JP3602879B2 - ２種以上の材料の非脈動、連続的混合及び貯蔵容器への充てん法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、２種類以上のポンプ輸送可能材料を連続的に混合して、貯蔵容器に充てんする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に消費者および工業用エラストマー製品を少し改良して特定の用途に対するそれらの効用を最高にしたり、個人の好みに対してそれらを受注製産する必要がある。これは、多くの製品の配合比を変えたり、新しい成分を添加したり、成分を除去することによって達成できる。系統製品を柔軟に提供できる能力が望ましいが、それは顧客に容易に承認されない。装置および運転コストを加えることになる。
【０００３】
多くのエラストマー組成物は、補強および増量用充てん材を重合体液体中に分散させるために高せん断を提供する精巧な装置を使用して資料集約的方法で製造される。これらの装置は製品毎に容易にクリ−ニング又は転換できない。多量の廃棄物とかなりの非稼働時間をもたらすことになる。必要な生成物のバリエーションのいくつかのタイプは顔料、重合体、接着促進剤、殺カビ剤、流動性調節剤、可塑剤、橋かけ剤、硬化触媒、硬化抑制剤又はエラストマーの技術において使用される添加物の添加である。精巧な高せん断装置を使用する方法以外の方法でこれらの範囲の生成物を製造することが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、最少の廃棄物、最少のエネルギー、最低のコストで脈動することなく連続的かつ均質に多くのエラストマー生成物を製造および包装する手段を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも２つの材料供給装置からの力手段、各材料供給装置からそれぞれの脈動除去装置を介して入口端および出口端を有し入口端の圧力が３．５ＭＰａ以下の動的ミキサーに送られるポンプ輸送可能供給材料によって生じる脈動移動を連続的に除去し、それによって少なくとも２つのポンプ輸送可能材料を予め決めた体積比で連続的に混合して前記動的ミキサーの出口端から一定の体積流量で連続的に排出する完全混合生成物を提供することから成り、前記ポンプ輸送可能供給材料が一定で該供給材料の予め決めた体積比が一定の場合には、前記動的ミキサーを排出する完全混合生成物の組織がプロセスの稼動する時間を通じて一定であることを特徴とする２種以上のポンプ輸送可能材料の連続混合法に関する。その後で、混合された生成排出物は、動的ミキサーの出口端から該出口端に取り付けた多方弁を介して連続的に送られて貯蔵容器に充てんされる。
【０００６】
【実施例】
本発明の方法は、非脈動生成排出物を提供する機能を果たす装置および方法を示す図５の略図によって示す。その一般的な方法は、少なくとも２つのポンプ輸送可能供給材料（類似の粘度又は異なる粘度を有する）を混合することを含む。ある場合は、ペースト型の材料、ポリマーと充てん剤の混合物または基材と呼ばれるもののような高粘性のポンプ輸送可能材料を含み、別の場合には、少なくとも１つの高粘性のポンプ輸送可能供給材料と少なくとも１つの低粘性のポンプ輸送可能供給材料（例えば、低粘性材料として水）が混合される。本発明の方法は、上記の場合に限定しようとするものではなく、高粘性材料から極低粘性材料に及ぶ種々のポンプ輸送可能材料を包含する。本法は殆んど同一の粘度を有するも、または広範囲に異なる粘度を有する材料を連続的に混合する必要があると共に、混合工程を通じて均質に混合して同一の供給材料にする必要がある。これは、生成排出物６０がプロセスの始め、間および終りにおいて同一であることを期待する場合には、高粘度材料も低粘度材料もそれらの供給比が変わらないことを意味する。もしも供給比が、図５に示したように時間Ａから時間Ｂで変わると、得られる生成物はプロセス工程を通して均質および一定でなくなる。換言すると、供給材料の脈動のために供給比が変動すると、得られる生成物も変動を示す。時間Ａにおける排出物の切片は採取した試料全体を通じて均質であるが、脈動が生じる場合には時間Ｂにおける排出物の切片が時間Ａにおける切片と同一組成を有することは先ずありえない。混合工程によっては、変動を容認できない場合がある。従って、本発明の方法は、ポンプ輸送可能な供給材料の混合中に生じる少なくとも２種類の変動を排除去する。その変動の１つは、材料を材料供給装置からミキサーに押し込む手段の使用に起因する変動、そしてもう一つの期間における各供給材の供給速度である。
【０００７】
本発明の方法は、動的ミキサーに入るポンプ輸送可能供給材料の圧力および体積を別々にバランスさせる手段を提供する。供給材料を動的ミキサーに押し込む圧力又は力は、ポンプ輸送可能供給材料の粘度、供給ラインの構成および形状、使用するポンプおよび脈動除去装置に依存して変わる。各供給材料の圧力および体積を調節する能力が各供給材料の正確な量および体積の動的ミキサーへの送出を一定の速度で、従って一定の体積比でさせる。これは、特定の供給材料の密度は連続工程中に変わらないから一定の重量比となる。
【０００８】
