(57)【要約】      （修正有）【課題】副原料投入装置に加熱手段を設け、溶融した熱可塑性樹脂に加熱した副原料を連続的に投入することで熱可塑性樹脂の粘性が低下することを抑えることができ、複合形成材料中に副原料を均一且つ長さを保って分散することができ、副原料の高充填化、細密充填化、均一分散、強補強化、加工性の向上などが改善できる。【解決手段】熱可塑性樹脂と副原料を混練するための溶融混練機に着脱可能に接続することができ、副原料を加熱する加熱手段を有することを特徴とする副原料投入装置。【選択図】図１
2014184602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と副原料を混練するための溶融混練機に着脱可能に接続することができ、副原料を加熱する加熱手段を有することを特徴とする副原料投入装置。
【請求項２】
前記加熱手段が、溶融混練機内の溶融した熱可塑性樹脂の温度を基準に−１５０℃〜＋５０℃に副原料を加熱できるものであることを特徴とする請求項１に記載の副原料投入装置。
【請求項３】
前記加熱手段が、溶融混練機内の溶融した熱可塑性樹脂の温度と同じ温度に副原料を加熱できるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の副原料投入装置。
【請求項４】
前記副原料投入装置が、副原料を貯めるホッパー、及び、ホッパー内の副原料を溶融混練機に搬送する搬送手段を含むことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の副原料投入装置。
【請求項５】
前記ホッパーには副原料を撹拌する撹拌翼が設けられ、前記ホッパーの容器及び／又は前記撹拌翼に前記加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の副原料投入装置。
【請求項６】
前記撹拌翼の下面には孔が設けられ、加熱された空気流が前記孔から下方向に向けて噴出することを特徴とする請求項５に記載の副原料投入装置。
【請求項７】
前記搬送手段はバレル及びスクリューを含み、前記加熱手段が、バレルの外周及び／又はスクリューの軸に設けられていることを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の副原料投入装置。
【請求項８】
前記搬送手段が、水平方向搬送手段及び垂直方向搬送手段を含むことを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の副原料投入装置。
【請求項９】
前記副原料投入装置が、副原料を投入する開口部及び溶融混練機に接続する接続口を有する管であることを特徴とする請求項１に記載の副原料投入装置。
【請求項１０】
前記加熱手段が管の外周に設けられていることを特徴とする請求項９に記載の副原料投入装置。
【請求項１１】
前記管は螺旋状部分を含み、該螺旋状部分が加熱手段に包囲されていることを特徴とする請求項９に記載の副原料投入装置。
【請求項１２】
前記加熱手段の温度を手動又は自動制御する温度制御手段を含むことを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の副原料投入装置。
【請求項１３】
前記温度制御手段が、副原料投入装置と溶融混練機とが接続する部分の熱可塑性樹脂の温度に基づき、溶融混練機に投入される際の副原料の温度を制御することを特徴とする請求項１２に記載の副原料投入装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３に記載の副原料投入装置を含む溶融混練機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂の溶融混練機に接続することができ、熱可塑性樹脂の物性を改善するための副原料を投入するための副原料投入装置、及び該副原料投入装置を含む溶融混練機に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂は軽量であることから様々な用途に用いられているが、弾性率が低く構造用材料としては適していない。そのため、副原料を投入して複合形成材料とすることで、軽量で強度が高い材料として用いられてきている。複合形成材料を形成するための繊維系副原料としては、ガラス繊維、炭素繊維、強度の高い熱可塑性樹脂繊維、ケブラー、ダイニーマ等が知られている。
