造粒用口模、造粒装置及发泡性热塑性树脂粒子的制造方法

专利名称：造粒用口模、造粒装置及发泡性热塑性树脂粒子的制造方法
技术领域：
本发明涉及用于利用热切法成形热塑性树脂粒子的造粒用口模、造粒装置及发泡 性热塑性树脂粒子的制造方法。本申请基于2008年2月20日在日本提出申请的特愿2008-39116号专利申请主 张优先权，并在此引用其内容。
背景技术：
以往，作为用于成形热塑性树脂的颗粒的装置(被称为造粒机)通常所知的是具 备挤出机、安装于该挤出机前端的口模以及切刀而构成的，通过挤出机将熔融混炼的树脂 材料从口模挤出，用切刀将其切断，而制造所需大小的颗粒的装置。从口模的喷嘴挤出的树脂材料的切法有热切法。该热切法是将开口有多个喷嘴的口模前端面与循环水流接触，用切刀切断刚被挤 出到水流中的高温树脂的方法。利用热切法的造粒中，是在树脂未充分固化的状态下进行 切断，所以具有不发生树脂的粉体化且能够获得球状粒子等的优点。然而，在热切法中，口模的树脂喷出面与水流相接触，所以由此热会被水流一方夺 取，从而口模的内部有时部分性降温至树脂熔点以下的温度。其结果，喷嘴发生孔堵塞，生 产率降低。另外，有时由于孔堵塞而粒子的粒径变不均勻，导致品质的降低。而且，孔堵塞多 时，来自口模的树脂挤出压力变得异常高，超出口模的耐压限度，有时导致无法进行挤出。关于利用热切法的造粒所用的造粒用口模，作为用于防止喷嘴的孔堵塞技术现已 提出例如专利文献1、2所公开的技术。专利文献1中公开了在配置成圆状的喷嘴的中心位置以与喷嘴的树脂流路相同 方向配置了棒状的加热器的造粒用口模。通过配置棒状加热器而使加热器和各喷嘴变成相 等距离，而均勻加热各喷嘴。所以难以发生喷嘴的孔堵塞，使低压力损耗、以及水中的挤出 的开始变成可能，进能够得到优质的颗粒。专利文献2中公开了使用旋转切刀切断由口模挤出的熔融树脂而制成树脂粒子 的热塑性树脂粒子制造方法中，采用口模表面设置绝热材料的结构的技术。另外，在专利文献1、2中均进行不含发泡剂的造粒。专利文献1 日本特开平7-178726号公报专利文献2 日本特开平5-301218号公报

发明内容
然而，专利文献1、2公开的现有技术中存在如下问题。S卩，在挤出机中混合发泡剂，欲得发泡性树脂粒子时，有必要控制口模喷出的含发 泡剂树脂组合物的发泡。因此，送往切割室(腔室)内的循环水(冷却水)的水温必须比 非发泡树脂粒子的情况(80 90°C )低(30 40°C )。另外，由于发泡剂树脂的熔融粘度会下降，所以不将切刀刃接触(按压)于口模表面就难以进行造粒。专利文献1公开的现有技术是将棒状加热器配置成棒状加热器的前端与口模的 树脂喷出面接近，但是棒状加热器由于在其结构上无法将镍铬铁合金线设置至前端部为 止，所以加热器前端部不发热。因此，进行发泡性树脂粒子的造粒时该口模结构中最需加温 的口模前端部的树脂喷出面难以被充分加温，所以无法防止孔堵塞。另外，专利文献2公开的现有技术中仅对未混合发泡剂的单纯的树脂颗粒制造进 行了记载。而如上所述，进行发泡性热塑性树脂粒子的造粒的情况不同于单纯的树脂颗粒 情况，需要控制粒子的发泡，所以优选将循环水的温度控制在40°C以下。所以，树脂温度和 循环水温度之差变大，仅凭绝热部件无法完全抑制水流夺取口模前端部的热，易发生喷嘴 的孔堵塞。另外，如上所述，发泡性热塑性树脂粒子的制造中，由于发泡剂树脂将软化，所以 必须在口模表面接触(按压)切刀刃而对喷出的树脂进行切断。如专利文献2所公开的表 面覆盖有绝热材料的口模结构中，绝热材料将短时间内就因切刀刃而磨损，在口模的耐久 性方面存在问题。本发明是鉴于上述的问题进行的，以提供利用热切法的造粒用口模中能够防止喷 嘴的孔堵塞，且能高效生产粒径均勻的粒子的造粒用口模、造粒装置及发泡性热塑性树脂 粒子的制造方法为目的。为了实现上述目的，本发明所涉及的造粒用口模中采用以下的构成。S卩、该造粒 用口模具备与冷却介质接触地设置的树脂喷出面、连通于树脂供给装置的多个树脂流路、 与树脂流路连通并在树脂喷出面开口的喷嘴、以及设置于树脂喷出面附近的多个筒型加热 器。另外，树脂流路沿着树脂喷出面上的假想圆的圆周配置，筒型加热器被配置在树脂流路 的圆周的周向两侧，并且以长度方向朝圆周径向而横切圆周的状态被配置。另外，本发明所涉及的造粒用口模中，优选设置8个以上的筒型加热器，各自的中 心角在45°以下。另外，本发明所涉及的造粒用口模中，优选筒型加热器被设置在距树脂喷出面 10 50mm的位置上。另外，本发明所涉及的造粒用口模中，优选树脂流路的截面形状在其外围具有直 线部，直线部被配置成与筒型加热器的长度方向大致平行。另外，本发明所涉及的造粒用口模中，优选树脂流路上沿其上述截面形状设有多 个喷嘴。另外，本发明所涉及的造粒用口模中，其构成优选以至少在冷却介质的水流方向 的上游侧和下游侧设有温度传感器，基于温度传感器的测定温度对筒型加热器分别进行开 关控制。另外，本发明所涉及的造粒装置具备上述的造粒用口模、将造粒用口模安装于前 端的树脂供给装置、以及收纳对从造粒用口模的喷嘴喷出的树脂进行切断的切刀并且使冷 却介质与造粒用口模的树脂喷出面接触的腔室。另外，本发明所涉及的发泡性热塑性树脂粒子的制造方法具有向安装了上述造 粒用口模的树脂供给装置供给热塑性树脂使其熔融混炼的工序、边使热塑性树脂向造粒用 口模移动边向热塑性树脂注入发泡剂而形成含发泡剂树脂的工序、以及在冷却介质中用切 刀切断从造粒用口模的喷嘴喷出的含发泡剂树脂而得到发泡性热塑性树脂粒子的工序。
