JPH07258454A - 発泡性プラスチック粒体の生成方法 - Google Patents

発泡性プラスチック粒体の生成方法

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JPH07258454A
JPH07258454A JP7010931A JP1093195A JPH07258454A JP H07258454 A JPH07258454 A JP H07258454A JP 7010931 A JP7010931 A JP 7010931A JP 1093195 A JP1093195 A JP 1093195A JP H07258454 A JPH07258454 A JP H07258454A
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plastic
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Abstract

(57)【要約】 【目的】多量の発泡性プラスチック粒体を経済的に生成
する。 【構成】プラスチック溶融物Ａ’に流体発泡剤Ｂが含浸
される。該流体発泡剤Ｂは所定の圧力範囲内の高圧下に
て部分的にのみ該プラスチック溶融物Ａ’に可溶性であ
る。発泡性プラスチック粒体を製造するには、プラスチ
ック溶融物Ａ’中に発泡剤Ｂを分散し、所定の保持時間
及び所定の圧力範囲内に混合物を保持する。発泡剤Ｂを
含浸されたプラスチック溶融物Ａ’をプラスチック溶融
物Ａ’の凝固温度よりも数℃高い温度にまで冷却し、冷
却混合物を粒状化する。該混合物は静的混合要素の作用
を受け、これにより分離が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発泡性プラスチック粒
体の生成方法並びに同方法を実施或いは利用するための
装置及びプラントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】使用頻度が高い発泡性プラスチックはポ
リスチレン製である。これを製造する方法において、
「発泡性ポリスチレン」（expandierbarem Polystyrol
）、即ちＥＰＳの微粒はブロック、即ち成形部品に加
工される一方、中間工程において予め発泡成形される。
ＥＰＳは懸濁重合により生成可能である。この工程にお
いて、発泡剤を添加することによりスチレンが水性相に
おいて重合させられる。こうして、広範囲のビードサイ
ズを有するビード形微粒が生成される。この方法の不利
な点は、浄化されねばならない多量の水が溜まり、微粒
は限られた範囲内のサイズでしか発泡材料の生成に使用
できず、生成されるポリマーの大部分は廃棄（或いは再
循環）されねばならないことにある。
【０００３】別の方法では、多量のＥＰＳを生成するに
は殆ど適してはいないが、ポリスチレンは重合後に圧力
槽又は押出機において発泡剤を含浸される。生成物は円
筒状の微粒である。
【０００４】発泡材料に関する更なる情報は、ウルマン
工業化学事典（Ullmanns Encyklopaedie der echnische
n Chemie）（１９８１年発行第４版）第２０巻４１５〜
４３２頁並びに第１９巻２６８及び１３１頁に見出すこ
とができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであって、その目的は、例
えばＥＰＳ等の発泡性プラスチック粒体を経済的に生成
する方法を提供し、その方法により、周知の方法の不利
な点を伴うことなく多量の発泡性プラスチック粒体を生
成できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の方法では、プラスチック溶融物中に発泡剤
を分散する工程と、所定の保持時間及び所定の圧力範囲
内にて混合物を保持する工程と、発泡剤により含浸され
たプラスチック溶融物をプラスチック溶融物の凝固温度
よりも数℃高い温度に冷却する工程と、この冷却された
混合物を粒状化する工程とからなる。
【０００７】流体状の発泡剤によりプラスチック溶融物