本発明の望ましい実施例を、非脈動生成物排出物を提供する装置及び方法を示す図５の略図によって示す。この望ましい方法は、ペーストのような高粘度のものと、水のような低粘度のものである少なくとも２種類の粘度をもったポンプ輸送可能材料の混合を含む。この方法は、これらの広範囲で変わる粘度の材料を連続的に混合する必要があるのみならず、同一の供給材料を与える混合工程を通じて均質に混合する必要がある。これは、高粘度材料も低粘度材料も供給比を変えることができないことを意味する。高粘性材料と低粘度材料を連続的に混合することは、高粘性材料を動的ミキサーに輸送するために用いる圧力が低粘度の流体材料を動的ミキサーに移動させる圧力より大きいために特に困難である。かかる場合に、高粘性材料は低粘度材料にブロッキング作用を与えて、圧力の平衡がない限り低粘度をその材料供給装置へ押し戻す。供給比が時間Ａと時間Ｂで変わると、得られる生成物はプロセス工程を通じて均質および一定でなくなる。換言すると、供給比が脈動のために変動すると、得られる生成物も変動する。従って、本発明の方法は、２種類以上のポンプ輸送可能材料を混合するときに通常観察される脈動を排除すると共に粘度の異なる少なくとも２種類の供給材料を動的ミキサーに押し込もうとするときに生じやすい供給材料の体積変動を排除する。連続方式で運転するためには、得られる生成物が始動後の時間表に無関係に各供給材料に対して同一濃度を有して試料が動的ミキサー出口端５８でとれるように供給材料の比率を一定のままにしなければならない。一定の供給比を維持するために、供給材料間の圧力をバランスさせる。例えば、入口ポート５４、５５、５６および５７における各フイードの圧力は、供給材料がミキサーに入る際に動的ミキサー４０における混合材料の圧力と少なくとも同じの必要がある。圧力バランスは、脈動除去装置３６、３７、４９および５０を調節することによって得られる。
【０００９】
材料供給装置３０、３１は、この方法において混合される特定材料源を提供する装置又は容器を示す。材料供給装置の数は２から実用的な数に及ぶ。材料供給装置はタンク、ドラム、缶などのような貯蔵容器、或いはポンプ輸送可能材料の作製に使用できる連続混合装置、例えば連続スクリューミキサーにすることができる。材料供給装置は、通常高せん断装置を使用して別工程で作られる重合体と充てん材の分散系のようなペースト状組成物の如き高粘度材料に使用される。かかる工程に使用される高せん断装置はドウミキサーや連続スクリューミキサーのようなバッチミキサー（回分混合機）にできる。高粘度材料を材料供給装置から動的ミキサーへ移動させるには、ポンプ３２や３３のような力が必要である。高粘性材料を移動させるポンプとしては、ドラムやバケツから材料をポンプで送るサーフエスプレートポンプなどが知られている。材料供給装置からくる供給材料の供給はペースト状のシーラント基材のような高粘度のポンプ輸送可能材料である。かかるポンプ輸送可能材料は、それらを脈動除去装置３６又は３７そして動的ミキサー４０へ移動させる力が必要である。その必要な力の少なくともいくらかはポンプ３２又は３３によって提供され、いくらかは重合体と充てん材の混合体（基材、すなわち、シーラント基材と呼ばれるときもある）を作るために使用されるスクリユーミキサーのような連続ミキサーによって提供される。
【００１０】
しかしながら、ポンプは供給材料３４または３５を動的ミキサー４０に押し込むのに必要な力を提供できるが、排出生成物における変動をもたらす脈動作用を伴い、排出生成物はプロセス工程に渡って均質および一定でない。この脈動作用を解決するために、脈動除去装置３６または３７が必要である。これらの脈動除去装置はポンプに起因する脈動を除去する装置である。使用できる装置は計量用に設計された容積形ポンプやギヤポンプである。ポンプ輸送可能材料の粘度に依存して別の型のギヤポンプが必要である。例えば、高粘度のポンプ輸送可能材料は精密な公差のギヤポンプを要するが、低密度のポンプ輸送可能材料は、脈動除去装置を４９と５０で示すポンプ輸送可能添加物供給材料用に使用する場合のように低密度材料用に設計したギヤポンプを要する。別の型の脈動除去装置は容積形ポンプ（シリンジポンプとも呼ばれる）である。容積形ポンプの望ましい使用は、１つのシリンジポンプがポンプ輸送可能材料を３８、３９、５１又は５２のようなフィードラインを通して動的ミキサーに送り、別のシリンジポンプが３２、３３、５４又は４６のようなポンプから充てんされるような少なくとも２つのポンプを配列することである。それらのシリンジポンプは、ポンプ輸送可能材料が１つのシリンジポンプから別のシリンジポンプへの切換からの中断がなく、一定の圧力で供給ラインに供給されるように同期される。シリンジポンプの同期における切換は、フィードラインにポンプ輸送可能材料を分配するシリンジポンプが材料を完全に送り出す前にシリンダ空洞がその充てん操作を完了するように時間を合わせる。シリンジポンプは容積形ポンプとして知られ、材料空洞、材料を材料空洞から押す力を加えるため使用されるプランジヤ、入口ポートおよび出口ポートから構成される。これらの脈動除去装置は、材料供給装置からの供給材料を脈動除去装置を通して動的ミキサーに押し込むポンプに起因した流量変動を除去し、第１フイードライン３８又は第２フイードライン３９を通して動的ミキサー４０への供給材料の連続送出をする。高粘性材料の動的ミキサーへの供給材料は入口ポート５３と５４を通る。連続プロセスが行われている期間中に均質で一定の排出生成物を得るために脈動がなく一定の必要があるのは、これらの供給材料である。動的ミキサー４０は駆動手段４１により駆動スピンドル４２を介して付勢される。
【００１１】
