JPH01200913A

JPH01200913A - 成形ポリマー樹脂粒子のエルトリエーションの方法および装置

Info

Publication number: JPH01200913A
Application number: JP63290360A
Authority: JP
Inventors: Jerry Dale Ashworth; ジェリイ・デール・アッシュワース
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1987-11-20
Filing date: 1988-11-18
Publication date: 1989-08-14
Also published as: DE3882913T2; EP0316622A2; EP0316622A3; DE3882913D1; EP0316622B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発明の背景発明の分前本発明は、ポリマー樹脂の成形粒子を、汚染物である微
粉やより小さい異物から分離するための方法と装置に係
る。

従来技術の簡単な説明熱可塑性の成形または押出プロセスに使用するために製
造される合成ポリマー樹脂は、連続した長いロッド、ス
トランド、フィラメントまたはシートの形態で作られる
ことが多い。取扱い、輸送および貯蔵を容易にするため
に、これらの長い連続体はベレットなどのような小さい
成形粒子に切断（カット、チョップ）されることが多い
。ペレット化などのような粉砕では、所望の成形粒子と
共に微粉、粉塵（ダスト）および小粒子が同時に生成す
る。これらの粉塵、微粉または小粒子は所望の成形粒子
に対して（多くの場合）望ましくない汚染物質である。

これらが存在すると、ある場合には、この樹脂から熱加
工によって製品を作成する際にこれらの成形粒子の使用
に対して悪影響を及ぼすことになり得る異質性を招くこ
ともある。

このため、所望の成形粒子を浄化し、かつそれらの製造
に付随する汚染物である粉塵、微粉および小粒子からこ
れらの成形粒子を分離するのが望ましいことが多い。

従来、ポリマー樹脂の成形粒子を熱可塑性樹脂加工プロ
セスに使用する前にこれらの粒子を浄化または分級（分
粒）するのにエルトリエータが提供されていた。このよ
うなエルトリエータのひとつの例はベスクル・エルトリ
エータ（Ｗａｅｓｃｈｌｅ　Ｅｌｕｔｒｉａｔｏｒ）で
ある。この市販の装置では、汚染されている粒子を、比
較的大きなチャンバ内で、高圧ガス流に対して向流また
は直交流方向で高速度（およそ２５００メートル／分）
に加速する。この装置は普通貯蔵容器に入る空気コンベ
ヤ上に設置され、洗浄残渣（汚染物）がエルトリエータ
内に蓄積する。これら従来技術のエルトリエータはかな
り精巧にできた装置であり、その価格は＄３ｏ、ｏｏｏ
〜＄２００，０００の範囲である。またこれらは、労力
、維持費および蓄積した異物の除去という点でその操作
と維持にも費用が力入かる。

本発明の装置は当業界における改良であり、それによっ
て、製造が比較的簡単かつ安価でありその維持が容易な
装置と方法が提供される。本発明の装置の維持に必要な
労力は少ない。本発明の方法の実施に必要なエネルギー
要件は比較的低いにもかかわらず高度のエルトリニージ
ョンが達成される。本発明の方法および装置のその他の
利点は以下の記載から当業者に明らかとなろう。

発明の概要本発明は、ポリマー樹脂の成形粒子を分離浄化する方法
に関し、この方法は、一複数の粒子を第一のガスの流れの中に懸濁し、これら
の粒子をその流れの中で軸方向経路に沿って第一の位置
から第二の位置まで約０．　５〜１２メートル／秒の範
囲内の速度で推進し、−推進された粒子の流れを、第一
の位置と第二の位置との間の定められた空間内および平
均密度の範囲内に維持し、一前記の懸濁した粒子を、前記の定められた空間内で、
成形粒子に付随する小粒子、微粉および粉塵を前記粒子
から分離するのに充分な力によってかき混ぜ、一前記の定められた空間に、分離された小粒子、微粉お
よび粉塵を成形粒子から除去するのに充分な大きさの真
空力を適用することからなる。

また、本発明は、本発明の方法を実施するための装置に
も関する。

本発明の好適具体例の詳細な説明当業者には、添付の図面を参照しながら以下の説明を読
めば本発明が理解されるであろう。

添付の図面は、本発明の具体例のエルトリエータ１０の
一部を切り欠いた斜視図である。このエルトリエータ１
０は、開放人口１４と開放出口１６とを有する管１２か
らなる。この人口１４と出口１６との間に管状本体１８
が伸延しており、この本体は人口１４と出口１６との間
の開放チャンバ２０を規定するエンクロージャである。