を含浸するための１つ又は複数の静的ミキサー、熱交換
要素が静的ミキサーの組込み要素を形成し、かつ含浸さ
れたプラスチック溶融物に用いられる冷却器及びグラニ
ュレータを備える。
【０００８】プラスチック溶融物を生成可能なプラスチ
ックの供給源、発泡剤を計量して供給かつ搬送可能な発
泡剤の供給源及びプラスチック溶融物の流量に基づいて
調節される発泡剤の供給量を制御するための制御装置を
更に備える。
【０００９】発泡剤として、好ましくは低沸点の炭化水
素、特にペンタン又はこの種の炭化水素の混合物を使用
すると同時に、新たに生成或いは再循環されたポリスチ
レンから「発泡性ポリスチレン」、即ちＥＰＳを生成す
る。
【００１０】
【作用】所定の圧力範囲内の高圧下においてプラスチッ
ク溶融物に対して部分的にのみ可溶性の流体状の発泡剤
及びプラスチック溶融物から発泡性プラスチック粒体を
生成し、混合物は静的混合要素の作用を受け、この混合
により混合物の分離が回避される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図１〜図
４に従って説明する。図１のブロック図において、符号
１〜４はプラスチック溶融物Ａ’及び所定の圧力範囲内
の高圧下において該プラスチック溶融物Ａ’に対して部
分的にのみ可溶性の流体状発泡剤Ｂから発泡性プラスチ
ック粒体Ｃを生成する方法における４つの工程、即ち分
散工程１、保持工程２、冷却工程３及び粒状化工程４を
示す。これらの工程には、図２及び図３の圧力線図にお
ける間隔Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶが対応している。図１
における個々のブロックはプラントの一部であるとみな
されるため、図４におけるプラント部分についてブロッ
ク図と同一の符号を用いる。図１においてこれらのプラ
ント部分１〜４がｘ軸方向に直線状に配置されている。
この方法に用いる原料はプラスチック（即ちモノマー）
Ａ及び発泡剤Ｂ（１つ又は複数の添加剤を加えることが
可能）であり、生成物は発泡性プラスチック粒体Ｃであ
る。
【００１２】図１はプラントとみなされる以下の部分を
示す。プラスチックＡ用の槽９を備えたプラスチックの
供給源１０及びガスフリーのプラスチック溶融物Ａ’が
生成される装置１１、発泡剤Ｂを含有する槽１９を備え
た発泡剤Ｂの供給源２０及び発泡剤Ｂを計量する装置２
１、発泡剤Ｂの量をプラスチック溶融物Ａ’の量に対し
て調節可能な制御装置３０並びに本発明による方法が実
施される装置１〜４である。
【００１３】分散工程１において、プラスチック溶融物
Ａ’は高圧にて発泡剤Ｂと混合される。該プラスチック
溶融物Ａ’は広範な剪断を受けるため、液状の発泡剤Ｂ
が微粒滴状にプラスチック溶融物Ａ’中に分散される。
所定の保持時間中に保持工程２において、発泡剤Ｂの一
部がプラスチック溶融物Ａ’中に拡散する。当初の両工
程において実施される含浸は、好ましくはプラスチック
溶融物Ａ’の凝固温度よりも遥かに高温の状態にて進行
する。その理由は、温度が高いほどプラスチック溶融物
Ａ’の粘性が低くなり、発泡剤Ｂの分配が捗るためであ
る。
【００１４】冷却工程３において、発泡剤Ｂを含浸した
プラスチック溶融物Ａ’の温度は、プラスチック溶融物
Ａ’の凝固温度よりも数℃高いレベルにまで低下させら
れる。そして、この冷却された混合物は最終工程４にお
いて粒状に変換される。
【００１５】装置１〜４の通過中に生じる分離を回避す
べく、混合物は全工程において活性状態におかれ、１つ
の工程から次の工程に移行する場合も同様に活性状態に
おかれる。本発明によれば、これは静的混合要素を用い
てなされる。
【００１６】図４に示すように、プラスチックの供給源
１０はモノマー原料Ａからプラスチック溶融物Ａ’を生
成する重合反応装置１２及びポリマーのための脱気装置
１４を備えることが可能である。プラスチックの供給源
１０は熱可塑性樹脂をリサイクルするための再循環装置
及び溶融装置も備えることができる。好ましくは、熱可
塑性樹脂としては一定の種類のものが利用される。プラ
スチック供給源として、粒状熱可塑性樹脂用の溶融装置
