JP2002337138A

JP2002337138A - 発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置

Info

Publication number: JP2002337138A
Application number: JP2001147497A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamanaka; 秀男山中; Yoshinori Kajimoto; 吉則梶本; Hideki Kobayashi; 秀樹小林
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd
Current assignee: Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】アンダーウォーターカット方式による発泡性
熱可塑性樹脂粒子の製造装置において、簡単な機構でも
って切断室内の圧力を常時一定に確保できるようにし、
安定した状態で所望の発泡性熱可塑性樹脂粒子を連続し
て製造できるようにする。【解決手段】押出機２のダイ３から切断室８内に押し
出される発泡剤含有溶融樹脂をカッター７により切断し
て樹脂粒子とする発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置に
おいて、切断室８内の加圧水の背圧を、水供給管路１０
から供給される冷却水が切断室８を通過して樹脂粒子送
出管路１２内に流入することにより形成される高さＨの
水柱ヘッド圧によりもっぱら形成されるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡性熱可塑性樹
脂粒子、特に、成形材料として用いられる発泡性熱可塑
性樹脂粒子の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばポリスチレン系樹脂のような熱可
塑性樹脂の型内発泡成形体の製造に用いられる発泡性熱
可塑性樹脂粒子を製造する方法の一つに、アンダーウォ
ーターカット方式が知られている。この方式は、ポリス
チレンなどの熱可塑性樹脂に発泡剤を注入混入しなが
ら、溶融状態とされた発泡剤含有樹脂を押出機の先端に
装着したダイから切断室内に押し出す。切断室内は加圧
下の温水（冷却水）で満たされており、押し出された発
泡剤含有樹脂は未発泡の状態でダイ面に接触して回転す
るカッターにより切断されて、樹脂粒子とされる。

【０００３】特公昭４８−２０４２３号公報には、カッ
ターを備えた切断室に連通する冷却水供給管路と、切断
された樹脂粒子を冷却水と共に送出する送出管路を備
え、冷却水供給管路と樹脂粒子送出管路とは閉ループを
形成するようにした製造装置が記載されている。閉ルー
プの一部に、冷却水を圧入する管路が設けられ、また、
冷却水供給管路内には冷却水を循環させるためのスクリ
ューが設けられる。さらに、実質的にループを開くこと
なく樹脂粒子を取り出すことのできる取り出し部が設け
てある。この装置では、閉ループ内は冷却水圧入管路か
ら圧入される加圧水の圧力に支配され、切断室内の圧力
もその圧力にほぼ等しい。閉ループ内の圧力が設定値以
上にならないように、閉ループには逃がし弁が設けられ
る。

【０００４】特公平５−５９１３８号公報には、同じよ
うに、冷却水の循環路が閉ループとされた発泡性熱可塑
性樹脂粒子の製造装置が記載されており、そこでは、閉
ループ中に、発泡性熱可塑性樹脂粒子を緩やかに冷却す
るためのアニール塔が配置され、該アニール塔下端に設
けた弁を開くことにより樹脂粒子を取り出すようになっ
ている。アニール塔からの溢流水の戻り管路には蓄圧器
が備えられ、樹脂粒子取り出し時での閉ループ内圧力を
一定に保持するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、アンダ
ーウォーターカット方式による発泡性熱可塑性樹脂粒子
の製造において、押出機のヘッドから押し出された溶融
状態の発泡剤含有樹脂から発泡剤が放出しないように、
少なくとも切断室内を所定に加圧された環境としておく
ことが必要であり、そのために、従来の装置では、冷却
水の循環路を実質的な閉ループ状態とし、そこに圧力ポ
ンプなどによって加圧水を供給して、閉ループ内に所定
の圧力を確立している。

