JP4965663B2 - 添加物投入方法及び装置 - Google Patents

Description

この発明は、請求項１の前提事項部に記載された方法、及び請求項１０の前提事項部に記載された、前記方法を実施する装置に関する。

液体添加物を、上方から合成樹脂材料上に散布又は流動床プロセスに添加する多くの方法及び装置が、先行技術として知られている。

米国特許第４，５２２，９５７号明細書からは、混合機内で複数種の液体添加物を合成樹脂粒子に添加することが知られている。

国際公開公報第ＷＯ００／３８８９５号では、塵埃汚染又は塵埃発生を抑えるため、上述したようなプロセスを、第１段階で、逆流プロセスの散布室で合成樹脂粒子上に複数種の液体添加物を散布した後で、静的な混合プロセスを行うことによって、一層の改善を図っている。

欧州特許第７６２４号明細書では、合成樹脂粒子を液体添加物に不活性ガス流内で添加している。

国際公開公報第ＷＯ００／０２５３０号では、合成樹脂粒子を連続混合機内でまず旋回させ、旋回状態のまま、高温に加熱された液体添加物によりガス流中で濡らす。

混合機内で、注入ノズルを通じて液体添加物で高分子グラニュールを濡らし、濡れ性を改善するために、合成樹脂粒子の表面を不均一な構造又は粗にする方法が、国際公開公報第ＷＯ９４／２５５０９号により知られている。

混合機内で注入装置を通じて液体添加物を合成樹脂粒子に添加し、ついで、この混合体を押出機に送る方法及び混合装置が、国際公開公報第ＷＯ２００６／０１０２９１号に記載されている。

さらに、合成樹脂粒子を、合成樹脂粒子の表面への液体添加物の分布を良好化する担体又はカップリング剤でまず濡らす方法が、欧州特許第９８１７号明細書で公知である。特に、パラフィン類又はパラフィン状物質類が、カップリング剤として挙げられる。

さらに、予め加熱した合成樹脂粒子に、液体添加物を添加する方法が、米国特許第４，７０３，０９３号明細書で公知である。

ドイツ公開公報第２６３１６２２号には、処理機で複数種の粉末状固体と液体とを同時にかつ連続的に供給する方法が記載されている。この供給は、リング状ノズルを通じて行われ、液体は、管状に形成され、その中心に粉末状固体が投入される。

しかしながら、こうした方法が主に適するのは、流動性に富む、微細で散布可能な添加物についてであり、粘性が高く、スラッジ状の添加物又は固体状若しくは半固体状の添加物については、うまく機能しない。合成樹脂材料は、不完全に又は不均一に濡れるに過ぎないことが多い。

粘性が高い添加物を、流動性に富んだ形で添加できるようにするため、高温に加熱すると、添加物の堆積物又は沈殿物が、装置の低温箇所又は低温面でしばしば生ずる。

こうしたことが生ずると、投入が困難となり不正確となるだけでなく、装置を汚染する。

本発明の目的は、非乾燥で粒子状の、粘性が高い添加物を特定の断片状の材料、特に合成樹脂材料又は高分子粒子に容易にかつ均一に添加できる方法及び装置をもたらすことにある。本発明によれば、こうした材料の表面は、かなりの程度で全体が均一に添加物で濡れることになり、添加物が、材料粒子内に分布し分散される。さらに、添加物は、正確な投入量で添加され、堆積及びそれに伴う好ましくない箇所での汚染を防止できる。

こうした目的は、請求項１及び１０に記載した特徴的な構成により達成される。

本発明による方法又は本発明による装置によれば、断片状の粒子状材料に添加物又は被覆物質を極めて均一かつ均質で良好に塗布できるので、こうした材料粒子の表面全体が濡らされる。

さらに、本発明によれば、使用する添加物の全量が、材料粒子に直接投入され、添加物が、堆積する虞がないので、少量の添加物でも、正確に投入できる。特に、この点は、添加物が、容器又は反応器の低温部と接触しないことにより確保される。このため、反応器内の好ましくない箇所で、とにかく汚染又は凝縮若しくは固体化した材料堆積は生じないので、頻繁な清浄作業は不要となる。低温箇所での添加物を含む塵埃又は添加物の沈殿は、先行技術において開示されているように材料粒子上に添加物を散布する投入方法に比べて著しく減少又は防止される。材料粒子が容器内で動的変動（ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）又は回転することにより、添加物の投入、材料粒子表面への塗布が容易化し、材料粒子への添加物の均一な分布又は散布が促進される。こうしたことは、材料粒子が、容器の側壁の内側に沿って滑空し又は回転しながら容器の側壁の内側を通過して、添加物を随伴して流れるようになることにより確実化される。

