JP2004529794A5 - 低融点の非架橋ポリプロピレン樹脂のペレット型発泡体の製造装置 - Google Patents

Description

本発明は融点１２５℃〜１４０℃の非架橋ペレット型ポリプロピレン発泡体の製造装置に関するものである。

したがって、本発明の目的は、再利用性の保障するため、非架橋ポリプロピレン樹脂から製造され、満足した機械強度を提供するように、多量の独立気泡を有し、多様な形態の包装材に成形できる、融点１４０℃以下のペレット型ポリプロピレン樹脂発泡体の製造装置を提供することにある。本発明者は、具体的に多様な温度を有する複数の温度帯を有するタンデム押出機を提供し、融点１３８〜１４０℃の非架橋ポリプロピレン樹脂溶融物を各温度帯を通じて流し、１２０〜１３０℃の低温で、前記温度帯を通過したポリプロピレン樹脂溶融物を機械的に均質化させ、加圧下でダイに形成された複数の孔を通じて均質化溶融物を膨張させ、ダイの孔から排出された膨張発泡体を切断することにより、少なくともおよそ４０％の独立気泡を有する、融点１２５〜１４０℃の非架橋ポリプロピレンのペレット型発泡体をうまく製造した。

第一の様態において、本発明は、第１押出機と、前記第１押出機に連結された第２押出機と、前記第２押出機に連結されたポンピング部と、前記ポンピング部に連結された均質化部と、前記均質化部に連結されたダイ部を含み、
前記第１押出機は、回転可能に装着されたスクリュー軸を有する円筒形シリンダ、前記スクリュー軸を回転させるため、前記シリンダの一端に配置された駆動手段、及び前記シリンダの外周面上に配置された複数の冷却手段及び加熱手段を含み、そのシリンダーは前記駆動手段に対応するシリンダの一端部には原料ポリプロピレン及び核生成剤をシリンダに供給する入口を有し、前記シリンダの他端部には出口を有し、前記シリンダの中間部には添加剤及び発泡剤をそれぞれ供給する入口を有し、これにより前記入口を通じて前記シリンダに供給された原料は駆動手段により回転するスクリュー軸により出口側に強制移送され、
前記第２押出機は、第１押出機のシリンダから排出されたポリプロピレン溶融物がガイドを介して供給されるシリンダと、そのシリンダ内の溶融物の温度を調節するため、シリンダの外周面に装着された複数の冷却手段及び加熱手段を含み、
前記ポンピング部は、第２押出機のシリンダから排出されたポリプロピレン溶融物が供給される内部空間を有するケーシングと、そのケーシングの内部空間内に回転可能に設けられ、互いに噛み合う１対のギヤと、そのギヤを回転させる駆動手段を含み、これにより前記ポンピング部に供給されたポリプロピレン溶融物が強制的に流動され、
前記均質化部は、前記ポンピング部のシリンダから排出されたポリプロピレン溶融物が供給され、回転可能に設置された第１ハウジングと、前記第１ハウジングを回転させる駆動手段と、前記第１ハウジングの排出端部に連結されたスクリューと、前記スクリューの外周部上に位置する第２ハウジングと、前記第２ハウジングとフレームとの間に気密空間を設けるため、第２ハウジングの外周に装着されたフレームと、前記第２ハウジングの後端部に設置された均質化手段からなり、スクリューの全長に沿って第２ハウジングとスクリュー間に螺旋形空間が設けられ、第１ハウジングから排出されたポリプロピレン溶融物が前記スクリューと第２ハウジング間に形成された前記空間に流入されてから外部へ排出され、伝熱用流体オイルは、第２ハウジングに流入されるポリプロピレン溶融物の温度を調節するため、第２ハウジングとフレーム間に形成された空間に流入され、前記均質化手段はポリプロピレン溶融物を粉砕し、
前記均質化部から排出されたポリプロピレン溶融物が供給される前記ダイ部は、排出部、切断部及び駆動手段からなり、膨張された発泡体を所定大きさに切断する、融点１２５〜１４０℃のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。

