JP2908216B2 - 予備発泡機の撹拌羽根 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、予備発泡機に収容され
た発泡性熱可塑性樹脂粒子を撹拌する撹拌羽根に関する
ものであり、詳細には、発泡性樹脂粒子同士の接着によ
る塊状粒子の発生を防止し、発泡性樹脂粒子の加熱を均
一化する予備発泡機の撹拌羽根に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発泡性熱可塑性樹脂粒子を型内発泡させ
て発泡成形して発泡成形品を製造する場合には、ポリス
チレン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹
脂粒子に、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の
易揮発性発泡剤を含有させて発泡性を付与した発泡性樹
脂粒子を、水蒸気などの加熱媒体により加熱して予備発
泡させて予備発泡粒子とし、次いでこの予備発泡粒子を
成形型内に充填し、これを加熱媒体により再度加熱し
て、発泡粒子を二次発泡させると同時に相互に融着させ
て発泡成形品を得ている。

【０００３】上記の発泡性熱可塑性樹脂粒子（以下、発
泡性樹脂粒子と称する）の製造は、一般に、発泡剤が含
浸された発泡性樹脂粒子を予備発泡機に充填し、さら
に、この予備発泡機の下部から蒸気等を導入することで
発泡性樹脂粒子を加熱して発泡させ、所定の発泡倍数の
予備発泡粒子とするようになっている。

【０００４】この際、予備発泡機に導入された蒸気は、
発泡性樹脂粒子を加熱しながら予備発泡機の下部から上
部に移動するため、発泡性樹脂粒子に付与される熱量
は、予備発泡機の上部と下部とで異なったものになって
いる。従って、予備発泡粒子は、予備発泡機の下部で発
泡倍数が高くなる一方、上部になる程、発泡倍数が低下
することになり、予備発泡機内で発泡倍数のばらつきを
生じることになっている。また、予備発泡機で製造され
る予備発泡粒子は、蒸気等の加熱で表面が軟化されて融
着性を帯びるため、粒子同士が互いに接着して塊状粒子
となり易いものになっている。そして、この塊状粒子や
上記の発泡倍数のばらついた予備発泡粒子は、発泡性樹
脂粒子の成形型内への充填および発泡を不均一化させ、
発泡成形品の品質を低下させる要因になっている。

【０００５】そこで、従来、予備発泡機には、例えば実
開昭５８−１６４７２４号公報や特開平１−３０１２１
０号公報に開示されているように、発泡性樹脂粒子を撹
拌する撹拌羽根が設けられている。即ち、実開昭５８−
１６４７２４号公報には、図６に示すように、回転可能
に配設された回転軸６０の下部に上面が底板６２に対し
て回転方向に下降して配設された撹拌羽根６１…が開示
されている。これにより、予備発泡機６３に充填された
発泡性樹脂粒子は、下部に存在する発泡性樹脂粒子が撹
拌羽根６１…で上方向に押し上げられながら撹拌される
ため、上部から下部にかけて均一に加熱されると共に塊
状粒子の発生が防止されるようになっている。

【０００６】また、特開平１−３０１２１０号公報に
は、図７に示すように、回転方向に下降して配設された
撹拌羽根本体６４・６４の先端部に、撹拌羽根本体６４
・６４に対して略垂直方向に掻き取り板６５・６５が設
けられた撹拌羽根６６・６６が開示されている。これに
より、発泡性樹脂粒子は、上記の撹拌羽根６６・６６の
掻き取り板６５・６５で、上方向への移動を伴う撹拌が
一層活発化されることになり、加熱の均一化および塊状
粒子の発生の防止が一層促進されるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の撹拌羽根６１・６６では、予備発泡機の側壁および
側壁の底部に存在する発泡性樹脂粒子を撹拌することが
困難であるという問題がある。

