JP5083104B2 - ペレットの混合装置および混合ペレットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ペレットの混合装置および混合ペレットの製造方法に関するものであり、詳しくは、装置構成が簡単で、且つ、複数種のペレットを均一に混合できるペレットの混合装置、ならびに、当該混合装置を使用した混合ペレットの製造方法に関するものである。

例えば、樹脂製品の成形においては、耐熱性などの特性改良や着色を目的として、２種以上の樹脂ペレットから成る混合ペレットが、成形材料として多く使用される。樹脂ペレットの混合においては、回転ミキサー、撹拌翼を備えた混合機、回転バレルとスクリューコンベヤを組み合わせた混合装置などが多く使用されており、また、重力を利用してペレットを落下混合する混合装置も提案されている。

重力を利用した上記の混合装置は、駆動部分が少ないために装置構成が比較的簡単であり、保守管理も容易になると言う利点がある。斯かる装置としては、例えば、逆円錘台状または逆角錐台状に形成され且つ内壁面が所定の傾斜角度に設計されたシューターと、ペレットの種類に対応してシューターの上部に配列された複数基のホッパーとから構成され、各ホッパーから落下させた複数種のペレットを、シューター内壁面への衝突力で跳ね返らせながら混合し、混合されたペレットをシューター下端から取り出す様にした「ペレットの混合装置」が挙げられる。
特開平５−１０３９６１号公報

ところで、逆円錘台状などに形成されたシューター方式の混合装置においては、ペレットの質量や大きさによって跳返りによる飛翔距離が異なるため、ペレットの種類によっては均一に混合できないと言う実情がある。また、処理能力に比べてシュータの外形が大きくなり、装置構成を十分に小型化できないと言う問題がある。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動機器を使用することなく、重力または配管中の移送力を利用して、複数種のペレットを混合する混合装置であって、装置構成が簡単で、且つ、複数種のペレットを均一に混合できるペレットの混合装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、複数種のペレットが均一に混合された混合ペレットを、簡単に製造できる混合ペレットの製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明においては、供給配管において複数種のペレットを予め合流させ、これを重力または供給配管中の移送力によって、分散型混合器に上方から供給し、且つ、落下させ、当該分散型混合器の多孔構造体を通過させた際の散乱によりペレットの混合を促進する様にした。

すなわち、本発明の第１の要旨は、複数種のペレットを混合する混合装置であって、各種類のペレットを合流させて下方に落下させる供給配管と、当該供給配管の下流側に付設された分散型混合器とを備え、当該分散型混合器の上流側または下流側に滑落型混合器が配置され、上記分散型混合器は、複数のペレット落下穴が水平方向に配列された多孔構造体で構成され、上記滑落型混合器は、上端にペレット導入口を有し、且つ、下端にペレット排出口を有する筒状の装置本体を備え、当該装置本体の内部には、前記ペレット導入口から前記ペレット排出口に亘ってジグザグに流路構成された落下路が設けられており、ペレット滑落面であるジグザグの各段の底面部が網状部材で構成されていることを特徴とするペレットの混合装置に存する。また、本発明の第２の要旨は、上記のペレットの混合装置を使用し、供給配管から複数種のペレットを供給して混合ペレットを製造することを特徴とする混合ペレットの製造方法に存する。

本発明に係るペレットの混合装置によれば、複数種のペレットを分散型混合器に上方から供給し、その落下力によって多孔構造体を通過させた際の散乱により混合するため、均一にペレットを混合することが出来、しかも、駆動機器のない極めて簡単な装置構成にすることが出来、且つ、小型化することが出来る。また、本発明に係る混合ペレットの製造方法によれば、上記のペレットの混合装置を使用し、分散型混合器の多孔構造体を通過させた際の散乱により、複数種のペレットを混合するため、均一に混合された混合ペレットを簡単に製造することが出来る。

本発明に係るペレットの混合装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るペレットの混合装置の一例の概要を、一部破断して示す側面図である。なお、以下の説明においては、ペレットの混合装置を「混合装置」と略記する。

本発明の混合装置は、複数種のペレットを混合する混合装置であり、例えば、２種以上のペレットを混合して運搬用のコンテナ等に収容するため、サイロ（貯槽）等のペレットの貯蔵場所から、コンテナへの充填口などの出荷口に至る配管路に設置される。本発明を適用するペレットとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル等の成形材料に使用される樹脂ペレットが挙げられる。

通常、上記の様な樹脂ペレットは、その長さに直交する断面が、幾分歪な円形断面の短軸円柱状の外形を備えており、そして、樹脂ペレットの平均最大長さ（ペレット両端面間の対角長さ）は１〜５ｍｍ程度である。例えば一例として、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）のペレットは、長径（上記の円形断面の最大長さ）の平均が３．２ｍｍ、短径（上記の円形断面の最小長さ）の平均が２．４ｍｍ、長さ（中心線の長さ）の平均が２．７ｍｍであり、平均最大長さ（ペレット両端面間の対角長さ）が４．２ｍｍである。なお、本発明は、樹脂ペレット以外に、肥料などの各種ペレットの混合にも適用できる。

