JP7455646B2

JP7455646B2 - 粉体のコンテナへの充填方法

Info

Publication number: JP7455646B2
Application number: JP2020070845A
Authority: JP
Inventors: 章弘石井; 純哉堀常
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2020-04-10
Filing date: 2020-04-10
Publication date: 2024-03-26
Anticipated expiration: 2040-04-10
Also published as: JP2021167207A

Description

本発明は粉体のコンテナ充填方法に関する。詳しくは、ヒュームドシリカなどの嵩密度が比較的低い粉体を箱型コンテナに内蔵した内袋に効率よく充填することが可能な新規な方法を提供するものである。

従来、乾式シリカ（ヒュームドシリカ）等の粉体の輸送には、専用コンテナ車両が使用されているが、簡易な輸送方法として、箱型コンテナを利用したバルクコンテナ装置による輸送方法が知られている。

かかるバルクコンテナ装置は、一般に、車両に搭載された箱型コンテナに内袋を設置し、該内袋に粉体を充填して輸送し、目的地において該箱型コンテナを、傾斜装置を有する積載台上に搭載し、上記箱型コンテナを傾斜せしめ、傾斜時に上記内袋の下端となる位置に設けられた内袋の排出口より粉体を排出するものである。

専用コンテナ車や箱型コンテナに設置された内袋への粉体充填には、一般的に粉体ポンプ等の輸送装置が用いられる。その際、エアーなどの気送ガスを同伴させることで粉体輸送における圧力損失を低減させることが一般的である。

ただし、該箱型コンテナは内袋を使用することから、専用コンテナ車に対して、設計圧力が低く、気送ガスを大量に同伴させることが困難である。そのため、設計圧力を超えないように気送ガス量を調整することが必要となる。

粉体充填時に同伴させる気送ガスが多いと内袋に充填した粉体が舞いあがり、ガス排出口から粉体が飛散することでロスが発生する。

一方、気送ガスが少ないと、供給管内のガス流速が低下することで、供給管内の粉体による閉塞等が発生することがある。

また、該内袋に設置された粉体供給口より粉体を充填するが、特に流動性の悪い粉体を充填する場合、粉体供給口付近に優先的に充填され、内袋へ均一に充填しにくい場合がある。

例えば、該箱型コンテナを傾斜装置に設置し、傾斜させた状態にて粉体充填すれば、粉体供給口の反対側まで充填することが可能である。しかしながら、この場合、粉体供給口位置が高くなることによる充填作業性の悪化や充填設備の大型化等が必要となるため、労力、経済性の面から実現性の低いものである。

特開２００５－２０６２５３

従って、本発明の目的は、ヒュームドシリカ等の嵩密度の低い粉体を効率的に充填可能なコンテナ充填方法を提供するものである。

本発明者は箱型コンテナに内蔵した内袋へ効率よく粉体充填する方法を開発すべく鋭意検討を重ねた。その結果、主管と先端ノズルを有する粉体供給管を用いることで、粉体を内袋へ効率よく充填せしめることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、ゆるめ嵩密度が３０～１５０ｇ／Ｌである粉体をコンテナに充填する方法であって、該コンテナ内に、供給口及び排気口を有する内袋を設置し、該供給口から内袋内部に粉体供給管を横方向に挿入し、該粉体供給管から前記粉体を気送により内袋内部に送るに際して、前記粉体供給管は、主管と先端ノズルとを備えてなり、かつ当該先端ノズルの断面積が主管の断面積の２０～５０％である供給管を用いることを特徴とする前記方法である。

本発明の粉末の充填方法によれば、粉体充填時に多量の気送ガスを用いることなく、よって粉体のロスが少なく、そのため効率よく内袋へ粉体を充填することが可能となる。

以下、本発明を更に具体的に説明するため、添付図面を参照しつつ説明を行うが、本発明はこれらの添付図面に限定されるものではない。

本発明において、充填の対象とする粉末は、ゆるめ嵩密度が３０～１５０ｇ／Ｌの範囲にある粉体である。ゆるめ嵩密度がこの範囲にある粉末は粉体充填時の飛散によるロス等が多く、従来の方法で効率的に充填することは困難であった。本発明の充填方法は特に、ゆるめ嵩密度が３０～１００ｇ／Ｌの範囲にある粉体に有用である。

なお本発明における当該ゆるめ嵩密度は、以下の方法で測定されるものである。即ち、１Ｌのメスシリンダーに粉体を１Ｌの目盛りまで入れる。その後、３０分静置した後の粉体の重量Ｗ（ｇ）と容積Ｖ（Ｌ）から下記式により、嵩密度を求める。

