JP2006218832A - Granulation method for foamed material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発泡体の造粒方法に関する。 The present invention relates to a foam granulation method.
従来より、ウレタン発泡体などの弾性を有する発泡体が、各種産業分野に多く用いられている。そのような発泡体は、環境負荷軽減の観点から、再利用することが望まれている。
例えば、熱硬化性樹脂発泡体を粉砕して得た嵩比重の高められた被処理粉砕樹脂20〜70重量%に対して、熱可塑性樹脂30〜80重量%を混合、ゲル化混練し、粒径15mm以下に造粒して、再生樹脂を得る方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
For example, with respect to 20 to 70% by weight of the pulverized resin to be processed having an increased bulk specific gravity obtained by pulverizing a thermosetting resin foam, 30 to 80% by weight of a thermoplastic resin is mixed, gelled and kneaded, and granulated. A method of obtaining a recycled resin by granulating to a diameter of 15 mm or less has been proposed (for example, see Patent Document 1).
しかるに、特許文献1に記載の方法において、熱硬化性樹脂発泡体を熱可塑性樹脂よりも少なく配合して造粒すれば、均一な造粒体が得られる。しかし、得られる造粒体は、弾性を有する熱硬化性樹脂発泡体の配合割合が少ないため、クッション性能が低いという不具合がある。
一方、熱硬化性樹脂発泡体を熱可塑性樹脂よりも多く配合して造粒すれば、クッション性能が低下することはないが、著しく不均一な造粒体になるという不具合がある。
However, in the method described in Patent Document 1, uniform granulation can be obtained by blending and granulating less thermosetting resin foam than thermoplastic resin. However, since the obtained granulated material has a low blending ratio of the thermosetting resin foam having elasticity, there is a problem that the cushion performance is low.
On the other hand, if the thermosetting resin foam is blended in a larger amount than the thermoplastic resin and granulated, the cushion performance is not lowered, but there is a problem that the granulated body becomes extremely uneven.
本発明の目的は、発泡体をより多く配合して造粒することにより、優れたクッション性能を確保しながら、均一な粒子状の造粒体を得ることができる、発泡体の造粒方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a foam granulation method that can obtain a uniform granular granule while ensuring excellent cushioning performance by blending and granulating more foam. It is to provide.
本発明の発泡体の造粒方法は、発泡体と熱可塑性樹脂とを配合して、圧縮しつつ造粒することを特徴としている。
また、本発明の発泡体の造粒方法では、前記発泡体が、ウレタン発泡体であることが好適である。
また、本発明の発泡体の造粒方法では、前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレン樹脂であることが好適である。
The foam granulation method of the present invention is characterized in that a foam and a thermoplastic resin are blended and granulated while being compressed.
In the foam granulation method of the present invention, it is preferable that the foam is a urethane foam.
In the foam granulation method of the present invention, it is preferable that the thermoplastic resin is a polyethylene resin.
また、本発明の発泡体の造粒方法では、前記発泡体と前記熱可塑性樹脂との総量に対して、前記熱可塑性樹脂40重量部以下を配合することが好適である。 Moreover, in the granulation method of the foam of this invention, it is suitable to mix | blend 40 weight part or less of the said thermoplastic resin with respect to the total amount of the said foam and the said thermoplastic resin.
本発明の発泡体の造粒方法によれば、発泡体をより多く配合して造粒しても、均一な粒子状の造粒体を得ることができる。そのため、優れたクッション性能を有する均一な粒子状の造粒体として、各種用途において再利用することができる。 According to the foam granulation method of the present invention, even if more foams are blended and granulated, a uniform granular granule can be obtained. Therefore, it can be reused in various applications as a uniform granular granule having excellent cushion performance.
本発明の発泡体の造粒方法は、発泡体と熱可塑性樹脂とを配合して、圧縮しつつ造粒する。
発泡体としては、熱硬化性の発泡体であれば特に制限されず、例えば、ポリウレタン発泡体、ポリアミド発泡体、ポリフェノール発泡体、ポリキシレン発泡体、不飽和ポリエステル発泡体、エポキシ発泡体などの発泡体が用いられる。好ましくは、弾性特性の観点から、ポリウレタン発泡体が用いられる。
The foam granulation method of the present invention blends a foam and a thermoplastic resin and granulates while compressing.
The foam is not particularly limited as long as it is a thermosetting foam. For example, foamed polyurethane foam, polyamide foam, polyphenol foam, polyxylene foam, unsaturated polyester foam, epoxy foam, etc. The body is used. Preferably, a polyurethane foam is used from the viewpoint of elastic properties.
