JP2017222095A - 混合材料製造装置および混合材料製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粒状樹脂、粉体および液体を連続的に混合して、溶融混練装置等に供給することが可能な混合材料の製造装置および製造方法であって、装置の内壁への付着・堆積を低減し、原料組成の変動を抑制して、混合材料を供給することが可能な混合材料製造装置および混合材料製造方法を提供する。【解決手段】内部に回転羽根５が収納された円筒形の混合槽４を用いて、混合槽４内で、回転羽根５を回転させて、粒状樹脂の熱変形温度以下で粒状樹脂を粉体および液体と連続的に混合させながら、川下方向へ搬送し、混合材料として排出することを特徴とする混合材料製造方法である。また、前記混合材料製造方法を実施するための混合材料製造装置である。【選択図】図１

Description

本発明は、混合材料製造装置および混合材料製造方法に関する。

熱可塑性樹脂コンパウンドの製造において、原料となる成分として、熱可塑性樹脂ペレット、粉体状の添加剤、液体状の添加剤の３種類の成分を用いるというケースは、数多く存在する。これらの原料を溶融混練して、熱可塑性樹脂コンパウンドのペレットを製造しようとする場合に、原料成分の形態が、粒状体、粉体、液体と大きく異なるため、原料成分を均一に供給するためには種々の工夫を施すことが必要となる。例えば、粒状体、粉体、液体の各成分毎に、定量フィーダーや定量ポンプを用いて、それぞれ専用の投入口から溶融混練押出機に投入する方法、溶融混練押出機に投入する前に、粒状体、粉体、液体の各成分を均一に混合するためのバッチ式の混合機を用いて予め混合してから、溶融混練押出機に投入する方法、粉体や液体の成分については粒状のマスターバッチを予め製造してから混合して投入する方法等が用いられる。

しかし、液体状の成分を少量添加するようなときに、定量ポンプによる添加では、短時間に他の原料との均一な混合を行うことが困難であるといった問題が存在する。また、予備的な混合機を使用するときは、混合機の内壁や混合物を投入するホッパーの内壁等に液体状の成分や液体状の成分を含有する粉体状の成分等が付着・堆積して、原料のスムーズな投入が阻害されたり、組成の変動が発生したり、外部からの不純物の混入の原因となったりする懸念がある。また、マスターバッチを用いる方法では、マスターバッチを製造するための溶融混練装置をさらに設置することが必要となり、製造コストの増大を招く。

さらに、粉体状の添加剤や液体状の添加剤が、樹脂に対して反応性を有していると、わずかな組成のばらつきによって、反応生成物の反応の程度が不均一となり、得られた熱可塑性樹脂コンパウンドにおいて、大きな物性のばらつきが生じてしまう。

例えば、水架橋性のシラン変性ポリエチレン樹脂コンパウンドを製造するとき、原料となる成分として、ポリエチレン樹脂ペレット、ポリエチレン樹脂パウダー、液体状のシラン化合物、および液体状または粉体状のラジカル発生剤を使用する。ここで、液体状のシラン化合物とラジカル発生剤は、ポリエチレン樹脂に対して反応性を有している。

水架橋性のシラン変性ポリエチレン樹脂コンパウンドの製造方法に関する先行技術として、例えば、特許文献１および特許文献２がある。特許文献１には、高密度のエチレン系樹脂ペレットに、低密度のエチレン系樹脂パウダー、エチレン性不飽和シラン化合物及びラジカル発生剤を添加し混合した後、押出機のホッパーに供給し溶融混練する架橋エチレン系樹脂管の製造方法が開示されている。また、特許文献２には、ポリエチレン樹脂ペレット、ポリエチレン樹脂パウダー、シラン化合物およびラジカル発生剤の混合物をミキサーで混合後に、押出機に供給し、溶融混練する架橋ポリエチレン管の製造方法が開示されている。

特開２００５−１９９６３３号公報 特開２０１０−１５０２９９号公報

特許文献１に記載の製造方法では、樹脂ペレット、樹脂パウダー、液体のエチレン性不飽和シラン化合物およびラジカル発生剤を原料として、ヘンシェルミキサー等で混合した後に、押出機のホッパーに供給し、溶融混練するとの記載がある。しかし、混合はヘンシェルミキサー等によるバッチ式であり、混合機の内壁や混合物を投入するホッパーの内壁等に液体状の成分や液体状の成分を含有する粉体状の成分等が付着・堆積する懸念がある。