【０００３】
これら副原料を投入することで熱可塑性樹脂の物性の改善（強度補強性、弾性率、曲げ強度、耐衝撃性、耐光性、耐摩耗性、耐熱性、難燃性、分散性、コスト削減等）、機能性の改善（断熱性、軽量化、紫外線吸収、ガスバリヤ性、表面光沢性等）、熱可塑性樹脂の加工性の改善（寸法安定性、そり・ひけの防止、流動性、摺動性、ノズル・金型の摩耗性、離型性、増量）を図ることができる。こうした物性、機能性、加工性が改善された複合材料は、機械機構部品、電気部品、航空機部品、船舶部品、自動車部品、事務用部品、建築資材、繊維製品、雑貨等の幅広い分野に利用されている。
【０００４】
複合形成材料は、一般的に溶融混練機で熱可塑性樹脂を溶解した後に副原料を投入して混錬しながら押出することで形成される。しかしながら、熱可塑性樹脂中の副原料の分散が不均一であると、製品の使用中に反りが生じる等の不都合が生じる。そのため、熱可塑性樹脂中に副原料を均一に分散させることが重要である。
【０００５】
本発明者は、副原料として一般的に用いられているガラス繊維（ガラスファイバー、チョップドストランド）に代え、リサイクルガラスから作製することもでき、資源を有効活用でき且つ住宅用建材として断熱効果も優れていることから、近年注目を集めている素材であるガラス短繊維（Ｇｌａｓｓ  Ｗｏｏｌ）を副原料として用いると外観不良を少なくすることができることを見出して特許出願を行っている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されているガラス短繊維は、従来から用いられているグラスファイバー、チョップドストランドと比較して繊維径が１〜７μｍと非常に細い綿状材料であるため、熱可塑性樹脂に均一に分散するための混錬工程において、ガラス短繊維が切断されやすく、その結果、補強効果に劣るという問題があった。
【０００７】
そのため、本発明者は鋭意研究の結果、常温の副原料を加熱溶融した熱可塑性樹脂に投入すると、副原料自身の温度、及び副原料の間に含まれている空気により、シリンダー内の加熱装置で溶融された熱可塑性樹脂が瞬時に冷却されて軟凝縮を生じ、その結果、熱可塑性樹脂と副原料の界面に剥離や破壊が生じ、混合が著しく阻害され、流動性と分散性が大きく低下することを見出した。例えば、副原料として特に嵩密度の大きなガラス短繊維を溶融したナイロンＰＡ６６に外気常温（平均約１５〜３０℃程度）で投入した場合、ナイロンＰＡ６６の成型溶融温度は約２５０℃前後であり、常温のガラス短繊維を５５％投入して混練すると、外気常温のガラス短繊維の間に含まれている空気によりバレル内のナイロンＰＡ６６の温度は１００〜１２０℃程度まで急激に低下して粘性が増大するので、押出し回転スクリューに負荷がかかり混練が不足し、その結果、混練時にガラス短繊維に係る負荷が増大しガラス短繊維が切断されやすくなる。また、二軸押出機のシリンダーと回転スクリューに負荷がかかり摩耗が問題となっている。
【０００８】
上記問題を解決するため、本発明者は、ガラス短繊維を溶融した熱可塑性樹脂に投入する際に、ガラス短繊維を加熱して熱可塑性樹脂に添加することで、得られた複合形成材料中のガラス短繊維が、加熱せずに添加した場合と比較して切断されにくく、繊維長が比較的長く維持された状態で熱可塑性樹脂に分散できることを見出し、特許出願を行っている（特許文献２参照）。
【０００９】
ところで、複合形成材料の溶融混練機において、原料の熱可塑性樹脂に含まれている水分を乾燥させるため、熱可塑性樹脂を貯めるホッパーに保温用温調器を設けることは知られている（特許文献３参照）。しかしながら、従来から使用されている副原料はガラス短繊維と異なり、副原料中に含まれる空気の量が少ないことから副原料を積極的に加熱する必要がなく、副原料投入装置に加熱手段を設けることは知られていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−１８３６３８号公報
【特許文献２】特願２０１２−０８９０６７号