第２の様態において、本発明は、前記第１押出機及び第２押出機のシリンダに装着された各冷却手段は、外部から供給された冷却水が流れるケーシングであり、前記ケーシングに供給された冷却水はシリンダ表面と接触してケーシングに沿って流れることにより、シリンダに流入されるポリプロピレン溶融物の温度を低下させ、二つのケーシング間に装着された加熱手段は加熱用コイルが設けられたヒーターである、前記第１の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第３の様態において、本発明は、前記第１押出機のシリンダはシリンダに供給されたポリプロピレン溶融物の温度条件によって六つの温度帯に分割され、各温度帯の温度はシリンダの外周に装着された冷却手段及び加熱手段により調節され、ポリプロピレン溶融物の温度は、第１温度帯で１４７〜１５３℃、第２温度帯で１６７〜１７２℃、第３温度帯で１６８〜１７２℃、第４温度帯で２１８〜２２５℃、第５温度帯で１９７〜２０３℃、第６温度帯で１８８〜１９３℃である、前記第１の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第４の様態において、本発明は、ポリプロピレン及び核生成剤は第１押出機のシリンダの第１温度帯に供給され、静電気防止剤は第３温度帯に供給され、発泡剤は第４温度帯に供給される、前記第１または第３の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第５の様態において、本発明は、前記第１押出機のシリンダに供給される発泡剤はＣＯ ₂ 供給装置から排出されたＣＯ ₂ であり、前記ＣＯ ₂ 供給装置は、ＣＯ ₂ 貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに連結されたＣＯ ₂ 蒸発及び凍結ユニットと、前記蒸発及び凍結ユニットから供給されたＣＯ ₂ を蒸気に変換させる安定化ユニットと、ＣＯ ₂ を第１押出機の第１シリンダに供給するため、前記安定化ユニットから供給されたＣＯ ₂ を貯蔵する貯蔵ユニットとからなる、前記第４の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第６の様態において、本発明は、前記第２押出機のシリンダはシリンダに供給されたポリプロピレン溶融物の温度条件によって六つの温度帯に分割され、各温度帯の温度はシリンダの外周に装着された冷却手段及び加熱手段により調節され、ポリプロピレン溶融物の温度は、第１温度帯で１６７〜１７３℃、第２温度帯で１４７〜１５２℃、第３温度帯で１４２〜１４７℃、第４温度帯で１３７〜１４１℃、第５温度帯で１３７〜１４２℃、第６温度で１３２〜１３７℃である、第１の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第７の様態において、本発明は、前記ポンピング部のケーシングの内部空間に装着された二つのギヤは、ポリプロピレン溶融物をつぎの工程位置に強制的に移動させるため、内部空間の中心部に向かって互いに反対方向に回転する、前記第１の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第８の様態において、本発明は、前記均質化部の第１ハウジングは複数のベアリングブロックを介して支持板に回転可能に支持され、駆動手段の駆動用スプロケットは第１ハウジングの外周面に固定された従動スプロケットと噛み合うことにより、前記第１ハウジングが駆動手段の作動により回転される、前記第１の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。

第９の様態において、本発明は、前記均質化部の均質化手段は、回転可能に装着された回転板と、前記回転板と接している固定板とからなり、前記回転板には複数の開口部が放射状に配列され、前記固定板には複数の円形孔が設けられるので、供給されたポリプロピレン溶融物が回転板に到達し回転板の開口部を通過した後、ポリプロピレン溶融物が回転板の各開口部のエッジにより切断され、切断されたポリプロピレン溶融物は回転板により回転板と固定板間で粉砕される、前記第１の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第１０の様態において、本発明は、前記ダイ部の排出部は、中空のガイドバーと、前記ガイドバーの外部に位置するシリンダとからなり、前記ガイドバーはその長手方向に外周上に複数の空洞部が設けられるので、均質化部から排出されたポリプロピレン溶融物が各空洞部に流入され、前記空洞部に対応するシリンダ部には複数の通孔がそれぞれ形成され、
前記切断部は、排出部の後側に位置する支持板と、前記支持板に固定され、シリンダの外部に移動可能に位置する切断部材とからなり、各切断部材はシリンダの複数の通孔に対応する位置にそれぞれ複数の通孔が形成され、また
前記駆動手段は、モータにより回転可能な偏心カムと、前記偏心カムに連結され、偏心カムの回転により回転するクランクと、前記クランクに連結され、前記クランクの回転運動を線形運動に転換し、この線形運動を切断部材が固定された支持板に伝達するための力転換及び伝達手段とからなり、これにより各切断部材は駆動手段の作動によりシリンダの外周に沿って往復運動することにより、シリンダの各通孔を通じて膨張されたポリプロピレン発泡体が切断部材の通孔のエッジにより切断される、前記第１の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第１１の様態において、本発明は、前記シリンダに形成された各通孔の直径は切断部材の各通孔の直径より小さく、前記シリンダの各通孔は初期位置で切断部材の対応通孔の中心部に位置する、前記第１０の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。

