(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック原料を可塑化混練するプラスチック原料可塑化混練押出機（１）と、プラスチック原料可塑化混練押出機（１）により可塑化混練された溶融プラスチック原料がほぼ水平方向に流れるようにし、且つ該溶融プラスチック原料中に含まれる固体不純物を濾過する濾過器とを具備する溶融プラスチック原料用濾過装置（３）において、
前記濾過器は、中空球体の中央の鉛直方向で直径に亘って配置され、且つ多数の原料通過流路（１０）が鉛直方向に並設開口されたブレーカープレート（９）と、
前記濾過器を通過する前又は後に配置され、前記中空球体の内周面に沿って球面状に形成された、多数のスリットを有するスリット状流路（１１ａ）とを具備することを特徴とする溶融プラスチック原料用濾過装置。
【請求項２】
前記スリット状流路（１１ａ）は、全体に渡りテーパ状、又は一部平行な流路（１１ｂ）で、且つ残りの部分はテーパ状の流路としたことを特徴とする請求項１記載の溶融プラスチック原料用濾過装置。
【請求項３】
前記スリット状流路（１１ａ）の少なくとも一部の流路（１１ｂ、１１ｃ）が３ｍｍ以下の幅であることを特徴とする請求項２記載の溶融プラスチック原料用濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック原料を可塑化又は混練押出しする押出機の溶融プラスチック原料用濾過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１に周知のプラスチック溶融押出造粒機を示す。プラスチック溶融押出造粒機は、固体プラスチック原料を可塑化混練するプラスチック原料可塑化混練押出機１と、プラスチック原料可塑化混練押出機１により溶融されたプラスチックを下流へ輸送するギヤポンプ２と、ギヤポンプ２より輸送された溶融プラスチックの中に含まれる固体不純物を濾過する溶融プラスチック原料用濾過装置３と、溶融プラスチック原料用濾過装置３により濾過された溶融プラスチックからペレットを製造するペレット製造装置４と、により構成される。
【０００３】
次に、従来の溶融プラスチック原料用濾過装置３を、図９（ａ）、（ｂ）及び図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に基づいて詳述する。
【０００４】
溶融プラスチック原料用濾過装置３は、加熱可能なシリンダ５と、２本のスライドバー６とにより構成されており、各スライドバー６はシリンダ５内に挿入され、図示してない油圧装置及び油圧シリンダ７により移動可能である。各スライドバー６には、溶融プラスチック中の固体不純物を濾過するためのスクリーン８と、溶融プラスチック原料が通過するときの圧力によりスクリーン８が変形することを防止するためのブレーカープレート９と、がそれぞれ装備されており、ブレーカープレート９は、スクリーン８に対して溶融プラスチックの流れ方向の下流側にスクリーン８と接触配置される。ブレーカープレート９には、円筒状の溶融プラスチック原料通過流路１０が無数に開口しており、これにより、溶融プラスチック原料が通過するときの発生圧力を極力低下させ、強度面より破損しないように設計されている。また、ブレーカープレート９は、スクリーン８及びブレーカープレート９で発生した圧力と、ブレーカープレート９後の圧力との差圧に対して十分な強度を有する。２本のスライドバー６は、同時に動くことはなく、溶融プラスチック原料の流路を完全に塞ぐことはないので、プラスチック溶融押出造粒機の連続動作を止めることなく、スクリーン８及びブレーカープレート９を清掃及び交換することができる。
【０００５】
次に、動作について説明する。
【０００６】
固体プラスチック原料がプラスチック原料可塑化混練押出機１に供給され、可塑化混練される。
次に、プラスチック原料可塑化混練押出機１により溶融された溶融プラスチック原料をギヤポンプ２により溶融プラスチック原料用濾過装置３へ輸送する。溶融プラスチック原料用濾過装置３では、溶融プラスチック原料がスクリーン８を通過し、固体不純物を濾過する。このとき、スクリーン８に溶融プラスチック原料が通過することによる圧力が加わるが、スクリーン８に接触配置されているブレーカープレート９によりスクリーン８の変形が防止される。固体不純物が濾過された溶融プラスチック原料は、ブレーカープレート９に無数に開口している溶融プラスチック原料通過流路１０を容易に通過し、ペレット製造装置４に供給される。
