除去塔２、ペレツト
送入管３、混合流体供給管４、ペレツト取出管５および
ペレツト取出量制御バルブ51を有した。

サイクロン１はペレツト受入開口部11、ペレツト送出開
口部12および気体放出開口部13を有した。

サイクロン１は、ペレツト受入開口部（サイクロンの入
口管径）240mm、サイクロン円筒部直径900mm、ペレツト
送出開口部700mm、サイクロンの気体放出開口部600mm、
全高2300mmの大きさを有しており、形状は一般的に使用
される液体サイクロンと同様の形状のものである。

揮発性物質除去塔２は上部円錐状部分21、中央円筒状部
分22および下部逆円錐状部分23からなり、ペレツト受入
開口部24、ペレツト水準検出器25、混合流体導入部26お
よびペレツト取出開口部27を有した。

揮発性物質除去塔２は高さが11500mm、中央円筒状部分2
2の直径が4000mm、上部円錐状部分21の開口角（第２図
における角α）が約140度、下部逆円錐状部分23の開口
角（第２図における角β）が約90度であつた。

揮発性物質除去塔２は上部円錐状部分21の上端にあるペ
レツト受入開口部24でサイクロン１のペレツト送出開口
部12と連通して接続されていた。

また、揮発性物質除去塔２は下部逆円錐状部分23の下端
にあるペレツト取出開口部27でペレツト取出管５と連通
して接続されていた。

ペレツト取出管５にはペレツト取出量を制御するための
ペレツト取出量制御バルブ51が取付けられていた。

ペレツト取出量制御バルブ51は揮発性物質除去塔２に取
付けたペレツト水準検出器25からの信号に基いて揮発性
物質除去塔２におけるペレツト水準を所定の範囲に維持
するように制御した。

（Ｂ） 実験操作 上記装置を用いて揮発性物質を含有するエチレン重合体
ペレツトから揮発性物質を除去する実験を下記の一般的
に手順により行なつた。

揮発性物質を含有するエチレン重合体ペレツトをペレツ
ト送入管３を通じて空気輸送してサイクロン１のペレツ
ト受入開口部11からサイクロン１に導入した。

空気輸送されたペレツトはサイクロン１によりペレツト
と空気に分離しペレツトはペレツト送出開口部12を経て
揮発性物質除去塔２へ送り空気は気体放出開口部13から
放出した。

揮発性物質除去塔２へ移送されたペレツトは揮発性物質
除去塔２の中で所定の水準まで堆積させた後、実質的に
バツクミキシングが起らない条件で重力により下方に移
動させ、揮発性物質除去塔２の下部逆円錐状部分23の下
端にあるペレツト取出開口部27を経てペレツト取出管５
へ移動させ、ペレツト取出量制御バルブ51を経て取出し
た。

揮発性物質除去塔２へ導入するペレツトの量と揮発性物
質除去塔２から取出すペレツトの量は実質的に同じにな
るようにペレツト取出量制御バルブ51により制御した。
ペレツト取出量制御バルブ51はペレツト水準検出器25か
らの信号により制御した。

所定の温度、圧力および量の水蒸気（3kg/cm² G）、窒
素ガスおよび水（ボイラー水）からなる混合流体を混合
流体供給管４を経て混合流体導入部26から揮発性物質除
去塔２へ吹込んだ。

ペレツト間隙を上昇しサイクロン１へ入つてきた揮発性
物質を含有する混合流体はサイクロン１の気体放出開口
部13から放出した。

（Ｃ） 分析方法 エチレン重合体ペレツト中のヘキサンの量および全揮発
性物質の量は下記の方法に従つて求めた。

すなわち、ヘキサンの定量については下記の方法により
行つた。

10gの重合体ペレツトを20mlのトルエン中に浸析し、密
封下、70℃にて２時間振とうして、ペレツト中に残留す
るヘキサンを抽出する。

トルエン中に抽出されたヘキサン分を12％1,2,3−Tris
（２−cyanoethoxy）propaneを液相とした分離カラムを
用いてガスクロマトグラフ法により定量した。