も利用可能である。例えば、溶融装置として加熱押出機
を利用できる。
【００１７】図２は４つの工程における圧力ｐの定性的
な推移を示す。分散工程、即ち間隔Ｉ中にて、圧力低下
は広範な剪断によるものであり、第２工程、即ち間隔Ｉ
Ｉにおける圧力低下よりも大きい。冷却工程、即ち間隔
ＩＩＩは再度、比較的大きな圧力低下を伴う。これは、
効率的な熱交換が行われた結果である。粒状化工程、即
ち間隔ＩＶ中に混合物はノズルを介して押し出され、そ
れと同時に、圧力は急激に低下する。形成されたストラ
ンドが発泡剤Ｂにより膨張するのを避けるべく、押し出
された混合物は冷却剤、好ましくは水によって急激に冷
却されねばならない。
【００１８】工程１と２との間及び・又は工程２と３と
の間に圧力を再度増大させるポンプを設けることができ
る。これを図３に示し、間隔Ｉ’及びＩＩ’がそうした
設備に関連している。
【００１９】図４に示す実施例において、プラスチック
の供給源１０はモノマー原料Ａ（スチレン）からポリス
チレンを生成するための重合反応装置１２、ポリマーの
ための脱気装置１４及び２つの歯車ポンプ１３，１５に
よって形成されている。発泡剤Ｂ（例えばｎ- ペンタ
ン）が計量ピストンポンプ２１によりプラスチック溶融
物Ａ’に供給される。
【００２０】装置１，２において、例えば１００バール
（１０ＭＰａ）の初期圧力及び約２００℃の温度にて含
浸が実施される。好ましくは、この装置は第１の静的ミ
キサー、即ち発泡剤Ｂの分散のための「剪断ミキサー」
（Schermischer）及び第１静的ミキサーに隣接し、かつ
発泡剤Ｂを溶融相に拡散搬送する機能を有する第２の静
的ミキサー、即ち「保持時間ミキサー」（Verweilzeitm
ischer）を有する。（２つのミキサーは図４において構
成要素としては示さず。）剪断ミキサーにおいて、プラ
スチック溶融物Ａ’の比較的強い剪断を伴う分散が実施
されると同時に、発泡剤Ｂの微粒滴が形成される。強度
の剪断は流速を早くすることによって達成される。保持
時間ミキサーにおいて、混合物は拡散搬送に必要な保持
時間中に殆ど剪断を受けることはない。２つのミキサー
における異なる流動状態は、第２静的ミキサーが第１静
的ミキサーよりも遥かに大きな断面積を有するように形
成することにより可能である。
【００２１】歯車ポンプ５は含浸されたプラスチック溶
融物Ａ’を冷却工程３の装置へ送り込み、この冷却工程
３において、静的手段によって混合されながら熱交換に
供される。好ましくは、ドイツ特許出願公開第２８ ３
９ ５６４号により周知の装置、即ち交差要素が熱交換
パイプとして形成された静的ミキサーが利用される。圧
力低下は、例えば１００バールであり、初期温度は約１
２０℃である。冷却器として、例えばそれぞれが静的混
合要素を備えた複数のパイプを有する熱交換器を利用で
きる。
【００２２】最後に、含浸かつ冷却後のプラスチック溶
融物Ａ’は、ノズル板、冷却浴及び切断装置（図示せ
ず）を有するストランドグラニュレータ４において、所
望の生成物、即ちＥＰＳに変換される。ノズル板の上流
の圧力低下は少なくとも１０バールである。冷却浴とし
て冷却水浴（約１０℃）が用いられる。ノズル（直径は
１ｍｍ以下）から現れるストランドはまず冷却され、最
後に幾つかの刃を有するカッタにより切断される。生成
物は均一の大きさの粒子を有する粒体である。その結
果、従来の懸濁重合とは対照的に発泡性プラスチックを
生成するのに全生成物を使用可能である。
【００２３】粒状化装置としてストランドグラニュレー
タ４とは別に、ホットストランドチョッピンググラニュ
レータ又はいわゆる水中グラニュレータも利用可能であ
る。水中グラニュレータにおいては、懸濁造粒によって
生成される粒子とほぼ同形の粒子を有する粒体を形成で
きる。
【００２４】従来の押出機では、複数の押出機を並行し
て用いなければならないため、多量のＥＰＳ又は同等の
別の粒体を経済的に生成することはできなかった。それ
に対し、プラスチック溶融物Ａ’の含浸を１台の装置に
おいて行うことが可能な本発明の装置を使用することに
より、経済的な利点が得られる。本発明の示唆するとこ
