樹脂材料への超音波振動付与装置、この超音波振動付与装置を用いた樹脂材料の溶融成形方法及び樹脂組成物
樹脂ブレンドの混練性，相溶性を向上させ、樹脂に添加した添加剤やフィラーの分散性を向上させる。 溶融・流動状態の樹脂材料に、超音波振動を付与する超音波振動付与装置において、超音波振動を前記樹脂材料に付与する振動子３１又はこの振動子の振動を前記樹脂材料に伝達する振動伝達部材３２を有し、この振動子３１と樹脂材料を接触させて、又は振動伝達部材３２を前記樹脂材料に接触させて、振動子３１又は振動伝達部材３２を前記樹脂材料の流路１１に設け、振動子３１の振動又は振動伝達部材３２の振動により、前記樹脂材料以外の他の部材が実質的に振動しないように、振動伝達抑制手段１６，Ｇを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融・流動状態の樹脂に超音波振動を付与する超音波振動付与装置に関し、特に、押出成形や射出成形等に使用される樹脂材料の各種物性及び成形性を向上させ、高品質の成形品を得ることのできる樹脂材料への超音波振動付与装置、この超音波振動付与装置を用いた樹脂材料の溶融成形方法及び樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック等の樹脂材料を溶融，混練して所望形状の成形品を成形するための混練装置や押出成形装置、射出成形装置では、成形性の樹脂材料の機能性の向上、複数種類の樹脂を混合したときの樹脂材料の混練性又は相溶性の向上、添加剤やフィラーを配合したときの分散性の向上、樹脂変性の容易化は、高品質の成形品を成形する上できわめて重要であり、これらの目的を達成するために従来から種々の提案がなされている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、成形性の向上や機能性の向上のために相溶化剤等の添加剤を樹脂材料に加える技術である。
特許文献２に記載の技術は、諸物性の向上や成形性の向上のために、樹脂材料内におけるフィラーの分散性を向上させる技術である。
特許文献３に記載の技術は、反応押出によって樹脂を変性させる場合において、樹脂材料と変性剤に相当量の過酸化剤を添加して溶融・混練する技術である。
【特許文献１】特開平５−２４７２８２号
【特許文献２】特開平１０−１０１８７０号
【特許文献３】特開昭６３−１１７００８号
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の技術は、相溶化のために相溶化剤を添加するものであり、相溶化剤がドメインを作りやすく効率的ではなないという問題がある。また、諸物性の向上効果に限界があるという問題もある。また、各種の樹脂材料に対して最適な相溶化剤が存在するとは限らず、樹脂材料が異なる度に最適な相溶化剤を探し出すのに多大な労力を要するという問題がある。
【０００５】
上記特許文献２に記載の技術では、微細フィラーの分散のために強混練、複数回混練を行っているが、このような方法ではフィラーの分散性向上にも限界があるという問題がある。また、複数回混練は非効率的である。さらに一定以上の混練は力学特性や色調などの樹脂性質を劣化させるという問題がある。
【０００６】
上記特許文献３に記載の技術では、相当量の過酸化物を樹脂材料に添加しているが、このような方法では変性量や分子量等の制御が困難であるばかりでなく、過酸化物に起因する臭気や着色等の新たな問題が生じる。
また、上記特許文献１，２，３に記載の技術は、機能性の向上、混練性又は相溶性の向上、フィラー等の分散性の向上、樹脂変性の容易化等の問題を個々に解決しようとするものであり、これらの課題を一挙に解決することのできる技術的手法が切望されている。
【０００７】
そこで、超音波振動を用いてこれらの課題を解決しようとする試みが、例えば特許文献４で提案されている。しかし、この特許文献４に記載の技術においても、力学物性の向上効果が射出成形では現れにくいなど、効果が限定的であるという問題がある。
【特許文献４】米国特許ＵＳ６５２８５５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、成形性などの機能性や二種以上の樹脂を混合したときの樹脂ブレンドの混練性，相溶性を向上させ、樹脂に添加剤やフィラーを添加する場合に前記添加剤やフィラーの樹脂材料内での分散性を向上させ、多量の過酸化物を添加することなく樹脂変性を容易に行うことのできる超音波振動付与装置を提供すること、この超音波振動付与装置を用いて、剛性、耐衝撃性等の機械特性、外観、グラスファイバー等との密着性に優れ、高品質の成形品を得ることのできる樹脂材料の溶融成形方法及び樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の発明者が鋭意研究を行った結果、１．超音波振動の漏洩を抑制して、樹脂材料に接触した状態で集中的に樹脂材料に所定の周波数、所定の振幅の超音波振動を付与する、２．超音波振動を樹脂材料と接触した状態で樹脂材料に付与する振動子等を、流路を流れる溶融状態の樹脂材料に対して付着性が高いものとする、３．超音波振動を前記樹脂材料の流動方向に対し直交する方向に伝達させる等の手段を講じることで、上記した複数の問題を一挙に解決できることを見出した。
【００１０】
具体的に、請求項１に記載の超音波振動付与装置は、溶融・流動状態の樹脂材料に、超音波振動を付与する超音波振動付与装置において、超音波振動を前記樹脂材料に付与する振動子又はこの振動子の振動を前記樹脂材料に伝達する振動伝達部材を有し、この振動子と前記樹脂材料を接触させて、又は前記振動伝達部材を前記樹脂材料に接触させて、前記振動子又は前記振動伝達部材を前記樹脂材料の流路に設け、前記振動子の振動又は前記振動伝達部材の振動により、前記樹脂材料以外の他の部材が実質的に振動しないように、振動伝達抑制手段を設けた構成としてある。
【００１１】
ここで、「振動子」とは、超音波振動の発生元であり、「振動伝達部材」とは、例えば振動子の先端に装着されて、前記振動子の振動を樹脂材料に伝達するための部材をいう。振動子や振動伝達部材は、樹脂材料が流れる流路の一部を構成するものであってもよい。なお、振動子や、振動子と振動伝達部材から構成されたものを、以下、「振動体」と総称することがある。
また、「他の部材」とは、部材の一部又は全部が、振動体と接する物（部材）を意味し、例えば図１のダイス１やホーン押え１５が含まれる。
【００１２】
本発明においては、振動伝達抑制手段を設けることで、振動子や振動伝達部材からの振動の漏洩を抑制することができ、その結果、成形品について、従来技術からは予測できないレベルの、剛性、耐衝撃性向上や、分散性向上が達成される。これは、振動伝達抑制手段を設けることで、集中的に樹脂材料に振動を付与して、キャビテーションや超音波による圧力振動を効果的に樹脂材料の内部で発生させることができるためと推定される。
【００１３】
請求項２に記載するように、前記振動子又は前記振動伝達部材として、前記樹脂材料と付着性の高いものを選択するとよい。
樹脂材料との付着性が高いと、振動体や振動伝達部材の振動に樹脂を追随させて樹脂材料の内部で有効にキャビテーションや超音波による圧力振動を発生させることができ、本発明による効果をより高めることができる。
【００１４】
なお、本発明の超音波振動付与装置を用いて溶融混練する場合において「振動体と樹脂材料の付着性が高い」とは、例えば、
（１）振動体を、溶融混練する樹脂の温度Ｔ℃に保温する
（２）前記（１）の振動体を、超音波振動させながら、Ｔ℃に保持した樹脂材料に、「押し付けて、すぐに離す」作業を１０回繰り返す
という手順で試験を行ったときに、前記（１）の振動体の表面積の１／５以上に樹脂材料が付着することをいうものとする。
【００１５】
振動体のみならず、溶融混練機内の樹脂流路を成す金属面、特に超音波印加部付近の樹脂流路を成す金属面に、樹脂材料と付性を高める材料を選択したり、樹脂材料と付着性を高める加工、処理を施すことで、更に本発明による効果を高めることができる。
前記振動子又は前記振動伝達部材は、請求項３に記載するように、前記樹脂材料の流動方向に対し直交する方向に前記振動を伝達させるよう位置決めするのが好ましい。
【００１６】
前記振動伝達抑制手段としては、請求項４に記載するように、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材との間に介在させた弾性体とすることができる。この弾性体は、請求項５に記載するように、前記振動体又は前記振動伝達部材の内部を伝わる振動の節部分に、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材とを連結する連結部を張り出して形成し、前記連結部と前記他の部材との間に前記弾性体を介在させるとよい。
このようにすることで、振動の漏洩をより効果的に抑制することができる。
【００１７】
前記弾性体としては、前記振動体や振動伝達部材よりも縦弾性係数又は横弾性係数が十分に小さいものが好ましく、他の部材への振動の伝達を効果的に抑制するには、請求項６に記載するように、前記振動体又は前記振動伝達部材の弾性をＥｈ、前記弾性体の弾性をＥとしたときに、Ｅ＜０．３Ｅｈとするとよい。
【００１８】
前記振動伝達抑制手段としては、弾性体に限らず、請求項７に記載するように、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材との間に設けられたギャップであってもよい。また、ギャップと弾性体とを併用することで、振動伝達の抑制効果をさらに向上させることができる。
【００１９】
前記したギャップの大きさとしては、樹脂材料の種類によっても異なるが、一般的なポリマー又はコポリマーにおいては、請求項８に記載するように、０．０５ｍｍ以上とするのがよい。０．０５ｍｍより小さいと、ギャップが小さくなりすぎて振動伝達抑制効果を十分に得ることが困難になる。また、樹脂材料の漏洩を防ぐために、ギャップの大きさは０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２０】
振動体を形成する材料としては、超音波振動に対する耐久性の観点から、ジュラルミンにように樹脂材料との付着性が余り高くない材料を用いることがある。そのため、このような材料で振動体を形成する場合は、請求項９に記載するように、振動子又は振動伝達部材が前記樹脂材料に接触して振動を付与する振動印加面に、前記樹脂材料の付着性を向上させるための表面加工及び／又は表面処理を施し、樹脂材料との付着性を向上させるとよい。
【００２１】
このような表面加工や表面処理としては、例えば、請求項１０に記載するように、機械加工、サンドブラスト、エッチング等による溝又は凹凸の形成、メッキ処理、溶射、付着性向上剤の塗布処理のいずれか又はこれらの組み合わせを挙げることができる。
【００２２】
なお、「溶射」とは、溶融した金属を高速で対象物に衝突させることで、金属表面を改質する公知の加工方法である。溶射する金属として、樹脂材料との付着性が高いものを選択すればよい。また、溶射加工後やメッキ後は、表面を磨いて平滑に仕上げるのが一般的であるが、その磨きを加減して表面に凹凸を残すことで、樹脂材料の付着性をさらに高めることができる。
【００２３】
さらに、前記した付着性向上剤としては、樹脂材料の種類や性質によって適切なものを選択する必要があるが、例えば、請求項１１に記載するように、無水マレイン酸又はマレイン酸組成物を用いることができる。
【００２４】
請求項１２に記載するように、前記振動子又は前記振動伝達部材が、円柱状、板状、リング状、円錐状、円錐台状、コニカル型、エキスポネンシャル型、直方体状、立方体状、及びこれらにスリットや切り込み、フランジを形成したもののいずれかの形状を有するホーンを用いることができる。このホーンは、請求項１３に記載するように、前記流路に沿って直列又は並列に複数設けてもよく、請求項１４に記載するように、複数の前記ホーンを前記流路の周囲に配置し、異なる方向から前記樹脂材料に振動を付与するものであってもよい。
【００２５】
上記構成の本発明の超音波振動付与装置は、請求項１５に記載するように、押出成形装置、射出成形装置のシリンダー等に装着されてもよく、また、押出機、混練機のシリンダーやその下流の流路又は金型に装着されるものであってもよい。射出成形機や溶融混練機のシリンダ等に装着する場合は、前記シリンダ内の樹脂材料の流れに対して垂直方向の振動を与えるように、例えば、一つ又は複数の振動子と、この振動子の振動を径方向の振動として前記シリンダに伝達する振動伝達部材とから振動体を構成してもよい。なお、前記した振動伝達部材としては、前記シリンダに外嵌されたリング型のものを用いることができる。