【特許文献３】実用新案登録第３０９６２１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、鋭意研究を行ったところ、副原料投入装置に加熱手段を設け、溶融した熱可塑性樹脂に加熱した副原料を連続的に投入することで熱可塑性樹脂の粘性が低下することを抑え、流動性と混練性が大幅に改善されることで、複合形成材料中に副原料を高充填することが可能となり、均一且つ長さを保って分散できることを新たに見出した。
【００１２】
すなわち、本発明の目的は、副原料を加熱してから溶融した熱可塑性樹脂に投入できる副原料投入装置、及び該副原料投入装置を含む溶融混練機、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、以下に示す、副原料投入装置及び該副原料投入装置を含む溶融混練機に関する。
【００１４】
（１）熱可塑性樹脂と副原料を混練するための溶融混練機に着脱可能に接続することができ、副原料を加熱する加熱手段を有することを特徴とする副原料投入装置。
（２）前記加熱手段が、溶融混練機内の溶融した熱可塑性樹脂の温度を基準に−１５０℃〜＋５０℃に副原料を加熱できるものであることを特徴とする上記（１）に記載の副原料投入装置。
（３）前記加熱手段が、溶融混練機内の溶融した熱可塑性樹脂の温度と同じ温度に副原料を加熱できるものであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の副原料投入装置。
（４）前記副原料投入装置が、副原料を貯めるホッパー、及び、ホッパー内の副原料を溶融混練機に搬送する搬送手段を含むことを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一に記載の副原料投入装置。
（５）前記ホッパーには副原料を撹拌する撹拌翼が設けられ、前記ホッパーの容器及び／又は前記撹拌翼に前記加熱手段が設けられていることを特徴とする上記（４）に記載の副原料投入装置。
（６）前記撹拌翼の下面には孔が設けられ、加熱された空気流が前記孔から下方向に向けて噴出することを特徴とする上記（５）に記載の副原料投入装置。
（７）前記搬送手段はバレル及びスクリューを含み、前記加熱手段が、バレルの外周及び／又はスクリューの軸に設けられていることを特徴とする上記（４）〜（６）の何れか一に記載の副原料投入装置。
（８）前記搬送手段が、水平方向搬送手段及び垂直方向搬送手段を含むことを特徴とする上記（４）〜（７）の何れか一に記載の副原料投入装置。
（９）前記副原料投入装置が、副原料を投入する開口部及び溶融混練機に接続する接続口を有する管であることを特徴とする上記（１）に記載の副原料投入装置。
（１０）前記加熱手段が管の外周に設けられていることを特徴とする上記（９）に記載の副原料投入装置。
（１１）前記管は螺旋状部分を含み、該螺旋状部分が加熱手段に包囲されていることを特徴とする上記（９）に記載の副原料投入装置。
（１２）前記加熱手段の温度を手動又は自動制御する温度制御手段を含むことを特徴とする上記（１）〜（１１）の何れか一に記載の副原料投入装置。
（１３）前記温度制御手段が、副原料投入装置と溶融混練機とが接続する部分の熱可塑性樹脂の温度に基づき、溶融混練機に投入される際の副原料の温度を制御することを特徴とする上記（１２）に記載の副原料投入装置。
（１４）上記（１）〜（１３）に記載の副原料投入装置を含む溶融混練機。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の副原料投入装置を用いることで、副原料を加熱してから溶融した熱可塑性樹脂に投入することができ、副原料投入時の副原料及び熱可塑性樹脂の温度差を小さくすることができる。したがって、副原料投入時に熱可塑性樹脂が冷却され軟凝縮することがなく、更に、熱可塑性樹脂と副原料の界面に剥離や破壊が生じて混合が阻害されることもないことから、熱可塑性樹脂中に副原料を均一に分散することができ、製造効率、品質の向上を図ることができ、コストを削減することができる。
【００１６】