また、特許文献２に記載の製造方法では、樹脂ペレット、樹脂パウダー、液体のシラン化合物およびラジカル発生剤をミキサーで混合後、押出機に供給するとの記載がある。しかし、特許文献１と同様に、混合はミキサーによるバッチ式であり、混合機の内壁等に液体状の成分や液体状の成分を含有する粉体状の成分等が付着・堆積する懸念がある。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明は、粒状樹脂、粉体および液体を連続的に混合して、溶融混練装置等に供給することが可能な混合材料製造装置および混合材料製造方法であって、装置の内壁への付着・堆積を低減し、原料組成の変動を抑制して、混合材料を供給することが可能な混合材料製造装置および混合材料製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、粒状樹脂、粉体および液体の混合装置の構造や製造条件を検討した結果、上記課題を解決し得る製造装置の構造および製造方法を見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、以下のような構成を有している。

（１）本発明の混合材料製造装置は、粒状樹脂、粉体および液体を前記粒状樹脂の熱変形温度以下で連続的に混合して排出する混合材料製造装置であって、内部に回転羽根が収納された円筒形の混合槽と、前記回転羽根の駆動用モーターと、前記混合槽に粒状樹脂を供給するホッパーと、前記混合槽に粉体を供給する粉体供給装置と、前記混合槽または前記粉体供給装置に液体を供給する液体供給装置とを備え、前記混合槽内で、前記回転羽根を回転させて、前記粒状樹脂を前記粉体および前記液体と混合させながら、川下方向へ搬送し、得られた混合材料を排出口から排出させることを特徴としている。

（２）本発明の混合材料製造装置は、前記回転羽根が、回転しながら、前記混合槽の内壁に付着した混合材料を掻き取ることが可能であることが好ましい。

（３）本発明の混合材料製造装置は、前記粉体供給装置が、内部に螺旋状回転体を有する搬送手段によって粉体を供給する装置であることが好ましい。

（４）本発明の混合材料製造装置は、前記液体供給装置が、容積型ポンプによって液体を供給する装置であることが好ましい。

（５）本発明の混合材料製造装置は、単位時間あたりに供給される前記粒状樹脂、前記粉体および前記液体のうち、前記粒状樹脂に対する前記粉体および前記液体の質量比がそれぞれ５０質量％以下であることが好ましい。

（６）本発明の混合材料製造装置は、前記混合槽内に、前記液体と混合されていない前記粒状樹脂と、前記液体と混合された前記粒状樹脂とを仕切るための隔壁を備えていることが好ましい。

（７）本発明の混合材料製造装置は、前記混合槽が、前記粒状樹脂、前記粉体および前記液体の投入口、および前記排出口以外は閉鎖されていることが好ましい。

（８）本発明の混合材料製造装置は、前記粒状樹脂が熱可塑性樹脂ペレットであり、前記粉体および前記液体がそれぞれ熱可塑性樹脂用添加剤であることが好ましい。

（９）本発明の混合材料製造装置は、溶融混練装置に前記熱可塑性樹脂ペレットと前記熱可塑性樹脂用添加剤からなる混合材料を供給するために使用されることが好ましい。

（１０）本発明の混合材料製造方法は、内部に回転羽根が収納された円筒形の混合槽を用いて、粒状樹脂、粉体および液体を前記粒状樹脂の熱変形温度以下で連続的に混合する混合材料製造方法であって、前記混合槽内で、前記回転羽根を回転させて、前記粒状樹脂を前記粉体および前記液体と混合させながら、川下方向へ搬送し、混合材料として排出することを特徴としている。

（１１）本発明の混合材料製造方法は、前記回転羽根を回転させながら、該回転羽根によって前記混合槽の内壁に付着した混合材料を掻き取ることが好ましい。

（１２）本発明の混合材料製造方法は、単位時間あたりに供給される前記粒状樹脂、前記粉体および前記液体のうち、前記粒状樹脂に対する前記粉体および前記液体の質量比がそれぞれ５０質量％以下であることが好ましい。

