JP2008094945A - 熱可塑性樹脂予備発泡粒子の微粉除去装置および微粉を除去した熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱可塑性樹脂予備発泡粒子に混入または付着する微粉の除去装置を商業的規模で提供すること。
【解決手段】 熱可塑性樹脂予備発泡粒子に含まれている微粉を除去する微粉除去装置であって、容器、気流供給装置、両者を接続する送風配管からなり、前記容器は少なくとも容器上部が網で構成され、かつ下部に送風口を有しており、該送風口に送風配管が接続されていることを特徴とする微粉除去装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、型内発泡成形体に使用される熱可塑性樹脂予備発泡粒子に含まれる微粉の除去装置に関し、更には、該装置を用いた熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法に関するものである。

熱可塑性樹脂予備発泡粒子はその製造工程、加工工程で発生した微粉が混在しており、予備発泡粒子に付着していることが多い。微粉は発泡粒子輸送による表面剥離や輸送配管との擦れによって削られることによって発生している。それらの微粉が予備発泡粒子の表面に付着するが、成形金型への送粒、金型への蒸気加熱時に発泡粒子表面から外れ、金型スケール、蒸気スリットの目詰まりを引き起こす。その結果、金型掃除などのメインテナンスが必要となり、問題となる場合が多い。

粒子形状物から微粉を取り除く方法・装置としては、樹脂ペレットに付着した微粉を風力によって除去分離する装置が知られている（特許文献１）。当該文献には、供給機から樹脂ペレットを分離塔に連続供給し、分離塔内を自然落下するペレットに空気を通過させて微粉を分離除去する装置が開示されているが、真比重の大きい熱可塑性樹脂ペレットを対象としているので自然落下中に気流によって微粉を分離できる。

一方、本発明の対象とする熱可塑性樹脂予備発泡粒子は、真比重が非常に小さいため、前記技術によっては予備発泡粒子に含まれる微粉を効率良く除去できない。

現在、予備発泡粒子から微粉を取り除く方法としては、送粒中に除去する方法として、送風機で発泡粒子を金網容器内に供給して、金網と発泡粒子を衝突させることによる方法が試みられているが、付着微粉の除去率は低く、大きな効果は得られていない。

以上の様に、予備発泡粒子のように真比重が軽い粒子から微粉を効率よく除去する商業的生産規模の装置に関する先行事例はない。
特開平１０−６２０号公報

本発明は、これらの課題を解決して、熱可塑性樹脂予備発泡粒子のような真比重が非常に小さい粒子に含まれる微粉を効率良く分離、除去できる装置を提供するものである。

以上の課題に鑑みて鋭意検討した結果、本発明は、下部に送風口を有し、少なくとも容器上部が網で構成されている容器中に熱可塑性樹脂予備発泡粒子を所定量充填し、気流供給装置と接続された送風口から所定の線速度を持つ気流を与え、所定時間、粒子を循環流動させるとともに、好ましくは除電器で静電気帯電を防止することによって、予備発泡粒子に含まれている微粉を効率よく予備発泡粒子から分離、除去できる装置を提供するものである。

即ち本発明の第１は、熱可塑性樹脂予備発泡粒子に含まれている微粉を除去する微粉除去装置であって、容器、気流供給装置、および、前記両者を接続する送風配管からなり、前記容器は少なくとも容器上部が網で構成され、かつ下部に送風口を有しており、該送風口に送風配管が接続されていることを特徴とする微粉除去装置に関する。

好ましい態様としては、
（１）少なくとも前記容器上部に微粉回収装置を備えてなる請求項１記載の微粉除去装置。
（２）前記容器の形状が（１）円筒状、（２）容器下端の口径が上端の口径より小さい円錐台状、（３）円筒状と円錐台状を組み合わせた形状、の何れかであって、内容量が１０Ｌ以上３００Ｌ以下であることを特徴とする、
（３）送風配管口径ｄと容器口径ｘの関係が式（１）
０．１ｘ≦ｄ≦０．５ｘ (１）
で表される容器と送風配管を備えてなる、
（４）容器に除電器電極針を設置したこと特徴とする、
前記記載の微粉除去装置に関する。