最後に、ペレット製造装置４では、供給された溶融プラスチック原料によりペレットを製造する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の溶融プラスチック原料用濾過装置３では、溶融プラスチック原料中に含まれる固体不純物を濾過することはできるが、更にプラスチック製品の品質を向上させることができる他の機能を有していない。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためのものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためのものであり、溶融プラスチック原料用濾過装置に通過流路部材を設けることにより溶融プラスチック原料に高いせん断力を与えることができる溶融プラスチック原料用濾過装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明のうちで請求項１記載の発明は、プラスチック原料を可塑化混練するプラスチック原料可塑化混練押出機（１）と、プラスチック原料可塑化混練押出機（１）により可塑化混練された溶融プラスチック原料がほぼ水平方向に流れるようにし、且つ該溶融プラスチック原料中に含まれる固体不純物を濾過する濾過器とを具備する溶融プラスチック原料用濾過装置（３）において、
前記濾過器は、中空球体の中央の鉛直方向で直径に亘って配置され、且つ多数の原料通過流路（１０）が鉛直方向に並設開口されたブレーカープレート（９）と、
前記濾過器を通過する前又は後に配置され、前記中空球体の内周面に沿って球面状に形成された、多数のスリットを有するスリット状流路（１１ａ）とを具備することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のうちで請求項２記載の発明は、前記スリット状流路（１１ａ）は、全体に渡りテーパ状、又は一部平行な流路（１１ｂ）で、且つ残りの部分はテーパ状の流路としたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のうちで請求項３記載の発明は、前記スリット状流路（１１ａ）の少なくとも一部の流路（１１ｂ、１１ｃ）が３ｍｍ以下の幅であることを特徴とするものである。
【００１４】
なお、上記かっこ内の符号は、後述する実施の形態の対応する部材を示す。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明を実施した溶融プラスチック原料用濾過装置３は図１に示される周知のプラスチック溶融押出造粒機に適用されるものであり、溶融プラスチック原料用濾過装置３及びスライドバー６の形状以外の構成及び作用は、従来技術と同様であるため、溶融プラスチック原料用濾過装置３及びスライドバー６以外の説明を省略する。
【００１６】
溶融プラスチック原料用濾過装置３は、図９に示す従来技術と同様に、加熱可能なシリンダ５と、シリンダ５内に挿入され、図示してない油圧装置及び油圧シリンダ７により移動可能である２本のスライドバー６と、各スライドバー６にそれぞれ装備される溶融プラスチック中の固体不純物を濾過するためのスクリーン（濾過器）８及び、溶融プラスチック原料が通過するときの圧力によりスクリーン８が変形することを防止するためのブレーカープレート（濾過器）９と、を具備している。ブレーカープレート９は、スクリーン８に対して溶融プラスチックの流れ方向の下流側にスクリーン８と接触配置され、ブレーカープレート９には、円筒状の溶融プラスチック原料通過流路１０が無数に開口しており、これにより、溶融プラスチック原料が通過するときの発生圧力を極力低下させ、強度面より破損しないように設計されている。また、ブレーカープレート９は、スクリーン８及びブレーカープレート９で発生した圧力と、ブレーカープレート９後の圧力との差圧に対して十分な強度を有する。２本のスライドバー６は、同時に動くことはなく、溶融プラスチック原料の流路を完全に塞ぐことはないので、プラスチック溶融押出造粒機の連続動作を止めることなく、スクリーン８及びブレーカープレート９を清掃及び交換することができる。
【００１７】
溶融プラスチック原料用濾過装置３には、図２（ａ）に示されるように、溶融プラスチック原料の流れ方向に対してブレーカープレート９を通過した後ろに、スリット状流路形成部品（通過流路部材）１１が配設されており、スリット状流路形成部品１１は、溶融プラスチック原料が通過可能なスリット状の形状のスリット状流路１１ａを有する。スリット状流路形成部品１１には、溶融プラスチック原料が通過するときに発生する圧力を極力低減するために、スリット状流路１１ａが無数に形成されており、溶融プラスチック原料がスリット状流路形成部品１１を通過する前と後との差圧に対して十分な強度を有している。溶融プラスチック原料は、スリット状流路１１ａを通過する際に高いせん断力を受けるため、これにより、プラスチック中に存在する高分子量分又はゴム成分の微細化及び分散が促進され、品質の高いプラスチック製品を得ることが可能となる。