嵩密度（ｇ／Ｌ）＝Ｗ／Ｖ／１０００

本発明はこのようなゆるめ嵩密度の範囲の粉体であれば特に限定されず、公知の如何なる粉体にも適用できるが、好ましくは、シリカに対して適用することが好ましく、特に乾式シリカに適用することがより好ましく、ヒュームドシリカに適用することが最も好ましい。

本発明は、上記のような粉体をコンテナに充填する方法に係わる。当該コンテナは一般に箱型であり、代表的にはＩＳＯコンテナが挙げられる。以下、箱型コンテナを採用する場合の本発明の充填方法について、図面を参照して説明する。

本発明において、内袋２は前記箱型コンテナ１とほぼ同容量のものが採用される。また、その材質は可撓性を有し、粉体充填した際の圧力に耐えうる強度を有する袋であればよく、このような物性を有する物が入手しやすい点で樹脂製が好ましく、特にポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン等が好適である。

内袋２には、後述する粉体供給管を挿入し、前記粉体をその内部に供給するために、少なくとも一つの供給口３が設けられている。当該供給口３の位置は、箱型コンテナの上部に設けられる。また、その大きさ（開口径）は供給管が挿入できる程度であればよく、大きすぎると隙間から粉体が漏れ出すおそれがある。

内袋２には、上記供給口３に加えて排気口４が設けられている。粉体を内袋２に充填中は、この排気口４から余剰のガスが排出される。排気口４の設置位置は、通常は箱型コンテナの上部に設ければよい。また、コンテナ本体の開口面を一つで済ませることができるため、当該排気口４は、上記供給口と同じ壁面に設置されていることが好ましい。

内袋２は、フュームドシリカなどの細かい粉体の漏出を防止しやすい点で、上記供給口及び排気口以外の部分は気密性のあるものが好ましい。内袋２を前記材質とすることで、気密性を確保しやすい。

また、上記内袋２は、箱型コンテナ１の開放面側、即ち、箱型コンテナ１を傾斜せしめた場合に下端となる側に粉体排出口５を有する。

更に、前記内袋の箱型コンテナ１内への内蔵の仕方は、特に制限されないが、箱型コンテナを傾斜時に内袋が移動しないように、少なくとも箱型コンテナ１の開放面に対向する面の両角に内袋２の該支持具に対応する個所を固定することによって行うことが好ましい。勿論、他の個所を固定することも可能である。

上記固定は、取り外しが可能な公知の固定具方式を採用することができる。例えば、箱型コンテナ１の内部にフックを設け、これに内袋２に固定用の穴を設けて、該穴にフックを掛けることによって固定する方法、内袋の開放面に対向する面下端にフックを設け、該フックにコンテナ幅の支持棒を通し、上記支持棒をコンテナ溝に引っ掛けることにより固定する方法などが一般的である。

本発明では、上記内袋２に設けられた供給口３に供給管を横方向に挿入し、前記粉体を充填する。箱型コンテナは一般には横長であり、当該コンテナの向きを変えずに水平に保持したまま粉体を内部に万遍なく充填するには、供給管を横方向に挿入し、その出し入れで充填位置を制御する方が容易である。

本発明において、挿入する粉体供給管は主管６と先端ノズル７とを備えており、当該先端ノズルの断面積は、主管の断面積に対して２０～５０％である。

供給管から吹き出すガス流速が速いほど供給管の先端から遠い部分への充填も容易となるが、流速が速いということは単位時間当たりのガス供給量も多くなるから、内袋２内での粉体の舞い上がりが多くなり、そのため前記排気口などから粉体が漏れ出し易くなってしまう。粉体供給管全体を細くすれば先端でのガス流速を速くし、かつ時間当たりのガス量を少なくできるが、供給管内での詰まりなどが生じやすくなってしまう。

そこで本発明では、主管に対して先端ノズル断面積を小さくすることで、気送ガス量を増加させることなく、先端ノズル部のガス流速を高めることが可能となる。その結果、ノズル先端流速が速くなることから、粉体供給口の反対側へ効率よく充填することが可能となる。

主管に対する先端ノズルの断面積の割合が小さいほど先端ノズル流速を速くできるが、一方で、先端ノズル断面積が小さすぎると、粉体によるノズル先端の閉塞や圧力損失の増加による粉体充填速度の低下が発生する。よって、本発明ではその割合を２０～５０％とする。