このチャンバ２０によって、入口１４と出口１６との間
で開放された自由なガスの連通が達成される。管状本体
１８には、入口１４と出口１６との間の領域に複数個の
開口２２が設けられている。この開口２２のサイズと形
状は、分離すべき小さい汚染粒子は通過させるが以下に
より詳細に記載する分粒すべき成形ポリマ〜粒子はほと
んど通過させないように選択される。この本体１８の孔
のあいた部分または領域は、この開口２２の所で分離物
（すなわち分離すべき汚染物と分離用の流体）を管１２
の外へ分離しつつ、それと同時に分級された生成物をこ
の管１２内に保持するためのフィルタまたはスクリーン
として機能する。この具体例のエルトリエータ１０では
、管１２は丸い管である（ただし、他のいかなる幾何学
形状も使用することができる）。開口２２は、この管１
２の外周上にあり、チャンバ２０がこの間口２２によっ
てこの開口２２の所のすべての側面上で部分的に開放さ
れるように管１２の周囲を取り巻いている。

この間口２２の所には管１２を覆ってスリーブハウジン
グ２４が取付けられている。このスリーブハウジング２
４は管１２と共に、ハウジング２４と管１２との間のス
ペースを囲んでいる。このハウジング２４は気密である
。チャンバ２０とスペース２６との間のガスの連通（流
通）は開口２２を通して可能になっている。アパーチャ
（孔）２８．３２．３４によって、圧縮ガスラインおよ
び真空ラインすなわち配管とスペース２６との連絡が可
能になっている。アパーチャ２８は、真空ラインである
導管３０中に通じている。アパーチャ３２．３４は、圧
縮ガス配管すなわちパイプライン３８と気体で連通して
いるマニホールド３６中に通じている。これらのアパー
チャ２８．３２．３４はすべて管１２の開口２２の部分
とほぼ並んだレベルに配置されている。

このエルトリエータ１０は、（人口１４、出口１６およ
びアパーチャ２８．３２．３４を別にして）気密な構造
を維持するのに充分な強度と特性を備えた従来の材料の
いずれからも製造することができる。代表的な材料とし
ては金属、合成ポリマー樹脂、木材およびセラミックス
がある。便利な材料は鉄であり、亜鉛メッキ鉄などのよ
うなさび止め鋼材が有利である。

使用の際には、エルトリエータ１０を装着して、成形ポ
リマー樹脂粒子の流れ、たとえば樹脂押出機などのよう
なポリマー樹脂成形製品ラインの最後のベレタイザにお
ける汚染された製品を、人口１４中に受容する。このエ
ルトリエータ１０は、ベレタイ、袂やその他ポリマー樹
脂固体を粉砕する手段のすぐ後でプロセスラインに組込
むと有利である。出口１６は、このエルトリエータ１０
を通過して浄化され分粒された製品の貯蔵容器と連結し
てもよい。真空配管ライン３０は真空源に接続する。こ
の真空源は、開口２２を通して分離された物質を集める
ためのタンク手段を含んでいてもよい。導管３８は圧縮
ガス源に連結され、このガスをマニホールド３６に送出
し、最終的には開口３２．３４に送出する。このエルト
リエータ１０では２個の開口３２．３４が示されている
が、情況（たとえば、チャンバ２０の長さに関連した情
６１）によっては１個で充分であることもあろうし、以
下にさらに詳しく記載するように２個より多いのが望ま
しいこともあろう。

エルトリエータ１０は所望の任意の寸法で作成すること
ができるが、良好な工学慣習に基づくいくつかの関係、
たとえば、管１２の直径および開口２２により形成され
る開放スクリーン区域の面積と、真空導管３０およびそ
れにつながるアパーチャ２８のサイズとの関係に従うべ
きであることが理解されよう。このエルトリエータ１０
の操作を、以下の寸法を宵するひとつの具体例のエルト
リエータに対して、以下に記載する。

管１２直径−５〜２５ｃｍ管１２長さ一４〜１８０ｃｍ管開口２２−４〜４０メツシュのスクリーンとなるのに充分なもの。

この装置１０は、以下の手順に従って本発明のガ法を実
施する際に使用できる。たとえばペレット化によって粉
砕されてから間もないポリマー樹脂の成形粒子を、ペレ
ット化に伴う微粉、粉末、小粒子や、その他ペレット化
装置に付随する金属屑などのような汚染物と共に、ベレ
タイザからすぐに受容されるように供給する。供給する
成形粒子の例を挙げると、平均の直径が５０ミクロン未
満であり、たとえば、ポリオレフィン、ポリエーテルア
ミド、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアクリレ
ート、ポリフェニレンスルフィド、ポリアミド、ポリエ
ステルなどがある。エルトリニージョン用に供給された
粒子は、ポリマー樹脂の成形粒子は開口２２を通過しな
いが汚染小粒子は通過するようにこの間口２２が選択さ
れているという点で、特定のエルトリエータ１０に適合
している。

