JPH0734372Y2 - プラスチック炭化用燃焼抑制器具 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、プラスチックの炭化に使用する器具に係り、
特に、炭化時のプラスチックの燃焼を抑制するためのプ
ラスチック炭化用燃焼抑制器具に関する。

［従来の技術］ プラスチックは日用品、医療器具、機械部品、建築材料
等、種々の用途に用いられており、これらのプラスチッ
ク製品の特性や生産性については、日々、その向上が図
られている。

プラスチック製品の特性や生産性の向上を図るにあたっ
ては、まず、これらのプラスチック製品中やその材料中
に残存する金属触媒の量や、無機充填剤の量、ガラス繊
維強化樹脂における補強材であるガラス繊維の量等の灰
分（無機質や不燃性残留物）の定量が行われる。そし
て、この灰分の定量方法の一つとして、プラスチック製
品やその材料（以下、単にプラスチックと総称する）を
完全に焼いて灰化した後、この灰中の上記灰分を定量す
る方法が広く行われている。

プラスチックの灰化は、一般に、適当量のプラスチック
試料を白金皿、白金坩堝、磁製坩堝等の一端開放の耐火
性容器に秤取し、ガスバーナー等の加熱器具により加熱
して、一旦、プラスチック試料を炭化させた後、電気炉
等により再加熱することにより行われる。プラスチック
試料の炭化を行わずに、プラスチック試料を燃焼させる
ことにより灰化しようとすると、加熱器具からの熱と燃
焼に伴う反応熱とによりプラスチック試料の燃焼が急激
に進み、急激な燃焼に伴う火災や突沸等により灰化作業
の安全性が低下するとともに、試料の吹きこぼれ等によ
り灰分の正確な定量が不可能となる。

このため、プラスチック試料の炭化を行うにあたって
も、プラスチック試料が燃焼しないように、一般に、炭
化中のプラスチック試料を目視観察しながら加熱温度を
調節している。また、プラスチック試料が燃焼した場合
には、加熱を一旦停止してプラスチック試料を冷却した
後に再加熱するという操作が行われる。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながらプラスチックの炭化においては、炭化中の
プラスチック試料を目視観察しながら加熱温度を調節す
ることによりプラスチック試料の燃焼を防止することは
非常に困難であり、加熱器具により加熱温度を予め低く
して炭化させていても、突如としてプラスチック試料が
燃焼してしまい易い。そして、一旦プラスチック試料が
燃焼し始めると、前述のように、加熱器具からの熱と燃
焼に伴う反応熱とにより、プラスチック試料の燃焼が急
激に進み、急激な燃焼に伴う火災や突沸等により灰化作
業の安全性が低下するとともに、プラスチック試料の吹
きこぼれ等により灰分の正確な定量が不可能になるとい
う問題があった。

さらにプラスチック試料が燃焼した場合には、前述のよ
うに、加熱を一旦停止し、プラスチック試料を冷却した
後に再加熱しなければならないため、従来法によるプラ
スチックの炭化では、加熱温度が低いことと、プラスチ
ック試料の加熱、冷却、再加熱を繰返さなければならな
いこととから、一般に、例えば40gのプラスチック試料
を炭化させるのに４時間程度を要し、炭化時間が長いと
いう問題もあった。

したがって本考案の目的は、比較的高温で加熱してもプ
ラスチック試料の急激な燃焼を抑制することができ、こ
れにより炭化作業の安全性の向上、プラスチック試料の
吹きこぼれの抑止、および炭化時間の短縮を図ることが
できる、プラスチック炭化用燃焼抑制器具を提供するこ
とにある。

［課題を解決するための手段］ 本考案は上記目的を達成するためになされたものであ
り、本考案のプラスチック炭化用燃焼抑制器具は、不活
性ガス供給源と直接または間接に連通し、プラスチック
試料を収容した一端開放の耐火性容器の開放面側端部ま
たはその近傍において前記耐火性容器または該耐火性容
器の内部空間を取囲む環状管と、この環状管に供給され
た不活性ガスが、該環状管から前記耐火性容器の内部空
間上部ないし内部空間上方に向けて噴出する不活性ガス
噴出口とを少なくとも備えた環状管部を有することを特
徴とするものである。

