KR20190126081A

KR20190126081A - 혼합 입자의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190126081A
Application number: KR1020197026887A
Authority: KR
Inventors: 카즈시 타케모토; 켄지 나카무라; 히데오 카자마
Original assignee: 스미토모 세이카 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2019-11-08
Also published as: US11833482B2; EP3603786A4; TWI779009B; US20200139315A1; CN110392605B; TW201835170A; JPWO2018173471A1; KR102577123B1; CN110392605A; EP3603786B1; SG11201908644XA; EP3603786A1; WO2018173471A1

Abstract

2 종류 이상의 입자를 혼합한 다량의 혼합 입자를 용이하게 제조할 수 있는 제조 방법이 제공된다. 상기 제조 방법은 2 종류 이상의 입자를 혼합한 혼합 입자를 제조하는 제조 방법으로, 이하의 공정 (1) 및 (2)를 포함한다. (1) 제 1 입자에 제 1 첨가제를 첨가하여 제 1 믹서를 사용하여 혼합하는 공정. (2) 상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 제 2 입자를 포함하는 상기 2 종류 이상의 입자를 중력식 블렌더의 블렌더 용기 내에 도입하고, 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정.

Description

혼합 입자의 제조 방법

본 발명은 2 종류 이상의 입자를 혼합한 혼합 입자를 제조하는 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

흡수성 수지 입자는 종이 기저귀 등의 위생 물품을 구성하는 재료, 공업용 재료, 농원예용 보수제(保水劑) 등으로 다양한 용도로 사용되고 있다. 흡수성 수지 입자는 단일체로 사용되는 경우도 있지만, 흡수성 수지 입자에 첨가제를 첨가하여 사용되는 경우가 많이 있다. 예를 들어, 특허 문헌 1에는 흡수성이나 유동성 등의 특성의 향상을 목적으로 하여, 흡수성 수지 입자에 첨가제로서 실리카 입자를 혼합하는 것이 개시되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개 2008-315657호 공보

특허 문헌 1에서는 흡수성 수지 입자와 실리카 입자가 리본형 혼합기나 뢰디게 믹서기 등의 기계 교반형 혼합기를 사용해서 혼합된다. 그러나 이러한 방법은 2 종류 이상의 흡수성 수지 입자를 첨가제와 함께 혼합하는 경우에는 반드시 적절하다고 할 수 없다. 이는 2 종류 이상의 흡수성 수지 입자와 첨가제를 포함하는 혼합 입자를 다량으로 제조하고자 하는 경우에 특히 해당된다. 또한, 이 문제는 흡수성 수지 입자뿐만 아니라 다른 종류의 입자를 첨가제와 함께 혼합하는 경우에도 해당된다.

본 발명은 2 종류 이상의 입자를 첨가제와 함께 혼합한 다량의 혼합 입자를 용이하게 제조하는 것을 목적으로 한다.

제 1 관점에 따른 제조 방법은 2 종류 이상의 입자를 혼합한 혼합 입자를 제조하는 제조 방법으로 이하의 공정 (1) 및 (2)를 포함한다.

(1) 제 1 입자에 제 1 첨가제를 첨가하여 제 1 믹서를 사용하여 혼합하는 공정

(2) 상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 제 2 입자를 포함하는 상기 2 종류 이상의 입자를 중력식 블렌더의 블렌더 용기 내에 도입하고, 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정

제 2 관점에 따른 제조 방법은 제 1 관점에 따른 제조 방법으로 이하의 공정 (3)을 더 포함한다.

(3) 상기 제 2 입자에 제 2 첨가제를 첨가하여 제 2 믹서를 사용하여 혼합하는 공정

제 2 관점에 따른 제조 방법에서는 상기 (2)의 공정은, 상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 상기 제 2 첨가제와 혼합된 상기 제 2 입자를 포함하는 상기 2 종류 이상의 입자를 상기 블렌더 용기 내에 도입하고, 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정이다.

제 3 관점에 따른 제조 방법은 제 1 관점 또는 제 2 관점에 따른 제조 방법으로, 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자는 평균 입자 직경이 다른, 동일한 재료로 이루어지는 입자이다.

제 4 관점에 따른 제조 방법은 제 1 관점 또는 제 2 관점에 따른 제조 방법으로, 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자는 동일한 종류의 입자이다. 제 4 관점에 따른 제조 방법에서는 상기 (2)의 공정은, 상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 상기 제 1 첨가제와 혼합되지 않은 상기 제 2 입자를 포함하는 상기 2 종류 이상의 입자를 상기 블렌더 용기 내에 도입하고, 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정이다.

제 5 관점에 따른 제조 방법은 제 1 관점 내지 제 4 관점 중 어느 하나에 따른 제조 방법으로, 상기 블렌더 용기는 상부에 도입구를 가지며, 하부에 배출구를 가지고 있다. 제 5 관점에 따른 제조 방법에서는 상기 (2)의 공정은 상기 2 종류 이상의 입자를 상기 도입구로부터 상기 배출구까지 중력에 의해 낙하시키면서 혼합한 후, 상기 도입구로부터 상기 배출구까지 중력에 의해 더 낙하시키면서 혼합하도록, 상기 2 종류 이상의 입자를 상기 배출구로부터 상기 도입구까지 반송하는 공정을 포함한다.

