JPH07188448A - 予備発泡装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 発泡性樹脂粒子を収容する容器本体２３と、
この容器本体２３内に底部から加熱媒体を導入させる導
入室３２とを有した予備発泡装置には、容器本体の側壁
を加熱する蒸気ジャケット２７が設けられているもの。 【効果】 側壁に付着した発泡性樹脂粒子を蒸気ジャケ
ット２７による側壁の加熱で、発泡させることが可能な
ため、予備発泡粒子の製造に要する時間を短縮できると
共に、粒径を揃えることが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発泡性熱可塑性樹脂粒
子を蒸気等の加熱媒体を用いて加熱発泡させる予備発泡
装置に関するものであり、詳細には、予備発泡装置の側
壁に付着した発泡性樹脂粒子を充分に発泡させることが
できる予備発泡装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発泡性熱可塑性樹脂粒子を型内発泡させ
て発泡成形して発泡成形品を製造する場合には、ポリス
チレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹
脂粒子に、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の
易揮発性発泡剤を含有させて発泡性を付与した発泡性樹
脂粒子を、水蒸気などの加熱媒体により加熱して予備発
泡させて予備発泡粒子とし、次いでこの予備発泡粒子を
成形型内に充填し、これを加熱媒体により再度加熱し
て、発泡粒子を二次発泡させると同時に相互に融着させ
て発泡成形品を得ている。

【０００３】上記の発泡性熱可塑性樹脂粒子（以下、発
泡性樹脂粒子と称する）の製造は、一般に、予備発泡装
置で行われている。従来の予備発泡装置は、発泡性樹脂
粒子を収容可能であると共に、底部から蒸気を導入可能
な容器本体を有しており、発泡性樹脂粒子は、上記の容
器本体に収容された後、容器本体の底部から導入された
蒸気で加熱され、所定の発泡倍数に発泡した予備発泡粒
子とされるようになっている。

【０００４】この際、予備発泡装置に導入された蒸気
は、発泡性樹脂粒子を加熱しながら容器本体の下部から
上部に移動するため、発泡性樹脂粒子に付与される熱量
は、容器本体の上部と下部とで異なったものになってい
る。従って、予備発泡粒子は、容器本体の下部で発泡倍
数が高くなる一方、上部になる程、発泡倍数が低下する
ことになり、容器本体内で発泡倍数のばらつきを生じる
ことになっている。そして、この発泡倍数のばらついた
予備発泡粒子は、発泡性樹脂粒子の成形型内への充填お
よび発泡を不均一化させ、発泡成形品の品質を低下させ
る要因になっている。

【０００５】そこで、従来の予備発泡装置には、発泡性
樹脂粒子を撹拌する撹拌羽根が設けられており、この撹
拌羽根は、発泡性樹脂粒子を容器本体内で上下方向およ
び左右方向に移動させるようになっている。これによ
り、予備発泡装置は、加熱時に上部および下部に存在し
ていた発泡性樹脂粒子を均一に加熱させることが可能に
なり、粒径の揃った予備発泡粒子を形成することが可能
になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の予備発泡装置では、予備発泡装置の側壁に付着した
発泡性樹脂粒子を発泡させることが困難であるという問
題がある。

【０００７】即ち、予備発泡装置に設けられた撹拌羽根
は、加熱時に容器本体の上部および下部に存在していた
発泡性樹脂粒子を上下方向および左右方向に移動させる
ようになっているが、撹拌羽根が発泡性樹脂粒子を外周
方向に押し出す力も発生するため、側壁に付着している
発泡性樹脂粒子を移動させることができない。また、発
泡性樹脂粒子を加熱する蒸気は、容器本体の底部から導
入されるため、容器本体の側壁に付着した発泡性樹脂粒
子と接触し難く、さらに、この発泡性樹脂粒子には、外
部の温度が側壁を介して伝達されている。これにより、
側壁に付着した発泡性樹脂粒子は、加熱が不充分になる
ことで発泡が困難なものになっている。

