JP2019147958A - 発泡性プラスチック材料を再生利用するプロセス、及びそれによって獲得可能な発泡性プラスチック材料又は発泡プラスチック材料 - Google Patents
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Abstract
Description
押出機ユニット、
混合器−熱交換器ユニット
を有するシステムを使用して発泡性プラスチック材料を再生利用するためのプロセスによって達成され、
このシステムは、既出の上記ユニットにやはり流体連通されたメルトポンプ・ユニットをさらに有し、
ここでメルトポンプ・ユニットは、混合器−熱交換器ユニットの上流且つ押出機ユニットの下流に位置し、或いは混合器−熱交換器ユニットの下流に位置し、
上記プロセスは、
溶融発泡性プラスチック材料を形成することを目的として、第1の発泡剤を含む発泡性プラスチック材料を有するフィードストリームを押出機ユニットの中で融解させるステップと、
溶融発泡性プラスチック材料を混合器−熱交換器ユニットの中で冷却するステップと、
溶融発泡性プラスチック材料の融解圧力をメルトポンプ・ユニットにより制御するステップと
を含み、
その後さらに、
(i)粒状化された発泡性プラスチック材料を形成することを目的として、粒状化ユニットにより、溶融発泡性プラスチック材料を粒状化すること、
(ii)押し出され、形成された発泡プラスチック材料を作り出すことを目的として、ダイにより、溶融発泡性プラスチック材料を、制御される低い圧力で、また好適には大気圧で、押し出すこと、又は、
(ii)成形された発泡プラスチック製品を形成することを目的として、射出成形ユニットにより、溶融発泡性プラスチック材料を射出成形すること
のいずれかを含み、
ここで、発泡性プラスチック材料は、重量で少なくとも40%のフィードストリームを、より好適には60%のフィードストリームを、さらに好適には90%のフィードストリームを、最も好適には実質的にすべてのフィードストリームを有し、またここで、システムはガス抜きユニットを有さず、またここで、このシステムの中での融解処理中に第1の発泡剤がガス抜きされず、その結果、第1の発泡剤が粒状化された発泡性プラスチック材料の中に実質的に含まれ、或いは、押し出され、形成された発泡プラスチック材料又は成形された発泡プラスチック製品のいずれかを形成するのに使用される。
以下の実例は、本明細書で特許請求されるプロセスと、溶融発泡性プラスチック材料110と、粒状化された発泡性プラスチック材料130と、押し出され、形成された発泡プラスチック材料140と、成形された発泡プラスチック製品150と、使用とがどのように評価されるのかに関する詳細な説明を当業者に提供するために記載されるものであり、これらは、発明者らが発明であるとみなすものの範囲を限定することを意図されない。
この実例では、重力式投入(gravimetric dosing)装置及びペンタン射出ポートを装備する二軸押出機12と、第1の静的混合器ユニット61及び第2の静的混合器ユニット62と、混合器−熱交換器ユニット20としてのSMRタイプの熱交換器と、2つのメルトポンプ50と、誘導弁と、メルトフィルターユニット30としてのポリス・フィルタ(police filter)と、粒状化ユニット40としての水中造粒機システムとを有するシステム1を使用した。フィードストリーム101は、本質的に、発泡性プラスチック材料100として、約5.4wt%のペンタンを含むEPSと成核剤とからなる。追加の発泡剤が追加されていない状態で約5wt%の含有量のペンタンを有していた粒状発泡性プラスチック材料130で、約0.4wt%のペンタンの損失が観察される。この試験の一部として、追加分のペンタンが二軸押出機12内へ射出されたときにペンタン含有量が増大され得たことが確認された。
この実例では、重力式投入装置及びペンタン射出ポートを装備する二軸押出機12と、第1の静的混合器ユニット61及び第2の静的混合器ユニット62と、混合器−熱交換器ユニット20としてのSMRタイプの熱交換器と、2つのメルトポンプ50と、誘導弁と、メルトフィルターユニット30としてのポリス・フィルタと、粒状化ユニット40としての水中造粒機システムとをやはり有する別のシステム1を使用した。フィードストリーム101は、本質的に、発泡性プラスチック材料100として、約6wt%のペンタンを含むEPSと成核剤とからなる。この再生利用材料を、3.5wt%の赤外線吸収剤を追加することによりさらに調合した。全体の融解温度を170℃から172℃の間となるように制御した。この処理で約0.8wt%〜0.6wt%のペンタンの損失が観察され、したがって、粒状発泡性プラスチック材料130が約5.2から約5.4wt%のペンタンの含有量を有するようになった。光学顕微鏡法により赤外線吸収剤の均質分散が確認され、約1.4mmの平均ビーズ径を有するマイクロペレットが生成された。