제 6 관점에 따른 제조 방법은 제 1 관점 내지 제 5 관점 중 어느 하나에 따른 제조 방법으로, 상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자는 흡수성 수지 입자이다.

제 7 관점에 따른 제조 방법은 제 1 관점 내지 제 6 관점 중 어느 하나에 따른 제조 방법으로, 상기 (2)의 공정은, 상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자를 각각 번갈아 가며 반복해서 상기 블렌더 용기 내에 도입하는 공정을 포함한다.

제 8 관점에 따른 제조 장치는 2 종류 이상의 입자를 혼합한 혼합 입자를 제조하는 제조 장치로서, 제 1 입자를 수용하기 위한 제 1 용기를 포함하고, 상기 제 1 용기 내에서 상기 제 1 입자와 제 1 첨가제를 혼합하는 제 1 믹서와 제 2 입자를 수용하기 위한 제 2 용기와, 중력식 블렌더를 포함한다. 상기 중력식 블렌더는 상부에 도입구를 갖는 블렌더 용기를 포함하고, 상기 도입구는 상기 제 1 용기 및 상기 제 2 용기에 접속되어 있다. 상기 중력식 블렌더는 상기 제 1 용기로부터 반송되어 오는 상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 상기 제 2 용기로부터 반송되어 오는 상기 제 2 입자를 포함하는 상기 2 종류 이상 입자를 상기 도입구를 통해서 상기 블렌더 용기 내에서 받아서 상기 블렌더 용기 내에서 혼합한다.

본 발명에 의하면, 제 1 입자에 제 1 첨가제가 첨가되고, 제 1 믹서에 의해 혼합된다. 또한, 제 1 첨가제와 혼합된 제 1 입자와, 제 2 입자를 포함하는 2 종류 이상의 입자가 중력식 블렌더에 의해 혼합된다. 즉, 제 1 입자와 제 1 첨가제와 제 2 입자를 한번에 혼합하는 것이 아니라, 제 1 믹서 및 중력식 블렌더를 이용하여 단계적으로 혼합함으로써 2 종류 이상의 입자를 첨가제와 함께 혼합한 다량의 혼합 입자를 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 혼합 입자의 제조 장치인 제조 라인 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 도１의 II-II 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시 형태에 따른 혼합 입자의 제조 방법 및 장치에 대해 설명한다.

<1. 제조 시스템>

도 1에 본 발명의 일 실시 형태에 따른 혼합 입자의 제조 장치인 제조 라인 시스템(100)의 전체 구성도를 도시한다. 제조 라인 시스템(100)은 2 종류 이상의 입자를 첨가제와 함께 혼합하기 위한 시스템이며, 같은 도면에 도시한 바와 같이, 제 1 믹서(10)와, 제 2 믹서(20)와, 이들 믹서(10, 20)의 하류측에 접속되어 있는 블렌더(30)를 구비한다. 또한, 도 1에서는 제 1 믹서(10), 제 2 믹서(20) 및 블렌더(30)의 종단면도가 도시되어 있다. 또한 이하의 설명에서는 특별히 언급하지 않는 한 도 1에 도시한 상태를 기준으로 상하(연직 방향) 및 수평 방향이 정의된다.

본 실시 형태에서는 제 1 믹서(10) 및 제 2 믹서(20)는 각각 혼합 날개(19, 29)의 구동에 의해 교반력을 생성하는 구동식 혼합기이며, 보다 구체적으로는, 나우다믹서이다. 또한 블렌더(30)는 중력식 블렌더이며, 본 실시 형태에서는 사일로 블렌더이다.

제 1 믹서(10)는 혼합 날개(19)에 더하여 혼합되어야 할 입자를 수용하기 위한 용기(11) 를 갖는다. 용기(11)는 대략 역 원추형상이며, 상부에 입자의 도입구인 개구부(11a)를 가짐과 동시에, 하부에 입자의 배출구인 개구부(11b)를 갖는다. 혼합 날개(19)는 가늘고 긴 샤프트(12)와 이 샤프트(12)에 대해 나선형으로 감겨진 스크류 날개 (13)를 갖는다. 혼합 날개(19)는 용기(11) 내에서 용기(11)의 내벽면에 대략 평행하게 따르도록 상하 방향에 대해 경사진 자세로 배치된다. 샤프트(12)의 상부에는 그곳에서부터 용기(11)의 중심축 근방까지 대략 수평으로 연장된 스윙 암(14)이 연결되어 있다. 용기(11)의 중심축은 대략 상하 방향으로 연장되어 있다. 또한 스윙 암(14)의 내측 단부에는 대략 용기(11)의 중심축을 따라 상하 방향으로 연장된 샤프트(15)가 연결되어 있다. 샤프트(15)는 모터 등의 구동기구(16)에 의해 회전 구동된다. 이에 따라 혼합 날개(19)는 용기(11)의 내벽면을 따라 역 원추형상의 궤적을 그리도록 용기(11)의 중심축 주위를 회전한다. 또한, 구동기구(16)에 인접하여 샤프트(12)를 구동하기 위한 모터 등의 구동기구(17)가 설치되어 있고, 이 구동기구(17)로부터 샤프트(15) 및 스윙 암(14)을 통해 샤프트(12)에 동력이 전달된다. 그 결과, 혼합 날개(19)는 용기(11) 내에서 샤프트(12) 주위를 자전하면서 샤프트(15) 주위, 즉 용기(11)의 중심축 주위를 공전한다.