【０００８】発泡剤として、プロパン、ブタン、ペンタ
ン等の炭化水素を含有させた発泡性ポリスチレン粒子を
予備発泡させる場合には、通常、３〜５分程度の時間を
かけて所定の発泡倍数に発泡させるため、この間に容器
本体の側壁も加熱されて側壁に付着した発泡性樹脂粒子
にも熱が伝達されて、それ程重大な問題とはならない。
しかしながら、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレ
ンで改質したポリエチレン等のポリオレフィンを主体と
した発泡性樹脂粒子や、発泡剤として炭酸ガス等の無機
ガスを含有させた発泡性ポリスチレン粒子等は、所定の
発泡倍数に発泡させるまでに、概ね６０秒以内という短
時間で発泡が完了する。そのために容器側壁まで加熱さ
れる充分な時間がないことから、側壁に付着した発泡性
樹脂粒子は、加熱が不十分となる。その結果、上記の発
泡性樹脂粒子の場合には、容器側壁に約５％付着し、均
一に発泡した予備発泡粒子が得られないという欠点があ
った。

【０００９】このように、従来の予備発泡装置は、側壁
に付着した発泡性樹脂粒子を発泡させることが困難なた
め、予備発泡粒子の製造に要する時間が長くなると共
に、予備発泡粒子の粒径が不揃いになり易いものになっ
ている。従って、本発明においては、容器本体の側壁に
付着した発泡性樹脂粒子を充分に加熱することができる
予備発泡装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る予備発泡装
置は、上記課題を解決するために、発泡性樹脂粒子を収
容する容器本体と、この容器本体内に底部から蒸気等の
加熱媒体を導入させる導入室である蒸気室とを有し、導
入された加熱媒体で発泡性樹脂粒子を加熱して所定粒径
の予備発泡粒子に形成する予備発泡装置であって、上記
容器本体の側壁の周囲には、容器本体の側壁を加熱する
加熱手段が設けられており、この加熱手段は、例えばＴ
ＩＣ装置で制御される制御弁で蒸気量が調整され、所定
の温度に設定可能な蒸気ジャケットからなっていること
を特徴としている。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、加熱手段は、容器本体の
側壁を加熱して、この側壁を介して側壁の内面に付着し
た発泡性樹脂粒子を加熱することになる。これにより、
側壁に付着した発泡性樹脂粒子は、加熱手段で加熱され
た側壁と、容器本体の底部から導入された加熱媒体とで
加熱されることになり、たとえ加熱媒体から付与される
熱量が僅かであった場合でも、側壁から発泡に必要な熱
量が付与されることになる。

【００１２】従って、充分な加熱により発泡した発泡性
樹脂粒子は、未発泡のビーズ状の発泡性樹脂粒子よりも
比重が小さくなることで、浮力が発生することになる。
そして、この浮力は、発泡性樹脂粒子を側壁から離反さ
せることになり、側壁に付着していた発泡性樹脂粒子
は、容器本体内に存在していた発泡性樹脂粒子と共に加
熱媒体で均一に加熱されることになる。これにより、予
備発泡装置は、容器本体に収容された全ての発泡性樹脂
粒子を均一な粒径の予備発泡粒子に形成することが可能
になると共に、予備発泡粒子の形成に要する時間を短縮
することが可能になっている。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例について図１および図２に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１４】本実施例に係る予備発泡装置は、発泡性樹
脂粒子を予備発泡させる予備発泡系の予備発泡工程で使
用されるようになっている。予備発泡装置は、発泡性樹
脂粒子を空気と加熱媒体である蒸気とで加熱して例えば
１ｍｍ等の所定の粒径に発泡させるようになっており、
図１に示すように、発泡性樹脂粒子を収容する例えば１
１０ｃｍの内径の容器本体２３を有している。尚、上記
の加熱媒体は、蒸気に限定されることはなく、例えば加
熱された空気等であっても良い。

【００１５】上記の容器本体２３の側壁には、赤外線式
光電検出器２４・２５・２６が設けられており、赤外線
式光電検出器２４・２５・２６は、上部から下部にかけ
て所定間隔で複数箇所に配設されることで、予備発泡粒
子の上面位置を検出し、発泡性樹脂粒子の発泡の程度を
把握させるようになっている。また、容器本体２３の側
壁には、図示しない温度センサが設けられており、この
温度センサは、容器本体２３内の温度を測定すること
で、発泡性樹脂粒子の温度を把握させるようになってい
る。

【００１６】さらに、容器本体２３の側壁の周囲には、
この側壁を加熱する加熱手段である蒸気ジャケット２７
が設けられている。この蒸気ジャケット２７には、制御
弁２９を介して蒸気を導入するジャケット用蒸気配管２
８が接続されていると共に、ＴＩＣ(Temperature Indic
ated Controller)装置３１が設けられており、ＴＩＣ装
置３１は、蒸気ジャケット２７内の温度を測定して例え
ば９９〜１０５℃等の所定の温度となるように制御弁２
９の開閉を制御して蒸気量を調整するようになってい
る。

