JP4313302B2 - 熱可塑性合成樹脂材料を処理する方法 - Google Patents

Description

本発明は、処理すべき熱可塑性合成樹脂材料用の第１及び第２容器を備え、これらの容器内に、熱可塑性合成樹脂材料を混合し加熱するために縦方向軸線を中心として回転する、複数個の器具が、設けられており、熱可塑性合成樹脂材料は、真空引き手段に接続された第２容器に、第１容器から接続導管を介して到達し、第１容器は、上部に、処理すべき熱可塑性合成樹脂材料用の取入れ口を有し、第２容器に設けた、接続導管の開口は、この第２容器内で回転する複数個の器具よりも高い位置に設けられ、処理された熱可塑性合成樹脂材料は、少なくとも１本のスクリュにより、取出し口を通じて第２容器から運び出されることにより、第２容器は、真空状態に密閉される、リサイクルする必要がある熱可塑性合成樹脂材料を処理する装置に関する。

こうした装置は、ヨーロッパ特許明細書第６３２，７５９Ｂ号で公知である。一般に、この種の装置は、処理すべき熱可塑性合成樹脂材料が、特殊な条件、特に，空気接触及び又は過熱に対して敏感でない場合、及び又は、分子鎖の長さの減少を避ける必要がある場合には、十分に機能する。

本発明は、冒頭に述べた種類の装置であって、敏感な材料、特に、ＰＥＴ（ポリエチレン−テレフタレート）を、あまりに強度な熱影響により損傷を受ける虞なく、穏やかに連続的に処理することができるものを改良することを目的とする。特に、ＰＥＴの場合、ＩＶ値（固有粘度値）の減少を避けること、可能ならば、リサイクルされる合成樹脂材料から作られる製品の安定性の増加に相当する、この値の増加をもたらすことが好ましい。

本発明は、この目的を、第１容器も、真空引き手段に接続され、第１容器の取入れ口には、仕切り部が、接続され、両容器内には、少なくとも２個の器具が、上下に異なる高さで設けられて回転し、第１容器に形成した取入れ口は、この容器内で回転する最上位の複数個の器具よりも高く設けられ、第２容器の取出し口が、少なくとも実質的に、この容器内で回転する最下位の複数個の器具の高さに設けられ、これら２個の容器の各々内には、少なくとも１個の温度センサが、回転する複数個の器具に対応する高さよりも高く位置付けられるように設けられることにより達成される。こうすることによって、リサイクルされ、本装置に供給される合成樹脂材料は、第1容器への投入から、スクリュにより第２容器から運び出されるまで、連続して真空状態に置かれるので、損傷を与える大気の影響が避けられ、合成樹脂材料は、オートクレープ内におけるのと同様に処理される。複数個の器具が、各容器内で、異なる高さで回転することによって、各容器内で処理される合成樹脂材料に、容器毎に、十分な滞留時間がもたらされ、合成樹脂材料を均質化するのに大いに役立つ。第1容器内では、仕切り部を通じて供給された合成樹脂材料は、上方から、最上位で回転する複数個の器具に到達し、この容器の軸線を中心として回転運動する複数個の器具により混合コーンと呼ばれる前記熱可塑性合成材料で構成される混合流の形状になって帯同される。第1容器内で上方に設けられた複数個の器具により処理される合成樹脂材料は、次第に、これら器具よりも下の領域に到達し、下に設けられた器具により帯同され、この器具によっても混合コーン状になって回転される。これが繰り返され、各容器内には、複数個の器具の高さが設けられる。これらの各高さ毎に、各器具の高さより高く設けた温度センサを協働させると、温度センサによりもたらされる値を適切に制御することにより、処理される合成樹脂材料の過熱、従って、合成樹脂材料の熱損傷が、どこでも回避できる。

特別な場合には、２個の容器の各々に、少なくとも、回転する，最下位の高さにある、複数個の器具に対して、この高さよりも高くなるように、温度センサを設けることで十分である。