エルトリニージョン用に汚染物質と共に供給された成形
粒子は、空気または不活性ガス、すなわち分離浄化すべ
き成形粒子の化学組成に悪い影響を及ぼすことのない気
体などのようなガスの流れの中に懸濁される。次に、汚
染物と共に懸濁された成形粒子は、０．　５〜１２メー
トル／秒の範囲内の速度でエルトリエータ１０の入口１
４中に推進され、チャンバ２０を通過して軸線上を運搬
され、同じ軸線に沿って出口１６に向かいかつそこから
出て運ばれて、貯蔵状態になるかまたはすぐに使用され
る。排出された粒子は、汚染物の微粉、粉塵または小粒
子および金属その他の汚染物から分離されており、その
ような汚染物を含んでいない。上でふれた軸線は図面か
ら分かるようにほぼ真直ぐな軸線である。しかし、推進
された粒子の均一な密度を軸線に沿ったあらゆる点で維
持するのを容易にするためには直線の軸線が好ましいで
あろうが、これは必要なわけではなく、エルトリエータ
１０は、懸濁され推進された物質が入口１４から出口１
６まで曲線の経路に従って通過するようにしてもよい。

これらの物質がチャンバ２０内を通過している間にに記
の真空源を作動させてスペース２６内に部分的な真空を
形成する。この形成された真空は、人口１４中に導入さ
れたガスの流れの中に懸濁しているかまたは懸濁された
不要な微粉、粉塵、小粒子およびその他の汚染物を、開
口２２を介してチャンバ２０から引出すのに充分な力で
あるのが有利である。こうして真空によって開口２２を
介して引出すことにより、分離浄化された成形ポリマー
粒子から洗浄汚染物質が物理的に分離され、一方この成
形ポリマー粒子は開口２２を通り抜けることができない
ために出口１６を介して通過することになる。真空によ
りスペース２６中に運ばれた洗浄汚染物質は、エルトリ
エータ１０からアパーチャ２８と導管３０を介して運搬
されて最終的に処分される。この真空は、所望の成形粒
子がチャンバ２０を通過するのを妨げるような大きさで
あってはならない。

本発明の方法を実施するには上記のようなエルトリエー
タ要素の寸法に応じて広い範囲の真空度を適用できるが
、エルトリエータ１０が上記の寸法の直径、長さおよび
開口をもっている場合スペース２６にかかる真空はたと
えば２５〜５００ｍｍＨｇの範囲内であろう。

本発明の方法を実施するためのエルトリエータ１０の重
要な特徴は、成形ポリマー粒子がチャンバ２０内を通っ
て運搬されている間、洗浄を受ける成形粒子に物理的に
付着している微粉、粉塵または類似の汚染物を分離する
際の補助とするために、これらの成形ポリマー粒子を掻
き混ぜる手段である。このような付着は、ある場合には
、物理的な結合、すなわち小粒子の不完全な分離のため
であったり、あるいは微粉や粉塵を所望の生成物粒子す
なわちベレットの表面に付着させる静電荷のためであっ
たりする。

この移動している成形粒子を掻き混ぜるための手段は、
これらの粒子がチャンバ２０内を通って運搬されている
間にその粒子上に焦点を当てた超音波発生機でよい。こ
のエネルギ波とたくさんの粒子との衝突により、これら
の粒子は揺すられて、付着している汚染粉塵、微粉およ
び汚染小粒子から分離される。また、この超音波の振動
により、粉塵や微粉はキャリアガス流中に懸濁した状態
で維持される。さらに詳細にいうと、粒子を運搬してい
るガス流を貫通する超音波によって、ガスの分子が前後
に振動し、その結果それに伴って粒子も同様な前後運動
をすることになる。振動する粒子はその前後運動を隣接
する粒子に伝える。限定された区域内で粒子に前後運動
をさせることによってこれらの粒子は付着している微粉
、粉塵および小粒子と離されて揺すられる。

超音波振動は、管１２の壁中に組込まれた音響トランス
デユーサによって発生させられ、チャンバ２０上に絞ら
れる。このトランスデユーサは約５０００ヘルツを越え
、好ましくは２０，０００〜４０，０００ヘルツの振動
数をもつ電気振動子によって駆動され得る。この超音波
振動の振幅は、２５〜２５０００サイクル／秒の振動数
で０．００２〜０．０１ｍｍの範囲であるのが有利であ
る。