【００１８】
（第２の実施の形態）
図２（ｂ）に第２の実施の形態を示す。この溶融プラスチック原料用濾過装置３は、溶融プラスチック原料の流れ方向に対してスクリーン８を通過する前に、スリット状流路形成部品１１が配設されているものであり、その他の構成及び作用は第１の実施の形態のものと同様である。
【００１９】
（第３の実施の形態）
図３（ａ）に第３の実施の形態を示す。この溶融プラスチック原料用濾過装置３は、スリット状流路形成部品１１が溶融プラスチック原料の流れ方向に対してブレーカープレート９を通過した後ろの位置に、上流側から挿入されブレーカープレート９と接触して配設され、ブレーカープレート９とスライドバー６との間に端部が挟まれて固定されているものである。その他の構成及び作用は第１の実施の形態のものと同様である。
【００２０】
（第４の実施の形態）
図３（ｂ）に第４の実施の形態を示す。この溶融プラスチック原料用濾過装置３は、スリット状流路形成部品１１が溶融プラスチック原料の流れ方向に対してブレーカープレート９を通過した後ろの位置に上流側から挿入され、ブレーカープレート９と非接触で配設され、スライドバー６によって端部が固定されているものである。その他の構成及び作用は第１の実施の形態のものと同様である。
【００２１】
（第５の実施の形態）
図３（ｃ）に第５の実施の形態を示す。この溶融プラスチック原料用濾過装置３は、スリット状流路形成部品１１が溶融プラスチック原料の流れ方向に対してブレーカープレート９を通過した後ろの位置に上流側から挿入され、ブレーカープレート９と非接触で配設され、スライドバー６にボルト１２により固定されているものである。その他の構成及び作用は第１の実施の形態のものと同様である。
なお、スリット状流路形成部品１１をブレーカープレート９と接触させて配設させ、ボルト１２により固定してもよい。
【００２２】
（第６の実施の形態）
図３（ｄ）に第６の実施の形態を示す。この溶融プラスチック原料用濾過装置３は、スリット状流路形成部品１１が溶融プラスチック原料の流れ方向に対してブレーカープレート９を通過した後ろの位置に下流側から挿入され、ブレーカープレート９と非接触で配設され、スライドバー６にボルト１２により固定されているものであり、その他の構成及び作用は第１の実施の形態のものと同様である。
なお、スリット状流路形成部品１１をブレーカープレート９と接触させて配設させ、ボルト１２により固定してもよい。
【００２３】
（第７の実施の形態）
図３（ｅ）に第７の実施の形態を示す。この溶融プラスチック原料用濾過装置３は、スリット状流路形成部品１１が溶融プラスチック原料の流れ方向に対してスクリーン８を通過する前の位置に上流側から挿入され、スクリーン８と接触して配設され、スライドバー６とスクリーンとの間に端部が挟まれて固定されているものである。その他の構成及び作用は第１の実施の形態のものと同様である。
【００２４】
（第８の実施の形態）
図３（ｆ）に第８の実施の形態を示す。この溶融プラスチック原料用濾過装置３は、スリット状流路形成部品１１が溶融プラスチック原料の流れ方向に対してスクリーン８を通過する前の位置に上流側から挿入され、ブレーカープレート９と非接触で配設され、スライドバー６によって端部が固定されているものである。その他の構成及び作用は第１の実施の形態のものと同様である。
【００２５】
（第９の実施の形態）
図３（ｇ）に第９の実施の形態を示す。この溶融プラスチック原料用濾過装置３は、スリット状流路形成部品１１が溶融プラスチック原料の流れ方向に対してスクリーン８を通過する前の位置に上流側から挿入され、ブレーカープレート９と接触して配設され、スライドバー６にボルト１２により固定されているものである。その他の構成及び作用は第１の実施の形態のものと同様である。
【００２６】
（第１０の実施の形態）
図３（ｈ）に第１０の実施の形態を示す。この溶融プラスチック原料用濾過装置３は、スリット状流路形成部品１１が溶融プラスチック原料の流れ方向に対してスクリーン８を通過する前の位置に上流側から挿入され、ブレーカープレート９と非接触で配設され、スライドバー６にボルト１２により固定されているものであり、その他の構成及び作用は第１の実施の形態のものと同様である。
【００２７】
図４にスライドバー６の一例を示す。
図４（ａ）は、スライドバー６を溶融プラスチック原料の流れ方向に対して上流側から見た図であり、略楕円状内の四角部分６ａは、第３、４、５、７、８、９、１０の実施の形態の場合、スリット状流路形成部品１１を固定する箇所となる。また、第５、９、１０の実施の形態の場合、四角部分６ａに図示してないネジ穴が加工してあり、ボルト１２により固定できるようになっている。
【００２８】