（１３）本発明の混合材料製造方法は、閉鎖された環境下で混合することが好ましい。

（１４）本発明の混合材料製造方法は、前記粒状樹脂が熱可塑性樹脂ペレットであり、前記粉体および前記液体がそれぞれ熱可塑性樹脂用添加剤であることが好ましい。

（１５）本発明の混合材料製造方法は、溶融混練装置に前記熱可塑性樹脂ペレットと前記熱可塑性樹脂用添加剤からなる混合材料を供給するために使用されることが好ましい。

（１６）本発明の混合材料製造方法は、前記熱可塑性樹脂用添加剤の内、少なくとも１種類が前記熱可塑性樹脂ペレットの熱可塑性樹脂に対して反応性を有していることが好ましい。

本発明によれば、粒状樹脂、粉体および液体を連続的に混合して、溶融混練装置等に供給することが可能であり、装置の内壁への付着・堆積を低減し、原料組成の変動を抑制して、混合材料を供給することが可能である。

（ａ）第１実施形態の混合材料製造装置の模式的側面図である。（ｂ）第１実施形態の混合材料製造装置の模式的正面図である。 （ａ）第２実施形態の混合材料製造装置の模式的側面図である。（ｂ）第２実施形態の混合材料製造装置の模式的正面図である。 （ａ）第１実施形態の回転羽根の模式的側面図である。（ｂ）第１実施形態の回転羽根の模式的正面図である。（ｃ）第１実施形態の回転羽根の模式的斜視図である。 （ａ）第２実施形態の回転羽根の模式的側面図である。（ｂ）第２実施形態の回転羽根の模式的正面図である。（ｃ）第２実施形態の回転羽根の模式的斜視図である。 （ａ）第３実施形態の回転羽根の模式的側面図である。（ｂ）第３実施形態の回転羽根の模式的正面図である。（ｃ）第３実施形態の回転羽根の模式的斜視図である。 （ａ）第４実施形態の回転羽根の模式的側面図である。（ｂ）第４実施形態の回転羽根の模式的正面図である。（ｃ）第４実施形態の回転羽根の模式的斜視図である。

本発明の実施形態について以下説明する。但し、本発明の実施形態は、以下の実施形態に限定されるものではない。

（混合材料製造方法）
本実施形態の混合材料製造方法は、粒状樹脂、粉体および液体を前記粒状樹脂の熱変形温度以下で連続的に混合する混合材料製造方法である。さらに詳しくは、内部に回転羽根が収納された円筒形の混合槽を用いて、混合槽内で、回転羽根を回転させて、粒状樹脂を粉体および液体と混合させながら、川下方向へ搬送し、混合材料として排出する製造方法である。

本実施形態の混合材料製造方法は、粒状樹脂、粉体および液体の具体的な内容については、特に限定されず、適用される用途も特に限定される訳ではない。用途としては、例えば、成形用樹脂コンパウンド、塗料、接着剤、粘着剤、等の製造において使用し得るものである。尚、粒状樹脂、粉体および液体はそれぞれ、１種類であってもよいし、２種類以上の混合物であってもよい。

本実施形態の混合材料製造方法が適用される代表的な用途として、成形用樹脂コンパウンドの製造がある。この場合、本実施形態の混合材料製造方法によって、成形用樹脂コンパウンドの原料成分である粒状樹脂、粉体および液体が混合される。本実施形態が想定している代表的な適用例は、粒状樹脂が熱可塑性樹脂ペレットであり、粉体および液体がそれぞれ熱可塑性樹脂用添加剤である。

従来、成形用樹脂コンパウンドを製造するとき、粒状樹脂、粉体、液体の原料成分の形態が大きく異なるため、通常、これらの原料成分を溶融混練押出機のホッパーに投入する前に、バッチ式の予備的な混合機を用いて、各成分を均一に混合する方法が取られてきた。しかし、バッチ式の予備的な混合機を使用すると、当該混合機の内壁や混合物を投入するホッパーの内壁等に液体状の成分や液体状の成分を含有する粉体状の成分等が付着・堆積することがある。その結果、溶融混練押出機への原料のスムーズな投入が阻害されたり、組成の変動が発生したり、外部からの不純物の混入の原因となったりする懸念があった。