ろは、多量の発泡性プラスチック粒体Ｃを１台の装置に
おいて生成するには、プラスチック溶融物Ａ’及び発泡
剤Ｂの分離に抗する設備を設けることが可能であって、
かつその設備を具体化して初めて可能になるという発見
に基づいている。本発明によれば、分離を回避するよう
に全工程中に静的混合要素が絶えず混合物に作用してい
る。
【００２５】押出機を用いる周知の方法と比較し、本発
明による方法は、発泡性プラスチック粒体Ｃを生成する
のに必要なエネルギーが遥かに少なく、即ち約１桁少な
いという利点を更に有する。この利点には、別の利点、
即ち含浸中の温度上昇が少なく、その結果放散を要する
熱が減少するという利点が結びついている。
【００２６】本発明の実施例は、発泡剤Ｂによるプラス
チック溶融物Ａ’の効率的含浸方法、含浸された混合物
の単純な冷却方法及び有用な造粒方法に関する。発泡剤
Ｂのみならず幾つかの添加剤をプラスチック溶融物Ａ’
に添加することにより、生成物の質を効果的に向上させ
ることができる。発泡剤Ｂとして塩化フッ化炭素（クロ
ロフルオロカーボン）又は好ましくは低沸点の炭化水
素、特にペンタン又はこの種の炭化水素の混合物を用い
ている。添加剤としては耐炎剤（臭素化合物）、潤滑剤
（油、ステアリン酸誘導体）、染料、酸化防止剤、軟化
剤又は核形成剤（セル形成用）を使用できる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
多量の発泡性プラスチック粒体を経済的に生成すること
ができる優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によるプラント又は方法を説明するブ
ロック図。
【図２】 本発明による装置の圧力ｐの定性的な推移を
示すグラフ。
【図３】 第２実施例における圧力の推移を示すグラ
フ。
【図４】 本発明によるＥＰＳを生成するためのプラン
トを示す概略図。
【符号の説明】
Ａ…プラスチック即ちモノマー、Ａ’…プラスチック溶
融物、Ｂ…発泡剤、Ｃ…発泡性プラスチック粒体、１
０，２０…供給源、３０…制御装置。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラスチック溶融物（Ａ’）と、所定の
    圧力範囲内の高圧下において該プラスチック溶融物
    （Ａ’）に対して部分的にのみ可溶性の流体状の発泡剤
    （Ｂ）とから発泡性プラスチック粒体（Ｃ）を生成する
    方法であって、その方法は、 前記プラスチック溶融物（Ａ’）中に発泡剤（Ｂ）を分
    散する工程（１）と、所定の保持時間及び所定の圧力範
    囲内にて混合物を保持する工程（２）と、発泡剤（Ｂ）
    により含浸されたプラスチック溶融物（Ａ’）を、該プ
    ラスチック溶融物（Ａ’）の凝固温度よりも数℃高い温
    度に冷却する工程（３）と、この冷却された混合物を粒
    状化する工程（４）とからなり、 前記混合物は静的混合要素の作用を受け、この混合によ
    り前記混合物の分離が回避される方法。
  2. 【請求項２】 前記分散工程（１）はプラスチック溶融
    物（Ａ’）の広範な剪断を伴い、それと同時に発泡剤
    （Ｂ）の微粒滴が形成され、前記混合物は所定の保持時
    間中に殆ど剪断を受けない請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記混合物の冷却と、同時に実施される
    混合とは少なくとも部分的には同一の構成要素によって
    実施される請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記冷却された混合物はノズルを介して
    押し出され、それにより形成されたストランドは冷却
    剤、特に水によって冷却され、かつ微粒形状に分裂され
    る請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記発泡剤（Ｂ）に加えて少なくとも１
    つの添加剤がプラスチック溶融物（Ａ’）に添加される