第1容器から、処理された合成樹脂材料は、接続導管を通じて，第２容器に到達し、この容器内でも、回転する複数個の器具上に、上方から供給される。第２容器内での器具による処理は、第1容器内での処理と同様に行われ、すなわち、まず、合成樹脂材料が、最上位にある複数個の器具により帯同され、次第に、下にある複数個の器具の領域に到達する。こうしてすっかり均質化した合成樹脂材料は、第２容器内に設けた最下位の複数個の器具により第２容器の取出し口に最終的に押し込まれ、この取出し口に接続したスクリュにより運び出される。このスクリュは、たとえば、これに供給される合成樹脂材料を圧縮することによって、真空状態に密閉する作用を行って、合成樹脂材料が、運び出されるときにも、第２容器内に真空状態をもたらす。所望の程度に結晶化されているが、全く熱損傷を受けていない、すっかり均質化した合成樹脂材料が、スクリュの入り口に存在する。驚くべきことに、ＩＶ値の増加すら得られ、所望の高い安定性を持つ製品が、こうして得られたリサイクル材料から作れることが示された。本発明による別の実施の態様によれば、真空引き手段は、２個の容器内に異なる真空条件を生じさせるために備えられ、接続導管内には、転送仕切り部が設けられる。こうすることによって、第１容器から第２容器へ処理された合成樹脂材料を移送することにより、圧力差が損なわれることがなく、異なる真空状態を有する２個の容器内での処理が可能となる。こうした真空仕切り部があるにも拘わらず、連続した処理が可能となる。これは、処理された合成樹脂材料の第1容器からの連続した運び出しが、維持できるだけでなく、第２容器への十分な連続した供給も維持できるからである。

２個の容器内に真空状態を維持するには、1個の真空ポンプを設けることでも十分である。２個の容器内で異なる真空状態が必要な場合には、真空引き手段が、容器毎に、少なくとも１個の真空ポンプを備えることが、より好ましい。さらに、各容器内の真空度用の制御手段が、各容器に接続され、制御手段は、各容器内の真空度を調節自在に制御することにより、各容器内では、絶えず所望の真空度が得られて維持されることが、本発明の要旨に照らして好ましい。

本発明の好ましい実施の形態によれば、少なくとも一方の容器の複数個の器具は、上下に設けられた円板形状の器具保持体に固定され、前記器具支持体の少なくとも1個の円板の縁が、平皿状に上方に湾曲する。こうした円板形状の器具保持体により、処理された合成樹脂材料が、この器具保持体の縁と各容器の内壁との間の環状間隙を通じてのみ、上から下へ沈降することが確保される。これは、各容器内での個々の合成樹脂粒子に所望の滞留時間の維持に役立つ。

以上に述べた以外の本発明の特徴及び特有の効果については、添付図面に概略的に示した代表的な実施の形態に関する説明から明らかになる。

添付図面に示した装置は、接続導管３により互いに接続された２個の容器１及び２を備える。処理すべき熱可塑性合成樹脂材料、通常、ＰＥＴ（ポリエチレンーテレフタレート）で、特に、ボトル、ボトルのプリフォーム、箔、繊維等を粉砕したものであり、多くの場合、予め粉砕されているものの供給は、コンベアベルト４によりホッパ５内になされる。ホッパの出口端には、仕切り部６が接続される。仕切り部は、真空仕切り部として構成してよく、仕切り部の内部７は、真空引き手段９に管路８を介して接続させてよい。仕切り部６の上下には、真空状態に密閉する２個の弁１０及び１１が設けられ、これらの弁は、油圧式又は空気圧式に制御されるのが好ましい、２個のシリンダ１２により移動自在にされる。この仕切り部によって、リサイクルすべき合成樹脂材料が連続して投入される場合にも、容器１内に、十分な真空状態を維持でき、容器１の内部は、真空引き手段９の真空ポンプ１４に導管１３を解して接続される。この真空状態は、真空度測定装置１５により連続的に測定され、測定値は、制御手段１６にライン１７を介して送られる。制御手段は、真空引き手段９が、容器１内を所望の真空状態を連続してもたらすように、真空引き手段９にライン１８を介して接続される。仕切り部６の出口端は、投入された、リサイクルすべき合成樹脂材料が、器具保持体２２に取り付けた器具２１に上から落下するように、容器１の上部又はカバー２０に設けた取入れ口１９に接続される。器具保持体は、容器の底部２３と気密状態で交差する縦方向シャフト２４を用いて、動力手段２５により矢印２６の方向にシャフト２４を中心として回転駆動される。同様な器具２１が、上方の器具保持体２２の下でシャフト２４に互いに離れて固定された別の複数個の器具保持体２２に、それぞれ取り付けられる。これら器具保持体２２の最下位にあるものは、これに保持された器具２１が、取出し口２７の位置に位置付けられるように、容器１の底部２３の上方でこれに近接して設けられる。この取出し口を介して、スクリュ２９のハウジング２８は、容器１と接線方向に接続する。この取出し口２７は、同時に、スクリュのハウジング２８の取入れ口をも構成する。こうして、最下位の器具保持体２２の回転する器具２１は、器具２１が、器具保持体２２に相応して設けられていれば、一方において、遠心力作用により、他方において、へらのように、スクリュ２９のねじ山間に被処理材料を押し込む。

