JP3078604B2 - 発泡条件の自動選定方法 - Google Patents

発泡条件の自動選定方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発泡性熱可塑性樹脂粒
子を回分式予備発泡機で予備発泡させるときの発泡条件
の自動選定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、発泡性熱可塑性樹脂粒子を原料粒
子として回分式予備発泡機で予備発泡させる場合には、
予備発泡機の発泡槽内に一定量の原料粒子を供給し、続
いて水蒸気等の加熱媒体を供給して加熱膨張させ、発泡
粒子層の上面が発泡槽内の所定高さに設けたレベル検出
器により感知されるまで予備発泡させた後、発泡槽外に
取り出している。このようにして得た予備発泡粒子の発
泡倍率は主に原料粒子の供給量により左右される。
【0003】しかし、予備発泡を急速に行なうと、図6
の曲線aに示すように、加熱時間は短くなるが、発泡倍
率が急に増大し、レベル検出器の作動遅れΔtにより実
際の発泡倍率と所定倍率との間に大きな差Δaが生ず
る。これに対し、予備発泡をゆっくり行なうと、図6の
曲線bに示すように、加熱時間は長くなるが、発泡倍率
もゆっくり増大し、レベル検出器の作動遅れΔtにより
生ずる実際の発泡倍率と所定倍率との差Δbは前記Δa
よりも小さくてすむ。また、レベル検出器が発泡粒子層
の上面を感知すると同時に加熱媒体の供給を停止し、空
気圧縮機や送風機等により冷風を供給して発泡を停止さ
せるのであるが、その際、発泡槽下部は急速に冷却され
るので発泡は即時に停止するが、発泡槽上部は冷却され
て発泡が停止するまで若干の時間を要する。そのため、
発泡槽内の上下で発泡倍率に差が生じることがある。こ
の現象は、原料粒子の種類及び発泡倍率によって起こり
方に差があり、かつ同一原料粒子、同一発泡倍率でも原
料粒子製造後予備発泡までの期間の長短によっても起こ
る。したがって、予備発泡には、原料粒子の種類及び発
泡倍率に応じて適正な発泡条件を選定し、発泡速度即ち
加熱時間が最適範囲内に入るように発泡させることが必
要である。
【0004】以上の理由により、従来は、予備発泡作業
を行なう作業員が、一度発泡させてみて発泡に要した加
熱時間を測定し、その測定値に応じて水蒸気等の加熱媒
体の圧力や供給量を調整することにより加熱時間が適正
になるように発泡させるのを原則としていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の作
業方法によれば、原料粒子の種類又は発泡倍率が変わる
度に適正な発泡条件を見付けて発泡しなければならず、
これは非常に煩雑であるため、現状では原料粒子の種類
及び発泡倍率に対して予定した一定の発泡条件で最終回
数まで発泡させることが多いという問題があった。本発
明は、このような従来の問題点に鑑みなされたものであ
って、原料粒子の種類及び発泡倍率に応じた適正な発泡
条件を自動的に選定し、加熱時間が最適範囲内に入るよ
うに発泡させる方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の発泡条件の自動選定方法は、回分式予備発
泡機の発泡槽内に発泡性熱可塑性樹脂粒子からなる原料
粒子を一定量供給し、該原料粒子の種類及び発泡倍率に
対して予定した加熱条件をもって発泡槽内に加熱媒体を
供給して原料粒子を所定の発泡倍率に予備発泡させ、該
予備発泡に要した加熱時間が原料粒子の種類及び発泡倍
率に応じて予め設定しておいた最適加熱時間帯内に入っ
ていないときは前記加熱条件を自動的に調整し、調整後
の加熱条件をもって次の予備発泡を行なう構成としたも
のである。そして、前記加熱媒体には水蒸気と圧縮空気
との混合気体を使用し、水蒸気と圧縮空気との混合割合
をそれぞれの流量制御弁により自動的に制御して、加熱