【００２６】
また、超音波振動を付与する樹脂材料としては、単一種類の樹脂及び／又はエラストマー、２種以上の樹脂及び／又はエラストマーの混合物、樹脂及び／又はエラストマーとフィラーの混合物のいずれかであるとよく、熱硬化性材料、熱可塑性材料のいずれでもよい。
【００２７】
超音波を付与する樹脂材料としては、請求項１６に記載するように、二種以上の樹脂及び／又はエラストマーの混合物、樹脂及び／又はエラストマーと充填材の混合物のいずれかとすることができる。単一種類の樹脂及び／又はエラストマー、２種以上の樹脂及び／又はエラストマーの混合物、樹脂及び／又はエラストマーとフィラーの混合物のいずれかであるとよく、熱硬化性材料、熱可塑性材料のいずれであってもよい。
【００２８】
樹脂材料としては、振動伝達部材や振動子と付着性が高い樹脂組成物を選択することが好ましい。実生産における耐久性等を考慮すると、超音波振動を付与し続けることができる材料は、ステンレス、ジュラルミン、鋼鉄等、ある程度限られてくるので、樹脂材料の方に付着性を向上させるための材料、例えば無水マレイン酸や、それで変性した樹脂等を少量配合して、振動伝達部材や振動子との付着性を高くしても良い。
【００２９】
また、樹脂材料にポリカーボネートやポリアリレーレンスルフィドのようなエンジニアリングプラスチック、特に金属素材との付着性の良い極性を持つエンジニアリングプラスチックを樹脂材料として選択しても良い。
【００３０】
本発明の樹脂材料の溶融混練方法は、請求項１７に記載するように、請求項１〜１６のいずれかに記載の超音波振動付与装置を、溶融状態の樹脂材料が流通する流路に設け、前記樹脂材料の流通方向と直交する方向から、前記流路を流通する前記樹脂材料に前記超音波振動を付与し、前記振動子又は振動伝達部材を除く他の部材を実質的に振動させない条件の下で、前記振動子又は振動伝達部材を通じて超音波振動を付与した方法としてある。
【００３１】
この方法によれば、剛性、耐衝撃性、外観、グラスファイバーとの付着性等に優れた高品質の成形品を得ることができる。これは、他の部材を実質振動させないことで、集中的に樹脂材料に振動を付与して、キャビテーションや超音波による圧力振動を効果的に樹脂材料の内部で発生させることができるためと推定することができる。また、他の部材の振動を抑制することで、他の部材の振動疲労を防止する効果もある。
【００３２】
請求項１８に記載の発明は、請求項１〜１６のいずれかに記載の超音波振動付与装置を用いて生成された樹脂組成物である。
請求項１８に記載の樹脂組成物では、請求項１９に記載するように、二種以上の熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーを混合してなり、混合した前記熱可塑性樹脂の間に界面が形成され、前記界面において一方の熱可塑性樹脂が他方の熱可塑性樹脂中に羽毛状に滲み出た構造を有する樹脂組成物を得ることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、超音波振動を一定の条件下で溶融・流動状態の樹脂材料に付与するだけで、二種以上の樹脂材料を混合した樹脂ブレンドの混練性や相溶性を向上させることができ、樹脂材料に添加剤やフィラーを添加する場合に前記添加剤やフィラーの樹脂材料内での分散性を向上させることができる。さらに、変性剤を添加することなく、樹脂変性を容易に行うことができる。
【００３４】
本発明は、このような特徴を生かした、樹脂組成物ペレットの製造方法に好適に用いることができる。
また、本発明の超音波振動付与装置によって一定の超音波振動を付与して生成された樹脂材料を用いることで、剛性や成形性等の機械特性に優れた高品質の成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態にかかり、押出機のダイスに超音波発振器のホーンを装着したダイスの断面図である。
【図２】円柱状のホーンを用いた場合における樹脂材料の流路とホーンとの装着関係を説明する斜視図である。
【図３】直方体状のホーンを用いた場合における樹脂材料の流路とホーンとの装着関係を説明する斜視図で、（ａ）は単一のホーンを流路に設けた場合を、（ｂ）は複数のホーンを材料の流通方向に沿って配置した場合を示している。
【図４】リング状の振動伝達部材（ホーン）を用いた場合における樹脂材料の流路とホーンとの装着関係を説明する、（ａ）シリンダー長手方向の断面図と、（ｂ）シリンダー径方向の断面図を示している。
【図５】超音波出力合成器を用いた例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の超音波付与装置の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態にかかり、超音波発振器のホーンを装着した押出機のダイスの断面図である。なお、以下の説明で「樹脂材料」には、特に指定しない限り、狭義の樹脂材料は勿論、熱可塑性エラストマーを含む樹脂材料を意味するものとする。
【００３７】
シリンダ２で加熱・溶融された樹脂材料は、ダイス１内の流路１１を通ってノズル１３に供給され、このノズル１３の先端から押し出される。ダイス１の途中部位には、振動体３が装着される。振動体３は、図示しない超音波供給源に連結された振動子３１と、この振動子３の先端に取り付けられた振動伝達部材としてのホーン３２とから構成されている。ダイス１の途中部位には、流路１１に達するまでホーン挿入孔１２が形成されている。ホーン３２は、このホーン挿入孔１２に挿入され、その端面が流路１１の一部を構成するようになっている。
【００３８】
この実施形態では、図２に示すように、ホーン３２は円柱状に形成されていて、流路１１内を流通する溶融状態の樹脂材料に対して、流通方向と直交する方向から超音波振動を付与するようになっている。
ホーン３２の途中部位には、ホーン挿入孔１２（図１参照）の開口周縁まで延びる環状のフランジ３３が張り出し形成されている。そして、前記開口周縁でフランジ３３がホーン押え１５とパッキン１６とによってダイス１に固定されている。
【００３９】
［ホーンの他の実施形態］
なお、ホーンの形態としては、円柱状に限らず板状、リング状、円錐状、円錐台状、コニカル型、エキスポネンシャル型等種々のものを選択することができる。
図３（ａ）は、本発明で利用が可能なホーンの他の形態を示す斜視図である。
【００４０】
この実施形態では、直方体状のホーン３５をダイス１に一つ装着している。また、ホーン３５には、超音波振動の付与方向に長軸を有する複数の長孔状のスリット３７が形成されている。図３（ａ）に示す例では、ホーン３５の長手方向を、流路１１を流れる材料の流通方向に差し向けて装着している。
【００４１】
図３（ｂ）に示す例では、幅広の流路１１に、図３（ａ）で示したものと同様のホーン３５を複数装着している。この場合は、ホーン１１の長手方向を、流路１１を流れる材料の流通方向に対して交叉する方向に差し向けている。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）のいずれの場合においても、ホーン３５からからの超音波振動は、流路１１を流れる樹脂材料に対して直交する方向から樹脂材料に付与される。また、図３（ａ）（ｂ）に示す場合においても、ホーン３５の両端にフランジ３６を張り出し形成し、このフランジ３６をホーン押え１５及びパッキン１６を介してダイス１に連結させる。
【００４３】
［超音波振動］
上記したように、ホーン３２から樹脂材料に付与される超音波振動は、溶融樹脂の流通方向に対してほぼ垂直に直交する。振動子３１は、図示しない超音波発振器によって振動させられる。前記超音波発振器は、温度変化に伴う共振周波数の変化、あるいは条件の変化に伴う音響的な負荷変動に対応するため、振幅制御回路付自動周波数追尾型の発振器であるのが好ましい。
【００４４】
また、必要な超音波出力が一個の振動子３１では要求される値に達しない場合には、振動子３１を複数個使用することも可能である。その際には、同じ振動特性をもつ振動子３１を必要な本数だけ用意し、ホーン３２の外周面に均等間隔で取り付ければよい。
【００４５】
超音波振動の周波数及び振幅は、流路１１を流通する溶融状態の樹脂材料の内部で、有効にキャビテーションや超音波による圧力振動を発生させることができるものを選択するのが良い。具体的な周波数及び振幅は、樹脂の種類によって異なり、実験や経験値から選択する必要があるが、一般的なポリマー又はコポリマーでは、周波数は１０〜１００ｋＨｚ、好ましくは１５ＫＨｚ〜２５ＫＨｚの範囲内のもの、振幅は１μｍ〜５０μｍの範囲内のものを選択するとよい。
【００４６】
［ホーンの樹脂付着性］
ホーン３２と溶融状態の樹脂材料とはその付着性が高いことが好ましい。付着性が低いと、樹脂材料の物性等の向上を高めることができない。ホーン３２の振動に樹脂材料が追随せず、キャビテーションや超音波による圧力振動が有効に生じなくなったためと推定する。
【００４７】
そのため、ホーン３２の材質としては、超音波振動に対して必要な耐久性があり、振動の伝達損失が小さいかぎり、溶融状態の樹脂材料と付着性のよいものを選択する。樹脂材料が、無水カルボン酸又はその無水物で変性された樹脂を含む材料の場合は、付着性のよいホーン材質として、例えば、ジュラルミン、チタン、ステンレス、炭素鋼や合金鋼のような鋼鉄材、軟鉄等を挙げることができる。
【００４８】
また、ホーン材質として使える素材の中に、樹脂付着性のよい材料がない場合は、樹脂付着性の良い材料を、ホーン３２の端面にメッキしてもよいし、付着性のよい金属を溶融させて高速でホーン３２に衝突させて溶射し、ホーン３２を構成する金属の表面を改質するようにしてもよい。メッキや溶射する金属としては、樹脂材料との付着性が高いものを選択すればよい。なお、溶射加工後やメッキ後に行う表面の磨きを加減して凹凸を残し、樹脂材料の付着性をさらに高めるようにしてもよい。
【００４９】
樹脂材料に対するホーン３２の付着性は、種々の方法で試験することができる。例えば、ホーン３２を溶融樹脂とほぼ同じ温度まで加熱し、超音波振動させたホーン３２の先端を複数回（例えば１０回）溶融状態の樹脂材料に接触させ、ホーン３２の１／５以上に樹脂材料が付着するかどうかで行うようにしてもよい。
【００５０】
また、樹脂材料に対するホーン３２の付着性を向上させるために、ホーン３２の端面にサンドブラスト等やエッチングにより微小凹凸を形成したり、機械加工やレーザ加工等で溝を形成したりしてもよい。また、付着性を向上させるための付着性向上剤を塗布してもよい。このような付着性向上剤は、樹脂材料の種類や性質によっても異なるが、一般的なポリマー又はコポリマーの場合には、例えば無水マレイン酸やマレイン酸組成物を挙げることができる。
【００５１】
［振動伝達抑制手段］
ホーン３２の振動は、流路１１を流れる樹脂材料以外の他の部材、例えば、ダイス１やシリンダ２に伝達されないようにするのが好ましい。樹脂材料以外の前記他の部材に超音波振動が伝達されると、超音波振動のエネルギがそれだけ無駄に消費されることになるだけでなく、流路１１を形成する他の部材が、振動子３１と異なる周波数で振動すると、超音波の効果を損なうおそれがある。また、ダイス１やシリンダ２を損傷させる原因ともなる。
【００５２】
この実施形態では、振動伝達抑制のために、ホーン３２とダイス１との間に振動を吸収するパッキン１６を介在させている。また、後述するが、ホーン３２とダイス１のホーン挿入孔１２の内周面との間には、一定寸法のギャップＧが設けられている。このギャップＧも振動伝達抑制手段として機能する。
【００５３】
［パッキン］
振動伝達抑制手段であるパッキン１６は、ホーン押え１５とフランジ３３との間に介在して設けられる。パッキン１６の弾性（縦弾性係数又は横断性係数）Ｅはホーン３２の弾性Ｅｈとしたときに、Ｅ＜０．３Ｅｈとなるもの、好ましくは、Ｅ＜０．１Ｅｈとなるものを選択するとよい。この弾性条件を満足し、かつ、耐熱性を有するのであれば、パッキン１６の材質としてはゴム、樹脂、紙製の部材に樹脂を含浸させたもの又は金属等を使用することができる。
【００５４】
［ギャップ］
ギャップＧの寸法は、０．０５ｍｍより大きく０．５ｍｍより小さい範囲内で適宜に選択するとよい。ギャップＧの寸法が０．０５ｍｍ以下であると、ギャップＧが小さすぎてダイス１にホーン３２の振動が伝わりやすくなり、ダイス１を振動させることになる。なお、ギャップＧが０．５ｍｍより大きくなると、ギャップＧから流路１１を流れる樹脂材料が漏れ出しやすくなるおそれがあるが、その心配がない場合や、ギャップＧ以外の部位で、樹脂材料の漏れを防ぐ手段を講じている場合は、ギャップＧは０．５ｍｍを越えてもよい。
