(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーの成形によりプラスチック品を製造する装置であって、
ポリマー供給ホッパーと、
溶融ポリマーを加熱し移動させる手段と、
溶融したポリマーを成形する手段と、
前記ホッパー内にガスを注入する少なくとも１つの手段と、を具備し、
前記ガス注入手段は、
前記ホッパーの壁に少なくとも１つのガス注入オリフィスまたは多孔質体と、
前記ガス注入オリフィスまたは多孔質体を介して前記ホッパー内にガスを供給する管と、前記管の一端はガス供給源に接続されていること、前記管の他端は前記ガス注入オリフィスまたは多孔質体に直面して閉じていること、該管内の流れの向きに直交する向きにガスを吹出す少なくとも１つの放射状の開口を有することと、
前記ホッパーの壁と前記ガス供給管との間に設けられ、前記ガスが前記ガス注入オリフィスまたは多孔質体を介して前記開口から前記ホッパーに導入される均質化室と、を具備することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ホッパー壁に接する前記均質化室の断面Ａと前記ホッパー壁に穿孔された前記ガス注入オリフィスの断面ａiとの関係は、Σａiを前記オリフィス断面の総和とした場合に、Ａ／Σａi比が１と等しいか又はそれより大きいことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記ホッパー壁に接する前記均質化室の断面Ａと前記ホッパー壁に穿孔された前記ガス注入オリフィスの断面ａiとの関係は、Σａiを前記オリフィス断面の総和とした場合に、Ａ／Σａi比が１．５と等しいか又はそれより大きいことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ホッパー壁に穿孔された前記ガス注入オリフィスは、前記ホッパーの底に向かうガス気流を形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１記載の装置。
【請求項５】
前記ガス注入手段は、前記ホッパー内においてポリマーの流路から引き込んだところにあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１記載の装置。
【請求項６】
前記ガス供給管の内断面Ｓと前記開口の断面ｓiとの関係は、前記開口の断面ｓiの総和をΣｓiとした場合に、Ｓ／Σｓiが１と等しいか又はそれより大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１記載の装置。
【請求項７】
前記ガス供給管の内断面Ｓと前記開口の断面ｓiとの関係は、前記開口の断面ｓiの総和をΣｓiとした場合に、Ｓ／Σｓiが１．５と等しいか又はそれより大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１記載の装置。
【請求項８】
ポリエチレン又はポリプロピレンを押し出すことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押し出し加工又は射出成形加工によるプラスチック製品の製造に用いることができる不活性法（inerting  method）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックの押し出し加工又は射出成形は公知のプロセスであり、ポリマーを溶融させ、鋳型又は注入鋳型ヘッドに溶融ポリマーを鋳型に連続的に供給することによりなされる。一般的にこのプロセスには以下のものを用いる。
【０００３】
−ポリマーが粉または細かな粒子の形態で導入されるポリマー供給ホッパー、
−ポリマーを輸送し、加熱し、混合するための手段、例えばフィードスクリュウ、
−ポリマーに所望の形状を与えるダイヘッド（die  head）または金型内にポリマーを注入するためのヘッドからなる押し出しヘッド、
この種のプロセスの間、とくにフィードスクリュウ内で溶融させている間に、ある種のポリマーは酸素に敏感であり、後者が形成されたプラスチックの最終的な特性の等級を低下させる（黄色に変色し、ポリマーのクロスリンク、分子量の変化）。本件の出願人は酸素が次のような結果を招くことを見出した。