このような発泡体は、使用済みのものや、発泡体の成形時に生じる不要部分(切りくずなど)であって、必要により、例えば、粉砕機などによって、一片約1〜5mmに粉砕して用いられる。
これら発泡体は、適宜、単独または併用して用いられる。
熱可塑性樹脂としては、特に制限されず、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−プロピレン共重合体樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリカーボネート樹脂などの結晶性あるいは半結晶性の熱可塑性樹脂、例えば、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂などの非結晶性の熱可塑性樹脂などが用いられる。好ましくは、ガラス転移温度の観点から、ポリエチレン樹脂が用いられる。
Such a foam is a used one or an unnecessary part (chip or the like) generated during molding of the foam. If necessary, for example, the foam is pulverized to about 1 to 5 mm by a pulverizer. It is done.
These foams are appropriately used alone or in combination.
The thermoplastic resin is not particularly limited, and for example, crystalline or semi-crystalline such as polyethylene resin, polypropylene resin, ethylene-propylene copolymer resin, polyacrylonitrile resin, polyethylene terephthalate resin, polylactic acid resin, polycarbonate resin, etc. A thermoplastic resin such as an amorphous thermoplastic resin such as a polystyrene resin, a polyvinyl chloride resin, or a polymethyl methacrylate resin is used. Preferably, a polyethylene resin is used from the viewpoint of the glass transition temperature.
また、熱可塑性樹脂は、特に制限されず、例えば、ペレットなどとして用いられる。
これら熱可塑性樹脂は、適宜、単独または併用して用いられる。
次に、本発明の発泡体の造粒方法の一実施形態について、図1を参照して、説明する。
図1は、本発明の発泡体の造粒方法に用いる造粒装置の一実施形態を示す要部側断面図、図2は、その平面図である。図1および図2において、この造粒装置1は、タンク2、回転羽根3、モータ4、押圧機構部5およびCPU(図示しない)、および、それらの支持フレーム14を備えている。
The thermoplastic resin is not particularly limited, and is used as, for example, a pellet.
These thermoplastic resins are used alone or in combination as appropriate.
Next, one embodiment of the foam granulation method of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a side sectional view of an essential part showing an embodiment of a granulating apparatus used in the foam granulating method of the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof. 1 and 2, the granulating apparatus 1 includes a
タンク2は、支持フレーム14上に設置され、材料を受け入れるために、上方が開放される有底円筒形状をなし、上部開放口には、その開放口を蓋う上蓋7と、下部側方には、造粒体を排出するための排出部8とを備えている。
上蓋7には、押圧機構部5が設けられている。また、排出部8には、タンク2から連通して形成され下方に向かって開放される排出口9と、排出口9とタンク2との間を開閉するための開閉ゲート10とが設けられている。開閉ゲート10には、圧力シリンダ11が連結されており、開閉ゲート10は、その圧力シリンダ11の進退駆動により開閉動作される。
The
The
回転羽根3は、タンク2内の底部に設けられており、タンク2の底壁の中央部を上下方向に貫通する回転軸12と、回転軸12の上部において支持される羽根部材13とを備えている。
回転軸12は、タンク2の底壁の下方において、その下部が支持フレーム14に軸受15を介して回転自在に支持されるとともに、その上部がタンク2内に突出されている。また、支持フレーム14内において、回転軸12の下部には、後述するモータ4からの動力が伝達される受動プーリ16が、相対回転不能に設けられている。
The rotary blade 3 is provided at the bottom of the
The lower part of the
また、羽根部材13は、回転軸12の上部に嵌合する基部17と、その基部17から径方向に延びる複数の羽根部18とを一体的に備えており、基部17を回転軸12の上部に嵌合させることにより、羽根部18が、タンク2内の底部中心から放射状に延びるように配置される。
モータ4は、支持フレーム14上において、タンク2の側方に設置されており、そのピニオンシャフト19が支持フレーム14内に挿入されている。また、ピニオンシャフト19には、伝動プーリ20が相対回転不能に設けられている。