另外，本发明所涉及的发泡性热塑性树脂粒子的制造方法中，优选至少测定冷却 介质的水流方向的上游侧和下游侧的口模温度，以各自的测定值变为相等的方式对各筒型 加热器分别地进行开关控制。另外，本发明所涉及热塑性树脂发泡粒子的制造方法具有向安装了上述的造粒 用口模的树脂供给装置供给热塑性树脂使其熔融混炼的工序、边使热塑性树脂向造粒用口 模移动边向热塑性树脂注入发泡剂而形成含发泡剂树脂的工序、在冷却介质中用切刀切断 从造粒用口模的喷嘴喷出的含发泡剂树脂而得到发泡性热塑性树脂粒子的工序、以及对发 泡性热塑性树脂粒子进行预发泡而得到热塑性树脂发泡粒子的工序。另外，本发明所涉及的热塑性树脂发泡成形体的制造方法具有向安装了上述的 造粒用口模的树脂供给装置供给热塑性树脂使其熔融混炼的工序、边使热塑性树脂向造粒 用口模移动边向热塑性树脂注入发泡剂而形成含发泡剂树脂的工序、在冷却介质中用切刀 切断从造粒用口模的喷嘴喷出的含发泡剂树脂从而得到发泡性热塑性树脂粒子的工序、加 热发泡性热塑性树脂粒子使其预发泡而得到热塑性树脂发泡粒子的工序、以及将热塑性树 脂发泡粒子进行模内发泡成形而得到热塑性树脂发泡成形体的工序。另外，本发明所涉及发的泡性热塑性树脂粒子是通过上述的发泡性热塑性树脂粒 子的制造方法而得到的发泡性热塑性树脂粒子。另外，本发明所涉及的热塑性树脂发泡粒子是将上述发泡性热塑性树脂粒子预发 泡而得到的热塑性树脂发泡粒子。另外，本发明所涉及的热塑性树脂发泡成形体是将上述的热塑性树脂发泡粒子进 行模内发泡成形而得到的热塑性树脂发泡成形体。根据本发明的造粒用口模、造粒装置、以及发泡性热塑性树脂粒子的制造方法，树 脂流路和喷嘴以被筒型加热器从两侧夹持的状态被加热。因此，不存在只有树脂流路的一 侧被加热的情况，能够从两侧以等距离均等地进行加热。其结果，能够抑制喷嘴的孔堵塞， 改善因孔堵塞而引起的生产效率的降低，制造粒径均勻的高品质粒子。


图1是根据本发明实施方式的造粒装置的构成图。图2是表示根据本发明实施方式的造粒用口模的主要构成的侧截面图。图3是表示图2的口模主体的树脂喷出面的侧面图。图4是表示喷嘴的配置状态的一例的图。图5是表示根据本实施方式改变例的喷嘴配置状态的一例的图，对应于图4的图。图6A是比较例1所使用的口模的截面图。图6B是表示比较例1所使用口模的树脂喷出面的侧面图。图7A是比较例2所使用的口模的截面图。图7B是表示比较例2所使用口模的树脂喷出面的侧面图。图8A是比较例3所使用的口模的截面图。图8B是表示比较例3所使用口模的树脂喷出面的侧面图。符号说明1造粒用口模2挤出机(树脂供给装置)3切刀4腔室6含发泡剂树脂10 口模主体11模座13树脂喷出面14、14A树脂流路14a、14b斜面(直线部)15喷嘴16绝热 部件17筒型加热器18短加热器19测温体L加热器深度(距树脂喷出面的筒型加热器的 位置)T造粒装置
具体实施例方式下面根据图1 图4，对根据本发明实施方式的造粒用口模、造粒装置、以及发泡 性热塑性树脂粒子的制造方法进行说明。图1是根据本发明实施方式的造粒装置的构成图，图2是表示根据本发明实施方 式的造粒用口模的概要构成的侧截面图，图3是表示图2的口模主体的树脂喷出面的侧面 图。如图1以及图2所示，根据本实施方式的造粒装置T是以水中热切方式进行造粒 的造粒装置，采用了根据本发明实施方式的造粒用口模1。本造粒装置T具备前端安装有造粒用口模1的挤出机2 (树脂供给装置)、以及用 于收纳对从造粒用口模1的喷嘴15喷出的树脂(本实施方式中为含发泡剂树脂20)进行 切断的切刀3且使水流与造粒用口模1的树脂喷出面13接触的腔室4。腔室4上连接有用 于流通循环水的管路5，该管路5的一端(在腔室4上游侧)介由送水泵6与水槽7连接。 另外，管路5的另一端(在腔室4下游侧)设有从循环水分离发泡性热塑性树脂粒子，进行 脱水、干燥的脱水处理部8。经该脱水处理部8分离，进行脱水、干燥的发泡性热塑性树脂粒 子被送到容器9。另外，符号21为加料斗、22为发泡剂供给口、23为高压泵。并且，在造粒装置T以及造粒用口模1中，将树脂喷出的一侧称为“前方”、“前端”， 将其相反侧称为“后方”、“后端”，并在以下的说明中统一使用。如图2以及图3所示，造粒用口模1由口模主体10、固定于挤出机2的前端侧(图 中为右侧)的模座11构成，口模主体10通过多个螺栓12、12、…被固定于模座11的前端 侧。模座11被设成与挤出机2的机筒连通，并从后端侧向前端侧将后端侧流路11a、前 端侧流路lib以该顺序形成。口模主体10中，在后端面中央部形成有向后方侧突出构成的 圆锥状凸部10a，在口模主体10和模座11相连接的状态下，圆锥状凸部10a以相距规定间 隙的方式被插入于模座11的前端侧流路lib内。即，通过模座11的后端侧流路11a的含 发泡剂树脂20在前端侧流路11a中沿圆锥状凸部10a的周面进行流动，流入开口于口模主 体10后端面的多个树脂流路14、14、…(后述)。