器具保持体２２のそれぞれの器具２１は、容器１の軸線を中心として回転しながら、合成樹脂材料が前記熱可塑性合成材料で構成される混合流（以下、「混合コーン」と言う）３０の形状に舞い上がるように、合成樹脂材料を帯同させる。器具保持体２２の上方に器具保持体とは離れて、容器１の側壁３１に、混合コーンの領域内で、温度センサ３２が設けられる。各温度センサ３２は、制御手段３４にライン３３を介して接続される。この制御手段３４は、容器１内で処理される合成樹脂材料の過熱を避けるように、器具２１を駆動する動力手段２５の器具の回転運動に対する回転速度をライン４０を介して制御する。

駆動手段３５により駆動されるスクリュ２９により、容器１内で処理された合成樹脂材料は、接続導管３に運び込まれる。接続導管は、第２容器２へと取入れ口３７を通じて続き、この取入れ口は、第２容器２のカバー３６又は上部に設けられる。この第２容器２内には、第１容器１について説明したのとの同様に、複数個の器具保持体２２に、回転器具２１が取り付けられる。これらの器具保持体は、取入れ口３７の下に設けられ、駆動手段３９によりシャフト３８を介して回転駆動される。この駆動手段３９の速度もまた、複数個の温度センサ３２により検知される、第２容器２内で処理される合成樹脂材料の温度が、所定の設定温度値を越えないように、制御手段４１によりライン４２を介して制御される。器具２２は、上方から駆動してもよい。この場合、駆動手段２５又は３９は、それぞれ、第１容器１又は第２容器２の上方に設けられ、シャフト２４又は３８は、それぞれ、カバー２０又は３０と気密状態で交差する。

第２容器２も、真空引きしてよく、このため、第２容器は、ライン４３を介して真空引き手段９の真空ポンプ４４に接続される。両容器１及び２は、同じ真空ポンプにより真空引きしてもよい。しかしながら、プラントの融通性を増すには、２個の容器１及び２用に別個の真空ポンプ１４及び４４を設けるのが好ましい。これは、こうすると、２個の容器１及び２内に、異なる真空条件をもたらして維持することが、簡単にできるからである。第２容器２内の圧力は、真空度測定装置４５により測定され、第１容器１内におけるのと同様に、第２容器２内に所望の真空条件がもたらせるように、真空引き手段９に制御手段４６を介して伝達される。

第２容器２から、処理された合成樹脂材料は、スクリュ４７により取出され、スクリュのハウジング４８は、第１容器１について述べたのと同様に、第２容器に取出し口４９を介して接続する。この取出し口４９は、第２容器２の最下位の器具保持体２２により保持される器具２１の位置に設けられ、スクリュ４７の充填が、スクリュ２９の充填と同様に行われる。スクリュ４７のコア径は、搬送方向（矢印５０）において増加し、取出し口４９を通じてスクリュに供給される合成樹脂材料が、初め圧縮される。これにより、スクリュ４７は、そのハウジング４８とともに、第２容器２の真空状態密閉手段として機能する。この圧縮ゾーンに続いて、スクリュ４７のコア径は、減少し、スクリュ４７により運ばれる合成樹脂材料用の弛緩ゾーン５１が形成される。この緩和ゾーン５１には、少なくとも１個のガス抜き孔５２をスクリュのハウジング４８と交わらせてもよい。ガス抜き口５２には、ガスを運び去るライン５３が、接続される。このガスの運び去りは、真空引き手段９の真空ポンプ５４により補助されてもよい。真空ポンプ５４により作り出される真空状態は、真空度測定装置５５により制御される。