Further, the blade member 13 is integrally provided with a base portion 17 fitted to the upper portion of the rotating
The
そして、ピニオンシャフト19に設けられている伝動プーリ20と、回転軸12に設けられている受動プーリ16とには、図示しないエンドレスベルトが巻回されている。そのため、モータ4の駆動によって、ピニオンシャフト19が回転されると、伝動プーリ20、図示しないエンドレスベルトおよび受動プーリ16を介して、その動力が回転軸12に伝達され、これによって、羽根部材13がタンク2内において回転される。
An endless belt (not shown) is wound around the
押圧機構部5は、上蓋7において、回転羽根3に対向する状態で、図2に示すように、上蓋7の中心から周方向に沿って複数(4つ)設けられている(以下、各押圧機構部5を互いに区別する場合には、周方向の時計回りに沿って第1押圧機構部5a、第2押圧機構部5b、第3押圧機構部5cおよび第4押圧機構部5dとする)。
各押圧機構部5は、図1に示すように、ケーシング21、シリンダ22およびピストン23を備えている。ケーシング21は、略角筒形状をなし、上蓋7から上方に向かって立設するように支持されており、そのケーシング21の下端部は、上蓋7が開口されることによってタンク2内と連通されている。
As shown in FIG. 2, a plurality of (four)
As shown in FIG. 1, each
シリンダ22は、ケーシング21の上部に設けられており、次に述べるピストン23の進退シャフト24を進退自在に支持している。
ピストン23は、常には、ケーシング21内に収容され、その上端部がシリンダ22に連結される進退シャフト24と、その進退シャフト24の下端部に設けられ、下方に向かって錐状に広がる押圧部25とを備えている。
The
The
そして、各押圧機構部5のシリンダ22には、コンプレッサ(図示しない)が、各圧力レギュレータ(図示しない)および各オン・オフスイッチ(図示しない)を介して接続されており、コンプレッサから送られる圧空(圧力空気)を用いて、各オン・オフスイッチをオン・オフさせることにより、オン・オフスイッチのオン時には、圧力レギュレータによって設定された所定の圧力で、シリンダ22に支持されているピストン23の進退シャフト24をケーシング21内からタンク2内に進出させて、押圧部25が材料を押圧して圧縮し得る進出位置(図1における点線で示される。)に進出させ、オン・オフスイッチのオフ時には、ピストン23の進退シャフト24をタンク2内の進出位置から退避させて、ケーシング21内に収容される退避位置(図1における実線で示される。)に進退させるようにしている。
A compressor (not shown) is connected to the
CPU(図示しない)には、制御プログラムが格納され、その制御プログラムによって、各押圧機構部5のピストン23の進退動作を、タンク2の周方向に沿って、第1押圧機構部5a、第2押圧機構部5b、第3押圧機構部5cおよび第4押圧機構部5dの各ピストン23が1つずつ選択的に進退される基本動作が繰り返されるように制御している。
このように、各押圧機構部5のピストン23を進退させれば、その押圧部25がタンク2内に投入された材料を、上方から回転羽根3に向かって押し込むように押圧して圧縮することができるので、材料の攪拌中において、効率的に、材料を圧縮することができる。
A control program is stored in the CPU (not shown), and the advance / retreat operation of the
Thus, if the
次に、この造粒装置1を用いた発泡体の造粒方法について、図1を参照して、説明する。
造粒処理の開始時には、まず、電源の投入とともに、図示しない操作パネルのスイッチの操作により、モータ4をオンする。そうすると、モータ4が一定の回転数で駆動され、これによって、回転羽根3が対応する周速で回転される。
Next, a foam granulating method using the granulating apparatus 1 will be described with reference to FIG.
At the start of the granulation process, the
モータ4の回転数は、例えば、500〜1800min-1であり、回転羽根3の周速は、例えば、20〜50m/secの範囲内に設定される。
次いで、材料をタンク2内に投入する。材料は、上記した発泡体と熱可塑性樹脂であり、タンク2内において、これらを配合する。なお、タンク2内に投入する順序は、特に制限されない。
The rotation speed of the
Next, the material is put into the
発泡体と熱可塑性樹脂との配合割合は、発泡体と熱可塑性樹脂との総量に対して、熱可塑性樹脂が、例えば、40重量部以下であり、好ましくは、30重量部以下に設定される。発泡体と熱可塑性樹脂との総量に対して、熱可塑性樹脂が、40重量部より多いと、得られる造粒体のクッション特性が低下する場合がある。
次いで、CPUに格納された制御プログラムを、図示しない操作パネルのスイッチの操作により、実行する。そうすると、各押圧機構部5が進退し、その進退動作が制御される。
The blending ratio of the foam and the thermoplastic resin is, for example, 40 parts by weight or less, preferably 30 parts by weight or less, with respect to the total amount of the foam and the thermoplastic resin. . If the amount of the thermoplastic resin is more than 40 parts by weight with respect to the total amount of the foam and the thermoplastic resin, the cushion characteristics of the resulting granulated body may be deteriorated.