また、近年、高機能な複合形成材料の製造を目的とした副原料の超微細ナノ化が行われているが、副原料は超微粒子になるほど表面の活性が強く、二次凝集塊化が進む傾向にある。二次凝集塊化を防止するためには、一般的にはカップリング剤などにより表面改質が行われるが、本発明の副原料投入装置を用いて副原料を加熱することで、副原料自体の分散状態が安定化することで凝集化を低減させることができ、副原料の高充填化、細密充填化、均一分散性、強度補強化、加工性の向上などの改善ができる。
【００１７】
更に、副原料を加熱して投入することで熱可塑性樹脂の粘性が変化しないので、従来の常温で副原料を投入する場合と比較して、バレルや押出スクリューの表面摩耗が少なくなることでメンテナンスが減少すると同時に、装置の寿命を延ばすことができる。
【００１８】
加えて、本発明の副原料投入装置は、溶融混練機に着脱可能に接続することができる。したがって、既存の溶融混練機の副原料投入装置に代えて使用することができるので、新規に溶融混練機を準備する必要が無い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の副原料投入装置１の側面断面図である。
【図２】図２は、本発明の副原料投入装置１の水平方向搬送手段２０のＡ−Ａ断面図を示す。
【図３】図３は、本発明の副原料投入装置２の側面断面図である。
【図４】図４は、本発明の副原料投入装置２と溶融混練機との接続部分を拡大した斜視断面図である。
【図５】図５は、本発明の副原料投入装置３の斜視図である。
【図６】図６は、本発明の副原料投入装置４の斜視図である。
【図７】図７は、本発明の副原料投入装置２を設けた溶融混練機５の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の副原料投入装置及び該副原料投入装置を含む溶融混練機について、図面を参照して説明する。なお、本発明における副原料とは、熱可塑性樹脂の機能を改善するために添加される原料のことを意味し、前記のとおり、熱可塑性樹脂の機能を改善できるものであれば特に制限はない。例えば、炭酸カルシウム、シリカ、タルク、マイカ、カリオン、クレー、モンモリナイト、木粉、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、カーボン、ガラスビーズ等の粉末状副原料、ガラス繊維（ガラスファイバー、チョップドストランド）、ガラス短繊維（ガラスウール）、炭素繊維、セルロース、金属繊維等の繊維状副原料が挙げられる。
【００２１】
図１は、本発明の副原料投入装置１の一例を示す側面断面図である。副原料挿入装置１は、ホッパー１０、及び外部からホッパー１０に投入された副原料を溶融混練機に搬送する水平方向搬送手段２０を少なくとも含んでいる。図１に示す例では、ホッパー１０の容器１１の外周面に加熱手段１２が設けられている。加熱手段１２としては、オイルジャケット、リボンヒーター、シリコンラバーヒーター、フレキシブルヒーター、ヒーティングケーブル、コードヒーター、遠赤外線ヒーター、マントルヒーターなど、容器１１を加熱することでホッパー１０内の副原料を加熱できるものであれば特に制限はない。また、加熱手段１２は、図１に示す容器１１の外周面に設けることに代え、容器１１を構成する材料でサンドイッチ状に設けてもよい。また、加熱手段１２の外周には、更に図示しない断熱材を設けてもよい。ホッパーを構成する材料としては、ステンレス等、当分野で用いられている材料であれば特に制限はない。
【００２２】
ホッパー１０には、容器１１の外周又は容器１１にサンドイッチ状に設けた加熱手段１２及び／又は加熱手段１３を設けた撹拌翼１４を設けることもできる。撹拌翼１４はモーター１５により駆動され、ホッパー１０内に投入された副原料をホッパーの内側から加熱しながら撹拌することで、効率的に副原料を加熱することができる。加熱手段１３としては棒ヒーター、電気ヒーター等が挙げられるが撹拌翼１４を加熱できるものであれば特に制限はない。また、撹拌翼１４の形状はホッパー１０内の副原料を単に撹拌する形状とし、副原料を重力又はホッパー１０に振動を与えて後述する水平方向搬送手段２０に落下させても良いし、又は撹拌翼１４をスクリュー状にして、副原料を水平方向搬送手段２０に押し込むようにしてもよい。
【００２３】