口模主体10的概要构成为，具备在其前端面与水流接触的树脂喷出面13、用于 向树脂喷出面13输送从挤出机2挤出的含发泡剂树脂20的多个树脂流路14、14、…、设在 多个树脂流路14、14、…的前端且在树脂喷出面13开口的多个喷嘴15、15、…、设置于树 脂喷出面13的中心位置的绝热部件16、用于在比树脂喷出面13更靠挤出机2 —侧的位置 上对树脂喷出面13和树脂流路14进行加温的筒型加热器17、用于加温口模主体10的短加 热器18。筒型加热器17以及短加热器18可以根据口模主体10的大小、形状从以往公知的 筒型加热器中适宜选择使用。即，作为筒型加热器17以及短加热器18，例如可以使用将卷 绕于棒状陶瓷的发热线(镍铬铁合金线)插入管(耐热不锈钢)中，将发热线和管的间隙用具有优异的高热传导性和高绝缘性的材料(MgO)密封的、电功率密度高的棒状加热器。筒型加热器17以及短加热器18可以是单侧上安置了 2条导线的筒型加热器，也 可以是两侧上各安置了 1条导线的筒型加热器(护套加热器)，但是单侧上安装了 2条导线 的筒型加热器由于电功率密度更高而优选。口模主体10的树脂喷出面13的中心部配置有圆形截面的绝热部件16，在该绝热 部件16的径向外侧沿同心圆设有多个喷嘴15、15、…的喷出口。并且，配置有绝热部件16 和喷嘴15、15、…的树脂喷出面13的中央部分在腔室4内部与水接触。树脂流路14、14、…呈圆形截面，相对于树脂喷出面13以正交的方向延伸的同时， 沿以口模主体10的中心轴线为中心的圆周(树脂喷出面13上的假想圆的圆周)按一定间 隔配置。本实施方式中，在8处设有树脂流路14、14、…，上述圆周的周向相邻的树脂流路 14、14相互间的中心角为45°。并且，如上述，各树脂流路14与模座11的前端侧流路lib 连通。喷嘴15、15、…沿树脂喷出面13上的假想圆的圆周按规定间隔被配置。如图4所 示，具体为1处的喷嘴15将成为树脂流路14的截面形状范围内任意配置了多个单体喷嘴 15a、15b、15c、…的喷嘴单元(本发明中，将其称为“喷嘴”)。各单体喷嘴15a、15b、15c、... 的配置方法例如可以采用在多个小圆周上排列多个等方式，但并不限定于这种配置方式。另外，绝热部件16被设在配置了多个喷嘴15、15、…的圆周的内侧树脂喷出面13， 制成使口模主体10的热不从腔室4内的水丢失的方式，而抑制口模主体10的温度的下降。 作为该绝热部件16优选使用具有耐水性且表面硬度高的结构的绝热部件。例如，可以使用 如下的绝热部件16 配有即使与高温的口模主体10接触也不发生变形等的、具有优良的耐 热性能和绝热性能的绝热部件，将其以绝热性能优良的氟树脂等的防水性树脂覆盖，再在 树脂喷出面13侧依次层叠不锈钢、陶瓷等表面硬度高的材料的层叠型的绝热部件16。筒型加热器17以及短加热器18分别为棒状加热器，而与短加热器18相比筒型加 热器17位于在造粒用口模1的前端后端方向上更靠近树脂喷出面13侧。筒型加热器17、17、…被配置于树脂流路14的上述圆周的周向两侧的同时，以长 度方向朝圆周的径向而横切该圆周的状态被配置，且具有在树脂喷出面13的附近对树脂 喷出面13、喷嘴15以及树脂流路14进行加热的作用。本实施方式的筒型加热器17、17^-分别在圆周向上按规定的中心角(在此为45°的角度)地设有8个。即，各个喷嘴15被配置成从上述圆周的周向被2个筒型加热器17、17所夹持。另外，筒型加热器17被设置在树脂喷出面13的附近、即被设置在从树脂喷出面13 向挤出机2侧的规定的加热器深度范围内。在此，加热器深度是指从树脂喷出面13到表面 加热用筒型加热器17的中心部为止的距离(图2所示的符号L)，表示筒型加热器17离树 脂喷出面13的位置。加热器深度在不妨碍口模的加工面、耐久性的范围内，其距离越小喷 嘴的堵塞抑制效果越大而优选。即，加热器深度优选为10 50mm的范围。小于10mm时 存在妨碍口模的加工面、耐久性的可能性，大于50mm时存在降低喷嘴堵塞抑制效果的可能 性。更优选的范围是15 30mm。并且，筒型加热器17的直径在能够确保发热容量的范围内越小则树脂流路的截 面积越变大的同时喷嘴数也变多，所以优选。即，筒型加热器17的直径优选为15mm以下， 但小于10mm时难以确保必要的发热容量且加热器的价格也会变高，所以优选10mm 15mm，更优选10mm 12mm。另外，筒型加热器17的长度为，在口模主体10的半径方向上、从比所配置的喷嘴 15更向中心侧延伸的位置(即、至少筒型加热器17的前端部在比喷嘴15更靠中心侧的位 置)到口模主体10的近乎外周的位置。短加热器18、18、…相对于各筒型加热器17按规定间隔被配置于后方侧，配置为 与筒型加热器17的个数相同数(8个)，具有对树脂流路14的后端侧进行加热的作用。短 加热器18的长度短于筒型加热器17。另外，口模主体10中，在与树脂喷出面13接近的位置设有上下左右4处的热电偶 等的测温体19(19A、19B、19C、19D)(温度传感器)。即、具有如下构成根据这些测温体19 的测定温度对筒型加热器17进行各自的开关控制，以能够对口模主体10的温度进行调整。 另外，测温体19的设置位置优选在比树脂喷出面13更为后方，比筒型加热器17更为前方。 设置位置也并不是局限于上下左右的4处，也可以是上下的2处。