【０００６】そのために、従来の装置では、所要圧力の
確保と維持のために、気密性の高い閉ループの確立に加
えて、圧力逃がし弁や蓄圧器の配置などの複雑な機構を
必要とし、装置のメンテナンスにも細心の注意を必要と
している。また、製造しようとする発泡性熱可塑性樹脂
粒子に応じて異なった種類の樹脂や発泡剤を用いること
となり、それに応じて、切断室内の加圧水が持つべき最
適圧力も異なってくるが、従来の装置では、機構的な制
約から、そのような圧力変動に対して適切にかつ迅速に
対応することは容易でない。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、アンダーウォーターカット方式に
よる発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置において、機構
的に簡単でありながら、切断室内に所要の圧力を常時一
定に確保することができ、安定した状態で所望の樹脂粒
子を連続して製造することのできる改良された発泡性熱
可塑性樹脂粒子の製造を提供することにある。他の目的
は、異なった種類の熱可塑性樹脂や発泡剤を用いる場合
にも、切断室内の圧力をその場合の製造条件に最も適し
た圧力に容易に調整することができるようにした改良さ
れた発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、本発明に
よれば、押出機のダイから内部が加圧水で満たされた切
断室内に押し出される発泡剤含有溶融樹脂をダイ出口で
カッターにより切断して樹脂粒子とする発泡性熱可塑性
樹脂粒子の製造装置において、切断室は、切断室に連通
する水供給管路と切断室に連通しかつ上方に延出する樹
脂粒子送出管路を備えるようにし、該樹脂粒子送出管路
の放出端は大気圧とされ、切断室内の加圧水の背圧は、
水供給管路から供給される水が切断室を通過して樹脂粒
子送出管路内に流入することにより形成される水柱ヘッ
ド圧によりもっぱら形成されるようにしたことにより、
解決される。

【０００９】本発明による発泡性熱可塑性樹脂粒子の製
造装置において、水供給管路から供給されて切断室を満
たす冷却水（樹脂や発泡剤の種類によって異なるが、通
常、５５〜６５℃程度の温水）は、カッターにより切断
された樹脂粒子とともに、下端部を切断室に連通し他端
部を大気に解放した樹脂粒子送出管路内に連続して流入
する。該樹脂粒子送出管路は、流入する冷却水によって
好ましくは１０〜２０ｍＨ₂Ｏである水柱ヘッド圧が切
断室内に背圧として作用するだけの有効高さを備えてお
り、切断室内にはその水柱ヘッド圧が常時安定して作用
する。

【００１０】所要の水柱ヘッド圧が得られるように樹脂
粒子送出管路を押出機ヘッドに付設する切断機に立設す
ることは、実質的に気密に閉ループ状の冷却水循環流路
を構築することと比較して、機構的に簡単であり構築も
容易である。また、切断室内圧力はもっぱら水注ヘッド
圧であり、気密性に十分な配慮をしなくても、所定圧に
維持すことは容易である。そのために、容易かつ確実に
一定品質の発泡性熱可塑性樹脂粒子を得ることができ
る。

【００１１】本発明の発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装
置において、好ましくは、樹脂粒子送出管路は、その有
効高さが調整可能なものとされる。樹脂粒子送出管路は
所要の水注ヘッド圧が得られるだけの有効高さを有して
いればよく、垂直に立設していても、傾斜状態となって
いても、また、垂直部と傾斜部とが混在していてもよ
い。いずれにしても、その長さや傾斜角度を変更するこ
とは容易であり、かつ、そのような変更は当該製造装置
の他の部分と独立して行うことができる。そのために、
例えば、垂直部に延長部を付加する、あるいは垂直部の
一部に伸縮自在部を備えておく、などの手段により、当
該製造装置の他の部分になんの影響を与えることなく、
樹脂粒子送出管路の有効高さを調整変更することが可能
となる。それにより、異なった種類の熱可塑性樹脂や発
泡剤に対しても、単に樹脂粒子送出管路の有効高さを調
整するという作業だけでもって、その場合に最も適した
圧力を切断室内に確立することができる。

【００１２】本発明の発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装
置において、樹脂粒子送出管路の有効高さの最上位位置
よりも低い位置に１個以上の溜まり領域を設けるように
してもよい。このような溜まり領域を設けることによ
り、樹脂粒子送出管路の解放端から放出されるときの冷
却水および樹脂粒子が持つ運動エネルギーを小さくする
ことができ、樹脂粒子の系外への取り出しが安定する。
放出された冷却水は好ましくは水供給管路に戻されて、
再度、切断室に向けて送出される。