また、撹拌翼１４の下面には加熱した空気を噴出することができる孔１６を設けてもよい。孔１６を設ける場合は送気手段１７を設け、該送気手段１７から送られた空気が撹拌翼１４内の空間を通過する間に撹拌翼１４に設けられた加熱手段１３により加熱され、そして孔１６からホッパー１０内に噴出することで、副原料をホッパー１０の内側から効率的に加熱することができる。なお、加熱した空気を孔１６から噴出させる場合は、撹拌翼１４内に加熱手段１３を設けず、図示しない空気加熱手段で加熱した熱風を送気して孔１６から噴出してもよい。孔１６は撹拌翼１４の下面に設けられていることから、孔１６から噴出した熱風は副原料を下方に押し付ける作用があり、例えば、ガラス短繊維等、かさ密度が低くブリッジが生じる、搬送しにくい副原料を搬送する場合に有効である。ホッパー１０の下部で水平方向搬送手段２０と接続する付近には、定量供給装置１８を設けてもよい。定量供給装置１８は、ホッパー１０から水平方向搬送手段２０に送る副原料の量を定量化するためのもので、市販されている定量供給装置であれば特に制限はない。
【００２４】
水平方向搬送手段２０には、バレル２１、バレル２１内に設けられた搬送スクリュー２２、該搬送スクリュー２２を駆動する駆動モーター２３が少なくとも含まれている。前記バレル２１、搬送スクリュー２２、駆動モーター２３は、当該分野で用いられている一般的なものであれば特に制限はない。
【００２５】
バレル２１の外周には加熱手段２４が設けられている。加熱手段２４としては、オイルジャケット、リボンヒーター、シリコンラバーヒーター、フレキシブルヒーター、ヒーティングケーブル、コードヒーター、遠赤外線ヒーター、マントルヒーターなど、バレル２１内の副原料を加熱できるものであれば特に制限はない。また、前記加熱手段２４は、バレル２１を構成する材料でサンドイッチ状に設けられていてもよい。バレル２１に設けられる加熱手段２４は、単一の加熱手段で形成されてもよいし、水平方向搬送手段２０を複数の区画に分け、区画毎に加熱手段２４を設け、区画ごとに細かく温度制御を行ってもよい。
【００２６】
図２は、水平方向搬送手段２０のＡ−Ａ断面図を示す。バレル２１内の副原料の搬送スクリュー２２の軸２５の中には、搬送スクリュー２２を加熱するための棒ヒーター、電気ヒーター等の加熱手段２６が設けられており、ホッパー１０から搬送された副原料を後述する溶融混練機に搬送する間にも加熱及び／又は加熱した温度を保つことができる。なお、図２に示す搬送スクリューは１軸の例を示しているが、２軸であってもよい。
【００２７】
図１に示す副原料投入装置１は、後述する溶融混練機のバレルに横方向から接続することで、副原料を溶融混練機に投入することができる。副原料投入装置の水平方向搬送手段２０と溶融混練機のバレルは、ボールバルブ、ニードルバルブ、グローブバルブ、ゲートバルブおよびバタフライバルブ等、気密性と耐熱性を満たして接続できるものであれば特に制限はない。
【００２８】
図３は、本発明の副原料投入装置の他の実施形態を示す側面断面図である。図３に示す副原料投入装置２は、図１に示す水平方向搬送手段２０に、更に垂直方向搬送手段３０を設けている。垂直方向搬送手段３０の構成は、前記水平方向搬送手段２０と同様に、バレル３１、バレル３１内に設けられた搬送スクリュー３２、該搬送スクリュー３２を駆動する駆動モーター３３が少なくとも含まれている。バレル３１の外周には、加熱手段３４が設けられている。前記加熱手段３４は、水平方向搬送手段２０の加熱手段２４と同様のものを用いることができる。また、バレル３１及び搬送スクリュー３２の軸内には、水平方向搬送手段２０に設けられている加熱手段２６と同様の加熱手段を設けてもよい。水平方向搬送手段２０及び垂直方向搬送手段３０、並びに垂直方向搬送手段３０及び溶融混練機のバレルとの接続部は、上記のとおり、ボールバルブ、ニードルバルブ、グローブバルブ、ゲートバルブおよびバタフライバルブ等を用いればよい。また、水平方向搬送手段２０又は垂直方向搬送手段３０には、加熱により発生した水蒸気等をバレルの外に逃がすベントを設けてもよい。図３は、垂直方向搬送手段３０にベント３５を設けた例を示す。
【００２９】