而且，优选在短加热器18 的附近设置用于短加热器18的温度控制的其它测温体19'(参照图2)。接着，对使用安装了上述造粒用口模1的造粒装置T的发泡性热塑性树脂粒子、热 塑性树脂发泡粒子、以及热塑性树脂发泡成形体的制造方法进行说明。图1所示的造粒装置T中使用的挤出机2 (树脂供给装置)可以从以往公知的各种 挤出机中根据造粒树脂的种类等适宜选择使用，例如可以应用使用螺杆的挤出机或者不使 用螺杆的挤出机中的任一个。使用了螺杆的挤出机例如可举出单轴式挤出机、多轴式挤出 机、通气式挤出机、串联式挤出机等。作为不使用螺杆的挤出机例如可举出柱塞式挤出机、 齿轮泵式挤出机等。另外，哪一个挤出机都可以使用静态混合器。这些挤出机中，从生产率 的方面出发优选使用螺杆的挤出机。另外，收纳切刀3的腔室4也可以使用在热切法中使 用的以往公知的装置。本发明中，对热塑性树脂的种类没有限定，例如可以将聚苯乙烯类树脂、聚乙烯类 树脂、聚丙烯类树脂、聚酯类树脂、氯乙烯类树脂、ABS树脂、AS树脂等单独或混合2种以上 使用。并且还可以使用以树脂产品使用后经回收得到的热塑性树脂的回收树脂。特别优选 使用聚苯乙烯(GPPS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)等的聚苯乙烯类树脂。作为聚苯乙烯类树脂例如可举出苯乙烯、a -甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯苯乙烯、 乙基苯乙烯、异丙基苯乙烯、二甲基苯乙烯、溴苯乙烯等的苯乙烯类单体的同聚物或者它们 的共聚物等，优选含苯乙烯50质量％以上的聚苯乙烯类树脂，更优选聚苯乙烯。另外，作为上述聚苯乙烯类树脂可以是以上述苯乙烯单体为主成分的、上述苯乙 烯类单体和能与该苯乙烯类单体共聚的乙烯基单体的共聚物，这种乙烯基单体例如可举出 (甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸十六烷基 酯等的(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯腈、马来酸二甲酯、富马酸二甲酯、富马酸二乙 酯、富马酸乙酯，此外还可以举出二乙烯基苯、烷撑二醇二甲基丙烯酸酯等的双官能性单体寸。另外，若聚苯乙烯类树脂为主成分则还可以添加其他树脂，作为所添加的树脂例 如可举出为了提高发泡成形体的耐冲击性而添加了聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙 烯_丙烯_非共轭二烯三元共聚物等二烯类橡胶状聚合物的橡胶改性聚苯乙烯类树脂，即 所谓的高抗冲聚苯乙烯。或者，还可以举出聚乙烯类树脂、聚丙烯类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯腈_苯乙烯共聚物、丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物等。本发明的发泡性热塑性树脂粒子中，使用聚苯乙烯类树脂作为热塑性树脂的发泡 性聚苯乙烯类树脂粒子，除了能以市售的通常的聚苯乙烯类树脂、以悬浮聚合法等的方法 新制的聚苯乙烯类树脂等非再生原料聚苯乙烯类树脂(下面称为原始聚苯乙烯)作为聚苯 乙烯类树脂原料之外，还可以使用对使用过的聚苯乙烯类树脂发泡成形体进行再生处理而 得到的再生原料。作为这种再生原料可以使用回收使用过的聚苯乙烯类树脂发泡成形体， 例如鱼箱、家电缓冲材、食品包装用盘等，通过柠檬烯溶解方式、加热体积减小方式进行了 再生的再生原料。另外，可以使用的再生原料除了对使用过的聚苯乙烯类树脂发泡成形体 进行再生处理而得到的物质之外，还可以使用将从家电产品(例如，电视、冰箱、洗衣机、空 调等)或办公用机器(例如，复印机、传真机、打印机等)分类回收的非发泡聚苯乙烯类树 脂成形体粉碎、熔融混炼而再颗粒化的物质。如图1和图2所示，在使用上述造粒装置T而制造发泡性热塑性树脂粒子时，从加 料斗21向前端安装了造粒用口模1的挤出机2供给热塑性树脂，将其熔融混炼。接着，使 热塑性树脂向造粒用口模1移动的同时通过高压泵23由发泡剂供给口 22向该热塑性树脂 压入发泡剂，混合发泡剂和热塑性树脂而形成含发泡剂树脂20。将含发泡剂树脂20从挤出机2的前端经模座11送往造粒用口模1的口模主体10 的树脂流路14。通过树脂流路14而被送到的含发泡剂树脂20被从口模主体10的各喷嘴 15喷出，并在腔室4的水流中(冷却介质中)直接被切刀3的旋转刃所切断。这样地在腔室4内被切断成粒状的含发泡剂树脂20成为几乎是球形的发泡性热 塑性树脂粒子。该发泡性热塑性树脂粒子沿着水流被运送至管路5内，到达脱水处理部8， 在此从循环水分离发泡性热塑性树脂粒子，进行脱水、干燥的同时，将分离的水送往水槽7。 经该脱水处理部8分离且脱水、干燥的发泡性热塑性树脂粒子被送至容器9，在容器内收 集。其中，对上述发泡剂没有限定，例如可以将正戊烷、异戊烷、环戊烷、环戊二烯等单 独或2种类以上混合使用。另外，还可以将上述戊烷类作为主成分并混合正丁烷、异丁烷、 丙烷等而使用。尤其是戊烷类因易于抑制从喷嘴喷射于水流中时的粒子的发泡，所以优选。另外，发泡性热塑性树脂粒子是指使热塑性树脂含有发泡剂而成形为粒状、优选 小球状的树脂粒子。