高分子復合材料的制備裝置及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及填充有粉體的高分子復合材料的制備技術。
【背景技術】
[0002]如圖1所示，在煤炭火力發(fā)電廠10中，使粉碎成粉狀的煤在鍋爐11內(nèi)燃燒，將其能量通過渦輪機12及發(fā)電機13轉(zhuǎn)換成電。
[0003]隨著該煤的燃燒，生成相當于約其一成的大量煤灰。
[0004]而且，該煤灰分類為飛灰和熟料灰。
[0005]飛灰是熔融的煤灰粒子浮游在高溫的燃燒氣體中，經(jīng)低溫的鍋爐出口冷卻成為氣體狀的球形粒子，被電集塵器14回收的。飛灰被回收后的燃燒氣體從煙囪15向大氣中釋放。
[0006]對于該飛灰，按照粒徑的尺寸進行分選后，分別貯藏在筒倉16中。
[0007]另一方面，熟料灰是鍋爐11內(nèi)的煤灰粒子相互粘附成為多孔塊，殘留在鍋爐11內(nèi)部的。
[0008]該熟料灰下降到鍋爐11下部所設的水槽(熟料斗17)中并堆積。然后，經(jīng)粉碎機粉碎成沙狀，經(jīng)脫水槽18脫水后，以沙狀的狀態(tài)被直接貯藏在貯藏槽19中。
[0009]近年來，鑒于核能發(fā)電廠的事故，對煤炭火力發(fā)電的依賴度提高了。
[0010]因此，由煤炭火力發(fā)電產(chǎn)生的飛灰的新的有效利用用途正在被研宄。
[0011]以往飛灰被利用于填埋用途、混凝土混合劑等。
[0012]然而，關于填埋用途，地震災害時產(chǎn)生的液化現(xiàn)象大多發(fā)生在利用飛灰的填埋地，所以存在回避該利用方式的傾向。
[0013]另一方面，作為混凝土混合劑的用途，其需求已飽和，無法預見今后會擴大。
[0014]作為可預見飛灰被大量消耗的用途，想到了將其作為塑料復合材料的填充材料，但尚未實用化。
[0015]另一方面，報道了許多將飛灰這樣的微粉作為塑料復合材料的填充材料來使用的嘗試。
[0016]具體來講，為了將塑料復合材料用擠壓機高效地混煉，公開了下面的技術:將毛體積比重小的多種原料并不是集合起來由一處投入，而是從多個投料口分別各自投入(例如專利文獻I)。
[0017]另外，還公開了下面的技術:為了在合成樹脂的基體相中均勻地形成將貝殼粉碎后的填充材料的分散相，將合成樹脂和填充材料與液媒(水)一起混煉(例如專利文獻2)。
[0018]進而，還公開了下面的技術:當將合成樹脂、填充材料和液媒(水)一起混煉時，為了使填充材料的分散相進一步微細化、均勻化，設置開關閥來調(diào)節(jié)擠壓機的內(nèi)部壓力(例如專利文獻3) ο
[0019]〔現(xiàn)有技術文獻〕
[0020]〔專利文獻〕
[0021]專利文獻1:日本特許第3650915號公報
[0022]專利文獻2:日本特許第5097191號公報
[0023]專利文獻3:日本特許第4660528號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024]〔發(fā)明所要解決的課題〕
[0025]然而，專利文獻I的公開技術存在擠壓機的結(jié)構復雜化的問題。
[0026]另外，專利文獻2、3的公開技術，可以實現(xiàn)微觀層次的分散相的微細化(均勻化)，但存在當個別地連續(xù)供給的各原料出現(xiàn)配合不均的情況時，在宏觀層次變得不均勻的問題。此外，由于螺桿的旋轉(zhuǎn)阻力發(fā)生變動，存在擠壓機的工作穩(wěn)定性欠缺的問題。
[0027]另外，專利文獻2、3的公開技術存在下面的問題:當提高填充材料的配合比例時，為確保分散相的微細化(均勻化)而需要投入過量的液媒(水)，但該液媒排出時，大量的汽化熱被從混煉物奪走。
[0028]本發(fā)明是考慮到這樣的情況而完成的，其目的在于提供一種既抑制要投入的液媒量、又穩(wěn)定地制造均勻分散有高配合率的填充材料的高分子復合材料的技術。
[0029]〔用于解決課題的手段〕
[0030]本發(fā)明的高分子復合材料的制備裝置，其特征在于，包括:料筒，上游側(cè)設有投入原料的料斗、下游側(cè)設有擠壓混煉物的?？诓?；螺桿，在所述料筒的內(nèi)部進行軸旋轉(zhuǎn)，一邊從上游向下游擠壓所述原料一邊進行熱量輸入，制成所述混煉物；通風口部，使從所述混煉物分離出的氣體成分從所述料筒排出；容器，至少分別收納粉體、合成高分子及液媒，并分別供給規(guī)定的分量；以及混合部，將供給來的粉體、合成高分子及液媒混合作為所述原料投入所述料斗。
[0031]〔發(fā)明效果〕
[0032]通過本發(fā)明，能提供一種既抑制投入的液媒量，又穩(wěn)定地制備均勻分散高配合率的填充材料的高分子復合材料的技術。
【附圖說明】