【００５５】
また、上記ギャップＧは、ホーン挿入孔１２に挿入されるホーン３２の全体に形成するのではなく、ホーン３２の先端面から所定の寸法ｔまで、部分的に形成してもよい。この寸法ｔは、ホーン３２の材質や大きさにもよるが、強度を考慮して１ｍｍ以上とし、また、ギャップＧによる効果を考慮して３０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００５６】
ホーン３２の振動がダイス１やシリンダ２に伝達されるかどうかは、例えば以下の手順で確認することができる。すなわち、ホーン３２をダイス１に装着した状態で、溶融状態の樹脂材料をシリンダ２からダイス１の流路１１に供給する。そして、１ＭＰａ以下の比較的低い圧力状態で樹脂材料の流れを停止させ、しかる後に、ホーン３２を振動させる。そして、ホーン３２から樹脂材料に超音波振動を付与する。そして、ホーン３２と同様の弾性率を有する鉄、銅、真鍮、アルミニウム等の金属片（幅２〜２０ｍｍ、長さ５０〜２５０ｍｍ程度）をダイス１やシリンダ２に押し当てて、振動が伝達されているかどうかを確認する。
【００５７】
図４は、本発明を押出成形装置の溶融混練機に適用した他の実施形態にかかり、（ａ）は、超音波振動付与装置を装着したシリンダの全体構成を示す概略図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ方向断面図である。
この押出成形装置５０は、ペレット等の押出し成形に用いられるもので、押出し金型５２と、この押出し金型５２に樹脂材料を溶融・混練して供給する溶融混練機５１とを有している。
【００５８】
溶融混練機５１は、シリンダ５１１と、このシリンダ５１１内で回転して樹脂材料の混合と押出しとを行うスクリュー５１２と、シリンダ５１１に樹脂材料を供給するホッパ５１３と、シリンダ５１１内部の樹脂材料を加熱する加熱ヒータ５１６と、スクリュー５１２を回転させる駆動装置５１４とを有している。
【００５９】
そして、シリンダ５１１の周囲に設けた加熱ヒータ５１６でシリンダ５１１を加熱することで、ホッパ５１３から供給された樹脂材料を溶融し、駆動装置５１４によるスクリュー５１２の回転によって、溶融した樹脂材料を混練しながら押出し金型５２に向けて押し出す。
【００６０】
加熱ヒータ５１６によって樹脂材料が溶融されるシリンダ５１１の圧縮部のほぼ中央には、その外周面に、超音波を伝達するリング状の振動伝達部材５４が装着されている。そして、この振動伝達部材５４の外周には、振動伝達部材５４に超音波振動を付与するための振動子５３が一つ設けられている。この実施形態では、振動子５３と振動伝達部材５４とで振動体が構成される。
なお、この実施形態においても、超音波を他の部材に伝達させないための振動伝達抑制手段が設けられているが、先の実施形態と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【００６１】
また、この実施形態においては、シリンダ５１１の外壁のうち、振動伝達部材５４と接触している部分が、振動子５３の振動を樹脂材料に伝達する振動伝達手段として機能する。そのため、シリンダ５１１の当該部分の内周面に、表面加工や表面処理を施し、樹脂材料との付着性を向上させるとよい。樹脂材料との付着性を向上させるための具体的手段については、先の実施形態で説明したとおりである。
【００６２】
上記構成の振動体においては、振動子５３が振動すると、この振動が振動伝達部材５４に伝達され、径方向の振動となって、シリンダ５１１に付与される。すなわち、シリンダ５１１内における樹脂材料の流れ方向に直交する方向から、樹脂材料に超音波振動が付与されるわけである。
【００６３】
なお、上記構成の振動体においては、シリンダ５１１の樹脂材料と接する面で節部を有しない振動を樹脂材料に付与するものであってもよい。この場合、振動伝達部材５４は、シリンダ５１１の外径と同一の内径を有し、かつ、振動伝達部材５４の内周面に振動の腹がくる限り肉厚は可能な限り厚くするのがよい。
【００６４】
また、振動子５３と振動伝達部材５４とを所定長さの棒状の振動ホーンで連結し、この振動ホーンを介して、振動子５３の振動を振動伝達部材５４に伝達するようにしてもよい。
【００６５】
また、振動伝達部材５４及び振動子５３は、金属，セラミックス，グラファイト等を用いて形成することができるが、振動の伝達損失の観点からすると、伝達損失の小さいアルミ合金，チタン合金が好ましい。
振動伝達部材５４の固定は、共振をできるだけ妨げないようにして行なう必要がある。振動伝達部材５４には、固定用の節部を発生させ、この節部を利用してシリンダ５１１に固定するようにするとよい。
【００６６】
振動子５３は、図示しない超音波発振器によって振動させられる。この実施形態においても、超音波発振器は、温度変化に伴う共振周波数の変化、あるいは成形条件の変化に伴う音響的な負荷変動に対応するため、振幅制御回路付自動周波数追尾型の発振器であるのが好ましい。
【００６７】
また、必要な超音波出力が一個の振動子では要求される値に達しない場合には、振動子５３を複数個使用することも可能である。この場合には、同じ振動特性をもつ振動子５３を必要な本数用意し、振動伝達部材５４の外周面に均等間隔で取り付ければよい。
【００６８】
さらに大きな振動を振動伝達部材５４に付与するために、超音波出力合成器を用いることもできる。この場合は、例えば、図５に示すように、振動特性を損なわないように多角形（八角形以上）に形成した振動板５５の各辺に振動子５３を接合し、これら振動子５３を同一位相で振動させ、その出力を中央部に集めて、中央部に設けた共振棒５６から振動伝達部材５４に振動を付与するようにするとよい。
【００６９】
上記構成からなる押出し成形装置５０によれば、樹脂材料を溶融して押出し金型５２に供給するときに、超音波発振器によって振動子５３から振動伝達部材５４に超音波振動を付与する。これにより、溶融混練機５１の内部を流れる樹脂材料に、その流れに対して垂直方向から超音波振動を付与することができる。これにより、樹脂材料の衝撃強度や伸び等の物性値を高めることができ、高速度の押出成形が可能となる。
【００７０】
上記構成の超音波振動付与装置によって超音波振動を付与することで、機能性の向上、混練性，相溶性の向上及び樹脂変性の容易化を図る樹脂材料としては、反射材や自動車用材料として広く使用されているポリマーやコポリマーを挙げることができる。
【００７１】
前記の「樹脂材料」としては、例えばポリスチレン系樹脂、（例えば、ポリスチレン、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体等）、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、飽和ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、生分解性ポリエステル樹脂（例えば、ポリ乳酸のようなヒドロキシカルボン酸縮合物、ポリブチレンサクシネートのようなジオールとジカルボン酸の縮合物等）ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、スチレン系エラストマー等の１種または２種以上の混合物が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂中では、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、特にポリスチレン、ポリプロピレンが好ましい。
【００７２】
また、前記の「樹脂材料」は、加工温度付近で測定するメルトフローインデックスが０．０５〜１０００ｇ／１０分、好ましくは０．１〜１０００ｇ／１０分、さらに好ましくは１〜１０００ｇ／１０分の程度の範囲にあるのがよい。
また、変性剤を添加することなく樹脂変性を容易にする場合に、ポリマーやコポリマー等の樹脂材料に添加するフィラーとしては、例えば、酸化チタン、シリカ、炭酸カルシウム、ガラスビーズ等の球状フィラー、タルク、マイカ、クレイ等の板状フィラー、カーボンナノチューブ、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維状又は棒状フィラー等を挙げることができる。
【００７３】
また、低融点合金のように押出し混練時には溶融状態であり常温では固体となる物質も含まれる。粒子径も特に限定されないが、１μｍ以下のもの、特に０．１μｍ以下の粒子径にも適用が可能である。フィラーの配合量は特に限定されないが、１ｗｔ％程度から数十ｗｔ％の高い配合率のものまで適用が可能である。
【００７４】
［第一の実施例］
樹脂材料ＰＰ（ポリプロピレン）／エストラマー
（１）押出機：日本製鋼所製ＴＥＸ３０Ｈ二軸押出機を使用し、シリンダ温度１８０℃、ダイス温度１８０℃ 吐出量２ｋｇ／ｈ スクリュー回転数１００ＲＰＭとした。
スクリューディメンジョンＡ：標準ディメンジョン
スクリューディメンジョンＢ：強混練ディメンジョン
（２）超音波：上記二軸押出機の出口部に、樹脂組成物に対して垂直方向に振動を加えるホーンを取り付けたダイスを装着した。
周波数：１９．５ｋＨｚ
振幅：７μｍ
ホーン素材：ジュラルミン Ｅｈ＝７×１０＾１０Ｐａ
（３）材料組成：組成むらを防止するために、ＰＰ／ＥＰＤＭ＝ＪＳＲ製（配合比２５：７５）の組成を持つマスターバッチをＰＰで希釈し、又はＰＰと無水マレイン酸で希釈し、下記Ａ，Ｂの配合になるようにドライブレンドした材料を、押出機のフィーダに投入した。
Ａ：ＰＰ／ＥＰＤＭ＝７５／２５（ＰＰ＝出光石油化学（株）製Ｆ−７０４ＮＰ，ＥＰＤＭ＝ＪＳＲ（株）製ＥＰ３３）
Ｂ：ＰＰ／ＥＰＤＭ／無水マレイン変性ＰＰ＝７５／２５／１（ＰＰ＝同上，ＥＰＤＭ＝同上、無水マレイン酸変性ＰＰ＝三洋化成工業（株）製Ｈ−１０００Ｐ）
【００７５】
（４）比較例
【表１】
【００７６】
（備考）
・流路（ｍｍ）とは、ホーン先端と、その対面にあって流路を形成するダイス内面との距離である。
・比較例１：ホーン、ダイスを取り付けた状態で超音波印加なしとした。
・比較例２：強混練スクリューディメンジョンにてシリンダ温度１２０〜２００℃
吐出量５ｋｇ／ｈ スクリュー回転転３７０ＲＰＭにて、超音波印加なしで混練した。
・比較例３：強混練スクリューディメンジョンにてシリンダ温度２００℃吐出量５ｋｇ／ｈ、スクリュー回転転１００ＲＰＭにて、超音波印加なしで混練した。
・比較例４：超音波を印加するが、パッキンなしギャップなしでダイスが振動する条件とした。
【００７７】
（５）実施例
【表２】
【００７８】
（備考）
・実施例は全て、前記（２）の条件で超音波を印加した。
・実施例、比較例とも、押し出して得られた成形体（ペレット）を、射出成形して試験片を作り、下記規格で測定した。
引張弾性率：ＪＩＳ Ｋ７１６１：９４でダンベル形状の試験片を作成し、
ＪＩＳ Ｋ７１６２：９４規定で引張試験して、求めた。
シャルピー衝撃強度：ＪＩＳ Ｋ７１１１：９６
・実施例１：パッキンとギャップによりダイス振動が抑制された状態（実施例２〜４でも同じ）。強混練では達成できないレベルに衝撃強度が向上した。
・実施例２：事前に先端をマレイン酸変性組成物（マレイン酸変性ＰＰ）で処理したホーンを使用。ホーン先端の印加面には幅１ｍｍ、間隔２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの溝加工を施した。
・実施例３：同処理を施したホーンを使用し流路を４ｍｍとした。この実施例について、２００００倍の電子顕微鏡で観察した結果、混合したＰＰとエストラマーの間に界面が形成され、前記界面においてＰＰマトリックス側にエストラマーが羽毛状に滲み出た構造のものとなっていた。
・実地別４：処理を行わないホーンを使用したが組成物に無水マレイン酸を添加した。
・実施例５：先端にサンドフラスト加工を施したジュラルミン製ホーンを使用した。
【００７９】
［第二の実施例］
樹脂材料ＰＰ／エストラマー／タルク
（１）押出機：日本製鋼所製ＴＥＸ３０Ｈ二軸押出機を用い、シリンダ温度１８０℃、ダイス温度１８０℃ 吐出量３ｋｇ／ｈ スクリュー回転数１００ＲＰＭとした。
スクリューディメンジョンＡ
（２）超音波：第一の実施例と同じとした。
（３）材料組成：組成むらを防止するために予め二軸混練機でブレンドした下記材料を押出機のフィーダに投入した。
