説明

押出機およびそれを用いた溶融混練方法

【課題】粉体フィラーの搬送効率が高く、粉体フィラーの分散性が良好で、物性の良好な樹脂組成物を得る押出機を提供する。
【解決手段】押出機の最も上流に位置する第一混練ゾーン3が、以下の組み合わせのニーディングブロックa〜dを、上流から、少なくとも1個のaとbをこの順で含むユニットを少なくとも2組、a又はdを少なくとも1個、cを少なくとも1個の順で含む。混練ゾーン3の長さはバレル径の6〜15倍である。a.B/D=0.18〜0.6、α=10〜50度、L/D=0.8〜3.3、b.B/D=0.15〜0.6、α=85〜95度、L/D=0.8〜3.3、c.B/D=0.05〜0.25、α=100〜140度、L/D=0.25〜1.5、d.B/D=0.05〜0.17、α=10〜50度、L/D=0.45〜0.75。ただしB、D、α、Lは羽根の厚み、スクリュ径、隣接する2枚の羽根の間のねじれ角度、長さを示す。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、押出機、特に、熱可塑性樹脂(とりわけ、ぺレット状樹脂)と粉体フィラーを溶融混練するのに適した押出機、及び、これを用いた熱可塑性樹脂と粉体フィラーの溶融混練方法に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂組成物に含有される粉体フィラーは、微細であるほど樹脂組成物の強度と靭性のバランスが良くなるので、微細なものが好ましく使われる。しかし、一方で、粉体フィラーが微細であると、押出機スクリュでの粉体フィラーの搬送効率が低下し、且つ、樹脂組成物中での粉体フィラーの分散が悪くなり、樹脂組成物の物性が低下する。
特許文献1には、粉体樹脂もしくは粉体フィラーを1条ネジスクリュエレメントと右回りニーディングブロックと中立ニーディングブロックだけの組み合わせで、搬送能力を上げる技術が開示されている。
先行文献2には、粉体フィラーとペレット樹脂を1条ネジ及び右回りニーディングブロック、中立ニーディングブロックと左回りニーディングブロックの組み合わせで、粉体樹脂の搬送能力技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平10−024483号公報
【特許文献2】特開平10−180842号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記したペレット状樹脂と粉体フィラーを溶融混練する押出機のスクリュ構成についてはいずれも改善の余地がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、熱可塑性樹脂(特にペレット状樹脂)と粉体フィラーの溶融混練に用いる押出機について鋭意検討した結果、特定の条件を満たすニーディングブロックを特定の順序で配置する特殊なスクリュ構成を採用することにより、粉体フィラーが微細である場合でも、押出スクリュによる搬送効率が低下せず、樹脂組成物中における良好な分散性を達成できることを見出し、本発明を完成させた。
【0006】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
少なくとも1つの混練ゾーンを有する押出機であって、
前記少なくとも1つの混練ゾーンのうち最も上流に位置する第一混練ゾーンにおいて、以下のニーディングブロック(1)〜(4)を、上流から順に、少なくとも1個の(1)と少なくとも1個の(2)をこの順で含むユニットを少なくとも2組;(1)又は(4)を少なくとも1個;(3)を少なくとも1個の順で含み、
前記第一混練ゾーンの長さが、そのバレル径の6〜15倍である、押出機:
(1)B/D=0.18〜0.6、α=10〜50度、L/D=0.8〜3.3であるニーディングブロック、
(2)B/D=0.15〜0.6、α=85〜95度、L/D=0.8〜3.3であるニーディングブロック、
(3)B/D=0.05〜0.25、α=100〜140度、L/D=0.25〜1.5であるニーディングブロック、
(4)B/D=0.05〜0.17、α=10〜50度、L/D=0.45〜0.75であるニーディングブロック。
(ただし、B及びDはニーディングブロックを構成する羽根の厚み(mm)及びスクリュ径(mm)、αは隣接する2枚の羽根の間のねじれ角度(度)、Lはニーディングブロックの長さ(mm)を表す。)