【０００８】即ち、例えば図６に示すように、撹拌羽根
６１…は、回転軸６０の回転運動で発泡性樹脂粒子を上
方向へ押し上げる力を発生する。この上方向へ押し上げ
る力は、撹拌羽根６１…の先端部でも同様に発生してお
り、撹拌羽根６１…の上下方向に存在する発泡性樹脂粒
子を撹拌することを可能にしている。ところが、撹拌羽
根６１…の先端部は、発泡性樹脂粒子を外周方向へ押し
出す力も発生しており、撹拌羽根６１…の外周方向に存
在する発泡性樹脂粒子は、撹拌羽根６１…の先端部の移
動による外周方向への力で側壁に押し付けられることに
なる。これにより、撹拌羽根６１…の外周方向に存在す
る発泡性樹脂粒子は、撹拌羽根６１…で撹拌することが
困難になり、この困難な撹拌は、特に、撹拌羽根６１…
から下方の予備発泡機の側壁の底部に存在する発泡性樹
脂粒子を撹拌する際に顕著なものになる。

【０００９】また、図７の撹拌羽根６６の場合には、撹
拌羽根本体６４・６４の先端部に掻き取り板６５・６５
が設けられているが、これらの掻き取り板６５・６５も
上方向へ押し上げる力と、外周方向へ押し出す力を発生
している。従って、予備発泡機の側壁の底部に存在する
発泡性樹脂粒子の撹拌は、図６の撹拌羽根６１…の場合
と同様に困難なものになっている。

【００１０】このように、従来の撹拌羽根６１・６６
は、上方向へ押し上げる力で発泡性樹脂粒子を予備発泡
機の上部から下部にかけて撹拌することが可能になって
いるが、先端部が外周方向へ押し出す力も発生している
ため、特に、予備発泡機の側壁の底部に存在する発泡性
樹脂粒子の撹拌が不充分なものになっている。従って、
本発明においては、予備発泡機内の発泡性樹脂粒子を上
部から下部にかけて撹拌することができ、さらに、予備
発泡機の側壁および側壁の底部に存在する発泡性樹脂粒
子も充分に撹拌することができる予備発泡機の撹拌羽根
を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る予備発泡機
の撹拌羽根は、上記課題を解決するために、回転可能な
回転軸に予備発泡機の容器本体の底面に対して略平行に
設けられ、上記回転軸の回転による移動で発泡性樹脂粒
子を撹拌する予備発泡機の撹拌羽根であって、上記撹拌
羽根であるスクレーパ羽根は、回転方向となる幅方向の
端部側が予備発泡機の底面に対して傾斜して下降する面
を有した傾斜撹拌部を回転軸側に有していると共に、上
記傾斜撹拌部の長手方向に対して回転方向側に傾斜され
たスクレーパ部を予備発泡機の側壁側に有していること
を特徴としている。

【００１２】

【作用】上記の構成によれば、撹拌羽根は、傾斜撹拌部
とスクレーパ部とを有しており、傾斜撹拌部は、回転方
向となる幅方向の端部側が予備発泡機の底面に対して傾
斜して下降する面を有している。従って、発泡性樹脂粒
子は、上記の傾斜撹拌部の回転方向への移動で上方向へ
押し上げられることになる。一方、スクレーパ部は、上
記の傾斜撹拌部の長手方向に対して回転方向側に傾斜さ
れており、発泡性樹脂粒子は、上記のスクレーパ部の回
転方向への移動で、回転軸方向に移動させられることに
なる。

【００１３】この際、上記のスクレーパ部は、予備発泡
機の側壁側に設けられている一方、傾斜撹拌部は、回転
軸側に設けられている。従って、発泡性樹脂粒子は、ス
クレーパ部で予備発泡機の側壁側から軸心方向に移動さ
れた後、スクレーパ部よりも軸心方向に位置する傾斜撹
拌部で上方向に移動されることになり、予備発泡機内で
還流状態にされながら流動されることになる。そして、
この還流状態の流動は、発泡性樹脂粒子を予備発泡機の
上部から下部にかけての充分な撹拌を可能にすることに
なる。

【００１４】また、上記のスクレーパ部は、回転方向へ
の移動で予備発泡機の側壁とスクレーパ部との間に負圧
を発生させており、この負圧は、側壁に付着した発泡性
樹脂粒子を剥離させることになる。これにより、発泡性
樹脂粒子は、予備発泡機の側壁および側壁の底部に付着
していた場合でも、付着した位置に撹拌羽根を設置する
ことで充分に撹拌することが可能になる。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例を図１ないし図５に基づい
て説明すれば、以下の通りである。