添加材料供給装置４３と４４は、流動添加物や硬化剤のような低粘度材料の貯蔵容器であるか、又は材料を添加材料の連続製造源から直接供給する。高粘度材料の場合のように、低粘度材料もそれらの材料をポンプ４５又は４６でフイードライン４７又は４８を通して動的ミキサーへ移動させる助け（力）を必要とする。高粘度材料の場合のように、これらの流体は供給材料の変動を示す、従って動的ミキサー５１および５２内への供給材料脈動を排除する脈動除去装置４９、５０が必要である。これらの脈動除去装置は高粘度材料用に使用されるものと同一の型にできるが、特定の粘度範囲用に設計されたものを使用すべきである。低粘度材料は動的ミキサーに入口ポート５５および５６を介して入る。これらの供給材料は、所定の生成物に対する連続運転の期間中に脈動がなく一定の圧力および供給比を提供する必要がある。入口ポート５５、５６は動的ミキサー４０に沿ったいずれの場所に示されているが、フイードライン５１と５２からの正確な入口点は、動的ミキサー５７の入口端から動的ミキサー５８の出口端近傍の点に至る間の完全に混合された均質排出生成物が得られるいずれかの場所にすることができる。入口ポート５３、５４において入る高粘度材料および入口ポート５５、５６において入る低粘度材料の供給比は、１つの生成物を製造する混合プロセスの連続運転期間中一定でなければならない。生成物の排出ポート５９を出る生成物を同一で一定にする必要がある場合には、供給比は変動してはならない。
【００１２】
動的ミキサーは低圧で動作するものである。供給材料および動的ミキサーは入口端５７における圧力が３．５ＭＰａ以下であるようなものである。かかるインライン（列形）動的ミキサーが特に有用であって、図１、図２および図３に示す、該ミキサーは混合（包み込む）要素および穴あき板を有する。材料供給装置から排出ポートまでのプロセスは、機械的エネルギーの熱への変換が最少で、組立および分解が容易、掃除が容易そしてホールドアップ体積が最小である、それらは供給材料を新しい組成物にするときに重要な要因である。
【００１３】
この動的インラインミキサーは、図１に示したような分離可能混合ユニット、連結された２つの分離可能混合ユニットの部分横断部および末端の分離可能な混合ユニット２からなる。分離可能混合ユニットの各々は室８および室壁７を含むケーシング６からなる。室８は管状で、そのサイズは、混合される１つの材料の入口に取り付ける連結フランジ５とスピンドルドライバー２７を有する別の分離可能混合ユニットと異なる末端の分離可能混合ユニットを含む別の分離可能混合ユニットと連結できるサイズである。
【００１４】
各分離可能混合ユニットの各々には、雄ねじ付きスピンドルフアスナ１３を介してもう１つの分離可能混合ユニットの雌ねじ付スピンドルファスナ１４へ着脱自在に連結できるスピンドル１２がある。各分離可能混合ユニットははずみ車１０である混合手段を有する。各はずみ車は次のはずみ車からスピンドル１２に沿って一定の間隔を有して、はずみ車間の室内に突出する少なくとも１つの取付ポスト２０が存在する部分を提供する。ポスト２０は室壁７から室８内に突出するように取り付ける。例えば、ケーシング６の回りの相互にほゞ等間隔に配置されて一対のはずみ車１０の間の室内に突出する４本のポストを設ける。これらのポスト２０はねじ付手段によってケーシング６に取り付けたり、そこに溶接したり、或いは他の適当な手段で取り付ける。ねじ付手段によって取り付けるポストの使用は、各ポストを他の材料を添加する供給ラインにさせる可能性を与える。これは、ポストを図１に示した入口ポート１８をもったフイードラインに交換することによって融通性を与える。各分離可能混合ユニットは隔壁アセンブリ１５も含む。この隔壁は混合動作を増して、このインライン動的ミキサーの連続運転を通じて材料出口端２９を出る均質生成物を提供する。
【００１５】
隔壁アセンブリ１５はさらに詳細に図２の端面図及び図３の分解横断面図で示す。隔壁アセンブリは隔壁穴２４を含む隔壁２３からなる。穴２４の数およびサイズは、流れの邪魔になることなくかくせん断値を有害点まで高めることなく材料を許容流量で流がす必要がある。隔壁２３は本質的に固定で、スピンドルブッシユ１６が隔壁２３とスピンドル１２の間にあるように取り付ける。スピンドルブッシユ１６はスピンドルを回転させるが、隔壁は固定のままである。隔壁２３は座金２２によってスピンドル軸に本質的に垂直に保持される。
【００１６】
はずみ車１０は図４に図１の分離可能混合ユニットのＡ−Ａ′における横断面として示す。図示のように、はずみ車１０は、折り畳み用凹所２１を有する、この凹所は図示の四角又は曲線の形にすることができる。この折り畳み用凹所は２つのはずみ車の間の空間に材料を包み込むように回転させ、そこでポスト２０も混合作用を生じさせる。材料が室を２５の方向に流通する際に、スピンドルは２６で示すように回転する。スピンドルが回転すると、はずみ車も回転する。スピンドルの中心から最長半径におけるはずみ車上の少なくとも１点は回転円周を描く、その回転円周は材料が高せん断を伴うことなく材料が連続的に室を流通するように室と間隔を保つ。はずみ車の形状および折り畳み用凹所の性質がミキサーのクリーニング操作を促進する。
【００１７】
このインライン動的ミキサーは、本質的に末端の分離可能ミキサーユニットを通して入る粘性材料および分離可能ミキサーユニットの１つにおけるフイードラインから入口ポートを通して入る低粘度流体材料を混合するのに有用である。このミキサーは、このインライン動的ミキサーの長さ方向に沿って多種類の材料を添加できるように多数の分離可能ミキサーユニット用に容易に変えることができる。このミキサーは生成物の着色、添加物の導入および硬化剤の添加に使用することができる。このミキサーの特徴は、材料出口端２９から排出する均質生成物の製造における連続操作に有用なことである。