図４は、図３に示される副原料投入装置２と溶融混練機との接続部分を拡大した斜視断面図である。図３に示す副原料投入装置２を用いた場合、副原料を溶融混練機の２軸押出スクリュー５３の間に投入することができる。図１に示す副原料投入装置１では溶融混練機のスクリューの横方向から副原料を投入するので、副原料としてかさ密度の小さな繊維状副原料を用いた場合は副原料を単に押し込む形になり、副原料は溶融混練機のスクリューに絡みにくく、溶融混練機内に投入しにくい。一方、図４に示すとおり、図３に示す副原料投入装置２を用いた場合は、溶融混練機の２軸押出スクリュー５３の間に副原料を投入することができ、特に、繊維状の副原料を投入した場合には、繊維状の副原料が２軸押出スクリュー５３の軸間に巻き込まれるように投入されることから、副原料として繊維状のものを用いる場合は、図３に示す水平方向搬送手段２０及び垂直方向搬送手段３０を含む副原料投入装置を用いた方が望ましい。
【００３０】
図５は、本発明の副原料投入装置の他の実施形態を示す斜視図である。図５に示す副原料投入装置３は、ステンレス等の管４０であり、前記管４０の一端に副原料を投入する開口部４１、他端に溶融混練機に接続する接続口４２を有している。また、管４０の外周には図示しない加熱手段が形成され、加熱手段としては、オイルジャケット、リボンヒーター、シリコンラバーヒーター、フレキシブルヒーター、ヒーティングケーブル、コードヒーター、遠赤外線ヒーター、マントルヒーター等が挙げられる。管４０の形状は特に限定はないが、スペース等の問題により螺旋状にした方が好ましい。また、接続口４２と溶融混練機のバレルとの接続部は、上記のとおり、ボールバルブ、ニードルバルブ、グローブバルブ、ゲートバルブおよびバタフライバルブ等を用いればよい。
【００３１】
図６は、本発明の副原料投入装置の他の実施形態を示す斜視図である。図６に示す副原料投入装置４は、管４０の外周に設けられた加熱手段に代え、オイルバス等の加熱手段４３により、管４０の開口部４１及び接続口４２を除いた全体を覆うようにしてもよい。
【００３２】
図５及び図６に示す副原料投入装置は、ガラス繊維、例えば、ロービングガラスファイバー等の長い繊維状の副原料の投入に好適に用いることができる。例えば、開口部４１から接続口４２にガラス繊維を挿通し、接続口４２から溶融混練機の２軸押出スクリュー５３の間に投入すれば、スクリューに絡みつくように連続投入されるので、副原料の搬送手段を設ける必要はない。なお、熱可塑性樹脂に対するガラス繊維の投入量は、溶融混練機のバレル内の熱可塑性樹脂の押出速度及び熱可塑性樹脂の容量から単位時間当たりに投入するガラス繊維の量を決定し、管４０内に挿通するガラス繊維の本数を調整すればよい。
【００３３】
本発明の副原料投入装置は、熱可塑性樹脂に副原料を分散した複合形成材料を製造するための溶融混練機に接続して用いる。上記した副原料投入装置１〜４は、投入する副原料に応じて単一又は組み合わせて用いればよい。また、溶融混練機は、例えば、押出機、ニーダー、ミキシングロール、バンバリーミキサ−等、公知の溶融混練機であれば特に制限はない。図７は、本発明の副原料投入装置を設けた溶融混練機５の一例を示す側面断面図で、副原料投入装置２を設けた例を示している。図７に示す溶融混練機５は、原料供給ホッパー５１、バレル５２、２軸押出スクリュー５３を設けている。
【００３４】
溶融混練機５の最も上流部に設けられた原料供給ホッパー５１からバレル５２内に投入された熱可塑性樹脂原料は、２軸押出スクリュー５３により下流に押し出される。バレル５２には、熱可塑性樹脂を溶融するための図示しない加熱装置が設けられており、押出スクリューに取り付けられたディスクの回転により、剪断・粉砕・溶融されながら副原料投入ゾーン５４に送り込まれる。副原料投入ゾーン５４では、副原料投入装置２より副原料が投入され、溶融した熱可塑性樹脂と混合される。副原料と熱可塑性樹脂を混合した複合形成材料は、更にディスクで混練されながら下流に押出され、必要な場合はバレル５２の下流部上部に真空脱気装置（ベント）５５を設け、水蒸気、揮発物質、空気を吸引して排出する。その後、スクリューの排出ディスク回転によりバレル最下部の先端に設けられたダイス５６から押出されるストランド（棒状ライン）の複合形成材料をストランドバスで冷却してからストランドカッターで切断して複合形成材料ペレットを製造する。或いは、押出された複合形成材料を冷風で冷却してホットカット成型してもよい。