条件を自動的に調整する構成としてもよい。
【0007】
【作用】上記構成の方法を利用した予備発泡において
は、初回の予備発泡で、原料粒子はその種類及び発泡倍
率に対して予定した加熱条件をもって加熱され、所定の
発泡倍率に予備発泡させられる。この場合、予定した加
熱条件には、以前に同一種類の原料粒子を同一発泡倍率
で予備発泡させたときの最終加熱条件が使用される。続
いて、予備発泡に要した加熱時間が自動的に測定され、
該加熱時間が原料粒子の種類及び発泡倍率に応じて予め
設定しておいた最適加熱時間帯内に入っているか否かが
検出される。検出の結果、入っているときは初回の加熱
条件をもって2回目の予備発泡が行なわれるが、入って
いないときは初回の加熱条件が自動的に調整され、調整
後の加熱条件をもって2回目の予備発泡が行なわれる。
加熱条件の調整は、加熱時間が最適加熱時間帯内に入る
まで自動的に繰り返えされ、入った時点での加熱条件が
最終加熱条件として選定され、引き続いて行なわれる予
備発泡の加熱条件として使用される。なお、この最終加
熱条件は、後日同一種類の原料粒子を同一発泡倍率で予
備発泡する場合、初回の予備発泡の加熱条件としても使
用されることは前述の通りである。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図5に基
づいて説明する。本発明の方法を適用する回分式予備発
泡機は、図1に示すように、発泡槽1、送粒ホッパ2及
び加熱媒体供給手段3から構成されている。発泡槽1
は、上部に原料粒子の供給口4と下部に予備発泡粒子の
排出口5とが開口し、内部中央に攪拌機6を備えるとと
もに、内壁面の所定高さにレベル検出器7を備えてい
る。排出口5は、エアシリンダ駆動式蓋8により開閉さ
れる。送粒ホッパ2は、発泡槽1の排出口5から排出さ
れる予備発泡粒子を受けて、下部の排出口9から熟成サ
イロを経由して成形機に供給するもので、内部に整粒用
ふるい10を備えている。
【0009】加熱媒体供給手段3は、水蒸気と圧縮空気
との混合気体を加熱媒体として発泡槽1内に吹き込むも
ので、蒸気ライン11、空気ライン12及び制御装置1
3から構成されている。蒸気ライン11は、ボイラ等の
蒸気発生源14を口径40Aの配管15で発泡槽1の底
部に接続し、中間に上流側から順次、蒸気圧を0.8kg
/cm2 〜1.0kg/cm2 に減圧する減圧弁16と、口径
がそれぞれ40A、25A、15Aの3個の電磁式流量
制御弁17、18、19と、加熱媒体の温度を測定する
温度計20とを備えている。各流量制御弁17、18、
19は、配管15から並列に分岐した口径がそれぞれ4
0A、25A、15Aの配管21、22、23に接続さ
れている。空気ライン12は、圧力2kg/cm2 の圧縮空
気を発生する空気圧縮機等の空気源24を口径25Aの
配管25で蒸気ライン11の温度計20の上流側に接続
し、中間に上流側から順次、口径がそれぞれ10A、8
A、6Aの電磁式流量制御弁26、27、28と微調整
用ニードル弁29、30、31とを3個ずつ備えてい
る。これらの流量制御弁26、27、28とニードル弁
29、30、31とは、同一口径のものどうしが対にな
って、配管25から並列に分岐した口径がそれぞれ10
A、8A、6Aの配管32、33、34に互いに直列に
接続されている。制御装置13は、予備発泡に要した加
熱時間を測定するタイマー35を備え、タイマー35か
ら測定した加熱時間の電気信号を受けて、流量制御弁1
7、18、19、26、27、28の開閉及びニードル
弁29、30、31の開度を制御し、前記加熱時間が予
め設定しておいた最適加熱時間帯(図2乃至図5参照)
内に入るように加熱媒体の供給量及び温度を自動的に調
整するものである。上記構成の加熱媒体供給手段3によ
り、表1に示すような加熱媒体の供給量及び温度の異な
る12種類の加熱条件で予備発泡させることが可能とな