Ｃ：ＰＰ１／ＰＰ２／ＥＢＭ／タルク／酸化防止剤／結晶核材＝１１．５／５３／２７／８．５／０．１／０．１（ＰＰ１＝出光石油化学（株）製ホモＰＰ）Ｈ−５０００、ＰＰ２＝同（ブロックＰＰ）Ｊ−３０５７ＨＰ、ＥＢＭ＝三井化学（株）製ＩＴ１００）
Ｄ：ＰＰ／マレイン酸変性ＰＰ／ＥＢＭ／有機化クレイ＝４２／３０／２０／８（組成中の無機成分５ｗｔ％）（ＰＰ＝出光石油化学（株）製（ブロックＰＰ）Ｊ−７８３ＨＶ、マレイン酸変性ＰＰ 東洋化成工業（株）製Ｈ−１０００Ｐ、ＥＢＭ＝三井化学（株）製ＩＴ−１００、有機化クレイ＝コープケミカル（株）製ＭＥＥ
【００８０】
（４）比較例
【表３】
【００８１】
（５）実施例
【表４】
【００８２】
（備考）
・実施例は全て、前記（２）の条件で超音波を印加した。
・実施例、比較例とも、押し出しして得られた成形体（ペレット）を、射出成形して試験片を作り、下記規格で測定した。
引張破断伸び：ＪＩＳ Ｋ７１６１：９４でダンベル形状の試験片を作成し、ＪＩＳ Ｋ７１６２：９４規定で引張試験して、求めた。
シャルピー衝撃強度：ＪＩＳ Ｋ７１１１：９６
・これらは全てパッキンとギャップによりダイスは振動しない状態で実施した。
・実施例６：先端部に幅１ｍｍ、間隔２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの溝加工を施したホーンを使用。伸び及び衝撃強度が飛躍的に向上した。
・実施例７：実施例６のホーンにさらにクロムメッキを施した。
・実施例８：ホーン先端の印加面には幅１ｍｍ、間隔１ｍｍ、深さ１ｍｍの溝加工を施し、マレイン酸組成物で処理を施した。衝撃強度が飛躍的に向上した。
【００８３】
［第三の実施例］
（１）押出機：東洋精機（株）製ラボプラストミルを使用し、シリンダ温度１８０℃、ダイス温度１８０℃，吐出量３ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数１００ＲＰＭとした。
（２）超音波：上記と同じ
（３）材料組成：ドライブレンドした下記材料をラボプラストミルのフィーダに投入した。
Ｅ：ＰＰ／酸化チタン／無水マレイン酸＝９８／２／１（ＰＰ＝出光石油化学（株）製（ホモＰＰ）Ｊ−２０００ＧＰ、酸化チタン＝石原産業（株）製ＣＲ６３（粒子径２００ｎｍ）、無水マレイン酸＝三洋化成工業（株）製Ｈ−１０００Ｐ）
Ｆ：ＰＰ／酸化チタン／無水マレイン酸＝９０／１０／１（同上）
【００８４】
（４）比較例
【表５】
【００８５】
（５）実施例
【表６】
【００８６】
（備考）
・実施例は全て、前記（２）の条件で超音波を印加した。
・これらは全てパッキンとギャップによりダイスは振動しない状態で実施した。
・比較例８と実施例９は材料組成Ｅで超音波あり／なしで比較し、比較例９と実施例１０は材料組成Ｆで超音波あり／なしで比較した。
【００８７】
比較例９と実施例９の分散状態を定量化し、得られたペレットを２３０℃で厚さ１００μｍにプレス成形したシートの面積４２０ｍｍ２を、無作為に光学顕微鏡にて写真撮影した。写真をもとに５０μｍ以上の凝集体の数、大きさを求めた。また、面積平均径、体積平均径、径の分布を算出してその結果を比較した。
【００８８】
【表７】
【００８９】
この表からわかるように、超音波振動を付与することにより、凝集体の数、大きさ、大きさの分布ともに顕著な分散効果が得られた。
上記の実施例１〜３からわかるように、本発明においては、押出成形品の剛性が約３０％〜１００％向上した。また、フィラーの分散度も、二倍程度に改善された。
【００９０】
［第４の実施例］
実施例１１〜１３は、図４の押出し成形装置を用い、以下の材料及び条件で、ペレットを製造し、そのペレットを射出成形して試験片を作り、物性評価を行った。
リング状振動伝達材は、実施例１と同じギャップ、パッキンにより、シリンダーの振動が、実質振動しない状態に抑制されていた。
比較例１０〜１２は、ペレット製造時に超音波振動を付与しない以外は、各々実施例１１〜１３と同様に行った。
引張強度、伸び、曲げ強度、衝撃強度の物性の違いを比較し、その向上化率を評価した。その結果を表１に示す。なお、表１の物性の向上化率は、超音波処理が有り（実施例）の場合の物性をＴ１、無しの場合（比較例）の物性をＴ２として、｛（Ｔ１−Ｔ２）／Ｔ２｝×１００（％）の式で求めた。
引張強度，伸び、曲げ強度、衝撃強度の測定は、以下の規格に従った。
引張強度，伸び ＪＩＳ Ｋ７１６２：９４
衝撃強度 ＪＩＳ Ｋ７１１１：９６
また、以下の実施例１１〜１３では、いずれにおいても、ペレット製造時に、中心周波数：１９ＫＨｚ、振幅：１０μｍの超音波を、１０秒間付与するものとした。
【００９１】
（実施例１１及び比較例１０）
材料：ブレンド比率７０ｗｔ％−３０ｗｔ％のＰＰ−ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン共重合エラストマー）
（実施例１２及び比較例１１）
材料：ブレンド比率７０ｗｔ％−３０ｗｔ％のＰＰ−メタロセンＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）
（実施例１３及び比較例１２）
材料：ブレンド比率７０ｗｔ％−３０ｗｔ％のＰＰ−ＥＢＭ（エチレン・ブチレン共重合エラストマー）
【００９２】
【表８】
【００９３】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、上記の樹脂材料の流路１１に複数のホーン３２，３５を設ける場合は、異なる方向にホーン３２，３５を取り付けて複数の方向から樹脂材料に超音波振動が付与されるようにしてもよい。
また、上記の説明では流路１１を流れる樹脂材料に直接ホーン３２，３５の端面が接触するように、つまり、ホーン３２，３５の端面が流路１１の一部を構成するようにしているが、ホーン３２，３５の振動を樹脂材料に伝達する振動伝達部材を介して、超音波振動がホーン３２，３５から樹脂材料に伝達されるようにしてもよい。例えば、流路１１の外周面にホーン３２，３５を当接させ、流路１１の壁面を通してホーン３２，３５の振動が樹脂材料に伝達されるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、溶融時の粘度が大きい熱可塑性樹脂にも適用が可能であるが、硬化前後の熱硬化性樹脂の方がキャビテーションや超音波による圧力振動が発生しやくすく、好適である。
また、二重結合を有するエストラマーに限らず、二重結合を含まないエストラマーにおいても物性の向上が確認され、適用が可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融・流動状態の樹脂に超音波振動を付与する超音波振動付与装置に関し、特に、押出成形や射出成形等に使用される樹脂材料の各種物性及び成形性を向上させ、高品質の成形品を得ることのできる樹脂材料への超音波振動付与装置、この超音波振動付与装置を用いた樹脂材料の溶融成形方法及び樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック等の樹脂材料を溶融，混練して所望形状の成形品を成形するための混練装置や押出成形装置、射出成形装置では、成形性の樹脂材料の機能性の向上、複数種類の樹脂を混合したときの樹脂材料の混練性又は相溶性の向上、添加剤やフィラーを配合したときの分散性の向上、樹脂変性の容易化は、高品質の成形品を成形する上できわめて重要であり、これらの目的を達成するために従来から種々の提案がなされている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、成形性の向上や機能性の向上のために相溶化剤等の添加剤を樹脂材料に加える技術である。
特許文献２に記載の技術は、諸物性の向上や成形性の向上のために、樹脂材料内におけるフィラーの分散性を向上させる技術である。
特許文献３に記載の技術は、反応押出によって樹脂を変性させる場合において、樹脂材料と変性剤に相当量の過酸化剤を添加して溶融・混練する技術である。
【特許文献１】特開平５−２４７２８２号
【特許文献２】特開平１０−１０１８７０号
【特許文献３】特開昭６３−１１７００８号
【０００４】
しかし、上記特許文献１に記載の技術は、相溶化のために相溶化剤を添加するものであり、相溶化剤がドメインを作りやすく効率的ではなないという問題がある。また、諸物性の向上効果に限界があるという問題もある。また、各種の樹脂材料に対して最適な相溶化剤が存在するとは限らず、樹脂材料が異なる度に最適な相溶化剤を探し出すのに多大な労力を要するという問題がある。
【０００５】
上記特許文献２に記載の技術では、微細フィラーの分散のために強混練、複数回混練を行っているが、このような方法ではフィラーの分散性向上にも限界があるという問題がある。また、複数回混練は非効率的である。さらに一定以上の混練は力学特性や色調などの樹脂性質を劣化させるという問題がある。
【０００６】
上記特許文献３に記載の技術では、相当量の過酸化物を樹脂材料に添加しているが、このような方法では変性量や分子量等の制御が困難であるばかりでなく、過酸化物に起因する臭気や着色等の新たな問題が生じる。
また、上記特許文献１，２，３に記載の技術は、機能性の向上、混練性又は相溶性の向上、フィラー等の分散性の向上、樹脂変性の容易化等の問題を個々に解決しようとするものであり、これらの課題を一挙に解決することのできる技術的手法が切望されている。
【０００７】
そこで、超音波振動を用いてこれらの課題を解決しようとする試みが、例えば特許文献４で提案されている。しかし、この特許文献４に記載の技術においても、力学物性の向上効果が射出成形では現れにくいなど、効果が限定的であるという問題がある。
【特許文献４】米国特許ＵＳ６５２８５５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたもので、成形性などの機能性や二種以上の樹脂を混合したときの樹脂ブレンドの混練性，相溶性を向上させ、樹脂に添加剤やフィラーを添加する場合に前記添加剤やフィラーの樹脂材料内での分散性を向上させ、多量の過酸化物を添加することなく樹脂変性を容易に行うことのできる超音波振動付与装置を提供すること、この超音波振動付与装置を用いて、剛性、耐衝撃性等の機械特性、外観、グラスファイバー等との密着性に優れ、高品質の成形品を得ることのできる樹脂材料の溶融成形方法及び樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の発明者が鋭意研究を行った結果、１．超音波振動の漏洩を抑制して、樹脂材料に接触した状態で集中的に樹脂材料に所定の周波数、所定の振幅の超音波振動を付与する、２．超音波振動を樹脂材料と接触した状態で樹脂材料に付与する振動子等を、流路を流れる溶融状態の樹脂材料に対して付着性が高いものとする、３．超音波振動を前記樹脂材料の流動方向に対し直交する方向に伝達させる等の手段を講じることで、上記した複数の問題を一挙に解決できることを見出した。
【００１０】
具体的に、請求項１に記載の超音波振動付与装置は、溶融・流動状態の樹脂材料に、超音波振動を付与する超音波振動付与装置において、超音波振動を前記樹脂材料に付与する振動子又はこの振動子の振動を前記樹脂材料に伝達する振動伝達部材を有し、この振動子と前記樹脂材料を接触させて、又は前記振動伝達部材を前記樹脂材料に接触させて、前記振動子又は前記振動伝達部材を前記樹脂材料の流路に設け、前記振動子の振動又は前記振動伝達部材の振動により、前記樹脂材料以外の他の部材が実質的に振動しないように、振動伝達抑制手段を設けた構成としてある。
【００１１】
ここで、「振動子」とは、超音波振動の発生元であり、「振動伝達部材」とは、例えば振動子の先端に装着されて、前記振動子の振動を樹脂材料に伝達するための部材をいう。振動子や振動伝達部材は、樹脂材料が流れる流路の一部を構成するものであってもよい。なお、振動子や、振動子と振動伝達部材から構成されたものを、以下、「振動体」と総称することがある。
また、「他の部材」とは、部材の一部又は全部が、振動体と接する物（部材）を意味し、例えば図１のダイス１やホーン押え１５が含まれる。
【００１２】
本発明においては、振動伝達抑制手段を設けることで、振動子や振動伝達部材からの振動の漏洩を抑制することができ、その結果、成形品について、従来技術からは予測できないレベルの、剛性、耐衝撃性向上や、分散性向上が達成される。これは、振動伝達抑制手段を設けることで、集中的に樹脂材料に振動を付与して、キャビテーションや超音波による圧力振動を効果的に樹脂材料の内部で発生させることができるためと推定される。
【００１３】
請求項２に記載するように、前記振動子又は前記振動伝達部材として、前記樹脂材料と付着性の高いものを選択するとよい。