【００３５】
複合形成材料の形成に用いられる一般的な熱可塑性樹脂及び成型溶融温度は、ポリプロピレン（ＰＰ）１８０℃、ポリエチレン（ＰＥ）１６０℃、ポリスチレン（ＰＳ）１７０℃、アクリロニトリルブタジェンスチレン（ＡＢＳ）２００℃、ナイロン（ＰＡ６）２２５℃、ナイロン（ＰＡ６６）２５０℃、ポリカーボネート（ＰＣ）２５０℃、ポリスチレン（ＰＳ）１７０℃、ポリアセタール（ＰＯＭ）１７５℃等が挙げられる。
【００３６】
副原料投入ゾーン５４で投入される副原料の温度は、溶融した熱可塑性樹脂の温度を基準に、−１５０℃〜＋５０℃程度にすることが好ましい。前記特許文献２に記載されているように、副原料としてガラス短繊維を用いた場合、熱可塑性樹脂の溶融温度を高くすれば粘度は下がり、ガラス短繊維を分散し易くなるが、熱可塑性樹脂は温度を高くし過ぎると、特性が急激に変化することがある。したがって、熱可塑性樹脂の溶融温度は、当分野で通常行われている温度で溶融する一方、副原料であるガラス短繊維を加熱投入添加することが望ましい。副原料は、用いる熱可塑性樹脂の種類にもよるが、熱可塑性樹脂の劣化を避けるため、熱可塑性樹脂の溶融温度を基準に＋２０℃程度まで加熱することがより好ましい。一方、下限値は、加熱すれば効果が得られるので特に限定はされないが、熱可塑性樹脂の溶融温度を基準に−１００℃程度がより好ましく、−５０℃程度が更に好ましい。ガラス短繊維を、溶融した熱可塑性樹脂と同じ温度に加熱することが、最も好ましい。
【００３７】
副原料投入装置には、加熱手段の温度を自動制御する図示しない温度制御手段を設けてもよい。上記のとおり、熱可塑性樹脂により溶融混練温度は一般的に決まっていることから、用いる熱可塑性樹脂に応じて副原料投入ゾーンで投入する際の望ましい副原料の温度を予め決めることができる。したがって、副原料投入ゾーンで投入する副原料が設定した温度となるように、副原料投入装置に設けた温度制御手段に望ましい温度を手動で設定し、加熱手段を制御すればよい。
【００３８】
また、より精度よく副原料の投入温度を制御する場合には、図７に示す副原料投入ゾーン５４付近に、熱可塑性樹脂の溶融温度を検知する樹脂温度センサー５６を設け、該樹脂温度センサー５６により検知した温度情報を副原料投入装置の温度制御手段に送信し、例えば、副原料の温度を溶融した熱可塑性樹脂と同じ温度となるように加熱手段を制御してもよい。
【００３９】
更に、副原料投入装置２の垂直方向搬送手段３０に、副原料投入ゾーン５４に投入される直前の副原料の温度を検知する副原料温度センサー３６を設け、樹脂温度センサー５６と副原料温度センサー３６との温度が同期するように、副原料投入装置の温度制御手段により、副原料投入装置の加熱手段を自動制御してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば、副原料を加熱してから溶融した熱可塑性樹脂に投入することで副原料を均一に高充填して分散することができ、流動性と加工性が改善され生産性が向上しコスト削減ができる。製品成型する場合は、射出ノズルや成型金型の摩耗の減少、強度に優れ、品質が安定し、寸法が安定することから、安全性や寸法安定性が求められる高機能な電子部品等への提供が期待される。
【図１】
2014184602.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014184602.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月26日(2013.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と繊維状の副原料を混練するための溶融混練機に着脱可能に接続することができ、
繊維状の副原料を貯めるホッパー、
該ホッパー内の繊維状の副原料を溶融混練機に搬送するためのバレル及びスクリューを含む水平方向搬送手段及び該水平方向搬送手段に接続するバレル及びスクリューを含む垂直方向搬送手段、
前記水平方向搬送手段又は前記垂直方向搬送手段に設けられたベント、及び
繊維状の副原料を加熱する加熱手段、
