混合粒子的制造方法与流程

本发明涉及制造将两种以上的粒子混合所得的混合粒子的制造方法及装置。

背景技术：

吸水性树脂粒子作为构成纸尿布等卫生物品的材料、工业用材料、农园艺用保水剂等在各种用途中使用。吸水性树脂粒子有时也单独使用，但在吸水性树脂粒子中添加添加剂而使用的情况较多。例如，在专利文献1中，公开了以提高吸水性、流动性等特性为目的，在吸水性树脂粒子中作为添加剂混合二氧化硅粒子。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-315657号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在专利文献1中，使用带式混合机、罗迪格混合器(日语：レディゲミキサー)等机械搅拌式混合机来混合吸水性树脂粒子和二氧化硅粒子。但是，这样的方法在将两种以上的吸水性树脂粒子与添加剂一起混合的情况下未必合适。在想要大量制造包含两种以上的吸水性树脂粒子和添加剂的混合粒子的情况下尤其如此。另外，该问题并不限于吸水性树脂粒子，也适用于将其他种类的粒子与添加剂一起混合的场合下。

本发明的目的在于容易地制造将两种以上的粒子与添加剂一起混合所得的大量的混合粒子。

用于解决课题的技术方案

第一观点涉及的制造方法是制造将两种以上的粒子混合所得的混合粒子的制造方法，包括以下的工序(1)及工序(2)。

(1)在第一粒子中添加第一添加剂，并使用第一搅拌器进行混合的工序；

(2)将所述两种以上的粒子导入重力式混合器的混合器容器内，并在所述混合器容器内进行混合的工序，所述两种以上的粒子包含与所述第一添加剂混合后的所述第一粒子、和第二粒子。

第二观点涉及的制造方法是第一观点涉及的制造方法，还包括以下的工序(3)。

(3)在所述第二粒子中添加第二添加剂，并使用第二搅拌器进行混合的工序；

在第二观点涉及的制造方法中，上述(2)的工序是如下工序，即，将所述两种以上的粒子导入所述混合器容器内，并在所述混合器容器内进行混合，所述两种以上的粒子包含与所述第一添加剂混合后的所述第一粒子、和与所述第二添加剂混合后的所述第二粒子。

第三观点涉及的制造方法是第一观点或第二观点涉及的制造方法，其中，所述第一粒子和所述第二粒子是由平均粒径不同的相同材料构成的粒子。

第四观点涉及的制造方法是第一观点或第二观点涉及的制造方法，其中，所述第一粒子和所述第二粒子是相同种类的粒子。在第四观点涉及的制造方法中，上述(2)的工序是如下工序，即，将所述两种以上的粒子导入所述混合器容器内，并在所述混合器容器内进行混合，所述两种以上的粒子包含与所述第一添加剂混合后的所述第一粒子、和未与所述第一添加剂混合的所述第二粒子。

第五观点涉及的制造方法是第一观点至第四观点中任一观点涉及的制造方法，其中，所述混合器容器在上部具有导入口，并且在下部具有排出口。在第五观点涉及的制造方法中，上述(2)的工序包括如下工序，即，在一边通过重力使所述两种以上的粒子从所述导入口下落至所述排出口一边进行混合之后，为了进一步一边通过重力使所述两种以上的粒子从所述导入口下落至所述排出口一边进行混合，将所述两种以上的粒子从所述排出口输送至所述导入口。

第六观点涉及的制造方法是第一观点至第五观点中任一观点涉及的制造方法，其中，所述第一粒子及所述第二粒子为吸水性树脂粒子。

第七观点涉及的制造方法是第一观点至第六观点中任一观点涉及的制造方法，其中，上述(2)的工序包括如下工序，即，将与所述第一添加剂混合后的所述第一粒子、和所述第二粒子分别交替反复地导入所述混合器容器内。

第八观点的制造装置是制造将两种以上的粒子混合所得的混合粒子的制造装置，所述制造装置具备：第一搅拌器，其包括用于收纳第一粒子的第一容器，并在所述第一容器内混合所述第一粒子和第一添加剂；第二容器，其用于收纳第二粒子；以及重力式混合器。所述重力式混合器包括在上部具有导入口的混合器容器，所述导入口与所述第一容器及所述第二容器连接。所述重力式混合器经由所述导入口在所述混合器容器内接收所述两种以上的粒子，并在所述混合器容器内进行混合，所述两种以上的粒子包含从所述第一容器输送来的与所述第一添加剂混合后的所述第一粒子、和从所述第二容器输送来的所述第二粒子。

