JP2003268119A - 粉体の製造方法 - Google Patents
粉体の製造方法Info
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Abstract
る粉体の製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリマー(架橋ポリエチレン)が投入さ
れ、密封状態にある高圧容器1に送液ポンプ2から二酸
化炭素を注入し、高圧雰囲気下で架橋ポリエチレンと二
酸化炭素を混合した後、ノズル1aを通して常温常圧に
ある空気中(大気中)に吐出し、その際、急激に減圧及
び低温にされることにより体積膨張が生じるのを利用し
て架橋ポリエチレンを粉砕し、樹脂粉体を生成する。
Description
し、特に、ポリマーの粉体化を安価に行なうための粉体
の製造方法に関する。
産業廃棄物のリサイクルが強く要求されている。しか
し、家電製品等から出る廃ポリマーのリサイクルについ
ては、実用化されていないのが現状である。また、加硫
されて熱を加えても流動しないゴムや、架橋ポリエチレ
ンなどの架橋樹脂も再成形が難しく、リサイクル率が低
い。この様なポリマーをリサイクルする方法として、粉
体化し、他のポリマーやセメント等に混合して再利用す
る方法が提案されている。或いは、粉体化したものを燃
焼させ、エネルギーとして利用する方法が検討されてい
る。
製造方法によると、いずれの方法も粉体の大きさをでき
るだけ細かくする必要がある。しかし、押出機でストラ
ンド状に押出したものをカッティングする方法ではペレ
ットの粒径が数mm程度になり、粒径の小さい粉体を作
るのは困難であった。また、パルペライザで粉砕する方
法も考えられているが、押出加工したものを更に粉砕す
る方法であるため、工程数が増え、生産性が悪いという
問題もある。
粉体を安価に製造することのできる粉体の製造方法を提
供することにある。
達成するため、気体又は超臨界流体とポリマーを高圧雰
囲気下で混合し、前記混合による混合体を急激に減圧及
び低温にすることによって前記ポリマーを粉砕し、樹脂
粉体を生成することを特徴とする粉体の製造方法を提供
する。
ポリマーが高圧雰囲気下において混合され、その混合体
を大気中等に放出し、急激に減圧及び低温にすることに
より気体又は超臨界流体の体積が急激に増加し、混合体
内の樹脂は粉体になる。このため、簡単な方法によりポ
リマーの粉体を生成でき、廃ポリマーのリサイクルが可
能になることで環境問題の改善が前進する。さらに、従
来のように工程数が増えたり、生産性を低下させること
もない。また、上記混合は、ポリマーの融点又はガラス
転移点以上の温度により行ってもよい。これによりポリ
マーを柔らかくしてポリマー中に混合されて期待の膨張
が容易となる。
に基づいて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形
態に係る粉体の製造方法を適用した製造装置を示す。末
加工のポリマーが供給される高圧容器1には、気体又は
超臨界流体供給用の送液ポンプ2が接続され、高圧容器
1の下部には、高圧容器1からの粉体4を受け入れる容
器3が配管2aを介して接続されている。高圧容器1の
下端には、ノズル1aが取り付けられており、その途中
にはバルブ1bが設けられている。ここで、送液ポンプ
2から供給される超臨界流体とは、或る物質が臨界点よ
りも高い温度及び圧力になった状態をいい、密度は通常
の気体よりも高く、分子の運動量は気体と同程度である
流体をいい、具体的には、二酸化炭素、水、アルコール
類がある。また、送液ポンプ2から供給される気体とし
ては、不活性ガス(アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウム
ガス等)を使用できる。以下においては、送液ポンプ2
から供給する気体又は超臨界流体として、二酸化炭素を
用いるものとする。
されているポリマーが投入される。ポリマーとしては、
架橋ポリエチレン、架橋シリコーン樹脂、架橋ゴム、又
はシリコーンゴム等の様に3次元的に化学結合で架橋し
ている架橋樹脂等であるが、以下においては架橋ポリエ
チレンを用いるものとする。架橋ポリエチレンを高圧容
器1に投入し終わった後、高圧容器1に蓋(図示せず)
で密封する。ついで、高圧容器1内の空気をアルゴン等
の不活性ガスで置換する。これにより、ポリマーの酸化
劣化を防ぐことができる。次に、送液ポンプ2から二酸
