粉末的填充方法及其装置 本发明是关于提高粉末在挤压成形模模体中的填充率的方法及其装置。
作为从粉末容器取出粉末填充到通用挤压成形模模体中的方法，有利用气流输送进行填充的方法，高浓度加压输送、或流动性良好的粉末从贮槽仅用配管自然下落到挤压成形模模体中进行填充的方法，以及为了加快自然下落的速度、在配管中途通入低压的辅助空气方法等。但是，这些方法很大程度上受填充目的物粉末的粉末特性的支配，需要对每个粉末通过实验弄清楚填充方法，同时，该方法难以提高粉末向挤压成形模模体中地填充率。本发明人发现，将平均粒子径是20～250μm、粒度分布是1～350μm、粒子真比重是0.9～1.5g/cm3的粉末填充到挤压成形模模体中时，使用上述所示的以往实施的方法，尝试粉末的移送填充，但不能完成在挤压成形模模体整个内部的填充，填充率按容积基准仅得到75％以下。据认为，这是因为粉末的真比重是0.9以上，所以向挤压成形模模体内移送填充粉末时，以重力下落而堆积在挤压成形模模体入口附近，不能完成挤压成形模模体的深处填充，填充率停留在75％左右。
本发明提供了仅用配管和空气的简单设备就可以将微粉末，特别是平均粒子径是20～250μm、粒度分布是1～350μm、粒子真比重是0.9～1.5g/cm3的粉末以76％以上的高填充率填充到挤压成形模模体中的方法。
即，本发明是
(1)粉末的填充方法，在从粉末容器下部取出口取出平均粒子径是20～250μm、粒度分布是1～350μm、粒子真比重是0.9～1.5g/cm3的粉末，移送填充到位于粉末容器下方的通用挤压成形模模体内时，从上述取出口设置由下降配管和在挤压成形模模体的填充口附近大致成水平配置的水平配管构成的粉末容器以及挤压成形模模体的连接配管，上述取出口的高度设置成比水平配管向挤压成形模模体的填充口的高度高3m以上的位置，粉末从粉末容器中流下、在水平配管部沉降堆积或即将堵塞，在堵塞部位上流侧的配管中途吹入空气加压，使上述粉末从堵塞部放出，一边进行脉动振动，一边将粉末吹入挤压成形模模体内的深处，按容积基准使粉末向挤压成形模模体的填充率达到挤压成形模模体内容积的76％以上(权利要求1)。
(2)权利要求1记载的方法，其中，粉末是聚氯乙烯树脂(权利要求2)。
(3)权利要求1或2记载的方法，下降配管具有0至1个部位以上的弯曲部(权利要求3)。
(4)向挤压成形模模体内填充粉末的装置，该装置是从粉末容器下部取出口取出粉末，将平均粒子径是20～250μm、粒度分布是1～350μm、粒子真比重是0.9～1.5g/cm3的粉末移送填充到位于粉末容器下方的通用挤压成形模模体内的装置，从上述取出口设置由下降配管和在挤压成形模模体的填充口附近大致成水平配置的水平配管构成的粉末容器和挤压成形模模体的连接配管，上述取出口的高度设置成比水平配管端部的挤压成形模模体侧填充口的高度高3m以上，粉末从粉末容器流下，在水平配管部沉降堆积而在配管内堵塞或者形成即将堵塞的状态，在处于堵塞或刚要堵塞状态的粉末的上流侧配管上设置空气吹入口，一边使在水平配管部沉降堆积的粉末进行脉动振动，一边将粉末吹入挤压成形模模体内的深处，按容积基准使粉末在挤压成形模模体的填充率达到挤压成形模模体内容积的76％以上(权利要求4)。
(5)权利要4记载的填充装置，其中，粉末是聚氯乙烯树脂(权利要求5)。以及
(6)权利要4或5记载的填充装置，其中，下降配管具有0至1个部位以上的弯曲部(权利要求6)。