【００１８】
排出ポート５９に出る排出生成物は種々の方法で収集することができる。例えば、押出ダイを生成物排出ポートに取り付けると、連続押出生成物を得ることができる。押し出された材料は硬化用環境内に連続的に供給されて、一定の硬化生成物が得られる。或いは、多方弁、例えば図６に示し、第１の位置６１と第２の位置の２つの位置にちょう形弁として示した３方弁を締付手段６６によって生成物排出ポート５９へ取り付けることができる。少なくとも２種類のポンプ輸送可能材料を混合する連続プロセスを次に不連続プロセス、すなわち、排出生成物６０のシーラント容器又はカートリッジ中への迅速充てん工程を付加する。図６は排出生成物を部分的に充てんしたシーラントカートリッジ６３と、排出生成物の充てんを待っているシーラントカートリッジ６５を示す。第１の位置６１のちょう形弁は排出生成物が６４の方向の充てん用シーラントカートリッジ６３に流入されるが、同時にシーラントカートリッジを排出生成物の充てんを待っているシーラントカートリッジ６５によって示した位置に配置させる。ちょう形弁が第２の位置へ移動すると、シーラントカートリッジ６５は排出生成物が充てんされる。このプロセスを達成するためのカートリッジの充てんとちょう形弁の移動が、生成物排出ポート２９を出る排出生成物が一定かつ連続的流量に維持されるように同期される。ちょう形弁が第１の位置６１から第２の位置６２へ移動すると、シーラントカートッジ６３に流入する排出生成物は、シーラントカートリッジ６５への流量が増すのと同じ割合でその流量を減少する。図６に示したシーラントカートッジを充てんするこのプロセスは自動化することができる。ちょう形弁の代りに、全穴のボール弁を使用することができる。このプロセスにおいて、各シーラントカートリッジは一定の生成物を含有し、カートリッジを自動化法によって充てんする性能によって、低コストでカートリッジの後に同一の生成物のカートッジを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】動的ミキサーの連結した２つの分離可能混合ユニットおよび末端の分離可能混合ユニットの部分横断面図である。
【図２】隔壁アセンブリの端面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ′における隔壁アセンブリの分解組立横断面図である。
【図４】分離可能混合ユニットのＡ−Ａ′における横断面図であって、はずみ車の構成を示す。
【図５】装置および方法がいかに機能して非脈動生成排出物を提供するかを示す方法の略図である。
【図６】充てん工程の略図であって、３方ちょう形弁の部分横断面図を示す。
【符号の説明】
２，４ 分解可能混合ユニット
５ 連結フランジ
６ ケーシング
７ 室壁
８ 室
１０ はずみ車
１２ スピンドル
１３ 雄ねじ付スピンドルフアスナー
１４ 雌ねじ付スピンドルフアスナー
１５ 隔壁アセンブリ
１６ スピンドルブッシュ
１８ 入口ポート
２０ ポスト
２１ 折畳み用凹所
２２ ワッシヤ
２３ 隔壁
２４ 隔壁穴
２５ 材料の流れ方向
２６ スピンドルの回転方向
２７ スピンドルドライバー
２８ フィードライン
２９ 材料排出端
３０ 第１の材料供給装置
３１ 第２の材料供給装置
３２ 第１のポンプ手段
３３ 第２のポンプ手段
３４ 第１の材料供給装置からのフィードライン
３５ 第２の材料供給装置からのフィードライン
３６ 第１の脈動除去装置
３７ 第２の脈動除去装置
３８ 動的ミキサーへの第１のフイードライン
３９ 動的ミキサーへの第２のフイードライン
４０ 動的ミキサー
４１ 動的ミキサーの駆動手段
４２ 駆動スピンドル
４３ 第１の添加材料供給装置
４４ 第２の添加材料供給装置
４５ 第３のポンプ手段
４６ 第４のポンプ手段
４７ 第１の添加材料供給装置からのフイードライン
４８ 第２の添加材料供給装置からのフイードライン
４９ 第３の脈動除去装置
５０ 第４の脈動除去装置
５１ 動的ミキサーへの第３のフイードライン
５２ 動的ミキサーへの第４のフイードライン
５３ 第１の入口ポート
５４ 第２の入口ポート
５５ 第３の入口ポート
５６ 第４の入口ポート
５７ 動的ミキサーの入口端
５８ 動的ミキサーの出口端
５９ 生成物排出ポート
６０ 生成排出物
６１ ちょう形弁第１位置
６２ ちょう形弁第２位置
６３ 生成排出物を部分的に充てんしたシーラントカートリッジ
６４ 生成排出物の移動方向
６５ 生成排出物の充てん待ちシーラントカートリッジ
６６ ３方弁を動的ミキサーに締付ける手段
【産業上の利用分野】
本発明は、２種類以上のポンプ輸送可能材料を連続的に混合して、貯蔵容器に充てんする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に消費者および工業用エラストマー製品を少し改良して特定の用途に対するそれらの効用を最高にしたり、個人の好みに対してそれらを受注製産する必要がある。これは、多くの製品の配合比を変えたり、新しい成分を添加したり、成分を除去することによって達成できる。系統製品を柔軟に提供できる能力が望ましいが、それは顧客に容易に承認されない。装置および運転コストを加えることになる。
【０００３】
