CN113474143A - 粉体贮存器、熔融混炼机及粉体贮存方法、以及热塑性树脂组合物的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明的粉体贮存器(41)具备：具有粉体入口(18A)、粉体出口(10A)、以及气体出口(18B)的容器(42)、和与粉体入口(18A)连接的筒(70)。在将筒(70)的下端(70b)的与筒(70)的轴垂直的截面的截面积设为A_S[m²]、将气体出口(18B)的截面积设为A_B[m²]时，满足下式。A_S/A_B＜4。

Description

粉体贮存器、熔融混炼机及粉体贮存方法、以及热塑性树脂组 合物的制造方法

技术领域

本发明涉及一边使粉体原料经过筒内流下一边向料斗等容器供给时的、抑制粉体原料从容器的排气口的飞出的方法等。

背景技术

以往已知，像专利文献1及2中例示的那样，一边使粉体经过筒内流下一边向熔融混炼机的料斗等对象物供给。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-322473号公报

专利文献2：日本特开2012-76275号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在一边使粉体经过筒内流下一边向容器供给时，与所供给的粉体一同地将空气等气体也经由筒向容器供给。在容器设有用于放掉流入的气体的气体出口，若同行气体的流量过多，则在容器内粉体飞扬而从气体出口排出。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，在一边使粉体经过筒内流下一边向容器供给时，抑制粉体从气体出口的飞出。

用于解决问题的手段

本发明的粉体贮存器具备具有粉体入口、粉体出口、以及气体出口的容器、和与所述粉体入口连接的筒。此处，在将所述筒的下端的与所述筒的轴垂直的截面的截面积设为A_S[m²]、将所述气体出口的截面积设为A_B[m²]时，满足下式。

A_S/A_B＜4

此处，上述粉体贮存器的所述筒的轴与水平面所成的角度可以为40～90°。

另外，所述筒的下端的至少一部分可以位于与所述容器的粉体入口相同的高度、或者相对于所述粉体入口位于下方。

本发明的粉体贮存方法是使用了上述的粉体贮存器的粉体贮存方法，该粉体贮存方法具备使从所述筒的上端供给的粉体经过所述筒内流下并从所述筒的下端向所述容器内供给的工序。

此处，在将经由所述筒向所述容器内供给的所述粉体的供给流量设为M[kg/s]、将所述粉体的堆积密度设为ρ_p’[kg/m³]、将所述粉体的终端速度设为U_r[m/s]时，上述方法可以还满足下式。

A_S＞(M/(ρ_p’U_r))

本发明的熔融混炼机具有上述的粉体贮存器、与所述粉体出口连接的机筒、和设于所述机筒内的螺杆。

本发明的方法是使用了上述的熔融混炼机的热塑性树脂组合物的制造方法，该制造方法具备：

将热塑性树脂粉从所述筒的上端供给、以及经过所述筒内流下并从所述筒的下端向所述容器内供给的工序、向所述容器供给添加剂粉的工序、

将所述容器内的热塑性树脂粉及添加剂粉从所述粉体出口向所述机筒内供给的工序、以及

利用所述螺杆将所述热塑性树脂粉及添加剂粉熔融及混炼而得到热塑性树脂组合物的工序。

发明效果

根据本发明，可以抑制将粉体贮存于容器中时的粉体的飞出。

附图说明

图1是本发明的实施方式的粉体贮存器及熔融混炼机的示意剖视图。

具体实施方式

参照图1对本发明的实施方式进行说明。

图1是本实施方式中使用的粉体贮存器41及熔融混炼机40的剖视图。

熔融混炼机40主要具备粉体贮存器41、机筒44、螺杆46、以及电机48。

螺杆46设于机筒44内，电机48使机筒旋转。

粉体贮存器41具有筒70及料斗(容器)42。

料斗42具有连结管10、锥体部12、以及主体部14、以及顶板16。也可以没有顶板16。锥体部12具有越靠近下方则内部截面积越缩小的形状。锥体部12的形状的例子为圆锥形状、以及偏心圆锥形状。