【０００４】
−製造ツールを清浄にしておく必要があること、そのために定期的に停止すること、保守点検コストが高くなり、製品の歩留りが低下する。
【０００５】
−形成されたポリマーの表面にデポジットが現れる。
【０００６】
−形成されたプラスチック最終製品の劣化の問題を解決するために、酸化防止剤を最初のポリマーに添加することは公知である。しかし、これらの添加物は、プラスチックの製造コストをかなり増大させる。他の従来技術では、不活性ガスの存在下でポリマーを形成する。例えば、欧州特許EP-A1-0 760 278においてそのような方法が提案されている。その特許に記載された方法によれば、フィードスクリュウ上の正確な位置に不活性ガスを導入することにより、最良の不活性結果を得ることができる。既存の工業プラントの場合、フィードスクリュウ内への不活性ガスの導入は、この穿孔がスクリュウに続く次の動作を阻害することなく、スクリュウの円筒ボディを穿設するのに必要であるようになすことはさらに問題を複雑化させるか又は不可能でさえある。さらに、この好ましい実施は、窒素中の残留酸素含有量を１体積％の値に低下させるだけである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、不活性雰囲気内で形成する改良型の装置を提供することにあり、既存の工業プラントを容易に修正することを可能にするとともに、従来技術の方法よりも酸素含有量を下げることをとくに可能にする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的のために、本発明は第１に、ポリマーの成形によりプラスチック品を製造する装置であって、
ポリマー供給ホッパーと、
溶融ポリマーを加熱し移動させる手段と、
溶融したポリマーを成形する手段と、
前記ホッパー内にガスを注入する少なくとも１つの手段と、を具備し、
前記ガス注入手段は、
前記ホッパーの壁に少なくとも１つのガス注入オリフィスまたは多孔質体と、
前記ガス注入オリフィスまたは多孔質体を介して前記ホッパー内にガスを供給する管と、前記管の一端はガス供給源に接続されていること、前記管の他端は前記ガス注入オリフィスまたは多孔質体に直面して閉じていること、該管内の流れの向きに直交する向きにガスを吹出す少なくとも１つの放射状の開口を有することと、
前記ホッパーの壁と前記ガス供給管との間に設けられ、前記ガスが前記ガス注入オリフィスまたは多孔質体を介して前記開口から前記ホッパーに導入される均質化室と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
溶融ポリマーを加熱して移動させる手段は、通常少なくとも１つのフィードスクリュウを内蔵する温調された筒からなる。このタイプのスクリュウは、また、溶融ポリマーをかき回す機能もある。押し出し加工の場合、溶融ポリマーを形成する手段は、所望の形成動作に仕立てられるシート、フィルム（平らな型）、側面（プロフィル）、チューブ（循環性の型）のような幾何学の形を有するダイヘッドが一般的である。溶融ポリマーが注入モールドにより形成される場合、成形手段はモールドである。
【００１０】
供給ホッパーは、自重で流動するポリマーが通過する漏斗形の吐出断面を有する容器である。供給ホッパーは、ポリマー（例えば回転又は振動する撹拌機か、または駆動するスクリュウ）の流れを調整する手段を含むようにしてもよい。本発明によれば、供給ホッパーは、その壁のうちの少なくとも１つにガス注入手段を有する。このガス注入手段は、ホッパーの壁の近傍で、少なくとも一つのガス注入面を有する。ガス注入面は、多孔質体または注入オリフィスからなり、好ましくは少なくとも１つのオリフィスＯからなる。このオリフィスＯは、ホッパー壁にドリルで直接あけてもよいし、あるいはホッパー壁に取り付けたプレートにドリル穿孔してもよい。後者の実施形態は、すでに使われている形成装置に本発明を適用する場合に対応することができる。