本发明在于提高平均粒子径是20～250μm、粒度分布是1～350μm、粒子真比重是0.9～1.5g/cm3(使用株式会社セイシン企业制、RPS-95型自动筛分粒度分布测定器进行测定)的粉末的填充率，研究的结果，为了提高在挤压成形模模体内的填充率，有效地解决了粉末吹入挤压成形模模体的深处的距离。为此发现，制作粉末的块，即柱形，向其吹入空气而加压放出是有效的。作为实现上述的方法，在从粉末贮槽的粉末取出口将粉末移送填充到处于取出口下方的挤压成形模模体中时，将粉末容器的粉末取出口的高度设置成比向挤压成形模模体的填充水平配管位置高3m以上的，利用粉末的重力、使粉末通过下降配管自然下落，使用几乎水平地配置在向挤压成形模模体的填充口附近的水平配管，自然下落的粉末具有下落的能量、但在水平配管部沉降堆积堵塞或者形成即将堵塞的状态。因此，在水平配管的上流向处于该堵塞状态的粉末块吹入空气，直至加压放出至挤压成形模模体深处。粉末容器的取出位置的高度，即与挤压成形模模体的相对高度的差是极其重要的，如果没有该高度，在配管中途吹入的空气就不是向挤压成形模模体加压放出，而是向粉末容器吹入空气，配管照样发生堵塞，不能进行移送填充。另外，由加压放出引起的震动和冲击，因为仅使用配管的简单、且小规模的设备，所以没有达到设备和挤压成形模模体破坏的冲击。再者，水平配管的长度最好是10mm。能够在本专利中使用的配管等，只要是可以加工成管或阀并具有耐久性即可，没有特别的限制，但作为例子，可举出SUS304等不锈钢制、铝、铜、铁、钛、镍、哈斯特洛伊耐蚀高镍合金及其组合的合金等。
通常，从上述下降配管到上述水平配管处没有弯曲部，但通过适当调整下落高度、下落能量，也可以在下降配管中途设置一个位置以上的弯曲部。另外，作为下降配管，可以使用弯曲管。
作为在本发明中使用的粉末，平均粒子径是20～250μm、粒度分布是1～350μm、粒子真比重是0.9～1.5g/cm3的粉末一般容易进行气流输送、高浓度加压输送，作为粉末输送，是容易处理的粉末。另外，在向挤压成形模模体中填充时，这是导致填充率低下的原因。在本发明中作为对象的挤压成形模模体是在物料的输送中一般使用的通用挤压成形模模体。无论大小，任何一种挤压成形模模体的填充率都能提高，尤其对大型的挤压成形模模体是有效的。例如，如果对20英尺的挤压成形模模体加以描述，宽约2400mm、深约6000mm、高约2400mm，内容积是约32m3。
所谓挤压成形模模体填充是指，在该挤压成形模模体中插入与其内容积大致相同容积的塑料薄膜制造的内袋，在该袋中填充需要输送的粉末而进行输送的方法。从输送成本上考虑，希望使该内容积充满，达到100％的填充率，但是极难实现。使用通用的挤压成形模模体可以使流通成本极便宜，但作为通用挤压成形模模体(按ISO标准确定的挤压成形模模体)的特征的挤压成形模模体的开闭门，对于宽约2400mm、高约2400mm的侧面来说，在用于填充场合，必须从入口填充到挤压成形模模体的深处约6m。这就使提高填充率更加困难。
如前面所述，上述的粉末作为输送粉末，容易操纵，无论用什么样的方法都能够简单地完成从粉末容器向挤压成形模模体的移送填充，但粉末在挤压成形模模体入口附近沉降堆积，例如得不到75％以上的高填充率。作为提高填充率的方法，也考虑在挤压成形模模体内插入接近5m的水平配管，根据填充状态，使配管的插入长度移动的方法，但需要使袋与配管的密封部移动或配管移动的复杂机构和操作，因此是不现实的。
本发明采用固定配管与空气吹入装置组合的简单设备能够达到76％以上的高填充率。为了提高向挤压成形模模体的填充率，最希望的方法是，使粉末块触及挤压成形模模体的深处约6m的内壁，从深处开始填充，最后在入口附近填充的方法。