【００１３】本発明による発泡性熱可塑性樹脂粒子の製
造装置は、各種発泡性熱可塑性樹脂粒子、例えば、発泡
性ポリスチレン系樹脂粒子、発泡性ポリプロピレン系樹
脂粒子、発泡性ポリエチレン系樹脂粒子などの製造方法
に広く用いることができる。特に、発泡性ポリスチレン
系樹脂粒子を粒径０．７〜２．２ｍｍ（好ましくは、
０．９〜１．８ｍｍ）の球状樹脂粒子として製造するの
に好適である。発泡剤としては、２０℃、１気圧で液体
であるペンタン（沸点３６．１℃）、ヘキサン（沸点６
８．７℃）などの揮発性物理発泡剤が好適に用いられ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照しながら、本発
明による発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置の好ましい
実施の形態を説明する。図１において、２は、発泡性熱
可塑性樹脂粒子の製造に従来用いられている押出機であ
り、例えば顆粒状のポリスチレン系樹脂がホッパー１か
ら投入され、押出機２内で加熱されて溶融重合体とさ
れ、ダイ３に形成した孔６から押し出される。ペンタン
のように発泡剤は管路４を通って押出機２内に送給さ
れ、溶融した熱可塑性樹脂中に配合される。ダイ３の出
口側は、切断室８により包囲されているとともに、ダイ
３の出口面に接するようにして回転カッター７が配置さ
れており、孔６から押し出される発泡剤含有溶融樹脂は
カッター７により裁断されて所要寸法の発泡性樹脂粒子
となり、切断室８内に入り込む。

【００１５】切断室８の下端側には切断室内に連通する
水供給管路１０が接続しており、切断された樹脂粒子を
冷却するための冷却水が切断室８内に送り込まれる。好
ましくは、水供給管路１０には熱交換器９が配置され、
切断室８内に送り込まれる冷却水の温度を、当該樹脂の
Ｔｇ点近傍の温度、好ましくは５５〜６５℃程度とす
る。切断室８の上端側には切断された樹脂粒子を送り込
まれた冷却水とともに上方に向けて送り出すための樹脂
粒子送出管路１２が接続している。

【００１６】上記の構成は、従来知られた発泡性熱可塑
性樹脂粒子の製造装置の場合と同じであってよく、その
まま用いることもできる。本発明による製造装置におい
て、前記樹脂粒子送出管路１２は、切断室８から垂直上
方に延出した立ち上がり領域１２ａと、該立ち上がり領
域１２ａの最上位位置から下方に向けて延びる流下領域
１２ｂとを有し、該流下領域１２ｂの下端部１２ｃは大
気に解放した状態とされている。この例において、立ち
上がり領域１２ａの高さＨは１０〜２０ｍ程度である。
さらに、好ましくは、図示のように、該流下領域１２ｂ
の中間域には、流下してくる流体を再び上昇流とさせて
流体の持つ運動エネルギーを低減させるための、Ｕ字状
をなす流体の溜まり領域１２ｄが形成される。

【００１７】水供給管路１０から連続して供給される冷
却水は、切断室８を満たした後、そのまま樹脂粒子とと
もに樹脂粒子送出管路１２内に流入し、立ち上がり領域
１２ａを充満した後、向きを変えて流下領域１２ｂ内に
流入する。そのために、切断室８の内部には、樹脂粒子
送出管路１２の立ち上がり領域１２ａにより形成される
冷却水の水柱ヘッド圧が常時かつ安定的に作用する。上
記の例では、立ち上がり領域１２ａの高さＨは１０〜２
０ｍ程度であり、その高さに応じて、１０〜２０ｍＨ₂
Ｏである水柱ヘッド圧が切断室内に背圧として作用する
こととなり、その圧力により、切断された発泡剤含有樹
脂粒子から発泡剤が抜け出るのを効果的に抑制できる。

【００１８】立ち上がり領域１２ａから流下領域１２ｂ
内に流入した樹脂粒子と冷却水は、流下領域１２ｂの下
端部１２ｃから大気に放出される。図示の例では、流下
領域１２ｂの中間域に流体の持つ運動エネルギーを低減
させる溜まり領域１２ｄが形成されているので、放出さ
れるときの樹脂粒子および冷却水の挙動は安定する。樹
脂粒子と冷却水は脱水と乾燥を兼ねた装置１３に放出さ
れ、そこで樹脂粒子と冷却水は分離される。樹脂粒子は
分級器（ふるい）１４で分級され、所望の粒子径の樹脂
粒子として容器１９に収容され、冷却水は水槽１５から
ポンプ１６により水供給管路１０に送り込まれ、再度熱
交換器９を通って前記切断室８内に流入する。