该发泡性热塑性树脂粒子可以用于在自由空间内加热预发泡，将该预 发泡粒子送入具有所需形状的型腔的成形模的型腔内，进行蒸汽加热使预发泡粒子相互热 粘之后脱模而制造所需形状的发泡树脂成形品的制造中。接着说明上述造粒用口模1的温度调整方法。如图3所示，造粒用口模1的温度调整方法是，将口模主体10分成与设置在树脂 喷出面13付近的上下左右的测温体19A、19B、19C、19D所对应的2个或4个区域，以各测温 体19所测定的测定值变成为相等的方式，对区域内的筒型加热器17分别进行开关控制而 进行温度调整，从而能将口模主体10以规定温度恒定地保持。在此，区域内的筒型加热器 是指在4个区域的情况时与测温体19接近的2个筒型加热器17、17。将口模主体10分成2个区域时如下进行控制例如位于冷却水的上游侧的测温体 19B的测定温度低于预设规定温度时，则开启位于上游侧的4个筒型加热器17变成加热状 态提高温度。或者，位于下游侧的测温体19A的测定温度高于预设规定温度时，则关闭位于下游侧的4个筒型加热器17解除加热状态降低温度。通过进行这样的温度调整而能够减小由于在腔室4内因切刀3的旋转而与循环水 接触所生成的温度差，在口模主体10(树脂喷出面13)上温度变相同，能成形粒径更均勻的 粒子。根据上述本实施方式的造粒用口模、造粒装置、以及发泡性热塑性树脂粒子的制 造方法中，树脂流路14以及喷嘴15是以被筒型加热器17从两侧夹持的状态被加热。因此， 不存在仅加热树脂流路的单侧的情况，能够从两侧以等距离均等加热，可以抑制喷嘴15的 孔堵塞。其结果，能够改善孔堵塞所导致的生产效率的下降，可以制造粒径均勻的高品质粒 子。接着，根据图对本发明实施方式的改变例进行说明，对与上述实施方式相同或者 同样的部件、部分使用相同的符号且省略其说明，并且只对与实施方式不同的构成进行说 明。图5是表示根据本实施方式改变例的喷嘴的配置状态的图，对应于图4的图。根据图5所示的改变例的树脂流路14A为，其截面形状呈梯形状，该梯形状的范围 内设有任意配置多个单体喷嘴15a、15b、15c、…的喷嘴15。并且，其构成是成为树脂流路 14A的外围的斜面14a、14b (直线部)被配置成与筒型加热器17的长度方向大致平行。本改 变例中，呈梯形状的截面的树脂流路14A的斜面14a、14b相对于筒型加热器17是等距离， 所以被筒型加热器17均等加热的面积增加，与圆形截面的树脂流路相比均等地被加热，能 进一步降低喷嘴的堵塞。为了证实根据本实施方式的造粒用口模、造粒装置、以及发泡性热塑性树脂粒子 的制造方法的效果，下面对实施例进行说明。实施例[实施例1]实施例1中，向图1所示的造粒装置T安装图2和图3所示的造粒用口模1，制造 了发泡性聚苯乙烯类树脂粒子。其中，仅使用测温体19A对全部筒型加热器17进行开关控 制，实施了口模1的温度调整。在口径90mm(L/D = 35)的单轴挤出机上安装图2所示结构的造粒用口模，即在树 脂喷出面的圆周上配置了 8个具有15个直径0.6mm、浇口(Land)长度3. Omm的喷嘴的多孔 板(喷嘴单元)，并且以在树脂喷出面侧从两侧夹持与喷嘴单元连通的各树脂流路的方式， 将8个筒型加热器(直径12mm)在加热器深度(离树脂喷出面的距离、相当于图2的符号 L) 15mm的位置上以横切上述圆周且放射状地配置，并且在表面中央部安装了装有绝热部件 的口模，将预先用转鼓混合机均勻混合了聚苯乙烯树脂(Toyo Polystyrene公司制造、商品 名“HRM10N”) 100质量份和细微粉末滑石粉0. 3质量份的混合物，以每小时130kg的比例供 给于挤出机内。挤出机内的最高温度设定成220°C，熔融树脂之后，在挤出机中途压入了相 对于树脂100质量份为6质量份的戊烷(异戊烷/正戊烷=20/80混合物)。然后，一边在挤出机内混炼树脂和发泡剂，一边使挤出机前端部的树脂温度成为 170°C的方式进行冷却的同时，使其通过安装于挤出机前端且被保持在280°C的上述口模， 向循环30°C的冷却水的腔室内挤出，同时将圆周向设有10片刀刃的高速旋转切刀紧贴于 口模并以每分钟3300转进行切断，脱水干燥而得到了球形的发泡性聚苯乙烯树脂粒子。此时的发泡性苯乙烯树脂粒子的喷出量为138kg/h。该实施例1中，挤出开始第1小时的对于口模的树脂导入部压力为17. OMPa，干燥 后的树脂粒子100粒的质量为0. 0724g，口模的开孔率为80. 2%，结果良好。挤出开始第48小时的对于口模的树脂导入部压力为17.3MPa，100粒的质量为 0. 0741g，口模的开孔率为78. 4%，确认能够进行48小时以上的稳定的挤出。将挤出第48小时采样的发泡性苯乙烯树脂粒子，以后述的方法制成容积发泡倍 数为50倍(容积密度0. 02g/cm3)的预发泡粒子，使用该预发泡粒子制造了发泡倍数为50 倍(密度0. 02g/cm3)的发泡成形体。目测观察得到的发泡成形体，评价了预发泡粒子对成 形模具的填充性。〈口模的开孔率〉开孔率(口模表面喷出喷嘴的挤出时的开孔率)=开孔数/ 口模喷嘴总 数 X100(% )。喷出量(kg/h)=每Ih中的被切刀切出的全部发泡性粒子的总质量=开孔数X切取个数X1粒质量=开孔数X切刀刃数X切刀转速X1粒质量。开孔数=喷出量(kg/h)/〔切刀刃数X切刀转速(rph)Xl粒质量(kg/个)〕，所 以开孔率能以下式算出。开孔率(E)=开孔数/喷出喷嘴总数XlOO )= (Q/(NXRX60X (Μ/100)/1000) ) /ΗΧ100(% )(式中、Q为喷出量(kg/h)、N为切刀刃片数、R为切刀转速(rpm)、M为100粒质量 (g)(从发泡性粒子选择任意的100粒，以最小刻度0. OOOlg的电子天平测量的值作为100 粒质量)、H为口模的喷嘴总数。)〈开孔率的评价标准〉用以下的标准评价了开孔率(E)(参照后述表1)。