多くのエラストマー組成物は、補強および増量用充てん材を重合体液体中に分散させるために高せん断を提供する精巧な装置を使用して資料集約的方法で製造される。これらの装置は製品毎に容易にクリ−ニング又は転換できない。多量の廃棄物とかなりの非稼働時間をもたらすことになる。必要な生成物のバリエーションのいくつかのタイプは顔料、重合体、接着促進剤、殺カビ剤、流動性調節剤、可塑剤、橋かけ剤、硬化触媒、硬化抑制剤又はエラストマーの技術において使用される添加物の添加である。精巧な高せん断装置を使用する方法以外の方法でこれらの範囲の生成物を製造することが望ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、最少の廃棄物、最少のエネルギー、最低のコストで脈動することなく連続的かつ均質に多くのエラストマー生成物を製造および包装する手段を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも２つの材料供給装置からの力手段、各材料供給装置からそれぞれの脈動除去装置を介して入口端および出口端を有し入口端の圧力が３．５ＭＰａ以下の動的ミキサーに送られるポンプ輸送可能供給材料によって生じる脈動移動を連続的に除去し、それによって少なくとも２つのポンプ輸送可能材料を予め決めた体積比で連続的に混合して前記動的ミキサーの出口端から一定の体積流量で連続的に排出する完全混合生成物を提供することから成り、前記ポンプ輸送可能供給材料が一定で該供給材料の予め決めた体積比が一定の場合には、前記動的ミキサーを排出する完全混合生成物の組織がプロセスの稼動する時間を通じて一定であることを特徴とする２種以上のポンプ輸送可能材料の連続混合法に関する。その後で、混合された生成排出物は、動的ミキサーの出口端から該出口端に取り付けた多方弁を介して連続的に送られて貯蔵容器に充てんされる。
【０００６】
【実施例】
本発明の方法は、非脈動生成排出物を提供する機能を果たす装置および方法を示す図５の略図によって示す。その一般的な方法は、少なくとも２つのポンプ輸送可能供給材料（類似の粘度又は異なる粘度を有する）を混合することを含む。ある場合は、ペースト型の材料、ポリマーと充てん剤の混合物または基材と呼ばれるもののような高粘性のポンプ輸送可能材料を含み、別の場合には、少なくとも１つの高粘性のポンプ輸送可能供給材料と少なくとも１つの低粘性のポンプ輸送可能供給材料（例えば、低粘性材料として水）が混合される。本発明の方法は、上記の場合に限定しようとするものではなく、高粘性材料から極低粘性材料に及ぶ種々のポンプ輸送可能材料を包含する。本法は殆んど同一の粘度を有するも、または広範囲に異なる粘度を有する材料を連続的に混合する必要があると共に、混合工程を通じて均質に混合して同一の供給材料にする必要がある。これは、生成排出物６０がプロセスの始め、間および終りにおいて同一であることを期待する場合には、高粘度材料も低粘度材料もそれらの供給比が変わらないことを意味する。もしも供給比が、図５に示したように時間Ａから時間Ｂで変わると、得られる生成物はプロセス工程を通して均質および一定でなくなる。換言すると、供給材料の脈動のために供給比が変動すると、得られる生成物も変動を示す。時間Ａにおける排出物の切片は採取した試料全体を通じて均質であるが、脈動が生じる場合には時間Ｂにおける排出物の切片が時間Ａにおける切片と同一組成を有することは先ずありえない。混合工程によっては、変動を容認できない場合がある。従って、本発明の方法は、ポンプ輸送可能な供給材料の混合中に生じる少なくとも２種類の変動を排除去する。その変動の１つは、材料を材料供給装置からミキサーに押し込む手段の使用に起因する変動、そしてもう一つの期間における各供給材の供給速度である。
【０００７】
本発明の方法は、動的ミキサーに入るポンプ輸送可能供給材料の圧力および体積を別々にバランスさせる手段を提供する。供給材料を動的ミキサーに押し込む圧力又は力は、ポンプ輸送可能供給材料の粘度、供給ラインの構成および形状、使用するポンプおよび脈動除去装置に依存して変わる。各供給材料の圧力および体積を調節する能力が各供給材料の正確な量および体積の動的ミキサーへの送出を一定の速度で、従って一定の体積比でさせる。これは、特定の供給材料の密度は連続工程中に変わらないから一定の重量比となる。
【０００８】
本発明の望ましい実施例を、非脈動生成物排出物を提供する装置及び方法を示す図５の略図によって示す。この望ましい方法は、ペーストのような高粘度のものと、水のような低粘度のものである少なくとも２種類の粘度をもったポンプ輸送可能材料の混合を含む。この方法は、これらの広範囲で変わる粘度の材料を連続的に混合する必要があるのみならず、同一の供給材料を与える混合工程を通じて均質に混合する必要がある。これは、高粘度材料も低粘度材料も供給比を変えることができないことを意味する。高粘性材料と低粘度材料を連続的に混合することは、高粘性材料を動的ミキサーに輸送するために用いる圧力が低粘度の流体材料を動的ミキサーに移動させる圧力より大きいために特に困難である。かかる場合に、高粘性材料は低粘度材料にブロッキング作用を与えて、圧力の平衡がない限り低粘度をその材料供給装置へ押し戻す。供給比が時間Ａと時間Ｂで変わると、得られる生成物はプロセス工程を通じて均質および一定でなくなる。換言すると、供給比が脈動のために変動すると、得られる生成物も変動する。従って、本発明の方法は、２種類以上のポンプ輸送可能材料を混合するときに通常観察される脈動を排除すると共に粘度の異なる少なくとも２種類の供給材料を動的ミキサーに押し込もうとするときに生じやすい供給材料の体積変動を排除する。連続方式で運転するためには、得られる生成物が始動後の時間表に無関係に各供給材料に対して同一濃度を有して試料が動的ミキサー出口端５８でとれるように供給材料の比率を一定のままにしなければならない。一定の供給比を維持するために、供給材料間の圧力をバランスさせる。例えば、入口ポート５４、５５、５６および５７における各フイードの圧力は、供給材料がミキサーに入る際に動的ミキサー４０における混合材料の圧力と少なくとも同じの必要がある。圧力バランスは、脈動除去装置３６、３７、４９および５０を調節することによって得られる。