第１２の様態において、本発明は、前記シリンダの外周には長手方向に複数の溝が形成され、前記溝内には、端部が支持板に固定された往復棒が移動可能に位置し、各切断部材は固定手段により各往復棒に固定されることにより、各切断部材はシリンダの各溝に沿って往復運動する各往復棒によりシリンダの外周上で往復運動する、前記第１０の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第１３の様態において、本発明は、前記ダイ部は、膨張され押し出された発泡体の温度及び圧力の急激な変化を防止するための減圧手段をさらに含み、前記減圧手段は排出部及び切断部を外部（大気）から分離するケーシングであり、前記ケーシングはその両側に空気が流入される入口と空気が排気される出口が設けられる、前記第１０の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。
第１４の様態において、本発明は、前記ダイ部はシリンダを冷却するための冷却装置をさらに含み、前記冷却装置は、
伝熱用オイルが外部から供給され、シリンダの前方に位置する供給管と、
入口端部が前記供給管に連結され、シリンダの全長にわたってシリンダ内に装着された複数の流動管と、
シリンダの前方に位置し、シリンダと熱交換された伝熱用オイルを収容するため、流動管の出口端部に連結された排出管とからなる、前記第１０の態様に係るペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置に関する。

以下、本発明による非架橋ポリプロピレンのペレット型発泡体を製造する装置を詳細に説明する。本発明の製造装置は、押出段階、ポンピング段階、均質化段階、膨張段階及びペレット化段階の構成からなる。

Claims (14)