さらに、液体状の添加剤が粒状や粉体状の樹脂に対して反応性を有していたり、液体状の添加剤自体が反応性を有していると、バッチ式の予備的な混合機を用いて各成分を混合する際に、液体状の添加剤と樹脂との反応が一部進行したり、液体状の添加剤自体の反応が一部進行することがある。その結果、混合機の内壁やホッパーの内壁等に混合物が強固に付着・堆積して、剥離除去することが困難となる。

また、粉体状の添加剤や液体状の添加剤が、樹脂に対して反応性を有していると、わずかな組成のばらつきによって、反応生成物の反応の程度が不均一となり、得られた熱可塑性樹脂コンパウンドにおいて、大きな物性のばらつきが生じてしまう。

添加剤が樹脂に対して反応性を有する成形用樹脂コンパウンドとして、例えば、水架橋性のシラン変性ポリエチレン樹脂コンパウンドがある。水架橋性のシラン変性ポリエチレン樹脂コンパウンドの原料となる成分としては、ポリエチレン樹脂ペレット、ポリエチレン樹脂パウダー、液体状のシラン化合物、および液体状または粉体状のラジカル発生剤がある。液体状のシラン化合物は、ラジカル発生剤の存在下で加熱されることによって、ペレット状またはパウダー状のポリエチレン樹脂と反応して、ポリエチレンをシラン変性させる。

しかし、シラン化合物は、空気中の水分と反応して一部固化することがある。また、シラン化合物は、ラジカル発生剤の存在下で室温で混合されたときに、ポリエチレン樹脂と一部反応することがある。そのため、バッチ式の予備的な混合機を用いて室温で各成分を混合したときに、混合機の内壁や排出口、ホッパーの内壁等に混合物が強固に付着滞留することがある。これらの付着物は、経時的に積層されて、水分と反応して、一層強固に固化堆積する。また、上記の内壁等に付着していた混合物の固化物が突然剥離落下して、他の成分と混合するといった現象が起こる。

その結果、得られた成形用樹脂コンパウンドの組成や物性に変動をもたらすのみならず、シラン化合物等の固化物によって製造装置の可動部の動作が妨げられたり、製造装置の接合部や開閉部に固着して装置の開閉を妨げたりする。そのため、定期的に製造装置内に付着した固化物の除去作業を行うことが必要となり、除去作業自体も多くの手間を要するものとなる。

このように、水架橋性のシラン変性ポリエチレン樹脂コンパウンドの製造において、バッチ式の予備的な混合機を使用するときは、製造時に多くの問題が発生して、生産性の低下や製品物性の均一性の低下を招いていた。

そこで、本発明者らは、予備的な混合機の構造や製造条件について検討を加えた。まず、混合機を連続式として常に稼働させることによって、バッチ式の混合機の間欠運転において、混合物が静置されることによって固化物を形成したり、付着物が生じることを抑制することができる。

次に、混合機の構造において、内部に回転羽根が収納された円筒形の混合槽を用いて、混合槽内で、回転羽根を回転させて、粒状樹脂、粉体および液体を連続的に混合することができるようにした。そして、混合物を混合しつつ川下方向へ搬送し、混合材料として排出するようにした。その結果、粒状樹脂、粉体および液体の混合物を常に撹拌混合したり、移動させたりすることによって、固化物を形成したり、付着物が生じることを抑制することができた。また、混合槽を円筒形とすることによって、デッドスペースをなくし、滞留物が形成されないようにした。

このとき、回転羽根は、回転しながら、その回転羽根によって混合槽の内壁に付着した混合材料を掻き取ることができるように構成されている。その結果、混合物やシラン化合物等が固化付着したり、固化物が剥離落下することが抑制される。回転羽根の具体的な形状については後記する。

また、混合槽は、閉鎖された環境下で混合することができるようになっている。その結果、系内に水分やコンタミが混入することが抑制され、水分との反応による固化や異物の混入による均一性の低下を抑制することができる。

本実施形態において、粒状樹脂、粉体および液体を混合するときの温度は、粒状樹脂の熱変形温度以下であり、通常、室温である。このことは、本実施形態において、混合後の粒状樹脂の形態は、混合操作をする前の形態と実質的に変わらないことを意味している。すなわち、本実施形態の混合材料製造方法の前後で、粒状樹脂は、その形態を実質的に変えることなく混合される。