したがって、少なくとも１つのオリフィスＯがドリル穿孔されたプレートをホッパー壁に取り付け、ホッパー壁に通常、存在する覗き窓を交換することは可能である。１つまたはいくつかのオリフィスＯは、好ましくはホッパーの底部、注入オリフィスの軸または水平軸に対して少なくとも３０°の角度になるオリフィスのほうへ向かうガスの流れ（気流）を生じさせる。ガス注入手段はホッパー内のポリマーの流路から引き込んだところにあることが好ましく、ホッパーの内部ボリュームを貫通させないことが好ましい。したがって、ガス注入手段はホッパーの内壁に面一に設けるようにしてもよい。これは、ホッパー壁に単一の穴を開けてなるガス注入オリフィスＯのときの場合である。非常に特殊な実施形態においては、注入オリフィス又はオリフィスＯを多孔質体で代用してもよい。
【００１１】
これらのオリフィスＯはホッパーにガスを注入するための手段の一部を形成するものである。この手段もこれらのガス注入および均質化にガスにホッパー壁および供給管の壁の間で合われるチャンバを入れて、それのためのパイプを含む。均質化室は可能な限りあらゆる形状にすることができる。このチャンバ内のガスの速さがホッパー壁に穿孔された１つまたはいくつかのオリフィスＯ内のガスの速さより小さいために、チャンバの容積は決定されることが好ましい。チャンバは、ガス供給管からガス注入オリフィスＯへのガスの流れを確実にするために、密閉しなければならない。例えば、エラストマ・シールをホッパー壁と接触する均質化室のエッジまわりに配置してもよいし、供給管の壁と接触する均質化室のエッジまわりに配置してもよい。
【００１２】
好適な実施形態では、ホッパー壁と接触する均質化室の横断面をＡとし、ホッパー壁に穿孔されたガス注入オリフィスＯの横断面をａiとした場合に、次の関係を満たす。Σａｉをオリフィス断面の総和とした場合に、Ａ／Σａｉ比が１と等しいか又はそれより大きく、好ましくは１．５と等しいか又はそれより大きい。実用上の理由から、ホッパー壁に穿孔されたガス注入オリフィスＯはすべてが同一の断面ａを有する。
【００１３】
ガスは、正方形の様々な形（例えば円）または矩形の横断面を有することができるガス供給管を介して均質化室に導入される。管の一端は不活性ガス（例えば窒素）の供給源に接続されている。管の他端は、１つまたはいくつかのオリフィスＯに向かい、その横断面において閉じている。管は、その内部を流れるガスの向きを直交する向きに、かつ均質化室に向かうようにガスを吹き出す少なくとも一つの放射状の開口を備えている。いくつかのオリフィスＯがある場合、これらは通常ガス供給管の横断面と同じである。好適な実施形態では、ガス供給管の内断面をＳとし、開口ｏの横断面siとした場合に、次の関係を満たす。開口の断面siの総和をΣsiとした場合に、Ｓ／Σsiが１と等しいか又はそれより大きく、好ましくは１．５と等しいか又はそれより大きい。ガス供給管の放射状の開口または開口ｏは同一の横断面ｓを有することができる。ある特殊な実施形態によれば、ガス供給管は、管の同じ横断面に配置される４つの開口ｏを有する。
【００１４】
本発明の特徴は、ホッパー内でガスの層流を得ることが可能であり、またホッパー内のポリマーの流れを阻害しない速さで層流を得ることが可能である。
【００１５】
ホッパー壁にいくつかのオリフィスＯがある場合、本発明に従ってホッパー内にガスを注入する手段は、各オリフィスＯの不活性ガスの同じ流量を得ることが可能である。
【００１６】
注入手段は、不活性化が結果として変更されることがないスクリュウに関してホッパー内の任意のいかなる高さにも配置することができる。
【００１７】
ホッパーの直径に依存して、上記タイプのいくつかの注入手段は、ホッパー壁内に配置してもよい。これらの注入手段は、スクリュウに関してホッパー内の同じ高さで、互いに等距離にある。
【００１８】
本発明の装置を用いることにより、ホッパーにもたらされる不活性ガスは第１に、押出加工機（extruder）内にポリマーを随伴すること、それからポリマーの流れに対して対向する向きに戻され、最後にホッパーを介して押出加工機から押し出されていく。この使用は、ホッパー領域内の不活性ガスの緩衝を形成することを可能にする。
【００１９】