本発明の第２は、少なくとも容器上部が網で構成され、かつ、下部に送風口を有している容器、気流供給装置、両者を接続する送風配管からなり、容器下部の送風口に送風配管が接続されている熱可塑性樹脂予備発泡粒子の微粉除去装置において、容器内に熱可塑性樹脂予備発泡粒子を充填し、送風配管からの気流によって熱可塑性樹脂予備発泡粒子を流動させることを特徴とする熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法に関する。

好ましい態様としては
（１）微粉の粒子径が１００μｍ以下であることを特徴とする、
（２）容器内の気流の線速度が１ｍ／秒以上である、
（３）容器内に充填される熱可塑性樹脂予備発泡粒子の体積充填率が８０％以下である、
（４）容器に除電器電極針を設置し、イオンを付加した加圧エアーを、流動させた熱可塑性樹脂予備発泡粒子に供給して静電気帯電を防止することを特徴とする、
前記記載の熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法に関する。

本発明の第３は、前記記載の製造方法によって得られた熱可塑性樹脂予備発泡粒子に関する。

本装置によれば、従来の装置より大きな線速度を持つ気流と微粉除去の滞留時間を容易に与えることができ、それによって微粉除去率を高めることができる。また、バッチ処理で再現性の高い除去処理が可能となる。

本発明は、熱可塑性樹脂予備発泡粒子（以下、単に「予備発泡粒子」「発泡粒子」と称す場合がある）に含まれている微粉を除去する微粉除去装置である。ここで言う微粉とは、粒径が１００μｍ以下であるものをいい、熱可塑性樹脂予備発泡粒子に含まれているとは、熱可塑性樹脂予備発泡粒子表面に微粉が付着している状態や熱可塑性樹脂予備発泡粒子間に混在している状態等を言う。

本発明で用いられる熱可塑性樹脂予備発泡粒子としては、ポリプロピレン、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−プロピレン−α−オレフィンターポリマーなどのプロピレン系樹脂、直鎖低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、スチレン改質ポリエチレンなどのエチレン系樹脂、ポリ乳酸、ヒドロキシアルカノエートなどの脂肪族ポリエステルなどが挙げられる。なかでも、エチレン−プロピレンランダム共重合体および直鎖低密度ポリエチレンがとくに好適に使用される。

以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の微粉除去装置の一例を示す概略断面図である。

本発明の微粉除去装置は、容器１、気流供給装置５、両者を接続する送風配管４からなる。前記容器１は少なくとも容器上部が網で構成され、かつ容器下部に送風口を有しており、該送風口に送風配管４が接続されている。その他に、微粉除去装置の好ましい構成としては、送風口弁２、オリフィス３、除電器６、発泡粒子供給装置７、微粉回収装置８、発泡粒子排出弁９を有している。

本発明の微粉除去装置は、型内発泡成形機に熱可塑性樹脂予備発泡粒子を供給するホッパー１０の手前に設置することが好ましい。熱可塑性樹脂予備発泡粒子は、ホッパー１０を経由して成形機１１へと供給される。
（容器）
容器１の形状は特に限定はないが、下部から吹き込まれた気流が容器内を突き抜け、発泡粒子全体が循環流動しやすい形状になっていることが好ましい。具体的には、円筒形状、容器下端の口径が上端の口径より小さい円錐台形状、円筒状形状と円錐台形状を組み合わせた形状が例示される。円筒形状と円錐台形状を組み合わせた形状としては、更に（１）円錐台形状が下部、円筒形状が上部を構成し、かつ両者が円錐台形状の大きい径にて接合した形状、（２）円錐台形状が下部、円筒形状が上部を構成し、かつ両者が円錐台形状の小さい径にて接合した形状、（３）円筒形状が下部、円錐台形状が上部を構成し、かつ両者が円錐台形状の大きい径にて接合した形状、（４）円筒形状が下部、円錐台形状が上部を構成し、かつ両者が円錐台形状の小さい径にて接合した形状、等が挙げられるが、中でも、円錐台形状が下部、円筒形状が上部を構成し、かつ両者が円錐台形状の小さい径にて接合した形状であることが、発泡粒子が循環流動しやすいため好ましい。

容器形状に円錐台状の形状を含む場合、円錐台部の角度θ（垂直とのなす角）が６５度以下にすることが好ましい。６５度を超えては円錐台部での熱可塑性樹脂予備発泡粒子の流れが遅くなり、微粉除去効果が減る傾向がある。