1. 第１押出機と、前記第１押出機に連結された第２押出機と、前記第２押出機に連結されたポンピング部と、前記ポンピング部に連結された均質化部と、前記均質化部に連結されたダイ部を含み、
   前記第１押出機は、回転可能に装着されたスクリュー軸を有する円筒形シリンダ、前記スクリュー軸を回転させるため、前記シリンダの一端に配置された駆動手段、及び前記シリンダの外周面上に配置された複数の冷却手段及び加熱手段を含み、そのシリンダーは前記駆動手段に対応するシリンダの一端部には原料ポリプロピレン及び核生成剤をシリンダに供給する入口を有し、前記シリンダの他端部には出口を有し、前記シリンダの中間部には添加剤及び発泡剤をそれぞれ供給する入口を有し、これにより前記入口を通じて前記シリンダに供給された原料は駆動手段により回転するスクリュー軸により出口側に強制移送され、
   前記第２押出機は、第１押出機のシリンダから排出されたポリプロピレン溶融物がガイドを介して供給されるシリンダと、そのシリンダ内の溶融物の温度を調節するため、シリンダの外周面に装着された複数の冷却手段及び加熱手段を含み、
   前記ポンピング部は、第２押出機のシリンダから排出されたポリプロピレン溶融物が供給される内部空間を有するケーシングと、そのケーシングの内部空間内に回転可能に設けられ、互いに噛み合う１対のギヤと、そのギヤを回転させる駆動手段を含み、これにより前記ポンピング部に供給されたポリプロピレン溶融物が強制的に流動され、
   前記均質化部は、前記ポンピング部のシリンダから排出されたポリプロピレン溶融物が供給され、回転可能に設置された第１ハウジングと、前記第１ハウジングを回転させる駆動手段と、前記第１ハウジングの排出端部に連結されたスクリューと、前記スクリューの外周部上に位置する第２ハウジングと、前記第２ハウジングとフレームとの間に気密空間を設けるため、第２ハウジングの外周に装着されたフレームと、前記第２ハウジングの後端部に設置された均質化手段からなり、スクリューの全長に沿って第２ハウジングとスクリュー間に螺旋形空間が設けられ、第１ハウジングから排出されたポリプロピレン溶融物が前記スクリューと第２ハウジング間に形成された前記空間に流入されてから外部へ排出され、伝熱用流体オイルは、第２ハウジングに流入されるポリプロピレン溶融物の温度を調節するため、第２ハウジングとフレーム間に形成された空間に流入され、前記均質化手段はポリプロピレン溶融物を粉砕し、
   前記均質化部から排出されたポリプロピレン溶融物が供給される前記ダイ部は、排出部、切断部及び駆動手段からなり、膨張された発泡体を所定大きさに切断する、融点１２５〜１４０℃のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
2. 前記第１押出機及び第２押出機のシリンダに装着された各冷却手段は、外部から供給された冷却水が流れるケーシングであり、前記ケーシングに供給された冷却水はシリンダ表面と接触してケーシングに沿って流れることにより、シリンダに流入されるポリプロピレン溶融物の温度を低下させ、二つのケーシング間に装着された加熱手段は加熱用コイルが設けられたヒーターである、請求項１に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
3. 前記第１押出機のシリンダはシリンダに供給されたポリプロピレン溶融物の温度条件によって六つの温度帯に分割され、各温度帯の温度はシリンダの外周に装着された冷却手段及び加熱手段により調節され、ポリプロピレン溶融物の温度は、第１温度帯で１４７〜１５３℃、第２温度帯で１６７〜１７２℃、第３温度帯で１６８〜１７２℃、第４温度帯で２１８〜２２５℃、第５温度帯で１９７〜２０３℃、第６温度帯で１８８〜１９３℃である、請求項１に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
4. ポリプロピレン及び核生成剤は第１押出機のシリンダの第１温度帯に供給され、静電気防止剤は第３温度帯に供給され、発泡剤は第４温度帯に供給される、請求項１又は３に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
5. 前記第１押出機のシリンダに供給される発泡剤はＣＯ₂供給装置から排出されたＣＯ₂であり、前記ＣＯ₂供給装置は、ＣＯ₂貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクに連結されたＣＯ₂蒸発及び凍結ユニットと、前記蒸発及び凍結ユニットから供給されたＣＯ₂を蒸気に変換させる安定化ユニットと、ＣＯ₂を第１押出機の第１シリンダに供給するため、前記安定化ユニットから供給されたＣＯ₂を貯蔵する貯蔵ユニットとからなる、請求項４に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
6. 前記第２押出機のシリンダはシリンダに供給されたポリプロピレン溶融物の温度条件によって六つの温度帯に分割され、各温度帯の温度はシリンダの外周に装着された冷却手段及び加熱手段により調節され、ポリプロピレン溶融物の温度は、第１温度帯で１６７〜１７３℃、第２温度帯で１４７〜１５２℃、第３温度帯で１４２〜１４７℃、第４温度帯で１３７〜１４１℃、第５温度帯で１３７〜１４２℃、第６温度で１３２〜１３７℃である、請求項１に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
7. 前記ポンピング部のケーシングの内部空間に装着された二つのギヤは、ポリプロピレン溶融物をつぎの工程位置に強制的に移動させるため、内部空間の中心部に向かって互いに反対方向に回転する、請求項１に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
8. 前記均質化部の第１ハウジングは複数のベアリングブロックを介して支持板に回転可能に支持され、駆動手段の駆動用スプロケットは第１ハウジングの外周面に固定された従動スプロケットと噛み合うことにより、前記第１ハウジングが駆動手段の作動により回転される、請求項１に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
9. 前記均質化部の均質化手段は、回転可能に装着された回転板と、前記回転板と接している固定板とからなり、前記回転板には複数の開口部が放射状に配列され、前記固定板には複数の円形孔が設けられるので、供給されたポリプロピレン溶融物が回転板に到達し回転板の開口部を通過した後、ポリプロピレン溶融物が回転板の各開口部のエッジにより切断され、切断されたポリプロピレン溶融物は回転板により回転板と固定板間で粉砕される、請求項１に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
10. 前記ダイ部の排出部は、中空のガイドバーと、前記ガイドバーの外部に位置するシリンダとからなり、前記ガイドバーはその長手方向に外周上に複数の空洞部が設けられるので、均質化部から排出されたポリプロピレン溶融物が各空洞部に流入され、前記空洞部に対応するシリンダ部には複数の通孔がそれぞれ形成され、
    前記切断部は、排出部の後側に位置する支持板と、前記支持板に固定され、シリンダの外部に移動可能に位置する切断部材とからなり、各切断部材はシリンダの複数の通孔に対応する位置にそれぞれ複数の通孔が形成され、また
    前記駆動手段は、モータにより回転可能な偏心カムと、前記偏心カムに連結され、偏心カムの回転により回転するクランクと、前記クランクに連結され、前記クランクの回転運動を線形運動に転換し、この線形運動を切断部材が固定された支持板に伝達するための力転換及び伝達手段とからなり、これにより各切断部材は駆動手段の作動によりシリンダの外周に沿って往復運動することにより、シリンダの各通孔を通じて膨張されたポリプロピレン発泡体が切断部材の通孔のエッジにより切断される、請求項１に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
11. 前記シリンダに形成された各通孔の直径は切断部材の各通孔の直径より小さく、前記シリンダの各通孔は初期位置で切断部材の対応通孔の中心部に位置する、請求項１０に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
12. 前記シリンダの外周には長手方向に複数の溝が形成され、前記溝内には、端部が支持板に固定された往復棒が移動可能に位置し、各切断部材は固定手段により各往復棒に固定されることにより、各切断部材はシリンダの各溝に沿って往復運動する各往復棒によりシリンダの外周上で往復運動する、請求項１０に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
13. 前記ダイ部は、膨張され押し出された発泡体の温度及び圧力の急激な変化を防止するための減圧手段をさらに含み、前記減圧手段は排出部及び切断部を外部（大気）から分離するケーシングであり、前記ケーシングはその両側に空気が流入される入口と空気が排気される出口が設けられる、請求項１０に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。
14. 前記ダイ部はシリンダを冷却するための冷却装置をさらに含み、前記冷却装置は、
    伝熱用オイルが外部から供給され、シリンダの前方に位置する供給管と、
    入口端部が前記供給管に連結され、シリンダの全長にわたってシリンダ内に装着された複数の流動管と、
    シリンダの前方に位置し、シリンダと熱交換された伝熱用オイルを収容するため、流動管の出口端部に連結された排出管とからなる、請求項１０に記載のペレット型の非架橋ポリプロピレン発泡体の製造装置。