[0033]圖1是煤炭火力發(fā)電廠的的示意圖。
[0034]圖2的(A)是表示本發(fā)明的高分子復合材料的制備裝置的第I實施方式的縱向剖視圖，圖2的(B)是其水平剖視圖。
[0035]圖3是表示本發(fā)明的高分子復合材料的制備裝置的第2實施方式的縱向剖視圖。
【具體實施方式】
[0036](第I實施方式)
[0037]以下，基于【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0038]如圖2所示那樣，第I實施方式的高分子復合材料的制備裝置20具備:投入原料的料斗21被設置在上游側(cè)、擠壓出混煉物的?？诓?2被設置在下游側(cè)的料筒23 ;在該料筒23的內(nèi)部進行軸旋轉(zhuǎn)，一邊從上游向下游擠壓原料一邊進行熱量輸入而制成混煉物的螺桿24 ;將從混煉物分離出的氣體成分從料筒23排出的通風口部25 ;至少分別收納粉體、合成高分子及液媒，并分別供給規(guī)定的分量的容器26 (26a、26b、26c);將供給的粉體、合成高分子及液媒進行混合，作為原料投入料斗21的混合部27。
[0039]在容器26 (26a、26b、26c)中分別收納粉體、合成高分子及液媒。
[0040]在本實施方式中，作為粉體而采用的飛灰是球形和不定形混合存在的平均粒徑為10?30 μ m的形態(tài)。
[0041]從圖1所示的生成工藝也可以判定，該飛灰是以含水量幾乎為零的極干燥狀態(tài)供給的。
[0042]而且，飛灰的主要成分中二氧化硅(S12)及氧化鋁(Al2O3)占70?80%，其他成分為氧化鐵(Fe2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)等。
[0043]合成高分子是形成高分子復合材料的基體相的高分子，可以采用通過加熱來熔融的熱塑性樹脂、通過加熱來固化的熱固化性樹脂中的任一種，適用通過從常溫升溫到規(guī)定溫度來進行流動化的材料。
[0044]作為熱塑性樹脂，優(yōu)選成形為顆粒狀的、低密度聚乙烯(LDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、乙烯-乙酸乙酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物(EEA)等聚烯烴系樹脂。
[0045]另外，不限于這些，其他的如聚碳酸酯樹脂(PC)、聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(PET)、丙烯基?丁烯?苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺(PA)等，只要是具有通過加熱而熱流動的性質(zhì)、通常可以擠壓成形的材料，就可以沒有特殊限制地加以使用。
[0046]進而，這些熱塑性樹脂也可以混合兩種以上來使用。
[0047]另外，還可以使用這些熱塑性樹脂的再生品。
[0048]液媒優(yōu)選采用水，但只要是在料筒23內(nèi)的設定溫度及大氣壓水平下進行汽化的媒體，都可以適當米用。
[0049]該液媒如與粉體和合成樹脂一起在密閉狀態(tài)下進行加熱混煉，則給合成樹脂的流動體基體相帶來形成粉體的微細的分散相的作用。
[0050]換言之，液媒具有在加熱混煉時防止粉體在合成樹脂的流動體中凝聚、使復合體在微觀層次均勻化的作用。
[0051]收納在各個容器26(26a、26b、26c)中的原料朝混合部27以相對于粉體(飛灰)100重量份、按合成高分子5?500重量份、液媒0.1?I重量份的比例供給。
[0052]此處，當合成高分子的比例比5重量份低時，構成高分子復合材料的合成高分子的基體相的形成變得不充分。
[0053]而且，當合成高分子的比例比500重量份高時，粉體的配合相對變小，作為高分子復合材料的各種特性會下降。
[0054]另外，當液媒的比例比0.1重量份低時，無法潤濕飛灰粒子的表面，加熱混煉過程中的粉體凝聚的抑制效果會下降。另外，在混合部27中混合原料時或向料斗21投下時，飛灰的粉體會揚起，作業(yè)環(huán)境變差。
[0055]此外，當液媒的比例比I重量份高時，從混煉體中充分地除去液媒所需的通風口部25的要求規(guī)格會提高，設備成本上升。
[0056]混合部27以規(guī)定的配合率將粉體、合成高分子及液媒均勻地混合后，將原料投入料斗21。
[0057]由此，投入料斗21的原料的配合不均被消除，從而能確保連續(xù)地制造出的高分子復合材料的宏觀層次的均勻性。
[0058]另外，投入料斗21的原料的配合不均被消除，從而可以使粉體的配合比率提高，進而無需過剩地投入液媒，能夠減輕通風口部25的負荷。
[0059