［作用］ 本考案のプラスチック炭化用燃焼抑制器具を用いた場合
には、プラスチック試料を収容した耐火性容器の内部空
間上部ないし内部空間上方に、これらの空間を取り巻く
ように不活性ガスが分布することになり、耐火性容器の
内部空間とその外側空間、またはこの内部空間とその上
方の空間とからなる空間とその外側空間との間での大気
の循環が停滞する。

したがって、本考案のプラスチック炭化用燃焼抑制器具
を用いることにより炭化中のプラスチック試料への酸素
の供給が滞るため、比較的高温で加熱しても、加熱によ
りプラスチック試料から生じたガスの発火が抑制され
る。すなわち炭化中のプラスチック試料の急激な燃焼が
抑制される。また、プラスチック試料が燃焼した場合で
も、プラスチック試料への酸素の供給が滞るために火災
の勢いは弱く、かつ容易に鎮火する。

［実施例］ 以下、本考案の実施例について、図面を用いて説明す
る。

実施例 第１図に、本考案のプラスチック炭化用燃焼抑制器具の
一例を示す。

このプラスチック炭化用燃焼抑制器具１は、管として円
形の垂直断面を有し、環状体として円環状を呈する円環
状管２と、この円環状管２に設けられた複数の不活性ガ
ス噴出口３とを備えた環状管部４を有している。

この環状管部４にはさらに、円環状管２と連通した窒素
ガス（N₂ガス）供給源（図示せず）から導管（図示せ
ず）を介して供給された不活性ガスを円環状管２の管内
に供給する不活性ガス導入部５と、円環状管２を所定の
高さに支持するためにこの円環状管２における下側の管
壁から放射状に設けられた３つの支持部6a、6bおよび6c
と、これらの支持部6a、6bおよび6cの間の円環状管２壁
に設けられたＬ字状の垂直断面を有する３つの耐火性容
器支持部7a、7bおよび7c（ただし、7bおよび7cは図示せ
ず）が設けられている。

そして第１図においては、上述のプラスチック炭化用燃
焼抑制器具１を構成する耐火性容器支持部7a、7bおよび
7cにより、プラスチック試料８を収容した白金坩堝９が
支持されている。この白金坩堝９は、開口面側端部の外
径75mm、開口面側端部の内径74mm、深さ30mmなる大きさ
を有し、耐火性容器支持部7a、7bおよび7cにより支持さ
れた白金坩堝９の開口面側端部は、複数の不活性ガス噴
出口３の開口位置よりも僅かに下方に位置している。ま
た、白金坩堝９の下方には、この白金坩堝９に収容され
たプラスチック試料８を加熱するためのガスバーナー10
が配置されている。

このプラスチック炭化用燃焼抑制器具１を構成する環状
管部４に備えられた複数の不活性ガス噴出口３は、直径
2mmの円形断面を有し、その開口方向（不活性ガスの噴
出方向）は、第２図に環状管部４の垂直断面図および上
面図（ただし、支持部および耐火性容器支持部は図示せ
ず）を示すように、環状管部４の環状体としての内側空
間上方である。換言すれば、各不活性ガス噴出口３は、
耐火性容器支持部7a、7bおよび7cにより支持された白金
坩堝９の内部空間上方に向け開口している。

このようにしてなる本考案のプラスチック炭化用燃焼抑
制器具１と、白金坩堝９と、ガスバーナー10とを用い、
不活性ガス導入部５から円環状管２へのN₂ガスの供給量
を3Nm³／時間（複数の不活性性ガス噴出口３からのN₂ガ
スの総噴出量を3Nm³／時間）、プラスチック試料８の量
を40g、ガスバーナー10への液化石油ガス（LPG）の供給
量を1m³／時間（白金坩堝９の外側底面の表面温度300
℃）として、種々のプラスチック試料について、各々５
回の炭化操作を行った。

炭化中の各試料から生じた火災の最大高さ、試料の吹き
こぼれの有無および各試料の炭化開始から炭化終了まで
の平均時間（以下、平均炭化時間という）を、表−１に
示す。