50%^ E,O 40%^ E < 50%,Δ 30%^ E < 40%,X :Ε < 30%。〈发泡成形体的制造〉将如上述地在挤出第48小时得到的发泡性苯乙烯树脂粒子，在20°C下放置1天。 其后，相对于发泡性苯乙烯树脂粒子100质量份添加硬脂酸锌0.1质量份、三羟基硬脂酸甘 油酯0. 05质量份、单硬脂酸甘油酯0. 05质量份，进行混合并覆盖于树脂粒子表面之后，投 入小型批式预发泡机(内容积40L)，一边搅拌，一边以吹入压力0.05MPa (表压)的水蒸汽 进行加热，制作了容积发泡倍数为50倍(容积密度0. 02g/cm3)的预发泡粒子。接着，将得到的预发泡粒子在23°C下熟化1天之后，使用安装了外形尺寸为 300X400X IOOmm(厚度30mm)且内部具有厚度5mm、10mm、25mm的中间区隔部的模具的、自 动成形机(积水工机制作所制造、ACE-3SP型)，在以下成形条件成形而得到了发泡倍数为 50倍(密度0. 02g/cm3)的发泡成形体。成形条件(ACE-3SP QS成形模式)
成形蒸汽压0.08MPa (表压)模具加热3秒一侧加热(压力设定)0. 03MPa (表压)另一侧加热2秒两侧加热12秒水冷10秒设定取出面压力0. 02MPa<预发泡粒子的模具填充性的评价标准>目测观察上述发泡成形体，用以下标准对模具填充性进行了评价。◎满满的填充到厚度5mm的中间区隔部分。〇厚度5mm中间区隔部分的填充弱，确认到了过大发泡粒，但已形成中间区隔部。Δ 厚度5mm中间区隔部分中观察到了填充不良而引起的粒子缺损，没有完整地 形成中间区隔部。X 厚度5mm中间区隔部分的填充不良，完全没有形成中间区隔部。<粒子100粒的总质量>在发泡性聚苯乙烯类树脂粒子中，优选任意选取的粒子100粒的总质量在0.02 0. 09g的范围。大于0. 09g时难以填充成形模具细微部分，有可能将能成形的模具限定在 简单形状。另外，小于0.02g时存在粒子的生产率差的可能性。更优选的范围是0.04 0. 06g。并且，在聚苯乙烯类树脂以外的树脂中，将上述范围乘上树脂的比重的值成为优选 的粒子100粒的总质量的范围。<预发泡粒子的容积发泡倍数的测定方法>使用漏斗将充分干燥的预发泡粒子向量筒(例如500mL容量)内自然落下之后， 敲量筒的底而填充预发泡粒子直到预发泡粒子的容积成为一定为止。测定此时的预发泡粒 子的容积和质量并根据下式进行了计算。其中，容积是以ImL单位读取，质量是以最小刻度 0. Olg的电子天平测定的。将苯乙烯类树脂的树脂比重作为1.0进行计算，容积发泡倍数四 舍五入到小数点后的1位数。容积发泡倍数(倍)=预发泡粒子的容积(mL)/预发泡粒子的质量(g) X树脂比
重<发泡成形体的发泡倍数的测定方法>从充分干燥的发泡成形体切取测定用试验片(例如300 X 400 X 30mm)，测定该试 验片的尺寸和质量，根据测定的尺寸算出试验片的体积，再用下式进行了计算。其中，将苯 乙烯类树脂的树脂比重作为1.0。发泡倍数(倍)=试验片体积(cm3)/试验片质量(g) X树脂比重[实施例2]实施例2中，除了安装了将实施例1所用口模的向喷嘴单元连通的树脂流路扩张 (增加截面积)，使喷嘴单元当中的喷嘴数从15个增加为25个的口模以外，与实施例1相 同，以喷出量138kg/h得到了球形的发泡性苯乙烯树脂粒子。在该实施例2中，挤出开始第1小时的对于口模的树脂导入部的压力为14. OMPa,干燥后的树脂粒子100粒的质量为0. 0465g，口模的开孔率为75. 0%，结果良好。挤出开始第48小时的对于口模的树脂导入部的压力为14. OMPaUOO粒的质量为 0. 0465g、口模的开孔率为75. 0%，确认能够48小时以上稳定地挤出。将在挤出第48小时采样的发泡性苯乙烯树脂粒子，与实施例1相同地制成了容积 发泡倍数50倍(容积密度0. 02g/cm3)的预发泡粒子，使用该预发泡粒子制造了发泡倍数 50倍(密度0.02g/cm3)的发泡成形体。目测观察得到的发泡成形体，评价了预发泡粒子对 成形模具的填充性。[实施例3]实施例3中，在实施例2所用的口模中，使用口模温度测定用传感器(图3所示测 温体19中的配置于上下位置的19B(流入侧)和19A(流出侧)的2个)，分割成口模的循 环水流入侧(下侧、图2的符号4a侧)的加热器4个和循环水流出侧(上侧、图2的符号 4b侧)的加热器4个的2个区域进行控制，将口模保持于280°C，除此以外与实施例2相同， 以喷出量138kg/h得到了球形的发泡性苯乙烯树脂粒子。该实施例3中，挤出开始第1小时的对于口模的树脂导入部的压力为13. 3MPa，干 燥后的树脂粒子100粒的质量为0. 