제 1 믹서(10)에 의해 혼합되어야 할 입자(A1)와, 이에 첨가되는 첨가제(B1)는 상부의 개구부(11a)를 통해 용기(11) 내에 투입되고 혼합 날개(19)의 구동에 의해 용기(11) 내에서 혼합된다. 즉, 혼합 날개(19)의 자전에 의해 입자(A1, B1)가 밀려 올리고 공전에 의해 전체가 크게 교반된다. 이에 따라 첨가제(B1)가 입자(A1)에 균일하게 혼합되고 혼합 입자(C1)가 제조된다.

본 실시 형태에서는 제 2 믹서(20)는 제 1 실시 형태와 동일한 구조 및 기능을 가지고 있으며, 요소(11 ~ 19, 11a, 11b)에 각각 대응하는 요소(21 ~ 29, 21a, 21b)를 가지고 있다. 제 2 믹서(20)에서는, 첨가제(B1)가 입자(A2)에 균일하게 혼합되고 혼합 입자(C2)가 제조된다.

입자(A1, A2) 및 첨가제(B1, B2)의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 본 실시 형태에서는 입자(A1, A2)는 모두 흡수성 수지 입자(펠렛)이다. 이 경우 첨가제(B1, B2)로서는, 예를 들어 입자(A1, A2)의 흡수성이나 유동성 등의 특성을 향상시키기 위해, 실리카 입자를 선택할 수 있다. 입자(A1, A2)는 동일한 종류의 입자로 할 수도 있고, 다른 종류의 입자로 할 수도 있다. 첨가제(B1, B2)에 대해서도 동일한 종류의 입자로 할 수도 있고, 다른 종류의 입자로 할 수도 있다.

여기서 "입자(A1)와 입자(A2)가 동일한 종류이다"라는 것은 입자(A1)와 (A2)가 동일한 재료로 이루어지고 또한 평균 입자 직경도 실질적으로 동일하다는 것을 의미한다. 또한 "입자(A1)와 입자(A2)의 평균 입자 직경이 실질적으로 동일하다"는 것은 (A2)의 평균 입자 직경이 (A1)의 평균 입자 직경의 95 ~ 105 %의 범위 내에 있는 것을 의미한다. 첨가제(B1, B2)에 대해서도 마찬가지이다.

또한 "입자(A1)와 입자(A2)가 다른 종류이다"라는 것은 입자(A1)의 재료 및 평균 입자 직경 중 적어도 어느 한쪽이 입자(A2)와 다르다는 것을 의미하고 있다. 그렇기 때문에 "입자(A1)와 입자(A2)가 다른 종류이다"라는 것은 입자(A1)와 입자(A2)가 동일한 재료로 이루어지지만 평균 입자 직경이 서로 다른 경우를 의미할 수 있다. 또한 "입자(A1)와 입자(A2)의 평균 입자 직경이 다르다"는 것은 (A2)의 평균 입자 직경이 (A1)의 평균 입자 직경의 95% 미만 또는 105%를 넘는 것을 의미한다. 첨가제(B1, B2)에 대해서도 마찬가지이다.

입자(A1, A2) 및 첨가제(B1, B2)의 평균 입자 직경은 특별히 한정되지 않지만, 흡수성 수지 입자의 경우, 전형적으로는 그의 평균 입자 직경은 100μm ~ 1mm이며, 보다 전형적으로는 200μm ~ 600μm이다. 한편, 흡수성 수지 입자에 첨가되는 실리카 입자의 평균 입자 직경은 전형적으로는 1μm ~ 30μm이며, 보다 전형적으로는 2μm ~ 20μm이다.

혼합 입자(C1, C2)는 각각 용기(11, 21)로부터 개구부(11b, 21b)를 통해 배출되고, 블렌더(30)로 반송된다. 또한, 개구부(11b, 21b)는 각각 개폐기구(18,28)에 의해 개폐되고 믹서(10, 20)의 혼합 공정이 완료된 후, 혼합 입자(C1, C2)의 배출을 위해 열린다. 개폐기구(18, 28)는 적절하게 구성할 수 있으며, 예를 들어, 전자 제어식 밸브이다.

블렌더(30)는 혼합되어야 할 입자를 수용하기 위한 용기인 사일로(31)를 갖는다. 블렌더(30)는 중력에 의해 입자의 혼합을 실시하는 중력식이기 때문에 혼합 날개 등은 가지고 있지 않는다. 사일로(31)는 원통형이며, 상부에 입자의 도입구인 개구부(31a)를 가지며, 하부에 입자의 배출구인 개구부(31b)를 갖는다. 개구부(31a)와 믹서(10, 20)의 배출구인 개구부(11b, 21b) 사이에는 이들을 접속하는 반송로(50)가 형성되어 있다. 혼합 입자(C1, C2)는 반송로(50)를 통해 개구부(11b, 21b)로부터 개구부(31a)까지 반송되고, 개구부(31a)를 통해 사일로(31) 내에 투입된다. 또한 반송로(50)의 구성은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 반송로(50)는 입자가 통과하는 관로와, 관로를 따라 입자를 이동시키기 위한 송풍을 하는 블로어로 구성될 수도 있고, 버킷 컨베이어, 이동식 호퍼 등으로 구성할 수도 있으며, 이들 반송기구를 조합하여 구성할 수도 있다.