【発明の効果】
【0007】
本発明の溶融混練方法によれば、微細な粉体フィラーをペレット状樹脂と溶融混練する場合においても、粉体フィラーを高い搬送効率で搬送でき、しかも、粉体フィラーの分散性が良好で、物性の良好な樹脂組成物を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の装置の構成を示す概略図である。
【図2】本発明のニーディングブロックの概要を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明について詳細に説明する。
図1は本発明の押出機の概略図である。
本発明の押出機は、二軸同方向回転押出機であることが好ましく、例えば、ドイツ連邦共和国COPERION社製ZSKシリーズ、日本国東芝機械製TEMシリーズ、日本製鋼所TEXシリーズ等が適している。
押出機に含まれるニーディングブロックのスクリュ径40〜200mmの範囲であることが好ましい。スクリュ径を上記範囲とすることにより、高い生産量を確保し、コストの低減化を図りつつ、溶融混練時の過度の発熱を抑制することができる。
押出機の長さはスクリュ径の12〜60倍であることが好ましい。押出機の長さを上記範囲とすることにより、十分に混練を行うことができ、また酸化劣化を防止できる。
押出機に使われるモーターに限定はないが、一般的には、インバーターモーター、直流モーターが使われる。モーターの冷却方式は、空気冷却タイプと循環水冷却タイプがあるが、空気中にゴミをまき散らさないためにも循環水冷却タイプの方が好ましい。
【0010】
本発明の押出機において、第一混練ゾーンより上流に設けられた第一供給口から供給される原料(例えば、ペレット状樹脂と粉体状フィラー)は、固体搬送ゾーンを通って第一混練ゾーンに搬送される。この搬送ゾーンにおいては、一般に、スクリュエレメントとして1条又は2条ネジが使われる。搬送ゾーンにおいて使用されるスクリュエレメントの長さは、一般に、そのスクリュ径の0.3〜3.3倍程度である。1条ネジを使うと2条ネジより搬送能力が上がるが、スクリュエレメントの磨耗を考えると2条ネジの方が好ましい。
第一混練ゾーンの最上流位置は、第一供給口の設けられたバレル(No.1バレル)の中心から、スクリュ径の5.0〜32倍の範囲であることが好ましい。
【0011】
本発明の押出機は、最も上流に位置する第一混練ゾーンにおいて(混練ゾーンが1つである場合には、その唯一の混練ゾーンを第一混練ゾーンとする)、スクリュが、複数種類のニーディングブロックを有するものであり、その構成(組合せ及び順序)に特徴を有する。なお、ニーディングブロックとは、ニーディングディスクとも言われ、略同一形状の複数枚の羽根を、スクリュの中心軸を中心に略一定の角度で順次ずらして配置した構成を有するスクリュエレメントをいう。図2にその具体例(羽根が5枚のもの)の概略図を示す。
すなわち、本発明の押出機は、前記少なくとも1つの混練ゾーンのうち最も上流に位置する第一混練ゾーンにおいて、以下のニーディングブロック(1)〜(4)を、上流から順に、少なくとも1個の(1)と少なくとも1個の(2)をこの順で含むユニットを少なくとも2組;(1)又は(4)を少なくとも1個;(3)を少なくとも1個の順で含み、
第一混練ゾーンの長さが、そのバレル径の6〜15倍である。
(1)B/D=0.18〜0.6、α=10〜50度、L/D=0.8〜3.3であるニーディングブロック、
(2)B/D=0.15〜0.6、α=85〜95度、L/D=0.8〜3.3であるニーディングブロック、
(3)B/D=0.05〜0.25、α=100〜140度、L/D=0.25〜1.5であるニーディングブロック、
(4)B/D=0.05〜0.17、α=10〜50度、L/D=0.45〜0.75であるニーディングブロック
【0012】
ニーディングブロック(1)〜(4)の配置の一例としては、
(1)、(2)、(1)、(2)、(1)、(3);
(1)、(2)、(1)、(2)、(4)、(3);
(1)、(1)、(2)、(2)、(1)、(1)、(2)、(2)、(1)、(3);
(1)、(1)、(2)、(2)、(1)、(1)、(2)、(2)、(4)、(3);
(1)、(1)、(2)、(2)、(1)、(1)、(2)、(2)、(1)、(4)、(3)、(3);