本発明の混合装置は、図１（ａ）に示す様に、複数種のペレット、例えば２種類のペレットを合流させて下方へ落下させる供給配管（１）と、当該供給配管の下流側に付設された分散型混合器（２）とから主として構成される。前述のペレット貯蔵用のサイロは、ペレットの種類ごとに設置されており、上記の供給配管（１）は、各サイロから各伸長された個別の供給配管をＹ継手により１つに集約して構成され、そして、分散型混合器（２）に接続されている。

供給配管（１）は、図示する様に、例えば下流側が鉛直方向に伸長され、２種類のペレットを合流させて、分散型混合器（２）に落下させる様になされている。また、供給配管（１）は、ペレットを空気移送する際の移送力（空気圧）により、分散型混合器（２）にペレットを供給する様になされていてもよい。なお、図中の符号（１１）及び（１２）は、ペレットの供給を制御するために、個別の供給配管に設けられたロータリバルブ等の供給弁を示す。

分散型混合器（２）は、ペレット落下穴が水平方向に多数配列された、多孔構造体で構成される。多孔構造体のペレット落下穴は、通常、鉛直方向に貫通し、且つ、ペレットが通過可能な大きさの穴である。ペレット落下穴の平面形状は、多角形、円形などの各種の形状に設計できるが、入り口において滞留・閉塞を発生させることのない様に、配列されている必要がある。また、上記のペレット落下穴は、ペレットが通過する間に穴の壁面に衝突し、通過した際に多方向に散乱する様に、適度な深さを備えている必要がある。

具体的には、分散型混合器（２）は、例えば、供給配管（１）にフランジ接続するため、図１（ｂ）に示す様に、当該フランジの形状に倣ってリング状に形成された枠体（２０）の内側に多孔構造体を配置して構成される。そして、製作上の観点から、多孔構造体としては、帯状のブレード（細長い板状部材）（３１），（３２）をその幅がペレット落下穴の深さとなる様に、縦横に配置して成る格子（３）が使用される。斯かる格子（３）は、供給配管（１）から供給されるペレットの衝撃力に耐え得る様に、鋼、ステンレス等の金属によって構成されているのが好ましい。そして、ペレット落下穴通過時の接触による反発力よって、ペレットを多方向へ飛翔させるため、縦方向のブレード（３１）及び横方向のブレード（３２）は、その幅部分が格子面（格子を平面視した場合の端面）と直交する状態に配置されている。

また、分散型混合器（２）においては、多孔構造体を通過するペレットがペレット落下穴の出口（多孔構造体の下端）でより広範囲に散乱する様に、ペレット落下穴の開口幅およびペレット落下穴の深さが、所定の大きさに設計される。なお、ペレット落下穴の開口幅とは、ペレット落下穴が多角形の場合は、その形状に内接する円の直径を言う。

図１（ｂ）に示す分散型混合器（２）の場合、格子（３）の開口幅（グリッド間隔）、すなわち、ブレード（３１），（３１）間の距離およびブレード（３２），（３２）間の距離は、ペレットの平均最大長さの３〜５０倍に設定される。具体的には、通常は３〜３００ｍｍ、好ましくは１０〜１００ｍｍに設定される。格子（３）の開口幅を上記の範囲に設定する理由は次の通りである。すなわち、開口幅がペレットの平均最大長さの３倍未満の場合には、ペレット落下穴が閉塞する虞があり、また、開口幅がペレットの平均長さの５０倍よりも大きい場合には、ペレットが各ペレット落下穴の内壁（ブレードの幅部分）へ衝突することなくペレット落下穴を通過するため、十分に混合することが出来ない可能性がある。

また、格子（３）の穴の深さ、すなわち、図面において紙面に直交する方向のブレード（３１）及び（３２）の幅は、ペレットの平均最大長さの０．５〜１００倍に設定される。具体的には、通常は１〜６００ｍｍ、好ましくは５〜１００ｍｍに設定される。格子（３）の穴の深さを上記の範囲に設定する理由は次の通りである。すなわち、格子（３）の穴の深さがペレットの平均最大長さの０．５倍未満の場合には、各ペレット落下穴の内壁（ブレードの幅部分）への衝突量が少なく、出口での分散性が悪くなる場合がある。一方、格子（３）の穴の深さがペレットの平均最大長さの１００倍よりも大きい場合には、格子（３）を通過する際にペレットに対する整流作用が生じ、同様に分散性が悪くなることがある。格子（３）の開口幅および穴の深さを上記の様に設定することにより、ペレットの分散性を高め、効率的に混合することが出来る。