사일로(31)의 용량은 특별히 한정되지 않고, 제 1 믹서(10)의 용기(11) 및 제 2 믹서(20)의 용기(21)의 용량에 대해서도 마찬가지로 특별히 한정되지 않는다. 그러나 사일로(31)는 중력식이며, 본 실시 형태에 있서서의 제 1 믹서(10) 및 제 2 믹서(20)와 같이 혼합 날개를 구동할 필요가 없기 때문에, 사일로(31)는 제 1 믹서(10)의 용기(11) 및 제 2 믹서(20)의 용기(21)보다도 용량을 크게 하는 것이 용이하다. 그리고 사일로(31)의 용량을 크게 하는 것으로 대량의 입자를 한 번에 혼합하는 것이 가능하게 된다. 제 1 믹서(10)의 용기(11) 또는 제 2 믹서(20)의 용기(21)의 용량(V1)에 대한 사일로(31)의 용량(V2)의 비율(R)(=V2/V1)은 바람직하게는 R≥2이며, 보다 바람직하게는 R≥5이며, 보다 더욱 바람직하게는 R≥10이다.

사일로(31)는 용기 본체(32)와, 용기 본체(32)의 하방에 위치하여 용기 본체(32)보다도 직경이 작고 부피도 작은 블렌드 챔버(33)를 갖는다. 사일로(31)의 중심축은 대략 상하 방향으로 연장되어 있고, 용기 본체(32)와 블렌드 챔버(33)는 같은 축에 배치되어 있다. 개구부(31a)는 용기 본체(32)의 상부에 형성되어 있다. 용기 본체(32)는 전체적으로 대략 원통형상이지만, 하부(32a)는 깔때기 형상(대략 역 원추형상)이며, 블렌드 챔버(33)의 상부 개구를 통해 블렌드 챔버(33) 내에 도입되어 있다. 블렌드 챔버(33)도 전체적으로는 대략 원통형상이지만, 하부(33a)는 깔때기 형상(대략 역 원추형상)으로 형성되어 있다. 개구부(31b)는 블렌드 챔버(33)의 하부(33a)에 형성되어 있으며, 깔때기의 출구에 해당된다. 이상과 같이, 용기 본체(32) 내에 공간과, 블렌드 챔버(33) 내의 공간은 서로 연통되어 있다.

도 2는 도 1의 II-II 높이 위치에서의 블렌더(30)의 횡단면도이다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 용기 본체(32) 내에는 사일로(31)의 중심축 주위를 따라 대략 균일한 간격으로 복수 개의(본 실시 형태에서는 6개) 블렌드 파이프(34)가 배치되어 있다. 이들 블렌드 파이프(34)는 용기 본체(32)의 내벽면 근방에 배치되어 대략 상하 방향으로 연장되어 있으며, 용기 본체(32)의 깔때기 형상의 하부(32a)의 경사벽을 관통하여 사일로(31) 외부에 도달하고 있다. 그 후, 블렌드 파이프(34)는 하방을 향하면서 직경 방향 안쪽으로 진행하도록 꺾이고 블렌드 챔버(33)의 측벽을 관통하여 블렌드 챔버(33)와 연통한다.

각 블렌드 파이프(34)의 내부 공간은 블렌드 파이프(34)의 둘레 방향을 따라 인접하고 대략 블렌드 파이프(34)의 축 방향, 즉 대략 상하 방향으로 연장된 복수의 방(34a)으로 구획되어 있다. 또한, 각 블렌드 파이프(34)의 측벽에는 다수의 구멍(34b)이 형성되어 있다. 또한, 이러한 구멍(34b)은 블렌드 파이프(34)의 측벽 전체에서 대략 균등하게 배치되어 있다. 사일로(31) 내에 상부의 개구부(31a)를 통해 투입된 혼합 입자(C1, C2)는 용기 본체(32) 내를 중력에 의해 낙하하면서 블렌드 챔버(33) 내로 이동한다. 이 과정에서 혼합 입자(C1, C2)의 일부는 구멍(34b)를 통해 블렌드 파이프(34) 내에 들어가고, 블렌드 파이프(34) 내를 중력에 의해 낙하하면서 블렌드 챔버(33)로 이동한다. 이 때, 혼합 입자(C1, C2)가 용기 본체(32) 내를 이동하는 속도와, 블렌드 파이프(34) 내를 이동하는 속도가 다르기 때분에 혼합 입자(C1, C2)는 블렌드 챔버(33) 내에서 합류할 때 혼합된다. 이상으로, 제 1 믹서(10)로부터 반송되어 오는 혼합 입자(C1)와, 제 2 믹서(20)로부터 반송되어 오는 혼합 입자(C2)가 혼합된 혼합 입자(C)가 제조된다. 혼합 입자(C)에서는 입자(A1, A2)와 첨가제(B1, B2)가 균일하게 혼합되어 있다.