化炭素を供給する。この二酸化炭素の注入量は、注入圧
力によって調整される。
酸化炭素が混合され、その混合体の温度及び圧力が所定
の値(例えば、ガラス転移点又は融点以上の温度と20
MPaの圧力)に達した後、バルブ1bを開けると、高
圧容器1内の圧力により、高圧容器1内の混合体はノズ
ル1aの下端へ押し出されて行き、最終的には常温、常
圧の空気中(大気中)に急激に吐出される。大気中に吐
出されるため、混合体は急激に減圧ならびに低温にさ
れ、吐出口における混合体中の二酸化炭素の体積は爆発
的に増加し、その膨張力によって吐出口からは架橋ポリ
エチレンの粉体が吐出される。このように、廃ポリマー
の粉体の製造が可能になるので、廃ポリマーのリサイク
ルが可能になり、環境問題の改善に寄与することができ
る。
い気体(又は超臨界流体)を高圧状態で樹脂に溶解さ
せ、更に、大気中に吐出されることにより急激に減圧す
ることで、溶解できなくなった液状体または気体の体積
膨張によって架橋ポリエチレンが破砕され、ノズル1a
の吐出口からは粉体状の樹脂となって吐出される。しか
も、図1の構成から明らかなように、簡単な構成により
本発明方法を達成できるので、粉体状の樹脂を得るため
に工程数が増えたり、生産性を低下させることもない。
ポリエチレンの粉体化加工を行った。ここでは、二酸化
炭素を20MPaの圧力で高圧容器1に注入し、架橋ポ
リエチレン(混合体)の注入部における温度は170℃
とした。この状態で所定の温度及び圧力に到達した後、
バルブ1bを開けたところ、粉体状の樹脂が大気中に吐
出され、架橋ポリエチレンを粉体にすることができた。
具体的には、粒径が約0.4mmの粉体が得られ、ま
た、吐出量は50kg/hであった。このように、量産
規模で生成でき、しかも粒径を小さくできることから、
燃焼用材料として用いたり、セメント等に混ぜる材料と
しての用途に適している。
粉体の製造方法を適用した製造装置を示す。図2におい
ては、図1の高圧容器1に代えて、スクリュー押出機1
0が用いられている。他の構成は図1と同じである。ス
クリュー押出機10は、シリンダー11と、このシリン
ダー11内に回転自在に配設されたスクリュー12を主
体に構成されている。スクリュー12を図示せぬ駆動源
(モータ等)により回転させることにより、シリンダー
11内に供給された原料(架橋ポリエチレン)が気体又
は超臨界流体と加圧混合されながら、螺旋溝に従って図
の右端へ送られる。
の一端に末加工の架橋ポリエチレンが供給されるホッパ
13を備えている。このホッパ13の近傍には、送液ポ
ンプ2から気体又は超臨界流体が供給される超臨界流体
供給口14が設けられている。さらに、シリンダー11
の他端には、スクリュー押出機10から混合体が供給さ
れるクロスヘッド15が連結されている。このクロスヘ
ッド15は、供給された二酸化炭素と共に樹脂の粉状体
を常温常圧の空気中(大気中)に吐出する。
スクリュー径が30mmのスクリュー12を備えたスク
リュー押出機10を用い、このスクリュー押出機10へ
送液ポンプ2から二酸化炭素を供給する。また、ホッパ
13からは末加工の架橋ポリエチレン16を供給する。
送液ポンプ2からの二酸化炭素の注入量は、注入圧力に
よって所定の圧力値に調整されている。スクリュー押出
機10で加圧された混合体は、スクリュー12の回転に
より図2のシリンダー11内を左側から右側へ徐々に移
動し、最終的にはクロスヘッド15へ搬入される。クロ
スヘッド15には混合体が連続に供給されるため、先頭
の混合体はクロスヘッド15の吐出部から順次吐出され
る。このとき、それまでの高温高圧状態から急激に常温
常圧の空気中(大気中)に吐出されるため、吐出の際に
混合体中の二酸化炭素の体積が爆発的に増加するため、
その膨張力によって樹脂が粉体になり、クロスヘッド1
5の吐出口から吐出される。
1の場合と同様の条件によりポリマーの加工を行った。
すなわち、二酸化炭素の注入圧を20MPa、注入部の
樹脂温度を170℃として実施したところ、粉体状の樹
脂がクロスヘッド15から架橋ポリエチレンの粉体が吐
出されるのを確認した。そして、送液ポンプとスクリュ
ー押出機を主体にした構成により本発明方法を達成でき
るため、粉体状の樹脂を得るために工程数が増えたり、
生産性を低下させることがない。そして、粉体状にでき
るため、燃焼用材料として用いたり、セメント等の混合
材として用いることができるので、再利用の需要を増大
させることができる。