Next, the control program stored in the CPU is executed by operating a switch on an operation panel (not shown). If it does so, each
そして、投入された材料(発泡体および熱可塑性樹脂)は、各押圧機構部5によって押圧され圧縮されながら、回転羽根3の回転によって、剪断されて粉砕される。また、回転羽根3の剪断熱によって、タンク2内の温度が上昇するため、熱可塑性樹脂が軟化して溶融する。一方で、発泡体は、熱硬化性であるので、回転羽根3の剪断熱によって、軟化せず溶融しないが、軟化して溶融した熱可塑性樹脂が、付着して凝集する。すなわち、このような方法では、発泡体と熱可塑性樹脂とを配合して、圧縮しつつ造粒するので、溶融した熱可塑性樹脂が、扁平状に変形して、発泡体に対する付着面積が増える。そのため、発泡体が熱可塑性樹脂に対してより多く配合されている場合でも、このように熱可塑性樹脂が表面に付着した発泡体は、同様に熱可塑性樹脂が付着した他の発泡体と、熱可塑性樹脂同士の粘着により、効率よく互いに凝集する。そして、熱可塑性樹脂により、発泡体を確実に、熱可塑性樹脂の中に巻き込んで、練り込みながら、造粒することできる。その結果、熱可塑性樹脂は、発泡体をより多く配合しても、上記したバインダ機能を十分に発揮することができる。そのため、確実に発泡体を造粒することができ、均一な粒子状の造粒体を得ることができる。
The input materials (foam and thermoplastic resin) are sheared and pulverized by the rotation of the rotary blades 3 while being pressed and compressed by the respective
なお、圧縮することなく造粒する場合には、熱可塑性樹脂は、単に溶融して発泡体の表面に付着するのみであり、発泡体が熱可塑性樹脂に対してより多く配合されている場合には、熱可塑性樹脂はバインダ機能を発揮せず、熱可塑性樹脂が付着した発泡体は、互いに凝集することなく、タンク2内を回転するのみで造粒されず、均一な粒子状の造粒体を得ることができない。
In addition, when granulating without compression, the thermoplastic resin simply melts and adheres to the surface of the foam, and when the foam is blended more with the thermoplastic resin. The thermoplastic resin does not perform the binder function, and the foam to which the thermoplastic resin adheres does not agglomerate with each other, and is not granulated simply by rotating in the
その後、温度センサによってタンク2内の温度が、所定の温度として検知した時点を、造粒完了時点として、操作パネルのスイッチにより、モータ4をオフし、各押圧機構部5の進退動作を終了する。なお、造粒完了時点は、造粒が完了したことを目視によって確認した時点としてもよい。
そして、造粒後において、圧力シリンダ11を作動させて、開閉ゲート10を開動作させることにより、造粒体を排出口9から排出すれば、粒径が揃った均一な粒子状の造粒体を得ることができる。
Thereafter, when the temperature in the
And after granulation, if the granulated body is discharged from the discharge port 9 by operating the pressure cylinder 11 to open the open /
このようにして得られる造粒体は、発泡体が熱可塑性樹脂に対してより多く配合されているので、クッション性能に優れている。そのため、クッション性能が必要とされる、クッション用詰物やクッション材として、好適に再利用することができる。
なお、上記した発泡体および熱可塑性樹脂以外に、材料として、さらに、金属粉を投入してもよい。金属としては、例えば、鉄、酸化鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性体の金属、例えば、マンガン、クロム、白金、チタン、パラジウムなどの常磁性体の金属、例えば、強磁性体の金属と常磁性体の金属との合金などが用いられる。これら金属粉の粒径は、例えば、0.01〜3000μmである。
The granule obtained in this way is superior in cushioning performance because the foam is more blended with the thermoplastic resin. Therefore, it can be suitably reused as a cushion filling or cushion material that requires cushion performance.
In addition to the foam and thermoplastic resin described above, metal powder may be added as a material. Examples of the metal include ferromagnetic metals such as iron, iron oxide, cobalt, and nickel, for example, paramagnetic metals such as manganese, chromium, platinum, titanium, and palladium, such as ferromagnetic metals and paramagnetic metals. An alloy of a magnetic material with a metal is used. The particle size of these metal powders is 0.01-3000 micrometers, for example.
金属粉の配合割合は、発泡体と熱可塑性樹脂との総量100重量部に対して、例えば、10〜500重量部である。
金属粉の投入は、発泡体および熱可塑性樹脂の投入と同時またはその後の造粒途中の適宜のタイミングでよく、適宜、決定される。
このように金属粉を投入することにより、造粒した発泡体に、金属粉を均一に含有させることができ、例えば、造粒後、金属粉を磁性化するなどして、磁性を有するクッション用詰物やクッション材として再利用することができる。
The compounding ratio of the metal powder is, for example, 10 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total amount of the foam and the thermoplastic resin.