블렌드 챔버(33)의 하부의 개구부(31b)는 반송로(35)에 접속되어 있으며, 혼합 입자(C)는 개구부(31b)를 통해 반송로(35)로 배출된다. 개구부(31b)로부터 하류측으로 반송되는 혼합 입자(C)의 양은 반송기구(36)에 의해 제어된다. 반송기구(36)는 혼합 입자(C)를 반송로(35)로 반송하도록 구동된다. 반송기구(36)는 적절하게 구성할 수 있으며, 예를 들어, 전자 제어식 로타리 밸브이다.

반송로(35)는 개구부(31b)의 직하류측에 배치되는 반송로(35c)와, 반송로(35c)보다 더 하류측에 접속되어 있으며, 반송로(35c)에서 분기되는 반송로(35a) 및 반송로(35b)로 구성되어 있다. 반송로(35a)는 블렌더(30)의 하류측으로 혼합 입자(C)를 반송하는 경로이다. 반송로(35a)는 예를 들어, 혼합 입자(C)를 포장하기 위한, 도시되지 않은 포장기에 접속되어 있다. 한편, 반송로(35b)는 용기 본체(32)의 상부의 개구부(31a)까지 연장되어 있으며, 사일로(31) 내에서 배출된 혼합 입자(C)를 재차 개구부(31a)까지 반송한다. 즉, 블렌더(30)는 반송로(35b)에 의하여 순환식 블렌더를 구성하고 있다. 이 구성에 의하여 혼합 입자(C)는 사일로(31) 내를 개구부(31a)에서 개구부(31b)까지 다시 통과하고, 입자(A1) 및 입자(A2) 및 첨가제(B1) 및 첨가제(B2)를 보다 균일하게 혼합할 수 있다. 혼합 입자(C1, C2)를 사일로(31) 및 반송로(35b, 35c) 내에서 순환시킨 후, 최종적으로 제조된 혼합 입자(C)는 반송로(35a)를 통해서 하류측으로 더 반송된다. 또한 반송로(35)의 구성은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 반송로(35)는 입자가 통과하는 관로와, 관로를 따라 입자를 이동시키기 위한 송풍을 하는 블로어로 구성할 수도 있고 버킷 컨베이어, 이동식 호퍼 등으로 구성할 수도 있으며, 이들 반송기구를 조합하여 구성할 수도 있다.

사일로(31) 및 반송로(35b, 35c) 내에서의 입자(C1, C2)의 순환 횟수(N)를 N=N2·t/N1로 정의한다. 여기서, N1은 혼합의 대상이 되는 입자(C1, C2)의 총량 (kg)이며, N2는 반송로(35b) 내를 통과한 입자의 유량(kg/h)이며, t는 순환 시간 (h)이다. 순환 횟수 N=0일 때, 사일로(31)를 한 번 통과한 입자(C1, C2)가 반송로(35b)를 통해 사일로(31) 내로 다시 반송될 일은 없다. 또한 순환 횟수(N)는 1.5 등 정수일 필요는 없고, N≥0을 충족하는 임의의 값을 취할 수 있다. 다만, N≥1.5인 것이 바람직하고, 2.5>N>1.5 인 것이 보다 바람직하고, N=2인 것이 더욱 바람직하다. 순환 횟수(N)가 커지면 커질수록 입자(C1, C2)가 보다 균등하게 혼합되게 되지만, N= 약 2로 한계점에 이르는 경향이 있다. 그렇기 때문에 N이 상기 수치 범위를 만족하는 경우, 입자(C1, C2)를 짧은 시간에 효율적으로 혼합할 수 있다.

사일로(31)에서부터 반송로(35c)로 배출된 혼합 입자(C)의 반송 방향, 즉 반송로(35a) 또는 반송로(35b) 중 어느 방향으로 진행할지 여부는 전환기구(37)를 통해 전환된다. 전환기구(37)는 적절하게 구성할 수 있지만, 예를 들면, 반송로(35a ~ 35c)의 연결 부분에 배치되는 전자 제어식 삼방 전환 밸브로 할 수 있다.

상기에서 설명한 구동 요소(16, 17, 18, 26, 27, 28, 35, 36, 37, 50)을 비롯한 제조 라인 시스템(100)에 포함되는 구동 요소는 컨트롤러(40)에 접속되어 있으며, 컨트롤러(40)에 의해 작동이 제어된다. 컨트롤러(40)는 CPU, ROM, RAM, 비휘발성 기억 장치 등으로 구성되어 있으며, ROM 또는 비휘발성 기억 장치에 저장되어 있는 프로그램을 판독하여 실행함으로써, 전술 및 후술하는 동작을 구동 요소에 대해 실행시킨다. 또한, 컨트롤러(40)는 믹서(10, 20) 및 블렌더(30)를 각각 제어하는 컨트롤러, 및/또는 이들 장치(10 ~ 30)를 통괄하여 제어하는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 복수의 컨트롤러가 존재하는 경우, 이들은 서로 접속되어, 서로 통신하면서 협력하여 작동하도록 구성할 수 있다.