【００１７】また、容器本体２３の底部には、複数の蒸
気孔を介して容器本体２３と連通された導入室である蒸
気室３２が設けられている。この蒸気室３２には、７５
〜８０℃程度に加熱された空気を有した加熱空気配管３
４と、発泡性樹脂粒子を加熱させる蒸気を有した蒸気室
用蒸気配管３６と、蒸気を所定の温度に冷却する冷却用
の空気を有した空気配管３５とが接続されている。そし
て、上記の加熱空気配管３４には、発泡性樹脂粒子の発
泡時に開栓状態にされる制御弁３７が設けられており、
この制御弁３７は、上記の加熱空気を加熱空気配管３４
および蒸気室３２を介して容器本体２３に導入させるよ
うになっている。

【００１８】また、蒸気室用蒸気配管３６は、第１蒸気
配管３６ａと第２蒸気配管３６ｂと第３蒸気配管３６ｃ
との３系統に分岐されており、各蒸気配管３６ａ・３６
ｂ・３６ｃは、同一量の蒸気を供給可能になっている。
また、各蒸気配管３６ａ・３６ｂ・３６ｃには、制御弁
３８・３９・４０がそれぞれ設けられている。これらの
制御弁３８〜４０は、発泡性樹脂粒子が発泡前のビーズ
状であるときに全制御弁３８〜４０が開栓状態にされ、
発泡性樹脂粒子が潜熱で蒸気から熱を吸収しているとき
に制御弁３８・３９が開栓状態にされる一方、制御弁４
０が閉栓状態にされ、発泡性樹脂粒子が発泡を開始した
ときに制御弁３８が開栓状態にされる一方、制御弁３９
・４０が閉栓状態にされるようになっている。

【００１９】また、上記の制御弁３８〜４０と同様の制
御弁４２は、空気配管３５にも設けられており、開閉動
作で冷却用の空気の蒸気室３２への導入を規制するよう
になっている。そして、蒸気室３２は、上記の冷却用の
空気と制御弁３８〜４０の開閉により供給量が調整され
る蒸気とを混合し、発泡性樹脂粒子の発泡に最適な温度
の蒸気を容器本体２３内に供給するようになっている。

【００２０】また、容器本体２３の中心部には、図示し
ないモータ等でＡ方向および逆方向に回転可能な回転軸
４３が設けられており、この回転軸４３は、上記のモー
タ等で回転速度も任意に変更されるようになっている。
上記の回転軸４３には、円柱形状に形成された撹拌棒４
４…が設けられており、これらの撹拌棒４４…は、上方
向から見て十字形状に配設された４本を１組とされた４
組みが回転軸４３の上部に等間隔で設けられている。そ
して、これらの撹拌棒４４…は、容器本体２３の上部に
存在する発泡性樹脂粒子を撹拌するようになっている。

【００２１】また、撹拌棒４４…の下方には、平板形状
に形成された傾斜撹拌板４５…が撹拌棒４４と同様に十
字形状に４本を１組みとして回転軸４３に設けられてい
る。

【００２２】これらの傾斜撹拌板４５…は、４組みが等
間隔で配設されており、最下部に位置する傾斜撹拌板４
５…は、容器本体２３の底部に近接して配設されるよう
になっている。そして、これらの傾斜撹拌板４５…は、
上面および下面の幅方向が容器本体２３の底面に対して
回転軸４３の回転方向Ａに下降するように傾斜して配設
されており、回転方向Ａに移動する上面で容器本体２３
の下部に存在する発泡性樹脂粒子を上方向へ押し上げる
ようになっている。

【００２３】上記の構成において、予備発泡装置の動作
について以下に説明する。

【００２４】先ず、所定量の発泡性樹脂粒子が容器本体
２３の上部に配設された図示しないホッパーより所定量
バッチ式に供給された後、回転軸４３がＡ方向に回転さ
れることになる。このＡ方向に回転された回転軸４３に
は、撹拌棒４４…と傾斜撹拌板４５…とが設けられてお
り、容器本体２３の下部に存在する発泡性樹脂粒子は、
傾斜撹拌板４５…で上方向に押し上げられ、上部に移動
した際に撹拌棒４４で撹拌されることになる。これによ
り、発泡性樹脂粒子は、上記の撹拌棒４４…と傾斜撹拌
板４５…とで上下方向および左右方向に撹拌されること
で、容器本体２３の上部から下部にかけて一様に撹拌さ
れることになる。