0425g，口模的开孔率为82. 0%，结果良好。挤出开始第48小时的对于口模的树脂导入部的压力为13. 3MPa, 100粒的质量为 0. 0425g、口模的开孔率为82. 0%，确认可以48小时以上稳定地挤出。将挤出第48小时采样的发泡性苯乙烯树脂粒子，与实施例1相同地制作了容积发 泡倍数50倍(容积密度0. 02g/cm3)的预发泡粒子，使用该预发泡粒子制造了发泡倍数50 倍(密度0. 02g/cm3)的发泡成形体。目测观察得到的发泡成形体，评价了预发泡粒子的对 成形模具的填充性。[实施例4]实施例4中，使用了将实施例2所用口模的加热器深度从15mm改为30mm的口模 以外，与实施例2相同，以喷出量138kg/h得到了球形的发泡性苯乙烯树脂粒子。该实施例4中，挤出开始第1小时的对于口模的树脂导入部的压力为16. IMPa，干 燥后的树脂粒子100粒的质量为0. 0524g，口模的开孔率为66. 5%，结果良好。挤出开始第48小时的对于口模的树脂导入部的压力为16. 8MPa, 100粒的质量为 0. 0581g、口模的开孔率为60. 0%，确认到能够48小时以上稳定地挤出。将挤出第48小时采样的发泡性苯乙烯树脂粒子，与实施例1相同地制作了容积发 泡倍数50倍(容积密度0. 02g/cm3)的预发泡粒子，使用该预发泡粒子制造了发泡倍数50 倍(密度0. 02g/cm3)的发泡成形体。目测观察得到的发泡成形体，评价了预发泡粒子的对 成形模具的填充性。[实施例5]实施例5中，使用了将实施例2所用口模的加热器深度从15mm改为45mm的口模 以外，与实施例2同样，以喷出量138kg/h得到了球形的发泡性苯乙烯树脂粒子。该实施例5中，挤出开始第1小时的对于口模的树脂导入部的压力为16. 9MPa，干 燥后的树脂粒子100粒的质量为0. 0670g，口模的开孔率为52. 0%，结果良好。挤出开始第48小时的对于口模的树脂导入部的压力为18. IMPa, 100粒的质量为 0. 0871g，口模的开孔率为40. 0%，确认到了能够48小时以上稳定地挤出。
将挤出第48小时采样的发泡性苯乙烯树脂粒子，与实施例1同样地制作了容积发 泡倍数50倍(容积密度0. 02g/cm3)的预发泡粒子，使用该预发泡粒子制造了发泡倍数50 倍(密度0. 02g/cm3)的发泡成形体。目测观察得到的发泡成形体，评价了预发泡粒子的对 成形模具的填充性。[实施例6]实施例6中，作为发泡剂只使用了异戊烷以外，与实施例2相同，以喷出量138kg/ h制造了球形的发泡性苯乙烯树脂粒子。该实施例6中，挤出开始第1小时的对口模的树脂导入部的压力为15. IMPa，干燥 后的树脂粒子100粒的质量为0. 0458g，口模的开孔率为76. 1%，结果良好。挤出开始第48小时的对于口模的树脂导入部的压力为15. OMPa, 100粒的质量为 0. 0461g，口模的开孔率为75. 6%，确认到了能够48小时以上稳定地挤出。将挤出第48小时采样的发泡性苯乙烯树脂粒子，与实施例1相同地制作了容积发 泡倍数50倍(容积密度0. 02g/cm3)的预发泡粒子，使用该预发泡粒子制造了发泡倍数50 倍(密度0. 02g/cm3)的发泡成形体。目测观察得到的发泡成形体，评价了预发泡粒子的对 成形模具的填充性。[比较例1]图6A是比较例1所用口模的截面图，图6B是表示口模的树脂喷出面的侧面图。比较例1中，改成图6A及图6B所示的公知的结构的口模20，S卩，将16个具有15个 直径0. 6mm、浇口长度3. Omm的喷嘴的喷嘴单元(符号15)配置于圆周上，树脂喷出面13侧 没有筒型加热器(即仅配置有短加热器18)的口模之外，与实施例1相同，以喷出量138kg/ h得到了球形的发泡性苯乙烯树脂粒子。该比较例1中，挤出开始第1小时的对于口模的树脂导入部的压力高达21. 7MPa， 100粒的质量为0. 1322g，口模的开孔率为22.0%。随着时间的经过确认到了树脂导入部的压力上升，在挤出开始第6小时到达了 口 模的耐压上限值(25MPa)，所以在6小时上停止了挤出。[比较例2]图7A是比较例2所用口模的截面图，图7B是表示口模的树脂喷出面的侧面图。比较例2中，改成图7A及图7B所示结构的口模30，S卩，树脂喷出面13侧配置了 4 个筒型加热器17、17、…(直径12mm)，并在加热器深度15mm的位置横切排列有喷嘴单元 的圆周而以十字配置，在表面中央部安装了绝热部件16的口模之外，与实施例1相同，以喷 出量138kg/h得到了球形的发泡性苯乙烯树脂粒子。该比较例2中，挤出开始第1小时的对于口模的树脂导入部的压力为20. OMPa，稍 高，100粒的质量为0. 1030g, 口模的开孔率为28. 2%。随着时间的经过确认到了树脂导入部的压力的上升，并在挤出开始第10小时到 达了口模的耐压上限值(25MPa)，所以在10小时上停止了挤出。[比较例3]图8A是比较例3所用口模的截面图，图8B是表示口模的树脂喷出面的侧面图。比较例3中，改成图8A及图6B所示的公知的结构的口模40，S卩，没有绝热部件，口 模上设有油流路41，从口模上下41a、41a流入高温的油，通过中央的环状流路向左右41b、41b流出返回油加热器的结构的口模，用以油为热介质的间接加热而将口模保持在280°C， 除此以外与实施例1相同，以喷出量138kg/h得到了球形的发泡性苯乙烯树脂粒子。