また、全揮発性物質の定量は、真空乾燥器を用いて重合
体ペレツトを減圧下190℃にて１時間加熱し、その減量
より求めた。

揮発分としては水分、残留溶剤、極低分子量ポリマー
（低分子量オリゴマー）などが含まれる。

上記実験装置および操作方法を用いて行なつた実験およ
び結果を以下に記載する。

実施例１ 第２図に示す揮発性物質除去装置を用いて、ヘキサン等
の揮発性物質を含有するエチレン系共重合体ペレツトか
ら揮発性物質を除去する実験を下記の手順により行なつ
た。

揮発性物質を含有するMFR2.1g/10分、密度0.923g/cm³、
融点117℃のエチレン系共重合体ペレツトをペレツト送
入管３を通じて空気輸送してサイクロン１のペレツト受
入開口部11からサイクロン１に5.0T/Hで導入した。

空気輸送されたペレツトはサイクロン１によりペレツト
と空気に分離し、ペレツトは揮発性物質除去塔２へ送
り、空気は気体放出開口部13から放出した。

揮発性物質除去塔２へ移送されたペレツトは揮発性物質
除去塔２の中で所定の水準まで堆積させ平均滞留時間８
時間となるよう揮発性物質除去塔２のペレツト水準検出
器25を用いてペレツト取出量制御バルブ51により制御し
て取出した。

この時3kg/cm²の水蒸気を800kg/Hr、水100/Hr窒素700
Nm³/Hr、温度95℃の混合流体を混合流体供給管４を経て
混合流体導入部26から揮発性物質除去塔２へ吹込んだ。

ペレツト間隙を上昇しサイクロン１へ入つてきた揮発性
物質を含有する混合流体はサイクロン１の気体放出開口
部13から放出した。

上記の操作によりエチレン系共重合体ペレツト中の揮発
性成分は下記のように効率よく除去された。

実施例２ 実施例１と同じ設備を用いて揮発性物質を含有する実施
例１と同じ物性のエチレン系共重合体ペレツトを用いて
実施例１と同様の方法にて揮発性物質の除去を行なつ
た。

揮発性物質除去塔２へはサイクロン１を経由してエチレ
ン系共重合体ペレツトを5T/Hの供給速度で導入し、揮発
性物質除去塔２の中で所定の水準まで堆積させ、平均滞
留時間８時間となるようペレツト取出量制御バルブ51に
より制御して取出した。

この時3kg/cm² Gの水蒸気を800kg/Hr、水100/Hr、窒
素300Nm³/Hr、温度102℃の混合流体を混合流体供給管４
を経て混合流体導入部26から揮発性物質除去塔２へ吹込
んだ。

揮発性物質を含有する混合流体は実施例１同様サイクロ
ン１の気体放出開口部13から放出した。

上記の操作によりエチレン系共重合体ペレツト中の揮発
性成分は下記のように効率よく除去された。

実施例３ 実施例１と同じ設備を用いて、揮発性物質を含有するMF
R2.4g/10分、密度0.909g/cm³、融点101℃、のエチレン
系共重合体ペレツトから実施例１と同様の方法にて揮発
性物質の除去を行なつた。

揮発性物質除去塔２へは上記エチレン系共重合体ペレツ
トをサイクロン１を経由して5T/Hで導入し、揮発性物質
除去塔２の中で所定の水準まで堆積させ、平均滞留時間
12時間となるようペレツト取出量制御バルブ51により制
御して取出した。

この時3kg/cm² Gの水蒸気300kg/Hr、水100/Hr、窒素5
00Nm³/Hr、温度85℃の混合流体を混合流体供給管４を経
て混合流体導入部26から揮発性物質除去塔２へ吹込ん
だ。

揮発性物質を含有する混合流体は実施例１と同様サイク
ロン１の気体放出開口部13から放出した。

上記の操作によりエチレン系共重合体ペレツト中の揮発
性成分は下記のように効率よく除去された。

実施例４ 実施例１と同じ設備を用いて揮発性物質を含有する実施
例３と同じ物性のエチレン系共重合体ペレツトを用いて
実施例１と同様の方法にて揮発性物質の除去を行なつ
た。