为了达到此目的，必须制作粉末的沉降堵塞或者即将堵塞前的块。为此，需要设置适当长的配管水平部，在上述的20英尺挤压成形模模体的场合，其配管水平部的长度应在400mm以上。如果水平部长度过短，块就过小。另外，如果过长，阻力就变大，需要高压力的加压空气，是不太好的。作为下降配管，为了利用自然下落的能量，希望形成尽可能垂直的配管，利用自然下落的能量。但是，作为实际的下降配管的配置，即使带有倾斜也没有关系，即使形成具有一个部位以上的弯曲部也没有关系。即，只要能确保下落能量即可，因此在利用倾斜配管或具有弯曲部的下降配管时，取出口的高度与挤压成形模模体的填充口的高度差可以稍微大些。在垂直配管时该高低差最低必须有3m。因此，需要确定粉末取出口的高度，以便至少采取该高度。接着向配管中途吹入空气，吹入位置必须是在水平配管的粉末堆积部的上流部。如果上述的粉末取出口的高度和挤压成形模模体的填充口的高低差比上述值小，空气就不是向挤压成形模模体一侧加压，而流向上流的粉末容器，往往不可能形成填充，并且高低差越大，填充速度越快，越有效。
本发明是从粉末容器取出粉末，使之在挤压成形模模体的连接配管内沉降堆积，利用空气压力将粉末吹入挤压成形模模体内。因此为了在连接配管内沉降堆积、堵塞，粉末容器与挤压成形模模体的高低差、连接配管直径和长度、将在配管内沉降堆积的粉末吹散的空气量、压力以及吹入空气的位置是重要的条件，这些是容易由实验确定的。
接着，根据图1中记载的本发明的装置例加以说明。首先在粉末的填充开始时，打开粉末容器下部的粉末取出口(6)的取出喷口附近的阀(4)，使粉末在下降配管(2-1)中流下。流过高低差3m以上落差的粉末一到达水平配管(2-2)部，就开始沉降堆积而形成配管堵塞状态。与此相对，打开粉末取出喷口附近的阀(4)后，打开在粉末迅速流下的下降配管(2-1)中的空气供给阀(5)，开始吹入空气。空气的吹入位置，在从粉末取出喷口的下降配管(2-1)的下部靠近水平配管(2-2)的部位，在几乎水平的配管(2-2)中沉降堆积的粉末从吹掉的方向导入挤压成形模模体内。只要可以连续地供给空气可。具有高低落差3m以上的下落能量的粉末，在几乎水平配管部以堵塞或者即将堵塞的状态利用连续供给的空气一边在几乎水平配管部(2-2)制成堵塞粉末块，即柱形块。一边经过配管内向挤压成形模模体(3)挤入，由于该柱形块经水平配管(2-2)移动时的摩擦阻力，将其挤出的配管内的空气压力也上升。在挤压成形模模体入口的水平配管末端7，伴随加压空气粉末迅速释放，吹入挤压成形模模体(3)的深处。在吹入的同时，配管内的压力降低，来自上部的粉末容器的粉末以高低落差3m以上流下，在几乎水平配管部(2-2)开始堵塞。随后，重复上述过程，完成粉末向挤压成形模模体(3)的填充。
在此情况下，挤压成形模模体，使填充口侧门(车辆后部侧)成为开放状态，在上述20英尺挤压成形模模体的场合，例如约32m3的填充用袋安置在该挤压成形模模体内。在该袋中，在与向填充配管侧喷出的粉末通过的孔(例如600mm直径)的同面侧设置相同尺寸的排气口。通过这样的配置，粉末从挤压成形模模体深处进行填充，因此从设置在填充口侧的排气口排出的气体中相伴的粉末非常少。这除了提高本发明的填充率之外，具有填充的粉末的损失少的优点。袋的形状，使用和通常的挤压成形模模体相同形状的袋。作为材质没有特别的限制，可以使用低密度聚乙烯薄膜等。具体地说，有ZEPHYRPLASTICS公司制、VAN LEER公司制、POWERTEX公司制等。
作为本发明的平均粒子径是20～250μm、粒度分布是1～350μm、粒子真比重是0.9～1.4g/cm3的粉末，可举出聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚氯乙烯-偏氯乙烯共聚物、聚氯乙烯-乙酸乙烯共聚物等公知的粉末等。