所望ならば、真空ポンプ１４，４４及び５４は、別々の真空引き手段９に配分してもよいが、通常、これら真空状態形成装置は、単一の真空引き手段９と組み合わせる。

２個の容器１及び２内には、異なる真空条件を維持するが、スクリュ２９とハウジング２８とが、これら２個の容器１及び２間の真空状態密閉手段を構成しない場合には、接続導管３内に転送仕切り部５６を設け、その仕切り室５７を、仕切り室６に関する場合と同様に、複数個のシリンダ６０により移動される２個の仕切り弁５８及び５９によって密閉するとよい。さらに、移送仕切り部５６の仕切り室５７も、真空引き手段９にライン６１を介して接続する。

スクリュ４７は、駆動手段６４により駆動され、スクリュ４７により造粒装置向けのストランド状態に供給された合成樹脂材料を搬送する押出機６２の一部を好ましくは構成する。しかしながら、スクリュ４７が、単なる搬送スクリュとしてのみ機能し、これにより搬送される合成樹脂材料を、その後の処理に、たとえば、（可塑化後に）成形装置に供給することも可能である。

第１及び第２容器１及び２の真空引きが行われるライン１７及び４３中に、除塵器６６を挿入して、多量の合成樹脂材料が、第１及び第２容器内で処理される際に、擦り合いにより生じる、真空引き空気中の塵埃を、除塵器により濾過するのが、好ましい。

器具保持体２２は、円形断面を持つ円板形状にして、各円板の縁と各容器１又は２の側壁３１との間に、環状の間隙６３がもたらされるようにするのが好ましい。合成樹脂材料は、この間隙を通じてのみ、各円板形状の器具保持体２２を上から下へと迂回するようにして、各容器１又は２内で、各合成樹脂粒子に十分な滞留時間が確保されるのに実質的に役立つようにする。このことは、複数個の器具保持体２２の処理にも役立つ。何故なら、器具２１を備えた各器具保持体は、上から供給された合成樹脂材料を、混合コーン３０の形状に再度舞い上げるようにするからである。各容器１又は２内に、上下に設ける器具保持体２２の数は、目的とする作業分野によるが、各容器１及び２内には、少なくとも２個の器具保持体２２を、上下に設けるべきである。

円板形状の器具保持体２２では、円板の縁６５を平皿状に上方に湾曲又は角度を付けるのが好ましい。なぜなら、こうすることが、混合コーンを上方に向かって生じさせ、合成樹脂粒子が、円板の縁と容器の壁間にある間隙を通じて、早く沈降しようとするのを妨げるのに役立つからである。

装置が、すでに予備粉砕された合成樹脂材料、たとえば、粉砕されたペットボトルを処理するものである場合には、器具２１は、粉砕作用をする必要はなく、器具は、処理される合成樹脂材料に加熱作用を施す、単なる混合器具とし、器具に供給される運動エネルギの大半が、処理される合成樹脂材料に移転される熱エネルギに変わるようにする。しかしながら、処理すべき合成樹脂材料の粉砕が、必要な場合には、器具２１に切断刃を設けて、すなわち、ナイフのようにして、器具が回転する際（矢印２６）に、引き切りが行われるように、切断刃を設けるのが好ましい。

すでに述べたように、２個の容器１及び２内にある温度センサ３２は、それぞれの温度センサ３２が設けられる、混合コーン領域内で、対応する器具保持体又は器具２１よりも高く設けられる。多くの場合、温度センサの設置に好ましい高さは、各混合コーン３０が、各容器１又は２の壁３１から離れる領域内である。

スクリュのハウジング２８又は４８は、各容器１又は２に接線方向に接続していなくてもよく、容器に対して半径方向の配置又は割線状の配置も可能である。しかしながら、接線状の配置が、スクリュ２９又は４７を駆動する駆動手段３５又は６４を、各スクリュの一方の端部に、そして、スクリュの取出し端を、各スクリュのハウジングの他方の端部に設けることができる利点がある。こうすると、スクリュにより搬送される合成樹脂材料の側方偏移を防止できる。