る。
【0010】
【表1】
【0011】表1における水蒸気の流量制御弁17、1
8、19と圧縮空気の流量制御弁26、27、28との
組合せを、4種類の原料粒子カネパールUB、SG、S
K、FB(いずれも鐘淵化学工業株式会社製発泡ポリス
チレン樹脂粒子の商品名である)を各種発泡倍率で予備
発泡させる場合に適用すると表2のようになる。表2
は、予め制御装置13に入力しておく。
【0012】
【表2】
【0013】表2の流量制御弁の組合せにより上記4種
類の原料粒子を各種発泡倍率で予備発泡試験を実施した
結果、原料粒子の種類ごとに図2、図3、図4、図5の
閉曲線グラフに示すような最適加熱時間帯を設定するこ
とができた。各グラフは、横軸に最適加熱時間(秒)
を、縦軸に発泡倍率を採っている。ここに「最適」と
は、加熱時間が時間帯より短い方にずれていると、発泡
が急速に過ぎ、前述したように発泡槽1の上下部で発泡
倍率にばらつきが生じ、逆に加熱時間が時間帯より長い
方にずれていると、例えば原料粒子中の発泡剤(ブタン
ガス等)が減少していて、生産性が低下することを意味
している。上記最適加熱時間帯は、予め制御装置13に
入力しておく。
【0014】以上のように構成した回分式予備発泡機に
おいて、まず、種類がSGの原料粒子36を発泡倍率5
5倍で予備発泡させた場合を表3に基づいて説明する。
【0015】
【表3】
【0016】原料粒子36の供給量は、発泡倍率から算
出して毎回17.3kgである。1回目の発泡で、原料粒
子36を供給口4から発泡槽1内に供給すると、制御装
置13が加熱条件として記憶している表2から流量制御
弁18と26の組合せを選定し、温度99℃(表1参
照)の加熱媒体37を発泡槽1内に吹き込んで原料粒子
36を所定倍率に予備発泡させる。レベル検出器7が予
備発泡粒子38の上面を感知すると発泡が完了し、予備
発泡粒子38は排出口5から送粒ホッパ2内に排出され
てふるい10により整粒された後、排出口9から熟成サ
イロを経由して成形機に供給される。他方、タイマー3
5が発泡に要した加熱時間116秒を測定し、その測定
時間を電気信号として制御装置13に発信する。信号を
受けた制御装置13は、測定時間116秒が記憶してい
る図3の最適加熱時間帯92秒〜128秒に入っている
ことを検知し、同一加熱条件で2回目の発泡を行なう。
このようにして、表3に示すように毎回の発泡における
加熱時間が最適加熱時間帯内に入っている限り、同一加
熱条件が最終回の発泡まで適用される。制御装置13
は、1回目の発泡の加熱条件の記憶をそのまま維持し、
後日同一原料、同一倍率で行なう予備発泡に備える。上
記と同様にして、種類がSKの原料粒子36を発泡倍率
76倍で予備発泡させた場合を表4に示す。
【0017】
【表4】
【0018】1回目の発泡では、表2から流量制御弁1
7と27の組合せが選定されているが、加熱時間242
秒が図4の最適加熱時間帯164秒〜216秒よりも長
過ぎるので、2回目の発泡では流量制御弁の組合せが1
7と28に変更されている。しかし、それでも加熱時間
234秒が前記最適加熱時間帯よりも長いので、3回目
以降の発泡では流量制御弁の組合せが17のみに再度変
更され、加熱時間185秒〜194秒はすべて前記最適
加熱時間帯内に入っている。ちなみに、1回目及び2回
目の発泡では、予備発泡粒子38に過発泡による収縮が
見られた。制御装置13は、表2を3回目以降の発泡の
加熱条件に修正して記憶し、後日の予備発泡に備える。
さらに、種類がFBの原料粒子36を発泡倍率60倍で
予備発泡させた場合を表5に示す。
【0019】
【表5】
【0020】1回目〜3回目の発泡では、表2から選定
した流量制御弁18と27の組合せが維持され、加熱時
間162秒〜167秒は図5の最適加熱時間帯124秒
〜169秒に入っているが、上限の方に片寄り過ぎてい
るので、4回目以降の発泡では流量制御弁の組合せが1
