JP7377213B2 - 膨張したマイクロスフェアの調製のための装置 - Google Patents
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Description
- 入口および出口を有する加熱ゾーンと、
- 加熱ゾーンの上流にあり、加熱ゾーンと流体連通したポンプであって、加熱ゾーンにおいて大気圧を超える圧力を生成することが可能なポンプと、
- 加熱ゾーンを加熱する手段と、
- 入口および出口を有する膨張ゾーンであって、膨張ゾーンの前記入口は、圧力低下が生成されるように加熱ゾーンの出口に接続され、膨張ゾーンが加熱ゾーンよりも低い圧力にある、膨張ゾーンと、
- 膨張ゾーンの下流にあり、膨張ゾーン内の可変の逆圧を生成するように構成される背圧発生器と、
を備える、装置に関する。
- 加熱ゾーンにおいて大気圧よりも高い圧力を生成することができるポンプによって、未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアのスラリーを加熱ゾーン内に供給することと、
- マイクロスフェアを、マイクロスフェアが完全に膨張しないことを確実にするのに十分高い圧力下におきながら、マイクロスフェアの軟化温度を超える温度まで加熱することと、
- そのように加熱されたマイクロスフェアを、加熱ゾーンから膨張ゾーンに移し、それによって圧力低下が生じ、結果として、マイクロスフェアが膨張するのに十分低い膨張ゾーン内の圧力が生じることと、
- 膨張したマイクロスフェアを膨張ゾーンから除去することと
を含み、
- 膨張ゾーン内の圧力は、例えば膨張ゾーンの下流の背圧発生器によって変動させることができる。
- 液体媒体内の未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアのスラリーが供給される入口と、スラリーが抜き出される出口とを有する加熱ゾーンと、
- 未膨張の膨張性熱可塑性マイクロスフェアのスラリーを加熱ゾーンの入口に供給するための、加熱ゾーンの上流にあるポンプであって、スラリー内のマイクロスフェアが完全に膨張しないように十分に高い加熱ゾーン内の圧力を生成することができる、ポンプと、
- 未膨張の膨張性マイクロスフェアのスラリーを、キャリア液として用いられる特定の媒体内の熱可塑性ポリマーの軟化温度を超える温度まで加熱する手段と、
- 入口および出口を有する膨張ゾーンであって、膨張ゾーンの前記入口は、圧力低下が生成されるように加熱ゾーンの出口に接続され、結果として、熱可塑性マイクロスフェアが膨張するために十分に低い膨張ゾーン内の圧力が生じる、膨張ゾーンと、膨張ゾーンの下流にあり、可変の逆圧を生成するように構成される背圧発生器と、
を備える。
本出願は例えば以下の発明もまた提供する。
[1] 未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアを膨張させるための装置であって、
- 入口および出口を有する加熱ゾーンと、
- 前記加熱ゾーンの上流にあり、前記加熱ゾーンと流体連通したポンプであって、前記加熱ゾーンにおいて大気圧を超える圧力を生成することが可能なポンプと、
- 前記加熱ゾーンを加熱する手段と、
- 入口および出口を有する膨張ゾーンであって、前記膨張ゾーンの前記入口は、圧力低下が生成されるように前記加熱ゾーンの前記出口に接続され、前記膨張ゾーンが前記加熱ゾーンよりも低い圧力にある、膨張ゾーンと、
- 前記膨張ゾーンの下流にあり、前記膨張ゾーン内の可変の逆圧を生成するように構成される背圧発生器と、
を備える、装置。
[2] スラリーを加熱する手段は、いかなる流体伝熱媒体とも直接接触することなく、前記加熱ゾーンの内容物を加熱するように構成される、上記[1]に記載の装置。
[3] 前記背圧発生器は、前記膨張ゾーンの出口内または前記出口の後ろに配置された流量制限調節器である、上記[1]または[2]に記載の装置。
[4] 前記膨張ゾーンは、下流出口パイプに接続され、前記出口パイプは、接続部を通じて下流の分配パイプに流れ込み、前記分配パイプは、前記接続部の上流に、冷却媒体のための入口もまた有する、上記[1]または[2]に記載の装置。
[5] 前記背圧発生器は、前記分配パイプを通る冷却媒体流のための流量調節器を備える、上記[4]に記載の装置。
[6] 発泡剤を内包する熱可塑性ポリマーを含む未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアを膨張させるためのプロセスであって、前記発泡剤は、熱可塑性ポリマーシェルの軟化温度以下の沸点を有する液体であり、前記プロセスは、