そのような超音波発生機は業界でよく知られており、多
くの市販製品から入手可能である。

成形ポリマー樹脂粒子がチャンバ２０を通過する間に、
付着している粉塵、微粉および小粒子を離れさせるため
にこれらの粒子を攪拌（振動）させる他の手段も当業者
には明らかであろう。しかし、構成、維持および操作が
簡単という利点のある特に有利な手段は、アパーチャ２
２とほぼ軸方向で整列した点で、チャンバ２０内を推進
されて行く粒子の加速された速度方向を横切る方向から
、圧縮された空気または不活性ガスのジェットを成形ポ
リマー樹脂粒子に向ける手段である。添付の図面に示さ
れている具体例のエルトリエータ１０では、高圧の圧縮
空気その他のガスを導管３８内に導入した後、マニホー
ルド３６中に導いてアパーチャ３２．３４から放出する
。広い範囲の圧力を使用することができるが、典型的な
圧縮ガスのジェットは約１５〜約９０ｐｓｉの圧力下で
スペース２６に解放される。本発明の方法で分離浄化す
べき成形ポリマー樹脂粒子がさらに汚染されるのを防ぐ
ために、このエルトリエータ１０内に導入される圧縮ガ
スは、空気などのようなガス中に通常見られる煙、粉塵
、花粉、灰、胞子などの物質の粒子のような汚染物を含
まないきれいなものであるべきであることが理解できよ
う。したがって、所望の目的を達成するには、圧縮ガス
をエルトリエータ１０内に入れる前に上記のような異物
を除くために濾過するのが有利であろう。導管３８にイ
ンラインで設けた電気集塵機を始めとする通常の有用な
いかなるフィルタ手段を使用してもよい。そのようなデ
バイスはよく知られており、たとえば米国特許箱２．９
２５．８８１号、第３゜０４０．４９７号、第３，５８
１，４６２号、第３．７３５，５６０号、第３．７６３
．６３３号、第４，００７，０２４号および第４．　０
２２．　５９４号に記載されている。０．０１ミクロン
より小さい粒子を９５％の効率で除去することができる
ガス濾過ユニットは、たとえば米国テキサス州ヒユース
トンのフィルタラボ社（Ｆｌｌｔｅｒｌａｂ　Ｃｏｒｐ
、）など多くの製造業者から市販されている。

ガス導管３８に電気集塵機濾過デバイスを備えた別の具
体例のエルトリエータ１０では、エルトリエータ１０の
チャンバ２０に導入される圧縮ガスの単極性（負または
正）イオン化用手段を有利に使用できる。イオン化され
たガスは、ある場合には（成形ポリマー樹脂粒子から分
離すべき微粉、粉塵および小粒子に応じて）、成形ポリ
マー樹脂粒子から汚染物を分離するのを容品にして促進
することができる。実際、これは、汚染物が静電力によ
って成形粒子に付着している場合特に重要である。圧縮
ガスを処理してイオン濃度が１立方センチメートル当た
り１００〜８０００イオンとするのが有利である。その
ような程度の濃度を得ることができるイオン化装置はよ
く知られており入手が可能である。たとえば、本発明の
エルトリエータ１０の導管３８に装着することができる
と思われる空気イオン化装置と電気集塵機の組合せが記
載されている米国特許節２．９３３，１５１号を参照さ
れたい。圧縮ガスのジェットの力によって、このジェッ
トは、開口２２（これはこの場合にはノズルとして働く
）を通ってスペース２６とチャンバ２０を突抜けて進み
、チャンバ２０内を移動する複数個の成形ポリマー樹脂
粒子に衝突する複数個のジェット亜流を形成する。この
ジェットは、成形粒子が隣接する粒子と互いに衝突する
のに充分な力でこれらの粒子に衝撃を与える。典型的な
力は２〜１００ｋｇの範囲内である。その結果、超音波
による攪拌の場合と同様に、粒子に激しい衝撃を与えて
揺すぶり、粉塵、微粉または小粒子の付着を弱くする。

衝撃を受けた粒子は移動して隣の粒子に衝突し、そのた
めに衝撃と攪拌が長く続くことになる。添付の図面には
、ジェット流を導入するふたつのアパーチャ３２と３４
が示されている。しかし、（アパーチャの数は）どんな
数を使用してもよく、特にチャンバ２０の長さが長くな
ったエルトリエータ１０ではより多くの数の方が望まし
いであろう。また、マニホールド３６を延長して、圧縮
ガスジェットが最終的に開口２２のノズルを介して放出
されるようスペース２６内に導入される代わりに、チャ
ンバ２０内に直接圧縮ガスジェットが導入されるように
エルトリエータ１０を構成することができる。しかし、
このような構成をとると効率が低下することがあり、そ
の結果管１２の長さを長（する必要が生じる。