こうして、本発明による方法によれば、全表面が濡れ、添加物は、材料粒子の混合体内に最適に分布される。

本発明の他の特徴は、従属項に示されている。

供給装置は、１個以上設けてもよい。複数個の供給装置は、容器の側壁の内側に設けられるか、又は、容器の側壁の内側で容器内に通じる。

複数個の供給装置を取り付け設置する方法には、幾つかある。複数個の供給装置を、たとえば、容器の底部又は混合部材の上方で同じ高さに位置するように設置することが極めて有利であり、好ましくは、複数個の供給装置を、容器の側壁の周囲に亘って均等に分布させる。

この他、個々の供給装置を、縦一列に、又は好ましくは互い違いに若しくは螺旋状に順々に高くなるように斜め上方に向かう列に配置してもよい。また、複数個の供給装置を、特に実験結果に基づいて若しくは均一に分布させてもよいし、供給装置を１個だけ設けてもよい。

複数個の供給装置は、容器内に存在する材料のレベルよりも特に連続的かつ恒久的に下に位置させ、添加物が、回転する材料粒子の集団内に専ら直接添加されるように、容器内に設けるとよい。多くの場合、図１に概略的に示すように、材料粒子が容器内で移動するため、混合渦が形成される。好ましくは、混合渦の端部、すなわち上端は、プロセス中、複数個の供給装置よりも上方に位置する。

好ましくは、複数個の供給装置は、容器内の材料の充填レベル又は混合渦の高さを３等分したうちの中央部分に設ける。こうすると、添加物が、材料粒子に均一に散布される。

特に、粘度が高い添加物の場合には、複数個の供給装置を、移動される又は回転する材料粒子が、高い圧力を及ぼす、容器の内側の領域内又は容器の内側の高さ位置に設けるとよい。こうすると、材料への分布が、良好になる。こうした範囲、又は材料により側壁に加わる圧力は、混合部材の回転速度、種類、数及び形状に応じて定まる。

複数個の供給装置は、容器の側壁に、単に接続する形で又は開口として構成するか、若しくは、供給ノズルの形に形成してもよい。添加物は、好ましくは、ギアポンプ又はダイヤフラムポンプ等の投入ポンプに通じて投入又は供給される。投入ポンプは、添加される添加物の量を制御する。上述したように、全ての添加物を、材料粒子に直接投入できるので、添加物は、極めて正確に損失なく投入される。堆積等による損失は、大幅に回避される。

容器内での材料粒子の移動が妨げられないように、複数個の供給装置は、容器の側壁と面一に封じ込め、容器の内側に出っ張たり突出したりしないようにすることが好ましい。

通常、材料に投入される添加物は、複数個の供給装置から小滴状又はのり状で吐き出される。混合部材による強制移動により、材料粒子は、容器の側壁に沿って移動し、側壁と接触し、側壁で擦れる。その結果、供給装置から吐き出されたばかりの添加物は、材料粒子により直ちに直接運ばれ、混合体内全体に亘って良好に分布される。

添加物によっては、添加物が材料粒子に良好に分布するようにするには、添加物により容器の壁が濡れることが好ましい場合がある。こうするためには、別個の加熱装置を追加して設けて、容器の側壁の内側又は容器の側壁を単に加熱してもよい。この加熱装置は、温度調節可能な若しくは加熱可能な混合部材又は容器内の材料を加熱する別個の加熱装置とは、独立していることが好ましい。こうして、添加物の粘度は、低下するので、その結果、添加物の流動性が、向上し、容器の内壁が、良好に濡れることになる。したがって、材料粒子への添加物の分布が、より一層良好になる。

ペースト状又は粘度が高い添加物の詰りを防止するには、複数個の供給装置自体及びこれらの供給ライン又は貯留タンクも、加熱可能にしてもよい。こうして、固体状又はペースト状のワックス類は、例えば、室温でも、十分な流動性を持って添加できるようになる。粘度が高い添加物を投入できるように、必要に応じて、添加物に加える圧力又は添加物を供給する圧力は、調節してよく、特に、対応するレベルに設定してよい。

基本的に、材料を高温で処理する、又は材料の温度を高く保つことが、結果として添加物の粘度が低下して、材料粒子への良好に分布と均一な散布とが生ずるので好ましい。

さらに、添加物による容器の内壁の濡れ性を防ぐか又は低下させることが好ましいこともある。これは、例えば、容器の壁に特殊な被覆又は特殊なエンボス加工を施すことにより達成できる。こうして、容器の内壁に付着した添加物の液滴は、側壁から良好に遊離して、材料粒子により又は移動する材料粒子により極めて容易に運ばれて行き、容器の壁が濡れなくて済む。