该比较例3中，挤出开始第1小时的对于口模的树脂导入部的压力为18. OMPa, 100 粒的质量为0. 0907g, 口模的开孔率为32. 0%o挤出开始第48小时的对于口模的树脂导入部的压力为21. 8MPa, 100粒的质量为 0. 0994g，口模的开孔率为29. 2%0将挤出第48小时采样的发泡性苯乙烯树脂粒子，与实施例1相同地制作了容积发 泡倍数50倍(容积密度0. 02g/cm3)的预发泡粒子，使用该预发泡粒子制造了发泡倍数50 倍(密度0. 02g/cm3)的发泡成形体。目测观察得到的发泡成形体，评价了预发泡粒子的对 成形模具的填充性。将上述实施例1 6以及比较例1 3的结果在表1中表示。[表1]
权利要求
一种造粒用口模，具备与冷却介质接触地设置的树脂喷出面，连通于树脂供给装置的多个树脂流路，与所述树脂流路连通并在所述树脂喷出面开口的喷嘴，和设置于所述树脂喷出面附近的多个筒型加热器；所述树脂流路沿着所述树脂喷出面上的假想圆的圆周被配置，所述筒型加热器被配置于所述树脂流路的所述圆周的周向两侧，并且以长度方向朝所述圆周的径向而横切所述圆周的状态被配置。
2.根据权利要求1所述的造粒用口模，其中，设有8个以上的所述筒型加热器，各自的 中心角为45°以下。
3.根据权利要求1所述的造粒用口模，其中，所述筒型加热器被设置在距所述树脂喷 出面10 50mm的位置。
4.根据权利要求1所述的造粒用口模，其中，所述树脂流路的截面形状在其外围具有 直线部，所述直线部被配置成与所述筒型加热器的长度方向大致平行。
5.根据权利要求1所述的造粒用口模，其中，所述树脂流路上沿其所述截面形状设有 多个喷嘴。
6.根据权利要求1所述的造粒用口模，其构成为，至少在所述冷却介质的水流方向的 上游侧和下游侧设有温度传感器，基于所述温度传感器的测定温度对所述筒型加热器分别 进行开关控制。
7.一种造粒装置，具备权利要求1 6中任一项所述的造粒用口模， 将所述造粒用口模安装于前端的树脂供给装置，和收纳将从所述造粒用口模的喷嘴喷出的树脂切断的切刀，并且使冷却介质与所述造粒 用口模的树脂喷出面接触的腔室。
8.—种发泡性热塑性树脂粒子的制造方法，具有向安装了权利要求1 6中任一项所述的造粒用口模的树脂供给装置供给热塑性树脂 使其熔融混炼的工序，一边使所述热塑性树脂向所述造粒用口模移动一边向所述热塑性树脂注入发泡剂而 形成含发泡剂树脂的工序，和在冷却介质中用切刀切断从所述造粒用口模的喷嘴喷出的所述含发泡剂树脂而得到 发泡性热塑性树脂粒子的工序。
9.根据权利要求8所述的发泡性热塑性树脂粒子的制造方法，其中，至少测定冷却介 质的水流方向的上游侧和下游侧的口模温度，以各自的测定值变为相等的方式对各筒型加 热器分别进行开关控制。
10.一种热塑性树脂发泡粒子的制造方法，具有向安装了权利要求1 6中任一项所述的造粒用口模的树脂供给装置供给热塑性树脂 使其熔融混炼的工序，一边使所述热塑性树脂向所述造粒用口模移动一边向所述热塑性树脂注入发泡剂而 形成含发泡剂树脂的工序，在冷却介质中用切刀切断从所述造粒用口模的喷嘴喷出的所述含发泡剂树脂而得到 发泡性热塑性树脂粒子的工序，和将所述发泡性热塑性树脂粒子进行预发泡而得到热塑性树脂发泡粒子的工序。
11.一种热塑性树脂发泡成形体的制造方法，具有向安装了权利要求1 6中任一项所述的造粒用口模的树脂供给装置供给热塑性树脂 使其熔融混炼的工序，一边使所述热塑性树脂向所述造粒用口模移动一边向所述热塑性树脂注入发泡剂而 形成含发泡剂树脂的工序，在冷却介质中用切刀切断从所述造粒用口模的喷嘴喷出的所述含发泡剂树脂而得到 发泡性热塑性树脂粒子的工序，加热所述发泡性热塑性树脂粒子使其预发泡而得到热塑性树脂发泡粒子的工序，和 将所述热塑性树脂发泡粒子进行模内发泡成形而得到热塑性树脂发泡成形体的工序。
12.一种发泡性热塑性树脂粒子，是通过权利要求8所述的发泡性热塑性树脂粒子的 制造方法而得到的。
13.一种热塑性树脂发泡粒子，是将权利要求12所述的发泡性热塑性树脂粒子预发泡 而得到的。
14.一种热塑性树脂发泡成形体，是将权利要求13所述的热塑性树脂发泡粒子进行模 内发泡成形而得到的。
全文摘要
一种用于利用水中热切方式而进行造粒的造粒装置(T)的造粒用口模(1)，具备与冷却介质接触地设置的树脂喷出面(13)、连通于挤出机(2)的多个树脂流路(14、14、…)、与树脂流路(14)连通并在树脂喷出面(13)开口的喷嘴(15、15、…)、设置于树脂喷出面(13)附近的多个筒型加热器(17)以及短加热器(18)。树脂流路(14)沿着树脂喷出面(13)上的假想圆的圆周被配置，筒型加热器(17)和短加热器(18)被配置在树脂流路(14)的圆周的周向两侧，且以长度方向朝圆周径向而横切圆周的状态被配置。根据本发明，在利用热切法的造粒用口模中能够防止喷嘴的孔堵塞，可以高效生产粒径均匀的粒子。
文档编号B29C44/00GK101945742SQ200980105449
公开日2011年1月12日 申请日期2009年2月19日 优先权日2008年2月20日
发明者山下昌利, 浅野泰正 申请人:积水化成品工业株式会社