(1)、(1)、(1)、(2)、(2)、(2)、(1)、(1)、(1)、(2)、(2)、(2)、(1)、(1)、(3)等が挙げられる。
ただし、B及びDはニーディングブロックを構成する羽根の厚み(mm)及びスクリュ径(mm)、αは隣接する2枚の羽根の間のねじれ角度(度)、Lはニーディングブロックの長さ(mm)を表す。
【0013】
ここで、羽根の厚みBとは、ニーディングブロックの長さLをニーディングブロックを構成する羽根の枚数で割った値(平均値)であり、スクリュ径Dとは、羽根の形状が楕円である場合はその長径、羽根の形状が楕円でない場合は羽根に外接する面積が最小となる外接長方形の長辺である(図2参照)。
各ニーディングブロックを構成する羽根の枚数は2枚以上であり、好ましくは2〜10枚、より好ましくは3〜8枚、さらに好ましくは3枚〜7枚である。
ねじれ角度αとは、隣合う羽根どうしがなす角である(図2参照)。
【0014】
第一混練ゾーンにおいて、B/D、α及びL/Dが上記の条件を満たす4種類のニーディングブロックを、特定の順序で組み合せて使用すると共に、第一混練ゾーンの長さをそのバレル径の6〜15倍とすることにより、押出機の粉体フィラー(とりわけ微細な粉体フィラー)を搬送する能力が向上するとともに、製造される樹脂組成物中における粉体フィラーの分散性が向上する。
【0015】
ニーディングブロックの長さLや、スクリュ径Dとニーディングブロックの長さLの比L/Dは、ニーディングブロックを構成する羽根の枚数を変えることにより自由に変更できる。
【0016】
本発明の第一混練ゾーンにおけるスクリュ構成は、少なくとも、ニーディングブロック(1)〜(4)を、上述のように配置したものであるが、これ以外のニーディングブロックを適宜含んでいてもよい。
例えば、搬送能力を低下させない程度に第一混練ゾーンの最下流側に、α=10〜50度で、B/D=0.05〜0.25のニーディングブロックを配置しても良い。
【0017】
第一混練ゾーンの下流には、大気ベント及び/又は真空ベントを配置してもよい。これらのベントは、粉体フィラーに含まれるガスや熱可塑性樹脂の揮発分、分解物等を除去するのに有効である。このような観点から、真空ベントの絶対圧力は、好ましくは、0.05〜0.9MPaである。真空ベントを設ける場合、真空ベント下流側を樹脂でメルトシールするために(溶融樹脂で100%充満させるために)、(3)のニーディングブロックと同様のニーディングブロックや逆ネジ等を使うことが好ましい。
【0018】
混練ゾーンが複数ある場合には、第一混練ゾーンの下流に熱可塑性樹脂やフィラーをサイドから供給するための第二供給口や第三供給口を設けることが出来る。この場合、第二、三供給口は、第一混練ゾーンを構成するバレルの下流に接続されたバレル(サイドフィードバレル)に設けられることが好ましく、第二、三供給口にはサイドフィーダーが設置されることが好ましい。また、サイドフィードバレルには、ガス抜き用ベントを付けることが好ましい。第二、第三供給口の下流には、第二混練ゾーンを設ける。第二(第三)混練ゾーンに使う混練手段に限定はなく、例えば、上述のニーディングブロック(1)〜(3)や逆ネジ等のものを任意に使用する。
【0019】
押出機のダイ部の先端には、ダイプレートを設置することができる。ダイプレートのストランドの穴径は、例えば、1.5〜6.0mm程度とすることができ、1穴当たり10〜40kg/hr程度の流量にするように穴数を調整することができる。ストランドカット方式の場合、ダイプレートにはストランド出口にメヤニが発生することがあるので、空気を吹き付けるメヤニ除去装置を設置しても構わない。その際使用する空気は孔径が5μm程度のフィルターを通した方が良い。ストランドバスの冷却水も孔径が10μm程度のフィルターを通した方が良い。また、ストランドカット方式に代えて、ホットカット方式、アンダーウォーターカット方式を採用することもできる。ストランドカット方式で得られるペレットは、円柱状である。これに対して、ホットカット方式とアンダーウォターカット方式で得られるペレットは、球状もしくは、楕円球状である。ペレットの目標平均サイズは、1〜6mmに設定することができる。さらに好ましくは2〜5mmで、さらにさらに好ましくは2.5〜3.5mmである。カッティング目標値を1〜6mmに設定されたペレットは、成形機スクリュ又は押出機スクリュで十分に混練することができる。