【００１６】本実施例に係る予備発泡機の撹拌羽根は、
発泡性樹脂粒子を予備発泡させる予備発泡系の予備発泡
工程で使用されるようになっている。予備発泡機は、発
泡性樹脂粒子を空気と蒸気とで加熱して例えば１mm等の
所定の粒径に発泡させるようになっており、図２に示す
ように、発泡性樹脂粒子を収容する例えば１１０ｃｍの
内径の容器本体２３を有している。この容器本体２３の
側壁には、図示しない温度センサやレベルセンサ等が設
けられており、上記のレベルセンサは、上部から下部に
かけて所定間隔で複数箇所に配設されることで、予備発
泡粒子の上面位置を検出し、発泡性樹脂粒子の発泡の程
度を把握させるようになっている。

【００１７】また、容器本体２３の側壁の下部には、図
示しないエアシリンダ等で開閉可能な排出口３５が設け
られており、この排出口３５は、予備発泡粒子を排出し
て図示しない予備発泡粒子篩機に供給するようになって
いる。さらに、容器本体２３の底部には、複数の蒸気孔
を介して容器本体２３と連通された蒸気室２４が設けら
れており、この蒸気室２４には、蒸気および空気が流入
されるようになっている。そして、この蒸気室２４は、
蒸気と空気とを混合し、発泡性樹脂粒子の発泡に最適な
温度の蒸気を容器本体２３内に供給するようになってい
る。

【００１８】また、容器本体２３の中心部には、図示し
ないモータ等でＡ方向および逆方向に回転可能な回転軸
２５が設けられており、この回転軸２５は、上記のモー
タ等で回転速度も任意に変更されるようになっている。
上記の回転軸２５には、円柱形状に形成された撹拌棒２
６…が設けられており、これらの撹拌棒２６…は、上方
向から見て十字形状に配設された４本を１組とされた４
組みが回転軸２５の上部に等間隔で設けられている。そ
して、これらの撹拌棒２６は、容器本体２３の上部に存
在する発泡性樹脂粒子を撹拌するようになっている。

【００１９】また、撹拌棒２６…の下方には、平板形状
に形成された傾斜撹拌板２７…が撹拌棒２６と同様に十
字形状に４本を１組みとして回転軸２５に設けられてい
る。これらの傾斜撹拌板２７…は、４組みが等間隔で配
設されており、最下部に位置する傾斜撹拌板２７…は、
容器本体２３の底部に近接して配設されるようになって
いる。そして、これらの傾斜撹拌板２７…は、上面が容
器本体２３の底面に対して回転軸２５の回転方向Ａに下
降するように傾斜して配設されており、回転方向Ａに移
動する上面で容器本体２３の下部に存在する発泡性樹脂
粒子を上方向へ押し上げるようになっている。

【００２０】さらに、容器本体２３の底面に近接して配
設された１組みの傾斜撹拌板２７…と、これらの傾斜撹
拌板２７…の上方に位置する１組みの傾斜撹拌板２７…
との間には、容器本体２３の底面に略平行に配置された
撹拌羽根であるスクレーパ羽根２８・２８が設けられて
おり、これらのスクレーパ羽根２８・２８の外周方向に
は、上述の排出口３５が位置するようになっている。ま
た、スクレーパ羽根２８・２８は、長手方向が一致する
ように回転軸２５に設けられており、回転軸２５のスク
レーパ羽根２８・２８が設けられた同一平面上には、ス
クレーパ羽根２８・２８の長手方向に直交して上述の傾
斜撹拌板２７・２７が設けられている。

【００２１】上記の各スクレーパ羽根２８・２８は、図
１に示すように、回転軸２５に一端部が接続される傾斜
撹拌部２９を有している。この傾斜撹拌部２９は、容器
本体２３の底面に対して回転軸２５の回転方向Ａとなる
幅方向の端部側が傾斜して下降する上面および下面を有
しており、回転方向Ａに移動する上面で発泡性樹脂粒子
を上方向へ押し上げるようになっている。また、傾斜撹
拌部２９の他端部には、接続部３１が設けられており、
この接続部３１は、上面および下面が上述の傾斜撹拌部
２９と同様に幅方向に傾斜され、回転方向Ａに移動する
上面で発泡性樹脂粒子を上方向へ押し上げるようになっ
ている。