容器１の容量は特に限定されるものではない。成形機１機毎に微粉除去装置を設置する場合には１０Ｌ以上３００Ｌ以下の内容量であることが望ましい。さらに望ましくは３０Ｌ以上１５０Ｌ以下である。その範囲より小さい容量では処理能力が低すぎる場合がある。また２機以上の成形機で使用する発泡粒子を粉除去する場合などで３００Ｌより大きな容器で粉除去する場合には、その容量に応じた風量にするためには気流発生装置が大型装置となる。さらに処理後に成形機へ発泡粒子を分配送流する必要が生じるため、微粉がまた発生する可能性が高い。

容器１は少なくとも容器上部が網であることが必要である。網の材質は、金属、プラスチックなど、どんな種類でも良いが、樹脂粒子流動によって熱可塑性樹脂予備発泡粒子と網が接触する為、静電気帯電しにくい材質であることが好ましく、金属網が望ましい。また、網の目開きは熱可塑性樹脂予備発泡粒子が容器外部に飛散しない大きさに設定することが好ましい。目開きがあまりに小さいと容器下部から吹き込む気流が風速低下を起こす場合がある。従って、網の目開きは、好ましくは、使用する熱可塑性樹脂予備発泡粒子の平均粒子径の１０％以上８０％以下であることが好ましい。容器１上部以外は、網であっても板状であっても良い。網である場合、分離された微粉が容器側面から飛散するため、微粉を回収する目的があるのならば、板状であることが望ましい。ただし、上記同様に熱可塑性樹脂予備発泡粒子との間で静電気帯電が発生しにくい金属製であることが望ましい。また、後述する除電器６を容器外部に設置する場合、容器内へイオンとともに供給される加圧エアー吹き込み部分を網にすることが好ましい。除電器を内部に設置する場合はその限りでない。
（送風配管）
送風配管４は所望の気流風速が得られるような口径に設定することが好ましい。容器１下部から吹き込まれた気流が容器内を突き抜け、熱可塑性樹脂予備発泡粒子全体を循環流動させるためには、送風配管口径ｄと容器口径ｘの関係が０．１ｘ≦ｄ≦０．５ｘを満たす送風配管径とすることが好ましい。ここでいう容器口径とは、容器の径の最大径をいう。

容器１下部送風口から送風配管４のＴ字曲がり迄の長さが概ね５００ｍｍ以下と短い場合は、容器１底部での気流が大きく乱れ、発泡粒子全体が乱れなく循環流動せず、流動乱れや流動が悪い場所ができ、微粉除去効果が悪くなる傾向がある。その場合は、容器１底部に送風配管径より口径を小さくしたオリフィス３、もしくは送風口弁の口径を小さくして、粒子流動を良くすることが好ましい。

気流供給装置５は、特に限定はなく、一般的には送風ブロワーが用いられる。容器１下部での気流風速は２０ｍ／ｓｅｃ以上となるようにブロワー仕様、送風配管径を決めることが好ましい。
（除電器）
本発明においては、容器に除電器電極針を設置することが好ましい。
除電器６の必要数は発泡粒子の帯電性によって異なる。発泡粒子が所定時間処理後、静電気帯電のない状態にできる除電器の数を設置することが好ましい。静電気除去効果が小さいと粉除去効果が低減すると共に、熱可塑性樹脂予備発泡粒子処理後に容器１内面に発泡粒子が付着し、排出性が悪化する場合がある。除電器は市販のものを使用することが出来るが、その設置場所は、気流吹き込み口、容器側面の予備発泡粒子粉面位置付近が好ましい。送風口から発生したイオンを気流に乗せることで効率よく除電することができる。さらに容器側面からは容器内部の側面部の帯電付着する発泡粒子を効率良く除電できる。

発泡粒子供給装置７は容器１へ発泡粒子を仕込むために、通常送風ブロワーが用いられる。ブロワー吸い込み口側に弁を設け、ブロワー起動状態で所定時間弁を開くことで発泡粒子を所定量だけ容器１に仕込むことができる。

本発明において、微粉を回収する必要がある場合には、少なくとも容器上部に微粉回収装置を設けることが好ましい。微粉回収装置８は、集塵機が例示できる。即ち、容器１上部に集塵用フードを設け、微粉除去処理中はブロワーで吸引する。集塵フード近傍では容器１内の発泡粒子流動を妨げない風速で吸引し、熱可塑性樹脂予備発泡粒子から分離された微粉を回収、ろ過する。