また、本発明においては、より一層均一にペレットを混合するため、上記の分散型混合器（２）の上流側または下流側に滑落型混合器が配置されてもよい。図１（ａ）に符号（４）で示す様に、滑落型混合器は、通常、分散型混合器（２）の下流側に配置される。

上記の滑落型混合器（４）は、水平断面が例えば四角形で且つ上下端が封止された筒状の装置本体を備え、上記の混合器（２）に繋がるペレット導入口（４１）を当該装置本体の上端に有し、且つ、下端にペレット排出口（４２）を有している。図中の符号（４３）は、混合されたペレットの排出量を調節するために、ペレット排出口（４２）に付設されたロータリバルブ等の排出弁を示す。なお、滑落型混合器（４）の内容積は、処理量によっても異なるが、通常は０．０１〜１００ｍ^３程度に設計される。

滑落型混合器（４）の装置本体の内部には、ペレット導入口（４１）からペレット排出口（４２）に亘って上下方向に落下路（５）がジグザグに流路構成されている。具体的には、落下路（５）は、側面視した場合、装置本体の一方の幅方向（図において紙面に直交する方向）に沿って架設され且つ装置本体の他方の幅方向（図において左右の方向）に対して傾斜した状態で配置された幾つかの板状部材（図中に符号（５１）で示す底面部の構成部材および符号（５２）で示す天井部の構成部材）により、ジグザグに連続するダクト状の流路空間として構成されている。上記の落下路（５）においては、ジグザグの各段の底面部（３１）に対して、ペレットを自重により順次に滑落させ、その間にペレットの混合を更に促進する様になされている。

更に、本発明においては、移送や混合操作で発生する樹脂の微粉、あるいは、貯留中や移送中に混入した微小な異物を除去するため、滑落型混合器（４）が微粉除去機能を備えていてもよい。具体的には、滑落型混合器（４）は、これら微粉や異物（以下、「微粉」と言う。）を混合操作の際に、例えば風力によって分級する構造、すなわち、空気の吹付けによって微粉を分離する構造を備えている。

滑落型混合器（４）において、上記の落下路（５）は、ペレット滑落面であるジグザグの各段の底面部（５１）が網状部材で構成される。そして、装置本体の内部には、落下路（５）の底面部（５１）に向けてその下面側から空気を吹き付ける空気ノズル（６）が設けられ、装置本体の上端には、当該装置本体内に供給された空気と共に微粉を排出する排気管（７）が設けられる。

落下路（５）の各段の底面部（５１）を構成する網状部材としては、鋼、ステンレス、アルミニウム合金などから成る金網、あるいは、耐摩耗性、耐熱性に優れた各種樹脂製の網が使用される。また、落下路（５）の底面部（５１）に吹き付けた空気を微粉と共に落下路（５）の上流部で排出するため、落下路（５）の最上段を除く各段の上方部分は、空気を遮蔽する天井部（５２）で覆われている。すなわち、ジグザグのダクト状の落下路（５）の各段は、底面部（５１）が網状部材で構成され、天井部（５２）が遮蔽板で構成されている。空気ノズル（６）は、通常、落下路（５）の各段の底面部（５１）の下方にそれぞれ配置されている。上記の各空気ノズル（６）には、エアコンプレッサー等の加圧空気供給装置から一定圧力の空気が一定流量で供給される様になされている。

上記の様な本発明の混合装置を使用し、供給配管（１）から複数種のペレットを供給して混合することにより、均一に混合された混合ペレットを製造することが出来る。混合ペレットの製造では、先ず、予め供給配管（１）において例えば２種類のペレットを合流させた後、当該供給配管における移送力（空気力）又はペレットの自重によって２種類のペレットを分散型混合器（２）に供給し、当該分散型混合器の格子（３）を通過させる。

分散型混合器（２）の格子（３）を通過するペレットは、格子（３）のペレット落下穴の側壁部分、換言すれば、ブレード（３１），（３２）の幅部分に接触して跳ね返りながら落下し、格子（３）の出口（下端）で任意の方向に飛散する。その結果、格子（３）の下方において２種類のペレットが混合される。すなわち、本発明においては、分散型混合器（２）の多孔構造体である格子（３）を通過する際の散乱により、ペレットの混合を促進する。

次いで、混合されたペレットを下流側の滑落型混合器（４）に供給し、更に混合を行うと共に、微粉を除去する。滑落型混合器（４）においては、ペレット導入口（４１）から落下路（５）に落とし込まれたペレットがジグザグの各段の底面部（３１）を滑落しながら、各段を順次に落下する。その際、ペレットが飛び跳ねる様に飛翔し、ペレットの混合が更に促進される。また、滑落型混合器（４）においては、落下路（５）の各段の底面部（３１）にその下面側から空気ノズル（６）により空気を吹き付け、ペレットに混入または付着した微粉を分離し、これを空気流に同伴させて排気管（７）から排出する。そして、微粉が除去されたペレットは、ペレット排出口（４２）から取り出され、更に下流側のコンテナ等に収容される。