【００２２】さらに、上記の接続部３１には、水平支持
部３２の一端部が着脱可能に設けられており、この水平
支持部３２の他端部には、平板形状のスクレーパ部３４
が設けられている。このスクレーパ部３４は、平面部が
容器本体２３の底面に対して直交するように設けられて
いると共に、図３に示すように、水平支持部３２および
傾斜撹拌部２９の長手方向に対して９０〜１２０°、好
ましくは１００°〜１１０°等の固定された角度θで回
転方向Ａ側に傾斜して設けられている。尚、上記の角度
θが９０°未満あるいは１２０°を越えた場合には、充
分な効果が得られない。これにより、スクレーパ部３４
は、回転軸２５の回転方向Ａに移動することで、スクレ
ーパ部３４の回転方向Ａに存在する発泡性樹脂粒子を回
転軸２５方向となる中心方向Ｂへ移動させるようになっ
ている。

【００２３】尚、スクレーパ羽根２８は、所定の角度θ
を有した水平支持部３２とスクレーパ部３４とが予め複
数種類準備されており、必要に応じて接続部３１で取り
替えられるようになっているが、スクレーパ部３４の角
度θは、容器本体２３の内径や回転速度、発泡性樹脂粒
子の種類等により任意に変更できることが望ましい。従
って、スクレーパ羽根２８は、スクレーパ羽根２８とス
クレーパ部３４とが回動可能に接続され、角度θを任意
に変更可能にされていても良い。

【００２４】また、上記のスクレーパ部３４は、図１お
よび図２に示すように、容器本体２３の側壁側の端部が
容器本体２３の側壁に対して平行にされると共に近接さ
れており、容器本体２３の側壁に例えば付着して存在す
る発泡性樹脂粒子を充分に中心方向に移動させるように
なっている。さらに、スクレーパ部３４は、底部が容器
本体２３の底面に対して平行にされると共に近接されて
おり、容器本体２３の底面に例えば付着して存在する発
泡性樹脂粒子を充分に中心方向に移動させるようになっ
ている。これにより、上記のスクレーパ部３４を有した
スクレーパ羽根２８は、容器本体２３の側壁の底部に存
在する発泡性樹脂粒子を中心方向に移動させ、接続部３
１や傾斜撹拌部２９で上方向へ押し上げるようになって
いる。

【００２５】上記の構成において、例えば予備発泡機に
設けられたスクレーパ羽根２８・２８の動作について以
下に説明する。

【００２６】先ず、図２に示すように、所定量の発泡性
樹脂粒子が容器本体２３に供給された後、回転軸２５が
Ａ方向に回転されると共に、蒸気および空気が蒸気室２
４に供給されることになる。

【００２７】蒸気室２４に供給された蒸気は、空気と混
合され、発泡性樹脂粒子の発泡に最適な温度とされた
後、蒸気室２４から上方向に位置する容器本体２３に導
入される。この蒸気は、容器本体２３の下部から上方向
へ移動する際に、発泡性樹脂粒子に熱量を付与すること
になり、発泡性樹脂粒子は、蒸気の加熱で樹脂が軟化す
ることになる。そして、樹脂の軟化が進行すると、含浸
された発泡剤の膨張により発泡性樹脂粒子自身も膨張す
ることになり、この発泡剤で気泡が形成された予備発泡
粒子が形成されることになる。

【００２８】一方、Ａ方向に回転された回転軸２５に
は、撹拌棒２６…と傾斜撹拌板２７…とが設けられてお
り、下部に存在する発泡性樹脂粒子は、傾斜撹拌板２７
…で上方向に押し上げられ、上部に移動した際に撹拌棒
２６で撹拌されることになる。これにより、発泡性樹脂
粒子は、容器本体２３の上部から下部にかけて一様に撹
拌されることになる。