送風口弁２、発泡粒子排出弁９は、容器１とホッパー１０間距離を短くでき、粒子が弁に噛み込みしにくい弁を選定することが望ましい。スライド弁か、バタフライ弁を使用するのが望ましい。

本発明においては、また、上述のように少なくとも容器上部が網で構成され、かつ、下部に送風口を有している容器、気流供給装置、両者を接続する送風配管からなり、容器下部の送風口に送風配管が接続されている熱可塑性樹脂予備発泡粒子の微粉除去装置において、容器内に熱可塑性樹脂予備発泡粒子を充填し、送風配管からの気流によって熱可塑性樹脂予備発泡粒子を流動させることによって微粉が低減された熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法を提供するものである。

具体的には、熱可塑性樹脂予備発泡粒子は、供給装置７を通して、容器１へ所定量供給される。気流供給装置５から送風配管４を通じて気流が容器１へ供給され、容器１内の発泡粒子を所定の時間内、流動させる。容器１の下部が円錐台状である場合、容器内を突き抜ける気流によって発泡粒子全体が循環流動しやすい構造であるため好ましい。送風配管４は所望の気流風速、風量が得られる口径に設定してある。気流供給装置５からの気流乱れ（容器１底部）をなくすためにオリフィス３で口径を調整する。微粉除去処理中は容器１周囲に設置された除電器６から加圧エアーに付加されたイオンが供給され、静電気帯電除去される。発泡粒子の流動と帯電除去によって発泡粒子から分離された微粉は微粉回収装置８によって回収される。送風口弁３を閉、気流供給装置７を停止し、微粉除去処理終了後、発泡粒子は排出弁９からホッパー１０へ排出され、成形機に供給、成形される。ホッパー１０内のビーズ量は粉面計によって蓄積量を調整される。所定量より多ければ、粉除去装置での排出待ちとなるが、所定量より少ない場合は、粉除去装置から待ちなしで排出され、ホッパー１０に蓄積される。

容器内の気流の線速度が１ｍ／秒以上であることが好ましい。さらに望ましくは１０ｍ／秒以上、より望ましくは２０ｍ／秒、最も望ましくは３０ｍ／秒以上の気流の線速度とすることによって熱可塑性樹脂予備発泡粒子に含まれる微粉の除去率を高めることができる。

容器内に充填される発泡粒子の体積充填率は８０％以下であることが好ましい。８０％より多いと、熱可塑性樹脂予備発泡粒子が循環流動しにくい。処理能力、微粉除去効果面から判断すると体積充填率は好ましくは３０〜８０％である。

容器内での熱可塑性樹脂予備発泡粒子の処理時間は１〜３分であることが好ましい。1分より短いと最大限の微粉除去効果が得られない場合がある。また、３分を超えて長く処理を行なっても良いが微粉除去効果に差はない。

次に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

各例における熱可塑性樹脂予備発泡粒子に含まれる微粉量は発泡粒子重量に対する微粉量の重量割合（ｐｐｍ）とした。微粉量の測定方法は以下のとおりにした。
１）発泡粒子を２〜３ｇ程度、重量を精秤する（Ｂｇとする）。
２）エチルアルコールを１００ｍｌ入れたマヨネーズ瓶に熱可塑性樹脂予備発泡粒子を入れ、密閉して１分間振り、付着微粉をエチルアルコール側に移行させる。
３）微粉を含むエチルアルコール５０ｍｌをサンプリングし、目開き０．４５μｍのメンブランフィルターで吸引ろ過する。メンブランフィルターを乾燥器で乾燥させる。
４）メンブランフィルター重量の増加分がエチルアルコール５０ｍｌに含まれる微粉量となる（Ａｇとする）。
５）エチルアルコール１００ｍｌに含まれる微粉量はサンプリング５０ｍｌに含まれる微粉量の２倍となるから、付着微粉量は（Ａ／Ｂ）×２×１０⁶ｐｐｍとなる。

（実施例１）
図１と同じ装置構成の実用化規模での付着微粉除去装置を用いた。容器１はステンレス網製、内径５００ｍｍ、高さ４６５ｍｍ、円錐台部の角度４５°、容積７５Ｌのものを使用した。

容器１と接続される送風配管４の直径はφ１７５ｍｍとし、直径φ１００ｍｍのオリフィスを送風口弁２の上に挿入した。気流供給装置５の吸込口弁開度の調整によって容器下部の気流速度を３０ｍ／秒に設定した。