本実施形態における樹脂の熱変形温度は、通常、荷重たわみ温度として、ＪＩＳ Ｋ７１９１−１：２００７に準拠して測定される。曲げ応力１．８０ＭＰａのとき、低密度ポリエチレンであれば、３０〜４０℃程度であり、高密度ポリエチレンであれば、４０〜５５℃程度である。

本実施形態の混合材料製造方法の代表的な使い方は、前記したように、熱可塑性樹脂ペレットと粉体および液体の熱可塑性樹脂用添加剤からなる混合材料を連続的に供給するために使用される。さらに、溶融混練装置を用いて成形用樹脂コンパウンドを製造する際に、成形用樹脂コンパウンドの原料成分を混合して、溶融混練装置に供給する予備混合機として使用することができる。

本実施形態の混合材料製造方法は、シラン化合物のように、熱可塑性樹脂用添加剤の内、少なくとも１種類が熱可塑性樹脂ペレットの熱可塑性樹脂に対して反応性を有しているときであっても、混合物やシラン化合物等が固化付着することを抑制して、原料組成の変動が少なく、均一な物性の熱可塑性樹脂コンパウンドを製造することができる。

本実施形態の混合材料製造方法は、粒状樹脂、粉体および液体の組成については特に限定されない。しかし、単位時間あたりに供給される粒状樹脂、粉体および液体のうち、粒状樹脂に対する粉体および液体の質量比がそれぞれ５０質量％以下であるときに、粒状樹脂の表面に粉体と液体が付着した安定した形態となるため、本実施形態の効果が有効に発揮される。

（混合材料製造装置）
本実施形態の混合材料製造方法を具体的に実施するための混合材料製造装置について、以下２つの実施形態を挙げて、図を用いて説明する。
図１（ａ）は、第１実施形態の混合材料製造装置２０の模式的側面図である。図１（ｂ）は、第１実施形態の混合材料製造装置２０の模式的正面図である。

第１実施形態の混合材料製造装置２０は、粒状樹脂、粉体および液体を粒状樹脂の熱変形温度以下で連続的に混合して排出する装置である。第１実施形態の混合材料製造装置２０は、内部に回転羽根５が収納された円筒形の混合槽４と、回転羽根５の駆動用モーター７と、混合槽４に粒状樹脂を供給するホッパー１と、混合槽４に粉体を供給する粉体供給装置１０と、混合槽４に液体を供給する液体供給装置（図示せず）とを備えている。

第１実施形態の混合材料製造装置２０は、混合槽４内で、回転羽根５を回転させて、粒状樹脂を粉体および液体と混合させながら、川下方向へ搬送し、得られた混合材料を排出口１１から排出させることができる。

円筒形の混合槽４は、回転軸８が傾斜して設置されており、混合材料は、回転羽根によって混合されつつ移動し、排出口１１から重力によって自然落下することができるように設置されている。回転軸８の傾斜の角度は、特に限定されないが、水平に対して３〜４０度であることが好ましい。回転軸８は傾斜しないで、水平に保持することも可能であり、逆に、鉛直方向に平行に保持することも可能である。回転羽根５は、後記するように、傾斜していたり、螺旋状であったりするため、回転軸８が水平に保持されていても、混合材料を排出口１１の方向へと移動（推進）させることができる。

混合槽４は、内面も円筒形であり、内部に回転軸８を有する回転羽根５が収納されており、駆動用モーター７によって回転軸８を回転させ、回転羽根５を回転させて、混合槽４内を撹拌できるようになっている。回転羽根５は、その末端が混合槽４の内壁に接する直前まで伸びており、１回転することによって、混合槽４の円筒形の内壁表面をすべて掃引することができるように構成されている。そのため、回転羽根５は、回転しながら、デッドスペースを生じることなく、混合槽４の内壁に付着した混合材料を掻き取ることが可能である。すなわち、混合槽４は、混合材料を連続して撹拌混合しながら、内部を回転羽根５によって清掃するセルフクリーニング効果を有している。

回転羽根５の具体的な形状について説明する。図３〜図６に、回転羽根５の具体的な形状の例として、第１〜第４の４つの例の回転羽根４１〜４４を示した。図３〜図６において、回転羽根４１〜４４はそれぞれ、フィン部３１とフィン部３１の両端部を支持する支持部３２とからなる羽根が回転軸８に複数枚固定された構造を有している。