8と28に変更され、加熱時間は150秒〜154秒と
適正になっている。制御装置13は、表2を4回目以降
の発泡の加熱条件に修正して記憶し、後日の予備発泡に
備える。
【0021】上記のように、制御装置13は、常に最適
の加熱条件を記憶して、同一原料、同一倍率の予備発泡
に適用するが、さらに加熱条件の微調整が必要になった
場合にはニードル弁29、30、31の開度を調整す
る。なお、上記実施例では、加熱条件の調整を水蒸気用
及び圧縮空気用に3個ずつ設けた電磁式流量制御弁の開
閉の組合せにより段階的に行なうようにしたが、他の実
施例として、水蒸気用及び圧縮空気用に電子式流量制御
弁を1個ずつ設け、両流量制御弁の開度を連続的に調整
することにより加熱条件を連続的に調整するようにして
もよく、より好結果が得られる。
【0022】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように、回分式
予備発泡機による予備発泡において、原料粒子の種類及
び発泡倍率に応じた適正な加熱条件を自動的に選定し、
加熱時間が最適加熱時間帯内に入るように予備発泡させ
る構成としたので、最適の発泡速度をもって発泡させる
ことができる。したがって、発泡槽内の上下部における
発泡倍率のばらつきがなくなるのみならず、生産性が向
上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する回分式予備発泡機の一実施例
を示す概略図である。
【図2】原料粒子の種類及び発泡倍率に応じた最適加熱
時間帯を示すグラフである。
【図3】原料粒子の種類及び発泡倍率に応じた最適加熱
時間帯を示すグラフである。
【図4】原料粒子の種類及び発泡倍率に応じた最適加熱
時間帯を示すグラフである。
【図5】原料粒子の種類及び発泡倍率に応じた最適加熱
時間帯を示すグラフである。
【図6】加熱時間の長短が発泡倍率のばらつきに及ぼす
影響を示すグラフである。
【符号の説明】
1 発泡槽 3 加熱媒体供給手段 11 蒸気ライン 12 空気ライン 13 制御装置 17、18、19 水蒸気用流量制御弁 26、27、28 圧縮空気用流量制御弁 35 加熱時間測定用タイマー 36 原料粒子 37 加熱媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−25424(JP,A) 特開 昭57−199635(JP,A) 特開 昭57−32921(JP,A) 特開 平4−115933(JP,A) 実開 平4−33636(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08J 9/00 - 9/42 B29C 44/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回分式予備発泡機の発泡槽内に発泡性熱
    可塑性樹脂粒子からなる原料粒子を一定量供給し、該原
    料粒子の種類及び発泡倍率に対して予定した加熱条件を
    もって発泡槽内に加熱媒体を供給して原料粒子を所定の
    発泡倍率に予備発泡させ、該予備発泡に要した加熱時間
    が原料粒子の種類及び発泡倍率に応じて予め設定してお
    いた最適加熱時間帯内に入っていないときは前記加熱条
    件を自動的に調整し、調整後の加熱条件をもって次の予
    備発泡を行なうことを特徴とする発泡条件の自動選定方
    法。
  2. 【請求項2】 加熱媒体が水蒸気と圧縮空気との混合気
    体からなり、水蒸気と圧縮空気との混合割合をそれぞれ
    の流量制御弁により自動的に制御して、加熱条件を自動
    的に調整することを特徴とする請求項1記載の発泡条件
    の自動選定方法。
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