【００１９】上記のように、本発明による発泡性熱可塑
性樹脂粒子の製造装置では、切断室８に必要とされる内
圧を、樹脂粒子送出管路１２の立ち上がり領域１２ａに
存在する冷却水によって形成される水柱ヘッド圧にもっ
ぱら依存している。そのために、従来の製造装置と比較
して、切断室内圧力を確立するための構成を簡素化する
ことが可能でき、また、確立した所定圧に維持すことも
容易である。また、樹脂粒子送出管路１２の立ち上がり
領域１２ａの高さを適宜変更するのみで、切断室内８内
の圧力を自由に調整できるので、異なった樹脂や発泡剤
を用いて発泡性熱可塑性樹脂粒子を製造する場合であっ
ても、製造装置の本質的な部分に何の変更を加えること
なく、容易に対処可能である。

【００２０】なお、上記の例では、樹脂粒子送出管路１
２の立ち上がり領域１２ａが垂直上方に延出しているも
のとして説明したが、要は、所要の水柱ヘッド圧が確立
されるだけの有効高さを立ち上がり領域１２ａが備えて
いればよく、垂直上方に延びる姿勢に限らず、傾斜状態
となっていても、また、垂直部と傾斜部とが混在してい
てもよいことは前記の通りである。また、いずれにして
も、その長さや傾斜角度を変更して有効高さを変更調節
することは容易である。また、樹脂粒子送出管路１２の
流下領域１２ｂに１個の溜まり領域１２ｄを設けるよう
にしたが、運動エネルギーの大きさなどに応じて、多段
に溜まり領域１２ｄを配置することもできる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、アンダーウォーターカ
ット方式による発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置にお
いて、冷却水の水柱ヘッド圧により切断室内の圧力を確
保するようにしたので、機構的に簡単でありながら、切
断室内に所要の圧力を常時一定に確保することができ、
安定した状態で所望の予備発泡粒子を連続して製造する
ことができる。また、異なった種類の熱可塑性樹脂や発
泡剤を用いる場合にも、切断室内の圧力をその場合の製
造条件に最も適した圧力に容易に調整することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装
置の好ましい実施の形態を説明する図。

【符号の説明】

２…押出機、３…ダイ、４…発泡剤管路、７…カッタ
ー、８…切断室、９…熱交換器、１０…水供給管路、１
２…樹脂粒子送出管路、１２ａ…立ち上がり領域、１２
ｂ…流下領域、１２ｃ…流下領域１２ｂの大気圧とされ
た下端部、１２ｄ…溜まり領域、１３…脱水・乾燥機、
１４…分級器（ふるい）、１５…水槽、１６…ポンプ、
１９…容器、Ｈ…立ち上がり領域の有効高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梶本吉則茨城県古河市幸町４−21 (72)発明者小林秀樹茨城県古河市本町４−７−１Ｂ−1102 Ｆターム(参考） 4F201 AA13 AB02 AK02 AR02 BA02 BC01 BC02 BC03 BC12 BC17 BC19 BL09 BL11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】押出機のダイから内部が加圧水で満たさ
れた切断室内に押し出される発泡剤含有溶融樹脂をダイ
出口でカッターにより切断して樹脂粒子とする発泡性熱
可塑性樹脂粒子の製造装置において、切断室は、切断室に連通する水供給管路と切断室に連通
しかつ上方に延出する樹脂粒子送出管路を備え、樹脂粒
子送出管路の放出端は大気圧とされ、切断室内の加圧水
の背圧は、水供給管路から供給される水が切断室を通過
して樹脂粒子送出管路内に流入することにより形成され
る水柱ヘッド圧によりもっぱら形成されるようにされて
いることを特徴とする発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装
置。
【請求項２】樹脂粒子送出管路は、１０〜２０ｍＨ₂
Ｏの水柱ヘッド圧が得られるだけの有効高さを有してい
ることを特徴とする請求項１記載の発泡性熱可塑性樹脂
粒子の製造装置。
【請求項３】樹脂粒子送出管路は、その有効高さを調
整可能とされていることを特徴とする請求項２記載の発
泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置。
【請求項４】樹脂粒子送出管路は、その有効高さの最
上位位置よりも低い位置に、１個以上の溜まり領域を有
していることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記
載の発泡性熱可塑性樹脂粒子の製造装置。
【請求項５】樹脂粒子送出管路から排出される水は水
供給管路に戻されて循環するようになっていることを特
徴とする請求項１ないし４いずれか記載の発泡性熱可塑
性樹脂粒子の製造装置。