(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二軸スクリュ式混練押出機(1)の最上流位置に設けられたホッパー(3)に合成樹脂原料と木粉原料とを供給し、前記ホッパー(3)下流のガス抜きシリンダ(5)でガス及び水分を除去し、前記ガス抜きシリンダ(5)下流の混練部(6)にて混練し、その後、オープンベント(7)及び真空引ベント(8)で揮発分及び水分を除去した後に、前記スクリュ式混練押出機(1)の最下流位置のカッティング装置(100)でペレット化することを特徴とする木粉コンパウンドペレット造粒方法。
【請求項２】
前記木粉原料は、未乾燥微粉木粉よりなることを特徴とする請求項１記載の木粉コンパウンドペレット造粒方法。
【請求項３】
前記混練部(6)のニーディングディスクの外径は、前記合成樹脂原料の粘度によって変えることを特徴とする請求項１又は２記載の木粉コンパウンドペレット造粒方法。
【請求項４】
最上流位置にホッパー(3)を有すると共に、前記ホッパー(3)から下流側に向けてガス抜きシリンダ(5)、混練部(6)、オープンベント(7)、真空引ベント(8)及びカッティング装置(100)を有する二軸スクリュ式混練押出機(1)で構成される木粉コンパウンドペレット造粒装置において、前記ホッパー(3)に合成樹脂材料と木粉原料とを供給して前記混練部(6)にて混練する構成としたことを特徴とする木粉コンパウンドペレット造粒装置。
【請求項５】
前記カッティング装置(100)のダイス(53)の上流位置に設けられたダイホルダ(51)及びアダプタ(50)と、前記アダプタ(50)とダイホルダ(51)との間に設けられたブレーカプレート(54)とを備え、前記二軸スクリュ式混練押出機(1)の二軸スクリュ(1a)は前記アダプタ(50)及びブレーカプレート(54)を貫通し、前記二軸スクリュ(1a)のスクリュ先端部(1aA)は前記ダイホルダ(51)を貫通して前記ダイス(53)内へ案内されていることを特徴とする請求項４記載の木粉コンパウンドペレット造粒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木粉コンパウンドペレット造粒方法及び装置に関し、特に、サイドフィーダの採用をやめて、ホッパー内に合成樹脂原料と木粉原料とを供給することにより、装置の全長を長くすることなく、従来よりも長い混練部によって十分に混練し、物性を向上させるための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、木粉を混合材料とする木粉コンパウンドのカッティング装置については、すでに、特願２０００−１５１２９１号の提案において、以下のような技術が示されている。すなわち、図３において、符号３０で示されるものは二軸スクリュ式混練押出機１による木粉コンパウンドペレット造粒装置であり、この二軸スクリュ式混練押出機１の側部にはスクリュ式サイドフィーダ２が設けられている。前記二軸スクリュ式混練押出機１は、最上流位置に駆動装置３１が連結され、順次先端方向すなわち下流方向へ、それぞれ１個のシリンダーブロックで構成される樹脂供給ホッパー３、第１混練部４、スクリュ式サイドフィーダ２、ガス抜きシリンダ５、第２混練部６、オープンベント部７、３個のシリンダーブロックで構成される真空引ベント部８、２個のシリンダーブロックで構成される押出し部９およびダイス１０により構成されている。
【０００３】
以上のように構成された木粉コンパウンドペレット造粒装置３０において、二軸スクリュ式混練押出機１の各部のシリンダが所定の温度に昇温された状態で、駆動装置３１を起動して二軸スクリュ１ａを回転駆動し、樹脂供給ホッパー３から合成樹脂原料を供給する。
他方、サイドフィーダ２においても、駆動装置２ａを起動してスクリュ２ｂを回転駆動し、木粉原料ホッパー２ｃから微粉状の木粉原料を供給する。この木粉原料は、回転するスクリュ２ｂにより第２混練部６を先端方向へ輸送され、合成樹脂原料と共に加熱および回転する二軸スクリュ１ａから剪断作用により、混練溶融される。
【０００４】
混練溶融された木粉原料と合成樹脂原料は、ガス抜きシリンダ５を通過し、第２混練部６において混練溶融され、その後、オープンベント部６、真空引ベント部８、押出し部９を経てダイス１０から押出される。このダイス１０は、カッティング装置１００の一部を構成しており、このダイス１０を経て棒状又はシート状に形成された複合樹脂材は、カッティングされてペレット化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の木粉コンパウンドペレット造粒方向および装置は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、二軸スクリュ式混練押出機の側部に木粉原料を供給するためのサイドフィーダが設けられているため、各混練部のシリンダブロックの数が少なくなり、混練度合が不充分で、製造された複合樹脂材の強度が低くなっていた。また、第１混練部を通過した合成樹脂原料に木粉原料が添加され、第２混練部において混合・混練されているが、半溶融状態の合成樹脂原料は粘度が低くなってスクリュから受ける剪断作用が弱くなり、添加された木粉原料の混練分散が不充分となり、不均一な複合樹脂材が製造され、その結果、その強度が低くなっていた。