ガスは、ポリマーを不活性化するために通常使用されるいかなる不活性ガスであってもよい。一般に、それは窒素であり、好ましくは低温学的に与えられる窒素である。それは、酸素および／またはアルゴンあるいはＣＯまたはＣＯ2を含むことができ、いわゆる純粋でない窒素（impure  nitrogen）を用いることも可能であり、少なくとも９５％の窒素含有量と多くともせいぜい５％の酸素からなる。純粋でない窒素を主成分とするガスのタイプは、膜を用いて空気からガス分離するプロセスから生じるものであってもよい。しかし、それが比較的低い酸素含有量（すなわち最高５体積％の酸素をおそらく有しているもの）を有する空気を得るのを要求される場合にだけ、ガスのこのタイプを使用することができる。また、オプションとして、吹き込まれる前に、使用するガスは、処理されるポリマーの融点近傍の温度に予熱することができる。しかし、この予熱は不活性化の品質に影響を及ぼさない。
【００２０】
低温装置からの窒素の吹込みにより、本発明の装置は、導入されたポリマーの流量（flow  rate）と形状（form）とに依存する窒素吹込み速度が５０ｍ／秒でも、また２０ｍ／秒でも、また３ｍ／秒でも、酸素が１００ｐｐｍ未満の雰囲気でポリマーの成形を可能とする。この装置はフィードスクリュウおよびダイヘッドの汚れを減少させ、クリーニングの目的と生産性向上のために要する時間が削減されることになる。これは酸化防止剤の消費量を減らすことを可能にする。
【００２１】
本発明装置の１つの効果は、不活性ガス注入手段が不活性化の結果に影響を及ぼすことなく、スクリュウをいかなる高さでもホッパー内に配置することができるということにある。各々の特定のケースに適合することは、したがって、カスタマイズすることによって既存の工業プラントを改修することが可能である。
【００２２】
本発明装置のもう１つの効果は、プロセス内の単一点（single  point）に不活性ガスを注入することにより非常に効果的な不活性化が得られるということと、ガスを加熱することが不要であるということである。
【００２３】
成形のために上記装置を使用する本発明は、粒状の粉形式において導かれる特に高密度であるか低い密度ポリエチレンのまたはポリプロピレンの押し出しによって成形することに関する。
【００２４】
最後に、本発明はガス（例えば不活性化しているガス）の注入を必要としているあらゆるタイプの装置の供給ホッパーに取り付けることができるガス注入手段に関する。この注入手段は以下のものを具備している。
【００２５】
ガス供給管：
ガス供給源に接続された一端、
閉じた他端、
管内のガス流の向きに対して直交する向きにガスを吹出す少なくとも１つの放射状の開口ｏを有すること。
【００２６】
均質化室は、開口ｏから吹出されて該均質化室にガスが入ってくるようにガス供給管と共同して操作される。
【００２７】
この注入手段の好ましい技術的な特徴は、この同じガス注入手段を使用しているポリマーを形成することによって製造されるプラスチック物品の装置のために上記で規定したものとまったく同一である。この注入手段は、供給ホッパーのガスがホッパーに供給されることができておよび特徴に関して横断面のＡ／Σａｉ比のための上記を好ましくは定義したために壁に穿孔される孔を通して固定することができる（ホッパー壁に接する均質化室の断面をＡとし、ホッパー壁に穿孔されたガス注入オリフィスＯの断面をａｉとする）。このガス注入手段は、ガスがそれらの供給ホッパーの上に注入されることを必要としている全ての装置に供することができ、低温すり身食品の製品（cryogenically  grinding  food  products）またはプラスチックのための装置の場合であってもよい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の実施に適した装置を模式的に示す横断面である。ポリマーがフィードスクリュウの流路内に導かれるように本発明装置をホッパーの上に取り付けた。このスクリュウがダイヘッド（die  head）内にポリマーを送り出す。
【００２９】
図１において、ガス注入手段は、ホッパー(1)の壁に配置される。このガス注入手段は以下を具備する。