揮発性物質除去塔２へは上記エチレン系共重合体ペレツ
トをサイクロン１を経由して5T/Hで導入し、揮発性物質
除去塔２の中で所定の水準まで堆積させ平均滞留時間12
時間となるようペレツト取出量制御バルブ51により制御
して取出した。この時3kg/cm² Gの水蒸気300kg/Hr、水1
00/Hr、窒素200Nm³/Hr、温度91℃の混合流体を混合流
体供給管４を経て混合流体導入部26から揮発性物質除去
塔２へ吹込んだ。

揮発性物質を含有する混合流体は実施例１と同様サイク
ロン１の気体放出開口部13から放出した。

上記の操作によりエチレン系共重合体ペレツト中の揮発
性成分は下記のように効率よく除去された。

比較例１ 実施例１と同じ設備を用いて揮発性物質を含有する実施
例１と同じ物性のエチレン系共重合体ペレツトを用いて
揮発性物質の除去を行なつた。

実施例１と同様エチレン系共重合体ペレツトをサイクロ
ン１を通して揮発性物質除去塔２へ5.0T/Hで導入し、揮
発性物質除去塔２での平均滞留時間が８時間となるよう
ペレツト水準検出器25を用いてペレツト取出量制御バル
ブ51により制御して取出した。

この時3kg/cm² Gの水蒸気を800kg/Hr、水200/Hr、温
度102℃の窒素を含まない混合流体を混合流体供給管４
を経て混合流体導入部26から揮発性物質除去塔２へ吹込
み、実施例１と同様、エチレン系共重合体ペレツト中の
揮発性成分の除去を行なつた。

この結果、下記のように、実施例１に比較して著しく揮
発性成分の含有量が多かつた。

比較例２ 実施例１と同じ設備を用いて揮発性物質を含有する実施
例３と同じ物性のエチレン系共重合体ペレツトを用いて
揮発性物質の除去を行なつた。

実施例３と同様エチレン系共重合体ペレツトをサイクロ
ン１を通して揮発性物質除去塔２へ5.0T/Hで導入し、揮
発性物質除去塔２での平均滞留時間が12時間となるよう
ペレツト取出量制御バルブ51により制御して取出した。

この時3kg/cm² Gの水蒸気300kg/Hr、水300/Hr、温度9
1℃の窒素を含まない混合流体を混合流体供給管４を経
て混合流体導入部26から揮発性物質除去塔２へ吹込み実
施例２と同様、エチレン系共重合体ペレツト中の揮発性
成分の除去を行なつた。

この結果、下記のように実施例２に比較して著しく揮発
性成分の含有量が多かつた。

〔発明の効果〕 本発明によれば、揮発性物質を含有する熱可塑性重合体
からペレツトのブロツキングを起すことなく効率よく揮
発性物質を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は3kg/cm²のゲージ圧の水蒸気（3S）窒素ガス（N
₂）および水の量とこれらを混合して得られる混合流体
の温度との関係を示す。 第２図は本発明の実施をするために使用した装置の一例
である。 １……サイクロン 11……ペレツト受入開口部 12……ペレツト送出開口部 13……気体放出開口部 ２……揮発性物質除去塔 21……上部円錐状部分 22……中央円筒状部分 23……下部逆円錐状部分 24……ペレツト受入開口部 25……ペレツト水準検出器 26……混合流体導入部 27……ペレツト取出開口部 ３……ペレツト送入管 ４……混合流体供給管 ５……ペレツト取出管 51……ペレツト取出量制御バルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的にバツクミキシングすることなく下
   方に移動する揮発性物質を含有する少くとも最初は水の
   表面皮膜を有しない熱可塑性重合体ペレツトと、該ペレ
   ツトの粘着温度以下の温度を有する水蒸気、不活性気体
   および任意に水を含有する混合流体とを、該ペレツトに
   含有されている揮発性物質の量を所望の水準まで低下さ
   せるのに充分な時間連続的にかつ向流的に接触させるこ
   とを特徴とする熱可塑性重合体ペレツトから揮発性物質
   を除去する方法。