JP6465739B2

JP6465739B2 - 粉粒体の供給装置

Info

Publication number: JP6465739B2
Application number: JP2015095307A
Authority: JP
Inventors: 雅昭津村
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2015-05-08
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2035-05-08
Also published as: JP2016210556A

Description

本発明は、粉粒体の新規な供給装置に関する。詳しくは、粉粒体を被供給部に供給する際、被供給部における粉粒体の圧密化を防止することが可能な粉粒体の供給装置を提供するものである。

ホッパーに存在する粉粒体をその下方に存在する被供給部に供給する操作は、工業的な製造工程において様々な箇所で実施されている。

例えば、樹脂を押出機に供給して溶融混練する場合、樹脂は押出機の上部に存在するホッパーより供給配管を通って、被供給部である押出機の供給口に供給される。そして、上記押出機に供給された樹脂は、押出機のスクリューによりシリンダー内に送られて、加熱溶融されながら加圧され、ダイより押し出されて成形される。

ところが、上記操作において、ホッパーより押出機の供給口に供給された樹脂がスクリューに十分噛み込まず、シリンダー内に供給する樹脂量の減少、延いては、ダイからの押出量の減少が発生する現象が起こることがある。かかる現象は、特に、樹脂がペレットの如き高い流動性を有する形態である場合に多発することが本発明者によって確認された。

本発明者は、上記現象について検討した結果、スクリュー内に巻き込まれた余剰空気量が多く、シリンダー内での樹脂の加熱時に上記余剰空気が、断熱層として作用する空気層を形成し、加熱の障害となっていること、また、余剰空気は、押出機の供給口を経てスクリュー部に供給された樹脂の充填率が高い場合、系外への排出が阻害されることの知見を得た。

また、ホッパーに存在する粉粒体を被供給部に供給する場合、粉粒体が落下する時の加速度により、被供給部に異常に圧力がかかり、供給された粉粒体が圧密化され、充填率が上昇することによるという知見を得た。

かかる圧密化の現象は、前記押出機へ樹脂を供給するケースに限らず、他の粉粒体を取り扱う場合にも前記圧密化現象が起こることが懸念される。

従って、本発明の課題は、ホッパーに存在する粉粒体をその下方に存在する被供給部に供給する粉粒体の供給装置において、ホッパーより落下し、被供給部にかかる粉粒体の落下時の圧力を軽減することによる被供給部における粉粒体の圧密化を防止することが可能な粉粒体の供給装置を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、ホッパーとその下方に位置する被供給部との間に設けられる粉粒体供給配管内に、粉粒体の堆積を防止し得る程度に上面が傾斜した部材を設け、前記配管内を落下する粉粒体の少なくとも一部を衝突せしめた後、被供給部に供給されるようにすることで、被供給部にかかる粉粒体の落下時の圧力を効果的に軽減し得ることを見出し、本発明を提案するに至った。

即ち、本発明によれば、ホッパーとその下方に位置する被供給部との間に設けられる粉粒体供給配管内に、該配管を落下する粉粒体の少なくとも一部を接触せしめて被供給部にかかる粉粒体の落下時の圧力を軽減するための、傾斜した上面を有する圧力軽減部材を設け、さらに、前記粉粒体供給配管が、前記圧力軽減部材が存在する位置より下方に拡大部を有し、該拡大部に至るまでの径変移面にガスパージノズルを設けたことを特徴とする粉粒体の供給装置が提供される。

上記発明において、前記圧力軽減部材が、円錐状の上面を有する部材よりなり、該部材の外周と前記配管の内壁との間に粉粒体が通過可能な間隙を全周にわたって設けることが、被供給部に粉粒体を均一に供給する上で好ましい。

また、前記圧力軽減部材の上面の傾斜角が粉粒体の安息角より大きく設定することが、該圧力軽減部材上に粉粒体が滞留するのを防止するために好ましい。

本発明の粉粒体の供給装置によれば、粉粒体供給配管に圧力軽減部材を設けて、ホッパーから該粉粒体供給配管内を落下する粉粒体の一部を該圧力軽減部材に衝突させることにより、ホッパーからの粉粒体の落下圧が被供給部に直接かかるのを効果的に防止でき、被供給部における粉粒体の圧密化を効果的に防止することができる。