比較例 不活性ガス噴出口３および不活性ガス導入部５を備えて
いない点以外は、実施例のプラスチック炭化用燃焼抑制
器具１と同一形状を有する三脚を用い、この三脚の耐火
性容器支持部により実施例で用いた白金坩堝９と同質で
同一形状の白金坩堝を支持し、ガスバーナーへの液化石
油ガス（LPG）の供給量を0.8m³／時間（白金坩堝の外側
底面の表面温度250℃）とした以外は実施例と同一条件
で、実施例と同質のプラスチック試料について、各々５
回の炭化操作を行った。

炭化中の各試料から生じた火炎の最大高さ、試料の吹き
こぼれの有無および各試料の平均炭化時間を、表−１に
示す。

表−１から明らかなように、本考案のプラスチック炭化
用燃焼抑制器具を用いた実施例では、炭化中のプラスチ
ック試料から生じた火炎の高さは最大でも3.2〜3.5cmで
あり、50〜70cmという従来法（比較例）に比べて炭化作
業の安全性が非常に高い。しかも、実施例で生じた火炎
はいずれも短時間（５〜10秒）で自然鎮火しており、突
沸も認められなかった。

また、実施例ではプラスチック試料の吹きこぼれもない
ため、灰分の正確な定量が可能である。さらに、実施例
の平均炭化時間は30〜35分であり、加熱温度を低くしつ
つ試料の加熱、冷却、再加熱を繰り返して、最終的に４
時間６分ないし４時間13分を要した従来法（比較例）に
比べて非常に短時間で炭化した。

なお、本考案のプラスチック炭化用燃焼抑制器具は、第
１図に示した形状のものに限定されるものではなく、種
々の形状をとることができる。

例えば、第１図に示したプラスチック炭化用燃焼抑制器
具１における環状管は円環状を呈しているが、本考案の
プラスチック炭化用燃焼抑制器具において環状管部を構
成する環状管の環状体としての外形は、炭化に用いる一
端開放の耐火性容器の開放面側端部または近傍におい
て、この耐火性容器または該耐火性容器の内部空間を取
囲むことができる環状であればよく、耐火性容器の外形
に応じて、適宜変更可能である。

ここで、本明細書における「一端開放の耐火性容器の内
部空間を取囲む環状管」とは、下記またはの環状管
を意味する。

一端開放の耐火性容器の開放面側端部における内周
面形状に相似ないし近似する外形を有し、この耐火性容
器の開放面側端部上に配置することにより、耐火性容器
の内部空間上方の空間を取囲む環状管。

一端開放の耐火性容器の開放面側端部における内周
面形状に相似ないし近似する外形を有し、この耐火性容
器の内部空間に配置することにより、耐火性容器の内部
空間上部の一部を取囲む環状管。

また、環状管の垂直断面形状も円形に限定されるもので
はなく、楕円形、角形等、適宜選択可能である。

環状管部を構成する不活性ガス噴出口の断面形状も、実
施例のような円形に限定されるものではなく、楕円形、
角形、不定形、スリット状等、種々の形状をとることが
できる。そして、この不活性ガス噴出口の数および開口
方向（不活性ガスの噴出方向）も、試料を収容した耐火
性容器の内部空間上部ないし内部空間上方に、これらの
空間を取り巻くように不活性ガスを分布させることがで
きさえすれば、特に限定されるものではない。

例えば、実施例のように環状管部を耐火性容器の開放面
側端部の外側に配置して使用する場合の不活性ガス噴出
口は、環状管部の真上方向も含めて、耐火性容器の内部
空間上方、換言すれば環状管部の環状体としての内側空
間上方に向けて開口していればよい。また、環状管部を
耐火性容器の開放面側端部上やその上方、またはその内
側に配置して使用する場合の不活性ガス噴出口は、耐火
性容器の内容空間上部ないし内部空間上方、換言すれ
ば、環状管部の環状体としての内側空間向き水平方向な
いし、環状管部の真上方向も含めた環状管部の環状体と
しての内側空間上方に向けて開口していればよい。

なお、環状管部を耐火性容器に開放面側端部の内側に配
置して使用する場合において、不活性ガス噴出口の開口
方向を耐火性容器の内部空間下方にすると、耐火性容器
の内部空間とその外側空間との間の大気の循環を停滞さ
せることが困難となり、加熱により試料から生じたガス
の発火が十分に抑制されずに試料が急激に燃焼すること
があるため、好ましくない。