【0020】
以下、本発明の押出機を用いて混練するのに適した材料について説明する。
本発明の押出機は、熱可塑性樹脂とフィラーを溶融混練するのに適している。
本発明の押出機を用いて混練するのに適した熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン系樹脂のブレンド物、ポリスチレン系樹脂(ゼネラルパーパスポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、アクリロニトリルとスチレン共重合体等)、ポリカーボネイト、ポリオレフィン系樹脂、ホモポリオキシメチレン、コポリマーポリオキシメチレン、ポリフェニレンスルニド、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド、ポリアリーレート、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレンとポリエーテルケトンから選ばれた少なくとも1種の樹脂が挙げられる。好ましい熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンエーテルとアルケニル系樹脂のブレンド物、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネイト、ポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンスルニドとポリアミド樹脂から選ばれた少なくとも1種である。さらに好ましい熱可塑性樹脂は、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン系樹脂のブレンド物とポリスチレン系樹脂である。ブレンド物は、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン系樹脂をドライブレンドしたものでも、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン系樹脂を溶融混練したコンセントレートでも構わない。
【0021】
本発明の押出機は、特に上記の熱可塑性樹脂を円柱、球形、楕円球状等のペレットに成形したペレット状樹脂を混練するのに適している。ペレットのサイズは、円柱ペレットの場合は、直径1〜6mm、長さ1〜6mmであることが好ましく、通常、直径3mm程度、長さ3mm程度にする。また、球形ペレットのサイズは、直径1〜6mmであることが好ましく、通常直径3mm程度であり、楕円球状のペレットは、縦横比0.5〜0.9の楕円状であり、縦横1〜6mmであることが好ましく、通常2〜4mmである。
【0022】
本発明の押出機を用いて上述の熱可塑性樹脂と混練するのに適したフィラーとしては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、チタン酸カリウムウイスカー、硫酸マグネシウムウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、炭酸カルシウムウイスカー、炭化ケイ素ウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー、ケイ酸カルシウム(ワラストナイト)、マイカ、タルク、ガラスフレーク、炭酸カルシウム、クレー、カオリン、硫酸バリウム、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムから選ばれた少なくとも1種が挙げられる。
この中でも、特に平均粒径が500μm以下のチタン酸カリウムウイスカー、硫酸マグネシウムウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、炭酸カルシウムウイスカー、炭化ケイ素ウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー、ケイ酸カルシウム(ワラストナイト)、マイカ、タルク、ガラスフレーク、炭酸カルシウム、クレー、カオリン、硫酸バリウム、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムから選ばれた少なくとも1種の粉体フィラーが好ましい。