【０００６】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、特に、サイドフィーダの採用をやめて、ホッパー内に合成樹脂原料と木粉原料とを供給することにより、装置の全長を長くすることなく、従来よりも長い混練部によって充分に混練し、物性を向上させるようにした木粉コンパウンドペレット造粒方法および装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による木粉コンパウンドペレット造粒方法は、二軸スクリュ式混練押出機の最上流位置に設けられたホッパーに合成樹脂原料と木粉原料とを供給し、前記ホッパー下流のガス抜きシリンダでガス及び水分を除去し、前記ガス抜きシリンダ下流の混練部にて混練し、その後、オープンベント及び真空引ベントで揮発分及び水分を除去した後に、前記スクリュ式混練押出機の最下流位置のカッティング装置でペレット化することを特徴とする方法であり、また、前記木粉原料は、未乾燥微粉木粉よりなる方法であり、また、前記混練部のニーディングディスクの外径は、前記合成樹脂原料の粘度によって変化させる方法である。
また、本発明による木粉コンパウンドペレット造粒装置は、最上流位置にホッパーを有すると共に、前記ホッパーから下流側に向けてガス抜きシリンダ、混練部、オープンベント、真空引ベント及びカッティング装置を有する二軸スクリュ式混練押出機で構成される木粉コンパウンドペレット造粒装置において、前記ホッパーに合成樹脂材料と木粉原料とを供給して前記混練部にて混練する構成であり、また、前記カッティング装置のダイスの上流位置に設けられたダイホルダ及びアダプタと、前記アダプタとダイホルダとの間に設けられたブレーカプレートとを備え、前記二軸スクリュ式混練押出機の二軸スクリュは前記アダプタ及びブレーカプレートを貫通し、前記二軸スクリュのスクリュ先端部は前記ダイホルダを貫通して前記ダイス内へ案内されている構成である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による木粉コンパウンドペレット造粒方法および装置の好適な実施の形態について説明する。尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
図１は、本発明による木粉コンパウンドペレット造粒装置３０を示すもので、符号１で示されるものは二軸スクリュ式混練押出機であり、この二軸スクリュ式混練押出機１は、一端に駆動装置３１が連結され、最上流位置から順次先端方向すなわち下流方向へ向けて配設されたホッパー３、１個のシリンダーブロックで構成されるガス抜きシリンダ５、５個のシリンダーブロックで構成される混練部６、１個のシリンダーブロックで構成されるオープンベント７、３個のシリンダーブロックで構成される真空引ベント部８、１個のシリンダーブロックで構成される押出し部９およびカッティング装置１００が接続されたダイス１０により構成されている。また、前記混練部６に位置する二軸スクリュ１ａは弱混練スクリュにより構成されている。
【０００９】
前記二軸スクリュ式混練押出機１のシリンダ１ｂの先端には、図２で示されるように、アダプタ５０及びダイホルダ５１が軸方向に重合して設けられ、このダイホルダ５１の先端にノズル孔５２を有するダイス５３が取付けられている。
前記アダプタ５０とダイホルダ５１との間には、輪状のブレーカプレート５４が設けられ、この二軸スクリュ１ａはアダプタ５０及びブレーカプレート５４を貫通し、この二軸スクリュ１ａのスクリュ先端部１ａＡはダイホルダ５１を貫通してダイス５３のノズル孔５２に連通する凹部５３ａ内に案内されている。
前記凹部５３ａはダイホルダ５１のテーパ凹部５１ａに連通し、ブレーカプレート５４を経て送られた混合原料がこの各凹部５１ａ〜５３ａを経て滞留の発生が少ない状態下でノズル孔５２に送られるように構成されている。
【００１０】
以上のように構成された木粉コンパウンドペレット造粒装置３０において、木粉を添加材料とする混合原料の製造が以下のように行われる。すなわち、各部のシリンダが所定の温度に昇温された状態で、駆動装置３１を起動して二軸スクリュ１ａを回転駆動し、ホッパー３に合成樹脂原料と木粉原料とからなる混合原料を供給する。
このホッパー３に供給された混合原料は、回転する二軸スクリュ１ａにより、先端方向すなわち下流方向へ順次輸送されると同時に、昇温されたシリンダからの加熱および回転する二軸スクリュ１ａによる剪断作用により、混練溶融される。
【００１１】