この実例では、重力式投入装置を装備する二軸押出機12と、混合器−熱交換器ユニット20としてのSMRタイプの冷却器と、1つのメルトポンプ50と、誘導弁と、メルトフィルターユニット30と、粒状化ユニット40としての水中造粒機システムとを有するシステム1を使用した。フィードストリーム101は、本質的に、発泡性プラスチック材料100として、約5wt%のペンタンを含むEPSと、成核剤と、静電気防止コーティングとからなる。この再生利用材料を、3wt%の赤外線吸収剤を追加することによりさらに調合した。押出機における融解温度を165℃から171℃の間となるように最適化し、誘導弁における融解温度が152℃から154℃の間となるように最適化し、それにより、152℃から154℃の最終的な融解温度が得られた。光学顕微鏡法により赤外線吸収剤の均質分散が確認された。
この実例では、重力式投入装置を装備する二軸押出機12と、混合器−熱交換器ユニット20としてのSMRタイプの冷却器と、1つのメルトポンプ50と、誘導弁と、メルトフィルターユニット30と、粒状化ユニット40としての水中造粒機システムとを有する別のシステム1を使用した。フィードストリーム101は、本質的に、発泡性プラスチック材料100として、約5wt%〜8wt%の発泡剤及び2wt%〜4wt%の難燃剤を含むEPSからなる。この再生利用材料を、0.2wt%の成核剤及び4wt%の赤外線吸収剤を追加することによりさらに調合した。このプロセスは約12時間続いた試験を通して安定しており、全体の融解温度を約150℃から約155℃の間となるように制御した。粒状発泡性プラスチック材料130で、約0.2wt%〜0.5wt%の発泡剤の損失が観察される。光学顕微鏡法により赤外線吸収剤の均質分散が確認され、約1.35mmから約1.6mmの間の平均ビーズ径を有するマイクロペレットが生成された。
10 押出機ユニット
12 二軸押出機
14 単軸押出機
20 混合器−熱交換器ユニット
25 ガス抜きユニット
30 任意選択のメルトフィルターユニット
40 粒状化ユニット
50 メルトポンプ・ユニット
60 任意選択の静的混合器ユニット
61 第1の静的混合器ユニット
62 第2の静的混合器ユニット
70 発泡剤計量デバイス
80 追加の発泡剤
81 第1の発泡剤
90 ダイ
95 射出成形ユニット
96 バッファ・システム
100 発泡性プラスチック材料
101 フィードストリーム
110 溶融発泡性プラスチック材料
120 濾過された溶融発泡性プラスチック材料
130 粒状化された発泡性プラスチック材料
140 押し出され、形成された発泡プラスチック材料
150 成形された発泡プラスチック製品
200 マスターバッチ
210 添加物
Claims (12)
- システム(1)を使用して発泡性プラスチック材料を再生利用及び/又は調合するためのプロセスであって、
前記システム(1)は、以下の順番で互いに流体連通されたユニット、すなわち
二軸押出機である押出機ユニット(10)と、
混合器−熱交換器ユニット(20)と
を有し、
前記システム(1)は、前記ユニット(10,20)にやはり流体連通されたメルトポンプ・ユニット(50)をさらに有し、前記メルトポンプ・ユニット(50)は、前記混合器−熱交換器ユニット(20)の上流且つ前記押出機ユニット(10)の下流に、又は前記混合器−熱交換器ユニット(20)の下流に位置し、
前記プロセスは、
溶融発泡性プラスチック材料(110)を形成するために、第1の発泡剤(81)を含む発泡性プラスチック材料(100)を有するフィードストリーム(101)を前記押出機ユニット(10)内で融解させるステップであって、前記発泡性プラスチック材料中の発泡剤の量が少なくとも1重量%である、溶融ステップと、
前記溶融発泡性プラスチック材料(110)を前記混合器−熱交換器ユニット(20)内で冷却するステップと、
前記溶融発泡性プラスチック材料(110)の融解圧力を前記メルトポンプ・ユニット(50)によって制御するステップと