より好ましい粉体フィラーは、タルク、炭酸カルシウムであり、さらに好ましい粉体フィラーは、平均粒径5μm以下のタルク、炭酸カルシウムである。なお、粉体フィラーの平均粒径とは、光学顕微鏡もしくは、走査型電子顕微鏡等の画像上で任意の100個の粉体の投影像の最大長さを測定し、その平均値を求めたものである。
【0023】
本発明の押出機を用いて熱可塑性樹脂とフィラーを混練する場合、熱可塑性樹脂とフィラーの混練比は、熱可塑性樹脂とフィラーの合計100重量%に対して、熱可塑性樹脂が40〜90重量%、フィラーが60〜10重量%であルことが好ましく、より好ましくは、熱可塑性樹が脂50〜85重量%、フィラーが50〜10重量%、さらに好ましくは熱可塑性樹脂が60〜10重量%、フィラー40〜10重量%である。
【0024】
本発明の押出機を用いて上記熱可塑性樹脂組成物を製造する場合、40〜90重量%の熱可塑性樹脂のうち少なくとも20重量%(好ましくは30重量%以上、より好ましくは40重量%以上)は、ペレット状(ペレット状樹脂として)で溶融混練に供されることが好ましい。
また、50〜10重量%のフィラーの内、少なくとも1重量%(好ましくは5重量%、さらに好ましくは10重量%)は粉体で供されることが好ましい。
【0025】
本発明の押出機を用い溶融混練する場合には、熱可塑性樹脂やフィラーに加えて、さらに、粉体フィラーの分散剤(エチレンビスアマイド、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸)、エラストマー、オイル(パラフィン系、ナフテン系、シリコン系)、官能基付与剤(マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水マレイン酸、リンゴ酸、クエン酸)、各種着色剤、着色補剤(酸化チタン等)、紫外線吸収剤、耐電防止剤、安定剤(酸化亜鉛、硫化亜鉛、燐系、イオウ系、ヒンダードフェノール系等)等を添加することが出来る。
【実施例】
【0026】
以下、実施例及び比較例により更に説明する。
実施例、比較例において、押出機として、東芝機械社製TEM58SS(12バレル)(二軸同方向回転押出機)を使用した。(図1参照)
そのバレル構成は、次の通りである。
No.1バレル :第一供給口が設けられている。
No.2バレル :搬送ゾーン
No.3〜4バレル :第一混練ゾーン
No.5バレル :大気ベントが設けられている。
No.6バレル :第二供給口が設けられている。(サイドフィードバレル)
No,7バレル :第二混練ゾーン
No.8バレル :第三供給口が設けられている。(サイドフィードバレル)
No.9バレル :第三混練ゾーン
No.10バレル :真空ベント(絶対圧0.01MPa)が設けられている。
No.11、12バレル:クローズドバレル
また、その他の条件は、次の通りである。
ダイプレート :4Φmm オリフィス長さ15mm 20穴
ストランドバス :水温 40℃±3℃
ペレタイザー :円柱状 直径の目標値2.5±0.3mm
振動篩い :ペレターザー下流側に設置して長いペレット、連粒ペレット、切り粉を排除
全てのバレル温度)、ダイ温度:280℃
【0027】
第一供給口にペレット状樹脂用重量式フィーダーAと粉体フィラー用重量式フィーダーBを設置した。第二供給口にサイドフィーダーを付けて、ペレット系樹脂用重量式フィーダーCと粉体フィラー用重量式フィーダーDを配置した。第三供給口にサイドフィーダーを付けて、グラスファイバー用重量式フィーダーEを配置した。
【0028】
(フィラー分散性評価)
射出成形機にて、縦200mmX横200mmX厚み2mmの平板を射出成形した平板のピンゲート部表面の外観検査で行った。
フィラー分散性は以下の基準に基づいて、1〜5の5段階で評価した。
1:ピンゲート部中心から表面半径1cm以内の75%以上がざらざらしている。
2:同様に半径1cm以内の50〜74%がざらざらしている。
3:同様に半径1cm以内の25〜49%がざらざらしている。
4:同様に半径1cm以内の1〜24%がざらざらしている。
5:同様に半径1cm以内にざらざらがない。
【0029】
(粉体フィラーの食い込み性)
粉体フィラーが第一供給口の下部にある押出機スクリュの上に堆積するかどうかを目視で観察した。
【0030】