樹脂材料との付着性が高いと、振動体や振動伝達部材の振動に樹脂を追随させて樹脂材料の内部で有効にキャビテーションや超音波による圧力振動を発生させることができ、本発明による効果をより高めることができる。
【００１４】
なお、本発明の超音波振動付与装置を用いて溶融混練する場合において「振動体と樹脂材料の付着性が高い」とは、例えば、
（１）振動体を、溶融混練する樹脂の温度Ｔ℃に保温する
（２）前記（１）の振動体を、超音波振動させながら、Ｔ℃に保持した樹脂材料に、「押し付けて、すぐに離す」作業を１０回繰り返す
という手順で試験を行ったときに、前記（１）の振動体の表面積の１／５以上に樹脂材料が付着することをいうものとする。
【００１５】
振動体のみならず、溶融混練機内の樹脂流路を成す金属面、特に超音波印加部付近の樹脂流路を成す金属面に、樹脂材料と付性を高める材料を選択したり、樹脂材料と付着性を高める加工、処理を施すことで、更に本発明による効果を高めることができる。
前記振動子又は前記振動伝達部材は、請求項３に記載するように、前記樹脂材料の流動方向に対し直交する方向に前記振動を伝達させるよう位置決めするのが好ましい。
【００１６】
前記振動伝達抑制手段としては、請求項４に記載するように、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材との間に介在させた弾性体とすることができる。この弾性体は、請求項５に記載するように、前記振動体又は前記振動伝達部材の内部を伝わる振動の節部分に、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材とを連結する連結部を張り出して形成し、前記連結部と前記他の部材との間に前記弾性体を介在させるとよい。
このようにすることで、振動の漏洩をより効果的に抑制することができる。
【００１７】
前記弾性体としては、前記振動体や振動伝達部材よりも縦弾性係数又は横弾性係数が十分に小さいものが好ましく、他の部材への振動の伝達を効果的に抑制するには、請求項６に記載するように、前記振動体又は前記振動伝達部材の弾性をＥｈ、前記弾性体の弾性をＥとしたときに、Ｅ＜０．３Ｅｈとするとよい。
【００１８】
前記振動伝達抑制手段としては、弾性体に限らず、請求項７に記載するように、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材との間に設けられたギャップであってもよい。また、ギャップと弾性体とを併用することで、振動伝達の抑制効果をさらに向上させることができる。
【００１９】
前記したギャップの大きさとしては、樹脂材料の種類によっても異なるが、一般的なポリマー又はコポリマーにおいては、請求項８に記載するように、０．０５ｍｍ以上とするのがよい。０．０５ｍｍより小さいと、ギャップが小さくなりすぎて振動伝達抑制効果を十分に得ることが困難になる。また、樹脂材料の漏洩を防ぐために、ギャップの大きさは０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２０】
振動体を形成する材料としては、超音波振動に対する耐久性の観点から、ジュラルミンにように樹脂材料との付着性が余り高くない材料を用いることがある。そのため、このような材料で振動体を形成する場合は、請求項９に記載するように、振動子又は振動伝達部材が前記樹脂材料に接触して振動を付与する振動印加面に、前記樹脂材料の付着性を向上させるための表面加工及び／又は表面処理を施し、樹脂材料との付着性を向上させるとよい。
【００２１】
このような表面加工や表面処理としては、例えば、請求項１０に記載するように、機械加工、サンドブラスト、エッチング等による溝又は凹凸の形成、メッキ処理、溶射、付着性向上剤の塗布処理のいずれか又はこれらの組み合わせを挙げることができる。
【００２２】
なお、「溶射」とは、溶融した金属を高速で対象物に衝突させることで、金属表面を改質する公知の加工方法である。溶射する金属として、樹脂材料との付着性が高いものを選択すればよい。また、溶射加工後やメッキ後は、表面を磨いて平滑に仕上げるのが一般的であるが、その磨きを加減して表面に凹凸を残すことで、樹脂材料の付着性をさらに高めることができる。
【００２３】
さらに、前記した付着性向上剤としては、樹脂材料の種類や性質によって適切なものを選択する必要があるが、例えば、請求項１１に記載するように、無水マレイン酸又はマレイン酸組成物を用いることができる。
【００２４】
請求項１２に記載するように、前記振動子又は前記振動伝達部材が、円柱状、板状、リング状、円錐状、円錐台状、コニカル型、エキスポネンシャル型、直方体状、立方体状、及びこれらにスリットや切り込み、フランジを形成したもののいずれかの形状を有するホーンを用いることができる。このホーンは、請求項１３に記載するように、前記流路に沿って直列又は並列に複数設けてもよく、請求項１４に記載するように、複数の前記ホーンを前記流路の周囲に配置し、異なる方向から前記樹脂材料に振動を付与するものであってもよい。
【００２５】
上記構成の本発明の超音波振動付与装置は、請求項１５に記載するように、押出成形装置、射出成形装置のシリンダー等に装着されてもよく、また、押出機、混練機のシリンダーやその下流の流路又は金型に装着されるものであってもよい。射出成形機や溶融混練機のシリンダ等に装着する場合は、前記シリンダ内の樹脂材料の流れに対して垂直方向の振動を与えるように、例えば、一つ又は複数の振動子と、この振動子の振動を径方向の振動として前記シリンダに伝達する振動伝達部材とから振動体を構成してもよい。なお、前記した振動伝達部材としては、前記シリンダに外嵌されたリング型のものを用いることができる。
【００２６】
また、超音波振動を付与する樹脂材料としては、単一種類の樹脂及び／又はエラストマー、２種以上の樹脂及び／又はエラストマーの混合物、樹脂及び／又はエラストマーとフィラーの混合物のいずれかであるとよく、熱硬化性材料、熱可塑性材料のいずれでもよい。
【００２７】
超音波を付与する樹脂材料としては、請求項１６に記載するように、二種以上の樹脂及び／又はエラストマーの混合物、樹脂及び／又はエラストマーと充填材の混合物のいずれかとすることができる。単一種類の樹脂及び／又はエラストマー、２種以上の樹脂及び／又はエラストマーの混合物、樹脂及び／又はエラストマーとフィラーの混合物のいずれかであるとよく、熱硬化性材料、熱可塑性材料のいずれであってもよい。
【００２８】
樹脂材料としては、振動伝達部材や振動子と付着性が高い樹脂組成物を選択することが好ましい。実生産における耐久性等を考慮すると、超音波振動を付与し続けることができる材料は、ステンレス、ジュラルミン、鋼鉄等、ある程度限られてくるので、樹脂材料の方に付着性を向上させるための材料、例えば無水マレイン酸や、それで変性した樹脂等を少量配合して、振動伝達部材や振動子との付着性を高くしても良い。
【００２９】
また、樹脂材料にポリカーボネートやポリアリレーレンスルフィドのようなエンジニアリングプラスチック、特に金属素材との付着性の良い極性を持つエンジニアリングプラスチックを樹脂材料として選択しても良い。
【００３０】
本発明の樹脂材料の溶融混練方法は、請求項１７に記載するように、請求項１〜１６のいずれかに記載の超音波振動付与装置を、溶融状態の樹脂材料が流通する流路に設け、前記樹脂材料の流通方向と直交する方向から、前記流路を流通する前記樹脂材料に前記超音波振動を付与し、前記振動子又は振動伝達部材を除く他の部材を実質的に振動させない条件の下で、前記振動子又は振動伝達部材を通じて超音波振動を付与した方法としてある。
【００３１】
この方法によれば、剛性、耐衝撃性、外観、グラスファイバーとの付着性等に優れた高品質の成形品を得ることができる。これは、他の部材を実質振動させないことで、集中的に樹脂材料に振動を付与して、キャビテーションや超音波による圧力振動を効果的に樹脂材料の内部で発生させることができるためと推定することができる。また、他の部材の振動を抑制することで、他の部材の振動疲労を防止する効果もある。
【００３２】
請求項１８に記載の発明は、請求項１〜１６のいずれかに記載の超音波振動付与装置を用いて生成された樹脂組成物である。
請求項１８に記載の樹脂組成物では、請求項１９に記載するように、二種以上の熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーを混合してなり、混合した前記熱可塑性樹脂の間に界面が形成され、前記界面において一方の熱可塑性樹脂が他方の熱可塑性樹脂中に羽毛状に滲み出た構造を有する樹脂組成物を得ることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、超音波振動を一定の条件下で溶融・流動状態の樹脂材料に付与するだけで、二種以上の樹脂材料を混合した樹脂ブレンドの混練性や相溶性を向上させることができ、樹脂材料に添加剤やフィラーを添加する場合に前記添加剤やフィラーの樹脂材料内での分散性を向上させることができる。さらに、変性剤を添加することなく、樹脂変性を容易に行うことができる。
【００３４】
本発明は、このような特徴を生かした、樹脂組成物ペレットの製造方法に好適に用いることができる。
また、本発明の超音波振動付与装置によって一定の超音波振動を付与して生成された樹脂材料を用いることで、剛性や成形性等の機械特性に優れた高品質の成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態にかかり、押出機のダイスに超音波発振器のホーンを装着したダイスの断面図である。
【図２】円柱状のホーンを用いた場合における樹脂材料の流路とホーンとの装着関係を説明する斜視図である。
【図３】直方体状のホーンを用いた場合における樹脂材料の流路とホーンとの装着関係を説明する斜視図で、（ａ）は単一のホーンを流路に設けた場合を、（ｂ）は複数のホーンを材料の流通方向に沿って配置した場合を示している。
【図４】リング状の振動伝達部材（ホーン）を用いた場合における樹脂材料の流路とホーンとの装着関係を説明する、（ａ）シリンダー長手方向の断面図と、（ｂ）シリンダー径方向の断面図を示している。
【図５】超音波出力合成器を用いた例を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の超音波付与装置の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態にかかり、超音波発振器のホーンを装着した押出機のダイスの断面図である。なお、以下の説明で「樹脂材料」には、特に指定しない限り、狭義の樹脂材料は勿論、熱可塑性エラストマーを含む樹脂材料を意味するものとする。
【００３７】
シリンダ２で加熱・溶融された樹脂材料は、ダイス１内の流路１１を通ってノズル１３に供給され、このノズル１３の先端から押し出される。ダイス１の途中部位には、振動体３が装着される。振動体３は、図示しない超音波供給源に連結された振動子３１と、この振動子３の先端に取り付けられた振動伝達部材としてのホーン３２とから構成されている。ダイス１の途中部位には、流路１１に達するまでホーン挿入孔１２が形成されている。ホーン３２は、このホーン挿入孔１２に挿入され、その端面が流路１１の一部を構成するようになっている。
【００３８】
この実施形態では、図２に示すように、ホーン３２は円柱状に形成されていて、流路１１内を流通する溶融状態の樹脂材料に対して、流通方向と直交する方向から超音波振動を付与するようになっている。
ホーン３２の途中部位には、ホーン挿入孔１２（図１参照）の開口周縁まで延びる環状のフランジ３３が張り出し形成されている。そして、前記開口周縁でフランジ３３がホーン押え１５とパッキン１６とによってダイス１に固定されている。
【００３９】
［ホーンの他の実施形態］
なお、ホーンの形態としては、円柱状に限らず板状、リング状、円錐状、円錐台状、コニカル型、エキスポネンシャル型等種々のものを選択することができる。
図３（ａ）は、本発明で利用が可能なホーンの他の形態を示す斜視図である。
【００４０】
この実施形態では、直方体状のホーン３５をダイス１に一つ装着している。また、ホーン３５には、超音波振動の付与方向に長軸を有する複数の長孔状のスリット３７が形成されている。図３（ａ）に示す例では、ホーン３５の長手方向を、流路１１を流れる材料の流通方向に差し向けて装着している。
【００４１】