连结管10将锥体部12的下端开口与熔融混炼机40的机筒44连接。也可以没有连结管10，可以将锥体部12的下端开口与熔融混炼机40的机筒44直接连结。

主体部14是内部截面积遍及上下恒定的管，与锥体部12的上端开口连接。主体部14的水平截面形状没有特别限定，例如可以为圆形、四边形等多边形。

顶板16将主体部14的上端开口封闭，在顶板16利用筒构件17A、17B、17C分别设置第1粉体入口18A、气体出口18B、以及第2粉体入口18C。第1粉体入口18A是经由筒70供给第1粉体的开口，气体出口18B是使利用筒70等一同地向料斗42内供给的气体排出的开口，第2粉体入口18C是根据需要供给第2粉体的开口。连结管10的下端的开口为粉体出口10A。在没有顶板16的情况下，主体部14的上端截面当中的除去投入粉体的筒的截面以外的全部部分成为气体出口。

料斗42的材质没有特别限定，可以使用钢、不锈钢等。锥体部12的斜面与水平面所成的角度β只要大于粉体原料的休止角即可，具体而言β优选为40～90°。

筒70在上端70t及下端70b分别具有开口。筒70的下端70b与第1粉体入口18A连接。具体而言，下端70b的至少一部分配置于与第1粉体入口(粉体入口)18A相同的高度、或者相对于第1粉体入口18A位于下方。优选筒70的下端70b的全部配置于与第1粉体入口18A相同的高度、或者相对于第1粉体入口18A位于下方。最优选筒70的下端70b的全部配置为相对于第1粉体入口18A位于下方、即下端70b的整体插入料斗42内的方式。另一方面，筒70的上端70t配置于料斗42外。筒70的轴与水平面所成的角α只要大于粉体的休止角即可，例如可以设为40～90°。筒70的材质没有限定，材料的例子为钢、不锈钢等金属材料、聚氯乙烯等树脂材料。优选在筒70与筒构件17A之间预先设置气密构件而消除气体流通的间隙。

在筒70的上端70t，连接有第1粉体的加料器100。加料器100的例子为螺杆加料器等公知的粉体运送装置。

本实施方式中，在将筒70的下端70b的与筒70的轴垂直的截面的截面积设为A_S[m²]、将气体出口18B的截面积设为A_B[m²]时，满足下式。

A_S/A_B＜4…(A)

优选为A_S/A_B≤2.0，更优选为A_S/A_B≤1.0，进一步优选为A_S/A_B≤0.3，特别优选为A_S/A_B≤0.2。

A_S/A_B大于0，优选为0.02＜A_S/A_B。

第2粉体入口18C利用筒80与第2粉体用的加料器110连接。本实施方式中，筒80的下端插入料斗42内，与筒70同样，优选在筒80与筒构件17C之间预先设置气密构件而消除气体流通的间隙。

(粉体贮存方法及热塑性树脂组合物的制造方法)

首先，使用加料器100，从筒70的上端70t向筒内定量供给第1粉体。此后，使从筒70的上端70t供给的第1粉体经过筒70内流下并从筒70的下端70b排出，向料斗(容器)42内供给。

供给的第1粉体的种类没有特别限定。粉体的例子为聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯等热塑性树脂粉、氧化铝、二氧化硅等陶瓷粉、铝、铁等金属粉。

第1粉体的平均粒径没有特别限定，然而若为1.5mm以下则效果高。平均粒径可以设为利用筛分法测定出的重量基准的粒度分布的D50。需要说明的是，在发生凝聚的粒子的情况下，在应用于凝聚粒径为1.5mm以下的原料的情况下效果高。