(物性評価)
押出機で製造されたペレットを用いて、射出成形機(東芝機械製IS−80AM射出成形機)で縦200mmX横200mmX厚み2mmの平板を成形した。その際のシリンダー温度は、240〜290℃とし、金型温度は、60℃〜90℃とした。得られた成形体について、Izod衝撃強度と引張伸びを測定した。Izod衝撃強度は、ASTMのD256に従い、サンプルを1/8インチのノッチ付短柵として評価した。引張伸びは、ASTMD658に従い1/8インチのダンベルで評価した。
【0031】
(ニーディングブロック)
実施例、比較例においては、表1に示すA〜Hの8種類のニーディングブロックを使用した。
このうち、A、Bは本発明のニーディングブロック(1)、D、Eは本発明のニーディングブロック(2)、G、Hは本発明のニーディングブロック(3)、Cは本発明の(4)となる。
【表1】

【0032】
[実施例1〜4、比較例1〜8]
押出機のスクリュ構成を表2に示すようにして、溶融混練を行い、樹脂組成物を製造した。
【表2】

なお、実施例1〜実施例4と比較例1〜比較例8は、スクリュ構成を表2のように変えただけであって、その他の条件は全て同じである。
混練した原料は、ポリフェニレンエーテルS201A(旭化成プラスチックスシンガポール社製)(以下PPE)/ゲネラルパーパスポリスチレン685(PSジャパン製)(以下685)=80/20のコンセントレートペレットを31.5重量部、685を23重量部、ハイインパクトポリスチレンH9302(PSジャパン製)を25重量部、タフマーP0680J(三井科学製)を0.5重量部、エチレンビスステリアルアマイド(花王製)0.2重量部、平均粒径4μmのタルク(ハイトロンA)(竹原工業製)を20重量部である。
タルク以外の原料を全てタンブラーでブレンドした後、移動ホッパーに移し、重量式フィーダーAから320kg/hrで第一供給口に供給した。
タルクは重量式フィーダーBに入れ、80kg/hrで第一供給口に供給した。実施例1〜実施例4と比較例1〜比較例8の結果は表3に示す。
【0033】
【表3】

【0034】
実施例1〜4においては、タルクの食い込み性も良く、樹脂組成物中のタルクの分散性も良く、また樹脂組成物の物性も良好であった。
【0035】
比較例1(スクリュ構成2)は、(1)及び(3)を含むため、タルクの食い込み性は良好で、ダイ出口付近の樹脂組成物温度も低かったが、(2)を含んでいないため、実施例に比べ、タルクの分散性が悪く、樹脂組成物の物性も良好ではなかった。
比較例2(スクリュ構成3)は、繰り返されるユニットが(1)、(2)の組み合わせでなく、(1)と(3)の組み合わせであるため、実施例に比べタルクの食い込みが悪くなり、押出量が低下した。さらに、ダイ出口付近の樹脂組成物温度が高く、樹脂組成物の物性も良好ではなかった。
比較例3(スクリュ構成4)は、(1)、(2)を含むユニットの繰り返しが1回であるために、実施例に比べ、タルクの分散性が悪く、樹脂組成物の物性も良好ではなかった。
【0036】
比較例4(スクリュ構成5)は、(1)、(2)を含むユニットの組み合わせの順序が、本発明の条件を満たしていないため、実施例と比較すると、タルクの食い込み性は同じ程度であるが、タルクの分散性が低く、その分、樹脂組成物の物性も良好ではなかった。
比較例5(スクリュ構成6)は、(1)、(2)を含むユニットの繰り返しが1回しかないため(後に続く(1)、(2)の並びが逆のため)、実施例に比べ、タルクの食い込みが悪く、押出量が低く、タルク分散性も悪く、樹脂組成物の物性も良好ではなかった。
【0037】
比較例6(スクリュ構成7)は、(1)〜(3)の組み合わせは満足しているが、第一混練ゾーンの長さが短いので(バレル径の6倍未満)、実施例に比べ、タルク分散性が悪く、樹脂組成物の物性も良好ではなかった。
比較例7,8(スクリュ構成8,9)は、(1)、(2)を含むユニットを有していない(繰り返されるユニットが、(4)とF((2)には該当しない)の組み合わせのため)、実施例に比べ、タルク分散性が低下し、物性も低下している。
実施例と比較例の比較から、請求項1のスクリュ構成を使えば、生産性と粉体フィラーの分散性を満足し、物性の良好な樹脂組成物を得ることが出来る。
【0038】
[実施例5,6]