ここで好ましいガス先端流速は、コンテナの大きさや粉体の種類などにもよるが、一般的には２ｍ/s以上であり、好ましくは３～８ｍ/ｓである。
また、粉体供給管における主管６と先端ノズル７の接続部は、粉体の詰まりなどを防止するために、５～４５°程度の穏やかな傾斜構造となっていることが好ましい。

上記粉体供給管による内袋２中への粉体の供給（充填）は、気送により行う。この気送ためのガスは、充填対象の粉体に対して不活性であればよいが、一般的には空気や窒素ガスが用いられ、コストを考慮すると空気が好ましい。また必要に応じて除湿した乾燥空気を用いることも好ましい。

気送用のガスの使用量は適宜設定すればよいが、一般的にはガス１Ｎｍ^３あたり粉体５０ｋｇ以下とすることが好ましく、より好ましくは同４０ｋｇ以下である。

先端ノズルの断面積は、コンテナの大きさや所望の充填時間に応じ、上記のようなガス先端流速や気送用ガスの使用量の範囲となるように適宜設定すればよいが、一般的には１０～４０ｃｍ^２である。また、先端ノズル部の長さも適宜設定できるが、一般的には５００～２０００ｍｍ程度である。

上記のような構造の粉体供給管を用いることにより、当該粉体供給管の先端はコンテナの中央部付近に存在する状態で粉体充填を開始することができる。即ち、ノズル先端流速が速くなっているため、先端ノズルをコンテナの最奥部まで送らずとも十分に奥まで粉体の充填が可能となる。なおここで中央部とは、コンテナ内の空間を前記供給口３から遠い側から、奥部、中央部、手前部と大まかに３つに分けた場合の中央部を意味し、厳密に長さの５０％にあたる位置を指すものではない。

また先端ノズルの垂直方向位置は、コンテナ内における充填後の粉体の上右端位置と同等もしくはそれよりも高い位置とする。

そして、充填が進行するにつれて徐々に粉体供給管を引き出すことで、コンテナを傾斜させることなく内袋の粉体供給口付近まで効率よく粉体の充填を行うことが可能となる。

充填が進行した後も粉体供給管を引き出さない場合、コンテナを傾けるなどすることなく、先端ノズルの位置よりも手前への充填することはできない。そのため粉体供給管の引き出しが必須となるが、本発明では粉体供給管の挿入長さを短くできるため（最奥まで挿入不要）、引き出し操作が少なくでき、さらにそれにより当該粉体供給管と前記供給口３との間からの粉体の漏れ出しリスクの低減や、内袋構成物質の擦れや破れによる内袋の内部汚染のリスクの低減が図れる。

上記のような方法で充填を完了したならば、前記供給口３および排気口４を定法に従って閉塞し、コンテナをトラック等により目的地まで移送すればよい。

本発明で粉体が充填される箱型コンテナおよび内袋の一様態を示す背面模式図。本発明におけるコンテナと内袋、及びこれらに設けられた供給口に挿入された粉体供給管（主管および先端ノズル）の一様態を示す側面模式図。

１箱型コンテナ
２内袋
３粉体供給口
４排気口
５粉体排出口
６主管
７先端ノズル

Claims

ゆるめ嵩密度が３０～１５０ｇ／Ｌである粉体をコンテナに充填する方法であって、該コンテナ内に、供給口及び排気口を有する内袋を設置し、該供給口から内袋内部に粉体供給管を横方向に挿入し、該粉体供給管から前記粉体を気送により内袋内部に送るに際して、前記粉体供給管は、主管と先端ノズルとを備えてなり、かつ当該先端ノズルの断面積が主管の断面積の２０～５０％である供給管を用いることを特徴とする前記方法。
コンテナを水平に保持したまま粉体の充填を行う請求項１記載の粉体をコンテナに充填する方法。
気送に際しての気送用ガスの量と粉体の量との割合が、ガス１Ｎｍ^３あたり粉体５０ｋｇ以下である請求項１又は２記載の粉体をコンテナに充填する方法。
ゆるめ嵩密度が３０～１５０ｇ／Ｌである粉体がフュームドシリカである請求項１乃至３いずれか記載の粉体をコンテナに充填する方法。
粉体の充填を、前記供給管の先端ノズルがコンテナの中央部付近に存在する状態で開始し、充填が進行するにつれて、徐々に供給管を引き出していく請求項１乃至４いずれか記載の粉体をコンテナに充填する方法。
前記内袋が、気密性を有する樹脂製の袋である請求項１乃至５いずれか記載の粉体をコンテナに充填する方法。