JP2012076275A

JP2012076275A - 粉体原料供給装置及び熱可塑性樹脂組成物の製造方法

Info

Publication number: JP2012076275A
Application number: JP2010221321A
Authority: JP
Inventors: Hironari Nakada; 裕也中田; Kazuhiko Hiratsuka; 和彦平塚; Koji Sugata; 孝司菅田
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19

Abstract

【課題】粉体原料がホッパ内部で舞上りにくくし、原料の同伴エアと共に排気口から粉体原料が飛散することを抑制する。
【解決手段】粉体原料を溶融混練装置に供給する装置であって混錬する粉体原料を溶融混練装置の原料供給口に誘導するための傾斜を有するホッパ１と原料供給機から投入される原料をホッパに誘導するシュータ２と原料と共に流入したエアを系外に排出する排気口３を具備し、かつ、シュータ２の先端とホッパ１の壁面までの垂直距離が０〜１５０ｍｍであることを特徴とする粉体原料供給装置。
【選択図】図１

Description

本発明は粉体原料を使用して熱可塑性樹脂組成物を溶融混練装置（以下、押出機）で製造する際に、押出機に安定して粉体原料を供給する粉体原料供給装置に関わるものであり、特に粉体原料と同伴したエアが一緒に供給ホッパの排気口から流出することで生じるマテリアルバランス異常を原料の落下速度を低下させることで防ぐ製造方法について記載する。

押出機においては、原料をバレル内で、スクリューを回転させて可塑化し、強化繊維や粒状フィラーなどを練りこみながら押し出す。この際、粉体原料を用いた場合粉体粒子が軽いと供給ホッパ内部の気流の乱れにより、排気口から粉体原料が排出されてしまう。従来技術では（特許文献１）に粉体原料を傾斜のついたシュータで押出機ホッパに原料を投入し、該ホッパ内部でシュータの傾斜とは逆方向に傾斜のついたホッパを２分する仕切り板に原料をあてて原料供給部に誘導し、押出機のスクリューに生じたクリアランスから原料供給領域と仕切り板を介して逆の領域からエアを排出するという技術が存在するが、主原料として多量の粉体原料を用いる場合には原料がシュータと仕切り板の間で圧縮されて詰まり供給不良となりかねない。また、シュータと逆の傾斜を有する仕切り板に速い落下速度で原料をぶつけることで粉体を舞い散らせることとなり、系外に排出されやすくなる。また、（特許文献２）には多原料押出を実施する際に、傾斜付きの原料供給シュート１機で全原料を密閉式の押出機に供給する技術が存在するが、同一のシュートから多原料を供給すると原料詰まりが生じやすくなり安定生産が困難となってしまう。これらの問題を本発明では、混錬する粉体原料を押出機の原料供給口に誘導する際、シュータ２と原料ホッパ傾斜面までの垂直距離を小さくすること及び、流入したエアを排出する排気口を設置することで解決している。

特開平１１−１６５３４１号公報特開平１１−４８２５２号公報

従来の粉体原料供給方法は押出機の供給ホッパ上部から垂直に原料を自由落下させて供給する方法が一般的であるが、その場合落下した原料の同伴エアーにより、放気口から粉体原料が多量に排出されてしまう。この原料排出により本来のマテリアルバランスが崩れ、物性のバラツキや本発明で得た熱可塑性樹脂組成物を成型してなる成型体の寸法安定性低下が生じやすかった。得られる熱可塑性樹脂組成物のマテリアルバランスを保つために、排出される原料と同量分を上乗せして押出機に供給する方法もあるが、排出される原料の量は変わらず屑となってしまうという問題点があった。

上記目的を達成するための本願発明は、以下の構成からなる。

すなわち本発明は、以下のとおりである。
（１）粉体樹脂原料を溶融混練装置に供給する装置であって混錬する粉体原料を溶融混練装置の原料供給口に誘導するための傾斜を有するホッパ１と原料供給機から投入される原料をホッパに誘導するシュータ２と原料と共に流入したエアを系外に排出する排気口３を具備し、かつ、シュータ２の最下端から鉛直方向に伸びる垂線とホッパ１の接する点までの距離が０〜１５０ｍｍであることを特徴とする粉体原料供給装置。
（２）シュータ２と鉛直方向に伸びる垂線と成す角αが０〜３５°であることを特徴とする請求項１記載の粉体原料供給装置
（３）ホッパ壁面の水平に対する角βが３５〜７５°であることを特徴とする請求項１又は２記載の粉体原料供給装置。
（４）ホッパ１壁面の外側にバイブレータを具備する請求項１、２又は３記載の粉体原料供給装置。
（５）請求項１、２又は３のいずれかの粉体原料供給装置を具備した溶融混練装置。
（６）請求項５記載の溶融混練装置を用いて熱可塑性樹脂組成物を製造する方法。

本発明では、粉体原料供給時に供給シュータ内壁からホッパ１壁面までの垂直距離を小さくすることにより、粉体原料がホッパ内部で舞上りにくくなり原料の同伴エアと共に排気口から粉体原料が飛散することを抑制することができる。また、原料排出が低減されることで、マテリアルバランスが崩れなくなるため、本発明で得た熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形品の寸法安定性の向上が期待できる。