发明效果

根据本发明，在第一粒子中添加第一添加剂，并通过第一搅拌器进行混合。进而，通过重力式混合器混合两种以上的粒子，所述两种以上的粒子包含与第一添加剂混合后的第一粒子、和第二粒子。即，不是一次性混合第一粒子和第一添加剂和第二粒子，而是使用第一搅拌器及重力式混合器阶段性地进行混合，由此能够容易地制造将两种以上的粒子与添加剂一起混合所得的大量的混合粒子。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式涉及的混合粒子的制造装置即生产线系统的整体结构图。

图2是图1的ii-ii剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的一个实施方式的混合粒子的制造方法及装置进行说明。

＜1.制造系统＞

图1表示本发明的一个实施方式涉及的混合粒子的制造装置即生产线系统100的整体结构图。生产线系统100是用于将两种以上的粒子与添加剂一起进行混合的系统，如该图所示，具备第一搅拌器10、第二搅拌器20、以及连接于这些搅拌器10、20的下游侧的混合器30。此外，在图1中，示出了第一搅拌器10、第二搅拌器20及混合器30的纵向剖视图。另外，在以下的说明中，只要没有特别说明，以图1所示的状态为基准定义上下(铅垂方向)及水平方向。

在本实施方式中，第一搅拌器10及第二搅拌器20分别是通过混合叶片19、29的驱动来生成搅拌力的驱动式的混合机，更具体而言，是诺塔混合器(日语：ナウターミキサー)。另外，混合器30是重力式混合器，在本实施方式中是筒仓搅拌机(日语：サイロブレンダー)。

除了混合叶片19之外，第一搅拌器10还具有用于容纳待混合的粒子的容器11。容器11为大致倒圆锥形状，在上部具有粒子的导入口即开口部11a，并在下部具有粒子的排出口即开口部11b。混合叶片19具有细长的轴12、以及相对于该轴12呈螺旋状地卷绕的螺旋叶片13。混合叶片19以在容器11内与容器11的内壁面大致平行的方式，以相对于上下方向倾斜的姿态配置。在轴12的上部连结有从此处至容器11的中心轴附近大致水平延伸的摇臂14。容器11的中心轴大致在上下方向上延伸。并且，在摇臂14的内侧的端部连结有大致沿着容器11的中心轴在上下方向上延伸的轴15。轴15由马达等驱动机构16旋转驱动。由此，混合叶片19以沿着容器11的内壁面描绘倒圆锥形状的轨迹的方式绕容器11的中心轴旋转。另外，与驱动机构16相邻地设置有用于驱动轴12的马达等驱动机构17，从该驱动机构17经由轴15及摇臂14向轴12传递动力。其结果是，混合叶片19在容器11内一边绕轴12自转，一边绕轴15、即绕容器11的中心轴公转。

通过第一搅拌器10进行混合的粒子a1、和添加到该粒子a1的添加剂b1经由上部的开口部11a投入容器11内，并通过混合叶片19的驱动在容器11内混合。即，通过混合叶片19的自转，粒子a1、b1被推上去，通过公转，整体被大幅度地搅拌。由此，添加剂b1被均匀地混合到粒子a1中，从而制造出混合粒子c1。

在本实施方式中，第二搅拌器20具有与第一实施方式相同的构造及功能，具有与要素11～19、11a、11b分别对应的要素21～29、21a、21b。在第二搅拌器20中，添加剂b1被均匀地混合到粒子a2中，从而制造出混合粒子c2。

粒子a1、a2及添加剂b1、b2的种类没有特别限定，在本实施方式中，粒子a1、a2均为吸水性树脂粒子(颗粒)。在该情况下，作为添加剂b1、b2，例如为了提高粒子a1、a2的吸水性、流动性等特性，可以选择二氧化硅粒子。可以将粒子a1、a2设为相同种类的粒子，也可以设为不同种类的粒子。关于添加剂b1、b2，可以设为相同种类的粒子，也可以设为不同种类的粒子。