実施例1のタルク分散剤をステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムに替えた以外は、実施例1と同じ条件で溶融混練を実施した。実施例1と同様にタルクの食い込み性も良く、タルクの分散性も良く、樹脂組成物の物性も良好であった。
[実施例7]
タルクを第一供給口の重量式フィーダーBと第二供給口の重量式フィーダーDに各10重量部(各40kg/hr)供給した以外は、実施例1と同じ条件で溶融混練を行った。実施例1と同様にタルクの食い込み性も良く、タルクの分散性が若干(5から4)低くなった以外は、樹脂組成物の物性も良好であった。
[実施例8]
H9302 25重量部の供給位置を変更して重量式フィーダーCから第二供給口に供給する共に、タルク10部の供給位置を変更して重量式フィーダーEから第三供給口に供給した以外は、実施例7と同じ条件で溶融混練を実施した。H9302をサイドフィードした分、ゴム成分の熱劣化を防止でき、その結果、樹脂組成物のIzod衝撃強度が良好であった。
[実施例9]
粉体フィラーを炭酸カルシウム(ソフトン2200 平均粒径1μm 白石カルシウム社製)に替えた以外は実施例1と同様にして溶融混練を実施した。実施例1と同様に炭酸カルシウムの食い込み性も良く、タルクの分散性が若干(5から4)低くなった以外は、樹脂組成物の物性も良好であった。
[実施例10]
粉体フィラーをタルク(RGE 250 平均粒径2μm 富士タルク工業社製)に替えた以外は実施例1と同様にして溶融混練を実施した。実施例1と同様にタルクの食い込み性も良く、タルクの分散性が若干(5から4)低くなった以外は、樹脂組成物の物性も良好であった。
[実施例11]
第二供給口に供給するタルクの代わりに、太さ13μm、長さ3mmのグラスファイバーチョップ(日本板硝子社製)を使った以外は、実施例7と同じ条件で溶融混練を実施した。得られた樹脂組成物の物性も良好であった。
【0039】
[比較例9]
第一混練ゾーンのスクリュ構成を2に代えた以外は、実施例11と同じ条件で溶融混練を実施した。実施例11に比べ、樹脂組成物の物性が低下した。
[実施例12]
第三供給口に供給するタルクの代わりに、太さ13μm、長さ3mmのグラスファイバーチョップ(日本板硝子社製)を使った以外は、実施例8と同じ条件で溶融混練を実施した。樹脂組成物の物性も良好であった。
[比較例10]
第一混練ゾーンのスクリュ構成を2に代えた以外は、実施例11と同じ条件で溶融混練を実施した。実施例12に比べ、樹脂組成物の物性が低下した。
【0040】
[実施例13]
ペレット状樹脂として、PPE/685のコンセントレートの代わりにポリカーボネートL1250Y(帝人化成社製)を使った以外は、実施例1と同じ条件で溶融混練を実施した。実施例1と同様にタルクの食い込み性も良く、タルクの分散性も良く、樹脂組成物の物性も良好であった。
[実施例14]
ペレット状樹脂として、PPE/685のコンセントレートの代わりにナイロン6,6の1300S(旭化成ケミカルズ社製)を使った以外は、実施例1と同じ条件で溶融混練を実施した。実施例1と同様にタルクの食い込み性も良く、タルクの分散性も良く、樹脂組成物の物性も良好であった。
【0041】
【表4】

【0042】
以上の実施例において確認したように、本発明の押出機を用いれば、粉体フィラーの搬送能力を維持したまま満足できる粉体フィラーの分散性を達成し、物性の良好な樹脂組成物が得ることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明の押出機又は溶融混練方法によって得られた樹脂組成物は、粉体フィラーの分散性がよく、良好な物性を有するので、OA材料(プリンター、複写機等)、電子材料、光学材料、バッテリケース材料、バッテリセル材料、フィルム、シート等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【0044】
(1) 押出機本体
(2) 第一供給口
(3) 第一混練ゾーン
(4) 真空ベントもしくは大気ベント
(5) 第二供給口
(6) 第二混練ゾーン
(7) 第三供給口
(8) 第三混練ゾーン
(9) 真空ベントもしくは大気ベント

【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1つの混練ゾーン有する押出機であって、