【０００９】
材料供給装置３０、３１は、この方法において混合される特定材料源を提供する装置又は容器を示す。材料供給装置の数は２から実用的な数に及ぶ。材料供給装置はタンク、ドラム、缶などのような貯蔵容器、或いはポンプ輸送可能材料の作製に使用できる連続混合装置、例えば連続スクリューミキサーにすることができる。材料供給装置は、通常高せん断装置を使用して別工程で作られる重合体と充てん材の分散系のようなペースト状組成物の如き高粘度材料に使用される。かかる工程に使用される高せん断装置はドウミキサーや連続スクリューミキサーのようなバッチミキサー（回分混合機）にできる。高粘度材料を材料供給装置から動的ミキサーへ移動させるには、ポンプ３２や３３のような力が必要である。高粘性材料を移動させるポンプとしては、ドラムやバケツから材料をポンプで送るサーフエスプレートポンプなどが知られている。材料供給装置からくる供給材料の供給はペースト状のシーラント基材のような高粘度のポンプ輸送可能材料である。かかるポンプ輸送可能材料は、それらを脈動除去装置３６又は３７そして動的ミキサー４０へ移動させる力が必要である。その必要な力の少なくともいくらかはポンプ３２又は３３によって提供され、いくらかは重合体と充てん材の混合体（基材、すなわち、シーラント基材と呼ばれるときもある）を作るために使用されるスクリユーミキサーのような連続ミキサーによって提供される。
【００１０】
しかしながら、ポンプは供給材料３４または３５を動的ミキサー４０に押し込むのに必要な力を提供できるが、排出生成物における変動をもたらす脈動作用を伴い、排出生成物はプロセス工程に渡って均質および一定でない。この脈動作用を解決するために、脈動除去装置３６または３７が必要である。これらの脈動除去装置はポンプに起因する脈動を除去する装置である。使用できる装置は計量用に設計された容積形ポンプやギヤポンプである。ポンプ輸送可能材料の粘度に依存して別の型のギヤポンプが必要である。例えば、高粘度のポンプ輸送可能材料は精密な公差のギヤポンプを要するが、低密度のポンプ輸送可能材料は、脈動除去装置を４９と５０で示すポンプ輸送可能添加物供給材料用に使用する場合のように低密度材料用に設計したギヤポンプを要する。別の型の脈動除去装置は容積形ポンプ（シリンジポンプとも呼ばれる）である。容積形ポンプの望ましい使用は、１つのシリンジポンプがポンプ輸送可能材料を３８、３９、５１又は５２のようなフィードラインを通して動的ミキサーに送り、別のシリンジポンプが３２、３３、５４又は４６のようなポンプから充てんされるような少なくとも２つのポンプを配列することである。それらのシリンジポンプは、ポンプ輸送可能材料が１つのシリンジポンプから別のシリンジポンプへの切換からの中断がなく、一定の圧力で供給ラインに供給されるように同期される。シリンジポンプの同期における切換は、フィードラインにポンプ輸送可能材料を分配するシリンジポンプが材料を完全に送り出す前にシリンダ空洞がその充てん操作を完了するように時間を合わせる。シリンジポンプは容積形ポンプとして知られ、材料空洞、材料を材料空洞から押す力を加えるため使用されるプランジヤ、入口ポートおよび出口ポートから構成される。これらの脈動除去装置は、材料供給装置からの供給材料を脈動除去装置を通して動的ミキサーに押し込むポンプに起因した流量変動を除去し、第１フイードライン３８又は第２フイードライン３９を通して動的ミキサー４０への供給材料の連続送出をする。高粘性材料の動的ミキサーへの供給材料は入口ポート５３と５４を通る。連続プロセスが行われている期間中に均質で一定の排出生成物を得るために脈動がなく一定の必要があるのは、これらの供給材料である。動的ミキサー４０は駆動手段４１により駆動スピンドル４２を介して付勢される。
【００１１】
添加材料供給装置４３と４４は、流動添加物や硬化剤のような低粘度材料の貯蔵容器であるか、又は材料を添加材料の連続製造源から直接供給する。高粘度材料の場合のように、低粘度材料もそれらの材料をポンプ４５又は４６でフイードライン４７又は４８を通して動的ミキサーへ移動させる助け（力）を必要とする。高粘度材料の場合のように、これらの流体は供給材料の変動を示す、従って動的ミキサー５１および５２内への供給材料脈動を排除する脈動除去装置４９、５０が必要である。これらの脈動除去装置は高粘度材料用に使用されるものと同一の型にできるが、特定の粘度範囲用に設計されたものを使用すべきである。低粘度材料は動的ミキサーに入口ポート５５および５６を介して入る。これらの供給材料は、所定の生成物に対する連続運転の期間中に脈動がなく一定の圧力および供給比を提供する必要がある。入口ポート５５、５６は動的ミキサー４０に沿ったいずれの場所に示されているが、フイードライン５１と５２からの正確な入口点は、動的ミキサー５７の入口端から動的ミキサー５８の出口端近傍の点に至る間の完全に混合された均質排出生成物が得られるいずれかの場所にすることができる。入口ポート５３、５４において入る高粘度材料および入口ポート５５、５６において入る低粘度材料の供給比は、１つの生成物を製造する混合プロセスの連続運転期間中一定でなければならない。生成物の排出ポート５９を出る生成物を同一で一定にする必要がある場合には、供給比は変動してはならない。