以上に述べた実施の形態では、回転する器具２１の面毎に、温度センサ３２が設けられている。しかしながら、添付図面中で、第２容器２に関して示すように、特別の場合には、少なくとも、回転する器具の最下位のもの用に、対応する面よりも上に、こうした温度センサ３２を設けることで十分である。

代表的な実施の形態を示す。

Claims (11)

1. 処理すべき熱可塑性合成材料用の第１及び第２容器（１、２）を備え、これらの容器（１、２）内に、熱可塑性合成材料を混合し加熱するために縦方向軸線を中心として回転する、複数個の器具（２１）が、設けられており、少なくとも２個の器具（２１）が、それぞれ、上下になって、異なる高さで回転し、熱可塑性合成材料は、真空引き手段（９）に接続された第２容器（２）に、第１容器（１）から接続導管を介して到達し、第１容器（１）は、上部に、処理すべき熱可塑性合成材料用の取入れ口（１９）を有し、取入れ口は、第1容器（１）内で回転する、最上位の複数個の器具（２１）よりも高く位置付けられ、第2容器（２）の取出し口（４９）は、少なくとも実質的に、第2容器（２）内で回転する最下位の複数個の器具（２１）の高さに設けられ、第２容器（２）に設けた、接続導管の開口は、この第２容器（２）内で回転する、複数個の器具（２１）よりも高い位置に設けられ、処理された熱可塑性合成材料は、少なくとも１本のスクリュ（４７）により、取出し口（４９）を通じて第２容器（２）から運び出されることにより、第２容器（２）は、真空状態に密閉され、第1容器（１）も、真空引き手段（９）に接続される、リサイクルする必要がある熱可塑性合成材料を処理する装置において、第１容器の取入れ口（１９）には、仕切り部（６）が、接続され、両容器（１、２）内には、複数個の器具（２１）が、上下に設けられた円板形状の器具支持体（２２）に取り付けられ、両容器（１、２）の各々内には、少なくとも１個の温度センサ（３２）が、回転する、異なる高さの複数個の器具（２１）に対して、対応する高さよりも高く位置付けられるように設けられ、温度センサ（３２）は、前記容器（１又は２）内において、前記熱可塑性合成材料で構成される混合流（３０）が、前記容器（１又は２）の側壁（３１）から離れる領域中に位置する高さに、少なくとも実質的に設けられることを特徴する装置。
2. 前記真空引き手段（９）は、前記2個の容器（１，２）内に異なる真空条件を生じさせるために備えられ、前記接続導管（３）内には、転送仕切り部（５６）が設けられることを特徴する、請求項1に記載の装置。
3. 前記真空引き手段（９）は、前記容器（１、２）の各々用に、少なくとも1個の真空ポンプ（１４、４４）を有することを特徴する、請求項２に記載の装置。
4. 前記容器（１、２）の各々には、各容器（１、２）内の真空度用の制御手段（１６、４６）が接続され、制御手段は、各容器（1、２）内の真空度を調節自在に制御することを特徴する、請求項1乃至３のいずれか１に記載の装置。
5. 前記器具支持体（２２）の少なくとも1個では、円板の縁（６５）が、平皿状に上方に湾曲することを特徴する、請求項１乃至４のいずれかに記載の装置。
6. 前記温度センサ（３２）は、前記器具（２１）の回転を制御する手段（３４、４１）に接続されることを特徴する、請求項1乃至５のいずれか１に記載の装置。
7. 前記真空引き手段（９）の各々は、除塵器（６６）を備えることを特徴する、請求項1乃至６のいずれか１に記載の装置。
8. 前記スクリュ（４７）は、押出機（６２）の一部を構成することを特徴する、請求項1乃至７のいずれか１に記載の装置。
9. 前記取出し口（４９）には、二軸スクリュ押出機が接続されることを特徴する、請求項８に記載の装置。
10. 前記取出し口（４９）には、前記スクリュ（４７）のハウジング（４８）が接続され、ハウジングは、少なくとも1個のガス抜き孔（５２）であって、好ましくは、真空ポンプ（５４）が接続されるものを有することを特徴する、請求項1乃至９のいずれか１に記載の装置。
11. 前記仕切り部（６又は５６）は、真空仕切り部であることを特徴する、請求項1乃至１０のいずれか１に記載の装置。

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