本発明による装置の概略図である。

本発明については、添付図面において実施形態により概略的に図示してあるが、添付図面を参照しながら、例示的に詳述する。

本発明による装置を、図１に概略断面図で示してある。この種の装置は、先行技術として種々のものが公知である。本発明による装置は、図１では切断圧縮装置として構成され、容器１を備え、容器の下方部内では、縦方向軸線を中心として回転自在な破砕又混合部材４が、駆動モータ５により駆動される。この破砕又混合部材４の高さ位置には、容器１の側壁に開口が設けられ、この開口には、スクリュ型押出機のハウジング２が、取り付けられる。ハウジング２内には、駆動モータ６により駆動される押出スクリュ３が設けられる。スクリュ型押出機により運ばれる、破砕され混合された材料、特に、合成樹脂材料は、スクリュハウジングから複数個の出口７を通じて吐き出される。合成樹脂を処理する場合、合成樹脂は、まず押出機内で溶融され可塑化される。容器１は、真空引き手段を用いて作動させてもよい。

処理すべき材料は、容器１内に収容される。処理すべき材料は、容器１内で、断片状又は粒子状の形で存在しているので、その容量に比べて表面積が大である。処理すべき材料は、例えば、フレーク状、グラニュール状又は箔状の廃棄物等である。木材繊維、新聞紙等も、対象となり得る。容器１内の材料粒子は、混合部材４により連続的に動的変動、すなわち回転を受けるので、個々の粒子は、徹底的に混合される。オプショナルではあるが、混合部材４の形状次第では、処理すべき材料は、破砕及び／又は再圧縮化され、加熱、乾燥又は結晶化されることもある。容器１内で材料粒子は移動するため、特に、合成樹脂材料の場合、個々の合成樹脂粒子が、加熱時に互いに付着することがなく、合成樹脂材料の断片として特性が、そのまま残る。

さらに、容器１の側壁の下方部には、供給接続手段としての供給装置１０が、設けられ、容器１に穴を通じて開口し、開口は、側壁の内面を面一にシールし、供給装置１０のいずれの部分も、容器内には突出していない。容器１には、この供給装置１０を通じて１種類以上の添加物又は被覆物質が、投入される。

供給装置１０は、非乾燥粒子状、非乾燥粉末状、非乾燥グラニュール状、非乾燥結晶状の添加物を供給するのに適するように構成される。乾燥した粉末状又はグラニュール状添加物、例えば、顔料又はフィラー等であれば、大抵の場合、簡単な漏斗状供給部を通じて頂部から添加される。一方、ポンプ注入可能な流動性又は粘性が高い、固体状、半固体状又はペースト状添加物、特に粘性が高い添加物は、供給装置１０を通じて添加される。例えば、供給装置１０は、可塑剤若しくは過酸化物等の流動性が高い添加物、粘性若しくはペースト状添加物、脂肪若しくはワックス等のクリーム状若しくはペースト状粘度を持つ個体状添加物、又は、ポリマー類を添加するのに適している。「個体状添加物」の用語は、例えば、ワックス又は脂肪のように、室温では本質的に安定であるが、延性があり成形可能なものを指す。顔料又はフィラー等の元々粉末状の添加物又は凝集体も、分散又は懸濁液、場合によっては懸濁又は乳濁液としての担体溶液（ｃａｒｒｉｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を利用することにより、こうした形で添加できる。

図１では、供給装置１０は、容器１内に存在する、回転する材料粒子の高さ位置よりも下、すなわち、混合渦の上端よりも下に位置付けられる。したがって、添加物は、頂部から例えば散布又は少しずつ添加されるのではなく、容器1の側壁を通じて添加される。このため、供給装置１０又は供給穴は、通過する材料と絶えず軽く擦れ合い、吐き出される添加物は、こうして材料粒子に添加され、材料粒子内に分散又は分配されて材料粒子ともに運ばれる。

材料粒子の表面積は大となればなるほど、添加物の分散が、良好になる。

添加物、特に反応性添加物は、希釈度に応じて、０．０１乃至２０重量％の量で、添加物の最終的な担体を介して添加される。例えば、被処理材料としてフレーク状のＰＥＴを用いる場合、０．２乃至０．６％の添加物を使用する。

