JPH0338090B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 垂直な円筒状ハウジング内に回転可能に支持
される垂直な軸上にある複数の円板状回転子をも
つ連続混合機内で、粒状または粉末状固体プラス
チツクと溶融可能な成分を含む添加剤とからなる
流動可能なプリミツクスを製造する方法におい
て、固体および添加剤を室温で連続混合機へ連続
的に供給し、旋回させて均質な混合物にし、円板
状回転子から与えられる運動学的エネルギーによ
り添加剤の溶融可能な成分を溶融させて、混合物
の固体成分に結合させ、流動可能な粒または粉末
を形成して、連続混合機から連続的に排出するこ
とを特徴とする、プラスチツクと添加物とからな
る流動可能な均質混合物の連続製造方法。

２ 運動学的エネルギーを与えるため、旋回され
る混合物を連続混合機のハウジングの内壁と円板
状回転子との間に区画される狭い通過間隙に通
し、そこで添加剤の溶融可能な成分を溶融させる
ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
の方法。

３ 垂直な円筒状ハウジング５内に回転可能に支
持される垂直な軸１４上に、複数の円板状回転子
１５が垂直方向に前後して設けられ、これらの円
板状回転子１５がハウジング５の内壁と共に狭い
通過間隙４６を区画し、これらの円板状回転子１
５より上のハウジング空間へ開口して固体および
添加剤をそれぞれ連続的に供給する連続供給装置
１１が設けられ、円板状回転子５より下のハウジ
ング空間に製品出口が設けられ、連続供給装置に
より上のハウジング空間へ連続的に供給される固
体および添加剤が円板状回転子において混合され
ると共に、これら円板状回転子とハウジング内壁
との間の通過間隙において添加剤の成分が溶融さ
れて、固体成分に結合され、それにより流動可能
な粒または粉末が形成されて、製品出口から連続
的に排出されることを特徴とする、プラスチツク
と添加物とからなる流動可能な均質混合物の連続
製造装置。

４ 円板状回転子１５が交換可能な環４５をも
ち、これらの環４５により、ハウジング内壁と円
板状回転子との間の通過間隙４６が変化可能であ
ることを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記
載の装置。

明細書 本発明は、プラスチツクと添加物とからなる流
動可能な均質混合物の連続製造方法および装置に
関する。

支配的な見解によれば、PVC高温混合物、ド
ライブレンドでは、PVC混合物の可塑化範囲以
下にある、すなわち製造方法に応じて85ないし
150℃の混合物温度が得られるようにせねばなら
ない。

軟質PVCに対しては、50ないし60℃から軟化
剤が添加される。硬質PVCに対しては可塑原料
が軟化または溶融するまで加熱されて、添加され
る安定剤および場合によつては充填剤と共に凝集
し、流動可能な粉末を形成する。現在まで使用さ
れた技術により、この製造段階のため断続的に動
作する機械、すなわちゆつくり回転する加熱可能
なリボン混合機またはプラウ板混合機または小さ
い室容積の高速回転するタービン混合機が使用さ
れ、加熱混合機はしばしば後続の冷却混合機と組
合わされて、装入物を急速に冷却するようにして
いた。温度上昇は装入量、製品の比熱、および単
位時間あたり導入されるエネルギーに関係し、最
初の２つのパラメータは固定しているので、単位
時間あたり混合物へいつそう多くのエネルギーを
導入することに開発が集中した。

高温混合または乾燥混合、すなわち可塑化温度
以下まですなわち約130℃までのPVCの混合およ
び同時加熱では、すべての添加剤が粉砕され、溶
融され、PVC粒子により吸収される。加熱混合
の製品はドライブレンドと称される。ドライブレ
ンドを製造するため、100〜150kJ／Kgのエネル
ギー導入が必要とみなされた。

他のプラスチツク予備混合物も同じように製造
される。

さて本発明の課題は、加熱装置を必要としない
混合物の連続製造方法および装置を提供すること
にある。

この課題を解決するため本発明の方法によれ
ば、固体および添加剤を室温で連続混合機へ連続
的に供給し、旋回させて均質な混合物にし、円板
状回転子から与えられる運動学的エネルギーによ
り添加剤の溶融可能な成分を溶融させて、混合物
の固体成分に結合させ、流動可能な粒または粉末
を形成して、連続混合機から連続的に排出する。

この方法を実施するため、垂直な円筒状ハウジ
ング内に回転可能に支持される垂直な軸上に、複
数の円板状回転子が垂直方向に前後して設けら
れ、これらの円板状回転子がハウジングの内壁と
共に狭い通過間隙を区画し、これらの円板状回転
子より上のハウジング空間へ開口して固体および
添加剤をそれぞれ連続的に供給する連続供給装置
が設けられ、円板状回転子より下のハウジング空
間に製品出口が設けられ、連続供給装置により上
のハウジング空間へ連続的に供給される固体およ
び添加剤が円板状回転子において混合されると共
に、これら円板状回転子とハウジング内壁との間
の通過間隙において添加剤の成分が溶融されて、
固体成分に結合され、それにより流動可能な粒ま
たは粉末が形成されて、製品出口から連続的に排
出される。