实施例1
在粉末容器的粉末取出口的高度位于地上6.6m的位置的粉末容器的下方，以放置在约1.2m高的搬运台车上的状态配置通用20英尺挤压成形模模体，实施挤压成形模模体的填充试验。使用平均粒子径是120μm、粒度分布是1～250μm、粒子真比重是1.4g/cm3的粉末(聚氯乙烯树脂，钟渊化学工业株式会社制S1001)。作为填充设备，在粉末容器的粉末取出喷口下方、地上高度6.6m处设置阀，在阀下方安装8英寸管(外径216.3mm的管)的垂直配管，在地上高3.35mm的部分经过弯曲在水平方向安装长2m的配管。水平方向配管的末端与装在挤压成形模模体内的约32m3的内袋(聚乙烯树脂制，ZEPHYRPLASTIC公司制)连接。粉末容器取出喷口位置与通向挤压成形模模体的内袋的连接水平配管的高低差是3.25m。并且空气吹入配管，在从粉末容器至流下垂直配管的下部末端的弯曲部前面，沿着配管地带有斜度，在弯曲部的底部的切线方向吹入空气。粉末的填充方法，填充开始时空气吹入阀是关闭状态，粉末容器的粉末取出喷口下方附近的阀打开，粉末在配管中流下，在水平配管部成为堵塞或者即将堵塞的状态。粉末的流下开始后，迅速打开空气吹入阀，向配管中连续地供给空气。以7m3/min的风量流动。粉末在水平部一边成为稍微堵塞，一边以插入空气引起脉动振动，向挤压成形模模体内加压压送，一边产生粉末不时碰撞挤压成形模模体的深壁的声音，一边进行填充。填充率按容积基准达到约90％完成填充。如果观察填充过的状态，在入口附近还有能够填充的空间，据说也可能形成95％或其以上的填充状态。并且填充时间是20分钟。此时的脉动振动可以从外部确认，但没有破坏配管或挤压成形模模体、挤压成形模模体内的内袋。
实施例2
在粉末容器的粉末取出口的高度位于地上9m的位置的粉末容器的下方，以放置在约1.2m高的搬运台车上的状态配置通用20英尺挤压成形模模体，实施挤压成形模模体的填充试验。使用平均粒子径是115μm、粒度分布是1～250μm、粒子真比重是1.4g/cm3的粉末(聚氯乙烯树脂，钟渊化学工业株式会社制S1001)。作为填充设备，在粉末容器的粉末取出喷口部的高度位于地上9m的位置地、在粉末容器的侧面设置8英寸管的喷口，以向下60度的角度提出，在500mm处设置阀，再向下500mm安装8英寸的垂直配管，在地上3350mm处设置弯曲、在水平方向形成配管。水平配管长度是2.3m。水平方向配管的末端与内装在挤压成形模模体内的约32m3的内袋(聚乙烯树脂制，ZEPHYRPLASTIC公司制)连接。粉末容器取出喷口位置与通向挤压成形模模体的内袋的连接水平配管的高低差是5.65m。并且空气吹入配管，在从粉末容器的流下垂直配管的中途带有向下约45度的倾斜，空气向粉末的流下方向吹入。粉末的填充方法，填充开始时空气吹入阀是关闭状态，粉末容器的粉末取出喷口下方附近的阀打开，粉末在配管中流下，在水平配管部成为堵塞或者即将堵塞的状态。粉末的流下开始后，迅速打开空气吹入阀，向配管中连续地供给空气。以8m3/min的风量流动。粉末在水平配管部一边成为稍微堵塞，一边以插入空气引起脉动振动，向挤压成形模模体内加压压送，一边产生粉末时常碰撞挤压成形模模体的深壁的声音，一边进行填充。填充率按容积基准是约92％完成填充。如果观察填充过的状态，在入口附近还有能够填充的空间，据说也可能形成95％或其以上的填充状态。并且填充时间是8分钟。此时的脉动振动大小可以从外部确认，但没有破坏配管或挤压成形模模体、挤压成形模模体内的内袋。