　<2. 제조 방법>

다음으로, 제조 라인 시스템(100)에 의한 혼합 입자(C)의 제조 방법에 대해 설명한다.

우선, 제 1 믹서(10)에서 입자(A1)와 첨가제(B1)를 혼합한다(제 1 혼합 공정). 구체적으로는 개폐기구(18)를 제어하여 용기(11)의 개구부(11b)를 닫고, 이 상태에서 용기(11) 내에 개구부(11a)를 통해 소정 분량의 입자(A1)와 첨가제(B1)를 도입한다. 입자(A1) 및 첨가제(B1)의 도입은 작업자가 손으로 투입할 수도 있고, 상류측의 호퍼 등으로 투입할 수도 있다. 이어서 개구부(11b)를 닫은 채로 소정 시간 구동 기구(16,17)를 구동하여 혼합 날개(19)를 자전 및 공전시킴으로써 용기(11) 내에서 입자(A1) 및 첨가제(B1)를 교반한다. 이로 인해 입자(A1)와 첨가제(B1)가 혼합되어, 첨가제(B1)가 입자(A1)에 균일하게 분산된 혼합 입자(C1)가 제조된다.

제 1 믹서(10)에 의한 제 1 혼합 공정과 동시에, 혹은 이에 전후하여 제 2 믹서(20)에서 입자(A2)와 첨가제(B2)를 혼합한다(제 2 혼합 공정). 이로 인해 입자(A2)가 첨가제(B2)와 혼합되어, 첨가제(B2)가 입자(A2)에 균일하게 분산된 혼합 입자(C1)가 제조된다. 또한, 제 2 혼합 공정은 제 1 혼합 공정과 동일하게 실시된다.

제 1 및 제 2 혼합 공정이 완료되면 혼합 날개(19, 29)가 동작을 중지하고 개구부(11b, 21b)가 열리는 동시에 반송로(50)가 구동된다. 이로 인해 제 1 믹서(10)로부터 혼합 입자(C1)가, 제 2 믹서(20)로부터 혼합 입자(C2)가, 반송로(50)를 따라 사일로(31)의 개구부(31a)까지 반송된다. 이 때, 반송기구(36)를 제어하여 사일로(31)의 개구부(31b)로부터 하류측으로의 반송 동작을 정지해 두고, 이 상태에서 입자(C1, C2)가 도입된다. 또한, 본 실시 형태에서는 이 때, 혼합 입자(C1)와 혼합 입자(C2)가 번갈아 가며 반복해서 사일로(31) 내에 도입된다. 다시 말하면, 용기(11) 내의 모든 입자(C1)가 사일로(31)에 반송되고, 그 후, 용기(21) 내의 모든 입자(C2)가 사일로(31)에 반송되고, 그 후, 나아가 별도로 혼합된 용기(11) 내의 모든 입자(C1)가 사일로(31)에 반송되고, 그 후, 더 나아가 별도로 혼합된 용기(21) 내의 모든 입자(C2)가 사일로(31)에 반송되고, 이러한 반송이 반복된다. 즉, 입자(C1)와 입자(C2)가 번갈아 가며 반송된다. 또한, 입자(C1)와 입자(C2) 중 어느 쪽을 먼저 반송해도 된다.

블렌더(30)는 제 1 믹서(10)로부터 반송되어 오는 혼합 입자(C1)와, 제 2 믹서(20)로부터 반송되어 오는 혼합 입자(C2)를 개구부(31a)를 통해 사일로(31) 내에서 받아 사일로(31) 내에서 혼합한다(블렌드 공정). 본 실시 형태에서는 이 때, 입자(C1)와 입자(C2)가 번갈아 가며 투입되기 때문에 사일로(31) 내에서 보다 균일하게 혼합된다. 용기 본체(32) 내에서는 도 1에 도시한 바와 같이 입자(C1) 층과 입자(C2) 층이 번갈아 가며 겹쳐 쌓인다.

이어서 반송기구(36)를 제어하여 사일로(31)의 개구부(31b)를 열고 순차적으로 블렌드 챔버(33) 내에서 혼합된 혼합 입자(C1)와 혼합 입자(C2)로 이루어지는 혼합 입자(C)를 개구부(31b)에서 반송로(35c)로 보낸다. 또한 이 때, 전환기구(37)를 제어하여 반송로(35c)와 반송로(35b)를 연결하고, 이들 반송로(35c, 35b)를 더 구동한다. 이로 인해 혼합 입자(C)는 반송로(35c, 35b)를 따라 이동하고 사일로(31) 내로 되돌아 오는 결과, 사일로(31)를 다시 통과함으로써 입자(C1)와 입자(C2)가 보다 균일하게 혼합된다.

소정의 순환 횟수(N)만 사일로(31) 및 반송로(35b, 35c) 내에서 입자(C1, C2)를 순환시킨 후, 전환기구(37)를 제어하여 반송로(35c)와 반송로(35a)를 연결하고, 이들 반송로(35c, 35a)를 더 구동시킨다. 이로 인해 혼합 입자(C)는 반송로(35c, 35a)를 따라 이동하고, 하류측에 더 보내진다. 하류측에서는, 예를 들어 제품으로 출하할 수 있도록 혼합 입자(C)가 일정량씩 포장된다.