こうして本発明によれば、例えば狭い通過間隙
を通る材料には、高いエネルギーが運動学的に導
入されるので、この運動学的軟化により、添加剤
の溶融可能な成分から液体成分を形成することが
でき、加熱装置が全く不要になる。しかもこの溶
融または液化は混合の過程中に行なわれるので、
液体成分で固体成分を一層均一にぬらすことがで
きる。

第１図は本発明によらない装置を示し、 第２図は装置の混合装置を垂直断面で示し、 第３図は混合装置のハウジングの平面図を示
し、 第４図は回転子を一部垂直断面で拡大して示
し、 第５図は回転子を上から見た図を示し、 第６図は本発明の実施例を示す。

粒状または粉末状固体を液体成分で分散させる
ため、特に軟質PVCドライブレンドの連続製造
のために、第１図から明らかな装置が使用され
る。

第１図から明らかな略示した装置は、加熱ジヤ
ケツトと攪拌機構とを有する液体成分収容容器２
をもち、導管３を介して円筒状ハウジング５をも
つ垂直連続混合機１３に接続されている。ハウジ
ングの長さはハウジングの直径のほぼ２倍に等し
い。導管３に接続可能な容器２′は、液体成分の
変更の際連続混合機１３の浄化用洗浄液体の収容
に用いられる。

導管３には計量ポンプ６、再加熱器３７および
流量計７が組込まれている。上述した導管３はハ
ウジング５を包囲する環状導管８に接続され、こ
の環状導管８に設けられている噴射ノズル９はハ
ウジング５の内部へ開口し、この噴射ノズル９を
通つて液体成分が容器２から連続混合機１３へ噴
射される。

固体を収容するため秤量バンカ１０が用いら
れ、その底には連続混合機１３のハウジング５へ
開口する連続供給装置としての送出しスクリユ１
１がある。送出しスクリユ１１の出口はハウジン
グ５内の環状導管８より少し上にある。バンカ１
０も送出しスクリユ１１も秤量台１２上に設けら
れている。送出しスクリユ１１は調整電動機M₁
により駆動される。

垂直に設けられた連続混合機１３は、下方へ延
びて２つの回転子１５を備えた軸１４をもつてい
る。軸１４を駆動するため上方に設けられた電動
機M₂が用いられる。

連続混合機１３の詳細な構成は第２図〜第５図
から明らかである。連続混合機のハウジング５内
には軸受２８があり、この軸受内に軸１４が片持
ち支持されている。ハウジング５から突出する軸
１４の上端はベルト車２９をもち、駆動ベルト３
０を介してここには図示してない電動機M₂に連
結されている。軸１４の下端は先細に構成され
て、上下に近接して配置された２つの回転子１５
をもつている。回転子１５の範囲でハウジング５
の壁３９はなめらかであり、上部回転子１５より
上には環状の断面収縮部３２が設けられ、液体成
分用の１つないし３つの噴射ノズル９が設けられ
ている。円筒状ハウジング全体５は分割され、揺
動して開くことができる。すなわちこのハウジン
グは三角形状保持板３３に吊るされ、締付けねじ
によりまとめられている。保持板３３は支持緩衝
器３３′上にあり、ハウジング５は２つの支柱３
４および１つの揺動軸３５により保持される。ハ
ウジング５の接続管片３６には、固体プリミツク
スの供給用送出しスクリユ１１が接続されてい
る。

回転子円板１５の形状は第４図および第５図か
ら明らかである。これらの回転子円板は周方向に
分布した羽根３８を備えている。しかし他の適当
な回転子形状も使用でき、３〜50ｍ／secの接線
速度が認定可能である。

回転子およびなめらかなハウジングの上述した
簡単な配置によつて、回転子の間または最下回転
子とその下にある製品出口との間に製品のなるべ
く２〜５秒に著しく短縮された平均滞在時間が得
られるので、製品と接触する混合機の部分への接
着が防止される。なるべく毎分2000〜7000回転の
高い軸回転数と混合機の構造的構成により、約
0.01〜0.08kWh／Kgにしかすぎない最小のエネル
ギー消費で高品質の固体分散の故障なしの連続製
造が可能になる。混合区域の軸線方向長さは装置
のハウジング５の直径にほぼ等しい。固体供給と
乾式固体砕解のために同じ長さが必要とされ、こ
のことから直径の２倍の全長の方法部分がハウジ
ング内に生ずる。

上述した支持により軸を片持ちに構成でき、そ
れにより軸の出口端部における支持が不要にな
る。これにより混合機から分散の際重要な妨げら
れない自由流出が行なわれる。製品は混合機から
の流出直後真空を加えられて下降管内で熱の供給
なしに脱気され、これにより経済的な解決策が得
られる。

混合物へ液体成分があまり添加されず、したが
つて硬質PVCの流動可能な均質混合物が製造さ
れる場合、液体成分は添加される添加剤部分から
運動学的に軟化または溶融として旋回により生成
せねばならない。ここですべての添加物の均一な
分散は制御し易い混合物におけるより危険であり
かつ困難である。