在这些例子中所示的配管尺寸或空气量，在提高填充率上没有限制，为了调整填充速度或为了调整动振动的大小，是可以变更的。
比较例1
在粉末容器的粉末取出口的高度位于地上5m的位置的粉末容器的下方，以放置在约1.2m高的搬运台车上的状态配置20英尺挤压成形模模体，实施挤压成形模模体的填充试验。使用平均粒子径是110μm、粒度分布是1～250μm、粒子真比重是1.4g/cm3的粉末(聚氯乙烯树脂，钟渊化学工业株式会社制S1001)。作为填充设备，在粉末容器的粉末取出喷口的地上5m的下方设置阀，在阀的下方安装8英寸管的垂直配管。在地上3.35m处设置蹭带有弯曲部的水平方向长2m的配管。水平方向配管的末端与内装在挤压成形模模体内的约32m3的内袋(聚乙烯树脂制，ZEPHYR PLASTIC公司制)连接。粉末容器取出喷口位置与通向挤压成形模模体的内袋的连接水平配管的高低差只有1.65m。并且空气吹入配管，在垂直配管的下部末端的刚好弯曲部前沿着配管带有倾斜，向弯曲部底部的切线方向吹入空气。粉末的填充方法，填充开始时空气吹入阀是关闭状态，粉末容器的粉末取出喷口下方附近的阀打开，粉末在配管中流下，在水平配管部成为堵塞或者即将堵塞的状态。粉末的流下开始后，迅速打开空气吹入阀，向配管中连续地供给空气。以4～7m3/min的风量流动。粉末照样在水平部堵塞，不能完成填充。吹入的空气不在挤压成形模模体内流动，而沿垂直配管上升，流向粉末容器。
比较例2
在粉末容器的粉末取出口的高度位于地上5m的位置的粉末容器的下方，以放置在约1.2m高的搬运台车上的状态配置通用20英尺挤压成形模模体，实施挤压成形模模体的填充试验。使用平均粒子径是116μm、粒度分布是1～250μm、粒子真比重是1.4g/cm3的粉末(聚氯乙烯树脂，钟渊化学工业株式会社制S1001)。作为填充设备，在粉末容器的粉末取出喷口的地上5m的下方设置阀，在阀的下方安装8英寸管的垂直配管。在地上3.35m处经过弯曲在水平方向安装长2m的配管。水平方向配管的末端与内装在挤压成形模模体内的约32m3的内袋(聚乙烯树脂制，ZEPHYR PLASTIC公司制)连接。粉末容器取出喷口位置和内袋与挤压成形模模体连接的水平配管的高低差只有1.65m。并且空气吹入配管，在垂直配管的下部末端的刚好弯曲部前沿着配管带有倾斜，向弯曲部底部的切线方向吹入空气。并且在水平配管的中途1m处也吹入空气，使很好地形成向挤压成形模模体的流动。粉末的填充方法，填充开始时空气吹入阀是关闭状态，粉末容器的粉末取出喷口下方附近的阀打开，粉末在配管中流下，在水平配管部成为堵塞或者即将堵塞的状态。粉末的流下开始后，迅速打开空气吹入阀，向配管中连续地供给空气。风量在2位置、每个以3.5m3/min合计7m3/min流动。粉末在挤压成形模模体内一边进行轻的脉动振动，一边顺畅地流动。但是在挤压成形模模体入口附近粉末发生沉降堆积，形成山，填充率停留在75％。在挤压成形模模体的深处残留不能填充的空间。
本发明的填充装置以仅有配管和空气吹入设备的极简单且廉价的设备提供填充率极高的方法，带来大幅度的输送成本的降低。
图1是表示本发明的将粉末填充在挤压成形模模体内的装置一例的概略图。
图2是表示使用实施例1的方法和装置、将粉末填充在放置在搬运台车上的挤压成形模模体内的状态的概念图。
图3是表示使用实施例2的方法和装置、将粉末填充在放置在搬运台车上的挤压成形模模体内的状态的概念图。
图4是表示使用比较例1的方法和装置、将粉末填充在放置在搬运台车上的挤压成形模模体内的状态的概念图。
图5是表示使用比较例2的方法和装置、将粉末填充在放置在搬运台车上的挤压成形模模体内的状态的概念图。