前記少なくとも1つの混練ゾーンのうち最も上流に位置する第一混練ゾーンにおいて、以下のニーディングブロック(1)〜(4)を、上流から順に、少なくとも1個の(1)と少なくとも1個の(2)をこの順で含むユニットを少なくとも2組;(1)又は(4)を少なくとも1個;(3)を少なくとも1個の順で含み、
前記第一混練ゾーンの長さが、そのバレル径の6〜15倍である、押出機:
(1)B/D=0.18〜0.6、α=10〜50度、L/D=0.8〜3.3であるニーディングブロック、
(2)B/D=0.15〜0.6、α=85〜95度、L/D=0.8〜3.3であるニーディングブロック、
(3)B/D=0.05〜0.25、α=100〜140度、L/D=0.25〜1.5であるニーディングブロック、
(4)B/D=0.05〜0.17、α=10〜50度、L/D=0.45〜0.75であるニーディングブロック。
(ただし、B及びDはニーディングブロックを構成する羽根の厚み(mm)及びスクリュ径(mm)、αは隣接する2枚の羽根の間のねじれ角度(度)、Lはニーディングブロックの長さ(mm)を表す。)
【請求項2】
前記第一混練ゾーンより下流に大気ベント及び/又は真空ベントを少なくとも1個有する、請求項1に記載の押出機。
【請求項3】
さらに、第二供給口及び第二混練ゾーンを、前記第一混練ゾーンの下流に、この順に有する、請求項1又は2に記載の押出機。
【請求項4】
さらに、第三供給口及び第三混練ゾーンを、前記第二混練ゾーンの下流に、この順に有する、請求項3に記載の押出機。
【請求項5】
請求項1〜4いずれか1項に記載の押出機を用いて、少なくとも熱可塑性樹脂とフィラーを溶融混練する工程を含む、溶融混練方法。
【請求項6】
前記熱可塑性樹脂と前記フィラーの混練比が、前記熱可塑性樹脂と前記フィラーの合計100重量%に対して、前記熱可塑性樹脂が40〜90重量%、前記フィラーが60〜10重量%である、請求項5記載の溶融混練方法。
【請求項7】
前記熱可塑性樹脂が、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリカーボネイト、ポリオレフィン系樹脂、ホモポリオキシメチレン、コポリマーポリオキシメチレン、ポリフェニレンスルニド、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド、ポリアリーレート、ポリアリールスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリテトラフルオロエチレン、及びポリエーテルケトンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項5又は6に記載の溶融混練方法。
【請求項8】
前記フィラーが、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、チタン酸カリウムウイスカー、硫酸マグネシウムウイスカー、ホウ酸アルミニウムウイスカー、炭酸カルシウムウイスカー、炭化ケイ素ウイスカー、酸化亜鉛ウイスカー、ケイ酸カルシウム(ワラストナイト)、マイカ、タルク、ガラスフレーク、炭酸カルシウム、クレー、カオリン、硫酸バリウム、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項5〜7いずれか一項に記載の溶融混練方法。
【請求項9】
前記熱可塑性樹脂が、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン系樹脂のブレンド物10〜90重量部及びポリスチレン系樹脂90〜10重量部からなるペレット状樹脂であり、前記フィラーが、平均粒径が5μm以下のタルクである、請求項5〜8のいずれか一項に記載の溶融混練方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2013−913(P2013−913A)
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−131066(P2011−131066)
【出願日】平成23年6月13日(2011.6.13)
【出願人】(303046314)旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Fターム(参考)】