それ故、前記樹脂を押出機に供給する態様に本発明の粉粒体の供給装置を適用した場合、被供給部にあたる押出機の原料供給部において、樹脂の圧密化が防止され、それにより形成された粉粒体間の隙間より余剰空気の系外排出が十分行われるようになるため、押出機内の樹脂に噛み込む空気量を低減でき、延いては、ダイからの安定した押出量を確保することができる。

本発明の粉粒体の供給装置は、流動性が良い粉粒体を取り扱う場合に特に効果的であり、略球状の粉粒体、具体的には、樹脂ぺレットである場合、本発明の効果が特に顕著である。

本発明の粉粒体の供給装置の代表的な態様を示す概略図である。本発明における圧力軽減部材の一態様を示す概略図である。本発明における圧力軽減部材の他の一態様を示す概略図である。

以下、本発明の代表的な態様を示す図１に従って本発明を詳細に説明するが、本発明は、かかる図１に限定されるものではない。

本発明の粉粒体の供給装置は、ホッパー１とその下方に位置する被供給部２との間に設けられる粉粒体供給配管３内に、該配管３を落下する粉粒体との接触により被供給部にかかる粉粒体の落下時の圧力を軽減するための、傾斜した上面を有する圧力軽減部材４を、前記配管の内壁との間に粉粒体が流下し得る間隙ｄをあけて設けたことを特徴とする。

本発明において、前記ホッパー１は、少なくとも下部に取り扱う粉粒体の安息角以上の傾斜面を有し、粉粒体供給配管と接続する排出口を有する、公知の構造のものが特に制限無く使用される。

また、粉粒体供給配管３は、上記ホッパー１と被供給部２とを連結する直管であれば特に制限されない。

尚、上記粉粒体供給配管の内径（直径）及び長さは、装置の大きさにもよるが、内径は５０〜２００ｍｍ、長さは０．５以上、特に０．５〜２ｍ程度が一般的である。上記粉粒体供給配管の長さは、長いほど本発明の効果が顕著となるが、上記０．５〜２ｍという比較的短い配管長さにおいても、前記圧密化現象が起こり、これに本発明を適用することによりかかる現象が防止できることが、本発明者の検討により明らかとなった。

本発明の最大の特徴は、粉粒体供給配管３内に、該配管３を落下する粉粒体の少なくとも一部を接触せしめて被供給部２にかかる粉粒体の落下時の圧力を軽減するための、傾斜した上面を有する圧力軽減部材４を設けたことにある。

かかる圧力軽減部材４の傾斜した上面は、ホッパーから落下する粉粒体をこれに衝突させることにより、粉粒体が被供給部に直接落下する場合に比べて被供給部にかかる圧を著しく低減し、かかる箇所での圧密化を防止する機能を有する。

前記圧力軽減部材は、かかる機能を有するものであれば特に制限されないが、代表的な態様として、傾斜した上面を有する圧力軽減部材４を、前記配管の内壁との間に粉粒体が流下し得る間隙をあけて設ける態様、具体的には、図１に示すように、圧力軽減部材４として円錐状の上面を有する部材を使用し、該部材の外周と前記配管の内壁との間に粉粒体が通過可能な間隙ｄを全周にわたって形成するように設ける態様、図２に示すように、傾斜した板状体よりなる部材を配管３の内壁と間隙ｄを形成するように設ける態様などが挙げられる。そのうち、図１に示す態様は、被供給部に粉粒体を均一に供給する上で好ましい。

上記間隙ｄは、配管内で粉粒体が閉塞しない程度の幅で形成されればよく、一般には、取り付けられる粉粒体供給配管径に対して、１０〜４０％、好ましくは、１５〜３０％の間隙を形成するように設けることが好ましい。

また、圧力軽減部材４は、図３に示すように、傾斜面としてスパイラルの板状体により形成し、粉粒体の全量が該傾斜面に衝突し、滑落するように構成することも可能である。

本発明において、前記圧力軽減部材４を設ける位置は、可及的に被供給部に近い位置が好ましく、例えば、粉粒体供給配管３の長さ（Ｌ）、即ち、ホッパー下端と被供給部との距離によっても異なるが、一般的には、傾斜面の上端が、Ｌ／２より下の位置、好ましくは、Ｌ／３より下の位置となるように設けることが好ましい。