チャンバ２０を通過する粒子の攪拌または振動用に選択
した特定の手段には関係なく、粒子を攪拌または振動し
て上記したように衝撃、振盪および運動させることがで
きなくなるほど密に粒子が詰まっていてはならないこと
が分かるであろう。

また、汚染物質が上記のように真空の下で粒子本体から
離れて行くために充分な空間が粒子間になければならな
い。もちろん広い範囲の密度を使用することができる。

これらの粒子の最小の密度は、分離浄化すべき粒子が横
方向に動くのに充分な空間が生じる程度のものである。

一般に、チャンバ２０内で粒子を運ぶガス流中の粒子の
平均密度は、平均直径が５０ミクロン未満の粒子の場合
的２００〜３０００ｋｇ／ｒｎ３の範囲内が有利である
。

【図面の簡単な説明】

添付の図は、本発明の具体例の装置の（一部切り欠いた
）斜視図である。１０・・・本発明のエルトリエータ、１２・・・管、１
４・・・開放入口、１６・・・開放出口、１８・・・管
状本体、２０・・・開放チャンバ、２２・・・開口、２
４・・・スリーブハウジング、２６・・・スペース、２
８．３２．３４・・・アパーチャ（孔）、３０・・・真
空ライン、３６・・・マニホールド、３８・・・圧縮ガ
ス配管。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリマー性樹脂の成形粒子を分離浄化する方法で
あって、（ａ）複数の粒子を第一のガスの流れの中に懸濁し、こ
れらの粒子をその流れの中で軸方向経路に沿って第一の
位置から第二の位置まで０．５〜１２メートル／秒の範
囲内の速度で推進し、（ｂ）この粒子の流れを、第一の位置と第二の位置との
間の定められた空間内および平均密度の範囲内に維持し
、（ｃ）前記懸濁した粒子を、前記定められた空間内で、
成形粒子に付随する小粒子、微粉および粉塵を前記粒子
から分離するのに充分な力によってかき混ぜ、（ｄ）前記定められた空間に、分離された小粒子、微粉
および粉塵を成形粒子から除去するのに充分な力の真空
を適用することからなる方法。
（２）軸方向経路を横切る方向から、前記懸濁粒子のい
くらかに圧縮ガスのジェットを衝突させることによって
かき混ぜる請求項１記載の方法。
（３）前記粒子が５０μ未満の平均直径を有する請求項
１記載の方法。
（４）前記粒子がポリカーボネートである請求項３記載
の方法。
（５）軸方向経路が直線である請求項１記載の方法。
（６）真空が約２５〜５００ｍｍＨｇの範囲内である請
求項１記載の方法。
（７）軸線を横切る線に沿った圧縮ガスのジェットを前
記定められた空間内の前記粒子に衝突させることによっ
てかき混ぜる請求項１記載の方法。
（８）圧縮ガスの圧力が１５〜９０ｐｓｉである請求項
７記載の方法。
（９）（Ａ）（ｉ）第一の開放端、（ｉｉ）第二の開放端、および（ｉｉｉ）第一と第二の開放端の間に開放的に流体連通した内部チャンバを規定し、エルトリ
エータ内で分離浄化すべき粒子の通過を阻止するサイズ
と形状をした前記チャンバ内に開口している複数個のア
パーチャを有する、第一の開放端と第二の開放端との間
の本体を有する管、（Ｂ）管本体を包囲しアパーチャから離隔されているハウジング手段、（Ｃ）圧縮ガスをハウジング手段内へ供給するための入口、および（Ｄ）ハウジング手段から真空源に通じる出口からなるポリマー性樹脂粒子用エルトリエータ。
（１０）管が５〜２５ｃｍの直径を有する請求項９記載
のエルトリエータ。
（１１）管が４〜１８０ｃｍの長さを有する請求項１０
記載のエルトリエータ。
（１２）アパーチャが４〜４０メッシュのスクリーンを
提供する請求項１１記載のエルトリエータ。
（１３）さらに前記入口と流体連通している圧縮ガス源
を含んでおり、前記ガスの圧力が１５〜９０ｐｓｉであ
る請求項１２記載のエルトリエータ。
（１４）前記出口が２５〜５００ｍｍＨｇの真空源と流
体連通している請求項１３記載のエルトリエータ。