図３（ｂ）に示す例では、幅広の流路１１に、図３（ａ）で示したものと同様のホーン３５を複数装着している。この場合は、ホーン１１の長手方向を、流路１１を流れる材料の流通方向に対して交叉する方向に差し向けている。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）のいずれの場合においても、ホーン３５からからの超音波振動は、流路１１を流れる樹脂材料に対して直交する方向から樹脂材料に付与される。また、図３（ａ）（ｂ）に示す場合においても、ホーン３５の両端にフランジ３６を張り出し形成し、このフランジ３６をホーン押え１５及びパッキン１６を介してダイス１に連結させる。
【００４３】
［超音波振動］
上記したように、ホーン３２から樹脂材料に付与される超音波振動は、溶融樹脂の流通方向に対してほぼ垂直に直交する。振動子３１は、図示しない超音波発振器によって振動させられる。前記超音波発振器は、温度変化に伴う共振周波数の変化、あるいは条件の変化に伴う音響的な負荷変動に対応するため、振幅制御回路付自動周波数追尾型の発振器であるのが好ましい。
【００４４】
また、必要な超音波出力が一個の振動子３１では要求される値に達しない場合には、振動子３１を複数個使用することも可能である。その際には、同じ振動特性をもつ振動子３１を必要な本数だけ用意し、ホーン３２の外周面に均等間隔で取り付ければよい。
【００４５】
超音波振動の周波数及び振幅は、流路１１を流通する溶融状態の樹脂材料の内部で、有効にキャビテーションや超音波による圧力振動を発生させることができるものを選択するのが良い。具体的な周波数及び振幅は、樹脂の種類によって異なり、実験や経験値から選択する必要があるが、一般的なポリマー又はコポリマーでは、周波数は１０〜１００ｋＨｚ、好ましくは１５ＫＨｚ〜２５ＫＨｚの範囲内のもの、振幅は１μｍ〜５０μｍの範囲内のものを選択するとよい。
【００４６】
［ホーンの樹脂付着性］
ホーン３２と溶融状態の樹脂材料とはその付着性が高いことが好ましい。付着性が低いと、樹脂材料の物性等の向上を高めることができない。ホーン３２の振動に樹脂材料が追随せず、キャビテーションや超音波による圧力振動が有効に生じなくなったためと推定する。
【００４７】
そのため、ホーン３２の材質としては、超音波振動に対して必要な耐久性があり、振動の伝達損失が小さいかぎり、溶融状態の樹脂材料と付着性のよいものを選択する。樹脂材料が、無水カルボン酸又はその無水物で変性された樹脂を含む材料の場合は、付着性のよいホーン材質として、例えば、ジュラルミン、チタン、ステンレス、炭素鋼や合金鋼のような鋼鉄材、軟鉄等を挙げることができる。
【００４８】
また、ホーン材質として使える素材の中に、樹脂付着性のよい材料がない場合は、樹脂付着性の良い材料を、ホーン３２の端面にメッキしてもよいし、付着性のよい金属を溶融させて高速でホーン３２に衝突させて溶射し、ホーン３２を構成する金属の表面を改質するようにしてもよい。メッキや溶射する金属としては、樹脂材料との付着性が高いものを選択すればよい。なお、溶射加工後やメッキ後に行う表面の磨きを加減して凹凸を残し、樹脂材料の付着性をさらに高めるようにしてもよい。
【００４９】
樹脂材料に対するホーン３２の付着性は、種々の方法で試験することができる。例えば、ホーン３２を溶融樹脂とほぼ同じ温度まで加熱し、超音波振動させたホーン３２の先端を複数回（例えば１０回）溶融状態の樹脂材料に接触させ、ホーン３２の１／５以上に樹脂材料が付着するかどうかで行うようにしてもよい。
【００５０】
また、樹脂材料に対するホーン３２の付着性を向上させるために、ホーン３２の端面にサンドブラスト等やエッチングにより微小凹凸を形成したり、機械加工やレーザ加工等で溝を形成したりしてもよい。また、付着性を向上させるための付着性向上剤を塗布してもよい。このような付着性向上剤は、樹脂材料の種類や性質によっても異なるが、一般的なポリマー又はコポリマーの場合には、例えば無水マレイン酸やマレイン酸組成物を挙げることができる。
【００５１】
［振動伝達抑制手段］
ホーン３２の振動は、流路１１を流れる樹脂材料以外の他の部材、例えば、ダイス１やシリンダ２に伝達されないようにするのが好ましい。樹脂材料以外の前記他の部材に超音波振動が伝達されると、超音波振動のエネルギがそれだけ無駄に消費されることになるだけでなく、流路１１を形成する他の部材が、振動子３１と異なる周波数で振動すると、超音波の効果を損なうおそれがある。また、ダイス１やシリンダ２を損傷させる原因ともなる。
【００５２】
この実施形態では、振動伝達抑制のために、ホーン３２とダイス１との間に振動を吸収するパッキン１６を介在させている。また、後述するが、ホーン３２とダイス１のホーン挿入孔１２の内周面との間には、一定寸法のギャップＧが設けられている。このギャップＧも振動伝達抑制手段として機能する。
【００５３】
［パッキン］
振動伝達抑制手段であるパッキン１６は、ホーン押え１５とフランジ３３との間に介在して設けられる。パッキン１６の弾性（縦弾性係数又は横断性係数）Ｅはホーン３２の弾性Ｅｈとしたときに、Ｅ＜０．３Ｅｈとなるもの、好ましくは、Ｅ＜０．１Ｅｈとなるものを選択するとよい。この弾性条件を満足し、かつ、耐熱性を有するのであれば、パッキン１６の材質としてはゴム、樹脂、紙製の部材に樹脂を含浸させたもの又は金属等を使用することができる。
【００５４】
［ギャップ］
ギャップＧの寸法は、０．０５ｍｍより大きく０．５ｍｍより小さい範囲内で適宜に選択するとよい。ギャップＧの寸法が０．０５ｍｍ以下であると、ギャップＧが小さすぎてダイス１にホーン３２の振動が伝わりやすくなり、ダイス１を振動させることになる。なお、ギャップＧが０．５ｍｍより大きくなると、ギャップＧから流路１１を流れる樹脂材料が漏れ出しやすくなるおそれがあるが、その心配がない場合や、ギャップＧ以外の部位で、樹脂材料の漏れを防ぐ手段を講じている場合は、ギャップＧは０．５ｍｍを越えてもよい。
【００５５】
また、上記ギャップＧは、ホーン挿入孔１２に挿入されるホーン３２の全体に形成するのではなく、ホーン３２の先端面から所定の寸法ｔまで、部分的に形成してもよい。この寸法ｔは、ホーン３２の材質や大きさにもよるが、強度を考慮して１ｍｍ以上とし、また、ギャップＧによる効果を考慮して３０ｍｍ以下とするのが好ましい。
【００５６】
ホーン３２の振動がダイス１やシリンダ２に伝達されるかどうかは、例えば以下の手順で確認することができる。すなわち、ホーン３２をダイス１に装着した状態で、溶融状態の樹脂材料をシリンダ２からダイス１の流路１１に供給する。そして、１ＭＰａ以下の比較的低い圧力状態で樹脂材料の流れを停止させ、しかる後に、ホーン３２を振動させる。そして、ホーン３２から樹脂材料に超音波振動を付与する。そして、ホーン３２と同様の弾性率を有する鉄、銅、真鍮、アルミニウム等の金属片（幅２〜２０ｍｍ、長さ５０〜２５０ｍｍ程度）をダイス１やシリンダ２に押し当てて、振動が伝達されているかどうかを確認する。
【００５７】
図４は、本発明を押出成形装置の溶融混練機に適用した他の実施形態にかかり、（ａ）は、超音波振動付与装置を装着したシリンダの全体構成を示す概略図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ方向断面図である。
この押出成形装置５０は、ペレット等の押出し成形に用いられるもので、押出し金型５２と、この押出し金型５２に樹脂材料を溶融・混練して供給する溶融混練機５１とを有している。
【００５８】
溶融混練機５１は、シリンダ５１１と、このシリンダ５１１内で回転して樹脂材料の混合と押出しとを行うスクリュー５１２と、シリンダ５１１に樹脂材料を供給するホッパ５１３と、シリンダ５１１内部の樹脂材料を加熱する加熱ヒータ５１６と、スクリュー５１２を回転させる駆動装置５１４とを有している。
【００５９】
そして、シリンダ５１１の周囲に設けた加熱ヒータ５１６でシリンダ５１１を加熱することで、ホッパ５１３から供給された樹脂材料を溶融し、駆動装置５１４によるスクリュー５１２の回転によって、溶融した樹脂材料を混練しながら押出し金型５２に向けて押し出す。
【００６０】
加熱ヒータ５１６によって樹脂材料が溶融されるシリンダ５１１の圧縮部のほぼ中央には、その外周面に、超音波を伝達するリング状の振動伝達部材５４が装着されている。そして、この振動伝達部材５４の外周には、振動伝達部材５４に超音波振動を付与するための振動子５３が一つ設けられている。この実施形態では、振動子５３と振動伝達部材５４とで振動体が構成される。
なお、この実施形態においても、超音波を他の部材に伝達させないための振動伝達抑制手段が設けられているが、先の実施形態と同様であるため、詳しい説明は省略する。
【００６１】
また、この実施形態においては、シリンダ５１１の外壁のうち、振動伝達部材５４と接触している部分が、振動子５３の振動を樹脂材料に伝達する振動伝達手段として機能する。そのため、シリンダ５１１の当該部分の内周面に、表面加工や表面処理を施し、樹脂材料との付着性を向上させるとよい。樹脂材料との付着性を向上させるための具体的手段については、先の実施形態で説明したとおりである。
【００６２】
上記構成の振動体においては、振動子５３が振動すると、この振動が振動伝達部材５４に伝達され、径方向の振動となって、シリンダ５１１に付与される。すなわち、シリンダ５１１内における樹脂材料の流れ方向に直交する方向から、樹脂材料に超音波振動が付与されるわけである。
【００６３】
なお、上記構成の振動体においては、シリンダ５１１の樹脂材料と接する面で節部を有しない振動を樹脂材料に付与するものであってもよい。この場合、振動伝達部材５４は、シリンダ５１１の外径と同一の内径を有し、かつ、振動伝達部材５４の内周面に振動の腹がくる限り肉厚は可能な限り厚くするのがよい。
【００６４】
また、振動子５３と振動伝達部材５４とを所定長さの棒状の振動ホーンで連結し、この振動ホーンを介して、振動子５３の振動を振動伝達部材５４に伝達するようにしてもよい。
【００６５】
また、振動伝達部材５４及び振動子５３は、金属，セラミックス，グラファイト等を用いて形成することができるが、振動の伝達損失の観点からすると、伝達損失の小さいアルミ合金，チタン合金が好ましい。
振動伝達部材５４の固定は、共振をできるだけ妨げないようにして行なう必要がある。振動伝達部材５４には、固定用の節部を発生させ、この節部を利用してシリンダ５１１に固定するようにするとよい。
【００６６】
振動子５３は、図示しない超音波発振器によって振動させられる。この実施形態においても、超音波発振器は、温度変化に伴う共振周波数の変化、あるいは成形条件の変化に伴う音響的な負荷変動に対応するため、振幅制御回路付自動周波数追尾型の発振器であるのが好ましい。
【００６７】
また、必要な超音波出力が一個の振動子では要求される値に達しない場合には、振動子５３を複数個使用することも可能である。この場合には、同じ振動特性をもつ振動子５３を必要な本数用意し、振動伝達部材５４の外周面に均等間隔で取り付ければよい。
【００６８】
さらに大きな振動を振動伝達部材５４に付与するために、超音波出力合成器を用いることもできる。この場合は、例えば、図５に示すように、振動特性を損なわないように多角形（八角形以上）に形成した振動板５５の各辺に振動子５３を接合し、これら振動子５３を同一位相で振動させ、その出力を中央部に集めて、中央部に設けた共振棒５６から振動伝達部材５４に振動を付与するようにするとよい。
【００６９】
上記構成からなる押出し成形装置５０によれば、樹脂材料を溶融して押出し金型５２に供給するときに、超音波発振器によって振動子５３から振動伝達部材５４に超音波振動を付与する。これにより、溶融混練機５１の内部を流れる樹脂材料に、その流れに対して垂直方向から超音波振動を付与することができる。これにより、樹脂材料の衝撃強度や伸び等の物性値を高めることができ、高速度の押出成形が可能となる。
【００７０】
上記構成の超音波振動付与装置によって超音波振動を付与することで、機能性の向上、混練性，相溶性の向上及び樹脂変性の容易化を図る樹脂材料としては、反射材や自動車用材料として広く使用されているポリマーやコポリマーを挙げることができる。
【００７１】
前記の「樹脂材料」としては、例えばポリスチレン系樹脂、（例えば、ポリスチレン、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体等）、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、飽和ポリエステル樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、生分解性ポリエステル樹脂（例えば、ポリ乳酸のようなヒドロキシカルボン酸縮合物、ポリブチレンサクシネートのようなジオールとジカルボン酸の縮合物等）ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、スチレン系エラストマー等の１種または２種以上の混合物が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂中では、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、特にポリスチレン、ポリプロピレンが好ましい。