在此，“粒子a1和粒子a2为相同种类”是指粒子a1和粒子a2由相同材料构成，且平均粒径也实质上相同。需要说明的是，“粒子a1和粒子a2的平均粒径实质上相同”是指a2的平均粒径在a1的平均粒径的95～105％的范围内。关于添加剂b1、b2也是同样的。

另外，“粒子a1和粒子a2为不同种类”是指粒子a1的材料及平均粒径中的至少任一方与粒子a2不同。因此，“粒子a1和粒子a2为不同种类”可以指粒子a1和粒子a2由相同的材料构成，但平均粒径互不相同的情况。另外，“粒子a1和粒子a2的平均粒径不同”是指a2的平均粒径小于a1的平均粒径的95％或超过105％。关于添加剂b1、b2也是同样的。

粒子a1、a2及添加剂b1、b2的平均粒径没有特别限定，在吸水性树脂粒子的情况下，典型地其平均粒径为100μm～1mm，更典型地为200μm～600μm。另一方面，吸水性树脂粒子中添加的二氧化硅粒子的平均粒径典型地为1μm～30μm，更典型地为2μm～20μm。

混合粒子c1、c2分别从容器11、21经由开口部11b、21b排出，并向混合器30输送。另外，开口部11b、21b分别通过开闭机构18、28进行开闭，在搅拌器10、20中的混合工序完成后，为了混合粒子c1、c2的排出从而被打开。开闭机构18、28能够适当地构成，例如是电子控制式的阀。

混合器30具有用于收纳待混合的粒子的容器即筒仓31。混合器30是通过重力进行粒子的混合的重力式，因此不具有混合叶片等。筒仓31为筒形，在上部具有粒子的导入口即开口部31a，并且在下部具有粒子的排出口即开口部31b。在开口部31a与搅拌器10、20的排出口即开口部11b、21b之间形成有将它们进行连接的输送路径50。混合粒子c1、c2经由输送路径50从开口部11b、21b输送至开口部31a，并经由开口部31a投入到筒仓31内。另外，输送路径50的构成没有特别限定，例如，输送路径50可以由供粒子通过的管路、和进行用于使粒子沿着管路移动的送风的鼓风机来构成，也可以由斗式输送机、移动式料斗等构成，也可以将这些输送机构进行组合来构成。

对筒仓31的容量没有特别限定，对于第一搅拌器10的容器11及第二搅拌器20的容器21的容量也同样没有特别限定。但是，筒仓31是重力式的，不需要像本实施方式中的第一搅拌器10及第二搅拌器20那样驱动混合叶片，因此容易使筒仓31的容量大于第一搅拌器10的容器11及第二搅拌器20的容器21的容量。而且，通过增大筒仓31的容量，能够一次性混合大量粒子。筒仓31的容量v2相对于第一搅拌器10的容器11或第二搅拌器20的容器21的容量v1的比例r(＝v2/v1)优选为r≥2，更优选为r≥5，进一步优选为r≥10。

筒仓31具有容器主体32、以及位于容器主体32的下方且比容器主体32直径小、体积也小的混合室33。筒仓31的中心轴大致沿上下方向延伸，容器主体32和混合室33同轴配置。开口部31a形成于容器主体32的上部。容器主体32整体为大致圆筒状，但下部32a为漏斗形状(大致倒圆锥形状)，经由混合室33的上部的开口导入混合室33内。混合室33整体也为大致圆筒状，但下部33a形成为漏斗形状(大致倒圆锥形状)。开口部31b形成于混合室33的下部33a，相当于漏斗的出口。如上所述，容器主体32内的空间与混合室33内的空间相互连通。

图2是图1的ii-ii的高度位置上的混合器30的横向剖视图。如该图所示，在容器主体32内，沿着筒仓31的中心轴周围大致等间隔地配置有多根(在本实施方式中为6根)混合管34。这些混合管34配置在容器主体32的内壁面的附近，大致沿上下方向延伸，贯通容器主体32的漏斗形状的下部32a的倾斜壁，到达筒仓31的外部。然后，混合管34以朝向下方且向径向内侧前进的方式弯折，贯通混合室33的侧壁，并与混合室33连通。