を含むことを特徴とする繊維状の副原料投入装置。
【請求項２】
前記加熱手段が、溶融混練機内の溶融した熱可塑性樹脂の温度を基準に−１５０℃〜＋５０℃に繊維状の副原料を加熱できる加熱手段であることを特徴とする請求項１に記載の繊維状の副原料投入装置。
【請求項３】
前記加熱手段が、溶融混練機内の溶融した熱可塑性樹脂の温度と同じ温度に繊維状の副原料を加熱できる加熱手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維状の副原料投入装置。
【請求項４】
前記ホッパーには繊維状の副原料を撹拌する撹拌翼が設けられ、前記ホッパーの容器及び／又は前記撹拌翼に加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の繊維状の副原料投入装置。
【請求項５】
前記撹拌翼の下面には孔が設けられ、加熱された空気流が前記孔から下方向に向けて噴出することを特徴とする請求項４に記載の繊維状の副原料投入装置。
【請求項６】
加熱手段が、前記バレルの外周及び／又は前記スクリューの軸に設けられていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の繊維状の副原料投入装置。
【請求項７】
前記加熱手段の温度を手動又は自動制御する温度制御手段を含むことを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の繊維状の副原料投入装置。
【請求項８】
前記温度制御手段が、繊維状の副原料投入装置と溶融混練機とが接続する部分の熱可塑性樹脂の温度に基づき、溶融混練機に投入される際の繊維状の副原料の温度を制御することを特徴とする請求項７に記載の繊維状の副原料投入装置。
【請求項９】
請求項１〜８に記載の繊維状の副原料投入装置を含む溶融混練機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
（１）熱可塑性樹脂と繊維状の副原料を混練するための溶融混練機に着脱可能に接続することができ、
繊維状の副原料を貯めるホッパー、
該ホッパー内の繊維状の副原料を溶融混練機に搬送するためのバレル及びスクリューを含む水平方向搬送手段及び該水平方向搬送手段に接続するバレル及びスクリューを含む垂直方向搬送手段、
前記水平方向搬送手段又は前記垂直方向搬送手段に設けられたベント、及び
繊維状の副原料を加熱する加熱手段、
を含むことを特徴とする繊維状の副原料投入装置。
（２）前記加熱手段が、溶融混練機内の溶融した熱可塑性樹脂の温度を基準に−１５０℃〜＋５０℃に繊維状の副原料を加熱できる加熱手段であることを特徴とする上記（１）に記載の繊維状の副原料投入装置。
（３）前記加熱手段が、溶融混練機内の溶融した熱可塑性樹脂の温度と同じ温度に繊維状の副原料を加熱できる加熱手段であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の繊維状の副原料投入装置。
（４）前記ホッパーには繊維状の副原料を撹拌する撹拌翼が設けられ、前記ホッパーの容器及び／又は前記撹拌翼に加熱手段が設けられていることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか一に記載の繊維状の副原料投入装置。
（５）前記撹拌翼の下面には孔が設けられ、加熱された空気流が前記孔から下方向に向けて噴出することを特徴とする上記（４）に記載の繊維状の副原料投入装置。
（６）加熱手段が、前記バレルの外周及び／又は前記スクリューの軸に設けられていることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか一に記載の繊維状の副原料投入装置。
（７）前記加熱手段の温度を手動又は自動制御する温度制御手段を含むことを特徴とする上記（１）〜（６）の何れか一に記載の繊維状の副原料投入装置。
（８）前記温度制御手段が、繊維状の副原料投入装置と溶融混練機とが接続する部分の熱可塑性樹脂の温度に基づき、溶融混練機に投入される際の繊維状の副原料の温度を制御することを特徴とする上記（７）に記載の繊維状の副原料投入装置。
（９）上記（１）〜（８）に記載の繊維状の副原料投入装置を含む溶融混練機。