図４（ｂ）は、スライドバー６を溶融プラスチック原料の流れ方向に対して下流側から見た図であり、第６の実施の形態の場合、四角部分６ａの外部で固定されるようになっている。また、四角部分６ａの外部に図示してないネジ穴が加工してあり、ボルト１２により固定できるようになっている。
【００２９】
次に、スリット状流路形成部品１１に形成されるスリット状流路１１ａについて詳述する。スリット状流路１１ａは、流路全体の内の少なくとも一部に幅≦３ｍｍの平行な流路である平行流路１１ｂ、又は幅≦３ｍｍのテーパ状の形状を有するテーパ状流路１１ｃを有する。以下にスリット状流路１１ａの一例を示す。
【００３０】
（第１１の実施の形態）
図５（ａ）に示すものは、溶融プラスチック原料の流れ方向に対して、スリット状流路１１ａの上流側端部から下流側端部付近まで平行流路１１ｂが続き、下流側端部に向かって開口幅が拡大しているものである。
【００３１】
（第１２の実施の形態）
図５（ｂ）に示すものは、溶融プラスチック原料の流れ方向に対して、スリット状流路１１ａの上流側端部から上流側端部付近まで平行流路１１ｂが形成され、そこから下流側端部に向かって開口幅が徐々に拡大しているものである。
【００３２】
（第１３の実施の形態）
図５（ｃ）に示すものは、溶融プラスチック原料の流れ方向に対して、スリット状流路１１ａの上流側端部から下流側端部付近にかけて開口幅が徐々に縮小し、そこから下流側端部まで平行流路１１ｂが形成されているものである。
【００３３】
（第１４の実施の形態）
図５（ｄ）に示すものは、溶融プラスチック原料の流れ方向に対して、スリット状流路１１ａの上流側端部から上流側端部付近にかけて開口幅が縮小し、そこから下流側端部まで平行流路１１ｂが形成されているものである。
【００３４】
（第１５の実施の形態）
図５（ｅ）に示すものは、溶融プラスチック原料の流れ方向に対して、スリット状流路１１ａの中央部分に平行流路１１ｂが形成されており、平行流路１１ｂの両端部からそれぞれ上流側端部及び下流側端部にかけて開口幅が拡大しているものである。
【００３５】
（第１６の実施の形態）
図５（ｆ）に示すものは、溶融プラスチック原料の流れ方向に対して、スリット状流路１１ａ全体が、これの上流側端部から下流側端部にかけて開口部がテーパ状に徐々に縮小しており、この内の下流側端部近傍から下流側端部にかけて幅≦３ｍｍ以下のテーパ状流路１１ｃとなっているものである。
【００３６】
（第１７の実施の形態）
図５（ｇ）に示すものは、溶融プラスチック原料の流れ方向に対して、スリット状流路１１ａ全体が、これの上流側端部から下流側端部にかけて開口部がテーパ状に徐々に拡大しており、この内の上流側端部から上流側端部近傍にかけて幅≦３ｍｍ以下のテーパ状流路１１ｃとなっているものである。
【００３７】
（第１８の実施の形態）
図５（ｈ）に示すものは、溶融プラスチック原料の流れ方向に対して、スリット状流路１１ａの中央部分に３ｍｍ以下のテーパ状の流路１１ｃが形成されており、３ｍｍ以下の流路１１ｃ両端から夫々上流側端部及び下流側端部にかけて開口幅が拡大しているものである。
【００３８】
次に、実験例を示す。
溶融プラスチック原料：ポリプロピレンパウダー（固体）／ＭＩ＝１０
プラスチック原料可塑化混練押出機１（ＴＥＸ３０α）：スクリュ直径Φ３２ｍｍ噛合い同方向回転二軸スクリュ式押出機を使用し、溶融プラスチック原料を可塑化混練押出。
溶融プラスチック原料通過流路として：
図７（ａ）に示されるような幅１０ｍｍの１つ穴のプレート２種；▲１▼Φ３ｍｍ×１穴、▲２▼Φ４ｍｍ×１穴、
図７（ｂ）に示されるような幅５ｍｍの１つスリットのプレート２種；▲３▼スリット幅０．６ｍｍ×長さ１１．７ｍｍ、▲４▼スリット幅０．６ｍｍ×長さ６００ｍｍ処理能力：３０ｋｇ／ｈ、スクリュ回転数が３００ｒｐｍ
溶融プラスチック原料通過流路▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼についてそれぞれ同一条件で比較し、結果を図６及び図８にまとめた。
【００３９】
（結果）
円柱状の溶融プラスチック原料通過流路▲１▼、▲２▼に比べ、スリット状の溶融プラスチック原料通過流路▲４▼は、低いせん断速度（せん断力）でも、ゲル個数が低くなっている。具体的には、せん断速度に関しては、▲４▼は、▲１▼の約１／１３、▲２▼の約１／６であり、ゲル個数は、▲１▼及び▲２▼の約３割少なくなっている。
これは、スリット状の溶融プラスチック原料通過流路のほうが、円筒状のものよりもゲル微細化効果が高いということを示しており、円筒状のものとスリット状のものとを同じせん断速度（せん断力）で比較すると、スリット状のもののほうが、ゲル個数を約４０〜５０％低下させることが可能といえる。