【００２９】また、上記の回転軸２５には、スクレーパ
羽根２８・２８も設けられている。これらのスクレーパ
羽根２８は、図１に示すように、容器本体２３の側壁と
底面とに近接して設けられており、容器本体２３の側壁
の底部に存在する発泡性樹脂粒子は、図４に示すよう
に、スクレーパ羽根２８・２８のＡ方向に移動するスク
レーパ部３４・３４で中心方向Ｂに移動されることにな
る。

【００３０】さらに、スクレーパ部３４・３４の移動
は、スクレーパ部３４・３４と容器本体２３の側壁との
間に負圧を生じており、この負圧は、側壁に付着した発
泡性樹脂粒子を剥離するようにもなっている。そして、
スクレーパ部３４・３４で中心方向Ｂに移動された発泡
性樹脂粒子は、スクレーパ羽根２８の接続部３１や傾斜
撹拌部２９、或いは傾斜撹拌板２７・２７で上方向に押
し上げられることになる。

【００３１】このように、スクレーパ羽根２８は、容器
本体２３の側面の底部に存在する発泡性樹脂粒子を中心
方向Ｂに移動させることが可能になっている。従って、
発泡性樹脂粒子は、図２に示すように、スクレーパ羽根
２８による中心方向への移動で容器本体２３の側壁側の
発泡性樹脂粒子が下降する一方、スクレーパ羽根２８の
接続部３１や傾斜撹拌部２９、或いは傾斜撹拌板２７…
による上方向への移動で内周側の発泡性樹脂粒子が上昇
する還流状態で撹拌されることになり、容器本体２３の
全ての部分で充分に撹拌されることになる。そして、こ
の充分な撹拌は、蒸気の熱量が容器本体２３の下部から
上部に移動するに伴って低下した場合でも、蒸気による
発泡性樹脂粒子の加熱を均一に行うことを可能にし、均
一な粒径の予備発泡粒子を得ることを可能にしている。
さらに、上記の充分な撹拌は、発泡性樹脂粒子同士の長
時間の接触による接着を防止することで、塊状粒子の発
生を防止することも可能にしている。

【００３２】また、スクレーパ羽根２８・２８による撹
拌は、スクレーパ部３４の角度θと、回転軸２５の回転
速度で任意に変更可能であり、これらの任意の変更は、
容器本体２３の内径や発泡性樹脂粒子の種類および状態
に応じた最適な撹拌を可能にしている。

【００３３】即ち、容器本体２３に蒸気を充填すること
による容器温度と加熱時間との関係は、図５に示すよう
になっており、この関係から、発泡性樹脂粒子は、７０
°Ｃ程度にまで正比例的に加熱された後、発泡を開始す
る際の潜熱で温度が一時的に低下または安定した後、急
激に上昇することが判明している。

【００３４】従って、例えば加熱開始から７０°Ｃ程度
まで加熱する際は、回転軸２５の回転数を４０ｒｐｍと
し、僣熱で発泡性樹脂粒子の加熱速度が低下した場合に
は、回転軸２５の回転数を例えば６０ｒｐｍに増加さ
せ、移動速度が増加されたスクレーパ羽根２８・２８や
傾斜撹拌板２７…、撹拌棒２６…で発泡性樹脂粒子の撹
拌を促進するようにする。これにより、発泡性樹脂粒子
は、容器本体２３内での均一な加熱が促進されること
で、潜熱による温度の低下や安定を生じる時間が短縮さ
れることになり、ひいては予備発泡粒子を形成する時間
を短縮することが可能になる。

【００３５】次に、所定粒径の予備発泡粒子を得た場合
には、蒸気および空気の供給が停止され、予備発泡粒子
が図示しない予備発泡粒子篩機に移されることになる。
この際、回転軸２５がＡ方向とは逆方向に回転され、ス
クレーパ羽根２８・２８、傾斜撹拌板２７…、および撹
拌棒２６が逆方向に移動されることになる。これによ
り、傾斜撹拌板２７…とスクレーパ羽根２８の接続部３
１および傾斜撹拌部２９とは、予備発泡粒子を下方向に
押し下げることになり、予備発泡粒子は、容器本体２３
の下部に設けられた排出口３５からの排出が促進される
ことになる。