이상의 방법에 의하면, 입자(A1)와 첨가제(B1)와 입자(A2) 및 첨가제(B2)가 한꺼번에 혼합되는 것이 아니라, 믹서(10, 20) 및 블렌더(30)를 이용하여 단계적으로 혼합된다. 이에 따라 2 종류 이상의 입자(A1, A2)를 첨가제(B1, B2)와 함께 혼합한 다량의 혼합 입자(C)를 용이하게 제조할 수 있다.

<3. 용도>

상기 제조 라인 시스템(100) 및 제조 방법은 2 종류 이상의 다양한 입자로 구성된 혼합 입자를 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이하와 같은 용도를 생각할 수 있다.

<3-1>

입자(A1)로서 어떤 종류의 수지 펠렛을 준비하고, 입자(A2)로서, 입자(A1)와는 평균 입자 직경이 다르지만 동일한 재료로 이루어지는 수지 펠렛을 준비한다. 그리고 제 1 믹서(10) 및 제 2 믹서(20)에서 각각 입자(A1, A2)에 동일한 또는 다른 종류의 첨가제(B1, B2)를 혼합한 후, 블렌더(30)에서 이들 혼합 입자(C1, C2)를 적당한 배합 비율로 혼합한다.

이상의 방법으로는, 예를 들어 입자(A1)의 평균 입자 직경이 300μm이며, 입자(A2)의 평균 입자 직경이 500μm이며, 이들이 1 : 1로 배합되는 경우, 수지 펠렛의 평균 입자 직경이 400μm가 된다 . 즉, 다른 평균 입자 직경의 수지 펠렛을 적당한 배합 비율로 배합함으로써 최종적으로 제조되는 혼합 입자(C)의 수지 펠렛의 평균 입자 직경을 조정할 수 있다. 따라서, 다양한 입자 직경의 수지 펠렛을 용이하게 제조할 수 있게 되어, 제품 관리가 용이하게 된다.

<3-2>

입자(A1)로서 어떤 종류의 수지 펠렛을 준비하고, 이것에 제 1 믹서(10)에 의하여 소정의 배합 비율로 첨가제(B1)를 혼합하여 혼합 입자(C1)를 얻는다. 또한, 입자(A2)로서 입자(A1)와 동일한 종류의 수지 펠렛(평균 입자 직경 및 재료가 동일함)을 준비하고, 이것에 제 2 믹서(20)에 의하여 첨가제(B1)와 동일한 종류의 첨가제(B2)를 입자(A1)와는 다른 소정의 배합 비율로 혼합한다. 그 후, 블렌더(30)에서 이들 혼합 입자(C1, C2)를 적당한 배합 비율로 혼합한다.

이상의 방법으로는 다른 배합 비율로 동일한 종류의 첨가제가 첨가된 동일한 종류의 수지 펠렛을 적당한 배합 비율로 배합함으로써 최종적으로 제조되는 혼합 입자(C)에 있어서 첨가제의 배합 비율을 조정할 수 있다. 또한, 제 2 믹서(20)에서의 첨가제의 혼합을 생략하고 블렌더(30)에서 첨가제가 혼합되어 있지 않은 입자(A2)에 혼합 입자(C1)에 포함되는 첨가제(B1)가 첨가되도록 해도 좋다. 이 경우, 제 1 믹서(10)에 의해 첨가제의 배합 비율이 높은 혼합 입자(C1)를 제조해 두고, 이러한 혼합 입자(C1)와 수지 펠렛 (입자(A2))을 블렌더(30)에 더 투입함으로써 첨가제의 배합 비율을 자유 자재로 조정할 수 있다. 따라서, 첨가제의 배합 비율이 다양한 수지 펠렛을 용이하게 제조할 수 있게 되어, 제품 관리가 용이하게 된다.

<4. 변형 예>

이상, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다. 또한 이하의 변형 예의 요지는 적절히 조합할 수 있다.

<4-1>

제 1 믹서(10) 및 제 2 믹서(20)의 구조는 전술한 것에 한정되지 않으며, 예를 들면, 리본형 믹서를 사용할 수 있다. 또한 블렌더(30)의 구조에 대해서도 마찬가지이며, 다양한 형태의 중력식 블렌더를 이용할 수 있다.

<4-2>

상기 실시 형태에서는 제 1 믹서(10) 및 제 2 믹서(20)가 마련되었지만, 어느 한쪽을 생략할 수도 있다. 예를 들어, 블렌더(30)에서, 제 1 믹서(10)에서 혼합된 혼합 입자(C1)와, 첨가제와 혼합되어 있지 않은 입자(A2)를 혼합할 수 있다. 한편으로, 3대 이상의 믹서를 블렌더(30)의 상류측에 배치하여 블렌더(30)에서 3종류 이상의 혼합 입자를 혼합해도 좋다.

<4-3>

상기 실시 형태에서는 사일로(31) 내로부터 하류측으로 반송되는 혼합 입자(C)의 양을 제어하기 위해 개구부(31b)에 반송기구(36)가 설치되었지만, 반송기구(36) 대신에, 예를 들어, 전자 제어식 밸브와 같은 개폐기구를 설치해도 된다.