各混合管34的内部空间划分为沿着混合管34的周向邻接且大致沿混合管34的轴向、即大致沿上下方向延伸的多个小室34a。另外，在各混合管34的侧壁形成有许多孔34b。另外，这些孔34b在混合管34的整个侧壁上大致均等地配置。经由上部的开口部31a投入到筒仓31内的混合粒子c1、c2一边在容器主体32内通过重力下落，一边向混合室33内前进。在该过程中，混合粒子c1、c2的一部分经由孔34b进入混合管34内，一边在混合管34内通过重力下落，一边向混合室33内前进。此时，由于混合粒子c1、c2在容器主体32内前进的速度与在混合管34内前进的速度不同，因此混合粒子c1、c2在混合室33内汇合时被混合。通过以上工序，制造出使从第一搅拌器10输送来的混合粒子c1、和从第二搅拌器20输送来的混合粒子c2混合所得的混合粒子c。在混合粒子c中，粒子a1、a2和添加剂b1、b2均匀地得到了混合。

混合室33的下部的开口部31b与输送路径35连接，混合粒子c经由开口部31b向输送路径35排出。从开口部31b向下游侧输送的混合粒子c的量通过输送机构36来控制。驱动输送机构36，以将混合粒子c向输送路径35输送。输送机构36能够适当构成，例如是电子控制式的旋转阀。

输送路径35由配置于开口部31b的正下游侧的输送路径35c、和与输送路径35c的更下游侧连接且从输送路径35c分支的输送路径35a及输送路径35b构成。输送路径35a是向混合器30的下游侧输送混合粒子c的路径。输送路径35a例如与用于包装混合粒子c的未图示的包装机连接。另一方面，输送路径35b延伸至容器主体32的上部的开口部31a，将从筒仓31内排出的混合粒子c再次输送至开口部31a。即，混合器30通过输送路径35b构成循环式的混合器。通过该构成，混合粒子c再次在筒仓31内从开口部31a至开口部31b通过，能够更均匀地混合粒子a1及粒子a2、以及添加剂b1及添加剂b2。在使混合粒子c1、c2在筒仓31及输送路径35b、35c内循环后，最终制造出的混合粒子c通过输送路径35a进一步向下游侧输送。另外，输送路径35的结构没有特别限定，例如，输送路径35可以由供粒子通过的管路、和进行用于使粒子沿着管路移动的送风的鼓风机构成，也可以由斗式输送机、移动式漏斗等构成，也可以将这些输送机构组合来构成。

将筒仓31及输送路径35b、35c内的粒子c1、c2的循环次数n定义为n＝n2·t/n1。其中，n1为成为混合对象的粒子c1、c2的总量(kg)，n2为通过输送路径35b内的粒子的流量(kg/h)，t为循环时间(h)。在循环次数n＝0时，已经通过筒仓31的粒子c1、c2不会经由输送路径35b再次返回筒仓31内。另外，循环次数n不必是整数，能取1.5等满足n≥0的任意的值。但是，优选n≥1.5，更优选2.5＞n＞1.5，进一步优选n＝约2。循环次数n越大，粒子c1、c2越均等地得到混合，但在n＝约2时有达到最大限度的倾向。因此，在n满足以上的数值范围的情况下，能够在短时间高效地混合粒子c1、c2。

经由切换机构37切换从筒仓31向输送路径35c排出的混合粒子c的输送方向、即向输送路径35a或输送路径35b的哪个方向前进。切换机构37能够适当构成，例如可设为配置于输送路径35a～35c的连结处的电子控制式的三通切换阀。

以上说明的驱动要素16、17、18、26、27、28、35、36、37、50为首的生产线系统100中包含的驱动要素与控制器40连接，通过控制器40来控制动作。控制器40由cpu、rom、ram、非易失性的存储装置等构成，通过读出并执行存储在rom或非易失性的存储装置中的程序，使驱动要素执行上述及后述的动作。另外，控制器40可包含分别控制搅拌器10、20及混合器30的控制器、和/或统一控制这些装置10～30的控制器。在存在多个控制器的情况下，这些控制器相互连接，能够构成为一边相互通信一边协作进行动作。