図３（ａ）は、第１の例の回転羽根４１の模式的側面図であり、図３（ｂ）は、第１の例の回転羽根４１の模式的正面図であり、図３（ｃ）は、第１の例の回転羽根４１の模式的斜視図である。第１の例の回転羽根４１は、混合槽４の内壁と同等の長さを有し、長さ方向にねじれて傾斜した４枚の羽根を有している。

図４（ａ）は、第２の例の回転羽根４２の模式的側面図であり、図４（ｂ）は、第２の例の回転羽根４２の模式的正面図であり、図４（ｃ）は、第２の例の回転羽根４２の模式的斜視図である。第２の例の回転羽根４２は、混合槽４の内壁と同等の長さを有し、長さ方向にねじれて傾斜した２枚の羽根を有している。

図５（ａ）は、第３の例の回転羽根４３の模式的側面図であり、図５（ｂ）は、第３の例の回転羽根４３の模式的正面図であり、図５（ｃ）は、第３の例の回転羽根４３の模式的斜視図である。第３の例の回転羽根４３は、混合槽４の内壁の長さのほぼ４分の１の長さを有し、長さ方向にねじれて傾斜した羽根が２枚ずつ交互に約９０°回転して設置された計８枚の羽根を有している。

図６（ａ）は、第４の例の回転羽根４４の模式的側面図であり、図６（ｂ）は、第４の例の回転羽根４４の模式的正面図であり、図６（ｃ）は、第４の例の回転羽根４４の模式的斜視図である。第４の例の回転羽根４４は、混合槽４の内壁と同等の長さを有し、ねじれや傾斜のない２枚の羽根を有している。

図３〜図６に示した回転羽根の形状以外にも、回転羽根として種々の形状のものを用いることができる。いわゆる螺旋状（スクリュー状）の形状をした回転羽根を用いることもできる。

粒状樹脂は、ホッパー１から混合槽４に供給される。ホッパー１は、粒状樹脂を一部サンプリングするための排出口２と、ホッパー１からの供給量を調整するためのシャッター３を備えている。また、ホッパー１は、混合槽４の最上部から混合槽４内に粒状樹脂を投入できるように、混合槽４内に開口する投入口（図示せず）を有している。

粉体は、粉体供給装置１０によって混合槽４に供給される。粉体供給装置１０は、内部に螺旋状回転体を有する搬送手段によって粉体を供給する装置である。粉体供給装置１０は、内部の螺旋状回転体を回転させるための駆動装置１８と、粉体を粉体供給装置１０の内部に供給するホッパー１６とを備えている。粉体供給装置１０の内部の螺旋状回転体を回転させることによって、ホッパー１６から投入された粉体のうち、所定量の粉体が投入口９を通して混合槽４内に投入される。

液体は、液体供給装置によって混合槽４に供給される。液体供給装置は、容積型ポンプによって液体を供給する装置である。図１には液体供給装置の液体投入用配管６のみが図示されている。容積型ポンプとは、液体を定量的に送液することができるポンプである。容積型ポンプは大きく往復ポンプと回転ポンプに分類される。往復ポンプには、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ダイヤフラムポンプ等がある。回転ポンプには、歯車ポンプ（ギヤポンプ）、ベーンポンプ、ねじポンプ等がある。必要に応じて、いずれかの形式のポンプを使用することができる。液体供給装置は、所定量の液体を、液体投入用配管６を通して混合槽４内に投入する。

混合槽４は、液体と混合されていない粒状樹脂と、液体と混合された粒状樹脂とを仕切るための隔壁１７を備えている。隔壁１７は、ほぼ半円の扇形の薄板であり、混合槽４内の上半分を仕切ることができるものである。混合槽４内には、ホッパー１から粒状樹脂が投入され、投入口９から粉体が投入されるが、このとき、液体はまだ投入されていない。その後、液体供給装置の液体投入用配管６から液体が投入される。隔壁１７は、液体供給装置の液体投入用配管６の川上側に設置されているため、液体と混合されていない粒状樹脂および粉体と、液体と混合された粒状樹脂および粉体とを混合しないように仕切っている。このように、隔壁１７は、液体が川上側へ逆流するのを防止する働きを有しており、配合精度を向上させる効果を有している。