The charging of the metal powder may be performed at an appropriate timing during the granulation at the same time as or after the charging of the foam and the thermoplastic resin, and is appropriately determined.
By introducing the metal powder in this way, the granulated foam can be made to contain the metal powder uniformly. For example, after granulation, the metal powder is magnetized, etc. It can be reused as a filling or cushioning material.
また、上記の方法において、押圧機構部5を作動させるタイミングは、回転羽根3の粉砕剪断によってタンク2内の温度が上昇するので、その時点を、タンク2内の温度センサによって検知したときに決定することもできる。
なお、以上の説明においては、CPUに格納されている制御プログラムによって、各押圧機構部5のピストン23の進退動作を、タンク2の周方向に沿って、第1押圧機構部5a、第2押圧機構部5b、第3押圧機構部5cおよび第4押圧機構部5dの各ピストン23が1つずつ選択的に進退される基本動作が繰り返されるように制御しているが、各押圧機構部5のピストン23の進退動作は、特に制限されず、たとえば、第1押圧機構部5aおよび第3押圧機構部5cを同時に、第2押圧機構部5bおよび第4押圧機構部5dを同時に進退させる動作を交互に繰り返すようにしてもよい。また、少なくとも、いずれか1つのピストン23が常に退避するように、各押圧機構部5のピストン23を選択的に進退動作させてもよい。
Further, in the above method, the timing for operating the
In the above description, the advance / retreat operation of the
また、上記の造粒装置1では、押圧機構部5を周方向に4つ設けているが、その数および配置は、特に制限はなく、装置の大きさなどにより適宜決定すればよい。
また、上記の説明において、各押圧機構部5は、コンプレッサ29からの圧空によってピストン23を進退動作させるように構成されているが、ピストン23は、これに制限されず、たとえば、油圧機構やジャッキ機構などによって、進退動作させるようにしてもよい。
In the granulation apparatus 1 described above, four
In the above description, each
実施例1
図1および図2に示す造粒装置を用いて、ポリウレタン発泡体、ポリエチレン樹脂および鉄粉を配合して造粒した。
まず、造粒装置の電源の投入とともに、モータをオンして、回転羽根を回転させた(周速、20m/sec)。
Example 1
Using the granulator shown in FIGS. 1 and 2, the polyurethane foam, polyethylene resin and iron powder were blended and granulated.
First, the power of the granulator was turned on and the motor was turned on to rotate the rotating blades (circumferential speed, 20 m / sec).
次いで、材料として、ポリウレタン発泡体のチップ(嵩密度、0.2g/cm3)1.5kgと、ポリエチレン樹脂ペレット(嵩密度、0.42g/cm3)1.0kgとを、造粒装置のタンク内に投入した。
その後、CPUにより、各押圧機構部を進退させ、材料を圧縮して、ポリウレタン発泡体とポリエチレン樹脂とを圧縮しつつ攪拌して造粒させた。造粒開始から4分後、タンク内の温度が110℃となった時、鉄粉(嵩密度、3.66g/cm3)1.0kgをタンク内に添加し、さらに造粒を続けた。造粒開始から12分後に、タンク内の温度が170℃となったため、モータをオフし、CPUの押圧機構部の制御をオフして、回転羽根の攪拌および各押圧機構部の圧縮を終了させ、造粒を完了させた。冷却後、開閉ゲートを開けて、造粒体を排出口から排出して、造粒体を得た。
Next, 1.5 kg of polyurethane foam chips (bulk density, 0.2 g / cm 3 ) and 1.0 kg of polyethylene resin pellets (bulk density, 0.42 g / cm 3 ) were used as materials. It was put into the tank.
Thereafter, each pressing mechanism was advanced and retracted by the CPU, the material was compressed, and the polyurethane foam and the polyethylene resin were stirred and granulated while being compressed. Four minutes after the start of granulation, when the temperature in the tank reached 110 ° C., 1.0 kg of iron powder (bulk density, 3.66 g / cm 3 ) was added to the tank, and granulation was continued. Twelve minutes after the start of granulation, the temperature in the tank reached 170 ° C, so the motor was turned off, the control of the CPU's pressing mechanism was turned off, and the stirring of the rotating blades and the compression of each pressing mechanism were terminated. The granulation was completed. After cooling, the open / close gate was opened, and the granulated material was discharged from the discharge port to obtain a granulated material.
得られた造粒体は、鉄粉を均一に含有する均一な粒子状であり、良好なクッション性を有していた。 The obtained granulated body was uniform particles containing iron powder uniformly and had good cushioning properties.
1 造粒装置
2 タンク
3 回転羽根
5 押圧機構部
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