上記の様に、本発明の混合装置によれば、供給配管（１）を通じて複数種のペレットを分散型混合器（２）に上方から供給し、その落下力によって多孔構造体である格子（３）を通過させた際の散乱（飛散）により混合するため、均一にペレットを混合することが出来る。そして、複数種のペレットを合流させる供給配管（１）及び多孔構造体から成る分散型混合器（２）で構成されているため、駆動機器のない極めて簡単な装置構成にすることが出来、装置構成をより小型化することが出来る。しかも、分散型混合器（２）の下流側に滑落型混合器（４）が配置されていることにより、微粉が付着していない清浄な混合ペレットを製造することが出来る。

また、上記の混合装置を使用した本発明に係る混合ペレットの製造方法によれば、上記の分散型混合器（２）において、多孔構造体である格子（３）を通過させた際の散乱（飛散）により複数種のペレットを混合するため、均一に混合された混合ペレットを簡単に製造することが出来る。そして、本発明は、分散型混合器（２）において飛散状態でペレットを混合するため、主たるペレットに対する他の種類のペレットの混合比率が小さい場合にも、均一に混合することが出来る。殊に、本発明は、主たるペレットに対して１種以上の異なる種類のペレットをペレット全体量の１０重量％以下の比率で混合する場合に好適である。

図に例示した混合装置の供給配管（１）及び分散型混合器（２）を使用し、混合効果を確認した。混合するペレットとして、ＰＢＴのペレット（Ａ）（主たるペレット）、および、着色ＰＢＴのペレット（Ｂ）を準備した。そして、これらを９８．０：２．０の重量比率で供給配管（１）に供給し、分散型混合器（２）で混合操作を行って、容量１ｍ^３のフレキシブルコンテナーに取り出した。分散型混合器（２）の多孔構造体としては、グリッド間隔が５０ｍｍ、ペレット落下穴の深さが１５ｍｍ、ペレット落下穴の数が４５個の格子（３）を使用した。得られた混合ペレットを上記のフレキシブルコンテナーの四隅および中央から２００ｇずつ採取し、目視によりペレット（Ａ）とペレット（Ｂ）に仕分け、その混合比率を確認したところ、各組とも全体量に対するペレット（Ｂ）の混合比率は１．９５〜２．０８重量％であり、フレキシブルコンテナーの何れの場所においても均一に混合されていることが確認された。

本発明に係るペレットの混合装置の一例の概要を、一部破断して示す側面図である。

符号の説明

１ ：供給配管
２ ：分散型混合器
２０：枠体
３ ：格子
３１：縦方向のブレード
３２：横方向のブレード
４ ：滑落型混合器
４１：ペレット導入口
４２：ペレット排出口
５ ：落下路
５１：落下路の各段の底面部
５２：落下路の各段の天井部
６ ：空気ノズル
７ ：排気管

Claims (6)

1. 複数種のペレットを混合する混合装置であって、各種類のペレットを合流させて下方に落下させる供給配管と、当該供給配管の下流側に付設された分散型混合器とを備え、当該分散型混合器の上流側または下流側に滑落型混合器が配置され、上記分散型混合器は、複数のペレット落下穴が水平方向に配列された多孔構造体で構成され、上記滑落型混合器は、上端にペレット導入口を有し、且つ、下端にペレット排出口を有する筒状の装置本体を備え、当該装置本体の内部には、前記ペレット導入口から前記ペレット排出口に亘ってジグザグに流路構成された落下路が設けられており、ペレット滑落面であるジグザグの各段の底面部が網状部材で構成されていることを特徴とするペレットの混合装置。
2. 多孔構造体が、帯状のブレードを縦横に配置して成る格子である請求項１に記載のペレットの混合装置。
3. 各ペレット落下穴は、開口幅がペレットの平均最大長さの３〜５０倍であり、且つ、深さがペレットの平均最大長さの０．５〜１００倍である請求項１又は２に記載のペレットの混合装置。
4. 前記滑落型混合器の装置本体の内部には、前記落下路の底面部に向けて、その下面側から空気を吹き付ける空気ノズルが設けられ、前記装置本体の上端には、排気管が設けられている請求項１〜３の何れかに記載のペレットの混合装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のペレットの混合装置を使用し、供給配管から複数種のペレットを供給して、混合ペレットを製造することを特徴とする混合ペレットの製造方法。
6. 主たるペレットに対して１種以上の異なる種類のペレットをペレット全体量の１０重量％以下の比率で混合する請求項５に記載の混合ペレットの製造方法。

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