【００３０】
・３つの円形状のガス注入オリフィスＯ(21)（直径０．５５ｃｍ）は、覗き窓の代わりにホッパー壁にネジ止めしたプレート(5)にドリル穿孔され；これらの(21)は水平軸に３０°の角度で下方を向いている；
・管(3)は、これらのガス注入オリフィスＯ(21)にガスを供給するものである。これは、横断面の直径が１．５ｃｍの円形のパイプである。その一端(31)はガス供給源に接続されている。その他端(32)は栓をされている。栓をされた他端(32)の近傍の部分において、パイプはすべてが同一直径(0.5cm)で、同一の横断面で、かつ相互に等間隔に配置された４つの円形状開口ｏ（33）を有している。そのＳ／Σsi比は２．２５である；
・均質化室(4)は、横断面が円形であり、内径が３．６ｃｍである。シリコーンシール(6)は、ホッパー壁についてチャンバを封止するものである。そのＡ／Σａi比は１４．３である。
【００３１】
図２において、ホッパーはその内部にガスを注入するための手段を含むものであり、以下のものを具備する。
【００３２】
・７つの円形状ガス注入オリフィスＯ(21)（直径０．５ｃｍ）は、覗き窓の代わりにホッパー(1)の壁にネジ止めされたプレートにドリル穿孔され；これらの(21)は水平軸に３０°の角度で下方を向いている；
・管(3)は、これらのガス注入オリフィスＯ(21)にガスを供給するものである。これは、横断面の直径が１．５ｃｍの円形のパイプである。その一端(31)はガス供給源に接続されている。その他端(32)は栓をされている。栓をされた他端(32)の近傍の部分において、パイプはすべてが同一直径(0.5cm)で、同一の横断面で、かつ相互に等間隔に配置された４つの円形状開口ｏ（33）を有している。そのＳ／Σsi比は２．２５である；
・均質化室(4)は、横断面が円形であり、内径が５ｃｍである。シリコーンシール(6)は、ホッパー壁についてチャンバを封止するものである。そのＡ／Σａi比は２５である。
【００３３】
【実施例】
実施例１
図１に示した注入手段は供給スクリュウの上方１．５０ｍの距離でホッパー壁の上に載置した。ホッパーには粉粒状のポリエチレンを供給した。ポリエチレン粒子サイズを２．５ｍｍとし、その供給流量を２４ｋｇ／時とした。
【００３４】
低温装置により送り出される窒素を１．５ｍ3／時の供給流量で端部３１を介して注入管３内に導入した。
【００３５】
ホッパーと供給スクリュウとの間にサンプリング弁を挿入し、酸素の量を検出する電気化学セルを有する分析器のプローブを接続した。このプローブを用いたところ、ホッパーと供給スクリュウとの間の雰囲気の酸素量が１４０ｐｐｍであった。
【００３６】
実施例２
供給スクリュウの上方３０ｃｍの距離に注入手段を配置して実施例１を繰り返した。その他の条件は実施例１と同じにした。
【００３７】
ホッパーと供給スクリュウとの間の酸素量は７０ｐｐｍであった。
【００３８】
実施例３
図２に示すような２つの注入手段を、供給スクリュウの上方３０ｃｍの距離にホッパー壁と向き合わせて配置した。ホッパーにはポリエチレンの細粒を供給した。その粒子サイズは２．５ｍｍとし、供給流量を３００ｋｇ／時とした。
【００３９】
低温装置により送り出される窒素を５ｍ3／時の供給流量で端部３１を介して注入管３内に導入した。
【００４０】
ホッパーと供給スクリュウとの間にサンプリング弁を挿入し、酸素の量を検出する電気化学セルを有する分析器のプローブを接続した。このプローブを用いたところ、ホッパーと供給スクリュウとの間の雰囲気の酸素量が３０ｐｐｍであった。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ホッパー壁の上に置かれたガス注入手段を示す図。
【図２】  ガスを注入するための手段を含むホッパーを示す図。
【符号の説明】
１…ホッパー
２…ガス注入面
２１…オリフィス
３…管
３１…一端
３２…他端
３３…開口
４…均質化室
５…プレート
６…シリコーンシール。
【図１】
0004786861.tif 000002
【図２】
0004786861.tif 000003