【００２５】上記の撹拌が開始されると、蒸気が蒸気室
３２と蒸気ジャケット２７とに供給される。蒸気室３２
に供給された蒸気は、空気配管３５の冷却用の空気と混
合され、発泡性樹脂粒子の発泡に最適な温度とされた
後、蒸気室３２から上方向に位置する容器本体２３に供
給される。そして、この蒸気は、容器本体２３の下部か
ら上方向へ移動する際に、発泡性樹脂粒子に熱量を付与
することになり、発泡性樹脂粒子は、蒸気の加熱で樹脂
が軟化することになる。そして、樹脂の軟化が進行する
と、含浸された発泡剤の膨張により発泡性樹脂粒子自身
も膨張することになり、この発泡剤で気泡が形成された
予備発泡粒子が形成されることになる。

【００２６】この際、発泡性樹脂粒子は、撹拌棒４４…
と傾斜撹拌板４５…とで容器本体２３の上部から下部に
かけて一様に撹拌されている。従って、発泡性樹脂粒子
は、蒸気の熱量が容器本体２３の下部から上部に移動す
るに伴って低下した場合でも、蒸気で均一に加熱される
ことになり、均一な粒径の予備発泡粒子に形成されるこ
とになる。また、発泡性樹脂粒子は、上記の一様な撹拌
で粒子同士の長時間の接触による接着が防止されること
になり、この接着の防止は、塊状粒子の発生を防止する
ことになっている。

【００２７】一方、蒸気ジャケット２７に供給される蒸
気は、ジャケット用蒸気配管２８の制御弁２９とＴＩＣ
装置３１とで蒸気ジャケット２７内の温度が例えば９９
〜１０５℃となるように供給量が制御されており、この
蒸気で温度制御された蒸気ジャケット２７は、容器本体
２３の側壁を加熱して、この側壁を介して側壁の内面に
付着した発泡性樹脂粒子を加熱することになる。これに
より、側壁に付着した発泡性樹脂粒子は、蒸気ジャケッ
ト２７で加熱された側壁と、容器本体２３の下部から上
昇する蒸気とで加熱されることになり、たとえ蒸気から
付与される熱量が僅かであった場合でも、側壁から発泡
に必要な熱量が付与されることになる。

【００２８】上記の充分な加熱により発泡した発泡性樹
脂粒子は、未発泡のビーズ状の発泡性樹脂粒子よりも比
重が小さくなることで、浮力が発生することになり、こ
の浮力は、発泡性樹脂粒子を側壁から離反させることに
なる。これにより、側壁に付着していた発泡性樹脂粒子
は、上述の撹拌棒４４…と傾斜撹拌板４５…とで容器本
体２３の上部から下部にかけて一様に撹拌されることに
なり、容器本体２３内に存在していた発泡性樹脂粒子と
共に蒸気で均一に加熱され、結果として均一な粒径の予
備発泡粒子に形成されることになる。そして、予備発泡
粒子が例えば上部の赤外線式光電検出器２４で検出され
た場合には、予備発泡粒子が所定の粒径にまで発泡した
として、予備発泡動作が終了されることになる。

【００２９】次に、蒸気室３２に供給される蒸気供給量
と加熱空気と回転軸４３の回転数との調整による予備発
泡粒子の製造方法について説明する。

【００３０】容器本体２３に蒸気を充填することによる
容器温度と加熱時間との関係は、例えば図２に示すよう
になっており、この関係から、発泡性樹脂粒子は、７０
℃程度にまでビーズ状の状態で正比例的に加熱され、発
泡を開始する際の潜熱で温度が一時的に低下または安定
する安定期間を経た後、急激に上昇することが判明して
いる。