ば、従来、樹脂を粉体化するためにパルペライザ等を用
いていたのに対し、超臨界流体が溶解した樹脂を急激に
常温常圧にすることによって、粉体状の樹脂を得ること
ができる。そして、これを実現する装置として押出機を
用いることが有効であることがわかる。
態におけるポリマー合成技術やポリマーの変性技術で得
たポリマーを高圧容器(又は押出機)から取り出す方法
として本発明を用い、粉体状ポリマーを得ても良い。な
お、ポリマーとしては、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、テトラフルオロエチレンーパーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフ
ルオロエチレンーエチレン共重合体(ETFE)、又は
エンプラ、特に熱可塑性ポリイミド、ABS樹脂、ポリ
エチレンテレフタレート、ナイロン、ポリカーボネー
ト、ポリイミド、ポリアミドイミド、酢酸ビニル、塩化
ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリブチレン、ポリエ
チレン、シリコーン樹脂等があるが、特にこれらに限定
されるものではない。
10に代えてラム押出機を用いることができる。このラ
ム押出機はシリンダーとピストンを主体に構成されてお
り、ピストンがシリンダー内で軸方向に往復動作をする
ことにより、混合体を加圧排出する構造を有している。
ロスヘッド15から混合体を空気中(大気中)に吐出す
るものとしたが、空気中(大気中)に限定されるもので
はなく、負圧雰囲気や減圧雰囲気、低温雰囲気、両者の
組み合わせ等であってもよい。これにより、更に混合体
を急激な減圧及び低温の環境下に吐出させることができ
るので、より効果的に粉体化することができる。
11からの混合体をノズル状の部材を介して吐出できる
構造を有していれば、どのようなものであってもよい。
また、スクリュー押出機10は横置きにしたが、縦置き
であってもよい。
の製造方法によれば、気体又は超臨界流体とポリマーを
高圧雰囲気下において混合し、その混合体を大気中等に
放出し、急激に減圧及び低温にすることにより混合体内
の樹脂を粉体にするようにしたので、簡単な方法により
ポリマーの粉体を生成でき、廃ポリマーのリサイクルが
可能になることで環境問題の改善が前進する。さらに、
従来のように工程数が増えたり、生産性を低下させるこ
ともない。
法を適用した製造装置を示す構成図である。
法を適用した製造装置を示す構成図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 気体又は超臨界流体とポリマーを高圧雰
囲気下で混合し、前記混合による混合体を急激に減圧及
び低温にすることによって前記ポリマーを粉砕し、樹脂
粉体を生成することを特徴とする粉体の製造方法。 - 【請求項2】 前記気体又は超臨界流体は、二酸化炭
素、水、アルコール類、又は不活性ガスであることを特
徴とする請求項1記載の粉体の製造方法。 - 【請求項3】 前記ポリマーは、架橋樹脂であることを
特徴とする請求項1記載の粉体の製造方法。 - 【請求項4】 前記架橋樹脂は、架橋ポリエチレン、架
橋シリコーン樹脂、架橋ゴム、又はシリコーンゴムであ
ることを特徴とする請求項3記載の粉体の製造方法。 - 【請求項5】 前記混合は、前記ポリマーの融点又はガ
ラス転移点以上の温度により行うことを特徴とする請求
項1記載のボリマーの加工方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002068865A JP2003268119A (ja) | 2002-03-13 | 2002-03-13 | 粉体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=29199864
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003268119A (ja) |
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-
2002
- 2002-03-13 JP JP2002068865A patent/JP2003268119A/ja active Pending
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