粉体的粒子密度没有特别限定，然而在为0.2g/cm³以上的情况下效果高。

在经由筒70供给的粉体的供给流量M为1kg/hr以上的情况下，同行气体的流量增多，因此效果高。

此处，在将经由筒供给的第1粉体的供给流量设为M[kg/s]、将第1粉体的堆积密度设为ρ_p’[kg/m³]、将第1粉体的终端速度设为U_r[m/s]时，优选还满足下式。

A_S＞(M/(ρ_p’U_r))…(B)

由此，经过筒70内流下的粉体不易堵塞。

此处，第1粉体的终端速度U_r可以使用下式的Allen区的终端速度式来计算。

U_r＝{(4/225)×((ρ_p－ρ_f)²g²)/(ρ_fμ_f)}^1/3Dp

Dp：第1粉体的平均粒径[m]

ρ_f：同行气体的密度[kg/m³]

μ_f：同行气体的粘度[Pa·s]

接下来，根据需要，经由第2粉体入口18C供给第2粉体。制造热塑性树脂组合物时使用的第2粉体的例子为抗氧化剂、紫外线吸收剂、颜料、防静电剂、铜毒抑制剂、阻燃剂、中和剂、发泡剂、增塑剂、成核剂、气泡防止剂、交联剂等添加剂。

此外，通常，第2粉体的供给流量与第1粉体的供给流量相比足够少，例如为第1粉体的供给流量的1/10以下、或1/20以下，因此伴随着添加剂粉的供给从第2粉体用的筒80同行的气体的流量是相对于与第1粉体同行的气体的量而言基本上可以忽略的水平。需要说明的是，在不供给第2粉体的情况下，可以预先将第2粉体入口18C关闭。

第2粉体的平均粒径及粒子密度可以设为与第1粉体相同。第2粉体的供给通常与第1粉体的供给同时地进行。

在粉体的供给中、或供给后使螺杆46旋转而将料斗42内的粉体混合物经由连结管(粉体出口)10向机筒44内供给，利用螺杆46进行熔融混炼，得到热塑性树脂组合物。

根据本实施方式，由于A_S/A_B满足上述的关系，因此在将第1粉体经由筒70向料斗42内供给时，粉体不易从气体出口18B飞出而从料斗42内损失。

特别是，在第1粉体的粒径小时(例如，平均粒径为300μm以下)，或者即使在第1粉体的粒径大时，在供给第2粉体的情况下，在第2粉体的粒径小时(例如，平均粒径为300μm以下)，也容易引起粒子从气体出口18B的飞出，本实施方式的效果高。根据本实施方式，可以将粉体原料没有损失地作为热塑性树脂组合物的原料使用，因而高效。根据本实施方式，在向料斗42供给多种粉体并混合的情况下，可以获得组成得到控制的热塑性树脂组合物。即，可以使第1粉体及第2粉体向料斗42的供给流量的比与所得的热塑性树脂组合物中的第1粉体及第2粉体的配合比实质上相同。

在不使用第2粉体的情况下，第1粉体的平均粒径的范围优选为50～1000μm，在使用第2粉体的情况下，第1粉体及第2粉体的至少一方的平均粒径的范围可以为50～1000μm。该情况下的平均粒径，在凝聚粒子的情况下是凝聚粒径。平均粒径可以设为利用筛分法测定出的重量基准的粒度分布的D50。

与上述的合适的粒径范围对应的粒子密度(在凝聚粒子的情况下是凝聚粒子的表观密度)的合适范围为0.1g/cm³以上。

本发明并不限定于上述实施方式，可以利用各种各样的变形方式来实施。

料斗的形态没有特别限定，只要是能够贮存粉体并向外部供给的形状即可。例如，也可以是没有主体部的形态，也可以不具有第2粉体入口18C。

从粉体贮存器41供给粉体的对象并不限定于熔融混炼机的机筒，也可以是搅拌槽等装置。

另外，与筒70的轴垂直的截面的截面积优选在轴向上恒定，然而即使是截面积在轴向上不恒定的例如锥形形状，也可以实施。

实施例

准备多个主体直径的铝制的料斗42(α＝10～30°)、多个直径的聚氯乙烯树脂制的具有圆筒直管形状的筒70(β＝60°)。在各实施例及比较例中，使料斗与筒的组合如表1所示。表1中，给出筒70的截面积A_S、气体出口18B的直径D_B及截面积A_B、以及A_S/A_B。