混合槽４で混合された混合材料は、排出口１１から排出されて、混合槽４の下に設置された溶融混練装置１４内に直接投下される。そのため、混合材料を溶融混練装置１４に移動する過程で、混合材料が装置内の内壁等に付着固化することが抑制される。さらに、混合槽４は、排出口１１からの排出量を調整するためのシャッター１３および混合材料を一部サンプリングするための排出口１９を備えている。溶融混練装置１４は内部に溶融混練用のスクリュー１５を備えている。

混合槽４は、粒状樹脂の投入口、粉体の投入口９、液体の投入口および排出口１１以外は通常、閉鎖されている。そのため、系内に水分やコンタミが混入することが抑制され、水分との反応による固化や異物の混入による均一性の低下を抑制することができる。

混合材料製造方法の説明のときに説明したように、第１実施形態の混合材料製造装置２０は、溶融混練装置１４を用いて成形用樹脂コンパウンドを製造する際に、熱可塑性樹脂ペレットと粉体および液体の熱可塑性樹脂用添加剤からなる混合材料を連続的に供給するために使用することができる。すなわち、溶融混練装置１４に、熱可塑性樹脂ペレットと粉体および液体の熱可塑性樹脂用添加剤からなる混合材料を連続的に供給するための予備混合機として有効である。

また、第１実施形態の混合材料製造装置２０は、シラン化合物のように、熱可塑性樹脂用添加剤の内、少なくとも１種類が熱可塑性樹脂ペレットの熱可塑性樹脂に対して反応性を有しているときであっても、混合物やシラン化合物等が固化付着することを抑制して、原料組成の変動が少なく、均一な物性の熱可塑性樹脂コンパウンドを製造することができる。

また、第１実施形態の混合材料製造装置２０は、粒状樹脂、粉体および液体の組成については特に限定されないが、単位時間あたりに供給される粒状樹脂、粉体および液体のうち、粒状樹脂に対する粉体および液体の質量比がそれぞれ５０質量％以下であるときに、粒状樹脂の表面に粉体と液体が付着した安定した形態となるため、本実施形態の効果が有効に発揮される。

図２（ａ）は、第２実施形態の混合材料製造装置２１の模式的側面図である。図２（ｂ）は、第２実施形態の混合材料製造装置２１の模式的正面図である。第２実施形態の混合材料製造装置２１は、混合槽４に液体を供給する液体供給装置の液体投入用配管６の位置が第１実施形態の混合材料製造装置２０と異なっている。すなわち、第２実施形態の混合材料製造装置２１では、液体は、混合槽４に直接投入されず、粉体供給装置１０に供給されている。その結果、液体は、粉体と混合された混合物として、混合槽４に投入される。

また、第２実施形態の混合材料製造装置２１は、粉体供給装置１０によって混合槽４に粉体を供給する際の粉体の投入口９の位置が第１実施形態の混合材料製造装置２０と異なっている。このとき上記したように、粉体供給装置１０によって投入される粉体は液体が既に混合されている。

第２実施形態の混合材料製造装置２１では、液体と混合されていない粒状樹脂と液体と混合された粒状樹脂とを仕切るための隔壁１７の位置は、第１実施形態の混合材料製造装置２０と変わらない。隔壁１７は、液体と混合されていない粒状樹脂と、液体と混合された粒状樹脂および粉体とを混合しないように仕切っている。このように、隔壁１７は、混合された液体と粉体が川上側へ逆流するのを防止する働きを有しており、配合精度を向上させる効果を有している。

第１実施形態の混合材料製造装置２０に比べて、第２実施形態の混合材料製造装置２１では、液体と粉体を事前に混合させることによって、成分間で分級や分離を引き起こすことがより抑制され、粒状樹脂に対する粉体と液体の混合が制御し易くなる。

第２実施形態の混合材料製造装置２１は、上記のように液体を供給する位置と粉体の投入口９の位置が異なる以外は、第１実施形態の混合材料製造装置２０と同等であるので、その他の説明は省略する。

以上説明してきたように、本実施形態の混合材料製造方法と混合材料製造装置は、粒状樹脂、粉体および液体を連続的に混合して、溶融混練装置等に供給することが可能である。その際、混合材料やシラン化合物等の付着滞留を引き起こすことがなく、装置の内壁への付着が低減されることから、原料組成の変動が抑制され、均一な組成の混合物を安定的に供給することができる。また、連続して運転することが可能であり、装置のメンテナンスも容易である。