容器１内に微粉量５３８ｐｐｍ、かさ密度２５ｇ／Ｌの熱可塑性樹脂予備発泡粒子を発泡粒子供給装置７によって容器１へ体積充填率３０％だけ仕込み、線速度３０ｍ／秒の気流によって３分間、発泡粒子を循環流動処理させた。処理中、除電器を容器１下部に２個設置し、イオンを気流にのせて熱可塑性樹脂予備発泡粒子を除電した。

処理後の熱可塑性樹脂予備発泡粒子に含まれる微粉量を測定した結果、処理前の１／２付着微粉量以下である２３０ｐｐｍの熱可塑性樹脂予備発泡粒子を得た。また、同粒子を容器１の体積充填率５０％を仕込み、同方法で処理した場合、２８３ｐｐｍの微粉量となる熱可塑性樹脂予備発泡粒子を得た。

（実施例２）
実施例１と同じ付着微粉除去装置、同じ発泡粒子を用いた。容器１の体積充填率を７０％仕込み、同方法で処理した場合、３０５ｐｐｍの付着微粉量となる処理粒子を得た。

（実施例３）
実施例１と同じ付着微粉除去装置を用いた。容器１内に付着微粉量５９８ｐｐｍ、かさ密度２５ｇ／Ｌの発泡粒子を容器１の体積充填率を５０％仕込んだ。処理時間が１分の場合は３２０ｐｐｍであり、処理時間を３分とした場合は２７２ｐｐｍであった。

（実施例４）
実施例１と同じ付着微粉除去装置を用いた。容器１内に付着微粉量５９８ｐｐｍ、かさ密度２５ｇ／Ｌの発泡粒子を容器１の体積充填率を５０％仕込み、除電器を設置せず、処理時間を３分として同方法で処理した場合、４３１ｐｐｍであった。

本発明の装置の一態様を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 容器
２ 送風口弁
３ オリフィス
４ 送風配管
５ 気流供給装置
６ 除電器
７ 発泡粒子供給装置
８ 微粉回収装置
９ 発泡粒子排出弁
１０ ホッパー
１１ 成形機

Claims (11)

1. 熱可塑性樹脂予備発泡粒子に含まれている微粉を除去する微粉除去装置であって、容器、気流供給装置、および、前記両者を接続する送風配管を含んでなり、前記容器は少なくとも容器上部が網で構成され、かつ下部に送風口を有しており、該送風口に送風配管が接続されていることを特徴とする微粉除去装置。
2. 少なくとも、前記容器上部に微粉回収装置を備えてなる請求項１記載の微粉除去装置。
3. 前記容器の形状が（１）円筒状、（２）容器下端の口径が上端の口径より小さい円錐台状、（３）円筒状と円錐台状を組み合わせた形状、の何れかであって、内容量が１０Ｌ以上３００Ｌ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の微粉除去装置。
4. 送風配管口径ｄと容器口径ｘの関係が式（１）
   ０．１ｘ≦ｄ≦０．５ｘ (１）
   で表される容器と送風配管を備えてなる請求項３記載の微粉除去装置。
5. 容器に除電器電極針を設置したこと特徴とする請求項４記載の微粉除去装置。
6. 少なくとも容器上部が網で構成され、かつ、下部に送風口を有している容器、気流供給装置、両者を接続する送風配管からなり、容器下部の送風口に送風配管が接続されている熱可塑性樹脂予備発泡粒子の微粉除去装置において、容器内に熱可塑性樹脂予備発泡粒子を充填し、送風配管からの気流によって熱可塑性樹脂予備発泡粒子を流動させることを特徴とする熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法。
7. 微粉の粒子径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項６記載の熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法。
8. 容器内の気流の線速度が１ｍ／秒以上である請求項７記載の熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法。
9. 容器内に充填される熱可塑性樹脂予備発泡粒子の体積充填率が８０％以下である請求項８記載の熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法。
10. 容器に除電器電極針を設置し、イオンを付加した加圧エアーを、流動させた熱可塑性樹脂予備発泡粒子に供給して静電気帯電を防止することを特徴とする請求項９記載の熱可塑性樹脂予備発泡粒子の製造方法。
11. 請求項６〜１０何れか一項に記載の製造方法によって得られた熱可塑性樹脂予備発泡粒子。

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