<4-4>

상기 실시 형태에서는 구멍(34b)은 사일로(31) 내에서 블렌드 파이프(34)의 측벽 전체에 대략 균등하게 배치되어 있었지만, 블렌드 파이프(34)마다 구멍(34b)이 배치되는 위치를 상하 방향으로 이동할 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써 혼합 입자(C1, C2)가 구멍(34b)에 들어갈 상하 위치가 블렌드 파이프(34)마다 다르다. 이로 인해 사일로(31) 내에서 상하로 다른 위치의 혼합 입자(C1, C2)가 블렌드 챔버(33) 내에서 합류하게 되고, 중력식 블렌더(30)의 혼합 능력이 더욱 향상될 수 있다.

<4-5>

상기 실시 형태에서는 용기(11, 21) 내의 전량(全量)의 혼합 입자(C1, C2)가 각각 한꺼번에 사일로(31) 내로 도입되었다. 그러나 용기(11, 21) 내의 전량의 혼합 입자(C1, C2)를 여러 번에 나누어 사일로(31) 내로 도입할 수도 있다. 예를 들어, 용기(11) 내의 일부 소정량의 입자(C1)가 사일로(31)에 반송되고, 그 후, 용기(21) 내의 일부 소정량의 입자(C2)가 사일로(31)에 반송되고, 그 후, 용기(11) 내의 소정량의 입자(C1)가 더 사일로(31)에 반송되고, 그 후, 용기(21) 내의 소정량의 입자(C2)가 더 사일로(31)에 반송되고, 이러한 반송이 반복되어도 좋다.

10 제 1 믹서
11 용기(제 1 용기)
20 제 2 믹서
21 용기(제 2 용기)
30 중력식 블렌더
31 사일로(블렌더 용기)
31a 개구부(도입구)
31b 개구부(배출구)
A1 입자(제 1 입자)
A2 입자(제 2 입자)
B1 첨가제(제 1 첨가제)
B2 제 2 첨가제
C1, C2, C 혼합 입자

Claims

2 종류 이상의 입자를 혼합한 혼합 입자를 제조하는 제조 방법으로,
제 1 입자에 제 1 첨가제를 첨가하여 제 1 믹서를 사용하여 혼합하는 공정과,
상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 제 2 입자를 포함하는 상기 2 종류 이상의 입자를 중력식 블렌더의 블렌더 용기 내에 도입하고, 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정
을 포함하는, 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 입자에 제 2 첨가제를 첨가하여 제 2 믹서를 사용하여 혼합하는 공정
을 더 포함하고,
상기 2 종류 이상의 입자를 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정은, 상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 상기 제 2 첨가제와 혼합된 상기 제 2 입자를 포함하는 상기 2 종류 이상의 입자를 상기 블렌더 용기 내에 도입하고, 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정인, 제조 방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자는 평균 입자 직경이 다른 동일한 재료로 이루어지는 입자인, 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 입자와 상기 제 2 입자는 같은 종류의 입자이며,
상기 2 종류 이상의 입자를 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정은, 상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 상기 제 1 첨가제와 혼합되어 있지 않은 상기 제 2 입자를 포함하는 상기 2 종류 이상의 입자를 상기 블렌더 용기 내에 도입하고, 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정인, 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블렌더 용기는, 상부에 도입구를 가짐과 동시에, 하부에 배출구를 가지며,
상기 2 종류 이상의 입자를 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정은,
상기 2 종류 이상의 입자를 상기 도입구로부터 상기 배출구까지 중력에 의해 낙하시키면서 혼합한 후, 상기 도입구로부터 상기 배출구까지 중력에 의해 더 낙하시키면서 혼합하도록, 상기 2 종류 이상의 입자를 상기 배출구로부터 상기 도입구까지 반송하는 공정을 포함한는, 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 입자 및 상기 제 2 입자는 흡수성 수지 입자인, 제조 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2 종류 이상의 입자를 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 공정은,
상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 상기 제 2 입자를 각각 번갈아 가며 반복해서 상기 블렌더 용기 내에 도입하는 단계를 포함하는, 제조 방법.
2 종류 이상의 입자를 혼합한 혼합 입자를 제조하는 제조 장치로서,
제 1 입자를 수용하기 위한 제 1 용기를 포함하며, 상기 제 1 용기 내에서 상기 제 1 입자와 제 1 첨가제를 혼합하는 제 1 믹서와,
제 2 입자를 수용하기 위한 제 2 용기와,
상부에 도입구를 갖는 블렌더 용기를 포함하는 중력식 블렌더로서, 상기 도입구는 상기 제 1 용기 및 상기 제 2 용기에 접속되어 있으며, 상기 제 1 용기에서 반송되어 오는 상기 제 1 첨가제와 혼합된 상기 제 1 입자와, 상기 제 2 용기에서 반송되어 오는 상기 제 2 입자를 포함하는 상기 2 종류 이상의 입자를 상기 도입구를 통해 상기 블렌더 용기 내에서 받아서 상기 블렌더 용기 내에서 혼합하는 중력식 블렌더
를 구비한, 제조 장치.