- 加熱ゾーンにおいて大気圧よりも高い圧力を生成することができるポンプによって、未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアのスラリーを前記加熱ゾーン内に供給することと、
- 前記マイクロスフェアを、前記マイクロスフェアが完全に膨張しないことを確実にするのに十分高い圧力下におきながら、前記マイクロスフェアの軟化温度を超える温度まで加熱することと、
- 前記そのように加熱されたマイクロスフェアを、前記加熱ゾーンから膨張ゾーンに移し、それによって圧力低下が生じ、結果として、前記マイクロスフェアが膨張するのに十分低い前記膨張ゾーン内の圧力が生じることと、
- 前記膨張したマイクロスフェアを前記膨張ゾーンから除去することと
を含み、
- 前記膨張ゾーンは、前記膨張ゾーンの下流の背圧発生器によって可変の逆圧を生成するように構成される、プロセス。
[7] 前記加熱ゾーン内に維持される前記圧力は、10~50バールの範囲内にある、上記[6]に記載のプロセス。
[8] 前記加熱ゾーン内の前記スラリーの温度は、60℃~250℃の範囲内にある、上記[6]または[7]に記載のプロセス。
[9] 前記膨張ゾーンは、下流の出口パイプに接続され、前記出口パイプは、接続部を通じて下流の分配パイプに流れ込み、前記分配パイプは、前記接続部の上流に冷却媒体のための入口もまた有し、冷却媒体流が、前記分配パイプの前記入口に供給される、上記[6]から[8]のいずれか一項に記載のプロセス。
[10] 前記冷却媒体は、前記膨張した熱可塑性マイクロスフェアに対して不活性であるガス、液体または粒子の流れである、上記[9]に記載のプロセス。
[11] 前記冷却媒体は、空気、水、窒素、チョーク粒子、炭酸カルシウム粒子、シリカ粒子、粘土粒子およびTiO 2 粒子、またはこれらの任意の組み合わせから選択される、上記[10]に記載のプロセス。
[12] 前記未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアは、上記[1]から[5]のいずれか一項に記載の装置に供給される、上記[6]から[11]のいずれか一項に記載のプロセス。
20wt%のExpancelグレード461SLU40マイクロスフェアおよび分散/安定化添加物を含む水性スラリーが、120L/hの流量を有する膨張ユニットの加熱ゾーン(熱交換器)を通して、20バールの圧力を提供するポンプを用いて送り込まれる。スラリーは、熱交換器によって131℃に加熱された。加熱された膨張マイクロスフェア材料は、加熱ゾーンの出口を通してより広い出口パイプ(長さ250cm、幅4cmの膨張ゾーン)内に押し出され、その後、分配パイプ(長さ24cm、幅4cm)に入り、分配パイプにおいて、材料は、冷却空気流(毎分1.5m3)を受け、その後分離サイクロンを介して出て収集バッグ内に入った。実験の過程では、流量制限器が、分配パイプにおける材料流に徐々に導入された。Expancel材料が、材料流における8cmのみの流量制限器から、材料流における24cmの流量制限器まで、流量制限器の様々な設定についてサンプリングされた。この実験において生成された材料の特性が表1に列挙される。固形物の含量は、21.5±1%において非常に安定していたが、密度は、材料流において、8cmの流量制限器を用いた20g/Lから、24cmの流量制限器を用いた30g/Lに及んだ。
実施例1の手順が繰り返されたが、ただし、今回は、スラリーが120℃まで加熱され、流量制限器設定は、材料流において5cm~11cmであった。分配ゾーンにおける圧力も測定された。結果が表2に示される。
実施例2の手順が繰り返されたが、ただし、122℃の温度が使用され、流量制限器設定が材料流において5cm~21cmであった。結果が表3に示される。
実施例2の手順が繰り返されたが、ただし、スラリーは123℃に加熱され、分配パイプ内の圧力を構築するために、流量制限器がフローバルブと置き換えられた。これについては図3に示されている。この図において、分配パイプ20は、膨張ゾーンからの出口に接続するマイクロスフェアのための入口21を備える。マイクロスフェアのための出口22および冷却媒体(空気)の入口23も存在する。フローバルブ24は、圧力ゲージ25によって測定される分配ゾーン内の圧力を変動させるために用いられた。結果が表4に示される。
2 パルセーションダンパー
3 圧力計
4 熱交換器