【００１２】
動的ミキサーは低圧で動作するものである。供給材料および動的ミキサーは入口端５７における圧力が３．５ＭＰａ以下であるようなものである。かかるインライン（列形）動的ミキサーが特に有用であって、図１、図２および図３に示す、該ミキサーは混合（包み込む）要素および穴あき板を有する。材料供給装置から排出ポートまでのプロセスは、機械的エネルギーの熱への変換が最少で、組立および分解が容易、掃除が容易そしてホールドアップ体積が最小である、それらは供給材料を新しい組成物にするときに重要な要因である。
【００１３】
この動的インラインミキサーは、図１に示したような分離可能混合ユニット、連結された２つの分離可能混合ユニットの部分横断部および末端の分離可能な混合ユニット２からなる。分離可能混合ユニットの各々は室８および室壁７を含むケーシング６からなる。室８は管状で、そのサイズは、混合される１つの材料の入口に取り付ける連結フランジ５とスピンドルドライバー２７を有する別の分離可能混合ユニットと異なる末端の分離可能混合ユニットを含む別の分離可能混合ユニットと連結できるサイズである。
【００１４】
各分離可能混合ユニットの各々には、雄ねじ付きスピンドルフアスナ１３を介してもう１つの分離可能混合ユニットの雌ねじ付スピンドルファスナ１４へ着脱自在に連結できるスピンドル１２がある。各分離可能混合ユニットははずみ車１０である混合手段を有する。各はずみ車は次のはずみ車からスピンドル１２に沿って一定の間隔を有して、はずみ車間の室内に突出する少なくとも１つの取付ポスト２０が存在する部分を提供する。ポスト２０は室壁７から室８内に突出するように取り付ける。例えば、ケーシング６の回りの相互にほゞ等間隔に配置されて一対のはずみ車１０の間の室内に突出する４本のポストを設ける。これらのポスト２０はねじ付手段によってケーシング６に取り付けたり、そこに溶接したり、或いは他の適当な手段で取り付ける。ねじ付手段によって取り付けるポストの使用は、各ポストを他の材料を添加する供給ラインにさせる可能性を与える。これは、ポストを図１に示した入口ポート１８をもったフイードラインに交換することによって融通性を与える。各分離可能混合ユニットは隔壁アセンブリ１５も含む。この隔壁は混合動作を増して、このインライン動的ミキサーの連続運転を通じて材料出口端２９を出る均質生成物を提供する。
【００１５】
隔壁アセンブリ１５はさらに詳細に図２の端面図及び図３の分解横断面図で示す。隔壁アセンブリは隔壁穴２４を含む隔壁２３からなる。穴２４の数およびサイズは、流れの邪魔になることなくかくせん断値を有害点まで高めることなく材料を許容流量で流がす必要がある。隔壁２３は本質的に固定で、スピンドルブッシユ１６が隔壁２３とスピンドル１２の間にあるように取り付ける。スピンドルブッシユ１６はスピンドルを回転させるが、隔壁は固定のままである。隔壁２３は座金２２によってスピンドル軸に本質的に垂直に保持される。
【００１６】
はずみ車１０は図４に図１の分離可能混合ユニットのＡ−Ａ′における横断面として示す。図示のように、はずみ車１０は、折り畳み用凹所２１を有する、この凹所は図示の四角又は曲線の形にすることができる。この折り畳み用凹所は２つのはずみ車の間の空間に材料を包み込むように回転させ、そこでポスト２０も混合作用を生じさせる。材料が室を２５の方向に流通する際に、スピンドルは２６で示すように回転する。スピンドルが回転すると、はずみ車も回転する。スピンドルの中心から最長半径におけるはずみ車上の少なくとも１点は回転円周を描く、その回転円周は材料が高せん断を伴うことなく材料が連続的に室を流通するように室と間隔を保つ。はずみ車の形状および折り畳み用凹所の性質がミキサーのクリーニング操作を促進する。
【００１７】
このインライン動的ミキサーは、本質的に末端の分離可能ミキサーユニットを通して入る粘性材料および分離可能ミキサーユニットの１つにおけるフイードラインから入口ポートを通して入る低粘度流体材料を混合するのに有用である。このミキサーは、このインライン動的ミキサーの長さ方向に沿って多種類の材料を添加できるように多数の分離可能ミキサーユニット用に容易に変えることができる。このミキサーは生成物の着色、添加物の導入および硬化剤の添加に使用することができる。このミキサーの特徴は、材料出口端２９から排出する均質生成物の製造における連続操作に有用なことである。
【００１８】
排出ポート５９に出る排出生成物は種々の方法で収集することができる。例えば、押出ダイを生成物排出ポートに取り付けると、連続押出生成物を得ることができる。押し出された材料は硬化用環境内に連続的に供給されて、一定の硬化生成物が得られる。或いは、多方弁、例えば図６に示し、第１の位置６１と第２の位置の２つの位置にちょう形弁として示した３方弁を締付手段６６によって生成物排出ポート５９へ取り付けることができる。少なくとも２種類のポンプ輸送可能材料を混合する連続プロセスを次に不連続プロセス、すなわち、排出生成物６０のシーラント容器又はカートリッジ中への迅速充てん工程を付加する。図６は排出生成物を部分的に充てんしたシーラントカートリッジ６３と、排出生成物の充てんを待っているシーラントカートリッジ６５を示す。第１の位置６１のちょう形弁は排出生成物が６４の方向の充てん用シーラントカートリッジ６３に流入されるが、同時にシーラントカートリッジを排出生成物の充てんを待っているシーラントカートリッジ６５によって示した位置に配置させる。