使用する添加物の最大量は、容器１内に存在する被処理材料の全表面、すなわち被処理材料粒子の全表面を湿らすのに必要な量である。

押出機内又は溶融体では、使用する添加物の種類及び反応性に応じて、添加物と被処理材料との間で反応が生じない。

被処理材料は、最終的に、押出機内で、全体的に溶融され、必要に応じて、ろ過又はガス抜きされる。

本発明による方法は、一工程で実施することもできるし、２個以上の工程で実施することもできる。好ましくは、添加物は、第１容器１の上流に接続した予備処理容器又は第１容器内で、第１工程として添加される。このため、予備処理容器には、複数個の供給装置を設ける。被処理材料のその他の処理、及び／又は別個の添加剤の添加又は最終的な乾燥若しくは結晶化は、複数個の別個の容器１で行われる。

Claims (35)

1. 液体状、固体状若しくは半固体状であるか、又はペースト状粘度を持つ非乾燥粒子状の添加物又は被覆物質を、容器又は切断圧縮器（１）内で移動され混合される材料又は材料粒子に投入して添加する方法であって、前記非乾燥粒子状の添加物又は被覆物質が、前記容器又は切断圧縮器（１）内に存在する材料又は材料粒子の高さ位置よりも下で添加される方法において、前記非乾燥粒子状の添加物又は被覆物質は、前記材料又は材料粒子が、前記容器又は切断圧縮器（１）内で回転することにより前記容器又は切断圧縮器（１）の側壁に最大圧力を及ぼす、前記容器又は切断圧縮器（１）の範囲又は高さで添加されることを特徴とする方法。
2. 前記非乾燥粒子状の添加物又は被覆物質は、非乾燥状粉末状であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記非乾燥粒子状の添加物又は被覆物質は、懸濁又は乳濁状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記非乾燥粒子状の添加物又は被覆物質は、粘性があることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の方法。
5. 前記非乾燥粒子状の添加物又は被覆物質は、過酸化物、脂肪、ワックス、粘度指数改良剤又はポリマーであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の方法。
6. 前記材料又は材料粒子は、前記前記容器又は切断圧縮器（１）で、加熱され粉砕されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか１に記載の方法において、前記添加物は、前記容器（１）内での前記材料の充填高さ又は回転により生ずる混合渦の高さを３等分したうちの中央部分で添加されることを特徴とする方法。
8. 請求項１乃至７のいずれか１に記載の方法において、前記添加物は、前記容器（１）の側壁の内側に設けられ、又は 前記側壁を貫通して開口する、１個以上の供給装置を通じて添加され、前記供給装置は、同じ高さ位置に周方向に亘って配設され、又は上下一列になって配設されるとともに、前記供給装置は、複数個の供給開口又はノズルとして構成されることを特徴とする方法。
9. 請求項１乃至８のいずれか１に記載の方法において、前記供給装置は、投入ポンプにより供給を受けることを特徴とする方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記投入ポンプは、ギアポンプ又はダイヤフラムポンプであることを特徴とする方法。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１に記載の方法において、前記材料粒子又は前記容器（１）内での移動により形成される混合渦の高さは、前記供給装置（１０）よりも絶えず上方となるように維持されることを特徴とする方法。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１に記載の方法において、前記添加物は、前記容器（１）の側壁の内側に沿って通過又は回転する前記材料粒子により運ばれ又は投入されることによって、前記添加物は、前記材料粒子に添加されることを特徴とする方法。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１に記載の方法において、前記添加物の添加前及び／又は添加中、前記容器（１）の側壁の内面は、前記容器（１）内に存在する前記材料の温度とは独立して、別個に加熱されることにより、供給される添加物の粘度を低下させて濡れ性を増すことを特徴とする方法。
14. 請求項１乃至１３のいずれか１に記載の方法において、前記添加物は、最大で、前記容器（１）内に存在する前記材料又は材料粒子の全表面を塗布するのに必要な量まで添加されることを特徴とする方法。