＜2.制造方法＞

接下来，对基于生产线系统100的混合粒子c的制造方法进行说明。

首先，利用第一搅拌器10将粒子a1和添加剂b1混合(第一混合工序)。具体而言，控制开闭机构18来关闭容器11的开口部11b，在该状态下，经由开口部11a将规定分量的粒子a1和添加剂b1导入容器11内。粒子a1及添加剂b1的导入可以是操作者手动投入，也可以从上游侧的料斗等投入。接着，在关闭开口部11b的状态下，以规定的时间驱动驱动机构16、17来使混合叶片19自转及公转，由此在容器11内搅拌粒子a1及添加剂b1。由此，使粒子a1和添加剂b1混合，从而制造出添加剂b1均匀地分散在粒子a1中的混合粒子c1。

与基于第一搅拌器10的第一混合工序同时、或在其前后，利用第二搅拌器20将粒子a2和添加剂b2混合(第二混合工序)。由此，使粒子a2与添加剂b2混合，从而制造出添加剂b2均匀地分散在粒子a2中的混合粒子c1。另外，第二混合工序与第一混合工序同样地实施。

当第一及第二混合工序完成时，混合叶片19、29停止动作，开口部11b、21b打开，并且驱动输送路径50。由此，混合粒子c1从第一搅拌器10，混合粒子c2从第二搅拌器20沿着输送路径50被输送至筒仓31的开口部31a。此时，控制输送机构36，停止从筒仓31的开口部31b向下游侧的输送动作，在该状态下导入粒子c1、c2。另外，在本实施方式中，此时，混合粒子c1和混合粒子c2交替反复地导入筒仓31内。换言之，容器11内的全部粒子c1被输送至筒仓31，然后，容器21内的全部粒子c2被输送至筒仓31，然后，进一步，另外混合后的容器11内的全部粒子c1被输送至筒仓31，然后，进一步，另外混合后的容器21内的全部粒子c2被输送至筒仓31，重复进行这样的输送。即，粒子c1和粒子c2交替输送。另外，最初输送粒子c1和粒子c2中的哪一个都可以。

混合器30经由开口部31a在筒仓31内接收从第一搅拌器10输送来的混合粒子c1、和从第二搅拌器20输送来的混合粒子c2，并在筒仓31内进行混合(混合工序)。在本实施方式中，此时，交替地投入粒子c1和粒子c2，因此在筒仓31内更均匀地得到混合。如图1所示，在容器主体32内，粒子c1的层和粒子c2的层交替地层叠。

接着，控制输送机构36，打开筒仓31的开口部31b，依次将在混合室33内混合后的由混合粒子c1和混合粒子c2构成的混合粒子c从开口部31b输送到输送路径35c。另外，此时，控制切换机构37，连结输送路径35c和输送路径35b，进而驱动这些输送路径35c、35b。由此，混合粒子c沿着输送路径35c、35b移动，并返回筒仓31内，其结果是，进一步通过筒仓31，由此使粒子c1和粒子c2更均匀地混合。

在使粒子c1、c2在筒仓31及输送路径35b、35c内循环规定的循环次数n后，控制切换机构37，连结输送路径35c和输送路径35a，进而驱动这些输送路径35c、35a。由此，混合粒子c沿着输送路径35c、35a移动，进而向下游侧输送。在下游侧，例如按照规定量包装混合粒子c，以使得能够作为产品出货。

根据以上的方法，粒子a1、添加剂b1、粒子a2和添加剂b2不是一次性混合，而是使用搅拌器10、20及混合器30阶段性地混合。由此，能够容易地制造将两种以上的粒子a1、a2与添加剂b1、b2一起混合所得的大量的混合粒子c。

＜3.用途＞

上述的生产线系统100及制造方法可用于制造由两种以上的各种粒子构成的混合粒子。例如，可以考虑如下用途。

＜3-1＞

作为粒子a1，准备某种树脂颗粒，作为粒子a2，准备平均粒径与粒子a1不同但由相同材料构成的树脂颗粒。然后，用第一搅拌器10及第二搅拌器20分别在粒子a1、a2中混合相同或不同种类的添加剂b1、b2后，用混合器30以适当的配合率将这些混合粒子c1、c2进行混合。