【００３１】従って、加熱開始から７０℃程度まで加熱
する際は、図１に示すように、全ての制御弁３８〜４０
を開栓状態にして蒸気の供給量を最大にすると共に、回
転軸４３の回転数を４０ｒｐｍにする。これにより、発
泡性樹脂粒子は、大量の蒸気で加熱されることで、７０
℃程度にまで到達する時間が短縮されることになる。こ
の後、発泡性樹脂粒子の潜熱で温度が低下または安定し
た場合には、制御弁４０が閉栓状態にされ、蒸気室３２
には、開栓状態の制御弁３８・３９から中量の蒸気が供
給されることになる。そして、回転軸４３の回転数が６
０ｒｐｍに増速され、発泡性樹脂粒子の撹拌が促進され
ることになる。これにより、発泡性樹脂粒子は、粒子の
流動による熱伝達が活発になり、潜熱による安定期間が
短縮化されることになる。

【００３２】次に、発泡性樹脂粒子の温度が急激に上昇
した場合には、制御弁４０に加えて制御弁３９も閉栓状
態にされ、開栓状態の制御弁３８から少量の蒸気が蒸気
室３２に供給されることになる。そして、回転軸４３の
回転数が４０ｒｐｍに減速されると共に、加熱空気配管
３４の制御弁３７が開栓状態にされる。これにより、容
器本体２３には、加熱空気配管３４の７５〜８０℃程度
の加熱空気が蒸気室３２を介して導入されることにな
り、発泡性樹脂粒子は、上記の加熱空気で表面収縮のな
い予備発泡粒子とされることになる。

【００３３】このように、上記の製造方法で発泡性樹脂
粒子を加熱した場合には、ビーズ状の発泡性樹脂粒子か
ら潜熱による安定期間に至るまでに要する時間の短縮と
安定期間の短縮とで、予備発泡粒子の製造に要する時間
を短縮することが可能になり、生産性を向上させること
が可能になっている。

【００３４】尚、本実施例における容器本体２３の側壁
の加熱は、蒸気が導入される蒸気ジャケット２７からな
る加熱手段で行われるようになっているが、これに限定
されることはなく、側壁を所定の温度範囲で加熱できれ
ば例えばバンドヒータ等の加熱手段で行われるようにな
っていても良い。

【００３５】

【発明の効果】本発明に係る予備発泡装置は、以上のよ
うに、発泡性樹脂粒子を収容する容器本体と、この容器
本体内に底部から加熱媒体を導入させる導入室とを有
し、導入された加熱媒体で発泡性樹脂粒子を加熱して所
定粒径の予備発泡粒子に形成する予備発泡装置であっ
て、上記容器本体の側壁の周囲には、容器本体の側壁を
加熱する加熱手段が設けられている構成である。

【００３６】これにより、側壁に付着した発泡性樹脂粒
子が加熱手段で加熱された側壁と容器本体の底部から導
入された加熱媒体とで加熱されるため、たとえ加熱媒体
から付与される熱量が僅かであった場合でも、側壁から
発泡に必要な熱量が付与されることになり、未発泡のビ
ーズ状の発泡性樹脂粒子よりも比重が小さくなることで
浮力が発生し、この浮力で側壁から離反された発泡性樹
脂粒子が容器本体内に存在していた発泡性樹脂粒子と共
に加熱媒体で均一に加熱されることになる。そして、こ
の均一な加熱により全ての発泡性樹脂粒子を均一な粒径
の予備発泡粒子に形成することが可能になると共に、予
備発泡粒子の形成に要する時間を短縮することが可能に
なるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における予備発泡装置の概略
構成図である。

【図２】蒸気供給量と加熱空気と回転軸の回転数と容器
温度との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

２３ 容器本体 ２４・２５・２６ 赤外線式光電検出器 ２７ 蒸気ジャケット（加熱手段） ２８ ジャケット用蒸気配管（加熱手段） ２９ 制御弁（加熱手段） ３１ ＴＩＣ装置（加熱手段） ３２ 蒸気室（導入室） ３４ 加熱空気配管 ３５ 空気配管 ３６ 蒸気室用蒸気配管 ３７・３８・３９・４０・４２ 制御弁 ４３ 回転軸 ４４ 撹拌棒 ４５ 傾斜撹拌板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発泡性熱可塑性樹脂粒子を収容する容器本
   体と、この容器本体内に底部から加熱媒体を導入させる
   導入室とを有し、導入された加熱媒体で発泡性熱可塑性
   樹脂粒子を加熱して所定粒径の予備発泡粒子に形成する
   予備発泡装置であって、 上記容器本体の側壁の周囲には、容器本体の側壁を加熱
   する加熱手段が設けられていることを特徴とする予備発
   泡装置。