15. 小なくとも１個の混合部材（４）であって、被処理材料又は材料粒子を移動又は回転し、混合し及び／又は加熱する混合部材が内部に設けられた少なくとも１個の容器又は切断圧縮器（１）を有する、請求項１乃至１４のいずれか１に記載の方法を実施する装置であって、少なくとも１個の供給装置（１０）が、非乾燥粒子状の添加物であって、液体状、固体状若しくは半固体状であるか、又はペースト状粘度を持つ添加物用に設けられ、前記供給装置（１０）は、運転中、前記容器（１）内に存在する前記被処理材料又は被処理材料粒子の高さ位置よりも下に設けられる装置において、前記複数個の供給装置（１０）は、前記容器（１）内で回転する前記被処理材料又は材料粒子により、前記容器（１）の側壁に最大圧力を及ぼす範囲又は高さに設けられることを特徴とする装置。
16. 請求項１５に記載の装置において、前記少なくとも１個の混合部材（４）は、縦方向軸線を中心として回転自在であることを特徴とする装置。
17. 請求項１５又は１６に記載の装置において、前記少なくとも１個の混合部材（４）は、被処理材料粒子を粉砕することを特徴とする装置。
18. 請求項１５乃至１７のいずれか１に記載の装置において、前記被処理材料粒子は、非溶融状態のポリマー粒子の形をした合成樹脂、木材繊維又は粉砕紙であることを特徴とする装置。
19. 請求項１５乃至１８のいずれか１に記載の装置において、前記非乾燥粒子状の添加物は、懸濁又は乳濁状であることを特徴とする装置。
20. 請求項１５乃至１９のいずれか１に記載の装置において、前記非乾燥粒子状の添加物は、粘性があることを特徴とする装置。
21. 請求項１５乃至２０のいずれか１に記載の装置において、前記非乾燥粒子状の添加物は、過酸化物、脂肪、ワックス、粘度指数改良剤又はポリマーであることを特徴とする装置。
22. 請求項１５乃至２１のいずれか１に記載の装置において、前記前記材料粒子は、前記容器（１）内で回転されることにより前記容器（１）の側壁に最大圧力を及ぼすことを特徴とする装置。
23. 請求項１５乃至２２のいずれか１に記載の装置において、前記供給装置（１０）は、前記容器（１）の側壁の内側に若しくは前記容器（１）内に側壁を貫通して開口するように設けられるか又は、前記容器（１）の側壁に形成されることを特徴とする装置。
24. 請求項１５乃至２３のいずれか１に記載の装置において、前記複数個の供給装置（１０）は、前記容器（１）の側壁の周囲に亘って同じ高さで又は上下一列になって配設されることを特徴とする装置。
25. 請求項２４に記載の装置において、前記複数個の供給装置（１０）は、前記側壁の周囲に亘って同じ高さで均等に配設されることを特徴とする装置。
26. 請求項１５乃至２５のいずれか１に記載の装置において、前記複数個の供給装置（１０）は、前記容器（１）の底部から又は前記混合部材（４）から離れた高さに設けられ、前記複数個の供給装置（１０）は、前記容器（１）内に存在し又は前記容器内で回転する前記被処理材料粒子の処理方法に応じた充填高さ、又は前記被処理材料粒子の移動又は回転により形成される混合渦の高さよりも絶えず低いことを特徴とする装置。
27. 請求項１５乃至２６のいずれか１に記載の装置において、前記複数個の供給装置（１０）は、前記容器（１）内での前記材料の処理方法に応じた充填高さ又は混合渦の高さを３等分したうちの中央部分に設けられることを特徴とする装置。
28. 請求項１５乃至２７のいずれか１に記載の装置において、前記複数個の供給装置（１０）は、開口又はノズルとして構成されることを特徴とする装置。
29. 請求項２８に記載の装置において、前記複数個の供給装置（１０）は、投入ポンプにより供給されることを特徴とする装置。
30. 請求項２９に記載の装置において、前記投入ポンプは、ギアポンプ又はダイヤフラムポンプであることを特徴とする装置。
31. 請求項２８乃至２９のいずれか１に記載の装置において、前記複数個の供給装置（１０）は、前記添加物を滴状に投入できるように構成されることを特徴とする装置。
32. 請求項１４乃至３１のいずれか１に記載の装置において、前記複数個の供給装置（１０）は、前記容器（１）の側壁と面一であり、前記容器（１）の内面から前記容器（１）の内側に突出し出っ張ることがないことを特徴とする装置。
33. 請求項１５乃至３２のいずれか１に記載の装置において、前記容器（１）の内側若しくは側壁、前記複数個の供給装置（１０）、又は前記供給装置の供給ライン若しくは供給タンクを加熱して、前記供給される添加物の粘度を低下させて前記容器（１）の側壁において濡れ性を増すことができるようにすることを特徴とする装置。
34. 請求項１５乃至３２のいずれか１に記載の装置において、前記容器（１）の内側の表面は、耐粘着性被覆若しくはエンボス加工により、非濡れ性表面として構成され、又は、耐粘着性被覆又はエンボス加工により濡れ性が抑制されるように構成されることを特徴とする装置。
35. 請求項１５乃至３４のいずれか１に記載の装置において、複数個の容器（１）が、特に連続して設けられ、前記複数個の供給装置（１０）が、少なくとも最初の容器（１）内に設けられることを特徴とする装置。

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