【００３６】また、スクレーパ羽根２８・２８は、逆方
向に移動することで、スクレーパ部３４・３４が予備発
泡粒子を外周方向へ押し出すことになると共に、押し出
した発泡性樹脂粒子をスクレーパ部３４・３４の移動方
向へ流動させることになる。これにより、予備発泡粒子
は、容器本体２３の側壁に押し付けられながら側壁に沿
って流動することで、側壁に設けられた排出口３５から
外部に強制的に排出されることになる。

【００３７】このように、回転軸２５を逆回転させて排
出した場合には、予備発泡粒子をスクレーパ羽根２８・
２８および傾斜撹拌板２７…で強制的に排出口３５方向
に移動させることが可能になり、予備発泡機は、スクレ
ーパ羽根２８・２８および傾斜撹拌板２７…による強制
的な移動で、予備発泡粒子を略完全に排出することが可
能になると共に、排出時間の短縮化が可能になってい
る。

【００３８】尚、本実施例においては、スクレーパ羽根
２８・２８が容器本体２３の下部にのみ配設されている
が、これに限定されることはなく、容器本体２３の側壁
に滞留する発泡性樹脂粒子の状態に応じて、下部に配設
されたスクレーパ羽根２８・２８と共に容器本体２３の
中部や上部の複数箇所に配設されていても良い。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係る予備発泡機の撹拌羽根は、
以上のように、回転可能な回転軸に予備発泡機の底面に
対して略平行に設けられ、上記回転軸の回転による移動
で発泡性樹脂粒子を撹拌する予備発泡機の撹拌羽根であ
って、上記撹拌羽根は、回転方向となる幅方向の端部側
が予備発泡機の底面に対して傾斜して下降する面を有し
た傾斜撹拌部を回転軸側に有していると共に、上記傾斜
撹拌部の長手方向に対して回転方向側に傾斜されたスク
レーパ部を予備発泡機の側壁側に有している構成であ
る。

【００４０】これにより、発泡性樹脂粒子がスクレーパ
部で予備発泡機の側壁側から中心方向に移動された後、
スクレーパ部よりも中心方向に位置する傾斜撹拌部で上
方向に移動されることで、予備発泡機内で還流状態にさ
れながら流動されることになり、発泡性樹脂粒子を予備
発泡機の上部から下部にかけて充分に撹拌することが可
能になる。

【００４１】また、上記のスクレーパ部が回転方向への
移動で予備発泡機の側壁とスクレーパ部との間に負圧を
発生させるため、側壁に付着した発泡性樹脂粒子を剥離
させることになり、発泡性樹脂粒子が予備発泡機の側壁
および側壁の底部に付着していた場合でも、付着した位
置に撹拌羽根を設置することで充分に撹拌することが可
能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】スクレーパ羽根の斜視図である。

【図２】スクレーパ羽根を備えた予備発泡機の概略構成
図である。

【図３】スクレーパ羽根の平面図である。

【図４】スクレーパ羽根による発泡性樹脂粒子の移動方
向を示す説明図である。

【図５】容器温度と加熱時間との関係を示すグラフであ
る。

【図６】撹拌羽根を備えた予備発泡機の概略構成図であ
る。

【図７】撹拌羽根の正面図である。

【符号の説明】

２３ 容器本体 ２４ 蒸気室 ２５ 回転軸 ２６ 撹拌棒 ２７ 傾斜撹拌板 ２８ スクレーパ羽根 ２９ 傾斜撹拌部 ３１ 接続部 ３２ 水平支持部 ３４ スクレーパ部 ３５ 排出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 44/00,67/20 C08J 9/16 - 9/236

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転可能な回転軸に予備発泡機の底面に対
   して略平行に設けられ、上記回転軸の回転による移動で
   発泡性熱可塑性樹脂粒子を撹拌する予備発泡機の撹拌羽
   根であって、 上記撹拌羽根は、回転方向となる幅方向の端部側が予備
   発泡機の底面に対して傾斜して下降する面を有した傾斜
   撹拌部を回転軸側に有していると共に、上記傾斜撹拌部
   の長手方向に対して回転方向側に傾斜されたスクレーパ
   部を予備発泡機の側壁側に有していることを特徴とする
   予備発泡機の撹拌羽根。