１ ホッパー
２ 排出口
３ シャッター
４ 混合槽
５ 回転羽根
６ 液体投入用配管
７ 駆動用モーター
８ 回転軸
９ 投入口
１０ 粉体供給装置
１１ 排出口
１３ シャッター
１４ 溶融混練装置
１５ スクリュー
１６ ホッパー
１７ 隔壁
１８ 駆動装置
１９ 排出口
２０、２１ 混合材料製造装置

Claims (16)

1. 粒状樹脂、粉体および液体を前記粒状樹脂の熱変形温度以下で連続的に混合して排出する混合材料製造装置であって、
   内部に回転羽根が収納された円筒形の混合槽と、
   前記回転羽根の駆動用モーターと、
   前記混合槽に粒状樹脂を供給するホッパーと、
   前記混合槽に粉体を供給する粉体供給装置と、
   前記混合槽または前記粉体供給装置に液体を供給する液体供給装置とを備え、
   前記混合槽内で、前記回転羽根を回転させて、前記粒状樹脂を前記粉体および前記液体と混合させながら、川下方向へ搬送し、得られた混合材料を排出口から排出させることを特徴とする混合材料製造装置。
2. 前記回転羽根は、回転しながら、前記混合槽の内壁に付着した混合材料を掻き取ることが可能であることを特徴とする請求項１に記載の混合材料製造装置。
3. 前記粉体供給装置は、内部に螺旋状回転体を有する搬送手段によって粉体を供給する装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の混合材料製造装置。
4. 前記液体供給装置は、容積型ポンプによって液体を供給する装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の混合材料製造装置。
5. 単位時間あたりに供給される前記粒状樹脂、前記粉体および前記液体のうち、前記粒状樹脂に対する前記粉体および前記液体の質量比がそれぞれ５０質量％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合材料製造装置。
6. 前記混合槽内に、前記液体と混合されていない前記粒状樹脂と、前記液体と混合された前記粒状樹脂とを仕切るための隔壁を備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の混合材料製造装置。
7. 前記混合槽は、前記粒状樹脂、前記粉体および前記液体の投入口、および前記排出口以外は閉鎖されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の混合材料製造装置。
8. 前記粒状樹脂が熱可塑性樹脂ペレットであり、前記粉体および前記液体がそれぞれ熱可塑性樹脂用添加剤であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の混合材料製造装置。
9. 溶融混練装置に前記熱可塑性樹脂ペレットと前記熱可塑性樹脂用添加剤からなる混合材料を供給するために使用されることを特徴とする請求項８に記載の混合材料製造装置。
10. 内部に回転羽根が収納された円筒形の混合槽を用いて、粒状樹脂、粉体および液体を前記粒状樹脂の熱変形温度以下で連続的に混合する混合材料製造方法であって、
    前記混合槽内で、前記回転羽根を回転させて、前記粒状樹脂を前記粉体および前記液体と混合させながら、川下方向へ搬送し、混合材料として排出することを特徴とする混合材料製造方法。
11. 前記回転羽根を回転させながら、該回転羽根によって前記混合槽の内壁に付着した混合材料を掻き取ることを特徴とする請求項１０に記載の混合材料製造方法。
12. 単位時間あたりに供給される前記粒状樹脂、前記粉体および前記液体のうち、前記粒状樹脂に対する前記粉体および前記液体の質量比がそれぞれ５０質量％以下であることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の混合材料製造方法。
13. 閉鎖された環境下で混合することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の混合材料製造方法。
14. 前記粒状樹脂が熱可塑性樹脂ペレットであり、前記粉体および前記液体がそれぞれ熱可塑性樹脂用添加剤であることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の混合材料製造方法。
15. 溶融混練装置に前記熱可塑性樹脂ペレットと前記熱可塑性樹脂用添加剤からなる混合材料を供給するために使用されることを特徴とする請求項１４に記載の混合材料製造方法。
16. 前記熱可塑性樹脂用添加剤の内、少なくとも１種類が前記熱可塑性樹脂ペレットの熱可塑性樹脂に対して反応性を有していることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の混合材料製造方法。

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