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記流体状の発泡剤（Ｂ）によりプラス
    チック溶融物（Ａ’）を含浸するための１つ又は複数の
    静的ミキサーと、熱交換要素が静的ミキサーの組込み要
    素を構成し、かつ含浸されたプラスチック溶融物
    （Ａ’）に用いられる冷却器と、グラニュレータとを備
    えた請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法を実施
    するための装置。
  7. 【請求項７】 前記発泡剤（Ｂ）の分散に用いる第１の
    静的ミキサーと、該第１静的ミキサーに随伴し、含浸に
    用いられる第２の静的ミキサーとを備えた請求項６に記
    載の装置。
  8. 【請求項８】 前記冷却器は互いに交差する要素が熱交
    換パイプとして形成された静的ミキサーである請求項６
    又は７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記グラニュレータはノズル板、冷却浴
    及び切断装置を備えた請求項６乃至８のいずれか１項に
    記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記プラスチック溶融物（Ａ’）への
    含浸に用いる第１、第２の静的ミキサーと冷却器との間
    に、プラスチック溶融物（Ａ’）のためのポンプ、特に
    歯車ポンプ（５）を設けた請求項６乃至９のいずれか１
    項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記プラスチック溶融物（Ａ’）を生
    成可能なプラスチック（Ａ）の供給源（１０）と、発泡
    剤（Ｂ）を計量して供給かつ搬送可能な発泡剤（Ｂ）の
    供給源（２０）と、プラスチック溶融物（Ａ’）の流量
    に基づいて調節される発泡剤（Ｂ）の供給量を制御する
    ための制御装置（３０）とを更に備えた請求項６乃至１
    ０のいずれか１項に記載の装置を有するプラント。
  12. 【請求項１２】 前記プラスチックの供給源（１０）は
    モノマー原料（Ａ）からプラスチックを生成するための
    重合反応装置（１２）と、ポリマーのための脱気装置
    （１４）とを備えた請求項１１に記載のプラント。
  13. 【請求項１３】 前記プラスチックの供給源（１０）は
    熱可塑性物質、詳細には同種の熱可塑性物質をリサイク
    ルするための再循環装置と融解装置、詳細には加熱押出
    機とを備えた請求項１１に記載のプラント。
  14. 【請求項１４】 前記プラスチックの供給源（１０）は
    溶融装置、特に粒状熱可塑性樹脂用の加熱押出機を備え
    た請求項１１に記載のプラント。
  15. 【請求項１５】 発泡剤（Ｂ）として、好ましくは低沸
    点の炭化水素、特にペンタン又はこの種の炭化水素の混
    合物を使用すると同時に、新たに生成或いは再循環され
    たポリスチレンから「発泡性ポリスチレン」、即ちＥＰ
    Ｓを生成するために請求項１１に記載のプラントを使用
    する方法。
JP01093195A 1994-02-21 1995-01-26 発泡性プラスチック粒体の生成方法 Expired - Lifetime JP3561022B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP94810098A EP0668139B1 (de) 1994-02-21 1994-02-21 Verfahren zum Herstellen von expandierfähigem Kunststoff-Granulat
DE94810098-7 1994-02-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07258454A true JPH07258454A (ja) 1995-10-09
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