【００７２】
また、前記の「樹脂材料」は、加工温度付近で測定するメルトフローインデックスが０．０５〜１０００ｇ／１０分、好ましくは０．１〜１０００ｇ／１０分、さらに好ましくは１〜１０００ｇ／１０分の程度の範囲にあるのがよい。
また、変性剤を添加することなく樹脂変性を容易にする場合に、ポリマーやコポリマー等の樹脂材料に添加するフィラーとしては、例えば、酸化チタン、シリカ、炭酸カルシウム、ガラスビーズ等の球状フィラー、タルク、マイカ、クレイ等の板状フィラー、カーボンナノチューブ、炭素繊維、ガラス繊維等の繊維状又は棒状フィラー等を挙げることができる。
【００７３】
また、低融点合金のように押出し混練時には溶融状態であり常温では固体となる物質も含まれる。粒子径も特に限定されないが、１μｍ以下のもの、特に０．１μｍ以下の粒子径にも適用が可能である。フィラーの配合量は特に限定されないが、１ｗｔ％程度から数十ｗｔ％の高い配合率のものまで適用が可能である。
【００７４】
［第一の実施例］
樹脂材料ＰＰ（ポリプロピレン）／エストラマー
（１）押出機：日本製鋼所製ＴＥＸ３０Ｈ二軸押出機を使用し、シリンダ温度１８０℃、ダイス温度１８０℃ 吐出量２ｋｇ／ｈ スクリュー回転数１００ＲＰＭとした。
スクリューディメンジョンＡ：標準ディメンジョン
スクリューディメンジョンＢ：強混練ディメンジョン
（２）超音波：上記二軸押出機の出口部に、樹脂組成物に対して垂直方向に振動を加えるホーンを取り付けたダイスを装着した。
周波数：１９．５ｋＨｚ
振幅：７μｍ
ホーン素材：ジュラルミン Ｅｈ＝７×１０＾１０Ｐａ
（３）材料組成：組成むらを防止するために、ＰＰ／ＥＰＤＭ＝ＪＳＲ製（配合比２５：７５）の組成を持つマスターバッチをＰＰで希釈し、又はＰＰと無水マレイン酸で希釈し、下記Ａ，Ｂの配合になるようにドライブレンドした材料を、押出機のフィーダに投入した。
Ａ：ＰＰ／ＥＰＤＭ＝７５／２５（ＰＰ＝出光石油化学（株）製Ｆ−７０４ＮＰ，ＥＰＤＭ＝ＪＳＲ（株）製ＥＰ３３）
Ｂ：ＰＰ／ＥＰＤＭ／無水マレイン変性ＰＰ＝７５／２５／１（ＰＰ＝同上，ＥＰＤＭ＝同上、無水マレイン酸変性ＰＰ＝三洋化成工業（株）製Ｈ−１０００Ｐ）
【００７５】
（４）比較例
【表１】
【００７６】
（備考）
・流路（ｍｍ）とは、ホーン先端と、その対面にあって流路を形成するダイス内面との距離である。
・比較例１：ホーン、ダイスを取り付けた状態で超音波印加なしとした。
・比較例２：強混練スクリューディメンジョンにてシリンダ温度１２０〜２００℃
吐出量５ｋｇ／ｈ スクリュー回転転３７０ＲＰＭにて、超音波印加なしで混練した。
・比較例３：強混練スクリューディメンジョンにてシリンダ温度２００℃吐出量５ｋｇ／ｈ、スクリュー回転転１００ＲＰＭにて、超音波印加なしで混練した。
・比較例４：超音波を印加するが、パッキンなしギャップなしでダイスが振動する条件とした。
【００７７】
（５）実施例
【表２】
【００７８】
（備考）
・実施例は全て、前記（２）の条件で超音波を印加した。
・実施例、比較例とも、押し出して得られた成形体（ペレット）を、射出成形して試験片を作り、下記規格で測定した。
引張弾性率：ＪＩＳ Ｋ７１６１：９４でダンベル形状の試験片を作成し、
ＪＩＳ Ｋ７１６２：９４規定で引張試験して、求めた。
シャルピー衝撃強度：ＪＩＳ Ｋ７１１１：９６
・実施例１：パッキンとギャップによりダイス振動が抑制された状態（実施例２〜４でも同じ）。強混練では達成できないレベルに衝撃強度が向上した。
・実施例２：事前に先端をマレイン酸変性組成物（マレイン酸変性ＰＰ）で処理したホーンを使用。ホーン先端の印加面には幅１ｍｍ、間隔２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの溝加工を施した。
・実施例３：同処理を施したホーンを使用し流路を４ｍｍとした。この実施例について、２００００倍の電子顕微鏡で観察した結果、混合したＰＰとエストラマーの間に界面が形成され、前記界面においてＰＰマトリックス側にエストラマーが羽毛状に滲み出た構造のものとなっていた。
・実地別４：処理を行わないホーンを使用したが組成物に無水マレイン酸を添加した。
・実施例５：先端にサンドフラスト加工を施したジュラルミン製ホーンを使用した。
【００７９】
［第二の実施例］
樹脂材料ＰＰ／エストラマー／タルク
（１）押出機：日本製鋼所製ＴＥＸ３０Ｈ二軸押出機を用い、シリンダ温度１８０℃、ダイス温度１８０℃ 吐出量３ｋｇ／ｈ スクリュー回転数１００ＲＰＭとした。
スクリューディメンジョンＡ
（２）超音波：第一の実施例と同じとした。
（３）材料組成：組成むらを防止するために予め二軸混練機でブレンドした下記材料を押出機のフィーダに投入した。
Ｃ：ＰＰ１／ＰＰ２／ＥＢＭ／タルク／酸化防止剤／結晶核材＝１１．５／５３／２７／８．５／０．１／０．１（ＰＰ１＝出光石油化学（株）製ホモＰＰ）Ｈ−５０００、ＰＰ２＝同（ブロックＰＰ）Ｊ−３０５７ＨＰ、ＥＢＭ＝三井化学（株）製ＩＴ１００）
Ｄ：ＰＰ／マレイン酸変性ＰＰ／ＥＢＭ／有機化クレイ＝４２／３０／２０／８（組成中の無機成分５ｗｔ％）（ＰＰ＝出光石油化学（株）製（ブロックＰＰ）Ｊ−７８３ＨＶ、マレイン酸変性ＰＰ 東洋化成工業（株）製Ｈ−１０００Ｐ、ＥＢＭ＝三井化学（株）製ＩＴ−１００、有機化クレイ＝コープケミカル（株）製ＭＥＥ
【００８０】
（４）比較例
【表３】
【００８１】
（５）実施例
【表４】
【００８２】
（備考）
・実施例は全て、前記（２）の条件で超音波を印加した。
・実施例、比較例とも、押し出しして得られた成形体（ペレット）を、射出成形して試験片を作り、下記規格で測定した。
引張破断伸び：ＪＩＳ Ｋ７１６１：９４でダンベル形状の試験片を作成し、ＪＩＳ Ｋ７１６２：９４規定で引張試験して、求めた。
シャルピー衝撃強度：ＪＩＳ Ｋ７１１１：９６
・これらは全てパッキンとギャップによりダイスは振動しない状態で実施した。
・実施例６：先端部に幅１ｍｍ、間隔２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの溝加工を施したホーンを使用。伸び及び衝撃強度が飛躍的に向上した。
・実施例７：実施例６のホーンにさらにクロムメッキを施した。
・実施例８：ホーン先端の印加面には幅１ｍｍ、間隔１ｍｍ、深さ１ｍｍの溝加工を施し、マレイン酸組成物で処理を施した。衝撃強度が飛躍的に向上した。
【００８３】
［第三の実施例］
（１）押出機：東洋精機（株）製ラボプラストミルを使用し、シリンダ温度１８０℃、ダイス温度１８０℃，吐出量３ｋｇ／ｈ、スクリュー回転数１００ＲＰＭとした。
（２）超音波：上記と同じ
（３）材料組成：ドライブレンドした下記材料をラボプラストミルのフィーダに投入した。
Ｅ：ＰＰ／酸化チタン／無水マレイン酸＝９８／２／１（ＰＰ＝出光石油化学（株）製（ホモＰＰ）Ｊ−２０００ＧＰ、酸化チタン＝石原産業（株）製ＣＲ６３（粒子径２００ｎｍ）、無水マレイン酸＝三洋化成工業（株）製Ｈ−１０００Ｐ）
Ｆ：ＰＰ／酸化チタン／無水マレイン酸＝９０／１０／１（同上）
【００８４】
（４）比較例
【表５】
【００８５】
（５）実施例
【表６】
【００８６】
（備考）
・実施例は全て、前記（２）の条件で超音波を印加した。
・これらは全てパッキンとギャップによりダイスは振動しない状態で実施した。
・比較例８と実施例９は材料組成Ｅで超音波あり／なしで比較し、比較例９と実施例１０は材料組成Ｆで超音波あり／なしで比較した。
【００８７】
比較例９と実施例９の分散状態を定量化し、得られたペレットを２３０℃で厚さ１００μｍにプレス成形したシートの面積４２０ｍｍ２を、無作為に光学顕微鏡にて写真撮影した。写真をもとに５０μｍ以上の凝集体の数、大きさを求めた。また、面積平均径、体積平均径、径の分布を算出してその結果を比較した。
【００８８】
【表７】
【００８９】
この表からわかるように、超音波振動を付与することにより、凝集体の数、大きさ、大きさの分布ともに顕著な分散効果が得られた。
上記の実施例１〜３からわかるように、本発明においては、押出成形品の剛性が約３０％〜１００％向上した。また、フィラーの分散度も、二倍程度に改善された。
【００９０】
［第４の実施例］
実施例１１〜１３は、図４の押出し成形装置を用い、以下の材料及び条件で、ペレットを製造し、そのペレットを射出成形して試験片を作り、物性評価を行った。
リング状振動伝達材は、実施例１と同じギャップ、パッキンにより、シリンダーの振動が、実質振動しない状態に抑制されていた。
比較例１０〜１２は、ペレット製造時に超音波振動を付与しない以外は、各々実施例１１〜１３と同様に行った。
引張強度、伸び、曲げ強度、衝撃強度の物性の違いを比較し、その向上化率を評価した。その結果を表１に示す。なお、表１の物性の向上化率は、超音波処理が有り（実施例）の場合の物性をＴ１、無しの場合（比較例）の物性をＴ２として、｛（Ｔ１−Ｔ２）／Ｔ２｝×１００（％）の式で求めた。
引張強度，伸び、曲げ強度、衝撃強度の測定は、以下の規格に従った。
引張強度，伸び ＪＩＳ Ｋ７１６２：９４
衝撃強度 ＪＩＳ Ｋ７１１１：９６
また、以下の実施例１１〜１３では、いずれにおいても、ペレット製造時に、中心周波数：１９ＫＨｚ、振幅：１０μｍの超音波を、１０秒間付与するものとした。
【００９１】
（実施例１１及び比較例１０）
材料：ブレンド比率７０ｗｔ％−３０ｗｔ％のＰＰ−ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン共重合エラストマー）
（実施例１２及び比較例１１）
材料：ブレンド比率７０ｗｔ％−３０ｗｔ％のＰＰ−メタロセンＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）
（実施例１３及び比較例１２）
材料：ブレンド比率７０ｗｔ％−３０ｗｔ％のＰＰ−ＥＢＭ（エチレン・ブチレン共重合エラストマー）
【００９２】
【表８】
【００９３】
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、上記の樹脂材料の流路１１に複数のホーン３２，３５を設ける場合は、異なる方向にホーン３２，３５を取り付けて複数の方向から樹脂材料に超音波振動が付与されるようにしてもよい。
また、上記の説明では流路１１を流れる樹脂材料に直接ホーン３２，３５の端面が接触するように、つまり、ホーン３２，３５の端面が流路１１の一部を構成するようにしているが、ホーン３２，３５の振動を樹脂材料に伝達する振動伝達部材を介して、超音波振動がホーン３２，３５から樹脂材料に伝達されるようにしてもよい。例えば、流路１１の外周面にホーン３２，３５を当接させ、流路１１の壁面を通してホーン３２，３５の振動が樹脂材料に伝達されるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、溶融時の粘度が大きい熱可塑性樹脂にも適用が可能であるが、硬化前後の熱硬化性樹脂の方がキャビテーションや超音波による圧力振動が発生しやくすく、好適である。
また、二重結合を有するエストラマーに限らず、二重結合を含まないエストラマーにおいても物性の向上が確認され、適用が可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融・流動状態の樹脂材料に、超音波振動を付与する超音波振動付与装置において、
超音波振動を前記樹脂材料に付与する振動子又はこの振動子の振動を前記樹脂材料に伝達する振動伝達部材を有し、
この振動子と前記樹脂材料を接触させて、又は前記振動伝達部材を前記樹脂材料に接触させて、前記振動子又は前記振動伝達部材を前記樹脂材料の流路に設け、
前記振動子の振動又は前記振動伝達部材の振動により、前記樹脂材料以外の他の部材が実質的に振動しないように、振動伝達抑制手段を設けたこと、
を特徴とする樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項２】
前記振動子又は前記振動伝達部材として、前記樹脂材料と付着性の高いものを選択したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項３】