5 安全弁
6 制御弁
7 温度計
8 出口
9 三方弁
10 入口
11 バギングステーション
12 入口
13 分配パイプ
14 冷却媒体入口
15 分配パイプの出口
16 サイクロン分離器
17 バッグスタンド
18 換気出口
19 流量制限器調節器
20 分配パイプ
21 マイクロスフェアのための入口
22 マイクロスフェアのための出口
23 冷却媒体の入口
24 フローバルブ
25 圧力ゲージ
Claims (12)
- 未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアを膨張させるための装置であって、
- 入口および出口を有する加熱ゾーンと、
- 前記加熱ゾーンの上流にあり、前記加熱ゾーンと流体連通したポンプであって、前記加熱ゾーンにおいて大気圧を超える圧力を生成することが可能なポンプと、
- 前記加熱ゾーンを加熱する手段と、
- 入口および出口を有する膨張ゾーンであって、前記膨張ゾーンの前記入口は、圧力低下が生成されるように前記加熱ゾーンの前記出口に接続され、前記膨張ゾーンが前記加熱ゾーンよりも低い圧力にある、膨張ゾーンと、
- 前記膨張ゾーンの下流にあり、前記膨張ゾーン内の可変の逆圧を生成するように構成される背圧発生器と、
を備える、装置。 - スラリーを加熱する手段は、いかなる流体伝熱媒体とも直接接触することなく、前記加熱ゾーンの内容物を加熱するように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記背圧発生器は、前記膨張ゾーンの出口内または前記出口の後ろに配置された流量制限調節器である、請求項1または2に記載の装置。
- 前記膨張ゾーンは、下流出口パイプに接続され、前記出口パイプは、接続部を通じて下流の分配パイプに流れ込み、前記分配パイプは、前記接続部の上流に、冷却媒体のための入口もまた有する、請求項1または2に記載の装置。
- 前記背圧発生器は、前記分配パイプを通る冷却媒体流のための流量調節器を備える、請求項4に記載の装置。
- 発泡剤を内包する熱可塑性ポリマーを含む未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアを膨張させるためのプロセスであって、前記発泡剤は、熱可塑性ポリマーシェルの軟化温度以下の沸点を有する液体であり、前記プロセスは、
- 加熱ゾーンにおいて大気圧よりも高い圧力を生成することができるポンプによって、未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアのスラリーを前記加熱ゾーン内に供給することと、
- 前記マイクロスフェアを、前記マイクロスフェアが完全に膨張しないことを確実にするのに十分高い圧力下におきながら、前記マイクロスフェアの軟化温度を超える温度まで加熱することと、
- 前記そのように加熱されたマイクロスフェアを、前記加熱ゾーンから膨張ゾーンに移し、それによって圧力低下が生じ、結果として、前記マイクロスフェアが膨張するのに十分低い前記膨張ゾーン内の圧力が生じることと、
- 前記膨張したマイクロスフェアを前記膨張ゾーンから除去することと
を含み、
- 前記膨張ゾーンは、前記膨張ゾーンの下流の背圧発生器によって可変の逆圧を生成するように構成される、プロセス。 - 前記加熱ゾーン内に維持される前記圧力は、10~50バールの範囲内にある、請求項6に記載のプロセス。
- 前記加熱ゾーン内の前記スラリーの温度は、60℃~250℃の範囲内にある、請求項6または7に記載のプロセス。
- 前記膨張ゾーンは、下流の出口パイプに接続され、前記出口パイプは、接続部を通じて下流の分配パイプに流れ込み、前記分配パイプは、前記接続部の上流に冷却媒体のための入口もまた有し、冷却媒体流が、前記分配パイプの前記入口に供給される、請求項6から8のいずれか一項に記載のプロセス。
- 前記冷却媒体は、前記膨張した熱可塑性マイクロスフェアに対して不活性であるガス、液体または粒子の流れである、請求項9に記載のプロセス。
- 前記冷却媒体は、空気、水、窒素、チョーク粒子、炭酸カルシウム粒子、シリカ粒子、粘土粒子およびTiO2粒子、またはこれらの任意の組み合わせから選択される、請求項10に記載のプロセス。
- 前記未膨張の熱膨張性熱可塑性マイクロスフェアは、請求項1から5のいずれか一項に記載の装置に供給される、請求項6から11のいずれか一項に記載のプロセス。
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