を含み、その後さらに
(i)粒状発泡性プラスチック材料(130)を形成するために、粒状化ユニット(40)によって前記溶融発泡性プラスチック材料(110)を粒状化するステップ、
(ii)押し出され、成形された発泡プラスチック材料(140)を生産するために、前記溶融発泡性プラスチック材料(110)をダイ(90)によって、制御された低い圧力で押し出すステップ、又は
(iii)成形された発泡プラスチック製品(150)を形成するために、前記溶融発泡性プラスチック材料(110)を射出成形ユニット(95)によって射出成形するステップ
のいずれかを含む、プロセスにおいて、
前記発泡性プラスチック材料(100)は、前記フィードストリーム(101)を少なくとも40重量%有し、前記システム(1)はガス抜きユニット(25)を有さず、前記第1の発泡剤(81)は前記システム(1)内の融解処理中にガス抜きされず、それにより前記第1の発泡剤(81)は粒状発泡性プラスチック材料(130)内に実質的に含まれ、或いは、前記押し出され、形成された発泡プラスチック材料(140)又は前記成形された発泡プラスチック製品(150)のいずれかを形成するのに使用され、前記第1の発泡剤(81)は物理的発泡剤であり、
前記システム(1)が1つ又は複数の静的混合器ユニット(60)をさらに有し、前記溶融発泡性プラスチック材料(110)の追加的な混合が前記静的混合器ユニット(60)によって実行され、また
メルトフィルターユニット(30)が存在し、濾過された溶融発泡性プラスチック材料(120)を形成するために、前記溶融発泡性プラスチック材料(110)を濾過するステップが、前記メルトフィルターユニット(30)によって、前記粒状化ステップ、前記押し出しステップ又は前記射出成形ステップの前に実行される
ことを特徴とする、プロセス。 - 発泡剤計量デバイス(70)が前記システム(1)に存在せず、追加の発泡剤(80)が追加されることがない、請求項1に記載のプロセス。
- 発泡剤計量デバイス(70)が存在し、前記発泡剤計量デバイス(70)によって追加の発泡剤(80)を追加することが実行される、請求項1に記載のプロセス。
- 前記追加の発泡剤が物理的発泡剤である、請求項3に記載のプロセス。
- 前記発泡剤計量デバイス(70)が、前記追加の発泡剤(80)を前記押出機ユニット(10)内に射出するように具現化されている、請求項3又は4に記載のプロセス。
- 静的混合器ユニット(60)が存在し、前記溶融発泡性プラスチック材料(110)を追加的に混合するステップが前記静的混合器ユニット(60)によって実行され、前記発泡剤計量デバイス(70)が、前記追加の発泡剤(80)を前記静的混合器ユニット(60)内に及び/又はその手前に射出するように具現化されている、請求項3に記載のプロセス。
- 少なくとも2つの静的混合器ユニット(60)が存在し、第1の静的混合器ユニット(61)内で分散ステップが実行されて混合物が混合に曝され、また第2の静的混合器ユニット(62)内では保持ステップが実行され、前記混合物は前記第1の静的混合器ユニット(61)と比較してより低い程度で混合される、請求項6に記載のプロセス。
- 前記追加の発泡剤(80)は射出されること、また不活性ガス、メチロール、ギ酸メチル、ペンタン、ブタン、又はそれらの混合物を有することを特徴とする、請求項3から7までのいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記押出機ユニット(10)に対してマスターバッチ(200)が加えられる、請求項1から8までのいずれか一項に記載のプロセス。
- 添加物(210)が前記押出機ユニット(10)に加えられる、請求項1から9までのいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記粒状化ユニット(40)が水中造粒機又はストランド造粒機である、請求項1から10までのいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記混合器−熱交換器ユニット(20)が、シェル・アンド・チューブ熱交換器、直接接触熱交換器、渦巻き式熱交換器、又は混合要素及びプラグ流を有する管式熱交換器である、請求項1から11までのいずれか一項に記載のプロセス。
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