ちょう形弁が第２の位置へ移動すると、シーラントカートリッジ６５は排出生成物が充てんされる。このプロセスを達成するためのカートリッジの充てんとちょう形弁の移動が、生成物排出ポート２９を出る排出生成物が一定かつ連続的流量に維持されるように同期される。ちょう形弁が第１の位置６１から第２の位置６２へ移動すると、シーラントカートッジ６３に流入する排出生成物は、シーラントカートリッジ６５への流量が増すのと同じ割合でその流量を減少する。図６に示したシーラントカートッジを充てんするこのプロセスは自動化することができる。ちょう形弁の代りに、全穴のボール弁を使用することができる。このプロセスにおいて、各シーラントカートリッジは一定の生成物を含有し、カートリッジを自動化法によって充てんする性能によって、低コストでカートリッジの後に同一の生成物のカートッジを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】動的ミキサーの連結した２つの分離可能混合ユニットおよび末端の分離可能混合ユニットの部分横断面図である。
【図２】隔壁アセンブリの端面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ′における隔壁アセンブリの分解組立横断面図である。
【図４】分離可能混合ユニットのＡ−Ａ′における横断面図であって、はずみ車の構成を示す。
【図５】装置および方法がいかに機能して非脈動生成排出物を提供するかを示す方法の略図である。
【図６】充てん工程の略図であって、３方ちょう形弁の部分横断面図を示す。
【符号の説明】
２，４ 分解可能混合ユニット
５ 連結フランジ
６ ケーシング
７ 室壁
８ 室
１０ はずみ車
１２ スピンドル
１３ 雄ねじ付スピンドルフアスナー
１４ 雌ねじ付スピンドルフアスナー
１５ 隔壁アセンブリ
１６ スピンドルブッシュ
１８ 入口ポート
２０ ポスト
２１ 折畳み用凹所
２２ ワッシヤ
２３ 隔壁
２４ 隔壁穴
２５ 材料の流れ方向
２６ スピンドルの回転方向
２７ スピンドルドライバー
２８ フィードライン
２９ 材料排出端
３０ 第１の材料供給装置
３１ 第２の材料供給装置
３２ 第１のポンプ手段
３３ 第２のポンプ手段
３４ 第１の材料供給装置からのフィードライン
３５ 第２の材料供給装置からのフィードライン
３６ 第１の脈動除去装置
３７ 第２の脈動除去装置
３８ 動的ミキサーへの第１のフイードライン
３９ 動的ミキサーへの第２のフイードライン
４０ 動的ミキサー
４１ 動的ミキサーの駆動手段
４２ 駆動スピンドル
４３ 第１の添加材料供給装置
４４ 第２の添加材料供給装置
４５ 第３のポンプ手段
４６ 第４のポンプ手段
４７ 第１の添加材料供給装置からのフイードライン
４８ 第２の添加材料供給装置からのフイードライン
４９ 第３の脈動除去装置
５０ 第４の脈動除去装置
５１ 動的ミキサーへの第３のフイードライン
５２ 動的ミキサーへの第４のフイードライン
５３ 第１の入口ポート
５４ 第２の入口ポート
５５ 第３の入口ポート
５６ 第４の入口ポート
５７ 動的ミキサーの入口端
５８ 動的ミキサーの出口端
５９ 生成物排出ポート
６０ 生成排出物
６１ ちょう形弁第１位置
６２ ちょう形弁第２位置
６３ 生成排出物を部分的に充てんしたシーラントカートリッジ
６４ 生成排出物の移動方向
６５ 生成排出物の充てん待ちシーラントカートリッジ
６６ ３方弁を動的ミキサーに締付ける手段
Claims (5)
- 少なくとも２つの材料供給装置からの力手段、各材料供給装置からそれぞれの脈動除去装置を介して入口端および出口端を有し入口端の圧力が３．５ＭＰａ以下の動的ミキサーに送られるポンプ輸送可能供給材料によって生じる脈動移動を連続的に除去し、それによって少なくとも２つのポンプ輸送可能材料を予め決めた体積比で連続的に混合して前記動的ミキサーの出口端から一定の体積流量で連続的に排出する完全混合生成物を提供することから成り、前記ポンプ輸送可能供給材料が一定で該供給材料の予め決めた体積比が一定の場合には、前記動的ミキサーを排出する完全混合生成物の組織がプロセスの稼動する時間を通じて一定であることを特徴とする２種以上のポンプ輸送可能材料の連続混合法。
- 少なくとも１つの材料供給装置からの力手段、第１の脈動装置を介して入口端および出口端を有し入口端の圧力が３．５ＭＰａ以下の動的ミキサーに送られる高粘度材料によって生じる脈動移動を連続的に除去し、少なくとも１つの添加材料供給装置からの力手段、第２の脈動装置を介して入口端と出口端の間の地点に配置された入口ポートを通して前記動的ミキサーに送られる低粘度材料によって生じる脈動移動を連続的に除去し、それによって高粘度材料と低粘度材料を連続的に混合して前記動的ミキサーの出口端から一定の体積流量で連続的に排出する完全混合生成物を提供し、該動的ミキサーを排出する生成物がプロセスの工程を通じて一定の組成であることを特徴とする２種以上の材料の連続混合法。
- さらに、押出ダイを前記動的ミキサーの出口端へ取り付け、前記動的ミキサーを排出する前記生成物を硬化環境に押し出し、該生成物を硬化させることからなることを特徴とする請求項１の方法。
- 多方弁が三方弁であり、貯蔵容器がシーラント・カートリッジであることを特徴とする請求項１又は２の方法。
- 三方弁がちょう形弁であることを特徴とする請求項４の方法。
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