また、圧力軽減部材４の傾斜面の角度θは、該面上に粉粒体が堆積するのを防止するため、対象とする粉粒体の安息角以上の角度とすることが好ましい。一方、傾斜面の角度が極端に大きい場合、圧力低減効果が低下する傾向にあるため、７５°、特に、６０°を上限とすることが望ましい。具体的には、前記樹脂ペレットについては、３０°〜６０°、特に、４５°〜５０°とすることが好ましい。

更に、前記圧力軽減部材４を粉粒体供給配管に取り付ける手段は特に制限されず、前記円錐状の上面を有する部材よりなる場合、周囲の任意の箇所に２以上の縦リブ取り付けて配管内壁に固定する方法が挙げられる。

本発明において、被供給部が押出機であり、配管内にガスパージノズルを有さない押出機の場合、余剰空気はホッパー上部から排出されるが、配管内を流下する粉粒体により余剰空気の上方への流れが阻害されることがある。このような場合、前記圧力軽減部材が存在する位置より下方に拡大部５を形成し、該拡大部に至るまでの径変移面６にガスパージノズル７を設けることが、粉粒体に同伴して供給される空気量を減少するために好ましい。

本発明の粉粒体の供給装置は、流動性が良い粉粒体に対して特に効果的である。具体的には、略球状であり、安息角が６０°以下、特に４５°以下の粉粒体に対して効果的である。また、粉粒体の粒径（相当直径）は、０．０１〜１５ｍｍ、特に、０．１〜１０ｍｍ程度が一般的である。更に具体的には、上記安息角、粒径を有する樹脂ペレットに対して、本発明の粉粒体の供給装置は好適に使用することができる。

図１に示す態様の粉粒体供給装置を使用して、平均粒径４．０ｍｍの樹脂ペレット（安息角４５°）を被供給部２である押出機に７ｋｇ／分の量で供給して押出成形を行った。

上記粉粒体供給装置において、０．１ｍ^３のホッパー１の排出口と、該排出口より７５０ｍｍ下方に位置する押出機の供給口とが、径が１００ｍｍ（長さ６０ｍｍ、径１７０ｍｍの拡大部５を有する）の配管３により連結されている。また、拡大部に至る径変移面には、ガスパージノズル７が設けられている。

押出機の供給口から２５０ｍの高さにその上面の頂部が位置するように、径が６０ｍｍ、上面の傾斜角が４５°の上面が円錐状をした圧力軽減部材４を４つのリブにより間隙が均一となるように固定した。

上記粉粒体供給装置を使用して、押出成形を実施したところ、樹脂１ｔを押出成形する間、ダイからの樹脂の吐出量は殆ど変化無く、安定していた。

これに対して、前記圧力軽減部材４を付設しない以外は、同様の条件で樹脂の押出成形を行った結果、ダイからの樹脂の吐出量が低減し、ホッパーからの樹脂の供給をストップする事態が発生した。

１ホッパー
２被供給部
３粉粒体供給配管
４圧力軽減部材
５拡大部
６径変移面
７ガスパージノズル

Claims

ホッパーとその下方に位置する被供給部との間に設けられる粉粒体供給配管内に、該配管を落下する粉粒体の少なくとも一部を接触せしめて被供給部にかかる粉粒体の落下時の圧力を軽減するための、傾斜した上面を有する圧力軽減部材を設け、さらに、前記粉粒体供給配管が、前記圧力軽減部材が存在する位置より下方に拡大部を有し、該拡大部に至るまでの径変移面にガスパージノズルを設けたことを特徴とする粉粒体の供給装置。
前記圧力軽減部材が、円錐状の上面を有する部材よりなり、該部材の外周と前記配管の内壁との間に粉粒体が通過可能な間隙をあけて設けられた、請求項１記載の粉粒体の供給装置。
前記圧力軽減部材の上面の傾斜角が粉粒体の安息角より大きく設定された、請求項１又は２に記載の粉粒体の供給装置。
対象とする粉粒体が略球状である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の粉粒体の供給装置。
対象とする粉粒体が樹脂ぺレットであり、被供給部が押出機の供給口である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の粉粒体の供給装置。