本発明の粉体原料供給装置の概略図である。

本発明に係る粉体原料の供給装置および供給方法の実施形態の一例を図１に基づいて説明する。図１は、本発明に係る粉体原料の供給装置の一構造例を押出機に装着したところを正面側から視た縦断面図である。先ず、本発明に係る粉体原料供給装置について説明する。本発明に係る供給装置は、溶融混練装置に対して粉体原料を供給する装置である。

該混練機としては、２軸押出機の他に多軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー等でもよい。また、ホッパ１の形状は丸型、多角形及び偏芯ホッパでもよく、材質は選ばないがホッパ１には原料が同伴したエアを系外に排出させるための排気口３が必要である。ホッパのコーン角β及びシュータ２と鉛直方向に伸びる垂線と成す角をαとした場合の（９０−α）が供給する粉体原料の安息角よりも大きくすると良く、具体的にはαは０〜３５°、βは３５〜７５°であることが好ましい。

シュータ２の材質は連続使用時の耐久性の観点から金属製が好ましい。

本願発明では、シュータ２の先端とホッパ１壁面までの垂直距離は０〜１５０ｍｍとすることが重要である。垂直距離が長くなるほど排気口３から粉体原料が排出されやすくなり、マテリアルバランスが崩れやすい。従って、好ましくは０〜１００ｍｍ更に好ましくは０〜５０ｍｍ、特に好ましくは０〜３０ｍｍとすることでより発明の効果が得られる。

また、本発明実施の際、粉体原料の性質によってはホッパに付着する。この時、ホッパ１側面の外側にバイブレータ４を設置し、振動を与えることで、粉体原料の供給がより安定する。

次に取り扱う粉体原料について説明する。使用する原料は、主原料の樹脂粉体としてはポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリエチレン等が挙げられる。また、粉体フィラー原料としてはベントナイト、ドロマイト、モンモリロナイト、バーライト、微粉ケイ酸、ケイ酸アルミニウム、酸化ケイ素、ドーソナイト、シラスバルーン、クレー、セリサイト、長石粉、タルク、炭酸カルシウム、炭酸リチウム、カオリン、ゼオライト（合成ゼオライトも含む）、滑石、マイカ、合成マイカおよびワラステナイト（合成ワラステナイトも含む）、ガラスフレーク、ガラスビーズ、ハイドロタルサイトおよびシリカなどが挙げられる。主原料の場合、全原料に対して、３０〜９５重量％の範囲で供給する際に本発明の効果が得られやすく、粉体フィラー原料の場合は全原料に対して、１〜７０重量％の範囲で供給する際に効果が得られやすい。共通して粉体原料の平均粒子径が１ｍｍ以下、１０μｍ以上の原料に適用した場合に効果が高い。また、原料投入口からの供給のみならず、サイドフィードする場合にも同様の効果が期待できる。

本実施例では、胴径φ５００、排出口φ５０、β＝６０°の丸型ホッパを作成し、塩ビシートを巻いたシュータＮｏ．１（φ１００）を垂直落下距離及びシュータと鉛直方向に伸びる垂線との角度を変えて設置し、ホッパに排気口を設けたシートで蓋をしてFUNKEN POWTECHS社製の粉検フィーダ（型番ＦＳ−ＳＪ３−Ｓ）を使用して流量４０ｋｇ／ｈｒで東レ株式会社製ポリフェニレンスルフィド（以下、ＰＰＳ）Ｌ４２３０（平均粒子径６０μｍ）を落下させた。落下させた際に排気口から排出されるＰＰＳＬ４２３０をバック捕集式掃除機で５分間捕集し、捕集量を測定した。シュータＮｏ．１の結果を表１に示す。

実験の結果、シュータ垂直距離が短いほどＰＰＳ排出量が少なくなり、シュータ角度と垂直方向に伸びる垂線となす角度が大きくなるほどＰＰＳ排出量が少なくなることがわかった。

１ホッパ
２シュータ
３排気口
４バイブレータ
５２軸押出機スクリュー
α シュータと鉛直方向に伸びる垂線とが成す角
β ホッパ壁面の水平に対する角

Claims

粉体原料を溶融混練装置に供給する装置であって混錬する粉体原料を溶融混練装置の原料供給口に誘導するための傾斜を有するホッパ１と原料供給機から投入される原料をホッパに誘導するシュータ２と原料と共に流入したエアを系外に排出する排気口３を具備し、かつ、シュータ２の最下端から鉛直方向に伸びる垂線とホッパ１の接する点までの距離が０〜１５０ｍｍであることを特徴とする粉体原料供給装置。
シュータ２と鉛直方向に伸びる垂線と成す角αが０〜３５°であることを特徴とする請求項１記載の粉体原料供給装置
ホッパ壁面の水平に対する角βが３５〜７５°であることを特徴とする請求項１又は２記載の粉体原料供給装置。
ホッパ１壁面の外側にバイブレータを具備する請求項１、２又は３記載の粉体原料供給装置。
請求項１、２又は３のいずれかの粉体原料供給装置を具備した溶融混練装置。
請求項５記載の溶融混練装置を用いて熱可塑性樹脂組成物を製造する方法。