また、環状管に供給する不活性ガスの種類は、加熱によ
り試料から生じたガスの発火を抑制して試料の急激な燃
焼を防止することさえできればN₂ガスに限定されるもの
ではなく、N₂ガスの他に、CO₂ガス、希ガス類等を用い
てもよい。この環状管への不活性ガスの供給量は、実施
例での供給量である3Nm³／時間に限定されるものではな
く、不活性ガスの種類、プラスチック試料の種類および
量、耐火性容器の形状、耐火性容器と環状管部との位置
関係等に応じて適宜変更可能である。

さらに、この環状管へ不活性ガスを導入するための不活
性ガス導入部の形状も実施例で示した形状に限定される
ものではなく、不活性ガス供給源から直接または導管を
介して、最終的に環状管に不活性ガスを導入させること
ができさえすれば、例えば、不活性ガス供給源における
ガス流出口または導管の一端と雌雄一対のネジを形成す
る開口であってもよい。

本考案のプラスチック炭化用燃焼抑制器具は、不活性ガ
ス供給源と直接または間接に連通した環状管と、この環
状管に供給された不活性ガスが該環状管から噴出する不
活性ガス噴出口とを少なくとも備えた環状管部を有して
いればよく、実施例で示した支持部および耐火性容器支
持部は必ずしも必要ではない。

支持部および耐火性容器支持部を設けていないプラスチ
ック炭化用燃焼抑制器具は、例えば、このプラスチック
炭化用燃焼抑制器具を構成する環状管の環状体としての
外径よりも僅かに小さい内径を有する耐火性容器の内壁
または開放面側端部の内縁により支持させて使用するこ
とができる。あるいは、このプラスチック炭化用燃焼抑
制器具を構成する環状管の環状体としての内径よりも僅
かに大きい外形を有する耐火性容器の開放面側端部の外
縁により支持させて使用することもできる。さらには、
このプラスチック炭化用燃焼制御器具を、ガスバーナ
ー、電熱器等の加熱器具と所定の位置関係に配置される
一端開放の耐火性容器の開放面側端部またはその近傍に
おいて、この耐火性容器または該耐火性容器の内部空間
を取囲む位置に他の部材により支持させてもよい。

また、本考案のプラスチック炭化用燃焼抑制器具を構成
する環状管部と、プラスチックの炭化に用いる一端開放
の耐火性容器との間の使用時における間隙は狭い方が好
ましい。この間隙が広すぎると、耐火性容器の内部空間
とその外側空間、またはこの内部空間とその上方の空間
とからなる空間とその外側空間との間での大気の循環を
停滞させることが困難となり、加熱によりプラスチック
試料から生じたガスの発火、すなわち炭化中のプラスチ
ック試料の急激な燃焼を十分に抑制できなくなる。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案のプラスチック炭化用燃焼
抑制器具を用いることにより、比較的高温で試料を加熱
しても、この試料の急激な燃焼を抑制しつつ、炭化を行
うことができる。

したがって本考案を実施することにより、プラスチック
の炭化を、安全で正確に、かつ短時間で行うことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のプラスチック炭化用燃焼抑制器具の一
例を示す斜視図、第２図は第１図に示したプラスチック
炭化用燃焼抑制器具を構成する環状管部の垂直断面図お
よび上面図である。 １……プラスチック炭化用燃焼抑制器具、２……環状
管、３……不活性ガス噴出口、４……環状管部、８……
プラスチック試料、９……一端開放の耐火性容器（白金
坩堝）。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】不活性ガス供給源と直接または間接に連通
   し、プラスチック試料を収容した一端開放の耐火性容器
   の開放面側端部またはその近傍において前記耐火性容器
   または該耐火性容器の内部空間を取囲む環状管と、 この環状管に供給された不活性ガスが、該環状管から前
   記耐火性容器の内部空間上部ないし内部空間上方に向け
   て噴出する不活性ガス噴出口と を少なくとも備えた環状管部を有することを特徴とする
   プラスチック炭化用燃焼抑制器具。