また、スリット状の溶融プラスチック原料通過流路▲３▼のようにせん断速度がかなり大きいものの場合、▲１▼及び▲２▼に比べてゲル個数は５０％強から６０％弱低下させることが可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のうち請求項１記載の発明では、濾過器は、中空球体の中央の鉛直方向で直径に亘って配置され、且つ多数の原料通過流路が鉛直方向に並設開口されたブレーカープレートと、前記濾過器を通過する前又は後に配置され、前記中空球体の内周面に沿って球面状に形成された、多数のスリットを有するスリット状流路とを具備するようにしたことにより、固体不純物の濾過以外に、ゲルを微細化及び分散化することができるという新たな機能をもたせることができ、製造するプラスチック製品の品質を向上させることができる。
【００４１】
また、従来の溶融プラスチック原料用濾過装置に通過流路部材を配設するだけなので、従来の溶融プラスチック原料用濾過装置に内蔵されている部品の一部を改造するだけで、ゲル微細化及び分散化機能を容易に付随させることができる。また、従来の溶融プラスチック原料用濾過装置からの改造も容易に行うことができる。
【００４２】
また、スリット状流路とすることにより、円筒状の流路と比較して、同じせん断速度でもゲル個数をより低下させることができる。
【００４３】
また、本発明のうちで請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、スリット状流路は、全体に渡りテーパ状、又は一部平行な流路で、且つ残りの部分はテーパ状の流路としたことにより、円筒状の流路と比較して、同じせん断速度でもゲル個数をより低下させることができる。
【００４４】
また、本発明のうちで請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、流路の幅を３ｍｍ以下とすることにより、ゲル消去効果をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施したプラスチック溶融押出造粒機を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は溶融プラスチック原料用濾過装置の第１の実施の形態を示す概略構成図であり、（ｂ）は溶融プラスチック原料用濾過装置の第２の実施の形態を示す概略構成図である。
【図３】（ａ）スリット状流路形成部品の配置を示す第３の実施の形態である。
（ｂ）スリット状流路形成部品の配置を示す第４の実施の形態である。
（ｃ）スリット状流路形成部品の配置を示す第５の実施の形態である。
（ｄ）スリット状流路形成部品の配置を示す第６の実施の形態である。
（ｅ）スリット状流路形成部品の配置を示す第７の実施の形態である。
（ｆ）スリット状流路形成部品の配置を示す第８の実施の形態である。
（ｇ）スリット状流路形成部品の配置を示す第９の実施の形態である。
（ｈ）スリット状流路形成部品の配置を示す第１０の実施の形態である。
【図４】（ａ）はスライドバーを溶融プラスチック原料の流れ方向に対して上流側から見た側面図であり、（ｂ）はスライドバーを溶融プラスチック原料の流れ方向に対して下流側から見た側面図である。
【図５】（ａ）スリット状流路の形状を示す第１１の実施の形態である。
（ｂ）スリット状流路の形状を示す第１２の実施の形態である。
（ｃ）スリット状流路の形状を示す第１３の実施の形態である。
（ｄ）スリット状流路の形状を示す第１４の実施の形態である。
（ｅ）スリット状流路の形状を示す第１５の実施の形態である。
（ｆ）スリット状流路の形状を示す第１６の実施の形態である。
（ｇ）スリット状流路の形状を示す第１７の実施の形態である。
（ｈ）スリット状流路の形状を示す第１８の実施の形態である。
【図６】実験結果を示す表である。
【図７】（ａ）円柱状の流路を有するスリット状流路形成部品の寸法図である。
（ｂ）スリット状の流路を有するスリット状流路形成部品の寸法図である。
【図８】実験結果を示すグラフである。
【図９】（ａ）従来の溶融プラスチック原料用濾過装置を示す正面図である。
（ｂ）従来の溶融プラスチック原料用濾過装置を示す側面図である。
【図１０】（ａ）従来のブレーカープレートの正面図である。
（ｂ）従来のスクリーン及びブレーカープレートを示す側断面図である。
（ｃ）（ｂ）のＡ−Ａ断面の一部である。
【符号の説明】
１  プラスチック原料可塑化混練押出機
３  溶融プラスチック原料用濾過装置
８  スクリーン（濾過器）
９  ブレーカープレート（濾過器）
１１  スリット状流路形成部品（通過流路部材）
１１ａ  スリット状流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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