前記振動子又は前記振動伝達部材が、前記樹脂材料の流動方向に対し直交する方向に前記振動を伝達させるよう、位置決めされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項４】
前記振動伝達抑制手段が、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材との間に介在させた弾性体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項５】
前記振動体又は前記振動伝達部材の内部を伝わる振動の節部分に、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材とを連結する連結部を張り出して形成し、前記連結部と前記他の部材との間に前記弾性体を介在させたことを特徴とする請求項４に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項６】
前記振動体又は前記振動伝達部材の弾性をＥｈ、前記弾性体の弾性をＥとしたときに、Ｅ＜０．３Ｅｈであることを特徴とする請求項４又は５に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項７】
前記振動伝達抑制手段が、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材との間に設けられたギャップであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項８】
前記ギャップの大きさを、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項７に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項９】
前記振動体又は前記振動伝達部材が前記樹脂材料に接触して振動を付与する振動印加面に、前記樹脂材料の付着性を向上させるための表面加工及び／又は表面処理を施したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１０】
前記表面加工又は前記表面処理が、凹凸又は溝の形成，メッキ処理及び付着性向上剤の塗布処理，溶射のいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項９に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１１】
前記付着性向上剤が無水マレイン酸又はマレイン酸組成物であることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１２】
前記振動子又は前記振動伝達部材が、円柱状、板状、リング状、円錐状、円錐台状、コニカル型、エキスポネンシャル型、直方体状、立方体状、及びこれらにスリットや切り込み、フランジを形成したもののいずれかの形状を有するホーンであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１３】
前記ホーンを、前記流路に沿って直列又は並列に複数設けたことを特徴とする請求項１２に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１４】
複数の前記ホーンを前記流路の周囲に配置し、異なる方向から前記樹脂材料に振動を付与することを特徴とする請求項１２に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１５】
前記流路が、押出成形装置又は射出成形装置のシリンダ、押出機又は混練機のシリンダー、チャンバー、前記シリンダーの出口より下流側及び金型のいずれかに形成されたものであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１６】
前記樹脂材料が、二種以上の樹脂及び／又はエラストマーの混合物、樹脂及び／又はエラストマーと充填材の混合物のいずれかであることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の、樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の超音波振動付与装置を、溶融状態の樹脂材料が流通する流路に設け、
前記樹脂材料の流通方向と直交する方向から、前記流路を流通する前記樹脂材料に前記超音波振動を付与し、
前記振動子又は振動伝達部材を除く他の部材を実質的に振動させない条件の下で、前記振動子又は振動伝達部材を通じて超音波振動を付与したこと、
を特徴とする樹脂材料の溶融成形方法。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれかに記載の超音波振動付与装置を用いて生成されたことを特徴とする樹脂組成物。
【請求項１９】
請求項１８に記載の樹脂組成物であって、二種以上の熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーを混合してなり、混合した前記熱可塑性樹脂の間に界面が形成され、前記界面において一方の熱可塑性樹脂が他方の熱可塑性樹脂中に羽毛状に滲み出た構造を有することを特徴とする樹脂組成物。
【請求項１】
溶融・流動状態の樹脂材料に、超音波振動を付与する超音波振動付与装置において、
超音波振動を前記樹脂材料に付与する振動子又はこの振動子の振動を前記樹脂材料に伝達する振動伝達部材を有し、
この振動子と前記樹脂材料を接触させて、又は前記振動伝達部材を前記樹脂材料に接触させて、前記振動子又は前記振動伝達部材を前記樹脂材料の流路に設け、
前記振動子の振動又は前記振動伝達部材の振動により、前記樹脂材料以外の他の部材が実質的に振動しないように、振動伝達抑制手段を設けたこと、
を特徴とする樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項２】
前記振動子又は前記振動伝達部材として、前記樹脂材料と付着性の高いものを選択したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項３】
前記振動子又は前記振動伝達部材が、前記樹脂材料の流動方向に対し直交する方向に前記振動を伝達させるよう、位置決めされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項４】
前記振動伝達抑制手段が、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材との間に介在させた弾性体であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項５】
前記振動体又は前記振動伝達部材の内部を伝わる振動の節部分に、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材とを連結する連結部を張り出して形成し、前記連結部と前記他の部材との間に前記弾性体を介在させたことを特徴とする請求項４に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項６】
前記振動体又は前記振動伝達部材の弾性をＥｈ、前記弾性体の弾性をＥとしたときに、Ｅ＜０．３Ｅｈであることを特徴とする請求項４又は５に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項７】
前記振動伝達抑制手段が、前記振動体又は前記振動伝達部材と前記他の部材との間に設けられたギャップであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項８】
前記ギャップの大きさを、０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項７に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項９】
前記振動体又は前記振動伝達部材が前記樹脂材料に接触して振動を付与する振動印加面に、前記樹脂材料の付着性を向上させるための表面加工及び／又は表面処理を施したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１０】
前記表面加工又は前記表面処理が、凹凸又は溝の形成，メッキ処理及び付着性向上剤の塗布処理，溶射のいずれか又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項９に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１１】
前記付着性向上剤が無水マレイン酸又はマレイン酸組成物であることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１２】
前記振動子又は前記振動伝達部材が、円柱状、板状、リング状、円錐状、円錐台状、コニカル型、エキスポネンシャル型、直方体状、立方体状、及びこれらにスリットや切り込み、フランジを形成したもののいずれかの形状を有するホーンであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１３】
前記ホーンを、前記流路に沿って直列又は並列に複数設けたことを特徴とする請求項１２に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１４】
複数の前記ホーンを前記流路の周囲に配置し、異なる方向から前記樹脂材料に振動を付与することを特徴とする請求項１２に記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１５】
前記流路が、押出成形装置又は射出成形装置のシリンダ、押出機又は混練機のシリンダー、チャンバー、前記シリンダーの出口より下流側及び金型のいずれかに形成されたものであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１６】
前記樹脂材料が、二種以上の樹脂及び／又はエラストマーの混合物、樹脂及び／又はエラストマーと充填材の混合物のいずれかであることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の、樹脂材料への超音波振動付与装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の超音波振動付与装置を、溶融状態の樹脂材料が流通する流路に設け、
前記樹脂材料の流通方向と直交する方向から、前記流路を流通する前記樹脂材料に前記超音波振動を付与し、
前記振動子又は振動伝達部材を除く他の部材を実質的に振動させない条件の下で、前記振動子又は振動伝達部材を通じて超音波振動を付与したこと、
を特徴とする樹脂材料の溶融成形方法。
【請求項１８】
請求項１〜１６のいずれかに記載の超音波振動付与装置を用いて生成されたことを特徴とする樹脂組成物。
【請求項１９】
請求項１８に記載の樹脂組成物であって、二種以上の熱可塑性樹脂及び／又はエラストマーを混合してなり、混合した前記熱可塑性樹脂の間に界面が形成され、前記界面において一方の熱可塑性樹脂が他方の熱可塑性樹脂中に羽毛状に滲み出た構造を有することを特徴とする樹脂組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／００７３７３
【国際公開日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【発行日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１１８３２（Ｐ２００５−５１１８３２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１００２６
【国際出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【発行日】平成１８年１１月２４日（２００６．１１．２４）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１００２６
【国際出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
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