在以上的方法中，例如，在粒子a1的平均粒径为300μm，粒子a2的平均粒径为500μm，使它们以1/1进行混合的情况下，树脂颗粒的平均粒径为400μm。即，通过以适当的配合率混合不同的平均粒径的树脂颗粒，能够调整最终制造出的混合粒子c中的树脂颗粒的平均粒径。因此，能够容易地制造各种粒径的树脂颗粒，产品管理变得容易。

＜3-2＞

作为粒子a1，准备某种树脂颗粒，通过第一搅拌器10以规定的配合率将添加剂b1混合到该树脂颗粒中，从而得到混合粒子c1。另外，作为粒子a2，准备与粒子a1相同种类的树脂颗粒(平均粒径及材料相同)，通过第二搅拌器20以与粒子a1不同的规定的配合率将与添加剂b1相同种类的添加剂b2混合到该树脂颗粒中。然后，用混合器30以适当的配合率将这些混合粒子c1、c2进行混合。

在以上的方法中，相同种类的树脂颗粒以不同的配合率添加有相同种类的添加剂，通过以适当的配合率混合上述相同种类的树脂颗粒，能够调整最终制造出的混合粒子c中的添加剂的配合率。需要说明的是，可以省略第二搅拌器20中的添加剂的混合，在混合器30中，使混合粒子c1中所含的添加剂b1添加到未混合有添加剂的粒子a2中。在该情况下，通过第一搅拌器10制造出添加剂的配合率高的混合粒子c1，将这样的混合粒子c1和另外的树脂颗粒(粒子a2)投入混合器30中，由此能够自由地调整添加剂的配合率。因此，能够容易地制造添加剂的配合率为多种多样的的树脂颗粒，产品管理变得容易。

＜4.变形例＞

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，只要不脱离其主旨，能够进行各种变更。另外，以下的变形例的主旨能够适当组合。

＜4-1＞

第一搅拌器10及第二搅拌器20的结构不限于上述结构，例如，可使用带式混合机。另外，对于混合器30的结构来说也是同样的，可以利用各种方式的重力式混合器。

＜4-2＞

在上述实施方式中，准备了第一搅拌器10及第二搅拌器20，但也可以省略任一方。例如，在混合器30中，能够混合利用第一搅拌器10混合所得的混合粒子c1、和未与添加剂混合的粒子a2。另一方面，也可以将3台以上的搅拌器配置在混合器30的上游侧，并在混合器30中混合3种以上的混合粒子。

＜4-3＞

在上述实施方式中，为了控制从筒仓31内向下游侧输送的混合粒子c的量，在开口部31b设置有输送机构36，但也可以设置例如像电子控制式的阀那样的开闭机构来代替输送机构36。

＜4-4＞

在上述实施方式中，在筒仓31内，孔34b大致均等地配置于混合管34的整个侧壁，但可以按照每个混合管34在上下方向上错开配置孔34b的位置。通过设为这样的结构，混合粒子c1、c2进入孔34b的上下的位置根据每个混合管34而不同。因此，在筒仓31内上下不同位置的混合粒子c1、c2在混合室33内汇合，从而能够进一步提高重力式混合器30的混合能力。

＜4-5＞

在上述实施方式中，容器11、21内的全部量的混合粒子c1、c2分别一次性导入筒仓31内。但是，也可以将容器11、21内的全部量的混合粒子c1、c2分多次导入筒仓31内。例如，可以使容器11内的一部分的规定量的粒子c1输送至筒仓31，然后，使容器21内的一部分的规定量的粒子c2输送至筒仓31，然后，进一步使容器11内的规定量的粒子c1输送至筒仓31，然后，进一步使容器21内的规定量的粒子c2输送至筒仓31，并重复进行这样的输送。

符号说明

10第一搅拌器

11容器(第一容器)

20第二搅拌器

21容器(第二容器)

30重力式混合器

31筒仓(混合器容器)

31a开口部(导入口)

31b开口部(排出口)

a1粒子(第一粒子)

a2粒子(第二粒子)

b1添加剂(第一添加剂)

b2第二添加剂

c1、c2、c混合粒子