前記混合原料は、ガス抜きシリンダ５を通過し、混練部６において混練溶融されるが、この混練部６では、二軸スクリュ１ａが周知の弱混練性能のスクリュで構成されていることにより、混合原料中の合成樹脂原料は急激に溶融することが無く、合成樹脂原料の粘性が高く剪断作用を受け易い状態で長区間（すなわち、サイドフィーダが採用されていない分、混練部の長さが長く形成されている）において混練される。その後、オープンベント７、真空引ベント部８、押出し部９を経てダイス１０から押出される。尚、混合原料の混練溶融において、原料に含まれる空気、水分、揮発成分等のガスは、ガス抜きシリンダ５およびオープンベント７から自然排気される。自然排気されないガスは、真空引ベント部８から、図示しない真空吸引装置により強制的に吸引排気される。ガス抜きが充分に行われた混合材料は、前述のように押出し部９を経てダイス１０から押出され、ダイス１０に接続されたカッティング装置１００によってカッティングされ、木粉を含む混合材料からなる木粉コンパウンドペレットを得ることができる。また、木粉原料としては、未乾燥粉に限らず乾燥木粉でも使用でき、さらに木粉の種類としては微粉木粉のみでなく通常の木粉にも適用できる。
【００１２】
尚、二軸スクリュ式混練押出機１としては、二軸以外の単軸、二軸の噛合い、非噛合い、同方向回転、あるいは異方向回転の何れの形式でも良い。また、混練部６の弱混練機能を有するスクリュの一形状として、通常の外径よりも小さく構成し、スクリュ外径とシリンダ内径との間の隙間を大きく構成する方法がある。また、混練部６のニーディングディスクは、合成樹脂材料の粘度によってその外径を変化させており、スクリュクリアランスの範囲としては、通常のクリアランスの９倍までが好適である。
【００１３】
実施例
図１に示される１２個のシリンダで構成されるＬ／Ｄ＝４２、スクリュ径６９ｍｍの新旧噛合い同方向回転二軸スクリュ式混練押出機により、同一の下記混合原料から木粉混合合成樹脂材料を製造し、得られた結果を以下に示す。
合成樹脂原料：
ポリプロピレン（メルトインデックス：１７）ペレット  ５０重量％
木粉原料：
水分含有率：７〜８％、平均粒径：５０μｍ            ５０重量％
【００１４】
【表１】
0003689348.tif 000002
【００１５】
また、比較例として、図３に示される従来の木粉コンパウンドペレット造粒装置３０を用いてメルトインデックス１７のポリプロピレン（ｐｐ）ペレット５０％に対し、水分含有率７〜８％、平均粒径５０μｍの木粉５０重量％の配合で行った結果は次の通りである。
【００１６】
【表２】
0003689348.tif 000003
【００１７】
上記において、合成樹脂原料としてメルトインデックス１７のポリプロピレンを使用しているが、メルトインデックスが大きい場合、大きくなるに連れて粘性が低下するので、スクリュの剪断作用も受け難くなり、分散および曲げ強度の差は、さらに大きくなるものと予測される。
【００１８】
【発明の効果】
本発明による木粉混合コンパウンドペレット造粒の製造方法および装置は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
（１）  サイドフィーダを用いないでホッパー内に合成樹脂原料と木粉原料を共に供給し、サイドフィーダがない分だけ従来より長くなった混練部によって弱混練状態で長区間において混練溶融することにより、混合原料中の合成樹脂原料が、スクリュの剪断作用を受け易い状態で、長区間にわたり混練され、より良い物性が得られた。
（２）  その結果、混合原料は充分に混練分散され、木粉原料がより均一に混合分散され、均一な強度の高い複合材料が製造されるようになった。
（３）  サイドフィーダを用いることなく合成樹脂原料と木粉原料を一箇所のホッパーから供給することにより、大幅なコストダウンが達成できる。
（４）  未乾燥木粉を用いることにより、乾燥工程を省き、コストダウンが可であり、微粉木粉を用いることにより強度の向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による木粉コンパウンドペレット造粒装置を示すための一部を断面とした平面図である。
【図２】図１の要部の拡大断面図である。
【図３】従来の製造装置のスクリュ式混練押出機を示す、一部を断面とした平面図である。
【符号の説明】
１    二軸スクリュ式混練押出機
１ａ    二軸スクリュ
１ａＡ    スクリュ先端部
１ｂ    シリンダ
３    ホッパー
５    ガス抜きシリンダ
６    混練部
７    オープンベント
８    真空引ベント
９    押出し部
１０    ダイス
５０    アダプタ
５１    ダイホルダ
５３    ダイス
５４    ブレーカープレート
１００    カッティング装置
【図１】
0003689348.tif 000004
【図２】
0003689348.tif 000005
【図３】
0003689348.tif 000006