第６図による装置はこれらの要求にかなつてい
る。連続混合機１３は第１図におけるのと同じで
あるが、噴射ノズルがない。４０の所でPVCが、
また４３および４４の所で充填剤が、送出しスク
リユ１１により別々にハウジング５内へ供給され
て、連続混合機１３へ達する。回転子１５上へ環
４５が締付けられて、ハウジング壁５と回転子と
の間の通過間隙４６を狭くする。種々の厚さの締
付け環が使用可能なので、間隙幅をあらかじめ選
択することができる。せん断間隙および回転数の
変化により、導入されるエネルギーを障害のない
単位時間あたり温度応力で品質上の要求に合わせ
ることが可能となる。

適用例 １ 100mmのハウジング直径の第１図による構成
に対して前述したような混合機へ、液体成分用
計量ピストンポンプおよび固体プリミツクス用
計量秤量ベルトによつて送られ、連続運転で混
合機の毎分7000回転の軸の回転数で、180℃の
温度における液体成分と室温における固体が入
れられ、200〜300Kg／ｈの分散された粉末が連
続的に製造され、必要な場合にはすぐ続いて真
空で排気された。３つの噴射ノズルが使用さ
れ、２つの回転子円板が軸の下部に設けられ
た。非常に短い滞在時間により高いぬれ速度が
考慮され、分散された物品の妨げられない流出
がが可能にされた。

２ 第１の例と同じ装置で連続的に軟質PVCケ
ーブルコンパウンド用混合物が均質に処理され
る。Ｋ値が65の100部の懸濁PVCへ、充填剤と
して70部の粉砕されかつ表面処理された炭酸カ
ルシウムと、安定剤として4.7部の三塩基性硫
酸鉛が大ざつぱにあらかじめ混合され、旋回室
へ軟化剤としての41部のフタル酸ジイソオクチ
ル（DIOP）と増量剤としての20部の塩素パラ
フイン（52％Cl）との混合物からなる高温液体
成分が噴射される。

連続運転で均質なドライブレンドが得られ、良
好に保管可能である。

３ 第６図による装置での適用例 100mmのハウジング直径をもつ前述した連続
混合機が、３つの計量秤からPVC、充填剤お
よび添加剤を供給された。これら３つの固体成
分は強力に旋回して混合され、回転子とハウジ
ング壁との間の0.6mmの間隔をもつ２つの狭い
せん断間隙を通された。回転子の回転数は毎分
5000回転であつた。こうして製造された流動可
能な均質混合物の粒子は、短い平均滞在時間後
約95〜115℃で連続混合機から出た。製品は特
別な冷却段の挿入なしにしかも焼けることなし
に保管することができた。でき高は200Kg／ｈ
であつ。

４ 適用例 前述したように次の調剤によりびん用硬質
PVCプラスチツクプリミツクスが連続的に製
造された。Ｋ値がが50〜55の塊状または懸濁
PVC（40）の100部が、計量秤１２を介して連
続的に連続混合機１３の入口へ与えられ、同時
に別の計量秤を介して耐衝撃性付与剤としての
メチルメタクリレート−ブタジエン−スチロー
ル共重合体（MBS）の10部と安定剤としての
チオ−ジ−オクチル−錫酸塩の1.2部との添加
が行なわれ、また別の計量秤を介して処理剤と
してのステアリン酸カルシウム1.5部が添加さ
れる。

運動エネルギー導入の効率は、硬質PVCで
60〜70％、また軟化剤の同時に適用される予熱
を狭くされたせん断間隙と組合わせる場合軟質
PVCで45〜70％である。

例２および４は次の刊行物に述べられているよ
うな調剤に基いている。

ダブリユ・ヴイ・チトウ他の「BHLコンパウ
ンデイング便覧」出版者ブス−ハミルトン株式会
社1979年CA1 ６ページおよびCA3 ３ページ さらに混合物の例をあげると次の通りである。

(1) PVC 100部 軟化剤（フタル酸ジオクチル） 20部 （室温で中粘度） 安定剤（BaZn） ３部 （室温で中粘度） 顔 料 ０−15部 (2) PVC 100部 軟化剤（フタル酸ジオクチル） 80部 （室温で中粘度） 充填材 30部 添加剤 ５部 顔料 15部 (3) PVC 100部 重合体軟化剤 50部 （室温で高粘度） 添加剤 13部 顔料 ０−10部 (4) PVC 100部 軟化剤（フタル酸ジオクチル） 50部 （室温で中粘度） 充填剤（CaCO3） 45−60部 添加剤 ４部 (5) PVC 100部 耐衝撃性付与剤 10部 充填剤（CaCO3） 10部 安定剤（CaZnおよびSn） 2.5部 （室温でペースト状） 滑 剤 １部 顔 料 ６−８部 (6) ポリアクリロニトリル 100部 溶 媒 （ジメチルホルムアミド）
200−400部（室温で低粘度） 老化防止剤 （しゆう酸） ５−10部（室温で低粘度）