使用Kuma Engineering公司制的螺杆加料器，从筒70的上端70t以恒定的供给流量M供给第一粉体。作为第一粉体，使用聚丙烯粉体(平均粒径750μm、密度950kg/m³、堆积密度450kg/m³)、活性氧化铝(平均粒径3mm、密度1600kg/m³、堆积密度860kg/m³)。与第一粉体的供给并行地从第2粉体入口18C作为第2粉体将透明化剂(凝聚粒径270μm、堆积密度200kg/m³)以供给流量M2向料斗42内供给。利用气密构件，使第1粉体入口18A处的来自于筒70与筒构件17A的间隙、以及第2粉体入口18C处的来自于筒80与筒构件17C的间隙的气体的出入实质上为零。

接下来，旋转螺杆，将料斗42内的粉体混合物在机筒44内熔融及混炼，得到热塑性树脂组合物。

分析热塑性树脂组合物，求出热塑性树脂组合物中的添加剂的质量浓度相对于向料斗42内供给的全部粉体中的第2粉体的质量浓度的比，作为添加剂通过率。将结果表示于表1中。

[表1]

与比较例相比，在实施例中飞出得到抑制。

附图标记说明

18A第1粉体入口，10A粉体出口，18B气体出口，42料斗(容器)，70筒，41粉体贮存器，40熔融混炼机，44机筒，46螺杆。

Claims (7)

1.一种粉体贮存器，是具备：具有粉体入口、粉体出口以及气体出口的容器、和与所述粉体入口连接的筒的粉体贮存器，

在将所述筒的下端的与所述筒的轴垂直的截面的截面积设为A_S、将所述气体出口的截面积设为A_B、且所述A_S的单位为m²、所述A_B的单位为m²时，满足下式：

A_S/A_B＜4。

2.根据权利要求1所述的粉体贮存器，其中，

所述筒的轴与水平面所成的角度为40°～90°。

3.根据权利要求1或2所述的粉体贮存器，其中，

所述筒的下端的至少一部分位于与所述容器的粉体入口相同的高度、或者相对于所述粉体入口位于下方。

4.一种粉体贮存方法，是使用了权利要求1～3中任一项所述的粉体贮存器的粉体贮存方法，

所述粉体贮存方法具备使从所述筒的上端供给的粉体经过所述筒内流下并从所述筒的下端向所述容器内供给的工序。

5.根据权利要求4所述的粉体贮存方法，

在将经由所述筒向所述容器内供给的所述粉体的供给流量设为M、将所述粉体的堆积密度设为ρ_p’、将所述粉体的终端速度设为U_r、且所述M的单位为kg/s、所述ρ_p’的单位为kg/m³、所述的U_r的单位为m/s时，所述粉体贮存方法还满足下式：

A_S＞(M/(ρ_p’U_r))。

6.一种熔融混炼机，

其具有权利要求1～3中任一项所述的粉体贮存器、与所述粉体出口连接的机筒和设于所述机筒内的螺杆。

7.一种热塑性树脂组合物的制造方法，是使用了权利要求6所述的熔融混炼机的热塑性树脂组合物的制造方法，

所述制造方法具备：

将热塑性树脂粉从所述筒的上端供给、经过所述筒内流下并从所述筒的下端向所述容器内供给的工序、

向所述容器供给添加剂粉的工序、

将所述容器内的热塑性树脂粉及添加剂粉从所述粉体出口向所述机筒内供给的工序、以及

利用所述螺杆将所述热塑性树脂粉及添加剂粉熔融及混炼而得到热塑性树脂组合物的工序。

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